(57)【要約】【課題】調芯工程を簡素化して工程時間を短縮すると共に、実装の際に発生した過剰損失を補正することができる光送信器及びその光路調整方法を提供する。【解決手段】光送信器において、ＬＤチップ５から出射されたレーザ光の光路を調整する光路調整器７を設け、ＬＤチップ５、レンズ４、光路調整器７及び光ファイバ１が、各々の光学的中心が略一直線となるように配置されて、パッケージ３に固定された後に、光ファイバ１へのレーザ光の光結合が最大となるように、レーザ光の光路が光路調整器７により調整される。【選択図】図１
2009192703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射する１つのレーザ光出射手段と、
前記レーザ光出射手段から出射された前記レーザ光を集光する１つの集光手段と、
前記レーザ光出射手段から出射された前記レーザ光、又は、前記集光手段により集光された前記レーザ光の光路を調整する少なくとも１つの光路調整手段と、
前記光路調整手段により光路が調整された前記レーザ光を伝送する１つの光伝送手段とを有し、
前記レーザ光出射手段、前記集光手段、前記光路調整手段及び前記光伝送手段が、各々の光学的中心が略一直線となるように配置されて、筐体に固定された後に、前記光伝送手段への前記レーザ光の光結合が最大となるように、前記レーザ光の光路が前記光路調整手段により調整されたことを特徴とする光送信器。
【請求項２】
レーザ光を出射する１つのレーザ光出射手段と、
前記レーザ光出射手段から出射された前記レーザ光を集光する１つの集光手段と、
前記レーザ光出射手段から出射された前記レーザ光、又は、前記集光手段により集光された前記レーザ光の光路を調整する少なくとも１つの光路調整手段と、
前記光路調整手段により光路が調整された前記レーザ光を伝送する１つの光伝送手段とからなる組を複数有し、
各組において、前記レーザ光出射手段、前記集光手段、前記光路調整手段及び前記光伝送手段が、各々の光学的中心が略一直線となるように配置されて、筐体に固定された後に、前記光伝送手段への前記レーザ光の光結合が最大となるように、前記レーザ光の光路が前記光路調整手段により調整されたことを特徴とする光送信器。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の光送信器において、
前記光路調整手段を、電圧を印加することにより前記レーザ光の光路を調整するものから構成したことを特徴とする光送信器。
【請求項４】
請求項３に記載の光送信器において、
前記光路調整手段を、酸化シリコン、又は、室温で１．０ｅＶ以上のバンドギャップエネルギーをもつ半導体材料からなるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子としたことを特徴とする光送信器。
【請求項５】
請求項４に記載の光送信器において、
前記ＭＥＭＳ素子の半導体材料を、シリコン若しくはアルミニウム、ガリウム、インジウム、ヒ素、リン、アンチモンの中の少なくとも２種類以上の元素からなるIII−Ｖ族化合物から構成したことを特徴とする光送信器。
【請求項６】
請求項３に記載の光送信器において、
前記光路調整手段を、電気光学結晶からなる光ビームスキャナとしたことを特徴とする光送信器。
【請求項７】
請求項６に記載の光送信器において、
前記光ビームスキャナの電気光学結晶を、リチウム、カリウム、タンタル、ニオブ、酸素のうち少なくとも２つ以上の元素から構成したことを特徴とする光送信器。
【請求項８】
レーザ光を出射するレーザ光出射手段と、
前記レーザ光出射手段から出射された前記レーザ光を集光する集光手段と、
前記レーザ光出射手段から出射された前記レーザ光、又は、前記集光手段により集光された前記レーザ光の光路を調整する少なくとも１つの光路調整手段と、
前記光路調整手段により光路が調整された前記レーザ光を伝送する光伝送手段とを有する光送信器の光路調整方法であって、
前記レーザ光出射手段、前記集光手段、前記光伝送手段及び前記光路調整手段を、各々の光学的中心が略一直線となるように配置して、筐体に固定し、
前記レーザ光出射手段からレーザ光を出射し、
前記光伝送手段から出力される前記レーザ光の強度を測定し、
前記光伝送手段から出力される前記レーザ光の強度が最大となるように、前記レーザ光の光路を前記光路調整手段により調整することを特徴とする光送信器の光路調整方法。
【請求項９】
請求項８に記載の光送信器の光路調整方法において、
前記光路調整手段として、電圧を印加することにより前記レーザ光の光路を調整するものを用いることを特徴とする光送信器の光路調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光送信器及びその光路調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０に、従来の光送信器の構成図を示す。図１０に示すように、光送信器は、光ファイバ５１、ファイバカラー５２、レーザダイオード（以降、ＬＤと略す。）モジュール５９（パッケージ５３、レンズ５４、ＬＤチップ５５、サブマウント５６）等から構成されている。図１０に示す光送信器を参照して、従来の光送信器に対して用いられているＬＤモジュール５９と光ファイバ５１の従来の実装方法（アクティブ調芯、非特許文献１参照）について、以下に説明する。
