JP2003124559A - 光モジュール及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
に調芯・固定することができる光モジュールを提供す
る。 【解決手段】 回転軸に対して傾斜した入射面を持つエ
タロンを光軸に近い回転軸回りに回転するか、もしく
は、端面を斜めに研磨したレンズを光軸回りに回転する
かの方法によって、エタロンに対するビームの入射角度
を微妙に変化調節できる構成とし、エタロンに対するレ
ーザの入射角度を高精度に調芯・固定を可能とする。
Description
の製造方法に関するものである。
量の大容量化が求められている。このため、一本の光フ
ァイバに波長の異なる複数の光を伝送させ、大容量化を
図る波長多重光通信システムが実用化されている。使用
する波長は、光ファイバの伝送損失が小さい、波長1.
3または1.55μm付近の帯域に限られているため、
隣り合う波長の間隔を狭くすれば伝送可能な波長数を増
やすことができる。使用する波長はITU(Inter
national Telecommunicatio
n Union)の勧告により、ITUグリッドとして
標準化されており、使用波長の周波数間隔(スペーシン
グ)は、200GHz、100GHz、50GHzと狭
くなる傾向にあり、これらを波長間隔で表すと1.6n
m、0.8nm、0.4nmに対応する。波長間隔を狭
くするためには、各波長の高精度な安定化が必要とな
り、その光源として、半導体レーザの発振波長を安定化
した光モジュールの需要が伸びている。
ジュールにおいて、波長をモニタして安定化する方法が
いくつか提案されてきた。特に繰り返し波長選択性を有
するエタロンフィルタ(エタロン)は、複数の異なる波
長に対して1ヶのエタロンで波長検出ができる利点があ
り、使用されている例が多い。波長を検出して安定化す
る方法として、レーザ光をレンズで拡散光にしてエタロ
ンに斜めに入射して、入射角の異なる2ヶ所の透過光量
の差をフォトダイオードで検出しており、例えば、特開
平10−079723号公報「波長分割多重光伝送シス
テム用の波長監視制御装置」に記載されている。
ビームスプリッタで2分割して、一方の光をエタロンに
ほぼ直角に入射して、波長を検出安定化する方法とし
て、例えば、「波長検出部内蔵チューナブルLDモジュ
ール(2000.3の電子情報通信学会総合大会C−3
−143)」に記載の技術がある。また、レーザ光の一
部分のみをエタロンに入射してビームスプリッタを使用
しない方法としては、例えば、特開2000−2237
47号公報「発光装置」に記載されている。
公報には、エタロンを基板に対して水平方向に首振りす
ることが記載されている。
合、エタロンの繰り返し波長選択性を利用して、複数の
異なる波長に対して1ヶのエタロンで波長検出ができる
利点があるが、その反面、特定の波長付近の変化を検出
するには、一般には、エタロンへのレーザの入射角度を
高精度に調芯・固定する必要がある。上述のように、エ
タロンに対するレーザの入射角度を調整する方法として
は、ベースに対して水平方向に首振りさせる方法も考え
られるが、それだけではエタロンに対するレーザの入射
角度が大きくなった場合に、特性上エタロンの透過光量
が減少する。このため、前述のいずれの方法でも、直角
の入射角度付近で、エタロンを首振りして高精度に調芯
・固定する必要がある。
るレーザの入射角度を微調整することができる技術を提
供することにある。
長選択性を利用して、複数の異なる波長に対して波長検
出をする場合に、エタロンに対するレーザの入射角度を
高精度に調芯した光モジュールを提供することにある。
ために、第1の発明では、半導体レーザと、該半導体レ
ーザから出射されたビームを変換するレンズと、該変換
されたビームを波長選択するフィルタと、フィルタを透
過したビームを入射する受光素子とを備えた光モジュー
ルであって、フィルタはほぼ平行な入射面と出射面を備
えた円柱形状であって、入射面の法線が円柱の中心軸に
対して0度以外の角度を有するものがある。
いるので、該フィルタをフィルタの中心軸に回転させる
ことによりエタロンの透過光量を調整することができる
ので、特定の波長に対するエタロンの透過光量を容易に
目標値に設定させることができる。
該半導体レーザから出射されたビームを変換するレンズ
と、該変換されたビームを波長選択するフィルタと、フ
ィルタを透過したビームを入射する受光素子とを備えた
光モジュールであって、フィルタは、ほぼ平行な入射面
及び出射面と、入射面と出射面の間に少なくとも一つの
側平面を有し、側平面と基板とが0度以上の角度を有す
るように基板上に固定されているものがある。
で場所決めし、さらに、回転させることができるので、
よりエタロンの透過光量の調整が容易に行うことができ
る。
には、側平面と基板との角度を保持する保持部材を有す
