(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体光増幅素子とグレーティングファイバとから構成される光共振器を備える光モジュールであって、
光放出面および光反射面を有する半導体光増幅素子と、
前記半導体光増幅素子に向いている第１の端部および光コネクタに対面すべき第２の端部を有するフェルール、並びに前記フェルールにおいて前記第１の端部から前記第２の端部まで所定の軸に沿って伸び回折格子を有するグレーティングファイバより構成されるファイバスタブ部品と、
前記半導体光増幅素子を搭載する搭載部材と、
前記半導体光増幅素子を前記ファイバスタブ部品から隔置するように前記所定の軸に沿って伸びると共に、縁及び蓋部を有する離間部材と、
前記所定の軸に沿って配置された第１および第２の内壁面部を含む内壁面を有するスリーブと、
前記離間部材の前記蓋部に固定されている保持部材と、
前記半導体光増幅素子と前記ファイバスタブ部品との間に配置されたレンズと、
前記搭載部材の上面に配置されたキャップと、
を備え、
前記ファイバスタブ部品は第１及び第２の面を有し、
前記離間部材の前記縁は前記搭載部材に固定され、
前記ファイバスタブ部品の前記第２の面は、前記離間部材の前記蓋部と接しており、
前記光共振器の共振器長は、前記離間部材の高さによって決定され、
前記ファイバスタブ部品は、前記第１の内壁面部によって規定される空間に収容されて前記スリーブは前記ファイバスタブ部品を保持し、
前記保持部材の内側には、前記スリーブ及び前記ファイバスタブ部品が保持され、
前記キャップに前記レンズは装着されている、光モジュール。
【請求項２】
前記第２の内壁面部は、光コネクタのフェルールを収容可能なように設けられている、請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記スリーブは割りスリーブであり、前記ファイバスタブ部品を前記スリーブに挿入することのみにより前記スリーブに固定可能である、請求項１又は請求項２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記搭載部材は、１対の面を有し、該１対の面の一方から他方に前記所定の軸に沿って伸びるリード端子を有する、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記グレーティングファイバの端部の少なくとも一方が、該グレーティングファイバの光軸に対して傾斜している、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項６】
前記グレーティングファイバの端部の少なくとも一方に反射防止膜が設けられている、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項７】
前記半導体光増幅素子に光学的に結合されたフォトダイオードを更に備える、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項８】
前記離間部材の前記蓋部は、前記固定のために前記保持部材を滑らせるように移動可能に設けられている、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項９】
前記保持部材はコネクタを含む、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光モジュールは、光ファイバに信号光を提供するために光通信システムにおいて広く用いられている。この光モジュールは、一般に、半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子からのレーザ光を光ファイバへと導く光学系とを有する。半導体レーザ素子としては、ファブリペロー型半導体レーザ素子、又はＤＦＢ型半導体レーザ素子が用いられる。また、光モジュールとしては、これらの半導体レーザ素子の他に、半導体光増幅素子とブラッグ回折格子とにより光共振器が構成される外部共振器型の半導体レーザ装置もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
外部共振器型の半導体レーザ装置を用いた光モジュールの例は、例えば、文献「Electronics Letters 20th June 1991 vol.27 No.13, pp.1115-1116」、特開平６−５９６１号公報、ＷＯ９４／２２１８７号公報、及び特開２０００−５８９７５号公報などに記載されている。
【０００４】
特に、ＷＯ９４／２２１８７号公報には、光ファイバにはブラッグ回折格子が設けられ、しかもこの光ファイバが着脱可能なコネクタによりパッケージに結合され光共振器が構成される光モジュールが開示されている。このような光モジュールにおいては、ブラッグ波長が異なる回折格子を設けた数種類のグレーティングファイバを予め用意しておく。そして、これらのグレーティングファイバの１つを適宜付け替えることにより光モジュールから放出される光の波長を変更できる。
【０００５】
しかし、このグレーティングファイバはある程度の長さを有しているため、取り扱いが不便となることが多い。特に、その光ファイバを収納するための領域が必要となるため、例えばこのような光モジュールを用いた送信器を小型化することは難いといった問題がある。また、同文献に記載されるタイプのパッケージは大型になる傾向にあるため、やはり送信器の小型化には不利であるといった問題もある。さらに、所定の長さの光ファイバに回折格子を１つずつ形成するため、量産性が低いという問題もある。
【０００６】
