(57)【要約】【課題】高周波特性が優れ、光源の前方光を容易かつ正確に一定にできるモジュールを提供することにある。【解決手段】前方光Ｌｆを光通信に用いる光源３と、フェルール９内に保持されて前方光Ｌｆが入射される光ファイバ１０と、光源３の前方に設けられて前方光Ｌｆをモニタする受光手段４とを備え、受光手段４は前方光Ｌｆに対して透明であり、その受光手段４をフェルール９の端面に設けたものである。【選択図】      図１
2005010484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前方光を光通信に用いる光源と、フェルール内に保持されて上記前方光が入射される光ファイバと、上記光源の前方に設けられて上記前方光をモニタする受光手段とを備え、前記受光手段は上記前方光に対して透明であり、その受光手段を上記フェルールの端面に設けたことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前方光を光通信に用いる光源と、フェルール内に保持されて上記前方光が入射される光ファイバと、上記光源の前方に設けられて上記前方光をモニタする受光手段とを備え、上記光ファイバの端面が上記前方光の光軸に対して傾斜加工され、上記光ファイバの長手方向が上記前方光の光軸に対して傾斜して設けられ、その光ファイバの端面に臨ませて上記受光手段を設けたことを特徴とする光モジュール。
【請求項３】
前方光を光通信に用いる光源と、フェルール内に保持されて上記前方光が入射される光ファイバと、上記光源の前方に設けられて上記前方光をモニタする受光手段とを備え、上記フェルール内に上記前方光を分岐する光分岐手段を設け、その光分岐手段に臨ませて上記受光手段を設けたことを特徴とする光モジュール。
【請求項４】
前方光を光通信に用いる光源と、フェルール内に保持されて上記前方光が入射される光ファイバと、上記光源の前方に設けられて上記前方光をモニタする受光手段とを備え、上記光源と上記光ファイバとの間に上記前方光を分岐する光分岐手段を設け、その光分岐手段に臨ませて上記受光手段を設け、上記光分岐手段と上記受光手段とがサブマウントを介して一体化されたことを特徴とする光モジュール。
【請求項５】
前方光を光通信に用いる光源と、フェルール内に保持されて上記前方光が入射される光ファイバと、上記光源の前方に設けられて上記前方光をモニタする受光手段とを備え、上記光源と上記光ファイバとの間に上記前方光を分岐する光分岐手段を設け、その光分岐手段に臨ませて上記受光手段を設け、上記光分岐手段として、伝送路と光結合するための光結合部に備えられてその光結合部を気密にする気密封止用ガラス板を用いたことを特徴とする光モジュール。
【請求項６】
上記光分岐手段は、上記前方光の光軸に対して３０〜６０°傾斜して設けられる請求項３〜５いずれか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、光トランシーバの光送信部に使用される光モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の情報通信量の増大に伴い、通信機器に備えられる光電変換機能を有する光トランシーバには、より小型で高速な光トランシーバが要望されている。
【０００３】
図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、従来の光モジュール６１は、主に光トランシーバの光送信部として使用される。光モジュール６１の前後（図６（ａ）および図６（ｂ）では右左）に細長い筐体６２内には前方光を光通信に用いる半導体レーザ（ＬＤ）６３が設けられ、そのＬＤ６３の後方にはＬＤ６３の後方光をモニタするモニタフォトダイオード（モニタＰＤ）６４が設けられる。後方光とは、前方光（出力光）とは反対方向に出る光であり、ＬＤ６３の構造上ＬＤ６３から漏れる微少な光のことをいう。
【０００４】
