(57)【要約】レーザダイオードの後方出射光を受光するフォトダイオードとレーザダイオードとの間に波長フィルタを配置し、この波長フィルタの一端部における入射面または出射面のいずれか一方の面を、金属ホルダの把持部に接合して波長モニタ装置を構成し、複屈折結晶を有した波長フィルタを保持固定した際における波長フィルタの光学特性の劣化や温度変化に応じた波長フィルタの損傷を発生させない保持構造を得る。
2003056669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザダイオードと、
上記レーザダイオードの出射光を受光する光検出器と、
上記レーザダイオードと上記光検出器の間に配置された波長フィルタと、
上記波長フィルタの一端部における入射面または出射面のいずれか一方の面における一部を接合する突出部を有する保持部材と
を備えた波長モニタ装置。
【請求項２】
上記波長フィルタは、複屈折結晶と偏光子から成り、
上記保持部材の突出部は、上記複屈折結晶を接合する第１の突出部と、上記偏光子を接合する第２の突出部を有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の波長モニタ装置。
【請求項３】
上記波長フィルタは、屈折率の異なる第１，第２の複屈折結晶と、偏光子とを有し、
上記保持部材の突出部は、上記第１の複屈折結晶を接合する第１の突出部と、上記第２の複屈折結晶を接合する第２の突出部と、上記偏光子を接合する第３の突出部とを有し、
上記第１の複屈折結晶における光学軸と光学軸に直交する方向の屈折率差の温度変化率と、上記第２の複屈折結晶における光学軸と光学軸に直交する方向の屈折率差の温度変化率とが、正負が逆となることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の波長モニタ装置。
【請求項４】
上記波長フィルタは、複屈折結晶であるＹＶＯ４結晶、複屈折結晶であるＬｉＮｂＯ３結晶、および偏光子から成り、
上記保持部材の突出部は、上記ＹＶＯ４結晶を接合する第１の突出部と、上記ＬｉＮｂＯ３結晶を接合する第２の突出部と、上記偏光子を接合する第３の突出部とを有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の波長モニタ装置。
【請求項５】
上記光検出器は、第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードを有し、
上記偏光子は、上記第２のフォトダイオードと上記複屈折結晶の間に配置され、上記複屈折結晶の大きさよりも小さいことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の波長モニタ装置。
【請求項６】
上記レーザダイオードと上記波長フィルタとの間に、軸線が上記第１、第２のフォトダイオードの並列方向と平行に配置された円筒形状のレンズを設けたことを特徴とする請求の範囲第５項に記載の波長モニタ装置。
【請求項７】
上記第１、第２のフォトダイオードを、それぞれの受光面が平行となるように側面に接合したＰＤマウントを備えたことを特徴とする請求の範囲第５項に記載の波長モニタ装置。
【請求項８】
上記レーザダイオード、保持部材、および光検出器を、それぞれ直接的にもしくは間接的に固定したキャリアを備え、
上記保持部材は、側面に上記突出部が設けられて、底面が上記キャリアに接合され、
上記波長フィルタの他端部は、上記保持部材と非接合であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の波長モニタ装置。
【請求項９】
上記レーザダイオードの駆動電流を供給する給電基板が前記キャリアに設けられ、
この給電基板は、上記レーザダイオードと上記光検出器との光路の一方の脇に配置されることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の波長モニタ装置。
【請求項１０】
上記レーザダイオードにバイアス電流を供給する給電基板が設けられ、
上記キャリアは、上記レーザダイオードと上記光検出器の光路の一方の脇に、上記給電基板が配置されたことを特徴とする請求の範囲第９項に記載の波長モニタ装置。
【請求項１１】
上記光検出器が側面に接合され、上記キャリアの上面に載置されるＰＤマウントを備え、
上記ＰＤマウントは上面に導体層を有し、該導体層を介在させて、上記給電基板と、上記レーザダイオードと上記光検出器との光路の他方の脇に設けられた導体板とを接続する接続線路を上記ＰＤマウントに設けたことを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の波長モニタ装置。
【請求項１２】
上記キャリアは、段差を成す第１面と第２面を有し、上記レーザダイオードは上記キャリアの第１面に直接的もしくは間接的に接合され、上記保持部材は、上記第２面に接合されることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の波長モニタ装置。
【請求項１３】
上記保持部材は金属から成り、
上記保持部材と波長フィルタは、半田あるいは低融点ガラスの溶融接合により接合されることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の波長モニタ装置。
【請求項１４】
上記保持部材は金属から成り、
上記保持部材と、上記波長フィルタの一端部の入射面もしくは出射面とは、上記波長フィルタの接合面から当該一端部の側端までの間に、非接合部を有して接合されたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の波長モニタ装置。
【請求項１５】
上記保持部材は、上記波長フィルタとの接合面が上記突出部から接合面側に突出して設けられることを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の波長モニタ装置。
【請求項１６】
レーザダイオードと、
上記レーザダイオードの出射光を受光する第１、第２のフォトダイオードと、
上記レーザダイオードと上記第１、第２のフォトダイオードの間に配置された複屈折結晶と、
上記第２のフォトダイオードと上記複屈折結晶の間に配置され、上記複屈折結晶より小さい偏光子と
を備えた波長モニタ装置。
【請求項１７】
上記請求項１に記載の波長モニタ装置と、
上記波長モニタ装置を載置するペルチェと、
上記第１、２のフォトダイオードの出力に基いて、上記ペルチェの温度を制御する制御回路とを備えたことを特徴とする光モジュール。
【請求項１８】
上記レーザダイオードの一方から出射された光が上記波長フィルタに入射される上記請求項１に記載の波長モニタ装置と、
上記レーザダイオードの他方から出射された光を外部に出力するレンズと、
上記波長モニタ装置を載置するペルチェと、
ケースとを備え、
上記波長モニタ装置、レンズ、およびペルチェが上記ケースに収納されたことを特徴とする光モジュール。
【請求項１９】
キャリア上にレーザダイオードの搭載基板を載置する第１の工程と、
上記キャリア上に光検出器の搭載基板を載置する第２の工程と、
上記キャリアにレンズを接合する第３の工程と、
波長フィルタの一端部における入射面または出射面側のいずれか一方の面を保持部材に設けられた突出部に接合する第４の工程と、
上記第４の工程での加工が施された上記保持部材を、上記キャリアに設けられた当接面に当接する位置で上記キャリア上に載置し、接合する第５の工程と、
を備えることを特徴とする光モジュールの組立方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、レーザ光源の発振波長をモニタする波長モニタ装置、およびレーザ光を出力する光モジュール、および光モジュールの組立方法に関するものである。
背景技術
近年、複数の光ファイバに夫々１つの光信号を伝送させるかの如く、波長の異なる多数の光信号を多重化させて１本の光ファイバ内に伝送させる波長分割多重（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ；以下、ＷＤＭという）方式に関わる技術が開発されている。ＷＤＭ方式では、例えば１波あたりで数Ｇｂｉｔの帯域を確保し、１本の光ファイバに数十波（数百Ｇｂｉｔ）の波長を多重化させて伝送することにより、多重化する波長の数を増加することによって伝送容量を増加させることができる。
ＷＤＭ方式では、異なる波長帯域の光信号を高密度に多重化するために、各波長帯域の間隔を（例えば５０ＧＨｚのように）狭くするとともにその重なりを避けて、それぞれの波長帯域を精度よく安定化させる必要がある。このＷＤＭ方式に適用する光通信用デバイスとして、搭載するレーザダイオード（以下ＬＤ素子）の発振波長を安定化させ、ＬＤ素子から出射される特定の波長帯域の光信号を光ファイバから出力する光モジュールが用いられている。この場合、波長帯域の異なる複数の光モジュールのそれぞれの光ファイバから出力された光信号を、光カプラを介して１本の光ファイバーに入射させることによって波長の多重化が行われる。
先行技術１．
この種の従来の光モジュールとして、特開２００１−２９１９２８号公報がある。この公報には、ＬＤ素子の発振波長をモニタし、ＬＤ素子の温度を調整することによって波長をロックさせる光モジュールが記載されている。同公報には、前方向および後方向にレーザ光を光信号として出力するＬＤ素子と、ＬＤ素子の後方から出力された光信号を受光すると共に透過させる半透明構造の第１のフォトダイオード（以下フォトダイオードをＰＤ素子と称する）と、第１のＰＤ素子を透過した光信号が入射し、波長に依存した透過特性を有するエタロンフィルタから成る波長フィルタと、波長フィルタを透過した光信号を受光する第２のＰＤ素子とが、夫々直列に配列されて構成された光モジュールが開示されている。この光モジュールでは、第１のＰＤ素子の出力電流と第２のＰＤ素子の出力電流を除算し、その除算結果が波長に応じて増加もしくは減少する特性を有する点を利用してＬＤ素子の発振波長をモニタし、このモニタ結果に応じてＬＤ素子付近の温度制御を行う。また、第１のＰＤ素子の出力電流に基いてＬＤ素子の出力光の強度をモニタする。
しかし、このような光モジュールは、第１のＰＤ素子に半透明構造を有するＰＤ素子を用いて、第１のＰＤ素子の透過光を波長フィルタおよび第２のＰＤ素子に連続して入射させるため、波長フィルタを透過し第２のＰＤ素子で受光される光信号の光量が第１のＰＤ素子の透過に伴って減少し、その結果、第１，第２のＰＤ素子の出力電流の比が大きくなり、それに応じて信号のＳ／Ｎ特性が劣化してＬＤ素子の発振波長のモニタ性能が悪くなるという問題があった。
先行技術２．
また、上記公報には、ＬＤ素子の後方から出力されたレーザ光を２分岐させるビームスプリッタと、ビームスプリッタで２分岐された光信号のうち、一方の光信号を受光する第１のＰＤ素子と、他方の光信号が通過する波長フィルタと、この波長フィルタを通過した光信号を受光する第２のＰＤ素子とを設けることにより、第１、第２のＰＤ素子の出力電流に基いてＬＤ素子の発振波長をモニタするとともに、第１のＰＤ素子によってＬＤ素子の出力光の強度をモニタする技術についても記載されている。また、これと同種の技術が、特開２０００−５６１８５号公報、および特開２００１−２４４５５７号公報にも開示されている。
これらの先行技術１、２に記載された従来技術には、いずれも波長フィルタとして用いる光学部品の具体的な構成例について開示されておらず、光モジュール内へ光学部品を配置した際に温度環境の変化によって光学部品に生じる問題点や、複数の光学部品を保持するための構造については言及されていない。また、特開２０００−５６１８５号公報には、波長フィルタを基板に対して半田や接着剤で固定する点が記載されているものの、ＬＤ素子から基板に平行な方向に出射されたレーザ光が通過するように波長フィルタを基板に直立させて保持する際、その厚みを考慮して波長フィルタを固定するための具体的な保持構造については開示されていない。
先行技術３．