また、ブラッグ回折格子が光ファイバに設けられた例は、特開２０００−５８９７５号公報にも開示されている。この公報に開示される光モジュールは、ある程度の長さのピッグテール光ファイバがモジュールのパッケージから延在している。これらの光モジュールは回路基板上に搭載される。この場合に、ピッグテール光ファイバを巻き回されたピッグテールファイバを配置するための領域が回路基板上に必要となる。例えば、ＬＡＮ(Local Area Network)といった光通信システムにおいては、回路基板の小型化が重要であり、光モジュールの小型化が望まれる分野もある。
【０００７】
そこで、本発明の第１の目的は、回路基板に搭載されたときピッグテールファイバを配置する領域を縮小できる構造を有する光モジュールを提供することにある。また、本発明の第２の目的は、様々なブラッグ反射波長を有するファイバスタブ部品を量産性良く、容易に得られるようにし、発振波長が様々に異なる光モジュールを量産性良く、容易に提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面に係る光モジュールは、(ａ)一対の端部および回折格子を有するグレーティングファイバと、一対の端部を有するフェルールとを有するファイバスタブ部品と、(ｂ)グレーティングファイバに光学的に結合された光放出面と光反射面とを有する半導体光増幅素子と、を備える。グレーティングファイバは、フェルール内において所定の軸に沿って伸びている。グレーティングファイバの端部の一方はフェルールの端部の一方に現れており、グレーティングファイバの端部の他方はフェルールの端部の他方に現れている。
【０００９】
上記の構成によれば、ファイバスタブ部品と半導体光増幅素子とが光学的に結合される。また、ファイバスタブ部品は、１対の端部を有するフェルールと１対の端部を有する光ファイバとを有し、光ファイバの各端部は、フェルールのそれぞれの端部に現れるので、ピッグテール光ファイバが不要になる。
【００１０】
本発明の別の側面に係る光モジュールは、半導体光増幅素子とグレーティングファイバとから構成される光共振器を備える。また、当該光モジュールは、光放出面および光反射面を有する半導体光増幅素子と、半導体光増幅素子に向いている第１の端部および光コネクタに対面すべき第２の端部を有するフェルール、並びにフェルールにおいて第１の端部から第２の端部まで所定の軸に沿って伸び回折格子を有するグレーティングファイバより構成されるファイバスタブ部品と、半導体光増幅素子を搭載する搭載部材と、半導体光増幅素子をファイバスタブ部品から隔置するように所定の軸に沿って伸びると共に、縁及び蓋部を有する離間部材と、所定の軸に沿って配置された第１および第２の内壁面部を含む内壁面を有するスリーブと、前記離間部材の前記蓋部に固定されている保持部材と、前記半導体光増幅素子と前記ファイバスタブ部品との間に配置されたレンズと、前記搭載部材の上面に配置されたキャップとを備える。ファイバスタブ部品は第１及び第２の面を有し、前記離間部材の前記縁は前記搭載部材に固定され、ファイバスタブ部品の第２の面は、離間部材の前記蓋部と接しており、光共振器の共振器長は、離間部材の高さによって決定され、ファイバスタブ部品は、第１の内壁面部によって規定される空間に収容されてスリーブは前記ファイバスタブ部品を保持する。前記保持部材の内側には、前記スリーブ及び前記ファイバスタブ部品が保持され、前記キャップには前記レンズは装着されている。
【００１１】
上記の構成によれば、グレーティングファイバと半導体光増幅素子とから光共振器が構成される。また、グレーティングファイバとフェルールとによりファイバスタブ部品が構成される。ファイバスタブ部品において、グレーティングファイバは、フェルールの第１の端部から第２の端部まで所定の軸に沿って伸びるとともに回折格子を有する。フェルールの第１の端部は半導体光増幅素子へ向いており、フェルールの第２の端部は光コネクタに対面する。そのため、ピッグテール光ファイバが不要となる。
【００１２】
また、上記の光モジュールは、所定の軸に沿って配置された第１および第２の内壁面部を含む内壁面を有するスリーブを更に備え、ファイバスタブ部品は、第１の内壁面部によって規定される空間に収容されていると好ましい。これによれば、ファイバスタブ部品を構成するフェルールの第２の端部は光コネクタに容易に対面し得る。
【００１３】
さらに、上記の光モジュールは、所定の軸に沿って配置された第１および第２の内壁面部を含む内壁面を有するスリーブを更に備え、ファイバスタブ部品は、第１の内壁面部によって規定される空間に収容されており、第２の内壁面部は、光コネクタのフェルールを収容可能なように設けられていると尚好ましい。これにより、光コネクタのフェルールをスリーブの第２の内壁面部に収納することができる。この光コネクタに当該光モジュールからのレーザ光が導入されるべき光ファイバが挿入されれば、ファイバスタブ部品と光ファイバとを光学的に容易に結合し得る。
【００１４】
さらにまた、上記の光モジュールは、半導体光増幅素子を搭載する搭載部材と、半導体光増幅素子をファイバスタブ部品から隔置するように上記の所定の軸に沿って伸びる離間部材とを備えると好適である。このような部材を備えれば、この部材の寸法を適宜調整することにより、半導体光増幅素子とファイバスタブ部品との距離を決定できる。すなわち、この部材により、半導体光増幅素子の光反射面とグレーティングファイバとで構成されるレーザ共振器の共振器長が調整される。
【００１５】
また、上記の光モジュールは、半導体光増幅素子とファイバスタブ部品との間に配置されたレンズを更に備えると好ましい。これにより、半導体光増幅素子から放出される光が効率良くファイバスタブ部品に導入される。
【００１６】
