光モジュール
【課題】高精度にパッシブアライメントが可能なレンズ部材を用いて、コンパクトに構成された光モジュールを提供すること。
【解決手段】表面実装の位置決め用に形成された溝１９２と、溝１９２に位置決め載置された光ファイバ１３２と、光ファイバ１３２の外径と同径に構成され、溝１９２によって位置決め載置される１対のマイクロレンズ１２ａ、１２ｂと、１対のマイクロレンズ１２ａ、１２ｂにより光ファイバ１３２と光結合される光源１１２および受光器のいずれか一方と、１対のマイクロレンズ１２ａ、１２ｂの間に配置された光機能素子１４１と、を具備することを特徴とする、光モジュールが提供される。
【解決手段】表面実装の位置決め用に形成された溝１９２と、溝１９２に位置決め載置された光ファイバ１３２と、光ファイバ１３２の外径と同径に構成され、溝１９２によって位置決め載置される１対のマイクロレンズ１２ａ、１２ｂと、１対のマイクロレンズ１２ａ、１２ｂにより光ファイバ１３２と光結合される光源１１２および受光器のいずれか一方と、１対のマイクロレンズ１２ａ、１２ｂの間に配置された光機能素子１４１と、を具備することを特徴とする、光モジュールが提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信機器に適用するのに好適な光モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信等に用いられる光モジュールを安価に大量生産する技術として表面実装が広く知られている。これは、あらかじめ光モジュールに必要とされる半導体レーザ（以下、ＬＤと略す）やレンズ素子の外形を高精度に作って、Ｖ溝が形成されたシリコン基板上にサブミクロン精度で配置したり、素子に位置決め用のアライメントマークを高精度に配置して、そのアライメントマークをＣＣＤカメラ等で取り込み、画像認識技術を応用して配置するパッシブアライメントを行う技術である。パッシブアライメントの場合には、光ファイバに入力する光量をモニタすることなく各部品を配置するために、これらの部品の加工精度や配置精度が最終的に光ファイバに入力される光量に影響を及ぼす。そのため、各部品を精密に加工し、高精度にアライメントする必要がある。
【０００３】
ところで、光通信の分野においては、多チャンネルで光送受信を行うために、多チャンネル光モジュールの開発が進められている。例えば、ＬＤアレイと光ファイバアレイの間にレンズアレイを配設して光結合を行う多チャンネルアレイモジュールが考案されている（下記の特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−９４９３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このようなパッシブアライメントで利用可能な従来のレンズは、レンズ自体の外形が直径１ｍｍ程度と大きい。このようなレンズの光軸をシリコン基板上に配置された光ファイバやＬＤの光軸と位置決めするためには、Ｖ溝を非常に深く形成する必要がある。また、そのようなレンズは、金型を用いた型押し形成により作製される。このため、例えばロッド形状のレンズでは、本来合致しているべきである、レンズ部分の光軸とレンズの外形より得られる中心とに数μｍ程度の誤差が生じ、光結合の効率が低下する。このようなことから、上記のような従来のレンズは、高効率が要求される表面実装には適さないという欠点がある。
【０００６】
また、従来光通信で用いられる合分波、光源／受光モジュールなどでは、光ファイバの直径が１２５μｍであり、ＬＤもたかだか２５０μｍ角程度であるのに対し、光の結合に使用するレンズや、合分波器として用いられるビームスプリッタなどはｍｍ単位の大きさである。このため、結果としてそれら要素部品を組み合わせて作り上げられる、いわゆる光モジュールは、１ｃｍ×２ｃｍ程度の配置面積を必要とするのが一般的である。したがって、数多くの光モジュールを基板上に配置する場合、広い設置面積が必要となり、装置の小型化に反するという問題点がある。特に、多チャンネルの光モジュールを考えた場合、チャンネルごとにｍｍ単位のレンズやビームスプリッタを配置すると、光モジュールのサイズが非常に大きくなってしまうという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高精度にパッシブアライメントが可能なレンズ部材を用い、コンパクトに構成された光モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、表面実装の位置決め用に形成された溝と、前記溝に位置決め載置された光ファイバと、前記光ファイバの外径と同径に構成され、前記溝によって位置決め載置される１対のマイクロレンズと、前記１対のマイクロレンズにより前記光ファイバと光結合される光源および受光器のいずれか一方と、前記１対のマイクロレンズの間に配置された光機能素子と、を具備することを特徴とする、光モジュールが提供される。
【０００９】
かかる構成によれば、マイクロレンズは前記溝に適合する形状を有するため、光ファイバが載置される溝と同じ溝に実装でき、高精度なパッシブアライメントが可能である。また、このようなマイクロレンズを用いて光源と光ファイバとを光結合できるため、コンパクトな光モジュールを実現できる。
【００１０】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、表面実装の位置決め用に形成された溝と、前記溝に位置決め載置された１対の光ファイバと、前記光ファイバの外径と同径に構成され、前記溝によって位置決め載置される１対のマイクロレンズと、前記１対のマイクロレンズの間に配置された光機能素子と、を具備することを特徴とする、光モジュールが提供される。
【００１１】
かかる構成によれば、高精度にパッシブアライメントが可能なマイクロレンズを用いてコンパクトな光機能モジュールを実現できる。その際に、前記１対のマイクロレンズの光学系を軸ずれ型で構成し、前記光機能素子の入出射端面に対する光の進行方向を傾斜させることが可能であり、この場合には、光機能素子の入出射端面での反射戻り光を防止できる。なお、前記光機能素子は、アイソレータ、偏向子、波長板、フィルタのうちのいずれか１つであるようにしてもよい。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、ビームスプリッタと、前記ビームスプリッタの光路となる３方向それぞれに配設された、表面実装の位置決め用の３つの溝と、前記３つの溝それぞれに位置決め載置された３つの光ファイバと、前記光ファイバの外径と同径に構成され、前記溝によって位置決め載置される３つのマイクロレンズと、を具備することを特徴とする、光モジュールが提供される。
【００１３】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、表面実装の位置決め用に形成された溝と、前記溝に位置決め載置された一対の光ファイバと、前記光ファイバの外径と同径に構成され、前記溝によって位置決め載置される一対のマイクロレンズと、前記一対のマイクロレンズの少なくともいずれか一方に設けられた波長選択性を有するフィルタと、を具備することを特徴とする、光モジュールが提供される。
【００１４】
また、前記マイクロレンズは、シリコン結晶基板からなり、回折光学素子からなるレンズ部を有する構成であってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
以上、詳細に説明したように本発明によれば、高精度にパッシブアライメントが可能なレンズ部材を用いて、コンパクトに構成された光モジュールを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１７】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態にかかる光モジュール１００の構成を示す上面図である。光モジュール１００は、光源アレイ１１０と、２つのマイクロレンズアレイ１２０ａ、１２０ｂと、光ファイバ群１３０と、Ｖ溝群１９０が形成されたシリコンプラットフォーム１９８とを有する。
【００１８】
シリコンプラットフォーム１９８はシリコン結晶基板からなり、その上面の一端から途中までにＶ溝群１９０が高精度に形成されている。Ｖ溝群１９０は、１つのＶ溝１９２を構成要素として、複数のＶ溝１９２が所定のピッチＰ（図３にて図示）で並列配設されたものである。Ｖ溝１９２は表面実装される部材の位置決め載置に用いられるものであり、Ｖ字形状の横断面を有し、ここでは直径１２５μｍの光ファイバを載置可能な寸法を有する。また、ここでのＶ溝群１９０のピッチＰは２５０μｍとなるよう形成されている。
【００１９】
光源アレイ１１０は、光源としての１つのＬＤ１１２を構成要素として、複数のＬＤ１１２をＶ溝群１９０のピッチと同一ピッチで並列配置して一体化した光源群である。
【００２０】
マイクロレンズアレイ１２０ａ、１２０ｂは１つのレンズ部を構成要素として、Ｖ溝群１９０のピッチと同一ピッチで列状に形成された複数のレンズ部を一体化したレンズ部材である。以下ではマイクロレンズアレイ１２０ａを例にとり構成の説明をするが、マイクロレンズアレイ１２０ｂはマイクロレンズアレイ１２０ａと同様の構成を有する。
【００２１】
図２はマイクロレンズアレイ１２０ａの構成を示す斜視図である。マイクロレンズアレイ１２０ａは、光学基板の表面に列状に形成された複数のレンズ部２と、それらレンズ部２を一体化して一方向に伸長した取扱部４を有する。取扱部４は、図２に示す通り、レンズ部２の外周の上部側でレンズ部と接続し、レンズ部２表面に略平行な面上でレンズ部２を越えてレンズ部２の列方向に沿って伸長し、１列中の全レンズ部２を接続して一体化するように形成されている。
