(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に半導体レーザとレンズとが搭載されたサブアセンブリ、
前記サブアセンブリを気密封止する空間、並びに前記半導体レーザで発生され且つ前記レンズで集光される光を該空間からその外側に出射させる石英からなる気密窓を有するパッケージ部材、及び
前記パッケージ部材の前記空間の外側に前記気密窓と対向して固定された一端を有し、且つ前記半導体レーザで発生され且つ前記レンズで集光される前記光が該気密窓を通して該一端に入射される光ファイバを備え、
前記パッケージ部材の前記空間には、その温度に対する屈折率の変化率が負の値を示し且つその絶対値が前記気密窓より大きい材料から成る窓部材が該気密窓の前記レンズ側に隣接して設けられ、
前記窓部材の前記レンズに対向する面は、該レンズの光軸に対して垂直な方向に対し、該面の上方を該レンズ側に寄せるように６°以上且つ２０°以下の範囲で傾斜されていることを特徴とする光伝送モジュール。
【請求項２】
前記窓部材の前記温度に対する屈折率の変化率の前記絶対値は２×１０−５（１／℃）以上であることを特徴とする請求項１記載の光伝送モジュール。
【請求項３】
前記窓部材は、シリコン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミドおよびこれらを主成分とするもののいずれかで構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光伝送モジュール。
【請求項４】
前記窓部材は、平行平板又はくさび形プリズムのいずれかに成形されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光伝送モジュール。
【請求項５】
前記窓部材は、前記気密窓に貼付されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光伝送モジュール。
【請求項６】
前記窓部材の前記光軸に沿う方向の厚みは、０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光伝送モジュール。
【請求項７】
前記光ファイバの前記一端におけるコアは、前記レンズの光軸に対して該光軸に垂直な方向沿いに上側にずらして配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光伝送モジュール。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の光伝送モジュールを構成要素とする光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として信号を伝送する光伝送システムあるいは光交換機に適用する光交換システム（両者を光通信システムと呼ぶ）に使用される光伝送モジュールに係り、モジュールの温度変化に起因するトラッキングエラーを補正する光伝送モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザから出射した光を光ファイバに伝送させる光伝送モジュールにおいては、半導体レーザを発光させることにより発熱し、モジュールの温度が上昇する。半導体レーザの温度が上昇すると、半導体レーザの出力特性が変動し光ファイバを伝搬する光信号の出力も変動する。この光出力の変動は光信号エラーを起こす原因となる。これを回避するため、従来の光伝送モジュールでは、半導体レーザから出射される光の出力や半導体レーザ近傍の温度をモニタし、これを基にフィードバック回路を設け半導体レーザからの光出力を常に一定にする機構を備えている。
【０００３】
また、特開平１１−３０７８７３号公報には、温度上昇による出力特性劣化の著しい半導体レーザを用いる場合は、半導体レーザ近傍をペルチェクーラー等の冷却機構により温度を一定にし、かつ光出力をモニタすることで、安定した出力の光信号を伝搬できるようにする機構を備えることが記載されている。
【０００４】