一方、特開２００１−２４４５５７号公報には、光学部品として、エタロン結晶構造を有する複屈折結晶と、偏光子とを並置して波長フィルタを構成し、波長フィルタの通過光を複数の受光素子で受光することによって、ＬＤ素子の発振波長をモニタする技術が記載されている。特に、同公報の第８図には、結晶温度の増加に伴って一方の結晶の屈折率が増加すると共に他方の結晶の屈折率が減少するような２枚の複屈折結晶を並置し、結晶温度に対する屈折率の変化を相殺する波長フィルタの例が開示されており、２枚の複屈折結晶としてＹＶＯ４結晶とβ−ＢａＢ２Ｏ４結晶を組合わせて用いる例が記載されている。
しかし、この複屈折結晶の厚みはいずれも約０．０５ｍｍと薄く割れ易いため、光モジュール内に配置するには取り扱い難いものとなる。また、同公報には、ＬＤ素子から出射されたレーザ光が連通するように、複数の波長フィルタを光モジュール内に固定するための具体的な構造について開示されておらず、波長フィルタの固定に伴って発生する問題点についても開示されていない。
なお、同公報の第８図には、先行技術２と同様、ビームスプリッタで２分岐させた信号を２つのＰＤ素子で受光することによって波長をモニタする点が記載されている。
このような厚みの薄い複屈折結晶を光モジュール内に搭載するにあたり、発明者等の実施した研究目的のための実験や検討によって次の課題が判明した。
複屈折結晶の厚みが、例えば１ｍｍ以下と薄い場合、これら複屈折結晶を光モジュール内で直立させて保持するためには、光モジュール内に金属製のホルダを配置し、複屈折結晶におけるレーザ光の入射もしくは出射面を、該金属ホルダに対して接合して保持する必要がある。
ところが、例えばこの複屈折結晶を金属ホルダに半田接合すると、金属ホルダと複屈折結晶の線膨張係数の差によって接合部に熱応力が発生し、その残留応力による歪みによって光学特性が劣化したり、半田収縮の際の応力変化によって接合部の周辺で割れやクラックが発生して、複屈折結晶が損傷するものがあることが明らかになった。さらに、この損傷は、金属ホルダとして複屈折結晶の線膨張係数に近いものを選定した場合にも同様に発生した。
このような従来の光モジュールでは、以下のような問題点があった。
先行技術１の光モジュールは、ＬＤ素子の光路上に直列に並べられた波長フィルタの前段と後段に第１、第２のＰＤ素子を配置するため、ＰＤ素子が配列方向に長くなって、光モジュールの小型化の妨げになるという問題があった。
また、先行技術２の光モジュールは、光モジュールの底面に平行な面内でビームスプリッタによって２分岐された光信号を、同面内におけるＬＤ素子の出射方向の両脇における異なる位置に配置された第１、第２のＰＤ素子で、夫々受光するため、光モジュールの底面に平行な面内において第１、第２のＰＤ素子モジュールの実装に占める面積が大きくなり、光モジュールの小型化を妨げるという問題があった。
また、第１、第２のＰＤ素子を互いに離間した位置に設置するとともに、ビームスプリッタで直交方向に分岐される夫々の光軸の方向に合致するように、第１、第２のＰＤ素子の光軸のアライメントを調整する必要があって、各光学部品を光モジュール内に固定する際にその調整に手間を要するという問題があった。
なお、先行技術３についても、これと同様の課題を有していた。
さらに、先行技術１〜３には、いずれも複数の光学部品から成る波長フィルタを、基板に直立させて保持するための具体的な保持構造については開示されていなかった。
そこで、発明者等は、波長フィルタを金属ホルダに接合させて、波長フィルタがＬＤ素子の後方出射光を受けるように、該金属ホルダを光モジュール内に配置する構成を検討したところ、上述したように発明者等の実験によって、複屈折結晶を金属ホルダに接合した後に、接合部周辺に割れやクラックが発生するものがあることが判明した。
発明者等がその原因を調べたところ、金属ホルダと複屈折結晶の線膨張係数を近づけても、複屈折結晶が異方性を有して特定の方向（光学軸方向）に線膨張係数が大きいことから、線膨張係数の差に起因する熱応力が接合部に発生することが明らかになった。
また、これらの複屈折結晶は端縁が切断された切断縁を有し、この切断縁を含めて複屈折結晶が金属ホルダに接合された後、この切断縁に存在する微少なクラックやひび割れに熱応力が作用して、微少なクラックやひび割れが生長し、複屈折結晶が損傷したり光学特性が劣化することも明らかになった。
この発明は、係る課題を解決するためになされたものであって、複数の光学部品から成る波長フィルタ、またはＬＤ素子の出力光と波長フィルタの透過光の光量を測定するＰＤ素子を、光モジュール内に載置する際に、波長フィルタまたはＰＤ素子が、光モジュール内に占める面積が小さくなるように効率良く配置することを目的とする。
また、波長フィルタまたはＰＤ素子以外の他の部品を実装するためのスペースを、より大きくとるための実装構造を得ることを目的とする。
さらに、光学特性の劣化、もしくは温度変化に応じた光学部品の損傷を生じることなく波長フィルタを光モジュールに固定するための保持構造を得ることを目的とする。
発明の開示
この発明による波長モニタ装置は、レーザダイオードと、上記レーザダイオードの出射光を受光する光検出器と、上記レーザダイオードと上記光検出器の間に配置された波長フィルタと、上記波長フィルタの一端部における入射面または出射面のいずれか一方の面における一部を接合する突出部を有する保持部材とを備えたものである。
また、上記波長フィルタは、複屈折結晶と偏光子から成り、上記保持部材の突出部は、上記複屈折結晶を接合する第１の突出部と、上記偏光子を接合する第２の突出部を有したものである。
また、上記波長フィルタは、屈折率の異なる第１，第２の複屈折結晶と、偏光子とを有し、上記保持部材の突出部は、上記第１の複屈折結晶を接合する第１の突出部と、上記第２の複屈折結晶を接合する第２の突出部と、上記偏光子を接合する第３の突出部とを有し、上記第１の複屈折結晶における光学軸と光学軸に直交する方向の屈折率差の温度変化率と、上記第２の複屈折結晶における光学軸と光学軸に直交する方向の屈折率差の温度変化率とが、正負が逆となるようにしたものである。
また、上記波長フィルタは、複屈折結晶であるＹＶＯ４結晶、複屈折結晶であるＬｉＮｂＯ３結晶、および偏光子から成り、上記保持部材の突出部は、上記ＹＶＯ４結晶を接合する第１の突出部と、上記ＬｉＮｂＯ３結晶を接合する第２の突出部と、上記偏光子を接合する第３の突出部とを有したものである。
また、上記光検出器は、第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードを有し、上記偏光子は、上記第２のフォトダイオードと上記複屈折結晶の間に配置され、上記複屈折結晶の大きさよりも小さいものである。
また、上記レーザダイオードと上記波長フィルタとの間に、軸線が上記第１、第２のフォトダイオードの並列方向と平行に配置された円筒形状のレンズを設けたものである。
また、上記第１、第２のフォトダイオードを、それぞれの受光面が平行となるように側面に接合したＰＤマウントを備えたものである。
また、上記レーザダイオード、保持部材、および光検出器を、それぞれ直接的にもしくは間接的に固定したキャリアを備え、上記保持部材は、側面に上記突出部が設けられて、底面が上記キャリアに接合され、上記波長フィルタの他端部は、上記保持部材と非接合であるものである。
また、上記レーザダイオードの駆動電流を供給する給電基板が前記キャリアに設けられ、この給電基板は、上記レーザダイオードと上記光検出器との光路の一方の脇に配置されたものである。
また、上記レーザダイオードにバイアス電流を供給する給電基板が設けられ、上記キャリアは、上記レーザダイオードと上記光検出器の光路の一方の脇に、上記給電基板が配置されたものである。
また、上記光検出器が側面に接合され、上記キャリアの上面に載置されるＰＤマウントを備え、上記ＰＤマウントは上面に導体層を有し、該導体層を介在させて、上記給電基板と、上記レーザダイオードと上記光検出器との光路の他方の脇に設けられた導体板とを接続する接続線路を上記ＰＤマウントに設けたものである。
また、上記キャリアは、段差を成す第１面と第２面を有し、上記レーザダイオードは上記キャリアの第１面に直接的もしくは間接的に接合され、上記保持部材は、上記第２面に接合されたものである。
また、上記保持部材は金属から成り、上記保持部材と波長フィルタは、半田あるいは低融点ガラスの溶融接合により接合されたものである。
また、上記保持部材は金属から成り、上記保持部材と、上記波長フィルタの一端部の入射面もしくは出射面とは、上記波長フィルタの接合面から当該一端部の側端までの間に、非接合部を有して接合されたものである。
また、上記保持部材は、上記波長フィルタとの接合面が上記突出部から接合面側に突出して設けられたものである。
この発明による波長モニタ装置は、レーザダイオードと、上記レーザダイオードの出射光を受光する第１、第２のフォトダイオードと、上記レーザダイオードと上記第１、第２のフォトダイオードの間に配置された複屈折結晶と、上記第２のフォトダイオードと上記複屈折結晶の間に配置され、上記複屈折結晶より小さい偏光子とを備えたものである。
また、この発明よる光モジュールは、上記波長モニタ装置と、上記波長モニタ装置を載置するペルチェと、上記第１、２のフォトダイオードの出力に基づいて、上記ペルチェの温度を制御する制御回路とを備えたものである。
また、この発明よる光モジュールは、上記レーザダイオードの一方から出射された光が上記波長フィルタに入射される上記波長モニタ装置と、上記レーザダイオードの他方から出射された光を外部に出力するレンズと、上記波長モニタ装置を載置するペルチェと、ケースとを備え、上記波長モニタ装置、レンズ、およびペルチェが上記ケースに収納されたものである。
この発明による光モジュールの組立方法は、キャリア上にレーザダイオードの搭載基板を載置する第１の工程と、上記キャリア上に光検出器の搭載基板を載置する第２の工程と、上記キャリアにレンズを接合する第３の工程と、波長フィルタの一端部における入射面または出射面側のいずれか一方の面を保持部材に設けられた突出部に接合する第４の工程と、上記第４の工程での加工が施された上記保持部材を、上記キャリアに設けられた当接面に当接する位置で上記キャリア上に載置し、接合する第５の工程とを備えたものである。
発明を実施するための最良の形態
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる波長モニタ装置、光モジュールおよび光モジュールの組立方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
実施の形態１．
この発明の実施の形態１は、波長フィルタを構成する複屈折結晶や偏光子等の光学部品が接合された金属ホルダを有し、該金属ホルダを光信号の光路上に配置した波長モニタ装置と、波長モニタ装置を搭載し光信号を出力する光モジュールと、波長モニタ装置によるモニタ結果に基づいて光モジュールからの出力光の波長および強度を調整する光送信器に関するものである。この実施の形態による発明の構成を説明するに先立って、複屈折結晶を用いた波長フィルタの基本原理について説明する。
本出願人の発明者等が先に出願した特願２００１−３３６５８３号の明細書には、軸方位により屈折率が異なる光学異方性を有した一軸性の複屈折結晶を、波長に応じて透過光の偏光方向を変化させる波長板として用い、この波長板の透過光を偏光子に通過させ、偏光子の透過光の強度が波長に応じて変化する特性を利用することにより、レーザ光の波長を弁別する波長フィルタに関する技術が記載されている。
この波長フィルタでは、ＹＶＯ４結晶とＬｉＮｂＯ３結晶（以下ＬＮ結晶と称する）の２枚の複屈折結晶を並置して波長板を形成し、結晶温度に対する屈折率変化を相殺している。このＹＶＯ４結晶とＬＮ結晶は、安価で量産し易く、かつ結晶温度の変化に伴う結晶の屈折率変化の方向が互いに反対の方向となっている。
また、ＹＶＯ４結晶及びＬＮ結晶として、それぞれ厚みが約０．９７ｍｍ及び約０．１５ｍｍのものを用いることにより、依然として厚みが薄いものの、結晶を割れ難くかつ取り扱い易いものとしている。
