(57)【要約】      （修正有）【課題】温度変化に起因した光損失の変動を抑える光モジュールを提供する。【解決手段】光モジュールは、光導波路１２１が形成された基板１２０と、基板を収容し、側壁に光導波路に交差する方向に延伸する封止用の貫通路１３１が形成された筐体１３０と、光ファイバ１１０ａの端部を収納するフェルール１４０と、フェルールに固定され、筐体の貫通路から挿入されて基板の光導波路の端部側の端面に固定され、フェルールに収容された光ファイバの端部から出射される光の光路を光導波路の端部に向けて変換する素子であって、基板の幅及び基板の長手方向に沿ったフェルールの幅よりもサイズが小さい光路変換素子１５０とを有し、光導波路の端部は、基板の幅方向の中央部分よりも筐体の貫通路に近い位置に配置される。【選択図】図１
2018055017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導波路が形成された基板と、
前記基板を収容し、側壁に前記光導波路に交差する方向に延伸する封止用の貫通路が形成された筐体と、
光ファイバの端部を収納するフェルールと、
前記フェルールに固定され、前記筐体の貫通路から挿入されて前記基板の前記光導波路の端部側の端面に固定され、前記フェルールに収容された前記光ファイバの端部から出射される光の光路を前記光導波路の端部に向けて変換する素子であって、前記基板の幅及び前記基板の長手方向に沿った前記フェルールの幅よりもサイズが小さい光路変換素子と
を有し、
前記光導波路の端部は、前記基板の幅方向の中央部分よりも前記筐体の貫通路に近い位置に配置されることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記光路変換素子は、前記フェルールに固定される面と、前記基板の前記光導波路の端部側の端面に固定される面とにより形成される角部が前記フェルールの側面の外側に配置された状態で、前記フェルールに固定されることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記光路変換素子は、前記角部が前記筐体の貫通路に対応する前記基板の側面よりも前記筐体の貫通路に近い位置に配置された状態で、前記基板の前記光導波路の端部側の端面に固定されることを特徴とする請求項２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記基板の前記光導波路の端部側の端面は、前記筐体の貫通路に近づく方向に傾斜することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つ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】
光伝送システムの光変調器として、ＬｉＮｂＯ３(ニオブ酸リチウム)等を使用したマッハツェンダ型光変調器（以下「ＬＮ光変調器」という）が知られている。ＬＮ光変調器は、高速特性やチャープ特性が優れているため、特に１０ＧＨｚ以上の高速光伝送システムに広く用いられている。ＬＮ光変調器を搭載する光送受信機では、ＬＮ光変調器以外の他の部品が搭載されるため、高密度実装を実現する観点から、ＬＮ光変調器の小型化を図ることが望ましい。
【０００３】
ＬＮ光変調器では、例えば、基板上に形成された光導波路と、光導波路に接続される入出力用の光ファイバとが、互いに同一の方向に延びるように、配置される。このため、光導波路の延伸方向に沿って光ファイバを配置するためのスペースが発生し、これに伴って、ＬＮ光変調器は、光導波路の延伸方向に沿って大型化してしまう。
【０００４】
そこで、ＬＮ光変調器の大型化を抑えるために、光導波路と光ファイバとを互いに交差するように配置し、光導波路と光ファイバとの間に設けられた光路変換素子によって光の光路を光導波路の端部に向けて変換することが検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１８８２３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光導波路と光ファイバとの間に光路変換素子が設けられる場合、例えば光路変換素子は、光ファイバの端部を収納するフェルールに固定される。そして、フェルールに固定された光路変換素子は、光導波路が形成された基板を収容する筐体の貫通路から挿入されて基板の光導波路側の端面に接着剤を用いて固定される。そして、筐体の貫通路は、筐体内の気密性を確保するために、ハンダを用いて封止される。
【０００７】
