(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングを有する光モジュールを製造する方法であって、
第１の熱電変換素子（ＴＥＣ）、第２のＴＥＣ、及び第３のＴＥＣを、前記ハウジングに搭載する工程と、
波長可変半導体レーザ素子（ＬＤ）を搭載するレーザユニットを前記第１のＴＥＣ上に、前記レーザユニットが出力する光を変調する変調器ユニットを前記第２のＴＥＣ上に、前記レーザユニットが出力する他の光の波長を検知する波長検知ユニットを前記第３のＴＥＣ上にそれぞれ搭載する工程と、
前記光を、前記変調器ユニットを介して前記光モジュールの光出力ポートに光結合する工程と、前記他の光を、前記波長検知ユニットを介して前記光モジュールの他の光出力ポートに光結合する工程の何れか一方を行う工程と、
前記光を前記光出力ポートに光結合する工程と、前記他の光を前記他の光出力ポートに光結合する他方の工程を行う工程、を含み、
前記光を前記光出力ポートに光結合する工程は、
前記レーザユニットと前記変調器ユニットを前記変調器ユニットに含まれる入力ユニットを介して光学的に調芯する工程と、
前記変調器ユニットと前記光出力ポートを、前記変調器ユニットに含まれる出力ユニットを介して光学的に調芯する工程を含み、
前記他の光を前記他の光出力ポートに光結合する工程は、
前記波長検知ユニットを前記レーザユニットに光学的に調芯する工程と、
前記波長検知ユニットを前記他の光出力ポートに対して調芯する工程、
を含む光モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記変調器ユニットは前記光を変調する光変調器を含み、
前記レーザユニットは、前記光を出力する前記波長可変ＬＤの一方の端面に光結合するレンズを備え、前記入力ユニットは、前記レンズを透過した光を前記光変調器に向け反射するフィルタ、および前記フィルタから反射された反射光を前記光変調器に結合する第１及び第２のレンズを有し、前記第１のレンズは前記光変調器に対し前記第２のレンズよりも近く配置されており、
前記レーザユニットと前記変調器ユニットを光学的に調芯する工程は、
前記レンズを、前記波長可変ＬＤが出射した前記光をコリメート光に変換する位置に搭載する工程と、
前記フィルタを、前記コリメート光の光軸に沿って平行移動させ、前記コリメート光を前記光変調器に光結合させる工程と、
前記フィルタにより反射された前記コリメート光を前記第１のレンズにより前記光変調器に光結合させる工程と、
前記第２のレンズにより前記第１のレンズと前記光変調器との間の光結合を補償する工程、を含む請求項１に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項３】
前記フィルタを平行移動させる工程、前記第１のレンズによる前記コリメート光を前記光変調器に光結合する工程、および前記第２のレンズによる前記光結合を補償する工程は、前記光変調器が備えるモニタポートが出力する光をモニタして行う、請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記変調器ユニットはさらにビームシフタを備えており、
前記レーザユニットを前記変調器ユニットに光結合する工程はさらに、前記レンズを前記レーザユニットに搭載する工程の後、前記フィルタにより前記コリメート光を前記光変調器に光結合する工程の前に、
前記ビームシフタにより前記コリメート光の水平レベルをオフセットする工程を含む、請求項２に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記レンズを、前記光をコリメート光に変換する位置に搭載する工程は、前記光を前記ハウジング外に導出して行う、請求項２に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項６】
前記光変調器は二つの出力ポートを有し、前記出力ユニットは、当該二つの出力ポートそれぞれに対して第１の出力レンズと当該出力ポートに対して当該第１の出力レンズよりも遠く配置される第２の出力レンズとを有しており、
前記変調器ユニットと前記光出力ポートを光学的に調芯する工程は、
当該それぞれの出力ポートに対する第１の出力レンズを、当該それぞれの出力ポートが出力する光をコリメート光に変換する位置に搭載する工程と、
当該それぞれの第１の出力レンズを当該それぞれの位置から所定距離だけそれぞれの出力ポートに近づける工程と、
当該それぞれの出力ポートに対応する第２の出力レンズにより、それぞれの第１の出力レンズが出力する光の前記光出力ポートに対する最大光結合効率を比較する工程と、
当該最大光結合効率が大きく設定される出力ポートに対応する第２の出力レンズにより、当該大きく設定された最大光結合効率を当該小さく設定された最大光結合効率に減ずる工程、
を含む請求項２〜５のいずれか１項に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項７】
前記レーザユニットは前記他の光を出力する前記波長可変ＬＤの他方の端面に光結合する他のレンズを、前記波長検知ユニットは第１のフィルタ及び第２のフィルタをそれぞれ含み、
前記波長検知ユニットを前記レーザユニットに調芯する工程は、
前記他のレンズを前記他の光をコリメート光に変換する位置に搭載する工程を含み、
前記波長検知ユニットを前記他の光出力ポートに光結合する工程は、
前記変換されたコリメート光を、前記第１のフィルタにより第１の方向に反射させ、
前記反射されたコリメート光を、前記第２のフィルタにより前記他の光出力ポートに光結合する工程、
を含む請求項１に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項８】
前記波長検知ユニットはフォトダイオード（ＰＤ）を含み、
前記コリメート光を前記第１の方向に反射する工程は、前記コリメート光の光軸に沿って前記第１のフィルタを平行移動させ、前記第１のフィルタによる反射光を該ＰＤで観測する工程と、
前記コリメート光の光軸と垂直方向に前記第２のフィルタを移動させ、前記他の光出力ポートで前記第２のフィルタによる反射光を観測する工程、
を含む請求項７に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項９】
前記他のレンズを、前記他の光をコリメート光に変換する位置に搭載する工程は、前記他の光を前記ハウジング外に導出して行う、請求項７に記載の光モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光モジュールを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、波長可変半導体レーザと、波長可変半導体レーザの光を変調する変調器とを備える光モジュールを開示する。特許文献１の光モジュールでは、波長可変半導体レーザと変調器とが並列に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４６９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
波長可変半導体レーザと変調器とが並列配置される光モジュールでは、波長可変半導体レーザからの出射光は、光ファイバなどを介して、変調器に入射する。光モジュールの小型化が図られると、光モジュールのサイズに合わせて光ファイバの曲げ半径が小さくなるので、光ファイバの伝送損失が増大する。
【０００５】
本発明は、各素子間を光結合する時の光損失を低減できる小型の光モジュールを製造する方法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】
本出願はハウジングを有する光モジュールを製造する方法に係る。この製造方法は、（ａ）第１の熱電変換素子（ＴＥＣ）、第２のＴＥＣ、及び第３のＴＥＣを、前記ハウジングに搭載する工程と、（ｂ）波長可変半導体レーザ素子（ＬＤ）を搭載するレーザユニットを前記第１のＴＥＣ上に、前記レーザユニットが出力する光を変調する変調器ユニットを前記第２のＴＥＣ上に、前記レーザユニットが出力する他の光の波長を検知する波長検知ユニットを前記第３のＴＥＣ上にそれぞれ搭載する工程と、（ｃ）前記光を、前記変調ユニットを介して前記光モジュールの光出力ポートに光結合する工程と、前記他の光を、前記波長検知ユニットを介して前記光モジュールの他の光出力ポートに光結合する工程の何れか一方を行う工程と、（ｄ）前記光を前記光出力ポートに光結合する工程と、前記他の光を前記他の光出力ポートに光結合する他方の工程を行う工程、を含んでいる。
【０００７】
さらに、前記光を前記光出力ポートに光結合する工程は、（ｃ１）前記レーザユニットと前記変調器ユニットを前記変調器ユニットに含まれる入力ユニットを介して光学的に調芯する工程と、（ｃ２）前記変調器ユニットと前記光出力ポートを、前記変調器ユニットに含まれる出力ユニットを介して光学的に調芯する工程を含む。また、前記他方の光を前記他方の光出力ポートに光結合する工程は、（ｄ１）前記波長検知ユニットを前記レーザユニットに光学的に調芯する工程と、（ｄ２）前記波長検知ユニットを前記他の光出力ポートに対して調芯する工程、を含んでいる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、各素子間を光結合する時の光損失を低減できる小型の光モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態における光モジュールを示す図である。
【図２】本発明の実施形態における波長可変半導体レーザ素子を示す図である。
【図３】本発明の実施形態における半導体レーザ素子が第１温度制御素子に搭載される様子を示す図である。
【図４】本発明の実施形態における変調器２０を示す図である。
