(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に光半導体素子を光接続させるためのレンズ部を備えた第１シングルモード光ファイバの他端に、第１マルチモード光ファイバであるグレイデッドインデックスファイバ、コアレス光ファイバ、第２マルチモード光ファイバであるグレイデッドインデックスファイバ、及び第２シングルモード光ファイバを順次一列に接続した光ファイバ体を、
軸方向に貫通孔が形成されており、かつ外周部に、金属からなるとともにパッケージの開口部と気密に接合するための接合用帯状体が形成された基体における当該貫通孔に収納して当該基体に固定する工程を有し、
前記第１マルチモード光ファイバであるグレイデッドインデックスファイバ、及び前記第２マルチモード光ファイバであるグレイデッドインデックスファイバは、いずれも、長さが０．２５ピッチよりも大きく、かつ、
前記コアレス光ファイバの長さは、前記第１マルチモード光ファイバであるグレイデッドインデックスファイバからのビームウェストと、前記第２マルチモード光ファイバであるグレイデッドインデックスファイバからのビームウェストとが、中央で一致するように調整された長さであって、
前記コアレス光ファイバを任意の位置で分断するように、前記基体及び前記コアレス光ファイバに前記貫通孔を横切る素子搭載用溝を形成する工程と、
前記素子搭載用溝内に、当該素子搭載用溝により分断された前記コアレス光ファイバと光接続する光学素子を配設する工程とをさらに有することを特徴とする光デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信機器、センサー等に好適に使用される発光素子や受光素子等の光半導体素子を備えた光モジュールに関する。また、この光モジュールに搭載され、その光モジュール外部からの反射戻り光を遮断する光アイソレータや光センシング、測定のための波長板等を備えた光デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信の光源に用いられるレーザーダイオード（以下、ＬＤともいう）は、その出射光がある箇所で反射して再びＬＤの活性層に戻ると発振状態が乱れ、出射パワーの変動や波長ずれ等が生じ、これにより信号が劣化する。特に、アナログ信号は上記の反射戻り光によって劣化し易く、また、高密度な信号ほど反射戻り光の影響を受け易いため、ＣＡＴＶ等のアナログ伝送データの増加、大容量化、高速化に伴い、光アイソレータは不可欠な構成要素となってきている。
【０００３】
このような反射戻り光の問題を防止するために、通常、ＬＤは光を一方向のみに透過させる光アイソレータと同じパッケージ内に搭載され、光モジュールの一種であるＬＤモジュールを構成している。
【０００４】
以下に、光アイソレータの一般的な動作について簡単に説明する。図８に示すように、光アイソレータ４は二つの偏光子１９Ａ、１９Ｂでファラデー回転子２０を挟むようにして構成されている。このような構成において、順方向光２２はそのまま透過し、逆方向光２３は遮断される。なお、ファラデー回転子２０は外部から磁界を印加することでファラデー効果を得るものと、自発磁化により外部磁界なしでファラデー効果を持つものがあるが、以下、簡単のため磁界を印加するための磁石は図示しない場合があるものとする。
【０００５】
次に、従来のＬＤモジュールの一例について説明する。図１１に示すように、ＬＤモジュールＪ１は、パッケージ１８内に少なくともＬＤ１５、レンズ６Ａ、６Ｂ、光アイソレータ４、シングルモード光ファイバ１の一端部等が収納されている。なお、図中１６は受光素子（以下、ＰＤともいう）、１７はペルティエクーラー、３２は光ファイバ余長部を保護するためのラバーブーツである。
【０００６】
ＬＤ１５から出射された光は、レンズ６Ａでコリメートされ光アイソレータ４を通過し、レンズ６Ｂで集光されシングルモード光ファイバ１に入射される。なお、各光部品は外部の環境から遮断するためパッケージ１８及びラバーブーツ３２内に内蔵される。また、レンズ６Ａ、６Ｂには、ボールレンズ、両凸レンズ、非球面レンズ、またはグレイデッドインデックスレンズ（以下、ＧＲＩＮレンズという）等が用いられる。
【０００７】
このような光モジュールＪ１では、光アイソレータ４、レンズ６Ａ、６Ｂ等は独立した部品として、それぞれが別々にホルダーに固定された後にアライメントされるので、部品点数が多く調整も煩雑で、大型化するといった問題があった。
【０００８】
