(57)【要約】【課題】あらゆる光素子と光結合可能であると共に、構成素子間の位置合わせが容易な光伝送モジュールを提供すること。【解決手段】実装基板に複数の第１の溝を形成し、レンズと光ファイバとを第１の溝内に配列することで、レンズ及び光ファイバを互いの光軸軸が一致するように配置すると共に、レンズと光ファイバの間に第１の溝を横断するように、第１の溝の長手方向と直交する凹部を実装基板に設け、その凹部内に光アイソレータ素子を配置し、更に、レンズの配列位置を、光アイソレータ素子を介して光ファイバと反対側にした構造で光伝送モジュールを構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装基板、光ファイバ、レンズ、光アイソレータ素子、及びマグネットとを具備し、
実装基板は一軸方向に延びる複数の第１の溝を有し、
レンズと光ファイバとが第１の溝内に配列されることで、レンズと光ファイバとが互いに間隔を介して複数並設されており、
更に、光アイソレータ素子が少なくとも２つの偏光子と１つのファラデー回転子とが一軸方向に積層されて成る光結合モジュールであって、
レンズ及び光ファイバは、それぞれ第１の溝内に配列されることによって、互いの光軸軸が一致するように配置されると共に、
レンズと光ファイバの間に第１の溝を横断するように、第１の溝の長手方向と直交する凹部が実装基板に設けられて凹部内に光アイソレータ素子が配置され、
更に、レンズの配列位置が、一軸方向に於いて光アイソレータ素子を介して光ファイバと反対側であることを特徴とする光伝送モジュール。
【請求項２】
前記レンズをグレーデッド型光ファイバで置き換えたことを特徴とする請求項１記載の光伝送モジュール。
【請求項３】
前記レンズと対面する偏光子の光学面が、前記一軸方向に直交する直交面に対して傾いて形成されると共に、
前記レンズと対面する偏光子の光学面の傾斜方向と逆方向に且つ同一傾斜角度で、前記光ファイバと対面する偏光子の光学面が傾いて形成されることを特徴とする請求項１又は２記載の光伝送モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバを伝送路として用いる光通信システムに好適な光伝送モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバを伝送路として用いる各種の光通信システムには、幹線系通信、都市間通信、各家庭へ光通信（Fiber To The Home：FTTH等）、構内通信網（Local Area Network：LAN）、B-PON，GE-PON等があり、更に、交換機や大型コンピュータ等の装置間を多芯の光ファイバで繋ぐ機器間光通信や、機器内（チップ間，ボード間光通信）光通信がある。
【０００３】
加入者システムで用いる光伝送モジュールは、高性能化に加え、低価格化が要求される。従来の光伝送モジュールでは、構成素子である半導体光素子（半導体レーザ、フォトダイオード等）、レンズ及び光ファイバ等を組み立てる際、半導体光素子を動作させてレーザ光を伝送させた上でその伝送損失が最小となるように各素子の位置合わせを行なうこと（いわゆる、アクティブ・アライメント）が不可欠であった。しかしこの工程は時間を要し、コスト高の原因になっていた。
【０００４】
そこで、低コスト化を狙い、各素子を個別に配置して固定するだけで、半導体光素子を動作させることなく、位置合わせを可能にした光伝送モジュールが提案された（例えば、特許文献１参照）。このような位置合わせ法をパッシブ・アラインメントと言う。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２１７７１号公報（第４頁、第１図）
【０００６】
特許文献１記載の光伝送モジュール100を図９に示す。光伝送モジュール100は、半導体光素子101と光ファイバ102、及び平板マイクロレンズ103を備えている。更に、光ファイバ102を配列するための第１の溝104と、半導体光素子を位置決めするためのマーカ105との間に第１の溝に直交する第２の溝106を、それぞれ実装基板107上設け、半導体光素子101と平板マイクロレンズ103の光軸が一致するように第２の溝106に平板マイクロレンズ103を固定する。更に、第１の溝104と第２の溝106の間に、第１の溝104に直交する第３の溝を設け、伝送する光と反対方向の光を減衰させる光アイソレータ素子を、半導体光素子と光軸が一致するように第３の溝に固定する構造に変更することも出来る。
【０００７】
マーカ105、第１の溝104を一つの実装基板107上に形成して、そこに半導体光素子及び光ファイバを同一平面に設置することにより、半導体光素子101と光ファイバ102との位置合わせの簡略化が図れるとしている。
【０００８】
しかしながら、アプリケーション需要の多様化により、位置合わせ対象の素子が半導体光素子に限定されない光伝送モジュールが要求されるようになってきている。よって、上記先願で示される光伝送モジュールでは、多様な要求に応えられなくなっている。
【０００９】