【図５】本発明の実施形態における波長検知ユニットを示す図である。
【図６】本発明の実施形態における入力ユニットを示す図である。
【図７】本発明の実施形態における１レンズ方式と２レンズ方式とのレンズ配列の様子を示す図である。
【図８】本発明の実施形態における１レンズ方式及び２レンズ方式における光学調芯時の許容量を見積もった結果である。
【図９】本発明の実施形態における出力ユニットを示す図である。
【図１０】本発明の実施形態における変調器２０ベースを示す図である。
【図１１】本発明の本実施形態における第２光軸に沿った光モジュールの断面図である。
【図１２】本発明の本実施形態における第１光軸に沿った光モジュールの断面図である。
【図１３】本発明の本実施形態における第２配線基板を介して第２貫通基板と半導体レーザ素子とが接続される様子を示す図である。
【図１４】本発明の本実施形態における光モジュールの製造工程を示す図である。
【図１５】本発明の本実施形態における半導体レーザ素子を第１支持台上に搭載した様子を示す図である。
【図１６】本発明の本実施形態における変調器ユニット２００を示す図である。
【図１７】本発明の本実施形態における光モジュールの筐体を示す図である。
【図１８】本発明の本実施形態における半導体レーザユニット及び変調器ユニット２００が、それぞれ第１温度制御素子及び第２温度制御素子上に搭載される様子を示す図である。
【図１９】本発明の本実施形態における第１光路変更装置を表した図である。
【図２０】本発明の本実施形態における光学調芯が終了した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施形態に係る光モジュールを製造する方法を、以下に図面を参照しつつ説明する。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は本実施形態における光モジュールを示す図である。光モジュール１は、レーザユニット１００、変調器ユニット２００、および波長検知ユニット３００を、前壁２Ａ、後壁２Ｂ、これら前壁２Ａ、後壁２Ｂを接続する二つの側壁２Ｃ、２Ｄで囲まれたハウジング２の空間内に搭載している。レーザユニット１００は変調器ユニット２００、波長検知ユニット３００の双方と光結合している。すなわち、光モジュール１は、レーザユニット１００に搭載された波長可変レーザダイオード（ＬＤ）１０が出力する第１の連続光（Continuous Wave：ＣＷ）Ｌ１を変調器ユニット２００に伝え、変調器ユニット２００に搭載された変調器２０により変調された出力光Ｄ１を第１の出力ポート３ａから光モジュール１の外部に出力すると同時に、波長可変ＬＤ１０が出力する第２のＣＷ光Ｌ２を波長検知ユニット３００に出力して、波長検知ユニット３００ではこの第２のＣＷ光Ｌ２の一部を分岐し分岐光Ｄ２を第２の出力ポート３ｂを介して外部に出力する。第１のＣＷ光Ｌ１は、二つの出力ポート３ａ、３ｂの光軸に平行にレーザユニット１００から後壁２Ｂに向かって出力され入力ユニット２１０により９０°曲げられた後後壁２Ｂに沿って変調器ユニット２００に入力する。他方のＣＷ光Ｌ２は、二つの出力ポート３ａ、３ｂの光軸に沿って前壁に向かってレーザユニット１００から波長検知ユニット３００に出力される。
【００１２】
レーザユニット１００、変調器ユニット２００、波長検知ユニット３００はそれぞれ独立の熱電変換素子（Thermo-Electric Cooler：ＴＥＣ）に搭載されている。さらに、光モジュール１は、後壁２Ｂに変調信号を変調器ユニット２００に供給するためのＲＦ端子４を、二つの側壁に各ユニット１００〜３００にバイアス信号を供給するためのＤＣ端子５ａ、５ｂを有している。
【００１３】
変調器ユニット２００はレーザユニット１００から提供された第１のＣＷ光を位相変調して出力する。すなわち、変調器ユニット２００に含まれる変調器２０は、第１のＣＷ光を４つのＣＷ光に分割し、それぞれにＲＦ端子４を介して提供された独立の変調信号により変調し、そのうち２つを０°成分（In-Phase）、残り２つを９０°成分（Quadrature）という相対的な位相差を与え、位相多重した二つの変調光を出力する。そして、変調器２０の第１の出力ポート３ａの間に搭載された出力ユニット２３０により、変調器２０が出力する二つの位相多重光を偏波多重して一つの位相偏波多重光として出力ポート３ａから出力する。波長検知ユニット３００はレーザユニット１００が出力する第２のＣＷ光Ｌ２を分岐し、一方を第２のＣＷ光Ｌ２の波長を検知するために使用し、他方を出力光Ｄ２として第２の出力ポート３ｂから出力する。
【００１４】
以下、各ユニット１００〜３００の構成を詳細に説明する。
【００１５】
波長可変レーザ素子
図２はレーザユニット１００に搭載されている波長可変ＬＤ１０の模式的な断面図である。波長可変ＬＤ１０は、半導体光増幅器（Semiconductor Optical Amplifier：ＳＯＡ）１０ａ、１０ｄとこれらＳＯＡ１０ａ、１０ｂに挟まれ波長可変ＬＤ１０の出射光の波長を決定するＳＧ−ＤＦＢ（Sampled Grating Distributed FeedBack）１０ｂとＣＳＧ−ＤＢＲ（Chirped Sampled Grating Distributed Bragg Reflector）１０ｃを含む。これら４つの領域１０ａ〜１０ｄは、波長可変ＬＤ１０の光軸に沿ってこの順に配置されている。本実施例では、第１のＳＯＡ１０ａが一方の端面１０Ａを含み第１のＣＷ光Ｌ１を出力し、第２のＳＯＡ１０ｄが他方端面１０Ｂを含み第２のＣＷ光Ｌ２を出力する。
【００１６】
ＳＧ−ＤＦＢ１０ｂは、離散的に形成された回折格子（標本化回折格子：Sampled Grating）１８を含む利得領域１２ａ〜１２ｃと、同様にＳＧを含む変調領域１３ａ、１３ｂを有する。利得領域１２ａ〜１２ｃはその表面に形成された電極１４ａ〜１４ｃを介して活性層１９ａにキャリアが注入され。一方、変調領域１３ａ、１３ｂはそれぞれその表面にヒータ１５ａ、１５ｂを有し、これらヒータ１５ａ、１５ｂに電力を与えることで、ヒータ１５ａ、１５ｂ直下の導波路層１９ｂの温度を変える。ＳＧ１８は回折格子を有する領域とその間の回折格子が形成されていない領域とで構成され、利得領域１２ａ〜１２ｃと変調領域１３ａ，１３ｂ全体として複数のピークが等間隔に現れる利得スペクトルを示す。そして、ヒータ１５ａ，１５ｂに与える電力を変化させて導波路層１９ｂの屈折率を変化させることで、このそれぞれのピーク波長、およびその間隔を変化させることができる。
【００１７】
本実施の形態のＣＳＧ−ＤＢＲは３つのセグメント１６ａ〜１６ｃを有する。各セグメント１６ａ〜１６ｃはそれぞれ独立に駆動できるヒータ１７ａ〜１７ｃ、およびＳＧ１８を有する。ＣＳＧ−ＤＢＲ１０ｃではＳＧ−ＤＦＢ１０ｂとは異なり利得領域１２ａ〜１２ｃを備えていないので、ＳＧ１８の作用によりＣＳＧ−ＤＢＲ１０ｃは複数のピーク離散的に現れる反射スペクトルを示す。そして、ＳＧ−ＤＦＢ１０ｂと同様に、ヒータ１７ａ〜１７ｃに印加する電力により直下の導波路層１９ｂの屈折率を変化させ、これらピークの波長およびその間隔を変化させることができる。ここで、３つのセグメント１６ａ〜１６ｃのうち少なくとも１つは、他のセグメントとはことなる物理的特徴を有する。すなわち、少なくとも１つのセグメントは回折格子１８が形成されている領域の間隔が他のセグメントとは異なる。これをチャープ回折格子（Chirped Sampled Grating：ＣＳＧ）と呼ぶ。３つのセグメントを備える理由は、各セグメント１６ａ〜１６ｃについて独立のその局所的な温度を変化させることにより、離散的な反射ピークの現れる波長領域を拡大するためである。
【００１８】
ＳＧ−ＤＦＢ１０ｂに由来する１つの利得ピークの波長と、ＣＳＧ−ＤＢＲ１０ｃに由来する１つの反射ピークの波長を、それぞれのヒータ１５ａ，１５ｂ；１７ａ〜１７ｃに与える電力を調整することにより一致させることができる。この時ＳＧ−ＤＦＢ１０ｂとＣＳＧ−ＤＢＲ１０ｃは共振器を構成し、この一致した波長で波長可変ＬＤ１０がレーザ発振する。そして、ＳＧ−ＤＦＢ１０ｂのヒータ１５ａ，１６ｂに与える電力、およびＣＳＧ−ＤＢＲ１０ｃのヒータ１７ａ〜１７ｃに与える電力を調整することで、この一致する波長を調整することができる。すなわち、波長可変ＬＤ１０のレーザ発振波長を変化させることができる。
【００１９】
第１のＳＯＡ１０ａ及び第２のＳＯＡ１０ｄは、ＳＧ−ＤＦＢ１０ｂとＣＳＧ−ＤＢＲ１０ｃがカプリングすることにより決定された波長の光を増幅する。電極１４ｄを介して第１のＳＯＡ１０ａの活性層１９ａに注入するキャリアの量、および、電極１４ｅを介して第２のＳＯＡ１０ｄの活性層１９ａに注入するキャリアの量により、それぞれのＳＯＡ１０ａ、１０ｂの光増幅度、すなわち、出射光Ｌ１、Ｌ２の強度を調整することができる。なお、変調領域１３ａ、１３ｂ、ＣＳＧ−ＤＢＲ１０ｃの各セグメント、それぞれの導波路層１９ｂは、利得領域１２ａ〜１２ｃ、二つのＳＯＡ１０ａ、１０ｂの活性層１９ａよりもエネルギーギャップＥｇの大きい（バンドギャップ波長λｇの短い）半導体材料で構成される。好ましく、ＳＧ−ＤＦＢ１０ｂ、ＣＳＧ−ＤＢＲ１０ｃで選択可能なレーザ発振波長よりも短いバンドギャップ波長λｇの短い半導体材料で構成される。レーザ発振光を吸収しないためである。
【００２０】
図３はレーザユニット１００の平面図である。レーザユニット１００は第１のＴＥＣ１１を含み、このＴＥＣ１１上にベース１００ａを介して波長可変ＬＤ１０および二つのコリメータレンズ１１０ａ，１１０ｂを搭載する。具体的には、第１のＴＥＣは上基板１１ａと下基板１１ｂとの間に複数の熱電変換素子、典型的にはペルチェ素子、を有し、ペルチェ素子に流す電流の大きさおよびその方向に基づいて、上基板１１ａを下基板１１ｂに対して温度差を与える。ペルチェ素子に電流を供給するために、下基板１１ｂを上基板１１ａからはみ出させ、このはみ出した部分に電極ポスト１１ｃ、１１ｄを設置する。上基板１１ａの温度はサーミスタ１１ｆを介して検知する。
