(57)【要約】【課題】光回路用光モジュールのファイバ余長処理を含めた実装面積の削減、光モジュールの小形化を実現する。【解決手段】複数の光ファイバを用いて光信号を入出力する光モジュールにおいて、上記各光ファイバが光モジュールの同方向側に位置し、各光ファイバは、その先端より光ファイバ光軸に対し角度θ（°）で光信号を入出射する手段を有するとともに、入力側のファイバから出射された光信号を反射して出力側のファイバへ入射するための反射板を備え、上記各光ファイバ間の距離をＴ（ｍｍ）、上記光ファイバ先端と反射板との距離の垂直成分をＹ（ｍｍ）としたとき２×Ｙｔａｎ（θ−Δａ）＜Ｔ＜２×Ｙｔａｎ（θ＋Δｂ）但し、Δａ，Δｂ：加工公差により生じるθの公差を満たすようにした。【選択図】図１
2004206052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光ファイバを用いて光信号を入出力する光モジュールにおいて、上記各光ファイバが光モジュールの同方向側に位置し、各光ファイバは、その先端より光ファイバ光軸に対し角度θ（°）で光信号を入出射する手段を有するとともに、入力側のファイバから出射された光信号を反射して出力側のファイバへ入射するための反射板を備え、上記各光ファイバ間の距離をＴ（ｍｍ）、上記光ファイバ先端と反射板との距離の垂直成分をＹ（ｍｍ）としたとき
２×Ｙｔａｎ（θ−Δａ）＜Ｔ＜２×Ｙｔａｎ（θ＋Δｂ）
但し、
Δａ，Δｂ：加工公差により生じるθの公差
を満たすことを特徴とする反射型光モジュール。
【請求項２】
光ファイバ光軸に対して光信号を角度θ（°）で入出射する手段として、光ファイバ先端面を傾斜させ、この傾斜角度をα（°）としたとき、
Δａ＝θ―ｓｉｎ―１｛ｎｃ×ｓｉｎ（α―Δ１）｝―（α−Δ１）
Δｂ＝ｓｉｎ―１｛ｎｃ×ｓｉｎ（α＋Δ１）｝―（α＋Δ１）―θ
但し、
ｎｃ：光ファイバコア屈折率
Δ１：角度αの加工公差
を満たすことを特徴とする請求項１記載の反射型光モジュール。
【請求項３】
上記Δ１が２°以内であることを特徴とする請求項２記載の反射型光モジュール。
【請求項４】
光ファイバ光軸に対して光信号を角度θ（°）で入出射する手段として、光ファイバ先端側に円筒状の屈折率分布型レンズを備え、該レンズの光ファイバ先端側の面を傾斜させ、この傾斜角をγ（°）としたとき
Δａ＝θ―ｓｉｎ―１｛ｎｌ×ｓｉｎ（γ―Δ２）｝―（γ−Δ２）
Δｂ＝ｓｉｎ―１｛ｎｌ×ｓｉｎ（γ＋Δ２）｝―（γ＋Δ２）―θ
但し、
ｎ１：屈折率分布型レンズの光軸付近の屈折率
Δ２：角度γの加工公差
を満たすことを特徴とする請求項１記載の反射型光モジュール。
【請求項５】
上記Δ２が２°以内であることを特徴とする請求項４記載の反射型光モジュール。
【請求項６】
上記光ファイバ先端と反射板の間に少なくとも一つの光学素子を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の反射型光モジュール。
【請求項７】
上記光ファイバ先端と反射板の間に特定の波長の光信号を反射するフィルタを有する反射板を少なくとも１つ備え、複数の光ファイバにより光信号を入出射することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の反射型光モジュール。
【請求項８】
上記反射板の片側にフィルタを備えるか、又は反射板をファラデー回転子で構成したことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の反射型光モジュール。
【請求項９】
複数の光学素子を平面基板上に固定実装し、該平面基板をケース内に備え、上記光ファイバと接続したことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の反射型光モジュール。
【請求項１０】
入力側と出力側の２本の光ファイバを用いて光信号を入出力する光モジュールにおいて、上記２本の光ファイバを保持する２心光フェルール、ベッセル型光学薄膜光フィルタ、光信号の偏波面を４５°回転させて透過させる４５°ファラデー回転子、入力側の光ファイバから入射する光信号を反射して出力側の光ファイバへ入射させる反射板をこの順に配置したことを特徴とする請求項８または９のいずれかに記載の反射型光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光データ伝送など各種光通信装置の光回路部に使用する反射型光モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光伝送機器の光回路部に使用する光受動部品は、機能を有する光学素子を中心に両端を結合用レンズを有する光ファイバにより接続した構造のものが殆どである。
