(57)【要約】【課題】光アイソレータのコスト、ひいては光モジュールのコストを抑制する。【解決手段】光送信モジュールは、ステム１０と、ステム１０に搭載されている半導体レーザ素子２０と、ステム１０に対して固定され、半導体レーザ素子２０を気密封止したキャップ３０と、半導体レーザ素子２０からの出射光の光路上に配置された光アイソレータ４０を有する。キャップ３０は、一端側がステム１０に固定された筒状の本体部３１と、光路上に位置するとともに本体部３１の他端側の開口３３を塞ぎ、且つ、本体部３１との間の気密が保たれるように本体部３１に固定された光透過部と、を含む。光アイソレータ４０は、キャップ３０により気密封止された領域内に配置されている。【選択図】図１
2012054466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステムと、
前記ステムに搭載されている半導体レーザ素子と、
前記ステムに対して固定され、前記半導体レーザ素子を気密封止したキャップと、
前記半導体レーザ素子からの出射光の光路上に配置された光アイソレータと、
を有し、
前記キャップは、
一端側が前記ステムに固定された筒状の本体部と、
前記光路上に位置するとともに前記本体部の他端側の開口を塞ぎ、且つ、前記本体部との間の気密が保たれるように前記本体部に固定された光透過部と、
を含み、
前記光アイソレータは、前記キャップにより気密封止された領域内に配置されていることを特徴とする光送信モジュール。
【請求項２】
前記光アイソレータは、前記光透過部の前記半導体レーザ素子側の面に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の光送信モジュール。
【請求項３】
前記光透過部は、片面が平坦に形成された集光レンズであり、その平坦面に前記光アイソレータが固定されていることを特徴とする請求項２に記載の光送信モジュール。
【請求項４】
前記光透過部は両面が平坦な平窓であることを特徴とする請求項２に記載の光送信モジュール。
【請求項５】
前記ステムに固定されたサブマウントを更に有し、
前記サブマウントに前記半導体レーザ素子及び前記光アイソレータが固定されていることを特徴とする請求項１に記載の光送信モジュール。
【請求項６】
前記光アイソレータは、前記光路と平行な方向における前記光アイソレータの端面が前記領域内の何れかの箇所に接着されることにより固定されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の光送信モジュール。
【請求項７】
前記キャップに固定されたホルダ部材と、
内部に光ファイバを保持し、前記ホルダ部材に固定された光ファイバ付フェルールと、
を更に有し、
前記光ファイバ付フェルールの前記光ファイバと前記半導体レーザ素子とが光結合されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の光送信モジュール。
【請求項８】
前記キャップに固定されたレセプタクルを更に有することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の光送信モジュール。
【請求項９】
ステム上に半導体レーザ素子を搭載する工程と、
前記ステムに対してキャップを固定し、前記半導体レーザ素子を気密封止する工程と、
前記半導体レーザ素子からの出射光の光路上に光アイソレータを配置する工程と、
を有し、
前記キャップは、筒状の本体部と、前記本体部の一端側の開口を塞ぎ、且つ、前記本体部との間の気密が保たれるように前記本体部に固定された光透過部と、を含み、
前記キャップを固定する工程では、前記本体部の他端側を前記ステムに固定し、
前記光アイソレータを配置する工程では、前記キャップにより気密封止される領域内に前記光アイソレータを配置することを特徴とする光送信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、光送信モジュール、及び、光送信モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信用の光モジュールとしては、例えば、特許文献１に記載されたものがある。特許文献１の光モジュールは、ステムと、ステムに固定されたヒートシンクと、このヒートシンクに固定された半導体レーザと、ステムに固定されたキャップと、キャップに保持されたレンズ又は平窓と、光アイソレータと、を有している。レンズ又は平窓は低融点ガラスを介してキャップに接着され、レンズ又は平窓とキャップとによりステム上の半導体レーザが気密封止されている。光アイソレータは、キャップの外側において、レンズ又は平窓と隣接して配置されている。
【０００３】
なお、特許文献２には、光モジュールの気密封止窓の代わりに光アイソレータを設けることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０８６４７２号公報
【特許文献２】特開２００４−０６１８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、半導体レーザからの出射光は所定の広がり角度を持つ。特許文献１の構造の場合、光アイソレータがキャップの外側においてレンズ又は平窓と隣接して配置されているため、光アイソレータにより出射光を効率的に受けるためには、レンズ又は平窓に達するまでの出射光の広がりに応じた大きさの光アイソレータが必要である。
【０００６】
しかし、光アイソレータは高価な光学部品であり、その寸法が大きくなるほど一層高価となる。従って、特許文献１の構造の場合、光アイソレータのコスト、ひいては光モジュールのコストが高くなってしまう。
【０００７】
一方、特許文献２の構造では、光アイソレータによって気密封止を行うことにより、光アイソレータの特性が劣化する可能性がある。
【０００８】
このように、光アイソレータの特性への悪影響を抑制しつつ、光アイソレータのコスト、ひいては光モジュールのコストの増大を抑制することは困難だった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ステムと、