これらの複屈折結晶において、他の２軸と屈折率の異なるある特定の軸方向を光学軸（ｃ軸）とし、この光学軸に垂直な軸方向をａ軸と称する。なお、一般にＹＶＯ４結晶はアイソレータ等に用いられ、ＬＮ結晶はマハツェンダー型光変調器の導波路等に用いられており、比較的入手し易い光学結晶である。
これらの複屈折結晶には、入射するレーザ光の進行方向に垂直な面内に、互いに直交方向に向いたファースト軸とスロー軸が存在する。ファースト軸方向の偏光は感じる屈折率が小さく、位相速度が速い。スロー軸方向の偏光は屈折率が大きく、位相速度が遅い。
従って、直交する両偏光成分をもつレーザ光がこれらの複屈折結晶に入射すると、その出力光はその両軸に沿って位相ずれを起こし、偏光状態が変化する。位相ずれ量δは、レーザ光の波長をλ、ｃ軸方向およびａ軸方向の偏光が感じる屈折率をそれぞれｎｅ、ｎｏ、レーザ光伝播方向長さをＬとすると、δ＝２π（ｎｅ−ｎｏ）Ｌ／λで与えられ、波長λに応じた関数となる（なお、δ＝１／４π、１／２πとなるものは、特にそれぞれ四分の一波長板、二分の一波長板と呼ぶ）。
これら複屈折結晶を用いて波長板を構成し、さらにその後段に偏光子を配置することにより、波長に依存して通過光の強度が変化する波長フィルタが構成される。
第１４図は、上記明細書（特願２００１−３３６５８３号）に記載された波長フィルタの基本動作を示す図である。第１４図に示す波長フィルタは、複屈折結晶であるＹＶＯ４結晶２と、複屈折結晶であるＬＮ結晶３と、ｙ軸方向の偏光成分のみを透過し、それに直交したｘ軸方向の偏光成分を吸収または反射する偏光子４とを備え、この波長フィルタには、ｘ軸方向に偏光成分を有したレーザ光１がｚ方向に沿って入射される。
また、ＹＶＯ４結晶２のｃ軸５は、ｘｙ平面に入射するレーザ光１の偏光方向（ｘ軸方向）に対してｘｙ平面上で４５°傾いて配置され、ＹＶＯ４結晶２のａ軸６はｃ軸５と同一面内でｃ軸５に対して直交するように配置されている。ＹＶＯ４結晶２のｃ軸方向は、位相速度が遅くて屈折率が高いスロー軸方向であり、ａ軸方向は、位相速度が速くて屈折率が低いファースト軸方向である。
ＬＮ結晶３のｃ軸７は、ｘ軸方向に対してｘｙ平面上で４５°傾いて配置され、ＬＮ結晶３のａ軸８はｃ軸７と同一面内でｃ軸７に対して直交するように配置されている。ＬＮ結晶３のｃ軸７はファースト軸、ａ軸８はスロー軸である。
さらに、ＹＶＯ４結晶２の例として、ｘ軸方向の長さが約２．５ｍｍ、ｙ軸方向の長さが約２．４ｍｍ、ｚ軸方向の厚み（板厚）ＬＡが０．９７２５ｍｍの大きさを有し、長方形に切り出された結晶の板を用いている。ＬＮ結晶３の例として、ｘ軸方向の長さが約２．５ｍｍ、ｙ軸方向の長さが約２．４ｍｍ、ｚ軸方向の厚み（板厚）ＬＢが０．１４９４ｍｍの大きさを有し、長方形に切り出された結晶の板を用いている。
ここで、第１４図のｚ軸方向に入射したレーザ光１は、まずＹＶＯ４結晶２に入射する。ＹＶＯ４結晶２に入射したレーザ光１の位相速度は、ｃ軸方向よりもａ軸方向の偏光成分の方が速いため、レーザ光１の偏光状態はＹＶＯ４結晶２を通過することにより変化する。
この偏光状態の変化は、ｃ軸方向とａ軸方向との間の位相ずれに起因し、その位相量δは、レーザ光の波長をλ、ｃ軸方向の屈折率とａ軸方向の屈折率との差（以下、屈折率差）を△ｎＡ、ＹＶＯ４結晶２のレーザ光伝播方向長さを板厚のＬＡとすると、δ＝２π△ｎＡＬＡ／λで表される。
次に、ＹＶＯ４結晶２を通過したレーザ光のうちｚ軸方向に沿って進行したレーザ光がＬＮ結晶３に入射する。ＬＮ結晶３に入力したレーザ光の位相速度は、ｃ軸方向よりもａ軸方向の偏光成分の方が遅いため、レーザ光の偏光状態は、ＬＮ結晶３を通過することにより変化する。
偏光状態の変化はｃ軸方向とａ軸方向との間の位相ずれに起因し、その量δは、レーザ光の波長をλ、ｃ軸方向の屈折率とａ軸方向の屈折率との差（以下、屈折率差）を△ｎＢ、ＬＮ結晶のレーザ光伝播方向長さをＬＢとすると、δ＝２π△ｎＢＬＢ／λで表される。
このように、ＹＶＯ４結晶２およびＬＮ結晶３を通過したレーザ光のｃ軸方向とａ軸方向との間での位相ずれδは、
2003056669.tif 000003
で表され、波長に依存した関数となる。このとき、温度に応じた波長の変動は、式（２）に示されるようになる。
式（２）中で、αＡはＹＶＯ４結晶２のレーザ伝播方向の線膨張係数、αＢはＬＮ結晶３のレーザ伝播方向の線膨張係数である。
2003056669.tif 000004
そこで、ＬＡ、ＬＢが式（３）を満たすように、ＹＶＯ４結晶２およびＬＮ結晶３を加工すれば、式（２）の右辺はゼロとなり、理論上は温度変化による波長の変化が相殺される。
2003056669.tif 000005
この一例として、例えば、ＹＶＯ４結晶２およびＬＮ結晶３の板厚が、それぞれＬＡ＝０．９７２５ｍｍ、ＬＢ＝０．１４９４ｍｍとした場合は、それらの材料特性を△ｎＡ＝０．２０３９、△ｎＢ＝−０．０７３１、ｄ△ｎＡ／ｄＴ＝−５．５［×１０−６／Ｋ］、ｄ△ｎＢ／ｄＴ＝３１．１［×１０−６／Ｋ］、αＡ＝４．５［×１０−６／Ｋ］、αＢ＝１５．７［×１０−６／Ｋ］とすることによって、式（３）が成立し、温度変化によるそれぞれの△ｎの変化を互いに相殺して理論上はδの変化がゼロとなり、温度に応じた波長の変化が抑圧される。
この位相ずれ量δを使用して偏光子４を通過したレーザ光９の強度Ｉｐを求めると、偏光子４がｙ軸方向の偏光成分のみを透過させる特性を有し、ＹＶＯ４結晶２およびＬＮ結晶３のｃ軸方向がｘ軸方向に対して４５°傾いているので、偏光子４を通過した直後のレーザ光の強度Ｉｐは、ジョーンズマトリックスにおいて角度を４５°として計算することにより、式（４）に示すようになる。
2003056669.tif 000006
一方、もし偏光子４にｘ軸方向の偏光成分のみを透過させる特性をもった偏光子を使用した場合には、Ｉｐはｃｏｓ（δ／２）の２乗となる。
式（１）、（４）より、δは波長に依存するため、偏光子４を透過した光の強度ＩｐをＰＤ素子のような光検出器で計測することにより、波長に依存した特性、すなわち波長弁別特性を得ることができる。
なお、第１５図は偏光子４を通過したレーザ光９の強度Ｉｐを、波長フィルタに入射する（波長フィルタ通過前の）レーザ光１の強度Ｉｒで除した規格化強度Ｉｎを示すものであり、図においてＦＳＲは自由スペクトル領域と呼ばれる周期間隔を示し、その値は式（５）のようになる。上述のＹＶＯ４結晶２とＬＮ結晶３を用いた波長フィルタの例では、波長λが１．５５μｍのとき、概ねＦＳＲ＝１６００ＧＨｚ（１２．８ｎｍ）となる。
2003056669.tif 000007
このＦＳＲにおいて、例えば波長λ０を含む概ね直線に近い使用スロープ範囲内では、受光信号の規格化強度から波長が一意的に決まるため、この受光信号に基づいて波長を弁別することができる。
［波長モニタ装置の構成］
第１図は、この発明の実施の形態１による波長モニタ装置の構成を示す図であり、第１図（ａ）は波長モニタ装置を示す上面図、第１図（ｂ）は波長モニタ装置の構成の一部を成す光検出器を受光面側（第１図（ａ）の右側）から見た図、第１図（ｃ）は給電基板に設けられた導体線路の接合部周辺の図、第１図（ｄ）は波長モニタ装置の構成の一部を成すキャリア上面の斜視図である。
また、図中のｚ軸はＬＤ素子１１の後方出射光の出力方向、ｙ軸は波長モニタ装置の上方向、ｘ軸はｚ軸とｙ軸に直交する方向を示す。この実施の形態における以下の説明で、この座標軸は共通とする。
第１図において、レーザダイオード（ＬＤ素子）１１はレーザ発振して前方（矢印Ｂ方向）および後方（矢印Ａ方向）にレーザ光を出射する。ＬＤ素子１１の後方側にはドラムレンズ１２が配されている。ドラムレンズ１２は円筒形状を呈し、ＬＤ素子１１の後方から出力された後方出射光を集光する。ドラムレンズ１２は、その長手方向（円筒の軸線方向）がｙ軸方向に一致するようにＬＤ素子１１の後方に配置される。
ドラムレンズ１２は、ｚｘ面でレーザ光の入出力側が円形を成して集光作用が最大となり、その断面がｚｘ面からｙｚ面に近づくにつれて長軸の伸びた楕円形状となり入出力側の曲率が小さくなって集光作用が徐々に小さくなり、ｙｚ面ではレーザ光の入出力側が平面となってほとんど集光作用を有さなくなる。
ドラムレンズ１２の後方側には、波長フィルタ１３が配置されている。波長フィルタ１３は透過率に波長依存性があり、入射するレーザ光の波長に応じて透過光の強度が変化する。波長フィルタ１３の後方側には、光検出器としての第１、第２のフォトダイオード（ＰＤ素子）１４ａ、１４ｂが配置されている。第１、第２のＰＤ素子１４ａ、１４ｂは、上下方向に並置されており、波長フィルタ１３の透過光（矢印Ｄ）を受光し、受光した光の強度に応じた電流を出力する。
ＬＤマウント１５は、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）系の素材から成り、ＬＤ素子１１のアノード側を接地する接地導体１５ａを有するとともにＬＤ素子１１のカソードに電気信号を供給する導体線路１５ｂが設けられている。ＬＤ素子１１は接地導体１５ａの上面でＬＤマウント１５上に半田接合されている。
金属製のキャリア１６は、面１６ａ上にＬＤマウント１５を載置してＬＤマウント１５の接地導体１５ａを接地するとともに、面１６ａと段差を成して下方に設けられた面１６ｂ上にドラムレンズ１２、金属ホルダ１７およびＰＤ素子マウント１８を載置している。金属ホルダ１７は、キャリア１６の面１６ｂ上にその底面が載置されており、波長フィルタ１３を保持する保持部材として機能する。ＰＤ素子マウント１８は、例えば酸化アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）セラミック製であり、キャリア１６の面１６ｂ上に載置されている。ＰＤ素子マウント１８は、第１、第２のＰＤ素子１４ａ、１４ｂのカソード側をその側面に接合して保持する。第１、第２のＰＤ素子１４ａ、１４ｂは上下（ｙ軸）方向に縦に並べられており、受光面が波長フィルタ１３と対向するようにＰＤ素子マウント１８の側面に配置されている。
ここで、ＬＤマウント１５は半田接合、ドラムレンズ１２は半田接合や低融点ガラスの溶融接合によってキャリア１６に接合される。好ましくは、ドラムレンズ１２はＳｎ−Ｐｂ合金で接合される。また、金属ホルダ１７はＹＡＧ溶接によってキャリア１６に接合するのが良い。
キャリア１６には銅タングステン系のＣｕ−Ｗ−Ｎｉ合金が用いられ、金属ホルダ１７には鉄−ニッケル−コバルト合金（商品名：コバール（Ｋｏｖａｒ））が用いられているが、金属ホルダ１７を構成する他の金属素材としてＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ４３０Ｆ、ＳＵＳ４５０等のステンレス鋼が使用されても良い。
また、ドラムレンズ１２、ＰＤ素子マウント１８、および波長フィルタ１３の上面は、概ね同じ高さとなっている。
また、金属ホルダ１７やＰＤ素子マウント１８は、波長フィルタ１３やＰＤ素子１４の光入射面が、ｘｚ面内で（ｙ軸まわりに）レーザ光の出射方向に対して傾斜して配置されるのが好適である。このように傾斜して配置することによって、レーザ光が波長フィルタ１３の入射面やＰＤ素子１４の受光面によって反射して、ＬＤ素子１１に再入射することを防ぐことができる。
また、ＰＤ素子マウント１８は、側面における同一面上で、第１、第２のＰＤ素子１４ａ，１４ｂをｙ軸方向に並べて配置するのが、ＰＤ素子の接合作業工程の上で好適である。しかし、ＰＤ素子マウント１８の側面に段差を持たせ、光信号の入射面に平行で互いに段違いに配置された２つの面を設け、この段差を成すそれぞれの面に、第１のＰＤ素子１４ａと第２のＰＤ素子１４ｂを配置しても良い。
このように、第１、第２のＰＤ素子１４ａ，１４ｂを、ＰＤ素子マウント１８に共に配置することにより、波長フィルタ１３、ドラムレンズ１２のような他の光学部品や、ＬＤ素子１１との位置合わせを、比較的容易に行うことができる。