【０００３】
まず、サブマウント５６にマウントしたＬＤチップ５５の中心と、レンズ５４の中心が、パッケージ開口部５８の略真ん中にくるように固定する。次に、ＬＤチップ５５に通電し、発光させた状態で、光ファイバ５１を三次元的に動かし、光パワーメータ５７が最大値を示す点にあわせることで調芯を行う。そして、Yttrium Aluminum Garnetパルスレーザ溶接（以降、ＹＡＧ溶接と略す。）により、ファイバカラー５２と光ファイバ５１、ファイバカラー５２とパッケージ５３をそれぞれ固定する。このような方法により、ＬＤモジュール５９の実装（調芯）を行っていた。
【０００４】
【非特許文献１】Atsushi Takai et al., "800Mbit/s/ch x 12ch, True DC-Coupled paralle1 0ptical Interconnects Using Single-Mode Fiber and 1310 nm LD Array", 2000 Electronic Components and Technology Conference, 2000年, pp.491-496
【非特許文献２】中村浩一郎、笹浦正弘、藤浦和夫、“新しい動作原理に基づく広角・低電圧ＫＴＮ光ビームスキャナ”、第６７回応用物理学会学術講演会、31a-ZX-4、pp.1087
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光通信システムで用いられる光送信器において、そのＬＤモジュールの実装（調芯）の際に重要な点は、損失を抑えてＬＤからのレーザ光を光ファイバに高効率に光結合させる点と、この実装工程を簡易にし、工程時間を短縮するという２点である。
【０００６】
しかしながら、上記実装方法には、まず、調芯時に光ファイバを三次元的に動かすため、調芯に２０〜３０分程度の比較的長い工程時間が必要となるという問題がある。そのため、調芯装置を一日中動かしたとしても、一台あたり５０〜８０個しか調芯できないことになる。又、光ファイバの固定時に、ＹＡＧ溶接によって溶けた金属が冷えて固まる際に、調芯位置から光ファイバがわずかにシフト（ＰＷＳと呼ぶ。）し、過剰損失が生じる問題があった。
【０００７】
このように、従来の光送信器においては、ＹＡＧ溶接による光ファイバ固定の組み立て工程において、ＰＷＳに起因する過剰損失を生じる問題があった。又、ＹＡＧ溶接によって、レンズ、光ファイバが固定されているため、わずかにシフトした分の補正を行うことができなかった。加えて、アクティブ調芯は三次元的な調芯法であるため、実装工程時間が長い問題もあった。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、調芯工程を簡素化して工程時間を短縮すると共に、実装の際に発生した過剰損失を補正することができる光送信器及びその光路調整方法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】
【０００９】
図１に、本発明に係る光送信器の構成の一例を図示する。
本発明に係る光送信器は、光ファイバ１（光伝送手段）、ファイバカラー２、ＬＤモジュール９等から構成されており、光ファイバ１は、ＬＤモジュール９の筐体となるパッケージ３のパッケージ開口部８の周囲に、ファイバカラー２により固定されている。又、ＬＤモジュール９のパッケージ３の内部には、パッケージ開口部８を臨んで配置されるレンズ４（集光手段）と、レンズ４を臨んで配置され、サブマウント６を介してパッケージ３側に固定されるＬＤチップ５（光出射手段）とが設けられている。
【００１０】
そして、本発明に係る光送信器においては、少なくとも１個の光路調整器７（光路調整手段）をＬＤチップ５とレンズ４の間に挿入し、光ファイバ１に入射するＬＤチップ５からのレーザ光の光路を、光路調整器７で調整することで、光ファイバ１とＬＤチップ５間の調芯工程の簡素化を実現すると共に、ＰＷＳにより発生した過剰損失を補正している。なお、光路調整器７は、ＬＤチップ５とレンズ４の間だけに限らず、光ファイバ１とレンズ４の間に挿入するようにしてもよい。又、レーザ光の光路は、調整方向軸毎に光路調整器７を設け、設けた複数の光路調整器７を用いて調整するようにしてもよい。
【００１１】
光路調整器７は、例えば、室温で１．０ｅＶ以上のバンドギャップエネルギーをもつ半導体材料からなるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子、若しくは、電気光学素子からなる光ビームスキャナによって構成され、電圧印加によりＬＤチップ５からのレーザ光の光路を０〜１００μｍ程度スキャンする機能を有している。そのため、ＬＤチップ５、レンズ４、光ファイバ１の３つの部品がＬＤモジュール９自体の光軸に対して１００μｍ以下の精度で固定されていれば、光結合効率が最大となるように光路調整が可能となる。
