(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバが挿通されているフェルールと、前記光ファイバから出射される光が入射するレンズと、前記レンズから出射される光が入射する光学フィルタを固定したフィルタホルダとを、前記フェルールの中心軸線に沿って順次配置して成る光モジュールの光学特性チューニング方法において、
前記光学フィルタの中心と前記フィルタホルダの中心とを偏心させると共に、前記フィルタホルダの中心軸線と前記フェルールの中心軸線との交点ＣCVを通り前記光学フィルタの面に垂直な軸を半径として前記交点ＣCVを中心に円回転する回転軸を設定し、該回転軸の回りに前記光学フィルタ或は前記光ファイバを回転させることにより光学特性をチューニングすることを特徴とする、光モジュールの光学特性チューニング方法。
【請求項２】
前記光学フィルタは、前記光ファイバとは別の光ファイバに光学的に結合できるように傾斜していることを特徴とする、請求項１または２に記載された光モジュールの光学特性チューニング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光モジュールの光学特性チューニング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学フィルタは、原理上或いは製造方法やフィルタの内部応力等により光学特性において、光の入射角度に対する角度依存性や、フィルタ面内における光の入射位置によって透過スペクトルの中心波長が異なる特性、即ち、面内分布特性を有している。
【０００３】
一方、少なくとも光ファイバ、前記光ファイバから出射された光が入射するレンズ及び前記レンズから出射された光が入射する光学フィルタを備えた光モジュールでは、光ファイバの端面における反射減衰を抑制するため、光ファイバ端面が斜めの傾斜面に成形される。この傾斜面により、前記光モジュールでは、光が光軸に対してスネルの法則に基づいて所定角度傾斜した状態で光ファイバから出射されてレンズに入射し、光路の位置とファイバ軸の位置とがずれてしまう。
【０００４】
このため、上記光モジュールにおいては、光学フィルタに対する入射光の位置が変化することから、光学フィルタの位置調整が必須であった。特に、上記光モジュールが、狭帯域バンドパスフィルタ等の高性能な光学フィルタを用いている場合には、高精度な光学特性のチューニングが不可欠であった。
このような光学特性のチューニング方法としては、一般的に、光学フィルタと光路とのなす傾斜角度を変化させて調整する第１の方法と、光路に垂直な面内で光学フィルタの位置を変化させることで調整する第２の方法とがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、反射型の光モジュール、例えば、光ファイバモジュールや光合分波モジュールでは、第１の方法で光学特性を調整する場合、前記傾斜角度によって反射光の結像位置が変化する。このため、反射型の光モジュールでは、前記傾斜角度を調整する毎に反射光を結合させる光ファイバの位置を調整しなければならず、組立が困難になるという問題があった。
【０００６】
しかも、複数の光ファイバが所定間隔で配置されたフェルールの場合には、前記傾斜角度の変化は挿入損失を増加させる。このため、前記フェルールを備えた光モジュールでは、前記傾斜角度を所定の角度に固定する必要があり、角度調整による光学特性のチューニングは不可能であった。
一方、第２の方法で光モジュールの光学特性を調整する方法は、前記傾斜角度が維持されるため、複数の光ファイバを有する場合にも適用することができる。
【０００７】
しかし、反射型の光モジュールの場合、反射光を光ファイバに結合させるための角度決めを構成光学部品の機械精度のみで行うことが困難であることから角度調整機能が必要となる。しかも、角度調整後、調整角度に固定しておく機能と、光路に垂直な面内で変化させた光学フィルタを固定しておく機能を同時に実現するには、構成部品点数が極めて多くなるうえ、調整が困難となる。このため、高精度で、安価なうえ信頼性の高い光モジュールを製造することが困難であるという問題があった。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、光モジュールの組立が容易で、光ファイバが複数であっても光学特性のチューニングが可能なうえ、構成部品点数の増加を抑え、高精度で、安価なうえ信頼性の高い光モジュールを製造することが可能な光モジュールの光学特性チューニング方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明においては上記目的を達成するため、光ファイバが挿通されているフェルールと、前記光ファイバから出射される光が入射するレンズと、前記レンズから出射される光が入射する光学フィルタを固定したフィルタホルダとを、前記フェルールの中心軸線に沿って順次配置して成る光モジュールの光学特性チューニング方法において、