【０００３】
図８の従来例で示したようなインライン型光モジュール１０ｂには、第１の光学素子２、第２の光学素子３、結合レンズ４ａを光ファイバ５の光軸１１上に直列に設置したものであり、必要な機能を付加するには、その分、その機能を有する光学素子が更に必要になり、直列に多数の素子を実装する為、モジュール長が長くなる。又、こうしたインライン型光モジュール１０ｂは、入出力用の光ファイバ５がその両端から出ており、入出力用の光ファイバ５内の光信号９の伝搬と強度的な信頼性保持の為、図９に示すように、その光ファイバ５をある曲率半径Ｒで曲げて実装する必要性があった。通常、曲率半径Ｒとして２０〜３０ｍｍ必要とされ、Ｆｉｔ数（故障率）に影響する。一般的に曲率半径Ｒが小さい程、Ｆｉｔ数が増大する。曲率半径Ｒが２０〜３０ｍｍは、ファイバ配線に付加張力がかからない状態で、Ｆｉｔ数が１以下の場合である。
【０００４】
そうした光受動部品を用いて光回路を構成するには、図９の光ファイバモジュール１０ｂの長さをＬ、幅をｄとしたとき基板実装面積Ｓｂは少なくとも、Ｓｂ＝（Ｌ＋２Ｒ）×（２Ｒ＋ｄ／２）が必要であった。
【０００５】
そこで、本出願人は、反射型光モジュールに関する光接続部構造を提案した（特許文献１参照）。
【０００６】
図１０は特許文献１の実施例を示したものである。これはファイバ端をコア拡大部１８とし、レンズレス構造で簡易な接続構造の反射型光モジュールを提供するものである。ファイバ端部を１対のある角度θで傾斜したコア拡大部１８同士とし光を出射、光学素子２２を介し、光学素子２１の一方の端面で全反射、もう一方のコア拡大部１８に入射する構成となっている。
【０００７】
又、本出願人は、平面実装型且つ集積型のインライン型光モジュールを提案した。これは、複数の素子を基板上に集積化して実装したものである（特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１０１９２０号公報
【０００９】
【特許文献２】特開平１１−２６８７５号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１０の反射型光モジュールで光回路部の小形簡素化をするには、多機能・集積化に対応に難があった。この構成ではファイバ端部のコアを拡大し、コリメータレンズ効果を持たせたものであるが、完全に平行なコリメータ光ではなく、光が広がるため、光学素子を複数用いて素子の厚さが厚くなると、各入出射ファイバ間の光路長が長くなり、損失が増大してしまうものであった。
【００１１】
又、反射する際に同じ光学素子２２を２回通過してしまうため、異なる種類の光学素子による機能を持たせることは困難であった。従って、このような構造のもので複数の光学素子を用いたものを、集積実装する構造を実現することは難しい。
【００１２】
また、特許文献２はインライン型光モジュール１０ｂである為、入出力用光ファイバ５が両端にあり、ファイバ余長処理に対する課題まで解決したものではなかった。
【００１３】
【課題を解決する為の手段】
複数の光ファイバを用いて光信号を入出力する光モジュールにおいて、上記各光ファイバが光モジュールの同方向側に位置し、各光ファイバは、その先端より光ファイバ光軸に対し角度θ（°）で光信号を入出射する手段を有するとともに、入力側のファイバから出射された光信号を反射して出力側のファイバへ入射するための反射板を備え、上記各光ファイバ間の距離をＴ（ｍｍ）、上記光ファイバ先端と反射板との距離の垂直成分をＹ（ｍｍ）としたとき
２×Ｙｔａｎ（θ−Δａ）＜Ｔ＜２×Ｙｔａｎ（θ＋Δｂ）
但し、
Δａ，Δｂ：加工公差により生じるθの公差
を満たすことを特徴とするものである。
【００１４】
更に、光ファイバ光軸に対して光信号を角度θ（°）で入出射する手段として、光ファイバ先端面を傾斜させ、この傾斜角度をα（°）としたとき、
Δａ＝θ―ｓｉｎ―１｛ｎｃ×ｓｉｎ（α―Δ１）｝―（α−Δ１）
Δｂ＝ｓｉｎ―１｛ｎｃ×ｓｉｎ（α＋Δ１）｝―（α＋Δ１）―θ
但し、
ｎｃ：光ファイバコア屈折率
Δ１：角度αの加工公差
を満たすことを特徴とするものである。
【００１５】
更に、上記Δ１が２°以内であることを特徴とするものである。
【００１６】
また、光ファイバ光軸に対して光信号を角度θ（°）で入出射する手段として、光ファイバ先端側に円筒状の屈折率分布型レンズを備え、該レンズの光ファイバ先端側の面を傾斜させ、この傾斜角をγ（°）としたとき
