专利名称：光部件及光模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及在光通信及信息处理中使用的光部件及使用它的光模块。
背景技术：
光通信领域当中，在存取类的系统中，近年来，利用单芯的光纤的双向通信方式正逐步成为主流。该情况下，利用如下的波长多重传送方式(WDM)，即，从中心侧向用户侧，使用1.49μm或1.55μm的波长的激光，从用户侧向中心侧，使用1.3μm的激光。
在如上所述的系统中所需的光模块，在中心侧需要产生波长1.49μm或1.55μm的激光的半导体激光器、接收波长1.33μm的激光的PD等受光元件、用于分离两波长的WDM过滤电路。另外，在用户侧，也需要产生波长1.3μm的激光的半导体激光器、接收波长1.49μm或1.55μm的激光的PD等受光元件、用于分离两波长的WDM过滤电路。
例如，对于类型1的单芯双向模块的情况，在光纤端配置相对于光轴倾斜的滤片，仅使来自光纤端的光当中的所希望的波长的光在滤片上反射，并在利用透镜调心的同时导向受光元件。另一方面，来自半导体激光器的光可以在利用透镜调心的同时，借助滤片与光纤端耦合(例如参照电子信息通信学会综合大会预稿集(2000年)，B-10-168，p543「与下行622Mb/s相对应的ATM-PON用同轴集成型ONU光模块」；电子信息通信学会Electronics Society大会预稿集(1996年)，C-208，p208「插座型双向波长多重光模块I」)。
另外，类型2的单芯双向模块具有如下的构造，即，在光纤端接合有光导波路，并利用切割等加工出相对于该光导波路带有角度的槽，在该槽上配置倾斜的滤片。这里，这里，通过仅使来自光纤端的光当中的所需要的波长的光在滤片上反射而导向受光元件，使来自配置在滤片的后方的半导体激光器的光透过滤片及导波路，使之与光纤端耦合(例如参照特开2000-228555号公报；电子信息通信学会Electronics Society大会预稿集(1997年)，C-3-89，p198「表面安装型LD/PD集成化模块」)。
另外，类型3的单芯双向模块使用V字形的PLC导波路，在V字的分支了的一对端部上分别配置光纤端和半导体激光器，在与V字的底部对应的PLC导波路的端面上设置滤片，将其与受光元件相面对地配置。此外，仅将来自光纤端的光当中的所需要的波长的光在PLC导波路的端面上经过滤片导向受光元件，使来自半导体激光器的光在设于PLC导波路的端面上的滤片上反射而与光纤端耦合(例如参照电子信息通信学会综合大会预稿集(2000年)，C-3-132，p3128，「1.3μm/1.55μm-WDM型PLC模块的开发」；Oguro et al.，“1.25Gb/s WDM Bi Directional Transceiver ModuleUsing with Spot-size Conversion Region”，2002 Electronic Components andTechnology Conference；电子信息通信学会综合大会预稿集(2000年)，B-10-166，p541「ATM-PON OUN用光收发信号模块的制作」；电子信息通信学会综合大会预稿集(2000年)，C-3-129，p308「关于ATM-PON OUN用光收发信号模块的低串扰化的研究」)。
但是，所述类型1的光模块需要调心工序以进行透镜等的配置调整，在光模块的制造中需要熟练度和精度，材料利用率也低下。
另外，所述类型2的光模块虽然由于使用导波路而不需要透镜等的调心，但是在导波路形成后，需要进行槽加工、滤片的插入、粘接的工序，光模块的制造工序变得复杂。
另外，所述类型3的光模块，在导波路的形成之外，需要滤片的粘贴等工序，光模块的制造工序也变得复杂。
发明内容
本发明的目的在于，提供能够实现高精度的光模块的简单的制造的光部件。
另外，本发明的目的还在于，提供能够以简单的操作制作并具有高精度的光模块。
本发明的光部件具备导引用的导波路用槽，该导波路用槽具有导波路保持面，其具有沿着规定的轴向延伸的面形状，并能够将至少1条光导波路在该至少1条光导波路的侧面的至少一部分上定位保持；开口部，其与所述导波路保持面大致相面对地延伸，并且在垂直于所述规定的轴向的规定的宽度方向上具有比所述至少1条导波路的外径更窄的宽度。
根据此种构成，所述光部件的导波路用槽中，利用具有沿着规定的轴向延伸的面形状的导波路保持面，可以将至少1条光导波路在其侧面的至少一部分上定位保持，因此仅通过沿着导波路用槽的导波路保持面插入光导波路，就能够实现光导波路的简单的保持或对准。
另外，由于导波路用槽的开口部与导波路保持面近似相面对地延伸，在规定的宽度方向上具有比至少1条光导波路的外径更窄的宽度，因此就可以在防止定位于导波路用槽中的光导波路的脱离的同时，简单地附加从导波路用槽的外部经过开口部向定位于导波路用槽中的光导波路中导入光、或从该光导波路中经过开口部取出必需的光的光分支耦合功能。而且，在向导波路用槽中插入光导波路时，由于可以借助开口部直接观察导波路端，因此光导波路端部的对准就变得比较简单，从而可以提高组装精度。
