(57)【要約】 【課題】  低コストの部材を用い、かつ調芯工数を低減した光発振装置を提供すること。【解決手段】  光半導体素子１と、発振されたレーザ光を平行化する第１レンズ２と、この第１レンズ２を通過したレーザ光が入射される非相反光素子３と、この非相反光素子３を透過したレーザ光を光ファイバ５に集光するための第２レンズ４と、第１レンズ２および第２レンズ４の固定位置を導く溝が形成された傾斜台座１１とを備える光発振装置であり、その溝は、レーザ光の光軸６の方向に延伸するとともに、光軸６と溝を含む平面内において、光軸６の方向から傾斜している。また、溝形成面１５は、対向する底面１６に対して、溝の延伸方向に傾斜している。また、台座の底面１６は、前記光軸と平行に形成されている。【選択図】  図１
2005037730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発振素子と、発振されたレーザ光を平行化する第１レンズと、該第１レンズを通過したレーザ光が入射される非相反光素子と、該非相反光素子を通過したレーザ光を光ファイバに集光するための第２レンズと、前記第１レンズおよび第２レンズの固定位置を導く溝が形成された台座とを備える光発振装置において、前記第１および第２のレンズは球状のレンズであり、前記溝は、前記レーザ光の光軸方向に延伸するとともに、前記光軸と溝を含む平面内で、前記光軸方向から傾斜したことを特徴とする光発振装置。
【請求項２】
前記台座の溝が形成された面は、対向する底面に対して、前記溝の延伸方向に傾斜したことを特徴とする請求項１に記載の光発振装置。
【請求項３】
前記底面は、前記光軸と平行に形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の光発振装置。
【請求項４】
前記溝の断面形状はＶ字形であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光発振装置。
【請求項５】
前記溝の断面形状は矩形であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光発振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に高速・大容量の光通信システムに用いられる光発振装置に係り、特にメトロ・アクセス網の光源として好適な光発振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速・大容量の光通信に用いられる光発振装置は、例えば、図２のような光学的構成を有する。すなわち、レーザ発振素子である光半導体素子１、レーザ光を平行化（コリメート）する第１レンズ２、光アイソレータ等の非相反光素子３、光ファイバへ集光するための第２レンズ４を光軸６に沿って配置して構成される。このようなレーザ発振装置は、ＬＤ（レーザダイオード）、ＬＤモジュール、半導体レーザモジュール、あるいは単に光発振装置などと呼ばれる。
【０００３】
ＬＤ内の第１レンズ２により光束７を平行化するのは、光アイソレータ等の非相反光素子３に効率よくレーザ光を透過させるためであり、光アイソレータ等の非相反光素子３は、戻り光を遮断することで、発振する光半導体素子１の信号の安定性を確保する。
【０００４】
光ファイバ５のコアに集光させるための集光角は光ファイバのコア径や屈折率に左右され、また光半導体素子１で発振されたレーザ光の拡がり角は発光スポットの大きさによるので、前記第１レンズ２、第２レンズ４はその集光距離が異なるものを用いなければならない。これは通常の球状レンズであれば直径が異なるものを使用しなければならないことを意味する。
【０００５】
従来は、図３に模式的に示すように、このレンズの大きさの差を考慮して、各部品の高さを、ベース材１０の上の台座８、９等で調節していた。しかしこの方法を用いると、台座８、９の高さの差を考慮した光学系の光路調芯を行わなければならず、調芯が困難であるばかりでなく、生産性を低下させていた。
【０００６】
また、特許文献１では、同一の基板上に２つの球レンズを配設した光モジュールの例が開示されている。ただし、この技術においては、ＳｉやＩｎＰ等の半導体材料を基板として異方性エッチングを行うときに得られる精度を前提としており、機械加工によって、その精度を得ることは容易でない。また、異方性エッチングを用いた生産方法はその生産数量が一定以上でないと、費用の低減が容易でない。
【０００７】