半導体レーザを発光させると、上述の通り光伝送モジュールは発熱し、その環境温度は７０〜８５℃程度となる。この温度上昇により光伝送モジュールの各部分は熱膨張を起こすが、光伝送モジュールは熱膨張係数の異なる各種部品により構成されるため、その熱膨張の形態は一様ではない。
【０００５】
次に、公知にはなっていないが、以前発明者等が開発した光伝送モジュールを図１１として示し、その問題点について説明する。
図１１は光伝送モジュールの一部断面側面図及び光結合系の側面図であり、図１１（ａ）は光伝送モジュールの一部断面側面図を、図１１（ｂ）は光結合系の側面図を示す。
図１１（ａ）に示す光伝送モジュールでは、半導体レーザ近傍が温度制御されていないため、半導体レーザ１が発光することにより、半導体レーザ１が搭載されるサブアセンブリ１２上の部品が温度上昇する。つまり、サブアセンブリ１２上に搭載されるレンズ２も温度が上昇する。なお、図において、１は半導体レーザ、２はレンズ、３は光ファイバ、１１はフォトダイオード、１３はステム、１４はモジュールパッケージ、１５は気密窓である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図１１の光伝送モジュールではサブアセンブリ１２上の部品が温度上昇すると、半導体レーザ１の熱膨張係数とレンズ２のそれとが異なるため、図１１（ｂ）に示すように、半導体レーザ１の光軸とレンズの中心にずれが生じ、レンズ２通過後の光軸に傾きを発生させ、その結果光ファイバ３のコアと集束光の結像部とが位置ずれして結合効率が低下する。この位置ずれ量は、レンズ２と光ファイバ３との距離、いわゆるバックフォーカスに依存するが、条件によっては１μｍ以上になる。この位置ずれ量が大きくなると、結合効率が低下し、半導体レーザの出力をモニタすることによる光出力の補正が不可能になり、いわゆるトラッキングエラー、即ちレンズ２から出射された光のスポットが光ファイバ３のコア上に照射されなくなり、光スポットの中心が光ファイバ３のコア中心からずれると言う現象が発生する。
【０００７】
一方、半導体レーザ１近傍の温度が一定となるよう制御された光伝送モジュールに関しては、半導体レーザ１近傍における熱膨張の差は発生しないが、モジュールパッケージ１４の熱変形による光ファイバ端部の位置変動が発生する。この変動量はモジュールパッケージ１４の材料に加えてモジュールパッケージ１４を固定する台座の材料や固定方法にも依存するが、温度制御なしの場合と同等の位置ずれを起こす場合があり、やはりトラッキングエラーを引き起こす。
【０００８】
本発明の目的は、上記の問題点を解決し、トラッキングエラーを補正することによって、光の伝送が安定で信頼度の高い光伝送モジュールならびにそれを用いた光通信技術を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明では、光伝送モジュールは、発光素子と光ファイバとレンズを有し、該発光素子からの光を該レンズにより集光して該光ファイバに光結合させる光伝送モジュールであって、光伝送モジュールの温度変化に起因して発生される該レンズから出射される集束光の結像部と光ファイバ端部との位置ずれを補正する手段を備える。
【００１０】
第２の発明では、第１の発明において、該位置ずれ補正手段は、該レンズと該光ファイバとの光軸間に、屈折率温度変化の絶対値が２×１０−５（１／℃）以上である部材を設置する。
【００１１】
第３の発明では、第１又は２の発明において、該位置ずれ補正手段は、シリコン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミドおよびこれらを主成分とするもののいずれかで構成されている。
【００１２】
第４の発明では、第１、２又は３の発明において、該位置ずれ補正手段は、平行平板又はくさび形プリズムのいれかである。
【００１３】
第５の発明では、第１乃至４のいずれかの発明において、該位置ずれ補正手段はモジュールパッケージ内を気密する気密窓に貼付されている。
【００１４】
