(57)【要約】【課題】  実装が容易な光学部材，その製造方法，その光学部材を用いた光モジュールを提供すること。【解決手段】  ＷＤＭフィルタ１０３が形成された第１面１１１と，第１面１１１に平行でミラー１０４が形成された第２面１１２と，第１面１１１および第２面１１２に非平行な第３面１１３と，第３面１１３に平行な第４面１１４と，を有する第１プリズム１０１と；第１プリズム１０１と同じ屈折率を有する材質からなり，第１面１１１と接合された第５面１１５と，第３面１１３に平行な第６面１１６と，を有する第２プリズム１０２と；を備えたことを特徴とする光学部材１００を提供する。第３面１１３へ入射した波長λ１，λ２の光は，ＷＤＭフィルタ１０３により分波されて第４面１１４，第６面１１６から出射する。これら入射光および出射光は，入射角度に関係なく平行になる。【選択図】    図１
2005249966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長選択フィルタが形成された第１面と，前記第１面に平行で反射面が形成された第２面と，前記第１面に非平行な第３面と，前記第３面に平行な第４面と，を有する第１プリズムと；
前記第１プリズムと同じ屈折率を有する材質からなり，前記第１面と接合された第５面と，前記第３面に平行な第６面と，を有する第２プリズムと；を備えたことを特徴とする光学部材。
【請求項２】
波長選択フィルタが形成された第１面と，前記第１面に平行で反射面が形成された第２面と，前記第１面に非平行な第３面と，前記第３面に平行な第４面と，を有する第１プリズムと；
前記第１プリズムと同じ屈折率を有する材質からなり，前記第１面と接合された第５面と，前記第３面に平行な第６面と，を有する第２プリズムと；を備え，
前記第３面から前記第１面へ向けて入射された第１，第２の波長を有する光を，前記第１の波長の光は前記波長選択フィルタを透過して前記第６面から出射し，前記第２の波長の光は前記波長選択フィルタおよび前記反射面で反射された後に前記第４面から出射するよう，分波することを特徴とする光学部材。
【請求項３】
波長選択フィルタが形成された第１面と，前記第１面に平行で反射面が形成された第２面と，前記第１面に非平行な第３面と，前記第３面に平行な第４面と，を有する第１プリズムと；
前記第１プリズムと同じ屈折率を有する材質からなり，前記第１面と接合された第５面と，前記第３面に平行な第６面と，を有する第２プリズムと；を備え，
前記第６面から前記第５面へ向けて入射された第１の波長の光は前記波長選択フィルタを透過させ，前記第４面から入射され前記反射面で反射された第２の波長の光は前記波長選択フィルタで反射させることにより，前記第１，第２の波長の光を合波することを特徴とする光学部材。
【請求項４】
波長選択フィルタが形成された第１面と，前記第１面に平行で反射面が形成された第２面と，前記第１面に非平行な第３面と，前記第３面に平行な第４面と，を有する第１プリズムと；
前記第１プリズムと同じ屈折率を有する材質からなり，前記第１面と接合された第５面と，前記第３面に平行な第６面と，を有する第２プリズムと；を備え，
前記第６面から前記第５面へ向けて入射された第１の波長の光は前記波長選択フィルタを透過させて前記第３面から出射させ，前記第３面から前記第１面へ向けて入射された第２の波長の光は前記波長選択フィルタおよび前記反射面で反射された後に前記第４面から出射させることを特徴とする光学部材。
【請求項５】
波長選択フィルタが形成された第１面と，前記第１面に平行で反射面が形成された第２面と，前記第１面に非平行な第３面と，前記第３面に平行な第４面と，を有する第１プリズムと；
前記第１プリズムと同じ屈折率を有する材質からなり，前記第１面と接合された第５面と，前記第３面に平行な第６面と，を有する第２プリズムと；を備え，
前記第３面から前記第１面へ向けて入射された第１の波長の光は前記波長選択フィルタを透過させて前記第６面から出射させ，前記第４面から入射され前記反射面で反射された第２の波長の光は前記波長選択フィルタで反射されて前記第３面から出射させることを特徴とする光学部材。
【請求項６】
前記波長選択フィルタへの光の入射角および前記反射面への光の入射角を約４５度にしたことを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の光学部材。
【請求項７】
前記波長選択フィルタへの光の入射角および前記反射面への光の入射角を４５度より小さな角度にしたことを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の光学部材。
【請求項８】
波長選択フィルタが形成された第１面と，前記第１面に平行な第２面と，前記第１面に非平行な第３面と，前記第３面に平行な第４面と，を有する第１プリズムと；
前記第１プリズムと同じ屈折率を有する材質からなり，前記第１面と接合された第５面と，前記第３面に平行な第６面と，を有する第２プリズムと；を備え，
前記第２面は全反射が起こる所定の入射角度以上で前記第２面に入射された光を反射する反射面として機能することを特徴とする光学部材。
【請求項９】
第１構造の溝と，複数の第２構造の溝とが形成された支持基板と；
前記第１構造の溝に配置され，波長選択フィルタが形成された第１面と，前記第１面に平行で反射面が形成された第２面と，前記第１面に非平行な第３面と，前記第３面に平行な第４面と，を有する第１プリズムと，前記第１プリズムと同じ屈折率を有する材質からなり，前記第１面と接合された第５面と，前記第３面に平行な第６面と，を有する第２プリズムと，を含む光学部材と；
前記第２構造の溝に配置され，前記第３面側に位置する光ファイバと；
前記第４面側または前記第６面側のいずれか一方に配置された受光器と；
