JP2005189762A - 光合分波器、光送受信モジュール及び光合分波器の調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 光軸の調整が容易で生産性に優れ、小型化が可能な光合分波器及びそれを備えた光送受信モジュールを提供するものである。
【解決手段】 光合分波器１は、基板２と、その基板２に配置されているレンズ付き光ファイバ３及び４と、基板２の端面２ａに設置された光学素子基板６とからなり、光学素子基板６の表面には光フィルタ６ａが設けられている。レンズ付き光ファイバ４は、基板２の端面２ａに直交する軸を対称軸としてレンズ付き光ファイバ３と線対称の位置に配置されている。端面２ａは深さ方向（Ｙ方向）に角度θ_ａをなして傾斜している。更に、レンズ付き光ファイバ３及び４の端面も、基板２の端面２ａと同様に深さ方向（Ｙ方向）に同じ角度θ_ａで傾斜している。光学素子基板６の光フィルタ６ａが設置されている面は、端面２ａに対して角度θ_ｂをなして傾斜している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、双方向光通信に用いられる光合分波器及びその光合分波器を備えた光送受信モジュールに関する。

ＦＴＴＨ（Ｆｉｂｅｒ ｔｏ ｔｈｅ ｈｏｍｅ）に代表される加入者系通信システムとして、光ファイバを用いて双方向通信を行なう波長多重方式（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）や、時間分割多重（ＴＤＭ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）が使用されている。

波長多重方式に用いられる光送受信モジュールおいては、送信光及び受信光がそれぞれ１波長であれば、比較的安価で小型な構造とすることが可能である。しかしながら、今後多様化するサービス及び通信方式に対応するため、送信光及び受信光に更なる波長多重を行うことが考えられる。

波長多重方式に用いられる従来の光送受信モジュールは、光を合分波する光フィルタ（誘電体多層膜）が成膜された光フィルタ基板と、波長が多重化された信号を伝送する光ファイバと、光ファイバから出射された光を受光する受光素子と、光ファイバに光を入射させる発光素子とからなる。そして、レンズを用いて光を制御して、各素子の精密な位置合わせを行い、固定して光送受信モジュールを構成している。（例えば、特許文献１）。

従来の光送受信モジュールについて、図１４を参照しつつ説明する。図１４に示すように、光送受信モジュールとコモンファイバ２１との間では、波長Ａ（例えば１３１０ｎｍ）の光が双方向に伝送されるとともに、コモンファイバ２１から光送受信モジュールに対して波長Ｂ（例えば１５５０ｎｍ）の光が入射する。

コモンファイバ２１の光路には、レンズ２２と、光を分波する光フィルタ２３と、光を分岐する光フィルタ２６と、レンズ２７と、受光素子９とが同軸上に配置されている。また、光フィルタ２３により分波された光の光路には出力用ファイバ２５が配置されている。更に、光フィルタ２６により分岐された光の光路にはレンズ２９と発光素子８とが配置されている。

コモンファイバ２１から出射され発散された波長Ｂの光は、レンズ２２により集光され、次いで光フィルタ２３により反射されて、光ファイバ２５の端面で結像する。また、コモンファイバ２１から出射され発散された波長Ａの光は、レンズ２２により集光され、次いで光フィルタ２３を透過する。そして、光フィルタ２６を透過し、レンズ２７により集光されて受光素子９の受光面で結像する。

また、発光素子８から出射され発散された波長Ａの光は、レンズ２９により集光され、次いで光フィルタ２６により反射される。そして、光フィルタ２３を透過し、レンズ２２により集光されてコモンファイバ２１の端面で結像する。このように、レンズを使用して発散する光を集光させて、光ファイバや受光素子等の端面で結像させていた。

また、光導波路基板上に光を分岐する光路分岐部を形成し、光導波路基板上に発光素子や受光素子等を実装することにより、小型で量産性の高い光送受信モジュールが提案されている（例えば、特許文献２）。

特開平９−２１１２５８号公報（段落［００１５］−［００２３］、第１図） 特開平１０−１６０９７７号公報（段落［００２１］−［００２９］、第１図）

しかしながら、特許文献１に記載されている光送受信モジュールにおいては、レンズを使用して発散光を集光させるため、光送受信モジュールを構成する部品が大型化するとともに、各部品の構造が複雑になる問題があった。更に、光フィルタへの光の入射角を構造上小さくすることができないため、光フィルタの波長特性、アイソレーション、受光素子及び発光素子の設計に制約があり、良好な特性を得ることができなかった。また、光ファイバから出射された光を別の光ファイバに効率よく結合させ、結合損失を小さくするために、光軸方向及び光軸に垂直な方向の位置や角度の光軸調整を行う必要があった。

また、特許文献２に記載されている光送受信モジュールにおいては、光フィルタへの光の入射角度を比較的小さくすることができるが、光導波路の光路内に光フィルタが成膜された光フィルタ基板を埋め込む必要がある。そのため、光損失を抑制する薄型の光フィルタ基板（例えば、ポリイミド基板）を用いる必要があった。

更に、光導波路は、半導体技術等で用いられる高精度のフォトエッチングや薄膜技術を用いて作製される。このような半導体プロセスは、非常に高価な設備を要し、長時間の工程を必要とする。従って、半導体部品と同様に、基板の質、各工程での歩留まり、製品取れ数等が製造コストに大きく影響する。光送受信モジュールに用いられる光導波路を、半導体部品のレベルまで小型化するのは困難であり、工程当たりの部品取れ数も十分ではない。

また、光送受信モジュールを信号伝送用の光ファイバに結合させる必要があり、光導波路を光ファイバに効率良く結合させ、結合損失を小さくするために光軸の調整を行う必要があった。

本願発明は、上記の問題を解決するものであり、光軸の調整が容易で生産性に優れ、小型化が可能な光合分波器及びそれを備えた光送受信モジュールを提供するものである。

請求項１記載の発明は、基板と、該基板に形成され、前記基板の断面に対して所定の角度をなして形成された直線状の第１の位置決め溝と、前記基板に形成され、前記基板の断面に近いほど前記第１の位置決め溝との間の距離が短くなるように形成された直線状の第２の位置決め溝と、前記基板の断面に設けられ、光を合波又は／及び分波する光学素子と、前記第１の位置決め溝に設置され、先端に屈折率分布型レンズが装着され、端面が前記基板の断面に面している第１のレンズ付き光ファイバと、前記第２の位置決め溝に設置され、先端に屈折率分布型レンズが装着され、端面が前記基板の断面に面している第２のレンズ付き光ファイバと、を有し、前記基板の断面は、前記第１のレンズ付き光ファイバ及び前記第２のレンズ付き光ファイバが実装されている面と直交する方向に対して、所定の角度をなして傾斜していることを特徴とする光合分波器である。

第１のレンズ付き光ファイバ内を波長多重化された光が伝送してくる場合、伝送してきた光のうち、第１の波長の光は第１のレンズ付き光ファイバから出射された後、基板の断面に設置された光学素子を透過し、光合分波器の外部に出射される。一方、伝送してきた光のうち、第２の波長の光は第１のレンズ付き光ファイバから出射された後、光学素子により反射されて第２のレンズ付き光ファイバに入射する。このように、第１のレンズ付き光ファイバを伝送してくる波長多重化された光を光学素子にて分波する。また、光合分波器の外部から光学素子に第３の波長の光が入射する場合、第３の波長の光は光学素子を透過し、第１のレンズ付き光ファイバに入射する。従って、第１のレンズ付き光ファイバ内では双方向に光が伝送することになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光合分波器であって、前記第２の位置決め溝は、前記断面と直交する軸を対称軸として前記第１の位置決め溝と線対称の位置に形成されていることを特徴とするものである。