第６の発明では、第１乃至５のいずれかに記載の光伝送モジュールを構成要素とする光通信システム。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、幾つかの実施例を用い、図を参照して説明する。
【００１６】
まず、図５を用いて、本発明の原理について説明する。
図５は本発明の原理を説明するための光伝送モジュールの光学系の側面図であり、図５（ａ）は光学系のレンズを含めた構成を、図５（ｂ）は本発明によって設けられた位置ずれ補正窓と光ファイバの個性を示す。
【００１７】
光学系は、図５（ａ）に示す通り、半導体レーザ１、レンズ２ならびに光ファイバ３からなっており、半導体レーザ１から出射した光はレンズ２によって集光され光ファイバ３端部のコア部にてビームウェストを形成する。レンズ２と光ファイバ３との間の光軸上には、屈折率温度変化の大きい部材からなる位置ずれ補正窓を設置している。この位置ずれ補正窓４の材質は例えばシリコン系樹脂、エポキシ系樹脂、又はポリイミドが好適である。一般に、樹脂系の材料の温度による屈折率変化（屈折率温度係数）は−４０〜−１０×１０−５（１／℃）である。また、後述する気密窓ようの材料であるガラス（石英）の屈折率温度係数は＋０．６〜１×１０−５（１／℃）である。
シリコン樹脂の屈折率温度変化率（温度が１℃変化した場合の屈折率の変化）は、およそ−１．６×１０−４℃−１（１℃当たり、−１．６×１０−４）である。この値は、石英の１×１０−５℃−１に比べ一桁以上大きい値であり、温度上昇による屈折率の変化量が大きくなる。
【００１８】
今、位置ずれ補正窓の形状を平行平板４ａとし、その厚みをｄとし、光軸に対してφだけ傾けて設置している場合について説明する。レンズ２を透過した光は、窓４ａを通過すると、図５（ｂ）に示すように窓の屈折率と媒質（空気）のそれとの違いにより屈折を起こし、光軸は平行移動する。平行平板４ａを通過した光ビームの平行移動量ｙは
【００１９】
【数１】
0003797940.tif 000002
で表される。但し、ｎ：窓４ａの屈折率、ｎ０：媒質（空気）の屈折率である。光軸のシフト方向は、図に示される通り平行平板４ａが傾いている方向である。このシフト量の温度変化による位置ずれ量Δｙは、（数１）の窓の屈折率に温度変化により変動した屈折率ｎ’
【００２０】
【数２】
0003797940.tif 000003
を代入し（ΔＴ：温度差、∂ｎ／∂Ｔ：窓の屈折率温度変化率）、これらの差分をとれば算出できる。
【００２１】
傾き角の範囲については、半導体レーザへの反射戻り光の影響を補正する点から、φは６°以上が望ましい。６°より少ないと、レーザ光が平行平板４ａで反射して半導体レーザ１に戻り、半導体レーザ１に悪影響を及ぼす。また、過度に傾けると光軸のシフト量が大きくなりすぎるので、上限は２０°である。厚みに関しては、窓の強度確保の点から、窓の直径が２ｍｍ程度の場合は０．５ｍｍ以上あることが望ましい（０．５ｍｍより少ない場合には強度が足りない）。窓厚の上限は、透過損やレンズと光ファイバのバックフォーカスの点から２ｍｍ程度である。今、レンズ２と光ファイバ３間の距離を５ｍｍとすると、平行平板４ａを設けると、レンズ２と光ファイバ３間の距離をもっと短くする必要がある。厚さｄはこれらの関係から規定される。
【００２２】
以上の範囲内でシリコン樹脂からなる平行平板４ａにより光軸を補正できる量は、図６に示す斜線の範囲となる。
図６は平行平板を使用した場合の温度変化に対する光軸のシフト量を示す特性図であり、横軸は温度（℃）を、縦軸は光軸のシフト量を示す。温度変化による屈折率の変化率（ＴＯＣ：Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｎｓｔａｎｔ）が−１．６×１０−４（１／℃）の材質の平行平板４ａを用い、φ＝２０°、ｄ＝２ｍｍの場合のグラフ（線）を６１、φ＝６°、ｄ＝０．５ｍｍの場合のグラフ（２点鎖線）を６２、φ＝８°、ｄ＝１．７ｍｍの場合のグラフ（点線）を６３で示している。この場合、グラフ６１とグラフ６２の間が光軸の補正可能領域となる。即ち、平行平板４ａの傾斜角度φと厚さｄの組合せを種々変化させることによって、グラフ６１とグラフ６２の間の範囲の光軸のずれを補正することができる。このように、光伝送モジュールの温度変化による光軸の位置ずれ量と同じ量だけ変動する窓の条件（窓の部材、傾き角および厚み）を選定し、平行平板４ａの傾きを光軸の位置ずれが起こる方向と逆の方向に変動するように傾きの方向を設定すれば、温度変化による光軸の位置ずれをキャンセルすることができ、よってトラッキングエラーを回避することができる。
