专利名称：光模块的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种光模块。特别是关于一种藉由声光组件对外部所输入的入射光进行衍射，而将所产生的输出光射出的光模块。
对认可利用文献参照编入的指定国，在此将下述的专利申请所记录的内容藉由参照而编入本发明以作为其记述的一部分。
日本专利申请第JP2003-023008号，申请日2003年1月31日背景技术在习知技术中，提出有一种利用声光组件实现光偏转器、光调制器、光频率移位元器或光开关等光模块的方法(小沼稔、吉田信也、柴田光义着《光电子学和其材料》，初版，工学图书株式会社，1995年7月15日，P.219-223)。当通过光纤的输出入光时，一般是藉由声光组件来配置光模块，使得由输入端光纤所输入的入射光将通过一个准直仪透镜而导引射入声光组件，而由声光组件所射出的衍射光也将通过一个准直仪透镜而射出至输出端的光纤中。
由声光组件射出的衍射光的射出角度会依据入射该声光组件的入射光的波长而改变。因此，上述的配置将产生一个问题，也就是当对于某波长的入射光以最适当的相对位置及相对角配置准直仪透镜时，且当输入的入射光的波长不同时，输出光的损失将会变得更显着。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述的问题。
为了达成该目的，本发明的第1形态提供一种光模块，为一种用于输出将从外部所输入的输入光进行衍射的输出光的光模块，包括将使前述输入光进行衍射的衍射光，依据前述输入光的波长而以不同的射出角度射出的声光组件；用于射出使前述衍射光中的与前述波长相对应的射出角度的差降低的第1输出光的第1校正棱镜。
前述第1校正棱镜也可射出使前述衍射光，向更加偏离入射前述声光组件的前述输入光中的、不进行衍射而射出的非衍射光的光路的方向进行偏转的前述第1输出光。
而且，也可还具有对与前述光模块连接的光纤输出前述第1输出光的第1透镜。
而且，也可还具有藉由入射前述输入光，并依据前述输入光的波长以不同的角度射出，而使前述输入光，以基于前述声光组件的衍射效率变得更高的角度入射前述声光组件的入射棱镜。
而且，前述入射棱镜也可以与前述输入光的波长对应确定的，与对前述声光组件的布雷格衍射角大致相同的入射角度，将前述输入光进行偏转，并入射前述声光组件。
而且，也可还具有用于射出在利用前述入射棱镜入射前述声光组件的前述输入光，不进行衍射而从前述声光组件射出的非衍射光中的，使前述入射棱镜依据输入光的波长进行变化的角度的差，与前述非衍射光相比被降低的第2输出光的第2校正棱镜。
而且，前述第1校正棱镜也可射出将前述衍射光中的与前述波长对应的射出角度的差，大致校正为0的前述第1输出光。
本发明的第2形态提供一种光模块，为一种用于输出将从外部所输入的输入光进行衍射的输出光的光模块，其特征在于，包括将使前述输入光进行衍射的衍射光，依据前述输入光的波长而以不同的射出角度射出的声光组件；藉由入射前述输入光，并依据前述输入光的波长以不同的角度射出，而使前述输入光，以基于前述声光组件的衍射效率变得更高的角度入射前述声光组件的入射棱镜。
另外，上述发明的概要并未列举本发明的必要特征的全部，它们的特征群的子集也可又形成发明。
图1所示为关于本发明的实施形态的光模块100的构成。
图2所示为关于本发明的实施形态的声光组件120的衍射效率的一个例子的标绘图。
图3所示为关于本发明的实施形态的第1输出透镜145及第2输出透镜155的结合损失的一个例子的标绘图。
图4所示为利用关于本发明的实施形态的光模块100的第1输出光的插入损失的一个例子的标绘图。
图5所示为利用关于本发明的实施形态的光模块100的第1输出光的插入损失，和与利用其它方法的插入损失的比较结果的标绘图。
图6所示为利用关于本发明的实施形态的光模块100的第1输出光及第2输出光的插入损失的差的标绘图。
100光模块 105入射光纤110第1输出光纤 115第2输出光纤120声光组件125振荡器
130输入透镜135入射棱镜140第1校正棱镜 145第1输出透镜150第2校正棱镜 155第2输出透镜160超音波波面θ1、θ2、θ3、θ4、θ5偏角具体实施方式