また、光モジュール全体を小型化しアライメントを容易にするために、図１２に示すように、先球９を備えたコア拡大光ファイバ１０を用いたファイバスタブに光アイソレータ４を実装した光デバイスＪ２も提案されている（特開平１０−６８９０９号公報等を参照）。
【０００９】
この光デバイスＪ２は、先球９を先端に形成したコア拡大光ファイバ１０を中心に保持したフェルール３に光アイソレータ４が配設され、全体がスリーブ１３内に固定されたファイバスタブ型光デバイスを構成している。光デバイスＪ２では、光アイソレータ付きのモジュールが光アイソレータの無いモジュールと同等の工数で組み立てが可能になり非常に簡便に作製できる。
【００１０】
また、コア拡大光ファイバを用いているので、焦点ずれ（光軸と平行方向でコア拡大光ファイバどうしの距離に相当）のトレランスが大きいため、光ファイバどうしを離して、その間に光アイソレータ等の光学素子を設置しても結合損失が少ないという利点がある。
【００１１】
また、このようなコア拡大光ファイバは、一般的なシングルモード光ファイバを局所的に加熱して作られる。シングルモード光ファイバを加熱し、コアにドープされているＧｅ等のドーパントを拡散させ、ドーパントの拡散領域を広くするとともに比屈折率差を小さくしている。
【００１２】
光ファイバのコアとクラッドの比屈折率差が変らないままコア径が大きくなると、シングルモード条件が崩れマルチモードが励振されてしまう。コア拡大光ファイバの場合は、熱によるドーパントの拡散のため、コアの拡大と比屈折率差の低下が同時に起こり、自動的にｒ×（Ｄ）1/2が一定に保たれる。ここで、ｒは光ファイバのコアの半径、Ｄはコアとクラッドの比屈折率差、ｒ×（Ｄ）1/2は規格化周波数に比例する量であり、これが一定ならばシングルモード条件は保たれる。
【００１３】
図９にコア拡大光ファイバを用いた光結合の特性を示す。横軸に光ファイバ間の距離（対向間隔：または後述するコア拡大部に形成する素子搭載用溝の幅）、縦軸に光の結合損失を示す。ｗはそれぞれのモードフィールド径（以下、ＭＦＤと略記する）を示し、各曲線に対応する。なお、光の波長は光通信で一般に使われる１．３１μｍとし、素子搭載用溝（光ファイバ間）は空気（屈折率ｎ＝１）で満たされていることとした。
【００１４】
ＭＦＤが１０μｍの場合は、光ファイバ間が７０μｍで１ｄＢ以上の損失があるのに対し、ＭＦＤが４０μｍの場合は、光ファイバ間が８００μｍでも損失が１ｄＢ以下であるので、ＭＦＤが大きくなると明らかに結合特性が改善されることがわかる。
【００１５】
また、マルチモード光ファイバであるＧＩ（グレイデッドインデックス）ファイバをレンズのように用い、円筒部材の中に光アイソレータを設置した例が知られている（米国特許５，３２５，４５６号を参照）。この場合、光アイソレータの両端を挟むようにＧＩファイバを設置し、光学的な結合をとっている。
【００１６】
ここで、ＧＩファイバとは、光ファイバの中心軸から徐々に屈折率が下がるような軸対称の屈折率分布を持つ光ファイバであり、一般にはマルチモード伝送用に用いられている。ほとんどのＧＩファイバはほぼ２乗の屈折率分布を持つ。この屈折率分布はＧＲＩＮレンズと同様にレンズ効果をもつため、適当な屈折率分布のＧＩファイバを適切な長さで用いれば結合光学系を構成することができる。また、ＧＩファイバの特性を示すパラメータとしては、クラッドとコア中心の屈折率差△、コア径Ｄ、収束パラメータＡがある。
【００１７】
さらに、ＧＩファイバ中の光線は図１０に示すようなサインカーブの挙動を示すため、その長さをその光線挙動の周期に対応させてピッチ（Ｐ）で表す。図１０は横軸にピッチを表し、縦軸はＧＩファイバ内での光線の位置を示し、光が最も広がった個所を１として相対的に図示したものである。なおＰ＝１はサインカーブの１周期（２π）に相当する。点光源から入射した光が平行光になるのは最短のピッチでＰ＝０．２５であり、再度、点に収束するのは最短のピッチでＰ＝０．５である。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、コア拡大光ファイバを使う場合は以下のような問題がある。
【００１９】
コア拡大光ファイバは前述のように光ファイバを加熱して作製している。コアを４０μｍ以上に拡大するためには、１０００℃以上の温度で数時間から数十時間の加熱が必要であり、非常に手間を要する。また、コア径が１０μｍから４０μｍになる部分は、コア径を徐々に拡大していくテーパ部が必要となる。このテーパ部を作製するためには光ファイバに大きな温度差を与えて局所加熱しなければならない。単にテーパ状のコアを形成するだけでなく、テーパ部の長さ，角度はで光学特性が大きく変化するため、急激な温度勾配と微妙な制御が必要となる。