【００２２】
レンズ部２はここでは円形形状をしており、エッチングにより形成された回折光学素子からなる。レンズ部２は、回折光学素子の１つであるＣＧＨ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ Ｈｏｌｏｇｒａｍ）素子により形成してもよい。ＣＧＨ素子は、所望の光学特性を示す光学素子の光路差関数から所望の光学特性を得るに必要なフォトマスクのパターンをコンピュータを用いて求め、そのマスクパターンを用いて光学基板の表面の所望箇所にエッチング処理を施すことにより、所望の光学特性を有する回折型光学素子を形成したものである。なお、レンズ部２はＣＧＨ素子や回折光学素子に限定されず、別の構成、例えば屈折型のレンズであってもよい。
【００２３】
レンズ部２の下部側にはレンズ部２の外周の一部としての縁部３が位置し、レンズ部２の円周形状に沿った円弧形状を有する。この縁部３の円弧形状を呈する外形はレンズ部２の形成面側からその対向面側まで延びており、レンズ部２の光軸を中心軸とする略円柱形状の一部である略蒲鉾形の形状となっている。取扱部４から下方に張り出すこの略蒲鉾形の部分を張出部５と呼ぶ。
【００２４】
張出部５の円弧形状の外径寸法は、マイクロレンズアレイ１２０ａが光結合する光ファイバの外径と同径になるよう構成され、ここではφ１２５μｍである。従って、張出部５はＶ溝１９２に適合する形状および寸法を有する。また、張出部５はＶ溝群１９０のピッチと同一ピッチで列状に複数形成されている。以上の張出部５の構成によって、マイクロレンズアレイ１２０ａをＶ溝群１９０へ高精度に位置決め載置することが可能になる。
【００２５】
取扱部４の上面６および側面７は平坦に形成されている。したがって、上方あるいは側方から保持手段によりマイクロレンズアレイ１２０ａを保持することが容易である。保持手段としては例えば、表面実装で一般的なフリップチップボンダのような挟持手段や吸引保持する負圧吸盤のような負圧保持手段が考えられる。
【００２６】
マイクロレンズアレイ１２０ａはここでは、シリコン結晶基板からなる。マイクロレンズアレイ１２０ａは、半導体技術で用いられるフォトリソ・エッチング技術を用いて、シリコン結晶基板にマイクロレンズアレイ１２０ａに対応する形状のパターンをフォトマスクパターンとして用いてエッチングを行うことにより大量に高精度にかつ安価に作製可能である。また、レンズ部２はここではエッチングにより形成される回折光学素子からなるため、例えば１つのマイクロレンズアレイ１２０ａにおいて性能の異なるレンズ部２を形成したい場合には、個々のレンズ部２に応じたマスクパターンを用いてエッチングを行えばよく、容易に作製可能である。
【００２７】
光ファイバ群１３０は１つの光ファイバ１３２を構成要素として、複数の光ファイバ１３２の一端側をＶ溝群１９０のピッチと同一ピッチで並列配置したものである。ここでは各光ファイバ１３２は直径１２５μｍのシングルモードファイバである。
【００２８】
図１に示すように、シリコンプラットフォーム１９８上には、光源アレイ１１０、２つのマイクロレンズアレイ１２０ａ、１２０ｂ、光ファイバ群１３０がこの順に配置されている。光源アレイ１１０側に配置されたマイクロレンズアレイ１２０ａの各レンズ部２は光源アレイ１１０の各ＬＤ１１２に対向し、光ファイバ群１３０側に配置されたマイクロレンズアレイ１２０ｂの各レンズ部２は光ファイバ群１３０の各光ファイバ１３２の端面に対向するように配置されている。なお、図３の部分拡大図に示すように、光ファイバ群１３０の各光ファイバ１３２およびマイクロレンズアレイ１２０ａ、１２０ｂの各張出部５がＶ溝群１９０の各Ｖ溝１９２の側壁に当接して位置決め載置されることで、高精度なパッシブアライメントが実現されている。
【００２９】
図１に示す光モジュール１００では、光源アレイ１１０、２つのマイクロレンズアレイ１２０ａ、１２０ｂ、光ファイバ群１３０、Ｖ溝群１９０における構成要素の数は全て８つであり、これらは同一ピッチで構成され、全体として８つの光結合した組、すなわち８つのチャンネルが形成されている。
【００３０】
具体的には、光源アレイ１１０の各ＬＤから出射したそれぞれの発散光はマイクロレンズアレイ１２０ａの対向する各レンズ部２によりコリメートされて平行光になり、その後、マイクロレンズアレイ１２０ｂの各レンズ部２により収束されて各レンズ部２が対向する光ファイバ群１３０の各光ファイバ１３２の端面に集光されて入射する。
【００３１】
２つのマイクロレンズアレイ１２０ａ、１２０ｂ間を伝搬する光が、Ｖ溝１９２によって一部反射される等の不都合を極力避けるためには、このようにマイクロレンズアレイ１２０ａ、１２０ｂのレンズ部２がコリメートレンズであることが望ましいが、実際にはコリメートレンズに限定されるものではない。すなわち、レンズ部２に要求される最低限の機能は、ＬＤ１１２の出射光のスポット径を拡大して光ファイバ１３２の入射スポット径に整合させることで、効率よい光結合を実現することである。その目的を達成するためには、１つのチャンネルに含まれるレンズ部２の組はコリメートレンズ対である必要はなく、上記のスポット径の拡大を実現する結像系を構成していればよいのである。以上より、光モジュール１００によって、複数の光源からの出射光を、複数の光ファイバに一括して結合する光モジュール、すなわち多チャンネル光源モジュールが実現される。
【００３２】
本実施形態によれば、Ｖ溝群１９０のＶ溝１９２のピッチと同一ピッチでレンズ部が形成されたマイクロレンズアレイ１２０ａ、１２０ｂを用いることにより、多チャンネル光源モジュールをきわめてコンパクトに構成することができる。詳細に説明すると、直径１２５μｍの光ファイバを用いた光モジュールにおいて、光源アレイ１１０、マイクロレンズアレイ１２０ａ、１２０ｂ、光ファイバ群１３０、Ｖ溝群１９０のピッチを２５０μｍに統一することができ、これによって、１チャンネルが２５０μｍ相当の多チャンネル光モジュールを実現できる。２５０μｍピッチでチャンネル幅を設定できるため、例えば、４チャンネルの光モジュールの場合には、チャンネル幅方向の全体の寸法は高々１ｍｍにしかならない。また、８チャンネルの光モジュールの場合でも、チャンネル幅方向の全体の寸法は高々２ｍｍにしかならない。従って、多チャンネルの光源モジュールを、きわめて小型に構成することができる。
【００３３】
ここでは、ピッチを２５０μｍにとって説明したが、このピッチは光ファイバの直径（１２５μｍ）よりも大きい値を任意にとれることはいうまでもない。しかしながら、光通信用の多チャンネルコネクタとして規格化されているＭＴコネクタのピッチが一般に２５０μｍであるため、最終的にそのようなファイバアレイに光を結合する際には好都合である。
【００３４】
従来の光モジュールでは、光結合用のレンズがｍｍ単位の寸法であったため、各構成要素間のピッチを２５０μｍのような小さな値に統一することはできず、光モジュールのサイズは大きなものとなっていた。その点、本実施形態によれば、上記構成のマイクロレンズアレイを用いることにより、従来の光モジュールに比べてはるかに小型化された光モジュールを実現できる。
【００３５】
また、マイクロレンズアレイ１２０ａ、１２０ｂはＶ溝１９２に適合する形状を有するため、光ファイバ１３２とともにＶ溝１９２への高精度なパッシブアライメントが可能であり、小型化とともに高精度の実装が達成された光モジュールを提供できる。
【００３６】
なお、本実施形態の説明では、光源アレイを例にとって説明を行ったが、光源アレイの代わりに受光器アレイを用いて同様の配置をすることで、多チャンネル受光モジュールを構成できる。この場合も、小型化および高精度実装という効果が得られる。
【００３７】
（第２実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態にかかる光モジュール２００の構成を示す上面図である。光モジュール２００は、１対のマイクロレンズアレイ２２０ａ、２２０ｂと、１対の光ファイバ群２３０ａ、２３０ｂと、光機能素子としてのアイソレータ２４０と、１対のＶ溝群２９０ａ、２９０ｂが形成されたシリコンプラットフォーム２９８とを有する。
【００３８】
シリコンプラットフォーム２９８はシリコン結晶基板からなり、基板両端から途中までに１対のＶ溝群２９０ａ、２９０ｂがそれらの伸長方向で互いに対向するように高精度に形成されている。Ｖ溝群２９０ａ、２９０ｂは共に、第１実施形態におけるＶ溝群１９０同様に、１つのＶ溝を構成要素として、複数のＶ溝がそれぞれ所定のピッチで並列配設されたものである。このＶ溝は表面実装される部材の位置決め載置に用いられるものであり、Ｖ字形状の横断面を有し、ここでは直径１２５μｍの光ファイバを載置可能な寸法を有する。Ｖ溝群２９０ａ、２９０ｂのピッチは共に２５０μｍとなるよう形成されている。
【００３９】
１対のマイクロレンズアレイ２２０ａ、２２０ｂは共に第１実施形態におけるマイクロレンズアレイ１２０ａと同様の構成を有し、１つのレンズ部を構成要素として、Ｖ溝群２９０ａ、２９０ｂのピッチと同一ピッチで列状に形成された複数のレンズ部を一体化した構成を有し、Ｖ溝群２９０ａ、２９０ｂのＶ溝に適合する張出部を有する。
【００４０】
１対の光ファイバ群２３０ａ、２３０ｂは第１実施形態における光ファイバ群１３０と同様に、１つの光ファイバを構成要素として、複数の光ファイバの一端側をＶ溝群２９０ａ、２９０ｂのピッチと同一ピッチで並列配置したものである。ここでは各光ファイバは直径１２５μｍのシングルモードファイバである。
【００４１】