るようにすれば、より安定するので、増加させたエタロ
ンの透過光量の変動を防止することができる。
定できるが、側平面にはんだ付け用のメタライズを形成
しておくと、はんだとフィルタの接着性が向上する。
側平面で基板に固定することで、フィルタの透過特性を
段階的に制御できるようになる。
フィルタの透過特性を連続的且つ段階的に変化させるこ
とができるようになる。
り、どの向きにフィルタを向けた場合にどうようなエタ
ロンの透過特性が得ることができるのかが、把握できる
ようになる。つまり、回転により透過特性を変化させる
場合の基準点として用いることできるようになるので、
より設置が容易になる。
にフィルタとの位置合わせに用いる印を付しておくこと
により、フィルタに付した印やフィルタの凹凸との位置
合わせが可能になるので、フィルタに印を付した場合と
同様に設置が容易になる。
光軸に対して角度を持たせ、該角度とは異なる角度を回
転軸にして回転させ、固定するようにしてフィルタを光
モジュールに設置して製造すれば、フィルタの特性を設
置の際に容易に変更できるようになる。
の光軸中心又は該光軸に対して平行な線を回転軸として
フィルタを回転させるようにすると、より所望の透過特
性を選ぶことができる。
にレンズ中心をオフセット配置するようにすれば、さら
に所望のフィルタ特性を得ることができる。
導体レーザと、半導体レーザから出射されたビームを変
換するレンズと、その変換されたビームを波長選択する
フィルタと、フィルタを透過したビームを入射する受光
素子とを備えた光モジュールにおいて、レンズの出射面
が回転軸に対して垂直から傾けた形状をしているものを
レンズに用いるものがある。
過特性を変更することができるので、エタロンの透過光
量を容易に目標値に設定させることができる。
選択性フィルタを介して受光素子に入射し、残りのビー
ムを別の受光素子に入射させることにより、モニタリン
グをすることができるので、透過光量を調整させるよう
各部材の配置を制御できるようになる。
レーザと、該半導体レーザから出射されたビームを変換
するレンズと、その変換されたビームの方向を変換する
ウェッジ基板と、その変換されたビームを波長選択する
フィルタと、フィルタを透過したビームを入射する受光
素子とを備えた光モジュールにおいて、ウェッジ基板の
出射面を回転軸に対して垂直から傾けた形状であって、
ウェッジ基板を入射側のビーム光軸を中心に回転可能に
する構造がある。
整することができる。
を付加したものを用いるとさらに好ましい。
性フィルタであって、円柱中心軸に対して傾いた面と、
該円柱の外周に沿ってレーザスポット溶接可能な金属を
備えさせるものを光モジュールのフィルタに適用する
と、フィルタの透過特性を容易に調整することができ
る。
一部の波長の光を透過する波長選択性フィルタの製造方
法であって、該円柱の外周に沿ってはんだ付け可能なメ
タライズを施すものを用いると、フィルタの透過特性を
容易に調整することができる。
て、幾つかの実施例を用い、図を参照して説明する。
の構成及び動作について図1をもちいて説明する。図1
は本発明による光モジュールの第1の実施例を示す平面
図である。半導体レーザ11より、前方に出射された光
は第1前方レンズ17で平行な前方ビーム71になり、
アイソレータ等(図示せず)を透過後、第2前方レンズ
18にて集光され光ファイバフェルール19の端面の中
心にあるファイバ29に入射され、通信用に使われる。
この光の光量と波長を安定化するために、半導体レーザ
11の後方に波長モニタ光学系が付加される。以下の同
様の図では、本発明に直接関係しない前方の光学系は図
示を省略する。
位置決めされ、はんだ付け、溶接、接着等により実装さ
れる。半導体レーザ11から後方に出射されたレーザ光
は、レンズ12で平行な後方ビーム20にされる。後方
ビーム20は、エタロン14bを透過後、波長変動を検
出する第1の受光素子15に入射される。ここで、エタ
ロンの特性を先に説明する。
めのエタロンの側面図である。図2に示すように、エタ
ロン14は高い平行度と平面度を持ち、光学ガラスや石
英ガラス等でできた平行平板であり、平行平板の両面は
半透明膜41、42で構成される。入射ビーム100
は、半透明膜41の膜反射率rにて決められる反射と透
過の比率に従って、第1の反射ビーム111とエタロン
内部を透過する光に分割され、半透明膜42にて反射さ
れる光とエタロン外部に出射される第1の透過ビーム1
21に分けられる。ここで、エタロン入射直角軸101
に対するビーム入射角102とエタロンの屈折率が決ま
ると、スネルの法則に従って、ビーム屈折角103は一
意に決まる。以下同様に反射と透過が第1の反射ビーム
111、第1の透過ビーム121、第2の反射ビーム1
12、第2の透過ビーム122、・・・とエタロンの両
端面で繰り返される。このように発生する多くの波面が
干渉してファブリペロー型の干渉計が構成され、波長選