【００２０】
またコア拡大部は数ｍｍであるにもかかわらずデバイス１個につき必ず１回はこの熱加工が必要になり効率が悪い。
【００２１】
また、ＧＩファイバをレンズとして用いた光学系では、以下のような問題点がある。
【００２２】
シングルモード光ファイバの先端に、マルチモード光ファイバであるＧＩファイバを接続し、細孔の両端から挿入するが、細孔にはクリアランスが必要であり、光ファイバは細孔内でμｍ単位の位置ずれが必ず生じる。即ち両端から光ファイバを挿入してつき当てるが場合は必ず軸ずれが生じてしまう。しかも、細孔の中なのでずれを修正することが不可能である。
【００２３】
さらに、ＧＩファイバはレンズと同じ機能を有するため、焦点距離の調節が不可欠である。適当な幅を保持したまま固定しなければならず、固定作業中に光ファイバが動くと損失が増大するといった問題が発生する。また、両端から細孔に挿入した光ファイバを光学素子に押し当てて位置決めする場合、光学素子の厚さがＧＩファイバの結合長に合わせてあることが前提になる。さらに、光学素子の厚み交差で損失が生じる。また、素子と光ファイバ端面間が接触してしまうので屈折率整合材等を充填するのが困難であるといった問題があった。
【００２４】
さらに光モジュールを構成する場合はパッケージ内に外部から湿気等が進入しないために気密性が重視されるが光デバイスＪ２では気密や封止に関し、何ら言及されておらず、また、米国特許５，３２５，４５６では気密性を保つために、複雑で作製が困難な形状の金属チューブのフィードスルーを必要とするばかりでなく、部品点数も多く複雑化する。
【００２５】
そこで本発明は、上述の諸問題を解消し、小型で集約され、受発光素子とのアライメントが容易で、かつ、簡便に気密構造の可能な光デバイス及びそれを備えた光モジュールを提供することを目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の光デバイスは、一端に光半導体素子を光接続させるためのレンズ部を備えた第１シングルモード光ファイバの他端に、第１マルチモード光ファイバ、コアレス光ファイバ、第２マルチモード光ファイバ、及び第２シングルモード光ファイバを順次一列に接続して基体に固定して成るとともに、前記コアレス光ファイバに形成した素子搭載用溝に光学素子を配設し、且つ前記基体の外周に金属から成る接合用帯状体を設けたことを特徴とする。
【００２７】
例えば具体的には、光デバイス一端部に光半導体素子を光接続させるためのレンズ部を有する第１シングルモード光ファイバの他端部に、第１マルチモード光ファイバ及びコアレス光ファイバ第２マルチモード光ファイバ、及び第２シングルモード光ファイバを順次一列に接続して基体に固定してなるとともに、前記コアレス光ファイバの中途に素子搭載用溝を形成し、該素子搭載用溝に光学素子を配設した光デバイスにおいて、前記基体の外周にメタライズを施したことを特徴とする。
【００２８】
また、本発明の光デバイスは、一端部に光半導体素子を光接続させるためのレンズ部を有する第１シングルモード光ファイバの他端部に、第１マルチモード光ファイバ及びコアレス光ファイバ第２マルチモード光ファイバ、及び第２シングルモード光ファイバを順次一列に接続して基体に固定してなるとともに、前記コアレス光ファイバの中途に素子搭載用溝を形成し、該素子搭載用溝に光学素子を配設した光デバイスにおいて、前記基体の外周を半田付けまたは溶接が可能な材質で帯状に覆う外周帯を形成し、かつ、前記基体と前記外周帯の境界において気密接合されていることを特徴とする。
【００２９】
さらに、本発明の光デバイスは、一端部に光半導体素子を光接続させるためのレンズ部を有する第１シングルモード光ファイバの他端部に、第１マルチモード光ファイバ、コアレス光ファイバ、第２マルチモード光ファイバ、及び第２シングルモード光ファイバを順次一列に接続して基体に固定してなるとともに、前記コアレス光ファイバの中途に素子搭載用溝を形成し、該素子搭載用溝に光学素子を配設した光デバイスにおいて、前記基体および第２シングルモード光ファイバの基体から突出した部分の一部の外周を半田付けまたは溶接が可能な材質の被覆部材で覆い、かつ、前記基体と前記被覆部材の境界または、第２シングルモード光ファイバと被覆部材の境界において気密接合されていることを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の光デバイスは、前記の光デバイスにおいて基体がフェルールであることを特徴とする。
【００３１】