波長多重化された光のうち、第２の波長の光は第１のレンズ付き光ファイバから出射された後、光学素子により反射されて第２のレンズ付き光ファイバに入射する。位置決め溝は互いに線対称に形成されているので、第１のレンズ付き光ファイバと第２のレンズ付き光ファイバは、基板の断面と直交する軸を対称軸として線対称に配置されていることになる。従って、第１のレンズ付き光ファイバから出射する際の出射角と第２のレンズ付き光ファイバに入射する際の入射角は等しくなる。そのことにより、第２のレンズ付き光ファイバに入射する反射光の角度ずれをなくし、角度ずれによる結合損失を小さくすることが可能となる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれかに記載の光合分波器であって、前記光学素子は、光学素子基板と該光学素子基板の表面に設置された光フィルタ又はミラーとからなり、前記光学素子基板は、前記光フィルタ又は前記ミラーが設置されている面と反対の面が前記基板の断面に接して設置されていることを特徴とするものである。

基板の断面が斜めに傾斜されているため、光ファイバの光軸合わせのときに、光学素子基板を基板の断面に接触させながら移動させると、基板の断面と光フィルタ又はミラーとの間の距離が変わる。このように距離を変えることにより、第１のレンズ付き光ファイバと第２のレンズ付き光ファイバとの間の光路長を変えることができる。そのことにより、第２の波長の光が、第２のレンズ付き光ファイバに入射する際の位置を変えることができ、位置ずれを容易に補正することが可能となる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の光合分波器であって、前記第１のレンズ付き光ファイバの軸上の屈折率をｎ_０とし、前記所定の角度をθ_ａとし、前記光学素子基板の屈折率をｎ_１とし、前記基板の断面と前記光学素子基板の光フィルタ又はミラーが設置されている面との間の角度をθ_ｂとした場合、θ_ｂ＝ｓｉｎ^−１｛（ｎ_０×ｓｉｎθ_ａ）／ｎ_１｝の関係が成り立つことを特徴とするものである。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光合分波器であって、前記屈折率分布型レンズは、屈折率分布型光ファイバであることを特徴とするものである。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光合分波器と、受光素子とを有し、前記受光素子は、前記第１のレンズ付き光ファイバから出射され、前記光学素子を透過した光を受光することを特徴とする光受信モジュールである。

請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光合分波器と、発光素子とを有し、前記光学素子は前記発光素子から出射された光を透過させ、前記第１のレンズ付き光ファイバに入射させることを特徴とする光送信モジュールである。

請求項８に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光合分波器と、発光素子と、受光素子とを有し、前記光学素子は前記発光素子から出射された光を透過させ、前記第１のレンズ付き光ファイバに入射させ、前記受光素子は、前記第１のレンズ付き光ファイバから出射され、前記光学素子を透過した光を受光することを特徴とする光送受信モジュールである。

請求項９に記載の発明は、請求項６乃至請求項８のいずれかに記載の光合分波器であって、前記光学素子基板における前記光フィルタ又は前記ミラーが設置されている面に、楔型形状の光学素子が設置されていることを特徴とするものである。

請求項１０に記載の発明は、請求項６、請求項８又は請求項９のいずれかに記載の光合分波器であって、前記光合分波器と前記受光素子との間にカットフィルタが設置されていることを特徴とするものである。

請求項１１に記載の発明は、基板と、該基板に形成され、前記基板の断面に対して所定の角度をなして形成された直線状の第１の位置決め溝と、前記基板に形成され、前記基板の断面に近いほど前記第１の位置決め溝との間の距離が短くなるように形成された直線状の第２の位置決め溝と、前記基板の断面に設けられ、光を合波又は／及び分波する光学素子と、前記第１の位置決め溝に設置され、先端に屈折率分布型レンズが装着され、端面が前記基板の断面に面している第１のレンズ付き光ファイバと、前記第２の位置決め溝に設置され、先端に屈折率分布型レンズが装着され、端面が前記基板の断面に面している第２のレンズ付き光ファイバと、を有し、前記基板の断面が、前記第１のレンズ付き光ファイバ及び前記第２のレンズ付き光ファイバが実装されている面と直交する方向に対して、所定の角度をなして傾斜している光合分波器に対して、前記光学素子を前記基板の断面に接触させながら、前記光学素子を移動させることにより、前記第１のレンズ付き光ファイバから出射され、前記光学素子で反射されて前記第２のレンズ付き光ファイバに結合する光の光軸を調整することを特徴とする光合分波器の調整方法である。

請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の光合分波器の調整方法であって、前記光学素子の移動は、前記基板の傾斜方向に移動させることを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、基板の断面に光学素子を設けることにより、光合分波器の小型化が可能となる。また、光学素子が設置されている基板の断面が斜めに形成されているため、光軸を調整する際に、断面に沿って光学素子を移動させることにより、容易に光軸を調整することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、第１のレンズ付き光ファイバと第２のレンズ付き光ファイバとを、光学素子に直交する軸を対称軸として線対称の位置に配置することで、第１のレンズ付き光ファイバから出射される光の出射角と、第２のレンズ付き光ファイバに入射する光の入射角とを等しくすることができる。そのことにより、第２のレンズ付き光ファイバに入射する光の角度ずれをなくし、角度ずれによる結合損失を小さくすることができる。

請求項３に記載の発明によれば、基板の断面が斜めに形成されているため、光ファイバの光軸合わせのときに、光学素子基板を移動させることにより、基板の断面と光フィルタ又はミラーとの間の距離を変えることができる。そのことにより、第２のレンズ付き光フィルタに入射する光の位置を変えることができ、容易に位置ずれを補正することができる。

請求項４に記載の発明によれば、第１のレンズ付き光ファイバから出射された光を、光フィルタ又はミラーに垂直に入射させることができる。そのことにより、基板の深さ方向の角度については、入射角度と同じ角度で反射され、第２のレンズ付き光ファイバに入射する際に、深さ方向の角度ずれが生じることがない。その結果、角度ずれによる結合損失を減少させることができる。

請求項６乃至請求項１０に記載の発明によれば、小型で光軸の調整が容易な光受信モジュール、光送信モジュール又は光送受信モジュールを提供することが可能となる。

請求項１１及び請求項１２に記載の発明によれば、光学素子を移動させることにより、第２のレンズ付き光ファイバに入射する光の光軸を容易に調整することが可能となる。

以下、本願発明の実施形態に係る光合分波器及び光送受信モジュールについて、図１乃至図１３を参照しつつ説明する。

［第１の実施の形態］
まず、本願発明の第１の実施形態に係る光合分波器の構成について図１及び図２を参照しつつ説明する。図１は本願発明の実施形態に係る光合分波器の上面図であり、図２は本願発明の実施形態に係る光合分波器の側面図である。

図１に示すように、本実施形態に係る光合分波器１は、断面がＶ字型のＶ字溝（図示しない）が形成された基板２と、Ｖ字溝（図示しない）に密着して配置されているレンズ付き光ファイバ３及びレンズ付き光ファイバ４と、レンズ付き光ファイバ３及びレンズ付き光ファイバ４を基板２の上から押さえつけて固定する光ファイバ固定板７と、基板２の端面２ａに設置された光学素子基板６とからなる。尚、Ｖ字溝が本願発明の「第１の位置決め溝」及び「第２の位置決め溝」に相当し、レンズ付き光ファイバ３が「第１のレンズ付き光ファイバ」に相当し、レンズ付き光ファイバ４が「第２のレンズ付き光ファイバ」に相当する。また、基板２の端面２ａが本願発明の「基板の断面」に相当する。本実施形態においては、基板２の端面２ａに光学素子基板６を設置したが、本願発明はそれに限られない。例えば、基板２に溝を形成し、その溝の断面に光学素子基板６を設置しても良い。

レンズ付き光ファイバ３及び４は、それぞれシングルモード光ファイバ３ａ及び４ａの先端に、分布屈折率型レンズとしてのＧＩファイバ３ｂ及び４ｂが融着により固定されている。