択透過型のフィルタとなる。
光素子15で検出され、図3に示すような特性をもって
いる。図3はエタロンを透過し、受光素子で受光される
光ビームの波長に対する受光素子の電流特性を示す特性
図であり、横軸に波長を、縦軸に電流を示す。光ビーム
は第1の受光素子15で受光され、その光量は電流に変
換される。図に示すように、第1の受光素子15で受光
される光ビームの波長の変動に対して、一定の波長間隔
で繰り返しピークを持つ電流カーブ131となる。この
ため、安定化を希望する波長付近、例えば波長ロック点
132で波長変動をモニタすることが可能となる。な
お、電流136は平均電流であり、この電流の近傍で波
長をロックしてモニタすると好適である。
う少し説明する。繰り返しピークの間隔は、エタロン材
質の屈折率と平行平板の厚みでおおむね決定される。こ
こでは、繰り返しピークの間隔が200GHz、100
GHzよりも、透過損失が大きく、ビームに対する入射
角度精度の厳しい50GHzスペーシングのエタロンに
ついて図4を用いて説明する。図4はエタロンに入射す
る光ビームの波長と透過率の関係を示す特性図であり、
横軸に波長差(nm)を、縦軸に透過率を示す。この特
性図は、理想的な平行光がエタロンに直角に入射した場
合に、エタロンの膜反射率を20%、35%、50%と
変化させた条件での計算値であり、それぞれ、曲線14
1は膜反射率20%の場合の計算値であり、曲線142
は膜反射率35%の場合の計算値、曲線143は膜反射
率50%の場合の計算値に対応する。50GHzスペー
シングのエタロンでは、0.4nm間隔で繰り返しピー
クを持ち、膜反射率が大きい程、透過率の最低値である
ボトムが小さくなっている。
5a、145b、又は145c間の直線部146の中央
付近で、透過率が一定、言い換えるとエタロンを透過す
る光量(図3の電流131)が一定になるようにフィー
ドバックする方法を想定している。この直線部146の
波長範囲は広い程、波長の制御範囲が広くなる。つま
り、グラフの形が三角波に近くなるような、膜反射率が
望ましい。以上のエタロンの材質、厚み、膜反射率は一
旦決定して製作してしまうと、変更が困難である。この
ため、特定の波長に前述の直線部146を一致させるに
は、エタロンに対するビームの入射角度、またはエタロ
ンの温度を変化させることによって調節することが可能
である。しかし、半導体レーザの波長は温度変化により
制御することが一般的であり、光モジュールの内部で、
半導体レーザとエタロンを別々に温度制御することは、
構成が複雑になるため、現実的ではない。そこで、エタ
ロンに対するビームの入射角度を調芯・固定した後、半
導体レーザを温度調節して、波長制御することが一般的
である。
透過光量の関係を示す特性図であり、横軸は光ビームの
エタロンへの入射角度を示し、縦軸は透過光量を受光素
子で変換した電流を示す。この特性図では入射ビームに
対するエタロンの入射面の角度を、直角からの変化量と
電流(光量の大きさ)との関係を示している。光ビーム
に対して直角付近のエタロン角度を変化させると、第1
ピーク電流133と、第1ボトム電流134は必ず検出
可能である。これらの電流の例えば2分の1となるエタ
ロン固定角度135で固定する。この状態で、波長を変
化させると、図3の波長に対する電流131の関係にな
り、波長ロック点132にて、電流カーブ131のほぼ
中心に相当する波長ロック電流136が一定になるよう
に制御すると、波長は一定に安定化される。ここで、実
際の波長ロック点135でのエタロン角度は、ビームに
対して直角の入射角から、100GHzスペーシングの
エタロンでは、0.8〜2.8度程度の範囲内で、50
GHzスペーシングのエタロンでは、0.6〜2.0度
程度の範囲内で、目標とする波長によって変化し、その
固定精度は±0.1〜0.2度以内にする必要がある。
を上記記載の精度で、調芯・固定する方法について、図
6〜8を用いて比較説明する。各図に共通する構成とし
て、半導体レーザ11から出射されたレーザ光は、レン
ズ12で、わずかに拡散されたビーム20aか、ほぼ平
行なビーム20になり、エタロン14を透過後、波長変
動を検出する第1の受光素子15、又は受光素子15
a、15bに入射される。図6は従来光モジュールにお
けるエタロンへの光ビームの入射角を調整する機構を示
す平面図であり、前述の特開平10−079723号公
報の主要構成を概略示したものである。この従来例で
は、エタロンを平面内で回転させてエタロンへのビーム
入射角度を調節している。即ち、レンズ12で拡散され
たビーム20aに対して、実線で示すエタロン14をθ
y方向に回転して、点線で示すエタロン14aの角度の
ように、入射角度を調節し、入射角度に応じて、波長変
動を検出する第1の受光素子15a、15bの光出力の
バランスを調整する構成である。このように、エタロン
をθy方向に回転して、エタロンに対するビームの入射