前記第４面側または前記第６面側のいずれか他方に配置された光源と；
前記光源と前記光ファイバとの間の光路の前記第２構造の溝に配置され，前記光源と前記光ファイバとを光結合させるレンズ素子と；
を備えたことを特徴とする光モジュール。
【請求項１０】
前記レンズ素子は１つであることを特徴とする請求項９に記載の光モジュール。
【請求項１１】
前記レンズ素子は複数あり，前記光学部材を進行する光は略平行光であることを特徴とする請求項９に記載の光モジュール。
【請求項１２】
前記レンズ素子は，屈折率分布型レンズからなることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項１３】
前記レンズ素子は，回折光学素子からなることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項１４】
前記レンズ素子は，射出成形により作製されたものであることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項１５】
光学部材の製造方法であって，
略平行な平面を有する第１の光学基板の一方の面に反射面を形成し，他方の面に波長選択フィルタを形成する工程と，
前記第１の光学基板と同じ屈折率をもつ材質からなり少なくとも１つの平面を有する第２の光学基板の前記平面を，前記第１の光学基板の前記波長選択フィルタが形成されている面に接合する工程と，
前記接合された第１，第２の光学基板を，前記反射面および前記波長選択フィルタと交わる方向に所定間隔をあけて２カ所切断して２つの平行な切断面を形成する工程と，
前記２つの平行な切断面の一方から他方に向かって略垂線を下ろす方向に切断する工程と，を含むことを特徴とする光学部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，２つ以上の波長の異なる光信号が用いられる光通信で使用されるのに好適な，光学部材とその製造方法，および該光学部材を用いた光モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年，インターネット等，個人レベルの情報伝達容量が将来的に増大することが予測されている。このような多彩な情報伝達ニーズを満足させるインフラストラクチャーとして，通信容量が従来の銅線に比べて飛躍的に大きな光ファイバを各家庭まで敷設する，いわゆるファイバー・ツー・ザ・ホーム（Ｆｉｂｅｒ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ｈｏｍｅ）と称する計画が進められている。このような通信網においては，基地局および各家庭に設置される通信用の端末装置の間で，双方向の電子情報のやりとりが光信号の形で実現される。また，例えば，コンピュータ間の高速な信号伝送においても，同様に光信号を用いた，いわゆる光通信の導入が行われつつある。
【０００３】
このような双方向光通信の一例の概略構成図を図８に示す。図８では，ユーザー１側の光源３から発した波長λ１の光信号は分波器５を通過した後，通信経路を通ってユーザー２側の分波器６で分波されて受光器８に入力される。同様に，ユーザー２側の光源４から発した波長λ２の光信号は分波器６を通過した後，通信経路を通ってユーザー１側の分波器５で分波されて受光器７に入力される。波長λ１，λ２は例えば１．５５μｍ，１．３１μｍとすることができる。
【０００４】
ユーザー１側の光学装置の例を図９に示す。以下の説明では図８のユーザー１側を例にとり説明するが，ユーザー２側についても同様である。図９に示す例では，レーザモジュール１３を光源，フォトディテクタモジュール１７を受光器，ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）フィルタ基板１５を分波器，光ファイバ１０を通信経路として用いている。この例では，ＷＤＭフィルタ基板１５によって波長の異なる光信号の光路を分離し，レーザモジュール１３とフォトディテクタモジュール１７とを個別に位置合わせして光学装置を構成している。
【０００５】
本願発明に関連する他の公知技術としては，例えば，ＷＤＭフィルタとミラーを組み合わせて，ＷＤＭフィルタを透過した光と，反射された光を同じ方向に導く技術が開示されている（下記特許文献１参照。）。また，図１０に示すような平行四辺形の形状をもつガラスブロック２０の両面それぞれに設けられたＷＤＭフィルタ２１とミラー２２とから構成された光フィルタモジュールが開示されている（下記特許文献２，図１４参照。）。光通信機器に適用可能なレンズ素子としては，シリコン基板にエッチング処理を施して形成されたマイクロレンズとその形成方法が開示されている（下記特許文献３参照。）。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−９４８３２号公報
【特許文献２】特開平９−３２６５２０号公報
【特許文献３】特開２００２−３２３６０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら，上記の従来の装置には，実装する際に以下のような問題があった。まず，図９に示す構成では，位置合わせが必要な部品が２つあるばかりでなく，各々のモジュールを気密封止してパッケージするための部材も２つ必要になる。さらに，図９に示すように光源と受光器の２つのモジュールが９０度の角度を持って位置決め，パッケージされるために，結果として双方向光通信用の光部品を配線基板上にレイアウトする際には，部品自体の配置面積が大きいばかりでなく，配線の位置と方向が異なることにより，取り扱いが煩雑であるという問題があった。
【０００８】