また、ＧＩファイバ３ｂ及び４ｂは、シングルモード光ファイバ３ａ及び４ａとほぼ同じ外径で、光軸の径方向に屈折率分布を有する屈折率分布型の光ファイバであり、このＧＩファイバの径方向の屈折率分布は、次の式（１）で表される。
ｎ（ｒ）＝ｎ_０（１−（Ａ／２）ｒ^２）・・・式（１）
但し、ｒを中心軸からの径方向半径、ｎ_０を軸上屈折率とする。Ａ^１／２は屈折率分布定数であり、屈折率が２乗分布の場合、Ａ^１／２＝（２Δ）^１／２／ｒとなる。ここで、比屈折率差Δ＝｛ｎ（０）^２―ｎ（ｒ）^２｝／｛２ｎ（０）^２｝となる。

このＧＩファイバは、シングルモード光ファイバから出射する発散光線束を平行光線束又は収束光線束に変換し、又は光ファイバに入射する光線束を収束光線束に変換させる機能を有する。

光学素子基板６の表面（レンズ付き光ファイバ３及び４に面する表面の反対の面）には誘電体多層膜からなる光フィルタ６ａが設けられている。この光学素子基板６には例えばＢＫ７が用いられる。尚、光学素子基板６と光フィルタ６ａとをあわせたものが本願発明の「光学素子」に相当する。光フィルタ６ａは、誘電体多層膜からなり、所定の波長領域の光を反射させ、別の波長領域の光を透過させる。

レンズ付き光ファイバ３及び４は、その先端の位置が基板２の端面２ａの位置と一致するように配置されている。そして、レンズ付き光ファイバ３及び４の先端に接するように、基板２の端面２ａに光学素子基板６が設置されている。更に、レンズ付き光ファイバ４は、図１のＸＺ面内において、基板２の端面２ａ（光フィルタ６ａ）に直交する軸Ｏを対称軸としてレンズ付き光ファイバ３と線対称の位置に配置されている。Ｖ字溝（図示しない）が、ＸＺ面内において、端面２ａ（光フィルタ６ａ）に直交する軸Ｏを対称軸として互いに線対称の位置に形成されているからである。

尚、基板２に溝を形成し、溝の断面に光学素子基板６を設置した場合、レンズ付き光ファイバ３及び４は、その先端の位置が溝の断面の位置と一致するように配置される。そして、レンズ付き光ファイバ３及び４の先端に接するように、溝の断面に光学素子基板６を配置することとなる。

また、図２に示すように、ＹＺ面内において、基板２の端面２ａ及び光ファイバ固定板７の端面７ａは深さ方向（Ｙ方向）に傾斜している。端面２ａ及び端面７ａは、ＹＺ面内において、レンズ付き光ファイバ３及び４が実装されている面と直交する方向に対して、角度θ_ａをなして傾斜している。更に、レンズ付き光ファイバ３及び４の端面も基板２の端面２ａと同様に、ＹＺ面内において、深さ方向（Ｙ方向）に同じ角度θ_ａで傾斜している。

また、光学素子基板６の光フィルタ６ａが設置されている面（レンズ付き光ファイバ３及び４に面する表面の反対の面）は、ＹＺ面内において、基板２の端面２ａに対して角度θ_ｂをなして傾斜している。尚、点線２ｂは端面２ａ及び端面７ａに平行な仮想線であり、角度θ_ｂを説明するために記載されているものである。同図において、角度θ_ｂは、点線２ｂと光フィルタ６ａとがなす角度として示されているが、点線２ｂは端面２ａと平行であるため、光フィルタ６ａが設置されている面は、端面２ａに対して角度θ_ｂをなして傾斜していることになる。このように、側面（ＹＺ面）から見た場合、光学素子基板６は楔型の形状をなしている。

（作用）
以上のような構成をなしている光合分波器１によると、以下のような好適な作用を奏することが可能となる。尚、本実施形態においては、光合分波器１を分波器として使用した場合について説明する。

例えば、レンズ付き光ファイバ３内を、波長Ａ（例えば、波長１４９０［ｎｍ］）の光と波長Ｂ（例えば、波長１５５０［ｎｍ］）の光が伝送してくる場合について説明する。また、光フィルタ６ａは波長が１３００〜１５００［ｎｍ］の範囲内の光を透過させ、波長が１５４０〜１６２０［ｎｍ］の範囲内の光を反射させるものとする。従って、光フィルタ６ａは波長Ａの光を透過させ、波長Ｂの光を反射させることとなる。

図１に示すように、レンズ付き光ファイバ３を伝送してきた波長Ａの光は、ＸＺ面内において角度θ１（光フィルタ６ａに直交する軸Ｏとの間の角度）でレンズ付き光ファイバ３から出射され、光学素子基板６に入射し、屈折されて光フィルタ６ａに、ＸＺ面内において角度θ２（光フィルタ６ａに直交する軸Ｏとの間の角度）で入射する。光フィルタ６ａは波長Ａの光を透過させるため、波長Ａの光は光フィルタ６ａを透過し、光合分波器１の外部に出射される。

一方、レンズ付き光ファイバ３を伝送してきた波長Ｂの光は、波長Ａの光と同じく、ＸＺ面内において角度θ１（光フィルタ６ａに直交する軸Ｏとの間の角度）でレンズ付き光ファイバ３から出射され、光学素子基板６に入射し、屈折されて光フィルタ６ａに、ＸＺ面内において角度θ２（光フィルタ６ａに直交する軸Ｏとの間の角度）で入射する。光フィルタ６ａは波長Ｂの光を反射させるため、波長Ｂの光は光フィルタ６ａにより反射される。このとき、反射光は、光フィルタ６ａに直交する軸Ｏに対して、光フィルタ６ａへの入射角θ２と同じ角度θ２で反射されることになる。そして、レンズ付き光ファイバ４は、ＸＺ面内において、基板２の端面２ａ（光フィルタ６ａ）に直交する軸Ｏを対称軸として、レンズ付き光ファイバ３と線対称の位置に配置されているため、レンズ付き光ファイバ４にはレンズ付き光ファイバ３からの出射角度と同じ角度θ１で入射する。このように、ＸＺ面内において、レンズ付き光ファイバ３からの出射角度と、レンズ付き光ファイバ４への入射角が等しくなるため、Ｘ方向の角度ずれがなくなり、効率よく結合させることが可能となる。

このとき、レンズ付き光ファイバ３及び４の端面（基板２の端面２ａ）から光フィルタ６ａまでの距離（Ｚ方向の距離）を調整することにより、光フィルタ６ａで反射されてレンズ付き光ファイバ４に入射する波長Ｂの光の位置ずれを最小にすることができる。この作用について、図３に示す上面図を参照しつつ説明する。例えば、図３（ａ）に示すように、レンズ付き光ファイバ３及び４と光フィルタ６ａとの間の距離が短すぎる（距離ｄ１）場合、光フィルタ６ａで反射された光はレンズ付き光ファイバ４の光軸からずれてしまい、光軸の位置ずれが生じ、レンズ付き光ファイバ４での結合損失が大きくなってしまう。また、図３（ｂ）に示すように、距離が長すぎる（距離ｄ２）場合も同様に位置ずれが生じ、結合損失が大きくなってしまう。一方、図３（ｃ）に示すように、距離がｄ３の場合、反射された光はレンズ付き光ファイバ４の光軸からずれることもなくレンズ付き光ファイバ６に入射し、結合損失を小さくすることができる。

つまり、レンズ付き光ファイバ３及び４の端面（基板２の端面２ａ）から光フィルタ６ａまでの距離を変えることにより、レンズ付き光ファイバ６に入射する光の位置ずれを少なくし、位置ずれによる結合損失を減少させることができる。

本実施形態に係る光合分波器１においては、光学素子基板６を例えば深さ方向（Ｙ方向）に移動させることにより、レンズ付き光ファイバ３及び４と光フィルタ６ａとの間の距離を変えることができる。