【００２１】
上基板１１ａ上に上基板１１ａとほぼ同様の広さのベース（窒化アルミニウム：ＡｌＮ）製１００ａを搭載し、このベース１００ａ上に二つのレンズキャリア１１０Ａ、１１０Ｂ、およびＬＤキャリア１００Ａを介して波長可変ＬＤ１０、サーミスタ１１ｆをＬＤキャリア１００Ａ上に、コリメートレンズ１１０ａ、１１０ｂをそれぞれのレンズキャリア１１０Ａ、１１０Ｂ上に搭載している。三つのキャリア１００Ａ、１１０Ａ、１１０ＢはいずれもＡｌＮ製である。レンズキャリア１１０Ａ、１１０Ｂの厚さはＬＤキャリア１００Ａの厚さよりも薄い。波長可変ＬＤ１０の出射光Ｌ１、Ｌ２の光軸の水平レベルを、コリメートレンズ１１０ａ、１１０ｂの光軸に整合させるためである。さらに、ＬＤキャリア１００Ａ上には、波長可変ＬＤ１０に複数のバイアスを供給するための配線が形成されている。既に説明した様に、波長可変ＬＤ１０では、利得領域１２ａ〜１２ｃにキャリアを供給するためのバイアス電極、ＳＧ−ＤＦＢ１０ｂのヒータ１５ａ、１５ｂに電力を供給するために二つの電極およびヒータグランド電極、ＣＳＧ−ＤＢＲ１０ｃの三つのヒータ１７ａ〜１７ｃに個別に電力を供給するために三つの電極およびヒータグランド電極、二つのＳＯＡ１０ａ、１０ｄにそれぞれ電流を注入するための二つの電極、および波長可変ＬＤ１０の裏面グランド電極、都合１１の電極／配線が必要となる。
【００２２】
光変調器
図４は、本実施形態における変調器２０の平面図である。変調器２０は、例えばＩｎＰ基板上に形成された複数の変調素子を含むことができる。本実施例の変調器２０は、４つマッハツェンダ（Mach-Zehnder：ＭＺ）変調素子５１〜５４を有する。変調器２０は３つの１：２カプラ５０ａ〜５０ｃ有し、入力ポート２４に入力した第１のＣＷ光Ｌ１を各変調素子５１〜５４に当分に分配する。第１のＣＷ光Ｌ１はその光軸を導波路にそって９０°曲げられた後、第１の１：２カプラ５０ａで二分され、それぞれの分岐光がさらに二つの１：２カプラ５０ｂ、５０ｃで二分され各ＭＺ変調素子５１〜５４に入力する。また、各ＭＺ変調素子５１〜５４の出力側に、変調光を合波するためにの二つの２：２カプラ５０ｄ、５０ｅを有する。
【００２３】
以下ＭＺ変調素子５１を説明するが、他のＭＺ変調素子５２〜５４もＭＺ変調素子５１と同様の機能を備えており同じ動作を行う。
【００２４】
１：２カプラ５０ｂからＭＺ変調素子５１に入力したＣＷ光はさらに１：２カプラ５１ａでそれぞれのアーム導波路５１ｈ、５１ｉに向けて２分される。そしてアーム導波路５１ｈ、５１ｉを伝搬する間に、特に、変調電極５１ｅ、５１ｆ、および接地電極５１ｇを含む変調部５１Ｍを伝搬する間にその位相について変調を受ける。さらに、オフセット電極５１ｊ、５１ｋにより位相オフセットが施された後、２：１カプラ５１ｂにより合波されてＭＺ変調素子５１から出力される。
【００２５】
変調部５１Ｍおよびオフセット電極５１ｊ、５１ｋの機能について説明する。二つのアーム導波路５１ｈ、５１ｉには予めオフセット電極５１ｊ、５１ｋを介してそれぞれの導波路５１ｈ、５１ｉを伝搬する光に対してπ（radian）の位相を与える静的なバイアスが印加されている。例としてアーム導波路５１ｈを伝搬する光について常にπの位相を与えるとする。そして、変調部５１Ｍを伝搬する際に変調電極５１ｅ、５１ｆを介して、一方のアーム導波路５１ｈを伝搬する光に対してπの位相を与える変調信号がグランド電極５１ｇの間に与えられ、他方のアーム導波路５１ｉを伝搬する光については位相変化を与えない信号が印加される。すなわち、アーム導波路５１ｈを伝搬する光については、変調電極５１e、オフセット電極５１ｊ合わせて２π＝０（radian）の位相変化が与えられ、他方のアーム導波路５１ｉを伝搬す光に対して位相変化は与えられていない。この二つの光を２：１カプラ５１ｂで合波するとその合波光は位相が０の光となる。
【００２６】
一方、変調信号として電極５１ｅには位相変化を与えない信号が、他方の電極５１ｆにはπの位相変換を与える信号が印加される。変調部５１を出力した段階で、アーム導波路５１ｈを伝搬する光の位相は０であり、他方の導波路５１ｉを伝搬する光の位相はπとなっている。そして、オフセット電極に印加されている静バイアスにより、前者の導波路を伝搬する光についてπの位相変化が与えられ、他方はこの位相変化が与えられていないので変調部５１を出力した時点の位相変化πのままである。これら二つの光を２：１カプラ５１ｂで合波すると、その合波光は位相がπの光となる。この様に、ＭＺ変調素子５１の出力は変調信号に基づいてその位相が０／πの間で変化しその振幅が実質変化しないＣＷ光である。厳密には、０／πの位相変換の間に二つの光が相殺する期間があり、その振幅が０になる瞬間は存在する。なお、変調電極５１ｅ、５１ｆに与える変調信号は電極４１から変調器２０上に形成された配線を介して供給され、さらに、電極５１ｅ、５１ｆを通過した後、一方の辺に形成されている電極４５ａを介して終端される。また、オフセット電極５１ｊ、５１ｋに与えられる静バイアスは一方の辺に形成された電極４６ａを介して供給される。
【００２７】
ＭＺ変調素子５１の出力側に設けられている多重化電極５１ｃについて説明する。本実施形態の変調器２０は４つのＭＺ変調素子５１〜５４を有する。そのうち二つの変調素子５１、５２について、その出力側に設けられている多重化電極５１ｃ、５１ｄについてそれぞれの変調素子５１、５２の出力光に相対的にπ／２の位相差を与える静バイアスが印加される。こうすると、２：２カプラ５０ｄでＭＺ変調素子５１、５２の出力光を合波したとしても、それぞれの信号を独立に取り出すことができる。すなわち、ＭＺ変調素子５１、５２の二つの出力光は位相多重することができる。一方をＩ−成分（In-Phase）他方をＱ−成分（Quadrature）と呼ぶ。本実施の形態に係る変調器２０は、この様にそれぞれが位相多重された二つの信号光Ｍ２ｂ、Ｍ２ｃを出力し、また、それぞれの位相多重光についてモニタポート２５ａ、２５ｂからモニタ光Ｍ２ａ、Ｍ２ｄを出力する。
【００２８】
なお、変調器２０での変調は、位相変調部５１Ｍ〜５４Ｍの半導体導波路の屈折率が電界により変調されることを利用する。変調対象である第１のＣＷ光Ｌ１の波長が、変調器を構成する半導体のバンドギャップ波長の近傍でその長波長側にあると、この半導体の電気−光効果（カー係数）が大きくなる。すなわち小さな強度の変調信号で有意な変調度を得ることができる。一方、その様な波長領域ではカー係数は大きな温度依存性を示し、半導体のバンドギャップ波長が温度変化により変動すると、変調器２０の変調特性が大きく変動する。光モジュール１では、変調器２０を第２のＴＥＣ上に搭載し、変調度の温度依存性を補償している。
【００２９】
波長検知ユニット
図５は、波長検知ユニット３００の平面図である。波長検知ユニット３００は、第１のフィルタ３２ａ、エタロンフィルタ３３、第１のフォトダイオード（Photodiode：ＰＤ）３４ａ、第２のフィルタ３２ｂ、及び第２のＰＤ３４ｂを第３のＴＥＣ３１上に備える。具体的には、第３のＴＥＣ３１の上基板上にＡｌＮ製のキャリア３００ａを搭載し、このキャリア３００ａ上に上記光学部品を搭載する。二つのＰＤ３４ａ、３４ｂはそれぞれＰＤサブマウント３４Ａ、３４Ｂを介してキャリア３００ａ上に搭載されている。第３のＴＥＣ３１の下基板３１ｂは上基板およびキャリア３００ａよりは広く、上基板からはみ出した領域に第３のＴＥＣに電流を供給するための二つのポスト３１ｃ、３１ｄを有する。第３のＴＥＣ３１はエタロンフィルタ３３の温度特性を補償する。
【００３０】
光モジュール１は、波長検知ユニット３００を搭載する波長検知ユニット用支持台（第３ユニット支持台）３０ｂを備える。第１のフィルタ３２ａ、エタロンフィルタ３３、第１検出器３４ａ、第２分波器３２ｂ、及び第２検出器３４ｂは、波長検知ユニット用支持台３０ｂを介して、第３温度制御素子３１に搭載される。エタロンフィルタ３３は、例えば平行平板フィルタを含み、また、平行平板の厚さと屈折率とに依存して、波長依存性の強い周期的な光透過特性を有する。第１検出器３４ａ及び第２検出器３４ｂは、例えばフォトダイオードであることができる。第３温度制御素子３１は、例えば、波長検知ユニット用支持台３０ｂ上に搭載されているエタロンフィルタ３３の光透過温度依存性などを補償する。
【００３１】
第１のフィルタ３２ａは、波長可変ＬＤ１０が出力し第２のコリメートレンズ１１０ｂによりコリメート光に変換された第２のＣＷ光Ｌ２を分波し一方をエタロンフィルタ３３に他方を第２のフィルタ３２ｂに向けて出力する。本実施形態において、第１の分波器の分波比は５：９５程度に設定される。エタロンフィルタ３３に向けて出力された分岐光はエタロンフィルタ３３を透過して第２のＰＤ３４ｂに入力する。他方の分岐光は第１のフィルタ３２ａによりその光軸を９０°曲げられた後、第２のフィルタ３２ｂに入力し、さらに２分され、一方は第１のＰＤ３４ａに入力し、他方は第２のフィルタ３２ｂによりその光軸を９０°曲げられ、第２の出力光Ｄ２として光モジュール１から出力される。第２のフィルタ３２ｂの分岐器もほぼ５：９５である。したがって、出力光Ｄ２の強度は第２のＣＷ光Ｌ２の強度に比較し９０％程度に減少している。１０％は第１、第２のＰＤ３４ａ、３４ｂに入力し第２のＣＷ光Ｌ２の波長を特定するために使われる。
【００３２】
波長検知ユニット３００では、第１のＰＤ３４ａと第２のＰＤ３４ｂで検出された光の強度比から、エタロンフィルタ３３の透過率を求めることができる。エタロンフィルタ３３の透過率は予め測定されているので、この検出された透過率により第２のＣＷ光の現在の波長を特定することができる。そして、二つのＰＤ３４ａ、３４ｂの検出強度比が、目標の波長におけるエタロンフィルタ３３の透過率に一致する様に、波長可変ＬＤ１０のＳＧ−ＤＦＢ１０ｂ、ＣＳＧ−ＤＢＲ１０ｃのそれぞれのヒータに印加する電力、あるいは、レーザユニット１００のＴＥＣ１１の温度を調整することで、波長可変ＬＤ１０のレーザ発振波長を目標波長に一致させることができる。エタロンフィルタ３３は、その透過率が周期的に変化するフィルタとして知られているが、この透過率の周期を、たとえば、ＷＤＭシステムで規定されているグリッド間隔である５０ＧＨｚに一致させると、波長可変ＬＤ１０のレーザ発振波長容易に、ＷＤＭ規格のグリッド波長に一致させることができる。