前記ステムに搭載されている半導体レーザ素子と、
前記ステムに対して固定され、前記半導体レーザ素子を気密封止したキャップと、
前記半導体レーザ素子からの出射光の光路上に配置された光アイソレータと、
を有し、
前記キャップは、
一端側が前記ステムに固定された筒状の本体部と、
前記光路上に位置するとともに前記本体部の他端側の開口を塞ぎ、且つ、前記本体部との間の気密が保たれるように前記本体部に固定された光透過部と、
を含み、
前記光アイソレータは、前記キャップにより気密封止された領域内に配置されていることを特徴とする光送信モジュールを提供する。
【００１０】
この光送信モジュールによれば、光アイソレータは、キャップ（筒状の本体部及び光透過部）により気密封止された領域内に配置されている。このため、光アイソレータがキャップの外側に配置されている場合と比べて、半導体レーザ素子と光アイソレータとの距離が近づく。そして、光アイソレータは、所定の広がり角度で出射される出射光が広がる過程で出射光を受けることとなる。このため、光アイソレータがキャップの外側に配置されている場合と比べて、光アイソレータの面積を小さくすることができる。光アイソレータの面積を小さくできる結果、光アイソレータのコスト、ひいては光送信モジュールのコストの増大を抑制することができる。
また、光アイソレータは、キャップにより気密封止された領域内に配置されているので、光アイソレータによって気密封止を行う必要がない。このため、光アイソレータで気密封止を行うことに起因する光アイソレータの特性劣化が生じないようにすることができる。
要するに、光アイソレータの特性への悪影響を抑制しつつ、光アイソレータのコスト、ひいては光モジュールのコストの増大を抑制することができる。
【００１１】
また、本発明は、ステム上に半導体レーザ素子を搭載する工程と、
前記ステムに対してキャップを固定し、前記半導体レーザ素子を気密封止する工程と、
前記半導体レーザ素子からの出射光の光路上に光アイソレータを配置する工程と、
を有し、
前記キャップは、筒状の本体部と、前記本体部の一端側の開口を塞ぎ、且つ、前記本体部との間の気密が保たれるように前記本体部に固定された光透過部と、を含み、
前記キャップを固定する工程では、前記本体部の他端側を前記ステムに固定し、
前記光アイソレータを配置する工程では、前記キャップにより気密封止される領域内に前記光アイソレータを配置することを特徴とする光送信モジュールの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光アイソレータの特性への悪影響を抑制しつつ、光アイソレータのコスト、ひいては光モジュールのコストの増大を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。
【図２】キャップに対する光アイソレータの配置を示す図である。
【図３】出射光の伝播の態様を模式的に示す図である。
【図４】第２の実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。
【図５】第３の実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。
【図６】第４の実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。
【図７】キャップに対する光アイソレータの配置を示す図である。
【図８】第５の実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。
【図９】第６の実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。
【図１０】第７の実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。
【図１１】サブマウントに対する光アイソレータの配置を示す図である。
【図１２】第８の実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。
【図１３】第９の実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。
【図１４】第１の変形例に係る光送信モジュールを説明するための図である。
【図１５】第２の変形例に係る光送信モジュールを説明するための図である。
【図１６】第３の変形例に係る光送信モジュールを説明するための図である。
【図１７】第４の変形例に係る光送信モジュールを説明するための図である。
【図１８】第５の変形例に係る光送信モジュールを説明するための図である。
【図１９】第６の変形例に係る光送信モジュールを説明するための図である。
【図２０】第７の変形例に係る光送信モジュールを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。
【００１５】
〔第１の実施形態〕
図１は第１の実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。
本実施形態に係る光送信モジュールは、ステム１０と、ステム１０に搭載されている半導体レーザ素子２０と、ステム１０に対して固定され、半導体レーザ素子２０を気密封止したキャップ３０と、半導体レーザ素子２０からの出射光の光路上に配置された光アイソレータ４０と、を有し、キャップ３０は、一端側がステム１０に固定された筒状の本体部３１と、光路上に位置するとともに本体部３１の他端側の開口３３を塞ぎ、且つ、本体部３１との間の気密が保たれるように本体部３１に固定された光透過部（本実施形態の場合、非球面レンズ３２）と、を含み、光アイソレータ４０は、キャップ３０により気密封止された領域内に配置されている。以下、詳細に説明する。
【００１６】
