(57)【要約】【課題】種々の光機能部品を収納した状態で全体の小型化を可能にする構造を備えた光モジュール等を提供する。【解決手段】光モジュール（１０）は、光機能部品（４０）と、光機能部品（４０）を収納するケース（３０）と、光機能部品（４０）に一端が光学的に接続されるとともに８μｍ以下の最小モードフィールド径を有する光ファイバ（２００）を含む光ファイバ部品（１００）を備える。特に、この光ファイバ部品（１００）は、光ファイバ（２００）の少なくとも一部が曲率半径３０ｍｍ未満で曲げられた状態で、ケース（３０）内に収納されることで、当該光モジュール（１０）全体の小型化を実現する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光機能部品と、
前記光機能部品を収納するケースと、
前記光機能部品に一端が光学的に接続されるとともに少なくとも両端部を除く中間部分において８μｍ以下のモードフィールド径を有する第１光ファイバを含む光ファイバ部品であって、該第１光ファイバにおける中間部分の少なくとも一部が曲率半径３０ｍｍ未満で曲げられた状態で、全体あるいはその一部が前記ケース内に収納された光ファイバ部品とを備えた光モジュール。
【請求項２】
前記第１ファイバにおける中間部分の少なくとも一部は、曲率半径１０ｍｍ以下で曲げられた状態で前記ケース内に収納されていることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項３】
前記第１光ファイバの曲げ部分における損失増加は、０．１ｄＢ以下であることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項４】
前記光ファイバ部品は、前記光機能部品と光学的に接続される一方の端面を含む端部にモードフィールド径を変化させるための第１ＭＦＤ変換部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項５】
前記光ファイバ部品は、前記一方の端面と対向する他方の端面を含む端部にモードフィールド径を変化させるための第２ＭＦＤ変換部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項６】
前記光ファイバ部品は、前記光機能部品と光学的に接続される一方の端面を含む端部にモードフィールド径を変化させるための第１ＭＦＤ変換部が設けられるとともに、該一方の端面と対向する他方の端面を含む端部にモードフィールド径を変化させるための第２ＭＦＤ変換部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項７】
前記光機能部品は光導波路素子を含み、該光導波路素子と光学的に接続された前記光ファイバ部品の端面におけるモードフィールド径は、該光導波路素子と一致するかあるいは±１０％の誤差範囲内に近似していることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項記載の光モジュール。
【請求項８】
前記光機能部品は半導体レーザを含み、前記光ファイバ部品は、前記一方の端面において、該半導体レーザと十分な空間結合効率が得られる程度のモードフィールド径を有することを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項記載の光モジュール。
【請求項９】
前記光機能部品は、前記半導体レーザと前記光ファイバ部品とを十分な空間結合効率で光学的に接続するための光学結合系をさらに備えたことを特徴とする請求項８記載の光モジュール。
【請求項１０】
前記光ファイバ部品は、前記第１光ファイバの外周に設けられたカーボンコートをさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項１１】
前記光ファイバ部品の両端面におけるモードフィールド径は、互いに異なることを特徴とする請求項６記載の光モジュール。
【請求項１２】
前記光ファイバ部品は、前記第１ＭＦＤ変換部が設けられた端部に、該第１ＭＦＤ変換部を収納した状態で取り付けられた第１コネクタをさらに備えたことを特徴とする請求項４又は６のいずれか一項記載の光モジュール。
【請求項１３】
前記光ファイバ部品は、前記第２ＭＦＤ変換部が設けられた端部に、該第２ＭＦＤ変換部を収納した状態で取り付けられた第２コネクタをさらに備えたことを特徴とする請求項５又は６記載の光モジュール。
【請求項１４】
前記光ファイバ部品において、該光ファイバ部品の両端におけるモードフィールド径は、前記第１及び第２ＭＦＤ変換部に挟まれた中間部分におけるモードフィールド径よりも大きいことを特徴とする請求項６記載の光モジュール。
【請求項１５】
前記光ファイバ部品における前記第１及び第２ＭＦＤ変換部のいずれかが、前記第１光ファイバの端面と融着接続された第２光ファイバにより構成されることを特徴とする請求項４〜６記載の光ファイバモジュール。
【請求項１６】
前記光ファイバ部品は、所定軸に沿って伸びたコア領域と、該コア領域の外周に設けられたクラッド領域を備え、
前記第１及び第２ＭＦＤ変換部の少なくともいずれかに相当する部分において、前記コア領域の外径が前記光ファイバ部品の長手方向に沿ってテーパー状に拡大あるいは縮小していることを特徴とする請求項４〜６記載の光モジュール。
【請求項１７】
前記光ファイバ部品は、前記第１及び第２ＭＦＤ変換部の少なくともいずれかに相当する部分において、前記第１光ファイバのコア領域を熱拡散処理により該光ファイバの長手方向に沿ってテーパー状に拡大していることを特徴とする請求項１６記載の光モジュール。
【請求項１８】
前記光ファイバ部品における前記第１及び第２ＭＦＤ変換部のいずれかが、前記第１光ファイバの端面に融着接続された第２光ファイバにより構成され、その融着部が熱拡散処理されていることを特徴とする請求項１６記載の光モジュール。
【請求項１９】
前記光ファイバ部品は、それぞれが前記第１光ファイバと同じ構造を有する複数の光ファイバを備え、