【００３３】
なお、エタロンフィルタ３３の光透過特性の温度依存性は波長可変ＬＤ１０の発振波長の温度依存性に比べて格段に小さい。ただし、本実施形態では、エタロンフィルタ３３は、波長可変ＬＤ１０が搭載される第１のＴＥＣ１１とは別の第３のＴＥＣ３１に搭載されている。
【００３４】
本実施形態では、第１のＰＤ３４ａは、第２のＣＷ光Ｌ２の光強度を検出している。光モジュール１では、第１のＰＤ３４ａの出力信号に基づいて第２のＣＷ光Ｌ２の強度を制御することができる。すなわち、第１のＰＤ３４ａの出力を第２のＳＯＡ１０ｄの電極１４ｄに与えるバイアス信号に帰還することで、第２のＣＷ光Ｌ２の強度を一定に維持することができる。
【００３５】
入力ユニット
図６は変調器ユニット２００の全体を示す平面図である。変調器ユニット２００はレーザユニット１００が出力する第１のＣＷ光Ｌ１を変調器２０に導入する結合ユニット２２０および入力ユニット２１０を含む。入力ユニット２１０は、フィルタ６１及び入力レンズ系６３を備える。入力ユニット２１０は、ベース２００ａ上に搭載されたキャリア２１０ａ上にこれらフィルタ６１および入力レンズ系６３を搭載している。また、結合ユニット２２０についても、キャリア２００ａ上に別のキャリア２２０ａを介してビームシフタ８１および偏波無依存型のアイソレータ８２を搭載している。波長可変ＬＤ１０が出力する第１のＣＷ光Ｌ１は、ビームシフタ８１によりその光軸の水平レベルについて、変調器２０の入力ポート２４の水平レベルとの差が補償され、アイソレータ８２を介してフィルタ６１に入力する。フィルタ６１は平行平板型の半透明フィルタであり、入力した第１のＣＷ光Ｌ１の大概９５％を変調器２０の入力ポート２４に向けて反射し、残り５％程度を透過してモニタＰＤ（ｍＰＤ）６２ａに向けて出射する。ｍＰＤ６２ａはＰＤサブマウント６２Ａを介して入力ユニット２１０と同様にベース２００ａ上に搭載されている。
【００３６】
入力レンズ系６３は、第１レンズ６３ａと第２レンズ６３ｂを備える、いわゆる２レンズ方式を採用している。第１レンズ６３ａは、変調器２０に近く配置され変調器２０の入力ポート２４と光結合する。一方、第２レンズ６３ｂはフィルタ６１と第１レンズ６３ａの間に配置されフィルタ６１を第１レンズ６３ａに光結合する。
【００３７】
図７は１レンズ方式と２レンズ方式とのレンズ配置の差を示す図である。以下、本実施形態が２レンズ方式を採用する理由を説明する。図７の（ａ）に示す１レンズ方式では、一つのレンズによって変調器２０に第１のＣＷ光Ｌ１を結合する方式である。また、図７（ｂ）の２レンズ方式は、二つのレンズにより変調器２０に第１のＣＷ光Ｌ１を入力する方式である。本比較では、１レンズ方式、２レンズ方式ともに採用するレンズはいずれも非球面レンズを想定する。非球面レンズとは、光入力面の曲率と光出力面の曲率とが相違しているレンズの総称である。本比較では、１レンズ方式は光入力面、出力面ともに球面ではあるがその曲率が異なる非球面レンズを、一方、２レンズ方式における第１のレンズ６３ａは１レンズ方式と同様の非球面レンズを採用するが、第２のレンズ６３ｂについては、光出力面のみが球面で光入力面は平面形状の非球面レンズを想定する。
【００３８】
また、本比較においては、１レンズ方式のレンズ６３と２レンズ方式の第１レンズ６３ａとはレンズ厚が異なる。１レンズ方式のレンズ６３のレンズ厚Ｗ１は、例えば０．８４ｍｍであり、２レンズ方式の第１のレンズ６３ａのレンズ厚Ｗ５は、例えば０．７ｍｍである。１レンズ方式では、光出力面６３Ｂと変調器２０の光入力ポート２４との間隔Ｗ２は、例えば０．２６ｍｍである。２レンズ方式では、第１のレンズ６３ａの光出力面６３ａＢと変調器２０の光入力ポート２４との間隔Ｗ６は、例えば０．２５ｍｍである。また、２レンズ方式では、第１のレンズ６３ａの光入力面６３ａＡと第２のレンズ６３ｂの光出力面６３ｂＢの間隔は０．５ｍｍである。２レンズ方式の第２のレンズ６３ｂのレンズ厚Ｗ３は、例えば０．６５ｍｍである。この様なレンズ系を採用した時、入力した第１のＣＷ光Ｌ１について最大の光結合効率が得られ、その時のレンズ系全体としての焦点距離は、１レンズ方式及び２レンズ方式ともに、例えば６４５μｍとなる。
【００３９】
図８は、本実施形態における１レンズ系及び２レンズ系にの光学調芯時のトレランスを見積もった結果である。図８は、それぞれのレンズについて最大結合効率を与える位置（設計位置）からのオフセット量に対して光結合効率がどのように変化するかを示す。図８（ａ）は、１レンズ系において、Ｘシフトと光の結合効率の関係を示した図である。Ｘシフトとは、レンズの光軸に垂直な方向でのレンズのオフセット量を表す。図８（ｂ）は、１レンズ系におけるＺシフトと光の結合効率の関係を示した図である。Ｚシフトとは、レンズの光軸に平行な方向についてのオフセット量を表す。図８（ｃ）、（ｄ）部は、２レンズ系の第１レンズのオフセット量と光結合効率の関係を示し、図８（ｃ）は、Ｘシフトについてのものであり、図８（ｄ）は、Ｚシフトについて光結合効率の挙動を示す。図８（ｅ）、（ｆ）は、２レンズ系の第２レンズのオフセット量と光結合効率の関係結果を示す。図８（ｅ）は、Ｘシフトについて、図８（ｆ）は、Ｚシフトについてのものである。
【００４０】
光学調芯において、第１入力レンズ６３ａ及び第２入力レンズ６３ｂは、調芯により入力ポート２４に対して最大結合効率を与える位置が決定され、当該位置に例えば樹脂を用いて固定される。ただし、樹脂による固定の際には、樹脂の硬化時に必然的に伴う樹脂の収縮により第１レンズ６３ａ及び第２入力レンズ６３ｂの位置が調芯された位置から移動する場合がある。図８から、たとえば光結合効率の劣化の許容度を最大光結合効率の８０％に設定すると、１レンズ系及び２レンズ系の第１レンズ６３ａのるＸシフトの許容量（トレランス）は、それぞれ１．０４μｍ及び０．９７μｍ程度と見積もることができる。これらの値は、樹脂が固化する時の樹脂の収縮量と同程度になってしまう。１レンズ系では一旦調芯されたレンズ６３が樹脂の収縮に伴い許容度程度、あるいは許容度以上に光結合効率が劣化する場合が当然に想定され、また、許容度以上に劣化したとしても、この劣化を補償する手立ては残されていない。
【００４１】
一方、２レンズ系の第２入力レンズ６３ｂのトレランスは、１レンズ系及び２レンズ系の第１レンズ６３ａに比較して大きい。特にＺシフトについては桁違いに大きいトレランスが認められる。オフセット量が２３０μｍであっても、結合損の変化量は−０．５ｄＢに収まる。Ｘシフトについても、２レンズ系の第２レンズ６３ｂのトレランスは、１レンズ系及び２レンズ系の第１レンズ６３ａに比較して大きい。従って、２レンズ系では、第１レンズ６３ａのずれによって生じた光の結合損失を第２レンズ６３ｂによって十分に補償することができる。また、２レンズ系の第２レンズ６３ｂについては、樹脂の収縮に伴って生じる位置ずれに伴う光の結合損失は、実質的に無視できるほど小さい。
【００４２】
図６を参照すると、結合ユニット２２０は偏光依存型のアイソレータ８２を備える。本実施形態では、波長可変ＬＤ１０が出射する第１のＣＷ光Ｌ１の偏光方向は、活性層の重なり方向に平行な方向、すなわちキャリア２１０ａ、２２０ａの主面に平行な方向である。アイソレータ８２はこのキャリア２１０ａ、２２０ａの主面に平行な偏光成分のみを透過し、他の偏光成分を遮断する。
【００４３】
入力ユニット２１０では、フィルタ６１で分波されフィルタ６１を透過する第１のＣＷ光Ｌ１の一部をｍＰＤ６２ａにより検知する。フィルタ６１分岐比は５：９５程度に設定される。ｍＰＤ６２ａは第１のＣＷ光Ｌ１の強度を検知しており、ｍＰＤ６２ａの出力を第１のＳＯＡ１０ａの電極１４ｄに供給するバイアスに帰還することで、第１のＣＷ光の強度を一定に保つ自動光出力（Automatic Power Control：ＡＰＣ）制御を行うことができる。ｍＰＤ６２ａは、ＰＤサブマウント６２Ａを介してキャリア２１０ａに搭載されている。
【００４４】
出力ユニット
図９は出力ユニットの平面図である。出力ユニット２３０は、出力レンズ系７３を備え、この出力レンズ系７３は光変調器２０が出力する二つの変調光Ｍ２ｂと変調光Ｍ２ｃをそれぞれコリメート光に変換し、第１の出力ポート３ａに向けて出力する。出力レンズ系７３は、二つの第１レンズ７３ａと二つの第２レンズ７３ｂを有する。出力ユニット２３０はさらに、Ｓｉブロック７４、二つのアイソレータ７５ａ、７５ｂ、偏波合成（Polarization beam combiner：ＰＢＣ）ユニット７６、及び可変光減衰器（Variable Optical Attenuator：ＶＯＡ）７７を更に備える。Ｓｉブロック７４は、変調光Ｍ２ｂと変調光Ｍ２ｃのＰＢＣユニット７６の出力に至るまでの光路差を補償する素子である。ＰＢＣユニット７６は、ミラー７６ａと光学多層膜で構成されるＰＢＣ素子７６ｂを含む。
【００４５】
出力レンズ系７３は、変調器２０が出力する一方の変調光Ｍ２ｂをコリメートし、第１出力ポートに向けて出力し、また他方の変調光Ｍ２ｃもコリメート光に変換してＰＢＣユニット７６に向けて出力する。出力レンズ系７３はいずれの変調光Ｍ２ｂ、Ｍ２ｃについても、第１レンズ７３ａと第２レンズ７３ｂを含む。第１レンズ７３ａは、変調器２０に近接して配置され、第２レンズ７３ｂは、第１レンズ７３ａとＰＢＣユニット７６との間に位置する。変調光Ｍ２ｂ、Ｍ２ｃはいずれも第１、第２レンズ７３ａ、７３ｂによりコリメート光に変換される。