【００１２】
通常のＬＤモジュール組み立て装置では、ＬＤチップ５が−２０μｍ以上＋２０μｍ以下の精度で搭載でき、ＬＤモジュール９のパッケージ３、レンズ４、光ファイバ１等の部材加工精度も−５０μｍ以上＋５０μｍ以下であるため、部材の加工精度に基づくパッシブ調芯工程後に、光路調整器７に適当な電圧を印加することで、アクティブ調芯並み、若しくは、それ以上の光結合効率が達成できる。又、各部材を固定後に光路調整器７を駆動することで、ＰＷＳ等の固定工程中の僅かな位置ずれによる過剰損失を補正することができる。その結果、ＬＤモジュール９におけるＬＤチップ５−光ファイバ１間のアクティブ調芯工程の短ＴＡＴ（Turn-around time）化と、過剰損失の発生を避けることができ、光送信器の経済性と性能向上が可能となる。
【００１３】
従って、本発明に係る光送信器及びその光路調整方法は、以下のことを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する第１の発明に係る光送信器は、
レーザ光を出射する１つのレーザ光出射手段と、
前記レーザ光出射手段から出射された前記レーザ光を集光する１つの集光手段と、
前記レーザ光出射手段から出射された前記レーザ光、又は、前記集光手段により集光された前記レーザ光の光路を調整する少なくとも１つの光路調整手段と、
前記光路調整手段により光路が調整された前記レーザ光を伝送する１つの光伝送手段とを有し、
前記レーザ光出射手段、前記集光手段、前記光路調整手段及び前記光伝送手段が、各々の光学的中心が略一直線となるように配置されて、筐体に固定された後に、前記光伝送手段への前記レーザ光の光結合が最大となるように、前記レーザ光の光路が前記光路調整手段により調整されたことを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決する第２の発明に係る光送信器は、
レーザ光を出射する１つのレーザ光出射手段と、
前記レーザ光出射手段から出射された前記レーザ光を集光する１つの集光手段と、
前記レーザ光出射手段から出射された前記レーザ光、又は、前記集光手段により集光された前記レーザ光の光路を調整する少なくとも１つの光路調整手段と、
前記光路調整手段により光路が調整された前記レーザ光を伝送する１つの光伝送手段とからなる組を複数有し、
各組において、前記レーザ光出射手段、前記集光手段、前記光路調整手段及び前記光伝送手段が、各々の光学的中心が略一直線となるように配置されて、筐体に固定された後に、前記光伝送手段への前記レーザ光の光結合が最大となるように、前記レーザ光の光路が前記光路調整手段により調整されたことを特徴とする。
【００１６】
上記課題を解決する第３の発明に係る光送信器は、
第１又は第２の発明に記載の光送信器において、
前記光路調整手段を、電圧を印加することにより前記レーザ光の光路を調整するものから構成したことを特徴とする。
【００１７】
上記課題を解決する第４の発明に係る光送信器は、
第３の発明に記載の光送信器において、
前記光路調整手段を、酸化シリコン、又は、室温で１．０ｅＶ以上のバンドギャップエネルギーをもつ半導体材料からなるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）素子としたことを特徴とする。
【００１８】
上記課題を解決する第５の発明に係る光送信器は、
第４の発明に記載の光送信器において、
前記ＭＥＭＳ素子の半導体材料を、シリコン若しくはアルミニウム、ガリウム、インジウム、ヒ素、リン、アンチモンの中の少なくとも２種類以上の元素からなるIII−Ｖ族化合物から構成したことを特徴とする。
【００１９】
上記課題を解決する第６の発明に係る光送信器は、
第３の発明に記載の光送信器において、
前記光路調整手段を、電気光学結晶からなる光ビームスキャナとしたことを特徴とする。
【００２０】
上記課題を解決する第７の発明に係る光送信器は、
第６の発明に記載の光送信器において、
前記光ビームスキャナの電気光学結晶を、リチウム、カリウム、タンタル、ニオブ、酸素のうち少なくとも２つ以上の元素から構成したことを特徴とする。
【００２１】
上記課題を解決する第８の発明に係る光送信器の光路調整方法は、
レーザ光を出射するレーザ光出射手段と、
前記レーザ光出射手段から出射された前記レーザ光を集光する集光手段と、
前記レーザ光出射手段から出射された前記レーザ光、又は、前記集光手段により集光された前記レーザ光の光路を調整する少なくとも１つの光路調整手段と、
前記光路調整手段により光路が調整された前記レーザ光を伝送する光伝送手段とを有する光送信器の光路調整方法であって、
前記レーザ光出射手段、前記集光手段、前記光伝送手段及び前記光路調整手段を、各々の光学的中心が略一直線となるように配置して、筐体に固定し、