【００２３】
図７は平行平板を使用した場合の温度変化に対する光軸のシフト量を示す他の特性図であり、横軸は温度（℃）を、縦軸は光軸のシフト量を示す。本特性図では、平行平板４ａの角度φ＝２０°、ｄ＝２ｍｍとし、温度変化による光スポット（結像部）のずれが温度８５°で最大１．２μｍとした場合、屈折率温度変化率（ＴＯＣ）が−１．６×１０−４（１／℃）の材質の平行平板と、屈折率温度変化率（ＴＯＣ）が−６×１０−５（１／℃）の材質の平行平板４ａとを用いて補正可能なシフト量を計算した。屈折率温度変化率が−１．６×１０−４（１／℃）の材質の平行平板のシフト量を示すグラフを７１、屈折率温度変化率が−６×１０−５（１／℃）の材質の平行平板のシフト量を示すグラフを７２で示す。従って、平行平板４ａの傾き角度φと、厚さｄを固定した場合、−１．６×１０−４（１／℃）〜−６×１０−４（１／℃）の屈折率温度変化率をもつ材料を用いることによって、グラフ７１〜グラフ７２の間のシフト量を補正することができる。このことから、８５°で、１．２μｍの光軸のシフト量を補正することができる温度係数の下限の絶対値は６×１０−５（１／℃）となる。但し、この場合、並行平板４ａの屈折率は１．４である。
【００２４】
次に、光軸補正機構としてくさび型プリズム状の窓を用いた場合の原理を、図８を用いて説明する。
図８は本発明の他の原理を説明するための光伝送モジュールの光学系の側面図であり、図８（ａ）は光学系のレンズを含めた構成を、図８（ｂ）は本発明によって設けられた位置ずれ補正窓と光ファイバの個性を示す。この原理では、位置ずれ補正窓としてくさび型プリズムを用いる。
くさび型プリズム４ｂの光軸補正量を決める因子としては、平行平板４ａの窓における因子に加えて、くさび角度αが挙げられる。図に示すように、半導体レーザ側にくさび角度のある面を設置すれば、反射戻り光の影響を回避することができ、よって平行平板４ａの窓のように傾きを設ける必要がなくなる。また、くさび形プリズム４ｂを用いた場合の特徴としては、プリズム通過後の光軸に傾きが生じ、この光軸の傾き角も温度変化によって変動する点である。プリズムの設置角を０°として、くさび角度α、厚みをｄとすると、くさび型プリズム透過後の光軸の傾きθは
【００２５】
【数３】
0003797940.tif 000004
で表される。ここでθ０は
【００２６】
【数４】
0003797940.tif 000005
である。結像部の光ファイバとの位置ずれ量は、プリズムと光ファイバとの光学的距離に依存する。これをＤｆとすると、結像部の光軸垂直位置シフト量ｙは
【００２７】
【数５】
0003797940.tif 000006
となる。このシフト量の温度変化による変動量は、平行平板と同様、温度上昇時の屈折率ｎ’を数式２から求め、その差分をとることで求まる。
【００２８】
くさび型プリズムの寸法範囲については、平行平板型と同様で、くさび角度は６〜２０°、厚みは０．５〜２ｍｍ程度が望ましい。くさび型プリズムにて補正可能な位置ずれ量は、Ｄｆが１ｍｍの場合は図８に示す通りである。
図９はくさび型プリズムを使用した場合の温度変化に対する光軸のシフト量を示す更に他の特性図であり、横軸は温度（℃）を、縦軸は光軸のシフト量を示す。温度変化による屈折率の変化率（ＴＯＣ）が−１．６×１０−４（１／℃）の材質のくさび型プリズム４ｂを用い、α＝２０°、ｄ＝２ｍｍの場合のグラフ（線）を９１、α＝６°、ｄ＝０．５ｍｍの場合のグラフ（２点鎖線）を９２、α＝８°、ｄ＝１．７ｍｍの場合のグラフ（点線）を９３で示している。この場合は、図６の場合と同様、α、ｄの値を適宜選択することによって、グラフ９１〜グラフ９２の間の方軸のシフト量を補正することができる。