【００４６】
変調光Ｍ２ｂは、第１、第２レンズ７３ａ、７３ｂによりコリメート光に変換され、Ｓｉブロック７４およびアイソレータ７５ａを通過後、ＰＢＣユニット７６に入力する。他方の変調光Ｍ２ｃは、第１、第２レンズ７３ａ、７３ｂによりコリメート光に変換され、アイソレータ７５ｂを通過後、ＰＢＣユニット７６に入力する。Ｓｉブロック７４は、二つの変調光Ｍ２ｂ、Ｍ２ｃについて、ＰＢＣ素子７６ｂに至るまでの光路差を補償する。すなわち、変調光Ｍ２ｃについては、ＰＢＣユニット７６内でミラー７６ａによりその光軸を９０°曲げられてＰＢＣ素子７６ｂに至る。他方の変調光Ｍ２ｂは変調器２０から直線的にＰＢＣ素子７６ｂに至るので、変調光Ｍ２ｃについては、ミラー７６ａかＰＢＣ素子７６ｂに至るまで光路分他方の変調光Ｍ２ｂに比較して経ている。Ｓｉブロック７４を変調光Ｍ２ｂの光路に挿入することで、二つの変調光Ｍ２ｂ、Ｍ２ｃのＰＢＣ素子７６ｂに至るまでの光路長を実質等しくしている。
【００４７】
変調光Ｍ２ｂ、Ｍ２ｃは、変調器２０に入射する第１のＣＷ光Ｌ１の偏光特性を反映している。変調器２０はその内部に偏光方向を回転する光学要素を含んでいないためである。したがって、変調器２０の二つの出力光Ｍ２ｂ、Ｍ２ｃの偏光方向は同一である。二つのアイソレータ７５ａ、７５ｂは出力光の偏光方向について９０°の差を与えることができる。たとえば、一方のアイソレータのみその出力端に１／２λ板を挿入すると、１／２λ板を透過した光の偏光方向が１／２λ板の入射光の偏光方向、すなわち、１／２λ板が挿入されていない側のアイソレータの出力光の偏光方向、に対して９０°回転している。すなわち、二つのアイソレータの出力光の偏光方向が互いに直交する。この偏光状態を維持したまま二つの変調光Ｍ２ｂ、Ｍ２ｃはＰＢＣ素子７６ｂに入力する。
【００４８】
ＰＢＣ素子７６ｂは、光学多層膜で構成される素子であり、入射光の偏光方向について特異な依存性を示すことができる。たとえば、ＰＢＣ素子７６ｂの主面に対する法線と入射光の光軸で形成される仮想面を入射面とすると、入射面に平行な偏光を有する光については大きな反射率（等価的に小さな透過率）を、入射面に垂直な偏光を有する光については大きな透過率（等価的に小さな反射率）を有する。アイソレータ７５ａを透過する変調光Ｍ２ｂの偏光方向をＰＢＣ素子７６ｂの入射面に対して垂直な偏光方向に設定し、ミラー７６ａで反射されて入射する変調光Ｍ２ｃの偏光方向を入射面に平行な方向に設定すると、変調光Ｍ２ｃはその大部分がＰＢＣ素子７６ｂを透過し、他方の変調光Ｍ２ｂはその大部分がＰＢＣ素子７６ｂで反射される。この様に、ＰＢＣ素子７６ｂは互いに直交する偏光方向を有する二つの変調光Ｍ２ｂ、Ｍ２ｃを効率よく偏波多重し、出力光Ｄ１としてＶＯＡ７７に向けて出力する。
【００４９】
二つのアイソレータ７５ａ、７５ｂは偏波依存型のアイソレータであり、両者に共通のマグネット（不図示）を備えた一体のアイソレータ７５とすることができる。さらに上記説明では一方の素子７５ａの出力にλ／２を挿入する例を示したが、λ／２板はその光学的結晶軸にθの角を成す偏光方向を有する光について、その透過光の偏光方向を結晶軸に対して−θの角に変換する特性を示す。上記例では、アイソレータ７５ａの出力光の偏光方向とλ／２板の光学的結晶軸の角度を４５°に設定することで、その透過光の偏光方向を９０°回転させた。他の例として、アイソレータ７５ａの出力端に挿入されるλ／２板の光学的結晶軸を、変調光Ｍ２ｂの偏光方向にたいして２２．５°の角度に設定し、他方のアイソレータ７５ｂの出力端にもλ／２板を挿入し、このλ／２板の光学的結晶軸を変調光Ｍ２ｃの偏光方向に対して−２２．５°の角度に設定することによっても、アイソレータ７５ａ、７５ｂを透過する二つの変調光Ｍ２ｂ、Ｍ２ｃの偏光方向を直交させることができる。
【００５０】
以上の光学部品、それぞれ二つの第１、第２レンズ７３ａ、７３ｂ、Ｓｉブロック７４、アイソレータ７５、ＰＢＣユニット７６はＡｌＮ製のキャリア２３０ａを介して変調器ユニット２００のベース２００ａ上に搭載されている。変調器２０から出力される二つの変調光Ｍ２ｂ、Ｍ２ｃに対してこれら部品の光学調芯を容易にするためである。が、これら光学部品はその温度特性が鈍感な素子であるので、変調器ユニット２００に備わるＴＥＣ２１により温度制御する必要性は乏しい。したがって、キャリア２３０ａの下方、特に第２レンズ７３ｂからＰＢＣユニット７６に至る領域の下部はＴＥＣ２１の上板（不図示）に対してはみ出した庇領域であり、キャリア２３０ａの下方は大きな空間を設けている。当該空間には、レーザユニット１００に側壁２Ｄに設けられたＤＣ端子５ｂからバイアスを供給するための配線基板９０ａ、９０ｂが搭載される。
【００５１】
ＶＯＡ７７をＰＢＣユニット７６の後段に設ける理由は以下による。光モジュール１では、例えば光モジュール１が光送受信機能を有する光トランシーバに搭載された際、光トランシーバの光送信機能のみを遮断し、光受信機能は継続して維持する応用が想定される。この場合、第２の出力光Ｄ２のみが必要になる。第１の出力光Ｄ１遮断するために、波長可変ＬＤ１０へのバイアス電流を遮断すると、第２出力光Ｄ２も同時に消光されてしまう。本実施形態では、出力ユニット２３０がＶＯＡ７７搭載しているので、第１の出力光Ｄ１のみが遮断される。
【００５２】
なお、入力ユニット２１０にＶＯＡ７７を搭載しても同様の機能を実現することができる。が、変調器２０に対して第１のＣＷ光Ｌ１が遮断されると、変調器２０内で必要となる各種調整、たとえば、二つのアーム導波路間にπの静的位相差を与えるオフセットバイアスの調整、等が実行不可能となる。オフセットバイアスの調整は、実際にバイアスを付加し、モニタポート２５ａ、２５ｂを介してモニタ光を検知することにより行われる。
【００５３】
ＶＯＡ７７の後段に分岐器（Beam Splitter：ＢＳ）７８を介してモニタＰＤ７９ａが搭載される。モニタＰＤ７９ａは第１の出力光Ｄ１の強度をモニタする。このモニタ結果から、変調器２０内の各素子の劣化状態等が把握され、また、光モジュール１の過発光を検知することができる。モニタＰＤ７９ａはＶＯＡ７７を搭載するキャリア７７ＡおよびＢＳ７８を搭載するキャリア７８Ａを介してＰＤサブマウント７９Ａ上に搭載されている。キャリア７７Ａは出力ユニット２３０のキャリア２３０ａとは独立して直接ハウジング２の底面上に搭載されている。
【００５４】
出力ユニット２３０においても変調器２０の二つの出力光Ｍ２ｂ、Ｍ２ｃそれぞれについて２レンズ系が採用されている。既に説明した様に１レンズ系では、調芯トレランスが極めて小さく、また、固定樹脂の収縮により調芯状態からずれた際の修正手段が乏しいためである。また、出力光Ｍ２ｂ、Ｍ２ｃのフィールドパターンは変調器２０内の導波路断面構造を反映して真円からは歪んでいる場合が多い。この歪んだフィールドパターンの光を真円に近いコアを有する光ファイバに結合すると、結合効率が劣化する場合がある。本実施形態では、ＰＢＣ素子７６ｂで偏波多重された後に、例えば、ビームシェーパを設け出力光Ｄ１のフィールドパターンを修正してもよい。
【００５５】
変調器ベース
図１０は変調器ユニット２００のベース２００ａの平面図である。変調器２０は、変調器２０とほぼ同じ形状を有する変調器キャリア２０ａを介してベース２００ａ上に搭載されている。ベース２００ａは、図１０に示される様にＬ字の平面形状を有し、Ｌ字の角部に相当する本体部２００ＡとＬ字の二つの辺に相当する部位２００Ｂ、２００Ｃを、さらに、本体部２００Ａから側壁２Ｄ側にはみ出した部位２００Ｄを含む。本体部２００Ａは、キャリア２０ａを介して変調器２０を搭載する。部位２００Ｂは領域Ａ１、Ａ２、Ａ３を含み、領域Ａ１にはキャリア２１０ａを介して入力ユニット２１０を、領域Ａ２には別のキャリア２２０ａを介して結合ユニット２２０を、さらに、領域Ａ３には変調器２０のオフセット電極５１ｊ〜５２ｋに印加するバイアス信号を供給するバイアスユニット８６ａと終端ユニット８４ａを搭載する。入力ユニット２１０のキャリア２１０ａ上にはサブマウント６４Ａを介してモニタＰＤ６４ａが搭載される。また、部位２００Ｄは領域Ｂ１、Ｂ２を有し、領域Ｂ１には別のサブマウント６４Ｂを介してモニタＰＤ６４ｂが、領域Ｂ２にはオフセット電極５３ｊ〜５４ｋにバイアスを供給するためのバイアスユニット８６ｂと、配線５３ｅ〜５３ｇ、５４ｅ〜５４ｇを終端する終端ユニット８４ｂが搭載される（図６参照）。さらに部位２００Ｃ上には、キャリア２３０ａを介して出力ユニット２３０を搭載する（図９参照）。
【００５６】
図１１は、第１のＣＷ光Ｌ１、第２のＣＷ光Ｌ２に沿った光モジュールの模式的断面図である。図１１において、キャリア２２０ａ上に搭載されているビームシフタ８１およびアイソレータ８２は省略されている。図１１と図６とに示されるように、ベース２００ａ上の領域Ａ１において、キャリア２２０ａは、波長可変ＬＤ１０からフィルタ６１に向かう第１のＣＷ光Ｌ１の光軸を遮っていない。図６を参照すると、キャリア２２０ａ上には変調器２０のオフセット電極５１ｈ〜５２ｉに側壁２Ｃに設けられたＤＣ端子５ａからバイアス電圧を供給するための配線が形成されている。ＤＣ端子５ａから変調器２０のオフセット電極５１ｊ〜５２ｋに直接に直接ワイヤリングがなされると、ワイヤリング長が長くなるばかりでなく第１のＣＷ光Ｌ１の光路とワイヤが干渉する場合がある。本実施形態では、この干渉を避けるために、ＤＣ端子５ａから一旦キャリア２２０ａ上の配線にワイヤリングが行われ、第１のＣＷ光Ｌ１の光路をキャリア２２０ａ上の配線で横切り、その後、変調器２０の直近でオフセット電極５１ｊ〜５２ｋと再度ワイヤリングされる。第１のＣＷ光Ｌ１の光軸はビームシフタ８１、アイソレータ８２の光学部品以外では遮られることはない。
【００５７】