これら複数の光ファイバのうちから選択された２本の光ファイバは、それら一方の端面におけるモードフィールド径が互いに異なっていることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項２０】
前記複数の光ファイバのうちから選択された２本の光ファイバは、互いに長さが異なることを特徴とする請求項１９記載の光モジュール。
【請求項２１】
前記光ファイバ部品は、それぞれが前記第１光ファイバと同じ構造を有するとともに、所定平面上に配列された複数の光ファイバを備え、これら複数の光ファイバそれぞれは、少なくとも一部が所定の曲率半径で曲げられていることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項２２】
一端に第３コネクタが取り付けられた光ファイバ伝送路と、請求項５又は６記載の光モジュールとを含む光通信システムであって、
前記光ファイバ伝送路と光学的に接続される前記光ファイバ部品の端面におけるモードフィールド径は、該光ファイバ伝送路のモードフィールド径と一致するかあるいは±１０％の誤差範囲内に近似している光通信システム。
【請求項２３】
前記第１光ファイバの他方の端部には、前記第２ＭＦＤ変換部を収納した状態で前記第３コネクタと接続される第４コネクタが取り付けられたことを特徴とする請求項２２記載の光通信システム。
【請求項２４】
前記光機能部品を複数備えるとともに、前記光ファイバ部品を１つ又はそれ以上備えた光モジュールであって、
前記光機能部品の少なくともいずれかは、光導波路素子を含み、
前記光導波路素子と光学的に接続される前記光ファイバ部品の端面におけるモードフィールド径は、該光導波路素子のモードフィールド径と一致するかあるいは±１０％の誤差範囲内に近似していることを特徴とする請求項１及び１９〜２１のいずれか一項記載の光モジュール。
【請求項２５】
前記光機能部品を複数備えるとともに、前記光ファイバ部品を１つ又はそれ以上備えた光モジュールであって、
前記光機能部品の少なくともいずれかは、半導体レーザを含み、
前記半導体レーザと光学的に接続される前記光ファイバ部品は、その端面において、該半導体レーザと十分な空間結合効率が得られる程度のモードフィールド径を有することを特徴とする請求項１、１９〜２１及び２４のいずれか一項記載の光モジュール。
【請求項２６】
一端に第５コネクタが取り付けられた光ファイバ伝送路と、請求項２４又は２５記載の光モジュールとを含む光通信システムであって、
前記光ファイバ伝送路と光学的に接続される前記光ファイバ部品の端面におけるモードフィールド径は、該光ファイバ伝送路のモードフィールド径と一致するかあるいは±１０％の誤差範囲内に近似している光通信システム。
【請求項２７】
前記光ファイバ部品の前記光ファイバ伝送路側に位置する端部には、前記第２ＭＦＤ変換部を収納した状態で前記第５コネクタと接続される第６コネクタが取り付けられたことを特徴とする請求項２６記載の光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、種々の光機能部品を有する光モジュール、及び該光モジュールを含む光通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、光通信の分野では、通信回線の大容量化のため波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）伝送システムなどの光通信システムが導入されてきた。このような光通信システムを構築するため、平面導波路（ＰＬＣ：Ｐｌａｎａｒ　Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）などの光機能部品が適用されるようになってきており、この傾向は今後益々拡大すると予想される。
【０００３】
例えば、特開平２０００−２７５４７０号公報には、高集積化を実現するために導波領域（コア領域）とクラッド領域との比屈折率差を１．５％まで大きくした平面導波路と、この平面導波路のモードフィールド径（約６μｍ）よりも大きいモードフィールド径（約１０μｍ）を有する伝送路であるシングルモード光ファイバ（１．３μｍ零分散ファイバ）とを接続する中間ファイバを備えた光モジュールが開示されている。通常、上述のような平面導波路の高集積化に起因してモードフィールド径は縮小するが、このようにモードフィールド径が縮小した平面導波路とシングルモード光ファイバを直接接続した場合、モードフィールド径の不整合により１．４ｄＢ程度の接続損失が発生する。そこで、特開平２０００−２７５４７０号公報では、平面導波路とシングルモードファイバと直接接続するのではなく、平面導波路と一致したモードフィールド径を有する中間ファイバの一方の端部と該平面導波路とを一旦接続し、この中間ファイバの他方の端部を、ＴＥＣ（Ｔｈｅｒｍａｌｌｙ　Ｅｘｐａｎｄｅｄ　Ｃｏｒｅ）処理してモードフィールド径を拡大させた後にシングルモード光ファイバに接続することで、モードフィールド径の異なる平面導波路とシングルモード光ファイバとの光学的な接続を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
発明者らは、従来の光モジュールを詳細に検討した結果、以下のような課題を発見した。すなわち、特開平２０００−２７５４７０号公報には、平面導波路の高集積化により生じる該平面導波路と伝送路であるシングルモード光ファイバとのモードフィールド径の不整合に起因した接続損失を低減するため、平面導波路とシングルモード光ファイバとを中間ファイバを介して光学的に接続する技術が開示されている。この中間ファイバは、高集積化された平面導波路自体にＴＥＣ処理を行うことが難しいため、該平面導波路の一部として該平面導波路に接続された加工用導波路であって、シングルモード光ファイバと接続される端部において、そのモードフィールド径がシングルモード光ファイバのモードフィールド径と一致するようＴＥＣ処理されている。
【０００５】