次に、第１図において、キャリア１６の面１６ｂ上には、長方形状の給電基板２０が、その長手方向がＬＤ素子１１の出射方向と平行になるように載置されている。給電基板２０上には、太い導体線路２１ａと細い導体線路２１ｂから成る導体線路２１が形成されている。太い導体線路２１ａと細い導体線路２１ｂは、Ｌ字状に直交して連続に接続されている。金属製のワイヤ１９ａは、その一端が導体線路１５ｂの一端に接続され、他端が導体線路２１に接続されている。金属製のワイヤ１９ｂは、一端が導体線路１５ｂの他端に接続され、その他端がＬＤ素子１１のカソードに接続されており、このワイヤ１９ｂを介してＬＤ素子１１を駆動する電気信号が伝送される。導体線路２１ａは、第１図（ｃ）に示すように、円弧状のカーブを有しており、このカーブ部分で方向が９０°曲がっている。
導体線路２１ａは、インピーダンスの整合とＤＣレベル信号の抑圧のために設けられた薄膜抵抗２２ｂを介して導体線路２２に接続されている。導体線路２２は、給電基板２０上に設けられ、導体線路２１にＬＤ素子１１を変調駆動するための高周波信号（ＲＦ信号）を供給する。金属製のワイヤ２３は、一端が導体線路２１の導体線路２１ｂに接続され、他端がバイアス回路２４に接続されている。バイアス回路２４は、給電基板２０上のＰＤ素子１４側に設けられ、ワイヤ２３を介してＬＤ素子１１にバイアス電流を与えるためのＤＣレベルの電流信号（バイアス信号）が導体線路２１に供給する。バイアス回路２４には、高周波信号を遮断するローパスフィルターが設けられている。
バイアス回路２４の他端は、金属製のワイヤ２５を介して導体パッド２６に接続されている。導体パッド２６はＰＤ素子マウント１８の上面に設けられている。導体線路２７ａ，２７ｂは、ＰＤ素子マウント１８の上面からＰＤ素子接合面（側面）に渡って設けられている。導体線路２７ａは、第１のＰＤ素子１４ａのアノード（受光面側の端子）にワイヤ１００ａを介して接続され、導体線路２７ｂは第２のＰＤ素子１４ｂのアノード（受光面側の端子）にワイヤ１００ｂを介して接続されている。導体線路２７ａ、２７ｂは導体パッド２６を間に挟んで離間して配置される。
導体線路２８はＰＤ素子マウント１８の上面からＰＤ素子接合面（側面）に渡って設けられ、第１、第２のＰＤ素子１４ａ、１４ｂのカソード（接地面側の端子）に共通に接続されている。導体線路２８は、導体線路２７ａおよび２７ｂから離間して配置され、導体線路２７ａ、２７ｂの間に挟まれるように設けられている。
この導体線路２８は、第１、第２のＰＤ素子１４ａ、１４ｂに、それぞれ対応した別体の基板で構成されて、ＰＤ素子マウント１８の上面でワイヤによって接続されるような構成であっても良い。また、給電基板２０に関しては、近くに別体の他の基板を設け、この他の基板上にバイアス回路２４を設ける構成であっても良い。
また、キャリア１６の面１６ａ上には温度検出器２９が載置されている。温度検出器２９には、サーミスタ２９ｂが設けられており、温度検出器２９はＬＤ素子１１の温度に応じた電流信号を出力する。
これらの構成品がキャリア１６に搭載されて、波長モニタ装置が構成される。
ＬＤ素子１１の前方側には、ＬＤ素子１１の前方から出射された前方出射光を集光し、光信号として外部に出力するための第１のレンズ３０が配設されている。レンズホルダ３１は、キャリア１６の前方側面（ＬＤ素子１１の前方出射光側）に接合され、レンズ３０を保持する。レンズホルダ３１にはＳＵＳ４３０Ｆ等のステンレス鋼が用いられ、ＹＡＧ溶接によってキャリア１６に接合される。
キャリア１６の面１６ｂには、キャリア１６の面１６ｂから突出している突出部３２が設けられている。突出部３２は、金属ホルダ１７に当接して金属ホルダ１７をｘ軸方向に固定する当て面３２ａを有している。キャリア１６の面１６ａと面１６ｂに垂直に形成される側面部３３ｃ，３３ａ，３３ｂは当て面として機能する。当て面３３ｃは、金属ホルダ１７のｚ軸方向を固定する。すなわち、金属ホルダ１７は当て面３２ａ、当て面３３ｃによって２方を囲まれた状態で、キャリア１６の面１６ｂ上に固定される。当て面３３ａはドラムレンズ１２に当接しており、ドラムレンズ１２をｘ軸方向に固定する。当て面３３ｂはドラムレンズ１２に当接しており、ドラムレンズ１２をｚ軸方向に固定する。ドラムレンズ１２は当て面３３ａ、３３ｂによって２方を囲まれた状態で、キャリア１６の面１６ｂ上に固定される。
突出部３２の高さは面１６ａと同じ高さであり、したがって、キャリア１６は、第１図（ｄ）に示すように面１６ａと面１６ｂの２つの異なる高さの上面から成る。
なお、波長フィルタ１３を光信号の光軸に対して傾斜させて配置する場合、当て面３２ａ，３３ｃを、光信号の光軸に対して少し傾ければ、金属ホルダ１７とともに波長フィルタ１３を、光信号の光軸に対して簡単に傾斜配置することができる。
［光モジュールの構成］
次に、第１図に示した波長モニタ装置を収納した実施の形態１による光モジュールについて説明する。第２図（ａ）は光モジュールの上蓋を外した状態の上面図、第２図（ｂ）は光モジュールを第２図（ａ）のＣＣ方向から見た側断面図、第２図（ｃ）は波長モニタ装置の構成の一部を成すＬＤ素子１１の周辺をｘｙ面で切断し前方（第２図（ａ）の右側）から見た図である。
金属製のケース４０は、四角形状の底面４０ａと、その四方の周囲を囲む側壁４０ｂと、側壁４０ｂのケース内側に接合面が突出し、ＬＤ素子１１の前方出射光の通過する貫通孔の設けられた突起部４０ｃとから成り、波長モニタ装置の搭載されたキャリア１６を収納する。ケース４０の上側は、上蓋５０がケース４０の上面の開口を塞ぐように配置されている。上蓋５０は、シーム溶接によって気密性を保つようにケース４０に接合される。
ケース４０の底面４０ａ上にはペルチェ４１が配置されている。ペルチェ４１の上面にキャリア１６が配置されている。ペルチェ４１は、キャリア１６を介在させてＬＤ素子１１を冷却もしくは温めることによりＬＤ素子１１の温度Ｔを調整する。
ＬＤ素子１１からの出射光の光路を跨ぐ両側に位置するケース４０の側壁４０ｂには、フィードスルー４２ａ，４２ｂが嵌め込まれて接合されている。フィードスルー４２ａ，４２ｂは、セラミック製の誘電体の内外層に導体線路２００が設けられることによって構成されており、ケース４０の内外で電気信号を伝送する。ＬＤ素子１１に向かって右側（ｘ軸正方向側）をフィードスルー４２ａとし、左側をフィードスルー４２ｂとする。
フィードスルー４２ａ，４２ｂに設けられた導体層２００は、リード５１と接続されている。リード５１ａはワイヤ６０を介して温度検出器２９に接続されている。リード５１ｂはワイヤ６１を介して導体パッド２６に接続されている。リード５１ｃはワイヤ６２ａを介してＰＤ素子マウント１８の上面の導体線路２７ａに接続されている。リード５１ｅ、５１ｄはワイヤ６３ａ、６３ｂを介してペルチェ４１の電極に接続されている。リード５１ｅ、５１ｄを介してペルチェを駆動するための電流が供給される。
リード５１ｆはワイヤ６４を介してＰＤ素子マウント１８の上面の導体線路２８に接続されている。リード５１ｇはワイヤ６２ｂを介してＰＤ素子マウント１８の上面の導体線路２７ｂに接続されている。リード５１ｌはワイヤ６３を介してキャリア１６におけるＬＤ素子１１の接地面に接続されている。リード５１ｌはケース外部でグランドに接続されている。リード５１ｉはワイヤ６４を介して導体線路２２に接続されるＲＦ信号伝送用のリードである。リード５１ｍはその他の信号を伝送する。
突起部４０ｃの側面には、ＬＤ素子１１の前方の光路側でレンズ３０と対向配置するように、光学窓４３が接合されている。ケース４０の側壁外面には、レンズホルダ４５の一端面がＹＡＧ溶接によって接合されており、管状のレンズホルダ４５はレンズ４４の光軸がレンズ３０の光軸と概ね同軸になるようにレンズ４４を保持する。第２のレンズ４４には、ＬＤ素子１１の前方に出力されレンズ３０を通過したレーザ光が入射される。レンズホルダ４５の端面には、管状のファイバホルダ（フェルールホルダ）４７がＹＡＧ溶接によって接合されており、ファイバホルダ４７は、レーザ出射側の挿入孔から挿入された光ファイバ４６のフェルール４６ｂを保持している。
レンズホルダ４５、ファイバホルダ４７、および光ファイバ４６から成る前面光学系は、ＬＤ素子１１の前面出射光を光信号として外部機器に伝送するための光インタフェース６５を構成する。
以上により、ケース４０にペルチェ４１とキャリア１６が搭載された後、各ワイヤがリードとキャリア１６上の導体線路に接合され、光インタフェース６５がケース４０に接続された後、上蓋５０が接合されて光モジュール６６が構成される。
なお、第２図（ｃ）に示すように、給電基板２０上の導体線路２１の設けられた上面の高さと、ＬＤマウント１５上の導体線路１５ｂの設けられた上面の高さとは、ほぼ同じ高さとなっている。
また、フィードスルー４２ａは、リード５１ｉに接続される導体線路２００の近辺で、その上面が給電基板２０の上面の高さとほぼ同じ高さとすることが望ましい。
また、光モジュール６６を搭載し、リード５１の接続される図示しない電子回路基板は、フィードスルー４２ｂ側のリード５１ｅ、５１ｄ、および５１ｂを介して光モジュール６６に電源を供給する。このとき、光モジュール６６に電源を供給するためのリードを、光モジュール６６の片側に集合させて配置しており、光モジュール６６に電源を供給する電源回路を、光モジュール６６の一方側（フィードスルー４２ｂ側）の近くに配置することができる。
また、この電源回路から光モジュール６６に電源供給するための配線経路（電源供給ライン）を、リード５１ｅ、５１ｄ、および５１ｂの周囲に集合させて配置することができる。
加えて、ＲＦ信号を供給するリード５１ｉが光モジュール６６の他方側（フィードスルー４２ａ側）に配置されるので、この他方側の近辺にＬＤ素子１１にＲＦ信号を供給するためのドライバと、このＲＦ信号を供給するための配線経路（ＲＦ信号ライン）が配置される。
このため、光モジュール６６を挟んで、電源回路および電源供給ラインと、ＲＦ信号を供給するドライバおよびＲＦ信号ラインとを、離間させて配置することにより、電源とドライバとの電磁干渉をある程度抑えることができる。
また、リード５１ｂからフィードスルー４２ｂを介して入力されるバイアス信号は、ＰＤ素子マウント１８の上面でワイヤ６１とワイヤ２５に接続された導体パッド２６に中継されて、波長フィルタ１３を挟んでリード５１ｂと反対側に設けられた給電基板２０に伝送される。すなわち、リード５１ｂと給電基板２０との間を接続するバイアス信号の供給線路が、波長フィルタ１３の真下や周辺を通らずに、波長フィルタを迂回するように配置される。
バイアス信号の供給線路には金が用いられ、また、フィードスルー４２ａやバイアス回路２４との信号伝送のために金ワイヤが接続される。ここで、供給線路や金ワイヤが波長フィルタ１３の下部に配置された場合、そこで波長フィルタ１３を通過する光信号の一部が反射する。したがって、波長フィルタ１３を迂回するようにバイアス信号の供給線路を配置することによって、この反射に伴う波長フィルタ１３への影響を抑えることができる。
また、波長フィルタ１３の下部に供給線路を配置していないので、波長フィルタ１３の下端をキャリア上面１６ｂ付近まで下げることができる。
さらに、ＰＤ素子マウント１８上面を中継基板として利用することにより、バイアス信号の供給線路を構成するために別体の中継基板を設ける必要がなく、光モジュールの構成がより簡潔になる。また、ＲＦ信号とバイアス信号を一体の給電基板２０上で合流させることにより、ＲＦ信号とバイアス信号の給電基板を別体にして配置する場合と比べて、光モジュールの構成がさらに簡潔になる。
なお、バイアス回路２４の配置の他の態様として、給電基板２０と別体のバイアス回路を、フィードスルー４２ａの上面の空きスペースに配置するような構成を用いても良い。
また、ＬＤ素子１１に変調信号を供給せずに、一定強度で一定波長の信号光を得るための光モジュールを構成してもよい。例えば、給電基板２０の導体線路２２にＲＦ信号を供給することなく、給電基板２０の導体線路２１にバイアス信号のみを供給するような構成とする。この際、バイアス回路２４は不要となる。或いは他の態様として、フィードスルー４２ａから導体線路２２にバイアス信号を供給し、導体線路２１ｂにはバイアス信号を供給しないような構成としてもよい。
［波長フィルタの保持構造］
