JP5398355B2 - 光アイソレータ付きファイバスタブ、光アイソレータ付き光レセプタクルおよび光モジュール - Google Patents

Description

本発明は、光通信に利用される光トランシーバに小型で高密度に実装される半導体レーザモジュールに関し、半導体レーザモジュールの光レセプタクル部分に用いられる光アイソレータ付きファイバスタブに関する。

従来の光アイソレータ付きファイバスタブおよびそれを用いた光レセプタクルおよび光モジュールは例えば特許文献１および２に開示されており、その内部構造を図５、図６で説明する。図５は従来の光アイソレータ付きファイバスタブの要部縦断面図、図６は光モジュールの中央縦断面図である。

フェルール１０２はセラミックスまたはガラス材から成る。フェルール１０２は、中央部に光ファイバの外径と同等以上の直径を有する貫通孔１２７を有し、後端面１２９側にはザグリ部１２１を有している。貫通孔１２７には導光体１０１として光ファイバのコアと同等の屈折率を有するガラス１０１が溶融され充填されている。ファイバスタブ１０３は、これらフェルール１０２と導光体（ガラス）１０１とで構成されている。ファイバスタブ１０３の後端面１２９は、近端反射による半導体レーザなどの光素子への戻り光を抑制するため、例えば４°〜８°の所定角度に斜め研磨加工されている。そして、後端面１２９に光アイソレータ素子１０９が設置されている。

光アイソレータ素子１０９は、偏光子１０６、ファラデー回転子１０７、検光子１０８から成り、予め偏光子１０６と検光子１０８の透過偏波面の角度が４５°となるよう光軸周りに回転させて調芯された後、各々接着剤により張り合わされている。また、ファイバスタブ１０３のザグリ部１２１に収容されるよう所定の大きさに裁断されており、導光体１０１の光軸と光アイソレータ素子１０９の光軸とがほぼ一致するように後端面１２９に接着固定されている。このとき、偏光子１０６の透過偏波面は、後端面１２９の斜め研磨方向に対し垂直または水平となるように接着固定される。

ファイバスタブ１０３の外周部には、ファラデー回転子１０７に磁界を印加する円筒型の磁石１１０が配置される。磁石１１０の内側のファイバスタブ１０３のザグリ部１２１に収容された光アイソレータ素子１０９を取り囲む位置に接着剤などにより固定されることによって、光アイソレータ素子１０９が磁石１１０の磁界によって光アイソレータ１１１として機能する。

図６は図５の光アイソレータ付きファイバスタブ１２５を光モジュールに用いたときの縦断面図である。光モジュールは、光軸を中心軸とした同軸型の半導体レーザモジュールで、全体が円筒状の筐体を有するものである。また、プラグフェルール１３１が接続される光レセプタクル型の場合を示す。ＬＤ（レーザダイオード）への配線用リード線およびモニタ用ＰＤ（フォトダイオード）等は図示を省略した。

従来の光モジュールは、半導体レーザ１１２、ヒートシンク１１３、金属ステム１１４、レンズ１１５およびレンズホルダ１１６からなる光学ユニット１００と、光アイソレータ１１１と光レセプタクル１１７とから構成されている。

光学ユニット１００部分の半導体レーザ１１２は、ヒートシンク１１３上にはんだにより搭載される。ヒートシンク１１３は、金属ステム１１４の支持部１１４ａ上に搭載され、同じくはんだにより固定されている。レンズ１１５は金属から成るレンズホルダ１１６に低融点ガラスなどにより固定され、レンズホルダ１１６は金属ステム１１４に抵抗溶接されている。

光レセプタクル１１７部分のファイバスタブ１０３は金属ホルダ１０５の第２の貫通孔１２８に圧入され、金属ホルダ１０５の後端側には磁石１１０を固定するための第２のザグリ部１３３が設けられている。また、ファイバスタブ１０３の先端側には、セラミックスまたは金属から成るスリーブ１１８が挿入され、スリーブ１８を覆うように金属またはプラスチックなどからなるシェル１１９が金属ホルダ１０５に挿入固定され、光レセプタクル１１７が形成されている。