この作用について、図２を参照しつつ説明する。光合分波器１の製造時であって、光軸を調整するときに、光学素子基板６を基板２の端面２ａに接触させながら傾斜方向（Ｙ方向）に移動させる。基板２の端面２ａは斜めに形成されており、更に、光学素子基板６は楔型形状をなしているため、傾斜方向（Ｙ方向）に移動させることにより、基板２の端面２ａに接する面と、その面の反対の面である光フィルタ６ａが設置されている面との距離ｄが変わる。具体的に説明すると、光学素子基板６をＹ１の方向に移動させることにより、距離ｄは長くなる。一方、Ｙ２の方向に移動させることにより、距離ｄは短くなる。このように移動させるだけで、Ｚ方向の距離ｄを変えることができる。そして、距離ｄ３にすることにより、位置ずれを最も少なくすることが可能となる。その結果、位置ずれによる結合損失を最も小さくすることができる。ここで、距離ｄの最小値と最大値の差を「距離ｄの調整可能な量α」とする。つまり、調整可能な量αだけ距離ｄを変えることができる。

光フィルタ６ａが対称軸と直交しているとき、距離ｄの調整可能な量αは、基板２の端面２ａの角度θ_ａと光フィルタ６ａの深さ方向（Ｙ方向）の幅ｗに依存し、次の式（２）の関係を満たす。
ｔａｎθ_ａ＝調整可能量α／幅ｗ・・・式（２）
例えば、光フィルタ６ａの幅ｗを一定とした場合、多くの調整量を必要とするときは、端面２ａの角度θ_ａを大きくする必要がある。必要な調整可能量αに応じて、光合分波器１の製造時に角度θ_ａを変え、その調整可能量αの範囲内で距離ｄの調整を行い、位置ずれ補正を行うこととなる。

以上のように、調整可能量αから端面２ａの角度θ_ａを決めて、光学素子基板６を移動させることにより、距離ｄを変えて位置ずれ補正を行うことが可能となる。しかしながら、端面２ａ（レンズ付き光ファイバ３及び４の端面）の角度θ_ａを変えると、レンズ付き光ファイバ３から光学素子基板６に入射する際の深さ方向（Ｙ方向）の角度が変わってしまい、光フィルタ６ａに光が垂直に入射しない場合がある。このような場合、光合分波器１の製造時において、角度θ_ｂを変化させながら光軸の調整を行うことにより、光フィルタ６ａに光を垂直に入射させることが可能となる。

この角度θ_ｂの変化について、図４に示す側面図を参照しつつ説明する。図４（ａ）に示すように、端面２ａと光フィルタ６ａとのなす角度が大きすぎると、ＹＺ面内において、光は光フィルタ６ａに垂直に入射しない。そのため、光フィルタ６ａで反射される波長Ｂの光は、ＹＺ面内において、光フィルタ６ａに入射する際の角度と異なった角度で反射されることとなる。その結果、レンズ付き光ファイバ４に入射する際に、位置ずれがなくなるように調整したとしても、深さ方向（Ｙ方向）の角度ずれが生じてしまい、そのことにより結合損失が大きくなってしまう。また、図４（ｂ）に示すように、角度が小さすぎると、図４（ａ）と同様に、ＹＺ面内において、光は光フィルタ６ａに垂直に入射せず、入射角と異なった角度で反射されることとなる。その結果、角度ずれが生じ、結合損失が大きくなってしまう。一方、図４（ｃ）の場合は、ＹＺ面内において、光は光フィルタ９ａに垂直に入射する。このとき図４（ｃ）における角度θ_ｂの条件が式（３）で表される。
角度θ_ｂ＝ｓｉｎ^−１｛（ｎ_０×ｓｉｎθ_ａ）／ｎ_１｝・・・式（３）
ここで、ｎ_０はＧＩファイバ３ｂ及び４ｂの軸上屈折率であり、ｎ_１は光学素子基板の屈折率である。

軸上屈折率ｎ_０のＧＩファイバ３ｂから出射された光は、屈折率ｎ_１の光学素子基板６に入射する際に屈折されて入射する。そして、式（３）の条件を満たす角度θ_ｂにすると、屈折された光は、ＹＺ面内において、光フィルタ６ａに垂直に入射することになる。そのことにより、深さ方向（Ｙ方向）の角度については、入射角度と同じ角度で反射され、レンズ付き光ファイバ４に入射する際に、深さ方向（Ｙ方向）の角度ずれが生じることはない。つまり、ＹＺ面内において、レンズ付き光ファイバ３からの出射角度と、レンズ付き光ファイバ４への入射角度が等しくなるため、角度ずれによる結合損失を減少させることができる。

以上のように、角度θ_ａを変えることにより調整可能な量αを決定し、その調整可能量αの範囲内で距離ｄを変え、位置ずれを補正する。また、角度θ_ａの変化に伴って角度θ_ｂを変えることにより、深さ方向（Ｙ方向）の角度ずれを補正する。また、レンズ付き光ファイバ４を、基板２の端面２ａ（光フィルタ６ａ）に直交する軸Ｏを対称軸としてレンズ付き光ファイバ３と線対称の位置に配置することで、Ｘ方向の角度ずれの発生を抑えることが可能となる。このように、位置ずれと角度ずれを補正することにより、結合損失を小さくすることができる。

尚、本実施形態においては、誘電体多層膜からなる光フィルタ６ａを用いて波長が多重化された光を分波させたが、本願発明はそれに限られない。光フィルタ６ａの代わりに、光を分岐するミラーを用いても良い。ミラーを用いた場合は、波長が多重化された光を分波するのではなく、光の光量により光を分岐させることになる。例えば、レンズ付き光ファイバ３から出射されてミラーに入射する光のうち、５０［％］の光を反射させ、５０［％］の光を透過させる。このように、レンズ付き光ファイバ３を伝送してきた光をミラーにより反射光と透過光に分岐しても良い。

次に、具体的な実施例について説明する。本実施例の光合分波器１の構成について以下に示す。
シングルモード光ファイバ３ａ及び４ａのスポットサイズ（半径）：４．５［μｍ］
シングルモード光ファイバ３ａ及び４ａのクラッド径：１２５［μｍ］
ＧＩファイバ３ｂ及び４ｂのコア径：１０５［μｍ］
ＧＩファイバ３ｂ及び４ｂのクラッド径：１２５［μｍ］
ＧＩファイバ３ｂ及び４ｂの比屈折率差Δ：０．８５
ＧＩファイバ３ｂ及び４ｂの軸上屈折率ｎ_０：１．４５８
レンズ付き光ファイバ３とレンズ付き光ファイバ４とがなす角度：１２［度］（対称軸Ｏに対してそれぞれ６［度］の角度をなして配置されている。）
光学素子基板６（ＢＫ７）の屈折率ｎ１：１．５０

レンズ付き光ファイバ３とレンズ付き光ファイバ４とを結合させる際の焦点ずれ量、位置ずれ量及び角度ずれ量に対する結合損失の変化について説明する。ここで、焦点ずれ量について説明する。レンズ付き光ファイバ３とレンズ付き光ファイバ４との間の距離を、レンズ付き光ファイバ３の端面からビームウエストの位置（光のスポットサイズが最も小さくなる位置）までの距離の２倍にすると、焦点ずれに関する結合損失が最も小さくなり、効率よく結合させることができる。光ファイバ間の距離が、ビームウエストまでの距離の２倍からずれると、焦点ずれが生じ、結合損失がその分大きくなる。焦点ずれ量とは、ずれた量のことを意味する。尚、本実施形態においては、ビームウエストの位置に光フィルタ６ａを配置する場合が最も結合損失が小さくなる。レンズ付き光ファイバ３とレンズ付き光ファイバ４とは線対称の位置に配置されているため、レンズ付き光ファイバ３から出射されてレンズ付き光ファイバ４に入射する光の光路長は、レンズ付き光ファイバ３からビームウエストまでの距離の２倍になるからである。