しかしながら、上述のように高集積化された平面導波路とシングルモード光ファイバとの光学的な接続を、該平面導波路とモードフィールド径が一致した中間ファイバを介して接続したのでは、例え平面導波路自体の小型化が実現されたとしてもその一部である中間ファイバの存在により、結果的に光モジュール全体の小型化は実現できないという課題があった。
【０００６】
この発明は上述のような課題を解決するためになされたものであり、種々の光機能部品を収納した状態で全体の小型化を可能にする構造を備えた光モジュール及びそれを含む光通信システムを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る光モジュールは、光ファイバ、平面導波路（光導波路素子）、半導体レーザ等の光機能部品と、該光機能部品を収納するケースと、該光機能部品とともにケースに収納される光ファイバ部品とを備える。特に、光ファイバ部品は、ケース内の光機能部品と該ケース外の光機能部品とを接続する中間部材であって、数ｍ程度（好ましくは１ｍ未満）の短い光ファイバにより構成される。この光ファイバ（第１光ファイバ）は、ケース内の光機能部品に一端が光学的に接続されるとともに少なくとも両端部を除く中間部分において８μｍ以下のモードフィールド径を有し、該中間部分の少なくとも一部が曲率半径３０ｍｍ未満、好ましくは１０ｍｍ以下で曲げられた状態で、全体あるいはその一部がケース内に収納されている。このとき、上記光ファイバの曲げ部分における損失増加は、高密度配線を可能にするため０．１ｄＢ以下であるのが好ましい。
【０００８】
上述のように、この発明に係る光モジュールでは、ケース内の光機能部品とケース外の光機能部品とを光学的に接続する光ファイバ部品を、曲げ部分における損失増加が０．１ｄＢ以下になるよう、曲げに強い構造（高密度配線が可能）で実現することにより、当該光モジュール全体の小型化を可能にする。
【０００９】
なお、当該光モジュールの小型化には、ケース内の光機能部品自体の小型化も欠かせない。この場合、ケース内外の光機能部品間において、モードフィールド径の不整合が生じする可能性がある。したがって、上記光ファイバ部品は、ケース内外の光機能部品間の接続損失を効果的に低減するための構造をさらに備えるのが好ましい。具体的には、光ファイバ部品に含まれる上記第１ファイバは、少なくともいずれかの端面を含む端部にモードフィールド径を変化させるためのＭＦＤ変換部が設けられるのが好ましく、より好ましい態様としては、ケース内の光機能部品と光学的に接続される一方の端面を含む端部に第１ＭＦＤ変換部が設けられるとともに、該一方の端面と対向する他方の端面を含む端部にも第２ＭＦＤ変換部が設けられる。この場合、光学的に接続される光機能部品の種類とは無関係に接続損失の増加を効果的に抑制できる高い設計自由度を与えるため、上記第１光ファイバの両端面において、一方の端面におけるモードフィールド径は、他方の端面におけるモードフィールド径とは異なっていてもよい。
【００１０】
また、上記第１光ファイバにおいて、第１及び第２ＭＦＤ変換部の間に位置する中間部分におけるモードフィールド径は、一方及び他方の端面それぞれにおけるモードフィールド径よりも小さいのがよく、具体的には、該中間部分におけるモードフィールド径は、８μｍ以下であるのが好ましい。該モードフィールド径が８μｍ以下であれば、上記第１光ファイバの一部を、曲率半径３０ｍｍ未満、さらには１０ｍｍ以下で曲げた場合でも曲げロスの増加が抑制されるからである。これにより、当該光ファイバ部品の収納スペースが制限された場合であっても、当該光ファイバ部品が適用されたモジュール全体のサイズ増加が効果的に回避される。なお、上記第１及び第２ＭＦＤ変換部は曲げに弱いため、配線条件によっては、このような光ファイバ部品の端部に、これら第１及び第２ＭＦＤ変換部のいずれかを収納した状態でコネクタが取り付けられる。
【００１１】
上述のように第１及び第２ＭＦＤ変換部が両端部に設けられた上記光ファイバ部品において、上記第１光ファイバは、所定軸に沿って伸びたコア領域と該コア領域の外周に設けられたクラッド領域とを備える。このとき、上記第１及び第２ＭＦＤ変換部は、当該第１光ファイバの端部に位置し、この第１光ファイバの長手方向に沿ってコア領域がテーパー状に拡大あるいは縮小された部分である。なお、このようにコア領域をテーパー状に変化させる手段としては、例えば、コア領域の外径自体をテーパー状に変化させたり、ＴＥＣ処理によりコア領域を拡大あるいは縮小させることにより実現できる。すなわち、第１光ファイバにおいて、これら第１及び第２ＭＦＤ変換部の少なくともいずれかに相当する部分におけるコア領域の外径を、該第１光ファイバの長手方向に沿ってテーパー状に拡大あるいは縮小することにより、該第１及び第２ＭＦＤ変換部が得られる。また、これら第１及び第２ＭＦＤ変換部の少なくともいずれかに相当する部分に対しＴＥＣ処理を行うことによっても、該第１及び第２ＭＦＤ変換部が得られる。
【００１２】
さらに、上記光ファイバ部品は、上記第１光ファイバの他、該第１光ファイバの中間部分におけるモードフィールド径よりも大きいモードフィールド径を有する第２光ファイバを備えてもよい。この場合、第２光ファイバは、第１光ファイバの端面のうちいずれかに融着接続される。そして、この第２光ファイバに隣接する第１及び第２ＭＦＤ変換部のいずれかに相当する部分がＴＥＣ処理されることにより、正確に端面におけるモードフィールド径が管理される。
【００１３】
上記光ファイバ部品は、上記第１光ファイバの外周に設けられたカーボンコートをさらに備えてもよい。この構造により該第１光ファイバの一部を曲率半径３０ｍｍ未満か、さらには１０ｍｍ以下で曲げても静疲労破断が回避される。
【００１４】
この発明に係る光モジュールは、上述のような構造を備えた光ファイバ部品と同じ構造を有する複数の光ファイバを備えてもよい。この場合、ケース内にはそれぞれモードフィールド径の異なる複数の光機能部品が収納されてもよい。
【００１５】
