(57)【要約】【課題】複数の光源から出射された信号光を波長多重して高光結合効率で送信することができ、また、各光源に対するレンズを高い精度で所望の位置に固定することができる波長多重光送信モジュールの提供。【解決手段】波長多重送信モジュールは、実装基板上に実装された複数の光源からの信号光を、実装基板上の複数の光源それぞれに対応する位置に樹脂固定される複数の光学レンズ８ａ〜８ｄを含む光学部品によって波長多重し、送信するものであって、複数の光学レンズ８ａ〜８ｄそれぞれは、実装基板への樹脂接着面に樹脂の拡がりを抑制する切り欠き部８１を有することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装基板上に実装された複数の光源からの信号光を、前記実装基板上の前記複数の光源それぞれに対応する位置に樹脂固定される複数の光学レンズを含む光学部品によって波長多重し、送信する波長多重光送信モジュールにおいて、
前記複数の光学レンズそれぞれは、前記実装基板への樹脂接着面に樹脂の拡がりを抑制する切り欠き部を有することを特徴とする波長多重光送信モジュール。
【請求項２】
前記切り欠き部は、前記樹脂接着面の辺に設けられ、その形状が直角三角柱形状に切り欠いた形状であることを特徴とする請求項１に記載の波長多重光送信モジュール。
【請求項３】
前記切り欠き部は、前記樹脂接着面の前記光学レンズの光軸方向と直交する両辺及び／または光軸方向と平行な両辺に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の波長多重光送信モジュール。
【請求項４】
前記切り欠き部は、前記樹脂接着面の角部を三角錐形状に切り欠いた形状であることを特徴とする請求項１に記載の波長多重光送信モジュール。
【請求項５】
前記光学レンズを樹脂固定するための樹脂接着剤は、チキソ値が１.０以上である紫外線硬化型樹脂接着剤であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の波長多重光送信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長多重された信号光を送信する波長多重光送信モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
波長多重光送信モジュールは、複数の光源から出射された信号光を光学レンズや波長選択フィルタ、反射ミラーなどの光学系部品を用いて波長多重して送信するものであり、上述の光源や光学系部品は実装基板上に樹脂固定されている。
特許文献１には、光源や光学レンズをアレイ状とした波長多重光送信モジュールが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−６６３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の波長多重光送信モジュールのようにアレイレンズを用いると、アレイレンズの各レンズ部の光源に対する位置を正確に決めることができないため、高い光結合効率を得ることができない。
一方、アレイレンズではなく、各レンズが別体となっている場合、以下の問題がある。すなわち、波長多重光送信モジュールにおいて、複数の光源が１列になるように実装されており、それに合わせて、各光源に対するレンズも１列になるように樹脂固定されているが、波長多重光送信モジュールのパッケージは小さく、レンズ間の距離は短いため、各レンズに用いた樹脂固定用の接着剤同士が干渉したりしてしまい、レンズを高い精度で所望の位置に固定することができない。
