JP2002228843A - 光デバイスおよび光モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で集約され、受発光素子とのアライメン
トが容易で、かつ、簡便に気密構造の可能な光デバイス
及びそれを備えた光モジュールを提供すること。 【解決手段】 一端に光半導体素子を光接続させるため
のレンズ部９を備えた第１シングルモード光ファイバ１
Ａの他端に、第１マルチモード光ファイバ２Ａ、コアレ
ス光ファイバ５、第２マルチモード光ファイバ２Ｂ、及
び第２シングルモード光ファイバ１Ｂを順次一列に接続
して基体に固定して成るとともに、コアレス光ファイバ
５に形成した素子搭載用溝７に光学素子４を配設し、且
つ基体３の外周に金属から成る接合用帯状体１１を設け
た光デバイスとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信機器、セン
サー等に好適に使用される発光素子や受光素子等の光半
導体素子を備えた光モジュールに関する。また、この光
モジュールに搭載され、その光モジュール外部からの反
射戻り光を遮断する光アイソレータや光センシング、測
定のための波長板等を備えた光デバイスに関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信の光源に用いられるレーザーダイ
オード（以下、ＬＤともいう）は、その出射光がある箇
所で反射して再びＬＤの活性層に戻ると発振状態が乱
れ、出射パワーの変動や波長ずれ等が生じ、これにより
信号が劣化する。特に、アナログ信号は上記の反射戻り
光によって劣化し易く、また、高密度な信号ほど反射戻
り光の影響を受け易いため、ＣＡＴＶ等のアナログ伝送
データの増加、大容量化、高速化に伴い、光アイソレー
タは不可欠な構成要素となってきている。

【０００３】このような反射戻り光の問題を防止するた
めに、通常、ＬＤは光を一方向のみに透過させる光アイ
ソレータと同じパッケージ内に搭載され、光モジュール
の一種であるＬＤモジュールを構成している。

【０００４】以下に、光アイソレータの一般的な動作に
ついて簡単に説明する。図８に示すように、光アイソレ
ータ４は二つの偏光子１９Ａ、１９Ｂでファラデー回転
子２０を挟むようにして構成されている。このような構
成において、順方向光２２はそのまま透過し、逆方向光
２３は遮断される。なお、ファラデー回転子２０は外部
から磁界を印加することでファラデー効果を得るもの
と、自発磁化により外部磁界なしでファラデー効果を持
つものがあるが、以下、簡単のため磁界を印加するため
の磁石は図示しない場合があるものとする。

【０００５】次に、従来のＬＤモジュールの一例につい
て説明する。図１１に示すように、ＬＤモジュールＪ１
は、パッケージ１８内に少なくともＬＤ１５、レンズ６
Ａ、６Ｂ、光アイソレータ４、シングルモード光ファイ
バ１の一端部等が収納されている。なお、図中１６は受
光素子（以下、ＰＤともいう）、１７はペルティエクー
ラー、３２は光ファイバ余長部を保護するためのラバー
ブーツである。

【０００６】ＬＤ１５から出射された光は、レンズ６Ａ
でコリメートされ光アイソレータ４を通過し、レンズ６
Ｂで集光されシングルモード光ファイバ１に入射され
る。なお、各光部品は外部の環境から遮断するためパッ
ケージ１８及びラバーブーツ３２内に内蔵される。ま
た、レンズ６Ａ、６Ｂには、ボールレンズ、両凸レン
ズ、非球面レンズ、またはグレイデッドインデックスレ
ンズ（以下、ＧＲＩＮレンズという）等が用いられる。

【０００７】このような光モジュールＪ１では、光アイ
ソレータ４、レンズ６Ａ、６Ｂ等は独立した部品とし
て、それぞれが別々にホルダーに固定された後にアライ
メントされるので、部品点数が多く調整も煩雑で、大型
化するといった問題があった。

【０００８】また、光モジュール全体を小型化しアライ
メントを容易にするために、図１２に示すように、先球
９を備えたコア拡大光ファイバ１０を用いたファイバス
タブに光アイソレータ４を実装した光デバイスＪ２も提
案されている（特開平１０−６８９０９号公報等を参
照）。

【０００９】この光デバイスＪ２は、先球９を先端に形
成したコア拡大光ファイバ１０を中心に保持したフェル
ール３に光アイソレータ４が配設され、全体がスリーブ
１３内に固定されたファイバスタブ型光デバイスを構成
している。光デバイスＪ２では、光アイソレータ付きの
モジュールが光アイソレータの無いモジュールと同等の
工数で組み立てが可能になり非常に簡便に作製できる。

【００１０】また、コア拡大光ファイバを用いているの
で、焦点ずれ（光軸と平行方向でコア拡大光ファイバど
うしの距離に相当）のトレランスが大きいため、光ファ
イバどうしを離して、その間に光アイソレータ等の光学
素子を設置しても結合損失が少ないという利点がある。