また、キャリア２１０ａはＰＤサブマウント６４Ａを介してモニタＰＤ６４ａを搭載している。モニタＰＤ６４ａは変調器２０のモニタポート２５ｂに光結合されている。モニタＰＤ６４ａの出力に基づいて、オフセット電極５１ｊ〜５２ｋに印加するＤＣバイアスが決定される。モニタＰＤ６４ａの出力信号を伝える配線はキャリア２２０ａ上の配線と同様に、フィルタ６１に向かう第１のＣＷ光Ｌ１の光路を妨げない。キャリア２１０ａ上の配線とＤＣ端子５ａとは、ワイヤリングによって接続されている。
【００５８】
領域Ａ３にはバイアスユニット８６ａに加えて第１の終端ユニット８４ａが搭載されている。終端ユニット８４ａは４つの終端抵抗と二つのキャパシタを搭載する。終端抵抗は変調素子５３Ｍ、５４Ｍに提供される差動信号を伝える配線４３、４４を終端する。変調器２０に印加される高周波信号は、例えば約１Ｖｐ−ｐ程度の強度を有する。この高周波信号が、例えば５０Ωで終端されると、終端抵抗での消費電力は２０ｍＷ程度になる。このため、終端抵抗を変調器２０の外部に搭載し、変調器２０の電力消費が抑えている。ただし、変調器２０から終端抵抗までのワイヤ長は極力短くされる必要があるので、終端ユニットは変調器２０の直近に搭載されている。
【００５９】
キャリア２００ａの領域Ｂ１には変調素子５１Ｍ、５２ＭのためのモニタＰＤ６４ｂがＰＤサブマウント６４Ｂを介して搭載されている。また、領域Ｂ２には終端ユニット８４ｂ、及びオフセット電極５１ｊ〜５２ｋに印加するバイアス信号を供給するバイアスユニット８６ｂが搭載される（図６参照）。終端ユニット８４ｂの構成は既に説明した終端ユニット８４ａの構成と同様である。また、バイアスユニット８６ｂの構成も既に説明したバイアスユニット８６ａの構成と同様である。
【００６０】
変調器２０はキャリアＴＥＣ２１上にベース２００ａおよびキャリア２０ａを介して搭載されており、熱的安定性が図られている。ただし、変調器２０の特性の温度依存性は、波長可変ＬＤ１０の諸々の特性の温度依存性よりも緩やかである。但し、入力ユニット２１０、結合ユニット２２０、および出力ユニット２３０については、光結合効率の温度依存性、すなわち、各光部品の物理的寸法、搭載位置が温度変動に従い変化して光部品間の結合効率が変化する現象で、一般にトラッキンエラーと呼ばれる、この温度依存性を抑制すべくベース２００ａを介してＴＥＣ２１上に搭載されている。但し、その温度制御の精度は波長可変ＬＤ１０のそれほどには微細な制御が必要とされないので、これらユニットはベース２００ａであってもＴＥＣ２１の投影領域からはみ出した部位２００Ｂ、２００Ｃに搭載されている。
【００６１】
図１２は第１の出力ポート３ａの光軸に沿った光モジュール１の断面を模式的に示した図である。出力ユニット２３０は、ＴＥＣ２１からはみ出したベース２００ａの領域Ａ３にキャリア２３０ａを介して搭載されている。従って出力ユニット２３０の下方には大きな空間が形成される。光モジュール１は、この空間を利用して、パッケージ底面上に二つの配線基板９０ａ、９０ｂを備える。これら配線基板９０ａ、９０ｂを介して、側壁に設けられたＤＣ端子５ｂから、波長可変ＬＤ１０に種々のＤＣバイアスが供給される。
【００６２】
図１３は、配線基板９０ａ、９０ｂを介してＤＣ端子５ｂと波長可変ＬＤ１０とが接続される様子を示す平面図である。既に説明した様に波長可変ＬＤ１０は、利得領域、二つのＳＯＡにキャリアを注入するための電極１４ａ〜１４ｅ、ヒータ１５ａ、１５ｂ、１７ａ〜１７ｃ、二つのヒータグラウンド、および信号グラウンドを有している。いずれの電極にもＤＣバイアスが供給されるが、その種類は全部で１０程度に達する。このため、これらのバイアス信号が、全て波長可変ＬＤ１０に近い側の側壁２Ｃに備えられたＤＣ端子５ａから供給すると、波長検知ユニット３００、変調器ユニット２００からの信号、あるいは両ユニットへ提供するバイアス信号用のＤＣ端子が不足する場合がある。一方、変調器２０に沿った側壁２ＤのＤＣ端子５ｂは若干の余裕があるので、本実施の形態の光モジュール１では側壁２ＤのＤＣ端子５ｂから配線基板９０ａ、９０ｂを介して波長可変ＬＤ１０へＤＣバイアス信号を供給している。
【００６３】
（第２の実施形態）
図１４は、光モジュールの製造工程を示すフローチャートである。以下、図１４を参照しながら、光モジュール１を製造する方法について説明する。
【００６４】
Ｓ１：レーザユニットの組立
初めに、レーザユニット１００の作製が行われる。レーザユニット１００は光モジュール１の外部において光モジュール１の組立とは独立して行われる。波長可変ＬＤ１０及びサーミスタ１１ｆがレーザキャリア１００Ａ上に例えばＡｕＳｎ共晶半田を用いた公知のダイボンディングによりキャリア１００Ａの所定金属パターン上に固定される。図１５は、波長可変ＬＤ１０をレーザキャリア１００Ａ上に搭載した様子を示す図である。図１５に示されるように、波長可変ＬＤ１０はレーザキャリア１００Ａの所定金属パターン上に搭載される。そして、波長可変ＬＤ１０の各電極とレーザキャリア１００Ａ上の所定のパターンとの間のワイヤリングが実行される。これにより、波長可変ＬＤ１０は所定パターンをプロービングしてＩ−Ｌ特性等のＤＣ測定を行うことができる。ＤＣ測定において特性不良の波長可変ＬＤ１０は以後の組立から除外される。
【００６５】
Ｓ２：変調器ユニットの組立
図１６は、変調器ユニット２００の組立の様子を示す図である。変調器ユニット２００の組立も光モジュール１の組立と独立して実行する。ベース２００ａ上の本体部２００Ａにキャリア２０ａを介して変調器２０を搭載し、領域Ａ３、Ｂ２にそれぞれのキャリアを介して終端ユニット８４ａ、８４ｂ、バイアスユニット８６ａ、８６ｂを搭載する。なお、終端ユニット８４ａ、８４ｂ上にはそれぞれ二つのチップキャパシタが予めソルダリングされており、一方、バイアスユニット８６ａ、８６ｂ上にはそれぞれ６個のダイキャパシタがソルダリングされている。また、終端ユニット８４ａ、８４ｂ上の終端抵抗は金属薄膜抵抗であり、ユニット上に配線を形成する際に同時に作成される。ただし、終端抵抗はチップ抵抗を採用することもできる。終端ユニット８４ａ、８４ｂ、およびバイアスユニット８６ａ、８６ｂを搭載するキャリアは、それぞれのユニットの主面の水平レベルが変調器２０の主面の水平レベルとほぼ等しくなる厚さを有している。
【００６６】
工程Ｓ２では、ベース２００ａ上に変調器２０を、キャリア２０ａを介してまず搭載する。キャリア２０ａとベース２００ａ、キャリア２０ａと変調器２０の接合はいずれも共晶半田を用いたソルダリング（ダイボンディング）により行われる。次いで、入力ユニット２１０のキャリア２１０ａ、結合ユニットのキャリア２２０ａ、終端ユニット８４ａ、８４ｂ、バイアスユニット８６ａ、８６ｂを共通に搭載する二つのキャリア８８Ａ、８８Ｂ、側壁２Ｄに沿って配置されたモニタＰＤ６４ｂを搭載するためのキャリア６５、および出力ユニット２３０のキャリア２３０ａがいずれもソルダリングによりベース２００ａ上に搭載される。この時、入力ユニット２１０のキャリア２１０ａがまず変調器２０との間でラフアライメントが行われる。すなわち、キャリア２１０ａの主面上で変調器２０と対向する辺にマークが形成されており、このマークを変調器２０の入力ポート２４を示すマークに目視確認でアライメントを行う。次いで、結合ユニット２２０のキャリア２２０ａと入力ユニット２１０のキャリア２１０ａのラフアライメントを行う。キャリア２１０ａとキャリア２２０ａの相互に対向する辺にはそれぞれマークが形成されており、両マークを目視によりアライメントすることで両キャリアの相対位置を決定する。また、出力ユニット２３０のキャリア２３０ａについても、変調器２０と対向する辺に二つのマークが形成されており、これらマークを変調器２０の主面上に形成され、出力ポート２２ａ、２２ｂの位置を示すマークに目視アライメントを行う。
【００６７】
これら各種キャリアをベース２００ａに搭載した後、各キャリア上の配線と変調器２０、および回路素子とをボンディングワイヤにより接続する。すなわち、変調器２０の電極４５ａ、４５ｂと終端ユニット８４ａ、８４ｂ上の終端抵抗との間、電極４６ａ、４６ｂとバイアスユニット８６ａ、８６ｂのダイキャパシタの間、これらダイキャパシタとバイアスユニット８６ａ、８６ｂの主面上の配線パターン、バイアスユニット８６ａ上の配線とキャリア２２０ａの主面上の配線の間、終端ユニット８４ａ上配線パターンとキャリア２２０ａ上の配線パターンの間、それぞれワイヤリングする。
【００６８】
なお、上記説明では終端ユニット８４ａ、８４ｂとバイアスユニット８６ａ、８６ｂが共通のキャリア８８Ａ、８８Ｂ上に予め搭載される例を説明したが、それぞれのユニットで独立したキャリアを備えてもよい。さらに、側壁２Ｃ側に配置される終端ユニット８４ａとバイアスユニット８６ａ、他方の側壁２Ｄ側に配置される終端ユニット８４ｂとバイアスユニット８６ｂ、それぞれが共通のキャリア、及び共通の基板を有してもよい。終端ユニット、バイアスユニット上に形成される配線は主にＤＣ信号を伝える。従って、両ユニットで配線基板を共通化しても電気的特性に大きな影響を与えることはない。むしろ、キャリアと配線基板を共通化することで両ユニット、ひいては変調器ユニット２００の組立を簡略化することができる。
【００６９】
Ｓ３：波長検知ユニットの組立
光モジュール１の外部で波長検知ユニット３００のキャリア３００ａ上にサーミスタ３１ｆ、二つのモニタＰＤ３４ａ、３４ｂをそれぞれのサブマウント３４Ａ、３４Ｂを介して搭載する。搭載は全て共晶半田を用いたソルダリングにて行うことができる。この工程で二つのモニタＰＤ３４ａ、３４ｂを予めキャリア３００ａに搭載するのは、モニタＰＤ３４ａ、３４ｂの有効径が数十μｍ程度と大きく、変調器２０の導波路に対するアクティブ調芯を必要としないからである。さらに、エタロンフィルタ３３もこの段階でキャリア３００ａ上に搭載しておく。
【００７０】
Ｓ４：光モジュールの組立
Ｓ４ａ：３台のＴＥＣの搭載
