(57)【要約】 【課題】  筐体とモジュール固定用ベースのネジ止めにおいて光特性の低下を防止した光機能モジュール及びその製造方法を提供すること。【解決手段】  入力光ファイバ１ａと、入力側レンズ２ａと、光機能素子を内蔵する筐体３と、出力側レンズ２ｂと、出力光ファイバ１ｂとを備える光機能モジュールであり、入力光ファイバ１ａからの光信号が光機能素子を介して出力光ファイバに１ｂに結合するように調芯固定され、筐体３は、モジュール全体を所望のプラットフォーム上に固定するためのモジュール固定用ベース４にネジ止めされ、このモジュール固定用ベース４はステンレス鋼からなり、筐体３と密着する面の平面度は、ＪＩＳ表記で、１０μｍ以内である。【選択図】  図１
2005043782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力光ファイバと、出力光ファイバと、光機能素子とを含む光学要素部品が配設された筐体を備えると共に、前記筐体にネジ止めされたモジュール固定用ベースを備える光機能モジュールであって、前記入力光ファイバからの光信号が前記光機能素子を介して前記出力光ファイバに結合するように調芯固定され、前記モジュール固定用ベースはステンレス鋼からなり、前記筐体と密着する面の平面度は、ＪＩＳ表記で、１０μｍ以内であることを特徴とする光機能モジュール。
【請求項２】
入力光ファイバと、出力光ファイバと、光機能素子とを含む光学要素部品が配設された筐体を備えると共に、前記筐体にネジ止めされたモジュール固定用ベースを備える光機能モジュールであって、前記入力光ファイバからの光信号が前記光機能素子を介して前記出力光ファイバに結合するように調芯固定され、前記モジュール固定用ベースはアルミ材からなり、前記筐体と密着する面の平面度は、ＪＩＳ表記で、５０μｍ以内であることを特徴とする光機能モジュール。
【請求項３】
入力光ファイバと、入力側レンズと、光機能素子と、出力側レンズと、出力光ファイバとを含む光学要素部品が配設された筐体を備えると共に、前記筐体にネジ止めされたモジュール固定用ベースを備える光機能モジュールの製造方法であって、前記入力光ファイバからの光信号が、前記入力側レンズ、前記光機能素子、及び前記出力側レンズを介して前記出力光ファイバに結合するように調芯固定する工程と、前記モジュール固定用ベースを前記筐体にネジ止めする際に、前記筐体との密着面の平面度を予め制御することにより、前記ネジ止めの際の透過損失の変化量を所定の値以下にして、前記透過損失を要求される上限値以内に収める工程とを含むことを特徴とする光機能モジュールの製造方法。
【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機能モジュール及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光機能モジュールには主に光通信装置に使用されるタイプがある。光通信装置は長距離基幹系、メトロ・アクセス系、高速・大容量系と、用途によりさまざまなシステムが混在する。光機能モジュールに求められる機能には、例えば戻り光を遮断する光アイソレータ、光を分岐・合波する光サーキュレータ、光強度を所定の値だけ減衰させる光アッテネータなど様々である。
【０００３】
このような光機能モジュールでは、各光学部品を高精度かつ高信頼で固定する構造が肝要である。その構造の従来例として、特許文献１に開示されたようなものがある。この従来技術について図４を参照しながら説明する。
【０００４】
図４（ａ）は従来例としての光機能モジュール用コリメータ・ブロックの平面図であり、図４（ｂ）はその正面図である。基体１０４上に配置されたコリメータ１０１及び１０１'のそれぞれを保持する保持部材１０３及び１０３'、コリメータ１０１に接続される光ケーブル１０２、コリメータ１０１'に接続された光ケーブル１０２'、保持部材１０３の基体１０４への固定のための固定ネジ１０７、及び調整ネジ１０８からなる。また、１１３はネジ孔、１１４はガイド・ピンである。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２８６９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この光機能モジュールを光装置の所定の場所に固定するための、モジュール固定用ベース（上記従来技術では基体）と、光機能モジュール筐体（上記従来技術では保持部材）との間の接合には接着やネジ止めが考えられるが、光機能モジュールは一般に重量及び容積が大きいため振動衝撃等での信頼性を考慮して、多くの場合ネジ止めが行われる。しかし、モジュール固定用ベースに光機能モジュール筐体をネジ止めすると光機能モジュールの光特性を低下させてしまうことがあった。