筐体６２の前方には伝送路と光結合するための光結合部６５が設けられ、筐体６２の後方には光トランシーバ基板の片側の端部と電気結合するための電気結合部６６が設けられる。光トランシーバ基板の反対側の端部は電気コネクタを介して通信機器のマザーボードと接続される。
【０００５】
光結合部６５はフェルール６７内に保持されてＬＤ６３の前方光が入射される光ファイバ６８を備えている。電気結合部６６は、光モジュール基板６９と、光モジュール基板６９上に形成されてＬＤ６３およびモニタＰＤ６４が接続される配線パターン７０と、配線パターン７０の端部に接続されたリード線７１とを備えている。
【０００６】
光モジュール６１では、ＬＤ６３の前方光が光ファイバ６８に入射され、伝送路に送信される。このとき、ＬＤ６３をＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御することで、すなわち、ＬＤ６３の後方光をモニタＰＤ６４でモニタし、モニタＰＤ６４に流れるモニタ電流を一定に保つようにＬＤ６３に流すバイアス電流をフィードバック制御することで、ＬＤ６３の前方光を一定に保っている。
【０００７】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−１２５１１５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光モジュール６１では、ＬＤ６３の後方にモニタＰＤ６４が設けられており、ＬＤ６３からリード線７１までの配線長Ｌ６が長くなるので、高周波特性が劣化するという問題がある。
【００１０】
特に、ＬＤ６３からモニタＰＤ６４を迂回してリード線７１まで配線を引き出すために、配線パターン７０に直角部分を形成する必要もあるが、この場合、配線パターン７０の直角部分で信号の反射が起こるので、高周波特性がさらに劣化してしまう。
【００１１】
また、光モジュール６１では、ＬＤ６３の後方光をモニタしてＬＤ６３をＡＰＣ制御しているので、環境温度などによってＬＤ６３の前方光と後方光とのバランスが変動した際にＡＰＣ制御が不正確になり、ＬＤ６３の前方光を一定にできないという問題がある。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、高周波特性が優れ、光源の前方光を容易かつ正確に一定にできるモジュールを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、前方光を光通信に用いる光源と、フェルール内に保持されて上記前方光が入射される光ファイバと、上記光源の前方に設けられて上記前方光をモニタする受光手段とを備え、前記受光手段は上記前方光に対して透明であり、その受光手段を上記フェルールの端面に設けた光モジュールである。
【００１４】
請求項２の発明は、前方光を光通信に用いる光源と、フェルール内に保持されて上記前方光が入射される光ファイバと、上記光源の前方に設けられて上記前方光をモニタする受光手段とを備え、上記光ファイバの端面が上記前方光の光軸に対して傾斜加工され、上記光ファイバの長手方向が上記前方光の光軸に対して傾斜して設けられ、その光ファイバの端面に臨ませて上記受光手段を設けた光モジュールである。
【００１５】
請求項３の発明は、前方光を光通信に用いる光源と、フェルール内に保持されて上記前方光が入射される光ファイバと、上記光源の前方に設けられて上記前方光をモニタする受光手段とを備え、上記フェルール内に上記前方光を分岐する光分岐手段を設け、その光分岐手段に臨ませて上記受光手段を設けた光モジュールである。
【００１６】
請求項４の発明は、前方光を光通信に用いる光源と、フェルール内に保持されて上記前方光が入射される光ファイバと、上記光源の前方に設けられて上記前方光をモニタする受光手段とを備え、上記光源と上記光ファイバとの間に上記前方光を分岐する光分岐手段を設け、その光分岐手段に臨ませて上記受光手段を設け、上記光分岐手段と上記受光手段とがサブマウントを介して一体化された光モジュールである。