Δａ＝θ―ｓｉｎ―１｛ｎｌ×ｓｉｎ（γ―Δ２）｝―（γ−Δ２）
Δｂ＝ｓｉｎ―１｛ｎｌ×ｓｉｎ（γ＋Δ２）｝―（γ＋Δ２）―θ
但し、
ｎ１：屈折率分布型レンズの光軸付近の屈折率
Δ２：角度γの加工公差
を満たすことを特徴とするものである。
【００１７】
更に、上記Δ２が２°以内であることを特徴とするものである。
【００１８】
更に、上記光ファイバ先端と反射板の間に少なくとも一つの光学素子を備えたことを特徴とするものである。
【００１９】
特に、上記光ファイバ先端と反射板の間に特定の波長の光信号を反射するフィルタを有する反射板を少なくとも１つ備え、複数の光ファイバにより光信号を入出射することを特徴とするものである。
【００２０】
また、上記反射板の片側にフィルタを備えるか、又は反射板をファラデー回転子で構成したことを特徴とするものである。
【００２１】
更に、複数の光学素子を平面基板上に固定実装し、該平面基板をケース内に備え、上記光ファイバと接続したことを特徴とするものである。
【００２２】
更に、入力側と出力側の２本の光ファイバを用いて光信号を入出力する光モジュールにおいて、上記２本の光ファイバを保持する２心光フェルール、ベッセル型光学薄膜光フィルタ、光信号の偏波面を４５°回転させて透過させる４５°ファラデー回転子、入力側の光ファイバから入射する光信号を反射して出力側の光ファイバへ入射させる反射板をこの順に配置したことを特徴とするものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図を用いて説明する。
【００２４】
図１（ａ）は本発明による反射型光モジュール１０ａの内部構造を示す概念図である。
【００２５】
入力側１９ａの光ファイバ５の先端部５ａは研磨加工されており、光信号９は、その研磨された光ファイバ先端面５ｂから出射される。光信号９は光ファイバ光軸１１に対して角度θ屈折し、光軸１１ａに沿って結合用レンズ４ａ、第１の光学素子２を透過後、反射板１に角度θで達する。
【００２６】
ここまでの光路を出射側２０ａとする。
【００２７】
次に、反射板１で反射した光信号９は、第２の光学素子３、結合用レンズ４ａを透過後、出力側１９ｂにある光ファイバ５の先端部５ａを研磨加工した光ファイバ先端面５ｂへ入射して出力される。
【００２８】
ここまでの光路を入射側２０ｂとする。
【００２９】
出射側２０ａ、入射側２０ｂの光学系は、反射板１の中心を通る軸に関し、ほぼ線対称となっている。
【００３０】
光ファイバ先端５ａから反射板１までの距離をＸとすると、図１から
2004206052.tif 000003
ファイバ先端面５ｂの傾斜角度をα、その加工公差をΔ１（微小量）とし、この加工公差によって生じる角度θの公差をΔａ、Δｂとすると
２×Ｙｔａｎ（θ−Δａ）＜Ｔ＜２×Ｙｔａｎ（θ＋Δｂ）            （２）
の関係にある。
【００３１】
図８に示した従来のインライン型光モジュール１０ｂの場合、ファイバ間距離は、おおよそ２Ｘあり、それがそのまま光モジュールの長さの大部分となるが、図１に示す本発明の反射型光モジュール１０ａの長さはおおよそＹとなり、
Ｙ＝ｃｏｓθ×Ｘ（θ＞０）
から、本発明の反射型モジュールは、明らかに従来例の約半分程度の長さに納まる。
【００３２】
図１（ｂ）は、上記光ファイバ先端５ａにおける結合用レンズ４ａとの位置関係を示した図である。光モジュール１０ａを小型化するには、出来るだけ光路長を短くする必要性があり、入出力用の光ファイバ先端面５ｂの部分で光路を曲げる構成にしている。
【００３３】
光路を曲げる手段は、図１に示した光ファイバ先端面５ｂを角度αを有する斜め端面とし、光ファイバ先端面５ｂの垂線と光信号９のなす角度をβとし、空気とファイバコアの屈折率差による角度θを利用している。その場合の角度θは、ファイバコア屈折率をｎｃ、空気の屈折率を１とすると、スネルの法則を用いて、
ｓｉｎβ＝ｎｃ  ｘ  ｓｉｎα（ｎｃ＞１）
β＝ｓｉｎ−１（ｎｃ  ｘ  ｓｉｎα）
θ＝β−α＝ｓｉｎ−１（ｎｃ  ｘ  ｓｉｎα）−α
ここでファイバ端面加工角度αの公差が±Δ１であり、使用素子２の厚さ、入射角度設定により実際のファイバ間隔Ｔが設定される。これを超えた場合は光軸ズレにより挿入損失の増加、リターンロスの変動が生じる。θの範囲は、
ｓｉｎ−１｛ｎｃ  ｘ  ｓｉｎ（α―Δ１）｝−（α−Δ１）＜θ＜ｓｉｎ−１（ｎｃ  ｘ
ｓｉｎ（α＋Δ１））−（α＋Δ１）                                    （３）
のように表すことができる。又、それによるθの公差のΔａ、Δｂは、