また、本発明の光モジュールは、前記光デバイスと、該光デバイスの第１シングルモード光ファイバのレンズ部に光接続する光半導体素子とをそれぞれ配設し、前記光デバイスとパッケージとを気密接合することを特徴とする。
【００３２】
また、前記光デバイスの第１のシングルモード光ファイバの受発光素子側に位置する端面は該受発光素子と光結合を得るために先球加工されていることを特徴とする。
【００３３】
さらに、前記光デバイスにおいて、コアレス光ファイバの途中に設けられた素子搭載用溝に設置する光学素子が光アイソレータであることを特徴とする。光アイソレータは、偏光面が互いに４５度傾いた一対の偏光子の間に偏光面を４５度回転させるファラデー回転子を配し一体化して構成されるが、ファラデー回転子が自発磁化を有するものであれば、ファラデー回転子に磁界を印加する磁石を省くことができる。
【００３４】
また、前記光デバイスと受光または発光する光素子を、それぞれパッケージ内配設し、前記光デバイスとパッケージの境界部において気密接合されて成る光モジュールを構成するものとする。
【００３５】
マルチモード光ファイバとして用いられるＧＩファイバとこのＧＩファイバに挟まれるコアレス光ファイバは、焦点距離調節と軸ずれ防止、組み立ての簡易化のために極めて重要な役割をもつ。もともと一本の光ファイバなので、これを分断したものは軸ずれが原理的に発生しない。
【００３６】
コアレス光ファイバの長さによって予め焦点位置が精密に決定されており、保証されている。細孔内で調整するというような煩雑な作業が不要である。前述のような利点はコアレス光ファイバを分断する構造であるからこそ可能になっている。
【００３７】
これにより、ファイバスタブ内に光アイソレータ等の光素子をほぼアライメントフリーで実装したコンパクトな光デバイスを構成することができる。また、この光デバイスの外周部はメタライズされたり、半田付けや溶接の可能な金属が気密接合されているため簡便な構造でパッケージ全体を気密封止した信頼性の高い光モジュールを容易に構成できる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る実施形態について模式的に示した図面に基づき詳細に説明する。なお、各図において同一部材については、同一符号を付し説明を省略するものとする。
【００３９】
図１に示すように、本発明の光デバイスＳ１は、予めその外周部に金属から成る接合用帯状体であるメタライズ層１１が環状に施された基体であるフェルール３内に、第１シングルモード光ファイバ１Ａ、第1マルチモード光ファイバであるＧＩファイバ２Ａ、コアを持たないコアレス光ファイバ５、第２マルチモード光ファイバであるＧＩファイバ２Ｂ、第２シングルモード光ファイバ１Ｂを順次一列に接続した光ファイバ体Ｆを収納してなる。
【００４０】
フェルール３から突出したシングルモード光ファイバの一端は、光半導体素子（発光素子または受光素子）と結合するために先球９が加工されており、他端はフェルール３の端面にて研摩加工もしくはシングルモード光ファイバを一定長備えた形の所謂ピグテイル形状としている。フェルール３内で分断されたコアレス光ファイバ５は素子搭載用溝７内に配設した光学素子（例えば光イソレータ４）介して光接続させるようにしている。
【００４１】
上記コアレス光ファイバ５の長さは、２つのＧＩファイバ２Ａ、２Ｂによるビームスポットが中央で一致するように調整されている。シングルモード光ファイバを伝播する光は単一のモードのみが可能で一定のＭＦＤを保っている。また、第１シングルモード光ファイバ１Ａの一端に光半導体素子を光接続させるためのレンズ部である先球９を備えることにより、光半導体素子と第１シングルモード光ファイバ１Ａは高効率に光結合が可能になるが、この先球９と光半導体素子の相対位置関係、即ち光入射条件が変化してもシングルモード光ファイバを伝播し、出射される光はパワー以外は常に同一の条件で、レンズ効果を持つＧＩファイバ２Ａに入射するので光結合特性が安定する。なお、この先球９はレンズ効果を有し光半導体素子に光接続できるものであればその形状は問わない。
【００４２】
また、ＧＩファイバ２Ｂはマルチモードファイバであるため、光入射条件により出射条件が大きく変化する。このため、光学素子挿入部での結合特性を保証することができない。そこで、コアレス光ファイバを接続することにより、予め焦点距離を厳密に調整すると同時に、光ファイバ間の軸ズレを防止することができる。
【００４３】