前記光学フィルタの中心と前記フィルタホルダの中心とを偏心させると共に、前記フィルタホルダの中心軸線と前記フェルールの中心軸線との交点ＣCVを通り前記光学フィルタの面に垂直な軸を半径として前記交点ＣCVを中心に円回転する回転軸を設定し、該回転軸の回りに前記光学フィルタ或は前記光ファイバを回転させることにより光学特性をチューニングする構成としたのである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の光モジュールの光学特性チューニング方法に係る一実施形態を図１乃至図６に基づいて詳細に説明する。
光学特性チューニング方法を適用する光モジュール１は、図１に示すように、少なくともフェルール２、レンズ３及びフィルタホルダ４を備えている。
【００１１】
ここで、図１及び図２に示すように、後述する２本の光ファイバ２ａの配列方向をＸ軸、フェルール２の後述する中心軸Ａfcに沿った方向をＺ軸、Ｘ軸及びＺ軸に直交する方向をＹ軸、とそれぞれ呼ぶことにする。
フェルール２は、図１に示すX軸ホルダに所定ピッチで配置される２本の光ファイバ２ａを有し、中心軸Ａfcが一方の光ファイバ２ａの中心と一致している。また、フェルール２は、図２に示すように、レンズ３に対向する出射側の端面が研磨されてＹ軸方向に傾斜した傾斜面２ｂに成形されている。
【００１２】
レンズ３は、各光ファイバから出射される光が入射し、この光を平行光にして出射する。
フィルタホルダ４は、フィルタ孔４ａ及びレンズ３から出射された光が入射する開口４ｂを有する筒体で、フィルタ孔４ａに光学フィルタ４ｃが固定されている。また、フィルタホルダ４は、レンズ３側が所定曲率（曲率中心ＣCV）の湾曲面４ｄに成形されている。ここで、フィルタ孔４ａは、図１に示すように、フィルタホルダ４の中心に対して偏心した位置にオフセットさせて形成され、フィルタホルダ４の中心と光学フィルタ４ｃの中心とがずれている。
【００１３】
また、光モジュール１は、フェルール２、レンズ３及びフィルタホルダ４の他、図５に示すように、レンズ５及び光ファイバ６ａが１本の単心フェルール６を有し、これらをＹＡＧレーザで溶接して光モジュールに組み立てられる。
このとき、図５に示すフェルール２及び単心フェルール６は、それぞれＺ軸方向に移動可能な構造にすることが望ましい。移動手段は、両フェルール２，６をＺ軸方向に数μｍ単位で移動できるものであれば、特に限定されない。両フェルール２，６をこのような構造にすると、レンズからの焦点位置にフェルール２や単心フェルール６の端面を合わせることができる。この結果、光モジュール１は、損失量を少なくすることができる。
【００１４】
尚、図示しないが、フェルール２や単心フェルール６は、ステンレス（ＳＵＳ）製のスリーブで覆われた構造である。フェルール２若しくは単心フェルール６の一方から光を入射させ、両フェルール２，６をＺ軸方向に移動させ、損失量が最も少ない値になった位置で、両フェルール２，６の位置を固定する。固定方法は、スリーブとそのスリーブの外側に位置する筐体とをＹＡＧレーザで溶接する。
【００１５】
以上のように構成される光モジュール１において、光路と光学フィルタ４ｃの中心との距離は、フィルタホルダ４の傾斜、傾斜面２ｂによる光路ずれ及びフィルタホルダ４における光学フィルタ４ｃのオフセット方向によって決まる。このため、フィルタホルダ４を曲率中心ＣCVとホルダ中心を通り光学フィルタ４ｃの面に垂直な回転軸Ａtr回りに回転させることで、光路と光学フィルタ４ｃの中心との距離を変化させることができる。
【００１６】
従って、光モジュール１は、光学フィルタ４ｃとして、例えば、中心波長がフィルタの中心部分に位置する面内分布特性を有するバンドパスフィルタを用いた場合、光路と光学フィルタ４ｃの中心との距離を変化させることで波長チューニングを行うことができることになる。
そこで、先ず、フィルタホルダ４の傾斜、即ち、光学フィルタ４ｃの傾斜による回転軸Ａtrのずれについて説明する。
【００１７】
図１に示すように、フィルタホルダ４は、湾曲面４ｄの曲率中心ＣCVがフェルール２の中心軸Ａfc上にあり、一方の光ファイバ２ａから出射された光が光学フィルタ４ｃを介して他方の光ファイバ２ａに結合されるように角度α傾斜されている。この傾斜によりフィルタホルダ４は、光学フィルタ４ｃ前面において回転軸Ａtrがフェルール２の中心軸Ａfcから距離ＤH離れている。距離ＤHは、図１に示すように、曲率中心ＣCVと光学フィルタ４ｃとの間の図１に示す距離ａと、フィルタホルダ４の傾斜角αで決まり次式で表わされる。
ＤH＝ａ×cosα…………(１)
【００１８】
次に、傾斜面２ｂによる光路ずれについて説明する。
図２に示すように、フェルール２における傾斜面２ｂの傾斜角度がβのとき、光ファイバ２ａから出射された光が中心軸Ａfcとなす角度γは、光ファイバ２ａにおけるコアの屈折率をｎc、空気の屈折率をｎaとすると、スネルの法則から式(２)で表わされる。また、レンズ３を通過した後における前記出射光の中心軸Ａfcからの距離ＤLは、レンズ３の後方焦点距離ｂとすると式(３)で表わされる。
γ＝arc sin（ｎc／ｎa×sinβ）−β…………(２)
ＤL＝ｂ×tanγ…………(３)
【００１９】
また、距離Ｄhと距離ＤLは、フェルール２の中心軸Ａfcに垂直な断面上で見ると図３に示すようになる。このため、図３から回転軸Ａtrと光路ＰLの中心との距離Ｄは、次式で与えられる。