角を調整する方法が公知である。これに対して、波長変
動を検出する第1の受光素子15a、15bを1ヶのみ
として光出力の絶対値を調整する構成でも、波長変動を
調整することは原理的に可能である。この構成での、エ
タロンに対するビームの入射角の調整方法と精度を検討
する。
よって、してエタロンへのビーム入射角を調整する原理
を説明するための平面図である。図7では、先にレンズ
12を固定し、実線で示すエタロン14をθy方向に回
転して、点線で示すエタロン14aの角度のように、入
射角度を調節する構成である。例えば、エタロン14の
幅が1mmの場合、0.1度入射角度を変化させるに
は、1000×tan0.1°=1.7μmとなり、θ
y回転によるエタロン左右の位置の固定にミクロンオー
ダの精度が必要となる。
角を調節する原理を説明するための平面図である。図8
では、先にエタロンを固定し、レンズ12を光軸と直角
方向、即ち、図のX方向に移動して、実線で示されるビ
ーム20を、点線で示されるビーム20bにして、エタ
ロン14に対する入射角度を調節する構成である。例え
ば、レンズ12の焦点距離f=1mmの場合、0.1度
入射角度を変化させるには、1000×tan0.1°
=1.7μmとなり、レンズの固定にミクロンオーダの
精度が必要となる。
固定にミクロンオーダの精度が必要になるため、更に、
固定精度を緩和する構成を示したものが、前述の図1の
構成である。本発明では、回転角度の変化や移動距離の
変化が直接光ビームのエタロンへの入射角変化となら
ず、この角度変化や移動距離の変化に対して、エタロン
への光ビームの入射角度の変化が小さく、微調整が可能
な調節機構を提供することにある。
ズ光軸中心23に対してわずかにαだけ傾斜したエタロ
ン回転軸27に対して、エタロン入射面がエタロン回転
軸27の垂直面に対して更にβ傾斜したエタロン14b
を、エタロン回転軸27を中心にθ回転して、点線で示
すエタロン14cのように、ビーム入射角度を調節する
構成である。例えば、光軸23に対して、α=2度傾斜
した軸27に対して、入射面が軸27の垂直面に対して
更にβ=1.5度傾斜したエタロン14bを、軸27を
中心にθ回転すると、ビームのエタロン14bに対する
入射角は、α≧βの条件では、α±β=2±1.5°、
つまり0.5〜3.5゜の範囲で調節可能となる。ちな
みに、α<βの条件では、(β−α)〜(α+β)の範
囲で調節可能となる。つまり、エタロン14bをθ方向
に±180°回転させると、ビームの入射角が±1.5
°変化できる。前述の入射角±0.1〜0.2度以内の
固定精度を達成するには、θ方向への回転角度精度を大
幅に緩和することが可能となる。実際の調芯・固定する
作業では、エタロン14bを2本爪のチャックなど把持
してθ方向に回転させる場合が多い。このため、一度の
把持動作でエタロンを持ち替えずθ方向に回転できる範
囲の方が作業上容易である。この場合、チャックのθ方
向の回転範囲はチャック爪と、基板10との干渉等を考
慮すると±45°程度以内が一般的に望ましいので、θ
方向の調整範囲を±180゜から±45°に制限する
と、βの角度を1.5゜から6°に大きくし、α≧βの
条件になるように例えばα=6゜とすると、入射角は、
α±β=6±6°となる。この入射角可変範囲の一部を
実際の調整に使用することになる。前述の入射角±0.
1の固定精度を達成するには、θ方向へのおおよその回
転角度精度は、±180゜×0.1゜/6゜=±3゜程
度と概算され、大幅に緩和できることがわかる。以上よ
り、エタロン14bに対して、エタロン14bをθ方向
に回転させて、図5のエタロン固定角度135に調芯し
て、前述のITUで決められた特定の波長に容易に合わ
せることができる構成としている。
実施例を示す平面図である。図9に示す光モジュールで
は、半導体レーザ11に対して、レンズ12をオフセッ
ト12cだけずらして固定し、レンズ光軸中心23aを
αだけ傾斜させ、エタロン回転軸27をモジュールのZ
座標系に平行とした構成である。エタロン回転軸27の
垂直面に対するエタロン14bの入射面はβ傾斜してお
り、ビーム入射角の調整原理は、図1同様である。レン
ズ12をオフセット12cだけずらしてα角を決定する
構成の方が、基板10の端面やZ座標軸に対して、エタ
ロン回転軸27を平行にできるため、基板10や装置の
構造上でより適した構成である。
の実施例を示す平面図であり、図10に示す実施例は、
前述の図6の構成に図1の構成を応用した実施例であ
る。レンズ12で拡散されたビーム20aの中心である
レンズ光軸中心23に対してわずかにαだけ傾斜したエ
タロン回転軸27に対して、エタロン入射面がエタロン
回転軸27の垂直面に対して更にβ傾斜したエタロン1
4bをエタロン回転軸27を中心にθ回転して、点線で
示すエタロン14cの範囲内で、ビーム入射角度を調節