また、光学系の同軸上にそれぞれの部品を揃えるため、円筒状のレンズを用いて第１レンズと第２レンズの形状を少なくとも外径を揃えて配置する方法が一般的に用いられる。しかし、このレンズは大変高価なため、光学部品全体の生産費用を増大させていた。また、このような円筒状レンズは特性において、作製上の限界があり、レーザ発振装置の特性が制限されていた。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３４１１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このような従来の問題点を受け、低価格の球状レンズを用い、かつ調芯の容易な光学部品の支持構造を用いた光発振装置を実現できるとよい。
【００１０】
すなわち、本発明の課題は、低コストの部材を用い、かつ調芯工数を低減できる光発振装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の光発振装置は、レーザ発振素子と、発振されたレーザ光を平行化する第１レンズと、該第１レンズを通過したレーザ光が入射される非相反光素子と、該非相反光素子を通過したレーザ光を光ファイバに集光するための第２レンズと、前記第１レンズおよび第２レンズの固定位置を導く溝が形成された台座とを備える光発振装置であって、前記第１および第２のレンズは球状のレンズであり、前記溝は、前記レーザ光の光軸方向に延伸するとともに、前記光軸と溝を含む平面内で、前記光軸方向から傾斜したことを特徴とする。
【００１２】
前記台座の溝が形成された面は、対向する底面に対して、溝の延伸方向に傾斜するとよい。
【００１３】
前記底面は、前記光軸と平行に形成されるとよい。
【００１４】
前記溝の断面形状はＶ字形であるとよい。
【００１５】
そして、前記溝の断面形状は矩形であってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の光発振装置は、低コストの部材と、調芯が容易な光学系支持構造を用いているので、本発明によれば、低価格で生産性の高い光発振装置を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図面に基づいて、本発明を実施するための最良の形態を説明する。図１は本発明の光発振装置を示す模式図である。本発明においては、レーザ発振素子である光半導体素子１から出力されたレーザ光を平行化させる第１レンズ２、および非相反光素子３を透過したレーザ光を光ファイバ５に集光させる第２レンズ４に、球状レンズを用いる。この球状レンズに入射されるレーザ光の光軸６をレンズ中心に一致させることにより最大効率が得られることから、前記第１レンズ２と第２レンズ４は同じ大きさのものを用いない限り、固定位置の高さは異なる。
【００１８】
そこで、本発明では、光半導体素子１から発振されたレーザ光の光軸６の方向に延伸する溝を上面の溝形成面１５に設けた傾斜台座１１を用い、この傾斜台座１１の底面１６と光軸６を平行にし、かつその溝に前記第１レンズ２、前記第２レンズ４を配置したときのレンズ中心からの光軸６のずれを補償した傾斜を前記溝に持たせている。このことにより、異なった大きさの球状レンズを用いても光軸が傾斜することなく、第１レンズ２および第２レンズ４の中心に光軸を揃えることができるようになる。また、傾斜台座１１の上面の第１レンズ２および第２レンズ４の間に非相反光素子３を配置し、また傾斜台座１１の溝の延長線上の光半導体素子固定面１７に光半導体素子１を配置する。
【００１９】
この傾斜台座１１について、さらに説明する。まず、傾斜台座１１の底面１６を水平にして、この面を基準面とする。次に、光軸６が基準面から所定の高さになるように、光半導体素子１の発光部の高さを定める。次に、第１レンズ２と第２レンズ４の直径およびレンズ間距離に基づいて、溝に対する光軸からの傾斜角度を定める。さらに、２つのレンズの光軸の高さと、光半導体素子１の発光部の高さと、光半導体素子１から第１レンズ２までの距離に基づいて、溝の断面形状および溝の端から光半導体素子１までの距離を定める。また、非相反光素子３の光学面のほぼ中心に光軸６が一致するように、傾斜台座１１の上面に固定面を設ける。このようにして、光半導体素子１、第１レンズ２、非相反光素子３、第２レンズ４を、傾斜台座１１を用いて一体化する。なお、光ファイバ５の調芯については、公知の技術による調芯機構を用いる。
【実施例１】
【００２０】
次に、本発明の実施例１を挙げて、さらに具体的に説明する。本実施例１の光発振装置の構成は図１のとおりである。光学部材のベースとなる傾斜台座１１にはＳｉ基板ウェハを用いた。まずＳｉ基板の片面の一部に５.０３ｄｅｇの角度を付けて研磨（粒度＃６０００）を行い、ダイシングによって矩形溝を深さ０.５ｍｍで形成する。この時発生するチッピングを取り除くため、切断後はさらに表面を研磨（＃６０００）する。溝の幅は０.０３ｍｍ（±０.００５ｍｍ）となるように切断を行う。
【００２１】