下面，参照图示对本发明的实施形态的一个例子进行说明。
图1所示为关于本实施形态的光模块100的构成。光模块100向第1输出光纤110输出第1输出光，此第1输出光是将从外部通过输入光纤105输入的输入光利用声光组件120进行衍射而产生的，且将输入光中不由声光组件120所衍射的第2输出光向第2输出光纤115进行输出。关于本实施形态的光模块100的目的在于，将输入光对声光组件120入射的入射角度依据输入光的波长进行调整，且对依据输入光的波长以不同的角度从声光组件120射出的衍射光的射出角度进行调整，并降低在输入光的波长不同的情况下的输出光的损失的变化。
光模块100包括输入透镜130、入射棱镜135、声光组件120、第1校正棱镜140、第1输出透镜145、第2校正棱镜150、第2输出透镜155。输入透镜130将通过输入光纤105而输入的输入光校正为大致平行的输入光。
在入射棱镜135，入射由输入棱镜130进行校正的输入光，并依据输入光的波长而以不同的角度射出。入射棱镜135可采用使输入透镜130所校正的输入光，向与声光组件120的方向更加接近的方向偏转偏角θ1，并使输入光入射声光组件120的入射角度θ2更加接近0的构成。在这种情况下，偏角θ1在输入光的波长长的情况下，与输入光的波长较短的情况相比变小。藉此，入射棱镜135使由输入透镜130进行了校正的输入光，以使声光组件120所形成的衍射效率更加增高的角度，向声光组件120入射。
声光组件120将使输入光进行衍射的衍射光，依据输入光的波长以不同的射出角度θ3，对第1校正棱镜140射出。更具体地说，声光组件120为例如TeO2、LiNbO3、PbMoO4等的组件，利用振荡器125施加的超音波所产生的歪斜的周期性疏密，而将从入射棱镜135所入射的输入光进行衍射。这里，射出角度θ3在输入光的波长长的情况下，与输入光的波长较短的情况相比变大。而且，声光组件120将由入射棱镜135所入射的输入光中的不利用声光组件120进行衍射的非折射光，对第2校正棱镜150射出。
在第1校正棱镜140，入射从声光组件120所射出的衍射光，并射出使与衍射光的波长相对应的射出角度θ3的差减少的第1输出光。更具体地说，第1校正棱镜140射出使由声光组件120所射出的衍射光，向更加远离衍射光所产生的超音波波面160的方向偏转偏角θ4的第1输出光。藉此，第1校正棱镜140射出将衍射光，向更加离开入射声光组件120的输入光中的不进行衍射而射出的非衍射光的光路的方向进行偏转的第1输出光。
这里，为了与声光组件120关联说明，而使入射光的波长长的情况，与入射光的波长较短的情况相比，衍射光的射出角度θ3更加增大。另一方面，偏角θ4在衍射光的波长长的情况下，与衍射光的波长较短的情况相比变小。因此，第1校正棱镜140将以较入射光的波长长的情况大的射出角度θ3所射出的衍射光，只以更小的偏角θ4而向与射出角度θ3相同的方向进行偏转。另一方面，将以较入射光的波长短的情况小的射出角度θ3所射出的衍射光，只以更大的偏角θ4而向与射出角度θ3相同的方向进行偏转。藉此，第1校正棱镜140可使声光组件120所射出的衍射光中的，与波长对应的射出角度的差减少。而且，第1校正棱镜140可在使用光模块100的入射光的波长区域，具有射出角度θ3和偏角θ4的和大致为0的顶角。在这种情况下，第1校正棱镜140可射出将从声光组件120所射出的衍射光中的，与波长对应的射出角度的差校正为0的第1输出光。
而且，第1校正棱镜140藉由将衍射光向从非衍射光的光路更加离开的方向进行偏转，而使第1输出透镜145和第2输出透镜155间的距离更加增大。
第1输出透镜145对与光模块100连接的第1输出光纤110，输出由第1校正棱镜140所偏转的第1输出光。
第2校正棱镜150射出一个从声光组件120所射出的非衍射光中的，入射棱镜依据入射光的波长进行变化的角度的差，与非衍射光相比减少的第2输出光。更具体地说，第2校正棱镜150射出从声光组件120所射出的非衍射光，向更加远离该入射光的衍射光所产生的超音波波面160的方向偏角θ5偏转射出第2射出光。藉此，第2校正棱镜150射出将非衍射光，向更加离开入射声光组件120的入射光中的，被衍射并射出的衍射光的光路的方向进行偏转的第2输出光。