する構成である。これにより、図6のθy方向への回転
角度精度に比べて、θ方向への回転角度精度を緩和する
ことが可能となる。
分岐した場合の実施例について図11を用いて説明す
る。図11は本発明による光モジュールの第4の実施例
を示す平面図である。図11では、半導体レーザ11か
ら後方に出射されたレーザ光は、後方レンズ12で平行
なビーム20にされ、片面にハーフミラーを有する平面
型ビームスプリッタ13で、ビームスプリッタ反射ビー
ム21とビームスプリッタ透過ビーム22に分割され
る。ビームスプリッタ反射ビーム21は、レーザ光量を
受光する第2の受光素子16に入射される。一方、ビー
ムスプリッタ透過ビーム22は、エタロン14bを透過
後、波長変動を検出する第1の受光素子15に入射され
る。平面型ビームスプリッタ13を使用して、ビームを
分割し、2ヶの受光素子15、16にそれぞれ入射する
構成としているが、ビームスプリッタ透過ビーム22に
ついては、図1の調節原理を同様に適用できる。エタロ
ン14bの回転軸をZ軸に対してαだけ傾け、エタロン
14bをθ方向に回転させて、図5のエタロン固定角度
135に調芯し、前述のITUで決められた特定の波長
に合わせることができる構成としている。ここでは、平
面型ビームスプリッタ13を使用した場合を示したが、
直角2等辺三角形のプリズム2ヶをハーフミラー面で貼
り合わせたキューブ式ビームスプリッタを用いる場合で
も、同様の構成が実現できることはいうまでもない。
の代表的な実施例を、図11のA−A’断面の矢視図で
ある図12、13を用いて具体的に説明する。図12は
図11の矢印A−A’方向から見たエタロンの実装構造
の一実施例を示す側面図である。図12の実施例では、
エタロン14dはレーザスポット溶接で固定される。基
板10にコの字状の溝10aを設ける。はんだ付け、低
融点ガラス付け、圧入などの接合手段により、SUS4
30やコバールなどで出来た円柱状エタロンケース14
eの中に四角いエタロン14dをあらかじめ固定してお
く。次に、ビームに対して、円柱状エタロンケース14
eをθ方向に回転させて、所望のエタロン固定角度に調
芯し、その後、YAGレーザ31により、スポット溶接
して固定する。
たエタロンの実装構造の他の実施例を示す側面図であ
る。図13の実施例では、エタロンは、はんだ付けで固
定される。基板10にVの字状の溝10bを設ける。円
柱状に加工され、外周面にはんだ付け用のメタライズが
施されたエタロン14fを、θ方向に回転させて、所望
のエタロン固定角度に調芯した後、ビーム加熱33等に
より、はんだ32のように溶融して固定する。
転して調節する方法であったが、次に、エタロンを先に
固定しておき、レンズ等の光軸回りの回転でビーム入射
角を調節する実施例について図14を用いて説明する。
図14は本発明による光モジュールの第5の実施例を示
す平面図であり、端面が斜めに研磨されたGRIN(G
raded−Index)レンズを光軸回りに回転させ
る実施例である。まず、端面斜め研磨されたGRINレ
ンズ12aの中心軸23aに直交する面対して、わずか
にα傾斜して、エタロン14を固定する。その後、端面
斜め研磨されたGRINレンズ12aを光軸回りのθz
方向に回転して、実線で示されるビーム20を、点線で
示されるビーム20aに首振りさせて、エタロン14に
対する入射角度を調節する構成である。例えば、端面を
レンズの光軸に対して3°度に斜め研磨されたGRIN
レンズ12aを使用した場合、レンズの光軸中心部分の
屈折率を1.5と仮定すると、スネルの法則に従って、
レンズ中心軸23aに対するビームの屈折角度βは、
1.5×sin3°=sin(3°+β)で求められ、
βは約1.5度となる。一方、レンズの中心軸23aに
直交する面に対して、α=2°傾斜して、エタロン14
を固定する。その後、光軸に対して4度に斜め研磨され
たGRINレンズ12aを中心軸23a回りにθz方向
に360°回転すると、ビームのエタロン14に対する
入射角は、α±β=2±1.5°の範囲で調節可能とな
る。前述のエタロンを光軸に近い軸回りに回転する方法
同様に、レンズのθz方向への回転角度精度を緩和する
ことが可能となる。
する第2の受光素子を追加した場合の実施例について説
明する。図15は本発明による光モジュールの第6の実
施例を示す側面図である。図15の実施例では、まず、
Z軸に対して、わずかにθy方向に傾斜して、エタロン
14fを固定する。その後、端面斜め研磨されたGRI
Nレンズ12aを光軸回りのθz方向に回転して、実線
で示されるビーム20を、点線で示されるビーム20a
にして、エタロン14に対する入射角度を調節する構成
である。平行な後方ビーム20の一部のビーム25は、
レーザ光量を受光する第2の受光素子16に直接入射さ
れる。一方、後方ビーム20の残り部分のビーム24
は、エタロン14fを透過後、波長変動を検出する第2
の受光素子15に入射される。