このような光モジュールは、半導体レーザ１１２から出射された光がレンズ１１５により集光され、半導体レーザ１１２への反射戻り光を防止する光アイソレータ１１１およびファイバスタブ１０３の導光体１０１を介して光コネクタのプラグフェルール１３１中央部に設置された光ファイバ１３２の先端に光結合するように組み立てられる。

光モジュールの組立は、レンズ１１５によって、光ファイバ１３２の先端位置が焦点になるよう光レセプタクル１１７の位置を調整し、その後、光レセプタクル１１７の金属ホルダ１０５がレンズホルダ１１６にレーザ溶接等により固定されることによって行なわれる。レンズホルダ１１６の内周１２０には、光レセプタクル１１７を位置調整する際に光アイソレータ１１１の磁石１１０が接触しないよう、第３のザグリ部１３４が形成されている。

特開２００６−１４５９８７号公報 特開２００６−１１３３６０号公報

しかしながら、図５および図６に示す従来の構造では、ファイバスタブ１０３の後端面１２９に光アイソレータ素子１０９を接着固定する際、光アイソレータ素子１０９の位置決めを簡単に行なえないという問題があった。すなわち、貫通孔１２７の中心に合わせて光アイソレータ素子１０９の光学面が配置されるようにしなければならないが、貫通孔１２７の中心軸と光アイソレータ素子１０９の光学面の中心とを合わせて接着し難いという課題がある。

このため、ファイバスタブ１０３の後端面１２９に設置固定する光アイソレータ素子１０９の光学面の面積は、位置ズレを考慮して大きくしておく必要があった。例えば、光アイソレータ素子１０９に入射されるビーム直径約０．３ｍｍに対し、光アイソレータ１０９の光学面の寸法を縦０．４５ｍｍ×横０．４５ｍｍより小さくできないという課題があった。

本発明の目的は、上述の課題に鑑みて案出されたものであり、小型光アイソレータ素子を用いた組立が容易な光アイソレータ付きファイバスタブ、光アイソレータ付き光レセプタクルおよび光モジュールを提供することにある。

上記課題に鑑みて本発明の一実施形態に係る光アイソレータ付きファイバスタブは、円筒形状を成し、中央の貫通孔に導光体が配置されたフェルールの後端面に、偏光子とファラデー回転子とから成る光アイソレータ素子を設置した光アイソレータ付きファイバスタブであって、光アイソレータ素子の設置位置の端を起点とし、前記光アイソレータ素子の幅より少し大きな幅を有するとともに前記後端面に対して傾斜した底面を有する溝が前記貫通孔の開口を横切るように形成され、前記溝内に、前記光アイソレータ素子が前記開口を覆うように設置されていることを特徴とする。

前記光アイソレータ素子は、光軸に垂直な断面形状において平行な２辺を有し、この２辺間距離が前記溝の幅未満とされているとともに、前記２辺と前記溝とが平行になるように前記溝に嵌着されているのが好ましい。

また、前記光アイソレータ素子に磁界を印加する円筒形状の磁石が、前記フェルールの前記後端面に設置されているのが好ましい。

前記導光体は、この導光体に接続される光ファイバのコアとほぼ同等な屈折率を有する弾性変形可能な光学的透明体から成るのが好ましい。

前記貫通孔の内径が前記光ファイバの外径以上であるのが好ましい。

また、本発明の一実施形態に係る光レセプタクルは、上述の光アイソレータ付きファイバスタブと、貫通孔の一方側開口に前記フェルールの先端部が挿入されたスリーブと、前記フェルールの後端側外周面を把持するホルダとを備えたことを特徴とする。

さらに、上記光アイソレータ付き光レセプタクルは、前記フェルールの後端側外周面を把持する前記ホルダの把持部が、前記磁石の一部を収容可能に延設されているのが好ましい。

また、前記磁石の一部を収容可能に延設された前記ホルダの延設部の内径が、前記フェルールを把持する前記ホルダの把持部の内径より小さく、前記把持部と前記延設部との間に形成された段差面に、前記フェルールの後端面が当接されるとともに接着剤により固定されているのが好ましい。

また、本発明の一実施形態に係る光モジュールは、上記光アイソレータ付き光レセプタクルと、前記光アイソレータに光結合されるように配置された光素子を有する光学ユニットとを備えたことを特徴とする。