前記レーザ光出射手段からレーザ光を出射し、
前記光伝送手段から出力される前記レーザ光の強度を測定し、
前記光伝送手段から出力される前記レーザ光の強度が最大となるように、前記レーザ光の光路を前記光路調整手段により調整することを特徴とする。
【００２２】
上記課題を解決する第９の発明に係る光送信器光送信器の光路調整方法は、
第８の発明に記載の光送信器の光路調整方法において、
前記光路調整手段として、電圧を印加することにより前記レーザ光の光路を調整するものを用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、光送信器に光路調整器を設けたので、調芯工程を簡素化して、工程時間を短縮すると共に、実装の際に発生した過剰損失を実装後に補正して、最終的には過剰損失の発生を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の具体的な実施形態のいくつかを、図面を参照して説明する。なお、以下に示す実施例は、本発明の例示であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
【実施例１】
【００２５】
＜１．構成＞
図２は、本実施例に係る光送信器を示す構成図である。
図２に示すように、本実施例の光送信器は、光を伝送する光ファイバ１１（光伝送手段）、ファイバカラー１２、ＬＤモジュール１９等から主に構成されており、光ファイバ１１は、ＬＤモジュール１９の筐体となるパッケージ１３のパッケージ開口部１８の周囲に、ファイバカラー１２により固定されている。又、ＬＤモジュール１９のパッケージ１３の内部には、パッケージ開口部１８を臨んで配置され、光を集光するレンズ１４（集光手段）と、レンズ１４を臨んで配置されて、サブマウント１６を介してパッケージ１３側に固定され、レーザ光を出射するＬＤチップ１５（レーザ出射手段）と、ＬＤチップ１５とレンズ１４の間に挿入され、光ファイバ１１に入射するＬＤチップ１５からのレーザ光の光路を調整する角度可変ＭＥＭＳ１７（光路調整手段）とが設けられている。
【００２６】
このように、本実施例の光送信器においては、光路調整器として角度可変ＭＥＭＳ１７を用いている。この角度可変ＭＥＭＳ１７は、その可動部が０．６ｍｍ角の大きさであり、その可動範囲が−５度以上＋５度以下であり、厚さ１５０μｍのシリコン（Ｓｉ）製のものである。なお、ＭＥＭＳ素子は、半導体材料又はＳｉＯ2などの酸化物から構成され、半導体材料は、室温で１．０ｅＶ以上のバンドギャップエネルギーを有するものが有効である。例えば、シリコン（Ｓｉ）又はアルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、ヒ素（Ａｓ）、リン（Ｐ）、アンチモン（Ｓｂ）のうち少なくとも２種以上の元素を含む化合物半導体が好適である。
【００２７】
＜２．動作原理＞
角度可変ＭＥＭＳ１７によって、ＰＷＳに起因する過剰損失を補正できる原理について、図３を参照して説明する。なお、図３は、図２に示す光送信器から光学部品を抜き出すと共に、ＬＤチップ１５からのレーザ光の光路を加えて図示したものである。又、図３は、ＰＷＳによって過剰損失が発生した状態を示している。
【００２８】
電圧を印加していない状態では、角度可変ＭＥＭＳ１７は点線の四角のように、光路に対して垂直な位置にある。このため、ＬＤチップ１５からのレーザ光の光路に対して、角度可変ＭＥＭＳ１７を透過した後では、点線に示すように、その光路の変化はない（図３中において上下方向の変化はない）。この状態では、光路が無調整の状態であるため、レーザ光が光ファイバ１１に光結合できていない。
【００２９】
しかしながら、角度可変ＭＥＭＳ１７に電圧を印加すると、角度可変ＭＥＭＳ１７の傾きを実線のように変化させることができる。すると、ＭＥＭＳ部分と空間系との屈折率差によって、実線に示すように、角度可変ＭＥＭＳ１７を透過した後、レーザ光の光路がスライドする（図３中において上下方向にスライドする）ため、レーザ光が光ファイバ１１に光結合することになる。よって、ＰＷＳに起因する過剰損失を補正することができる。又、調芯工程である程度ずれが生じても、角度可変ＭＥＭＳ１７によって補正が可能であるため、調芯工程の簡素化が実現できる。
【００３０】
＜３．組み立て工程＞
本実施例の光送信器の組み立て工程について、図２を参照して説明する。
【００３１】
最初に、サブマウント１６にＬＤチップ１５を搭載する。
次に、サブマウント１６上のＬＤチップ１５の光学的中心と、角度可変ＭＥＭＳ１７の光学的中心と、レンズ１４の光学的中心とが、パッケージ開口部１８の中心に対して略一直線になるように、−１５μｍ以上＋１５μｍ以下の精度でパッケージ１３内に搭載し、固定する。
そして、角度可変ＭＥＭＳ１７とパッケージ１３との間、ＬＤチップ１５とパッケージ１３との間をワイヤボンディングで結線する。
