(57)【要約】【課題】透明樹脂を部分的に変質させてコストが安く、光軸を調整するための調整時間や組み立て時間の短縮化と光結合効率を高めることができる光モジュールを提供する。【解決手段】半導体レーザと光導波路が光結合している光モジュールであって、前記光導波路の少なくとも一端部に配置された透明樹脂と、前記透明樹脂には光路に対応する特定の波長の光を当てることによって前記透明樹脂を変質されることによって形成されたコア部が備えられており、前記透明樹脂と前記半導体レーザは隔離して配置されている。【選択図】      図６
2010145767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザと光導波路が光結合している光モジュールであって、
前記光導波路の少なくとも一端部に配置された透明樹脂と、
前記透明樹脂には光路に対応する特定の波長の光を当てることによって形成されたコア部とを備え、
前記透明樹脂と前記半導体レーザは隔離して配置されていることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記コア部は、前記光導波路側が細くなるようにテーパ形状となっていることを特徴する請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記透明樹脂の他端には、アイソレータが配置されていることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記透明樹脂と前記光導波路との間には、アイソレータが配置されていることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記光導波路の光路上に配置され、前記半導体レーザとは反対からくる光を反射させる光反射部と、
前記光導波路の外周に配置されるフェルールと、を備え、
前記フェルールには前記光反射部から反射された光を通過させる通過口が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項６】
前記光反射部は、前記光導波路の端面に蒸着により形成されていることを特徴とする請求項５に記載の光モジュール。
【請求項７】
前記通過口は、前記フェルールの外側に形成された外穴と、前記外穴より小さく形成された内穴の２段構造となっていることを特徴とする請求項５もしくは請求項６に記載の光モジュール。
【請求項８】
前記フェルールは、前記光導波路の外周半分以上を覆うように配置されていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザと光ファイバを用いた光モジュールが、例えば光信号伝送用に開発されて
いる。光モジュールにおいて、半導体レーザから出力された出射光を光ファイバに光結合
させる方法が従来からいろいろと提案されている。例えば、出射光をレンズ等の集光手段
を用いて集光し、光ファイバに光結合させる方法や、半導体レーザの出射端面に光ファイ
バの端面を近接させる方法等が提案されている。
【０００３】
集光手段を用いた方法として、特許文献１では、半導体レーザアレイとレンズアレイとを金属ブロックに搭載してＬＤアセンブリを構成し、ＬＤアセンブリを側壁に窓を有するパッケージに収容封止し、側壁の外側に取着する光ファイバアレイとＬＤアセンブリとを光結合されてなる半導体レーザモジュールであって、パッケージの側壁の内側面に金属ブロックがレーザ溶接されてなる構成である半導体レーザモジュールが提案されている。
【特許文献１】特開平６−３０８３５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したような集光手段を用いた方法では、半導体レーザ、集光手段、光ファイバを同時にそれぞれの光軸に合わせる必要があるため、組み立てに時間とコストを要した。
【０００５】