【００１７】
請求項５の発明は、前方光を光通信に用いる光源と、フェルール内に保持されて上記前方光が入射される光ファイバと、上記光源の前方に設けられて上記前方光をモニタする受光手段とを備え、上記光源と上記光ファイバとの間に上記前方光を分岐する光分岐手段を設け、その光分岐手段に臨ませて上記受光手段を設け、上記光分岐手段として、伝送路と光結合するための光結合部に備えられてその光結合部を気密にする気密封止用ガラス板を用いた光モジュールである。
【００１８】
請求項６の発明は、上記光分岐手段は、上記前方光の光軸に対して３０〜６０°傾斜して設けられる請求項３〜５いずれかに記載の光モジュールである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００２０】
図１は、本発明の好適実施の形態を示す光モジュールの側断面図である。
【００２１】
図１に示すように、本発明に係る光モジュール１は、主に光トランシーバの光送信部として使用される。光モジュール１の前後（図１では右左）に細長い筐体２内には前方光Ｌｆを光通信に用いる光源としてのＬＤ３が設けられ、そのＬＤ３の前方にはＬＤ３の前方光Ｌｆをモニタする受光手段としてのモニタＰＤ４が設けられる。筐体２は、放熱性が高い銅タングステンなどの金属で形成され、上部が開口された箱状のパッケージ２ｄと、そのパッケージ２ｄの開口を閉じる平板状のカバー２ｕとからなる。
【００２２】
ＬＤ３は、パッケージ２ｄの内底面に取り付けられたキャリア５上に搭載されて固定される。ＬＤ３の前方には、前方光Ｌｆを平行光線束（コリメータ光）にするＬＤコリメートレンズ６が設けられる。
【００２３】
パッケージ２ｄの前方側には伝送路と光結合するための光結合部７が設けられ、パッケージ２ｄの後方側には光トランシーバ基板の片側の端部と電気結合するための電気結合部８が設けられる。光トランシーバ基板の反対側の端部は電気コネクタを介して通信機器のマザーボードと接続される。
【００２４】
光結合部７は、その前端に設けられたフェルール９内に保持されて前方光Ｌｆが入射される光ファイバ１０と、その後端に設けられて光結合部７を気密にする気密封止用ガラス板１１と、気密封止用ガラス板１１の前方に設けられて前方光Ｌｆを前方のみに伝搬させる光アイソレータ１２と、光アイソレータ１２の前方に設けられてコリメータ光になった前方光Ｌｆを光ファイバ１０の端面に集光するファイバコリメートレンズ１３とを備えている。
【００２５】
電気結合部８は、光モジュール基板１４と、光モジュール基板１４上に形成されてＬＤ３およびモニタＰＤ４が接続される図示しない配線パターンと、配線パターンの端部に接続されたリード線１５とを備えている。
【００２６】
さて、光モジュール１は、フェルール９の前方光Ｌｆの入射端面９ｆに、前方光Ｌｆに対して透明なモニタＰＤ４を受光面４ｂがファイバコリメートレンズ１３と対向するように取り付けたものである。
【００２７】
モニタＰＤ４としては、例えば、受光面４ｂの反対側となるフェルール９との接触面４ｆに電極が形成されておらず、かつ前方光Ｌｆの吸収率が５％以下、すなわち、前方光Ｌｆの透過率が９５％以上のものを使用する。
【００２８】
モニタＰＤ４は、ＬＤ３への前方光Ｌｆの反射を防止するため、受光面４ｂを前方光Ｌｆの光軸に対して前方あるいは後方に６〜１０°傾斜して設けるようにしてもよい。
【００２９】
光モジュール１の筐体２は、モニタＰＤ４を搭載するサブマウントが不要となるので、図４や図５で後述する他の実施の形態における筐体に比べて前後の長さが短い。また、ファイバコリメートレンズ１３は、光ファイバ１０との光結合を最良とするため、前方向Ｌｆを光ファイバ１０の端面に集光するように配置されている。
【００３０】
本実施の形態の作用を説明する。
【００３１】