最後に、光ファイバ１１がパッケージ開口部１８の略中心にくるように、光ファイバ１１とファイバカラー１２、ファイバカラー１２とパッケージ１３の順に、−１５μｍ以上＋１５μｍ以下の精度で、ＹＡＧ溶接によって固定する。つまり、ＬＤチップ１５の光学的中心と、角度可変ＭＥＭＳ１７の光学的中心と、レンズ１４の光学的中心と、光ファイバ１１の光学的中心とが略一直線になるように配置されて固定されている。
以上の工程で、図２に示すような光送信器が完成する。
【００３２】
＜４．光路調整器による調整＞
上記組み立て工程によって光送信器は完成したが、このままの状態では光路がずれている可能性がある。そこで、角度可変ＭＥＭＳ１７を使い、光ファイバ１１にレーザ光を光結合させている。本実施例における光路調整のための実験系を図４に示す。この実験系は、完成した光送信器の光ファイバ１１に光パワーメータ３０を接続し、角度可変ＭＥＭＳ１７の各端子に定電圧源２０を接続したものである。
【００３３】
まず、ＬＤチップ１５にバイアス電流３０ｍＡを流し、ＬＤチップ１５からの光出力を＋３ｄＢｍとし、角度可変ＭＥＭＳ１７の端子に電圧をかけていない状態での光ファイバ１１からの出力パワーを光パワーメータ３０により測定する。このとき、光ファイバ１１からの光出力は−１０ｄＢｍであった。
【００３４】
次に、ＬＤチップ１５のバイアス電流を変えずに、角度可変ＭＥＭＳ１７のｘ方向の角度変化とｙ方向の角度変化の端子それぞれに、定電圧源２０から電圧を印加し、光パワーメータ３０が最大値を示す電圧に調整していく。光路調整の方法としては、印加電圧に対して角度可変ＭＥＭＳ１７の角度は線形的に変化していくため、まず、ｘ軸の電圧を徐々にかけていき、光パワーメータ３０が最大値を示したら、次はｙ軸の電圧を徐々にかけていく。そして、光パワーメータ３０が最大値を示したら、ｘ軸の電圧をかけていく。この作業を繰り返し、光パワーメータ３０の値が上がらなくなったら、光ファイバ１１への光結合が最大となり、光路調整は完了となる。
【００３５】
ｘ軸調整用端子に１０Ｖ、ｙ軸調整用端子に７Ｖの電圧を印加した結果、光ファイバ１１からの光出力は＋２ｄＢｍまで改善することができた。この結果から、実装が終了した後であっても、本発明により光路調整を行うことができることが示された。以上により、本発明によって、ＬＤ−光ファイバ間のアクティブ調芯工程の簡素化が可能であることが示せた。又、アクティブ調芯工程の簡素化により、工程時間の短縮も可能となる。
【００３６】
このように、本発明では、実装終了後に光路調整を行えるので、アクティブ調芯工程によって調芯した後、ＹＡＧ溶接により過剰損失が増加したとしても、本発明により過剰損失を低減することが可能であり、最終的には、過剰損失の発生を避けることができる。
【００３７】
なお、本実施例の光送信器では、角度可変ＭＥＭＳ１７を、ＬＤチップ１５とレンズ１４の間に配置しているが、光ファイバ１１とレンズ１４の間に配置するようにしてもよい。又、本実施例の光送信器では、角度可変ＭＥＭＳ１７を１つ用いて、ｘ軸方向、ｙ軸方向の光路調整を行っているが、例えば、２つの角度可変ＭＥＭＳを用い、各々独立してｘ軸方向、ｙ軸方向の光路調整を行うようにしてもよい。
【００３８】
加えて、本実施例の光送信器は、角度可変ＭＥＭＳ１７への印加電圧の制御により光結合効率を変化させて、光減衰器として機能させることも可能である。
【実施例２】
【００３９】
＜１．構成＞
図５は、本実施例に係る光送信器を示す構成図である。
図５に示すように、本実施例の光送信器は、光を伝送する光ファイバ２１（光伝送手段）、ファイバカラー２２、ＬＤモジュール２９等から主に構成されており、光ファイバ２１は、ＬＤモジュール２９の筐体となるパッケージ２３のパッケージ開口部２８の周囲に、ファイバカラー２２により固定されている。又、ＬＤモジュール２９のパッケージ２３の内部には、パッケージ開口部２８を臨んで配置され、光を集光するレンズ２４（集光手段）と、レンズ２４を臨んで配置されて、サブマウント２６を介してパッケージ２３側に固定され、レーザ光を出射するＬＤチップ２５（レーザ光出射手段）と、パッケージ開口部２８（光ファイバ２１）とレンズ２４の間に挿入され、レンズ２４を通過して、光ファイバ２１に入射するＬＤチップ２５からのレーザ光の光路を調整する光ビームスキャナ２７（光路調整手段）とが設けられている。
【００４０】
このように、本実施例の光送信器においては、光路調整器として光ビームスキャナ２７を用いており、光ビームスキャナ２７としては、例えば、ＫＴＮ結晶等の電気光学結晶が適用可能である。なお、ＫＴＮ結晶とは、カリウム（Ｋ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）と酸素（Ｏ）から成る光学結晶である。又、本実施例ではＫＴＮ結晶を用いているが、電気光学結晶であればよく、リチウム（Ｌｉ）、カリウム（Ｋ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）と酸素（Ｏ）のうち少なくとも２つ以上の元素からなるものが好適である。例えば、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）結晶、タンタル酸リチウム（ＬＴ）結晶などを用いても良い。