そこで、本発明者は、半導体レーザが発生する光を光導波路の端部に対してレンズを介さずに、半導体レーザと光導波路を光結合して、半導体レーザと光導波路との間の一部に透明樹脂を配置し、透明樹脂を部分的に変質させて半導体レーザの出射光を光導波路へ導くための光導波路を形成することにより、コストが安く、光軸を調整するための調整時間や組み立て時間の短縮化と光結合効率を高めることができる光モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の第１の態様にかかる光モジュールは、半導体レーザと光導波路が光結合している光モジュールであって、前記光導波路の少なくとも一端部に配置された透明樹脂と、前記透明樹脂には光路に対応する特定の波長の光を当てることによって形成されたコア部とを備え、前記透明樹脂と前記半導体レーザは隔離して配置されていることを特徴とする。
【０００７】
この発明の第２の態様にかかる光モジュールは、前記コア部は、前記光導波路側が細くなるようにテーパ形状となっていることを特徴する。
【０００８】
この発明の第３の態様にかかる光モジュールは、前記透明樹脂の前記光導波路とは逆側の一端には、アイソレータが配置されていることを特徴とする。
【０００９】
この発明の第４の態様にかかる光モジュールは、前記透明樹脂と前記光導波路との間には、アイソレータが配置されていることを特徴とする
【００１０】
この発明の第５の態様にかかる光モジュールは、前記光導波路の光路上に配置され、前記半導体レーザとは反対からくる光を反射させる光反射部と、前記光導波路の外周に配置されるフェルールと、を備え、前記フェルールには前記光反射部から反射された光を通過させる通過口が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
この発明の第６の態様にかかる光モジュールは、前記光反射部は、前記光導波路の端面に蒸着により形成されていることを特徴とする。
【００１２】
この発明の第７の態様にかかる光モジュールは、前記通過口は、前記フェルールの外側に形成された外穴と、前記外穴より小さく形成された内穴の２段構造となっていることを特徴とする。
【００１３】
この発明の第８の態様にかかる光モジュールは、前記フェルールは、前記光導波路の外周半分以上を覆うように配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明によれば、半導体レーザと光導波路との間の一部に透明樹脂を配置し、透明樹脂を部分的に変質させて半導体レーザの出射光を光ファイバへ導くための光導波路を形成することにより、光軸を調整するための調整時間や組み立て時間の短縮化と光結合効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この発明の一実施態様を、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施態様は説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者であればこれらの各要素もしくは全要素をこれと同等なもので置換した実施態様を採用する
ことが可能であるが、これらの実施態様も本発明の範囲に含まれる。
なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。
【００１６】
本発明の第１の実施形態に係る光モジュールを、図１〜３を用いて以下に説明する。図１〜３は、光モジュールについての断面図である。なお、以下光導波路として光ファイバを例に挙げて説明する。
【００１７】
図１の光モジュール１００は主に送信器の構成であり、フェルール１０１の内部に光ファイバ１０２を配置し、光ファイバ１０２のコア部１０２ｂに光を入射させるように光送信モジュール１０６が配置されている。光送信モジュール１０６は、その内部に基板１０９が配置され、基板１０９上には光素子１０８が実装されている。そして、光送信モジュール１０６は、光素子１０８に電流を流すことによって、光素子１０８を発光させ、光送信モジュールの出射部に配置してある集光レンズ１０７により、発光させた光を集光させている。
【００１８】
光ファイバ１０２の一端側には、透明樹脂１０３が配置され、透明樹脂１０３は光路に対応する部分がコア部１０４としてテーバー形状となるように変質させられている。そして、透明樹脂１０３と光送信モジュール１０６間には、戻り光を遮断するアイソレータ１０５が配置されている。そして、透明樹脂１０３と光送信モジュール１０６はある距離を保って配置されている。