本发明的光部件的具体方式的特征是，在所述导波路用槽中，所述导波路保持面具有通过将中心角比180°还大规定角度以上的圆弧沿垂直于该圆弧的面的所述规定的轴向延伸而获得的半筒形状，所述开口部在半筒形状的所述导波路保持面的圆周方向的一对相面对的周端部间延伸。
根据此种构成，由于导波路用槽的剖面形状成为近似「Ω」形；因此导波路用槽的加工就变得比较简单，并且可以将光导波路高精度地对准而可靠地保持。
另外，本发明的光部件的具体方式的特征是，在所述光导波路上具备具有规定特性的滤片，该滤片被按照与所述开口部对应设置的方式固定。
根据此种构成，可以将光部件作为光合分波器等光无源器件使用。而且，该滤片虽然可以采用带通滤片、ND滤片等，但是也可以采用反射镜。
另外，本发明的光部件的具体方式的特征是，所述滤片相对于在所述光导波路中传播的传播光的光轴具有规定的倾斜角。
根据此种构成，由于滤片相对于所述的规定的轴向具有规定的倾斜角，因此就可以利用在光导波路的端面上的反射，例如在光导波路和开口的外部之间简单地进行光的耦合或分支。
另外，本发明的光部件的具体方式的特征是，所述滤片被设于光导波路的端面上。
根据此种构成，可以利用光导波路的端面简单地装入高精度的滤片。
另外，本发明的光部件的具体方式的特征是，所述导波路用槽的至少一部分的剖面形状为Ω形。
根据此种构成，导波路用槽的加工就变得比较简单，并且可以将光导波路高精度地对准而可靠地保持。
另外，本发明的光部件的具体方式的特征是，具备多条所述导波路用槽。
根据此种构成，仅通过在各导波路用槽中分别插入光导波路，就可以简单地保持、对准各光导波路。
另外，本发明的光部件的具体方式的特征是，所述光导波路将其侧面的至少一部分锁合在所述导波路用槽中。
根据此种构成，可以将光导波路在相对于导波路用槽可靠地定位的状态下保持。而且，所谓「锁合」并不限定于利用焊锡或粘结剂固定或粘接的情况，是指在导波路用槽内将光导波路的运动(沿着轴向或绕着轴向)以一定值以上的阻力限制的状态。
本发明的光模块的方式的特征是，具备所述方式的光部件、与所述光部件光学地耦合的光学元件，所述光部件和所述光学元件被借助所述光部件的开口部光学地耦合。
根据此种构成，由于构成光模块的光部件具有如上所述的导波路用槽，因此仅通过在构造简单的导波路用槽中插入1条或2条光导波路而固定在适当的位置上，就可以将从光学元件中射出的光经过开口部导入任意一条光导波路中，或从此种光导波路中经过开口部取出必需的光而使之射入光学元件。而且，光学元件例如可以用光传感器、激光二极管、透镜等构成。
本发明的光模块的具体方式的特征是，所述光部件还具备对准机构，利用该对准机构将所述光部件定位。
根据此种构成，可以使得使用了光部件的光模块的制作简单并且低成本，但是可以形成高精度。
本发明的光模块的方式的特征是，具备所述方式的光部件、将导向所述光部件的信号光输出的光源部、变换从所述光源部输出的信号光的光斑尺寸并以合适的光斑尺寸与所述光部件的所述至少一条光导波路的端部耦合的光斑尺寸变换部。
根据此种构成，在从光源部中输出的信号光与光导波路的端部耦合时，由于即使在双方的光斑尺寸不同的情况下，也可以利用光斑尺寸变换部变换为合适的光斑尺寸，因此就可以用简单的构成可靠地降低信号光的耦合损失，而确保足够的输出功率。
本发明的光模块的具体方式的特征是，所述光斑尺寸变换部由放置在基板上的平面光波回路形成。
根据此种构成，由于将光斑尺寸变换部利用平面光波回路形成并放置在基板上即可，因此就可以使用光导波路技术，不用使用透镜等而容易地进行光斑尺寸的变换。
本发明的光模块的具体方式的特征是，形成所述光斑尺寸变换部的基板和形成所述光源部的基板被分别构成，可以各自独立地定位。
根据此种构成，由于相对于形成光源部的基板，在与之独立的基板上形成光斑尺寸变换部，因此就可以独立地进行两者的对齐而使光模块的制造容易。
本发明的光模块的具体方式的特征是，在形成所述光斑尺寸的基板和形成所述光源部的基板上，分别形成V槽，并且在保持所述光部件的保持构件上形成突起，通过将所述各个V槽与所述突起嵌合而可以进行定位。
根据此种构成，形成光源部的基板和形成光斑尺寸变换部的基板由于将形成于各自上的V槽与保持构件的突起嵌合而定位即可，因此就可以使对齐简化。
图1是用于说明实施方式1的光部件的图，图1A为组装前的立体图，图1B为组装后的立体图。
图2是关于图1的光部件的图，图2A是A-A向视的前视剖面图，
图2B是图1所示的光部件的A-A向视的侧视剖面图。
图3是说明光纤的端面的加工方法的图。
图4是说明图1及图2所示的光纤组装固定构件的变形例的图。
图5是说明实施方式2的单芯双向型的光模块的构造的侧视剖面图。
图6是说明光检测部和光纤的保持构件的对准的前视图。
图7是说明实施方式3的单芯双向型的光模块的构造的立体图。
图8是关于图7的光模块的图，图8A是C-C向视剖面图，图8B是光模块的D-D向视剖面图。
图9是说明实施方式4的光模块的构造的侧视图。