【００４１】
＜２．動作原理＞
光ビームスキャナ２７によって、ＰＷＳに起因する過剰損失を補正できる原理について、図６を参照して説明する。なお、図６は、図５に示す光送信器から光学部品を抜き出すと共に、ＬＤチップ２５からのレーザ光の光路を加えて図示したものである。又、図６は、ＰＷＳによって過剰損失が発生した状態を示している。
【００４２】
光ビームスキャナ２７に電界がかかっていない時には、ＬＤチップ２５からのレーザ光の光路に対して、光ビームスキャナ２７を透過した後では、点線に示すように、その光路の変化はない（図６中において上下方向の変化はない）。この状態では、光路が無調整の状態であるため、レーザ光が光ファイバ２１に光結合できていない。
【００４３】
しかしながら、光ビームスキャナ２７に電界を印加すると、電界を印加した向きと強度に比例して、レーザ光の光路を曲げることができる。すると、実線に示すように、光ビームスキャナ２７を通過するレーザ光の光路を変化させることができるため、レーザ光が、図中の実線のような経路をたどって、光ファイバ２１に光結合することになる。よって、ＰＷＳに起因する過剰損失を補正することができる。又、調芯工程である程度ずれが生じても、光ビームスキャナ２７によって補正が可能であるため、調芯工程の簡素化が実現できる。
【００４４】
＜３．組み立て工程＞
本実施例の光送信器の組み立て工程について、図５を参照して説明する。
【００４５】
最初に、サブマウント２６にＬＤチップ２５を搭載する。
次に、サブマウント２６上のＬＤチップ２５の光学的中心と、光ビームスキャナ２７の光学的中心と、レンズ２４の光学的中心とが、パッケージ開口部２８の中心に対して略一直線になるように、−１５μｍ以上＋１５μｍ以下の精度でパッケージ２３内に搭載し、固定する。
そして、光ビームスキャナ２７とパッケージ２３との間、ＬＤチップ２５とパッケージ２３との間をワイヤボンディングで結線する。
最後に、光ファイバ２１がパッケージ開口部２８の略中心にくるように、光ファイバ２１とファイバカラー２２、ファイバカラー２２とパッケージ２３の順に、−１５μｍ以上＋１５μｍ以下の精度で、ＹＡＧ溶接によって固定する。つまり、ＬＤチップ２５の光学的中心と、光ビームスキャナ２７の光学的中心と、レンズ２４の光学的中心と、光ファイバ２１の光学的中心とが略一直線になるように配置されて固定されている。
以上の工程で、図５に示すような光送信器が完成する。
【００４６】
＜４．光路調整器による調整＞
上記組み立て工程によって光送信器は完成したが、このままの状態では光路がずれている可能性がある。そこで、光ビームスキャナ２７を使い、光ファイバ２１にレーザ光を光結合させている。本実施例における光路調整のための実験系を図７に示す。この実験系は、完成した光送信器の光ファイバ２１に光パワーメータ３０を接続し、光ビームスキャナ２７の端子に定電圧源２０を接続したものである。なお、光ビームスキャナ２７から光ファイバ２１の入射端までの距離は２ｍｍとする。
【００４７】
まず、ＬＤチップ２５にバイアス電流３０ｍＡを流し、ＬＤチップ２５からの光出力を＋３ｄＢｍとし、光ビームスキャナ２７の端子に電圧をかけていない状態での光ファイバ２１からの出力パワーを光パワーメータ３０により測定する。このとき、光ファイバ２１からの光出力は−１５ｄＢｍであった。
【００４８】
次に、ＬＤチップ２５のバイアス電流を変えずに、光ビームスキャナ２７のｘ方向とｙ方向に電界印加し、光パワーメータ３０が最大値を示す電圧に調整していく。光路調整の方法としては、印加電圧に対して、レーザ光の光路が曲がる角度は線形的に変化するため、まず、ｘ軸方向の電圧を徐々にかけていき、光パワーメータ３０が最大値を示したら、次はｙ方向の電圧を徐々にかけていく。そして、光パワーメータ３０が最大値を示したら、ｘ方向の電圧をかけていく。この作業を繰り返し、光パワーメータ３０の値が上がらなくなったら、光ファイバ２１への光結合が最大となり、光路調整は完了となる。
【００４９】
ＫＴＮ結晶を光ビームスキャナ２７とした場合、電圧Ｖと偏向角θの関係はθ＝ｆ（Ｖ）として表され、電圧Ｖに対して偏向角θは単調増加である（非特許文献２参照）。本実施例では、ｘ軸方向に４０μｍ、ｙ軸方向に２５μｍずれていたため、光ファイバ２１の入射端に合わせるために必要な偏向角は、ｘ方向に２０ｍｒａｄ、ｙ方向に１２．５ｍｒａｄとなる。このとき必要となる補正電圧をそれぞれＶｘ、Ｖｙとすると、ｘ軸調整用端子にＶｘ［Ｖ］、ｙ軸調整用端子にＶｙ［Ｖ］の電圧を印加した結果、光ファイバ２１からの光出力は＋１．５ｄＢｍまで改善することができた。この結果から、実装が終了した後であっても、本発明により光路調整を行うことができることが示された。以上により、本発明によって、ＬＤ−光ファイバ間のアクティブ調芯工程の簡素化が可能であることが示せた。又、アクティブ調芯工程の簡素化により、工程時間の短縮も可能となる。
【００５０】