【００１９】
透明樹脂１０３とコア部１０４は同一の材質からなっており、光路としてコア部に変質させたい部分に、例えば波長１.２７μｍの光を照射させることによって、透明樹脂１０３の屈折率を変化させて、コア部１０４を形成している。
【００２０】
このように屈折率を変化させることによって、光送信モジュールで発光した光をコア部１０４に閉じ込めることが可能となり、光送信モジュール１０６と光ファイバ１０２間の光結合効率を向上させることが可能となる。さらに、光ファイバの端部に透明樹脂を配置した後、光を照射するだけで製造可能であるため、製造コストを安く抑えることが可能となる。
【００２１】
透明樹脂１０３と光送信モジュール１０６はある距離を保って配置されていることで、光送信モジュール１０６の出射部に配置してある集光レンズ１０７は透明樹脂１０３と直接接することがなくなる。また、反対に集光レンズ１０７と透明樹脂１０３が直接接してしまうと、空間と透明樹脂１０３とは、その屈折率が異なることから、集光レンズ１０７の形状も透明樹脂１０３に適合させるために変化させなければならず、従来から使用されている集光レンズ１０７を使用することができなってしまう。
【００２２】
したがって、透明樹脂１０３と光送信モジュール１０６はある距離を保って配置されていることで、従来からある集光レンズ１０７を有する光送信モジュール１０６を使用することができるので、コストを安く抑えることが可能となる。
【００２３】
次に、図２に示す光モジュール１００は、アイソレータ１０５を透明樹脂１０３に接するようにした点が、図１と異なる点である。このとき、透明樹脂１０３もしくはコア部１０４自体に接着機能をもたせ、アイソレータ１０５を接着固定することが可能である。
【００２４】
このようにアイソレータ１０５を透明樹脂１０３に接するようにしたことにより、アイソレータ１０５の固定という製造工程を簡略化させ、光送信モジュール１０６と光ファイバ１０２間の高い光結合効率を実現させることが可能となる。
【００２５】
次に、図３に示す光モジュール１００は、アイソレータ１０５を光ファイバ１０２と透明樹脂１０３の間に配置した点が図１、図２と異なる点である。このとき、透明樹脂１０３もしくはコア部１０４自体に接着機能をもたせ、アイソレータ１０５を接着固定することが可能である。
【００２６】
このようにアイソレータ１０５を光ファイバ１０２と透明樹脂１０３の間に配置したことにより、アイソレータ１０５の固定という製造工程を簡略化させ、光送信モジュール１０６と光ファイバ１０２間の高い光結合効率を実現させることが可能となる。
【００２７】
また、上述した図１〜３の光モジュールについて、透明樹脂１０３を配置する側の端面を斜めに形成することで、光ファイバ１０２とコア部１０４との接続点での反射光を抑制することも可能である。
【００２８】
本発明の第２の実施形態に係る光モジュールを、図４〜図６を用いて以下に説明する。図４〜図６は、光モジュールについての断面図である。
【００２９】
図４の光モジュール２００は主に送受信器の構成であり、図１で説明した光モジュール１００の透明樹脂１０３とアイソレータ１０５の間に、光ファイバ１０２の透明樹脂１０３が配置されている端部とは逆側の端部からくる受信光を反射させる光フィルタ２０５を配置している。光フィルタ２０５で反射された受信光は、集光レンズ２０７を介して、光受信モジュール２０６で受光する構成となっている。
【００３０】
図５の光モジュール３００は図４と同じく送受信器の構成であり、図４と異なる点は、
光フィルタ２０５の配置位置をフェルール１０１の内部に配置した光ファイバ１０２および光ファイバ３０２の間にしたことである。そして、光フィルタ２０５で反射された受信光を通過させる通過口３０１がフェルール１０１に形成されている。通過口３０１はフェルール１０１を研磨する等で形成することが可能である。フェルールの材質としては、加工性に優れたアルミナやガラスが好ましい。
【００３１】
さらに、光フィルタ２０５は、光ファイバ１０２もしくは光ファイバ３０２の端部の端面に蒸着させて形成することが望ましい。端面に光フィルタ２０５を蒸着した光ファイバをフェルール１０１に挿入するだけなので、製造工程の簡略化を簡単に実現することができる。