【０００７】
一般的に筐体とモジュール固定用ベースの接触面はある平面度以内で作製され、それぞれが違う平面度、そり方向あるいは変形方向を持っている。この個々に持っている変形状態に対して、レンズや光ファイバが接着、溶接されているため、ネジ止めを行うことでそれぞれが単体で持っていた変形状態が崩れ、レンズや光ファイバの位置関係が崩れる。結果としてネジ止めを行うことにより光機能モジュールが本来持っていた光特性を悪化させていることがある。
【０００８】
この状況にあって、本発明の課題は、他所に固定設置するためのモジュール固定用ベースを備える光機能モジュールにおいて、光機能モジュールの筐体をモジュール固定用ベースにネジ止めする場合に生じる、筐体の歪みや捩れを防止し、結果的に光特性の低下を防止できる光機能モジュール及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の光機能モジュールは、入力光ファイバと、出力光ファイバと、光機能素子とを含む光学要素部品が配設された筐体を備えると共に、前記筐体にネジ止めされたモジュール固定用ベースを備える光機能モジュールであって、前記入力光ファイバからの光信号が前記光機能素子を介して前記出力光ファイバに結合するように調芯固定され、前記モジュール固定用ベースはステンレス鋼からなり、前記筐体と密着する面の平面度は、ＪＩＳ表記で、１０μｍ以内であることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の光機能モジュールは、入力光ファイバと、出力光ファイバと、光機能素子とを含む光学要素部品が配設された筐体を備えると共に、前記筐体にネジ止めされたモジュール固定用ベースを備える光機能モジュールであって、前記入力光ファイバからの光信号が前記光機能素子を介して前記出力光ファイバに結合するように調芯固定され、前記モジュール固定用ベースはアルミ材からなり、前記筐体と密着する面の平面度は、ＪＩＳ表記で、５０μｍ以内であることを特徴とする。
【００１１】
そして、本発明の光機能モジュールの製造方法は、入力光ファイバと、入力側レンズと、光機能素子と、出力側レンズと、出力光ファイバとを含む光学要素部品が配設された筐体を備えると共に、前記筐体にネジ止めされたモジュール固定用ベースを備える光機能モジュールの製造方法であって、前記入力光ファイバからの光信号が、前記入力側レンズ、前記光機能素子、及び前記出力側レンズを介して前記出力光ファイバに結合するように調芯固定する工程と、前記モジュール固定用ベースを前記筐体にネジ止めする際に、前記筐体との密着面の平面度を予め制御することにより、前記ネジ止めの際の透過損失の変化量を所定の値以下にして、前記透過損失を要求される上限値以内に収める工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、光機能モジュールの筐体に、モジュール固定用ベースをネジ止めする場合に生じる光機能モジュールの筐体の歪みや捩れを抑制し、結果的に光特性の低下を防止する光機能モジュール及びその製造方法が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の光機能モジュールを示す正面図である。ここで使用される光機能素子には、信号光に対して戻り光を遮断し光ファイバ増幅器の動作安定化に不可欠な光アイソレータがある。その具体例は後で実施例において詳しく説明する。その他に磁気光学結晶と電磁石を用いて光強度を任意の値に減衰させる光可変アッテネータがある。この場合の可変手段は電磁石の電流制御である。また、光ファイバグレーティングと組み合わせることで任意の信号を分岐・合波することができる光サーキュレータやミラーや光ファイバを機械的に動かして光を任意の光ファイバに結合させる光スイッチ、任意の偏波を分岐したり合波する偏波合分波器、複屈折結晶を用いて任意の波長を分岐・合波させる波長スプリッタなどがあげられる。
