(57)【要約】【課題】低コストで高品質の光モジュールを提供する。【解決手段】本発明にかかる光モジュール１００の製造方法は、受光素子と、第１の光ファイバ８０を支持するためのコネクタとを含む光モジュール１００の製造方法であって、受光素子の受光面と対向させるように前記コネクタ１２を配置するステップと、第２の光ファイバ４０の一端をコネクタで支持して、当該第２の光ファイバから出射した光を受光面に照射するステップと、コネクタと受光素子との相対的な位置を変えながら、受光面が受光した光の光量を測定し、測定した前記光量に基づいて、コネクタに受光素子を固定するための固定位置を決定するステップと、固定位置に前記受光素子とコネクタとを固定するステップと、を含み、第１の光ファイバと前記第２の光ファイバは、コア径および開口数の少なくとも一方が異なる。【選択図】図１
2007292839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光素子と、第１の光ファイバを支持するためのコネクタとを含む光モジュールの製造方法であって、
前記受光素子の受光面と対向させるように前記コネクタを配置するステップと、
第２の光ファイバの一端を前記コネクタで支持して、当該第２の光ファイバから出射した光を前記受光面に照射するステップと、
前記コネクタと前記受光素子との相対的な位置を変えながら、前記受光面が受光した光の光量を測定し、測定した前記光量に基づいて、前記コネクタに前記受光素子を固定するための固定位置を決定するステップと、
前記固定位置に前記受光素子と前記コネクタとを固定するステップと、
を含み、
前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバは、コア径および開口数の少なくとも一方が異なる、光モジュールの製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記受光面に照射した光のスポット径は、前記第１の光ファイバが照射する光のスポット径より、前記受光面の径との差が小さい、光モジュールの製造方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記受光面に照射した光の入射角は、前記第１の光ファイバが出射する光の前記受光面に対する入射角より大きい、光モジュールの製造方法。
【請求項４】
請求項１において、
前記第２の光ファイバのコア径は、前記第１の光ファイバのコア径より大きい、光モジュールの製造方法。
【請求項５】
請求項１において、
前記第２の光ファイバの開口数は、前記第１の光ファイバの開口数より大きい、光モジュールの製造方法。
【請求項６】
受光素子と、第１の光ファイバを支持し、かつ当該第１の光ファイバからの光を通過させるレンズ部を有するコネクタとを含む光モジュールの製造方法であって、
前記受光素子の受光面と前記レンズ部とを対向させるように前記コネクタを配置するステップと、
第２の光ファイバの一端を前記コネクタで支持して、当該第２の光ファイバから出射した光を、前記レンズ部と当該レンズ部の外側に設けられた外周レンズ部とを介して前記受光面に照射するステップと、
前記コネクタと前記受光素子との相対的な位置を変えながら、前記受光面が受光した光の光量を測定し、測定した前記光量に基づいて、前記コネクタに前記受光素子を固定するための固定位置を決定するステップと、
前記固定位置に前記受光素子と前記コネクタとを固定するステップと、
を含み、
前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバは、コア径および開口数の少なくとも一方が異なる、光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、光モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
受光素子と、光ファイバを支持するためのコネクタとを備える光モジュールを製造する際には、受光素子とコネクタとを調芯する必要がある。受光素子とコネクタとを調芯する方法としては、たとえば、コネクタに光ファイバを装着した状態で、光ファイバからの光を受光素子に受光させ、コネクタと受光素子との相対的な位置を変えながら受光した光の光量を測定することにより、コネクタと受光素子との相対的な固定位置を決定していた。このとき、受光した光の光量が最大値を示す位置が広い領域であるために、最適な位置から一定量ずれた位置にあるときでも、受光した光の光量が最大値を示すことがあり、調芯を精度良くできないときがあった。