本発明の一実施形態に係る光アイソレータ付きファイバスタブによれば、フェルールの後端面に、貫通孔の直径より大きな幅を有するとともに後端面に対して傾斜した底面を有する溝が貫通孔の開口を横切るように形成され、この溝に光アイソレータ素子が開口を覆うように設置されていることから、光アイソレータ素子を溝の底面に沿って傾斜させて設置することができる。また、光アイソレータ素子は溝に設置されるので、開口を覆う程度の小さな光アイソレータ素子でも十分で、光アイソレータ素子の組立が容易になる。フェルールの後端面は溝を形成するだけであり、フェルールの加工も容易である。

光アイソレータ素子が、光軸に垂直な断面形状において平行な２辺を有し、この２辺間距離が溝の幅未満とされているとともに、２辺と溝とが平行になるように溝に嵌着される場合、光アイソレータ素子の位置決めがさらに容易になるとともに、接着固定時の左右および光軸に対する回転方向へのズレも抑制できる。このため、可能な限り光アイソレータ素子の接合面積を小さくでき、これにより、従来構造に比較して光アイソレータ素子の小型化が可能となる。

光アイソレータ素子に磁界を印加する円筒形状の磁石が、フェルールの後端面に設置される場合、後端面の外周部は傾斜面とする必要がないので、円筒形の磁石を設置し易くなる。

また、導光体は、導光体に接続される光ファイバのコアとほぼ同等な屈折率を有する弾性変形可能な光学的透明体で形成する場合、導光体と光ファイバとの接続部に生じる光ロスが小さく、ファイバスタブの両端面の光学的な研磨加工が不要となる上、光コネクタのプラグフェルール先端がファイバスタブの先端に繰り返し嵌合により突き当てられても導光体に傷がつかない。

貫通孔の内径が光ファイバの外形以上である場合、光ファイバと光学的透明体との間の光ロスを生じ難い。

また、本発明の一実施形態に係る光アイソレータ付き光レセプタクルによれば、光アイソレータ素子を小型化でき、用いる磁石も小型化することができる上記光アイソレータ付きファイバスタブを備えているので、小型の光レセプタクルとすることができる。

さらに、フェルールの後端側外周面を把持するホルダの把持部が、磁石の一部を収容可能に延設されている場合、半導体レーザなどの光モジュールのレンズホルダ内径に光アイソレータを収容する専用のザグリ部を設ける必要がない。また、ホルダの貫通孔に磁石の一部を挿通固定することで、さらに小型化および低コスト化ができる。

また、ホルダの把持部と延設部との間に形成された段差面に、フェルールの後端面が当接されるとともに接着剤により固定されている場合、ファイバスタブ長を短尺化しても、プラグフェルールがファイバスタブ先端に押圧されることによってファイバスタブが脱落し難くいものとできる。また、ファイバスタブを接着して固定することによって、ファイバスタブを圧入して固定する場合に比してホルダの内径公差を緩和できる。

本発明の一実施形態に係る光モジュールによれば、上記光アイソレータ付き光レセプタクルと、光アイソレータに光結合されるように配置された光素子を有する光学ユニットとを備え、小型で低コストな光モジュールを提供できる。

本発明の光アイソレータ付きファイバスタブの実施の形態の一例を示す縦断面図である。 本発明の半導体レーザモジュールの実施の形態の一例を示す縦断面図である。 本発明の光アイソレータ付きファイバスタブの一実施形態において、光アイソレータ素子とファイバスタブとを示す斜視図である。 本発明の半導体レーザモジュールの実施の形態の他の例を示す縦断面図である。 従来の光アイソレータ付きファイバスタブの例を示す縦断面図である。 従来の半導体レーザモジュールの例を示す中央部縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図によって説明する。

図１は、本発明の光アイソレータ付きファイバスタブ２５の縦断面図である。本発明に用いられるファイバスタブ３は、フェルール２と導光体１とから構成される。フェルール２はセラミック材またはガラス材から成り、中央部軸方向に貫通孔２７を有している。貫通孔２７は、内部を通過する光ビームの直径に合わせた丸い孔形状に設けられる。貫通孔２７内には光学的に透明な導光体１（以下、光学的透明体１ともいう）が充填される。