ズ12eの回転、固定の実装構造の代表的な具体的実施
例について説明する。Si基板にエッチングでV溝を形
成したレンズ台10cの上に、半導体レーザ11をはん
だ付け等で固定し、基板10上に固定する。次に、エタ
ロン14fや第1及び第2の受光素子15、16を基板
10の上に固定する。最後に、外周面にはんだ付け用の
メタライズが施されたGRINレンズ12aを、θz方
向に回転調整し、レンズ台10cのV溝にはんだ付けし
て固定する。以上により、実装面でも、本発明の構成が
実現できることが説明できる。このように、第1、第2
の受光素子15、16をY方向に縦配列すると、エタロ
ン14fの固定場所に影響を受けずに、ビーム20の光
量をエタロン透過ビーム24とビーム25に分割できる
という、利点がある。
横に配置した構成を、図16を用いて説明する。図16
は本発明による光モジュールの第7の実施例を示す平面
図である。後方ビーム20の一部のビーム25は、レー
ザ光量を受光する第2の受光素子16に直接入射され、
残り部分のビーム24は、エタロン14を透過後、波長
変動を検出する第1の受光素子15に入射される。図1
5に比べて、基本的には、ビームの分割方向が異なるだ
けだが、横方向に配置した場合は、レーザ光量を受光す
る第2の受光素子16の固定位置をより自由に選びやす
い。具体的には、エタロン14のエッジ14gで発生す
るビーム20の回折光の影響を避けるために、第2の受
光素子16の配置を考慮する手段が必要になる。図15
のように、第1、第2の受光素子15、16が縦配列さ
れる場合は、受光素子を基板34等に固定して配置して
も、Y方向には調整しにくく、主にZ方向の調整にな
る。これに対し、図16では、X、Zの両方向に調整し
やすい利点もある。以上のように、PD1、2の配置す
る方向は、実施目的に応じて利点を選択すればよく、本
発明の実施の障害にはならない。
合の実施例を図17、図18を用いて説明する。図17
は本発明による光モジュールの第8の実施例を示す平面
図である。図17の実施例では、図14で使用した端面
斜め研磨されたGRINレンズ12をボールレンズや非
球面レンズ等の端面が原理的に斜め研磨しにくいレンズ
で構成した場合の実施例である。図14の端面斜め研磨
されたGRINレンズ12の代わりに、図17の実施例
では、ボールレンズや非球面レンズ等の端面が斜め研磨
しにくいレンズ12bとウェッジ基板28で構成され
る。レンズ12bで平行なビーム20にされ、その後、
ウェッジ基板28を透過する。ウェッジ基板の出射側面
の傾斜角度γとウェッジ基板の屈折率に基づいて、ビー
ム20の角度はβ角度曲げられる。この後は、図16と
同様に、一部のビーム25は、レーザ光量を受光する第
2の受光素子16に直接入射される。一方、ビーム20
の残り部分のエタロン透過ビーム24は、エタロン14
を透過後、波長変動を検出する第1の受光素子15に入
射される。エタロン14へのビーム入射角度は、エタロ
ン14に対して、ウェッジ基板28のみをθz方向に回
転させて、ビームを首振りさせて、目標のエタロン固定
角度に調芯し、前述のITUで決められた特定の波長に
合わせることができる構成としている。
分岐した場合の別の実施例について説明する。図18は
本発明による光モジュールの第9の実施例を示す平面図
である。図18の実施例は、図11の実施例と同様に、
後方のビームをビームスプリッタで分岐する構成である
が、ここでは、ウェッジ型ビームスプリッタ13aを使
用する。半導体レーザ11から後方に出射されたレーザ
光は、後方レンズ12で平行なビーム20にされ、片面
にハーフミラーを有するウェッジ型ビームスプリッタ1
3aで、ビームスプリッタ反射ビーム21とビームスプ
リッタ透過ビーム22に分割される。ビームスプリッタ
反射ビーム21は、図11と同様に、レーザ光量を受光
する第2の受光素子16に入射される。一方、ビームス
プリッタ透過ビーム22は、ウェッジ型ビームスプリッ
タ13aのウェッジ傾斜角と屈折率に基づいて、ビーム
角度は曲げられる。この後は、エタロン14を透過後、
波長変動を検出する第1の受光素子15に入射される。
ビームスプリッタ透過ビーム22は、XZ回転軸26を
中心に、ウェッジ型ビームスプリッタ13aをθxz回
転させることにより、エタロン14に対する入射角度を
調節でき、ITUで決められた特定の波長に合わせるこ
とができる構成を実現できる。本実施例では、例とし
て、ウェッジ型のビームスプリッタ13aを用いる場合
について説明したが、キューブ式ビームスプリッタの透
過光の出射側にウェッジ基板を回転させる構成として
も、図18の実施例と同様にビーム角度調整は容易に構
成可能であることはいうまでもない。
射面及び出射面と、入射面と出射面の間に少なくとも一
つの側平面を有し、該側平面と該基板とが0度以上の角
度を有するように基板上に固定される。例えば、エタロ