また，特許文献１に記載の方法では，ＷＤＭフィルタとミラーを個別に位置決めせざるを得ず，光部品の位置決め，固定の点で手間がかかるという問題があった。また，特許文献２に記載の光フィルタモジュールでは，図１０に示すように，ＷＤＭフィルタを透過後の光線は，スネルの法則に従って所定の角度で偏向されるため，ＷＤＭフィルタを透過した光と，ミラーによって反射された光は平行にならない。そのため，予め設定した光源と受光器との位置関係を満足するためには，光軸方向の位置決めが高精度に要求されるという問題があった。
【０００９】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，実装が容易な，新規かつ改良された光学部材とその製造方法，および該光学部材を用いた光モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，波長選択フィルタが形成された第１面と，第１面に平行で反射面が形成された第２面と，第１面に非平行な第３面と，第３面に平行な第４面と，を有する第１プリズムと；第１プリズムと同じ屈折率を有する材質からなり，第１面と接合された第５面と，第３面に平行な第６面と，を有する第２プリズムと；を備えたことを特徴とする光学部材が提供される。
【００１１】
波長選択フィルタとは例えば，ある波長の光を透過し，他の波長の光を反射するようなフィルタである。また，本明細書においては，ある平面に対して等しい角度で交わる２つの面があるとき，その２つの面は平行であるとし，２つの面が同一平面上にある場合もその２つの面は平行であると言うことにする。上記構成の光学部材では，第１面と第２面は平行であるから，第１面に形成された波長選択フィルタへの入射光と，波長選択フィルタを透過した透過光と，波長選択フィルタで反射された後に第２面の反射面で反射された反射光と，は平行になる。また，第３面，第４面，第６面の３つの面をこの光学部材への入出射面とすれば，これら３つの面は平行であるから，前述の入射光と，透過光と，反射光との平行関係を維持させたまま光を入出射させることができる。このように光学部材への入射光と，入射後に波長選択フィルタを透過した出射光と，入射後に波長選択フィルタおよび反射面を反射した出射光と，が全て平行になるため，入射側の光源，出射側の受光器等の位置あわせが容易になり，実装が容易になる。
【００１２】
本発明の別の観点によれば，波長選択フィルタが形成された第１面と，第１面に平行で反射面が形成された第２面と，第１面に非平行な第３面と，第３面に平行な第４面と，を有する第１プリズムと；第１プリズムと同じ屈折率を有する材質からなり，第１面と接合された第５面と，第３面に平行な第６面と，を有する第２プリズムと；を備え，第３面から第１面へ向けて入射された第１，第２の波長を有する光を，第１の波長の光は波長選択フィルタを透過して第６面から出射し，第２の波長の光は波長選択フィルタおよび反射面で反射された後に第４面から出射するよう，分波することを特徴とする光学部材が提供される。かかる構成によれば，第３面から入射された異なる波長を有する光を波長選択フィルタで分波することができ，かつ，入射光と分波された出射光は平行になる。これにより，入射側の光源，出射側の受光器等の位置あわせが容易になり，実装が容易になる。
【００１３】
本発明の別の観点によれば，波長選択フィルタが形成された第１面と，第１面に平行で反射面が形成された第２面と，第１面に非平行な第３面と，第３面に平行な第４面と，を有する第１プリズムと；第１プリズムと同じ屈折率を有する材質からなり，第１面と接合された第５面と，第３面に平行な第６面と，を有する第２プリズムと；を備え，第６面から第５面へ向けて入射された第１の波長の光は波長選択フィルタを透過させ，第４面から入射され反射面で反射された第２の波長の光は波長選択フィルタで反射させることにより，第１，第２の波長の光を合波することを特徴とする光学部材が提供される。かかる構成によれば，第６面および第４面から入射された異なる波長を有する光を波長選択フィルタで合波することができ，かつ，入射光と合波された出射光は平行になる。これにより，入射側の光源，出射側の受光器等の位置あわせが容易になり，実装が容易になる。
【００１４】
本発明の別の観点によれば，波長選択フィルタが形成された第１面と，第１面に平行で反射面が形成された第２面と，第１面に非平行な第３面と，第３面に平行な第４面と，を有する第１プリズムと；第１プリズムと同じ屈折率を有する材質からなり，第１面と接合された第５面と，第３面に平行な第６面と，を有する第２プリズムと；を備え，第６面から第５面へ向けて入射された第１の波長の光は波長選択フィルタを透過させて第３面から出射させ，第３面から第１面へ向けて入射された第２の波長の光は波長選択フィルタおよび反射面で反射された後に第４面から出射させることを特徴とする光学部材が提供される。かかる構成によれば，双方向に伝搬する異なる波長を有する光を波長選択フィルタで合分波でき，かつ，入射光と出射光は平行になる。これにより，入射側の光源，出射側の受光器等の位置あわせが容易になり，実装が容易になる。
【００１５】
本発明の別の観点によれば，波長選択フィルタが形成された第１面と，第１面に平行で反射面が形成された第２面と，第１面に非平行な第３面と，第３面に平行な第４面と，を有する第１プリズムと；第１プリズムと同じ屈折率を有する材質からなり，第１面と接合された第５面と，第３面に平行な第６面と，を有する第２プリズムと；を備え，第３面から第１面へ向けて入射された第１の波長の光は波長選択フィルタを透過させて第６面から出射させ，第４面から入射され反射面で反射された第２の波長の光は波長選択フィルタで反射されて前記第３面から出射させることを特徴とする光学部材が提供される。かかる構成によれば，双方向に伝搬する異なる波長を有する光を波長選択フィルタで合分波でき，かつ，入射光と出射光は平行になる。これにより，入射側の光源，出射側の受光器等の位置あわせが容易になり，実装が容易になる。