【００１１】また、このようなコア拡大光ファイバは、
一般的なシングルモード光ファイバを局所的に加熱して
作られる。シングルモード光ファイバを加熱し、コアに
ドープされているＧｅ等のドーパントを拡散させ、ドー
パントの拡散領域を広くするとともに比屈折率差を小さ
くしている。

【００１２】光ファイバのコアとクラッドの比屈折率差
が変らないままコア径が大きくなると、シングルモード
条件が崩れマルチモードが励振されてしまう。コア拡大
光ファイバの場合は、熱によるドーパントの拡散のた
め、コアの拡大と比屈折率差の低下が同時に起こり、自
動的にｒ×（Ｄ）^1/2が一定に保たれる。ここで、ｒは
光ファイバのコアの半径、Ｄはコアとクラッドの比屈折
率差、ｒ×（Ｄ）^1/2は規格化周波数に比例する量であ
り、これが一定ならばシングルモード条件は保たれる。

【００１３】図９にコア拡大光ファイバを用いた光結合
の特性を示す。横軸に光ファイバ間の距離（対向間隔：
または後述するコア拡大部に形成する素子搭載用溝の
幅）、縦軸に光の結合損失を示す。ｗはそれぞれのモー
ドフィールド径（以下、ＭＦＤと略記する）を示し、各
曲線に対応する。なお、光の波長は光通信で一般に使わ
れる１．３１μｍとし、素子搭載用溝（光ファイバ間）
は空気（屈折率ｎ＝１）で満たされていることとした。

【００１４】ＭＦＤが１０μｍの場合は、光ファイバ間
が７０μｍで１ｄＢ以上の損失があるのに対し、ＭＦＤ
が４０μｍの場合は、光ファイバ間が８００μｍでも損
失が１ｄＢ以下であるので、ＭＦＤが大きくなると明ら
かに結合特性が改善されることがわかる。

【００１５】また、マルチモード光ファイバであるＧＩ
（グレイデッドインデックス）ファイバをレンズのよう
に用い、円筒部材の中に光アイソレータを設置した例が
知られている（米国特許５，３２５，４５６号を参
照）。この場合、光アイソレータの両端を挟むようにＧ
Ｉファイバを設置し、光学的な結合をとっている。

【００１６】ここで、ＧＩファイバとは、光ファイバの
中心軸から徐々に屈折率が下がるような軸対称の屈折率
分布を持つ光ファイバであり、一般にはマルチモード伝
送用に用いられている。ほとんどのＧＩファイバはほぼ
２乗の屈折率分布を持つ。この屈折率分布はＧＲＩＮレ
ンズと同様にレンズ効果をもつため、適当な屈折率分布
のＧＩファイバを適切な長さで用いれば結合光学系を構
成することができる。また、ＧＩファイバの特性を示す
パラメータとしては、クラッドとコア中心の屈折率差
△、コア径Ｄ、収束パラメータＡがある。

【００１７】さらに、ＧＩファイバ中の光線は図１０に
示すようなサインカーブの挙動を示すため、その長さを
その光線挙動の周期に対応させてピッチ（Ｐ）で表す。
図１０は横軸にピッチを表し、縦軸はＧＩファイバ内で
の光線の位置を示し、光が最も広がった個所を１として
相対的に図示したものである。なおＰ＝１はサインカー
ブの１周期（２π）に相当する。点光源から入射した光
が平行光になるのは最短のピッチでＰ＝０．２５であ
り、再度、点に収束するのは最短のピッチでＰ＝０．５
である。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、コア拡大光フ
ァイバを使う場合は以下のような問題がある。

【００１９】コア拡大光ファイバは前述のように光ファ
イバを加熱して作製している。コアを４０μｍ以上に拡
大するためには、１０００℃以上の温度で数時間から数
十時間の加熱が必要であり、非常に手間を要する。ま
た、コア径が１０μｍから４０μｍになる部分は、コア
径を徐々に拡大していくテーパ部が必要となる。このテ
ーパ部を作製するためには光ファイバに大きな温度差を
与えて局所加熱しなければならない。単にテーパ状のコ
アを形成するだけでなく、テーパ部の長さ，角度はで光
学特性が大きく変化するため、急激な温度勾配と微妙な
制御が必要となる。

【００２０】またコア拡大部は数ｍｍであるにもかかわ
らずデバイス１個につき必ず１回はこの熱加工が必要に
なり効率が悪い。

【００２１】また、ＧＩファイバをレンズとして用いた
光学系では、以下のような問題点がある。

【００２２】シングルモード光ファイバの先端に、マル
チモード光ファイバであるＧＩファイバを接続し、細孔
の両端から挿入するが、細孔にはクリアランスが必要で
あり、光ファイバは細孔内でμｍ単位の位置ずれが必ず
生じる。即ち両端から光ファイバを挿入してつき当てる
が場合は必ず軸ずれが生じてしまう。しかも、細孔の中
なのでずれを修正することが不可能である。