例えば、要求の一つとして、光ファイバ−光ファイバ間の結合が可能な光伝送モジュールが望まれており、そのような光伝送モジュールが考案され、出願されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
【特許文献２】特開２００４−１５７３１８号公報（第５−14頁、第１図）
【００１１】
特許文献２記載の光伝送モジュール108を図１０に示す。光伝送モジュール108は、シングルモード光ファイバとグレーデッド型光ファイバを接続してなる第１、第２のファイバコリメータ109，110をそれぞれ互いに間隔を介して複数並設し、これらの第１、第２のファイバコリメータ109，110群との間に間隔を介して光アイソレータ素子111を配置したものである。
【００１２】
図１０に示すように、光伝送モジュール108は、一つの実装基板112上に平行に複数の第１の溝113を形成すると共に、その第１の溝113を横断するように凹部114を形成し、その凹部114に光アイソレータ素子111を配置すると共に、各々の第１の溝113にファイバコリメータ109，110を配列してなる光伝送モジュールである。予め第１の溝113を形成した上で凹部114を形成するので、光アイソレータ素子111をファイバコリメータ109，110間に配置したとしても、ファイバコリメータ109，110どうしの位置合わせを、第１の溝113にファイバコリメータ109，110を配列するだけで行うことができ、組立工数の削減を図ることが可能となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献２の光伝送モジュール108でも、アプリケーションが光ファイバ間同士の光結合を行う光伝送モジュールに限定されてしまう。従って、あらゆる素子（光素子、光学素子など）と光結合可能であると共に、構成素子間の位置合わせが容易な光伝送モジュールが望まれている。
【００１４】
本発明は上記課題に鑑みて成されたものであり、本発明の目的はあらゆる光素子と光結合可能であると共に、構成素子間の位置合わせが容易な光伝送モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の請求項１記載の発明は、実装基板、光ファイバ、レンズ、光アイソレータ素子、及びマグネットとを具備し、実装基板は一軸方向に延びる複数の第１の溝を有し、レンズと光ファイバとが第１の溝内に配列されることで、レンズと光ファイバとが互いに間隔を介して複数並設されており、更に、光アイソレータ素子が少なくとも２つの偏光子と１つのファラデー回転子とが一軸方向に積層されて成る光結合モジュールであって、レンズ及び光ファイバは、それぞれ第１の溝内に配列されることによって、互いの光軸軸が一致するように配置されると共に、レンズと光ファイバの間に第１の溝を横断するように、第１の溝の長手方向と直交する凹部が実装基板に設けられて凹部内に光アイソレータ素子が配置され、更に、レンズの配列位置が、一軸方向に於いて光アイソレータ素子を介して光ファイバと反対側であることを特徴とする光伝送モジュールである。
【００１６】
更に、本発明の請求項２記載の発明は、前記レンズをグレーデッド型光ファイバで置き換えたことを特徴とする請求項１記載の光伝送モジュールである。
【００１７】
更に、本発明の請求項３記載の発明は、前記レンズと対面する偏光子の光学面が、前記一軸方向に直交する直交面に対して傾いて形成されると共に、前記レンズと対面する偏光子の光学面の傾斜方向と逆方向に且つ同一傾斜角度で、前記光ファイバと対面する偏光子の光学面が傾いて形成されることを特徴とする請求項１又は２記載の光伝送モジュールである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の光伝送モジュールに依れば、光伝送モジュールの入射端にレンズを配置する構造となるので、半導体光素子，アレイ導波路格子（Arrayed Waveguide Grating : AWG），光フィルタ等と云った様々な光素子と光結合可能な光伝送モジュールを構成することが可能となる。
【００１９】
更に本発明の光伝送モジュールに依れば、第１の溝を形成した後に、第１の溝を横断するように凹部を形成するので、入射端のレンズと光ファイバ間の光軸合わせを、各光学素子を第１の溝に配列するだけで完了させることが出来る。又、前記光素子と光伝送モジュールとの位置決めを行う際、光素子とレンズとの位置合わせを行うだけで、光素子と光ファイバとの最適結合の位置決めを行うことが可能となる。
【００２０】
又、請求項２記載の光伝送モジュールに依れば、グレーデッド型光ファイバをレンズとして用いることにより、レンズの外径を光ファイバの外径と同等な程度まで小型化することが出来るので、光伝送モジュール全体をより小型化することが可能となる。
【００２１】