光モジュール１では、ＬＤ３の前方光ＬｆはＬＤコリメートレンズ６によってコリメータ光になり、コリメータ光になった前方光Ｌｆが気密封止用ガラス板１１、光アイソレータ１２を順次経由して前方に伝搬し、ファイバコリメートレンズ１３に達する。ファイバコリメートレンズ１３に達したコリメータ光の前方光Ｌｆは、ファイバコリメートレンズ１３によって集光される。
【００３２】
ファイバコリメートレンズ１３によって集光された前方光Ｌｆは、そのほぼ全て（９５％以上）がモニタＰＤ４を透過し、光ファイバ１０の端面に入射されて伝送路に送信される。このとき、モニタＰＤ４では、集光された前方光Ｌｆの一部（５％以下）がモニタ光として吸収される。
【００３３】
光モジュール１では、このモニタ光に基づいてＬＤ３をフロントＡＰＣ制御することで、すなわち、ＬＤ３の後方光ではなく前方光Ｌｆの一部であるモニタ光をモニタＰＤ４でモニタし、モニタＰＤ４に流れるモニタ電流を一定に保つようにＬＤ３に流すバイアス電流をフィードバック制御することで、ＬＤ３の前方光Ｌｆを容易かつ正確に一定にできる。
【００３４】
つまり、従来はＬＤ３の後方光をモニタしていたので、環境温度によって前方光Ｌｆと後方光のバランスが変動するとＡＰＣ制御が不正確になったが、光モジュール１では、ＬＤ３の前方光Ｌｆをモニタしているので、環境温度に左右されずにフロントＡＰＣ制御を正確に行うことができる。
【００３５】
光モジュール１は、ＬＤ３の後方ではなく前方にモニタＰＤ４が設けられていることから、ＬＤ３をパッケージ２ｄのより後方に配置でき、ＬＤ３からリード線１５までの配線長Ｌを短くできるので、高周波特性が非常に優れている。
【００３６】
特に、ＬＤ３からモニタＰＤ４を迂回することなくリード線１５まで配線を引き出すことができるので、配線パターンに直角部分を形成する必要もなく、この点からも高周波特性が非常に優れている。
【００３７】
光モジュール１は、フェルール９にモニタＰＤ４を取り付けており、モニタＰＤ４を搭載するサブマウントや前方光Ｌｆを分岐する光分岐手段が必要ないので、後述する他の実施の形態に比べると、部品点数が少なくなって低コストであり、組み立ての作業工程が少なくなって組み立ての作業効率がよい。また、光モジュール１の筐体２は、図４や図５で後述する他の実施の形態における筐体よりも前後の長さが短いので、小型である。
【００３８】
光モジュール１では、フェルール９にモニタＰＤ４を取り付けた例で説明したが、ＬＤコリメートレンズ６あるいはファイバコリメートレンズ１３にモニタＰＤ４を取り付けてもよい。
【００３９】
第二の実施の形態を説明する。
【００４０】
図２に示すように、光モジュール２１は、光ファイバ２２の端面２２ｂおよび内部に光ファイバ２２を保持するフェルール２３の端面２３ｂを前方光Ｌｆの光軸に対して後方に傾斜加工し、光ファイバ２２およびフェルール２３をそれぞれの長手方向が前方光Ｌｆの光軸に対して上方に傾斜するように設け、その光ファイバ２２の端面２２ｂを前方かつ上方に臨ませてモニタＰＤ２４を設けたものである。モニタＰＤ２４としては、前方光Ｌｆに対して透明でない慣用のＰＤを使用する。
【００４１】
光ファイバ２２の端面２２ｂを傾斜加工したのは、ＬＤ３への前方光Ｌｆの反射を防止するためである。光ファイバ２２を傾斜させたのは、前方光Ｌｆと光ファイバ２２の光結合率が高まり、光ファイバ２２の端面２２ｂで反射された前方光Ｌｆの反射光ＬｒがモニタＰＤ２４で受光されやくすなるためである。
【００４２】
モニタＰＤ２４は、具体的には、ファイバコリメートレンズ１３を内部に保持するレンズ保持部材（レンズホルダ）２５の前方側の端面２５ｆ下部に形成した段差２６に取り付けられる。光モジュール２１のその他の構成は、図１の光モジュール１とほぼ同じである。
【００４３】
光モジュール２１では、ファイバコリメートレンズ１３によって集光された前方光Ｌｆは、光ファイバ２２の端面２２ｂに入射され、その入射光のほぼ全てが伝送路に送信される。このとき、光ファイバ２２の端面２２ｂでは、集光された前方光Ｌｆの一部が後方かつ下方に反射され、モニタ光として反射光ＬｒがモニタＰＤ２４に入射される。