【００２９】
図１０はくさび型プリズムを使用した場合の温度変化に対する光軸のシフト量を示す他の特性図であり、横軸は温度（℃）を、縦軸は光軸のシフト量を示す。本特性図では、くさび型プリズム４ｂの角度α＝２０°、ｄ＝２ｍｍ、Ｄｆ＝１ｍｍとし、屈折率温度変化率（ＴＯＣ）が−１．６×１０−４（１／℃）の材質のくさび型プリズム４ｂと、屈折率温度変化率（ＴＯＣ）が−２×１０−５（１／℃）の材質のくさび型プリズム４ｂとを用いてシフト量を計算した。屈折率温度変化率（ＴＯＣ）が−１．６×１０−４（１／℃）の材質のくさび型プリズムのシフト量を示すグラフを１０１、屈折率温度変化率が−２×１０−５（１／℃）の材質のくさび型プリズムのシフト量を示すグラフを１０２で示す。
従って、くさび型プリズム４ｂの傾き角度αと、厚さｄ、Ｄｆを固定した場合、−１．６×１０−４（１／℃）〜−６×１０−５（１／℃）の屈折率温度変化率をもつ材料を用いることによって、グラフ１０１〜グラフ１０２の間の光軸のシフト量を補正することができる。このことから、８５°で、１．２μｍの光軸のシフト量を補正することができる温度係数の下限の絶対値は２×１０−５（１／℃）となる。但し、この場合、並行平板４ａの屈折率は１．４である。
【００３０】
以下、本発明の第１の実施例について、図１を用いて説明する。
図１は本発明による光伝送モジュールの第１の実施例を示す断面側面図である。本実施例の光学系は、半導体レーザ１、レンズ２、光ファイバ３により構成されている。また、レンズ２と光ファイバの光軸上に、屈折率の温度変化の大きい部材からなり、平行平板やくさび型プリズム等に構成されている位置ずれ補正窓４が設けられている。窓４の材料にはシリコン樹脂を用いている。半導体レーザ１及びレンズ２はサブアセンブリ１２上に搭載されている。本実施例ではこれらの温度を一定にする機構は設けていない。レンズ２は、サブアセンブリ１２に設けられた溝上に搭載されている。これら部品が搭載されたサブアセンブリ１２は、ステム１３に搭載され、またステム１３はモジュールパッケージ１４の底面のしかるべき位置に固定される。また、半導体レーザ１の後方には、半導体レーザ１の出力をモニタするフォトダイオード１１が固定されている。光ファイバ３はレンズ２の前方に取り付けられる。半導体レーザ１を発光させ、光ファイバ３の結合効率が最も高くなる位置に光ファイバ３のｘｙｚ軸を調整した後にモジュールパッケージ１４に固定する。レンズ２と光ファイバ３との間には、気密窓１５が設けられている。これは、フォトダイオード１１や半導体レーザ１が吸湿により特性劣化を起こすことを回避するために、モジュールパッケージ１４内を気密封止するために必要とされるものである。屈折率温度変化の大きい部材からなる窓４にはシリコン樹脂やポリイミド等が用いられるが、これらの材料も吸湿性があるため、気密窓１５のレンズ側、すなわち気密封止されたモジュールパッケージ内に設置することが望ましい。
【００３１】
半導体レーザ１は、ＩｎＰ基板からなるファブリ−ペロ型レーザで、熱膨張係数は４．６×１０−６℃−１ある。一方、レンズ２は０．８ｍｍφ、焦点距離０．４５６ｍｍの球レンズで、熱膨張係数は８×１０−６℃−１である。光ファイバ３はモードフィールド半径が４．７５μｍ（λ＝１．３１μｍ）のシングルモードファイバである。本実施例では、像倍率ｍ＝５を得るために、半導体レーザ−レンズ間光学的距離を０．５５ｍｍ、レンズ−光ファイバ間光学的距離を２．７４ｍｍとしている。
【００３２】