图10是说明实施方式5的光模块的构造的侧视剖面图。
图11是说明光斑尺寸变换元件的构造及动作的图。
图12是表示使用了表1的尺寸条件的光斑尺寸变换元件的传播区域的大小和传播光的光斑尺寸的大小的关系的图。
图13是表示半导体激光器元件及第2光纤的各自的耦合损失和传播区域的尺寸的关系的图。
图14是表示使用光斑尺寸变换元件构成的光模块的输出功率的温度特性的图。
图15是说明光斑尺寸变换部在第2保持构件上的对齐的剖面图。
图16是实施方式5的变形例的光斑尺寸变换元件的俯视图。
具体实施例方式
(实施方式1)图1是用于说明实施方式1的光部件的图，图1A是组装前的立体图，图1B是组装后的立体图。另外，图2A是图1所示的光部件的A-A向视的前视剖面图，图2B是图1所示的光部件的A-A向视的侧视剖面图。
实施方式1的光部件为光纤组装固定构件，形成在板状的部件主体10的上部中央具有作为剖面形状为Ω形的导波路用槽的光纤槽20的构造。即，光纤槽20由作为具有半筒形状的导波路保持面的光纤保持面21、在光纤保持面21的相面对的一对周端部21a、21b间延伸的开口部23构成。在光纤保持面21的轴向的两端，形成有容许作为光导波路的一对光纤F1、F2的插入的一对轴端部21c、21d。
部件主体10通过利用传递模塑成形装置和热压装置将工程塑料等材料在加热、加压下成形而一体化制成。
设于光纤槽20中的两轴端部21c、21d中所插入的一对光纤F1、F2在光纤槽20的中央附近通过将端部F1a、F2a对接而固定。在两光纤F1、F2的固定时，可以利用环氧树脂等各种粘结剂AD。这里，在将两光纤F1、F2的端面之间对接时，由于可以借助开口部23直接观察端部F1a、F2a，因此就可以简单地提高光部件的组装精度。
而且，虽然因用途而不同，但是两光纤F1、F2的固定是不可缺少的。例如，只要以一定的阻力防止光纤槽20中的两光纤F1、F21的移动即可。
如图2A的前视剖面所示，光纤槽20的光纤保持面21由槽底部侧的支撑部21g、槽上部侧的一对锁定部21h构成。这里，支撑部21g将两光纤F1、F2的端部F1a、F2a从其侧面的下方侧支撑。另外，一对锁定部21h对将两光纤F1、F2的端部F1a、F2a在其侧面的上方侧的2个位置上进行锁定。这样，两光纤F1、F2就会在都被对准了的状态下保持在光纤槽20中。两锁定部21h之间成为开口部23，两光纤F1、F2的端部F1a、F2a的上侧面露出。
如图2B的侧视剖面所示，在两光纤F1、F2之间，夹插有滤片FL。该滤片FL是在光纤F1侧的端部F1a上利用例如真空蒸镀装置等成膜装置成膜的电介质多层膜，作为阻断比特定波长更长的波长或更短的波长的光的截光器(cut filter)、仅使特定波长的光透过的带通滤片等发挥作用。例如当滤片FL为带通滤片时，被光纤F1的芯CO传播而到达了滤片FL的光当中的仅所需波长的光通过滤片FL，剩余的全部被反射。
通过了滤片FL的特定波长的光仍然保持原状地直进，经过端面FE2而与光纤F2耦合，由光纤F2的芯CO保持原状地传播。另一方面，由于两光纤F1、F2的端面FE1、FE2被按照相对于传播光的光轴倾斜8°左右的方式加工，因此由滤片FL反射的光就会向芯CO外射出，防止成为回射光。
而且，滤片FL并不是不可缺少的。当将图1A所示的光部件简单地作为机械接头连接部件使用时，在两光纤F1、F2的端面不设置滤片FL。另外，通过使用不具有波长特性的ND滤片或半反射镜等作为滤片FL，也可以将如图1及图2所示的装置作为功率抽头使用。
图3是说明图1所示的光纤F2的端面FE2的加工方法的图。首先，如图3A的侧视图所示，准备多芯的MT套圈31，在以阵列状形成于其上的孔32中插入光纤F1～Fn，在端面33上露出光纤端，将这些光纤F1～Fn用蜡固定。
而且，虽然在图中没有明确显示，但是设于MT套圈31上的保持用的孔32或光纤F1～Fn被排列在垂直纸面的方向上。
然后，将光纤F1～Fn与MT套圈31一起研磨，使端面33倾斜例如30°。其后，将光纤F1～Fn与MT套圈31分离，倾斜套圈31和光纤F1～Fn。
然后，再次将光纤F1～Fn设定于MT套圈31的各孔32中，在端面33上露出光纤端而固定。另外，按照覆盖MT套圈31的倾斜了的端面133的方式安装模绘版掩模35(参照图3B)。在模绘版掩模35上，与在端面33上露出的各孔32对应地形成开口部35a。另外，利用光纤夹具37在MT套圈31的后方侧按照保护光纤F1～Fn的方式遮掩，并且将光纤夹具37的头端固定在MT套圈31的根部侧(参照图3C)。
其后，在蒸镀装置中，在MT套圈31的端面133即模绘版掩模35侧堆积由适当的材料制成的电介质多层膜。这样，就可以仅在各光纤F1～Fn的端面形成由电介质多层膜制成的滤片。滤片蒸镀后，将模绘版掩模35或光纤夹具37取下，将各光纤F1～Fn从MT套圈31上分离。利用以上操作，就可以在一次的蒸镀工序中在多个光纤F1～Fn的各端面上形成相同特性的滤片。