ファイバスタブ３の後端面２９には、貫通孔２７の直径より僅かに大きな幅、例えば貫通孔２７の直径０．１２５５〜０．１２６５ｍｍに対して、幅０．３５〜０．４ｍｍの溝２２が中央の貫通孔２７を横切るように形成される。溝２２は、半導体レーザ１２等の光素子への近端反射による戻り光を抑制するため、光軸に垂直な面に対して８°に傾斜させてダイシング加工等により設けられる。傾斜方向は、溝２２の幅方向に傾斜させてもよいのであるが、溝２２の一端から他端にかけての溝２２が形成される方向に傾斜させて設けるとよい。

溝２２は、光アイソレータ素子９が設置される位置の端を起点２３とし、そこから貫通孔２７を横切ってフェルール２の外周面まで設けられる。光アイソレータ素子９は溝２２の起点２３から溝２２の内側の溝２２の浅い位置に設置されるので、光アイソレータ素子９のチャッキングが容易であり、接着される溝２２の底面部の目視確認も行ないやすい。

光学的透明体１は、ガラスまたは樹脂が用いられるが、ゲル材等から成る弾性変形可能な光学的透明体１を用いるのが好ましい。また、光学的透明体１は、光ファイバのコア部の屈折率１．４６とほぼ同等な１．４〜１．５の屈折率を有しているのが好ましい。例えば、ガラス転移温度Ｔｇが−４０度以下のエポキシ系のゲル状樹脂等を用いればよい。一般に、光レセプタクル１７用途として使用されるファイバスタブ３の先端面２４には、光コネクタのプラグフェルール３１の先端と当接させるために曲面研磨加工が施されるが、その代わりに、フェルール２の先端面２４より光学的透明体１の先端４を表面張力で若干突き出す程度に形成させる。これによって、先端面２４を凸曲面に研磨する工程を省略することができる。光学的透明体１は、例えば、直径が光ファイバの径（０．１２５ｍｍ）と同等かそれ以上の直径０．１２５ｍｍ〜０．３ｍｍの貫通孔２７に充填される。

溝２２の起点２３は、光アイソレータ素子９が図３に示すような光軸に垂直な面２６において縦０．３５ｍｍ，横０．３５ｍｍの大きさであるとすると、貫通孔２７の中心より約０．１７５ｍｍに位置するように形成されるのが好ましい。入射する光のビーム径が直径約０．３ｍｍとすれば、光アイソレータ素子９はそれより若干大きい縦０．３５ｍｍ×横０．３５ｍｍ程度に形成される。この光アイソレータ素子９を溝２２に搭載固定する際は、光アイソレータ素子９の横方向以上の幅で形成された溝２２の幅方向に横方向を収め、縦方向は傾斜面の起点２３を目標に位置決めして設置される。溝２２の幅を光アイソレータ素子９の横寸法より少し長く形成すれば、光アイソレータ素子９を、ファイバスタブ３に接着して固定する際に、溝２２によって左右および回転方向への位置ズレを生じることがないので、光アイソレータ素子９を小型にすることができ、貫通孔２７の開口の略中心に搭載できることになる。

また、溝２２を光軸方向に若干掘り下げてから溝２２の傾斜面を形成してもよい。この場合も、溝２２の起点２３が上記の場合と同じ位置になるように溝２２が形成される。

光アイソレータ素子９は、偏光子６、ファラデー回転子７、検光子８から成る。そして、偏光子６と検光子８の透過偏波面の角度が４５°となるよう予め回転調芯された後、各々接着剤により貼り合わされ、その後所定の大きさに裁断されて個々の光アイソレータ素子９が形成される。光アイソレータ素子９の入出射面は、ファイバスタブ３の溝２２の例えば傾斜角８°の面に平行に設置されるので、光軸に対して傾斜角８°の面となる。光アイソレータ素子９の側面は、光アイソレータ素子９を傾斜面に設置した際に、光軸に対して平行になるように形成しておくと、光アイソレータ素子９をコンパクトに収容することができる。また、入射面と側面とが成す角度から、透過偏波面の方向を見分けることができる。

ファラデー回転子７に磁界を印加する円筒型の磁石１０は、外径が一般に使用されるファイバスタブ３の外径の最小径である直径１．２５ｍｍと同じかそれ以下に設定されるのが好ましい。このような磁石１０が、筒の内側に配置される光アイソレータ素子９を取り囲むようにファイバスタブ３の後端面２９に接着剤により固定される。そして、光アイソレータ素子９と磁石１０とで光アイソレータ１１が構成される。

