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技術 光路調整素子、光路調整方法、光素子集積モジュール及び光素子集積モジュールの製造方法

出願人 沖電気工業株式会社
発明者 藤井浩三
出願日 2004年9月9日 (16年5ヶ月経過) 出願番号 2004-262616
公開日 2006年3月23日 (14年10ヶ月経過) 公開番号 2006-078773
状態 特許登録済
技術分野 ライトガイドの光学的結合 光学要素の取付・調整 ライトガイドの光学的結合
主要キーワード 調整用ネジ孔 凹型溝 螺合回転 固定用溝 反射点間 赤外線発光蛍光体 角度調整用 水平位
関連する未来課題
重要な関連分野

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課題

光路調整工程の簡略化を図れる光路調整素子、及び当該光路調整素子を用いた光路調整方法を提供する。さらに、高精度化が図れる光素子集積モジュール及び光素子集積モジュールの製造方法を提供する。

解決手段

光素子集積モジュールは、入力側光ファイバ11及び出力側光ファイバ13の間に光機能素子15を備え、入力側光ファイバ及び光機能素子の間と、出力側光ファイバ及び光機能素子の間とに、それぞれ光路調整素子100a及び100bを備えている。光路調整素子は、入射光伝播する入射光路を、出射光が伝播しかつ入射光路とは異なる出射光路に変換する。

概要

背景

一般に、光機能素子を用いた光素子集積モジュールは、入出力端子光ファイバを備える構成であっても、その光素子集積モジュール内部については、コリメータレンズなどを用いた空間結合を用いて形成されている(例えば、非特許文献1参照)。ここで、光機能素子は、例えば、プリズム光合分波器反射器などである。また、光素子集積モジュールは、例えば、光スイッチ、波長フィルタ偏波コントローラ光遅延器などである。

空間結合を用いた光素子集積モジュールの製造には、光路調整工程が必須であり、この光路調整工程での調整の優劣が、その光素子集積モジュールの挿入損失を決定する大きな要因となる。

光路調整は、例えば、入力端子である入力側の光ファイバに対して光を入力して、出力端子である出力側の光ファイバから出力する光の強度をモニタしながら、当該光の強度が最大強度となるように、各光機能素子の位置決めを行った後、各光機能素子の支持体への固定を行うのが一般的である。
山田弘美、尾関幸宏、山形俊和、長井清:1999年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会予稿集227ページ

概要

光路調整工程の簡略化をれる光路調整素子、及び当該光路調整素子を用いた光路調整方法を提供する。さらに、高精度化がれる光素子集積モジュール及び光素子集積モジュールの製造方法を提供する。光素子集積モジュールは、入力側光ファイバ11及び出力側光ファイバ13の間に光機能素子15を備え、入力側光ファイバ及び光機能素子の間と、出力側光ファイバ及び光機能素子の間とに、それぞれ光路調整素子100a及び100bを備えている。光路調整素子は、入射光伝播する入射光路を、出射光が伝播しかつ入射光路とは異なる出射光路に変換する。

目的

この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、光路調整工程の簡略化を図れる光路調整素子、及び当該光路調整素子を用いた光路調整方法を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

入射光伝播する入射光路を、出射光が伝播しかつ前記入射光路とは異なる出射光路に変換する、光路調整素子であって、第1反射面上に第1反射点が設定された第1反射器と、第2反射面上に第2反射点が設定された第2反射器とを備え、前記第1反射器は、前記第1反射面が前記第1反射点を中心に回転可能に設けられており、前記第2反射器は、前記第2反射面が前記第2反射点を中心に回転可能に設けられており、前記光路調整素子を前記入射光路及び前記出射光路間に配設させたとき、前記第1反射点が前記入射光路上に位置し、かつ、前記第2反射点が前記出射光路上に位置するように配置されていることを特徴とする光路調整素子。

請求項2

前記第1反射器及び前記第2反射器のいずれか一方又は双方が、平面状の反射面を備える半球体ミラーミラー保持具とを備え、前記半球体ミラーは、前記ミラー保持具が備える前記半球体ミラーと同一の大きさの半球状の凹型溝に嵌め込むように固定され、及び前記半球体ミラーの回転中心と前記反射面に設定された反射点とが一致することを特徴とする請求項1に記載の光路調整素子。

請求項3

前記半球体ミラーの反射面上の、該反射面の中心領域を囲む周辺部分に赤外線発光蛍光体を塗布してあり、前記中心領域は前記反射点を含み、ビームスポットを納めることができる大きさの領域としてあることを特徴とする請求項2に記載の光路調整素子。

請求項4

第1反射面上に第1反射点が設定され、及び前記第1反射面が前記第1反射点を中心に回転可能に設けられている第1反射器と、第2反射面上に第2反射点が設定され、及び前記第2反射面が前記第2反射点を中心に回転可能に設けられている第2反射器とを備える光路調整素子を、前記第1反射点が、入射光が伝播する入射光路上に位置し、かつ、前記第2反射点が、出射光が伝播しかつ前記入射光路とは異なる出射光路上に位置するように固定する過程と、前記入射光路を経て前記第1反射面上の前記第1反射点に第1の光を入力しながら、前記第1反射面を、前記第1反射点を含む回転軸を回転中心として回転させ、該回転により、前記第1反射面での第1の光の反射光を、前記第2反射面上の前記第2反射点に到達させる過程と、前記出射光路を経て前記第2反射面上の前記第2反射点に第2の光を入力しながら、前記第2反射面を、前記第2反射点を含む回転軸を回転中心として回転させ、該回転により、前記第2反射面での第2の光の反射光を、前記第1反射面上の前記第1反射点に到達させる過程とを備えることを特徴とする光路調整方法。