さらに、上記の搭載部材は、１対の面を有し、この１対の面の一方から他方に上記の所定の軸に沿って伸びるリード端子を有すると好ましい。これにより、上記の半導体光増幅素子とファイバスタブ部品とを搭載部材の１対の面の一方または他方に搭載できるとともに、搭載部材の外部に設けられた電源回路といった外部回路と半導体光増幅素子とを電気的に接続できる。
【００１７】
さらにまた、上記のグレーティングファイバの端部の少なくとも一方が、グレーティングファイバの光軸に対して傾斜していると有用である。半導体光増幅素子から放出された光はグレーティングファイバの端部において反射される。この反射光が半導体光増幅素子へと入射されると、半導体光増幅素子は、例えば発光強度の低下或いは光雑音の発生といった悪影響を受けることになる。グレーティングファイバの端部が光軸に対して傾斜していれば、この端部で反射した光が半導体光増幅素子に入射するのを防ぐことができる。よって、上述の悪影響を防ぐことができる。また、グレーティングファイバの端部の少なくとも一方に反射防止膜が設けられていると好ましい。反射防止膜によりグレーティングファイバ端部での反射そのものが低減されるため、半導体光増幅素子への反射光の入射が低減される。よって、上述の悪影響を抑えることができる。
【００１８】
本発明に係るファイバスタブ部品は、第１および第２の端部を有するフェルールと、このフェルールにおいて第１の端部から第２の端部まで伸び回折格子を有するグレーティングファイバとを備えることを特徴とする。上記の構成によれば、グレーティングファイバはフェルールの第１の端部から第２の端部まで伸びているので、グレーティングファイバへの光の入射と、グレーティングファイバからの光の出射とが容易に行なえる。
【００１９】
また、上記のグレーティングファイバの一端は、半導体光増幅素子と光学的に結合されるように設けられており、グレーティングファイバの他端は、光コネクタと光学的に結合されるように設けられていると好適である。これにより、半導体光増幅素子と光コネクタとがグレーティングファイバを介して光学的に結合される。
【００２０】
さらに、上記のグレーティングファイバの少なくとも一端は、当該グレーティングファイバの光軸に対して傾斜していると有用である。また、グレーティングファイバの少なくとも一端に反射防止膜が設けられていると好ましい。これにより、グレーティングファイバの一端からの反射光が半導体増幅素子に入射されることにより生じる悪影響を抑えることができる。
【００２１】
また、本発明の光モジュールは、本発明のファイバスタブ部品を用いることを特徴としても良い。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る光モジュールの実施形態について図面を参照しながら説明する。以下では、同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２３】
(第１の実施形態)
図１は、第１の実施形態による光モジュール１の断面図である。図１を参照すると、光モジュール１の主要部は、半導体光増幅素子２０とファイバスタブ部品４０とから構成され、搭載部材上に搭載されている。搭載部材としては、例えばステム部材１０があり、以下、ステム部材１０を使用する場合について説明する。
【００２４】
ステム部材１０は、ステム本体１１とリードピン１２ａ，１２ｂとを有する。ステム本体１１は１対をなす上面１１ａと下面１１ｂとを有する。上面１１ａ及び下面１１ｂは円形である。リードピン１２ａ，１２ｂは、所定の軸に沿って伸びており、ステム本体１１の上面１１ａ及び下面１１ｂを貫くように設けられている。また、リードピン１２ａ，１２ｂは、所定の絶縁部材により、ステム本体１１と電気的に絶縁されている。ステム本体１１及びリードピン１２ａ，１２ｂは金属製である。ステム本体１１の上面１１ａには、所定の軸に沿って設けられたポール部１３があり、ポール部１３はリードピン１２ａと電気的に結合されている。また、ポール部１３は、所定の軸に沿って伸びる側面を有し、その側面には、サブマウント１４が固定されている。サブマウント１４には半導体光増幅素子２０が固定されている。
【００２５】
半導体光増幅素子２０は、例えばＩｎＰ基板上に作製されＩｎＧａＡｓＰを活性層とする多重量子井戸構造を有する。また、半導体光増幅素子２０は、反射率が０．５％以下、好ましくは０．１％以下となるよう反射防止膜が設けられた光放出面を有する。さらに、半導体光増幅素子２０において、光放出面と対向する端面には反射膜が設けられ、光反射面を形成している。この光反射面は、３０％以上９５％以下、好ましくは６０％以上８０％以下といった反射率を有する。なお、反射防止膜及び反射膜は、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＳｉＮ、Ａｌ2Ｏ3、及びＭｇＦ2といった誘電体を積層した多層誘電体膜とすることができる。ここで、各誘電体膜の材料及び膜厚を適宜選定することにより、上述の反射率を持った反射防止膜及び反射膜が得られる。
【００２６】
半導体光増幅素子２０は、その光反射面がステム本体１１と対面するとともに、上面１１ａとほぼ平行になるよう固定される。また、半導体光増幅素子２０は、アノード及びカソードのための２つの電極(図示せず)を有し、それぞれの電極は、それぞれリードピン１２ｂとポール部１３とにボンディングワイヤ、例えば金線により結線されている。
【００２７】
ステム本体１１の上面１１ａ上には、フォトダイオード(以下、ＰＤと記す)２１が搭載されている。ＰＤ２１の受光面は、半導体光増幅素子２０の光反射面に光学的に結合するように対面している。このため、ＰＤ２１は、半導体光増幅素子２０の出射光の強度を検知するためのモニタＰＤとして作動する。ＰＤ２１は、その受光面が半導体光増幅素子２０の光反射面に対して所定の角度で傾斜するよう配置されている。これは、ＰＤ２１がステム本体１１の上面１１ａに設けられた凹部の傾斜面上に配置されることにより実現される。