この光伝送モジュールを動作させると、モジュールの温度は室温（２５℃）から約８５℃に変動する。半導体レーザ１及びレンズ２もこの温度に達するが、このとき、半導体レーザ１の熱膨張係数とレンズ２のそれが異なるため、半導体レーザ１の光軸とレンズ２の中心軸は垂直方向に位置ずれを生じる。本実施例の場合その位置ずれは約０．２μｍで、レンズの中心軸の方が高くなる。半導体レーザとレンズが光軸垂直方向にｘだけ位置ずれを起こしたとき、レンズを通過した後の集束光は、レンズの焦点距離をｆとすると、θ＝ｘ／ｆだけ傾く。すなわち、本実施例においては、０．０２５°だけ傾きが生じる。本発明による屈折率温度変化の大きい部材を用いた窓４がない場合は、これにレンズ−光ファイバ間距離を掛けた値、すなわち約１．２μｍが、結像部での光ファイバとの位置ずれ量となる。位置ずれの方向は光ビームが垂直方向上方にシフトする。本実施例では、この位置ずれ量を予め見積り、これを補償できるように窓４の形状を選定している。図６のグラフに示すように、温度が２５℃から８５℃に上昇したときに１．２μｍ位置ずれを起こす条件として、窓の傾き角を８°、厚み１．７ｍｍを選択した。窓４の傾き方向は、平行平板の場合は、図１に示す通り、垂直な配置から上方をレンズ２側に傾斜させる。また、くさび型プリズムの場合はくさびの傾斜を垂直方向から上側がレンズ２側に傾斜するように構成する。
【００３３】
シリコン樹脂の屈折率温度変化率は負の値で、温度の上昇によって屈折角が減少するため、このように設置すれば温度の上昇とともに窓４による光軸シフトは垂直方向下方へ移動する。よって、上述の半導体レーザ１とレンズ２の位置ずれに起因する位置ずれをキャンセルすることができる。
【００３４】
このような光伝送モジュールを用いることにより、光伝送モジュールを動作させモジュールの温度が上昇しても、光軸の位置ずれに起因するトラッキングエラーの発生を補正し、安定で信頼度の高い光伝送モジュールを提供することができる。
【００３５】
次に、本発明の第２の実施例について、図２を用いて説明する。
図２は本発明による光伝送モジュールの第２の実施例を示す断面側面図である。本実施例は、基本的な構造は図１と同様であり、図１と同じ構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。本実施例では半導体レーザ１やレンズ２の仕様は図１と同様であるが、屈折率温度変化の大きい部材からなる窓４を気密窓１５に貼り付けている点が図１の実施例と異なる。貼付方法は、本実施例では接着剤を介して熱圧着する方法をとった。但し、例えばワニス状のポリマー前駆体を塗膜し、熱硬化させるという他の方法を用いても構わない。本実施例の利点としては、モジュール組立前に予め気密窓に貼付することで、モジュールパッケージ組立工程が容易化・短縮化されることが挙げられる。光学系の条件は図１と同様であるため、温度変化による光軸の位置ずれ量も同じく約１．２μｍであり、この位置ずれをキャンセルする窓４の形状も図１と同一となる。
【００３６】
このような光伝送モジュールを用いることにより、図１の実施例と同様、トラッキングエラーの発生を補正し、安定で信頼度の高い光伝送モジュールを提供することができる。
【００３７】
次に、本発明の第３の実施例について、図３を用いて説明する。
図３は本発明による光伝送モジュールの第３の実施例を示す断面側面図である。本実施例においても、基本的な構造は図１と同様であるが、レンズ２に非球面レンズを用いていること、また屈折率の温度変化の大きい部材からなる窓４にくさび型プリズム４ｂを用いていることが異なる。非球面レンズ２ａは、１．５ｍｍφ、焦点距離０．８ｍｍ、半導体レーザ１とレンズ２表面の光学的距離（作動距離）は０．６ｍｍ、レンズ２表面と光ファイバ３の光学的距離は４．７ｍｍとしている。この光学系の場合、モジュール温度が２５℃から８５℃に上昇したときの集束光と結像部と光ファイバとの光軸垂直位置ずれは約２．５μｍと見積もられる。この位置ずれをキャンセルできるくさび型プリズム４ｂの形状として、くさび角８°、厚み１．７ｍｍ、ならびにプリズムと光ファイバ間光学的距離１ｍｍを選定した（図９参照）。
【００３８】
本実施例による効果は、上述の実施例と同様であり、トラッキングエラーの発生を補正し、安定で信頼度の高い光伝送モジュールを提供することができる。
【００３９】
最後に、本発明の第４の実施例について、図４を用いて説明する。