円筒型の磁石１０は、光軸と直角な後端面２９に接着されるようにすれば、傾斜面に傾斜させて接着される場合に比べてコンパクトに収納されるようにできる。また、接着作業も容易になり、接着強度を確保するのも容易になる。

磁石１０の外径をファイバスタブ３の外径以下とすると、磁石１０がファイバスタブ３の外周面から外側に突出するのを防ぎ、磁石１０およびファイバスタブ３全体を円柱状の一空間内に収容できる。これによって、後述する光モジュールを設計する際、図２に示すように、金属ホルダ５の第２の貫通孔２８内にファイバスタブ３とともに磁石１０の一部を収容することが可能となり、金属ホルダ５の形状を単純化できる。

このようにして、ファイバスタブ３と光アイソレータ１１とで、光アイソレータ付きファイバスタブ２５が構成される。本発明の一実施形態に係る光アイソレータ付きファイバスタブを用いることによって、光レセプタクル１７や光モジュールを小型化することができる。

図２は、本発明の一実施形態に係る光アイソレータ付き光レセプタクル３０および光モジュールを示す縦断面図であり、同軸型の半導体レーザモジュールを示している。なお、ＬＤ（レーザダイオード）への配線用リード線およびモニタ用ＰＤ（フォトダイオード）等の図示は省略する。

本発明の一実施形態に係る光アイソレータ付き光レセプタクル３０は、上述の光アイソレータ付きファイバスタブ２５と光レセプタクル１７とで構成される。光レセプタクル１７は、フェルールの後端部を把持する金属ホルダ５と、フェルールの先端部が挿入されるスリーブ１８とを有する。また、スリーブ１８の外側を覆いスリーブ１８を保護するとともに、後端部をホルダ５に把持されたシェル１９が設けられてもよい。

金属ホルダ５は、一般に有底カップ状に形成されており、その底面中央から厚み方向に貫通する第２の貫通孔２８を形成するとともに、この第２の貫通孔２８に光アイソレータ付きファイバスタブ２５の後端面２９側が圧入保持可能に構成されている。つまり、ファイバスタブ２５の後端面１９側が貫通孔２８に圧入されることによって、ファイバスタブ２５の後端面１９側がホルダの貫通孔２８内に把持されるようになっている。また、貫通孔２８を延設し、この貫通孔２８の延設部２８ｂに光アイソレータ１１の一部が収容されるようにしてもよい。

金属ホルダ５の材料としてはＳＵＳ３０４等の耐食性と溶接性に優れたステンレス材が用いられるが、鉄、ニッケルなどの溶接が可能な材料を用いても構わない。

スリーブ１８は、りん青銅やセラミック材料等からなる円筒を縦方向全体にスリット加工した割りスリーブが用いられ、一方側の開口から光コネクタ用のプラグフェルール３１を保持することが可能となる。

シェル１９は円筒状に形成され、また、スリーブ１８は金属ホルダ５の側壁と離間してその全体が収納され金属ホルダ５に圧入保持可能に構成されている。シェル１９の材質としては金属またはプラスチックが用いられる。

そして、スリーブ１８の他方の開口にファイバスタブ３が挿入され、また、このスリーブ１８を覆うようにシェル１９が金属ホルダ５内に挿通固定されて光レセプタクル１７を形成している。

本発明の一実施形態に係る光モジュールは、本発明の一実施形態に係る光アイソレータ付き光レセプタクル３０と、光学ユニット１００とを備えている。光学ユニット１００は、内部に光素子１２を収納しており、光素子１２は光アイソレータ付き光レセプタクル３０と光アイソレータ素子９を介して光コネクタ用のプラグフェルール３１の光ファイバ３２と光結合されている。

光学ユニット１００は、半導体レーザ１２、ヒートシンク１３、金属ステム１４、レンズ１５およびレンズホルダ１６とから構成される。また、光アイソレータ付き光レセプタクル３０は上述の光レセプタクル１７の後端面２９側に光アイソレータ１１が取り付けられて構成されている。