【００３２】
このように光フィルタ２０５を光ファイバ１０２および光ファイバ３０２の間に配置することによって、光フィルタ２０５の固定という製造工程を簡略化させ、光送信モジュール１０６と光ファイバ３０２間の高い光結合効率を実現させつつ、光受信モジュール２０６と光ファイバ１０２間の高い光結合効率を実現させることが可能となる。
【００３３】
次に図６の光モジュール３００は、通過口４０１を２段構造とした点が図５と異なる部分である。そして、２段構造とした通過口４０１の光ファイバ１０２の部分と接している部分に透明樹脂４０３を配置している。
また、光ファイバ３０２について、曲げに強いフォーリファイバなどを使うことによって、閉じ込め効果の高い構造とすることが可能となる。
【００３４】
このように、通過口４０１を２段構造としたことで、２段構造の外周部分は粗く広めに削り、光ファイバ１０２の直近のみ精度良く削ることで、製造工程を簡略化することができる。また、光ファイバ１０２と接している部分に透明樹脂４０３を配置することで、透明樹脂４０３のレンズ効果により、光受信モジュール２０６と光ファイバ１０２間の高い光結合効率を実現させることが可能となる。
【００３５】
上記で説明した図５および図６の通過口３０１、４０１の構造を図７および図８に示した図で説明する。図７（ａ）は図５のフェルール１０１を長手方向から見た断面図であり、図７（ｂ）は図７（a）のＡ−Ａ´部分の断面図である。また図８（ａ）は図６のフェルール１０１を長手方向から見た断面図であり、図８（ｂ）は図８（a）のＢ−Ｂ´部分の断面図である。
【００３６】
図７（ｂ）から図５の通過口３０１は、フェルール１０１で光ファイバ１０２の外周半分以上を覆うように形成されている。
また、図８（ｂ）から図６の通過口４０１はフェルール１０１で光ファイバ１０２の外周半分以上を覆うように形成され、通過口４０１が２段構造となるように形成させている。
このようにフェルール１０１は、光ファイバ１０２の外周半分以上を覆うように形成されているため、フェルール１０１の内部に光ファイバ１０２を挿入した後の製造工程においても、フェルール１０１から光ファイバ１０２の脱落を防止ですることができる。
【００３７】
次に、本発明の光モジュールの透明樹脂を配置した光ファイバの製造方法を、図９、１０を用いて以下に説明する。
【００３８】
図９（ａ）では、まず、フェルール５０１の内部に光ファイバ５０２を配置したコネクタ５００を用意する。そして、あらかじめ調製しておいた透明樹脂５０３を樹脂塗付装置５１０により、コネクタ５００の端面に塗布する。なお、透明樹脂５０３として、シリコーン樹脂を使用した。
【００３９】
図９（ｂ）では、コネクタ５００の端面に塗布した透明樹脂５０３を硬化させる。硬化させる条件については、使用する透明樹脂５０３に適したものを使用する。なお、シリコーン樹脂を硬化させるための一条件として、１５０℃の雰囲気中に１時間放置して、シリコーン樹脂の硬化を行った。
【００４０】
図９（ｃ）では、レーザ光源５２０を用いて、波長１．２７μｍの光を図９（ｂ）で硬化させた透明樹脂５０３に向けて照射する。このとき、波長１．２７μｍの光が当たる部分が、コア部５０４に変質することで光路が形成される。変質させる条件については、使用する透明樹脂５０３に適した条件で実施する。なお、コア部５０４に変質させる条件として、レーザ光源５２０の光出力を１０ｍＷに設定し、透明樹脂５０３に８時間照射させた。
【００４１】
このような条件で光を照射することによって、シリコーン樹脂中のＳｉの架橋密度が上がり、光を照射させた部分の屈折率の変化が生じ、光導波路が形成される。なお、コア部５０４を形成するときの光軸の調整は、コネクタ５００を図示しない割スリーブも用いて固定することによって、簡単に実現することが可能となる。
【００４２】
次に、図１０を用いて透明樹脂を配置した光ファイバの別の製造方法を説明する。なお、図１０（ａ）、（ｂ）は図９（ａ）、（ｂ）と同様な工程であり、説明を省略する。
【００４３】
図１０（ｃ）は、レーザ光源５２０を用いて、波長１．２７μｍの光を図１０（ｂ）で硬化させた透明樹脂５０３が配置してあるコネクタ５００の反対側の端面から照射する。このとき、波長１．２７μｍの光が当たる部分が、コア部５０４に変質することで光路が形成される。変質させる条件については、コア部５０４に変質させる条件として、レーザ光源５２０の光出力を１０ｍＷに設定し、透明樹脂５０３に１２時間照射させた。