請求項5

入力側光ファイバ及び出力側光ファイバの間に光機能素子を備え、前記入側光ファイバ及び前記光機能素子の間と、前記出力側光ファイバ及び前記光機能素子の間とに、それぞれ光路調整素子を備え、前記光路調整素子が、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光路調整素子であることを特徴とする光素子集積モジュール

請求項6

入力側光ファイバ及び出力側光ファイバの間に初段から最終段まで順次に並べられている複数段の光機能素子を備え、前記入力側光ファイバ及び前記初段の光機能素子の間と、前記出力側光ファイバ及び前記最終段の光機能素子の間と、隣接する光機能素子の間とに、それぞれ光路調整素子を備え、前記光路調整素子が、請求項1〜3のいずれか一項に記載の光路調整素子であることを特徴とする光素子集積モジュール。

請求項7

支持体に、入力側光ファイバ及び出力側光ファイバを固定する工程と、前記入力側光ファイバ及び前記出力側光ファイバの間に光機能素子を固定する工程と、前記入力側光ファイバ及び前記光機能素子の間と、前記出力側光ファイバ及び前記光機能素子の間とで、それぞれ光路調整を行う工程とを備え、前記光路調整を行う工程は、第1反射面上に第1反射点が設定され、及び前記第1反射面が前記第1反射点を中心に回転可能に設けられている第1反射器と、第2反射面上に第2反射点が設定され、及び前記第2反射面が前記第2反射点を中心に回転可能に設けられている第2反射器とを備える光路調整素子を、前記第1反射点が、入射光が伝播する入射光路上に位置し、かつ、前記第2反射点が、出射光が伝播しかつ前記入射光路とは異なる出射光路上に位置するように固定する過程と、前記入射光路を経て前記第1反射面上の前記第1反射点に第1の光を入力しながら、前記第1反射面を、前記第1反射点を含む回転軸を回転中心として回転させ、該回転により、前記第1反射面での第1の光の反射光を、前記第2反射面上の前記第2反射点に到達させる過程と、前記出射光路を経て前記第2反射面上の前記第2反射点に第2の光を入力しながら、前記第2反射面を、前記第2反射点を含む回転軸を回転中心として回転させ、該回転により、前記第2反射面での第2の光の反射光を、前記第1反射面上の前記第1反射点に到達させる過程とを備えることを特徴とする光素子集積モジュールの製造方法。

請求項8

支持体に、入力側光ファイバ及び出力側光ファイバを固定する工程と、前記入力側光ファイバ及び前記出力側光ファイバの間に初段から最終段まで順次に複数段の光機能素子をそれぞれ固定する工程と、前記入力側光ファイバ及び前記初段の光機能素子の間と、前記出力側光ファイバ及び前記最終段の光機能素子の間と、隣接する光機能素子の間とで、それぞれ光路調整を行う工程とを備え、前記光路調整を行う工程は、第1反射面上に第1反射点が設定され、及び前記第1反射面が前記第1反射点を中心に回転可能に設けられている第1反射器と、第2反射面上に第2反射点が設定され、及び前記第2反射面が前記第2反射点を中心に回転可能に設けられている第2反射器とを備える光路調整素子を、前記第1反射点が、入射光が伝播する入射光路上に位置し、かつ、前記第2反射点が、出射光が伝播しかつ前記入射光路とは異なる出射光路上に位置するように固定する過程と、前記入射光路を経て前記第1反射面上の前記第1反射点に第1の光を入力しながら、前記第1反射面を、前記第1反射点を含む回転軸を回転中心として回転させ、該回転により、前記第1反射面での第1の光の反射光を、前記第2反射面上の前記第2反射点に到達させる過程と、前記出射光路を経て前記第2反射面上の前記第2反射点に第2の光を入力しながら、前記第2反射面を、前記第2反射点を含む回転軸を回転中心として回転させ、該回転により、前記第2反射面での第2の光の反射光を、前記第1反射面上の前記第1反射点に到達させる過程とを備えることを特徴とする光素子集積モジュールの製造方法。

技術分野

0001

この発明は、光路調整素子、当該光路調整素子を用いた光路調整方法、当該光路調整素子を備えた光素子集積モジュール及び光素子集積モジュールの製造方法に関するものである。

背景技術

0002

一般に、光機能素子を用いた光素子集積モジュールは、入出力端子光ファイバを備える構成であっても、その光素子集積モジュール内部については、コリメータレンズなどを用いた空間結合を用いて形成されている(例えば、非特許文献1参照)。ここで、光機能素子は、例えば、プリズム光合分波器反射器などである。また、光素子集積モジュールは、例えば、光スイッチ、波長フィルタ偏波コントローラ光遅延器などである。