ここで、基板の幅及び基板の長手方向に沿ったフェルールの幅よりも光路変換素子のサイズが大きいと、光変調器の組み立て時に、光路変換素子を筐体の貫通路から挿入することが困難となる。このため、筐体の貫通路の幅を増大させるなどの対策が採られる。しかしながら、筐体の貫通路の幅が増大すると、筐体の貫通路をハンダで封止することが困難となる。このように、筐体の貫通路の幅の増大は、筐体の貫通路の封止性が低下する可能性があるので、好ましくない。
【０００８】
そこで、筐体の貫通路の幅を増大する対策に代えて、光路変換素子を小型化する対策が採られることがある。例えば、光路変換素子のサイズを基板の幅及び基板の長手方向に沿ったフェルールの幅よりも小さくすることが考えられる。光路変換素子のサイズを基板の幅及び基板の長手方向に沿ったフェルールの幅よりも小さくする場合、光路変換素子と基板との接着態様によっては、基板とフェルールとの間に隙間が発生することがある。このように、基板とフェルールとの間に隙間が存在する状況において、光路変換素子が基板の光導波路の端部側の端面に接着剤を用いて固定される場合、光路変換素子と基板との接着面に塗布された接着剤が接着面の周囲にはみ出して上記の隙間に流入することがある。結果として、基板とフェルールとが、上記の隙間に流入した接着剤によって意図せずに接着されてしまう。上記の隙間に流入した接着剤は、一般に熱収縮性を有するため、光変調器の温度が変化した際に、収縮してしまう。このため、接着剤の熱収縮による体積変化に伴い、接着剤で接着された基板とフェルールとが互いに引き寄せられ、フェルールに固定された光路変換素子の光軸が初期位置からずれてしまう。結果として、光路変換素子と基板上の光導波路との相対的な位置関係がずれてしまい、光変調器の光損失が変動してしまう恐れがある。
【０００９】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、温度変化に起因した光損失の変動を抑え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】
【００１０】
本願の開示する光モジュールは、一つの態様において、光導波路が形成された基板と、前記基板を収容し、側壁に前記光導波路に交差する方向に延伸する封止用の貫通路が形成された筐体と、光ファイバの端部を収納するフェルールと、前記フェルールに固定され、前記筐体の貫通路から挿入されて前記基板の前記光導波路の端部側の端面に固定され、前記フェルールに収容された前記光ファイバの端部から出射される光の光路を前記光導波路の端部に向けて変換する素子であって、前記基板の幅及び前記基板の長手方向に沿った前記フェルールの幅よりもサイズが小さい光路変換素子とを有し、前記光導波路の端部は、前記基板の幅方向の中央部分よりも前記筐体の貫通路に近い位置に配置される。
【発明の効果】
【００１１】
本願の開示する光モジュールの一つの態様によれば、温度変化に起因した光損失の変動を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本実施例に係るＬＮ光変調器の構成を示す図である。
【図２】図２は、本実施例に係る光ファイバ、光路変換素子及び光導波路の接続部分の構成を拡大して示す平面図である。
【図３】図３は、本実施例における光導波路の端部の配置態様と、基板とフェルールとの間の隙間との関係を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本願の開示する光モジュールの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により開示技術が限定されるものではない。
【実施例】
【００１４】
図１は、本実施例に係るＬＮ光変調器１００の構成を示す図である。図１に示すＬＮ光変調器１００は、互いに交差するように配置された光ファイバ１１０ａ、１１０ｂに接続される。図１に示すＬＮ光変調器１００では、光ファイバ１１０ａから信号光が入力され、光ファイバ１１０ｂから信号光が出力される。そして、ＬＮ光変調器１００は、基板１２０、筐体１３０、フェルール１４０、光路変換素子１５０、偏波結合器１６０及びフェルール１７０を有する。
【００１５】
基板１２０は、ＬｉＮｂＯ３(ニオブ酸リチウム)により形成され、ＬＮ基板とも呼ばれる。基板１２０には、光導波路１２１が形成される。光導波路１２１は、光路変換素子１５０から入力される信号光を２つに分岐し、それぞれの信号光を電気信号により変調して、２つの光ビームを得る。そして、光導波路１２１は、２つの光ビームを偏波結合器１６０へ出力する。