【００２３】さらに、ＧＩファイバはレンズと同じ機能
を有するため、焦点距離の調節が不可欠である。適当な
幅を保持したまま固定しなければならず、固定作業中に
光ファイバが動くと損失が増大するといった問題が発生
する。また、両端から細孔に挿入した光ファイバを光学
素子に押し当てて位置決めする場合、光学素子の厚さが
ＧＩファイバの結合長に合わせてあることが前提にな
る。さらに、光学素子の厚み交差で損失が生じる。ま
た、素子と光ファイバ端面間が接触してしまうので屈折
率整合材等を充填するのが困難であるといった問題があ
った。

【００２４】さらに光モジュールを構成する場合はパッ
ケージ内に外部から湿気等が進入しないために気密性が
重視されるが光デバイスＪ２では気密や封止に関し、何
ら言及されておらず、また、米国特許５，３２５，４５
６では気密性を保つために、複雑で作製が困難な形状の
金属チューブのフィードスルーを必要とするばかりでな
く、部品点数も多く複雑化する。

【００２５】そこで本発明は、上述の諸問題を解消し、
小型で集約され、受発光素子とのアライメントが容易
で、かつ、簡便に気密構造の可能な光デバイス及びそれ
を備えた光モジュールを提供することを目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光デバイスは、一端に光半導体素子を光接
続させるためのレンズ部を備えた第１シングルモード光
ファイバの他端に、第１マルチモード光ファイバ、コア
レス光ファイバ、第２マルチモード光ファイバ、及び第
２シングルモード光ファイバを順次一列に接続して基体
に固定して成るとともに、前記コアレス光ファイバに形
成した素子搭載用溝に光学素子を配設し、且つ前記基体
の外周に金属から成る接合用帯状体を設けたことを特徴
とする。

【００２７】例えば具体的には、光デバイス一端部に光
半導体素子を光接続させるためのレンズ部を有する第１
シングルモード光ファイバの他端部に、第１マルチモー
ド光ファイバ及びコアレス光ファイバ第２マルチモード
光ファイバ、及び第２シングルモード光ファイバを順次
一列に接続して基体に固定してなるとともに、前記コア
レス光ファイバの中途に素子搭載用溝を形成し、該素子
搭載用溝に光学素子を配設した光デバイスにおいて、前
記基体の外周にメタライズを施したことを特徴とする。

【００２８】また、本発明の光デバイスは、一端部に光
半導体素子を光接続させるためのレンズ部を有する第１
シングルモード光ファイバの他端部に、第１マルチモー
ド光ファイバ及びコアレス光ファイバ第２マルチモード
光ファイバ、及び第２シングルモード光ファイバを順次
一列に接続して基体に固定してなるとともに、前記コア
レス光ファイバの中途に素子搭載用溝を形成し、該素子
搭載用溝に光学素子を配設した光デバイスにおいて、前
記基体の外周を半田付けまたは溶接が可能な材質で帯状
に覆う外周帯を形成し、かつ、前記基体と前記外周帯の
境界において気密接合されていることを特徴とする。

【００２９】さらに、本発明の光デバイスは、一端部に
光半導体素子を光接続させるためのレンズ部を有する第
１シングルモード光ファイバの他端部に、第１マルチモ
ード光ファイバ、コアレス光ファイバ、第２マルチモー
ド光ファイバ、及び第２シングルモード光ファイバを順
次一列に接続して基体に固定してなるとともに、前記コ
アレス光ファイバの中途に素子搭載用溝を形成し、該素
子搭載用溝に光学素子を配設した光デバイスにおいて、
前記基体および第２シングルモード光ファイバの基体か
ら突出した部分の一部の外周を半田付けまたは溶接が可
能な材質の被覆部材で覆い、かつ、前記基体と前記被覆
部材の境界または、第２シングルモード光ファイバと被
覆部材の境界において気密接合されていることを特徴と
する。

【００３０】また、本発明の光デバイスは、前記の光デ
バイスにおいて基体がフェルールであることを特徴とす
る。

【００３１】また、本発明の光モジュールは、前記光デ
バイスと、該光デバイスの第１シングルモード光ファイ
バのレンズ部に光接続する光半導体素子とをそれぞれ配
設し、前記光デバイスとパッケージとを気密接合するこ
とを特徴とする。

【００３２】また、前記光デバイスの第１のシングルモ
ード光ファイバの受発光素子側に位置する端面は該受発
光素子と光結合を得るために先球加工されていることを
特徴とする。

【００３３】さらに、前記光デバイスにおいて、コアレ
ス光ファイバの途中に設けられた素子搭載用溝に設置す
る光学素子が光アイソレータであることを特徴とする。
光アイソレータは、偏光面が互いに４５度傾いた一対の
偏光子の間に偏光面を４５度回転させるファラデー回転
子を配し一体化して構成されるが、ファラデー回転子が
自発磁化を有するものであれば、ファラデー回転子に磁
界を印加する磁石を省くことができる。

