(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断熱構造を有する筐体内に、分波波長特性が温度に依存して変化する石英アレイ導波路素子と、上記石英アレイ導波路素子の温度を測定するための温度センサと、上記石英アレイ導波路素子の温度を一定に制御するための発熱体か、あるいは吸熱体とを備えた石英系導波路型光モジュールにおいて、上記石英アレイ導波路素子に接着され上記石英アレイ導波路素子を上記筐体内に固定するためのプレートとして線膨張係数が−５×１０-6／Ｋ以上５×１０-6／Ｋ以下であり、熱伝導率が１００Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上であるＳｉあるいはＷからなる材料を用いたことを特徴とする石英系導波路型光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、石英系導波路型光モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
波長多重伝送方式を利用した導波路型光合分波機能を有する石英アレイ導波路型光モジュールには分波特性がモジュール周囲の環境温度に依存する導波路素子を用いたものがある。この種の石英アレイ導波路型光モジュールの分波波長特性を維持するには石英アレイ導波路素子の温度調節が必要である。
【０００３】
図５は従来の石英系導波路型光モジュールの断面図である。
【０００４】
同図に示す石英アレイ導波路型光モジュールは、光ファイバ１に接続され光合分波機能を有する石英アレイ導波路素子２が接着剤によってプレート３に固定され、プレート３が台座４を介して筐体５内に固定され、プレート３と筐体５との間に断熱材６が充填されたものである。
【０００５】
石英アレイ導波路素子２の表面には、石英アレイ導波路素子２の温度検出を行うための温度センサ７が設けられている。プレート３の底部外側には石英アレイ導波路素子２をプレート３と共に昇温させるためのヒータ８が接着剤により固定されている。
【０００６】
石英アレイ導波路型光モジュールの外部には温度コントローラ（図示せず）が設けられ、温度センサ７で検出される温度に応じてヒータ８の温度を制御することにより石英アレイ導波路素子２の温度が調節される。
【０００７】
以上において、石英アレイ導波路型光モジュールは、周囲の環境温度に依存しない所定の分波波長特性を維持することができる。なお、ヒータ８等の発熱体の代わりにペルチェ素子等の吸熱体を設けて冷却による温度調節が行われることもある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図５に示した従来の石英系導波路型光モジュールは、ヒータ８を通電加熱させて石英アレイ導波路素子２を所定の温度まで昇温させるまでに時間がかかり、しかもヒータ８を通電加熱させるのに要する消費電力が大きい。これはプレート３の熱伝導率が低いことに起因する。
【０００９】
また、従来の石英系導波路型光モジュールは、プレート３に石英アレイ導波路素子２を接着した後に石英アレイ導波路素子２が所定の分波波長特性を示さなくなる。これはプレート３の接着により石英アレイ導波路素子２に歪みが発生し、石英アレイ導波路素子２の分波波長特性に歪みによる応力の作用を受けることに起因する。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、消費電力が低く、分波波長特性が安定な石英系導波路型光モジュールを提供することにある。
【００１１】
【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石英系導波路型光モジュールは、断熱構造を有する筐体内に、分波波長特性が温度に依存して変化する石英アレイ導波路素子と、石英アレイ導波路素子の温度を測定するための温度センサと、石英アレイ導波路素子の温度を一定に制御するための発熱体か、あるいは吸熱体とを備えた石英系導波路型光モジュールにおいて、石英アレイ導波路素子に接着され石英アレイ導波路素子を上記筐体内に固定するためのプレートとして線膨張係数が−５×１０-6／Ｋ以上５×１０-6／Ｋ以下であり、熱伝導率が１００Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1以上であるＳｉあるいはＷからなる材料を用いたものである。
【００１４】
本発明によれば、石英アレイ導波路素子を断熱構造の筐体内に固定するためのプレートとして熱伝導率が１００Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以上と高い材料を用いることにより、ヒータの熱を短時間に石英アレイ導波路素子に伝導させることができる。その結果、熱の伝導時間が短縮して消費電力を低下させることができる。また、プレートとして線膨張係数が−５×１０−６／Ｋ以上５×１０−６／Ｋ以下の材料を用いることにより、プレート接着により生じた分波波長特性の波長変動量が小さくなり、安定した分波波長特性が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１６】
図１は本発明の石英系導波路型光モジュールの一実施の形態を示す断面図である。なお、図５に示した従来例と同様の部材には共通の符号を用いた。
【００１７】