レンズ付き光ファイバ３から出射された光のビームウエストが光フィルタ６ａ面にある場合、レンズ付き光ファイバ３とレンズ付き光ファイバ４を、光フィルタ６ａの反射点における垂直軸に対して線対称となるように配置することで、最適な光結合状態とすることが可能となる。

ここで、図８乃至図１０を参照しつつ結合損失の変化について説明する。図８はＧＩファイバ３ｂ及び４ｂの長さと、焦点ずれ量と、結合損失との関係を示すグラフである。同図に示すように、焦点ずれ量が大きくなると結合損失が大きくなり、ＧＩファイバ３ｂ及び４ｂの長さを規定するピッチ（Ｐ）が、０．２５＜Ｐ＜０．５の場合には、長さが長くなると結合損失が大きくなる。

ここで、ピッチ（Ｐ）について説明する。一般的に、ＧＩファイバ中の光線はサインカーブの挙動を示すため、ＧＩファイバ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。例えば、Ｐ＝１のときにサインカーブの１周期（２π）に相当し、Ｐ＝０．２５のときに光が最も広がって点光源が平行光となり、Ｐ＝０．５のときに再度、点に集束する。

図９はＧＩファイバ３ｂ及び４ｂと、角度ずれ量と、結合損失との関係を示すグラフである。同図に示すように、角度ずれ量が大きくなると結合損失が大きくなり、ＧＩファイバ３ｂ及び４ｂの長さが短くなると結合損失が大きくなる。

図１０はＧＩファイバ３ｂ及び４ｂと、位置ずれ量と、結合損失との関係を示すグラフである。同図に示すように、位置ずれ量が大きくなると結合損失が大きくなり、ＧＩファイバ３ｂ及び４ｂの長さが長くなると結合損失が大きくなる。

例えば、長さが８００［μｍ］のＧＩファイバ３ｂ及び４ｂを用いて、各光軸ずれの結合損失の許容範囲が０．２［ｄＢ］以下の光合分波器１を作製するとする。結合損失を０．２［ｄＢ］以下に抑えるためには、図８乃至図１０から判断して、以下の範囲内に各ずれ量を抑える必要がある。
焦点ずれ量：±１５０［μｍ］
角度ずれ量：±０．４［度］
位置ずれ量：±２．３［μｍ］

ここで、焦点ずれについては、±１５０［μｍ］の範囲内に抑えれば良いため、角度ずれ量や位置ずれ量に比べて比較的許容範囲が広いことが分かる。つまり、位置ずれを補正するために距離ｄを多少変えても、焦点ずれ量は許容範囲内に収まり、その程度では焦点ずれが問題になることはない。

尚、ＧＩファイバ３ｂ（４ｂ）の長さが８００［μｍ］のレンズ付き光ファイバ３及び４の焦点距離（空気中でのビームウエストまでの距離）は０．５４９［ｍｍ］となる。そして、屈折率ｎ１＝１．５０の光学素子基板６内においては、焦点距離は１．５×０．５４９＝０．８２３５［ｍｍ］となる。従って、レンズ付き光ファイバ３及び４から光フィルタ６ａ間での距離ｄを０．８２３［ｍｍ］程度にすることで、レンズ付き光ファイバ３とレンズ付き光ファイバ４との間の光路長は焦点距離の２倍となるため、焦点ずれを少なくすることができる。

角度ずれについては、レンズ付き光ファイバ３とレンズ付き光ファイバ４とを、基板２の端面２ａ（光フィルタ６ａ）に直交する軸Ｏを対象として線対称の位置に配置することにより、Ｘ方向の角度ずれはなくなる。また、深さ方向（Ｙ方向）の角度ずれについては、式（３）を満たせば角度ずれがなくなる。

位置ずれについては、距離ｄを変えることにより補正することが可能となる。つまり、図３に示したように、光学素子基板６を移動させることにより、レンズ付き光ファイバ４に入射する光の入射位置を変えることができるため、その調整により位置ずれを補正することができる。

ここで、端面２ａの角度θ_ａと調整可能量αとの具体的な関係について図１１を参照しつつ説明する。図１１は、光学素子基板６（光フィルタ６ａ）の幅ｗが２．０［ｍｍ］の場合の関係を示すグラフである。同図から、例えば端面２ａの角度θ_ａを８［度］とすると、調整可能な量αは約２８０［μｍ］となる。つまり、この大きさの光学素子基板６においては、距離ｄを、最大約２８０［μｍ］変化させることが可能となり、その範囲内で距離ｄを変えて位置ずれを補正することとなる。換言すると、距離ｄの調整量を最大約２８０［μｍ］必要とする場合は、角度θ_ａを８［度］にすれば良いことになる。このように、必要な調整量αに応じて角度θ_ａを決め、光合分波器１を作製する。上記の例以外に、例えば、距離ｄの調整量を最大約３５０［μｍ］必要であれば、角度θ_ａを１０［度］にすれば良いし、距離ｄの調整量を最大約１７５［μｍ］必要であれば、角度θ_ａを５［度］にすれば良い。

次に、端面２ａの角度θ_ａと角度θ_ｂとの具体的な関係について図１２を参照しつつ説明する。同図は、光学素子基板６の屈折率を１．５とし、レンズ付き光ファイバ３から出射された光が光フィルタ６ａに垂直に入射する場合の角度関係を示したグラフである。同図に示すような関係が成り立てば、レンズ付き光ファイバ３から出射された光は光フィルタ６ａに垂直に入射する。そのことにより、ＹＺ面内において波長Ｂの光は垂直に反射され、レンズ付き光ファイバ４に入射する際の深さ方向（Ｙ方向）の角度ずれがなくなる。例えば、端面２ａの角度θ_ａを８［度］とする場合は、角度θ_ｂをほぼ７．８［度］にすれば光フィルタ６ａに光を垂直に入射させることができる。また、端面２ａの角度θ_ａを１０［度］とする場合は、角度θ_ｂをほぼ９．７［度］にすれば良い。

以上をまとめると、本実施形態に係る光合分波器１では以下の調整を容易に行うことができる。
（１）焦点ずれの調整
焦点ずれ量の許容範囲が広いため、距離ｄを多少変えても、その許容範囲内に収まり、焦点ずれによる結合損失が問題となることはない。
（２）角度ずれ
レンズ付き光ファイバ３とレンズ付き光ファイバ４とを、基板２の端面２ａ（光フィルタ６ａ）に直交する軸Ｏを対称軸として線対称の位置に配置することにより、Ｘ方向の角度ずれはなくなる。尚、基板２にＶ字溝を形成し、そのＶ字溝にレンズ付き光ファイバ３及び４を配置して接着固定することにより、高い精度でレンズ付き光ファイバ３及び４を配置することができ、Ｘ方向の角度ずれを少なくすることが可能となる。また、式（３）の条件を満たすように角度θ_ｂを調整すれば、Ｙ方向の角度ずれを少なくすることができる。そのことにより、角度ずれによる結合損失を減少させることが可能となる。
（３）位置ずれ
光学素子基板６を傾斜方向（Ｙ方向）に移動させることにより、レンズ付き光ファイバ３及び４と光フィルタ６ａとの間の距離ｄを変えることができる。距離ｄが変わることにより、光フィルタ６ａで反射されてレンズ付き光ファイバ４に入射するまでの光路が変わり、レンズ付き光ファイバ４に入射する位置が変わる。従って、距離ｄを変えることにより、位置ずれを補正することができ、そのことにより、位置ずれによる結合損失を減少させることが可能となる。

以上のように、本実施形態に係る光合分波器１によれば、（１）焦点ずれ、（２）角度ずれ、（３）位置ずれを容易に調整することが可能となるため、光合分波器の生産性が向上する。また、基板２にレンズ付き光ファイバ３及び４を設置し、基板２の端面２ａに光学素子基板６を設置することのより、光合分波器１を小型化することができる。