【特許文献１】特開２００５−７７４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで、本発明は、低コストで高品質の光モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明にかかる光モジュールの製造方法は、
受光素子と、第１の光ファイバを支持するためのコネクタとを含む光モジュールの製造方法であって、
前記受光素子の受光面と対向させるように前記コネクタを配置するステップと、
第２の光ファイバの一端を前記コネクタで支持して、当該第２の光ファイバから出射した光を前記受光面に照射するステップと、
前記コネクタと前記受光素子との相対的な位置を変えながら、前記受光面が受光した光の光量を測定し、測定した前記光量に基づいて、前記コネクタに前記受光素子を固定するための固定位置を決定するステップと、
前記固定位置に前記受光素子と前記コネクタとを固定するステップと、
を含み、
前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバは、コア径および開口数の少なくとも一方が異なる。
【０００５】
本発明にかかる光モジュールの製造方法において、前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバは、コア径および開口数の少なくとも一方が異なる。これにより、調芯時に用いる光ファイバである第２の光ファイバとして、通信時に用いる第１の光ファイバとは別に調芯精度の高い光ファイバを用いることができる。これにより、低コストで高品質の光モジュールを提供することができる。
【０００６】
本発明にかかる光モジュールの製造方法において、
前記受光面に照射した光のスポット径は、前記第１の光ファイバが照射する光のスポット径より、前記受光面の径との差が小さいことができる。
【０００７】
本発明にかかる光モジュールの製造方法において、
前記受光面に照射した光の入射角は、前記第１の光ファイバが出射する光の前記受光面に対する入射角より大きいことができる。
【０００８】
本発明にかかる光モジュールの製造方法において、
前記第２の光ファイバのコア径は、前記第１の光ファイバのコア径より大きいことができる。
【０００９】
本発明にかかる光モジュールの製造方法において、
前記第２の光ファイバの開口数は、前記第１の光ファイバの開口数より大きいことができる。
【００１０】
本発明にかかる光モジュールの製造方法において、
受光素子と、第１の光ファイバを支持し、かつ当該第１の光ファイバからの光を通過させるレンズ部を有するコネクタとを含む光モジュールの製造方法であって、
前記受光素子の受光面と前記レンズ部とを対向させるように前記コネクタを配置するステップと、
第２の光ファイバの一端を前記コネクタで支持して、当該第２の光ファイバから出射した光を、前記レンズ部と当該レンズ部の外側に設けられた外周レンズ部とを介して前記受光面に照射するステップと、
前記コネクタと前記受光素子との相対的な位置を変えながら、前記受光面が受光した光の光量を測定し、測定した前記光量に基づいて、前記コネクタに前記受光素子を固定するための固定位置を決定するステップと、
前記固定位置に前記受光素子と前記コネクタとを固定するステップと、
を含み、
前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバは、コア径および開口数の少なくとも一方が異なる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は、本実施の形態にかかる光モジュールの製造装置１０００の概略を示すブロック図である。本実施の形態にかかる光モジュール１００は、受光素子１０と、光ファイバを支持するためのコネクタ１２とを含み、その製造方法は、受光素子１０をコネクタ１２に固定するための固定位置を決定するステップを含む。
【００１３】
まず、光モジュール１００およびその製造装置１０００の構成について説明する。
【００１４】
製造装置１０００は、受光素子１０をコネクタ１２に固定するための固定位置を決定する際に用いられる装置の一例であって、第２の光ファイバ４０と、光源１０４と、ネック支持部１０６と、可動ステージ１１２と、制御部１１０と、ステージ駆動部１０８とを含む。