図４は本発明による光伝送モジュールの第４の実施例を示す断面側面図である。本実施例の光学系も、半導体レーザ１、レンズ２、光ファイバ３により構成され、レンズ２と光ファイバ３との間に屈折率の温度変化の大きい部材からなる窓４が設けられている。本実施例の他との違いは、半導体レーザ１とレンズ２が固定されたサブアセンブリ１２を搭載したステム１３を、ペルチェクーラー１７によって温度一定にする機構を有している点である。半導体レーザ１には、ＩｎＰからなるＤＦＢレーザを用いている。レンズ２は、焦点距離０．８ｍｍの非球面レンズを用いている。半導体レーザ１とレンズ２表面の光学的距離（作動距離）は０．６ｍｍ、レンズ２の表面と光ファイバ３の光学的距離は４．７ｍｍとしている。光伝送モジュールを動作させても、半導体レーザ１及びレンズ２は温度一定であるため、第１の実施例のような半導体レーザ１とレンズ２との位置ずれに起因する光軸ずれは発生しない。しかしながら、サブアセンブリ１２の温度が一定になる一方、モジュールパッケージ１４は約８５℃まで上昇するため熱膨張を起こし、モジュールに固定される光ファイバ３と、熱膨張を起こさないステム１３に搭載された半導体レーザ１から出射される光との間で位置ずれを起こす。但し、この場合は、モジュールパッケージ部材の熱膨張係数のみならず、モジュールパッケージ１４の形態やモジュールパッケージ１４を固定する台座の材料や固定方法によって位置ずれ量が変動するため、単純な計算では位置ずれ量を見積もることができない。本実施例では、実測の結果、窓４がない場合の光軸と光ファイバの位置ずれ量は約１μｍであった。
【００４０】
窓４として、平行平板４ａを用いた場合、２５℃から８５℃への温度変化で１μｍ変動する条件として、傾き角８°、厚み１．５ｍｍを選定した。屈折率温度変化の大きい部材からなる窓４の設置方法については、上述のくさび形プリズム状の窓や気密窓に貼付する方法を用いても構わない。
【００４１】
このような形態をとることにより、他の実施例と同様、トラッキングエラーの発生を補正し、安定で信頼度の高い光伝送モジュールを提供することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、温度上昇に起因するトラッキングエラーを補正することができ、安定で信頼度の高い光伝送モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光伝送モジュールの第１の実施例を示す断面側面図である。
【図２】本発明による光伝送モジュールの第２の実施例を示す断面側面図である。
【図３】本発明による光伝送モジュールの第３の実施例を示す断面側面図である。
【図４】本発明による光伝送モジュールの第４の実施例を示す断面側面図である。
【図５】本発明の原理を説明するための光伝送モジュールの光学系の側面図である。本発明に係る光伝送モジュールの光結合系の概念を示す図である。
【図６】平行平板を使用した場合の温度変化に対する光軸のシフト量を示す特性図である。
【図７】平行平板を使用した場合の温度変化に対する光軸のシフト量を示す他の特性図である。
【図８】本発明の他の原理を説明するための光伝送モジュールの光学系の側面図である。
【図９】くさび型プリズムを使用した場合の温度変化に対する光軸のシフト量を示す更に他の特性図である。
【図１０】くさび型プリズムを使用した場合の温度変化に対する光軸のシフト量を示す他の特性図である。
【図１１】光伝送モジュールの一部断面側面図及び光結合系の側面図である。
【符号の説明】
１…半導体レーザ、２、２ａ…レンズ、３…光ファイバ、４…屈折率の温度変化の大きい部材からなる位置ずれ補正窓、４ａ…平行平板、４ｂ…くさび型プリズム、１１…フォトダイオード、１２…サブアセンブリ、１３…ステム、１４…モジュールパッケージ、１５…気密窓、１７…ペルチェクーラー。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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