【００１６】
その際に，波長選択フィルタへの光の入射角および反射面への光の入射角を約４５度にしてもよく，あるいは，４５度より小さな角度にしてもよい。一般に，光の偏波面の方向に応じて反射率が異なるが，その傾向は入射角が大きいほど顕著である。よって，この偏波面依存性の影響を低減するために４５度より小さくすることが好ましい。
【００１７】
本発明の別の観点によれば，波長選択フィルタが形成された第１面と，第１面に平行な第２面と，第１面に非平行な第３面と，第３面に平行な第４面と，を有する第１プリズムと；第１プリズムと同じ屈折率を有する材質からなり，第１面と接合された第５面と，第３面に平行な第６面と，を有する第２プリズムと；を備え，第２面は全反射が起こる所定の入射角度以上で第２面に入射された光を反射する反射面として機能することを特徴とする光学部材が提供される。かかる構成によれば，光学部材への入射光と，入射後に波長選択フィルタを透過した出射光と，入射後に波長選択フィルタおよび第２面を反射した出射光と，が全て平行になるため，入射側の光源，出射側の受光器等の位置あわせが容易になり，実装が容易になる。さらに，かかる構成では，第２面への光の入射角を設定することで，第２面で全反射させているため，第２面にミラー等の反射面を形成する必要がない。
【００１８】
また，本発明の別の観点によれば，第１構造の溝と，複数の第２構造の溝とが形成された支持基板と；第１構造の溝に配置され，波長選択フィルタが形成された第１面と，第１面に平行で反射面が形成された第２面と，第１面に非平行な第３面と，第３面に平行な第４面と，を有する第１プリズムと，第１プリズムと同じ屈折率を有する材質からなり，第１面と接合された第５面と，第３面に平行な第６面と，を有する第２プリズムと，を含む光学部材と；第２構造の溝に配置され，第３面側に位置する光ファイバと；第４面側または第６面側のいずれか一方に配置された受光器と；第４面側または第６面側のいずれか他方に配置された光源と；光源と前記光ファイバとの間の光路の第２構造の溝に配置され，光源と光ファイバとを光結合させるレンズ素子と；を備えたことを特徴とする光モジュールが提供される。かかる構成によれば，光学部材への入射光と，入射後に波長選択フィルタを透過した出射光と，入射後に波長選択フィルタおよび第２面を反射した出射光と，が全て平行になるため，光源，受光器，光ファイバの位置あわせが容易になり，実装が容易になる。
【００１９】
その際に，レンズ素子は１つであるように構成してもよい。あるいは，レンズ素子は複数あり，光学部材を進行する光は略平行光であるように構成してもよい。略平行光とした場合は，光路長を自由に設定でき，設計の自由度が高くなる。また，レンズ素子は，屈折率分布型レンズからなるようにしてもよく，あるいは回折光学素子からなるようにしてもよく，またあるいは，射出成形により作製されたものであってもよい。
【００２０】
また，本発明の別の観点によれば，光学部材の製造方法であって，略平行な平面を有する第１の光学基板の一方の面に反射面を形成し，他方の面に波長選択フィルタを形成する工程と，第１の光学基板と同じ屈折率をもつ材質からなり少なくとも１つの平面を有する第２の光学基板の平面を，第１の光学基板の波長選択フィルタが形成されている面に接合する工程と，接合された第１，第２の光学基板を，反射面および波長選択フィルタと交わる方向に所定間隔をあけて２カ所切断して２つの平行な切断面を形成する工程と，２つの平行な切断面の一方から他方に向かって略垂線を下ろす方向に切断する工程と，を含むことを特徴とするものが提供される。切断は例えばダイシングにより行ってもよい。かかる構成によれば，光学部材を簡単な方法で量産することが可能になる。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように本発明によれば，光学部材に対する入射光と出射光の平行関係を確保でき，部品の実装を容易にする光学部材とその製造方法，および該光学部材を用いた光モジュールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２３】
本発明の典型的な態様にかかる光学部材は，接合された第１プリズムと第２プリズムからなる。第１プリズムは，互いに平行に対向する面の組を２つ有する。そのうちの１組を構成する第１面と第２面では，第１面に波長選択フィルタが形成され，第２面に反射面が形成されている。他の１組を構成する第３面と第４面は，第１面および第２面と非平行である。第２プリズムは，同じ屈折率を有する材質からなり，第５面と第６面とを有する。第５面は，第１プリズムの第１面と接合されている。すなわち，第５面と第１面の間には波長選択フィルタが設けられている。また，第６面は，第１プリズムの第３面と平行である。
【００２４】
以下，本発明の実施の形態にかかる光学部材について，図１を参照しながら詳細に説明する。図１は，本発明の実施の形態にかかる光学部材１００の構成を示す断面図である。光学部材１００は，断面が平行四辺形の第１プリズム１０１と，断面が直角三角形の第２プリズム１０２とが接合されてなる。図１に示す第１プリズム１０１の平行四辺形を構成する４つの面のうち，第１面１１１と第２面１１２が互いに平行な対向面であり，第３面１１３と第４面１１４が互いに平行な対向面である。第１面１１１には，ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）フィルタ１０３が形成されている。ＷＤＭフィルタ１０３は，所定の波長を透過させ，その他の波長の光は反射させる波長選択性を有する波長選択フィルタである。ＷＤＭフィルタ１０３は例えば，誘電体薄膜を多層に形成したバンドパスフィルタを用いることができる。第２面１１２には，反射面であるミラー１０４が形成されている。ミラー１０４は，公知の技術による，金属薄膜を蒸着によって形成した一般的なミラーとしてもよく，あるいは，屈折率の互いに異なる誘電体薄膜を多層に形成した誘電体ミラーとしてもよい。第３面１１３と第４面１１４には共に，ＡＲ（反射防止）膜が形成されており，光の入出射面として用いられる。