アイソレータ２４０は戻り光を遮断する機能を有する光機能素子である。
【００４２】
図４に示すように、Ｖ溝群２９０ａには光ファイバ群２３０ａおよびマイクロレンズアレイ２２０ａが載置され、Ｖ溝群２９０ｂには光ファイバ群２３０ｂおよびマイクロレンズアレイ２２０ｂが載置され、マイクロレンズアレイ２２０ａ、２２０ｂの間にはアイソレータ２４０が配置されている。シリコンプラットフォーム２９８上には光路に沿って順に、光ファイバ群２３０ａ、マイクロレンズアレイ２２０ａ、アイソレータ２４０、マイクロレンズアレイ２２０ｂ、光ファイバ群２３０ｂが配置されている。
【００４３】
また、マイクロレンズアレイ２２０ａ、２２０ｂの各レンズ部２は共に光ファイバ群２３０ａ、２３０ｂの各光ファイバの端面に対向するように配置されている。本実施形態においても、光ファイバ群２３０ａ、２３０ｂおよびマイクロレンズアレイ２２０ａ、２２０ｂは、それぞれＶ溝群２９０ａ、２９０ｂの各Ｖ溝の側壁に当接して位置決め載置されることで、高精度なパッシブアライメントが実現されている。
【００４４】
図４に示す光モジュール２００では、マイクロレンズアレイ２２０ａ、２２０ｂ、光ファイバ群２３０ａ、２３０ｂ、Ｖ溝群２９０ａ、２９０ｂにおける構成要素の数は全て８つであり、これらは同一ピッチで構成され、全体として８つの光結合した組、すなわち８つのチャンネルが形成されている。
【００４５】
具体的には、光ファイバ群２３０ａ側が入射側とした場合は、光ファイバ群２３０ａの各光ファイバの端面から出射したそれぞれの発散光はマイクロレンズアレイ２２０ａの対向する各レンズ部によりコリメートされて平行光になり、アイソレータ２４０を透過した後、マイクロレンズアレイ２２０ｂの各レンズ部により収束されて各レンズ部が対向する光ファイバ群２３０ｂの各光ファイバの端面に集光されて入射する。以上より、光モジュール２００によって、複数の光ファイバからの出射光を、光機能素子を経由させた後、複数の光ファイバに一括して入射させる光モジュール、すなわち多チャンネル光機能素子モジュールが実現される。
【００４６】
アイソレータに代表される光機能素子は、一般に１〜３ｍｍ角程度の大きさを有する。光の回折の影響等を考慮して隣接するチャンネル間で影響を及ぼさないように、光ファイバからの略平行光がこのような光機能素子を伝搬するには、コリメートされた入射光束の直径を約１００μｍにすれば十分である。
【００４７】
マイクロレンズアレイ２２０ａ、２２０ｂを用いない従来の光モジュールでは、１つのチャンネル、すなわち１本の光ファイバに対して１つの光機能素子を用いていた。この場合、断面積が１ｍｍ角の光機能素子では、１つのチャンネルの光信号が実際に占有しているのは、光機能素子の断面のうち、面積にしてわずか１％に過ぎず、残りの９９％の断面積部分は、何の効果にも寄与していないことになる。このように従来では、光機能素子の断面寸法と光ファイバの断面寸法とで単位が異なるほどの大幅なギャップがあるために、光機能モジュール自体のパッケージが不必要に大きくなってしまうという弊害をもたらしていた。
【００４８】
一方、本実施形態によれば、４〜１２本の光ファイバに対して上記のような数ｍｍ角の断面積を持つ１つの光機能素子を用いることができる。１つの光機能素子に対して使用できる光ファイバ数が多いため、光ファイバ１本あたりのコストが大幅に低下するばかりでなく、実装体積も大幅に減少するという大きな効果が得られる。
【００４９】
なお、本実施形態の説明では、光機能素子としてアイソレータを例にとって説明したが、このほかの光機能素子として、偏向子、波長板、フィルタなどの光機能素子が同様に利用可能であることは言うまでもない。
【００５０】
（第３実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態にかかる光モジュール３００の構成を示す上面図である。本実施形態では、第２の実施形態のコリメート型ファイバ結合光学系から、マイクロレンズアレイの各レンズを軸ずれ型に変更することで、軸ずれ型のファイバ結合光学系を構成することを特徴とする。以下、この点に注目して説明し、光モジュール２００と同様の構成については、重複説明を省略する。
【００５１】
光モジュール３００は、１対のマイクロレンズアレイ３２０ａ、３２０ｂと、１対の光ファイバ群３３０ａ、３３０ｂと、光機能素子としてのアイソレータ２４０と、１対のＶ溝群３９０ａ、３９０ｂが形成されたシリコンプラットフォーム３９８とを有する。
【００５２】
Ｖ溝群３９０ａ、３９０ｂは共に構成要素であるＶ溝の数が７つである。すなわち、シリコンプラットフォーム３９８は、図４に示す第２の実施形態におけるシリコンプラットフォーム２９８のＶ溝群２９０ａから最も下側のＶ溝の１つ、およびＶ溝群２９０ｂから最も上側のＶ溝の１つを除去した構成を有する。マイクロレンズアレイ３２０ａ、３２０ｂのレンズ部は軸ずれ型で構成され、構成要素であるレンズ部の数が７つであり、その他の点は第２の実施形態のマイクロレンズアレイ２２０ａ、２２０ｂと同様の構成を有する。また、１対の光ファイバ群３３０ａ、３３０ｂは共に構成要素である光ファイバの数が７つであり、全体として７つのチャンネルが形成されている。
【００５３】
図５に示すように、光ファイバ群３３０ａ側が入射側とした場合、光ファイバ群３３０ａの各光ファイバの端面から出射したそれぞれの発散光はマイクロレンズアレイ３２０ａの対向する各レンズ部に入射する。そして各レンズ部により、出射光はコリメートされて平行光になるとともに、入射光に対して傾斜した方向に進行し、アイソレータ２４０に斜入射する。アイソレータ２４０を透過した光は、マイクロレンズアレイ３２０ｂの各レンズ部に入射する。そして各レンズ部により、出射光は収束されるとともに、入射光に対して傾斜した方向に進行し、光ファイバ群３３０ａからの出射光と平行な方向に進み、光ファイバ群３３０ｂの各光ファイバの端面に集光されて入射する。
【００５４】
本実施形態では、レンズ部を軸ずれ型で構成し、光機能素子の入出射端面に対して略コリメート光の進行方向を傾斜させている。これによって、第２の実施形態の効果に加え、レンズ部表面及び光機能素子入出射面における反射光が入射光ファイバ側に戻っていくことを防ぐことができ、光機能モジュールにおける反射戻り光量を低減できるという効果が得られる。
【００５５】
（第４実施形態）
図６は、本発明の第４の実施形態にかかる光モジュール４００の構成を示す上面図である。本実施形態を第２の実施形態の光モジュール２００と比較すると、光機能素子としてビームスプリッタを用い、このビームスプリッタから分波された並列光束群が導光される第３のマイクロレンズアレイ及び第３の光ファイバ群をさらに有することを特徴とする。
【００５６】
光モジュール４００は、３つのマイクロレンズアレイ４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃと、３つの光ファイバ群４３０ａ、４３０ｂ、４３０ｃと、光機能素子としてのビームスプリッタ４５０と、３つのＶ溝群４９０ａ、４９０ｂ、４９０ｃが形成されたシリコンプラットフォーム４９８とを有する。
【００５７】
シリコンプラットフォーム４９８はシリコン結晶基板からなり、ビームスプリッタ４５０の光路となる３方向それぞれに３つのＶ溝群４９０ａ、４９０ｂ、４９０ｃが配設されている。具体的には、シリコンプラットフォーム４９８の中心近傍に配置されたビームスプリッタ４５０に向かうように基板の３辺からビームスプリッタ４５０の手前までに３つのＶ溝群４９０ａ、４９０ｂ、４９０ｃが高精度に形成されている。Ｖ溝群４９０ａ、４９０ｂ、４９０ｃは第１実施形態におけるＶ溝群１９０同様に、１つのＶ溝を構成要素として、複数のＶ溝がそれぞれ所定のピッチで並列配設されたものであり、ピッチは一例として２５０μｍとすることができる。このＶ溝は表面実装される部材の位置決め載置に用いられるものであり、Ｖ字形状の横断面を有し、ここでは直径１２５μｍの光ファイバを載置可能な寸法を有する。
【００５８】
マイクロレンズアレイ４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃは第１実施形態におけるマイクロレンズアレイ１２０ａと同様の構成を有し、１つのレンズ部を構成要素として、Ｖ溝群４９０ａ、４９０ｂ、４９０ｃのピッチと同一ピッチで列状に形成された複数のレンズ部を一体化した構成を有し、Ｖ溝群４９０ａ、４９０ｂ、４９０ｃのＶ溝に適合する張出部を有する。
【００５９】
光ファイバ群４３０ａ、４３０ｂ、４３０ｃは第１実施形態における光ファイバ群１３０と同様に、１つの光ファイバを構成要素として、複数の光ファイバの一端側をＶ溝群４９０ａ、４９０ｂ、４９０ｃのピッチと同一ピッチで、並列配置したものである。ここでは各光ファイバは直径１２５μｍのシングルモードファイバである。
【００６０】
ビームスプリッタ４５０は光の合分波機能を有し、例えば、ダイクロイックミラー、偏光ビームスプリッタ等により構成できる。図６に示すビームスプリッタ４５０では、一方向から入射した光を透過および反射させることにより、２方向に分波できる。
【００６１】
Ｖ溝群４９０ａには光ファイバ群４３０ａおよびマイクロレンズアレイ４２０ａが位置決め載置され、Ｖ溝群４９０ｂには光ファイバ群４３０ｂおよびマイクロレンズアレイ４２０ｂが位置決め載置され、Ｖ溝群４９０ｃには光ファイバ群４３０ｃおよびマイクロレンズアレイ４２０ｃが位置決め載置されている。前述の実施形態同様、各ファイバおよび各マイクロレンズアレイの張出部が各Ｖ溝の側壁に当接して載置されることで、高精度なパッシブアライメントが実現されている。また、いずれの場合も光ファイバの端面にマイクロレンズアレイのレンズ部が対向するように配置され、光結合されている。