Δａ＝θ―ｓｉｎ―１｛ｎｃ×ｓｉｎ（α―Δ１）｝―（α−Δ１）
Δｂ＝ｓｉｎ―１｛ｎｃ×ｓｉｎ（α＋Δ１）｝―（α＋Δ１）―θ
で表される。
【００３４】
尚、角度αの公差Δ１は、２°以内とすることが好ましい。
【００３５】
図１の反射型モジュールは、各結合用レンズ４ａを光軸１１ａ上に設置し、平行光又は反射板１近傍で焦点を結ぶ収束光にして出射する。その光軸１１ａ方向に反射板１を設置すると、角度θで反射板１に入射し、同じ角度θで全反射する。
必要な機能の第１の光学素子２，第２の光学素子３をその間に設置する。第１の光学素子２，第２の光学素子３の機能としては、ある特定の波長を透過又は反射するフィルタ板、又は光信号９を透過、反射光又は戻り光を遮断する光アイソレータを構成する光学素子、減衰機能を有する素子等の第１の光学素子２，第２の光学素子３を設置することができる。
【００３６】
ここでは、第１の光学素子２，第２の光学素子３の形状を平面状に設定しているが、端面反射を防止するには光軸１１ａに対し、斜めに設置する必要性がある。
【００３７】
その場合、出射側２０ａの光軸１１ａがずれる為、わずかであるが光ファイバ５間の距離Ｔの値が変わる。又、断面形状が楔状の素子を用いた場合も同様である。ここでは反射板１の表面で反射する構成としているが、反射板１を透過し、その裏面で反射する構成でも問題ない。その場合、反射板１自体にファラデー回転子、フィルター素子等の機能を付加してもよく、実装する第１の光学素子２，第２の光学素子３の部品点数を削減することができる。
【００３８】
図２は、本発明の他の実施形態で、この場合レンズに筒状の屈折率分布型レンズ４ｂを用いている。この場合、光ファイバ先端面５ｂは傾斜させず、屈折率分布型レンズ４ｂの光ファイバ先端５ａ側をある角度γで傾斜させる。光ファイバ光軸１１と屈折率分布型レンズ４ｂの軸方向のなす角度をθ、屈折率分布型レンズ４ｂの光軸近傍の屈折率をｎｌとすると、
ｓｉｎα＝ｎｌｘｓｉｎθ（ｎｌ＞１）
α＝ｓｉｎ−１（ｎｌｘｓｉｎθ）
γ＝α−θ＝ｓｉｎ−１（ｎｌｘｓｉｎθ）−θ
ここでレンズ端面加工角度γの加工公差が±Δ２であり、θ、使用素子２、入射角度設定により、実際のファイバ間隔Ｔが設定される。これを超えた場合は光軸ズレにより挿入損失の増加、リターンロスの変動が生じる。それによるθの範囲は、
ｓｉｎ―１｛ｎｌ×ｓｉｎ（γ―Δ２）｝―（γ−Δ２）＜θ＜ｓｉｎ―１｛ｎｌ×ｓｉｎ（α＋Δ２）｝―（α＋Δ２）                                （４）
のように導入して表すことができる。それによるθの公差Δａ、Δｂは
Δａ＝θ―ｓｉｎ―１｛ｎｌ×ｓｉｎ（γ―Δ２）｝―（γ−Δ２）
Δｂ＝ｓｉｎ―１｛ｎｌ×ｓｉｎ（γ＋Δ２）｝―（γ＋Δ２）―θ
で表される。
【００３９】
尚、角度γの加工公差Δ２は、２°以内とすることが好ましい。
【００４０】
光ファイバ先端５ａを出射した光信号９は、光ファイバ光軸１１から角度θ傾斜して設置した屈折率分布型レンズ４ｂの角度γ傾斜した面に入射する。
【００４１】
そこで、光ファイバ光軸１１から角度θ曲げられ、その方向を維持して屈折率分布型レンズ４ｂから出射される。使用するレンズ４ｂの特性により平行光又は収束光となり、第一の光学素子２に入射透過し、反射板１に角度θで入射、同じ角度θで反射され、第２の光学素子３に入射透過し、屈折率分布型レンズ４ｂを介し光ファイバ先端面５ｂに入射、出力される。
【００４２】
図３（ａ）（ｂ）は、本発明による反射型光モジュールの他の実施形態を示したもので、図３（ａ）は、特定の波長の光信号を反射するフィルタ（以下、フィルタを有する反射板１２ａという）を使用した場合の実施例である。光学素子１４の表面には波長λ１の光信号９を反射する多層フィルタ膜が蒸着されており、入射角θで入射した波長λ１の光信号９を角度θで反射する。それ以外の波長λ２の光信号９は透過し、反射板１により全反射される。従ってこの場合は、出射側２０ａに１個、入射側２０ｂに２個の光ファイバ５及び結合用レンズ４ａが必要である（図示せず）。尚、こうしたフィルタを有する反射板１２ａを複数用いた構成は、必要に応じ、更に増やした構成も可能である。
【００４３】
図３（ｂ）は、反射板１をファラデー回転子１６としたもの（以下、ファラデー回転子の反射板１２ｂという）で、ファラデー回転子の反射板１２ｂの厚みによる偏光回転角は４５°である。透過した片側を全反射面１７とすることにより、入射時の偏光角度を出射時に９０°回転するファラデー回転子として機能することができる。第１の光学素子２、第２の光学素子３にルチル結晶などの複屈折性結晶の偏光子を用いることによりインライン型光アイソレータとしても機能させることができる。