このような光モジュールにおいて、光ファイバ部品を構成する複数の光ファイバの各端面におけるモードフィールド径は、接続されるべき光機能部品のモードフィールド径に合わせてそれぞれ個別に調節されている。また、このように複数の光ファイバを含む光ファイバ部品では、これら光ファイバの長さが、接続される光機能部品の配置に合わせて余長処理が不要になるようそれぞれ個別に調節されてもよい。
【００１６】
さらに、光ファイバ部品は、含まれる複数の光ファイバ（それぞれ上記第１光ファイバと同じ構造を有する）は、所定平面上に配列されてもよい。この場合、光ファイバ部品含まれる光ファイバそれぞれは、接続されるべき光機能部品の位置や当該光部品の収納スペース制限から、少なくとも一部が所定の曲率半径で曲げられる。具体的には、当該光部品に含まれる光ファイバそれぞれは、上記第１及び第２ＭＦＤ変換部それぞれに相当する端部の間に位置する中間部分におけるモードフィールド径が８μｍ以下でありかつその外周がカーボンコートされるとともに、少なくとも一部が曲率半径３０ｍｍ未満、好ましくは１０ｍｍ以下で曲げられるのが好ましい。
【００１７】
なお、ケース内に収納される光機能部品が光導波路素子を含む場合、該光導波路素子と光学的に接続された第１光ファイバの端面におけるモードフィールド径は、該光導波路素子と一致するかあるいは±１０％の誤差範囲内に近似しているのが好ましい。また、ケース内に収納された光機能部品が半導体レーザを含む場合、第１光ファイバは、一方の端面において、該半導体レーザと十分な空間結合効率が得られる程度のモードフィールド径を有するのが好ましく、さらには、該半導体レーザと第１光ファイバとを十分な空間結合効率で光学的に接続するためのレンズ等の光学結合系をさらに含むのが好ましい。
【００１８】
この発明に係る光モジュールは、ケース内に複数種類の光機能部品を備えてもよく、この場合、光機能部品間の接続や該光機能部品と例えば光ファイバ伝送路などの外部光機能部品との接続のため、１つ又はそれ以上の光ファイバ部品を備えるのが好ましい。光ファイバ部品は、上述のように両端にＭＦＤ変換部を有する１又はそれ以上の光ファイバを含む。
【００１９】
このように、ケース内に設けられた複数の光機能部品のうち少なくともいずれかが光導波路素子の場合も、この光導波路素子と光学的に接続される光ファイバ部品の端面におけるモードフィールド径は、該光導波路素子のモードフィールド径と一致するかあるいは±１０％の誤差範囲内に近似しているのが好ましい。また、上記複数の光機能部品のうち少なくともいずれかが半導体レーザの場合、この半導体レーザと光学的に接続される光ファイバ部品は、その端面において、該半導体レーザと十分な空間結合効率が得られる程度のモードフィールド径を有するのが好ましい。
【００２０】
上述のような構造を有する光モジュールは、光ファイバ伝送路を含む光通信システムに適用可能である。すなわち、この発明に係る光通信システムにおいて、光ファイバ伝送路と光学的に接続される上記第１光ファイバの端面におけるモードフィールド径は、該光ファイバ伝送路のモードフィールド径と一致するかあるいは±１０％の誤差範囲内に近似しているのが好ましい。また、該光ファイバ伝送路の端部には、コネクタが取り付けられてもよい。このとき、第１光ファイバの端部にも、第２ＭＦＤ変換部を収納した状態で、光ファイバ伝送路の短部に取り付けられたコネクタと接続されるコネクタが取り付けられるのが好ましい。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る光モジュール及びそれを含む光通信システム各実施形態を、図１〜図１３を用いて詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一部位、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００２２】
図１は、この発明に係る光モジュールの第１実施形態における基本的な構造を示す図である。この第１実施形態に係る光モジュール１０は、光ファイバ、平面導波路（光導波路素子）、半導体レーザ等の光機能部品４０と、該光機能部品４０を収納するケース３０と、該光機能部品４０とともにケースに収納される光ファイバ部品１００とを備える。特に、光ファイバ部品１００は、ケース３０内の光機能部品４０と該ケース３０外の他の光機能部品である光ファイバ２０（光通信システムにおける伝送路）とを光学的に接続する中間部材として機能し、数ｍ程度（好ましくは１ｍ未満）の短い光ファイバにより構成される。この光ファイバ（第１光ファイバ）は、ケース３０内の光機能部品４０に一端が光学的に接続されるとともに少なくとも両端部を除く中間部分において８μｍ以下のモードフィールド径を有する。さらに、光ファイバ部品１００は、それに含まれる光ファイバの中間部分の少なくとも一部が曲率半径ｒ（３０ｍｍ未満、好ましくは１０ｍｍ以下）で曲げられた状態でケース３０内に収納される。なお、光ファイバ部品１００の収納形態は、例えば図１（ａ）に示されたように、光ファイバ部品１００全体がケース３０内に収納されても、図１（ｂ）に示されたように、その一部がケース３０内に収納されてもよい。さらに、光ファイバ部品１００は、図１（ｃ）に示されたように、ケース３０内に収納された一部に対して余長処理が行われてもよい。図１（ｃ）において、１１０は光ファイバ部品１００の余長処理部である。また、上記光ファイバ部品１００は、上記光ファイバの曲げ部分における損失増加は、高密度配線を可能にするため０．１ｄＢ以下であるのが好ましい。
【００２３】