【００１４】
図１の詳細を説明すると、入力光ファイバ１ａと入力側レンズ２ａが光機能素子を内蔵する筐体３に取り付けられている。筐体３の反対側には出力側レンズ２ｂ及び出力光ファイバ１ｂが取り付けられている。この出力光ファイバ１ｂ、出力側レンズ２ｂの取り付け位置は光を入力光ファイバ１ａから入射し、入力側レンズ２ａにて平行ビーム（以下コリメート光）に変換して、そのコリメータ光が光機能素子を通過し出力側レンズ２ｂにて集光され出力光ファイバ１ｂに入力される。各光学要素部品の位置関係は入力光ファイバ１ａから入射した光に対し出力光ファイバ１ｂから出る光が最大強度（最小挿入損失）であるところである。しかし、場合によっては挿入損失以外の特性を優先し、必ずしも挿入損失が最小である位置とは限らない。光機能モジュールの完成時点で、要求される上限値以内であることが肝心である。
【００１５】
ここでは最小挿入損失を得るために入力光ファイバ１ａ、入力側レンズ２ａ、出力光ファイバ１ｂ、出力側レンズ２ｂをそれぞれ調整して移動させた。このとき筐体３に入力光ファイバ１ａと入力側レンズ２ａが固定され、固定された部品８ａを作製し、次いで筐体３に固定した。同様に出力側部品も挿入損失が最小になるように出力光ファイバ１ｂ、出力側レンズ２ｂが固定され、固定された部品８ｂが筐体３に固定される。光機能素子を通過する光はコリメート光に限らずクロス光であっても構わない。以上に述べたのは、入出力ポートが光機能素子を挟む位置関係にある場合だが、光機能モジュールを所定のプラットフォーム上に固定する状況によっては入出力ポートが同方向やそれぞれのポートが任意の角度を持って光機能素子と結合している場合もある。更に、ＴＥＣ光ファイバなどのコア拡大光ファイバの使用が可能な場合には、入力側及び出力側のレンズを省略することもできる。
【００１６】
また固定の手段はＹＡＧ溶接を使用した。その理由として光アイソレータなどの光機能素子が長期動作保証や耐高温高湿などの信頼性を得なければならないためである。その他の固定手段として接着剤や半田があり、光機能モジュールに求められる仕様によってはＹＡＧ溶接より有効である。
【００１７】
次に、モジュール固定用ベース４にネジ用穴６を設け、ネジ５によって、モジュール固定用ベース４を筐体３にネジ止めする。このとき、モジュール固定用ベース４にはステンレス鋼ＳＵＳ３０４を用い、筐体３と密着する面の平面度は、ＪＩＳ表記で１０μｍ以下とする。この平面度の値は、ネジ止めの際に生じる挿入損失の増加を０．１ｄＢ以下に抑えるために必要な値である。また、７は所望のプラットフォーム（光装置などの所定の場所）に本発明の光機能モジュールを固定するためのネジ用穴である。なお、モジュール固定用ベース４にはアルミ材を使用することもできる。このようにして、本発明の光機能モジュールが得られる。      
【実施例】
【００１８】
以下に本発明の具体的な実施例を示す。本実施例に使用する光機能素子を図２を参照して説明する。これは、磁気光学結晶を用いた光アイソレータであり、ガーネット結晶１１、偏光子１２と検光子１３及びガーネット結晶１１を磁化飽和させるための永久磁石１４、さらに偏波モード分散を低減させるためのＰＭＤ補償板１５が用いられる。本実施例では偏光子１２、検光子１３に楔ルチル結晶を使用し偏光無依存型に対応している。しかし、複屈折結晶であるルチルを使用すると、偏波分散を伴うため、偏光子（楔ルチル）、ガーネット結晶、検光子（楔ルチル）の他にルチル補償板が必要であるためＰＭＤ補償板１５を用いている。また偏光依存型に対応するためには偏光子、検光子にガラス偏光子などを使用することができる。この場合、偏波モード分散は起きないためＰＭＤ補償板１５は必要なくなる。また、ここでは３０ｄＢのアイソレーションが得られる１段型光アイソレータを用いたが、数段重ねてより高いアイソレーションを得ることができる光アイソレータもある。
【００１９】