具体的には、光デバイスＳ１は例えば直径１．２５ｍｍ、長さ１２ｍｍの、アルミナ、ジルコニア、ガラス等からなるフェルール３の外周に、帯状にメタライズ層１１として、クロム／金、ニッケル／金（金属膜の下層／上層の順に表記）等の構成の膜を真空蒸着、メッキ等により形成する。さらに、ＭＦＤが例えば１０μｍの第１シングルモード光ファイバ１Ａ、Ｐ（ピッチ）＞０．２５の第１ＧＩファイバ２Ａ、第１ＧＩファイバ２Ａから出射される光のビームウエストと第２ＧＩファイバ２Ａの出射端面の距離をｄとして、長さ２ｄのコアレス光ファイバ５、第１ＧＩファイバ２Ａと同じ長さの第２ＧＩファイバ２Ｂ、第２シングルモード光ファイバ１Ｂを縦列に接続し、第１シングルモード光ファイバ１Ａの先端を先球９に加工し光ファイバ体Ｆとした。さらに、前記フェルール３の貫通孔３ａに光ファイバ体Ｆを挿入し、固定する。さらにコアレス光ファイバ５の部分で貫通孔３ａを横切るように幅１ｍｍ程度の素子搭載用溝７を形成する。
【００４４】
第２シングルモード光ファイバ１Ｂは、フェルール３の後端面３ｃが一致するように研摩されるか、そのまま光ファイバの余長をもったピグテイル形状にされる。そして、この素子搭載用溝７内に、偏光子１９Ａ，１９Ｂとファラデー回転子２０を一体成形後、切断して作製した光アイソレータ４を設置するとともに、光アイソレータ４の偏光子１９Ａ，１９Ｂの光入出射面とコアレス光ファイバ５の一端部との間に、屈折率をコアレス光ファイバ５に整合させた透光性の屈折率整合接着剤８を設ける。なお、前述のように、ここでは磁界印加手段は省略する。また、光アイソレータ４の表面は反射量０．２％以下の図不示の反射防止膜が形成されているものとする。
【００４５】
また、ＧＩファイバ端面に点光源が存在した場合のコリメート条件は、Ｐ＝０．２５であるが、実際に結合効率が最も高いのは、２つのＧＩファイバからのビームウェストが一致する場合である。Ｐ＝０．２５では、ビームウェストはちょうどＧＩファイバの出射端面に位置することになり、ＧＩファイバ間に光学素子を挟む場合はビームウェストは一致しない。従って、ＧＩファイバの出射端面から離れた位置にビームウェストを形成するためにはＰ＞０．２５の条件が必要になる。
【００４６】
第１シングルモード光ファイバ１Ａの先球９から入った光は、第１ＧＩファイバ２Ａによってビーム径を拡大され、コアレス光ファイバ５の中央でビームウェストをもつビームとなって光アイソレータ４を通過し、再びコアレス光ファイバ５内を通過し、第２ＧＩファイバ２Ｂによりビーム径を１０μｍに収束させられ、第２シングルモード光ファイバ１Ｂに伝播する。この光デバイスＳ１は、後端面３ｃにおいて第２シングルモードファイバ１Ｂはその余長を１ｍほど有し図不示のコネクタがその終端に取り付けられている。
【００４７】
本発明によれば、光伝送路中に光アイソレータ４等の光学素子を挿入する構成であっても、ほぼアライメントフリーとなる。また、ＧＩファイバを用いているが、その焦点距離はコアレス光ファイバ５の長さで調整済みで光ファイバ体組み立て時点で保証されており、素子実装後に調整する必要がない。これは工程の簡略化ばかりでなく、工程の初期段階で、即ち光学素子等を固定する前に結合効率の不具合が確認できるため、工程トータルの効率化と不良による損害を大幅に減らすことが可能になる。
【００４８】
また、ここではコアレス光ファイバ５を分断する素子搭載用溝７内に特に光アイソレータ４を用いる例を示したが、波長板や波長フィルターといった光学素子でも適用可能である。
【００４９】
また、本発明では、図３に示すように本発明の光デバイスＳ１とこの光デバイスＳ１と光結合させる光半導体素子とをパッケージ１８に内蔵するモジュールＭ２を構成することができる。このように、光デバイスＳ１の外周において、環状のメタライズ層（接合用帯状体）１１とパッケージ１８を半田３０で気密封止することにより、簡便に信頼性の高い気密構造を実現される。
【００５０】
また、本発明の光デバイスは図４に示す構成としてもよい。即ち前述した光ファイバ体Ｆを挿入固定するフェルール３において、外周を一周にわたって帯状に覆う金属の外周体（接合用帯状体）２７をフェルール３に対して低融点ガラス等の封止剤２９で接合する。これにより外周体２７とフェルール３の境界は高性能の気密性が保たれる。なお、外周体２７とフェルール３の接合に用いる封止剤は超音波半田付けのような直接接合可能な半田を用いても良い。
【００５１】
さらに図５に示すようにこの光デバイスＳ２と、光デバイスＳ２と光結合させる光半導体素子とをパッケージ１８に内蔵するモジュールＭ３において、光デバイスＳ２の外周体２７とパッケージ１８をシーム溶接で気密封止することにより、簡便に信頼性の高い気密構造を実現することが可能になる。なお外周体２７は溶接が容易なＳＵＳや５０アロイといった合金が好適である。