一方、このような光ファイバ部品１００が適用される光モジュールの小型化を考えると、種々の課題がある。例えば、光ファイバ部品１００（実質的には該光ファイバ部品１００に含まれる光ファイバ）と外部伝送路である光ファイバ２０との融着接続部分は、接続損失の増加を抑制するため曲がらないように補強が必要であるが、この場合、より小さな曲率半径で当該光ファイバ部品１００を曲げることができなければ、結果的に光モジュール全体のサイズが大きくなってしまう。また、ＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ　Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　Ｇｒａｔｉｎｇ）のような平面導波路にファイバアレイを介して光ファイバ部品１００の一端を接続する場合、このファイバアレイ内にＭＦＤ変換部を収納するよう構成すれば、新たな補強構造は不要になる。しかしながら、この光ファイバ部品１００に含まれる光ファイバが通常のシングルモード光ファイバであると、曲げによる伝送損失が発生するため、当該光ファイバ部品１００の一部を小さな曲率半径で曲げることができず、この場合も結果として光モジュール全体のサイズの低減ができない。
【００２４】
そこで、この発明に係る光モジュールに適用可能な光ファイバ部品１００では、両端部を除く中間部分におけるモードフィールド径が８μｍ以下である光ファイバを含むので、曲げロスが小さくなり、高密度配線可能な程度の曲率半径ｒ（３０ｍｍ未満、好ましくは１０ｍｍ以下）で曲げることができ（収納スペースを小さくできる）、結果的に図１に示されたような光モジュール３０全体の更なる小型化を可能にする。
【００２５】
具体的に、この発明に係る光モジュールに適用可能な光ファイバ部品１００は、例えば図２（ａ）に示されたように、ケース３０内外の光機能部品それぞれとの接続を可能にするため両端面２１１、２２１が研磨処理された光ファイバ２００を含む。特に、異なるモードフィールド径を有する光機能部品間における接続損失を低減するため、この第１構造を有する光ファイバ部品１００Ａにおいて、光ファイバ２００は、一方の端面２１１を含む端部にモードフィールド径を変化させる第１ＭＦＤ変換部２１０が設けられるとともに、該一方の端面２１１と対向する他方の端面２２１を含む端部にもモードフィールド径を変化させる第２ＭＦＤ変換部２２０が設けられるのがよい。
【００２６】
なお、光ファイバ２００は、図２（ｂ）に示されたように、所定軸に沿って伸びたコア領域２０１と、該コア領域２０１の外周に設けられたクラッド領域２０２とを備える。この図２（ｂ）は、図２（ａ）中のＩ−Ｉ線に沿った光ファイバ２００の断面構造を示す図である。また、光ファイバ部品１００は、モードフィールド径の異なる光機能部品間の光学的接続を、接続損失を増加させることなく可能にする中間部品として機能するため、光ファイバ２００の両端面２１１、２２１におけるモードフィールド径は、それぞれが光学的に接続される光機能部品のモードフィールド径と一致するか±１０％程度の誤差範囲内であればよく、また、互いの端面におけるモードフィールド径も、それぞれ接続される光機能部品側に合わせてあればよく、これらは必ずしも一致している必要はない。このような構造を有する光ファイバ２００によれば、互いに光学的に接続される光機能部品間でのモードフィールド径の不整合に起因した接続損失が効果的に低減される。
【００２７】
図３は、上記光ファイバ部品１００におけるＭＦＤ変換部の構造を示す図であり、特に、光ファイバ２００の第２ＭＦＤ変換部２２０付近を拡大した図である。なお、図３では、第１ＭＦＤ変換部２１０も第２ＭＦＤ変換部２２０と同様の構造を有するよう示されているが、これら第１及び第２ＭＦＤ変換部２１０、２２０は必ずしも同じ構造である必要はない。
【００２８】
上記第１及び第２ＭＦＤ変換部２１０、２２０は、光ファイバ２００の端部に位置し、該光ファイバ２００の長手方向に沿ってコア領域２０１がテーパー状に拡大あるいは縮小された部分である。このようにテーパー状にコア領域２０１を変化させる手段としては、主に、コア領域２０１の外径自体をテーパー状に変化させたり、ＴＥＣ処理によりコア領域２０１を拡大あるいは縮小させることが考えられる。
【００２９】
具体的にコア領域２０１をテーパー状に変化させる第１の構造は、図３（ａ）に示されたように、これら第１及び第２ＭＦＤ変換部２１０、２２０の少なくともいずれかに相当する部分におけるコア領域２０１の外径が、端面２２１に向かってテーパー状に拡大あるいは縮小されている。このように、第１及び第２ＭＦＤ変換部２１０、２２０それぞれにおいて、コア領域２０１の外径が端部２１１、２２１に向かって徐々に拡大あるいは縮小させることにより、モードフィールド径を所望のサイズに調節できる。
【００３０】
また、コア領域２０１をテーパー状に変化させる第２の構造は、ＴＥＣ処理を行うことで実現できる。例えば図３（ｂ）に示されたように、コア領域２０１に屈折率増加剤となるドーパントが添加された光ファイバ（クラッド領域は純シリカガラス）を用意し、これら第１及び第２ＭＦＤ変換部２１０、２２０の少なくともいずれかに相当する部分に対してＴＥＣ処理を行うことにより、該第１光ファイバの長手方向に沿ってコア領域２０１をテーパー状に拡大させてもよい。なお、図３（ｂ）において、２３０は、コア領域２０１に含まれるドーパントの熱拡散領域を示す。このように、光ファイバ２００の端部においてＴＥＣ処理を行えば、安価に熱拡散によるコア領域２０１の拡大が達成できる。逆に、線引時に大きな張力で線引した光ファイバを用意すれば、所望の部分をＴＥＣ処理することにより、その内部の応力を弛緩させ、モードフィールド径を縮小させることもできる。すなわち、第１及び第２ＭＦＤ変換部２１０、２２０に相当する部分にＴＥＣ処理を施すことにより、接続されるべき光機能部品のモードフィールド径に合わせてコア領域を縮小させてもよい。なお、第１及び第２ＭＦＤ変換部２１０、２２０の間の中間部分に対してＴＥＣ処理が施されても、両端の第１及び第２ＭＦＤ変換部２１０、２２０におけるモードフィールド径を相対的に拡大、縮小させる構造が容易に得られる。
【００３１】