【００６２】
その結果、図６に示すように、ビームスプリッタ４５０からシリコンプラットフォーム４９８の３辺に向かってそれぞれマイクロレンズアレイ、光ファイバ群が順に配置され、略Ｔ字形の光路を形成している。また、図６に示す光モジュール４００では、３つのマイクロレンズアレイ、３つの光ファイバ群、３つのＶ溝群における構成要素の数は全て４つであり、４つのチャンネルが形成されている。
【００６３】
例えば、光ファイバ群４３０ａを入射側とした場合は、光ファイバ群４３０ａの各光ファイバの端面から出射したそれぞれの発散光はマイクロレンズアレイ４２０ａの対向する各レンズ部によりコリメートされて平行光になり、ビームスプリッタ４５０に入射する。ビームスプリッタ４５０を透過した光はマイクロレンズアレイ４２０ｂの各レンズ部により収束されて各レンズ部が対向する光ファイバ群４３０ｂの各光ファイバの端面に集光されて入射する。ビームスプリッタ４５０で反射された光はマイクロレンズアレイ４２０ｃの各レンズ部により収束されて各レンズ部が対向する光ファイバ群４３０ｃの各光ファイバの端面に集光されて入射する。以上より、光モジュール４００によって、多チャンネル光合分波モジュールが実現される。
【００６４】
以上より、本実施形態によれば、通常数ｍｍ角の寸法を有するビームスプリッタを、一例として２５０μｍピッチの複数の光ファイバによって共用することができ、容易に小型の多チャンネル光合分波モジュールを構成することが可能となる。
【００６５】
（第５実施形態）
図７は、本発明の第５の実施形態にかかる光モジュール５００の構成を示す上面図である。本実施形態では、第２の実施形態の光モジュール２００において、マイクロレンズアレイ間に配置されていた光機能素子を除去し、１つのマイクロレンズアレイに波長選択性を有するフィルタを付与した構成となっている。以下、この点に注目して説明し、光モジュール２００と同様の構成については、重複説明を省略する。
【００６６】
光モジュール５００は、１対のマイクロレンズアレイ２２０ａ、２２０ｂと、１対の光ファイバ群２３０ａ、２３０ｂと、ＷＤＭフィルタ５６０と、１対のＶ溝群２９０ａ、２９０ｂが形成されたシリコンプラットフォーム２９８とを有する。
【００６７】
ＷＤＭフィルタ５６０は、波長選択性を有するフィルタであり、例えば、λ１、λ２の２種類の異なる波長の光が入射したとき、λ２の波長の光を反射し、λ１の波長の光を透過する性質を有する。ＷＤＭフィルタ５６０は、入射側のマイクロレンズアレイ２２０ａのレンズ部が形成されている面と反対側の面に設けられている。
【００６８】
光モジュール５００では、例えば、光ファイバ群２３０ａからλ１、λ２の２種類の異なる波長の光を入射させると、多チャンネルで一括して、λ１の波長の光のみ光ファイバ群２３０ｂへ透過させ、λ２の波長の光は反射されて再び光ファイバ群２３０ａに戻すことができる。すなわち、λ１、λ２の２種類の異なる波長の光を入射させたときに、多チャンネルで一括して、λ１の波長のみ取り出し、λ２の波長の光は再び入射端に戻すという、いわゆるアド／ドロップ機能を実現することができる。通常、このような機能は、ファイバ１チャンネルあたり１つのモジュールを用意することが普通であるが、本実施形態の構成によれば、多数のチャンネルのアド／ドロップ機能を小型のモジュールとして提供することが可能となる。
【００６９】
なお、上記実施形態では、複数のレンズ部が一体化されたマイクロレンズアレイを用いた例を説明したが、本発明はこれに限定するものではない。複数のマイクロレンズアレイを組み合わせて並列配置する構成にすることもできる。また、上記のマイクロレンズアレイに代わり、レンズ部材として図８、図９に示すようなマイクロレンズ１２、１０を複数、光ファイバ群と同一ピッチで並列させて上記実施形態のような多チャンネルの光モジュールを構成することも可能である。あるいは、上記マイクロレンズアレイ、マイクロレンズ１２、マイクロレンズ１０のうちから組み合わせて使用することも可能である。
【００７０】
図８に示すマイクロレンズ１２は、マイクロレンズアレイ１２０ａにおいて、レンズ部２を１つだけ有するような構成になっている。すなわち、マイクロレンズ１２は、回折光学素子からなる円形形状のレンズ部２と、レンズ部２の外周の上部側でレンズから延設されレンズ部２より幅広の略直方体形状の取扱部４と、レンズ部２の外周の一部としての縁部３と、Ｖ溝に適合する形状および寸法を有する張出部５とを有する。
【００７１】
図９に示すマイクロレンズ１０は、ロッド形状の外形を有するレンズであり、端面に回折光学素子からなる円形形状のレンズ部２を有し、外径は光ファイバの外径と同径に構成され、Ｖ溝に載置可能である。
【００７２】
以下、図１０〜図１４を参照しながら、マイクロレンズ１２と同様の構成を有するマイクロレンズを用いた１チャンネルの光モジュール例について簡単に説明する。
【００７３】
（第６実施形態）
図１０は、本発明の第６の実施形態にかかる光モジュール１０１の構成を示す上面図である。光モジュール１０１は、第１実施形態の光モジュール１００で各構成要素を１つとし、マイクロレンズアレイ１２０ａ、１２０ｂの代わりに１対のマイクロレンズ１２ａ、１２ｂを用いて光結合を行い、さらにマイクロレンズ１２ａ、１２ｂ間にアイソレータ１４１を挿入配置した構成を有する。マイクロレンズ１２ａ、１２ｂはマイクロレンズ１２と同様の構成を有するコリメートレンズである。光モジュール１０１では図１０に示すように、ＬＤ１１２、マイクロレンズ１２ａ、アイソレータ１４１、マイクロレンズ１２ｂ、光ファイバ１３２がＶ溝１９２を有するシリコンプラットフォーム１８上に、この順に配置され光源モジュールを構成している。
【００７４】
本実施形態においても、Ｖ溝１９２上にマイクロレンズ１２ａ、１２ｂ、光ファイバ１３２が位置決め載置され、高精度なパッシブアライメントが実現されている。また、マイクロレンズ間にアイソレータを挿入しており、これによってきわめてコンパクトな光源モジュールを構成している。従来、このようなアイソレータは、光源モジュールから出た光ファイバに、あらためてアイソレータモジュールを接続することが一般的である。それに比較して、本実施形態によれば、光モジュール総体をコンパクトに実現できるだけでなく、光モジュール外部にあらためてアイソレータデバイスを配置する必要もないため、実用上の効果が大きい。
【００７５】
（第７実施形態）
図１１は、本発明の第７の実施形態にかかる光モジュール２０１の構成を示す上面図である。光モジュール２０１は、第２の実施形態の光モジュール２００で各構成要素を１つとし、マイクロレンズアレイ２２０ａ、２２０ｂの代わりに１対のマイクロレンズ２２ａ、２２ｂを用いて光結合を行う構成を有する。マイクロレンズ２２ａ、２２ｂはマイクロレンズ１２と同様の構成を有するコリメートレンズである。光モジュール２０１では図１１に示すように、光ファイバ２３ａ、マイクロレンズ２２ａ、アイソレータ２４１、マイクロレンズ２２ｂ、光ファイバ２３ｂがＶ溝２９ａ、２９ｂを有するシリコンプラットフォーム２８上に、この順に配置され光機能モジュールを構成している。
【００７６】
本実施形態においても、Ｖ溝２９ａ、２９ｂ上にマイクロレンズ２２ａ、２２ｂ、光ファイバ２３ａ、２３ｂが位置決め載置され、高精度なパッシブアライメントが実現されている。また、アイソレータに代表されるような、数ｍｍ角の断面積を持つ光機能素子を、光ファイバからの出力を略平行光に変換する機能を有するマイクロレンズ対間に配置することで、コンパクトな光機能モジュールを実現できるという効果を有する。
【００７７】
（第８実施形態）
図１２は、本発明の第８の実施形態にかかる光モジュール３０１の構成を示す上面図である。光モジュール３０１は、第３の実施形態の光モジュール３００で各構成要素を１つとし、マイクロレンズアレイ３２０ａ、３２０ｂの代わりに１対のマイクロレンズ３２ａ、３２ｂを用いて光結合を行う構成を有する。マイクロレンズ３２ａ、３２ｂは、そのレンズ部が軸ずれ型で構成され、レンズ部以外はマイクロレンズ１２と同様の構成を有するコリメートレンズである。光モジュール３０１では図１２に示すように、光ファイバ２３ａ、マイクロレンズ３２ａ、アイソレータ３４１、マイクロレンズ３２ｂ、光ファイバ２３ｂがＶ溝３９ａ、３９ｂを有するシリコンプラットフォーム３８上に、この順に配置され光機能モジュールを構成している。
【００７８】
本実施形態においても、Ｖ溝３９ａ、３９ｂ上にマイクロレンズ３２ａ、３２ｂ、光ファイバ２３ａ、２３ｂが位置決め載置され、高精度なパッシブアライメントが実現されている。また、本実施形態ではマイクロレンズ３２ａ、３２ｂを軸ずれ型で構成し、アイソレータ３４１の入出射面に対して一定の角度を持って略コリメート光が斜め入射するよう構成している。これにより第７の実施形態の効果に加え、レンズ面及びアイソレータの入出射面における反射光が、光ファイバ側に戻っていくことが防げ、光機能モジュールにおける反射戻り光量を低減できるという効果を有する。
【００７９】
（第９実施形態）
図１３は、本発明の第９の実施形態にかかる光モジュール４０１の構成を示す上面図である。光モジュール４０１は、第４の実施形態の光モジュール４００で各構成要素を１つとし、マイクロレンズアレイ４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃの代わりにマイクロレンズ４２ａ、４２ｂ、４２ｃを用いて光結合を行う構成を有する。マイクロレンズ４２ａ、４２ｂ、４２ｃはマイクロレンズ１２と同様の構成を有するコリメートレンズである。光モジュール４０１では図１３に示すように、Ｖ溝４９ａ、４９ｂ、４９ｃを有するシリコンプラットフォーム４８上に、横方向に光ファイバ４３ａ、マイクロレンズ４２ａ、ビームスプリッタ４５１、マイクロレンズ４２ｂ、光ファイバ４３ｂが順に配置され、縦方向にはビームスプリッタ４５１に向かって手前から順に光ファイバ４３ｃ、マイクロレンズ４２ｃが配置されて光合分波モジュールを構成している。