0003

空間結合を用いた光素子集積モジュールの製造には、光路調整工程が必須であり、この光路調整工程での調整の優劣が、その光素子集積モジュールの挿入損失を決定する大きな要因となる。

0004

光路調整は、例えば、入力端子である入力側の光ファイバに対して光を入力して、出力端子である出力側の光ファイバから出力する光の強度をモニタしながら、当該光の強度が最大強度となるように、各光機能素子の位置決めを行った後、各光機能素子の支持体への固定を行うのが一般的である。
山田弘美、尾関幸宏、山形俊和、長井清:1999年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会予稿集227ページ

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、上述の従来例の光素子集積モジュールでは、各光機能素子に対して、例えば、最初に、中間段の光機能素子の位置決めを行う。その後、中間段から初段に向かって、順に位置決めを行い、さらに、中間段から最終段に向かって、順に位置決めを行う。このように、各光機能素子の位置決めを順次に行う場合、それぞれの位置決めを、出力側の光の強度が最大強度となるようにモニタしながら、1つずつ行わなければならないため、その光路調整工程は時間がかかる。また、光機能素子の位置決めを行った後、YAGレーザによる溶接や、接着剤による素子固定などを行う。しかしながら、素子固定などの際に光路調整済みの光機能素子の位置がずれてしまい、これに起因して挿入損失の増大を引き起こすおそれがある。

0006

この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、光路調整工程の簡略化を図れる光路調整素子、及び当該光路調整素子を用いた光路調整方法を提供することにある。

0007

さらに、この光路調整素子を用いることで光路調整の高精度化が図れる光素子集積モジュール及び光素子集積モジュールの製造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

0008

上述した目的を達成するために、この発明の光路調整素子は、入射光伝播する入射光路を、出射光が伝播しかつ入射光路とは異なる出射光路に変換する、光路調整素子であって、第1反射面上に第1反射点が設定された第1反射器と、第2反射面上に第2反射点が設定された第2反射器とを備えている。第1反射器は、第1反射面が第1反射点を中心に回転可能に設けられており、第2反射器は、第2反射面が第2反射点を中心に回転可能に設けられている。光路調整素子を入射光路及び出射光路間に配設させたとき、第1反射点が入射光路上に位置し、かつ、第2反射点が出射光路上に位置するように配置されている。

0009

また、この発明の光路調整方法は、以下の過程を備えている。先ず、第1反射面上に第1反射点が設定され、及び第1反射面が第1反射点を中心に回転可能に設けられている第1反射器と、第2反射面上に第2反射点が設定され、及び第2反射面が第2反射点を中心に回転可能に設けられている第2反射器とを備える光路調整素子を、第1反射点が、入射光が伝播する入射光路上に位置し、かつ、第2反射点が、出射光が伝播しかつ入射光路とは異なる出射光路上に位置するように固定する。次に、入射光路を経て第1反射面上の第1反射点に第1の光を入力しながら、第1反射面を、第1反射点を含む回転軸回転中心として回転させ、当該回転により、第1反射面での第1の光の反射光を、第2反射面上の第2反射点に到達させる。次に、出射光路を経て第2反射面上の第2反射点に第2の光を入力しながら、第2反射面を、第2反射点を含む回転軸を回転中心として回転させ、当該回転により、第2反射面での第2の光の反射光を、第1反射面上の第1反射点に到達させる。

0010

また、この発明の光素子集積モジュールは、入力側光ファイバ及び出力側光ファイバの間に光機能素子を備え、入力側光ファイバ及び光機能素子の間と、出力側光ファイバ及び光機能素子の間とに、それぞれ上述の光路調整素子を備えている。

0011

さらに、この発明の光素子集積モジュールの製造方法は、支持体に、入力側光ファイバ及び出力側光ファイバを固定する工程と、入力側光ファイバ及び出力側光ファイバの間に光機能素子を固定する工程と、入力側光ファイバ及び光機能素子の間と、出力側光ファイバ及び光機能素子の間とで、それぞれ光路調整を行う工程とを備えている。

0012

この光路調整を行う工程は、以下の過程を含んでいる。先ず、第1反射面上に第1反射点が設定され、及び第1反射面が第1反射点を中心に回転可能に設けられている第1反射器と、第2反射面上に第2反射点が設定され、及び第2反射面が第2反射点を中心に回転可能に設けられている第2反射器とを備える光路調整素子を、第1反射点が、入射光が伝播する入射光路上に位置し、かつ、第2反射点が、出射光が伝播しかつ入射光路とは異なる出射光路上に位置するように固定する。次に、入射光路を経て第1反射面上の第1反射点に第1の光を入力しながら、第1反射面を、第1反射点を含む回転軸を回転中心として回転させ、当該回転により、第1反射面での第1の光の反射光を、第2反射面上の第2反射点に到達させる。次に、出射光路を経て第2反射面上の第2反射点に第2の光を入力しながら、第2反射面を、第2反射点を含む回転軸を回転中心として回転させ、当該回転により、第2反射面での第2の光の反射光を、第1反射面上の第1反射点に到達させる。

