(57)【要約】【課題】光分岐部における透過損失を最小に設定できる光モジュールの製造方法を提供する。【解決手段】光モジュールの製造方法において、第１端部と第２端部とを有し、第１端部に発光素子が取り付けられた第１光ファイバを準備する工程と、第２光ファイバを準備する工程と、第１光ファイバと第２光ファイバとを略平行に隣接配置した状態で、第１光ファイバと第２光ファイバとを加熱しながら延伸接合し、その接合部分を光分岐部とする光分岐部形成工程とを含む。光分岐部形成工程は、発光素子を発光させ、発光素子から出射した透過光を第１光ファイバの第２端部で検出しながら第１光ファイバと第２光ファイバとを延伸接合し、透過光の強度が最大となった時点で延伸を中止して接合部分を光分岐部とする工程である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光モジュールの製造方法であって、
第１端部と第２端部とを有し、該第１端部に発光素子が取り付けられた第１光ファイバを準備する工程と、
第２光ファイバを準備する工程と、
該第１光ファイバと該第２光ファイバとを略平行に隣接配置した状態で、該第１光ファイバと該第２光ファイバとを加熱しながら延伸接合し、その接合部分を光分岐部とする光分岐部形成工程とを含み、
該光分岐部形成工程が、
該発光素子を発光させ、該発光素子から出射した透過光を該第１光ファイバの第２端部で検出しながら該第１光ファイバと該第２光ファイバとを延伸接合し、該透過光の強度が最大となった時点で延伸を中止して該接合部分を光分岐部とする工程であることを特徴とする光モジュールの製造方法。
【請求項２】
光モジュールの製造方法であって、
第１端部と第２端部とを有し、該第１端部に発光素子が取り付けられた第１光ファイバを準備する工程と、
第１端部と第２端部とを有する第２光ファイバを準備する工程と、
該第１光ファイバと該第２光ファイバとを略平行に隣接配置した状態で、該第１光ファイバと該第２光ファイバとを加熱しながら延伸接合し、その接合部分を光分岐部とする光分岐部形成工程とを含み、
該光分岐部形成工程が、
該発光素子を発光させ、該発光素子から出射した透過光を該第２光ファイバの第２端部で検出しながら該第１光ファイバと該第２光ファイバとを延伸接合し、該透過光の強度が最大又は最小となった時点で延伸を中止して該接合部分を光分岐部とする工程であることを特徴とする光モジュールの製造方法。
【請求項３】
光モジュールの製造方法であって、
第１端部と第２端部とを有し、該第１端部に発光素子が取り付けられた第１光ファイバを準備する工程と、
第２光ファイバを準備する工程と、
該第１光ファイバと該第２光ファイバとを略平行に隣接配置した状態で、該第１光ファイバと該第２光ファイバとを加熱しながら延伸して接合し、その接合部分を光分岐部とする光分岐部形成工程とを含み、
該光分岐部形成工程が、
該光分岐部形成工程が行われる環境温度と該光モジュールが使用される環境温度との温度差による中心波長のシフト量Δλを計算し、
該シフト量Δλから延伸補正量をデータベースより求め、
該発光素子の透過光の強度が最大となる時点から、該延伸補正量だけ補正した時点で延伸を中止して、該接合部分を光分岐部とする工程であることを特徴とする光モジュールの製造方法。
【請求項４】
上記データベースが、異なる波長の透過光毎に、上記第１光ファイバの延伸量と該第１光ファイバの透過光の強度との関係を求めたデータベースからなることを特徴とする請求項３に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項５】
光モジュールの製造方法であって、
第１端部と第２端部とを有し、該第１端部に発光素子が取り付けられた第１光ファイバを準備する工程と、
第２光ファイバを準備する工程と、
該第１光ファイバと該第２光ファイバとを略平行に隣接配置した状態で、該第１光ファイバと該第２光ファイバとを加熱しながら延伸接合し、その接合部分を光分岐部とする光分岐部形成工程とを含み、
該光分岐部形成工程が、
該発光素子を発光させ、該発光素子から出射した透過光を該第１光ファイバの第２端部で検出しながら該第１光ファイバと該第２光ファイバとを延伸接合する工程であって、
該光分岐部形成工程が行われる環境温度と該光モジュールが使用される環境温度との温度差による中心波長のシフト量Δλを計算し、
該シフト量Δλから延伸補正量をデータベースより求め、
該発光素子の透過光の強度が最大となる時点から、該延伸補正量だけ補正した時点で延伸を中止して、該接合部分を光分岐部とする工程であり、