图4是说明图1及图2所示的光部件的变形例的图。图4A表示改变图2B等中所示的滤片FL的配置等，使之作为例如用于光监视用监视器波长反射的终接电缆等发挥作用。此时，滤片FL相对于两光纤F1、F2的光轴具有大约2°左右的倾斜。即，光纤F1、F2的端面FE1、FE2被加工为大约倾斜2°左右，在滤片FL上反射的例如波长λ1的光被反射回传播来的方向。另一方面，透过了滤片FL的例如波长λ2的光保持原状地直进而与光纤F2耦合。
图4B是将图4A的光部件进一步改变了的变形例2的侧视剖面图。此时，与滤片FL相面对地配置有作为光学元件的光电二极管25，在滤片FL上反射了的波长λ1的光经过开口部23向光电二极管25入射。该光电二极管25被由透光性的树脂粘结剂等制成的固定构件26，在与滤片FL或开口部23对准了的状态下固定。
图4C是与图1及图2所示的光部件有关的变形例3的侧视剖面图。此时，部件主体110变厚，在中央形成有用于使光纤接合部露出的小洞28。小洞28的底部28a十分平坦，按照横穿底部28a的中央的方式形成有光纤槽120。
该光纤槽120具有与图2A的情况相同的光纤保持面，剖面形状成Ω形，在上部具有沿轴向延伸的开口部123。在该开口部123中，被从一对孔29a、29b中插入的一对光纤F1、F2的端部露出。该情况下，由于也可以通过利用开口部123，在两光纤F1、F2的连接时直接观察两者的密接状态等对接状态，因此可以简单地提高光部件的组装精度。
而且，在两光纤F1、F2的固定时，通过在将两光纤F1、F2插入两孔29a、29b中时，使粘结剂附着在两光纤F1、F2的侧面而沿轴向往复移动，就能够实现牢靠的固定。
图4D是改变了图1或图2所示的光部件的变形例4的局部前视剖面图。该情况下，光纤槽220具有将正方形的一个顶点切掉了的五边形状的剖面。光纤槽220的内面由作为光纤保持面的一个例子的一对支撑面221g、一对锁定面21h构成。这里，一对支撑面221g将两光纤F1、F2在其侧面的下方侧支撑。另外，一对锁定部21h将两光纤F1、F2在其侧面的上方侧的2个位置上锁定。这样，两光纤F1、F2就被保持为在光纤槽220中相互对准了的状态。两锁定面221h之间成为开口部223，两光纤F1、F2的上侧面露出。
(实施方式2)图5是说明实施方式2的单芯双向型的光模块的构造的侧视剖面图。该光模块40被使用具有与图1及图2所示的光纤组装固定构件相同的构造的光部件制造。
从图5中可以清楚看到，光模块40具备产生波长1.3μm的信号光的激光光源部41、接收波长1.49μm的信号光的光检测部42、保持从套圈43中延伸的第1光纤F1并且保持用于将两波长1.3μm及1.49μm分离的WDM滤片的第1保持构件45、将从第1保持构件45中延伸的短尺寸的第2光纤F2与激光光源部41对准的第2保持构件46。
激光光源部41是将半导体激光器元件41a或监视用光电二极管41b搭载在Si基板上，用导波路连接而成的部件，将具有所需的波形的波长1.3μm的信号光向固定于第2保持构件46上的第2光纤F2的端部供给。
光检测部42是将信号检测用的光电二极管元件42a搭载在Si基板上而成的部件，接收被固定于第1保持构件45上的第1光纤F1的端面上所形成的WDM型的滤片FL反射的波长1.49μm的信号光。
第1保持构件45与图1所示的光纤组装固定构件相同，具有剖面形状为Ω形的光纤槽45a。另一方面，第2保持构件46与一般的套圈相同，具有剖面形状为圆形的光纤槽46a。两保持构件45、46被用于对准光纤F1、F2和光元件41a、42a，作为一种套圈发挥作用。
而且，激光光源部41或光检测部42被与放大接收信号的电放大器IC(TIATrans-impedance amplifier)、电容器等芯片部件一起，固定在形成了导线框架的基板47上。基板47上的激光光源部41或光检测部42被插入固定套圈43等的插件(package)48内部，在被插件48和基板47夹持的状态下密封。而且，用于将一对光纤F1、F2在对齐的状态下固定的第1及第2保持构件45、46虽然独立地形成，但是也可以利用传递模塑成形或热冲压，在与插件48一体化的状态下形成。像这样，通过在插件48上预先一体化地加入第1及第2保持构件45、46，就可以使光模块的组装工序简单化。
图6是说明光检测部42与第1保持骨架45的对准的前视图。光检测部42由Si基板制成，可以简单地形成精密的深度的V槽42c、42d。这样，如果在第1保持构件45上预先形成有嵌入V槽42c、42d的突起45c、45d，就可以通过以一定的压力将第1保持构件45向光检测部42上推压，来使两者精密地对齐。另外，激光光源部41和第2保持构件46也被与光检测部42及第1保持构件45相同地对准。
而且，当第1及第2保持构件45、46被一体化地加入插件48时，通过向插件48推压搭载了激光光源部41或光检测部42的基板47，就可以将光检测部42及激光光源部41与第1及第2保持构件45、46分别对准。