【００８０】
本実施形態においても、Ｖ溝４９ａ、４９ｂ、４９ｃ上にマイクロレンズ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、光ファイバ４３ａ、４３ｂ、４３ｃが位置決め載置され、高精度なパッシブアライメントが実現されている。また、通常数ｍｍ角の寸法を有するビームスプリッタを、シリコンＶ溝基板上に、必要とされる光ファイバ、コリメートレンズ群と共に実装でき、容易にコンパクトな光合分波モジュールを実現できるという効果を有する。
【００８１】
（第１０実施形態）
図１４は、本発明の第１０の実施形態にかかる光モジュール５０１の構成を示す上面図である。光モジュール５０１は、第５の実施形態の光モジュール５００で各構成要素を１つとし、マイクロレンズアレイ５２０ａ、５２０ｂの代わりにマイクロレンズ２２ａ、２２ｂを用いて光結合を行う構成を有する。あるいは、第７の実施形態における光モジュール２０１において、マイクロレンズ間に配置されていた光機能素子を除去し、入射側のマイクロレンズ２２ａに波長選択性を有するＷＤＭフィルタ５６１を付与した構成ということもできる。
【００８２】
光モジュール５０１では図１４に示すように、光ファイバ２３ａ、ＷＤＭフィルタ５６１が付与されたマイクロレンズ２２ａ、マイクロレンズ２２ｂ、光ファイバ２３ｂがこの順にＶ溝２９ａ、２９ｂ上に位置決め載置され、高精度なパッシブアライメントを実現すると共に、アド／ドロップ機能を有するコンパクトな光モジュールを実現している。
【００８３】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８４】
例えば、多チャンネル光モジュールにおける各部材の構成要素数、チャンネル数は上記例に限定されず、任意に決めることができる。また、マイクロレンズアレイの各部の形状およびマイクロレンズの形状は上記例に限定されず、様々な形状が考えられる。例えば、レンズ部は、円形に限らず所望の形状で形成可能である。さらにまた、表面実装される部材の位置決め載置に用いられる溝の断面形状は、上記例のＶ字形状に限定されず、例えば略台形形状、略半円形状、略長方形形状、略正方形形状のいずれか１つであるように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光モジュールの構成を示す上面図である。
【図２】図１の光モジュールに用いられるマイクロレンズアレイの構成を示す斜視図である。
【図３】図１の光モジュールの部分拡大斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る光モジュールの構成を示す上面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る光モジュールの構成を示す上面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る光モジュールの構成を示す上面図である。
【図７】本発明の第５の実施形態に係る光モジュールの構成を示す上面図である。
【図８】マイクロレンズの構成を示す斜視図である。
【図９】マイクロレンズの構成を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第６の実施形態に係る光モジュールの構成を示す上面図である。
【図１１】本発明の第７の実施形態に係る光モジュールの構成を示す上面図である。
【図１２】本発明の第８の実施形態に係る光モジュールの構成を示す上面図である。
【図１３】本発明の第９の実施形態に係る光モジュールの構成を示す上面図である。
【図１４】本発明の第１０の実施形態に係る光モジュールの構成を示す上面図である。
【符号の説明】
【００８６】
２ レンズ部
３ 縁部
４ 取扱部
５ 張出部
６ 上面
７ 側面
１０、１２ マイクロレンズ
１００ 光モジュール
１１０ 光源アレイ
１１２ ＬＤ
１２０ａ、１２０ｂ マイクロレンズアレイ
１３０ 光ファイバ群
１３２ 光ファイバ
１９０ Ｖ溝群
１９２ Ｖ溝
１９８ シリコンプラットフォーム
２４０ アイソレータ
４５０ ビームスプリッタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信機器に適用するのに好適な光モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信等に用いられる光モジュールを安価に大量生産する技術として表面実装が広く知られている。これは、あらかじめ光モジュールに必要とされる半導体レーザ（以下、ＬＤと略す）やレンズ素子の外形を高精度に作って、Ｖ溝が形成されたシリコン基板上にサブミクロン精度で配置したり、素子に位置決め用のアライメントマークを高精度に配置して、そのアライメントマークをＣＣＤカメラ等で取り込み、画像認識技術を応用して配置するパッシブアライメントを行う技術である。パッシブアライメントの場合には、光ファイバに入力する光量をモニタすることなく各部品を配置するために、これらの部品の加工精度や配置精度が最終的に光ファイバに入力される光量に影響を及ぼす。そのため、各部品を精密に加工し、高精度にアライメントする必要がある。
【０００３】
ところで、光通信の分野においては、多チャンネルで光送受信を行うために、多チャンネル光モジュールの開発が進められている。例えば、ＬＤアレイと光ファイバアレイの間にレンズアレイを配設して光結合を行う多チャンネルアレイモジュールが考案されている（下記の特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−９４９３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このようなパッシブアライメントで利用可能な従来のレンズは、レンズ自体の外形が直径１ｍｍ程度と大きい。このようなレンズの光軸をシリコン基板上に配置された光ファイバやＬＤの光軸と位置決めするためには、Ｖ溝を非常に深く形成する必要がある。また、そのようなレンズは、金型を用いた型押し形成により作製される。このため、例えばロッド形状のレンズでは、本来合致しているべきである、レンズ部分の光軸とレンズの外形より得られる中心とに数μｍ程度の誤差が生じ、光結合の効率が低下する。このようなことから、上記のような従来のレンズは、高効率が要求される表面実装には適さないという欠点がある。
【０００６】
また、従来光通信で用いられる合分波、光源／受光モジュールなどでは、光ファイバの直径が１２５μｍであり、ＬＤもたかだか２５０μｍ角程度であるのに対し、光の結合に使用するレンズや、合分波器として用いられるビームスプリッタなどはｍｍ単位の大きさである。このため、結果としてそれら要素部品を組み合わせて作り上げられる、いわゆる光モジュールは、１ｃｍ×２ｃｍ程度の配置面積を必要とするのが一般的である。したがって、数多くの光モジュールを基板上に配置する場合、広い設置面積が必要となり、装置の小型化に反するという問題点がある。特に、多チャンネルの光モジュールを考えた場合、チャンネルごとにｍｍ単位のレンズやビームスプリッタを配置すると、光モジュールのサイズが非常に大きくなってしまうという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高精度にパッシブアライメントが可能なレンズ部材を用い、コンパクトに構成された光モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、表面実装の位置決め用に形成された溝と、前記溝に位置決め載置された光ファイバと、前記光ファイバの外径と同径に構成され、前記溝によって位置決め載置される１対のマイクロレンズと、前記１対のマイクロレンズにより前記光ファイバと光結合される光源および受光器のいずれか一方と、前記１対のマイクロレンズの間に配置された光機能素子と、を具備することを特徴とする、光モジュールが提供される。
【０００９】
かかる構成によれば、マイクロレンズは前記溝に適合する形状を有するため、光ファイバが載置される溝と同じ溝に実装でき、高精度なパッシブアライメントが可能である。また、このようなマイクロレンズを用いて光源と光ファイバとを光結合できるため、コンパクトな光モジュールを実現できる。
【００１０】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、表面実装の位置決め用に形成された溝と、前記溝に位置決め載置された１対の光ファイバと、前記光ファイバの外径と同径に構成され、前記溝によって位置決め載置される１対のマイクロレンズと、前記１対のマイクロレンズの間に配置された光機能素子と、を具備することを特徴とする、光モジュールが提供される。
【００１１】
かかる構成によれば、高精度にパッシブアライメントが可能なマイクロレンズを用いてコンパクトな光機能モジュールを実現できる。その際に、前記１対のマイクロレンズの光学系を軸ずれ型で構成し、前記光機能素子の入出射端面に対する光の進行方向を傾斜させることが可能であり、この場合には、光機能素子の入出射端面での反射戻り光を防止できる。なお、前記光機能素子は、アイソレータ、偏向子、波長板、フィルタのうちのいずれか１つであるようにしてもよい。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、ビームスプリッタと、前記ビームスプリッタの光路となる３方向それぞれに配設された、表面実装の位置決め用の３つの溝と、前記３つの溝それぞれに位置決め載置された３つの光ファイバと、前記光ファイバの外径と同径に構成され、前記溝によって位置決め載置される３つのマイクロレンズと、を具備することを特徴とする、光モジュールが提供される。