発明の効果

0013

この発明の光路調整素子は、第1反射面が第1反射点を中心に回転可能な第1反射器と、第2反射面が第2反射点を中心に回転可能な第2反射器とを備えている。第1反射面を回転させることで、入射光路を経て伝播してきた光が第1反射点及び第2反射点間を結ぶ内部光路を伝播するように調整し、第2反射面を回転させることで、出射光路を経て伝播してきた光が上述の内部光路を伝播するように調整する。このように調整することで、光路調整素子への入射光が伝播する入射光路から、出射光が伝播しかつ入射光路とは異なる出射光路へと、光路を変換することができる。従って、入出力端子として設けられている光ファイバと光機能素子の間、又は光機能素子間の光路の光軸が一致しない場合でも、光路調整素子によって、光素子集積モジュール内部の結合効率を最適化することができる。

0014

第1反射面が第1反射点を中心に回転可能な第1反射器と、第2反射面が第2反射点を中心に回転可能な第2反射器とを備える光路調整素子を用いた光路調整方法によれば、第1反射面を回転させることで、入射光路を経て伝播してきた光が第1反射点及び第2反射点間を結ぶ内部光路を伝播するように調整し、第2反射面を回転させることで、出射光路を経て伝播してきた光が上述の内部光路を伝播するように調整する。この結果、光路調整素子への入射光が伝播する入射光路から、出射光が伝播しかつ入射光路とは異なる出射光路へと、光路を容易に変換することができる。また、光路の変換が容易になるので、光素子集積モジュールの製造時に、各光機能素子に対して必要な光路調整の時間を省略でき、光素子集積モジュールの製造時間を大幅に短縮することが可能となる。

0015

この光路調整素子を備える光素子集積モジュールによれば、入出力端子として備えられる光ファイバと光機能素子との間、及び、光素子集積モジュール内に備えられる隣接する2つの光機能素子間で、光路が異なっている場合でも、光素子集積モジュール内部で、上述の光路調整素子を用いた光路調整方法により、光路を変換することができる。従って、光素子集積モジュール内部の結合効率を、容易に最適化することができ、このことにより、光素子集積モジュールの挿入損失を低減することができる。また、光路調整素子が回転可能な反射面を備えているので、光路調整素子及び各光機能素子を支持体に固定した後でも光路調整ができる。従って、光路調整の高精度化が図れるとともに、光素子集積モジュールの歩留まり向上も期待できる。

0016

この光素子集積モジュールの製造方法によれば、必要な光機能素子を支持体に実装した後に、光路調整を行う。このため、各素子を固定する際には、厳密な光路調整が不要であり、モジュール組立時間を短縮することができる。また、各素子を固定するために行う、YAGレーザによる溶接や、接着剤による素子固定などを行う際に光路調整済みの光機能素子の位置がずれた場合にも、各素子の固定後に光路調整を行うので、光路調整の高精度化が図れるとともに、歩留まり向上も期待できる。

発明を実施するための最良の形態

0017

以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各構成要素の形状、大きさ、及び配置関係についてはこの発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、各構成の組成材質)および数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は、以下の実施の形態に限定されない。なお、断面を示すハッチングなどは、一部分省略してある。

0018

(光素子集積モジュール)
図1を参照して、この発明の光素子集積モジュールの構成例を説明する。図1は、光素子集積モジュールの構成例を説明するための概略図である。

0019

光素子集積モジュールは、支持体10に、入力端子として入力側光ファイバ11を備え、及び、出力端子として出力側光ファイバ13を備えている。光素子集積モジュールは、さらに、支持体10に、例えば、プリズム、光合分波器、反射器、電界吸収型光変調器(EAM:Electro−Absorption Modulator)その他の光機能素子15を備えている。図1は、一例として、1つの光機能素子を備える光素子集積モジュールを示しているが、光素子集積モジュールは、設定に応じて光機能素子を2以上備える構成でも良い。また、入力端子及び出力端子についても、設定に応じて2以上の入力側光ファイバ又は2以上の出力側光ファイバを備える構成も可能である。

0020

入力側光ファイバ11と光機能素子15との間に、光路調整素子として入力側光路調整素子100aが設けられ、及び、出力側光ファイバ13と光機能素子15との間に光路調整素子として出力側光路調整素子100bが設けられている。入力側光路調整素子100aと、入力側光ファイバ11及び光機能素子15のそれぞれとの間には、第1入力側コリメータレンズ31及び第2入力側コリメータレンズ33がそれぞれ設けられている。また、出力側光路調整素子100bと、出力側光ファイバ13及び光機能素子15のそれぞれとの間には、第1出力側コリメータレンズ35及び第2出力側コリメータレンズ37がそれぞれ設けられている。ここで、入力側光ファイバ11、出力側光ファイバ13、光機能素子15、及び各コリメータレンズ31、33、35及び37は、任意好適な公知のものを用いれば良く、ここではその説明を省略する。なお、第1及び第2入力側コリメータレンズ31及び33と、第1及び第2出力側コリメータレンズ35及び37は、入力側光ファイバ11、出力側光ファイバ13及び光機能素子15と一体に構成されても良い。