第３図は実施の形態１による波長フィルタ１３の保持構造を示す図であり、第３図（ａ）は上面図（第１図の紙面上方から見た図）、第３図（ｂ）は側面図（第１図のｘ軸の負方向を見た図）である。図中で第１３図と同一番号のものは、同じものを示す。
図に示すように、金属ホルダ１７は、ｘ軸方向に向かって串歯状に（平行に）、複数個突出して設けられた把持部７０ａ、７０ｂ、および７０ｃを有し、それぞれの把持部７０ａ、７０ｂ、および７０ｃにおけるレーザ光Ａの入射側の一側面に、ＹＶＯ４結晶２、ＬＮ結晶３、および偏光子４ｂにおけるレーザ光出力側の一端面が接合される。
各把持部７０ａ、７０ｂ、および７０ｃの接合面は同一方向（ｚ軸負方向）を向いており、ＹＶＯ４結晶２、把持部７０ａ、ＬＮ結晶３、把持部７０ｂ、偏光子４ｂ、および把持部７０ｃの順に、それぞれが交互に配置されて、各把持部と各光学部品が接合される。
ここで、ＹＶＯ４結晶２、ＬＮ結晶３、および偏光子４ｂの各光学部品は、第１３図と同様に、レーザ光の発振波長に応じて偏光子４ｂの通過光の強度Ｉｐが変動する波長フィルタを構成する。ＹＶＯ４結晶２は、例えばｘ軸方向の長さＷＡが約２．５ｍｍ、ｙ軸方向の長さＨＡが約２．４ｍｍ、ｚ軸方向の厚み（板厚）ＬＡが０．９７２５ｍｍの大きさで長方形に切り出された結晶の板を用いており、ＬＮ結晶３は例えばｘ軸方向の長さＷＢが約２．５ｍｍ、ｙ軸方向の長さＨＢが約２．４ｍｍ、ｚ軸方向の厚み（板厚）ＬＢが０．１４９４ｍｍの大きさで長方形に切り出された結晶の板を用いており、ＹＶＯ４結晶２とＬＮ結晶３はＬＤ素子１１から出力されるレーザ光の光軸と垂直なｘｙ面内で、大きさが等しくなっている。
また、ＹＶＯ４結晶２の線膨張係数は、ｃ軸方向で１１．４×１０−６［１／℃］、ａ軸方向で４．４３×１０−６［１／℃］である。ＬＮ結晶３の線膨張係数は、ｃ軸方向で４．０×１０−６［１／℃］、ａ軸方向で１５．７×１０−６［１／℃］である。
一方、偏光子４ｂは、例えばｘ軸方向の長さＷｃが約２．５ｍｍ、ｙ軸方向の長さＨｃが約１．１ｍｍ、ｚ軸方向の厚み（板厚）Ｌｃが約０．５ｍｍの大きさで長方形に切り出されたポーラコア（商品名）を用いており、ＹＶＯ４結晶２とＬＮ結晶３に比して、ｙ軸方向の長さ（高さ）が半分以下と小さくなっている。さらに、偏光子４ｂはその入射面の中心が、ＬＮ結晶３の出射面の中心よりも下側（ｙ軸の負方向）にずれた位置で、ＬＮ結晶３に対向して配置される。
ここで、ＬＤ素子１１の後方から出射されたレーザ光Ａは、第３図（ｂ）に示すように、波長フィルタ１３の上部を通過する光信号Ａ１の光路と、波長フィルタ１３の下部を通過する光信号Ａ２の光路とを有しているが、各光路上に配置される光学部品は異なっている。すなわち、上側の光信号Ａ１はＹＶＯ４結晶２とＬＮ結晶３のみを透過して光信号Ｄ１となり、下側における光信号Ａ１以外の光信号Ａ２はＹＶＯ４結晶２、ＬＮ結晶３および偏光子４ｂを透過して光信号Ｄ２となる。
したがって、ドラムレンズ１２を用いてＬＤ素子１１の後方出射光Ａのｙ軸方向に広がり角を持たせ、その広がった信号の下側に偏光子４ｂを配置することにより、複屈折結晶の透過後の光を、偏光子４ｂの通過の有無によって上下に分割することができ、このような簡単な構成によって、光信号の波長と強度を両方ともモニタすることができる。
なお、把持部７０ａ、７０ｂ、７０ｃに接合された各光学部品の間隔、すなわち、ＹＶＯ４結晶２の出射面とＬＮ結晶３の入射面間の距離ｄＬ１と、ＬＮ結晶３の出射面と偏光子４ｂの入射面間の距離ｄＬ２は、いずれも０．２５ｍｍの大きさで等間隔になっている。
第４図は、ＹＶＯ４結晶２またはＬＮ結晶３（以下これらを総称して複屈折結晶３００と呼ぶ）の、光学軸（ｃ軸）およびａ軸の配交方向と接合面Ｓとの配置関係を図示したものであり、図に示すように、接合面Ｓに沿って右上がりにａ軸が配置され、左上がりにｃ軸が配置されている。
この接合面Ｓは、複屈折結晶３００の光出力面側の端面における、金属ホルダ側（一端部）の側端から（ｘ軸方向に）長さＴ（非接合長さＴ）乃至長さＭの範囲と、光出力側の端面における金属ホルダ側の下端から（ｙ軸方向に）長さＮの範囲とで囲まれる領域であって、この領域で複屈折結晶３００が、金属ホルダ１７の把持部７０ａまたは７０ｂに接合される。
すなわち、複屈折結晶３００は、金属ホルダ１７側の最側端から非接合長さＴだけ離れた領域をもって金属ホルダ１７と接合されている。ここで、例えば、Ｎは約１．８ｍｍ、Ｍは約０．６ｍｍ、非接合長さＴは約２０〜５０μｍである。なお、ＹＶＯ４結晶２については、さらに側端面が金属ホルダ１７の当て面７０ｄに当接している。
一方、偏光子４ｂは、複屈折結晶ではないため光学軸を有しておらず、ｘ方向に関しては最側端からｘ軸方向に長さＭの範囲まで金属ホルダ１７の把持部７０ｃに接合し（すなわち第４図において非接合長さＴ＝０とし）、ｙ方向に関しては金属ホルダ１７の下端から上端まで把持部７０ｃに接合している（すなわち第４図においてＮ＝Ｈとしている）接合面Ｓを有している。
なお、偏光子４ｂについても、複屈折結晶３００と同様に、非接合長さＴが約２０〜５０μｍとなるように、その最側端から長さＴだけ離れた金属ホルダ１７の把持部７０ｃとの非接合部を設けるようにしてもよい。
このような構成によれば、複屈折結晶３００および偏光子４の接合面Ｓを除いた部分は、光信号の通過できる開口面を成す。
また、波長フィルタ１３を構成する各光学部品は、Ａｕ−Ｓｎ合金からなる半田を用いて金属ホルダに接合されているが、その他の半田部材として、Ａｕ−Ａｇ−Ｃｕ合金、Ｓｎ−Ａｇ合金、あるいはＳｎ−Ｐｂ合金や、半田部材ではなく、低融点ガラスを用いても良い。
なお、波長フィルタを構成する各光学部品を、接着剤によって金属ホルダに接合しても良い。ただし、この接着構造は、線膨張係数の差によって接合部に接着剤の剥離が生じたり、或いは接着剤からアウトガスが発生し、光モジュール内の光学部品に付着して屈折率を変化させたり、透過率を変化させることがない場合に限って適用することが好ましい。
［光送信器の構成］
第５図は実施の形態１による波長モニタ装置の光路と信号の流れを示すための構成図であり、第１図、第２図と同一符号のものは、同一相当のものである。
光送信器８４は、光モジュール６６、モニタ回路８０、温度制御回路８１、ＡＰＣ回路８２およびドライバ８３を、図示しない上述の電子回路基板に搭載し、この電子回路基板を図示しないケースに収納することによって構成される。ただし、本明細書では光送信器を光モジュールとも呼ぶ。
モニタ回路８０は、光モジュール６６の外部に配置され、リード５１ｄ，５１ｃを介してＰＤ素子１４ａ、１４ｂからのモニタ信号Ｓ１、Ｓ２が伝送され、モニタ信号Ｓ１、Ｓ２に基いてＬＤ素子１１の発振波長および出力光の強度をモニタする。温度制御回路８１は、モニタ回路８０から出力される波長モニタ信号Ｓ３と温度検出器２９から出力される温度モニタ信号Ｓ４に基いてペルチェ４１に温度制御信号Ｓ５を出力する、ＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路８２は、ＰＤ素子１４ａからのモニタ信号Ｓ１に基いてＬＤ素子１１の出力光の強度が一定になるようにＬＤ素子１１にバイアス信号Ｓ７を供給する。ドライバ８３はＬＤ素子１１にＲＦ信号Ｓ８を供給し、ＬＤ素子１１の出力光の強度を変調させる。ここで、バイアス信号Ｓ７はＲＦ信号Ｓ８が印加されてＬＤ素子１１に入力される。なお、ここでのＡＰＣ回路８２は、ＬＤ素子１１に供給するバイアス信号を発生させる電流源も含めたものとする。
［波長モニタ装置の動作］
この実施の形態１による波長モニタ装置、光モジュール、および光送信器は以上のように構成され、次のように動作する。
第１図、第２図および第５図において、光送信器８４に設けられたドライバ８３から、リード５１ｉを介して光モジュール６６内にＲＦ信号が入力され、入力されたＲＦ信号はワイヤ６４、導体線路２２、ワイヤ１９ａ、導体線路１５ｂ、及びワイヤ１９ｂを伝送されてＬＤ素子１１に供給される。また、光送信器８４に設けられたＡＰＣ回路８２から出力されたバイアス信号Ｓ７が、リード５１ｂを介して光モジュール６６内に入力され、ワイヤ６１、導体パッド２６、ワイヤ２５を介してバイアス回路２４に伝送されて、この伝送されたバイアス信号Ｓ７が、ワイヤ２３、導体線路２１ｂ、ワイヤ１９ａ、導体線路１５ｂ、及びワイヤ１９ｂを通過して、ＲＦ信号Ｓ８とともにＬＤ素子１１に供給される。ＬＤ素子１１は、与えられたバイアス信号Ｓ７をバイアスとし、ＲＦ信号Ｓ８に基いて出射光の強度が変調するようにレーザ発振する。
第１図、第３図において、ＬＤ素子１１のレーザ発振によって後方に出射されたレーザ光Ａは、ドラムレンズ１２を通過し、波長フィルタ１３のＹＶＯ４結晶２に入射する。ＹＶＯ４結晶２を通過した光信号は、さらにＬＮ結晶３に入射する。レーザ光Ａは、これら複屈折結晶のＹＶＯ４結晶２およびＬＮ結晶３を通過することによって偏光状態が変化するとともに、温度変化に伴う偏光状態の変化が抑圧される。
次に、ＬＮ結晶３を透過した光信号における上方の一部の信号Ｄ１は、偏光子４ｂに入射せずにＰＤ素子１４ａで受光される。また、ＬＮ結晶３を透過した光信号における下方の一部の信号Ｄ２は、偏光子４ｂを通過してＰＤ素子１４ｂで受光される。光信号Ｄ２は偏光子４ｂを透過してｙ軸方向に偏光した光のみが透過されたものであり、その偏光子４ｂを透過した光信号Ｄ２の強度Ｉｐは、上記式（１）、（２）、（４）に基いて、ＬＤ素子１１の発振波長λに依存した大きさとなる。
つまり、光信号Ｄ２がＰＤ素子１４ｂで受光され、ＰＤ素子１４ｂから出力される出力電流（モニタ信号Ｓ２）の大きさは、波長λに依存した光信号Ｄ２の強度Ｉｐに応じた大きさとなる。一方、偏光子４ｂから上側に外れた光路を通過する光信号Ｄ１は、偏光子４ｂを通過しないので、波長によって強度が変化することがない。このため、光信号Ｄ１がＰＤ素子１４ａで受光されると、ＰＤ素子１４ａから出力される出力電流（モニタ信号Ｓ１）の大きさは、光信号Ｄ１の強度Ｉに応じた大きさとなる。
したがって、ＰＤ素子１４ａで受光された光信号の強度Ｉは波長に依存せず、ＰＤ素子１４ａから出力されるモニタ信号Ｓ１の大きさはＬＤ素子１１の出力光の強度に応じた大きさとなる。ここで、モニタ回路８０において、モニタ信号Ｓ２をモニタ信号Ｓ１で除し、ＬＤ素子１１の出力光の強度に依存しない規格化強度Ｉｎを求めることにより、第１４図に示すような基準波長λ０を含む概ね直線に近い使用スロープ範囲内で、規格化強度Ｉｎから波長λが一意的に決まり、Ｓ２／Ｓ１の値に基いてＬＤ素子１１の波長を弁別することができる。このとき、ＹＶＯ４結晶２とＬＮ結晶３を透過した信号光の上側と下側から、それぞれ波長に依存しない光強度と波長に依存した光強度との両方を得て、規格化強度Ｉｎを求めることによって、ＹＶＯ４結晶２とＬＮ結晶３の透過に伴って光信号が減衰する分を抑圧し、より高い感度で波長を弁別することができる。また、ＰＤ素子１４ａからのモニタ信号Ｓ１の大きさをモニタすることによって、ＬＤ素子１１の出射光の強度をモニタできる。
なお、波長フィルタ１３の構成として、各複屈折結晶３００（ＹＶＯ４結晶２またはＬＮ結晶３）を下側半分のみの大きさとし、偏光子４ｂと同じ大きさとして、複屈折結晶３００と偏光子４ｂの両方を通過した第２の光信号と、両方とも通過しない第１の光信号によって、光信号Ａの光路を分ける構成を用いても良い。ただし、この場合は、２つの複屈折結晶をそれぞれ通過した光信号の上端が、偏光子の上端に入射するように、各複屈折結晶の上端と偏光子の上端を、通過する光ビームの光軸に合わせるように、互いの位置を正確に合わせる必要があり、その位置調整に手間がかかる。
しかし、複屈折結晶３００と偏光子４ｂを用いた、この実施の形態の波長フィルタ１３では、複屈折結晶３００側では通過する光ビームの分割を行わず、ＰＤ素子１４側の偏光子４ｂの通過の有無によって光信号が分割されるため、複屈折結晶３００の開口内に光ビームが通過するように複屈折結晶３００を適宜配置し、複屈折結晶３００を通過した光ビームの開口内に偏光子４ｂが入るように適宜配置すれば良く、複屈折結晶３００と偏光子４ｂの互いの位置合わせ精度をより緩くすることができる。