【００５２】
また、本発明の光デバイスは図６に示す構成としてもよい。即ち前述した光ファイバ体Ｆを挿入固定するフェルール３において、フェルール３から突出し余長をもった第２シングルモード光ファイバ２Ｂの外周とフェルール３の後端部の外周を半田付けまたは溶接が可能な材質の被覆部材（接合用帯状体）２８で環状に覆い、フェルール３と、被覆部材２８の境界をまたは、第２シングルモード光ファイバと被覆部材２８の境界において先に記載したような低融点ガラス付けや超音波半田といった封止剤２６で気密接合を施し光デバイスＳ３を構成する。
【００５３】
さらに図７に示すようにこの光デバイスＳ３と、光デバイスＳ３と光結合させる光半導体素子とをパッケージ１８に内蔵するモジュールＭ３において、光デバイスＳ３の被覆部材２８とパッケージ１８をシーム溶接で気密封止することにより、簡便に信頼性の高い気密構造を実現することが可能になる。
【００５４】
【実施例】
以下に、本発明をより具体化した実施例について説明する。
【００５５】
〔例１〕
図２（ａ）〜（ｆ）を用いて説明する。図２（ａ）に示すように、ＭＦＤが約１０μｍの石英系シングルモード光ファイバ１Ａの先端に、△＝０．８５％、コア径が１０５μｍ、収束パラメータＡ＝３．３７×１０−６μｍ−２、ＧＩファイバ２Ａを放電加工により融着し、ピッチＰ＝０．２５８（６５３μｍ）になるようＧＩファイバ２Ａを切断した。
【００５６】
周囲の媒質がｎ＝１．４６（コアレス光ファイバ５の屈折率に相当）であれば、ＧＩファイバ２Ａの端面１５から、このＧＩファイバ２Ａで形成される出射光のビームウェストまでの距離は５５０μｍとなる。
【００５７】
次に、図２（ｂ）に示すように、ｎ＝１．４６の屈折率をもつコアレス光ファイバ５をＧＩファイバ２Ａに放電加工により融着し、１１００μｍの長さで切断した。そして、図２（ｃ）に示すように、ＧＩファイバ２Ａと同じ構成のＧＩファイバ２Ｂ、シングルモード光ファイバ１Ｂをこの順に融着接続し、最後に図２（ｄ）のようにシングルモード光ファイバ１Ａの一端に研摩加工によりＲ＝５μｍの先球９を形成し光ファイバ体Ｆとした。
【００５８】
次に図２（ｅ）のように、その外周に２０〜３０μｍ厚でモリブデン−マンガン層を形成し、その上にニッケルを約３μｍ、さらに金を０．１μｍ厚で電解めっきを行い幅２ｍｍのメタライズ層１１を形成した直径１．２５ｍｍ，長さ１２ｍｍのジルコニアフェルール３の貫通孔３ａに挿入固定した。固定にはエポキシテクノロジー社製熱硬化型エポキシ接着剤エポテック３５３ＮＤを用いた。気密性を高めるため、低融点ガラスや半田を用いても良い。さらに、コアレス光ファイバ５の部分で貫通孔３ａを横切るように幅１ｍｍの素子搭載用溝７を形成した。なお、この加工にはＤＩＳＣＯ製ダイサーブレードＳＤＣ３２０Ｒ１０ＭＢ０１を用いた。
【００５９】
そして、図２（ｆ）に示すように、この素子搭載用溝７内において、偏光子１９Ａ，１９Ｂ，ファラデー回転子２０を一体成形後、切断して作製した光アイソレータ４を設置した。ここで、コアレス光ファイバ５と屈折率を整合させた紫外線硬化型接着剤や熱硬化型の接着材８（例えばＮＴＴアドバンストテクノロジー社の紫外線硬化型エポキシ接着剤＃９５３９、ダイキン工業社製の紫外線硬化型接着剤オプトダイン、またはエポキシテクノロジー社製熱硬化型接着剤エポテック３５３ＮＤ等）を用いて光アイソレータ４とコアレス光ファイバ５の間に充填接着し光りデバイスＳ１を構成した。
【００６０】
光アイソレータ４は、偏光子１９Ａ，１９Ｂ（厚さ２００μｍ、屈折率１．５）、ファラデー回転子２０（磁性ガーネット、厚さ３５０μｍ、屈折率２．２）から成り、各々の光透過面は反射防止膜を形成した後に、エポキシ系の透光性の接着剤（例えば、エポキシテクノロジー社製熱硬化型接着剤エポテック３５３ＮＤ）で接合されている。なお、光アイソレータ４は１０ｍｍ角以上の大型の素子で一括アライメントを行い接着した後に、４００μｍ角に切断されている。厚さは７５０μｍとなる。また、ここでは自発磁化型のガーネットを用いるため磁石は不要である。
【００６１】
なお、本発明の光デバイスにおいては、ＬＤモジュールに実装する際に、ＬＤ側のコア拡大光ファイバの端面は、反射を防ぎ結合効率も同時に向上させるため先球９としているが、光モジュールの設計によっては、レンズを設けても良い。
【００６２】