【００１５】
図２は、本実施の形態にかかる製造方法により製造される光モジュール１００の概略構成の一例を示す断面図である。光モジュール１００は、コネクタ１２と、パッケージ２４と、受光素子１０と、接着剤３０とを含む。
【００１６】
パッケージ２４は、筐体部２０と、ガラス部２２とによって構成される。筐体部２０は、金属やセラミックス素材等からなることができる。また筐体部２０には、リード線２６等が取り付けられていてもよい。ガラス部２２の材質は、ガラスに限定されず、受光素子１０が受光する光を透過することのできる材質であればよい。パッケージ２４は、受光素子１０を収容して、気密封止することができる。
【００１７】
さらに光モジュール１００は、電流電圧変換アンプ（トランスインピーダンスアンプ）を含んでも良い（図示せず）。トランスインピーダンスアンプは、例えばパッケージ２４内に収容され、受光素子１０とモノリシック集積されていてもよい。受光素子１０は、第１の光ファイバ８０からの光信号を受信し、これを電流に変換し、変換した電流をトランスインピーダンスアンプに送る。トランスインピーダンスアンプは、受け取った電流を電圧出力に変換し、増幅して外部に出力する。
【００１８】
コネクタ１２は、パッケージ２４を支持する孔状の支持部１３と、第１の光ファイバ８０を装着するためのスリーブ１４と、第１の光ファイバ８０からの光を集光して受光素子１０に導くためのレンズ部１６とを有し、一体成形されている。ここで第１の光ファイバ８０は、光モジュール１００を用いて通信を行うために用いられる。コネクタ１２の材質は、第１の光ファイバ８０が出射する光を透過可能なものであれば特に限定されず、たとえばポリメチルメタクリレート等の樹脂材料を適用することができる。スリーブ１４は、第１の光ファイバ８０をはめ込み可能に形成されており、本例では第１の光ファイバ８０の端部に設けられているフェルール１８をはめ込み可能に形成されている。また、コネクタ１２は、接着剤３０によってパッケージ２４と接着固定される。接着剤３０は、パッケージ２４の側面および／または上面に設けられることにより、コネクタ１２とパッケージ２４とを固定することができる。
【００１９】
受光素子１０は、光信号を電気信号に変換する。受光素子１０は、たとえばｐｎフォトダイオード、アバランシェフォトダイオードなどのフォトダイオードやフォトトランジスタ等からなることができる。
【００２０】
製造装置１０００において、第２の光ファイバ４０は、その一端がコネクタ１２のスリーブ１４にフェルールを介して支持される。ここで第２の光ファイバ４０は、受光素子１０をコネクタ１２に固定するための固定位置を決定するために用いられ、上述した通信用の第１の光ファイバ８０とは、コア径および開口数の少なくとも一方が異なる。第２の光ファイバ４０は、図３に示すように、コア４４とクラッド４６とを有し、端部４２から光を出射することができる。第１の光ファイバ８０も同様にコア８４とクラッド８６とを有し、端部８２から光を出射することができる。第１の光ファイバ８０および第２の光ファイバ４０としては、ＧＩ（Ｇｒａｄｅｄ  Ｉｎｄｅｘ）マルチモードファイバを用いることができる。また第１の光ファイバ８０は、たとえばコア径５０μｍ、クラッド径１２５μｍ、ＮＡ（開口数）０．２１であることができる。一方、第２の光ファイバ４０のコア径は、第１の光ファイバ８０より大きいことが好ましく、たとえばコア径１０５μｍ、クラッド径１２５μｍ、ＮＡ０．２１であることができる。
【００２１】
コネクタ１２は、さらにネック１５を有する。製造装置１０００は、ネック支持部１０６によりネック１５を支持することができ、コネクタ１２の位置を固定することができる。また、可動ステージ１１２は、ｘ、ｙ、ｚ軸方向に移動可能である。ここでｚ軸は、受光素子１０が受光する光の光軸方向であり、ｘ、ｙ軸は、それぞれ光軸と直交する方向である。可動ステージ１１２には、パッケージ２４が載置される。ステージ駆動部１０８は、制御部１１０から受け取った指示に従って可動ステージ１１２をｘ、ｙ、ｚ軸方向に駆動する。
【００２２】
次に、製造装置１０００の動作について説明する。
【００２３】