【００２８】
また、ステム本体１１の上面１１ａにはキャップ１５が配置されている。キャップ１５は、全体として有蓋の略筒状であり、蓋部１５ａと開口端１５ｂとを有する。キャップ１５は金属製とすることができる。蓋部１５ａには所定の軸を中心とする円形の穴が設けられ、この穴にはレンズ１６が装着されている。レンズ１６は、球レンズ又は非球面レンズであると好ましい。また、レンズ１６は、半導体光増幅素子２０の光放出面と後述する光ファイバ４１ｂと光学的に結合しており、半導体光増幅素子２０からの光を光ファイバ４１ｂに集光する。
【００２９】
キャップ１５の開口端１５ｂには円環１５ｃが設けられている。円環１５ｃをステム本体１１の上面１１ａに溶接することにより、キャップ１５がステム本体１１に対して固定される。キャップ１５をステム本体１１に溶接する際には、以下の手順により光軸調整が行われる。例えば、半導体光増幅素子２０及びＰＤ２１が所定の位置に搭載される。半導体光増幅素子２０とリードピン１２ａ，１２ｂとの間を電気的に接続し、さらにＰＤ２１と図示しないリードピンとの間を電気的に接続する。次に、円環１５ｃが上面１１ａと接するようにキャップ１５がステム本体１１上に載置される。そして、リードピン１２ａ，１２ｂとの間に所定の電流値の電流を流し、半導体光増幅素子２０を発光させる。半導体光増幅素子２０からの光の強度をレンズ１６を介して測定する。このとき、位置決めするためにキャップ１５をステム本体１１の上面１１ａで滑らせるように動かし、光の強度が所定の値以上になる位置を見出す。そして、そのような位置にキャップ１５を保った状態で電気溶接を行うことにより、キャップ１５をステム本体１１に対して固定する。以上の手順により、光軸調整が行われるとともにキャップ１５がステム本体１１に対して結合される。なお、以上の作業は、窒素(Ｎ2)又はアルゴン(Ａｒ)といった不活性ガスの雰囲気下で行うと好ましい。このようにすれば、キャップ１５の内部が容易に不活性ガスで満たされる。
【００３０】
ステム本体１１には、キャップ１５を格納するように第１のスリーブ３１が設けられる。第１のスリーブ３１は、有蓋の略筒状であり、蓋部３１ａと縁３１ｂとを有する。蓋部３１ａには、所定の軸に沿った開口部３１ｃが設けられている。第１のスリーブ３１の縁３１ｂは、ステム本体１１の上面１１ａに固定されている。第１のスリーブ３１は、ステンレススチールといった金属により作製されると好ましい。この場合には、第１のスリーブ３１とステム本体１１との固定は、溶接により行われることが好ましい。例えば、以下のようにして第１のスリーブ３１が固定される。先ず、第１のスリーブ３１がキャップ１５を格納するように上面１１ａ上に載置される。次に、略筒状である第１のスリーブ３１と円形であるステム本体１１とが、その中心軸が互いに一致するよう保持治具等により位置決めされ、図１中の符号Ｄ，Ｅの位置において、電気溶接又はＹＡＧレーザにより溶接される。
【００３１】
第１のスリーブ３１の蓋部３１ａには、第２のスリーブ３２が固定される。第２のスリーブ３２は、ステンレススチール製であると好ましく、また、その形状は略筒である。第２のスリーブ３２の内側には、第３のスリーブ３３とファイバスタブ部品４０とが保持されている。すなわち、第２のスリーブ３２は、第３のスリーブ３３とファイバスタブ部材４０とを保持する保持部材としての役割を有する。
【００３２】
さらに、第３のスリーブ３３はファイバスタブ部品４０を保持する。第３のスリーブ３３はジルコニアから作製されると好ましい。また、第３のスリーブ３３は、いわゆる割りスリーブといった種類のスリーブであると望ましい。例えば、第３のスリーブ３３をファイバスタブ部品４０の外径より僅かに小さい内径を有する割りスリーブとすれば、ファイバスタブ部品４０を第３のスリーブ３３に挿入することのみにより、ファイバスタブ部品４０は第３のスリーブ３３に対して確実に固定される。
【００３３】
ファイバスタブ部品４０は、略円柱状であり、第一の面４０ａと第二の面４０ｂとを有している。また、ファイバスタブ部品４０は、管状のフェルール４１ａとこのフェルール４１ａに挿入された光ファイバ４１ｂとから構成される。光ファイバ４１ｂの一方の端面は、ファイバスタブ部品４０の第一の面４０ａと略同一面を構成するように形成される。また、光ファイバ４１ｂの他方の端面は、ファイバスタブ部品４０の第二の面４０ｂと略同一面を構成するように形成される。また、光ファイバ４１ｂのコア部にはブラッグ回折格子４１ｃが設けられている。第二の面４０ｂは光ファイバ４１ｂの中心軸に対して８２°以上８６°以下といった角度に傾斜されていることが好ましい。この傾斜により、第二の面４０ｂで光が反射されても、この反射光が半導体光増幅素子２０に戻るのを防ぐことができる。そのため、半導体光増幅素子２０の出力低下及び光雑音の発生などが抑止される。
【００３４】
なお、上記では、ファイバスタブ部品４０の第二の面４０ｂを光ファイバ４１ｂの中心軸に対して傾斜させる場合を説明したが、別の方法として、第二の面４０ｂに反射防止膜を設けるようにしてもよい。この反射防止膜は、例えば、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＳｉＮ、Ａｌ2Ｏ3、及びＭｇＦ2といった誘電体多層膜であってよい。また、この反射防止膜の反射率は、０．５％以下が望ましく、０．１％以下であればより望ましい。反射防止膜により第二の面４０ｂでの光の反射が低減される。そのため、第二の面４０ｂで反射した光が半導体光増幅素子２０へ入射した場合に発生する出力低下及び光雑音の発生といった悪影響が抑止される。