【００３４】また、前記光デバイスと受光または発光す
る光素子を、それぞれパッケージ内配設し、前記光デバ
イスとパッケージの境界部において気密接合されて成る
光モジュールを構成するものとする。

【００３５】マルチモード光ファイバとして用いられる
ＧＩファイバとこのＧＩファイバに挟まれるコアレス光
ファイバは、焦点距離調節と軸ずれ防止、組み立ての簡
易化のために極めて重要な役割をもつ。もともと一本の
光ファイバなので、これを分断したものは軸ずれが原理
的に発生しない。

【００３６】コアレス光ファイバの長さによって予め焦
点位置が精密に決定されており、保証されている。細孔
内で調整するというような煩雑な作業が不要である。前
述のような利点はコアレス光ファイバを分断する構造で
あるからこそ可能になっている。

【００３７】これにより、ファイバスタブ内に光アイソ
レータ等の光素子をほぼアライメントフリーで実装した
コンパクトな光デバイスを構成することができる。ま
た、この光デバイスの外周部はメタライズされたり、半
田付けや溶接の可能な金属が気密接合されているため簡
便な構造でパッケージ全体を気密封止した信頼性の高い
光モジュールを容易に構成できる。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係る実施形態につ
いて模式的に示した図面に基づき詳細に説明する。な
お、各図において同一部材については、同一符号を付し
説明を省略するものとする。

【００３９】図１に示すように、本発明の光デバイスＳ
１は、予めその外周部に金属から成る接合用帯状体であ
るメタライズ層１１が環状に施された基体であるフェル
ール３内に、第１シングルモード光ファイバ１Ａ、第1
マルチモード光ファイバであるＧＩファイバ２Ａ、コア
を持たないコアレス光ファイバ５、第２マルチモード光
ファイバであるＧＩファイバ２Ｂ、第２シングルモード
光ファイバ１Ｂを順次一列に接続した光ファイバ体Ｆを
収納してなる。

【００４０】フェルール３から突出したシングルモード
光ファイバの一端は、光半導体素子（発光素子または受
光素子）と結合するために先球９が加工されており、他
端はフェルール３の端面にて研摩加工もしくはシングル
モード光ファイバを一定長備えた形の所謂ピグテイル形
状としている。フェルール３内で分断されたコアレス光
ファイバ５は素子搭載用溝７内に配設した光学素子（例
えば光イソレータ４）介して光接続させるようにしてい
る。

【００４１】上記コアレス光ファイバ５の長さは、２つ
のＧＩファイバ２Ａ、２Ｂによるビームスポットが中央
で一致するように調整されている。シングルモード光フ
ァイバを伝播する光は単一のモードのみが可能で一定の
ＭＦＤを保っている。また、第１シングルモード光ファ
イバ１Ａの一端に光半導体素子を光接続させるためのレ
ンズ部である先球９を備えることにより、光半導体素子
と第１シングルモード光ファイバ１Ａは高効率に光結合
が可能になるが、この先球９と光半導体素子の相対位置
関係、即ち光入射条件が変化してもシングルモード光フ
ァイバを伝播し、出射される光はパワー以外は常に同一
の条件で、レンズ効果を持つＧＩファイバ２Ａに入射す
るので光結合特性が安定する。なお、この先球９はレン
ズ効果を有し光半導体素子に光接続できるものであれば
その形状は問わない。

【００４２】また、ＧＩファイバ２Ｂはマルチモードフ
ァイバであるため、光入射条件により出射条件が大きく
変化する。このため、光学素子挿入部での結合特性を保
証することができない。そこで、コアレス光ファイバを
接続することにより、予め焦点距離を厳密に調整すると
同時に、光ファイバ間の軸ズレを防止することができ
る。

【００４３】具体的には、光デバイスＳ１は例えば直径
１．２５ｍｍ、長さ１２ｍｍの、アルミナ、ジルコニ
ア、ガラス等からなるフェルール３の外周に、帯状にメ
タライズ層１１として、クロム／金、ニッケル／金（金
属膜の下層／上層の順に表記）等の構成の膜を真空蒸
着、メッキ等により形成する。さらに、ＭＦＤが例えば
１０μｍの第１シングルモード光ファイバ１Ａ、Ｐ（ピ
ッチ）＞０．２５の第１ＧＩファイバ２Ａ、第１ＧＩフ
ァイバ２Ａから出射される光のビームウエストと第２Ｇ
Ｉファイバ２Ａの出射端面の距離をｄとして、長さ２ｄ
のコアレス光ファイバ５、第１ＧＩファイバ２Ａと同じ
長さの第２ＧＩファイバ２Ｂ、第２シングルモード光フ
ァイバ１Ｂを縦列に接続し、第１シングルモード光ファ
イバ１Ａの先端を先球９に加工し光ファイバ体Ｆとし
た。さらに、前記フェルール３の貫通孔３ａに光ファイ
バ体Ｆを挿入し、固定する。さらにコアレス光ファイバ
５の部分で貫通孔３ａを横切るように幅１ｍｍ程度の素
子搭載用溝７を形成する。