回到图5，对光模块40的动作进行说明。从形成于激光光源部41上的半导体激光器元件41a的端面射出的波长1.3μm的信号光向第2光纤F2的一端入射而透过滤片FL，在第1光纤F1中传播，与保持在设于外部的其他的套圈上的光纤(未图示)耦合。另外，从外部导入的波长1.49μm的信号光经过第1光纤F1在滤片FL上被反射，向设于光检测部42上的光电二极管元件42a入射。而且，该情况下，虽然用光检测部42检测波长1.49μm的信号光，但是也可以利用滤片FL的变更等，用光检测部42检测出波长1.55μm的信号光或者检测出波长1.49μm、1.55μm双方。
下面，将对图5所示的光模块40的组装进行简单的说明。首先，通过将激光光源部41或光检测部42以外的芯片部件固定在导线框架上来组装作为电气插件的基板47。此外，将激光光源部41或光检测部42固定在基板47上，利用金线等来进行必需的电连接。
另一方面，利用树脂或粘结剂将第1及第2保持构件45、46组装在插件48上。然后，将从套圈43中延伸并且在设置了适当的倾斜角的头端形成了滤片FL的第1光纤F1从设于插件48上的第1保持构件45的一端插入。此外，将设置了与第1光纤F1的端面的倾斜角对应的倾斜角的第2光纤F2经过第2保持构件46从第1保持构件45的另一端插入，将两光纤F1、F2固定在第1保持构件45等上。此时，设于第1及第2光纤F1、F2之间的滤片FL被按照配置在第1保持构件45的合适位置上的方式定位。另外，套圈43也被固定在插件48上。
其后，通过在插件48上嵌入基板47，使形成于基板47上的激光光源部41和光检测部42上的V槽与形成于插件48上的第1及第2保持构件45、46上的突起嵌合，使它们相互对齐。在进行此种对齐时，通过使用硅树脂或环氧树脂粘接密封插件48和基板47，来完成光模块主体。
最后，通过安装与CL、MU、SC等用途对应的插座部件(未图示)就形成能够用连接器连接的光模块。
(实施方式3)图7是说明实施方式3的单芯双向型的光模块的构造的立体图。该光模块50是将图6所示的光模块多通道化了的模块。
图7所示的光模块50具备套圈51、阵列型保持构件52、阵列型发光部53、阵列型受光部54，通过与单独设置的套圈60机械地连接，在与该套圈60之间以阵列状的光纤FA单位实现光耦合。而且，在所述光模块50中，虽然阵列型保持构件52在概念上与套圈51是独立的构件，但是被利用传递模塑成形或热冲压而与套圈51一体化地形成。
阵列型保持构件52是用于将阵列型发光部53或阵列型受光部54一起与组装在套圈51上的阵列状的光纤FA对准的构件，是将图5所示的第1及第2保持构件45、46集成而形成阵列型的构件。
阵列型发光部53是在Si基板53a上形成了发信用LD阵列53c和监视用PD阵列53d的构件。另外，在Si基板53a的两端，形成有对准用的V槽53e、53f。而且，发信用LD阵列53c等与组装在套圈51上的阵列状的光纤FA数目相同，被以相同间隔排列。
阵列型受光部54是在Si基板54a上形成了收信用PD阵列54c的构件。另外，在Si基板54a的两端，形成有对准用的V槽54e、54f。而且，收信用PD阵列54c也与阵列状的光纤FA数目相同，被以相同间隔排列。
图8A是图7所示的光模块50的C-C向视剖面图，图8B是光模块50的D-D向视剖面图。
如图8A所示，在C-C向视剖面图中，在阵列型保持构件52的下面，以等间隔平行地形成有多条剖面形状为Ω形并且沿与纸面垂直的方向延伸的光纤槽52b。在各光纤槽52b中，光纤FA被插入而对准，在被排列为阵列状的状态下固定。在阵列型保持构件52的左右两端，形成有对准用的一对突起52c、52d，从而能够与形成于阵列型受光部54上的对准用的V槽54e、54f嵌合。被保持在光纤槽52b上的各光纤FA相当于将图5所示的第1及第2光纤F1、F2组合了的光纤。即，在构成各光纤FA的一对光纤部分的连接面上，分别设有波长分割用的滤片，在与各滤片相面对的位置上，构成收信用PD阵列54c的各光电二极管54g被分别以一对一的关系配置。
如图8B所示，在D-D向视剖面中，阵列型保持构件52在套圈51侧被挖掉而形成凹陷52f。该凹陷52f中，嵌入搭载在阵列型发光部53上的发信用LD阵列53c和监视用PD阵列53d。此时，形成于阵列型保持构件52上的所述的突起52c、52d被嵌合在形成于阵列型发光部53上的对准用的V槽53e、53f中。在阵列型保持构件52的所述凹陷52f侧(纸面后方侧)的端面上露出的各光纤FA的端面被与纸面垂直地延伸的光纤槽52b导引而固定，相对于构成发信用LD阵列53c的各激光二极管53g分别以一对一的关系配置。
而且，虽然省略了图示，但是在光模块50上，除了阵列型保持构件52或阵列型发光部53以外，还组装有搭载了TIA等芯片部件并被珀耳贴元件等冷却的冷却型电路基板。
下面将对图7等中所示的光模块50的组装进行说明。首先，将任意一条光纤FA的长尺寸部分从设于套圈51的端面41a的光纤导入口51b插入内部，插入设于阵列型保持构件52上的光纤槽52b而适当地配置。而且，在光纤FA的长尺寸部分的端面上，设有相同的倾斜角，形成有由电介质多层膜制成的滤片。然后，从设于阵列型保持构件52上的光纤槽52b的另一端(凹陷52f)侧插入阵列状的光纤FA的短尺寸部分，使之与所述长尺寸部分的端面对接而恰当地对准。其后，将所述短尺寸部分和长尺寸部分利用粘结剂等固定在光纤槽52b中。