本実施形態に係る光送信モジュールは、ＳＦＰ（Ｓｍａｌｌ  Ｆｏｒｍ  Ｆａｃｔｏｒ  Ｐｌｕｇｇａｂｌｅ）或いはＢＯＳＡ（Ｂｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  Ｏｐｔｉｃａｌ  ＳｕｂＡｓｓｅｍｂｌｙ）などの中に実装される。
【００１７】
ステム１０は、平らな盤状のステムベース１１と、このステムベース１１の一方の面より起立するようにステムベース１１と一体的に設けられたステムブロック１２と、ステムベース１１の他方の面より突出する複数のリード１３と、を有している。
【００１８】
ステムブロック１２には、サブマウント５０が固定されている。
【００１９】
サブマウント５０は熱伝導性が高く放熱性に優れたセラミックス基板或いはＳｉ基板などのベース上に、薄膜電極パターン（回路パターン）及びＡｕＳｎ薄膜などが形成された部材である。ＡｕＳｎ薄膜は、例えば、サブマウント５０の表裏両面にそれぞれ形成されている。この場合、一方のＡｕＳｎ薄膜は、半導体レーザ素子２０をサブマウント５０上にはんだ付けするのに用いられ、他方のＡｕＳｎ薄膜は、サブマウント５０をステムブロック１２上にはんだ付けするのに用いられる。半導体レーザ素子２０が発する熱は、サブマウント５０を介してステム１０へ放熱されるようになっている。また、サブマウント５０は、ステム１０と半導体レーザ素子２０との熱膨張係数差に起因して生じる熱応力による悪影響を緩和する緩衝機能も兼ねる。
【００２０】
サブマウント５０には半導体レーザ素子２０が固定されている。半導体レーザ素子２０は、その一端面からレーザ光（出射光）を出射する。この出射光の向きがステムベース１１に対して直交するように半導体レーザ素子２０は配置されている。
【００２１】
なお、半導体レーザ素子２０は、サブマウント５０の薄膜電極パターンと、ステムブロック１２に形成された電極パターンと、を介して、リード１３と電気的に接続されている。そして、リード１３に対して所定の電気信号が入力されると、半導体レーザ素子２０は出射面から出射光を発光する。すなわち、光送信モジュールは、電気信号を光信号に変換する。
【００２２】
キャップ３０は、上述のように、筒状の本体部３１と、キャップ３０の開口３３を塞ぐ非球面レンズ３２と、を有している。つまり、本実施形態の場合、キャップ３０は、レンズ付きキャップである。
【００２３】
本体部３１の一端部には、ステムベース１１に固定されるフランジ状のフランジ部３１ａが形成されている。本体部３１は、そのフランジ部３１ａがステムベース１１に対して抵抗溶接により固定されることによって、ステム１０に固定されている。抵抗溶接を行う理由は、フランジ部３１ａとステムベース１１との間の気密性を確保して高信頼性を得るためである。
【００２４】
本体部３１の他端側には、本体部３１に非球面レンズ３２を固定するための固定部３１ｂが形成されている。固定部３１ｂは、本体部３１の中心側に向けて（本体部３１の内径を部分的に小さくする方向に）突出する環状の部分である。本体部３１は、固定部３１ｂにおいて、その他の部分よりも小径となっている。
【００２５】
非球面レンズ３２は、一方の面が平坦に形成された平坦面３２ａとなっていて、他方の面が凸曲面状に形成されている。そして、非球面レンズ３２は、半導体レーザ素子２０からの出射光を集光する。つまり、本実施形態の場合、光透過部は、片面が平坦に形成された集光レンズである。
【００２６】
非球面レンズ３２の径は、固定部３１ｂの内径よりも大きく、且つ、本体部３１における固定部３１ｂ以外の部分よりも小さく設定されている。非球面レンズ３２は、例えば、ガラスにより構成されている。
【００２７】
非球面レンズ３２は、その平坦面３２ａが半導体レーザ素子２０側を向くように、本体部３１に対して固定されている。より具体的には、平坦面３２ａは、固定部３１ｂに突き当たっている（図１における固定部３１ｂの右側の面に突き当たっている）。
【００２８】
本体部３１に対する非球面レンズ３２の固定は、例えば、低融点ガラス３４を介した接着により行うことが好ましい。ここで、低融点ガラス３４は、例えば、ガラス転位点が摂氏６００度以下程度のガラスである。低融点ガラス３４を用いて非球面レンズ３２を本体部３１に固定することにより、本体部３１と非球面レンズ３２との間の高い気密性が得られる。なお、低融点ガラス３４の融点は、非球面レンズ３２よりも低い。
【００２９】
ここで、光送信モジュール内の半導体レーザ素子２０は反射戻り光に敏感で、半導体レーザ素子２０からの出射光が図１では光ファイバ（図示略）の受光面やその他の不連続界面で反射して、戻り光が半導体レーザ素子２０に入ると動作不安定になる。反射戻り光が半導体レーザ素子２０に入ってしまうことを抑制するために、本実施形態に係る光送信モジュール内には光アイソレータ４０が内蔵されている。
【００３０】
光アイソレータ４０は、一方向の光のみを透過し反対方向の光を遮る機能を有する光学デバイスである。光アイソレータ４０は、例えば、一対の偏光子４１と、ファラデー回転子４２と、磁石４３と、を有して構成されている。ファラデー回転子４２は、一対の偏光子４１の間に挟まれている。これら一対の偏光子４１及びファラデー回転子４２によりユニット４４が構成されている。なお、ユニット４４は、その周囲が接着剤によりラミネートされている。更に、このようにラミネートされたユニット４４の周囲に、磁石４３が配置されている。なお、ユニット４４は半導体レーザ素子２０からの出射光の光路上に位置する。また、光アイソレータ４０は、偏光子４１の代わりにルチル単結晶を有していても良い。また、光アイソレータ４０は、磁石４３を有しないタイプのものであっても良い。
【００３１】
光アイソレータ４０の偏光子４１（又はルチル単結晶）、並びに、ファラデー回転子４２は、それぞれ平板状の大判の材料から所定の大きさの複数の個片を切り出すことによって形成される。このため、偏光子４１（又はルチル単結晶）、並びに、ファラデー回転子４２は、それぞれ面積が小さいほど、取り数が増えるとともにコストが安くなるため、光アイソレータ４０の面積が小さい設計が好ましい。
【００３２】