0021

入力側光ファイバ11の出力側から第1入力側コリメータレンズ31を経て入力側光路調整素子100aへの光路を第1光路200aとする。入力側光路調整素子100aから、第2入力側コリメータレンズ33を経て光機能素子15の入力側への光路を第2光路200bとする。光機能素子15の出力側から、第2出力側コリメータレンズ37を経て出力側光路調整素子100bの入力側への光路を第3光路200cとする。さらに、出力側光路調整素子100bの出力側から、第1出力側コリメータレンズ35を経て、出力側光ファイバ13の入力側への光路を第4光路200dとする。

0022

光路調整素子の詳細については後述するが、当該光路調整素子は、この光路調整素子への入射光が伝播する入射光路を、光路調整素子からの出射光が伝播しかつ入射光路とは異なる出射光路へと変換することができる光学部品である。

0023

図1に示す光素子集積モジュールの構成では、入力側光路調整素子100aは、入射光路である第1光路200aを、出射光路である第2光路200bに変換する機能を果たす。また、出力側光路調整素子100bは、入射光路である第3光路200cを、出射光路である第4光路200dに変換する機能を果たす。

0024

光素子集積モジュールは、以下の工程で製造される。

0025

先ず、入力側光ファイバ11、出力側光ファイバ13及び光機能素子15の光学部品を、支持体10に光路調整を行わない状態で固定する。支持体10は、例えば四角箱型に形成してあり、これに外部から光学部品を着脱自在に収容できる構造としてあるのが好ましい。この構成例では、この箱体底板定盤として、この定盤の、所要光学部品を取り付ける面を光学ベルの基準面としてある。次に、第1入力側コリメータレンズ31を、入力側光ファイバ11と光路調整を行った状態で支持体10に固定する。一方、第1出力側コリメータレンズ35を、出力側光ファイバ13と光路調整を行った状態で支持体10に固定する。さらに、第2入力側コリメータレンズ33及び第2出力側コリメータレンズ37を、光機能素子15と光路調整を行った状態で支持体10に固定する。尚、例えば、第1入力側コリメータレンズ31を、入力側光ファイバ11と光路調整を行って得られた最適光路調整の状態で、入力側光ファイバ11と結合させて固定し、入力側光ファイバ11と第1入力側コリメータレンズ31とを一体型構成として、支持体10に固定しても良い。同様に、第1出力側コリメータレンズ35を出力側光ファイバ13と一体型構成とし、第2入力側コリメータレンズ33及び第2出力側コリメータレンズ37を光機能素子15と一体型構成として、それぞれ、支持体10に固定しても良い。このように最適光路調整済みの状態で、入力側光ファイバ11、出力側光ファイバ13及び光機能素子15を支持体10に固定すると、最も結合効率の良い光路が決まる。

0026

図1に示す光素子集積モジュールの構成では、入力側光ファイバ11から、出力側光ファイバ13に至る光の光路は、第1光路200a、第2光路200b、第3光路200c及び第4光路200dを通る光路とするのが最も結合効率の良い光路となる。以下では、入力側光ファイバ11及び第1入力側コリメータレンズ31を一体型とし、出力側光ファイバ13及び第1出力側コリメータレンズ35を一体型とし、さらに、光機能素子15、第2入力側コリメータレンズ33及び第2出力側コリメータレンズ37を一体型とした構成について説明する。従って、以下の説明では、個々のコリメータレンズについての説明は省略して、それぞれ入力側光ファイバ11、光機能素子15及び出力側光ファイバで代表して説明する。

0027

次に、入力側光ファイバ11と光機能素子15との間に光路調整素子として、入力側光路調整素子100aを固定し、及び、出力側光ファイバ13と光機能素子15との間に光路調整素子として、出力側光路調整素子100bを固定する。光路調整素子は、反射面が回転可能であって、光路に対する反射面の傾きを調整できる、2つの反射器を備えている。この2つの反射器の反射面を回転させることで、設定に応じた光路の変換を行う。光路調整素子、及びこの光路調整素子を用いた光路調整方法の詳細については後述する。

0028

この光素子集積モジュールは、入力側光ファイバ11と光機能素子15との間に、入力側光路調整素子100aを備えて、及び、光機能素子15と出力側光ファイバ13との間に、出力側光路調整素子100bを備えているので、光素子集積モジュール内部で予め設定されている光路に応じた光路変換を行うことができる。ここでは、入力側光路調整素子100aを用いて入射光の伝播経路を第1光路200aから第2光路200bに変換すると共に、出力側光路調整素子100bを用いて出射光の伝播経路を第3光路200cから第4光路200dに変換する。この結果、光素子集積モジュールの入力側光ファイバに入力された光は、光素子集積モジュール内の最も結合効率の良い光路を経て、光素子集積モジュールの出力側光ファイバから出力されるように、調整できる。

0029

この発明の光素子集積モジュールを製造する際には、必要な光機能素子を支持体に実装した後に、光路調整を行う。このため、各素子を固定する際には、厳密な光路調整が不要であるため、モジュール組立時間を短縮することができる。また、各素子を固定するために行う、YAGレーザによる溶接や、接着剤による素子固定などを行う際に光路調整済みの光機能素子の位置がずれた場合にも、各素子の固定後に光路調整を行うので、歩留まり向上が期待できる。