【０００５】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、複数の光源から出射された信号光を波長多重して高光結合効率で送信することができ、また、各光源に対するレンズを高い精度で所望の位置に固定することができる波長多重光送信モジュール及びその製造方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の波長多重送信モジュールは、実装基板上に実装された複数の光源からの信号光を、実装基板上の複数の光源それぞれに対応する位置に樹脂固定される複数の光学レンズを含む光学部品によって波長多重し、送信するものであって、複数の光学レンズそれぞれは、実装基板への樹脂接着面に樹脂の拡がりを抑制する切り欠き部を有することを特徴とする。
【０００７】
なお、切り欠き部は、例えば、樹脂接着面の辺に設けられ、その形状が直角三角柱形状に切り欠いた形状である。具体的には、切り欠き部は、樹脂接着面の光学レンズの光軸方向と直交する両辺及び／または光軸方向と平行な両辺に設けられている。その他に、切り欠き部は、樹脂接着面の角部を直角三角錐形状に切り欠いた形状であるものもよい。
光学レンズを樹脂固定するための樹脂接着剤は、チキソ値が１.０以上である紫外線硬化型樹脂接着剤であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の波長多重送信モジュールは、アレイレンズではなく、各レンズを別体としているため、個別に位置合わせできるため、波長多重された信号光を高光結合効率で送信することができる。また、レンズを含む光学系部品のうち、少なくともレンズの実装基板への接着面に樹脂接着剤の拡がりを抑制する切り欠きを有するので、各レンズを固定するための樹脂接着剤同士が干渉することがなく、高い精度で各レンズを所望の箇所に固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の波長多重光送信モジュールの一例を模式的に示した図である。
【図２】図１の波長多重光送信モジュールの光学レンズを示した図である。
【図３】図１の波長多重光送信モジュールの実装基板を示した図である。
【図４】本発明の波長多重光送信モジュールの他の例を模式的に示した図である。
【図５】光学レンズの他の例を示す図である。
【図６】光学レンズの別の例を示す図である。
【図７】光学レンズのさらに別の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明の波長多重光送信モジュールの一例を模式的に示した図である。
図の波長多重光送信モジュール１は、信号光を波長多重して送信する本体部２と、波長多重された信号光を光伝送路に導くためのスリーブ部品３と、を備える。
本体部２は、パッケージ４と蓋５からなる筺体６を有する。図示は省略するが、パッケージ４の前方（スリーブ部品３側）には開口が設けられており、当該開口には封止ガラスが設けられており、信号光に対する窓となっている。
【００１１】
本体部２は、筺体６内に、信号光を出射する複数の光源７ａ〜７ｄと、各種光学系部品とを有する。ここでの光学系部品とは、複数の光学レンズ８ａ〜８ｄ、偏波回転部品９ａ，９ｂ、波長選択フィルタ１０ａ，１０ｂ、偏波選択フィルタ１１、反射ミラー１２ａ〜１２ｃ等である。
また、本体部２は、筺体６内に、複数の光源７ａ〜７ｄを駆動するための光源駆動部品１３と、上記の複数の光源７ａ〜７ｄと各種光学系部品が樹脂固定される実装基板１４と、を有する。
【００１２】
複数の光源７ａ〜７ｄは、一列に並べられて設けられており、互いに異なる波長の光を生成し、例えば、それぞれ波長λ１、λ２、λ３、λ４の光を生成するものである。波長λ１、λ２、λ３、λ４は、ＬＡＮ−ＷＤＭ規格にしたがった発振波長が選択され、例えば、それぞれの中心波長が１２９５.５６ｎｍ、１３００.５６ｎｍ、１３００.０５ｎｍ、１３０４.５８ｎｍ、１３０９.１４ｎｍである。
【００１３】
光学レンズ８ａ〜８ｄは、光源７ａ〜７ｄそれぞれの対応した位置に設けられており、対応する光源８ａ〜８ｄからの光をコリメート光に変換する。なお、以下では、光学レンズ８ａ〜８ｄは互いに同じ形状を有するものとする。