図１７は、光モジュール１のハウジング２内に３台ＴＥＣ１１〜３１を搭載した状態を示す平面図である。ＴＥＣ１１〜３１の搭載に合わせ、この工程Ｓ４ａではキャリア７７Ａ上に予め搭載されているＶＯＡ７７、および二つの配線基板９０ａ、９０ｂをハウジング内の所定の位置にダイボンディングにより固定する。それぞれのＴＥＣ１１〜３１の下基板１１ｂ〜３１ｂであって、上基板１１ａ〜３１ａからはみ出した部位には、下基板１１ｂ〜３１ｂ上に搭載されている複数のペルチェ素子に電流を供給するためのポストが予め搭載されている。ＴＥＣ１１〜３１のハウジング２内への搭載の後、これらポストと両側壁２Ｃ、２Ｄに備わるＤＣ端子５ａ、５ｂとの間でワイヤリングを行う。ＴＥＣ１１〜３１には大きな電流が供給されるので、ポストとＤＣ端子５ａ、５ｂとの間は複数のワイヤにより接続される。
【００７１】
Ｓ４ｂ：レーザユニット及び変調器ユニットのＴＥＣ上への搭載
本工程Ｓ４ｂでは、工程Ｓ１で組立てたレーザユニット１００、及び工程Ｓ２で組立てた変調器ユニット２００が、それぞれＴＥＣ１１及びＴＥＣ２１上に搭載される。
【００７２】
図１８は、レーザユニット１００、変調器ユニット２００、及び波長検知ユニット３００が、ＴＥＣ１１、ＴＥＣ２１、ＴＥＣ３１上に搭載された様子を示す平面図である。初めに、工程Ｓ１で組立てたレーザユニット１００がキャリア１０ａ上に第１の共晶半田を用いて搭載される。キャリア１０ａは、その後、第２の共晶半田を用いてベース１００ａ上に搭載された後、ベース１００ａをＴＥＣ１１上に搭載する。第２の半田の融点は、第１のＳｎＡｇＣｕＢｉ半田の融点（約２４０℃）より低い。この際、二つのレンズキャリア１１０Ａ、１１０Ｂもベース１００ａ上に第２の半田を用いて搭載される。レンズキャリア１１０Ａ、１１０Ｂ上へのレンズ１１０ａ、１１０ｂの搭載はこの工程では実施しない。
【００７３】
また、変調器ユニット２００のベース２００ａをＴＥＣ２１上に共晶半田を用いて搭載する。この時結合ユニット２２０のキャリア２２０ａとレーザユニット１００のレンズキャリア１１０Ａの対向する辺にそれぞれマークが形成されており、両者のマークを目視で合わせることにより、レーザユニット１００と変調器ユニット２００との間のラフアライメントを行う。これらラフアライメントにより引き続き行われるレンズ等の光学調芯工程を単純化することができる。レンズ等の被調芯部材について各キャリア上の設計上の搭載位置にはマークが形成されており、調芯の初期位置としてこれらマークを用いることができる。各キャリア間のアライメントが適正に行われていない場合には、マーク上に被調芯部材を配置した場合であっても、有意な結合効率が得られない。有意な結合効率を与える位置の探索から始めなければならない。
【００７４】
Ｓ４ｃ：波長検知ユニットのＴＥＣ上への搭載
既に工程Ｓ３においてキャリア３００ａ上にサーミスタ３１ｆ、二つのモニタＰＤ３４ａ、３４ｂ、エタロンフィルタ３３を搭載したアセンブリをＴＥＣ３１上に搭載する。この時、キャリア３００ａのレンズキャリア１１０ｂに対向する辺、およびレンズキャリア１１０ｂのキャリア３００ａに対向する辺に、それぞれアライメントマークが形成されており、両者を目視でアライメントすることにより、入力ユニット２１０、結合ユニット２２０、出力ユニット２３０と同様に、レーザユニット１００と波長検知ユニット３００のラフアライメントを実行できる。
【００７５】
また、変調器ユニット２００のベース２００ａ上にＰＤサブマウント６２Ａを介してモニタＰＤ６２ａを、さらに、入力ユニット２１０のキャリア２１０ａ上であって、変調器２０のモニタポート２５ａに対向する位置に、ＰＤサブマウント６４Ａを介してモニタＰＤ６４ａを、他方のモニタポート２５ｂに対向する位置であって、サーミスタキャリア６６Ａ上にサブマウント６４Ｂを介してモニタＰＤ６４ｂをそれぞれ搭載する。また、ＶＯＡキャリア７７Ａ上にキャリア７８Ａを介してＢＳ７８と、さらにＰＤサブマウント７９Ａを介してモニタＰＤ７９を搭載する。そして、側壁２Ｃ、２Ｄ上のＤＣ端子５ａ、５ｂと各キャリア上の配線パターンとの間、各キャリア間の配線パターンの間、後壁２ＢのＲＦ端子と変調器２０の電極４１〜４３の間、それぞれのワイヤリングを全て行う。
【００７６】
Ｓ５：光学的調芯
Ｓ５ａ：入力光学系の調芯
光学調芯はまずレーザユニット１００と変調器２０との間の入力光学系について行う。まず、レーザユニット１００のレンズ１１０を、その出力光が実質的にコリメート光となる位置に固定する。具体的には、図１９に示す光軸変換治具（特殊治具）９ｄをビームシフタ８１の搭載予定位置にセットし、波長可変ＬＤ１０が出射しレンズ１１０ａを透過した光をハウジング２外に導く。そして、ハウジング２から相当の距離を取った遠点において第１のＣＷ光Ｌ１のコリメート性をチェックする。本方法では遠点をハウジングから大凡１ｍ離れた位置に設定した。遠点に受光器９ｐをセットし、レンズ１１０ａを光軸に沿って前後にスライドし、第１のＣＷ光Ｌ１が実質的にコリメート光となる位置に固定する。
【００７７】
次に、上記特殊治具９ｄを取り外しその位置にビームシフタ８１を固定する。本光モジュール１では、波長可変ＬＤ１０と変調器２０とは独立のＴＥＣ１１、２１上にそれぞれベース１００ａ、２００ａおよびキャリア１０ａ、２０ａを介して搭載されている。従って、波長可変ＬＤ１０の光出射端と変調器２０の光入力ポートと水平レベルは大概一致しない。フィルタ６１、第１、２レンズ６３ａ、６３ｂの入力光学系を微調芯することでこの水平レベルの不一致を補償することになるが、フィルタ６１の仰角／俯角をその水平回転角を含めて微調芯するのは高精度に調芯機構を必要とする。さらに、レンズ６３ａ、６３ｂで光軸の水平レベルを補償するのは、キャリア２１０ａの主面以下にレンズ（厳密にはレンズホルダ）を下降させるのは物理的に不可能であり、また、レンズホルダを所定量以上キャリア２１０ａの主面から離して固定すると、樹脂固定の信頼性を損なうことになる。そこで、本モジュールではビームシフタ８１を用いて波長可変ＬＤ１０の光出射端と変調器２０の入力ポート２４の水平レベルを補償している。ビームシフタ８１は透明体で構成された平行四面体であり、入射光の光軸に対しその入射面を傾けることで出射光の光軸を入射光のそれに対してオフセットさせる機能を有する。本モジュールでは、予め各部材の物理的寸法を測定し、その寸法から計算される水平レベルの差を補償するオフセットを与える様にビームシフタ８１の搭載角度を調整する。ビームシフタ８１の角度についてのアクティブ調芯を行っていない。
【００７８】
次いで実際に波長可変ＬＤ１０を発光させ、レンズ１１０ａによりその出射光をコリメート光に変換し、ビームシフタ８１、アイソレータ８２を通過した光をフィルタ６１により変調器２０に導入する。二つのレンズ６３ａ、６３ｂは未だ搭載していない。フィルタ６１の調芯においては、その水平角をほぼ４５°で固定しておき、フィルタ６１への入射光の光軸に平行な方向にのみスライドさせる。ミラーの回転調芯は行わない。そして、実際にモニタ６４ａ、６４ｂの出力を観測し、その出力が最大となる位置をフィルタ６１の調芯位置とする。
【００７９】
最後に二つのレンズ６３ａ、６３ｂの調心を行う。フィルタ６１の調芯と同様に波長可変ＬＤ１０を実際に発光させ変調器２０を導入し、モニタＰＤ６４ａ、６４ｂの出力を観測する。まず第１レンズ６３ａをモニタＰＤ６４ａ、６４ｂの出力が最大となる位置に固定する。固定に用いる紫外線硬化樹脂の固化時に必然的に第１レンズ６３ａの位置がずれてしまうが、第２レンズ６３ｂを調芯してそのずれを補償する。これにより、ビームシフタ８１、アイソレータ８２、フィルタ６１、第２レンズ６３ｂ、第１レンズ６３ａで構成される入力光学系の調芯を完了する。
【００８０】
Ｓ５ｂ：出力光学系の調芯
続いて出力光学系の調芯を行う。波長可変ＬＤ１０を実際に発光させ第１のＣＷ光Ｌ１を既に調芯がなされた入力光学系により変調器２０内に導く。そして、二つの出力光Ｍ２ｂ、Ｍ２ｃのいずれもが出力ポート２２ａ、２２ｂから出力される様に変調器２０にバイアスユニット８６ａ、８６ｂを介して与えるバイアス電圧を調整する。そして、入力光学系の調芯の際に用いた特殊治具９ｄを第２レンズ７３ｂの搭載予定位置にセットし、二つの第１レンズ７３ａを調芯し、特殊治具９ｄを介して遠点で観測される出力光Ｍ２ｂ、Ｍ２ｃがコリメート光になる様に第１レンズ７３ａの位置を調芯する。そして、その調芯位置から設計所定距離だけ第１レンズ７３ａを変調器２０の出力ポート２２ａ側にシフトする。そうすると、第１レンズ７３ａの出力光は発散光に変換される。
【００８１】
次いで光モジュールの出力ポート３ａに光検知治具をセットする。この光検知治具は出力ポート３ａに実際に接続される光結合ユニットを模したものであり、内部に集光レンズと結合ファイバを備え、集光レンズにより結合ファイバの一端に集光された光の強度を結合ファイバの他単に接続される光パワーメータを通して観測するものである。以下、この光検知治具を用いた第２レンズ７３ｂの調芯について説明する。
【００８２】
まず、変調器２０の出力光Ｍ２ｂに対する第２レンズ７３ｂを調芯する。変調器に与えるオフセットバイアスを調整して出力光Ｍ２ｃを実質的消光状態とし、出力光Ｍ２ｂのみが外部に出力される状態を作る。そして、第２レンズ７３ｂを所定の初期位置から始めて光軸に平行な方向と垂直な方向でキャリア２３０ａの主面に平行な方向にスライドさせ、光検知治具の検知される最大光強度を求める。ただし、第２レンズ７３ｂはその最大強度を与える位置に固定することはない。この時、既にＰＢＣユニット７６はキャリア２３０ａ上に搭載されているので、出力光Ｍ２ｂはＰＢＣユニット７６でその光軸を平行移動され検知治具に適宜入力する。
【００８３】