このように、本発明では、実装終了後に光路調整を行えるので、アクティブ調芯工程によって調芯した後、ＹＡＧ溶接により過剰損失が増加したとしても、本発明により過剰損失を低減することが可能であり、最終的には、過剰損失の発生を避けることができる。
【００５１】
なお、本実施例の光送信器では、光ビームスキャナ２７を、光ファイバ２１とレンズ２４の間に配置しているが、ＬＤチップ２５とレンズ２４の間に配置するようにしてもよい。又、本実施例の光送信器では、光ビームスキャナ２７を１つ用いて、ｘ軸方向、ｙ軸方向の光路調整を行っているが、例えば、２つの光ビームスキャナを用い、各々独立してｘ軸方向、ｙ軸方向の光路調整を行うようにしてもよい。
【００５２】
加えて、本実施例の光送信器は、光ビームスキャナ２７への印加電圧の制御（各調整端子にかける電圧を、補正電圧Ｖｘ、Ｖｙから増減させること）により光結合効率を変化させて、可変光減衰器として機能させることも可能である。
【実施例３】
【００５３】
＜１．構成＞
図８は、本実施例に係る光送信器を示す構成図である。
図８に示すように、本実施例の光送信器は、筐体となるパッケージ３６の内部に、複数の光導波路（光伝送手段）を伝送する光を合波する光合波器３１（以降、ＡＷＧと呼ぶ。）、複数のマイクロレンズ（集光手段）からなるマイクロレンズアレイ３２、複数の角度可変ＭＥＭＳ（光路調整手段）からなるＭＥＭＳアレイ３３、サブマウント３５を介してパッケージ３６に固定され、複数のＬＤ（レーザ光出射手段）からなるレーザアレイ３４とを設けたものである。本実施例では、上述の実施例１と同様に、光路調整器として、角度可変ＭＥＭＳを用いている。なお、角度可変ＭＥＭＳに換えて、上述の実施例２と同様に、光ビームスキャナを用いてもよい。
【００５４】
＜２．動作原理＞
本実施例においては、複数のＬＤがアレイ状に配置されており、その受光側となるＡＷＧ３１も、光ファイバではなく、複数の光導波路から構成されている。しかしながら、ＬＤの１チャネル分に対して、角度可変ＭＥＭＳ、マイクロレンズ、光導波路が、１：１で対応しているため、角度可変ＭＥＭＳを用いて光路調整を行う原理については、実施例１で説明した動作原理と同様である。従って、ここでは、その詳細な説明は省略する。
【００５５】
＜３．組み立て工程＞
本実施例の光送信器の組み立て工程について、図８を参照して説明する。なお、本実施例において用いるレーザアレイ３４は、そのチャネル間隔を４００μｍ、チャネル数を５チャネルとした。又、ＡＷＧ３１の光導波路径は、シングルモード光ファイバと同じ１２．５μｍ、光導波路間隔はレーザアレイ３４と同じ４００μｍとした。
【００５６】
最初に、サブマウント３５にレーザアレイ３４を搭載する。
次に、サブマウント３５上のレーザアレイ３４の各チャネルの光学的中心と、ＭＥＭＳアレイ３３の各角度可変ＭＥＭＳの光学的中心と、マイクロレンズアレイ３２の各マイクロレンズの光学的中心とが略一直線になるように、−１５μｍ以上＋１５μｍ以下の精度でパッケージ３６内に搭載し、固定する。
そして、ＭＥＭＳアレイ３３とパッケージ３６間、レーザアレイ３４とパッケージ３６間をワイヤボンディングで結線する。
最後に、ＡＷＧ３１の各チャネルの光学的中心が、レーザアレイ３４の各チャネルの光学的中心とマイクロレンズアレイ３２の各マイクロレンズの光学的中心を結んだ線の延長線上にくるように、−１５μｍ以上＋１５μｍ以下の精度で接着剤によって固定する。つまり、レーザアレイ３４の各チャネルの光学的中心と、ＭＥＭＳアレイ３３の各角度可変ＭＥＭＳの光学的中心と、マイクロレンズアレイ３２の各マイクロレンズの光学的中心と、ＡＷＧ３１の各チャネルの光学的中心とが略一直線になるように配置されて固定されている。
以上の工程で、図８に示すような光送信器が完成する。
【００５７】
＜４．光路調整器による調整＞
上記組み立て工程によって光送信器は完成したが、このままの状態では光路がずれている可能性がある。そこで、ＭＥＭＳアレイ３３の各角度可変ＭＥＭＳを使い、ＡＷＧ３１の各チャネルにレーザアレイ３４の各チャネルからのレーザ光を光結合させている。本実施例における光路調整のための実験系を図９に示す。この実験系は、完成した光送信器のＡＷＧ３１の出力側に光パワーメータ３７を置き、ＭＥＭＳアレイ３３の端子に定電圧源３８を接続したものである。なお、図９においては、ＭＥＭＳアレイ３３の１チャネル分の角度可変ＭＥＭＳに対する電気配線のみ図示した。
【００５８】
まず、レーザアレイ３４の一番上のチャネル１にバイアス電流３０ｍＡを流し、ＬＤチップ３９からの光出力を＋３ｄＢｍとし、ＭＥＭＳアレイ３３の端子に電圧をかけていない状態でのＡＷＧ３１の出力端からの光パワー光パワーメータ３７により測定する。このとき、ＡＷＧ３１の出力端からの光出力は−３０ｄＢｍであった。
【００５９】