また、上記光ファイバ部品１００において、第１及び第２ＭＦＤ変換部２１０、２２０の間に位置する光ファイバ２００の中間部分におけるモードフィールド径は、両端面２１１、２２１それぞれにおけるモードフィールド径よりも小さくなるよう設計されてもよい。具体的には、第１及び第２ＭＦＤ変換部２１０、２２０の間に位置する光ファイバ２００の中間部分におけるモードフィールド径は、高密度配線を可能にするため８μｍ以下である。このような構造により、光機能部品４０と当該光ファイバ部品１００とのモードフィールド径の不整合に起因した接続損失の増加が効果的に抑制される一方、曲げロスが小さくなるので、ケース３０内の制限された収納スペースに当該光ファイバ部品１００を配置することが可能になり、結果的に光モジュール１０全体の小型化が実現される。
【００３２】
なお、ケース３０内の光機能部品４０と光ファイバ部品１００との光学的接続には、光機能部品４０の種類によって種々の形態が考えられる。第１の接続形態としては、光機能部品４０が平面導波路を含む場合、図４（ａ）に示されたように、平面導波路４１と光ファイバ部品１００に含まれる光ファイバ２００とが接着剤２３０を介して固定してもよい。なお、図４（ａ）において４１ａは、平面導波路４１内に作り込まれたコア領域（光導波領域）であり、該コア領域４１ａと光ファイバ２００のコア領域２０１とが所定の結合効率で光学的に接続される。また、光機能部品４０が半導体レーザのようなアクティブ素子を含む場合、図４（ｂ）に示されたように、半導体レーザ４２と光ファイバ２００とが所定の空間結合効率で接続されるよう配置されてもよい。なお、図４（ｂ）において、４２ａは半導体レーザ４２から出力されたビームである。さらに、光機能部品４０は、半導体レーザ４１と光ファイバ２００との間に、これら半導体レーザ４２と光ファイバ２００とを所定の空間結合効率で接続するようレンズ系が配置されてもよい。図４（ｃ）は、このようなレンズ系４３を介してビーム４ｂが光ファイバ２００の端面２１１に導かれることにより、半導体レーザ４１と光ファイバ２００とを所定の空間結合効率で接続することが可能になる。
【００３３】
図５は、図１に示されたような第１実施形態に係る光モジュール１０に適用可能な光ファイバ部品１００の第２構造を示す図である。
【００３４】
この第２構造を有する光ファイバ部品１００Ｂは、光ファイバ２００と、該光ファイバ２００における第２ＭＦＤ変換部２２０側の端面２２１に融着接続された別の光ファイバ３００（第２光ファイバ）とを備える。この別の光ファイバ３００に隣接する第２ＭＦＤ変換部２２０では、接続部Ａを含む所定領域が熱拡散処理されている。該別の光ファイバ３００のモードフィールド径は目標とするモードフィールド径と略一致しているため、光ファイバ２００と別の光ファイバ３００とを融着接続した後に、第２ＭＦＤ変換部２２０となる部分にＴＥＣ処理を行うことにより、変換されるべきモードフィールド径が正確に管理される。
【００３５】
さらに、図６は、図１に示された第１実施形態に係る光モジュール１０に適用可能な光ファイバ部品１００の第３構造を示す図であり、光ファイバ２００は、コア領域２０１とクラッド領域２０２を備える。上述のように光ファイバ２００の中間部分におけるモードフィールド径が十分に小さければ、小さい曲率半径で曲げることができる。例えば図１に示された光モジュール１０において、光ファイバ部品１００（実質的に光ファイバ２００）における第２ＭＦＤ変換部２２０をケース出口側のコネクタ等に内蔵させることで、該第２ＭＦＤ変換部２２０と光ファイバ２０との融着部分の補強は不要になり、また、曲げロスの発生も抑制される。しかしながら、当該光ファイバ部品１００自体に曲げ応力による静疲労破断が発生してしまう可能性がある。このような場合も、十分に当該光ファイバ部品１００を小さな曲率半径で曲げることができなくなるので、当該光ファイバ部品１００が適用された光部品自体のサイズ増加は避けられない。
【００３６】
そこで、第３構造を有する光ファイバ部品１００Ｃは、光ファイバ２００の外周に設けられたカーボンコート２５０をさらに備える。このように、カーボンコート２５０が設けられることにより、光ファイバ２００が曲率半径３０ｍｍ未満、さらには１０ｍｍ以下で曲げられた場合であっても、この光ファイバ２００における静疲労破断の可能性は大幅に低減される。
【００３７】
上記光ファイバ部品１００が両端部にそれぞれ第１及び第２ＭＦＤ変換部２１０、２２０を有する場合、配線条件によっては、第１及び第２ＭＦＤ変換部２１０、２２０の少なくともいずれかいずれかが曲げられる可能性がある。そこで、これら第１及び第２ＭＦＤ変換部２１０、２２０を保護するために対応する端部にコネクタを取り付けてもよい。図７は、第１実施形態に係る光モジュール１０の種々の変形例として、光ファイバ部品１００の少なくとも一方の端部にコネクタ５００ａ、５００ｂが取り付けられた構造を示す。具体的には、図７（ａ）に示された光モジュール１０では、光ファイバ部品１００の第２ＭＦＤ変換部２２０が位置する端部にコネクタ５００ａが取り付けられている。また、図７（ｂ）に示された光モジュール１０は、光ファイバ部品１００の第２ＭＦＤ変換部２２０が位置する端部がケース３０の外側に位置する構造を備え、コネクタ５００ａが該第２ＭＦＤ変換部２２０が位置する光ファイバ部品１００の端部に取り付けられている。さらに、図７（ｃ）に示された光モジュール１０では、光機能部品４０と接続される光ファイバ部品の端部（第１ＭＦＤ変換部２１０が位置する）にコネクタ５００ｂが取り付けられている。なお、コネクタ５００ｂには、ファイバアレイが使用される場合もある。
【００３８】
次に、上述のような構造を有する光ファイバ部品１００は、種々の光モジュールへの適用が可能である。例えば、上述のような構造を備えた当該光ファイバ部品１００と同様な構造を有する複数の光ファイバを有してもよい。図８は、この発明に係る光モジュールにおける第２実施形態の構造を示す図であり、この第２実施形態に係る光モジュール５０には、複数の光ファイバを含む光ファイバ部品４００（各光ファイバは上述の光ファイバ部品１００と同じ）が適用されている。なお、この第２実施形態に係る光モジュール５０において、ケース３０内に収納される光機能部品４０は、第１実施形態と同様に、光ファイバ、光導波路素子、半導体レーザ等である。
【００３９】