【００２５】
図１に示す第２プリズム１０２の直角三角形の斜辺を構成する第５面１１５は，第１プリズム１０１の第１面１１１と接合されており，第５面１１５と第１面１１１との間にＷＤＭフィルタ１０３が挟まれた状態にある。また，図１に示す第２プリズム１０２の直角三角形の斜辺以外の１つの辺を構成する第６面１１６は，第１プリズム１０１の第３面１１３，および第４面１１４と平行な面となっており，第４面１１４と同一面上にある。第６面１１６は，ＡＲ膜が形成されており，光の入出射面として用いられる。
【００２６】
全体として，光学部材１００は，図１に示すように，断面が２つの直角をもつ台形状である。この台形の上底を第１プリズム１０１の第３面１１３が構成し，下底を第１プリズム１０１の第４面１１４および第２プリズム１０２の第６面１１６が構成している。また，第１プリズム１０１の第２面１１２と第４面１１４のなす角をθとすると，第２プリズム１０２の第５面１１５と第６面１１６のなす角もまたθとなっている。第１プリズム１０１と第２プリズム１０２の材質は同じ屈折率を有するガラスである。
【００２７】
次に，光学部材１００の機能について説明する。図１は，光学部材１００の分波機能を説明する図である。第３面１１３から入射した２種類の波長λ１，λ２を有する光信号は，ＷＤＭフィルタ１０３により分波される。具体的には，波長λ１の光信号はＷＤＭフィルタ１０３を透過して第６面１１６から出射する。また，波長λ２の光信号はＷＤＭフィルタ１０３で反射された後，ミラー１０４で反射され，第４面１１４から出射する。このように，光学部材１００は分波器として機能することができる。波長λ１，λ２は例えば１．５５μｍ，１．３１μｍとすることができる。
【００２８】
図１では，波長λ１，λ２の光信号が第３面１１３に垂直に入射した場合を図示している。このとき，ＷＤＭフィルタ１０３に対する波長λ１，λ２の光信号の入射角および反射角はθとなり，ミラー１０４に対する波長λ２の光信号の入射角および反射角もまたθとなり，波長λ２の光信号は第４面１１４に垂直に出射する。一方，第１プリズム１０１と第２プリズム１０２は同じ屈折率を有するため，分波後の波長λ１の光信号は，第６面１１６に垂直に出射する。このように，第３面１１３への入射光と，分波後の第４面１１４からの出射光と，分波後の第６面１１６からの出射光と，は全て第３面１１３に垂直であり，これらの３つの光信号は平行である。第３面１１３に対する波長λ１，λ２の光信号の入射角が垂直でない場合は，分波後の第４面１１４および第６面１１６からの出射光も第３面１１３に対して垂直にならないが，第３面１１３への入射光と，分波後の第４面１１４からの出射光と，分波後の第６面１１６からの出射光との平行関係は維持される。つまり，入射角度に依存することなく，光学部材１００への入射光と，光学部材１００からの出射光は全て平行になる。なお，入射角，反射角とはそれぞれ，入射面の法線（図１の点線で図示）と入射光，反射光とのなす角をいう。ＷＤＭフィルタ１０３への入射角およびミラー１０４への入射角は４５度としてもよく，あるいは，４５度より小さな角度としてもよい。角度が小さいほど反射率の偏波依存性の影響が低減される。
【００２９】
図２は，光学部材１００の合波機能を説明する図である。図２では光信号の進行方向が図１のものと逆になっており，図２と図１ではこの点のみ相違する。第６面１１６から入射した波長λ１の光信号は，ＷＤＭフィルタ１０３を透過して第３面１１３から出射する。第４面１１４から入射した波長λ２の光信号はミラー１０４で反射された後，ＷＤＭフィルタ１０３で反射され，第３面１１３から出射する。図２に示すように，ＷＤＭフィルタ１０３以降の波長λ１，λ２の光信号の光路が一致している。つまり，波長λ１，λ２の光信号はＷＤＭフィルタ１０３で合波されて，第３面１１３から出射する。このように，光学部材１００は合波器として機能することができる。
【００３０】
図２に示す場合も，光学部材１００への入射光と，光学部材１００からの出射光は全て平行になる。また，図２に示す場合も，図１に示す場合と同様に，第４面１１４へ垂直に光信号が入射した場合は，その光信号のミラー１０４およびＷＤＭフィルタ１０３に対する入射角および反射角もまたθとなる。
【００３１】
図３は，光学部材１００に双方向に光信号を進行させる場合を示す図である。図３では波長λ１の光信号の進行方向が図１のものと逆になっており，図３と図１ではこの点のみ相違する。第６面１１６から入射した波長λ１の光信号は，ＷＤＭフィルタ１０３を透過して第３面１１３から出射する。第３面１１３から入射した波長λ２の光信号はＷＤＭフィルタ１０３で反射された後，ミラー１０４で反射され，第４面１１４から出射する。図３に示すように，ＷＤＭフィルタ１０３から第３面１１３方向の光路では，波長λ１，λ２の光信号の光路が一致している。光学部材１００の第３面１１３側では異なる波長の光信号が双方向に進行しており，第４面１１４および第６面１１６側では方向の異なる光信号が異なる光路を進行している。ＷＤＭフィルタ１０３は，双方向に伝搬する異なる波長の光信号の光路を分岐，結合する。
【００３２】
図３に示す場合も，光学部材１００への入射光と，光学部材１００からの出射光は全て平行になる。また，図３に示す場合も，図１に示す場合と同様に，第３面１１３へ垂直に光信号が入射した場合は，その光信号のミラー１０４およびＷＤＭフィルタ１０３に対する入射角および反射角もまたθとなる。