Ｄ＝（ＤL2＋ＤH2）1/2…………(４)
【００２０】
従って、本発明の光モジュールの光学特性チューニング方法においては、図１に示す光学フィルタ４ｃの中心軸Ａftと回転軸Ａtrとを距離Ｄだけオフセットさせたフィルタホルダ４を用意しておく。そして、上記のように設定したフィルタホルダ４を回転軸Ａtrの回りに回転させると、光学フィルタ４ｃの中心Ｃfは図４に点線で示す軌跡に沿った円周上を移動する。このため、このようなフィルタホルダ４を用いることにより、図４から明らかなように、光学フィルタ４ｃの中心Ｃfと光路ＰLの中心との距離を０〜２Ｄの範囲で調整可能となる。
【００２１】
従って、本発明方法は、従来のチューニング方法に比べると、フィルタホルダ４を回転軸Ａtrの回りに回転させる１回の調整作業によって光モジュール１の光学特性を高精度にチューニングすることができる。また、曲率中心ＣCVと光学フィルタ４ｃとの間の距離ａを小さく、即ち、図６に示すように、フィルタホルダ４の湾曲面４ｄの曲率中心Ｃｃｖを光学フィルタ４ｃの前面に一致（ａ＝０）させることによって、式１から明らかなように、軸Ａtrがフェルール２の中心軸Ａfcから離れている距離ＤHを小さく（ＤH＝０）することができる。これの実現は、例えば、湾曲面４ｄを受ける位置、湾曲面４ｄの曲率中心ＣCVを最適化することによって可能となる。また、これの実現は、光モジュールのサイズ及び光学特性の観点から、光学フィルタ４ｃの面をレンズ５側にすることも有効な手段である。
【００２２】
このため、フィルタホルダ４は、例えば、距離ａ＝０とすることによって、用いる光学フィルタ４ｃの面内分布との関係によっては、回転軸Ａtr回りの回転による調整を省略することも可能となる。
以上説明した本発明方法により、例えば、波長間隔が１００ＧＨｚに設定されたＤＷＤＭ（Dense-Wavelength Division Multiplexing）用の光学フィルタを用い、前記したチューニング方法を使用して光モジュール１を組み立てたところ、光学フィルタの中心波長チューニングの調整量及び調整精度は、それぞれ波長間隔の１／１０以上及び±１／１００以下とすることができ、従来のチューニング方法に比べて組み立てられる光モジュールの歩留まりが５倍に向上した。
【００２３】
尚、上記実施形態においては、光学フィルタ４ｃの中心軸Ａftと回転軸Ａtrとを距離Ｄだけオフセットさせることで光学特性をチューニングした。しかし、フィルタホルダ４における湾曲面４ｄの曲率中心ＣCVとフェルール２の中心軸Ａfcとをずらして、回転軸Ａtrを光学フィルタの中心からオフセットさせてもよい。また、本発明方法は、上記実施形態とは逆に、光学フィルタの中心からオフセットした回転軸の回りに光ファイバを回転させて光学特性をチューニングすることもできる。
【００２４】
更に、本発明方法は光学フィルタの種類やフェルールの構造に関係なく適用することができる。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、光モジュールの組立が容易で、光ファイバが複数であっても光学特性のチューニングが可能なうえ、構成部品点数の増加を抑え、高精度で、安価なうえ信頼性の高い光モジュールを製造することが可能な光モジュールの光学特性チューニング方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法の一実施形態を説明する光モジュールの分解正面図である。
【図２】図１の光モジュールで使用するフェルールの傾斜面による光路ずれについて説明する平面図である。
【図３】フェルールの中心軸に垂直な断面上で見た回転軸と光路の中心との距離を説明する説明図である。
【図４】図３に示す回転軸と光路の中心との距離に基づいて、光学フィルタの中心と光路の中心との距離の調整を説明する説明図である。
【図５】図１の光モジュールの他の構成要素を示す分解正面図である。
【図６】図１の光モジュールにおいて、フィルタホルダの湾曲面の曲率中心と光学フィルタとの間の距離を小さくすることによって、距離ＤHを小さくできることを説明する分解正面図である。
【符号の説明】
１              光モジュール
２              フェルール
２ａ            光ファイバ
３              レンズ
４              フィルタホルダ
４ｃ            光学フィルタ
４ｄ            湾曲面
５              レンズ
６              単心フェルール
Ａfc            中心軸（フェルールの）
Ａft            中心軸（光学フィルタの）
Ａtr            回転軸（フィルタホルダの）
ＣCV            曲率中心（湾曲面の）
Ｃf             中心（光学フィルタの）
【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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