0030

(光路調整素子)
次に、図2を参照して、光路調整素子の一実施例について説明する。図2(A)は上から見た概略的な平面図であり、図2(B)は斜視図である。

0031

光路調整素子100は、反射器支持台150上に、水平位置及び垂直位置を調整可能な第1反射器101と第2反射器103の2つの反射器を備えている。この水平位置及び垂直位置の調整機構は、従来公知の任意好適な手法で構成することができる。

0032

第1反射器101の第1反射面105及び第2反射器103の第2反射面107は、互いに対向するように備えられている。尚、第1及び第2反射器は、反射面が平面の平面反射鏡とする。ここで、対向するとは、一方の反射器に入射した光の、その反射器の反射面での反射光が、他方の反射器へ入射する関係で配置されていることを意味する。第1及び第2反射面105及び107は、当該反射面内にある回転軸を中心として回転する。これら第1及び第2反射器101及び103が備える第1及び第2反射面105及び107の回転機構は、従来周知の任意好適な手法で構成することができる。これら第1及び第2反射器101及び103の一軸回転によって、それぞれの反射器への入射光の光路に対する反射面の傾きを調整できる。

0033

ここで、第1反射器101への入射光の入射点を、反射面105内の回転中心、ここでは回転軸111上に第1反射点112、として設定する。このように第1反射点を設定しておけば、第1反射器101への入射光の光路に対する第1反射面105の傾きを調整できる。一軸回転の場合には、この傾きは入射角に相当する。同様に、第2反射器103への入射光の入射点を、第2反射面107内の回転中心、ここでは回転軸113上に第2反射点114、として設定する。このように第2反射点114を設定しておけば、第2反射器103への入射光の光路に対する第2反射面107の傾きを調整できる。第2反射器103も一軸回転であるため、この傾きは入射角に相当する。

0034

第1反射器101及び第2反射器103のそれぞれの反射面105及び107を、対応する回転軸111及び113を中心軸として回転させることで、光路に対するそれぞれの反射面の角度を調節する。反射面の角度を調節することにより、光路調整素子に対する入射光路である第1光路200aを伝播してきた光を、光路調整素子からの出射光路である第2光路200bを伝播するように変換できる。この第1反射器101及び第2反射器103の光路に対する反射面の角度を調節する方法については後述する。ここで、第1光路200aと第2光路200bとは、光学レベルの基準面に平行な同一平面内に設定され、互いに異なる光路とする。なお、第1光路200aと第2光路200bとは互いに平行であっても良い。

0035

図3を参照して、光路調整素子の光路調整方法について説明する。ここでは、光路調整素子を、図2を参照して説明した、それぞれ1つの回転軸を備える一軸調整型の2つの反射器を含む光路調整素子100とする。また、図1を参照して説明した入力側光路調整素子100aとして、この光路調整素子100を用いて、第1光路200aを伝播する光の進行方向を変換して、第2光路200bを伝播させる。ここで、第1光路200a及び第2光路200bは、光学レベルの基準面に平行な同一平面内の光路とする。

0036

先ず、光路調整素子100の反射器支持台150を例えば光素子集積モジュールの支持体(図1では符号10で示す部分)に固定する。その後、反射器支持台150上で、第1反射器101の水平位置及び垂直位置を調整して、第1反射器101の第1反射面105上の第1反射点112(回転軸111上の点)が第1光路200a上に位置するように固定する。同様に、反射器支持台150上で、第2反射器103の水平位置及び垂直位置を調整して、第2反射器203の第2反射面107上の第2反射点114(回転軸113上の点)が第2光路200b上に位置するように固定する(図3(A))。

0037

次に、光路調整素子100に対する入射光路である第1光路200aに沿って、光路調整素子100に第1の光(図中、矢印210aで示す。)を入力する。第1反射器101の第1反射面105で反射した、第1の光210aに対する反射光(図中、矢印211aで示す。)が、第1反射点112と第2反射点114とを結んだ内部光路201を通るように、第1反射器101の第1反射面105を、回転軸111を回転中心として回転させる(図3(B))。このとき、第1の光210aに対する反射光211aが、第2反射器103の第2反射面107でさらに反射した反射光(図中、矢印212aで示す。)の光強度を、任意好適な光強度モニタを用いて測定し、光強度が最大になるように、第1反射器101の第1反射面105を回転させる。

0038

次に、光路調整素子100からの出射光路である第2光路200bに沿って、光路調整素子100に第2の光(図中、矢印210bで示す。)を入力する。第2反射器103の第2反射面107で反射した、第2の光210bに対する反射光(図中、矢印211bで示す。)が内部光路201を通るように、第2反射器103の第2反射面107を、回転軸113を回転中心として回転させる(図3(C))。このとき、第2の光210bに対する反射光211bが、第1反射器101の第1反射面105でさらに反射した反射光(図中、矢印212bで示す。)の光強度を、任意好適な光強度モニタを用いて測定し、光強度が最大になるように、第2反射器103の第2反射面107を回転させる。