【００４４】
光モジュール２１は、モニタＰＤ２４を搭載するサブマウントや前方光Ｌｆを分岐する光分岐手段が必要ないので、図４や図５で後述する他の実施の形態に比べると、部品点数が少なくなって低コストである。光モジュール２１も上述と同様の理由で、高周波特性が優れ、ＬＤ３の前方光Ｌｆを容易かつ正確に一定にできるという効果を発揮する。
【００４５】
第三の実施の形態を説明する。
【００４６】
図３に示すように、光モジュール３１は、フェルール３２内に、前方光Ｌｆの光軸に対して垂直な後方側の垂直面３３ｂと前方光Ｌｆの光軸に対して後方に３０°〜６０°（本例では、４５°）傾斜した前方側の傾斜面３３ｆとを有する溝３３を形成し、その溝３３の傾斜面３３ｆに、前方光Ｌｆを分岐する光分岐手段としての板状のビームスプリッタ３４を設け、そのビームスプリッタ３４の後方面３４ｂを下方に臨ませてモニタＰＤ２４を設けたものである。ビームスプリッタ３４としては、例えば、前方光Ｌｆの反射率が５％以下である（無反射コーティングされていない）石英ガラスや、多層膜フィルタを使用する。
【００４７】
モニタＰＤ２４は、具体的には、ファイバコリメートレンズ１３を内部保持するレンズホルダ３５と、フェルール３２を内部に保持するフェルール保持部材（フェルールホルダ）３６とを接続する接続部材３７の内上面３７ｕに取り付けられる。光モジュール３１のその他の構成は、図１の光モジュール１と同じである。
【００４８】
光モジュール３１では、ファイバコリメートレンズ１３によって集光された前方光Ｌｆは、光ファイバ１０の端面に入射され、その入射光のほぼ全てがビームスプリッタ３４を透過して伝送路に送信される。このとき、ビームスプリッタ３４では、前方光Ｌｆの一部が後面３４ｂで９０°反射されて前方から上方に向きを変え、モニタ光として分岐光ＬｄがモニタＰＤ２４に入射される。
【００４９】
光モジュール３１も上述と同様の理由で、高周波特性が優れ、ＬＤ３の前方光Ｌｆを容易かつ正確に一定にできるという効果を発揮する。
【００５０】
第四の実施の形態を説明する。
【００５１】
図４に示すように、光モジュール４１は、ＬＤコリメートレンズ６と気密封止用ガラス板１１との間で、パッケージ４２ｄの内底面に取り付けられたサブマウント４３の後方側の上部には、前方光Ｌｆの光軸に対して後方に傾斜した傾斜面４４が形成される。このサブマウント４３には、キャリア５よりも高さが低いものを用いる。傾斜面４４の傾斜角は、後述するビームスプリッタ４５で分岐された光がモニタＰＤ２４に入射するように、例えば、３０〜６０°にする。本例では、傾斜面４４の傾斜角を４５°にした。
【００５２】
傾斜面４４には、前方光Ｌｆを分岐する分岐手段としての板状のビームスプリッタ４５が、ＬＤコリメートレンズ６で平行光線束になった前方光Ｌｆと交差するように取り付けられる。したがって、本例では、ビームスプリッタ４５は前方光Ｌｆの光軸に対して前方に４５°傾斜して設けられる。ビームスプリッタ４５には、図３のビームスプリッタ３４と同様のものを使用する。
【００５３】
サブマウント４３上の前方側には、ビームスプリッタ４５の後面４５ｂを受光面２４ｕが上方に臨むようにモニタＰＤ２４を搭載固定する。これにより、モニタＰＤ２４と、ビームスプリッタ４５と、サブマウント４３とが一体化される。
【００５４】
光モジュール４１のパッケージ４２ｄとカバー４２ｕとからなる筐体４２は、図１〜図３の筐体２よりも前後の長さがサブマウント４３の分だけ長い。光モジュール４１のその他の構成は、図１の光モジュール１と同じである。
【００５５】
光モジュール１では、ＬＤコリメートレンズ６によってコリメータ光になったＬＤ３の前方光Ｌｆのほぼ全て（９５％以上）がビームスプリッタ４５を透過し、気密封止用ガラス板１１、光アイソレータ１２を順次経由して前方に伝搬し、ファイバコリメートレンズ１３に達する。ファイバコリメートレンズ１３に達したコリメータ光の前方光Ｌｆは、ファイバコリメートレンズ１３によって集光され、光ファイバ１０の端面に入射されて伝送路に送信される。