本実施例に係る光合分波器１においては、光学素子基板６の寸法を、Ｘ方向の幅が２．０［ｍｍ］、幅ｗが２．０［ｍｍ］、距離ｄ＝０．８２３［ｍｍ］とし、端面２ａの角度θ_ａ＝８［度］とし、角度θ_ｂ＝７．８［度］とすることにより、焦点ずれ、角度ずれ及び位置ずれを少なくすることができ、そのことにより、結合損失を最小限に抑えることが可能となる。

尚、本実施形態においては、レンズ付き光ファイバ３内を２波長の光（波長Ａの光と波長Ｂの光）が伝送してくる場合について説明したが、本願発明はそれに限られない。３波長以上の光が伝送してきてもよい。

例えば、レンズ付き光ファイバ３内を３波長に多重化された光が伝送してくる場合について説明する。波長Ａ（波長１４９０［ｎｍ］）の光と、波長Ｂ（波長１５５０［ｎｍ］）の光と、波長Ｃ（波長１５７０［ｎｍ］）の光とが多重化されて伝送してくるとする。この場合、波長Ａの光は光フィルタ６ａを透過して光合分波器１の外部に出射される。一方、光フィルタ６ａは、波長が１５４０〜１６２０［ｎｍ］の範囲内の光を反射させるため、波長Ｂの光だけでなく波長Ｃの光も光フィルタ６ａで反射されてレンズ付き光ファイバ４に入射する。波長Ｂの光と波長Ｃの光はレンズ付き光ファイバ４内を伝送していき、別の光合分波器で波長Ｂと波長Ｃとは分波されることになる。また、４波長以上に多重化された場合も同じである。４波長以上に多重化されていても、波長が１５４０〜１６２０［ｎｍ］の範囲内の光は光フィルタ６ａで反射され、レンズ付き光ファイバ４に入射することになる。

［第２の実施の形態］
次に、本願発明の第２の実施形態として、光合分波器１を用いた光送受信モジュールについて図５を参照しつつ説明する。図５は本願発明の第２の実施形態に係る光送受信モジュールの上面図である。

図５に示すように、本実施形態に係る光送受信モジュールは、光合分波器１と、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）からなる発光素子８と、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）からなる受光素子９と、光学素子基板１０とからなる。光学素子基板１０は、レンズ付き光ファイバ３から出射される波長Ａの光の光路上、かつ、発光素子８から出射される光の光路上に配置されている。

光学素子基板１０の光合分波器１に面する表面には、誘電体多層膜からなる光フィルタ１０ａが設置されている。光フィルタ１０ａは、所定の波長領域内の光を透過させ、別の波長領域内の光を反射させる。本実施形態においては、波長Ａ（例えば、波長１４９０［ｎｍ］）の光を反射させ、波長Ｄ（例えば、波長１３１０［ｎｍ］）の光を透過させるものとする。また、光学素子基板１０には例えばＢＫ７（屈折率＝１．５０）が用いられる。

次に、以上のような構成を有する光送受信モジュールの作用について説明する。例えば、レンズ付き光ファイバ３内を、波長Ａ（例えば、波長１４９０［ｎｍ］）の光と波長Ｂ（例えば、波長１５５０［ｎｍ］）の光が伝送してきた場合について説明する。また、発光素子８から波長Ｄ（例えば、波長１３１０［ｎｍ］）の光が出射されるものとする。

レンズ付き光ファイバ３を伝送してきた波長Ａの光は、レンズ付き光ファイバ３の端面から出射され、光学素子基板６に入射し、屈折されて光フィルタ６ａに入射する。光フィルタ６ａは波長Ａの光を透過させるため、波長Ａの光は光フィルタ６ａを透過し、光合分波器１から出射される。

光合分波器１から出射された波長Ａの光は、光路上に配置されている光学素子基板１０の表面上の光フィルタ１０ａに入射する。光フィルタ１０ａは波長Ａの光を反射させるため、波長Ａの光は光フィルタ１０ａで反射される。反射された波長Ａの光は、光路上に配置されている受光素子９に入射する。

一方、レンズ付き光ファイバ３を伝送してきた波長Ｂの光は、波長Ａの光と同じく、レンズ付き光ファイバ３の端面から出射され、光学素子基板６に入射し、屈折されて光フィルタ６ａに入射する。そして、波長Ｂの光は光フィルタ６ａにより反射され、光学素子基板６を透過してレンズ付き光ファイバ４に入射する。第１の実施形態で説明したように、角度ずれ及び位置ずれを調整することにより、結合損失を小さくすることが可能となり、効率良く結合させることができる。

また、発光素子８から出射された波長Ｄの光は、光路上に配置されている光学素子基板１０に入射し、屈折されて光フィルタ１０ａに入射する。光フィルタ１０ａは波長Ｄの光を透過させるため、波長Ｄの光は光フィルタ１０ａを透過し、光合分波器１の光フィルタ６ａに入射する。光フィルタ６ａは波長が１３００〜１５００［ｎｍ］の範囲内の光を透過させるため、波長Ｄの光は光フィルタ６ａを透過して光学素子基板６に入射し、屈折されてレンズ付き光ファイバ３に入射する。そして、波長Ｄの光はレンズ付き光ファイバ３内を伝送していく。

以上のように、レンズ付き光ファイバ３は、波長Ａの光と波長Ｂの光とが伝送するとともに、それらの光と反対方向に波長Ｄの光が伝送するため、双方向に光が伝送することとなる。そして、光フィルタ６ａで反射されてレンズ付き光ファイバ４に入射する光（波長Ｂの光）については、焦点ずれ、角度ずれ、位置ずれを小さくすることが可能となり、そのことにより、結合損失を小さくすることができる。

尚、波長Ａ及び波長Ｄの光については、光送受信モジュールを組み立てる際に発光素子８、受光素子９及び光学素子基板１０の配置位置及び角度を調整することにより、位置ずれや角度ずれを調整する。つまり、波長Ａの光については、受光素子９及び光学素子基板１０の位置及び角度を調整することにより、効率良く受光素子９に入射するようにする。また、波長Ｄの光については、発光素子８及び光学素子基板１０の位置及び角度を調整することにより、レンズ付き光ファイバ３に入射するようにする。本実施形態においては、受光素子９を光合分波器１に対して垂直に配置し、波長Ａの光が受光素子９に垂直に入射するように光学素子基板１０を配置している。また、波長Ｄの光がレンズ付き光ファイバ３に入射する際に、位置ずれや角度ずれが生じないように、発光素子８を配置している。従って、光学素子基板１０の屈折率や配置角度によって、発光素子８は光合分波器１に対して平行に配置されない場合もある。

また、第１の実施形態と同様に、２波長だけでなく３波長以上の光がレンズ付き光ファイバ３内を伝送してきてもよい。この場合、波長が１３００〜１５００［ｎｍ］の範囲内の光が光フィルタ６ａを透過し、波長が１５４０〜１６２０［ｎｍ］の範囲内の光は光フィルタ６ａで反射され、レンズ付き光ファイバ４に入射することとなる。

［第３の実施の形態］
次に、本願発明の第３の実施形態として、光合分波器１を用いた別の光送受信モジュールについて図６を参照しつつ説明する。図６は本願発明の第３の実施形態に係る光送受信モジュールの上面図である。

本実施形態に係る光送受信モジュールは、第２の実施形態に係る光送受信モジュールとほぼ同じ構成をなしているが、光フィルタ１０ａと受光素子９との間にカットフィルタ１１ａが設置された光学素子基板１１が設けられている点が異なる。このカットフィルタ１１ａは、光フィルタ１０ａで反射された光のうち、余分な信号を除去する機能を有する。このカットフィルタ１１ａを設けることにより、光結合損失、光散乱又は光クロストークの影響を小さくすることが可能となる。尚、光学素子基板１１には例えばＢＫ７（屈折率＝１．５０）が用いられる。

図６に示すように、光学素子基板６の光フィルタ６ａが設置されている面に、光学素子基板１１が設置されている。この光学素子基板１１は、上面からみると楔型形状をなしており、受光素子９に面する表面にはカットフィルタ１１ａが設置されている。更に、発光素子８から出射される光の光路上に、光フィルタ１０ａが表面に設置されている光学素子基板１０が設置されている。これら光学素子基板６、光学素子基板１１及び光学素子基板１０は一体化されている。