【００３５】
第２のスリーブ３２は、第１のスリーブ３１の蓋部３１ａに対して固定される。この固定には、電気溶接やＹＡＧレーザによる溶接が好適に利用される。また、この溶接の際には以下の通り光軸調整が行われる。先ず、第２のスリーブ３２内に第３のスリーブ３３とファイバスタブ部品４０とを格納する。次いで、第２のスリーブ３２を第１のスリーブ３１の蓋部３１ａに載置した後、半導体光増幅素子２０から光を放出させる。この光は、レンズ１６を透過し、第１のスリーブ３１の開口部３１ｃを通過してファイバスタブ部品４０の第一の面４０aに至る。ここで、第３のスリーブ３３を蓋部３１ａ上で滑らせるように動かし、その光を光ファイバ４１ｂに入射させる。そして、光ファイバ４１ｂの第二の面４０ｂ側から出射する光の強度をモニタするとともに、位置決めするために第３のスリーブ３３を滑らせるように動かし、光の強度が所定値を超える位置を見出す。このような位置が見出された後、第３のスリーブ３３をその位置に保ち、図１中に符号Ｂ，Ｃで示す位置において溶接を行ない第３のスリーブ３３を第１のスリーブ３１に対して固定する。
【００３６】
ここで、ファイバスタブ部品４０の第二の面４０ｂは、第１のスリーブ３１の蓋部３１ａと接している。また、第３のスリーブ３３の全長はファイバスタブ部品４０の全長よりも長い。そのため、ファイバスタブ部品４０は、第３のスリーブ３３の内壁面の一部において配置されている。また、第３のスリーブ３３の内壁面のうちファイバスタブ部品４０が配置されていない部分と第一の面４０ａとにより空間が画定されている。この空間には、図１中の矢印Ａで示す方向から挿入されて当該光モジュール１に接続される光コネクタに含まれるフェルール４３が配置される。このフェルール４３には、光モジュール１からのレーザ光が導入されるべき光ファイバ４４が挿入されている。第３のスリーブ３３の内径及びファイバスタブ部品４０の外径は、挿入される光ファイバ４４のフェルール４３の外径と略同一となるよう予め決定される。このようにすれば、ファイバスタブ部品４０に設けられた光ファイバ４１ｂと挿入された光ファイバ４４との光学的結合が容易に実現される。すなわち、レセプタクルと呼ばれる構成が、第２のスリーブ３２、第３のスリーブ３３及びファイバスタブ部品４０により形成されている。
【００３７】
また、フェルール４３を有する光コネクタ(図示せず)が、第２のスリーブ３２の外周部に設けられた凸部Ｆ，Ｇを利用して固定され得る。このようにすれば、第２のスリーブ３２は外部の光ファイバを接続する接続部材としての役割をも有することができる。
【００３８】
外部の光ファイバ４４が当該光モジュール１に接続されているときは、ファイバスタブ部品４０の第一の面４０ａに対して外部の光ファイバの端面が物理的に接していると好ましい。これにより、ファイバスタブ部品４０の光ファイバ４１ｂを通過したレーザ光が効率よく外部の光ファイバ４４へと導入される。また、光ファイバ４１ｂの第二の面４０ｂ側の端面が僅かに凸状に形成されると更に好ましい。これにより、光ファイバ４１ｂと外部の光ファイバ４４とがより確実に接することとなる。そのため、レーザ光がより効率よく外部の光ファイバ４４へと導入される。
【００３９】
本実施の形態では、光モジュール１の外径は最大部でも８〜１０ｍｍであり、ステム本体１１の下端から第２のスリーブ３２の上端までの長さは１３〜１５ｍｍである。従来の外部共振器型のレーザ装置を用いた光モジュールは２０〜３０ｍｍ程度のパッケージの長さと１ｍ程度のピッグテール光ファイバとを合せた大きさであったことと比べると、光モジュール１は非常に小型化される。そのため、例えば回路基板の小型化が望まれる場合に好適に適用することができる。
【００４０】
続いて、図面を参照しながら、ファイバスタブ部品４０の作製方法を詳細に説明する。図２(ａ)〜(ｆ)は、ファイバスタブ部品４０の作製方法を説明する工程図である。先ず、所定の軸に沿って伸びる柱状部材４５が作製される(図２(ａ))。この柱状部材４５は、ジルコニアといったセラミックスを円柱状に成形することにより作製できる。また、柱状部材４５の外径は、ファイバスタブ部品４０と光学的に結合される外部の光ファイバの接続部の外径を考慮して決定される。柱状部材４５の高さは、柱状部材４５の内部に形成される回折格子の全長を考慮して決定される。具体的には、ブラッグ回折格子４１ｃの長さが１．５ｍｍ〜２．５ｍｍ程度の場合、柱状部材４５の高さは２．５ｍｍ以上３ｍｍ以下とすることができる。
【００４１】
柱状部材４５の成形後、その中心軸に沿って貫通孔が設けられる。貫通孔の直径は、この貫通孔に挿入される光ファイバ４１ｂの外径に従って適宜決められる。例えば１２５μｍ程度でよい。貫通孔の形成により、フェルール４１ａが完成される(図２(ｂ))。
【００４２】
ブラッグ回折格子４１ｃを有する光ファイバ４１ｂは、以下のように作製される。ＧｅＯ2といった屈折率変化誘起剤が添加された石英ガラスから作製された光ファイバ４８に対して、その強度が空間的に変化する紫外域光を照射する。この紫外域光の照射により、光ファイバ４８にブラッグ回折格子が形成される。典型的な値を例示すれば、ブラッグ回折格子のピッチは０．５３μｍ程度でよく、また、ブラッグ回折格子の全長は１．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であれば、レーザ共振器として十分に機能し得る。上述のピッチを有するブラッグ回折格子のブラッグ反射波長は、例えば１５５０ｎｍ帯といった波長帯となり得る。
【００４３】