【００４４】第２シングルモード光ファイバ１Ｂは、フ
ェルール３の後端面３ｃが一致するように研摩される
か、そのまま光ファイバの余長をもったピグテイル形状
にされる。そして、この素子搭載用溝７内に、偏光子１
９Ａ，１９Ｂとファラデー回転子２０を一体成形後、切
断して作製した光アイソレータ４を設置するとともに、
光アイソレータ４の偏光子１９Ａ，１９Ｂの光入出射面
とコアレス光ファイバ５の一端部との間に、屈折率をコ
アレス光ファイバ５に整合させた透光性の屈折率整合接
着剤８を設ける。なお、前述のように、ここでは磁界印
加手段は省略する。また、光アイソレータ４の表面は反
射量０．２％以下の図不示の反射防止膜が形成されてい
るものとする。

【００４５】また、ＧＩファイバ端面に点光源が存在し
た場合のコリメート条件は、Ｐ＝０．２５であるが、実
際に結合効率が最も高いのは、２つのＧＩファイバから
のビームウェストが一致する場合である。Ｐ＝０．２５
では、ビームウェストはちょうどＧＩファイバの出射端
面に位置することになり、ＧＩファイバ間に光学素子を
挟む場合はビームウェストは一致しない。従って、ＧＩ
ファイバの出射端面から離れた位置にビームウェストを
形成するためにはＰ＞０．２５の条件が必要になる。

【００４６】第１シングルモード光ファイバ１Ａの先球
９から入った光は、第１ＧＩファイバ２Ａによってビー
ム径を拡大され、コアレス光ファイバ５の中央でビーム
ウェストをもつビームとなって光アイソレータ４を通過
し、再びコアレス光ファイバ５内を通過し、第２ＧＩフ
ァイバ２Ｂによりビーム径を１０μｍに収束させられ、
第２シングルモード光ファイバ１Ｂに伝播する。この光
デバイスＳ１は、後端面３ｃにおいて第２シングルモー
ドファイバ１Ｂはその余長を１ｍほど有し図不示のコネ
クタがその終端に取り付けられている。

【００４７】本発明によれば、光伝送路中に光アイソレ
ータ４等の光学素子を挿入する構成であっても、ほぼア
ライメントフリーとなる。また、ＧＩファイバを用いて
いるが、その焦点距離はコアレス光ファイバ５の長さで
調整済みで光ファイバ体組み立て時点で保証されてお
り、素子実装後に調整する必要がない。これは工程の簡
略化ばかりでなく、工程の初期段階で、即ち光学素子等
を固定する前に結合効率の不具合が確認できるため、工
程トータルの効率化と不良による損害を大幅に減らすこ
とが可能になる。

【００４８】また、ここではコアレス光ファイバ５を分
断する素子搭載用溝７内に特に光アイソレータ４を用い
る例を示したが、波長板や波長フィルターといった光学
素子でも適用可能である。

【００４９】また、本発明では、図３に示すように本発
明の光デバイスＳ１とこの光デバイスＳ１と光結合させ
る光半導体素子とをパッケージ１８に内蔵するモジュー
ルＭ２を構成することができる。このように、光デバイ
スＳ１の外周において、環状のメタライズ層（接合用帯
状体）１１とパッケージ１８を半田３０で気密封止する
ことにより、簡便に信頼性の高い気密構造を実現され
る。

【００５０】また、本発明の光デバイスは図４に示す構
成としてもよい。即ち前述した光ファイバ体Ｆを挿入固
定するフェルール３において、外周を一周にわたって帯
状に覆う金属の外周体（接合用帯状体）２７をフェルー
ル３に対して低融点ガラス等の封止剤２９で接合する。
これにより外周体２７とフェルール３の境界は高性能の
気密性が保たれる。なお、外周体２７とフェルール３の
接合に用いる封止剤は超音波半田付けのような直接接合
可能な半田を用いても良い。

【００５１】さらに図５に示すようにこの光デバイスＳ
２と、光デバイスＳ２と光結合させる光半導体素子とを
パッケージ１８に内蔵するモジュールＭ３において、光
デバイスＳ２の外周体２７とパッケージ１８をシーム溶
接で気密封止することにより、簡便に信頼性の高い気密
構造を実現することが可能になる。なお外周体２７は溶
接が容易なＳＵＳや５０アロイといった合金が好適であ
る。

【００５２】また、本発明の光デバイスは図６に示す構
成としてもよい。即ち前述した光ファイバ体Ｆを挿入固
定するフェルール３において、フェルール３から突出し
余長をもった第２シングルモード光ファイバ２Ｂの外周
とフェルール３の後端部の外周を半田付けまたは溶接が
可能な材質の被覆部材（接合用帯状体）２８で環状に覆
い、フェルール３と、被覆部材２８の境界をまたは、第
２シングルモード光ファイバと被覆部材２８の境界にお
いて先に記載したような低融点ガラス付けや超音波半田
といった封止剤２６で気密接合を施し光デバイスＳ３を
構成する。