0039

以上の手順により、光路調整素子100に対する入射光路である第1光路200aを伝播してきた光の進行方向を、光路調整素子100からの出射光路である第2光路200bを伝播するように進行方向を変換することができる。

0040

上述した構成例では、図2に示すように回転軸が1つである反射器を備える光路調整素子につき説明した。回転軸が1つである一軸調整型の反射器の場合、既に説明したとおり、光路を、回転軸と直交する平面内で、すなわち、ここでは、光学レベルの基準面に平行な平面内で、変換することができる。反射器を、回転軸がそれぞれ2つである二軸調整型の反射器とする場合には、光路調整素子に入力する光を、その光が伝播する光路を含む平面とは異なる平面内にある光路を伝播させるように、当該光の、進行方向を変換することができる。尚、この二軸調整型の反射器の場合には、反射点を、反射面内の2つの回転軸の交点に設定する。

0041

このような、反射器の回転軸が2軸である2軸調整型の場合の光路調整素子の実施例について、図4及び図5を参照して説明する。光路調整素子は、反射器支持台に反射器を備えて構成され、さらに、反射器は、半球体ミラーと、当該半球体ミラーを保持するためのミラー保持具とを備えて構成される。図4(A)は、半球体ミラーを備えたミラー保持具を支持するための反射器支持台151の概略的平面図であり、図4(B)は、反射器支持台151の図4(A)のB−B'線に沿ってとった断面の切り口を示す図である。図5(A)は、半球体ミラー121を概略的に示す斜視図である。図5(B)は、ミラー保持具130の断面図である。

0042

反射器支持台151は、第1及び第2の反射器固定用溝153a及び153bを備えている。図2を参照して説明したように、光路調整素子は2つの反射器を備えて構成されており、一方の反射器は、第1の反射器固定用溝153aに固定され、かつ、他方の反射器は、第2の反射器固定用溝153bに固定される。また、反射器支持台151は、反射器支持台151に設けられているネジ孔155を利用して、光素子集積モジュールの支持体にネジ止めされる。

0043

半球体ミラー121は、例えば金属製の球体を任意好適な平面で切断して形成された、半球状の支持部123の切断面上に、反射部125を備えて構成される。反射部125は、誘電体多層膜を積層するなどして形成される。この時、誘電体多層膜を積層して形成された反射部125の上側表面が平坦な反射面127であり、この反射面127は、半球状の支持部123の中心、すなわち回転中心を通る平面となるように形成される。

0044

ミラー保持具130は、例えば、水平調整部140、高さ調整部145及びL字型金属板131を備えた構成としている。

0045

水平調整部140は、溝挿入部141を備えている。一方の反射器の溝挿入部141が、第1の反射器固定用溝153aに挿入される。以下の説明では、第1の反射器固定用溝153aに挿入された反射器を第1反射器とする。第1の反射器固定用溝153aに沿って、第1反射器を移動することで、第1反射器の水平方向の位置が調整される。また、他方の反射器の溝挿入部141が、第2の反射器固定用溝153bに挿入される。以下の説明では、第2の反射器固定用溝153bに挿入された反射器を第2反射器とする。第2の反射器固定用溝153bに沿って、第2反射器を移動することで、第2反射器の水平方向の位置が調整される。

0046

高さ調整部145は、L字型金属板131に固定されていて、一部にネジ溝が形成されている。水平調整部140には、高さ調整部145のネジ溝と螺合する高さ調整用ネジ孔144が設けられていて、高さ調整部145の螺合回転により、L字型金属板131が上下する。第1反射器及び第2反射器のそれぞれに設けられたL字型金属板131を上下することにより、第1反射器及び第2反射器それぞれの垂直方向の位置が調整される。

0047

L字型金属板131には、半球体ミラー121の形状及び大きさに合わせて形成された凹型溝133が形成されている。

0048

半球体ミラー121は、ミラー保持具130の凹型溝133に嵌め込まれて、1又は2以上の弾力のあるバネ鋼137で保持される。ミラー保持具130は、さらに、半球体ミラー121に接するように、L字型金属板131の水平面132上を移動可能な、角度調整用金具138を備えている。この角度調整用金具138を、水平面132上を移動させることにより、半球体ミラー121の半球面を、凹型溝133の面に接触させながら、半球体ミラー121を移動させることができる。半球体ミラー121の半球面が、凹型溝133の面に接触しながら移動すると、反射面127の回転中心を軸として回転するので、反射面127の光路に対する傾きが変更される。

0049

反射器の回転軸を2軸にする場合、この反射面への入射光の入射点は、2軸の交差する交点に設定される。この二軸調整型の第1及び第2反射器101及び103を、図3を参照して説明した一軸調整型の第1及び第2反射器101及び103の代わりに備えた光路調整素子を形成する。この光路調整素子へ入射する光を、設定された入射点に入射させれば、反射面の傾きを調整することにより、その光が伝播する光路を含む平面とは異なる平面に含まれる光路を伝播するように進行方向を変換することができる。

0050

図6を参照して反射器に用いられる半球体ミラーの変形例を説明する。図6に示す半球体ミラーは、図5(A)を参照して説明した半球体ミラーと、反射面の表面に赤外線発光蛍光体が塗布されている点が異なっている。