更に、請求項３記載の光伝送モジュールに依れば、２つの偏光子の一方の光学面を傾斜させることにより、傾斜光学面上で反射した伝搬光がレンズで集光される事が防止されるので、光素子への戻り光を抑制することが可能となる。更に、２つの偏光子の各光学面における傾斜方向を互いに逆方向に形成すると共に、傾斜角度を同一角度に設定することにより、レンズから出射した光を、２つの偏光子の各光学面の屈折作用によって光ファイバの中心軸に戻すことが出来る。従って、レンズと光ファイバとを１つの溝（第１の溝）内で同一直線上に配置させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態に係る光伝送モジュール１を図１〜図３を参照して詳細に説明する。各図において、光伝送モジュール１は、レンズ２、光ファイバ３、光アイソレータ素子４の各光学素子、図示を省略したマグネット、及びこれら各光学素子を実装するための実装基板５とを具備してなるモジュールである。レンズ２と光ファイバ３との間に光アイソレータ素子４が配置されることにより、レンズ２と光ファイバ３とが互いに間隔を介して複数並設されている。
【００２３】
レンズ２は、図示しない半導体光素子や、アレイ導波路格子（Arrayed Waveguide Grating : AWG）、光フィルタ等の各種光素子からの出射光を、光ファイバ３の端部に集光するために用いられ、GRIN（GRaded INdex）レンズ等が用いられる。
【００２４】
実装基板５は、シリコン、ガラス、セラミック、或いは使用環境上、熱膨張係数が無視できる場合はプラスチックや金属などから成る平面基板であり、その光学素子実装面に第１の溝5aを有する。第１の溝5aは、複数（レンズ２や光ファイバ３の実装数と同数か、又はそれ以上）設けられ、一軸方向（図中、z軸方向）において互いが平行となるように形成される。第１の溝5aはエッチングやフライス加工、ダイシング、モールディング、サンドブラスト加工、ホットプレス、射出成形及び焼結、MEMS加工、インクジェット等の加工によって形成される。光学素子実装面に第１の溝5aを形成後、更に、第１の溝5aを横断して実装基板５の側面に達するように、第１の溝5aの長手方向（z軸方向）と直交する凹部5bを光学素子実装面に設ける。凹部5bも第１の溝5aと同様の加工によって形成される。
【００２５】
光ファイバ３は、レンズ２から集光された光を伝送するための導波路として用いられ、シングルモードファイバ（Single Mode Fiber：SMF）が使用される。
【００２６】
レンズ２と光ファイバ３とは、各々、一軸方向に延びる第１の溝5a内に配置，固定されて、アレイ状に配列される。レンズ２又は光ファイバ３配列用の各第１の溝5aは、凹部5bによって不連続状に形成されるが、製造過程上、最初に第１の溝5aを形成するので、各第１の溝5aは互いに同じ高さであり、且つ、互いに一直線上にある。従って各第１の溝5aにレンズ２と光ファイバ３とを配列することによって、レンズ２と光ファイバ３とは相互の光軸が一致するように並設される。
【００２７】
更に、図３に示すように、凹部5b内に光アイソレータ素子４を配置，固定する。光アイソレータ素子４は、２つの偏光子4aと１つのファラデー回転子4bとが一軸方向に順に積層されて構成されており、各光学素子の光学面の非光透過領域を光学接着剤で接着して成る積層体である。偏光子4aは二色性材料で形成されており、一方のファラデー回転子4bはBIG等の磁性材料で形成されている。又、偏光子4aに換えて、複屈折結晶を使用することも可能だが、半波長板など光学素子数が増えるため、二色性材料を用いる方が組立工数や部品点数の削減及び低コスト化の面で好ましい。なお、各図では、前述のようにファラデー回転子4bを磁気飽和させるマグネットを説明の簡単化のために、省略して示している。
【００２８】
偏光子4aとファラデー回転子4bとが密着固定されているので、光学素子の光学面間に空気が介在しない。従って、光学素子の光学面と空気層の間で光が反射して、光アイソレータ素子４の特性劣化を招くといった問題が抑制される。
【００２９】
光ファイバ３側から光がレンズ２側へ戻ろうとしても、光アイソレータ素子４により減衰されるので、図示しない光素子への反射戻り光が抑えられる。これにより光素子は雑音を発生することなく、高出力のレーザ光を発することが出来る。
【００３０】
レンズ２、光ファイバ３、光アイソレータ素子４の固定は、エポキシ樹脂等の接着剤で行う。
【００３１】
図１から分かるように光伝送モジュール１では、レンズ２の配列位置が一軸方向に於いて光アイソレータ素子４を介して、光ファイバ３と反対側に配置されている。従って、光伝送モジュール１の入射端にレンズ２が配置される構造となるので、半導体光素子，AWG，光フィルタ等と云った様々な光素子と光結合可能な光伝送モジュールを構成することが可能となる。
【００３２】
更に、第１の溝5aを形成した後に、第１の溝5aを横断するように凹部5bを形成するので、入射端のレンズ２と光ファイバ３間の光軸合わせを、各光学素子を第１の溝4aに配列するだけで完了させることが出来る。又、光素子と光伝送モジュール１との位置決めを行う際、光素子とレンズ２との位置合わせを行うだけで、光素子と光ファイバとの最適結合の位置決めを行うことが可能となる。