次いで、オフセットバイアスを調整し、出力光Ｍ２ｂを消光状態にして出力光Ｍ２ｃのみが出力される状態を作る。出力光Ｍ２ｂについて最大光強度を求めた第２レンズ７３をそのまま平行移動し、出力光Ｍ２ｃについての第１レンズ７３ａとカプリングさせ、検知治具で検知される最大光強度を求める。そして、先に出力光Ｍ２ｂについて求めた最大光強度と、出力光Ｍ２ｃで求めた最大光強度を比較し、大きな値を示す出力光の光軸上に第２レンズ７３ｂを移動し、かつ、検知治具で検知される光強度が、上で求めた小さい方の最大光強度を与える位置に第２レンズ７３ｂを調芯し、その位置で第２レンズ７３ｂを固定する。固定には紫外線硬化樹脂を用いる。そして、最大光強度が小さく現れた光出力について、検知治具で検知される光強度が最大となる第２レンズ７３ｂの位置を調芯する。その位置で第２レンズ７３ｂを固定する。
【００８４】
最後に検知治具を出力ポート３ａから取り外し、光結合ユニットを同ポートに固定する。固定に際しては、変調器２０のバイアスを解放し、二つの出力光Ｍ２ｂ、Ｍ２ｃのいずれもが出力される状態を作り、二つの光Ｍ２ｂ、Ｍ２ｃを光結合ユニットに結合させ、同ユニットに付属する光ファイバから出力される光の強度が最大となる位置で光結合ユニットをハウジング２に固定する。
【００８５】
この様に複雑な調芯方法を採用する理由は、二つの出力光Ｍ２ｂ、Ｍ２ｃはアイソレータ７５によりその偏光方向に９０°の差が誘導された光であり、かつ、それぞれの偏光方向で２つの伝送情報（光の位相として０°、９０°の二つ）が与えられ信号である。これら４つの情報をそれぞれ含む光信号の強度に大きな差が生ずると、伝送情報の誤り確率が急激に増加するためである。
【００８６】
Ｓ５ｃ：波長検知ユニットの調芯
波長検知ユニット３００に搭載される光学部品の調芯を行う前に、レーザユニット１００に搭載されている他方のレンズ１１０ｂの調芯を行う。波長可変ＬＤ１０を実際に発光させ、また、入力光学系、出力光学系で用いた治具を第１のフィルタ３２ａの搭載位置にセットし、波長可変ＬＤ１０が出力する第２のＣＷ光Ｌ２をハウジング２外に導く。そして、入力光学系の調芯時と同様に、ハウジング２外に取り出した第２のＣＷ光Ｌ２を遠点で観測し、この第２のＣＷ光Ｌ２が実質コリメート光に変換されるコリメートレンズ１１０ｂの位置を特定し、当該位置でコリメートレンズ１１０ｂを固定する。固定は紫外線硬化樹脂を硬化させることで行う。
【００８７】
ついで、波長検知ユニット３００に搭載される二つのフィルタ３２ａ、３２ｂの調芯を行う。まずフィルタ３２ａについてその設計搭載位置から第２のＣＷ光Ｌ２光軸に沿って平行移動し、モニタＰＤ３４ａで観測される光強度が最大となる第１のフィルタ３２ａの位置を決定する。この時フィルタ３２ａの回転調芯は行わない。回転調芯をおこなわなくとも、モニタＰＤ３４ａ、３４ｂの有効受光領域がビーム径に対して十分広いので十分な強度の信号を得ることができる。フィルタ３２ａはこの最大結合効率を与える位置から設計所定量だけ第２のＣＷ光の光軸に沿って、コリメートレンズから離れる方向にスライドし、そこで固定する。スライドさせるのはモニタＰＤ３４ａに向かう光の光軸が第２フィルタ３２ｂで屈折するのを補償するためである。また、モニタＰＤ３４ｂについてはその搭載位置が、第２のＣＷ光Ｌ２の光軸から所定量オフセットされた位置に設定されている。フィルタ３２ａ、エタロンフィルタ３３において光軸が屈折するのを補償するためである。
【００８８】
次いで第２フィルタ３２ｂの調芯を行う。第２の出力ポート３ｂに変調器２０の出力光学系の調芯の際に用いたと同様の光検知治具をセットする。そして、第２フィルタ３２ｂで反射され光検知治具で検知される光の強度が最大となる第２フィルタの位置を決定する。この際にも第２フィルタ３２ｂの回転調芯は行わない。第２フィルタ３２ｂをＣＷ光Ｌ２の光軸と垂直な方向にスライドすることのみにより、検知治具に対する光結合効率が最大となる位置を特定し、その位置で第２フィルタを固定する。最後に、光検知治具に代え光結合ユニットを出力ポート３ｂにセットする。セットに際し、光結合ユニットで検知される光の強度が最大となる位置に光結合ユニットを前壁に対して固定する。
【００８９】
第１、第２フィルタ３２ａ、３２ｂに代えてプリズムミラーを採用することもできる。プリズムミラーは２種の光学プリズムを張り合わせたもので、全体として矩形の平面形状を備える。プリズムミラーの調芯についてもフィルタ３２ａ、３２ｂと同様の手法を採用することができる。すなわち、プリズムミラーの回転調芯は行わず、ＣＷ光Ｌ２の光軸に対して平行（第１のプリズムミラー）、垂直（第２のプリズムミラー）にスライドさせ、光出力ポート３ｂに接続される検知治具、（あるいは結合ユニット）に対して最大光結合効率を与えるそれぞれの位置を特定する。ここでプリズムミラーについてはその光分岐比（ミラーを直進する光も強度：ミラーにより反射される光の強度）として１０：９０程度が限界である。二つのプリズムミラーを経て出力ポート３ｂに結合する光は、波長可変ＬＤ１０の出力光強度に比較し凡そ８０％程度に減じられる。一方、フィルタ３２ａ、３２ｂでの分岐比は５：９５程度にまで大きくできる。この時、光結合ユニットに結合する光の強度は、波長可変ＬＤ１０の出力光強度に対して〜９０％程度に収まる。プリズムミラーの構成よりも１０％程度改善される。
【００９０】
Ｓ６：ＲＦ信号配線
最後にＲＦ端子４と変調器のＲＦ信号電極４１〜４３をワイヤリングして光モジュール１の組立が完了する。なお、このワイヤリングはＤＣ信号端子５ａ、５ｂについてのワイヤリングと同時に行うことも可能である。ハウジング２に対して蓋（不図示）が取り付けられ、また、出力ポート３ａ、３ｂに対してそれぞれシングルモードファイバ及び偏波保持ファイバを含む結合ユニットが取り付けられる。これにより、変調器２０及びコヒーレントトランシーバ用の光源を内蔵する光モジュール１の組立が完了する（図２０）。
【００９１】
（変形例）
上記説明においては、入力光学系、出力光学系、波長検知光学系の順に各光部品の光学調芯が行われる例を説明した。しかし、光学調芯はこの順番に拘泥されない。波長検知光学系の調芯をまず行い、次いで入力光学系、出力光学系の順に調芯することもできる。ただし、出力光学系の調芯前に入力光学系の組立が完了していなければばらない。出力光学系の調芯時に波長可変ＬＤの出力ＣＷ光を、入力光学系を介して変調器に実際に導入し、出力しなければならないからである。
【００９２】
この光モジュールを製造する方法では、一のハウジング２の中に、レーザユニット１００、変調器ユニット２００、及び波長検知ユニット３００が搭載される。光モジュール１自体の内部構造は複雑になる反面、この光モジュール１を搭載するコヒーレントトランシーバの構造を非常に簡略化することができる。光トランシーバでは少なくともレーザ光源を独立してその内部に搭載する必要がなくなる。また、レーザユニット１００、変調器ユニット２００、及び波長検知ユニット３００の間の結合損失が、それぞれのユニットが光ファイバを介して接続される場合に比較して低減される。
【００９３】
この光モジュールの組み立て方法では、レーザユニット１００、変調器ユニット２００、及び波長検知ユニット３００が、それぞれ個別のＴＥＣ１１〜３１に搭載されるので、波長可変ＬＤ１０、変調器２０、及び波長検知ユニット３０のそれぞれの発熱量に応じた温度制御を行うことができる。波長可変ＬＤ１０はＴＥＣ１１により波長可変ＬＤ１０の動作に対して最適に温度制御され、変調器２０はＴＥＣ２１により変調器２０の動作に最適に温度制御される。また、波長検知ユニット３００もＴＥＣ３１により個別に温度制御されるので、波長可変ＬＤ１０の発振波長を正確にモニタすることが可能である。
【００９４】
この光モジュールの組立方法によれば、光軸変換治具９ｄが用いられるので、ＣＷ光Ｌ１は、ハウジング２の後壁２Ｂにより遮られることなく遠点に導くことができ、ＣＷ光Ｌ１を最適なコリメート光に変換する第１コリメートレンズ１１０ａの位置を決めることができる。また、入力光学系では２レンズ系を採用しているので、第１レンズ６３ａの位置ずれが第２レンズ６３ｂにより最適に補償される。変調器２０内の導波路にＣＷ光Ｌ１を光結合する際に、樹脂による固定時に生じる第１レンズ６３ａの位置ずれに伴う光結合損失が補償される。
【００９５】
この光モジュールの組立方法によれば、変調器２０内を通過し変調器２０の出力光と等価なモニタ光がモニタポートから出力される。第１モニタポート２５ａ及び第２モニタポート２５ｂに対抗してそれぞれモニタＰＤ６４ａ、６４ｂを搭載し、このモニタＰＤ６３ａ、６３ｂを各種光学部品の調芯の際の光検知器として使用することで、各光部品のアクティブ調芯を行うことが可能となる。
【００９６】
以上、好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置及び詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲及びその精神の範囲から来る全ての修正及び変更に権利を請求する。
【符号の説明】
【００９７】
１…光モジュール；２…ハウジング；２Ａ…前壁；２Ｂ…後壁；３ａ、３ｂ…第１、２出力ポート；１００…レーザユニット；２００…変調器ユニット；３００…波長検知ユニット；２１０…入力ユニット；２２０…結合ユニット；２３０…出力ユニット；１０…波長可変レーザ素子；１１、２１、３１…熱電変換素子（ＴＥＣ）；１００ａ、２００ａ、３００ａ…ベース；１０ａ、２０ａ、３０ａ、２１０ａ、２２０ａ、２３０ａ、６５ａ、８８Ａ、８８Ｂ、１１０Ａ、１１０Ｂ…キャリア；２２…光出力ポート、２４…光入力ポート；２５ａ、２５ｂ…モニタポート、６１…フィルタ；６３ａ、６３ｂ…第１、２レンズ；８１…ビームシフタ；８２…アイソレータ；８４ａ、８４ｂ…終端ユニット；８６ａ、８６ｂ…バイアスユニット；７３ａ、７３ｂ…第１、２レンズ；７４…Ｓｉブロック；７５…アイソレータ；７６…偏波合成ユニット；７７…可変減衰器（ＶＯＡ）。
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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