偏波回転部品９ａ，９ｂは、波長の短い方から１番目と３番目の光源７ａ，７ｃの前方に設けられており、入射光の偏波面を９０度回転した出力光を提供する。
【００１４】
波長選択フィルタ１０ａは、偏波回転部品９ａの前方に設けられており、その光学特性が波長λ１の光を選択的に透過し波長λ３の光を反射するものである。
また、波長選択フィルタ１０ｂは、光学レンズ８ｂの前方に設けられており、その光学特性が波長λ２の光を選択的に透過し、波長λ４の光を反射するものである。
【００１５】
偏波選択フィルタ１１は、波長選択フィルタ１０ａの前方に設けられており、その光学特性が、波長λ１で偏波回転部品９ａ出射後の偏波光と、偏波λ３で偏波回転部品９ｂ出射後の偏波光とを透過し、波長λ２またはλ３で、上記の偏波光とは異なる角度（例えば９０度）の偏波面を有する光を反射するものである。
【００１６】
反射ミラー１２ａは、波長選択フィルタ１０ａの前方に設けられており、その光学特性が波長λ２の光を反射するものである。反射ミラー１２ｂは、偏波回転部品９ｂの前方に設けられており、その光学特性が波長λ３の光を反射するものである。反射ミラー１２ｃは、光学レンズ８ｄの前方に設けられており、その光学特性が波長λ４の光を反射するものである。
【００１７】
波長多重光送信モジュール１では、本体部２内の複数の光源７ａ〜７ｄから出射された信号光が上述の光学レンズ８ａ〜８ｄなどの光学系部品により波長多重され、本体部２の筺体に設けられた窓から出射される。出射された波長多重信号光は光学レンズ３１により集光され、偏波無依存アイソレータ３２を透過し、光ファイバ３３に光結合する。
【００１８】
なお、光源７ａ〜７ｄを駆動するための光駆動部品１３は、パッケージ４に直接固定されるに対し、光源７ａ〜７ｄが樹脂固定される実装基板１４は、光源７ａ〜７ｄから生じる熱対策のため、ペルチェ素子などからなる放熱部品（図示せず）を介してパッケージ４に固定される。
【００１９】
上述のような構成を有する波長多重光送信モジュール１は、実装基板１４に樹脂固定するための光学レンズ８ａ〜８ｄの形状に特徴があり、その特徴について、以下、図２を用いて説明する。図２は、図１の波長多重光送信モジュール１の光学レンズ８ａのみを示した図であり、図２（Ａ）は斜視図、図２（Ｂ）は前後方向すなわち光軸方向の側面図、図２（Ｃ）は光軸方向と垂直方向であって実装基板１４の実装面と平行方向の側面図である。
【００２０】
図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、光学レンズ８ａは、略直方体形状であり、実装基板１４への樹脂接着面（図の底面）の辺が、具体的には、光軸方向と直交する両辺が、直角二等辺三角柱状に切り欠かれた形状を有しており、言い換えれば、接着面の光軸方向と直交する両辺に沿って切り欠き部８１を有する。
このように切り欠き部８１が形成されているので、光学レンズ８ａの樹脂固定の際の隣接する光学レンズ８ｂへの樹脂製接着剤の染み出しを抑制することができる。
上述したように、光学レンズ８ｂ〜８ｄも光学レンズ８ｂと同じ形状を有する。したがって、各レンズ８ａ〜８ｄを固定するための樹脂接着剤同士が干渉することがなく、高い精度で各レンズ８ａ〜８ｄを所望の箇所に固定することができる。
【００２１】
また、上述のように切り欠き部８１に樹脂製接着剤が入り込んでいるので、光学レンズ８ａと実装基板１４との間において高い接着力が生じ、その結果、光学レンズ８ａに対する高いシア強度を得ることができる。光学レンズ８ｂ〜８ｄについても同様である。
なお、切り欠き部８１の寸法は、例えば、光学レンズが幅が１.１ｍｍで厚さが０.６ｍｍであった場合、奥行きが５０μｍ程度である。
【００２２】