【００５３】さらに図７に示すようにこの光デバイスＳ
３と、光デバイスＳ３と光結合させる光半導体素子とを
パッケージ１８に内蔵するモジュールＭ３において、光
デバイスＳ３の被覆部材２８とパッケージ１８をシーム
溶接で気密封止することにより、簡便に信頼性の高い気
密構造を実現することが可能になる。

【００５４】

【実施例】以下に、本発明をより具体化した実施例につ
いて説明する。

【００５５】〔例１〕図２（ａ）〜（ｆ）を用いて説明
する。図２（ａ）に示すように、ＭＦＤが約１０μｍの
石英系シングルモード光ファイバ１Ａの先端に、△＝
０．８５％、コア径が１０５μｍ、収束パラメータＡ＝
３．３７×１０−６μｍ−２、ＧＩファイバ２Ａを放電
加工により融着し、ピッチＰ＝０．２５８（６５３μ
ｍ）になるようＧＩファイバ２Ａを切断した。

【００５６】周囲の媒質がｎ＝１．４６（コアレス光フ
ァイバ５の屈折率に相当）であれば、ＧＩファイバ２Ａ
の端面１５から、このＧＩファイバ２Ａで形成される出
射光のビームウェストまでの距離は５５０μｍとなる。

【００５７】次に、図２（ｂ）に示すように、ｎ＝１．
４６の屈折率をもつコアレス光ファイバ５をＧＩファイ
バ２Ａに放電加工により融着し、１１００μｍの長さで
切断した。そして、図２（ｃ）に示すように、ＧＩファ
イバ２Ａと同じ構成のＧＩファイバ２Ｂ、シングルモー
ド光ファイバ１Ｂをこの順に融着接続し、最後に図２
（ｄ）のようにシングルモード光ファイバ１Ａの一端に
研摩加工によりＲ＝５μｍの先球９を形成し光ファイバ
体Ｆとした。

【００５８】次に図２（ｅ）のように、その外周に２０
〜３０μｍ厚でモリブデン−マンガン層を形成し、その
上にニッケルを約３μｍ、さらに金を０．１μｍ厚で電
解めっきを行い幅２ｍｍのメタライズ層１１を形成した
直径１．２５ｍｍ，長さ１２ｍｍのジルコニアフェルー
ル３の貫通孔３ａに挿入固定した。固定にはエポキシテ
クノロジー社製熱硬化型エポキシ接着剤エポテック３５
３ＮＤを用いた。気密性を高めるため、低融点ガラスや
半田を用いても良い。さらに、コアレス光ファイバ５の
部分で貫通孔３ａを横切るように幅１ｍｍの素子搭載用
溝７を形成した。なお、この加工にはＤＩＳＣＯ製ダイ
サーブレードＳＤＣ３２０Ｒ１０ＭＢ０１を用いた。

【００５９】そして、図２（ｆ）に示すように、この素
子搭載用溝７内において、偏光子１９Ａ，１９Ｂ，ファ
ラデー回転子２０を一体成形後、切断して作製した光ア
イソレータ４を設置した。ここで、コアレス光ファイバ
５と屈折率を整合させた紫外線硬化型接着剤や熱硬化型
の接着材８（例えばＮＴＴアドバンストテクノロジー社
の紫外線硬化型エポキシ接着剤＃９５３９、ダイキン工
業社製の紫外線硬化型接着剤オプトダイン、またはエポ
キシテクノロジー社製熱硬化型接着剤エポテック３５３
ＮＤ等）を用いて光アイソレータ４とコアレス光ファイ
バ５の間に充填接着し光りデバイスＳ１を構成した。

【００６０】光アイソレータ４は、偏光子１９Ａ，１９
Ｂ（厚さ２００μｍ、屈折率１．５）、ファラデー回転
子２０（磁性ガーネット、厚さ３５０μｍ、屈折率２．
２）から成り、各々の光透過面は反射防止膜を形成した
後に、エポキシ系の透光性の接着剤（例えば、エポキシ
テクノロジー社製熱硬化型接着剤エポテック３５３Ｎ
Ｄ）で接合されている。なお、光アイソレータ４は１０
ｍｍ角以上の大型の素子で一括アライメントを行い接着
した後に、４００μｍ角に切断されている。厚さは７５
０μｍとなる。また、ここでは自発磁化型のガーネット
を用いるため磁石は不要である。

【００６１】なお、本発明の光デバイスにおいては、Ｌ
Ｄモジュールに実装する際に、ＬＤ側のコア拡大光ファ
イバの端面は、反射を防ぎ結合効率も同時に向上させる
ため先球９としているが、光モジュールの設計によって
は、レンズを設けても良い。