次に、以上のような構成を有する光送受信モジュールの作用について説明する。例えば、レンズ付き光ファイバ３内を、波長Ａ（例えば、波長１４９０［ｎｍ］）の光と波長Ｂ（例えば、波長１５５０［ｎｍ］）の光が伝送してきた場合について説明する。また、発光素子８から波長Ｄ（例えば、波長１３１０［ｎｍ］）の光が出射されるものとする。

レンズ付き光ファイバ３を伝送してきた波長Ａの光は、レンズ付き光ファイバ３の端面から出射された後、光学素子基板６及び光フィルタ６ａを透過し、光学素子基板１１に入射する。光学素子基板１１で屈折されて、光路上に配置されている光フィルタ１０ａに入射する。波長Ａの光は光フィルタ１０ａで反射されて、光路上に配置されているカットフィルタ１１ａに入射し、その後、受光素子９に入射する。カットフィルタ１１ａを透過させることにより、余分な信号を除去することが可能となる。

一方、レンズ付き光ファイバ３を伝送してきた波長Ｂの光は、第１及び第２の実施形態と同様に、光フィルタ６ａで反射されてレンズ付き光ファイバ４に入射し、レンズ付き光ファイバ４内を伝送していく。

また、発光素子８から出射された波長Ｄの光は、光路上に配置されている光学素子基板１０に入射し、屈折されて光フィルタ１０ａに入射し、光フィルタ１０ａを透過して光学素子基板１１に入射する。そして、屈折されて光フィルタ６ａに入射する。光フィルタ６ａは、波長が１３００〜１５００［ｎｍ］の範囲の光を透過させるため、波長Ｄの光は光フィルタ６ａを透過し、光学素子基板６で屈折されてレンズ付き光ファイバ３に入射する。

また、本実施形態においては、発光素子８は光合分波器１に対して平行に配置され、受光素子９は光合分波器１に対して垂直に配置されている。そして、波長Ａの光が受光素子９に効率良く入射するように、光送受信モジュールの作製時に楔型形状の光学素子基板１１の角度を調整する。また、波長Ｄの光がレンズ付き光ファイバ３に効率良く入射するように、楔型形状の光学素子基板１０の角度を調整する。このような構成を有する光送受信モジュールによると、発光素子８を光合分波器１に対して平行に設置し、受光素子９を光合分波器１に対して垂直に配置することができるため、光送受信モジュールの組み立てが容易になる。

［第４の実施の形態］
次に、本願発明の第４の実施形態として、光合分波器１を用いた光送信又は光受信モジュールについて図７を参照しつつ説明する。図７は本願発明の第４の実施形態に係る光送信又は光受信モジュールの上面図である。

本実施形態に係る光送信又は光受信モジュールは、第２の実施形態に係る光送受信モジュールとほぼ同じ構成をなしているが、発光素子８又は受光素子９のいずれか一方の素子のみが設置されている点が異なる。まず、光受信モジュールについて説明する。

図７に示すように、本実施形態に係る光受信モジュールは、光合分波器１と、受光素子９とからなる。受光素子９は、光合分波器１から出射された波長Ａの光の光路上に設置されている。

以上の構成を有する光受信モジュールの作用について説明する。例えば、レンズ付き光ファイバ３内を、波長Ａ（例えば、波長１４９０［ｎｍ］）の光と波長Ｂ（例えば、波長１５５０［ｎｍ］）の光が伝送してきた場合について説明する。レンズ付き光ファイバ３を伝送してきた波長Ａの光は、レンズ付き光ファイバ３の端面から出射され、光学素子基板６に入射し、屈折されて光フィルタ６ａに入射する。光フィルタ６ａは波長Ａの光を透過させるため、波長Ａの光は光フィルタ６ａを透過し、光合分波器１から出射される。そして、光路上に配置されている受光素子９で受光される。

一方、レンズ付き光ファイバ３を伝送してきた波長Ｂの光は、波長Ａの光と同じく、レンズ付き光ファイバ３の端面から出射され、光学素子基板６に入射し、屈折されて光フィルタ６ａに入射する。そして、光フィルタ６ａで反射され、光学素子基板６を透過してレンズ付き光ファイバ４に入射する。上述したように、角度ずれ及び位置ずれを調整することにより、結合損失を小さくすることができる。

また、受光素子９の代わりに波長Ｄの光を出射させる発光素子８だけを設置してもよい。この場合は、発光素子８から波長Ｄの光が出射され、光フィルタ６ａに入射する。波長Ｄの光は光フィルタ６ａ及び光学素子基板６を透過し、それらで屈折されてレンズ付き光ファイバ３に入射する。

尚、波長Ｄの光が受光素子９に効率良く入射するように、光送受信モジュールを組み立てる際に受光素子９の位置及び角度を調整する。また、波長Ａの光がレンズ付き光ファイバ３に効率良く入射するように、発光素子８の位置及び角度を調整する。従って、光学素子基板６の屈折率によっては、受光素子９又は発光素子８は光合分波器１に対して平行に配置されない場合もある。

［製造方法］
次に、第１の実施形態に係る光合分波器の製造方法について、図１３を参照しつつ説明する。

まず、シングルモード光ファイバ３ａ（４ａ）にＧＩファイバ３ｂ（４ｂ）を融着して固定する。融着固定後、ＧＩファイバ３ｂ（４ｂ）が所定の長さ（例えば、９００［μｍ］）となるように、ＧＩファイバ３ｂ（４ｂ）を切断する。このようにして、レンズ付き光ファイバ３（４）を作製する。

次に、基板２を用意し、その基板２の表面に、互いに所定の角度（例えば１２［度］）をなすように、２本のＶ字溝を形成する。そして、所定の光出射位置となる部分を切断する。このとき、１チップ分としてダイシングしても良いし、効率良く処理するために基板２をアレイ状に配列してダイシングしても良い。

次に、レンズ付き光ファイバ３（４）を基板２のＶ字溝に接着して固定する。接着時は、図１３（ａ）の上面図に示すように、基板２とレンズ付き光ファイバ３及び４を平面板１２の基準面１２ａに突き当てて位置合わせを行う（矢印の方向に突き当てる）。このように突き当てると、レンズ付き光ファイバ３及び４の先端と、基板２の端面２ａの位置とが一致する。そして、接着材を塗付して基板２の上から光ファイバ固定板７で押さえて接着する。

次に、基板２に固定されたレンズ付き光ファイバ３（４）のＧＩファイバ３ｂ（４ｂ）の先端を１００［μｍ］程度削り、８００［μｍ］となるように長さを調整し、端面２ａを角度θ_ａとなるように斜めに研磨する。上述した実施例の場合、例えば、角度θ_ａ＝８［度］となるように端面２ａを斜めに研磨する。尚、角度θ_ａを変えると調整可能量αも変わるため、必要な調整可能量αに応じて角度θ_ａを変えて端面２ａを研磨する。

次に、光フィルタ６ａが表面に成膜されている、直方体の光学素子基板６を用意する。この光学素子基板６はＢＫ７（屈折率＝１．５０）からなり、寸法は、例えば、Ｘ方向の幅２．０［ｍｍ］、幅ｗ＝２．０［ｍｍ］、厚さ＝１．０［ｍｍ］となっている。そして、図１３（ｂ）の側面図に示すように、光フィルタ６ａが成膜されている面の反対の面を研磨し、光フィルタ６ａが成膜されている面とその反対の面とがなす角度を角度θ_ｂとする。上記の実施例の場合、角度θ_ｂがほぼ７．８［度］で、光学素子基板６の中心部分の厚さがｄ＝０．８２３［ｍｍ］となるように研磨する。