【００３３】
また，光学部材１００に双方向に光信号を進行させる場合として，波長λ１，λ２の光信号の進行方向を図３のものと逆にした場合も考えられる。この場合は，第３面１１３から入射した波長λ１の光信号は，ＷＤＭフィルタ１０３を透過して第６面１１６から出射する。第４面１１４から入射した波長λ２の光信号はミラー１０４で反射された後，ＷＤＭフィルタ１０３で反射され，第３面１１３から出射する。この場合も当然，光学部材１００への入射光と，光学部材１００からの出射光は全て平行になる。
【００３４】
以上より，光学部材１００を用いれば，一方向だけでなく，双方向の伝搬についても異なる波長の光信号を合波・分波できる。特に，光学部材１００への入射光と光学部材１００で合分波された出射光を全て平行にできる。これにより，これらの光信号を発光および受光する光学機器の光軸方向に関するアライメントトレランスを極めて大きくとることができるため，実装が非常に容易になる。また，この入射光と出射光の平行の関係は，光学部材１００を入射光に対して完全に垂直に配置しなくても保たれているため，光学部材１００のアライメントトレランスを極めて大きくとることができ，この点でも実装が容易になる。
【００３５】
次に，光学部材１００の応用例について説明する。図４は，光学部材１００を用いて構成した光モジュール２００の概略構成図である。光モジュール２００は，図３で示した双方向通信の場合に相当する。光モジュール２００は，ＬＤ・ＰＤモジュール２０２と光ファイバ２０４の間に光学部材１００を配置したものである。ＬＤ・ＰＤモジュール２０２は，光源と受光器を含むモジュールである。光源から出射した光は，レンズ（不図示）により収束光に変換されＬＤ・ＰＤモジュール２０２から出射し，光学部材１００のＷＤＭフィルタ１０３を透過し，光ファイバ２０４に入射する。光ファイバ２０４から出射した光は，光学部材１００のＷＤＭフィルタ１０３で反射されてミラー１０４で反射された後，ＬＤ・ＰＤモジュール２０２の受光器に入射する。
【００３６】
図４に示すように，光学部材１００を用いれば，双方向通信をするにあたり，光源と受光器を同じ側に配置することが可能である。また，ＷＤＭフィルタ１０３を透過した光と，ミラー１０４で反射された光とが平行なため，光軸に垂直，平行な両方向の位置合わせトレランスが大きく，実装が容易である。さらに，光源と受光器の間隔が小さい場合には，図４に示すように，両者を共通のモジュールパッケージ内に配置することも可能となる。
【００３７】
図５Ａは，光学部材１００を用いて構成した光モジュール３００の平面図である。図５Ｂは，光モジュール３００の側面図であり，図５Ｂでは細部の図示を一部省略している。光モジュール３００は，図３で示した双方向通信の場合に相当する。光モジュール３００は，支持基板３１０上に光学部材１００，光源３２０，受光器３３０，レンズ素子３４０，光ファイバ３５０が高精度に表面実装された構成を有する。支持基板３１０には，例えばシリコン基板を採用できる。支持基板３１０の上面には，３つのＶ溝３１１，３１２，３１３と，凹溝３１４が形成されている。これらの溝は，凹溝３１４を中心にして凹溝３１４と連通するように，その一側にＶ溝３１１，他側にＶ溝３１２，３１３が配置されている。Ｖ溝３１１とＶ溝３１２は同一直線上に位置している。Ｖ溝３１１は凹溝３１４から支持基板３１０の一端まで形成され，Ｖ溝３１２，３１３は凹溝３１４から支持基板３１０の途中まで形成されている。
【００３８】
Ｖ溝３１１，３１２，３１３は，断面形状がＶ字状で，光ファイバ３５０の一端を載置可能な溝構造を有する。Ｖ溝３１１，３１２，３１３は，例えばシリコン基板表面上に，フォトレジストなどを用いてパターンを形成した後，エッチングにより形成できる。凹溝３１４は，光学部材１００を配置するための溝であり，底面に平坦部を持つ溝構造を有する。凹溝３１４の断面形状はここでは略長方形状としているがこれに限定するものではない。凹溝３１４は，ダイシングなどによって形成可能である。
【００３９】
光源３２０は送信用の波長λ１の光を出射する発光素子であり，例えばレーザダイオードを用いることができる。光源３２０は光学部材１００の第６面１１６側に配置されている。受光器３３０は，例えばフォトダイオード等の受光素子からなる。受光器３３０は光学部材１００の第４面１１４側に配置されている。光ファイバ３５０は例えば，直径１２５μｍのシングルモードファイバを用いることができる。光ファイバ３５０は光学部材１００の第３面１１３側に配置されている。
【００４０】
レンズ素子３４０は例えばシリコン基板等の光学基板からなり，光学基板の片面の表面に形成されたレンズ部３４１，３４２を備えている。レンズ部３４１，３４２は例えば回折光学素子からなる。このようなレンズ部は例えば半導体製造プロセスで用いられるフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して作製可能である。レンズ素子３４０は，光ファイバ３５０と同じ外径寸法をもつ部分を有し，この部分がＶ溝３１２，３１３に接して載置され，これにより，光軸に垂直な方向に位置決めされる。このようなレンズ素子３４０は，例えば特許文献３に記載のマイクロレンズの形成方法を応用することにより，作製可能である。レンズ素子３４０は光学部材１００と，光源３２０および受光器３３０の間に位置する。レンズ素子３４０は光ファイバ３５０と光源３２０との光結合，および光ファイバ３５０と受光器３３０との光結合を行うためのものである。
【００４１】