【００６２】また図３は本発明の光デバイスＳ１を用い
てＬＤモジュールＭ１を構成した例を示す。基板１４の
Ｖ型の溝に、ＬＤ側端面を先球加工した光デバイスＳ１
の第１シングルモード光ファイバ１Ａを固定した。ＰＤ
１６は光強度を安定化するためにＬＤ１５の光をモニタ
ーする。光デバイスＳ１はパッケージ１８の開口部１８
ａにて半田３０により封止され、気密性の高いＬＤモジ
ュールＭ１を構成した。

【００６３】〔例２〕図４に示すように直径１．２５ｍ
ｍ、長さ１２ｍｍのジルコニア性フェルール３の外周に
リング上の外周帯２７を設置し、低融点ガラス等の封止
剤２６で気密接合した。ここで、フェルール３内の光フ
ァイバ体Ｆの作製手順は実施例１と同様であり、光ファ
イバ体Ｆが組み立てられた段階で光学特性は保証されて
いる。また、光ファイバ体Ｆはフェルール３に挿入固定
し、素子搭載用溝を形成して光アイソレータ４を固定す
る手順も実施例１と同様である。これにより、単純な構
成で気密封止が可能なモジュールが簡便に構成可能な光
デバイスＳ２とすることができる。なお、図中２４はフ
ァイバ素線を被覆するジャケットである。

【００６４】また、図５に示すように、光デバイスＳ２
を用いてＬＤモジュールＭ２を構成した。基板１４のＶ
型の溝に、ＬＤ側端面を先球加工した光デバイスＳ２の
第１シングルモード光ファイバ１Ａを固定した。ＰＤ１
６は光強度を安定化するためにＬＤ１５の光をモニター
する。光デバイスＳ１はパッケージ１８の開口部１８ａ
にリング２９にＹＡＧレーザーによるシーム溶接を施さ
れ、リング２９はパッケージ１８に、同じくＹＡＧレー
ザーにて溶接される。リング２９は第１シングルモード
光ファイバ１Ａが大きくたわまないように、パッケージ
１８に対し位置調整するために設けられている。これに
より、気密性の高いＬＤモジュールＭ２を構成した。

【００６５】〔例３〕図６に示すように、直径１．２５
ｍｍ、長さ１２ｍｍのジルコニア性フェルール３の後端
の外周と第２シングルモード光ファイバ１Ｂの一部を覆
う形状にした被覆部材２８を設置し、封止剤２６で気密
接合した。フェルール３内の光ファイバ体Ｆの作製手順
は実施例１と同様であり、光ファイバ体Ｆが組み立てら
れた段階で光学特性は保証されている。また、光ファイ
バ体Ｆはフェルール３に挿入固定し、素子搭載用溝を形
成しで光アイソレータ４を固定する手順も実施例１と同
様である。

【００６６】封止接合部分はパッケージ内外の境界部に
於ける封止剤の断面積が小さい方が気密性が高い。した
がって例１、例２のようにフェルール３の外周部で封止
するよりも光ファイバの外周で封止した方が気密性は優
れることになる。これにより、単純な構成でさらに高度
な気密封止が可能な光モジュールＳ３とすることができ
る。２４はファイバ素線を被覆するジャケットである。

【００６７】また、図７に示すように、光デバイスＳ２
を用いてＬＤモジュールＭ３を構成した。基板１４のＶ
型の溝に、ＬＤ側端面を先球加工した光デバイスＳ２の
第１シングルモード光ファイバ１Ａを固定した。ＰＤ１
６は光強度を安定化するためにＬＤ１５の光をモニター
する。光デバイスＳ１はパッケージ１８の開口部１８ａ
にリング２９にＹＡＧレーザーによるシーム溶接を施
し、リング２９はパッケージ１８に同じくＹＡＧレーザ
ーにて溶接した。リング２９は第１シングルモード光フ
ァイバが大きくたわまないように、パッケージ１８に対
し位置調整するために設けた。これにより、気密性の高
いＬＤモジュールＭ３とすることができた。

【００６８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の光デバイ
ス及び光モジュールによれば、以下の顕著な効果を奏す
ることができる。

【００６９】レンズを用いていないため簡略な構成で安
価に作製が可能である。

【００７０】基本となる複数の光ファイバを一列に接続
した光ファイバ体は、マルチモード光ファイバ（例えば
ＧＩファイバ）とコアレス光ファイバの接続部の調整の
みでよく、調整軸が少なく組み立てが容易である。２つ
のマルチモード光ファイバに挟まれるコアレス光ファイ
バは、焦点距離調節と軸ずれ防止、組み立ての簡易化の
役割をもっており、もともと一本の光ファイバなのでこ
れを分断したものは軸ずれは原理的に発生しない。

【００７１】また、例えばフェルールの細孔の両端から
光ファイバ体を挿入する場合の細孔内で調整するという
ような煩雑な作業が不要である。

【００７２】また、光ファイバ体に光学素子を挿入する
場合は、コアレス光ファイバ部に素子搭載用溝を形成す
れば良い。素子搭載用溝位置はコアレス光ファイバの範
囲でさえあればずれても全く問題が生じないため極めて
作製しやすい。また、光学素子である例えば光アイソレ
ータの挿入は、ほぼアライメントフリーで行うことがで
きる。