図９（ａ）は、第２実施形態に係る光モジュール５０に適用される光ファイバ部品４００の第１構造を示す図である。この光ファイバ部品４００Ａは、上述の光ファイバ部品１００と同じ構造を有する複数の光ファイバ２００ａ〜２００ｄを備える。また、これら光ファイバ２００ａ〜２００ｄは、第１ＭＦＤ変換部２１０ａ〜２１０ｄと第２ＭＦＤ変換部２２０ａ〜２２０ｄをそれぞれ備えるとともに、それぞれ研磨処理された一方の端面２１１ａ〜２１１ｄと、他方の端面２２１ａ〜２２１ｄを備える。特に、この光ファイバ部品４００Ａにおいて、光ファイバ２００ａ〜２００ｄの端面２１１ａ〜２１１ｄそれぞれにおけるモードフィールド径は、接続される光機能部品のモードフィールド径に合わせて個別に調節されている。すなわち、全ての端面におけるモードフィールド径は一致していない場合もある。例えば、端面２２１ａ〜２２１ｄにおけるモードフィールド径は、全て１０μｍであるのに対し、端面２１１ａにおけるモードフィールド径は４μｍ、端面２１１ｂ、端面２１１ｄにおけるモードフィールド径はともに６μｍ、端面２１１ｃにおけるモードフィールド径は８μｍである。このような構造を有する光ファイバ部品４００Ａによれば、ＭＦＤの異なる複数種類の光機能部品を一括して接続することが可能になる。
【００４０】
また、図９（ｂ）は、第２実施形態に係る光モジュール５０に適用される光ファイバ部品４００の第２構造を示す図である。この光ファイバ部品４００Ｂにおいて、光ファイバ２００ａ〜２００ｄの長さは、接続される光機能部品の配置位置等、構造上の条件を満たすことで不要な余長処理を避けるため、個別に調節されている（各光ファイバの長さは一致していない場合もある）。このような構造を有する光ファイバ部品４００Ｂによれば、余長処理の必要がなく、光モジュールの限られた収納スペースに効率よく収納され、結果として光モジュール全体の小型化が可能になる。
【００４１】
さらに、図１０は、第２実施形態に係る光モジュール５０に適用される光ファイバ部品の第３構造を示す図である。この光ファイバ部品４００Ｃでは、光ファイバ２００ａ〜２００ｄそれぞれが、ラミネートシート４５０（所定の平面）上に配列されており、これら光ファイバ２００ａ〜２００ｄそれぞれは、少なくとも一部が所定の曲率半径ｒで曲げられている。具体的には、光ファイバ２００ａ〜２００ｄそれぞれは、第１ＭＦＤ変換部２１１ａ〜２１１ｄ及び第２ＭＦＤ変換部２２１ａ〜２２１ｄそれぞれに相当する端部の間に位置する中間部分におけるモードフィールド径が８μｍ以下である。また、これら光ファイバ２００ａ〜２００ｄそれぞれは、その外周がカーボンコートされている（図６参照）。さらに、これら光ファイバ２００ａ〜２００ｄそれぞれは、少なくとも一部が曲率半径３０ｍｍ未満、好ましくは１０ｍｍ以下で曲げられている。
【００４２】
通常、光モジュール５０の収納スペースは、全体の小型化のため限界がある一方で、光ファイバ２００ａ〜２００ｄの各端部の設置位置も接続される光機能部品の配置位置に依存してより小さな曲率半径で曲げる必要がある。このような製造上の条件を満たせば、曲げロスの増加が効果的に抑制され、結果的に、より小さなスペースに当該光ファイバ部品４００が配置された場合でもケース３０内外の光機能部品間における接続損失の増加が回避されるとともに、当該光ファイバ部品４００が適用された光モジュール全体の小型化も可能になる。
【００４３】
さらに、この発明に係る光モジュールは、ケース内に複数種類の光機能部品を備えるとともに、これら光機能部品間の接続や例えば光ファイバ伝送路などの外部光機能部品との接続のため、１つ又はそれ以上の光ファイバ部品（この発明に係る光ファイバ部品）を備えてもよい。図１１は、この発明に係る光モジュールにおける第３実施形態の構成を示す図である。この第３実施形態に係る光モジュール６０は、光導波路素子、半導体レーザ等の複数の光機能部品４０を備えるとともに、１つ又はそれ以上の光ファイバ部品１００、４００を備える。光ファイバ部品１００は、両端には第１及び第２ＭＦＤ変換部２１０、２２０が設けられた光ファイバを含む。また、光ファイバ部品４００は複数の光ファイバを含み、これら光ファイバの両端にも第１及び第２ＭＦＤ変換部２１０、２２０が設けられている。
【００４４】
上述の光ファイバ部品１００、４００は、ケース３０内に設けられた光機能部品４０間を接続するよう配置されてもよく、また、ケース３０内の光機能部品４０と光ファイバ伝送路などの外部光機能部品とを接続するよう配置されてもよい。なお、配置される光ファイバ部品１００、４００に余長部分がある場合、これら光ファイバ部品は、余長部分が３０ｍｍ未満、好ましくは１０ｍｍ以下の曲率半径ｒで曲げられた状態で配置される。
【００４５】
特に、この第３実施形態において、ケース３０内に設けられた光機能部品４０のうち少なくともいずれかが光導波路素子を含む場合、この光導波路素子と光学的に接続される光ファイバ部品１００、４００の端面におけるモードフィールド径は、該光導波路素子のモードフィールド径と一致するかあるいは±１０％の誤差範囲内に近似するよう設定される。また、光機能部品４０のうち少なくともいずれかが半導体レーザを含む場合、この半導体レーザと光学的に接続される光ファイバ部品１００、４００は、その端面において、該半導体レーザと十分な空間結合効率が得られる程度のモードフィールド径を有する。
【００４６】
上述のような第１及び第２実施形態に係る光モジュール１０、５０が適用される光通信システムは、種々の変形が可能である。図１２は、この発明に係る光通信システムの種々の変形例を示す図である。
【００４７】
この発明に係る光通信システムは、外部光機能部品である光ファイバ伝送路２０と、上述のような構造を有する光モジュール１０（５０）を有し、これら光ファイバ伝送路２０と光モジュール１０（５０）とが光学的に接続されている。
【００４８】