【００４４】
以上示したように本発明による反射型光モジュール１０ａは、複数の素子を実装することができる。
【００４５】
その実装方法としては、図４に示したような１つの平面基板７上に光学素子を実装することができる。即ち、光学素子を表面実装することで、複雑な位置調整の為のアライメントを廃するものである。例えば、それぞれの光学素子２，３を基板７上に形成した精密スリット又はＶ溝１３に上面から設置、固定実装するものである。そうすることにより、チップ実装マシンなどを使用することができ、大量に製作することが容易になる。各光学素子を固定するには、各種接着剤、ソルダガラス、ハンダ材料が使用することができる。そうした光学素子を固定実装した平面基板７をケース８内に入れ、ケース８片面から２本のフェルール６に装着した接続用光ファイバ５の位置を調整し、ケース８に固定する。そうしたプロセスにより、本発明による反射型光モジュール１０ａを製作することができる。
【００４６】
図５（ａ）及び図６は２心反射型光モジュール装置１００を示す図である。該２心反射型光モジュール装置１００は、入出力手段の光ファイバ１０１ａ、１０１ｂ、２心光フェルール１０２、レンズ１０３、フィルタ１０４、４５°ファラデー回転子ミラー１０７、永久磁石１０８からなり、２心光フェルール１０２は入出力手段１０１の光ファイバ１０１ａ、１０１ｂを保持している。
【００４７】
前記２心光フェルール１０２の実施形態について図５（ｂ）を用いて説明する。
【００４８】
本発明の２心光フェルール１０２は、スリーブ１０２ａとキャピラリ１０２ｂからなり２本の光ファイバ１０１ａ、１０１ｂを中央部に配置し、その間隔をＴとして樹脂で固着されている。前記キャピラリ１０２ｂは前記２本の光ファイバ１０１ａ、１０１ｂを保持するものであり、該２本の光ファイバ１０１ａ、ｂの被覆樹脂内部に裸ファイバ１０２ｃがある。またキャピラリ１０２ｂをスリーブ１０２ａに圧入して前記２心光フェルール１０２とする。なお、前記スリーブ１０２ａはステンレス製で、キャピラリ１０２ｂはセラミック製（ジルコニア製）である。
【００４９】
さらに、本発明のフィルタ１０４をベッセル型光学薄膜光フィルタとしている。
【００５０】
以下図示してないが前記べッセル型光学薄膜フィルタの膜構成は、ガラス基板上に高屈折率材料ｎＨと低屈折率材料ｎＬの多層膜を積層したものである。光搬送波の波長をλｃとすると、各薄膜層の厚さはλｃ／４単位その整数倍となっている。
【００５１】
その作用は、１つの光学素子が入出力経路となる場合、入出力する光信号が相互に干渉し合わないように波長を安定化させるというものである。
【００５２】
前記永久磁石１０８は円筒形の磁石で内部の前記４５°ファラデー回転子１０５に光軸と平行な飽和磁界を与える。前記４５°ファラデー回転子１０５は両面が平面で、材料としてはビスマス置換ガーネット結晶がもちいられ、その厚さは入射する光信号の偏波方向が４５°回転するように調整されている。
【００５３】
前記ファラデー回転子ミラー１０７は、該４５°ファラデー回転子１０５と、該４５°ファラデー回転子１０５を透過した光信号を反射させる反射板１０６とを組み合わせて構成したもので、その光信号の偏波面を往復で９０°回転させることができる。反射板１０６は多層誘電体からなり、前記４５°ファラデー回転子１０５の片側の平面に直接形成されており、９９％以上の反射率を有する。
【００５４】
次に光信号の経路について説明する。
【００５５】
入力手段の光ファイバ１０１ａから入射する光信号ｔは、レンズ１０３、フィルタ１０４、４５°ファラデー回転子１０５を透過後、反射板１０６で全反射される。次に、反射板１０６で反射した光信号ｒは、フィルタ１０４、レンズ１０３を透過後、出力手段の光ファイバ１０１ｂへ入射して出力する。
【００５６】
以上示したように、本発明による反射型光モジュール装置は、上記のような２心フェルールとベッセル型光学薄膜光フィルタとファラデー回転子ミラーを使用することで、その他の必要に応じて配置される光学素子を入出力兼用とすることができるので、光学素子の部品点数を減らし、光学系を簡素化することができる。
【００５７】
このように、本発明の反射型光モジュール装置は２本の光ファイバを用いて波長の光信号を多重伝送できる高密度波長多重伝送システムにも使用できる。
【００５８】
図７は、本発明による反射型光モジュールのファイバ余長処理を含めた必要な実装面積Ｓａを示した実施例で、ケース長Ｚ、ケース幅Ｄとしたときおおよそ