また、金属ホルダ１７の把持部７０ａ，７０ｂ，７０ｃは、波長フィルタ１３を構成する複屈折結晶３００と偏光子４ｂが、横方向（ｘ軸に垂直な方向）の側端部で片持ち支持される構造となっており、波長フィルタ１３の下端がキャリア１６の面１６ｂ近くで金属ホルダ１７に保持され、波長フィルタ１３の開口面の下端をキャリア１６の面１６ｂ付近にまで下げて配置することができる。このため、波長フィルタ１３の上端を下げることができ、波長フィルタを収納するケース４０の高さを低くすることができる。
また、ＬＤ素子１１とＰＤ素子マウント１８間の光路上で、波長フィルタ１３をこれらの間に挟んで直列に配置することにより、ＬＤ素子１１の出射方向における、ＬＤ素子１１からＰＤ素子マウント１８までの長さを、波長フィルタ１３の配置に必要な最小限の大きさとすることができる。
すなわち、先行技術１のように、波長フィルタを挟んで配置された２つのＰＤ素子を、ＬＤ素子の出射方向に並べて配置したり、先行技術２、３のようにＬＤ素子の出射方向をビームスプリッタで垂直方向に分岐させて、ＬＤ素子の出射方向の両脇にそれぞれ配置された２つのＰＤ素子に入射させた場合のような、配置スペースの無駄がない。
加えて、光信号Ａの光路の片脇もしくは両脇に、ＬＤ素子１１にＲＦ信号やバイアス信号を供給するための給電基板２０や、温度検出器２９を配置することによって、光モジュールをよりコンパクトに構成することができる。
さらに、波長フィルタ１３、給電基板２０やＰＤ素子マウント１８のような他の構成品の配置された面１６ｂに対して上方に段差を有した他の面１６ａの上に、温度検出器２９とＬＤ素子１１が隣接して配置されるので、温度検出器２９はＬＤ素子１１の温度を精度良く測定することができる。
また、ドラムレンズ１２を用いてＬＤ素子１１の後方出射光のｘ軸方向を集光することにより、ＰＤ素子１４で受光される光の強度が強くなり、周囲の反射光によって生じるノイズに対し受光される光信号Ｄ１、Ｄ２の強度を強くすることができ、モニタする波長の弁別精度をより向上させ、好適な波長モニタ装置を得ることができる。ただし、波長の弁別のために所望される精度によっては、ドラムレンズ１２を持たない構成を用いてもよい。
［波長安定化の動作］
次に、ＬＤ素子１１の波長を安定化させるための制御動作について説明する。まず、ＰＤ素子１４ａ、１４ｂのモニタ信号Ｓ１、Ｓ２がモニタ回路８０に入力されると、モニタ回路８０では、ＰＤ素子１４ａのモニタ信号Ｓ１によってＰＤ素子１４ｂのモニタ信号Ｓ２を除算し、その信号強度比Ｐｒ＝Ｓ２／Ｓ１を計測する（なお、信号強度比Ｐｒは規格化強度Ｉｎに応じて比例した値となる）。この説明では、便宜的にＰｒ＝Ｉｎとしておく。
また、モニタ回路８０は、この計測された信号強度比Ｐｒと予め設定された信号強度比Ｐ０との差分ΔＰを算出する。そして、ＰｒとＰ０との比較により、ＬＤ素子１１から出射される光信号が基準波長λ０に対し短波長側にずれているか、それとも長波長側にずれているかを判定する。
具体的には、試験調整の段階でペルチェに印加する電流を調整しながら、ＬＤ素子１１の前方へ出射され光ファイバ４６から出力された信号の波長を、ファブリペロー共振器等の波長計測器で測定する。その測定波長が所望の基準波長λ０になったときに、ΔＰが０になるようにＰ０の値を設定しておく。また、波長フィルタ１３は、第１４図の使用スロープ範囲内にλ０が来るように構成しておく。
これによって、ＬＤ素子１１の発振する波長λが使用スロープ範囲内にあるとき、モニタ回路８０で計測されるΔＰが負となる場合は、波長λが基準波長λ０より長波長側にあると判定でき、ΔＰが正となる場合は、波長λが基準波長λ０より短波長側にあると判定できる。
次に、モニタ回路８０で算出されたΔＰは、信号Ｓ３として温度制御回路８１に入力される。温度制御回路８１では、モニタ回路８０から入力された信号Ｓ３に基いて、制御目標温度Ｔｍを調整する。一般に、ＬＤ素子は温度によって波長が変化し、温度を高くすると発振波長が長くなり、温度を低くすると発振波長が短くなる。
一方、モニタ回路８０から出力されるΔＰは、発振波長λが長波長側にずれている場合は負となり、短波長側にずれている場合は正となる。このため、ΔＰに所定のゲイン定数Ｇを掛けた分を初期制御目標温度Ｔ０に加え、Ｔｍ＝Ｔ０＋ＧΔＰとして、制御目標温度Ｔｍを設定することにより、ＬＤ素子１１の発振波長を安定化させることができる。
なお、温度検出器２９は、マウント１６の面１６ａの温度を検出する。したがって、ＬＤ素子１１の発振波長が基準波長λ０となるときに、温度検出器２９の検出する温度を、予め初期制御目標温度Ｔ０に設定しておく。
また、温度制御回路８１は、温度検出器２９の出力信号Ｓ４に基いて、ＬＤ素子１１の温度が制御目標温度Ｔｍとなるように、ペルチェ４１に印加する電流の大きさを調整し、ＬＤ素子１１の搭載されたＬＤマウント１５およびキャリア１６を加熱もしくは冷却して、ＬＤ素子１１の温度制御を行う。具体的には、温度制御回路８１は、温度検出器２９の検出温度ＴとＴｍとの差分ΔＴが、０あるいは目標偏差ｅ以下となるように、ペルチェ４１に印加する制御電流を調整する。
また、ＡＰＣ回路８２は、ＰＤ素子１４ａのモニタ信号Ｓ１に基いて、ＬＤ素子１１の出射光が一定の強度となるように制御を行う。具体的には、ＬＤ素子１１から出射される光信号が基準波長λ０となるときのモニタ信号Ｓ１を、予めＳ１０として記憶しておく。温度制御回路８１およびＬＤ素子１１が動作しているとき、ＰＤ素子１４ａからのモニタ信号Ｓ１とＳ１０との差分を求め、その差分が０になるように、ＬＤ素子１１に供給するバイアス信号Ｓ７の電流の大きさを調整する。
この実施の形態１による波長モニタ装置、光モジュール、および光送信器は以上のように動作し、これによって、ＬＤ素子１１の発振波長と光出力強度を安定に保つことができる。
また、複屈折結晶と偏光子から成る複数の光学部品を有した波長フィルタと、ＬＤ素子の出力光と波長フィルタの透過光の光量を測定するためのＰＤ素子とを、光モジュール内に載置する際に、波長フィルタまたはＰＤ素子が、光モジュール内に占める面積が小さくなるように効率良く配置し、これによって、他の部品を実装するためのスペースをより大きくした光モジュールを得ることができる。
なお、ＬＤ素子１１に変調信号を供給せずに、一定強度で一定波長の信号光を得るための光モジュールを構成する場合には、第５図において、ドライバ８３およびドライバ８３からの供給信号を除く。この場合は、ＬＤ素子１１から一定強度の信号光が出力される以外は、上述と同様に動作する。
［波長フィルタの保持構造の作用］
複屈折結晶３００が金属ホルダ１７に半田接合される場合、複屈折結晶３００の残留応力の影響によって複屈折結晶が歪み、電気光学効果や光弾性効果によって、接合部から結晶の長手方向に渡って屈折率がばらつく。屈折率のばらつきは波長フィルタの波長弁別特性を劣化させるため、波長をモニタするためのレーザ光は、屈折率のばらつきが小さくなる領域内を通過させる必要がある。
実施の形態１による複屈折結晶３００は、一端が金属ホルダ１７に片持ち支持され他端が機械的に拘束されないため、接合部から複屈折結晶３００のｘ軸方向に向かって内部応力の影響が小さくなり、結果的に波長フィルタ１３のｘ軸方向の長さを短くできる。以下これについて詳述する。
第６図は複屈折結晶３００を片持ちで支持した場合（第６図（ａ））と、複屈折結晶３００を両端で支持した場合（第６図（ｂ））の応力分布を定性的に示した図である。
図において、Ｌは、複屈折結晶における金属ホルダの接合部の最側端を基準としたときのｘ軸方向の位置を示す。
第６図（ａ）において３０１は複屈折結晶３００の接合部を示し、３０２は複屈折結晶３００における内部応力が半値（σ１）以下となる領域を示す。ＬＲ１は複屈折結晶３００の開放端（図の右端）を示す。
また、第６図（ｂ）において３００ｂは複屈折結晶３００と同一材質で同一厚さであってＬ方向の長さが異なる複屈折結晶、４００ａは複屈折結晶３００ｂの一端部（図の左端）を支持する金属ホルダ、４００ｂは複屈折結晶３００ｂの他端部（図の右端）を支持する金属ホルダを示し、４０１ａは複屈折結晶３００ｂと金属ホルダ４００ａとの接合部、４０１ｂは複屈折結晶３００ｂと金属ホルダ４００ｂとの接合部を示す。また、４０２は複屈折結晶３００ｂにおける内部応力が半値（σ３）以下となる領域を示し、ＬＲ２は複屈折結晶３００ｂの右端を示す。
また、第６図（ｃ）は複屈折結晶３００を片持ちで支持した場合の複屈折結晶の長手方向（Ｌ方向）の応力分布を示し、第６図（ｄ）は複屈折結晶３００ｂを両端で支持した場合の複屈折結晶３００ｂの長手方向（Ｌ方向）の応力分布を示す図である。
ここで、複屈折結晶３００が片持ち支持され、接合部３０１から領域３０２の左端までの位置が、第６図（ｃ）に示すようにＬ１となる場合を想定する。このとき、両端支持された複屈折結晶３００ｂは、第６図（ｄ）に示すように接合部４０１ａから領域４０２の左端までの位置がＬ２、領域４０２の右端までの位置がＬ３となり、第６図（ｃ）よりも内部応力が半値以下となる領域までの距離が長くなる（Ｌ２＞Ｌ１）。
また、複屈折結晶３００ｂでは、位置Ｌ１の応力σ２がσ１よりも大きくなり、しかも半値となる応力σ３がσ１よりも大きくなる。したがって、複屈折結晶を片持ち支持した場合は、複屈折結晶を両端支持した場合と比べて、内部応力の影響が小さくなる位置までの長さが短くなり、内部応力によって屈折率のばらつきが大きくなる領域を小さくすることができる。
結果として、レーザ光が通過する所望の波長弁別特性を得るための、屈折率のばらつきを抑えた充分な大きさの領域を確保しつつ、ｘ軸方向の長さを、両端支持した場合よりも短くする（ＬＲ１＜ＬＲ２）ことができる。すなわち、波長フィルタの大きさとその保持に必要な大きさを小さくできる。
なお、特開２００１−２９１９２８号公報には、孔の設けられた部材（ＰＤキャリア）の孔の周縁で波長フィルタを保持する構造が開示されているが、この構造は両端支持に近い形となっており、この実施の形態１の片持ち支持構造のように、光信号の通過領域として充分な大きさの領域を確保しつつ、波長フィルタの大きさと、その保持に必要な大きさを小さくできるものとは異なる。
第７図は、実施の形態１による波長フィルタ１３の金属ホルダ１７への接合に伴う波長のばらつきを測定するために、常温で波長フィルタ１３の接合部Ｓ（図のハッチング部）から長さが１６００μｍまでの位置（図の左端）について波長変動量を調査したときの実験結果を示すものであり、第７図（ａ）は測定に使ったＬＮ結晶の測定位置Ｑの座標を示す図、第７図（ｂ）は、波長フィルタ１３の接合部Ｓからの長さが１６００μｍまでの位置について波長変動量を調べた実験結果を示す図である。
図において、３０５はレーザ光のビーム通過領域を示す。この実験では、波長フィルタとして、実施の形態１と同様、ＹＶＯ４結晶２、ＬＮ結晶３、偏光子４ｂを組合わせたものを用いた。また、レーザ光源に、口径６００μｍで波長１５２０〜１６２０μｍのものを用いて、レーザ光源をＹＶＯ４結晶に対向させて配置し、レーザ光源の光軸の位置Ｑを、−６００μｍ〜６００μｍの範囲で移動させたときの、波長λの値を測定した。
第７図（ｂ）の縦軸は、波長フィルタ１３を透過したレーザ光が、位置Ｑ＝０のところで測定された波長λを基準として、その波長からの変動量Δλを示すものである。この結果より、接合部Ｓに近づくにつれて徐々に波長が長くなることが判明した。
また、−６００μｍ〜６００μｍの範囲において、波長変動量Δλを４０ｐｍ程度に抑えられることが確認できた。なお、波長フィルタの波長変動量がこの程度に抑圧されていれば、光モジュールの波長を安定化させるための波長モニタ装置として、充分機能するものと考えられる。すなわち、片持ち支持の構造とした場合には、内部応力による接合部への影響がそれ程問題とならないことを確認した。
また、波長フィルタ１３と金属ホルダ１７の接合に伴う残留応力をさらに低減するためには、金属ホルダ１７としてより好適な材料を選択する必要がある。
第８図は、金属ホルダ１７に各種材料を用いてＬＮ結晶３を接合させた際に、接合部Ｓに発生する内部応力が板厚方向に分布する内部応力の計算結果を示す図である。図において、縦軸は応力、横軸は板厚の中心を０とした場合の板厚方向の位置を示し、図中のグラフは、上からＫＯＶＡＲ（商品名：コバール）、Ｎｉ−Ｆｅ合金（Ｎｉ５０％、Ｆｅ５０％）、およびＳＵＳ４３０Ｆを用いた場合の測定結果を示す。ここで、ＫＯＶＡＲの線膨張率が５．７〜６．２［１／℃］、Ｎｉ−Ｆｅ合金の線膨張率が９．４〜１０．０［１／℃］、ＳＵＳ４３０Ｆの線膨張率が約１０．３［１／℃］である。