半導体レーザ１２は、ヒートシンク１３上に半田により搭載され、ヒートシンク１３は、円柱状の平面に支持部１４ａを垂直に突出させた金属ステム１４上に同じく半田により搭載固定されている。レンズホルダ１６は、金属ステム１４の円柱面周囲に抵抗溶接可能な材質で円筒状に形成されている。レンズホルダ１６は、半導体レーザ１２やヒートシンク１３を収納可能に形成されるとともに、レンズ１５が内周２０の半導体レーザ１２のレーザ光路の途中に低融点ガラスなどにより固定される。

光アイソレータ１１の磁石１０は小型化を実現すると共に接着強度を増加するために金属ホルダ５の第２の貫通孔２８に一部が挿通固定された状態で保持されていてもよい。そのために、磁石１０の外周面の直径はフェルール３の外周面の直径とほぼ同じとされている。また、磁石１０は光軸と垂直な後端面２９に接着される。そして、第２の貫通孔２８として同じ内径の一つの第２の貫通孔２８を形成することによって、ファイバスタブ３とともに光アイソレータ１１を収容することができる。このような構成にすることで、光レセプタクル１７の光軸調芯時にレンズホルダ１６の内周面２０に第３のザグリ部３４を設けなくても磁石１０が接触することがなく、小型、低価格化することができると共にファイバスタブ３の溝２２と金属ホルダ５の第２の貫通孔２８の両方で接着することで接着面積も大きくでき、接着強度を増加させ信頼性を向上した光モジュールを提供できる。

また、半導体レーザ１２から出射された光がレンズ１５により集光され、半導体レーザ１２への反射戻り光を防止する光アイソレータ１１および光学的透明体１を介して光コネクタのプラグフェルール３１中央部の光ファイバ３２先端面へ導入される。光アイソレータ付き光レセプタクル３０と光学ユニット１００とは、集光された光線の位置に光ファイバ３２が位置するよう光レセプタクル１７を位置調整した後、光レセプタクル１７の金属ホルダ５をレンズホルダ１６にレーザ溶接等により固定されることによって組み立てられる。

このとき、光アイソレータ１１の外径がレンズホルダ１６の内周２０に対し充分小さいため、図６の従来例で示したような光アイソレータ１１１専用の第３のザグリ部１３４を設ける必要がなく光モジュールとして小型化が可能となる。さらに、光学的透明体１をゲル状樹脂で形成することで、両端面の光学的な研磨加工が不要となる上、光コネクタのプラグフェルール３１先端がファイバスタブ３の先端面２４に繰り返し嵌合により突き当てられても光学的透明体１に傷がつき難い。

図４は図２のホルダ５の貫通孔２８の内径を途中で変えて形成した一実施形態の例を示す縦断面図であり、同軸型の半導体レーザモジュールを示している。すなわち、ホルダ５は、フェルール３１を把持する把持部となる貫通孔２８ａの内径より、磁石１０が収容される延設部（貫通孔）２８ｂの内径が小さく、貫通孔２８ａと貫通孔２８ｂとの間に段差面２８ｃを有するように形成される。そして、段差面２８ｃにファイバスタブ３の後端面２９を当接させるとともに、ファイバスタブ３後端面２９側の後端部を貫通孔２８ａの内壁面に接着してある。

光学的透明体１が光ファイバである場合は、レンズ１５で集光される光の焦点位置を後端面２９の光ファイバのコア部分に持ってくることになるが、光学的透明体１をゲル状樹脂で形成する場合は、光の焦点位置は先端面２４側の光ファイバ３２のコア部分になるようにする。

ところで、レセプタクル１７を小型にするためにファイバスタブ３の全長を短く、例えば２ｍｍ以下とする場合、貫通孔２８ａによるファイバスタブ３の把持力が十分でない場合がある。この場合、ホルダ５に貫通孔２８ｂを設け、互いに内径の異なる貫通孔２８ａと貫通孔２８ｂとの間にできる段差面２８ｃにファイバスタブ３の後端面２９を当接させることによって、プラグフェルール３１がファイバスタブ３の先端を押圧しても、ファイバスタブ３が貫通孔２８から脱落し難いものとできる。また、従来の圧入して把持固定させる方法に代えて、接着剤による固定法を採用すると、ホルダ５の貫通孔２８ａの内径精度を緩和できる。例えば、圧入して固定する場合の、１０μｍ以下の加工精度から±２０μｍ以下の加工精度に緩和できる。