また図３は本発明の光デバイスＳ１を用いてＬＤモジュールＭ１を構成した例を示す。基板１４のＶ型の溝に、ＬＤ側端面を先球加工した光デバイスＳ１の第１シングルモード光ファイバ１Ａを固定した。ＰＤ１６は光強度を安定化するためにＬＤ１５の光をモニターする。光デバイスＳ１はパッケージ１８の開口部１８ａにて半田３０により封止され、気密性の高いＬＤモジュールＭ１を構成した。
【００６３】
〔例２〕
図４に示すように直径１．２５ｍｍ、長さ１２ｍｍのジルコニア性フェルール３の外周にリング上の外周帯２７を設置し、低融点ガラス等の封止剤２６で気密接合した。ここで、フェルール３内の光ファイバ体Ｆの作製手順は実施例１と同様であり、光ファイバ体Ｆが組み立てられた段階で光学特性は保証されている。また、光ファイバ体Ｆはフェルール３に挿入固定し、素子搭載用溝を形成して光アイソレータ４を固定する手順も実施例１と同様である。これにより、単純な構成で気密封止が可能なモジュールが簡便に構成可能な光デバイスＳ２とすることができる。なお、図中２４はファイバ素線を被覆するジャケットである。
【００６４】
また、図５に示すように、光デバイスＳ２を用いてＬＤモジュールＭ２を構成した。基板１４のＶ型の溝に、ＬＤ側端面を先球加工した光デバイスＳ２の第１シングルモード光ファイバ１Ａを固定した。ＰＤ１６は光強度を安定化するためにＬＤ１５の光をモニターする。光デバイスＳ１はパッケージ１８の開口部１８ａにリング２９にＹＡＧレーザーによるシーム溶接を施され、リング２９はパッケージ１８に、同じくＹＡＧレーザーにて溶接される。リング２９は第１シングルモード光ファイバ１Ａが大きくたわまないように、パッケージ１８に対し位置調整するために設けられている。これにより、気密性の高いＬＤモジュールＭ２を構成した。
【００６５】
〔例３〕
図６に示すように、直径１．２５ｍｍ、長さ１２ｍｍのジルコニア性フェルール３の後端の外周と第２シングルモード光ファイバ１Ｂの一部を覆う形状にした被覆部材２８を設置し、封止剤２６で気密接合した。フェルール３内の光ファイバ体Ｆの作製手順は実施例１と同様であり、光ファイバ体Ｆが組み立てられた段階で光学特性は保証されている。また、光ファイバ体Ｆはフェルール３に挿入固定し、素子搭載用溝を形成しで光アイソレータ４を固定する手順も実施例１と同様である。
【００６６】
封止接合部分はパッケージ内外の境界部に於ける封止剤の断面積が小さい方が気密性が高い。したがって例１、例２のようにフェルール３の外周部で封止するよりも光ファイバの外周で封止した方が気密性は優れることになる。これにより、単純な構成でさらに高度な気密封止が可能な光モジュールＳ３とすることができる。２４はファイバ素線を被覆するジャケットである。
【００６７】
また、図７に示すように、光デバイスＳ２を用いてＬＤモジュールＭ３を構成した。基板１４のＶ型の溝に、ＬＤ側端面を先球加工した光デバイスＳ２の第１シングルモード光ファイバ１Ａを固定した。ＰＤ１６は光強度を安定化するためにＬＤ１５の光をモニターする。光デバイスＳ１はパッケージ１８の開口部１８ａにリング２９にＹＡＧレーザーによるシーム溶接を施し、リング２９はパッケージ１８に同じくＹＡＧレーザーにて溶接した。リング２９は第１シングルモード光ファイバが大きくたわまないように、パッケージ１８に対し位置調整するために設けた。これにより、気密性の高いＬＤモジュールＭ３とすることができた。
【００６８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の光デバイス及び光モジュールによれば、以下の顕著な効果を奏することができる。
【００６９】
レンズを用いていないため簡略な構成で安価に作製が可能である。
【００７０】
基本となる複数の光ファイバを一列に接続した光ファイバ体は、マルチモード光ファイバ（例えばＧＩファイバ）とコアレス光ファイバの接続部の調整のみでよく、調整軸が少なく組み立てが容易である。２つのマルチモード光ファイバに挟まれるコアレス光ファイバは、焦点距離調節と軸ずれ防止、組み立ての簡易化の役割をもっており、もともと一本の光ファイバなのでこれを分断したものは軸ずれは原理的に発生しない。
【００７１】
また、例えばフェルールの細孔の両端から光ファイバ体を挿入する場合の細孔内で調整するというような煩雑な作業が不要である。
【００７２】
また、光ファイバ体に光学素子を挿入する場合は、コアレス光ファイバ部に素子搭載用溝を形成すれば良い。素子搭載用溝位置はコアレス光ファイバの範囲でさえあればずれても全く問題が生じないため極めて作製しやすい。また、光学素子である例えば光アイソレータの挿入は、ほぼアライメントフリーで行うことができる。
【００７３】
また、光ファイバを用いた光学系であるが、作製に手間がかかり制御の難しいコア拡大光ファイバを用いている必要がない。