【００１３】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、表面実装の位置決め用に形成された溝と、前記溝に位置決め載置された一対の光ファイバと、前記光ファイバの外径と同径に構成され、前記溝によって位置決め載置される一対のマイクロレンズと、前記一対のマイクロレンズの少なくともいずれか一方に設けられた波長選択性を有するフィルタと、を具備することを特徴とする、光モジュールが提供される。
【００１４】
また、前記マイクロレンズは、シリコン結晶基板からなり、回折光学素子からなるレンズ部を有する構成であってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
以上、詳細に説明したように本発明によれば、高精度にパッシブアライメントが可能なレンズ部材を用いて、コンパクトに構成された光モジュールを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１７】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態にかかる光モジュール１００の構成を示す上面図である。光モジュール１００は、光源アレイ１１０と、２つのマイクロレンズアレイ１２０ａ、１２０ｂと、光ファイバ群１３０と、Ｖ溝群１９０が形成されたシリコンプラットフォーム１９８とを有する。
【００１８】
シリコンプラットフォーム１９８はシリコン結晶基板からなり、その上面の一端から途中までにＶ溝群１９０が高精度に形成されている。Ｖ溝群１９０は、１つのＶ溝１９２を構成要素として、複数のＶ溝１９２が所定のピッチＰ（図３にて図示）で並列配設されたものである。Ｖ溝１９２は表面実装される部材の位置決め載置に用いられるものであり、Ｖ字形状の横断面を有し、ここでは直径１２５μｍの光ファイバを載置可能な寸法を有する。また、ここでのＶ溝群１９０のピッチＰは２５０μｍとなるよう形成されている。
【００１９】
光源アレイ１１０は、光源としての１つのＬＤ１１２を構成要素として、複数のＬＤ１１２をＶ溝群１９０のピッチと同一ピッチで並列配置して一体化した光源群である。
【００２０】
マイクロレンズアレイ１２０ａ、１２０ｂは１つのレンズ部を構成要素として、Ｖ溝群１９０のピッチと同一ピッチで列状に形成された複数のレンズ部を一体化したレンズ部材である。以下ではマイクロレンズアレイ１２０ａを例にとり構成の説明をするが、マイクロレンズアレイ１２０ｂはマイクロレンズアレイ１２０ａと同様の構成を有する。
【００２１】
図２はマイクロレンズアレイ１２０ａの構成を示す斜視図である。マイクロレンズアレイ１２０ａは、光学基板の表面に列状に形成された複数のレンズ部２と、それらレンズ部２を一体化して一方向に伸長した取扱部４を有する。取扱部４は、図２に示す通り、レンズ部２の外周の上部側でレンズ部と接続し、レンズ部２表面に略平行な面上でレンズ部２を越えてレンズ部２の列方向に沿って伸長し、１列中の全レンズ部２を接続して一体化するように形成されている。
【００２２】
レンズ部２はここでは円形形状をしており、エッチングにより形成された回折光学素子からなる。レンズ部２は、回折光学素子の１つであるＣＧＨ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ Ｈｏｌｏｇｒａｍ）素子により形成してもよい。ＣＧＨ素子は、所望の光学特性を示す光学素子の光路差関数から所望の光学特性を得るに必要なフォトマスクのパターンをコンピュータを用いて求め、そのマスクパターンを用いて光学基板の表面の所望箇所にエッチング処理を施すことにより、所望の光学特性を有する回折型光学素子を形成したものである。なお、レンズ部２はＣＧＨ素子や回折光学素子に限定されず、別の構成、例えば屈折型のレンズであってもよい。
【００２３】
レンズ部２の下部側にはレンズ部２の外周の一部としての縁部３が位置し、レンズ部２の円周形状に沿った円弧形状を有する。この縁部３の円弧形状を呈する外形はレンズ部２の形成面側からその対向面側まで延びており、レンズ部２の光軸を中心軸とする略円柱形状の一部である略蒲鉾形の形状となっている。取扱部４から下方に張り出すこの略蒲鉾形の部分を張出部５と呼ぶ。
【００２４】
張出部５の円弧形状の外径寸法は、マイクロレンズアレイ１２０ａが光結合する光ファイバの外径と同径になるよう構成され、ここではφ１２５μｍである。従って、張出部５はＶ溝１９２に適合する形状および寸法を有する。また、張出部５はＶ溝群１９０のピッチと同一ピッチで列状に複数形成されている。以上の張出部５の構成によって、マイクロレンズアレイ１２０ａをＶ溝群１９０へ高精度に位置決め載置することが可能になる。
【００２５】
取扱部４の上面６および側面７は平坦に形成されている。したがって、上方あるいは側方から保持手段によりマイクロレンズアレイ１２０ａを保持することが容易である。保持手段としては例えば、表面実装で一般的なフリップチップボンダのような挟持手段や吸引保持する負圧吸盤のような負圧保持手段が考えられる。
【００２６】
マイクロレンズアレイ１２０ａはここでは、シリコン結晶基板からなる。マイクロレンズアレイ１２０ａは、半導体技術で用いられるフォトリソ・エッチング技術を用いて、シリコン結晶基板にマイクロレンズアレイ１２０ａに対応する形状のパターンをフォトマスクパターンとして用いてエッチングを行うことにより大量に高精度にかつ安価に作製可能である。また、レンズ部２はここではエッチングにより形成される回折光学素子からなるため、例えば１つのマイクロレンズアレイ１２０ａにおいて性能の異なるレンズ部２を形成したい場合には、個々のレンズ部２に応じたマスクパターンを用いてエッチングを行えばよく、容易に作製可能である。
【００２７】
光ファイバ群１３０は１つの光ファイバ１３２を構成要素として、複数の光ファイバ１３２の一端側をＶ溝群１９０のピッチと同一ピッチで並列配置したものである。ここでは各光ファイバ１３２は直径１２５μｍのシングルモードファイバである。
【００２８】
図１に示すように、シリコンプラットフォーム１９８上には、光源アレイ１１０、２つのマイクロレンズアレイ１２０ａ、１２０ｂ、光ファイバ群１３０がこの順に配置されている。光源アレイ１１０側に配置されたマイクロレンズアレイ１２０ａの各レンズ部２は光源アレイ１１０の各ＬＤ１１２に対向し、光ファイバ群１３０側に配置されたマイクロレンズアレイ１２０ｂの各レンズ部２は光ファイバ群１３０の各光ファイバ１３２の端面に対向するように配置されている。なお、図３の部分拡大図に示すように、光ファイバ群１３０の各光ファイバ１３２およびマイクロレンズアレイ１２０ａ、１２０ｂの各張出部５がＶ溝群１９０の各Ｖ溝１９２の側壁に当接して位置決め載置されることで、高精度なパッシブアライメントが実現されている。
【００２９】
図１に示す光モジュール１００では、光源アレイ１１０、２つのマイクロレンズアレイ１２０ａ、１２０ｂ、光ファイバ群１３０、Ｖ溝群１９０における構成要素の数は全て８つであり、これらは同一ピッチで構成され、全体として８つの光結合した組、すなわち８つのチャンネルが形成されている。
【００３０】
具体的には、光源アレイ１１０の各ＬＤから出射したそれぞれの発散光はマイクロレンズアレイ１２０ａの対向する各レンズ部２によりコリメートされて平行光になり、その後、マイクロレンズアレイ１２０ｂの各レンズ部２により収束されて各レンズ部２が対向する光ファイバ群１３０の各光ファイバ１３２の端面に集光されて入射する。
【００３１】
２つのマイクロレンズアレイ１２０ａ、１２０ｂ間を伝搬する光が、Ｖ溝１９２によって一部反射される等の不都合を極力避けるためには、このようにマイクロレンズアレイ１２０ａ、１２０ｂのレンズ部２がコリメートレンズであることが望ましいが、実際にはコリメートレンズに限定されるものではない。すなわち、レンズ部２に要求される最低限の機能は、ＬＤ１１２の出射光のスポット径を拡大して光ファイバ１３２の入射スポット径に整合させることで、効率よい光結合を実現することである。その目的を達成するためには、１つのチャンネルに含まれるレンズ部２の組はコリメートレンズ対である必要はなく、上記のスポット径の拡大を実現する結像系を構成していればよいのである。以上より、光モジュール１００によって、複数の光源からの出射光を、複数の光ファイバに一括して結合する光モジュール、すなわち多チャンネル光源モジュールが実現される。
【００３２】
本実施形態によれば、Ｖ溝群１９０のＶ溝１９２のピッチと同一ピッチでレンズ部が形成されたマイクロレンズアレイ１２０ａ、１２０ｂを用いることにより、多チャンネル光源モジュールをきわめてコンパクトに構成することができる。詳細に説明すると、直径１２５μｍの光ファイバを用いた光モジュールにおいて、光源アレイ１１０、マイクロレンズアレイ１２０ａ、１２０ｂ、光ファイバ群１３０、Ｖ溝群１９０のピッチを２５０μｍに統一することができ、これによって、１チャンネルが２５０μｍ相当の多チャンネル光モジュールを実現できる。２５０μｍピッチでチャンネル幅を設定できるため、例えば、４チャンネルの光モジュールの場合には、チャンネル幅方向の全体の寸法は高々１ｍｍにしかならない。また、８チャンネルの光モジュールの場合でも、チャンネル幅方向の全体の寸法は高々２ｍｍにしかならない。従って、多チャンネルの光源モジュールを、きわめて小型に構成することができる。