該延伸を中止する時点の直前において、該第１光ファイバを透過した透過光の光強度が延伸に従って大きくなることを特徴とする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、光モジュールの製造方法に関し、特に、光分岐部を備えた双方向通信用の光モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
双方向通信に用いられる光モジュールは、例えば、送信用光素子に接続された光ファイバと受信用光素子に接続された光ファイバとが、光分岐部で接続された構造を有する。
かかる光分岐部は、例えば、２本の光ファイバを略平行に隣接配置して、バーナ等で加熱しながら延伸し、光ファイバ同士を融着することにより作製される。ここで光分岐部を通過する光の強度、即ち光分岐部の透過損失は、光ファイバの延伸に従って周期的に変化する。従って、送信用光素子が接続される光ファイバの一端（第１端部）に、送信に用いられる波長の光を出射できるマスター光源器を接続し、光ファイバの他端（第２端部）から出射される光の強度が最も大きくなる位置で光ファイバの延伸を停止し、光分岐部を作製し、最後に、光ファイバの一端（第１端部）に、マスター光源器に代えて送信用光素子を取り付けていた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−２７１７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、かかる方法で作製した光モジュールにおいて、第２端部から出射する光の強度がばらつくという問題が生じた。そこで原因について検討したところ、送信用光素子の中心波長には素子毎にばらつきがあり、一定の波長の光を出射するマスター光源器を用いて光分岐部における透過損失が最小になるように設定しても、実際に送信用光素子を接続して用いた場合、透過損失が設定より大きくなっていることが分かった。また、光モジュールの使用温度や、送信用光素子の発熱により温度上昇によっても、透過損失が大きくなってしまうことが分かった。
【０００４】
そこで、本発明は、光分岐部における透過損失を最小に設定できる光モジュールの製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、光モジュールの製造方法であって、第１端部と第２端部とを有し、第１端部に発光素子が取り付けられた第１光ファイバを準備する工程と、第２光ファイバを準備する工程と、第１光ファイバと第２光ファイバとを略平行に隣接配置した状態で、第１光ファイバと第２光ファイバとを加熱しながら延伸接合し、その接合部分を光分岐部とする光分岐部形成工程とを含み、光分岐部形成工程が、発光素子を発光させ、発光素子から出射した透過光を第１光ファイバの第２端部で検出しながら第１光ファイバと第２光ファイバとを延伸接合し、透過光の強度が最大（極大）となった時点で延伸を中止して接合部分を光分岐部とする工程であることを特徴とする光モジュールの製造方法である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明にかかる光モジュールの製造方法を用いることにより、送信用光素子にあわせて光分岐部の透過損失を最適化でき、発光効率の高い光モジュールの提供が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
実施の形態１．
図１は、全体が１００で表される、本発明の実施の形態１にかかる光モジュールの概略図である。光モジュール１００は、例えば光通信用のモデムに組み込まれて用いられる。
【０００８】
光モジュール１００は、第１光ファイバ１と第２光ファイバ２とを含む。第１光ファイバ１と第２光ファイバ２は同一規格の光ファイバであることが好ましく、例えばガラスやプラスチック等の材料から形成される。
【０００９】
光ファイバ１の一端には、送信用光素子３が接続されている。送信用光素子３には、例えばファブリーペロー型の半導体レーザや、分布帰還型（ＤＦＢ型）の半導体レーザ、面発光レーザ等を内蔵した半導体モジュールが用いられる。
【００１０】
第１光ファイバ１と第２光ファイバ２とは、光分岐部（ファイバカプラ）４を介して第３光ファイバ５に接続されている。また、第３光ファイバ５の端部には、例えば、外部の光ファイバ網と接続するためのコネクタ６が接続されている。
【００１１】
光分岐部４は、後述するように、第１光ファイバ１と第２光ファイバ２とを融着して形成される。また、第３光ファイバ５は、第１、第２光ファイバ１、２と同一規格の光ファイバからなり、例えば、第１光ファイバ１と第３光ファイバ５とを１本の光ファイバから形成し、これに第２光ファイバ２を融着することにより光分岐部４を形成しても良い。
【００１２】