光モジュール３００の動作を説明する。光源３２０から発散光として出射された波長λ１の光信号は，レンズ素子３４０のレンズ部３４１で収束光に変換されて，光学部材１００の第６面１１６に入射し，ＷＤＭフィルタ１０３を透過し，第３面１１３から出射し，光ファイバ３５０の端面が集光点となるよう光ファイバ３５０に入射する。一方，光ファイバ３５０を伝搬してきた波長λ２の光信号は，光ファイバ３５０端面を出射後，球面波として発散しながら伝搬し，光学部材１００の第３面１１３に入射し，ＷＤＭフィルタ１０３で反射され，さらにミラー１０４によって反射される。その後，波長λ２の光信号は，第４面１１４から出射し，レンズ素子３４０のレンズ部３４２で収束光に変換されて，受光器３３０に入射する。
【００４２】
光モジュール３００では，支持基板３１０上に光源３２０と受光器３３０が高精度に位置決め固定されている。また，光ファイバもＶ溝３１１を利用して光源３２０と同じ光軸上に配置されている。また，光学部材１００からの出射光が光学部材１００への入射光に対して平行になっている。このため，支持基板３１０上における光学部材１００の要求される配置精度は，光軸方向，光軸に垂直な方向共に非常に緩い。よって，光学部材１００の実装は非常に容易である。なお，光モジュール３００の光源３２０と受光器３３０の位置を入れ替えても，光モジュール３００と同様の機能を実現できる。
【００４３】
図６は，光学部材１００を用いて構成した別の光モジュール４００の概略構成図である。光モジュール４００は，実質的には光モジュール３００の光ファイバ３５０と光学部材１００の間にレンズ素子４６０を追加した構成を有する。以下，この相違点に着目して説明し，光モジュール３００と同様の点については，一部重複説明を省略する。
【００４４】
光モジュール４００は，支持基板４１０上に光学部材１００，光源３２０，受光器３３０，レンズ素子４４０，４６０，光ファイバ３５０が高精度に表面実装された構成を有する。支持基板４１０の上面には，同様に，３つのＶ溝４１１，４１２，４１３と，凹溝４１４が形成されており，これらはそれぞれ支持基板３１０の３つのＶ溝３１１，３１２，３１３と，凹溝３１４に相当する。ただし，支持基板３１０の溝に比べ，支持基板４１０では，Ｖ溝４１３の位置がＶ溝４１２から離れた位置にあり，この点のみ異なる。その他の点では，支持基板４１０は支持基板３１０と同様の構成を有する。
【００４５】
レンズ素子４４０はレンズ部４４１，４４２を有し，これらの光学性能はレンズ素子３４０のレンズ部３４１，３４２と異なる。また，レンズ素子３４０のレンズ部３４１，３４２に比べ，レンズ素子４４０ではレンズ部４４１の位置がレンズ部４４２から離れた位置にある。これらの点以外は，レンズ素子４４０はレンズ素子３４０と同様の構成を有する。
【００４６】
レンズ素子４６０はレンズ素子３４０のレンズ部３４１，３４２同様のレンズ部４６１を有する。また，レンズ素子４６０は光ファイバ３５０と同じ外径寸法をもつ部分を有し，この部分がＶ溝４１１に接して載置され，これにより，光軸に垂直な方向に位置決めされる。レンズ素子４６０はレンズ素子３４０と同様の作製方法で作製可能である。光モジュール４００では，光ファイバ３５０と，光源３２０および受光器３３０との光結合を２つのレンズ素子４４０，４６０をコリメートレンズとして用いて行う。
【００４７】
光モジュール４００の動作を説明する。光源３２０から発散光として出射された波長λ１の光信号は，レンズ素子４４０のレンズ部４４１で平行光に変換されて，光学部材１００の第６面１１６に入射し，ＷＤＭフィルタ１０３を透過し，第３面１１３から出射し，レンズ素子４６０のレンズ部４６１で収束光に変換されて光ファイバ３５０の端面が集光点となるよう光ファイバ３５０に入射する。一方，光ファイバ３５０を伝搬してきた波長λ２の光信号は，光ファイバ３５０端面を出射後，球面波として発散しながら伝搬し，レンズ素子４６０のレンズ部４６１で平行光に変換されて光学部材１００の第３面１１３に入射し，ＷＤＭフィルタ１０３で反射され，さらにミラー１０４によって反射される。その後，波長λ２の光信号は，第４面１１４から出射し，レンズ素子４４０のレンズ部４４２で収束光に変換されて，受光器３３０に入射する。
【００４８】
光モジュール４００では，光モジュール３００と同様の双方向通信機能を実現できる。それに加え，光モジュール４００では，レンズ素子４６０を用いることにより，平行光が光学部材１００を伝搬している点が特徴である。平行光となっている領域での光路長を変えても集光点のずれが発生することはないため，光学部材１００内の光路長を自由に設定でき，設計の自由度が高くなる。また，光ファイバ３５０出射後の発散光を光学部材１００に入射する前にすぐに平行光に変換しているため，伝搬する光束径を小さくできる。これにより，レンズ部の径を小さくでき，ひいては必要とされる光学部材１００もよりコンパクトに構成できる。なお，平行光は厳密な平行光に限定されるものではなく，ほぼ平行な光であってもよい。また，光モジュール４００の場合も，光源３２０と受光器３３０の位置を入れ替えても，同様の機能を実現できる。
【００４９】
次に，光学部材１００の製造方法について説明する。光学部材１００は，例えば，第１のガラス基板の上面にミラーを形成し，下面にＷＤＭフィルタを形成し，さらにこのＷＤＭフィルタの下面に第２のガラス基板を接合させ，両光学基板を一定の間隔で，角度θでダイシングすることで安価に大量生産が可能である。
【００５０】
以下，図７を参照しながら，光学部材１００の製造方法の一例について詳細に説明する。図７は，光学部材１００の製造方法の一例を説明する図である。まず，平行な２つの平面を有する光学基板１５１を準備する。次に，図７（ａ）に示すように，光学基板１５１の平面の一方に反射用のミラー１０４を形成し，平面の他方にＷＤＭフィルタ１０３を形成する。次に，光学基板１５１と同じ屈折率をもつ材質からなり，平面を有する光学基板１５２を準備する。そして，図７（ｂ）に示すように，光学基板１５２の平面をＷＤＭフィルタ１０３が形成されている面に接着剤で接合し，光学基板１５１に光学基板１５２を接着固定する。