【００３３】
ここでは、ピッチを２５０μｍにとって説明したが、このピッチは光ファイバの直径（１２５μｍ）よりも大きい値を任意にとれることはいうまでもない。しかしながら、光通信用の多チャンネルコネクタとして規格化されているＭＴコネクタのピッチが一般に２５０μｍであるため、最終的にそのようなファイバアレイに光を結合する際には好都合である。
【００３４】
従来の光モジュールでは、光結合用のレンズがｍｍ単位の寸法であったため、各構成要素間のピッチを２５０μｍのような小さな値に統一することはできず、光モジュールのサイズは大きなものとなっていた。その点、本実施形態によれば、上記構成のマイクロレンズアレイを用いることにより、従来の光モジュールに比べてはるかに小型化された光モジュールを実現できる。
【００３５】
また、マイクロレンズアレイ１２０ａ、１２０ｂはＶ溝１９２に適合する形状を有するため、光ファイバ１３２とともにＶ溝１９２への高精度なパッシブアライメントが可能であり、小型化とともに高精度の実装が達成された光モジュールを提供できる。
【００３６】
なお、本実施形態の説明では、光源アレイを例にとって説明を行ったが、光源アレイの代わりに受光器アレイを用いて同様の配置をすることで、多チャンネル受光モジュールを構成できる。この場合も、小型化および高精度実装という効果が得られる。
【００３７】
（第２実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態にかかる光モジュール２００の構成を示す上面図である。光モジュール２００は、１対のマイクロレンズアレイ２２０ａ、２２０ｂと、１対の光ファイバ群２３０ａ、２３０ｂと、光機能素子としてのアイソレータ２４０と、１対のＶ溝群２９０ａ、２９０ｂが形成されたシリコンプラットフォーム２９８とを有する。
【００３８】
シリコンプラットフォーム２９８はシリコン結晶基板からなり、基板両端から途中までに１対のＶ溝群２９０ａ、２９０ｂがそれらの伸長方向で互いに対向するように高精度に形成されている。Ｖ溝群２９０ａ、２９０ｂは共に、第１実施形態におけるＶ溝群１９０同様に、１つのＶ溝を構成要素として、複数のＶ溝がそれぞれ所定のピッチで並列配設されたものである。このＶ溝は表面実装される部材の位置決め載置に用いられるものであり、Ｖ字形状の横断面を有し、ここでは直径１２５μｍの光ファイバを載置可能な寸法を有する。Ｖ溝群２９０ａ、２９０ｂのピッチは共に２５０μｍとなるよう形成されている。
【００３９】
１対のマイクロレンズアレイ２２０ａ、２２０ｂは共に第１実施形態におけるマイクロレンズアレイ１２０ａと同様の構成を有し、１つのレンズ部を構成要素として、Ｖ溝群２９０ａ、２９０ｂのピッチと同一ピッチで列状に形成された複数のレンズ部を一体化した構成を有し、Ｖ溝群２９０ａ、２９０ｂのＶ溝に適合する張出部を有する。
【００４０】
１対の光ファイバ群２３０ａ、２３０ｂは第１実施形態における光ファイバ群１３０と同様に、１つの光ファイバを構成要素として、複数の光ファイバの一端側をＶ溝群２９０ａ、２９０ｂのピッチと同一ピッチで並列配置したものである。ここでは各光ファイバは直径１２５μｍのシングルモードファイバである。
【００４１】
アイソレータ２４０は戻り光を遮断する機能を有する光機能素子である。
【００４２】
図４に示すように、Ｖ溝群２９０ａには光ファイバ群２３０ａおよびマイクロレンズアレイ２２０ａが載置され、Ｖ溝群２９０ｂには光ファイバ群２３０ｂおよびマイクロレンズアレイ２２０ｂが載置され、マイクロレンズアレイ２２０ａ、２２０ｂの間にはアイソレータ２４０が配置されている。シリコンプラットフォーム２９８上には光路に沿って順に、光ファイバ群２３０ａ、マイクロレンズアレイ２２０ａ、アイソレータ２４０、マイクロレンズアレイ２２０ｂ、光ファイバ群２３０ｂが配置されている。
【００４３】
また、マイクロレンズアレイ２２０ａ、２２０ｂの各レンズ部２は共に光ファイバ群２３０ａ、２３０ｂの各光ファイバの端面に対向するように配置されている。本実施形態においても、光ファイバ群２３０ａ、２３０ｂおよびマイクロレンズアレイ２２０ａ、２２０ｂは、それぞれＶ溝群２９０ａ、２９０ｂの各Ｖ溝の側壁に当接して位置決め載置されることで、高精度なパッシブアライメントが実現されている。
【００４４】
図４に示す光モジュール２００では、マイクロレンズアレイ２２０ａ、２２０ｂ、光ファイバ群２３０ａ、２３０ｂ、Ｖ溝群２９０ａ、２９０ｂにおける構成要素の数は全て８つであり、これらは同一ピッチで構成され、全体として８つの光結合した組、すなわち８つのチャンネルが形成されている。
【００４５】
具体的には、光ファイバ群２３０ａ側が入射側とした場合は、光ファイバ群２３０ａの各光ファイバの端面から出射したそれぞれの発散光はマイクロレンズアレイ２２０ａの対向する各レンズ部によりコリメートされて平行光になり、アイソレータ２４０を透過した後、マイクロレンズアレイ２２０ｂの各レンズ部により収束されて各レンズ部が対向する光ファイバ群２３０ｂの各光ファイバの端面に集光されて入射する。以上より、光モジュール２００によって、複数の光ファイバからの出射光を、光機能素子を経由させた後、複数の光ファイバに一括して入射させる光モジュール、すなわち多チャンネル光機能素子モジュールが実現される。
【００４６】
アイソレータに代表される光機能素子は、一般に１〜３ｍｍ角程度の大きさを有する。光の回折の影響等を考慮して隣接するチャンネル間で影響を及ぼさないように、光ファイバからの略平行光がこのような光機能素子を伝搬するには、コリメートされた入射光束の直径を約１００μｍにすれば十分である。
【００４７】
マイクロレンズアレイ２２０ａ、２２０ｂを用いない従来の光モジュールでは、１つのチャンネル、すなわち１本の光ファイバに対して１つの光機能素子を用いていた。この場合、断面積が１ｍｍ角の光機能素子では、１つのチャンネルの光信号が実際に占有しているのは、光機能素子の断面のうち、面積にしてわずか１％に過ぎず、残りの９９％の断面積部分は、何の効果にも寄与していないことになる。このように従来では、光機能素子の断面寸法と光ファイバの断面寸法とで単位が異なるほどの大幅なギャップがあるために、光機能モジュール自体のパッケージが不必要に大きくなってしまうという弊害をもたらしていた。
【００４８】
一方、本実施形態によれば、４〜１２本の光ファイバに対して上記のような数ｍｍ角の断面積を持つ１つの光機能素子を用いることができる。１つの光機能素子に対して使用できる光ファイバ数が多いため、光ファイバ１本あたりのコストが大幅に低下するばかりでなく、実装体積も大幅に減少するという大きな効果が得られる。
【００４９】
なお、本実施形態の説明では、光機能素子としてアイソレータを例にとって説明したが、このほかの光機能素子として、偏向子、波長板、フィルタなどの光機能素子が同様に利用可能であることは言うまでもない。
【００５０】
（第３実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態にかかる光モジュール３００の構成を示す上面図である。本実施形態では、第２の実施形態のコリメート型ファイバ結合光学系から、マイクロレンズアレイの各レンズを軸ずれ型に変更することで、軸ずれ型のファイバ結合光学系を構成することを特徴とする。以下、この点に注目して説明し、光モジュール２００と同様の構成については、重複説明を省略する。
【００５１】
光モジュール３００は、１対のマイクロレンズアレイ３２０ａ、３２０ｂと、１対の光ファイバ群３３０ａ、３３０ｂと、光機能素子としてのアイソレータ２４０と、１対のＶ溝群３９０ａ、３９０ｂが形成されたシリコンプラットフォーム３９８とを有する。
【００５２】
Ｖ溝群３９０ａ、３９０ｂは共に構成要素であるＶ溝の数が７つである。すなわち、シリコンプラットフォーム３９８は、図４に示す第２の実施形態におけるシリコンプラットフォーム２９８のＶ溝群２９０ａから最も下側のＶ溝の１つ、およびＶ溝群２９０ｂから最も上側のＶ溝の１つを除去した構成を有する。マイクロレンズアレイ３２０ａ、３２０ｂのレンズ部は軸ずれ型で構成され、構成要素であるレンズ部の数が７つであり、その他の点は第２の実施形態のマイクロレンズアレイ２２０ａ、２２０ｂと同様の構成を有する。また、１対の光ファイバ群３３０ａ、３３０ｂは共に構成要素である光ファイバの数が７つであり、全体として７つのチャンネルが形成されている。
【００５３】
図５に示すように、光ファイバ群３３０ａ側が入射側とした場合、光ファイバ群３３０ａの各光ファイバの端面から出射したそれぞれの発散光はマイクロレンズアレイ３２０ａの対向する各レンズ部に入射する。そして各レンズ部により、出射光はコリメートされて平行光になるとともに、入射光に対して傾斜した方向に進行し、アイソレータ２４０に斜入射する。アイソレータ２４０を透過した光は、マイクロレンズアレイ３２０ｂの各レンズ部に入射する。そして各レンズ部により、出射光は収束されるとともに、入射光に対して傾斜した方向に進行し、光ファイバ群３３０ａからの出射光と平行な方向に進み、光ファイバ群３３０ｂの各光ファイバの端面に集光されて入射する。
【００５４】
本実施形態では、レンズ部を軸ずれ型で構成し、光機能素子の入出射端面に対して略コリメート光の進行方向を傾斜させている。これによって、第２の実施形態の効果に加え、レンズ部表面及び光機能素子入出射面における反射光が入射光ファイバ側に戻っていくことを防ぐことができ、光機能モジュールにおける反射戻り光量を低減できるという効果が得られる。
【００５５】
（第４実施形態）