なお、このようなブラッグ回折格子は、光ファイバ４８から複数個形成することができる。特に、紫外域光の照射後、光ファイバ４８を長手方向に所定距離移動させ、再度紫外域光を照射するといった作業を繰り返せば、ブラッグ回折格子を短時間に多量に生産することができる。また、回折格子の形成に際して、ピッチ又は長さの異なる複数種類の回折格子を形成するようにしてもよい。このようにして、様々なピーク波長を有するブラッグ回折格子を形成しておくと、様々なレーザ発振波長を有する光モジュールを作製できる。
【００４４】
次に、フェルール４１ａの貫通孔に所定の熱硬化性接着剤を流し込み(図２(ｃ))、続けて、ブラッグ回折格子が形成された光ファイバ４８をフェルール４１ａの貫通孔に挿入する(図２(ｄ))。この挿入の際には、ブラッグ回折格子はフェルール４１ａのほぼ中央に位置される。そして、光ファイバ４８が貫通孔の両端から０．５ｍｍ程度突き出すように、挿入された光ファイバを切断する。
【００４５】
その後、フェルール４１ａを所定の温度に加熱することにより接着剤を硬化させる(図２(ｅ))。次に、円柱状のフェルール４１ａの上面と下面とを研磨する。この研磨の際には、フェルール４１ａの貫通孔から突き出していた光ファイバ４１ｂもまた研磨され、その結果、ファイバスタブ部品４０の第一の面４０ａ及び第二の面４０ｂが形成される(図２(ｆ))。また、この研磨の際には、第二の面４０ｂは、光ファイバ４１ｂの中心軸にして傾斜される。その角度は、上述の通り、光ファイバ４１ｂの中心軸に対して８２°以上８６°以下といった角度である。さらに、この研磨の際、第一の面４０ａ側の光ファイバ４１ｂの先端を僅かに凸状とすることができる。このようにすれば、外部の光ファイバを第２のスリーブ３２の開口部より挿入する際に、この外部の光ファイバと光ファイバ４１ｂとが確実に物理的に接触される。そのため、光ファイバ４１ｂを透過した光は、外部の光ファイバの端面で反射されることなく、効率よく外部の光ファイバへと導入される。
【００４６】
次に、光モジュール１の動作について説明する。半導体光増幅素子２０に電流を流すと、半導体光増幅素子２０の光放出面から光が放出される。この光は、レンズ１６により集光されてファイバスタブ部品４０の第二の面４０ｂに設けられた光ファイバ４１ｂの端面に導入される。
【００４７】
光ファイバ４１ｂに導入された光のうち、ブラッグ回折格子４１ｃのブラッグ反射波長と略同一の波長を有する光はブラッグ回折格子４１ｃにより反射される。反射された光は、レンズ１６へ向かって光ファイバ４１ｂから放出される。その後、この光はレンズ１６を透過して半導体光増幅素子２０の光放出面に至る。そして、光放出面に到達した光は、光放出面を透過して半導体光増幅素子２０の内部へと導入され、半導体光増幅素子２０の光反射面により反射される。以降、光反射面と回折格子４１ｃとの間で光の反射が繰り返されることにより、光が増幅されてレーザ発振が起こる。すなわち、回折格子４１ｃと光反射面とによりレーザ共振器が構成される。ここで、レーザ共振器の共振器長、すなわち、回折格子４１ｃと光反射面との距離は、第１のスリーブ３１の高さによって決定され得る。レーザ光は、ブラッグ回折格子を透過し、ファイバスタブ部品４０の第二の面４０ｂ側から放出される。第二の面４０ｂ側から放出されるレーザ光は、第二の面４０ｂとその端面が接するよう第３のスリーブ３３へ挿入された外部の光ファイバへと導入される。以上の動作により、光モジュール１からレーザ光が放出され、外部の光ファイバへと導入される。
【００４８】
以上の通り、光モジュール１においては、半導体光増幅素子２０の光反射面とファイバスタブ部品４０のブラッグ回折格子とからレーザ共振器が構成される。そして、このレーザ共振器によりレーザ発振が起こり、レーザ発振により生じるレーザ光がブラッグ回折格子を通して放出される。また、第３のスリーブ３３によって、このレーザ光が導入されるべき外部の光ファイバはファイバスタブ部品４０に対して光学的に結合される。そのため、レーザ光は効率よく外部の光ファイバに導入される。
【００４９】
ファイバスタブ部品４０は、上述の通り、ピッグテール光ファイバに比べて小さく、光モジュール１内に配置される。このため、光モジュール１は容易に小型化される。また、ファイバスタブ部品４０に設けられるブラッグ回折格子４１ｃは、空間的に周期的な光強度変調を有する紫外域光を屈折率変化誘起剤が添加された光ファイバに照射することにより容易に且つ量産性良く作製される。ブラッグ回折格子４１ｃを有する光ファイバ４１ｂをフェルール４１ａの貫通孔に挿入し、フェルール４１ａを研磨することによりファイバスタブ部品４０が製造されるので、ファイバスタブ部品４０もまた量産性良く作製され得る。
【００５０】
また、紫外域光の周期を適宜変更するだけで、様々なブラッグ反射波長を有するブラッグ回折格子が得られるため、様々なブラッグ反射波長を有するファイバスタブ部品４０が容易に得られる。よって、ブラッグ反射波長が異なるファイバスタブ部品４０を適宜選択して光モジュール１を作製すれば、発振波長が様々に異なる光モジュール１が得られる。
【００５１】
(第２の実施形態)
次に、光モジュール１が好適に適用された多波長光通信システムについて説明する。図３は、多波長光通信システムの構成を示す概略図である。多波長光通信システム１００は、送信器１１１〜１１８と、合波器１２０と、分波器１３０と、受信器１４１〜１４８とを有する。また、多波長光通信システム１００は、送信器１１１〜１１８と合波器１２０とを接続する光ファイバ１１１ｆ〜１１８ｆと、合波器１２０と分波器１３０とを繋ぐ光ファイバ通信路１５０と、分波器１３０と受信器１４１〜１４８とを接続する光ファイバ１４１ｆ〜１４８ｆとを備える。
【００５２】