ここで光モジュール用の筐体３に対して、モジュール固定用ベース４の密着する面を１０μｍ以下の平面度に加工されたものを使用する。平面度の定義には「ＪＩＳにもとづく標準製図法」（理工学社刊）の１１８頁に記載の“０.１ｍｍの間隔を持つ、互いに平行な二つ平面の間の空間を平面度０.１ｍｍとする”を適用した。光モジュール用の筐体３とモジュール固定用ベース４の材料はステンレス鋼ＳＵＳ３０４を使用したが、長期間、錆びが発生しない、例えばＳＵＳ３０３、ＳＵＳ４３０等でも構わない。
【００２０】
次にモジュール固定用ベース４とネジ止めを行う前に筐体３に実装された光アイソレータの透過損失を測定した。ここで変化量の規定を光機能モジュールの透過損失の１０％以下とした。光機能モジュールの透過損失１０％以下の変化量であれば製作上、機能上大きな影響はないと考えられるためである。実際この光アイソレータの場合、要求される透過損失の上限値は１.０ｄＢであり、波長１５５０ｎｍで入力光強度０ｄＢｍにて透過損失０.９ｄＢを示したため、ネジ止めによる変化量が０.１ｄＢ以下であれば問題のない値である。  
【００２１】
次にプラットフォームに実装できるようにモジュール固定用ベース４を光モジュール用の筐体３にネジ止めした。実際のネジの締め付けトルクは、使用したネジ５のサイズＭ１.６に対する標準締め付けトルク０.１６Ｎ・ｍとした。このときの挿入損失の変化量は０.０５ｄＢであった。
【００２２】
次に平面度を変えたときの透過損失変化量のグラフを図３の系列１に示す。各サンプルともに締め付けトルクは０.１６Ｎ・ｍである。なお、このとき筐体の密着面は普通仕上げのままであり、その平面度は０.１ｍｍ以内であった。
【００２３】
この図３の系列１からは平面度１０μｍと平面度２０μｍの間で、透過損失変化量が０.１ｄＢより大きくなることがわかる。よって平面度１０μｍ以下であるとネジの締め付けトルクによる筐体の歪みや捩れが起こりにくいと考えられる。
【００２４】
さらに歪みや、ゆがみを吸収する材料、すなわちステンレス鋼よりも柔らかい材料を選択すれば面に要求される精度を緩くできるであろうと考え、モジュール固定用ベース４の材料をアルミ材とし、平面度を５０μｍ以下として、前記のモジュール固定用ベース４の面の精度より緩くした。そして光機能モジュールの筐体３とネジ止めを行い特性変化を確認したところ、透過損失変化は０.０４ｄＢで、前記同様に、特性劣化が起こらないことを確認した。
【００２５】
ここで前記同様にモジュール固定用ベースの平面度を変えた場合の透過損失変化量を図３の系列２で示す。なお、筐体の密着面は普通仕上げのままである。図３からは、平面度５０μｍと平面度６０μｍの間で、透過損失変化量が０.１ｄＢを越えていることがわかる。すなわち、モジュール固定用ベースがアルミ材の場合には、その平面度が５０μｍ以下であれば、ネジの締め付けによる筐体の歪みや捩れが起こりにくいと言える。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の光機能モジュールを示す正面図。
【図２】本発明の実施例に用いられる光機能素子の構成図。
【図３】平面度と透過損失変化量の関係を表す図。
【図４】従来例の光機能モジュール用コリメータ・ブロックを示す図。図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は正面図。
【符号の説明】
【００２７】
１ａ    入力光ファイバ
１ｂ    出力光ファイバ
２ａ    入力側レンズ
２ｂ    出力側レンズ
３    筐体
４    モジュール固定用ベース
５    ネジ
６，７    ネジ用穴
８ａ，８ｂ    固定された部品
１１    ガーネット結晶
１２    偏光子
１３    検光子
１４    永久磁石
１５    ＰＭＤ補償板
１６    光アイソレータ
１０１，１０１'    コリメータ
１０２，１０２'    光ケーブル
１０３，１０３'    保持部材
１０４    基体
１０７    固定ネジ
１０８    調整ネジ
１１３    ネジ孔
１１４    ガイド・ピン
【図１】
2005043782.tif 000003
【図２】
2005043782.tif 000004
【図３】
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【図４】
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