光モジュール１００では、送信用光素子３から送信用光信号が出射され、送信用光信号は第１光ファイバ１、光分岐部４、および第３光ファイバ５を介してコネクタ６から外部の光ファイバ網に伝達される。送信用光信号には、例えば中心波長が１３１０ｎｍのレーザ光が用いられる。
【００１３】
一方、受信用光信号は、外部からコネクタ６を介して第３光ファイバ５に入射する。受信用光信号としては、例えば中心波長が１４９０ｎｍのレーザ光が用いられる。第３光ファイバ５から光分岐部４に入った受信用光信号は、光分岐部４で分岐して第２光ファイバ２に入る。第２光ファイバ２の端部には例えば受光素子が設けられ、第２光ファイバ２を介して送られた受信用光信号を受光する。
【００１４】
ここで、光分岐部４は、特に、送信用光信号の透過損失が最小となるように形成される。表１は、波長１３１０ｎｍの信号光の透過損失が最小（０．１５ｄＢ）となるように設定した光分岐部２を用いた場合の、透過光の波長と透過損失との関係であり、図２は、表１をグラフに表したものである。図２において、横軸は透過光の波長、縦軸は透過損失を表す。
【００１５】
〔表１〕
2008008933.tif 000003
【００１６】
光モジュール１００では、上述のように、例えば中心波長が１３１０ｎｍのファブリーペロー型半導体レーザを送信用光素子３に用いるが、市販のファブリーペロー型半導体レーザでは、半導体レーザ毎に中心波長は若干ばらつき、通常、規格に対して±２０ｎｍ程度のばらつきを有する。
【００１７】
即ち、中心波長１３１０ｎｍのファブリーペロー型半導体レーザを用いた場合、実際の中心波長は１２９０ｎｍ〜１３３０ｎｍの範囲内でばらつく。この結果、表１や図２からわかるように、透過損失も、最大で０．２８ｄＢまで大きくなる。これが、従来の光モジュールにおいて透過損失が設定より大きくなっていた原因である。
【００１８】
これに対して、本実施の形態１にかかる光モジュール１００では、送信用光素子３の実際の中心波長において透過損失が最小になるように、光分岐部４を作製する。これにより、常に透過損失が最小化された光モジュール１００を得ることができる。
以下に、光モジュール１００の製造方法について説明する。
【００１９】
まず、図３に示すように、第１光ファイバ１を準備する。第１光ファイバ１の端部には、予め、所定の中心波長を有する送信用光素子３が接続されている。また他端には、コネクタ６が接続されている。
【００２０】
次に、図４に示すように、第２光ファイバ２を準備する。第２光ファイバ２は、第１光ファイバ１と同一規格の光ファイバからなる。第１光ファイバ１と第２光ファイバ２とは、略平行に隣接配置された状態で、加熱延伸装置のステージ（図示せず）に設けられた微動台５０、５１に固定される。微動台５１には駆動装置６０と、駆動装置６０を制御するためのコントローラ７０が接続されている。コントローラ７０には、実施の形態２で述べるデータが格納されたメモリ８０が接続されている。
【００２１】
コントローラ７０により制御された駆動装置６０により、微動台５１はステージの上で、第１光ファイバ１と第２光ファイバ２を引き延ばす方向にゆっくりと一定速度で移動する。加熱延伸装置は、更に、バーナ５２を備え、２つの微動台５０、５１の間で第１光ファイバ１と第２光ファイバ２とを加熱、融着する。
【００２２】
次に、第１光ファイバ１と第２光ファイバ２とを微動台５０、５１に固定した状態で、送信用光素子３を発光させて信号光を光ファイバ１に送る。コネクタ６には光パワーメータ２０が接続され、光ファイバ１から出射される光の強度を測定する。ここでは、第２光ファイバ２の端部にも光パワーメータ２１を接続している。
【００２３】
次に、送信用光素子３を発光させた状態で、第１光ファイバ１と第２光ファイバ２とをバーナ５２で加熱しながら、微動台５１を移動させ、第１光ファイバ１と第２光ファイバ２とを延伸する。この結果、第１光ファイバ１と第２光ファイバ２とは延伸しながら融着され（延伸接合工程）、延伸接合された部分が光分岐部４となる。
【００２４】
図５は、延伸接合工程中の、延伸時間と光パワーメータ２０、２１で測定した光強度の関係である。図５中、実線は光パワーメータ２０で測定した光強度、破線は光パワーメータ２１で測定した光強度を、それぞれ示す。
【００２５】
図５から分かるように、光強度は周期的に変化しており、延伸接合工程において、延伸時間（又は延伸距離）に従って光分岐部４の透過損失が周期的に変化することが分かる。また、光パワーメータ２０で測定される光強度が最大（極大）となる条件で、光パワーメータ２１で測定される光（分岐光）の光強度は最小（極小）となることが分かる。
【００２６】
ここでは、図５中に符号Ａで示す時点で微動台５１の移動を中止し、光分岐部２の長さを固定する。
【００２７】