【００５１】
次に，接着されて一体化した光学基板１５１と光学基板１５２を，図７（ｂ）に示す２カ所の切断線Ｃ１，Ｃ２で切断する。２カ所の切断線Ｃ１，Ｃ２は互いに平行であり，所定間隔離れており，ＷＤＭフィルタ１０３およびミラー１０４と角度θで交わる方向にある。この切断により，２つの平行な切断面が形成され，図７（ｃ）に示す断面が平行四辺形状のものが形成できる。切断は例えば，ダイシングにより行う。図７（ｃ）に示すものでは，対向面にそれぞれＷＤＭフィルタ１０３とミラー１０４が形成され断面が平行四辺形の第１プリズム１０１と，ＷＤＭフィルタ１０３の面で第１プリズム１０１と接合された断面が平行四辺形のプリズム１５３が形成されている。
【００５２】
次に，図７（ｃ）の切断線Ｃ３に沿って切断する。切断線Ｃ３は，前の工程で形成された２つの切断面の一方から他方に向かって略垂線を下ろす方向になる。この切断により，図７（ｄ）に示すように，断面が直角三角形の第２プリズム１０２が形成され，全体として断面が台形の光学部材１００が得られる。図７（ｄ）の光学部材１００は図１に示す光学部材１００と同じ構成となる。切断は例えば，ダイシングにより行う。切断後，必要に応じて，第３面１１３，第４面１１４となる面にＡＲ膜を形成する。なお，角度θは，入射光の偏波状態により，ＷＤＭフィルタ１０３の反射率が異なるという偏波依存性を低減するため，例えば３０度程度に限定されることが好ましい。上記製造方法により，図１に示す光学部材１００をダイシングにより，安価に量産することが可能になる。
【００５３】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５４】
上記実施の形態では，第２面１１２にミラー１０４を形成して反射を行っているが，別の方法で反射させてもよい。例えば，第２面１１２への入射角を，全反射が生じる所定の角度以上とすることにより，ミラー１０４を用いずに反射させることができる。この場合は，ミラー用の金属薄膜や多層の誘電体薄膜を形成する必要がなくなる。なお，この所定の角度は，第１プリズムの屈折率から一意的に決定されるものであり，当業者には周知の方法により容易に決定できる。
【００５５】
上記実施の形態では，光学部材１００として，断面に２つの直角をもち，第２プリズム１０２は断面が直角三角形であるものとしたが，この構成は限定事項ではない。また，第６面１１６は第４面１１４と同一面上にあるとしたが，これに限定するものではなく，第６面１１６は第４面１１４と平行であればいい。第１プリズム１０１と第２プリズム１０２の材質はガラスに限定されず，同じ屈折率をもつ材質で構成されていればいい。また，所望の光学部材の形状に応じて，製造工程における切断線Ｃ３の方向や位置もまた上記実施形態のものから変更可能である。
【００５６】
また，光モジュールに使用されるレンズ素子やその数は上記実施の形態のものに限定されず，所望の光束変換機能を有するものであればよい。レンズ素子のレンズ部は上記実施の形態では，エッチングにより形成される回折光学素子としたがこれに限定されない。代わりに屈折型のレンズや，射出成形により作製されたレンズを用いてもよい。屈折型のレンズの場合は，屈折率分布型のレンズを用いてもよく，この場合は，集光性能の向上や設計の自由度の向上を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は，光通信機器等に用いられる光学部材とその製造方法，および光通信機器等に用いられる光モジュールに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態にかかる光学部材の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる光学部材の機能を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる光学部材の機能を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかる光モジュールの概略構成図である。
【図５Ａ】本発明の実施の形態にかかる光モジュールの構成を示す平面図である。
【図５Ｂ】本発明の実施の形態にかかる光モジュールの構成を示す側面図である。
【図６】本発明の実施の形態にかかる光モジュールの構成を示す平面図である。
【図７】本発明の実施の形態にかかる光学部材の製造方法を説明するための図である。
【図８】従来の双方向光通信の一例の概略構成図である。
【図９】従来の光学装置の構成を示す図である。
【図１０】従来の光フィルタモジュールの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１００      光学部材
１０１      第１プリズム
１０２      第２プリズム
１０３      ＷＤＭフィルタ
１０４      ミラー
１１１      第１面
１１２      第２面
１１３      第３面
１１４      第４面
１１５      第５面
１１６      第６面
１５１，１５２      光学基板
２００，３００      光モジュール
２０２      ＬＤ・ＰＤモジュール
２０４      光ファイバ
３１０      支持基板
３１１，３１２，３１３      Ｖ溝
３１４      凹溝
３２０      光源
３３０      受光器
３４０      レンズ素子
３４１，３４２      レンズ部
３５０      光ファイバ
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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