同図に示す石英系導波路型光モジュールは、断熱材６により外部環境温度から断熱された構造を有する筐体５内に、光ファイバ１に接続され光合分波機能を有すると共に分波波長特性が温度に依存して変化する石英アレイ導波路素子２と、石英アレイ導波路素子２の温度を測定するための温度センサ７と、石英アレイ導波路素子２の温度を一定に制御するためのヒータ（ペルチェ素子等の吸熱体を用いてもよい。）８とを備えた石英系導波路型光モジュールであって、石英アレイ導波路素子２を筐体５内に台座４を介して固定するため熱伝導率が１００Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以上であり、かつ線膨張係数が−５×１０−６／Ｋ以上５×１０−６／Ｋ以下である材料（例えばＳｉやＷ）からなるプレート１０を用いたものである。
【００１８】
プレート１０の厚さは材料によって異なるが、３ｍｍ以下であることが望ましい。プレート１０の結晶性については単結晶、多結晶あるいはアモルファスのいずれであってもよい。
【００１９】
プレート１０の材料として熱伝導率が１００Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以上の高い材料を用いることにより、ヒータ８の熱を短時間で石英アレイ導波路素子２に伝導させることができる。その結果、熱の伝導時間が短縮することにより、ヒータ８の消費電力を低下させることができる。また、プレート１０として線膨張係数が−５×１０−６／Ｋ以上５×１０−６／Ｋ以下の材料を用いることにより、プレート接着により生じた分波波長特性の波長変動量が小さくなり、安定した分波波長特性が得られる。
【００２０】
図２は本発明の石英系導波路型光モジュールに用いられるプレートの熱伝導率と昇温時間との関係を示す図であり、横軸がプレートの熱伝導率軸であり、縦軸が昇温時間軸である。
【００２１】
同図より石英アレイ導波路型光モジュールの昇温時間はプレート材料の熱伝導率が大きくなるにつれて直線的に小さくなることが分かる。
【００２２】
石英アレイ導波路型光モジュールの昇温時間は短い程好ましい。従ってプレートに用いられる材料の熱伝導率は大きい程好ましい。
【００２３】
図３は本発明の石英系導波路型光モジュールに用いられるプレートの熱伝導率と消費電力との関係を示す図であり、横軸がプレートの熱伝導率軸であり、縦軸が消費電力軸である。
【００２４】
同図より石英アレイ導波路型光モジュールの消費電力は、プレート材料の熱伝導率が大きくなるつれ略直線的に小さくなることが分かる。石英アレイ導波路型光モジュールの消費電力は小さい程好ましい。従ってプレートに用いられる材料の熱伝導率は大きい程好ましい。
【００２５】
図４は本発明の石英系導波路型光モジュールに用いられるプレートの線膨張係数と波長変動量との関係を示す図であり、横軸がプレートの線膨張係数軸であり、縦軸が波長変動量軸である。
【００２６】
同図よりプレートの線膨張係数が石英ガラスの線膨張係数０．５×１０−６／Ｋに近付くほどプレート接着により生じた分波波長特性の波長変動量は小さくなることが分かる。従ってプレートに用いる材料の線膨張係数は石英ガラスの線膨張係数に近い値を持つものほど所定の分波波長特性が維持できる。
【００２７】
ここで、図４に示した結果ではプレートに用いる材料の線膨張係数が正の範囲でのみ示されているが負の領域では歪みの状態が反対になるだけであり、同図から得た知見はプレートの線膨張係数が負の場合であっても適用できる。
【００２８】
なお、実際にはプレートに用いられる材料の線膨張係数が−５×１０−６／Ｋ以上５×１０−６／Ｋ以下であれば、実用上全く問題ない。
【００２９】
以上において本発明の石英系導波路型光モジュールによれば、
(1) 昇温時間が従来の石英系導波路型光モジュールの４０％まで短縮された。これにより、従来技術では不可能であった短時間昇温が可能になった。
【００３０】
(2) 消費電力が従来の石英系導波路型光モジュールの５０％まで低減された。これにより、従来技術では不可能であった低消費電力型の石英系導波路型光モジュールが得られるようになった。
【００３１】
(3) 所定の分波波長特性からの波長変動量が従来の石英系導波路型光モジュールの２０％まで低減された。これにより、所定の分波波長特性を示す石英系導波路型光モジュールが得られる。
【００３２】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【００３３】
消費電力が低く、分波波長特性が安定な石英系導波路型光モジュールの提供を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の石英系導波路型光モジュールの一実施の形態を示す断面図である。
【図２】本発明の石英系導波路型光モジュールに用いられるプレートの昇温時間と熱伝導率との関係を示す図である。
【図３】本発明の石英系導波路型光モジュールに用いられるプレートの熱伝導率と消費電力との関係を示す図である。
【図４】本発明の石英系導波路型光モジュールに用いられるプレートの線膨張係数と波長変動量との関係を示す図である。
【図５】従来の石英系導波路型光モジュールの断面図である。
【符号の説明】
１  光ファイバ
２  石英アレイ導波路素子
４  台座
５  筐体
６  断熱材
７  温度センサ
８  ヒータ
１０  プレート
【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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