本実施形態の場合、光アイソレータ４０は、非球面レンズ３２の平坦面３２ａに固定されている。つまり、光アイソレータ４０は、光透過部（非球面レンズ３２）の半導体レーザ素子２０側の面（平坦面３２ａ）に固定されている。
【００３３】
なお、非球面レンズ３２の半導体レーザ素子２０側に隣接する固定部３１ｂと光アイソレータ４０とが干渉しないように、光アイソレータ４０の外形は、固定部３１ｂの内径よりも小さく設定されている。そして、固定部３１ｂの内周と光アイソレータ４０の外周との間にはクリアランスが存在している。
【００３４】
図２はキャップ３０に対する光アイソレータ４０の配置を示す図である。このうち図２（ａ）は図１に示す構成からキャップ３０及び光アイソレータ４０のみを抽出して示す断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の矢印Ａ方向にキャップ３０及び光アイソレータ４０を見た図である。
【００３５】
図２（ｂ）に示すように、本実施形態の場合、例えば、磁石４３は、筒状（例えば円筒状）に形成され、磁石４３の内部の中空に一対の偏光子４１（又はルチル単結晶）とファラデー回転子４２（図２（ａ））とからなるユニット４４が挿入されている。
【００３６】
図３は半導体レーザ素子２０から出射される出射光の伝播の態様を模式的に示す図である。
本実施形態の場合、出射光は、光アイソレータ４０を介して非球面レンズ３２に入射し、この非球面レンズ３２によって集光される。図３においては、出射光の光路１をグレーの網掛けで示している。
【００３７】
出射光は、非球面レンズ３２により集光されるまでの区間では、相対的に急激に（図３の広がり角度θで）広がり、非球面レンズ３２により集光された後の区間では、相対的に緩やかに絞り込まれる。
このため、非球面レンズ３２を基準として、半導体レーザ素子２０側に光アイソレータ４０を配置する方が、半導体レーザ素子２０と反対側に光アイソレータ４０を配置するよりも、光アイソレータ４０を小さくすることができる。
【００３８】
なお、半導体レーザ素子２０の出射面（出射光が出射される面）と光アイソレータ４０とのクリアランスＣ（図３）は、例えば、０．１４±０．１２ｍｍであることが好ましい。クリアランスＣは最低でも０．０２ｍｍ確保することが好ましいことと、現状、半導体レーザ素子２０のマウント精度は±０．０５ｍｍ程度であり、キャップ３０に対する非球面レンズ３２の位置バラツキは±０．１ｍｍ程度、光アイソレータ４０を非球面レンズ３２に固定する樹脂（接着剤）の厚さバラツキは±０．０２ｍｍ程度であり、これらの２乗和平方根は±０．１２ｍｍであることから、上記のクリアランスＣが導かれる。
【００３９】
次に、本実施形態に係る光送信モジュールの製造方法を説明する。この製造方法は、ステム１０上に半導体レーザ素子２０を搭載する工程と、ステム１０に対してキャップ３０を固定し、半導体レーザ素子２０を気密封止する工程と、半導体レーザ素子２０からの出射光の光路上に光アイソレータ４０を配置する工程と、を有する。キャップ３０は、筒状の本体部３１と、本体部３１の一端側の開口３３を塞ぎ、且つ、本体部３１との間の気密が保たれるように本体部３１に固定された光透過部（例えば非球面レンズ３２）と、を含む。キャップ３０を固定する工程では、本体部３１の他端側をステム１０に固定し、光アイソレータ４０を配置する工程では、キャップ３０により気密封止される領域内に光アイソレータ４０を配置する。
【００４０】
先ず、ステム１０上に半導体レーザ素子２０を搭載する。より具体的には、ステム１０のステムブロック１２上にサブマウント５０を固定し、このサブマウント５０上に半導体レーザ素子２０を固定する。
【００４１】
一方、キャップ３０を作成し、更に、キャップ３０の非球面レンズ３２の平坦面３２ａに光アイソレータ４０を固定する。
【００４２】
ここで、本体部３１に対して低融点ガラス３４を介して非球面レンズ３２を接着することにより、キャップ３０を作成する。
なお、本体部３１に対する非球面レンズ３２の接着は、接着剤により行っても良い。
【００４３】
また、光アイソレータ４０は、例えば、熱硬化接着剤を介して非球面レンズ３２に対して接着する。ここで、光アイソレータ４０が上述のユニット４４と磁石４３とからなる場合、先ず、ユニット４４を非球面レンズ３２に接着し、その後、磁石４３を非球面レンズ３２に接着することが好ましい。
【００４４】
次に、ステム１０に対してキャップ３０を固定することによって、該キャップ３０により半導体レーザ素子２０を気密封止するとともに、半導体レーザ素子２０からの出射光の光路上に光アイソレータ４０を配置する。
【００４５】
こうして、光送信モジュールが得られる。
【００４６】
次に、動作を説明する。
【００４７】
リード１３に電気信号が入力されると、半導体レーザ素子２０は、その電気信号を光信号に変換して出力する。半導体レーザ素子２０から出力される出射光（光信号）は、光アイソレータ４０を介して非球面レンズ３２に入射し、該非球面レンズ３２により集光されてキャップ３０の外部へ出力される。
【００４８】
光アイソレータ４０は、キャップ３０により気密封止された領域内に配置されているので、光アイソレータ４０がキャップ３０の外側に配置されている場合と比べて、半導体レーザ素子２０と光アイソレータ４０との距離が近い。そして、光アイソレータ４０は、所定の広がり角度θで出射される出射光が広がる過程で出射光を受ける。このため、光アイソレータ４０がキャップ３０の外側に配置されている場合と比べて、光アイソレータ４０の面積を小さくすることができる。その結果、光アイソレータ４０のコスト、ひいては光送信モジュールのコストの増大を抑制することができる。
【００４９】