对阵列状的各光纤FA反复进行以上的工序，将全部光纤FA精密地在阵列型保持构件52上对准固定。其后，将阵列型发光部53和阵列型受光部54与阵列型保持构件52对准，固定在套圈51上。然后，研磨套圈51的端面41a，将长尺寸的后端面精加工为镜面状。最后，将冷却型电路基板及其他的部分固定在套圈51上，通过利用硅树脂或环氧树脂密封套圈51，即完成光模块50。
(实施方式4)图9是说明实施方式4的光模块的构造的侧视图。该光模块70是将实施方式1的光纤组装固定构件变形而装入的方式，作为OADM(opticaladd/drop multiplexer)发挥作用。
光模块70的主体部分71由光纤组装固定构件72、3个光纤F1、F2、F3构成。各光纤F1、F2、F3被插入设于光纤组装固定构件72上的剖面形状为Ω形的光纤槽72a中，被粘结剂固定。在第1光纤F1的端面上，形成有第1滤片FL1，反射波长λ1的信号光。另外，在第3光纤F3的端面上，形成有第2滤片FL2，反射波长λ1的信号光。
在第1滤片FL1的位置上，设有用于将来自第1滤片FL1的反射光经过开口部23取出的射出口74。另外，在第2滤片FL2的位置上，设有使信号光经过开口部23射入第2滤片FL2的入射口75。前者的射出口74具备将由第1滤片FL1反射的信号光会聚的透镜74a、将光纤74b的端面保持在透镜74a的聚光点上的套圈74c。另外，后者的入射口75具备保持光纤75a的套圈75b、将从光纤75a的端面射出的信号光向第2滤片FL2的中心聚光的透镜75c。
对该光模块50的动作进行说明。当从第1光纤F1侧射入波长λ1～λn的信号光时，在通过第1滤片FL1时波长λ1的信号光被反射，在通过了开口部23后，向射出口74入射而被光纤74b分支。这样，波长λ2～λn的信号光向第2光纤F2传播。另外，在信号光从第2光纤F2向第3光纤F3入射时，从入射口75入射的波长λ1的信号光被第2滤片FL2反射而合波，波长λ1～λn的信号光在第3光纤F3中传播。
(实施方式5)图10是说明实施方式5的光模块的构造的侧视剖面图。该光模块80是在以图5所示的光模块的构成为基本的同时，装入了用于在从光源部向光纤供给信号光时变换光斑尺寸的光斑尺寸变换部90的模块。
如图10所示，光模块80虽然具备激光光源部41、光检测部42、第1保持构件45、第2保持构件46，但是对于这些构成要素的基本的构造及动作，由于与图5的情况相同，因此将说明省略。实施方式5中，在图10中激光光源部41的附近设有光斑尺寸变换部90，在这一点上与图5的情况不同。
激光光源部41在Si基板上搭载有半导体激光器元件41a和监视用光电二极管元件41b，并且与该激光光源部41b相邻地配置有光斑尺寸变换部90。该光斑尺寸变换部90是在Si基板上搭载了光斑尺寸变换元件90a的部件。此外，光斑尺寸变换元件90a接收从激光光源部41b中输出的波长1.3μm的信号光，变换其光斑尺寸而射出，向固定于第2保持构件46上的第2光纤F2的端部供给。
这里，使用图11，对光斑尺寸变换元件90a的构造及动作进行说明。如图11所示，光斑尺寸变换元件90a是由规定的材料制成的矩形的平面光波回路，在其内部形成有折射率不同的规定形状的传播区域R。该传播区域R具有如下的构造，即，具有射入从半导体激光器元件41a中输出的信号光的入射端Ra、向第2光纤F2的端部射出信号光的射出端Rb，并且连接了具有方形剖面且其尺寸越靠近射出侧则越大的3个局部区域R1、R2、R3。
在图11中，对于光斑尺寸变换元件90a，表示有相互正交的X方向及Y方向的尺寸。而且，X方向及Y方向都垂直于信号光的光轴，X方向是光模块80的横向(图10的纸面垂直方向)，Y方向与光模块80的上下方向(图10的纸面水平方向)一致。
如图11所示，传播区域R当中将入射端Ra设为尺寸X1、Y1的方形，将出射端Rb设为尺寸X2、Y2的方形。另外，入射端Ra侧的局部区域R1具有一定的尺寸X1、Y1的方形剖面及长度L1的形状，出射端Rb侧的局部区域R3具有一定尺寸X2、Y2的方形剖面及长度L3的形状。另一方面，中间的局部区域R2具有其方形剖面从尺寸X1、Y1慢慢变大至尺寸X2、Y2的长度L2的形状。
一般来说，半导体激光器元件41b的光信号的光斑尺寸与第2光纤F2的端部的光信号的光斑尺寸相比相当小。由此，光斑尺寸变换元件90a将经过入射端Ra在局部区域R1、R2、R3中传播的光信号的光斑尺寸逐步放大，进行从出射端Rb射出的光信号变为适合于第2光纤F2的端部的光斑尺寸的变换。这样，就可以减少在半导体激光器元件41b和第2光纤F2之间因光斑尺寸不同而引起的耦合损失。