Ｓａ＝（Ｚ＋Ｒ）×｛２Ｒ＋Ｄ／２｝                              （５）
で示される。
【００５９】
図９に示される従来のインライン型光モジュール１０ｂの場合の必要な実装面積Ｓｂは、
2004206052.tif 000004
ここでＲ＞Ｄ＞ｄであり、Ｄはファイバ余長処理半径であるＲに比べて十分小さいので、
Ｓａ＝（Ｚ＋Ｒ）×２Ｒ
Ｓｂ＝２（Ｚ＋Ｒ）×２Ｒ
と近似することができるので
図７、１１の比較からも明らかなようにファイバ余長処理半径Ｒが等しい場合、ＳａはほぼＳｂのほぼ半分になる。
【００６０】
本発明では、反射板１を中心として入力側と出力側のファイバや素子が左右対称とすることが好ましい。対称の場合は、左右で同じ部品を使用することができ、光ファイバ５の位置調整が容易となる。
【００６１】
【実施例】
ここで以下に示す方法で反射型光モジュールを試作した。
【００６２】
図４に示すように予めセラミックス製の基板上に加工された精密スリット１３に、実施例１として図１に準じて構成されたフィルタ素子２を１個、反射板１を１個、結合用レンズ４ａを２個を接着剤により固定実装した。
【００６３】
ファイバ先端面５ｂの傾斜角α＝２５°とし、ファイバコア屈折率ｎｃ＝１．５２、ファイバ先端５ａと反射板１の距離の垂直成分がＹ＝１５ｍｍの場合、角度θ＝１５度、ファイバ間隔Ｔ＝８ｍｍとなった。
【００６４】
但し、ファイバ先端５ａを研磨加工などにより傾斜とする際、どうしても加工公差Δ１が生じ、公差として、Δ１＝２°としている。その場合入反射角θの公差Δａ、Δｂは、
１３．４°＜θ＜１６．６°より
Δａ、Δｂ＝±１．６°となり
ファイバ間隔Ｔは、
６．９ｍｍ＜Ｔ＜９．２ｍｍ
の範囲内とすることができた。
【００６５】
又、実施例２として図２に示す光軸付近の屈折率ｎｌ＝１．５８の屈折率分布型レンズを使用した構成の場合、レンズ端γの角度をγ＝２３°その加工公差Δ２＝±２°とすると、θ＝１５．１°、Ｙ＝１５ｍｍ、ファイバ間距離Ｔ＝８．１ｍｍである。γの加工公差によるθの範囲は、
１３．５°＜θ＜１６．９°より
そのときのθの公差Δａ、Δｂは
Δａ＝１．６°
Δｂ＝１．８°
となり、ファイバ間隔Ｔの範囲は、
７．２ｍｍ＜Ｔ＜９．１ｍｍ
の範囲内とすることができた。
【００６６】
実施例１，２とも光学素子２として挿入損失０．２ｄＢの透過型フィルタ素子１個用い、反射損失０．１ｄＢ以下の反射板１を介し、入出力用光ファイバ５を通しての挿入損失の合計は、０．５ｄＢ以下であった。
【００６７】
実施例１，２で試作された反射型光モジュール１０ａをケース長Ｚ＝２５ｍｍ、ケース幅Ｄ＝１５ｍｍ、高さ５ｍｍの金属製のケース内に設置、入出力用光ファイバ５を設置固定し、光ファイバ余長処理半径をＲ＝２０ｍｍとして光回路基板（図示せず）上に実装した。その場合使用した光回路基板の大きさは５０ｍｍ平方（実装面積Ｓａ＝２５００ｍｍ２）となった。
【００６８】
従来のインライン型光モジュールの場合、ケース長Ｌ＝５０ｍｍ、ケース径ｄ＝５ｍｍ、光ファイバ余長処理半径Ｒ＝２０ｍｍのものを使用すると、必要な実装面積Ｓｂ＝３８２５ｍｍ２となった。本発明の場合、従来例の２５００／３８２５×１００＝６５．３（％）になり、実装面積を約３５％削減することができた。
【００６９】
実施例３として次に光ファイバ先端と反射板の間に特定波長の光信号を反射するフィルタを備えた実施例について図３（ａ）を用いて説明する。
【００７０】
１４８０ｎｍ励起のファイバ増幅器の合波器に用いる２入力、１出力フィルタモジュールで、ファイバ先端面５ｂの傾斜角α＝２５°のものを用い第１の光学素子２に波長１４８０ｎｍ、帯域３０ｎｍ、入射角１５°のフィルタを有する反射板１２ａを１．４ｍｍ平方、厚さ０．５ｍｍの硝子板に蒸着したものを用い、角度θ＝１５°、Ｙ＝７ｍｍにて平面基板７上に設置した。
【００７１】
１４８０ｎｍ入力側２０ａの光ファイバ５は、出力側の２０ｂ光ファイバ５から約４ｍｍの距離の同方向内側に設置、固定した。
【００７２】
又、１．４ｍｍ平方、厚さ０．５ｍｍ、入射角１５度、反射率９８％の反射板１を角度θ＝１５°Ｙ＝１５ｍｍにて平面基板７上に設置して、透過光を全反射させた。
１５５０ｎｍ用の出力側２０ｂの光ファイバ５は、１４８０ｎｍ用の出力側２０ｂの光ファイバ５から約４ｍｍ、入力側２０ａの光ファイバ５から約８ｍｍの所に設置した。
【００７３】
１５５０ｎｍ帯の光信号９は、入力側２０ａの光ファイバ５、反射板１と１４８０ｎｍの波長を反射するフィルタを有する反射板１２ａを透過、出力側２０ｂの光ファイバ５を介し出力されるが、その挿入損失は、０．５ｄＢであった。