最後に、光分岐部２で接合された第１光ファイバ１と第２光ファイバ２を微動台５０、５１から外し、光分岐部４より光パワーメータ２１側（図４では右側）の第２光ファイバ２を切断することにより、図１に示すような光モジュール１００が得られる。
【００２８】
なお、光モジュールの仕様によっては、第２光モジュール２を切断せずに、そのまま残す場合もある。また、図１では、光分岐部４を挟んで第１光ファイバ１と第３光ファイバ５とが接続されているが、第１光ファイバ１が光分岐部４の両側に接続された図４の形態と、実質的に同じである。
【００２９】
また、ここでは、光パワーメータ２０で測定される光強度が最大（極大）となる時点で微動台５１の移動を中止したが、図５から明らかなように、光パワーメータ２１で測定される光強度が最小（極小）となる時点で微動台５１の移動を中止しても構わない。
【００３０】
このように、本実施の形態１にかかる製造方法で作製した光モジュール１００では、予め送信用光素子３を光ファイバ１に接続し、送信用光素子３から出射した信号光の透過損失が最小となるように光分岐部４を作製することにより、光分岐部４の透過損失を常に最小にすることができ、伝達効率が高く、性能のばらつきのない光モジュールの提供が可能となる。
【００３１】
また、光モジュールの仕様によっては、光パワーメータ２１で測定される光強度が最大（極大）となる時点で微動台５１の移動を中止する場合もある。
【００３２】
実施の形態２．
実施の形態１では、送信用光素子３から出射された信号光の透過損失が最小となるように光モジュール１００を作製したが、送信用光素子３に内蔵されるファブリーペロー型半導体レーザの発光波長は、環境温度（周囲の温度）により変化する。例えば、環境温度が１度変化すると、中心波長（λ）が０．４５ｎｍ変化する。従って、例えば環境温度が、±２０度の範囲で変化（上昇又は下降）すると、中心波長のシフト量（Δλ）は±９ｎｍ（０．４５ｎｍ×２０）となる。
【００３３】
実施の形態１で述べたように、ファブリーペロー型半導体レーザの中心波長のばらつきは、素子間で±２０ｎｍ程度ある。従って、従来の光モジュールでは、環境温度が２０度変化した場合、実際の中心波長は、所望の中心波長に対して最大で±３０ｎｍ程度のばらつきを生じる。この結果、表１からわかるように、透過損失は最大で０．４３ｄＢまで大きくなる。
【００３４】
本実施の形態２にかかる製造方法では、予め光モジュール１００が使用される環境温度を調べておき、その環境温度での透過損失が最小となるように光分岐部４を作製する。
【００３５】
即ち、実施の形態１の場合と同様に、第１、第２光ファイバ１、２を加熱延伸装置の微動台５０、５１に固定し、延伸接合工程を行う。ここで、例えば、延伸接合工程が行われる温度（室温）を２５℃、実際に光モジュール１００が使用される環境温度を２０℃とすると、両者の温度差は５度となる。温度が５度変化すると、半導体レーザの中心波長（λ）のシフト量（Δλ）は２．２５ｎｍとなる（０．４５ｎｍ／度×５度）。
【００３６】
従って、中心波長が１３１０ｎｍの半導体レーザを送信用光素子３に用いた場合、波長が１３０７．７５ｎｍ（１３１０ｎｍ−２．２５ｎｍ）の信号光に対する透過損失が最小となるように、光分岐部４を作製することとなる。
【００３７】
実際には、予め延伸接合工程において、光分岐部４を最小透過損失で透過する信号光の波長が、延伸時間（又は延伸距離）に依存してどのように変化するかをデータとして取得してデータベースを作成しておく。例えば、図５の横軸に示す時間に対応して、縦軸に最小透過損失で透過する信号光の波長をプロットしたデータを取得しておいても好い。かかるデータベースは、メモリ８０に格納される。
【００３８】
そして、かかるデータを基に、延伸接合工程では、波長１３０７．７５ｎｍの光の透過損失が最小となる時点（図５では符号Ｂに相当）で微動台５１の移動を中止し、光分岐部４の長さを固定する。なお、所定波長の光の透過損失が最小となる点は、延伸時間（又は延伸距離）に従って周期的に表れる。
【００３９】
最後に、光分岐部４で接合された第１光ファイバ１と第２光ファイバ２を微動台５０、５１から外し、光分岐部４より光パワーメータ２１側（図４では右側）の第２光ファイバ２を切断することにより、光モジュール１００が得られる。
【００４０】
このように、本実施の形態２にかかる製造方法では、光モジュールが実際に用いられる環境温度で透過損失が最小になるように光分岐部４を作製することができる。
【００４１】
実施の形態３．
図６は、光モジュールの駆動電流と光出力の関係である。図６において、横軸は送信用光素子に供給される駆動電流、縦軸は光モジュールから出射する光強度を示す。図６では、半導体レーザを駆動する環境温度が、０℃、２０℃、及び４０℃の場合を示す。