这里，在表1中表示了光斑尺寸变换元件90a的传播区域R的具体的尺寸条件的一个例子。表1中所示的尺寸条件中，对应于传播区域R在Y方向保持相同尺寸，并且在X方向尺寸扩大的构成。通常来说，半导体激光器元件41b的光斑尺寸由于与第2光纤F2相比在横向(X方向)上更小，因此利用表1所示的尺寸条件采用主要将光斑尺寸在X方向上扩大的构成。
(表1)
下面，将使用图12～图14，对使用采用了表1所示的尺寸条件的光斑尺寸变换元件90a时的光模块80的特性进行说明。图12是表示采用了表1的尺寸条件的光斑尺寸变换元件90a的传播区域R的大小(X方向)和传播光的光斑尺寸的大小的关系的图。如图12所示，随着传播区域R在X方向上变大，传播光的光斑尺寸也一律变大。
图13是表示半导体激光器元件41b及第2光纤F2的各自的耦合损失和传播区域R的尺寸的关系的图。图13中，表示有将光信号从半导体激光器41b与光斑尺寸变换元件90a耦合时的耦合损失、将光信号从光斑尺寸变换元件41b与第2光纤F2耦合时的耦合损失，描画有分别改变了传播区域R的入射端Ra或出射端Rb的各X方向的宽度的情况下的变化。
如图13所示，在半导体激光器元件41b侧，X方向的宽度大致在4.5μm时可以获得最小的耦合损失3.4B。另外，在第2光纤F2侧，在X方向的宽度大致为10μm时可以获得最小的耦合损失0.6dB。所以，表1的尺寸条件是相对于图13所示的特性被最佳化了的条件，并且基于图13的结果的合计的耦合损失被计算为0.6dB+3.4dB＝4.0dB。一般来说，由于将半导体激光器元件41b和第2光纤F2直接连接的构成中，会产生9～10dB左右的耦合损失，因此确认利用夹隔了光斑尺寸变换元件90a的构成可以将耦合损失改善5～6dB。
图14是表示使用所述的光斑尺寸变换元件90a而构成的光模块80(参照图10)的输出功率的温度特性的图。图14中，对于光模块80的输出功率相对于半导体激光器元件41b的驱动电流的关系，表示有温度范围一40～85度中的变化。实施方式5中，由于可以如上所述利用光斑尺寸变换元件90a降低耦合损失，因此可以确保足够的输出功率。而且，以3个光模块80为对象进行了相同的实验，结果确认，光斑尺寸变换元件90a的耦合损失变为4dB左右(3.74dB～4.46dB)。
如上所述，实施方式5中，通过采用设置光斑尺寸变换元件90a的构成，就可以减少从半导体激光器元件41a向第2光纤F2的端面供给信号光时的耦合损失，因此就可以充分地确保光模块80的输出功率。此时，由于不需要使用以用于变换光斑尺寸的透镜等构成的空间光学系统、具有光斑尺寸变换功能的半导体激光器元件，而采用基于导波路技术等一般的制造技术的简单的构造，因此就可以因构成简单而实现低成本化。
此外，图15是说明光斑尺寸变换部90与第2保持构件46的对齐的剖面图。在光斑尺寸变换部90的Si基板上，在被放置在中央的光斑尺寸变换元件90a的两侧形成有2个V槽91、92。另一方面，在第2保持构件46上，在与所述V槽91、92对应的位置上形成有2个突起93、94。这样，在使2个V槽91、92和2个突起93、94嵌合时，通过向光斑尺寸变换部90以一定的压力推压第2保持构件46，就可以使两者精密地对齐。
而且，由于光斑尺寸变换部90和激光光源部41被以不同基板构成，因此通过对激光光源部41也与图15相同地构成，就可以使两者独立地对齐。像这样在将光斑尺寸变换部90和激光光源部41分别对齐的状态下，通过将插件88和基板87密封，就完成了光模块80。
下面，对实施方式5的光模块80的变形例进行说明。该变形例与实施方式3相同，对应于将光模块80多通道化了的构成。
图16是本变形例的光斑尺寸变换元件90a的俯视图。图16所示的光斑尺寸变换部90a中，相同形状的8条传播区域R被并列配置，形成可以在各个传播区域中传送光信号的构成。此时，如果将半导体激光器元件41b和第2光纤F2分别制成阵列型，并按照与光斑尺寸变换元件90a的各传播区域R的位置相适合的方式配置，则可以构成8通道的光模块80。而且，图16中，虽然表示有8条传播区域R的间隔均等的例子，但是也可以采用以不同间隔并列配置的构成。
以上的实施方式5中，虽然对利用平面光波回路形成光斑尺寸变换元件90a的情况进行了说明，但是并不限定于此，也可以用光纤形成光斑尺寸变换元件90a。此时，可以使用平方型折射率分布光纤GIF(graded-indexfiber)或作为利用热扩散技术将光纤的MFD(模场直径)局部放大的光纤的TEC(thermally-diffused expanded core)光纤。
而且，当在光斑尺寸变换元件90a中使用光纤时，考虑半导体激光器元件41b和第2光纤F2的光耦合效率来决定其长度。即，光纤的长度设定为来自半导体激光器元件41b的输出光被变换为可以与第2光纤F2最有效地(插入损失最小地)耦合的光斑尺寸的长度。另外，在光斑尺寸变换元件90a中所使用的光纤也可以使之与SMF熔接而使用。像这样通过使用光纤构成光斑尺寸变换元件90a，就可以使半导体激光器元件41b和第2光纤F2以低损失光学耦合。