また、樹脂接着剤としては、実装基板１４への塗布後に拡がらないように（塗布後における）形状安定性が必要となるので、チキソ性のある接着剤を用いる。具体的には、回転粘度計で５０Ｒｐｍと５Ｒｐｍの比率からえられるチキソ値が１.０より大きい接着剤を用いるのが好ましい。このような接着剤としては、炭酸カルシウム、石英、アルミナ等のうちの１種以上から形成される１０〜５０μｍの微粒子をフィラーとして一定量含む樹脂接着剤が考えられる。また、高精度の樹脂固定の観点から、紫外線硬化時等における硬化収縮率の小さい紫外線硬化型のエポキシ系樹脂接着剤が好ましい。
【００２３】
次に、図１及び図２を参照しながら、図３を用いて本発明の波長多重光送信モジュールの作製方法を説明する。図３は、図１の波長多重光送信モジュール１の実装基板１４のみを示した図である。
波長多重光送信モジュール１の作製方法の説明の前に、実装基板１４について説明する。実装基板１４は、図３に示すように、その実装面１４ａに、例えば、光源７ａ〜７ｄを位置決めするための位置決めマーク１４ｂ、波長選択フィルタ１０ａ，１０ｂを位置決めするための位置決めマーク１４ｃ、偏波選択フィルタ１１を位置決めするための位置決めマーク１４ｄを有する。実装基板１４の基材には、窒化アルミ基板、シリコン（Ｓｉ）基板、石英（ＳｉＯ２）基板、鉄ニッケルコバルト合金基板、または、上記合金基板に金メッキ処理をした基板を用いることができる。
【００２４】
波長多重光送信モジュール１の作製の際は、まず、上述のような実装基板１４上の位置決めマーク１４ｂに対し、光源７ａ〜７ｄを載置して半田等で固定する。そして、実装基板１４の光学レンズ８ａの実装領域に所定量の樹脂接着剤を塗布する。その後、プローブ等を光源７ａに接触させ、微弱な電流を流した状態で、光学レンズ８ａを調芯設備を用いて把持し、光学レンズ８ａをＸＹＺ方向全てについて樹脂接着剤上で位置調整する。この際、光学レンズ８ａより出射される光を汎用ビームプロファイラにてモニタし、出射光として所望の平行光が得られる位置に光学レンズ８ａを位置調整する。位置調整後、所定量の紫外線光を照射して光学レンズ８ａを仮固定する。同様の作業を光学レンズ８ｂ〜８ｄについて繰り返す。
【００２５】
次いで、光源７ａ，７ｃの前方に偏波回転部品９ａ，９ｃを仮固定する。この仮固定は、実装基板１４上の不図示の位置決めマークに基づいて、紫外線硬化型樹脂接着剤や熱硬化型樹脂接着剤を用いて行う。
同様に、波長選択フィルタ１０ａ，１０ｂ及び偏波選択フィルタ１１を、実装基板１４上の位置決めマーク１４ｃ，１４ｄに基づいて、樹脂接着剤を用いて仮固定する。
【００２６】
そして、上述のように、光源７ａ〜７ｄや光学レンズ８ａ〜８ｄなどが仮固定された実装基板１４をパッケージ４に固定する。この固定は、パッケージ４の前方に設けられた封止ガラス付きの開口に対して取り付けられたモニタ装置の受光感度が最大となる位置に行う。なお、モニタ装置とは、別ステージに固定されているコリメートレンズ付きのシングルモードファイバを含む装置である。なお、パッケージ４には光源駆動部品１３が予め半田等により固定されており、また、実装基板１４の固定後、光源７ａ〜７ｄと光源駆動部品１３との間の配線を行い、電気接続する。
【００２７】
次いで、反射ミラー１２ａ〜１２ｃの仮固定を行う。この仮固定は、各反射ミラー１２ａ〜１２ｃについて、上述のモニタ装置による受光感度が最大となる角度と位置に、樹脂接着剤を用いて行う。
上述の仮固定が全て終了した後、熱を用いて各部品を本固定する。
その後、窒素雰囲気で、蓋５をパッケージ４に溶接し、光源７ａ〜７ｄや各光学系部品を気密封止する。
【００２８】
そして、最後にスリーブ部品３を調芯しパッケージ４にＹＡＧ溶接により固定する。スリーブ部品３の調芯は、光源７ａを発光させ、スリーブ部品３の光ファイバ３４での最大受光量となる位置にスリーブ部品３の位置を調節して行う。
以上の工程により、波長多重送信モジュール１が完成する。
【００２９】
なお、上述の作製手順は一例であり、反射ミラー１２ａ〜１２ｃを除く光学系部品を実装基板上に実装してから、汎用ビームプロファイラでビーム形状を確認しながら光源を位置合わせしていってもよい。
【００３０】