【００７４】
また、光ファイバ体をフェルールに収納した光デバイスは小型で安定性が高い。
【００７５】
さらに、基体の外周に金属から成る接合用帯状体を設けているので、パッケージと容易に半田封止構造を取ることが可能で、簡便に封止性の高いモジュールとなすことができる。
【００７６】
さらに、接合用帯状体とパッケージとをレーザー溶接することが可能である。レーザー溶接は半田封止より、さらに簡便で短時間の工程であり、また、熱も局所的にしか発生しないため、光デバイスに内蔵されている光学素子やレーザーモジュール内の光半導体素子に与える影響が少ない。
【００７７】
また、光デバイスの後端を金属の被覆部材（接合用帯状体）で被覆する構成を採用することにより、光ファイバと被覆部材を半田封止等が可能な上、光ファイバを基体のみで支持する場合に加え、より封止経路が長くなるため光デバイス自体の封止性が向上し、パッケージへの封止接合が容易である。
【００７８】
さらに、基体をフェルールで構成すると、フェルールの中心軸に対し光ファイバが高精度に固定されるため、例えば第１シングルモード光ファイバの一端に形成したレンズ部（先球部）と光半導体素子とのアライメントが容易になり、また、耐久性が高く、小型にすることが可能になる。
【００７９】
そして、このような光デバイスを用いることにより、小型で作製容易、安価で経時変化の少なく、気密性の優れた光モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光デバイスを模式的に説明する断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｆ）は本発明に係る光デバイスの作製工程を模式的に説明する断面図である。
【図３】本発明に係る光モジュールを模式的に示す断面図である。
【図４】本発明に係る光デバイスを模式的に示す断面図である。
【図５】本発明に係る光モジュールを模式的に説明するための断面図である。
【図６】本発明に係る光デバイスを模式的に示す断面図である。
【図７】本発明に係る光モジュールを模式的に説明するための断面図である。
【図８】光アイソレータの動作を模式的に示す斜視図である。
【図９】コア拡大光ファイバの結合間隔と回折損失の関係を示すグラフである。
【図１０】ＧＩファイバ（マルチモード光ファイバ）内の光の挙動を説明する模式図である。
【図１１】従来の光モジュールを説明する一部断面図である。
【図１２】従来のコア拡大光ファイバに光アイソレータを実装したデバイスを説明する断面図である。
【符号の説明】
１、１Ａ、１Ｂ：シングルモード光ファイバ
２Ａ、２Ｂ：ＧＩファイバ（マルチモード光ファイバ）
３：フェルール（基体）
３ａ：貫通孔
４：光アイソレータ
５：コアレス光ファイバ
６Ａ，６Ｂ：レンズ
７：素子搭載用溝
８：屈折率整合接着剤
９：先球（レンズ部）
１０：コア拡大光ファイバ
１１：メタライズ層（接合用帯状体）
１２：Ｖ溝
１３：スリーブ
１４：基板
１５：ＬＤ（発光素子：光半導体素子）
１６：ＰＤ（受光素子：光半導体素子）
１７：ペルティエクーラー
１８：パッケージ
１８ａ：パッケージ開口部
１９Ａ，１９Ｂ：偏光子
２０：ファラデー回転子
２２：順方向入射光
２３：逆方向入射光
２４：ファイバジャケット
２６：封止剤
２７：外周体（接合用帯状体）
２８：被覆部材（接合用帯状体）
２９：リング
３０：半田
３２：ラバーブーツ
Ｊ１：光モジュール
Ｊ２：光デバイス
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３：光モジュール
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３：光デバイス
Ｆ：光ファイバ体
【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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【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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【図１１】
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【図１２】
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