ここで、特許文献２では、光アイソレータによってキャップの気密封止を行っているが、この構造の場合、気密封止のために低融点ガラスによって光アイソレータをキャップに接着するとすれば、低融点ガラスの溶融時の熱の影響で、光アイソレータの機能が損なわれる可能性がある。或いは、光アイソレータと低融点ガラスとの線膨張係数の違いに起因して、光アイソレータが破損する可能性もある。また、光アイソレータが磁石を有する場合、その磁石の特性も、熱によって劣化する可能性がある。加えて、光アイソレータが低融点ガラス或いはその他の接着層から横荷重（出射光の進行方向に対して直交する方向の荷重）を受けると、光弾性効果によって光アイソレータの特性が変化（劣化）する可能性もある。このように、特許文献２の構造では、光アイソレータで気密封止を行うことに起因する光アイソレータの特性劣化等の各種の弊害が生じる。
これに対し、本実施形態では、光アイソレータ４０は、キャップ３０により気密封止された領域内に配置されているので、光アイソレータ４０によって気密封止を行う必要がない。このため、光アイソレータ４０で気密封止を行うことに起因する光アイソレータ４０の特性劣化等の各種の弊害が生じないようにすることができる。
【００５０】
以上のような第１の実施形態によれば、光アイソレータ４０は、キャップ３０により気密封止された領域内に配置されているので、光アイソレータ４０がキャップ３０の外側に配置されている場合と比べて、光アイソレータ４０の面積を小さくすることができる。その結果、光アイソレータ４０のコスト、ひいては光送信モジュールのコストの増大を抑制することができる。しかも、光アイソレータ４０で気密封止を行うことに起因する光アイソレータ４０の特性劣化等の各種の弊害が生じないようにすることができる。
【００５１】
また、光アイソレータ４０は、光透過部（非球面レンズ３２）の半導体レーザ素子２０側の面（平坦面３２ａ）に固定されている。より具体的には、光透過部は、片面が平坦に形成された集光レンズ（非球面レンズ３２）であり、その平坦面３２ａに光アイソレータ４０が固定されている。つまり、光アイソレータ４０は、半導体レーザ素子２０からの出射光の光路と平行な方向における光アイソレータ４０の端面が、キャップ３０により気密封止された領域内の何れかの箇所に接着されることにより固定されている。
よって、光アイソレータ４０が接着剤等によって実質的に横荷重（出射光の進行方向に対して直交する方向の荷重）を受けない構造を実現できる。よって、光弾性効果による光アイソレータ４０の特性変化（劣化）を抑制することができる。
【００５２】
また、光アイソレータ４０がキャップ３０内に組み込まれた後で、調芯（光軸調整）を行うことができるので、光送信モジュールのアセンブリが容易になる。
【００５３】
また、本実施形態の場合、レンズ（非球面レンズ３２）がキャップ３０と一体的に設けられるので、後述する第４乃至第６の実施形態と比べて、光送信モジュールの長さ（出射光の進行方向の長さ）を短くすることができる。
【００５４】
〔第２の実施形態〕
図４は第２の実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。本実施形態に係る光送信モジュールは、第１の実施形態に係る光送信モジュール（図１）の構成に加えて、外部ホルダ６０と、ファイバサポート６１と、ホルダ６４と、光ファイバ付きフェルール６２と、を有している。
【００５５】
外部ホルダ６０は、筒状（例えば円筒状）に形成され、その軸方向における一部分（例えば図４の左半部）にキャップ３０の本体部３１が嵌入されている。また、外部ホルダ６０の一方の端面がフランジ部３１ａに突き当たっている。
【００５６】
ファイバサポート６１は、外部ホルダ６０の他方の端面に固定されている。ファイバサポート６１内にはホルダ６４が嵌入されている。このホルダ６４内には光ファイバ付きフェルール６２が固定されている。
【００５７】
光ファイバ付きフェルール６２は、内部に光ファイバ（図示略）を保持している。この光ファイバの先端面は、光ファイバ付きフェルール６２の一端面である受光面６３に露出している。
【００５８】
予め外部ホルダ６０をキャップ３０に固定した後で、受光面６３が図３に示す光の集光位置２の付近に配置されるように光ファイバ付きフェルール６２の調芯が行われる。そして、このように調芯された状態で、ファイバサポート６１が外部ホルダ６０に対してＹＡＧ溶接などにより固定されている。これにより、半導体レーザ素子２０は、光アイソレータ４０及び非球面レンズ３２を介して光ファイバ付きフェルール６２内の光ファイバと光結合している。
【００５９】
このような第２の実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６０】
なお、特許文献１の構造の場合、光アイソレータがキャップの外側に配置されているので、例えば光ファイバ付きフェルールの固定のために外部ホルダをキャップに固定する際に、光アイソレータに不意に触れてしまって光アイソレータの接着面にダメージを与えることが無いように、慎重に作業を行う必要がある。これに対し、本実施形態の場合、光アイソレータ４０がキャップ３０により気密封止された領域内に配置されているので、光ファイバ付きフェルール６２の固定のために外部ホルダ６０をキャップ３０に固定する際の取り扱いが容易になる。
【００６１】
〔第３の実施形態〕
図５は第３の実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。本実施形態に係る光送信モジュールは、第１の実施形態に係る光送信モジュール（図１）の構成に加えて、レセプタクル６６を有している。
【００６２】
レセプタクル６６は、接合剤（例えば接着剤）６５を介してキャップ３０の本体部３１の外周面に固定されている。レセプタクル６６は、光ファイバ付きフェルール６７を挿入固定するために一般的に用いられる部材であり、その挿入固定部６８に対して光ファイバ付きフェルール６７を着脱可能となっている。
【００６３】
光ファイバ付きフェルール６７は、プラグフェルールとも称されるものであり、内部に光ファイバ６９を保持している。光ファイバ付きフェルール６７をレセプタクル６６に挿入固定することにより、光ファイバ６９は、レセプタクル６６の開口６６ａ、非球面レンズ３２及び光アイソレータ４０を介して、半導体レーザ素子２０と光結合する。
【００６４】