次に、ＬＤチップ３９のバイアス電流を変えずに、ＭＥＭＳアレイ３３の１チャネル分の角度可変ＭＥＭＳにおいて、そのｘ方向の角度変化とｙ方向の角度変化の端子それぞれに電圧を印加し、光パワーメータ３７が最大値を示す電圧に調整していく。光路調整の方法としては、印加電圧に対して角度可変ＭＥＭＳの角度は線形的に変化していくため、まず、ｘ軸の電圧を徐々にかけていき、光パワーメータ３７が最大値を示したら、次はｙ軸の電圧を徐々にかけていく。そして、光パワーメータ３７が最大値を示したらｘ軸の電圧をかけていく。この作業を繰り返し、光パワーメータ３７の値が上がらなくなったら、ＡＷＧ３１の光導波路への光結合が最大となり、光路調整は完了となる。
【００６０】
ｘ軸調整用端子に６Ｖ、ｙ軸調整用端子に１５Ｖの電圧を印加した結果、ＡＷＧ３１の出力端からの光出力は−４．０ｄＢｍまで改善することができた。ＡＷＧ３１での損失が４．５ｄＢ程度であることを考えると、この結果から、実装が終了した後であっても、本発明により光路調整を行うことができることが示された。
【００６１】
そして、以上の光路調整工程を、チャネル毎に同様に実施した。その結果、ＡＷＧ３１の出力端からの光出力は、チャネル２において、調整前は−２３ｄＢｍであったものを、ｘ軸調整用端子に１３Ｖ、ｙ軸調整用端子に１１Ｖの電圧を印加することにより、−３．５ｄＢｍまで改善できた。又、チャネル３において、調整前は−２０ｄＢｍであったものを、ｘ軸調整用端子に８Ｖ、ｙ軸調整用端子に６Ｖの電圧を印加することにより、−２．５ｄＢｍまで改善できた。又、チャネル４において、調整前は−２４ｄＢｍであったものを、ｘ軸調整用端子に７Ｖ、ｙ軸調整用端子に８Ｖの電圧を印加することにより、−３．２ｄＢｍまで改善できた。又、チャネル５において、調整前は−２８ｄＢｍであったものを、ｘ軸調整用端子に１１Ｖ、ｙ軸調整用端子に１３Ｖの電圧を印加することにより、−３．８ｄＢｍまで改善できた（表１参照）。以上により、本発明によって、レーザアレイ−ＡＷＧ間のアクティブ調芯工程の簡素化が可能であることが示せた。又、アクティブ調芯工程の簡素化により、工程時間の短縮も可能となる。
【００６２】
【表１】
2009192703.tif 000003
【００６３】
このように、本発明では、実装終了後に光路調整を行えるので、アクティブ調芯工程によって調芯した後、ＹＡＧ溶接により過剰損失が増加したとしても、本発明により過剰損失を低減することが可能であり、最終的には、過剰損失の発生を避けることができる。
【００６４】
なお、本実施例の光送信器では、ＭＥＭＳアレイ３３を、レーザアレイ３４とマイクロレンズアレイ３２の間に配置しているが、ＡＷＧ３１とマイクロレンズアレイ３２の間に配置するようにしてもよい。又、本実施例の光送信器では、１つのチャネルに対して、１つの角度可変ＭＥＭＳを用いて、ｘ軸方向、ｙ軸方向の光路調整を行っているが、例えば、１つのチャネルに対して、２つの角度可変ＭＥＭＳを用い、各々独立してｘ軸方向、ｙ軸方向の光路調整を行うようにしてもよい。
【００６５】
加えて、本実施例の光送信器は、ＭＥＭＳアレイへの印加電圧の制御により光結合効率を変化させて、光減衰器として機能させることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、光送信器及びその光路調整方法に好適なものであり、又、光減衰器として機能させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明に係る光送信器の一例の構成図である。
【図２】実施例１の光送信器を示す構成図であり、その光路調整器を角度変化型ＭＥＭＳとしたものである。
【図３】角度変化型ＭＥＭＳを使った光路調整の原理を説明する図である。
【図４】図２に示した光送信器において、光路調整を行うための実験系を示す図である。
【図５】実施例２の光送信器を示す構成図であり、その光路調整器を光ビームスキャナとしたものである。
【図６】光ビームスキャナを使った光路調整の原理を説明する図である。
【図７】図４に示した光送信器において、光路調整を行うための実験系を示す図である。
【図８】実施例３の光送信器を示す構成図であり、レーザアレイとＡＷＧを用い、その光路調整器を角度変化型ＭＥＭＳとしたものである。
【図９】図８に示した光送信器において、光路調整を行うための実験系を示す図である。
【図１０】従来の光送信器の構成図である。
【符号の説明】
【００６８】
１    光ファイバ
２    ファイバカラー
３    パッケージ
４    レンズ
５    ＬＤチップ
６    サブマウント
７    光路調整器
８    パッケージ開口部
９    ＬＤモジュール
【図１】
2009192703.tif 000004
【図２】
2009192703.tif 000005
【図３】
2009192703.tif 000006
【図４】
2009192703.tif 000007
【図５】
2009192703.tif 000008
【図６】
2009192703.tif 000009
【図７】
2009192703.tif 000010
【図８】
2009192703.tif 000011
【図９】
2009192703.tif 000012
【図１０】
2009192703.tif 000013