【００７３】また、光ファイバを用いた光学系である
が、作製に手間がかかり制御の難しいコア拡大光ファイ
バを用いている必要がない。

【００７４】また、光ファイバ体をフェルールに収納し
た光デバイスは小型で安定性が高い。

【００７５】さらに、基体の外周に金属から成る接合用
帯状体を設けているので、パッケージと容易に半田封止
構造を取ることが可能で、簡便に封止性の高いモジュー
ルとなすことができる。

【００７６】さらに、接合用帯状体とパッケージとをレ
ーザー溶接することが可能である。レーザー溶接は半田
封止より、さらに簡便で短時間の工程であり、また、熱
も局所的にしか発生しないため、光デバイスに内蔵され
ている光学素子やレーザーモジュール内の光半導体素子
に与える影響が少ない。

【００７７】また、光デバイスの後端を金属の被覆部材
（接合用帯状体）で被覆する構成を採用することによ
り、光ファイバと被覆部材を半田封止等が可能な上、光
ファイバを基体のみで支持する場合に加え、より封止経
路が長くなるため光デバイス自体の封止性が向上し、パ
ッケージへの封止接合が容易である。

【００７８】さらに、基体をフェルールで構成すると、
フェルールの中心軸に対し光ファイバが高精度に固定さ
れるため、例えば第１シングルモード光ファイバの一端
に形成したレンズ部（先球部）と光半導体素子とのアラ
イメントが容易になり、また、耐久性が高く、小型にす
ることが可能になる。

【００７９】そして、このような光デバイスを用いるこ
とにより、小型で作製容易、安価で経時変化の少なく、
気密性の優れた光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】本発明に係る光デバイスを模式的に説明する断
面図である。

【図２】（ａ）〜（ｆ）は本発明に係る光デバイスの作
製工程を模式的に説明する断面図である。

【図３】本発明に係る光モジュールを模式的に示す断面
図である。

【図４】本発明に係る光デバイスを模式的に示す断面図
である。

【図５】本発明に係る光モジュールを模式的に説明する
ための断面図である。

【図６】本発明に係る光デバイスを模式的に示す断面図
である。

【図７】本発明に係る光モジュールを模式的に説明する
ための断面図である。

【図８】光アイソレータの動作を模式的に示す斜視図で
ある。

【図９】コア拡大光ファイバの結合間隔と回折損失の関
係を示すグラフである。

【図１０】ＧＩファイバ（マルチモード光ファイバ）内
の光の挙動を説明する模式図である。

【図１１】従来の光モジュールを説明する一部断面図で
ある。

【図１２】従来のコア拡大光ファイバに光アイソレータ
を実装したデバイスを説明する断面図である。

【符号の説明】

１、１Ａ、１Ｂ：シングルモード光ファイバ ２Ａ、２Ｂ：ＧＩファイバ（マルチモード光ファイバ） ３：フェルール（基体） ３ａ：貫通孔 ４：光アイソレータ ５：コアレス光ファイバ ６Ａ，６Ｂ：レンズ ７：素子搭載用溝 ８：屈折率整合接着剤 ９：先球（レンズ部） １０：コア拡大光ファイバ １１：メタライズ層（接合用帯状体） １２：Ｖ溝 １３：スリーブ １４：基板 １５：ＬＤ（発光素子：光半導体素子） １６：ＰＤ（受光素子：光半導体素子） １７：ペルティエクーラー １８：パッケージ １８ａ：パッケージ開口部 １９Ａ，１９Ｂ：偏光子 ２０：ファラデー回転子 ２２：順方向入射光 ２３：逆方向入射光 ２４：ファイバジャケット ２６：封止剤 ２７：外周体（接合用帯状体） ２８：被覆部材（接合用帯状体） ２９：リング ３０：半田 ３２：ラバーブーツ Ｊ１：光モジュール Ｊ２：光デバイス Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３：光モジュール Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３：光デバイス Ｆ：光ファイバ体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端に光半導体素子を光接続させるため
   のレンズ部を備えた第１シングルモード光ファイバの他
   端に、第１マルチモード光ファイバ、コアレス光ファイ
   バ、第２マルチモード光ファイバ、及び第２シングルモ
   ード光ファイバを順次一列に接続して基体に固定して成
   るとともに、前記コアレス光ファイバに形成した素子搭
   載用溝に光学素子を配設し、且つ前記基体の外周に金属
   から成る接合用帯状体を設けたことを特徴とする光デバ
   イス。
2. 【請求項２】 基体上に、前記光デバイスと、該光デバ
   イスの第１シングルモード光ファイバのレンズ部に光接
   続する光半導体素子とをそれぞれ配設して成る光モジュ
   ール。