このような第３の実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００６５】
また、光アイソレータ４０がキャップ３０により気密封止された領域内に配置されているので、レセプタクル６６をキャップ３０に固定する際の取り扱いが容易になる。
【００６６】
〔第４の実施形態〕
図６は第４の実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。本実施形態に係る光送信モジュールは、キャップ３０の構成が上記の第１の実施形態と相違し、その他の点では第１の実施形態と同様に構成されている。
【００６７】
本実施形態の場合、キャップ３０は、非球面レンズ３２を有していない代わりに、平窓３５を有している。つまり、本実施形態の場合、キャップ３０は平窓キャップである。平窓３５は、ガラスなどの透明材により構成され、両面が平坦に形成されている。
【００６８】
また、本実施形態の場合、本体部３１の固定部３１ｂは、本体部３１において、フランジ部３１ａが形成されている端部とは反対側の端部に形成されている。
【００６９】
平窓３５は、低融点ガラス３４を介して固定部３１ｂに接着されている。これにより、平窓３５と本体部３１との間の気密が保たれている。そして、平窓３５の一方の面（半導体レーザ素子２０側の面）に、光アイソレータ４０が固定されている。本実施形態の場合も、光アイソレータ４０の固定は、例えば熱硬化接着剤により行う。
【００７０】
図７はキャップ３０に対する光アイソレータ４０の配置を示す図である。このうち図７（ａ）は図６に示す構成からキャップ３０及び光アイソレータ４０のみを抽出して示す断面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の矢印Ａ方向にキャップ３０及び光アイソレータ４０を見た図である。本実施形態の場合も、光アイソレータ４０は第１の実施形態と同様に構成されている。そして、平窓３５に対する光アイソレータ４０の固定の仕方は、第１の実施形態において非球面レンズ３２に対し光アイソレータ４０を固定する方法と同様である。更に、半導体レーザ素子２０の出射面と光アイソレータ４０とのクリアランスＣも、第１の実施形態と同様である。
【００７１】
なお、本実施形態において、半導体レーザ素子２０からの出射光を外部の光ファイバ（図示略）へ集光するレンズ（図示略）は、キャップ３０の外部に配置される。
【００７２】
このような第４の実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
また、本実施形態の場合、レンズがキャップ３０と別体に配置されるので、上記の第１乃至第３の実施形態と比べて、レンズの設計自由度が高くなる。更に、その結果、レンズのコスト低減も期待できる。
【００７３】
〔第５の実施形態〕
図８は第５の実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。本実施形態に係る光送信モジュールは、第４の実施形態に係る光送信モジュール（図６）の構成に加えて、外部ホルダ６０と、ファイバサポート６１と、ホルダ６４と、光ファイバ付きフェルール６２と、レンズホルダ７０と、レンズ７１と、を有している。
【００７４】
外部ホルダ６０、ファイバサポート６１、ホルダ６４及び光ファイバ付きフェルール６２は、上記の第２の実施形態と同様である。
【００７５】
レンズホルダ７０は、円筒状に形成され、外部ホルダ６０の内周に固定されている。更に、このレンズホルダ７０の内周には、レンズ７１が固定されている。
【００７６】
本実施形態の場合、半導体レーザ素子２０は、光アイソレータ４０、平窓３５、及びレンズ７１を介して、光ファイバ付きフェルール６２の光ファイバと光結合している。
【００７７】
このような第５の実施形態によっても、第４の実施形態と同様の効果が得られる。
また、レンズ７１を適宜に変更することにより、光ファイバ付きフェルール６２が受光する最適位置を変更することができるので、光送信モジュールの全長を要求に応じて変更することができる。また、本実施形態の場合、レンズ７１は前方と後方の２面それぞれに曲面を有しているため、設計の自由度が高まる。しかも、半導体レーザ素子２０からの出射光を集光する能力が曲面が１つの場合よりも高まるので、光ファイバ付きフェルール６２の光ファイバへの光伝達効率を更に高めることも可能である。
【００７８】
〔第６の実施形態〕
図９は第６の実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。本実施形態に係る光送信モジュールは、第４の実施形態に係る光送信モジュール（図６）の構成に加えて、レセプタクル６６を有している。
【００７９】
レセプタクル６６には、透明部材７２が一体的に設けられ、この透明部材７２はレンズ７３を有している。なお、レセプタクル６６は金属又は樹脂により構成され、透明部材７２は樹脂又はガラスにより構成されている。
【００８０】
レセプタクル６６は、接合剤（例えば接着剤）６５を介してキャップ３０の本体部３１の外周面に固定されている。レセプタクル６６の挿入固定部６８に対して光ファイバ付きフェルール６７を着脱可能となっている。
【００８１】
光ファイバ付きフェルール６７をレセプタクル６６の挿入固定部６８に挿入固定することにより、光ファイバ６９は、透明部材７２及びそのレンズ７３、平窓３５及び光アイソレータ４０を介して、半導体レーザ素子２０と光結合する。
【００８２】
このような第６の実施形態によっても、第４の実施形態と同様の効果が得られる。
また、レセプタクル６６がレンズ７３を含んで構成されているので、レンズが別体の場合と比べて部品数を減らすことができ、光送信モジュールのコストを低減することができる。
【００８３】
〔第７の実施形態〕
図１０は第７の実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。本実施形態に係る光送信モジュールは、光アイソレータ４０がサブマウント５０上に配置されている点で上記の第４の実施形態と相違し、その他の点では第４の実施形態と同様に構成されている。