这里，为了与入射棱镜135关联说明，而使入射光的波长长的情况，与入射光的波长较短的情况相比，偏角θ1更加缩小。另一方面，偏角θ5在进行了变更的入射光中的，不进行衍射且通过了声光组件120的非衍射光的波长长的情况下，与非衍射光的波长短的情况相比变小。因此，第2校正棱镜150将以较入射光的波长长的情况小的偏角θ1所射出的衍射光，只以更小的偏角θ5而向与偏角θ1相反的方向进行偏转。另一方面，将以较入射光的波长短的情况小的射出角度θ3所射出的衍射光，只以更大的偏角θ5而向与偏角θ1相反的方向进行偏转。藉此，第2校正棱镜150可使声光组件120所射出的非衍射光中的，入射棱镜135依据入射光的波长而进行变化的射出角度的差减少。而且，第2校正棱镜150可在使用光模块100的入射光的波长区域，具有偏角θ1和偏角θ5大致相同的顶角。在这种情况下，第2校正棱镜150可将从声光组件120所射出的非衍射光中的，入射棱镜135依据入射光的波长进行变化的射出角度的差大致校正为0。
而且，第2校正棱镜150藉由将衍射光向从非衍射光的光路更加离开的方向进行偏转，而使第2输出透镜155和第1输出透镜145间的距离更加增大。
第2输出透镜155对与光模块100连接的第2输出光纤115，输出由第2校正棱镜150所偏转的第2输出光。
图2所示为关于本实施形态的声光组件120的折射效率的一个例子的标绘图。更具体地说，所示为在利用PbMoO4的声光组件120上施加150MHz的超音波的情况下，利用当入射光的波长为1570nm时衍射效率变得最大的入射角度，使入射光入射声光组件120的情况下的衍射效率的波长依存性。
关于本实施形态的光模块100具有为了降低衍射效率的波长依存性，而对入射光入射声光组件120的入射角度进行校正的入射棱镜135。这里，设入射光的波长为λ，声光组件120中的超音波的波长为Λ，则衍射效率形成最大的入射角度的布雷格衍射角θB，由以下的式(1)被近似。
θB=SIN-1(λ2Λ)---(1)]]>这里，如设对光模块100的入射光的波长区域的中心为中心波长λc，则入射棱镜135为了使中心波长λc的入射光，以与中心波长λc对应并由式(1)所确定的布雷格衍射角大致相同的角度，入射声光组件120，而调整对入射棱镜135的入射光的入射角度及入射棱镜135的顶角。而且，关于入射与中心波长不同的波长λ的入射光的情况下的利用入射棱镜135形成的偏角的变化量Δθ1＝θ1(λ)-θ1(λc)，和声光组件120的布雷格衍射角的变化量ΔθB＝θB(λ)-θB(λc)，为了在例如对光模块100的入射光的波长区域中使Δθ1和ΔθB变得大致相同，而调整入射棱镜135的材质或入射棱镜135的顶角。藉此，入射棱镜135可沿与入射光的波长对应确定，且与对声光组件120的布雷格衍射角大致相同的入射角度将入射光进行偏转，并入射声光组件120。
图3所示为关于本实施形态的第1输出透镜145及第2输出透镜155的结合损失的一个例子的标绘图。更具体地说，图3为将对某准直仪透镜以不同入射角度入射光的情况下的，利用实验求得光结合损失的结果，藉由对以入射角度0度使光入射的情况下的光结合损失的相对值而表示。
这里，如设声光组件120的结晶中的光的入射角度为α，在声光组件120的结晶中利用布雷格衍射进行衍射的角度为β，声光组件120的衍射率为n，则β由以下的式(2)进行表示。
β≈λΛ·n-α---(2)]]>这里，如设音速为v，振荡器125的振荡频率为fs，则声光组件120中的超音波的波长为v/fs，所以式(2)可变形为式(3)。
β≈λ·fsv·n-α---(3)]]>因比向声光组件120的入射角度θ2和从声光组件120的射出角度θ3的关系，依据斯奈尔定律，形成以下的式(4)。
θ3≈λ·fsv-θ2---(4)]]>如利用以上的式(4)，则在利用PbMoO4的声光组件120上施加150MHz的超音波的情况下，当使入射光的波长区域为1520～1620nm时，可计算出会产生约0.13度的角度变化。在不设置第1校正棱镜140的情况下，由图3可知，在波长区域1520～1620nm的范围内，结合损失的波长依存达到约1dB以上。