次に、レンズ付き光ファイバ３において、ＧＩファイバ３ｂの反対側の先端に波長Ｂの光を出射する光源（図示しない）を接続し、レンズ付き光ファイバ４において、ＧＩファイバ４ｂの反対側の先端に光パワーメータ（図示しない）を接続する。そして、光学素子基板６に紫外線硬化接着剤を塗付した後、基板２の端面２ａに配置する。

次に、図１３（ｃ）の側面図に示すように、調整器１３に光学素子基板６を固定する。具体的には、調整器１３の固着具１４を光学素子基板６の光フィルタ６ａが成膜されている面に押し当て、更に、その固着具１４により光学素子基板６を上下から挟み込んで固定する。固着具１４には、Ｚ方向に伸びる可動部１４ａとばね１４ｂとが設置されており、可動部１４ａをＺ方向に移動させると、その移動に伴って固着具１４はＺ方向に移動する。固着具１４をＺ方向に移動させることにより光学素子基板６に力を加え、光学素子基板６が端面２ａから離れないようにする。また、固着具１４は、上下方向（Ｙ方向）に移動可能な移動手段１５に固定されている。従って、この移動手段１５を上下方向（Ｙ方向）に移動させることにより、光学素子基板６を端面２ａに密着させながら上下方向（Ｙ方向）に移動させることができる。

そして、光源から波長Ｂの光を出射させ、光フィルタ６ａで反射されてレンズ付き光ファイバ４に入射する波長Ｂの光の光量をモニターする。そして、波長Ｂの光の光量をモニターしながら光学素子基板６を上下方向（Ｙ方向）に移動させて、光パワーメータからの出力が最大となる位置に光学素子基板６を合わせる。その後、予め塗付してある紫外線硬化型接着剤に紫外線を当て、硬化させて光学素子基板６を固定し、光合分波器１を作製する。このように、光学素子基板６を移動させることにより、簡単に光軸の位置ずれを調整することが可能となる。

以上のようにして作製された光合分波器１を所定の筐体に配置し、目的とするモジュールに応じて素子を実装する。例えば、光送受信モジュールを作製する場合は、光合分波器１が配置された筐体に発光素子及び受光素子を実装する。また、光送信モジュールの場合は発光素子を実装し、光受信モジュールの場合は受光素子を実装する。これらのモジュールは、一般の光軸調芯溶接工程によって製造される。

本願発明の第１の実施形態に係る光合分波器の上面図である。 本願発明の第１の実施形態に係る光合分波器の側面図である。 本願発明の第１の実施形態に係る光合分波器における位置ずれを説明するための上面図である。 本願発明の第１の実施形態に係る光合分波器における角度ずれを説明するための側面図である。 本願発明の第２の実施形態に係る光送受信モジュールの上面図である。 本願発明の第３の実施形態に係る光送受信モジュールの上面図である。 本願発明の第４の実施形態に係る光送信又は受信モジュールの上面図である。 焦点ずれ量と結合損失との関係を示すグラフである。 角度ずれ量と結合損失との関係を示すグラフである。 位置ずれ量と結合損失との関係を示すグラフである。 端面の角度と調整可能量との関係を示すグラフである。 端面の角度と光フィルタの角度との関係を示すグラフでる。 本願発明の第１の実施形態に係る光合分波器の製造方法を示す概略図である。 従来技術に係る光送受信モジュールの概略図である。

符号の説明

１ 光合分波器
２ 基板
３、４ レンズ付き光ファイバ
６、１０、１１ 光学素子基板
６ａ、１０ａ 光フィルタ
７ 光ファイバ固定板
８ 発光素子
９ 受光素子
１１ａ カットフィルタ

Claims (12)

1. 基板と、
   該基板に形成され、前記基板の断面に対して所定の角度をなして形成された直線状の第１の位置決め溝と、
   前記基板に形成され、前記基板の断面に近いほど前記第１の位置決め溝との間の距離が短くなるように形成された直線状の第２の位置決め溝と、
   前記基板の断面に設けられ、光を合波又は／及び分波する光学素子と、
   前記第１の位置決め溝に設置され、先端に屈折率分布型レンズが装着され、端面が前記基板の断面に面している第１のレンズ付き光ファイバと、
   前記第２の位置決め溝に設置され、先端に屈折率分布型レンズが装着され、端面が前記基板の断面に面している第２のレンズ付き光ファイバと、を有し、
   前記基板の断面は、前記第１のレンズ付き光ファイバ及び前記第２のレンズ付き光ファイバが実装されている面と直交する方向に対して、所定の角度をなして傾斜していることを特徴とする光合分波器。
2. 前記第２の位置決め溝は、前記断面と直交する軸を対称軸として前記第１の位置決め溝と線対称の位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光合分波器。
3. 前記光学素子は、光学素子基板と該光学素子基板の表面に設置された光フィルタ又はミラーとからなり、
   前記光学素子基板は、前記光フィルタ又は前記ミラーが設置されている面と反対の面が前記基板の断面に接して設置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の光合分波器。
4. 前記第１のレンズ付き光ファイバの軸上の屈折率をｎ_０とし、前記所定の角度をθ_ａとし、前記光学素子基板の屈折率をｎ_１とし、前記基板の断面と前記光学素子基板の光フィルタ又はミラーが設置されている面との間の角度をθ_ｂとした場合、
   θ_ｂ＝ｓｉｎ^−１｛（ｎ_０×ｓｉｎθ_ａ）／ｎ_１｝
   の関係が成り立つことを特徴とする請求項３に記載の光合分波器。
5. 前記屈折率分布型レンズは、屈折率分布型光ファイバであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光合分波器。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光合分波器と、受光素子とを有し、
   前記受光素子は、前記第１のレンズ付き光ファイバから出射され、前記光学素子を透過した光を受光することを特徴とする光受信モジュール。
7. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光合分波器と、発光素子とを有し、
   前記光学素子は前記発光素子から出射された光を透過させ、前記第１のレンズ付き光ファイバに入射させることを特徴とする光送信モジュール。
8. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の光合分波器と、発光素子と、受光素子とを有し、
   前記光学素子は前記発光素子から出射された光を透過させ、前記第１のレンズ付き光ファイバに入射させ、
   前記受光素子は、前記第１のレンズ付き光ファイバから出射され、前記光学素子を透過した光を受光することを特徴とする光送受信モジュール。
9. 前記光学素子基板における前記光フィルタ又は前記ミラーが設置されている面に、楔型形状の光学素子が設置されていることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれかに記載の光送受信モジュール。
10. 前記光合分波器と前記受光素子との間にカットフィルタが設置されていることを特徴とする請求項６、請求項８又は請求項９のいずれかに記載の光送受信モジュール。
11. 基板と、
    該基板に形成され、前記基板の断面に対して所定の角度をなして形成された直線状の第１の位置決め溝と、
    前記基板に形成され、前記基板の断面に近いほど前記第１の位置決め溝との間の距離が短くなるように形成された直線状の第２の位置決め溝と、
    前記基板の断面に設けられ、光を合波又は／及び分波する光学素子と、
    前記第１の位置決め溝に設置され、先端に屈折率分布型レンズが装着され、端面が前記基板の断面に面している第１のレンズ付き光ファイバと、
    前記第２の位置決め溝に設置され、先端に屈折率分布型レンズが装着され、端面が前記基板の断面に面している第２のレンズ付き光ファイバと、を有し、
    前記基板の断面が、前記第１のレンズ付き光ファイバ及び前記第２のレンズ付き光ファイバが実装されている面と直交する方向に対して、所定の角度をなして傾斜している光合分波器に対して、
    前記光学素子を前記基板の断面に接触させながら、前記光学素子を移動させることにより、前記第１のレンズ付き光ファイバから出射され、前記光学素子で反射されて前記第２のレンズ付き光ファイバに結合する光の光軸を調整することを特徴とする光合分波器の調整方法。
12. 前記光学素子の移動は、前記基板の傾斜方向に移動させることを特徴とする請求項１１に記載の光合分波器の調整方法。
    

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