【００５６】
このとき、ビームスプリッタ４５では、コリメータ光になった前方光Ｌｆの一部（５％以下）が後面４５ｂで９０°反射されて前方から下方に向きを変え、モニタ光としてコリメータ光の分岐光ＬｄがモニタＰＤ２４に入射される。
【００５７】
光モジュール３１も上述と同様の理由で、高周波特性が優れ、ＬＤ３の前方光Ｌｆを容易かつ正確に一定にできるという効果を発揮する。
【００５８】
さらに、ＬＤ３の前方にモニタＰＤ２４とビームスプリッタ４５とをサブマウント４３を介して一体化して簡単に配置できるので、フロントＡＰＣ制御可能な光モジュール１を簡易に実現できる。
【００５９】
また、モニタＰＤ２４でモニタする前方光Ｌｆの分岐光Ｌｄがコリメータ光なので、ビームスプリッタ４５やモニタＰＤ２４の位置ズレによるモニタＰＤ２４の感度バラツキを小さくできる。
【００６０】
第五の実施の形態を説明する。
【００６１】
図５に示すように、光モジュール５１は、光結合部５２の後端に、光結合部５２を気密にすると共にＬＤ３の前方光を分岐する光分岐手段としての気密封止用ガラス板５３を、その気密封止用ガラス板５３で分岐された光がモニタＰＤ２４に入射するように、ＬＤ３の前方光の光軸に対して後方に３０〜６０°（本例では、４５°）傾斜して設け、ＬＤコリメートレンズ６と気密封止用ガラス板５３との間でパッケージ４２ｄの内底面に取り付けられたサブマウント５４上に、モニタＰＤ２４をその受光面２４ｕが気密封止用ガラス板５３の後面５３ｂを上方に臨むように搭載固定したものである。
【００６２】
気密封止用ガラス板５３としては、例えば、例えば、ＬＤ３の前方光の反射率が５％以下である石英ガラスを使用する。光モジュール５１のその他の構成は、図１の光モジュール１と同じである。
【００６３】
光モジュール５１は、気密封止用ガラス板５３が図４のビームスプリッタ４５および気密封止用ガラス板１１の双方の役目を果たすので、図４の光モジュール４１に比べると、部品点数が少なくなって低コストである。光モジュール５１も上述と同様の理由で、高周波特性が優れ、ＬＤ３の前方光を容易かつ正確に一定にできるという効果を発揮する。
【００６４】
また、パッケージ４２ｄの内底面にモニタＰＤ２４を直接貼り付けるなどして搭載固定すれば、サブマウント５４を必要としないので、部品点数のさらなる低減が可能になり、より一層の低コスト化が図れる。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
（１）高周波特性が優れている。
（２）光源の前方光を容易かつ正確に一定にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適実施の形態を示す側断面図である。
【図２】第二の実施の形態を示す側断面図である。
【図３】第三の実施の形態を示す側断面図である。
【図４】第四の実施の形態を示す側断面図である。
【図５】第五の実施の形態を示す側断面図である。
【図６】図６（ａ）は従来の光モジュールの側断面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の６Ｂ−６Ｂ線断面矢視図である。
【符号の説明】
１  光モジュール
３  ＬＤ（光源）
４  モニタＰＤ（受光手段）
９  フェルール
１０  光ファイバ
Ｌｆ  前方光
【図１】
2005010484.tif 000003
【図２】
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【図３】
2005010484.tif 000005
【図４】
2005010484.tif 000006
【図５】
2005010484.tif 000007
【図６】
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