0051

蛍光体塗布半球体ミラー122の反射面128は、反射点124を含む中心部分128aと、中心部分128aを囲む周辺部分128bとからなる。蛍光体は、反射面128の周辺部分128bに塗布されている。蛍光体が塗布されていない中心部分128aの大きさは、光ファイバ通信で特徴的なガウスビームの径を考慮して、ビームスポットを納めることができるように、例えばガウス・ビームの径の1.2〜3倍に決定され、通常は直径50〜300μm程度である。

0052

この蛍光体塗布半球体ミラー122を備える反射器を含む光路調整素子の光路調整方法について、図3を参照して説明する。なお、第1反射器101及び第2反射器103として、図6を参照して説明した蛍光体塗布半球体ミラー122を備える反射器を用いる。

0053

先ず、光路調整素子100の反射器支持台150を例えば光素子集積モジュールの支持体(図1では符号10で示す部分)に、例えばネジで固定する。第1光路200aに沿って、第1反射器101に対して、光を入力する。この時、反射面105の第1反射点を含む中心部分(図6では、符号128aで示す部分)には蛍光体が塗布されておらず、中心部分を囲む周辺部分(図6では、符号128bで示す部分)には蛍光体が塗布されている。従って、蛍光体の発光を確認しながら第1反射器101の水平及び垂直方向の位置を調整し、蛍光体が発光しない状態になるように位置を決定する。次に、第2光路200bに沿って、第2反射器103に対して、光を入力する。この時、第2反射器103の第2反射面107にも、第1反射器101の第1反射面105と同様に蛍光体が塗布されているので、蛍光体の発光を確認しながら第2反射器103の水平及び垂直方向の位置を調整し、蛍光体が発光しない状態になるように位置を決定する。第1反射器101及び第2反射器103の位置を決定した後、各反射器の溝挿入部141と反射器固定用溝153a又は153bとを、例えばYAGレーザで溶接する(図3(A))。

0054

次に、第1反射器101の第1反射面105の第1光路200aに対する傾き、及び、第2反射器103の第2反射面107の第2光路200bに対する傾きを粗調整する。この時、蛍光体の発光を確認しながら、第1反射面105及び第2反射面107で、蛍光体が発光しないようにする。各反射面の光路に対する傾きの粗調整は、高さ調整部145の螺合回転によって行っても良い。各反射面の光路に対する傾きの粗調整を行った後に、各反射器の高さ調整部145と、水平調整部140の高さ調整用ネジ孔144とを、例えばYAGレーザで溶接する。その後、図3(B)及び(C)を参照して説明したように、任意好適な光強度モニタを用いて、光強度が最大になるように微調整する。第1反射面105及び第2反射面107の光路に対する傾きの調整は、図5(B)を参照して説明したミラー保持具130に備えられている角度調整用金具138を、L字型金属板131の水平面132に沿って移動させることで行う。第1反射面105及び第2反射面107の光路に対する傾きが調整された後、この角度調整用金具138とL字型金属板131とを、例えばYAGレーザで溶接する。

0055

第1及び第2光路200a及び200bを伝播する光のガウス・ビームの径を考慮して蛍光体塗布半球体ミラー122の反射面128の中心部分128aの大きさが決められているので、第1の光、第2の光、及び反射光が、蛍光体の塗布されていない反射面の中心部分に当たるように調整されると、蛍光体発光がみられなくなる。

0056

このように光路変換素子の固定、及び、反射器の反射面の角度の粗調整を目視により行えるので、光路調整にかかる時間をさらに短縮することができる。

図面の簡単な説明

0057

この発明の光素子集積モジュールの構成例を説明するための概略図である。
光路調整素子を説明するための概略図である。
この発明の光路調整素子を用いた光路調整方法を説明するための図である。
反射器支持台の実施例を説明するための図である。
光路変換素子に備えられる反射器を説明するための図である。
反射器に備えられる半球体ミラーの変形例を説明するための図である。

符号の説明

0058

10支持体
11入力側光ファイバ
13出力側光ファイバ
15光機能素子
31 第1入力側コリメータレンズ
33 第2入力側コリメータレンズ
35 第1出力側コリメータレンズ
37 第2出力側コリメータレンズ
100光路調整素子
100a 入力側光路調整素子
100b 出力側光路調整素子
101 第1反射器
103 第2反射器
105 第1反射面
107 第2反射面
111、113回転軸
112 第1反射点
114 第2反射点
121、122半球体ミラー
123 支持部
124 反射点
125 反射部
127、128 反射面
128a 中心部分
128b周辺部分
130ミラー保持具
131 L字型金属板
132 L字型金属板の水平面
133凹型溝
137バネ鋼
138角度調整用金具
140水平調整部
141 溝挿入部
144 高さ調整用ネジ孔
145 高さ調整部
150、151 反射器支持台
153a 第1の反射器固定用溝
153b 第2の反射器固定用溝
155ネジ孔
200a 第1光路
200b 第2光路
200c 第3光路
200d 第4光路
201内部光路
210a 第1の光
210b 第2の光
211a、211b、212a、212b 反射光

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