この後、設計上の非相反素子位置に、溝と直行する方向に非相反素子固定用の切り込みを幅０.８５ｍｍ、深さ１ｍｍで作製する。このようにして傾斜台座１１を作製する。前記作製された溝の傾斜角度は第１レンズ２、第２レンズ４の大きさの差と理想的な位置の関係から理論計算して求めたものである。
【００２２】
使用するレンズについて、第１レンズ２にＨＯＹＡ（株）製のＴａＦ３Ｒ０.３（ＮＡ＝０.３５）、第２レンズ４にＨＯＹＡ（株）製のＴａＦ３Ｒ１.０（ＮＡ＝０.１）を使用し、各部品は無反射コートを施したものを使用する。
【００２３】
非相反光素子には、偏光子としてのＨＯＹＡ（株）製のキューポ（登録商標）により、ＮＥＣトーキン（株）製のＧｄＢｉＩＧガーネット厚膜を挟んで構成したものを用いる。この時、使用するガーネット厚膜には通常ラッチング型と呼ばれる、角形のヒステリシス特性を有する着磁素材を用いることで、マグネットが不要になり、小型化に大いに寄与できる。
【００２４】
光半導体素子１と非相反光素子３を傾斜台座１１に固定した後、第１レンズ２と第２レンズ４を配置し、溝に沿って調芯（アライメント）作業を行う。固定はＵＶ硬化型接着剤を用いて、レーザ光をモニタしながら最適位置で瞬間接着する。
【００２５】
このようにして作製された光発振装置は、各部品のＡＲコート反射、非相反光素子の挿入損失、およびアライメントエラーを除いて０.２７ｄＢと従来の円筒状レンズ品に遜色のない特性が得られる。
【実施例２】
【００２６】
本発明の実施例２の光発振装置を図１に基づいて説明する。ベースとなる傾斜台座１１にはＳｉ基板を用いた。まずＳｉ基板の片面の一部に５.０３ｄｅｇの角度を付けて研磨（＃６０００）を行い、ダイシングによってＶ溝を深さ０.４ｍｍで形成する。Ｖ溝を作るためのダイシング用ブレードは、断面がＶ字形になるように研削加工したレジンボンディングブレードを用いる。このＶ字形状の寸法は、使用するレンズの大きさによって左右される。また、この時発生するチッピングを取り除くため、切断後はさらに表面を研磨（＃６０００）する。溝の幅は０.０３ｍｍ（±０.００５ｍｍ）となるように切断を行う。この後、設計上の非相反素子位置に、溝と直交する方向に非相反光素子固定用の切り込みを幅０.８５ｍｍ、深さ１ｍｍで作製する。このようにして傾斜台座１１を作製する。前記作製された溝の傾斜角度は第１レンズ２、第２レンズ４の大きさの差と理想的な位置の関係から理論計算して求めたものである。
【００２７】
使用するレンズについて、第１レンズ２にＨＯＹＡ（株）製のＴａＦ３Ｒ０.３（ＮＡ＝０.３５）、第２レンズ４にＨＯＹＡ（株）製のＴａＦ３Ｒ１.０（ＮＡ＝０.１）を使用し、各部品は無反射コートを施したものを使用する。
【００２８】
非相反光素子３には、偏光子としてのＨＯＹＡ（株）製のキューポ（登録商標）により、ＮＥＣトーキン（株）製のＧｄＢｉＩＧガーネット厚膜を挟んで構成したものを用いる。この時、使用するガーネット厚膜には通常ラッチング型と呼ばれる、角形のヒステリシス特性を有する着磁素材を用いることで、マグネットが不要になり、小型化に大いに寄与できる。
【００２９】
光半導体素子１と非相反光素子３を傾斜台座１１に固定した後、第１レンズ２と第２レンズ４を配置し、溝に沿って調芯（アライメント）作業を行う。固定はＵＶ硬化型接着剤を用いて、レーザ光をモニタしながら最適位置で瞬間接着する。このようにして作製された光発振装置は、各部品のＡＲコート反射、非相反光素子の挿入損失、アライメントエラーを除いて０.２７ｄＢと従来の円筒状レンズ品に遜色のない特性が得られる。
【００３０】
なお、上記実施例においては、上面に溝が形成された傾斜台座を用いたが、平行平板の台座の上面に溝を形成し、この台座をくさび形の板などの上に載せ、傾けて使用してもよい。
【００３１】
以上の結果から、本発明の光発振装置は、特性的に問題がなく、簡易な光学系で、容易な調芯により作製できる。従って、本発明によれば、低価格で生産性の良い光発振装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の光発振装置を示す模式図。
【図２】光発振装置の光学的構成図。
【図３】従来の光発振装置を示す模式図。
【符号の説明】
【００３３】
１    光半導体素子
２    第１レンズ    
３    非相反光素子
４    第２レンズ    
５    光ファイバ
６    光軸
７    光束
８，９    台座
１０    ベース材
１１    傾斜台座
１５    溝形成面
１６    底面
１７    光半導体素子固定面
【図１】
2005037730.tif 000003
【図２】
2005037730.tif 000004
【図３】
2005037730.tif 000005