以下、本発明の実施例として図１および図２に示す光アイソレータ付きファイバスタブ１１と光アイソレータ付き光レセプタクル３０を備えた光モジュールを作製した。光モジュールは同軸型からなる光レセプタクル型半導体レーザモジュールとした。

図１において、ファイバスタブ３の後端面２９には幅０．４ｍｍの溝２２を中央の貫通孔２７を横切るようにかつ、底面が光軸に垂直な面に対して８°に傾斜させてダイシング加工により設けた。

ファイバスタブ３は全長が１ｍｍ、外径が１．２５ｍｍで、軸方向中央部に直径が０．２ｍｍの貫通孔２７が設けられたものを用いた。貫通孔２７内には光学的透明体１として屈折率が１．４８でガラス転移温度Ｔｇが−５０℃のエポキシ系のゲル状の熱硬化性樹脂を充填した。熱硬化性樹脂は、ファイバスタブ３の先端面２４より表面張力で貫通孔２７の開口から若干突き出る程度に充填した。

溝２２の傾斜面の起点２３は、図３に示すように、貫通孔２７の中心より０．１７５ｍｍの位置とした。

一方、光アイソレータ素子９は、光軸に対する垂直断面２６において縦０．３５ｍｍ×横０．３５ｍｍに裁断して形成した。そして、図３に示すように、底面が傾斜角度８°で形成された溝２２の底面に起点２３と光アイソレータ素子９の側面とが一致するように接着剤によって固着した。なお、偏光子６の透過偏波面は、溝２２の延設方向に対し垂直となるようにした。

ファラデー回転子７に磁界を印加するための円筒型磁石１０は、外径が１．２ｍｍ、内径が０．６ｍｍ、長さが１ｍｍのものを使用した。そして、ファイバスタブ３の光軸に対して直角な後端面２９の外周部に接着剤により固定した。以上により光アイソレータ付きファイバスタブ２５を形成した。

次に、図２に示すように、半導体レーザ１２をヒートシンク１３上に半田により搭載固定し、ヒートシンク１３は、金属ステム１４上に同じく半田により搭載固定した。レンズ１５はステンレス材から成るレンズホルダ１６に低融点ガラスにより固定し、レンズホルダ１６は金属ステム１４に抵抗溶接した。

光アイソレータ付きファイバスタブ２５はファイバスタブ３の後端面２９が金属ホルダ５の第２の貫通孔２８より飛び出さない位置に圧入固定し、先端側にジルコニア材から成るスリーブ１８を挿入した。そして、スリーブ１８を覆うようにステンレス材からなるシェル１９を被せて、金属ホルダ５に圧入固定することによって光レセプタクル１７を形成した。

磁石１０の外周面と金属ホルダ５の第２貫通孔２８との間の隙間には接着剤を充填して接着強度を補強した。そして、光レセプタクル１７に嵌合された光コネクタ側のプラグフェルール３１に挿入された光ファイバ３２の先端面にレンズ１５により集光された光が焦点を結ぶように上記光レセプタクル１７を位置調整した後、光レセプタクル１７の金属ホルダ５をレンズホルダ１６にレーザ溶接固定した。

表１に従来の半導体レーザモジュールと本実施例による半導体レーザモジュールのファイバスタブ３の両端面の研磨時間、光アイソレータ素子９の光軸に対する垂直断面積と磁石１０の外径、金属ホルダ５およびレンズホルダ１６の内径の光アイソレータ１１専用ザグリ部有無、光アイソレータ素子９とファイバスタブ３間の接着部確認可否、ファイバスタブの導光体に生じた傷の有無についてまとめた結果を示す。

本実施例の光モジュールでは、ファイバスタブ３の中央の貫通孔２７内の光学的透明体１として弾性変形可能なゲル状の樹脂を採用したことで、両端面の研磨を不要とし、約５分要していた研磨時の作業時間を１００％低減できた。また、溝２２に接着固定する光アイソレータ素子９の光軸に対する垂直断面２６の面積は、従来例の約０．２ｍｍ^２に比し、本実施例では約０．１２ｍｍ^２と、約４０％低減できたことで光アイソレータ素子９の取り数を増やし、低価格化できた。