【００４２】
図６から分かるように、駆動電流が一定の場合、環境温度が高くなるほど光モジュールから出射する光の出力は低下する。これは、上述のように、半導体レーザの中心波長が環境温度に依存して変化するためである。
【００４３】
このような環境温度の変化は、例えば、光モジュールに含まれる半導体レーザを駆動させた場合の発熱によっても引き起こされる。
【００４４】
従って、本実施の形態３にかかる製造方法では、半導体レーザの駆動による発熱により、半導体レーザの中心波長が変化した場合に透過損失が小さくようにした光モジュールを提供する。
【００４５】
この場合も、半導体レーザの発熱による環境温度の変化を予め調べておき、上述の実施の形態２と同様に、その温度変化に対応して光透過部４を作製する。
【００４６】
例えば、光モジュールの作製時の環境温度が２５℃、半導体レーザの駆動時の発熱による環境温度を４０℃とすると温度変化は１５度となり、波長のシフト量（Δλ）は６．７５ｎｍ（０．４５ｎｍ／度×１５度）となる。
従って、中心波長（λ）が１３１０ｎｍの半導体レーザを送信用光素子３に用いた場合、波長が１３１６．７５ｎｍ（１３１０ｎｍ＋６．７５ｎｍ）の信号光に対する透過損失が最小となるように、光分岐部４を作製することとなる。
【００４７】
実施の形態２の場合と同様に、実際には、予め、延伸接合工程において、光分岐部４を最小透過損失で透過する信号光の波長が、延伸時間（又は延伸距離）に依存してどのように変化するかをデータベース化しておく。そして、かかるデータを基に、延伸接合工程では、波長１３１６．７５ｎｍの光の透過損失が最小となる時点で微動台５１の移動を中止し、光分岐部４の長さを固定する。
【００４８】
本実施の形態３にかかる方法では、更に、上述の実施の形態１の場合と同様に、延伸接合工程中の透過光の強度を光パワーメータ２０で測定する。ここで、上述のように、波長１３１６．７５ｎｍの光の透過損失が最小となる点は周期的に表れ、例えば、図５において、符号Ｃ、Ｄで表される点となる。
【００４９】
本実施の形態３では、光パワーメータ２０で透過光の強度を検出しながら、透過損失の等しい２つの点Ｃ、Ｄのうち、Ｃで表される時点で延伸接合工程を中止し、光分岐部４の長さを固定する。即ち、延伸を中止する時点の直前において、第１光ファイバの延伸に従って第１光ファイバの透過光の光強度が大きくなるような点Ｃを選択する。
【００５０】
これは、半導体レーザの駆動時の発熱により、光伝導部４の長さが作製した長さより延びた場合にも、光強度が低下しないようにするためである。
【００５１】
なお、光パワーメータ２０で透過光の強度を検出しながら、延伸時間に従って透過光の光強度が小さくなるような点を選択しても構わない。
【００５２】
最後に、光分岐部４で接合された第１光ファイバ１と第２光ファイバ２を微動台５０、５１から外し、光分岐部４より光パワーメータ２１側（図４では右側）の第２光ファイバ２を切断することにより、光モジュール１００が得られる。
【００５３】
このように、本実施の形態３にかかる製造方法では、光モジュールが動作により発熱した場合に透過損失が最小になるように光分岐部４を作製することができる。
【００５４】
以上の実施の形態１〜３では、送信用光素子３にファブリーペロー型の半導体レーザを用いた場合について説明したが、分布帰還型の半導体レーザや面発光レーザ等を用いた場合でも同様である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる光モジュールの概略図である。
【図２】光分岐部への入射光の波長と透過損失の関係である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる光モジュールの製造工程図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかる光モジュールの製造工程図である。
【図５】本発明の実施の形態１にかかる光モジュールの延伸接合工程における時間と光強度との関係である。
【図６】光素子の駆動電流と光出力との関係である。
【符号の説明】
【００５６】
１  第１光ファイバ、２  第２光ファイバ、３  送信用光素子、４  光分岐部、５  第３光ファイバ、６  コネクタ、２０、２１  光パワーメータ、５０、５１  微動台、５２  バーナ、６０  駆動装置、７０  コントローラ、８０  メモリ、１００  光モジュール。
【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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