【００８４】
光アイソレータ４０は高温に曝されるとその機能が低下する可能性があるため、光アイソレータ４０をサブマウント５０に固定するには、半導体レーザ素子２０をＡｕＳｎ薄膜を介してサブマウント５０上にはんだ付けし、更に、そのサブマウント５０を別のＡｕＳｎ薄膜を介してステム１０のステムブロック１２上にはんだ付けした後で、光アイソレータ４０をサブマウント５０に対して熱硬化接着剤により固定することが挙げられる。
【００８５】
図１１はサブマウント５０に対する光アイソレータ４０の配置の一例を示す図であり、このうち図１１（ａ）は側面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の矢印Ｂ方向にサブマウント５０及び光アイソレータ４０を見た図である。
【００８６】
本実施形態の場合、図１１に示すように、光アイソレータ４０は、例えば、一対の偏光子４１（又はルチル単結晶）とファラデー回転子４２（図２（ａ）参照）とからなるユニット４４の両側に、一対の磁石４３を配置した構成となっている。つまり、このユニット４４と、一対の磁石４３とが、それぞれ、サブマウント５０上に固定されている。このユニット４４が半導体レーザ素子２０からの出射光の光路上に位置する。なお、本実施形態では、サブマウント５０において、光アイソレータ４０及び半導体レーザ素子２０が搭載される面が平坦となっている例を示している。
【００８７】
本実施形態の場合、半導体レーザ素子２０の出射面と光アイソレータ４０のユニット４４とのクリアランスＣは、例えば、０．０９±０．０７ｍｍであることが好ましい。クリアランスＣは最低でも０．０２ｍｍ確保することが好ましいことと、現状、半導体レーザ素子２０のマウント精度は±０．０５ｍｍ程度であり、光アイソレータ４０のマウント精度も±０．０５ｍｍ程度であり、これらの２乗和平方根は±０．０７ｍｍであることから、上記のクリアランスＣが導かれる。
【００８８】
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られる他、光アイソレータ４０がサブマウント５０上に配置されているので、半導体レーザ素子２０と光アイソレータ４０との距離を上記の各実施形態よりも更に近づけることも可能である。このため、光アイソレータ４０の面積を上記の各実施形態よりも更に小さくすることが可能であり、光アイソレータ４０のコストを上記の各実施形態よりも更に低減することができる。
【００８９】
なお、一対の偏光子４１（又はルチル単結晶）とファラデー回転子４２とからなるユニット４４は、その一端面（図１０の下面）が、熱硬化接着剤を介してサブマウント５０上に固定されるが、当該一端面以外の面が開放されている（固定されていない）。このため、ユニット４４に横荷重が加わることによるユニット４４の変形が抑制されるので、上述したような光弾性効果による光アイソレータ４０の特性変化が実質的に生じないようにすることができる。
【００９０】
〔第８の実施形態〕
図１２は第８の実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。本実施形態に係る光送信モジュールは、第７の実施形態に係る光送信モジュール（図１０）の構成に加えて、外部ホルダ６０と、ファイバサポート６１と、ホルダ６４と、光ファイバ付きフェルール６２と、レンズホルダ７０と、レンズ７１と、を有している。
【００９１】
外部ホルダ６０、ファイバサポート６１、ホルダ６４、光ファイバ付きフェルール６２、レンズホルダ７０及びレンズ７１は、上記の第５の実施形態と同様である。
【００９２】
本実施形態の場合、半導体レーザ素子２０は、光アイソレータ４０、平窓３５及びレンズ７１を介して、光ファイバ付きフェルール６２の光ファイバと光結合している。
【００９３】
このような第８の実施形態によっても、第７の実施形態と同様の効果が得られる。
【００９４】
〔第９の実施形態〕
図１３は第９の実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。本実施形態に係る光送信モジュールは、第７の実施形態に係る光送信モジュール（図１０）の構成に加えて、レセプタクル６６を有している。
【００９５】
レセプタクル６６は、第６の実施形態と同様である。光ファイバ付きフェルール６７をレセプタクル６６の挿入固定部６８に挿入固定することにより、光ファイバ６９は、透明部材７２及びそのレンズ７３、平窓３５及び光アイソレータ４０を介して、半導体レーザ素子２０と光結合する。
【００９６】
このような第９の実施形態によっても、第７の実施形態と同様の効果が得られる。
【００９７】
＜第１の変形例＞
図１４は第１の変形例に係る光送信モジュールを説明するための図である。このうち図１４（ａ）は第１の変形例に係る光送信のモジュールのキャップ３０及び光アイソレータ４０のみを抽出して示す断面図であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）の矢印Ａ方向にキャップ３０及び光アイソレータ４０を見た図である。上記の第１乃至第３の実施形態では、磁石４３を有するタイプの光アイソレータ４０を非球面レンズ３２に固定する例を説明したが、図１４に示すように、磁石４３を有していないタイプの光アイソレータ４０を非球面レンズ３２の平坦面３２ａに固定しても良い。
【００９８】
＜第２の変形例＞
図１５は第２の変形例に係る光送信モジュールを説明するための図である。このうち図１５（ａ）は第２の変形例に係る光送信のモジュールのキャップ３０及び光アイソレータ４０のみを抽出して示す断面図であり、図１５（ｂ）は図１５（ａ）の矢印Ａ方向にキャップ３０及び光アイソレータ４０を見た図である。上記の第４乃至第６の実施形態では、磁石４３を有するタイプの光アイソレータ４０を平窓３５に固定する例を説明したが、図１５に示すように、磁石４３を有していないタイプの光アイソレータ４０を平窓３５の一方の面に固定しても良い。
【００９９】