さらに、円筒型磁石１０の外径を従来例に比し４０％低減したφ１．２ｍｍとし、金属ホルダ５の第２の貫通孔２８に挿通してファイバスタブ３の後端面２９と第２の貫通孔２８に固定することで、接着強度を損ねることなく光アイソレータ１１を小型化し、金属ホルダ５の第２のザグリ部３３も不要とした。

また、光アイソレータ１１の外径をファイバスタブ３の外径より小さくしたことで、光モジュールのレンズホルダ１６の内周２０に光アイソレータ１１を収容する専用の第３のザグリ部３４を設ける必要がなく、レンズホルダ１６も低価格化することができた。

さらに、磁石１０を取り付ける前の光アイソレータ素子９とファイバスタブ３間の接着部は従来例のザグリ部２１を有する構造に比し、溝２２は目視できる構造のため、接着剤のメニスカスなど充填状態を確認して管理することができ、信頼性を向上することができた。

また、光レセプタクル１７に嵌合される光コネクタのプラグフェルール３１先端が、ファイバスタブ３の先端と繰り返し突き当てられた際、弾性変形可能なゲル状樹脂からなる光学的透明体１では傷がつかないことを確認できた。

１…導光体（光学的透明体）
２…フェルール
３…ファイバスタブ
５…ホルダ
６…偏光子
７…ファラデー回転子
８…検光子
９…光アイソレータ素子
１０…磁石
１１…光アイソレータ
１２…半導体レーザ
１３…ヒートシンク
１４…金属ステム
１４ａ…支持部
１５…レンズ
１６…レンズホルダ
１７…レセプタクル
１８…スリーブ
１９…シェル
２０…内周
２２…溝部
２３…起点
２４…先端面
２５…光アイソレータ付きファイバスタブ
２６…垂直断面
２７…貫通孔
２８…貫通孔
２９…後端面
３０…光アイソレータ付き光レセプタクル
３１…プラグフェルール
３２…光ファイバ
１００…光学ユニット

Claims (9)

1. 円筒形状を成し、中央の貫通孔に導光体が配置されたフェルールの後端面に、偏光子とファラデー回転子とから成る光アイソレータ素子を設置した光アイソレータ付きファイバスタブであって、前記光アイソレータ素子の設置位置の端を起点とし、前記光アイソレータ素子の幅より少し大きな幅を有するとともに前記後端面に対して傾斜した底面を有する溝が前記貫通孔の開口を横切るように形成され、前記溝内に、前記光アイソレータ素子が前記開口を覆うように設置されていることを特徴とする光アイソレータ付きファイバスタブ。
2. 前記光アイソレータ素子は、光軸に垂直な断面形状において平行な２辺を有し、該２辺間距離が前記溝の幅未満とされているとともに、前記２辺と前記溝とが平行になるように前記溝に嵌着されていることを特徴とする請求項１記載の光アイソレータ付きファイバスタブ。
3. 前記光アイソレータ素子に磁界を印加する円筒形状の磁石が、前記フェルールの前記後端面に設置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光アイソレータ付きファイバスタブ。
4. 前記導光体は、該導光体に接続される光ファイバのコアとほぼ同等な屈折率を有する弾性変形可能な光学的透明体から成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アイソレータ付きファイバスタブ。
5. 前記貫通孔の内径が前記光ファイバの外径以上であ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アイソレータ付きファイバスタブ。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の光アイソレータ付きファイバスタブと、貫通孔の一方側開口に前記フェルールの先端部が挿入されたスリーブと、前記フェルールの後端側外周面を把持するホルダとを備えた光アイソレータ付き光レセプタクル。
7. 前記フェルールの後端側外周面を把持する前記ホルダの把持部が、前記磁石の一部を収容可能に延設されていることを特徴とする請求項６記載の光アイソレータ付き光レセプタクル。
8. 前記磁石の一部を収容可能に延設された前記ホルダの延設部の内径が、前記フェルールを
   把持する前記ホルダの把持部の内径より小さく、前記把持部と前記延設部との間に形成された段差面に、前記フェルールの後端面が当接されるとともに接着剤により固定されていることを特徴とする請求項７記載の光アイソレータ付き光レセプタクル。
9. 請求項６乃至８のいずれかに記載の光アイソレータ付き光レセプタクルと、前記光アイソレータに光結合されるように配置された光素子を有する光学ユニットとを備えた光モジュール。
   

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