ンを円柱形とし、その入出射面を略平行にし、円柱形の
側面を削って側平面とし、この面を使ってエタロンを基
板に固定する。また、このエタロンと基板との間には、
この側平面と基板との角度を保持するための保持部材を
設けてもよい。この保持部材とエタロンははんだで接着
される。または、この側平面には、はんだ付け用のメタ
ライズが形成し、これによってはんだ付けしても良い。
また、エタロンに複数の側平面を設けても良い。
を、この印を基に基板に組みつけても良い。また、エタ
ロンを組み付ける基板にもエタロンとの位置合わせに用
いる印をつけても良い。
ロンの繰り返し波長選択性を利用して、複数の異なる波
長に対して波長検出ができる波長モニタ光学系におい
て、回転軸に対して傾斜した入射面を持つエタロンを光
軸に近い回転軸回りに回転したり、もしくは、端面を斜
めに研磨したレンズを光軸回りに回転したりして、エタ
ロンに対するビームの入射角度を変化調節して、エタロ
ンに対するレーザの入射角度を高精度に調芯・固定する
ことができる。これにより、ITUグリッドに対するモ
ニタ波長ずれを防止し、工程歩留まりを向上させること
ができる光モジュールを提供することができる。
タロンに対するレーザの入射角度を高精度に調芯・固定
することができる。また、ITUグリッドに対するモニ
タ波長ずれを防止し、工程歩留まりを向上させることが
できる。
す平面図である。
ンの側面図である。
ームの波長に対する電流特性を示す特性図である。
関係を示す特性図である。
関係を示す特性図である。
ムの入射角を調整する機構を示す平面図である。
タロンへのビーム入射角を調整する原理を説明するため
の平面図である。
る原理を説明するための平面図である。
す平面図である。
示す平面図である。
示す平面図である。
の実装構造の一実施例を示す側面図である。
の実装構造の他の実施例を示す側面図である。
示す平面図である。
を示す側面図である。
示す平面図である。
示す平面図である。
示す平面図である。
の溝、10c…レンズ台、11…半導体レーザ、12…
レンズ、12a…端面斜め研磨されたGRINレンズ、
12b…レンズ、12c…オフセット、13…平面型ビ
ームスプリッタ、13a…ウェッジ型ビームスプリッ
タ、14、14a、14b、14c、14d、14f…
エタロン、14e…エタロンケース、14g…エタロン
エッジ、15、15a、15b…第1の受光素子、16
…第2の受光素子、17…第1前方レンズ、18…第2
前方レンズ、19…光ファイバフェルール、20、20
a、20b…ビーム、21…ビームスプリッタ反射ビー
ム、22…ビームスプリッタ透過ビーム、23…レンズ
光軸中心、23a…中心軸、24…エタロン透過ビー
ム、25…ビーム、26…XZ回転軸、27…エタロン
回転軸、28…ウェッジ基板、31…YAGレーザ、3
2…はんだ、33…ビーム加熱、34…基板、41、4
2…半透明膜、71…前方ビーム、100…入射ビー
ム、101…エタロン入射直角軸、102…ビーム入射
角、103…ビーム屈折角、111…第1の反射ビー
ム、112…第2の反射ビーム、121…第1の透過ビ
ーム、122…第2の透過ビーム、131…電流カー
ブ、132…波長ロック点、133…第1ピーク電流、
134…第1ボトム電流、135…エタロン固定角度、
136…波長ロック電流、141、142、143…曲
線、144…ピーク、145…ボトム、146…直線
部。
Claims (20)
- 【請求項1】半導体レーザと、該半導体レーザから出射
されたビームを変換するレンズと、該変換されたビーム
を波長選択するフィルタと、該フィルタを透過したビー
ムを入射する受光素子とを備え、 該フィルタは略平行な入射面と出射面を備えた円柱形状
であって、該入射面の法線が前記円柱の中心軸に対して
0度以外の角度を有することを特徴とする光モジュー
ル。 - 【請求項2】半導体レーザと、該半導体レーザから出射
されたビームを変換するレンズと、該変換されたビーム
を波長選択するために入射面と出射面とが概ね平行であ
って、その入出射面もしくは、その延長面と交差する回
転軸を有するフィルタと、該フィルタを透過したビーム
を入射する受光素子と、該フィルタの回転軸を該レンズ
を透過したビームの光軸中心に対して角度を持って配置
する手段と、該フィルタの該回転軸を回転させて該フィ
ルタへの該ビームの入射角度が調節された位置に該フィ
ルタを固定する手段とを備えることを特徴とする光モジ
ュール。 - 【請求項3】基板と、半導体レーザと、該半導体レーザ
から出射されたビームを変換するレンズと、該変換され
たビームを波長選択するフィルタと、フィルタを透過し
たビームを入射する受光素子とを備え、 該フィルタは、略平行な入射面及び出射面と、入射面と
出射面の間に少なくとも一つの側平面を有し、該側平面
と該基板とが0度以上の角度を有するように基板上に固