另一方面，第1校正棱镜140关于入射与中心波长λc不同的波长λ的入射光的情况下的声光组件120的射出角度的变化量Δθ3＝θ3(λ)-θ3(λc)，和第1校正棱镜140的偏角的变化量Δθ4＝θ4(λ)-θ4(λc)，为了在例如对光模块100的入射光的波长区域中使Δθ3和-Δθ4变得大致相同，而调整第1校正棱镜140的材质或第1校正棱镜140的顶角。藉此，第1校正棱镜140可将声光组件120所射出的依据衍射光的波长的射出角度的差，大致校正为0。另外，上述式(3)的α及式(4)的θ2，在不设置入射棱镜135的情况下，形成基于从入射光纤105对光模块100将入射光进行入射的角度的固定值。另一方面，在设置入射棱镜135的情况下，这些值以α的值形成依据入射光的波长而确定的布雷格衍射角的形态进行变化。在这种情况下，第1校正棱镜140可以使入射棱镜135及声光组件120所产生的衍射光中的与波长对应的射出角度的差，与衍射光相比降低或大致为0的形态，而调节材质或顶角。
例如，当在利用TeO2的声光组件120上施加150MHz的超音波时，在进行校正直至入射光的波长变成1520～1620nm的情况下，作为第1校正棱镜140，可利用火石玻璃(F2)且顶角为60度～70度，更佳略为64度的棱镜。这里，从第1校正棱镜140向第1输出棱镜145所输出的第1输出光，即使在波长变化的情况下，光线的角度也不发生变化，而进行微小量的平行移动。这里，准直仪透镜对所输入的光线的平行移动的结合损失的变化小，例如对100μm左右的平行移动，结合损失几乎不发生变化。因此，第1校正棱镜140可将利用声光组件120所衍射的衍射光，以不依存于波长的一定的结合损失，而对第1输出光纤110输出。
与以上所说明的相同，第2校正棱镜150关于入射与中心波长λc不同的波长λ的入射光的情况下的入射棱镜135的偏角的变化量Δθ1＝θ1(λ)-θ1(λc)，和第2校正棱镜150的偏角的变化量Δθ5＝θ5(λ)-θ5(λc)，为了在例如对光模块100的入射光的波长区域中使Δθ1和Δθ5变得大致相同，而调整第2校正棱镜150的材质或第2校正棱镜150的顶角。藉此，第2校正棱镜150可将入射棱镜135依据入射光的波长进行变化的射出角度的差，大致校正为0。
图4所示为利用关于本实施形态的光模块100的第1输出光的插入损失的一个例子的标绘图。这里，图4所示为在不具有入射棱镜135的情况下，具有及不具有第1校正棱镜140的情况下的第1输出光纤110的结合损失，即利用实验对在第1输出光纤110中插入第1输出光的插入损失进行测定的结果。由图4所示可知，藉由具有第1校正棱镜140，在波长区域1520～1620nm的范围内，可使插入损失的波长依存性从约2dB左右降低至0.6dB左右。图4所示的插入损失藉由具有入射棱镜135而更加降低。
图5所示为利用关于本实施形态的光模块100的第1输出光的插入损失，和利用其它方法的插入损失的一个例子的标绘图。插入损失A500表示在关于本实施形态的光模块100中，利用实验对不具有入射棱镜135的情况下的第1输出光的插入损失进行测定的结果。插入损失B510表示在不具有入射棱镜135及第1校正棱镜140的情况下，对藉由利用超音波的传播速度快的TeO2等的声光组件，而使式(1)的布雷格衍射角的波长依存性降低的形态下的插入损失，利用实验进行测定的结果。插入损失C520表示在不具有入射棱镜135及第1校正棱镜140的情况下，对使振荡器125所产生的超音波的频率fs依据入射光的波长进行变化的形态下的插入损失，利用实验进行测定的结果。
插入损失A500与插入损失B510及插入损失C520相比，插入损失的波长储存性小，且藉由在光模块100中还具有入射棱镜135，可更加降低。而且，在插入损失C520的形态中，来自对应输入波的波长的声光组件120的射出角度，会依据超音波的频率的变化而进行变化，所以难以用于波长分散测定等需要高波长精度的测定中。而且，在利用VCO等生成超音波的频率的情况下，有可能无法得到足够的精度。
与此相对，在光模块100中，即使超音波的频率一定，也可将插入损失A500的波长依存性抑制得较小，能够使插入损失的波长依存性的降低和高波长精度的维持同时成立。