【００３３】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係る光伝送モジュール６を、図４〜図６を参照して説明する。なお、各図において前記第１の実施形態と同一箇所には同一の引き出し番号を付し、説明が重複する箇所は省略若しくは簡略化して説明する。
【００３４】
光伝送モジュール６が前記光伝送モジュール１と異なる点は、光アイソレータ素子4'の２つの偏光子4a'，4c'の一方の光学面が、傾いて形成されていることである。図５より、２つの偏光子4a'，4c'のうち、レンズ２と対面する偏光子4a'の光学面が一軸方向（図中、z軸方向）に直交する直交面VPに対して、ある一定角度θだけ傾いて形成されている。一方、光ファイバ３と対面する偏光子4c'の光学面は、偏光子4a'の光学面の傾斜方向と逆方向に同一傾斜角度θで傾いて形成されている。
【００３５】
更に、光伝送モジュール６の動作について図６を参照しながら説明を行う。図示しない光素子から出射された光はレンズ２で集光されて、図中２点鎖線で示すように偏光子4a'の光学面上で屈折して光アイソレータ素子4'内部を下方に向かって透過して行く。そして偏光子4c'の傾斜光学面上に達すると、再び屈折して上方に向かって伝搬し、光ファイバ３の端面に結合される。
【００３６】
戻り光が発生して光ファイバ３からレンズ２に向かって光が出射されたとしても、光アイソレータ素子4'の非相反性により、戻り光はレンズ２で集光されず、図示しない光素子まで戻り光が達することを防止できる。
【００３７】
上記のように、偏光子4a'，4c'の一方の光学面を傾斜させることにより、傾斜光学面上で反射した伝搬光がレンズ２で集光される事が防止されるので、光素子への戻り光を抑制することが可能となる。なお、傾斜角度θは６〜８度程度が好ましい。更に、２つの偏光子4a'，4c'の各光学面における傾斜方向を互いに逆方向に形成すると共に、傾斜角度を同一角度に設定することにより、レンズ２から出射した光を、各光学面の２回の屈折作用により光ファイバ３の中心軸に戻すことが出来る。従って、レンズ２と光ファイバ３とを１つの溝（第１の溝5a）内で同一直線上に配置させることが可能となる。
【００３８】
なお、本発明では、第１の溝5a形状を断面V状の溝ということで図示したが、断面形状は特にV形に限定されるものではなく、例えばＵ形や変形Ｖ形等でも良い。
【００３９】
又、レンズ２は他に、非球面マイクロレンズやグレーデッド型光ファイバ、若しくはアレイ化されたレンズに置き換えて構成することも可能である。特に、グレーデッド型光ファイバをレンズとして用いることにより、レンズの外径を光ファイバ３の外径（約125μｍ）と同等な程度まで小型化できるので、光伝送モジュール１全体の小型化の面でより有効である。
【００４０】
更に、図７に示すように実装基板５を保持するためのベースホルダー７を用意し、そのベースホルダー７によって本発明の光伝送モジュール１（又は光伝送モジュール６）を実装基板５ごと堅固に保持するように構成しても良い。その際、マグネットでベースホルダー７で構成することが構成上最適である。或いは図８に示すように、ベースホルダー７をマグネット製とせず、その代わりに光アイソレータ素子４（又は光アイソレータ素子4’）の両サイドに、２個の直方体状のマグネット８，８を設けるように変更しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の光伝送モジュールは、幹線系通信、都市間通信、各家庭へ光通信、LAN、B-PON，GE-PON、機器間光通信、機器内光通信など、各種の光通信システムに利用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光伝送モジュールの構成を示す斜視図。
【図２】図１の光伝送モジュールにおいて、実装基板とレンズ及び光ファイバとの          実装状態を示す斜視図。
【図３】図１の光伝送モジュールにおいて、光アイソレータ素子と、それ以外の構          成素子との実装状態を示す斜視図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る光伝送モジュールの構成を示す斜視図。
【図５】図４の光伝送モジュールの組立状態を示す側面図。
【図６】図４の光伝送モジュールの構成を示す側面図。
【図７】本発明の変更例の光伝送モジュールの構成を示す斜視図。
【図８】本発明の他の変更例の光伝送モジュールの構成を示す斜視図。
【図９】従来の光伝送モジュールの一例を示す斜視図。
【図１０】別形態の従来の光伝送モジュールを示す斜視図。
【符号の説明】
【００４３】
１，６  光伝送モジュール
２      レンズ
３      光ファイバ
４      光アイソレータ素子
５      実装基板
７      ベースホルダー
８      マグネット
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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