図から判るように、Ｎｉ−Ｆｅ合金、ＳＵＳ４３０Ｆを用いたときの応力が、ＫＯＶＡＲを用いたときの応力の１／３程度の大きさとなり、またその応力分布も小さくなる。この結果において、材料の入手性や、加工性を考慮して、ＳＵＳ３０４Ｆを用いることが好適であると言える。
以上により、波長フィルタの片側側面のみを金属フォルダの把持部に面接合することによって、波長フィルタと金属ホルダの接合に伴う内部応力を低減した波長フィルタを、より小さいサイズで実現でき、波長フィルタでの光学特性の劣化が少ない波長モニタ装置を得ることができる。
［波長フィルタの接合構造の詳細］
次に、複屈折結晶３００（ＹＶＯ４結晶２とＬＮ結晶３）および偏光子４ｂと、金属ホルダ１７の把持部との接合構造について説明する。
第９図は、この発明の実施の形態１による波長フィルタを構成する複屈折結晶３００と金属ホルダ１７の把持部との接合構造の詳細を示したものであり、第９図（ａ）は、この発明の実施の形態１による複屈折結晶３００（または偏光子４ｂ）と金属ホルダ１７との接合構造、第９図（ｂ）は第９図（ａ）の接合構造と対比させるために示した他の接合構造、第９図（ｃ）はこの発明の実施の形態１による他の態様の接合構造を示す。
図において、６０１は複数の金属を積層したメタライズ層、６０２は半田を示している。複屈折結晶３００（または偏光子４ｂ）へのメタライズ層６０１の積層から複屈折結晶の半田付けまでの加工を、次のように行う。
まず、ＹＶＯ４結晶２、ＬＮ結晶３、偏光子４ｂにおけるｘ軸方向についての一端部の端縁からＭμｍまでの部位に、それぞれ膜厚が０．０５μｍになるまでクロム（Ｃｒ）を蒸着して成るＣｒ層を成膜する。ついで、それぞれ膜厚が０．１μｍになるまでニッケル（Ｎｉ）を蒸着して成るＮｉ層を成膜する。最後に、それぞれ膜厚が０．５μｍになるまで金（Ａｕ）を蒸着して成るＡｕ層を成膜することにより、３層構造から成るメタライズ層６０１をそれぞれ形成する。
このとき、第４図に示したように、上記一端部の端縁に沿って（ｙ軸方向に）、ＹＶＯ４結晶２、ＬＮ結晶３、および偏光子４ｂにおける下端から上端までの長さＨに渡って、それぞれメタライズ層を形成する。なお、このメタライズ層は、Ｃｒ−Ｎｉ−Ａｕの組み合わせの他に、Ｔｉ−Ｎｉ−Ａｕの組み合わせのものを用いても良い。
また、金属ホルダ１７については、電解メッキにより、膜厚が５．０μｍになるようにニッケル（Ｎｉ）メッキを施した後、膜厚が１．０μｍになるように金（Ａｕ）メッキを施して、金属ホルダ１７における各把持部７０ａ、７０ｂ、７０ｃの接合面Ｓが、Ａｕ−Ｓｎ合金からなる半田６０２により接合されやすくする。
なお、このメッキ処理による膜厚、メッキ金属の材質はこれに限られることはなく、金属ホルダへの接合強度等を考慮して適宜選択すれば良い。また、半田６０２については、Ｐｂ−Ｓｎ合金など他の母材を用いても良い。
次に、金属ホルダ１７の各把持部７０ａ、７０ｂ、７０ｃの接合面に、それぞれ幅（Ｍ−Ｔ）μｍの半田６０２を介在させて、その上にＹＶＯ４結晶２、ＬＮ結晶３、偏光子４ｂをそれぞれ載置する。すなわち、ＹＶＯ４結晶２、ＬＮ結晶３および偏光子４ｂが、それぞれの接合される把持部７０ａ、７０ｂ、７０ｃの接合面より上側となるように配置する。
ここで、ＹＶＯ４結晶２、ＬＮ結晶３および偏光子４ｂの上から、接合面を押し付けるように重りを載せて、波長フィルタを構成する各光学部品を仮保持する。このとき、ＹＶＯ４結晶２、ＬＮ結晶３および偏光子４ｂは、各把持部７０ａ、７０ｂ、７０ｃと接合されていない。なお、ＹＶＯ４結晶２、ＬＮ結晶３を接合する半田の高さは、金属ホルダ１７の把持部の端縁に沿って（ｙ軸方向に）、把持部の高さと同じ長さＮとなるようにした。
このとき、半田６０２が、ＹＶＯ４結晶２、ＬＮ結晶３および偏光子４ｂの端縁から所定のＴμｍの部位までは、半田が存在しないように、ＹＶＯ４結晶２、ＬＮ結晶３および偏光子４ｂをずらして、ＹＶＯ４結晶２、ＬＮ結晶３および偏光子４ｂの接合面における端縁周辺に金属ホルダ１７との間に隙間Ｕをもたせた。
この後、リフロー炉中で、３００℃で１０分間加熱されるリフロー条件で加熱処理して、半田６０２を溶融した。これにより、金属ホルダ１７の各把持部７０ａ、７０ｂ、７０ｃの接合面Ｓに、非接合部を成す隙間Ｕを有した状態で、ＹＶＯ４結晶２、ＬＮ結晶３および偏光子４ｂの端部が接合される。
ここで、発明者等の実験によって、複屈折結晶３００（ＹＶＯ４結晶２またはＬＮ結晶３）が金属ホルダ１７に接合された後、隙間Ｕの長さ（非接合長さＴ）の条件によっては、複屈折結晶３００の端縁に割れが生じることが判明した。
すなわち、第９図（ｂ）に示すように複屈折結晶３００の端縁まで半田６０３を配置し、隙間Ｕが０（非接合長さＴ＝０）となるときには、リフロー炉中の加熱により複屈折結晶３００が金属ホルダに半田接合され、常温まで冷却される際に、複屈折結晶の接合後に割れやクラック等の不具合が発生した。
このため、熱冷試験を実施したところ、この不具合の発生割合は９０％であることが明らかになった。また、隙間Ｕが小さく、その非接合長さＴが１０μｍとなるときにも、同じ熱冷試験によって５０％の割合で複屈折結晶の接合後に割れやクラックが発生した。
なお、この熱冷試験は、複屈折結晶３００を金属ホルダ１７に接合するためのテストピースを１００個準備して、これらを−４０℃に冷却してこの状態を３０分間維持し、さらに＋８５℃まで加熱してこの状態を３０分間維持するというサイクルを繰り返して行った。
この不具合の原因は、端縁が切断縁となっている複屈折結晶にあっては、切断時に端縁に微少なクラックや歪みが生じていることに起因すると考えられる。
すなわち、リフロー炉中で半田接合する際に、半田接合部において熱応力に起因する歪みが生じ、この歪みが加熱、冷却を繰り返す毎に、微少なクラックや歪みを拡大させ、そのクラックや歪みが生長することにより、やがては割れが発生したためであると考えられる。
また、端縁から接合部までの隙間Ｕが１０μｍ程度と小さいときには、半田接合部に作用する熱応力によって、依然として割れやクラックが発生する。
一方、隙間Ｕをより大きくし、その非接合長さＴが２０μｍ以上の場合、接合後に割れやクラックが発生する割合は、上記熱冷試験において、２０μｍで５％とほぼ発生しなくなり、３０〜５０μｍでは全く発生しないことが明らかになった。
これは、非接合部となる隙間Ｕの部分が端縁から２０μｍ以上離れることにより、複屈折結晶が金属ホルダに接合されたときに、熱応力に起因する歪みが発生することを効果的に防止できるようになったためであると考えられる。
すなわち、複屈折結晶の端縁から２０μｍ以上離れた位置までは、金属ホルダに接合されない非接合部となるため、この非接合部に微少なクラックや歪みが存在していても、この非接合部には熱応力が作用しにくくなるためと考えられる。
なお、偏光子４ｂについては、非接合長さＴ＝０とし、非接合部となる隙間Ｕを持たせない状態で、金属ホルダ１７の把持部７０ｃに接合しても、割れやクラックが発生しなかった。
［複屈折結晶の接合構造の他の態様］
第９図（ｃ）に複屈折結晶の他の態様の接合構造を示す。
この図は、ＹＶＯ４結晶２、ＬＮ結晶３および偏光子４ｂにおけるｘ軸方向についての一端部の端縁からＭμｍまでの部位を、低融点ガラス６０４によって、金属ホルダ１７の把持部７０ａ、７０ｂ、および７０ｃにそれぞれ接合した状態を示す図である。
金属ホルダ１７の把持部７０ａ、７０ｂ、および７０ｃには、腐食防止のため、電解メッキにより、膜厚が５．０μｍになるようにニッケル（Ｎｉ）メッキを施した後、膜厚が１．０μｍになるように金（Ａｕ）メッキを施す。
なお、このメッキ処理による膜厚、メッキ金属の材質はこれに限られることはなく、金属ホルダへの腐食防止を考慮して適宜選択すれば良い。また、金属ホルダがステンレス系の素材である場合は、その表面に不動態化処理を施すことによって、メッキ処理を不要としても良い。
次に、この低融点ガラスによる接合について詳細を説明する。
金属ホルダ１７の各把持部７０ａ、７０ｂ、７０ｃの接合面上に、各把持部が下になるように、それぞれＹＶＯ４結晶２、ＬＮ結晶３、偏光子４ｂの各光学部品を上から載置する。この際、金属ホルダ１７の各把持部と各光学部品との間に、幅が（Ｍ−Ｔ）μｍの薄板状のＰｂＯ系の低融点ガラス６０４を介在させ、それぞれ各光学部品の一端部の端縁からＴμｍの部位まではＰｂＯ系の低融点ガラス６０４が存在しないように、光学部品の端縁からＴμｍだけずらしてＰｂＯ系の低融点ガラス６０４を配置する。また、薄板状のＰｂＯ系の低融点ガラス６０４の高さは金属ホルダの突出部の端縁に沿って（ｙ軸方向に）、金属ホルダの突出部の高さと同じ長さＮとなるようにする。
この後、リフロー炉中で、２８０℃で１０分間加熱されるリフロー条件で加熱処理して、低融点ガラス６０４を溶融する。これにより、金属ホルダ１７の各把持部７０ａ、７０ｂ、７０ｃの接合面Ｓに、非接合部Ｕを有した状態で、ＹＶＯ４結晶２、ＬＮ結晶３および偏光子４ｂの端部が接合する。
ここで、上述の半田接合の場合と同様に、非接合部となる隙間Ｕの部分を、端縁から２０μｍ以上離すことにより、複屈折結晶が金属ホルダに接合されたときに、この非接合部には熱応力が作用しにくくなる。
以上により、金属ホルダ１７の突出部の接合面において、光学部品の端面から２０μｍ以上の部位までは、金属ホルダ１７に接合されない非接合部Ｕを備えることにより、光学部品が金属ホルダに接合された際の熱応力に起因する光学部品の割れやクラックが発生するのを防止できるようになる。
［光モジュールの組立方法］
次に、第１０図に従って実施の形態１による光モジュールの組立工程を説明する。
まず、顕微鏡やカメラの画像を見ながら、ＬＤ素子１１およびＰＤ素子１４を、それぞれＬＤマウント１５およびＰＤ素子マウント１８上に正確に配置し、半田接合する（ステップＳ１）。
さらに、ＬＤマウント１５とＰＤ素子マウント１８を、顕微鏡やカメラの画像を見ながら、キャリア１６上に正確に配置し、半田接合する（ステップＳ２）。
次に、ＬＤ素子１１の前方から出射される光信号をモニタしながら、レンズ３０の保持されたレンズホルダ３１を、キャリア１６の前面に押し当てた状態で上下左右に移動させ、同時にレンズ３０を通過した光をモニタし、そのモニタ光の強度が最大になる位置で、レンズホルダ３１をキャリア１６にＹＡＧ接合する（ステップＳ３）。
さらに、ドラムレンズ１２をキャリア１６の当て面３３ａ、３３ｂに押し当てた状態で面１６ｂ上に半田接合する（ステップＳ４）。
次に、波長フィルタ１３を構成する各光学部品を、顕微鏡を見ながら位置合わせして、それぞれ金属ホルダ１７に半田接合する（ステップＳ５）。
次に、波長フィルタ１３の接合された金属ホルダ１７を、キャリア１６の当て面３２ａ、３３ｃに押し当てた状態で面１６ｂ上にＹＡＧ溶接で接合する（ステップＳ６）。
次に、ケース４０内にペルチェ４１を接合し、ペルチェ４１の上にキャリア１６を接合する（ステップＳ７）。なお、このとき、ケース４０にはフィードスルー４２やリード５１が接合されている。
さらに、ケース４０内の配線を実施し、各ワイヤをキャリア１６上の各部品にボンディングする（ステップＳ８）。
さらに、光インタフェース６５における前面光学系を構成する各部品を、それぞれ保持するホルダ内に収納固定した後、レンズホルダ４５をケース４０にＹＡＧ溶接し、ＬＤ素子１１から出力され光ファイバ４６に結合されて、光ファイバ４６の他端から出力される信号の強度をモニタしながら、信号の強度が最適な値となるように、光ファイバ４６の一端に設けられたフェルール４６ｂをフェルールホルダ４７内で光軸方向に位置合わせし、また、フェルールホルダ４７をレンズホルダ４５に垂直な方向に位置合わせした後、フェルールホルダ４７とフェルール４６ｂをＹＡＧ溶接し、再度フェルールホルダ４７をレンズホルダ４５に垂直な方向に位置合わせした後、フェルールホルダ４７をレンズホルダ４５にＹＡＧ溶接することによって、光ファイバ４６をケース４０に対して固定する（ステップＳ９）。