【００１６】
筐体１３０は、基板１２０、フェルール１４０、光路変換素子１５０及び偏波結合器１６０を収容するパッケージである。筐体１３０の側壁には、光導波路１２１に交差する方向に延伸する封止用の貫通路１３１が形成される。貫通路１３１は、例えば筐体１３０の側壁を貫通する貫通孔と貫通孔に接続する筒状部（パイプ）とから構成され、この貫通路１３１からフェルール１４０及び光路変換素子１５０が筐体１３０の内部へ挿入される。そして、貫通路１３１は、筐体１３０内の気密性を確保するために、フェルール１４０及び光路変換素子１５０が筐体１３０の内部へ挿入された状態で、ハンダによって封止される。
【００１７】
フェルール１４０は、光ファイバ１１０ａの端部を収納し、光ファイバ１１０ａを保持する。
【００１８】
光路変換素子１５０は、フェルール１４０に固定されるとともに、基板１２０の端面に固定される。光路変換素子１５０は、フェルール１４０に収納された光ファイバ１１０ａの先端から出射される信号光の光路を変換し、光路が変換された信号光を光導波路１２１へ入力する。これにより、光導波路１２１と光ファイバ１１０ａとが互いに交差するように配置され、かつ、光路変換素子１５０を介して光ファイバ１１０ａと、光導波路１２１とが光学的に接続される。光ファイバ１１０ａ、光路変換素子１５０及び光導波路１２１の接続部分については、後述される。
【００１９】
偏波結合器１６０は、基板１２０から出力される２つの光ビームを合成して、偏波方向が直交する２つの偏波を含む光ビームを生成し、生成した光ビームを光ファイバ１１０ｂの端部へ出力する。
【００２０】
フェルール１７０は、光ファイバ１１０ｂの端部を収納し、光ファイバ１１０ｂを保持する。
【００２１】
図２は、本実施例に係る光ファイバ１１０ａ、光路変換素子１５０及び光導波路１２１の接続部分の構成を拡大して示す平面図である。図２に示すように、光路変換素子１５０は、フェルール１４０に固定されるとともに、基板１２０の光導波路１２１の端部１２１ａ側の端面１２０ａに固定される。具体的には、フェルール１４０に光路変換素子１５０が接着された状態で、光路変換素子１５０が、筐体１３０の貫通路１３１からフェルール１４０と共に挿入され、基板１２０の光導波路１２１の端部１２１ａ側の端面１２０ａに接着剤によって接着される。
【００２２】
一方で、筐体１３０内の気密性を確保するために、筐体１３０の貫通路１３１は、フェルール１４０及び光路変換素子１５０が筐体１３０の内部へ挿入された状態で、ハンダによって封止される。ハンダによる封止性を維持するためには、筐体１３０の貫通路１３１の幅（内径）は、可能な限り小さいことが好ましい。
【００２３】
そこで、本実施例では、筐体１３０の貫通路１３１の幅（内径）を増大させることなく、光路変換素子１５０を小型化している。すなわち、図２に示すように、光路変換素子１５０は、基板１２０の幅及び基板１２０の長手方向に沿ったフェルール１４０の幅よりもサイズが小さい。これにより、筐体１３０の貫通路１３１の幅（内径）が維持される場合であっても、光路変換素子１５０が筐体１３０の貫通路１３１から容易に挿入される。
【００２４】
ただし、光路変換素子１５０のサイズが基板１２０の幅及び基板１２０の長手方向に沿ったフェルール１４０の幅よりも小さい場合、光路変換素子１５０と基板１２０との接着態様によっては、基板１２０とフェルール１４０との間に隙間が発生することがある。かかる状況において、光路変換素子１５０が基板１２０の光導波路１２１の端部１２１ａ側の端面１２０ａに接着剤を用いて固定される場合、光路変換素子１５０と基板１２０との接着面に塗布された接着剤が接着面の周囲にはみ出して上記の隙間に流入することがある。結果として、基板１２０とフェルール１４０とが、上記の隙間に流入した接着剤によって意図せずに接着されてしまう。上記の隙間に流入した接着剤は、一般に熱収縮性を有するため、ＬＮ光変調器１００の温度が変化した際に、収縮してしまう。このため、接着剤の熱収縮による体積変化に伴い、接着剤で接着された基板１２０とフェルール１４０とが互いに引き寄せられ、フェルール１４０に固定された光路変換素子１５０の光軸が初期位置からずれてしまう。結果として、光路変換素子１５０と基板１２０上の光導波路１２１との相対的な位置関係がずれてしまい、ＬＮ光変調器１００の光損失が変動してしまう恐れがある。そこで、本実施例では、温度変化に起因した光損失の変動を抑えることを目的として、光導波路１２１の端部１２１ａの配置態様を工夫した。
【００２５】