以上虽然就实施方式1至5对本发明进行了说明，但是本发明并不限定于所述各实施方式。例如，在所述各实施方式中，光纤槽20、45a、52b的剖面形状只要大致为Ω形，可以适当地改变尺寸或形状。但是，当光纤槽20、45a、52b的横剖面比严格意义上的半圆更浅时，则光纤的保持就变得不牢靠。另外，当光纤槽20、45a、52b的横剖面接近圆时，则无法将作为取出窗发挥作用的开口部23设为足够的尺寸。具体来说，固定于光纤槽20、45a、52b上的光纤的直径即外径例如为125μm时，通过使与光纤槽20、45a、52b的内面相接的圆(剖面圆)的中心达到10～60μm的深度，就可以在确保光纤的合适的保持的同时，形成足够尺寸的开口部23。
另外，虽然在实施方式2及3中，将V槽42c、42d、54e、54f、突起45c、45d、52c、52d作为对准机构使用，进行滤片FL或光纤与光电二极管或激光二极管的入射出射面的对准，但是也可以使用一对V槽和夹持在它们之间的棒状的光纤来实现它们的对准。
另外，所述各实施方式中，虽然在第1光纤F1等的端面上形成有由电介质多层膜构成的滤片FL，但是该滤片FL的特性可以根据目的适当地变更，另外也可以置换为半反射镜、反射镜、FBG(Fiber Bragg Grating)等光学元件(广义的滤片)。
另外，所述各实施方式中，虽然对用于将光纤对准固定的光纤组装固定构件进行了说明，但是也可以利用相同的原理，固定包括导波路棒等其他的种类的光导波路。
工业上的利用可能性如上说明中所示，根据本发明的光部件，可以通过仅沿着沿规定的轴向延伸的保持面插入光导波路来实现光导波路的简单的保持或对准。另外，通过利用开口部，可以在防止被定位于导波路用槽中的光导波路的脱离的同时，从外部向光导波路中导入光，或经过开口部从光导波路中取出必需的光。
另外，通过在光导波路向导波路用槽中的安装时观察开口部，就可以使光导波路端部的对准变得比较简单，从而可以提高组装精度。
权利要求
1.一种光部件，其特征是，具备导引用的导波路用槽，该导波路用槽具有导波路保持面，其具有沿着规定的轴向延伸的面形状，并能够将至少1条光导波路在该至少1条光导波路的侧面的至少一部分上定位保持；开口部，其与所述导波路保持面大致相面对地延伸，并且在垂直于所述规定的轴向的规定的宽度方向上具有比所述至少1条导波路的外径更窄的宽度。
2.根据权利要求1所述的光部件，其特征是，在所述导波路用槽中，所述导波路保持面具有通过将中心角比180°还大规定角度以上的圆弧沿垂直于该圆弧的面的所述规定的轴向延伸而获得的半筒形状，所述开口部在半筒形状的所述导波路保持面上的圆周方向的一对相面对的周端部间延伸。
3.根据权利要求1或2所述的光部件，其特征是，在所述光导波路上具备具有规定特性的滤片，该滤片被按照与所述开口部对应设置的方式固定。
4.根据权利要求3所述的光部件，其特征是，所述滤片相对于在所述光导波路中传播的传播光的光轴具有规定的倾斜角。
5.根据权利要求3所述的光部件，其特征是，所述滤片被设于光导波路的端面上。
6.根据权利要求1或2所述的光部件，其特征是，所述导波路用槽的至少一部分的剖面形状为Ω形。
7.根据权利要求1、2、6中任意一项所述的光部件，其特征是，具备多条所述导波路用槽。
8.根据权利要求1、2、6、7中任意一项所述的光部件，其特征是，所述光导波路将其侧面的至少一部分锁合在所述导波路用槽中。
9.一种光模块，其特征是，具备权利要求1、2、6至8中任意一项所述的光部件、以及与所述光部件光学地耦合的光学元件，其中所述光部件和所述光学元件借助所述光部件的开口部光学地耦合。
10.根据权利要求9所述的光模块，其特征是，所述光部件还具备对准机构，利用该对准机构将所述光部件定位。
11.一种光模块，其特征是，具备权利要求1至8中任意一项所述的光部件、将导向所述光部件的信号光输出的光源部、以及光斑尺寸变换部，该光斑尺寸变换部对从所述光源部输出的信号光的光斑尺寸进行变换，并以合适的光斑尺寸与所述光部件的所述至少一条光导波路的端部耦合。
12.根据权利要求11所述的光模块，其特征是，所述光斑尺寸变换部由放置在基板上的平面光波回路形成。
13.根据权利要求12所述的光模块，其特征是，形成所述光斑尺寸变换部的基板和形成所述光源部的基板被分别构成，并可以各自独立地定位。
14.根据权利要求13所述的光模块，其特征是，在形成所述光斑尺寸的基板和形成所述光源部的基板上，分别形成V槽，并且在保持所述光部件的保持构件上形成突起，通过将所述各个V槽与所述突起嵌合而可以进行定位。
全文摘要
本发明提供一种光部件，具备导引用的导波路用槽，该导波路用槽具有导波路保持面，其具有沿着规定的轴向延伸的面形状，并能够将至少1条光导波路在该至少1条光导波路的侧面的至少一部分上定位保持；开口部，其与导波路保持面大致相面对地延伸，并且在垂直于规定的轴向的规定的宽度方向上具有比至少1条导波路的外径更窄的宽度。
文档编号G02B6/122GK1688911SQ0382437
公开日2005年10月26日 申请日期2003年10月17日 优先权日2002年10月17日
发明者岩濑正幸, 伊泽敦, 石川阳三 申请人:古河电气工业株式会社