まず、光源１０４を発光させ、第２の光ファイバ４０の端部４２から光を出射させ、レンズ部１６およびガラス部２２を介して光を受光素子１０の受光面１１に照射する。そして、パッケージ２４とコネクタ１２との相対的な位置を変えながら、受光面１１が受光した光の光量を測定する。本例では、可動ステージ１１２がｘ、ｙ、ｚ軸方向に移動することによって、パッケージ２４とコネクタ１２との相対的な位置をｘ、ｙ、ｚ軸方向に変える。受光素子１０がフォトダイオードの場合には、光を吸収することにより光励起が生じ、電子および正孔が生じる。そして素子外部から印加された電界により、電子がアノード端子側に、正孔がカソード端子側に移動する。その結果、受光素子１０において電流が生じる。ここでは、電流の直流成分を直接検出するために、カソード端子に逆バイアス電圧を印加し、そこに流れる電流を検出することにより、制御部１１０は、光量を測定することができる。即ち、制御部１１０は、電流の検出値を光量として測定することができる。
【００２４】
次に、制御部１１０は、測定した光量に基づいて、コネクタ１２に受光素子１０を固定するための固定位置を決定する。制御部１１０は、たとえば光量が最大となる位置を固定位置として決定することができる。
【００２５】
次に制御部１１０は、コネクタ１２に受光素子１０を固定するための固定位置を示す情報をステージ駆動部１０８に送る。ステージ駆動部１０８は、受け取った固定位置を示す情報に基づいて、可動ステージ１１２を移動させる。そして、接着剤３０を用いてコネクタ１２をパッケージ２４に固定する。接着剤３０としては、特に限定されないが、たとえばＵＶ硬化接着剤を用いることができる。
【００２６】
以上の工程により、光モジュール１００を製造することができる。本実施の形態にかかる光モジュール１００の製造方法においては、上述したように通信時にコネクタ１２に装着される第１の光ファイバ８０と、調芯時にコネクタ１２に装着される第２の光ファイバ４０のコア径が異なる。
【００２７】
次に、第２の光ファイバ４０と第１の光ファイバ８０のコア径について説明する。図３に第２の光ファイバ４０の端部４２から受光素子１０までの光路の概略を示し、図４に調芯時における受光面１１を示す。図５に第１の光ファイバ８０の端部８２から受光素子１０までの光路の概略を示し、図６に通信時における受光面１１を示す。図３および図５によれば、第２の光ファイバ４０のコア径は、第１の光ファイバ８０のコア径より大きい。
【００２８】
第１の光ファイバ８０と第２の光ファイバ４０のコア径が異なることによって、受光面１１におけるスポット径の大きさもかわってくる。図４および図６に示すように、第２の光ファイバ４０による光スポット５０のスポット径は、第１の光ファイバ８０による光スポット５４のスポット径より、受光面１１の径との差が小さい。即ち、本例では光スポット５０のスポット径は、光スポット５４のスポット径より大きい。
【００２９】
スポット径の大きさが受光面１１の径と近い程、受光素子１０に対してコネクタ１２を精度良く位置合わせすることができる。受光素子１０は、通信用の第１の光ファイバ８０の固定位置が一定量ずれた場合でも受光する光量が減少しないように、第１の光ファイバ８０による光スポット５４のスポット径より大きく設計されている（図６参照）。したがって、図１に示す製造装置において第２の光ファイバ４０にかえて第１の光ファイバ８０を用いて、パッケージ２４とコネクタ１２との相対的な位置を決定すると、第１の光ファイバ８０の位置が一定量ずれた場合でも光量が減少しないため、精度良く調芯することができない。そこで、本実施の形態にかかる製造装置にように、図１に示す製造装置において第２の光ファイバ４０を用いて、パッケージ２４とコネクタ１２との相対的な位置を決定すると、光ファイバ４０による光スポット５０のスポット径が図４に示すように大きいため、第２の光ファイバ４０の位置が一定量ずれた場合に光量が減少する。よって、第２の光ファイバ４０を用いることにより、通信用の第１の光ファイバ８０を用いて調芯するより精度良く調芯することができる。
【００３０】
本実施の形態では、上述したように、第１の光ファイバ８０と第２の光ファイバ４０はコア径が異なるが、図７に示すようにコア径と開口数が異なってもよい。図７は、第２の光ファイバ１４０の端部１４２から受光素子１０までの光路の概略を示す。
【００３１】
第２の光ファイバ１４０は、図７に示すように、コア１４４とクラッド１４６とを有し、端部１４２から光を出射することができる。第２の光ファイバ１４０は、第１の光ファイバ８０より開口数が大きいことが好ましい。開口数が大きいことによって、特に光軸（ｚ軸）方向に精度良く調芯することができる。パッケージ２４とコネクタ１２との相対的な位置が光軸方向にずれていると、焦点ボケによって受光素子１０が受光する光量は減少する。その光量の減少量は、光ファイバの開口数が大きい程顕著になる。第２の光ファイバ１４０は、第１の光ファイバ８０より開口数が大きいため、パッケージ２４とコネクタ１２との相対的な位置のずれ量が小さい場合であっても、受光素子１０が受光する光量が顕著に減少する。よって、第２の光ファイバ１４０を用いることにより、通信用の第１の光ファイバ８０を用いて調芯するより精度良く調芯することができる。