＜第３の変形例＞
図１６は第３の変形例に係る光送信モジュールを説明するための図である。このうち図１６（ａ）は第３の変形例に係る光送信のモジュールのサブマウント５０及び光アイソレータ４０のみを抽出して示す側面図であり、図１６（ｂ）は図１６（ａ）の矢印Ｂ方向にサブマウント５０及び光アイソレータ４０を見た図である。上記の第７乃至第９の実施形態では、サブマウント５０の上面が平坦な例を説明したが、第３の変形例では、図１６に示すように、サブマウント５０の上面に段差５１を形成し、半導体レーザ素子２０を光アイソレータ４０よりも上段に配置している。なお、半導体レーザ素子２０の出射面を光アイソレータ４０の中央部と対向させることが好ましい。上述のように、半導体レーザ素子２０からの出射光は所定の広がり角度θで広がるが、このような配置とすることにより、出射光を上記の第７乃至第９の実施形態よりも効率的に光アイソレータ４０に入射させることができ、出射光の利用効率を高めることができる。
【０１００】
＜第４の変形例＞
図１７は第４の変形例に係る光送信モジュールを説明するための図である。このうち図１７（ａ）は第４の変形例に係る光送信のモジュールのサブマウント５０及び光アイソレータ４０のみを抽出して示す側面図であり、図１７（ｂ）は図１７（ａ）の矢印Ｂ方向にサブマウント５０及び光アイソレータ４０を見た図である。上記の第３の変形例では、サブマウント５０の上面に段差５１を形成する例を説明したが、第４の変形例では、サブマウント５０の上面に傾斜面５２を形成している。この傾斜面５２は、半導体レーザ素子２０の配置領域から光アイソレータ４０の配置領域にかけて下り傾斜している。なお、半導体レーザ素子２０の出射面を光アイソレータ４０の中央部と対向させることが好ましい。上述のように、半導体レーザ素子２０からの出射光は所定の広がり角度θで広がるが、このような配置とすることにより、出射光を上記の第３の変形例よりも効率的に光アイソレータ４０に入射させることができ、出射光の利用効率を高めることができる。
【０１０１】
＜第５の変形例＞
図１８は第５の変形例に係る光送信モジュールを説明するための図である。このうち図１８（ａ）は第５の変形例に係る光送信のモジュールのサブマウント５０及び光アイソレータ４０のみを抽出して示す側面図であり、図１８（ｂ）は図１８（ａ）の矢印Ｂ方向にサブマウント５０及び光アイソレータ４０を見た図である。上記の第７乃至第９の実施形態では、磁石４３を有するタイプの光アイソレータ４０をサブマウント５０に搭載する例を説明したが、図１８に示すように、磁石４３を有していないタイプの光アイソレータ４０をサブマウント５０に搭載しても良い。
【０１０２】
＜第６の変形例＞
図１９は第６の変形例に係る光送信モジュールを説明するための図である。このうち図１９（ａ）は第６の変形例に係る光送信のモジュールのサブマウント５０及び光アイソレータ４０のみを抽出して示す側面図であり、図１９（ｂ）は図１９（ａ）の矢印Ｂ方向にサブマウント５０及び光アイソレータ４０を見た図である。上記の第３の変形例では、磁石４３を有するタイプの光アイソレータ４０を段差５１を有するサブマウント５０に搭載する例を説明したが、図１９に示すように、磁石４３を有していないタイプの光アイソレータ４０を段差５１を有するサブマウント５０に搭載しても良い。
【０１０３】
＜第７の変形例＞
図２０は第７の変形例に係る光送信モジュールを説明するための図である。このうち図２０（ａ）は第７の変形例に係る光送信のモジュールのサブマウント５０及び光アイソレータ４０のみを抽出して示す側面図であり、図２０（ｂ）は図２０（ａ）の矢印Ｂ方向にサブマウント５０及び光アイソレータ４０を見た図である。上記の第４の変形例では、磁石４３を有するタイプの光アイソレータ４０を傾斜面５２を有するサブマウント５０に搭載する例を説明したが、図２０に示すように、磁石４３を有していないタイプの光アイソレータ４０を傾斜面５２を有するサブマウント５０に搭載しても良い。
【符号の説明】
【０１０４】
１ 光路
２ 集光位置
１０ ステム
１１ ステムベース
１２ ステムブロック
１３ リード
２０ 半導体レーザ素子
３０ キャップ
３１ 本体部
３１ａ フランジ部
３１ｂ 固定部
３２ 非球面レンズ
３２ａ 平坦面
３３ 開口
３４ 低融点ガラス
３５ 平窓
４０ 光アイソレータ
４１ 偏光子
４２ ファラデー回転子
４３ 磁石
４４ ユニット
５０ サブマウント
５１ 段差
５２ 傾斜面
６０ 外部ホルダ
６１ ファイバサポート
６２ 光ファイバ付きフェルール
６３ 受光面
６４ ホルダ
６５ 接合剤
６６ レセプタクル
６６ａ 開口
６７ 光ファイバ付きフェルール
６８ 挿入固定部
６９ 光ファイバ
７０ レンズホルダ
７１ レンズ
７２ 透明部材
７３ レンズ
Ｃ クリアランス
【図１】
2012054466.tif 000003
【図２】
2012054466.tif 000004
【図３】
2012054466.tif 000005
【図４】
2012054466.tif 000006
【図５】
2012054466.tif 000007
【図６】
2012054466.tif 000008
【図７】
2012054466.tif 000009
【図８】
2012054466.tif 000010
【図９】
2012054466.tif 000011
【図１０】
2012054466.tif 000012
【図１１】
2012054466.tif 000013
【図１２】
2012054466.tif 000014
【図１３】
2012054466.tif 000015
【図１４】
2012054466.tif 000016
【図１５】
2012054466.tif 000017
【図１６】
2012054466.tif 000018
【図１７】
2012054466.tif 000019
【図１８】
2012054466.tif 000020
【図１９】
2012054466.tif 000021
【図２０】
2012054466.tif 000022