【００７４】
また、１４８０ｎｍ励起光の挿入損失は、０．４ｄＢ以下であった。
【００７５】
上記を、ケース長Ｚ＝２５ｍｍ、幅Ｄ１５ｍｍ、高さ５ｍｍのケースに実装、光ファイバ余長処理半径Ｒ＝２０ｍｍで光回路基板上に実装した。必要とする実装面積Ｓａは、先の実施例１，２と同じ２５００ｍｍ平方で、従来に比較し、同様に約３５％実装スペースを削減することができた。
【００７６】
次に、実施例４として、反射板をファラデー回転子で構成した実施例を図３（ｂ）を用いて説明する。
【００７７】
又、反射板１の材料にＢｉ置換ガーネット、サイズは１ｍｍ平方、厚さ０．３７ｍｍ全面にＡＲコート１５を施し、裏面を反射率９８％の全反射面１７とした。
【００７８】
磁界印加用磁石をガーネット板の下に置き、磁界を印可、入射光の偏光角を４５°×２＝９０°にして出射させるファラデー回転子の反射板１２ｂを構成した。
【００７９】
更に第１の光学素子２、第２の光学素子３に楔型ルチル結晶の複屈折性の分離型偏光子を平面基板７上に固定実装、インライン型光アイソレータとして構成、先の実施例と同様なケースに実装した結果、使用波長１５５０ｎｍ±２０ｎｍ、挿入損失０．５ｄＢ以下、分離度３０ｄＢ以上のものを実現、実装スペースも従来比  約３５％削減することができた。
【００８０】
実施例５として図５に示す２心反射型光モジュール装置１００の構成は入力手段及び出力手段１０１、２心光フェルール１０２、１個のレンズ１０３、フィルタ１０４、ファラデー回転子ミラー１０７及び永久磁石１０８より作成した。
【００８１】
また、２心光フェルール１０２は、入力手段が光ファイバ１０１ａと出力手段が光ファイバ１０１ｂを保持するものである。
【００８２】
また、本実施例に示すように、１個のレンズ１０３はコリメータ等の部品を用いた。
【００８３】
また、２心光フェルール１０２の入力手段が光ファイバ１０１ａと出力手段が光ファイバ１０１ｂを被覆樹脂を除去した間隔がＴ＝０．２５±０．０５ｍｍで実施した。
【００８４】
また、本発明のフィルタ１０４は光信号のみを透過する光バンドパスフィルタを使用した。ここで、本発明のフィルタ１０４はベッセル型光学薄膜光フィルタの構成は、ガラス基板上の屈折率をｎＧ＝１．６５に高屈折率材料Ｔａ２Ｏ５をｎＨ＝２．１４と低屈折率ＳｉＯ２をｎＬ＝１．４６の多層膜を積層してベッセル型光学薄膜光フィルタを実現した。光搬送波の波長をλｃが１５５０．１２ｎｍとすると、各薄膜層の厚さはλｃ／４を単位としてその整数倍となっている。薄膜の総数は約１３０層となる。多層膜を積層してベッセル型光学薄膜光フィルタを実現した。上記のベッセル型光学薄膜光フィルタを用いて光バンドパスフィルタを実現した。
【００８５】
更に、本実施例５のファラデー回転子ミラー１０７は、（ＹｂＴｂＢｉ）３Ｆｅ５Ｏ１２の磁性ガーネット単結晶等が用いられ、その厚さ３５０μｍは入射光の偏波方向が４５°回転するように調整されている。反射板１０６は、多層誘電体からなり、前記ファラデー回転子１０５の一面に直接形成されている。この多層誘電体からなる反射板１０６は、光信号の損失が小さく、９９％以上の反射率を有する。本実施例では、前記ファラデー回転子１０５に反射板１０６を直接形成することにより、部品点数の削減が実現する。すなわち、波長１５５０．１２ｎｍの光信号に対して屈折率が２．３４である。さらに、逆方向波の偏光は、前記ファラデー回転ミラー１０７内に進む時に４５°回転を経験し、それから逆戻りして進む時にもう４５°の回転を経験する。
【００８６】
また、前記永久磁石１０６は、円筒型の磁石で内部のファラデー回転子ミラー１０７に光軸と平行な飽和磁界を与える。
【００８７】
更に、比較例としては図１０の従来技術に示す反射型光モジュールを用意した。
【００８８】
それぞれ、光波長λｃが１５５０．１２ｎｍ、強度０ｄＢの光信号を入力手段である光ファイバ１０１ａの２心反射型光モジュール装置１００と入力信号光と図１０の反射型光モジュールに伝送して実験を行った。
【００８９】
その結果は、従来の反射型光モジュールは、挿入損失の平均値０．７５ｄＢ、バラツキ０．０３６ｄＢあったのに対し、本発明の２心反射型光モジュール装置１００においては、平均値０．２１ｄＢ、バラツキ０．００８ｄＢと従来に比べ、挿入損失は平均０．５４ｄＢと大幅に改善され、また、バラツキも約９分の２と極めて小さくなった。従来技術を有する２本のファイバ端をコア拡大部１８とし、コリメータレンズ効果を持たせたものであるが、完全に平行なコリメータ光ではなく、光が広がるため、光学素子を複数用いて素子の厚さが厚くなると、各入出射ファイバ間の光路長が長くなり、損失が増大してしまうものであった。一方で、このような反射型光モジュールを製造することはきわめて難しく、工業規模では不確実になる恐れがある。従来技術で提案された解決方法は、工業的に実施が難しいので、もっと実施が簡単な解決方法を見つけたのが２心反射型光モジュールである。