【００３２】
また、第２の光ファイバ１４０を用いて調芯を行う場合には、コネクタ１２は、レンズ部１６の外周部分（通信時に光が通過する領域の外側）にさらに外周レンズ部１７を有することが好ましい。これにより、第２の光ファイバ１４０の開口数が大きいため、外周レンズ部１７を光が通過することができる。
【００３３】
（実験例）
受光素子１０を含むパッケージ２４とコネクタ１２との相対的な位置を変えながら、受光素子１０が受光する光の光量を測定した。このときの結合効率を示す特性曲線（トレランスカーブ）を図８および図９に示す。光モジュール１００の製造時には、このような特性曲線を用いて、パッケージ２４とコネクタ１２との相対的な位置を決定することができる。光ファイバとしては、第１の光ファイバ８０の一例としての光ファイバＭＭ５０と、第２の光ファイバ４０の一例としての光ファイバＭＭ１０５とを用いた。
【００３４】
図８は、ｙ軸方向にパッケージ２４とコネクタ１２との相対的な位置を変えながら、光量を測定したときのトレランスカーブを示す。図９は、ｚ軸方向にパッケージ２４とコネクタ１２との相対的な位置を変えながら、光量を測定したときのトレランスカーブを示す。図８および図９において、横軸はパッケージ２４とコネクタ１２との相対的な位置の最適な位置からの移動距離を示し、縦軸は結合効率を示す。
【００３５】
光ファイバＭＭ１０５は、コア径１０５μｍ、クラッド径１２５μｍ、ＮＡ０．２８であり、調芯時に用いることができる。光ファイバＭＭ１０５のコア径は、受光面１１とほぼ等しい。光ファイバＭＭ１０５を用いて調芯を行うと、少しの位置ずれであっても光の漏れが発生して結合効率が低下するため、明確なピークを有するトレランスカーブを得ることができた。光ファイバＭＭ５０は、コア径５０μｍ、クラッド径１２５μｍ、ＮＡ０．２１である。光ファイバＭＭ５０を用いて調芯を行うと、少しの位置ずれでは結合効率に変化がないため、ピークの頂上が平坦形状のトレランスカーブであった。よって、光ファイバＭＭ１０５を調芯時に用いることにより、パッケージ２４とコネクタ１２との相対的な位置を精度良く決定することができることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施の形態にかかる光モジュールの製造装置１０００の概略を示すブロック図。
【図２】本実施の形態にかかる製造方法により製造される光モジュール１００の概略構成の一例を示す断面図。
【図３】第２の光ファイバ４０の端部４２から受光素子１０までの光路の概略図。
【図４】調芯時における受光面およびスポットを示す図。
【図５】第１の光ファイバ８０の端部８２から受光素子１０までの光路の概略図。
【図６】通信時における受光面およびスポットを示す図。
【図７】第２の光ファイバ１４０の端部１４２から受光素子１０までの光路の概略図。
【図８】ｙ軸方向にパッケージ２４とコネクタ１２との相対的な位置を変えたときのトレランスカーブ。
【図９】ｚ軸方向にパッケージ２４とコネクタ１２との相対的な位置を変えたときのトレランスカーブ。
【符号の説明】
【００３７】
１０  受光素子、  １２  コネクタ、  １３  支持部、  １４  スリーブ、  １５  ネック、  １６  レンズ部、  １７  外周レンズ部、  ２０  筐体部、  ２２  ガラス部、  ２４  パッケージ、  ２６  リード線、  ３０  接着剤、  ４０  第２の光ファイバ、 ８０  第１の光ファイバ、  １００  光モジュール
【図１】
2007292839.tif 000003
【図２】
2007292839.tif 000004
【図３】
2007292839.tif 000005
【図５】
2007292839.tif 000006
【図７】
2007292839.tif 000007
【図８】
2007292839.tif 000008
【図９】
2007292839.tif 000009
【図４】
2007292839.tif 000010
【図６】
2007292839.tif 000011