図３は、本実施例における光導波路１２１の端部１２１ａの配置態様と、基板１２０とフェルール１４０との間の隙間との関係を説明するための図である。本実施例に係るＬＮ光変調器１００の発明者は、鋭意検討を重ねた結果、光導波路１２１の端部１２１ａの配置態様に依存して、基板１２０とフェルール１４０との間の隙間のサイズが変化するという知見を得た。
【００２６】
すなわち、図３の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、光導波路１２１の端部１２１ａが基板１２０の幅方向の中央部分よりも筐体１３０の貫通路１３１から遠い位置に配置された場合を想定する。この場合、光路変換素子１５０と基板１２０との接着態様によっては、基板１２０とフェルール１４０との間に隙間Ｇが発生する。上述したように、隙間Ｇが存在する状況では、隙間Ｇに流入した接着剤によって基板１２０とフェルール１４０とが意図せずに接着され、温度変化に因る接着剤の体積変化が発生することにより、光路変換素子１５０と光導波路１２１との相対的な位置関係がずれる。結果として、光導波路１２１の端部１２１ａが基板１２０の幅方向の中央部分よりも筐体１３０の貫通路１３１から遠い位置に配置された場合、光損失が変動してしまう。
【００２７】
これに対して、図３の（Ｃ）に示すように、光導波路１２１の端部１２１ａが基板１２０の幅方向の中央部分よりも筐体１３０の貫通路１３１に近い位置に配置された場合を想定する。この場合、基板１２０とフェルール１４０との間に隙間Ｇが無くなる（若しくは、図３の（Ａ）及び（Ｂ）に示した隙間Ｇよりも小さくなる）。隙間Ｇが無くなる（若しくは、図３の（Ａ）及び（Ｂ）に示した隙間Ｇよりも小さくなる）ことより、隙間Ｇに接着剤が流入せず、光路変換素子１５０と光導波路１２１との相対的な位置関係がずれることがない。結果として、温度変化に起因した光損失の変動が抑えられる。そこで、本実施例では、光導波路１２１の端部１２１ａが基板１２０の幅方向の中央部分よりも筐体１３０の貫通路１３１に近い位置に配置される。
【００２８】
このように、光導波路１２１の端部１２１ａは、隙間Ｇが無くなる（若しくは、図３の（Ａ）及び（Ｂ）に示した隙間Ｇよりも小さくなる）ように、配置されている。ところで、隙間Ｇのサイズは、光導波路１２１の端部１２１ａの配置態様だけでなく、光路変換素子１５０と基板１２０又はフェルール１４０との間の接着態様にも依存することがある。そこで、隙間Ｇを無くすための接着態様を光路変換素子１５０に適用しても良い。
【００２９】
具体的には、光路変換素子１５０は、図２に示すように、フェルール１４０に固定される面と、基板１２０の光導波路１２１の端部１２１ａ側の端面１２０ａに固定される面とにより形成される角部１５０ａを有する。そして、光路変換素子１５０は、角部１５０ａがフェルール１４０の外側の位置に配置された状態で、フェルール１４０に接着される。さらに、光路変換素子１５０は、角部１５０ａが筐体１３０の貫通路１３１に対応する基板１２０の側面１２０ｂよりも筐体１３０の貫通路１３１に近い位置に配置された状態で、基板１２０の光導波路１２１の端部１２１ａ側の端面１２０ａに接着される。このように、光路変換素子１５０と基板１２０又はフェルール１４０との間を接着することにより、隙間Ｇを無くすことが可能となる。
【００３０】
ところで、上述したように、光路変換素子１５０は、筐体１３０の貫通路１３１からフェルール１４０と共に挿入され、基板１２０の光導波路１２１の端部１２１ａ側の端面１２０ａに接着剤によって接着される。そこで、光路変換素子１５０と、基板１２０の光導波路１２１の端部１２１ａ側の端面１２０ａとの接着作業を効率化するための構造を基板１２０に適用しても良い。
【００３１】
具体的には、基板１２０の光導波路１２１の端部１２１ａ側の端面１２０ａは、筐体１３０の貫通路１３１に近づく方向に傾斜している。これにより、筐体１３０の貫通路１３１からフェルール１４０と共に挿入された光路変換素子１５０と、基板１２０の光導波路１２１の端部１２１ａ側の端面１２０ａとを容易に接合させることができ、結果として、接着作業が効率化される。
【００３２】
以上のように、本実施例によれば、基板の幅及び基板の長手方向に沿ったフェルールの幅よりもサイズが小さい光路変換素子を筐体の貫通路から挿入して基板の光導波路の端部側の端面に接着し、光導波路の端部を筐体の貫通路に近い位置に配置する。このため、基板とフェルールとの間に隙間が無くなり（若しくは、縮小され）、熱収縮性を有する接着剤が当該隙間に流入する事態が回避され、光路変換素子と光導波路との相対的な位置関係がずれることがない。結果として、温度変化に起因した光損失の変動を抑えることができる。