特に、光ファイバ伝送路２０の端部には接続用コネクタ５００ｃが取り付けられており、この光ファイバ伝送路２０と接続される光ファイバ部品１００の端部（第２ＭＦＤ変換部２２０が位置する）にもコネクタ５００ａが取り付けられる。なお、図１２（ａ）には、光ファイバ部品１００と接続される光ファイバ伝送路２００の端部にコネクタ５００ｃが取り付けられた光通信システム、図１２（ｂ）には、光ファイバ部品１００の端部（ＭＦＤ変換部２２０が位置する）と光ファイバ伝送路２０の端部それぞれにコネクタ５００ａ、５００ｂが取り付けられた光通信システム、そして、図１２（ｃ）には、図１２（ｂ）における光ファイバ部品１００及び光ファイバ伝送路２０の接続部分が当該光モジュール１０（５０）におけるケース３０の外側に配置された光通信システム、の各構造が示されている。
【００４９】
このような種々の構造を有する当該光通信システムにおいて、上記光ファイバ部品１００の端面におけるモードフィールド径は、光ファイバ伝送路２０のモードフィールド径と一致するかあるいは±１０％の誤差範囲内に近似しているのが好ましい。
【００５０】
さらに、図１３は、上述の第３実施形態に係る光モジュール６０が適用される光通信システムの構成を示す図である。当該光通信システムは、外部光機能部品である光ファイバ伝送路２０と、上述のような構造を有する光モジュール６０を有し、これら光ファイバ伝送路２０と光モジュール６０に含まれるいずれかの光機能部品４０とが光学的に接続されている。
【００５１】
特に、光ファイバ伝送路２０の端部には接続用コネクタ５００ｃが取り付けられており、この光ファイバ伝送路２０と接続される光ファイバ部品１００の端部（第２ＭＦＤ変換部２２０が位置する）にもコネクタ５００ａが取り付けられる。なお、各コネクタ５００ａ、５００ｃの接続形態は、上述の図１２（ａ）〜図１２（ｃ）と同様である。
【００５２】
また、図１３に示された光通信システムにおいても、光ファイバ伝送路２０と光学的に接続される光ファイバ部品１００、４００の端面におけるモードフィールド径は、該光ファイバ伝送路２０のモードフィールド径と一致するかあるいは±１０％の誤差範囲内に近似しているのが好ましい。
【００５３】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、光機能部品と光ファイバ伝送路とを接続する中間部材としての光ファイバ部品を曲率半径３０ｍｍ未満、好ましくは１０ｍｍ以下に一部曲げた状態で、該光機能部品とともにケース内に収納するので、当該光モジュール全体の小型化が可能になる。さらに、光ファイバ部品の両端部に接続される光機能部品等のモードフィールド径に該光ファイバ部品のモードフィールド径を一致あるいは近似させるＭＦＤ変換部が設けられることにより、光機能部品と光ファイバ伝送路とのモードフィールド径の不整合に起因した損失増加を効果的に抑制できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る光モジュールの第１実施形態における基本的な構造を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る光モジュールに適用可能な光ファイバ部品の第１構造を示す図である。
【図３】光ファイバ部品におけるＭＦＤ変換部の構造を示す図である。
【図４】光機能部品と光ファイバ部品との種々の接続構造を説明するための図である。
【図５】第１実施形態に係る光モジュールに適用可能な光ファイバ部品の第２構造を示す図である。
【図６】第１実施形態に係る光モジュールに適用可能な光ファイバ部品の第３構造を示す図である。
【図７】第１実施形態に係る光モジュールの種々の変形例を示す図である。
【図８】この発明に係る光モジュールの第２実施形態の概略構造を示す図である。
【図９】第２実施形態に係る光モジュールに適用可能な光ファイバ部品の第１及び第２構造を示す図である。
【図１０】第２実施形態に係る光モジュールに適用可能な光ファイバ部品の第３構造を示す図である。
【図１１】この発明に係る光モジュールの第３実施形態の構成を示す図である。
【図１２】第１及び第２実施形態に係る光モジュールが適用された光通信システム（この発明に係る光通信システム）の種々の変形例を示す図である。
【図１３】第３実施形態に係る光モジュールが適用された光通信システム（この発明に係る光通信システム）の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０、５０、６０…光モジュール、２０、４０、４１、４２、４３…光機能部品、３０…ケース、１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、４００、４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ…光ファイバ部品、１１０…曲げ部、２００、２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄ、３００…光ファイバ、２０１…コア領域、２０２…クラッド領域、２１０、２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄ…第１ＭＦＤ変換部、２２０、２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄ…第２ＭＦＤ変換部、２１１、２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１１ｄ、２２１、２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃ、２２１ｄ…端面、２５０…カーボンコート、４５０…ラミネートシート、５００ａ、５００ｂ、５００ｃ…コネクタ。
【図１】
2004004425.tif 000003
【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】
2004004425.tif 000011
【図１０】
2004004425.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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