最後に、ケース４０上面に、上蓋５０を溶接する（ステップＳ１０）。
このようにして光モジュールを組み立てることにより、ＬＤ素子の前方出射光を光ファイバに効率よく結合させることができるとともに、ＬＤ素子の後方出射光の光検出器への受光量が好適な状態となるように、波長をモニタするための各光学部品やＰＤ素子を配置し、かつ波長をモニタするための各光学部品やＰＤ素子を作業効率よく組み立てることができる。
以上のように、この実施の形態１によれば、ＬＤ素子１１から出射された光を、一端部が金属ホルダ１７に突設された把持部に接合された波長フィルタ１３に通過させ、その透過光をＰＤ素子１４でモニタすることにより、波長フィルタ１３での光学特性の劣化が少なく、ＬＤ素子１１の発振波長を安定に保つことができる。
また、複屈折結晶３００と偏光子４ｂから成る波長フィルタ１３を複数の突出部を有した金属ホルダ１７に接合することにより、波長フィルタ１３の配置に必要な面積が小さくなる。
また、ＬＤ素子１１と、ＬＤ素子１１の出力光および波長フィルタ１３の透過光の光量を測定する第１および第２のフォトダイオード１４ａ、１４ｂとの間に、波長フィルタを配置することにより、波長フィルタ１３とＰＤ素子１４の配置に必要な面積が小さくなる。また、これによって、波長フィルタ１３またはＰＤ素子１４に加えて、給電基板２０や温度検出器２９のような他の電子部品を、光モジュール内に実装するための配置空間を、より大きく確保することができる。
さらにまた、波長フィルタ１３の一端部の側端と金属ホルダ１７との間に間隙を有して接合することにより、波長フィルタ１３を成す複屈折結晶３００を金属ホルダ１７に接合した際に、複屈折結晶３００にクラックや損傷を生じない接合構造を得ることができる。
実施の形態２．
実施の形態１に示した金属ホルダは、その大きさが、横巾約３ｍｍ、縦巾約２ｍｍ、高さ１．８ｍｍ程度の大きさであるため、比較的小さく、また長さ２．５ｍｍ角程度の大きさの波長フィルタ１３が、突出部の設けられた側面から突出して固定されるため、金属ホルダをキャリア上に置いて立てたときのバランスが悪くなり易く、金属ホルダを確実に抑えた状態で金属ホルダの位置調整を実施しないと、金属ホルダが転倒して、波長フィルタの先端がキャリアの面１６ｂに接触してしまう懸念があり、作業性が悪くなることがある。このため、実施の形態２では、実施の形態１に示した金属ホルダを、より作業性良くキャリア上に配置するための構造と、組立方法を提供する。
第１１図（ａ）は、実施の形態２の金属ホルダの上面図であり、図において、金属ホルダ７００には、実施の形態１と同じ把持部７０ａ、７０ｂ、７０ｃが設けられている。
また、金属ホルダ７００は、波長フィルタ１３を保持する把持部７０ａ、７０ｂ、７０ｃと反対側（図の上側）の側面７００ｂに、この側面７００ｂから突出した突起部７００ｃが設けられ、この突出部７００ｃには、鍵穴状にスリットが設けられ、かつ上下（ｙ軸方向）に貫通した穴部７００ｄが設けられる。
なお、波長フィルタ１３を構成する各光学部品２、３、４ｂと金属ホルダ７００との接合構造や、波長モニタ装置、光モジュール、および光送信器に金属ホルダ７００が搭載されたときの、保持構造や動作については、実施の形態１に示したものと同じである。
つぎに、波長フィルタ１３の接合された金属ホルダ７００をキャリア１６上に配置するための作業について説明する。
まず、金属ホルダ７００の穴部７００ｄに棒状の治工具を挿入して嵌合させ、金属ホルダ７００を把持する。次に、金属ホルダ７００を当て面３２ａ、３３ｃに近づけるように、この治工具を介して金属ホルダ７００をキャリア１６上で、第１１図（ｂ）に示すように、前後（ＸＸ方向）、左右（ＺＺ方向）に移動させる（ステップＳ１００）。
次に、金属ホルダ７００が当て面３２ａ、３３ｃに接近したら、上記治工具を前後左右に移動させて、金属ホルダ７００を当て面３２ａ、３３ｃに接するように微調整する。その後、金属ホルダ７００が当て面に当接した状態で、金属ホルダ７００をＹＡＧ溶接する（ステップＳ１０１）。
このように、金属ホルダ７００に治工具を挿入する穴部を設けることにより、各種光学部品や基板が搭載されたキャリア１６上で、金属ホルダ７００を効率よく当て面３２ａ、３３ｃに当てることができる。また、治工具を使って、小さい金属ホルダを安定して保持することができるため、この作業の際に、金属ホルダが倒れて波長フィルタが損傷することを防止することができる。
また、金属ホルダ１７は、水平断面（ｘｚ平面に平行な断面）が上から下まで（ｙ軸方向に）同一な形状を有しており、上方から切削用のカッターを挿入した際の加工性が良く、また、上下に通電されたワイヤを通し、ワイヤカット放電加工を用いて加工する場合でも、容易に加工することができる。
実施の形態３．
実施の形態３は、実施の形態１の金属ホルダの他の変形態様を示すものである。
第１２図は、この実施の形態３による金属ホルダの把持部を示すものである。金属ホルダ１７ｂの有する把持部７０ａ、７０ｂ、７０ｃの先端部は、第１２図（ａ）に示すように、その接合面Ｓが各光学部品（ＹＶＯ４結晶２、ＬＮ結晶３および偏光子４ｂ）の方に突出した突出部１７０を有している。ここで、突出部１７０は、ｙ軸方向に高さＨ、ｘ軸方向に長さＭ２の大きさを有しており、第４図に示されたＭとＴに対し、Ｍ２＝Ｍ−Ｔとなっている。具体的には、Ｔが２０μｍ以上となるようにする。その他の構成は、実施の形態１の金属ホルダ１７と同じである。
各光学部品の一端部が金属ホルダ１７ｂの把持部７０ａ、７０ｂ、７０ｃに接合される際に、第１２図（ｂ）に示すように、各光学部品の端縁から長さＴの部分が接合面Ｓと当接しないように、各光学部品を把持部７０の根元方向（ｘ軸の負方向）にずらして接合することにより、各光学部品と把持部７０との間に長さＴの隙間Ｕを有することになる。
ここで、実施の形態１と同様、各光学部品（ＹＶＯ４結晶２、ＬＮ結晶３および偏光子４）には、メタライズ層６１０を施す。このメタライズ層６１０は、突出部１７０の接合面Ｓと同じ大きさで良く、第１２図（ｂ）に示すように、各光学部品の側端から非接合長さＴの分だけずれた位置から設けて良い。また、各光学部品と金属ホルダ１７ｂの把持部７０ａ、７０ｂ、７０ｃとの間に、半田６１１を配置して、リフロー炉内で加熱処理することによって、金属ホルダ１７ｂと各光学部品を接合する。
これによって、第９図（ａ）と同様に、半田６１１が光学部品の端縁から長さＴの部分で金属ホルダ１７ｂと接合せず、したがって非接合部となる隙間Ｕの部分が端縁から２０μｍ以上だけ離れることにより、複屈折結晶の端縁から２０μｍ以上離れた位置までは金属ホルダに接合されない非接合部となるため、この非接合部に微少なクラックや歪みが存在していても、この非接合部には熱応力が作用しにくくなり、光学部品が金属ホルダに接合された際の熱応力に起因する光学部品の割れやクラックが発生するのを防止できるようになる。
実施の形態４．
実施の形態４は、実施の形態１による金属ホルダの他の変形態様を示すものである。
第１３図は、この実施の形態４による金属ホルダ８００の構造を示すものである。図において、８０１は金属ホルダ８００の側面に設けられ、波長フィルタ１３を保持するように突出した把持部であり、８０１ａは把持部８０１に設けられたＹＶＯ４結晶２を接合する接合面、８０１ｂは把持部８０１に設けられたＬＮ結晶３を接合する接合面、８０２は偏光子４を接合する接合面８０２ｂの設けられた把持部、８０３はＹＶＯ４結晶２が当接する当接面、８０４は金属ホルダ８００の上部に設けられた突出部、８０５は金属ホルダ８００の下側から突出し、金属ホルダ８００の底面を成す突出部である。
この金属ホルダ８００は、ＹＶＯ４結晶２を接合面８０１ａに接合し、ＬＮ結晶３を接合面８０１ｂに接合する。また、偏光子４を、ＬＮ結晶３と向き合うように接合面８０２ｂに接合して、波長フィルタ１３を保持する。
金属ホルダ８００は、光モジュール内に配置される際に、突出部８０５の底面がキャリア１６の面１６ｂ上に載置され、突出部８０４を掴んだ状態で前後左右に移動させて、位置調整が行われる。そして、金属ホルダ８００は図１（ｄ）に示す当て面３２ａ、３３ｃに当接した後、キャリア１６にＹＡＧ溶接される。このとき、突出部８０５の接触面積が大きいため、金属ホルダが転倒しにくく、キャリア１６上の位置調整がし易い。
なお、金属ホルダ８００の突起８０１と突起８０２による構成においては、接合面８０１ａと接合面８０２ｂを同時に加工できる。このとき、突出部８０５が存在する故、金属ホルダの上方（第１３図（ａ）の上方向）から切削用のカッターを挿入して、突出部８０５についても同時に加工する。また、ＹＶＯ４結晶２および偏光子４ｂは第１３図（ａ）の右側から接合し、ＬＮ結晶３は第１２図（ａ）の左側から接合面され、その接合方向が異なるため、半田接合時には、第１３図（ａ）のように、光学部品を立てた状態で金属ホルダ８００に接合する。この実施の形態４では、実施の形態１〜３と比べて加工性や組み立て性が劣るものの、位置調整はし易くなる。
以上のように、この発明によれば、レーザダイオードから出射された光を、一端部が保持部材の突出部に接合された波長フィルタに通過させ、その透過光を光検出器でモニタすることにより、波長フィルタでの光学特性の劣化が少なく、レーザダイオードの発振波長を安定に保つことができる。また、複屈折結晶と偏光子から成る波長フィルタを複数の突出部を有した保持部材に接合することにより、波長フィルタの配置に必要な面積が小さくなる。また、レーザダイオードと、レーザダイオードの出力光および波長フィルタの透過光の光量を測定する第１、第２のフォトダイオードとの間に、波長フィルタを配置することにより、波長フィルタとＰＤ素子の配置に必要な面積が小さくなる。また、これによって、波長フィルタまたはＰＤ素子に加えて、他の電子部品を光モジュール内に実装するための配置空間を、より大きくとることができる。さらにまた、波長フィルタの一端部の側端と金属製の保持部材との間に間隙を有して接合することにより、波長フィルタを成す複屈折結晶を金属製の保持部材に接合した際に、複屈折結晶にクラックや損傷を生じない接合構造を得ることができる。
産業上の利用可能性
この発明は、光ファイバーを利用した波長分割多重（ＷＤＭ）通信、高密度波長分割多重（ＤＷＤＭ）通信に用いられる光源としての半導体レーザの波長フィルタ、波長モニタ装置あるいは波長モニタ装置を搭載する光モジュールとして用いて好適である。また、保持構造や温度変動の影響による光学特性の劣化や損傷を発生させずにレーザ光の波長を高精度にモニタすることが要求されるシステムに適している。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の実施の形態１による波長モニタ装置の構成を示す図であり、第２図はこの発明の実施の形態１による光モジュールの構成を示す図であり、第３図はこの発明の実施の形態１による波長フィルタの保持構造を示す図であり、第４図はこの発明の実施の形態１による複屈折結晶の光学軸を接合面との配置関係を示す図であり、第５図はこの発明の実施の形態１による光送信器の構成を示す図であり、第６図は波長フィルタを片持ち支持した場合と両端支持した場合の比較を示す図であり、第７図は波長フィルタの波長変動量のばらつきを示す図であり、第８図は金属ホルダの部材と波長フィルタの接合部の応力との関係を示す図であり、第９図は金属ホルダと複屈折結晶の接合構造を示す図であり、第１０図は実施の形態１による光モジュールの組立工程を説明するための工程図であり、第１１図はこの発明の実施の形態２による金属ホルダを示す図であり、第１２図はこの発明の実施の形態３による金属ホルダを示す図であり、第１３図はこの発明の実施の形態４による金属ホルダを示す図であり、第１４図は波長フィルタの動作原理を示す図であり、第１５図は波長と受光信号の規格化強度との関係を示す図である。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
2003056669.tif 000023
2003056669.tif 000024
2003056669.tif 000025
2003056669.tif 000026