【符号の説明】
【００３３】
１００  ＬＮ光変調器
１１０ａ、１１０ｂ  光ファイバ
１２０  基板
１２０ａ  端面
１２０ｂ  側面
１２１  光導波路
１２１ａ  端部
１３０  筐体
１３１  貫通路
１４０、１７０  フェルール
１５０  光路変換素子
１５０ａ  角部
１６０  偏波結合器
【図１】
2018055017.tif 000003
【図２】
2018055017.tif 000004
【図３】
2018055017.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月10日(2017.7.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導波路が形成された基板と、
前記基板を収容し、側壁に前記光導波路から出射される光の光路に交差する方向に延伸する封止用の貫通路が形成された筐体と、
光ファイバの端部を収納するフェルールと、
前記フェルールに固定され、前記筐体の貫通路から挿入されて前記基板の前記光導波路の端部側の端面に接着剤を用いて固定され、前記フェルールに収容された前記光ファイバの端部から出射される光の光路を前記光導波路の端部に向けて変換する素子であって、前記基板の幅及び前記基板の長手方向に沿った前記フェルールの幅よりもサイズが小さい光路変換素子と
を有し、
前記光導波路の端部は、前記基板の幅方向の中央部分よりも前記筐体の貫通路に近い位置に配置され、
前記光路変換素子は、前記基板の前記光導波路の端部側の側面と前記フェルールの側面との間の隙間に前記接着剤が流入しない状態で、又は、前記隙間が存在しない状態で、前記接着剤を用いて前記基板の前記光導波路の端部側の端面に固定されることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記光路変換素子は、前記フェルールに固定される面と、前記基板の前記光導波路の端部側の端面に固定される面とにより形成される角部が前記フェルールの側面の外側に配置された状態で、前記フェルールに固定されることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記光路変換素子は、前記角部が前記筐体の貫通路に対応する前記基板の側面よりも前記筐体の貫通路に近い位置に配置された状態で、前記基板の前記光導波路の端部側の端面に固定されることを特徴とする請求項２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記基板の前記光導波路の端部側の端面は、当該端面と前記筐体の貫通路に近い側の前記基板の側面とにより形成される角部の角度が鈍角となるように、傾斜することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光モジュール。
【手続補正書】
【提出日】平成29年12月4日(2017.12.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導波路が形成された基板と、
前記基板を収容し、側壁に前記光導波路から出射される光の光路に交差する方向に延伸する封止用の貫通路が形成された筐体と、
光ファイバの端部を収納するフェルールと、
前記フェルールに固定され、前記筐体の貫通路から挿入されて前記基板の前記光導波路の端部側の端面に接着剤を用いて固定され、前記フェルールに収容された前記光ファイバの端部から出射される光の光路を前記光導波路の端部に向けて変換する素子であって、前記基板の幅及び前記基板の長手方向に沿った前記フェルールの幅よりもサイズが小さい光路変換素子と
を有し、
前記光導波路の端部は、前記基板の幅方向の中央部分よりも前記筐体の貫通路に近い位置に配置され、
前記光路変換素子は、前記基板の前記光導波路の端部側の端面と前記フェルールの側面との間の隙間に前記接着剤が流入しない状態で、前記接着剤を用いて前記基板の前記光導波路の端部側の端面に固定されることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記基板の前記光導波路の端部側の端面は、当該端面と前記筐体の貫通路に近い側の前記基板の側面とにより形成される角部の角度が鈍角となるように、傾斜することを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。