以上の例では、光学系部品のうち、光学レンズ８ａ〜８ｄのみ、接着面に切り欠きが形成されているが、反射ミラー１２ａ〜１２ｃ等の他の光学系部品についても、その実装領域の周囲に溝を形成するようにしてもよい。
【００３１】
図４は、本発明の波長多重光送信モジュールの他の例を模式的に示した図である。なお、図１の波長多重光送信モジュール１と同様の構成については同じ参照符号を付すことにより、その説明を省略する。
図１の波長多重光送信モジュール１では、偏波回転部品９ａ，９ｂ、波長選択フィルタ１０ａ，１０ｂ、偏波選択フィルタ１１等を用いて光学系を形成し、λ１からλ４までの光を合波しているのに対し、図４の波長多重光送信モジュール１´は、ＰＬＣ（平面光導波路）１５を用いて、スリーブ部品３の集光レンズ３１に４つの光を集光する。
【００３２】
なお、波長多重光送信モジュール１´を作製する場合においても、λ１からλ４までの光をコリメート光（平行光）として取り出すため、それぞれの波長の光源の手前に光学レンズ８ａ〜８ｄを固定するまでの方法は、図１の波長多重送信モジュール１での方法と同じ方法を採用できる。光学レンズの固定後、ＰＬＣ１５をパッケージ内部の所定基板上に半田あるいは銀ペースト等で固定する。なお、ＰＬＣ１５の固定方法として、例えば、光ファイバに対する光結合効率が最も高くなるように、所定設備を用いて調芯を行った後、紫外線熱硬化併用接着剤を用いて樹脂固定を行う方法を採用することで、光結合損失の少ない波長多重光送信モジュールを作製することができる。
【００３３】
なお、光学レンズ８ａ〜８ｄの形状は上述の形状に限られるものではない。
図５〜図７はそれぞれ、光学レンズの別の例を示す図であり、図５（Ａ），図６（Ａ），図７（Ａ）は斜視図、図５（Ｂ），図６（Ｂ），図７（Ｂ）は前後方向すなわち光軸方向の側面図、図５（Ｃ），図６（Ｃ），図７（Ｃ）は光軸方向と垂直方向であって実装基板１４の実装面と平行方向の側面図である。なお、各例において、本発明の波長多重送信モジュールに用いる複数の光学レンズのうち１つを図示しているが、他の光学レンズも同じ形状であるものとする。
【００３４】
図５（Ａ）〜（Ｃ）の光学レンズ４１ａは、略直方体形状であり、実装基板１４への樹脂接着面（図の底面）の光軸方向と平行方向の両辺が、直角二等辺三角柱状に切り欠かれた形状を有しており、言い換えれば、接着面の光軸方向と平行方向の両辺に沿って切り欠き部４１０を有する。
【００３５】
図６（Ａ）〜（Ｃ）の光学レンズ５１ａは、略直方体形状であり、実装基板１４への樹脂接着面（図の底面）の光軸方向と直交する方向の両辺及び光軸方向と平行な両辺が、直角二等辺三角柱状に切り欠かれた形状を有しており、言い換えれば、接着面の光軸方向と直交する方向の両辺及び光軸方向と平行方向の両辺に沿って切り欠き部５１０を有する。
【００３６】
図７（Ａ）〜（Ｃ）の光学レンズ６１ａは、略直方体形状であり、実装基板１４への接着面（図の底面）の角部、より具体的には４隅が、直角二等辺三角錐状に切り欠かれた形状を有しており、言い換えれば、接着面側の４隅に切り欠き部５１０を有する。
【００３７】
なお、以上の例では、本発明の波長多重送信モジュールに用いる複数の光学レンズはそれぞれ同じ形状を有するものとしたが、互いに異なる形状を有していてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１…波長多重光送信モジュール、２…本体部、３…スリーブ部品、４…パッケージ、５…蓋、６…筺体、７ａ〜７ｄ…光源、８ａ〜８ｄ，４１ａ〜４１ｄ，５１ａ〜５１ｄ，６１ａ〜６１ｄ…光学レンズ、９ａ，９ｂ…偏波回転部品、１０ａ，１０ｂ…波長選択フィルタ、１１…偏波選択フィルタ、１２ａ〜１２ｃ…反射ミラー、１３…光源駆動部品、１４…実装基板、１５…平面光導波路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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