【００９０】
【発明の効果】
複数の光ファイバを用いて光信号を入出力する光モジュールにおいて、上記各光ファイバが光モジュールの同方向側に位置し、各光ファイバは、その先端より光ファイバ光軸に対し角度θ（°）で光信号を入出射する手段を有するとともに、入力側のファイバから出射された光信号を反射して出力側のファイバへ入射するための反射板を備え、上記各光ファイバ間の距離をＴ（ｍｍ）、上記光ファイバ先端と反射板との距離の垂直成分をＹ（ｍｍ）としたとき
２×Ｙｔａｎ（θ−Δ）＜Ｔ＜２×Ｙｔａｎ（θ＋Δｂ）
但し、Δａ，Δｂ：加工公差により生じるθの公差
を満たしたことにより、
左右対称の同様な光学系が２カ所で構成できる為、ケース長が約半分で済み、従来と同じ光学素子の実装スペースを確保することができる。
【００９１】
また、反射板にファラデー回転子、フィルター機能を付加することができるので、光学素子の部品点数を減らし、光学系を簡素化することができる。
【００９２】
更に、入出力用の光ファイバをモジュールの片側に集中させたため、ファイバ余長処理が片側だけになり、本発明の反射型光モジュールを光回路部に用いることにより、光回路部のスペースの削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の反射型光モジュール内部の実施形態を示す図、（ｂ）は同図（ａ）中のＡ部の詳細を示す図である。
【図２】（ａ）は本発明の反射型光モジュール内部の他の実施形態を示す図、（ｂ）は同図（ａ）中のＢ部の詳細を示す図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、本発明の反射型光モジュールの他の実施形態を示す図である。
【図４】（ａ）は本発明の反射型光モジュールの他の実施形態の正面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】（ａ）は本発明の２心反射型光モジュールを示す構成図、（ｂ）はＡ部詳細図である。
【図６】本発明の２心反射型光モジュール使用状態を示す図である。
【図７】本発明の反射型光モジュールを使用したファイバ余長処理を含めた基板実装例を示す図である。
【図８】従来のインライン型光モジュールの正面図である。
【図９】従来のインライン型光モジュールを使用したファイバ余長処理を含めた基板実装例を示す図である。
【図１０】従来例の反射型光モジュールの構成を示す図である。
【符号の説明】
１      反射板
２      第１の光学素子
３      第２の光学素子
４ａ    結合用レンズ
４ｂ    屈折率分布型レンズ
５      光ファイバ
５ａ    光ファイバ先端
５ｂ    光ファイバ先端面
６      フェルール
７      平面基板
８      ケース
９      光信号
１０ａ  反射型光モジュール
１０ｂ  インライン型光モジュール
１１    光ファイバ光軸
１１ａ  光軸
１２ａ  フィルタを有する反射板
１２ｂ  ファラデー回転子の反射板
１３    精密スリットまたはＶ溝
１４    反射フィルタ
１５    ＡＲコート面
１６、１０５    ４５°ファラデー回転子
１７    全反射面
１８    コア拡大部
１９ａ  入力側
１９ｂ  出力側
２０ａ  出射側
２０ｂ  入射側
２１、２２    光学素子
１００    ２心反射型光モジュール装置
１０１    入出力手段
１０１ａ、１０１ｂ  光ファイバ
１０２    ２心光フェルール
１０２ａ  スリーブ
１０２ｂ  キャピラリ
１０２ｃ  裸ファイバ
１０３    レンズ
１０４    フィルタ
１０６    反射板
１０７    ４５°ファラデー回転子ミラー
１０８    永久磁石
ｔ      入力光信号
ｒ      反射光信号
Ｔ      ファイバ間隔
【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】
2004206052.tif 000011
【図８】
2004206052.tif 000012
【図９】
2004206052.tif 000013
【図１０】
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