定されていることを特徴とする光モジュール。 - 【請求項4】請求項3記載の光モジュールにおいて、該
フィルタと該基板との間には、該側平面と該基板との角
度を保持するための保持部材を設けることを特徴とする
光モジュール。 - 【請求項5】請求項4記載の光モジュールにおいて、該
保持部材と該フィルタをはんだ接着剤で接着することを
特徴とする光モジュール。 - 【請求項6】請求項5記載の光モジュールにおいて、該
側平面には、はんだ付け用のメタライズが形成されてい
ることを特徴とする光モジュール。 - 【請求項7】請求項3乃至6のいずれかに記載の光モジ
ュールにおいて、該フィルは複数の側平面を有すること
を特徴とする光モジュール。 - 【請求項8】請求項1乃至7のいずれかに記載の光モジ
ュールにおいて、該フィルタには位置合わせに用いる印
が付されていることを特徴とする光モジュール。 - 【請求項9】請求項1乃至8のいずれかに記載の光モジ
ュールにおいて、該フィルタは基板上に配置され、該基
板にはフィルタとの位置合わせに用いる印が付されてい
ることを特徴とする光モジュール。 - 【請求項10】半導体レーザと、該半導体レーザから出
射されたビームを変換するレンズと、該変換されたビー
ムを波長選択する入射面と出射面とが概ね平行なフィル
タと、該フィルタを透過したビームを入射する受光素子
とを有する光モジュールの製造方法は、 該レンズを出射した該ビームの光軸に対して回転軸が角
度を持つように該フィルタを配置するステップと、 該回転軸を回転させて該フィルタへの該ビームの入射角
度を調節するステップと、 該調節された位置に該フィルタを固定するステップと、 を備えることを特徴とする光モジュールの製造方法。 - 【請求項11】請求項10記載の光モジュールの製造方
法において、該フィルタの入射面の法線は該回転軸に対
して傾斜していることを特徴とする光モジュールの製造
方法。 - 【請求項12】半導体レーザと、該半導体レーザから出
射されたビームを変換するレンズと、該変換されたビー
ムを波長選択する入射面と出射面とが概ね平行なフィル
タと、該フィルタを透過したビームを入射する受光素子
とを有する光モジュールの製造方法は、 該フィルタの入射面の法線をビームの光軸に対して角度
を持たせて該フィルタを配置するステップと、 該フィルタを該入射面の法線とは異なる軸を回転軸にし
て回転させて、該フィルタへの該ビームの入射角度を調
節するステップと、 該調節された位置に該フィルタを固定するステップと、 を備えることを特徴とする光モジュールの製造方法。 - 【請求項13】請求項10又は12記載の光モジュール
の製造方法において、該調節ステップでは、該半導体レ
ーザを出射したビームの光軸中心又は該光軸に対して平
行な線を回転軸として該フィルタを回転させることを特
徴とする光モジュールの製造方法。 - 【請求項14】請求項13記載の光モジュールの製造方
法において、該半導体レーザから出射されたビームの光
軸中心に対して垂直方向にレンズ中心をオフセット配置
することを特徴とする光モジュールの製造方法。 - 【請求項15】半導体レーザと、該半導体レーザから出
射されたビームを変換するレンズと、その変換されたビ
ームを波長選択するフィルタと、該フィルタを透過した
ビームを入射する受光素子とを有し、 該レンズは、レンズの光軸に対して平行な回転軸を備
え、該レンズの出射面は該回転軸に対して垂直な面から
傾けられた形状を有していることを特徴とする光モジュ
ール。 - 【請求項16】請求項15記載の光モジュールにおい
て、該変換されたビームの一部を、該波長選択性フィル
タを介して受光素子に入射し、残りのビームを別の受光
素子に入射させることを特徴とする光モジュール。 - 【請求項17】半導体レーザと、該半導体レーザから出
射されたビームを変換するレンズと、その変換されたビ
ームの方向を変換するウェッジ基板と、その変換された
ビームを波長選択するフィルタと、フィルタを透過した
ビームを入射する受光素子とを有し、 該ウェッジ基板の出射面を該回転軸に対して垂直から傾
けた形状とし、該ウェッジ基板を入射側のビーム光軸を
中心に回転可能な構造とすることを特徴とする光モジュ
ール。 - 【請求項18】請求項17記載の光るモジュールにおい
て、該ウェッジ基板の入射面側に半透明膜を設けること
を特徴とする光モジュール。 - 【請求項19】一部の波長の光を透過する波長選択性フ
ィルタであって、円柱中心軸に対して傾いた面と、該円
柱の外周に沿ってレーザスポット溶接可能な金属を備え
ていることを特徴とする波長選択性フィルタ。 - 【請求項20】円柱中心軸に対して傾いた面を備え一部
の波長の光を透過する波長選択性フィルタであって、該
円柱の外周に沿ってはんだ付け可能なメタライズを施す
ことを特徴とする波長選択性フィルタ。
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