送信器１１１〜１１８には、発振波長が異なる光モジュール１６１〜１６８が備えられている。光モジュール１６１〜１６８は、光モジュール１と略同一の構成を有する。光モジュール１６１〜１６８は、ブラッグ反射波長がλ1〜λ8である回折格子４１ｃを有するファイバスタブ部品４０を有している。そのため、モジュール１６１〜１６８は波長がλ1〜λ8であるレーザ光を放出する。ここで、λ1＝１５３６．６ｎｍであり、λi+1＝λi＋３．２ｎｍ(ｉは７以下の自然数)といった関係とすることができる。
【００５３】
また、送信器１１１〜１１８には、図示しない出力装置がそれぞれ接続され、各出力装置から所定の電気信号が送信器１１１〜１１８へと出力される。
【００５４】
以下、多波長光通信システム１００の動作について説明する。送信器１１１〜１１８は各出力装置から出力された電気信号を受ける。送信器１１１〜１１８において、光モジュール１６１〜１６８によって電気信号が光信号に変換される。そして、光モジュール１６１〜１６８から光ファイバ１１１ｆ〜１１８ｆへ、光信号を含む波長λ1〜λ8のレーザ光が入射される。波長λ1〜λ8のレーザ光は、光ファイバ１１１ｆ〜１１８ｆを通って合波器１２０に到達した後、合波器１２０において合波され合波信号光になる。合波信号光は、光ファイバ通信路１５０を通して分波器１６０に到達する。分波器１６０においては、合波信号光が波長λ1〜λ8の信号光へと分波され、分波された信号光はそれぞれ１４１ｆ〜１４８ｆを通って受信器１４１〜１４８に至る。受信器１４１〜１４８において、波長λ1〜λ8の信号光が電気信号へと変換されて外部の回路へと出力される。
【００５５】
このような多波長光通信システム１００においては、送信器１１１〜１１８に光モジュール１と略同一の小型の光モジュールが使用されているため、送信器１１１〜１１８自体をも小型化することができる。また、発振波長がλ1〜λ8である複数個の光モジュールは、ブラッグ反射波長が異なるグレーティングファイバを備えるファイバスタブを用いることにより容易に製造される。すなわち、光モジュール１によれば、多波長光通信システムが容易に実現でき、しかもシステムを小型化できる。
【００５６】
(第３の実施形態)
続いて、本発明に係る光モジュールの第３の実施形態について説明する。図４(ａ)は、第３の実施形態による光モジュール５０の断面図である。図４(ｂ)は、光モジュール５０と結合する光ファイバの端部に設けられるコネクタの一例を示す模式図である。
【００５７】
光モジュール５０は、第２のスリーブに替わる部材が使用されている点以外は、第１の実施形態による光モジュール１と略同一の構成を有している。以下では、相違点を主として説明する。
【００５８】
光モジュール５０には、第３のスリーブとファイバスタブ部材とを保持する保持部材であり、また、外部の光ファイバとの接続部材としての役割をも有するネジ型のコネクタが設けられている。すなわち、第１の実施形態による光モジュール１の第２のスリーブ３２と異なり、外周部にネジ山が設けられたコネクタ３２０が設けられている。このコネクタ３２０は、ステンレススチールから作製されてよい。また、コネクタ３２０は所定の軸に沿った貫通孔３２０ａを有している。貫通孔３２０ａの内部には、第３のスリーブ３３とファイバスタブ部品４０とが保持されている。第３のスリーブ３３とファイバスタブ部品４０の第一の面４０ａとにより画定される空間には、後述するフェルール３００ａが挿入される。ファイバスタブ部品４０には光ファイバ４１ｂが設けられている。光ファイバ４１ｂは、レンズ１６を介して半導体光増幅素子２０と光学的に結合されている。さらに、コネクタ３２０は鍔３２０ｂを備えており、この鍔３２０ｂはコネクタ３２０を所定のパネル等に固定する際に利用されるネジ穴３２０ｃを有する。
【００５９】
また、コネクタ３２０には、図４(ｂ)に示すコネクタ３００が勘合する。コネクタ３００は、内部に光ファイバ３５０が挿入されたフェルール３００ａと、内部にフェルール３００ａが挿入されたスリーブ３００ｂと、スリーブ３００ｂの外周部の外側に回転可能に設けられたリング３００ｃとを有する。リング３００ｃの内面には、コネクタ３２０に設けられた雄ネジと同一のピッチを有するネジが設けられている。これにより、コネクタ３２０，３００が互いに勘合する。また、スリーブ３００ｂの外側には突起３０１ｂが設けられている。この突起３０１ｂは、コネクタ３２０に設けられた切り欠き(図示せず)に嵌まり込む。突起３０１ｂが切り欠きに嵌まり込むことによって、リング３００ｃを回転させるときに光ファイバがねじれるのを防ぐことができる。
【００６０】
光モジュール５０においても光モジュール１と同様に、半導体光増幅素子２０の光反射面とファイバスタブ部品４０のブラッグ回折格子とからレーザ共振器が構成される。そして、このレーザ共振器によりレーザ発振が生じ、レーザ発振により生じるレーザ光がブラッグ回折格子を通して放射される。また、第３のスリーブ３３とファイバスタブ部品４０の第一の面４０ａとで規定される空間に外部の光ファイバのフェルールが挿入され、外部の光ファイバとファイバスタブ部品とが光学的に結合される。したがって、第３の実施形態による光モジュール５０は、第１の実施形態による光モジュール１と同様な効果を奏する。また、コネクタ３２０と勘合可能に設けられたコネクタ３００及びコネクタ３２０によって、このレーザ光が導入されるべき外部の光ファイバは光モジュール５０に対し確実に固定される。
【００６１】
(第４の実施形態)
次に、本実施の形態に依る光モジュールが好適に適用された光送信器について説明する。図５(ａ)は、第３の実施形態の光モジュールが用いられた光送信器の構成の一例を示す概略図である。図５(ｂ)は、従来の光モジュールが用いられた光送信器の構成の一例を示す概略図である。