图6所示为利用关于本实施形态的光模块100的第1输出光及第2输出光的插入损失的差的标绘图。这里，图6表示在不具有入射棱镜135的情况下，对输出到第1输出光纤110的第1输出光及输出到第2输出光纤115的第2输出光的插入损失，利用实验进行测定的结果。平均插入损失620表示第1输出光及第2输出光的平均插入损失。
如利用关于本实施形态的光模块100，则如图6所示，在入射光的波长区域1520～1620nm时，可将第1输出光及第2输出光的插入损失的差抑制得较小。
以上将本发明利用实施形态进行了说明，但本发明的技术范围并不限定于上述实施形态所记述的范围。在上述实施形态上可加以多种多样的变更或改良。由权利要求范围的记述可明确得知，这种加以变更或改良的形态也可包含于本发明的权利要求范围中。
例如，光模块100也可采用不具有入射棱镜135及第2校正棱镜150的构成，也可采用不具有第1校正棱镜140及第2校正棱镜150的构成，也可采用不具有第1校正棱镜140及第2校正棱镜150的其中一个构成。而且，入射棱镜135、第1校正棱镜140及第2校正棱镜150，也可利用使入射光依据波长以不同的角度射出的光学系统而实现。
由以上的说明可明确，如利用本发明，在将入射光进行了衍射的输出光进行输出的光模块中，可降低入射光的波长进行变化的情况下的输出光的损失的变化。
权利要求
1.一种光模块，为一种用于输出将从外部所输入的输入光进行衍射的输出光的光模块，其特征在于其包括将使前述输入光进行衍射的衍射光，依据前述输入光的波长而以不同的射出角度射出的声光组件；用于射出使前述衍射光中的与前述波长相对应的射出角度的差降低的第1输出光的第1校正棱镜。
2.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于其中所述的第1校正棱镜射出使前述衍射光，向更加偏离入射前述声光组件的前述输入光中的、不进行衍射而射出的非衍射光的光路的方向进行偏转的前述第1输出光。
3.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于其还具有对与前述光模块连接的光纤，输出前述第1输出光的第1透镜。
4.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于其还具有藉由入射前述输入光，并依据前述输入光的波长以不同的角度射出，而使前述输入光，以基于前述声光组件的衍射效率变得更高的角度入射前述声光组件的入射棱镜。
5.根据权利要求4所述的光模块，其特征在于其中所述的入射棱镜以与前述输入光的波长对应确定的，与对前述声光组件的布雷格衍射角大致相同的入射角度，将前述输入光进行偏转，并入射前述声光组件。
6.根据权利要求4所述的光模块，其特征在于其还具有用于射出在利用前述入射棱镜入射前述声光组件的前述输入光，不进行衍射而从前述声光组件射出的非衍射光中的，使前述入射棱镜依据输入光的波长进行变化的角度的差，与前述非衍射光相比被降低的第2输出光的第2校正棱镜。
7.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于其中所述的第1校正棱镜射出将前述衍射光中的与前述波长对应的射出角度的差，大致校正为0的前述第1输出光。
8.一种光模块，为一种用于输出将从外部所输入的输入光进行衍射的输出光的光模块，其特征在于其包括将使前述输入光进行衍射的衍射光，依据前述输入光的波长而以不同的射出角度射出的声光组件；藉由入射前述输入光，并依据前述输入光的波长以不同的角度射出，而使前述输入光，以基于前述声光组件的衍射效率变得更高的角度入射前述声光组件的入射棱镜。
全文摘要
本发明提供一种光模块。该光模块为一种用于输出将从外部所输入的输入光进行衍射的输出光的光模块，包括将使输入光进行衍射的衍射光，依据输入光的波长而以不同的射出角度射出的声光组件；用于射出使衍射光中的与波长相对应的射出角度的差降低的第1输出光的第1校正棱镜。
文档编号G02F1/33GK1759342SQ20038011022
公开日2006年4月12日 申请日期2003年12月26日 优先权日2003年1月31日
发明者樱井孝夫, 植草弘一郎 申请人:爱德万测试株式会社