【００４４】
このような条件で光を照射することによって、シリコーン樹脂中のＳｉの架橋密度が上がり、光を照射させた部分の屈折率の変化が生じ、光導波路が形成される。また、このように形成されたコア部５０４は、光ファイバ５０２のコア径とほぼ同一の大きさの径となることから、光ファイバ５０２とコア部５０４との接続点での反射光を抑制することも可能となる。
【００４５】
上述したレーザ光源５２０からの出射光の照射条件としては、少なくとも出射光の波長、及び出射光の照射時間が挙げられる。また、少なくとも酸素分子を含む雰囲気で、酸素を活性化させる波長領域を少なくとも含む波長領域の波長となるように、出射光の波長及び雰囲気温度を調整する。
【００４６】
これは、レーザ光源５２０からの出射光の波長が、酸素を１重項励起状態にする波長領
域（１．２６８７μｍ以下の波長領域）であるとき、出射光のエネルギーにより雰囲気中
の酸素が活性化し、即ち、３重項励起状態から１重項励起状態になり、メチル基を側鎖に
有するメチルレジン系シリコーン樹脂と反応するためである。
【００４７】
即ち、シリコーン樹脂において、酸素が活性化（３重項状態から１重項状態になる）し
、場合によってラジカル反応が起こり、メチル基等の低分子側鎖を切り、主鎖を重合化さ
せるためである。
【００４８】
図１１は、メチルレジン系シリコーン樹脂の変質メカニズムを説明するための図である。
図１１に示すように、酸素雰囲気において、メチル基を側鎖に有するメチルレジン系シリコーン樹脂（状態１）に、１．２６８７μｍ以下の波長領域を満足する波長の出射光をレーザ光源５２０から出力すると、メチル基である側鎖を切って１重項励起状態の酸素と結合し（状態２）、主鎖を重合化する（状態３）。
また、透明樹脂５０３は、シリコーン樹脂に限らず、光を照射させて樹脂の屈折率が変化するものであれば、他の樹脂についても適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の基本的な実施形態の光モジュールの断面図である。
【図２】図１の変形例の実施形態の光モジュールの断面図である。
【図３】図１の変形例の実施形態の光モジュールの断面図である。
【図４】本発明の基本的な実施形態の光モジュールの断面図である。
【図５】図４の変形例の実施形態の光モジュールの断面図である。
【図６】図４の変形例の実施形態の光モジュールの断面図である。
【図７】図５に示したフェルールの断面図である。
【図８】図６に示したフェルールの断面図である。
【図９】本発明の実施形態の透明樹脂を配置した光ファイバの製造方法である。
【図１０】本発明の実施形態の透明樹脂を配置した光ファイバの製造方法である。
【図１１】メチルレジン系シリコーン樹種の変質メカニズムを説明するための図である。
【符号の説明】
【００５０】
１００、２００、３００、４００    光モジュール
５００    コネクタ      
１０１、５０１    フェルール
１０２、３０２、５０２    光ファイバ
１０３、４０３、５０３    透明樹脂
１０４、５０４    コア部
１０５    アイソレータ
１０６    光送信モジュール
１０７、２０７    集光レンズ
１０８    光素子
１０９    基板
２０５、３０５    光フィルタ
２０６    光受信モジュール
３０１、４０１    通過口
【図１】
2010145767.tif 000003
【図２】
2010145767.tif 000004
【図３】
2010145767.tif 000005
【図４】
2010145767.tif 000006
【図５】
2010145767.tif 000007
【図６】
2010145767.tif 000008
【図７】
2010145767.tif 000009
【図８】
2010145767.tif 000010
【図９】
2010145767.tif 000011
【図１０】
2010145767.tif 000012
【図１１】
2010145767.tif 000013