【００６２】
図５(ａ)に示す光送信器２００において、光モジュール５０はパネル２０１にネジ止めされている。光モジュール５０のリードピン１２ａ，１２ｂはＬ字型に折り曲げられ、その先端は基板２０２上で配線２０３ａ，２０３ｂにハンダ付けされている。配線２０３ａ，２０３ｂは駆動回路部２０４と電気的に接続されている。駆動回路部２０４は、配線２０３ａ，２０３ｂとリードピン１２ａ，１２ｂとを介して光モジュール５０内の半導体光増幅素子２０を駆動する。また、図示しないリードピンと配線とにより、光モジュール５０内のＰＤ２１からの出力信号が駆動回路部２０４へ対して供給される。駆動回路部２０４には外部回路からの電気信号を入力する端子(図示せず)が設けられている。
【００６３】
図５(ｂ)に示す光送信器４００においては、従来の光モジュール５１が使用されている。光モジュール５１は光モジュール５０とは異なり、ピッグテール型の光ファイバ５１ａがパッケージ５１ｂから延在している。この光ファイバ５１ａの長さは、例えば１ｍ程度である。さらに、光ファイバ５１ａには、回折格子部(図示せず)が形成されている。この回折格子部は、パッケージ５１ｂ内に位置し、半導体光増幅素子(図示せず)とともにレーザ共振器を構成している。
【００６４】
パネル４０１には、光コネクタ４０５が固定されている。光コネクタ４０５の一方の端部には、光モジュール５１から延在する光ファイバ５１ａが接続されている。また、光コネクタ４０５の他方の端部には、光モジュール５１から放出される光が導入されるべき外部の光ファイバが接続される。
【００６５】
光モジュール５１のリードピン５１ｃ，５１ｄは、Ｌ字型に折り曲げられ、その先端は基板４０２上で配線４０３ａ，４０３ｂにはんだ付けされている。配線４０３ａ，４０３ｂは駆動回路部４０４と接続されている。駆動回路部４０３には外部回路からの電気信号を入力する端子(図示せず)が設けられている。
【００６６】
従来の光モジュール５１を用いた光送信器４００においては、図５(ｂ)に示す通り、光モジュール５１から延在する長さ約１ｍの光ファイバ５１ａは、コイル状に巻かれ基板４０２上に載置されている。ここで、光ファイバ５１ａは、曲げ損失を考慮すると、直径１０ｃｍ程度のコイル状に巻く必要がある。このようなコイル状に巻かれた光ファイバ５１ａを載置するスペースを確保しなければならいため、基板４０２をこのスペースの分だけ大きくせざるを得ない。
【００６７】
一方、第３の実施形態による光モジュール５０を用いた光送信器２００においては、図５(ａ)と図５(ｂ)との比較から容易に分かるように、基板２０２を小型化することができる。これは、光モジュール５０は、従来の光モジュール５１が有するピッグテール型の光ファイバ５１ａを備えておらず、小型であることに起因する。以上の通り、第３の実施形態の光モジュール５０によれば、光送信器を小型化できることが理解される。
【００６８】
以上、幾つかの実施形態を用いて本発明に係る光モジュールを説明したが、本発明は上記の実施形態に限られることなく、様々な変形が可能である。例えば、上記の実施形態ではファイバスタブ部品４０を円柱状に形成したが、これに限らず、断面形状が６角形や８角形といった多角形であってよい。また、第３の実施形態による光モジュール５０にはネジ式のコネクタ３２０が用いられたが、ＦＣ型光コネクタ、ＳＦ型コネクタ、ＦＡ型、Ｄ型光コネクタ、或いはＯＦ−２型のコネクタが適宜使用されてよい。ファイバスタブ部品４０と外部の光ファイバとの光学的な結合は第３のスリーブにより確保されるので、外部の光ファイバを固定する部材は自在に選択されてよい。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光モジュールによれば、回路基板に搭載されたときピッグテールファイバを配置する領域を縮小できる構造を有する光モジュールが提供される。また、本発明の光モジュールによれば、様々なブラッグ反射波長を有するファイバスタブ部品を量産性良く、容易に得られるようにし、発振波長が様々に異なる光モジュールを量産性良く、容易に提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、第１の実施形態による光モジュールの断面図である。
【図２】図２(ａ)〜(ｆ)は、ファイバスタブの作製方法を説明する工程図である。
【図３】図３は、多波長光通信システムの構成を示す概略図である。
【図４】図４(ａ)は、第３の実施形態による光モジュールの断面図である。図４(ｂ)は、当該モジュールと結合する光ファイバの端部に設けられる光コネクタの一例を示す模式図である。
【図５】図５(ａ)は、第３の実施形態の光モジュールが用いられた光送信器の構成の一例を示す概略図である。図５(ｂ)は、従来の光モジュールが用いられた光送信器の構成の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１，５０…光モジュール、１０…ステム部材、１１…ステム本体、１２ａ，１２ｂ…リードピン、１５…キャップ、１６…レンズ、２０…半導体光増幅素子、２１…フォトダイオード(ＰＤ)、３１…第１のスリーブ、３２…第２のスリーブ、３３…第３のスリーブ、４０…ファイバスタブ部品、４１ａ…フェルール、４１ｂ…光ファイバ、４１ｃ…ブラッグ回折格子、１００…多波長光通信システム、１１１〜１１８…送信器、１２０…合波器、１３０…分波器、１４１〜１４８…受信器、２００，４００…光送信器。
【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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