図６は、本発明の第４の実施形態にかかる光モジュール４００の構成を示す上面図である。本実施形態を第２の実施形態の光モジュール２００と比較すると、光機能素子としてビームスプリッタを用い、このビームスプリッタから分波された並列光束群が導光される第３のマイクロレンズアレイ及び第３の光ファイバ群をさらに有することを特徴とする。
【００５６】
光モジュール４００は、３つのマイクロレンズアレイ４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃと、３つの光ファイバ群４３０ａ、４３０ｂ、４３０ｃと、光機能素子としてのビームスプリッタ４５０と、３つのＶ溝群４９０ａ、４９０ｂ、４９０ｃが形成されたシリコンプラットフォーム４９８とを有する。
【００５７】
シリコンプラットフォーム４９８はシリコン結晶基板からなり、ビームスプリッタ４５０の光路となる３方向それぞれに３つのＶ溝群４９０ａ、４９０ｂ、４９０ｃが配設されている。具体的には、シリコンプラットフォーム４９８の中心近傍に配置されたビームスプリッタ４５０に向かうように基板の３辺からビームスプリッタ４５０の手前までに３つのＶ溝群４９０ａ、４９０ｂ、４９０ｃが高精度に形成されている。Ｖ溝群４９０ａ、４９０ｂ、４９０ｃは第１実施形態におけるＶ溝群１９０同様に、１つのＶ溝を構成要素として、複数のＶ溝がそれぞれ所定のピッチで並列配設されたものであり、ピッチは一例として２５０μｍとすることができる。このＶ溝は表面実装される部材の位置決め載置に用いられるものであり、Ｖ字形状の横断面を有し、ここでは直径１２５μｍの光ファイバを載置可能な寸法を有する。
【００５８】
マイクロレンズアレイ４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃは第１実施形態におけるマイクロレンズアレイ１２０ａと同様の構成を有し、１つのレンズ部を構成要素として、Ｖ溝群４９０ａ、４９０ｂ、４９０ｃのピッチと同一ピッチで列状に形成された複数のレンズ部を一体化した構成を有し、Ｖ溝群４９０ａ、４９０ｂ、４９０ｃのＶ溝に適合する張出部を有する。
【００５９】
光ファイバ群４３０ａ、４３０ｂ、４３０ｃは第１実施形態における光ファイバ群１３０と同様に、１つの光ファイバを構成要素として、複数の光ファイバの一端側をＶ溝群４９０ａ、４９０ｂ、４９０ｃのピッチと同一ピッチで、並列配置したものである。ここでは各光ファイバは直径１２５μｍのシングルモードファイバである。
【００６０】
ビームスプリッタ４５０は光の合分波機能を有し、例えば、ダイクロイックミラー、偏光ビームスプリッタ等により構成できる。図６に示すビームスプリッタ４５０では、一方向から入射した光を透過および反射させることにより、２方向に分波できる。
【００６１】
Ｖ溝群４９０ａには光ファイバ群４３０ａおよびマイクロレンズアレイ４２０ａが位置決め載置され、Ｖ溝群４９０ｂには光ファイバ群４３０ｂおよびマイクロレンズアレイ４２０ｂが位置決め載置され、Ｖ溝群４９０ｃには光ファイバ群４３０ｃおよびマイクロレンズアレイ４２０ｃが位置決め載置されている。前述の実施形態同様、各ファイバおよび各マイクロレンズアレイの張出部が各Ｖ溝の側壁に当接して載置されることで、高精度なパッシブアライメントが実現されている。また、いずれの場合も光ファイバの端面にマイクロレンズアレイのレンズ部が対向するように配置され、光結合されている。
【００６２】
その結果、図６に示すように、ビームスプリッタ４５０からシリコンプラットフォーム４９８の３辺に向かってそれぞれマイクロレンズアレイ、光ファイバ群が順に配置され、略Ｔ字形の光路を形成している。また、図６に示す光モジュール４００では、３つのマイクロレンズアレイ、３つの光ファイバ群、３つのＶ溝群における構成要素の数は全て４つであり、４つのチャンネルが形成されている。
【００６３】
例えば、光ファイバ群４３０ａを入射側とした場合は、光ファイバ群４３０ａの各光ファイバの端面から出射したそれぞれの発散光はマイクロレンズアレイ４２０ａの対向する各レンズ部によりコリメートされて平行光になり、ビームスプリッタ４５０に入射する。ビームスプリッタ４５０を透過した光はマイクロレンズアレイ４２０ｂの各レンズ部により収束されて各レンズ部が対向する光ファイバ群４３０ｂの各光ファイバの端面に集光されて入射する。ビームスプリッタ４５０で反射された光はマイクロレンズアレイ４２０ｃの各レンズ部により収束されて各レンズ部が対向する光ファイバ群４３０ｃの各光ファイバの端面に集光されて入射する。以上より、光モジュール４００によって、多チャンネル光合分波モジュールが実現される。
【００６４】
以上より、本実施形態によれば、通常数ｍｍ角の寸法を有するビームスプリッタを、一例として２５０μｍピッチの複数の光ファイバによって共用することができ、容易に小型の多チャンネル光合分波モジュールを構成することが可能となる。
【００６５】
（第５実施形態）
図７は、本発明の第５の実施形態にかかる光モジュール５００の構成を示す上面図である。本実施形態では、第２の実施形態の光モジュール２００において、マイクロレンズアレイ間に配置されていた光機能素子を除去し、１つのマイクロレンズアレイに波長選択性を有するフィルタを付与した構成となっている。以下、この点に注目して説明し、光モジュール２００と同様の構成については、重複説明を省略する。
【００６６】
光モジュール５００は、１対のマイクロレンズアレイ２２０ａ、２２０ｂと、１対の光ファイバ群２３０ａ、２３０ｂと、ＷＤＭフィルタ５６０と、１対のＶ溝群２９０ａ、２９０ｂが形成されたシリコンプラットフォーム２９８とを有する。
【００６７】
ＷＤＭフィルタ５６０は、波長選択性を有するフィルタであり、例えば、λ１、λ２の２種類の異なる波長の光が入射したとき、λ２の波長の光を反射し、λ１の波長の光を透過する性質を有する。ＷＤＭフィルタ５６０は、入射側のマイクロレンズアレイ２２０ａのレンズ部が形成されている面と反対側の面に設けられている。
【００６８】
光モジュール５００では、例えば、光ファイバ群２３０ａからλ１、λ２の２種類の異なる波長の光を入射させると、多チャンネルで一括して、λ１の波長の光のみ光ファイバ群２３０ｂへ透過させ、λ２の波長の光は反射されて再び光ファイバ群２３０ａに戻すことができる。すなわち、λ１、λ２の２種類の異なる波長の光を入射させたときに、多チャンネルで一括して、λ１の波長のみ取り出し、λ２の波長の光は再び入射端に戻すという、いわゆるアド／ドロップ機能を実現することができる。通常、このような機能は、ファイバ１チャンネルあたり１つのモジュールを用意することが普通であるが、本実施形態の構成によれば、多数のチャンネルのアド／ドロップ機能を小型のモジュールとして提供することが可能となる。
【００６９】
なお、上記実施形態では、複数のレンズ部が一体化されたマイクロレンズアレイを用いた例を説明したが、本発明はこれに限定するものではない。複数のマイクロレンズアレイを組み合わせて並列配置する構成にすることもできる。また、上記のマイクロレンズアレイに代わり、レンズ部材として図８、図９に示すようなマイクロレンズ１２、１０を複数、光ファイバ群と同一ピッチで並列させて上記実施形態のような多チャンネルの光モジュールを構成することも可能である。あるいは、上記マイクロレンズアレイ、マイクロレンズ１２、マイクロレンズ１０のうちから組み合わせて使用することも可能である。
【００７０】
図８に示すマイクロレンズ１２は、マイクロレンズアレイ１２０ａにおいて、レンズ部２を１つだけ有するような構成になっている。すなわち、マイクロレンズ１２は、回折光学素子からなる円形形状のレンズ部２と、レンズ部２の外周の上部側でレンズから延設されレンズ部２より幅広の略直方体形状の取扱部４と、レンズ部２の外周の一部としての縁部３と、Ｖ溝に適合する形状および寸法を有する張出部５とを有する。
【００７１】
図９に示すマイクロレンズ１０は、ロッド形状の外形を有するレンズであり、端面に回折光学素子からなる円形形状のレンズ部２を有し、外径は光ファイバの外径と同径に構成され、Ｖ溝に載置可能である。
【００７２】
以下、図１０〜図１４を参照しながら、マイクロレンズ１２と同様の構成を有するマイクロレンズを用いた１チャンネルの光モジュール例について簡単に説明する。
【００７３】
（第６実施形態）
図１０は、本発明の第６の実施形態にかかる光モジュール１０１の構成を示す上面図である。光モジュール１０１は、第１実施形態の光モジュール１００で各構成要素を１つとし、マイクロレンズアレイ１２０ａ、１２０ｂの代わりに１対のマイクロレンズ１２ａ、１２ｂを用いて光結合を行い、さらにマイクロレンズ１２ａ、１２ｂ間にアイソレータ１４１を挿入配置した構成を有する。マイクロレンズ１２ａ、１２ｂはマイクロレンズ１２と同様の構成を有するコリメートレンズである。光モジュール１０１では図１０に示すように、ＬＤ１１２、マイクロレンズ１２ａ、アイソレータ１４１、マイクロレンズ１２ｂ、光ファイバ１３２がＶ溝１９２を有するシリコンプラットフォーム１８上に、この順に配置され光源モジュールを構成している。
【００７４】
本実施形態においても、Ｖ溝１９２上にマイクロレンズ１２ａ、１２ｂ、光ファイバ１３２が位置決め載置され、高精度なパッシブアライメントが実現されている。また、マイクロレンズ間にアイソレータを挿入しており、これによってきわめてコンパクトな光源モジュールを構成している。従来、このようなアイソレータは、光源モジュールから出た光ファイバに、あらためてアイソレータモジュールを接続することが一般的である。それに比較して、本実施形態によれば、光モジュール総体をコンパクトに実現できるだけでなく、光モジュール外部にあらためてアイソレータデバイスを配置する必要もないため、実用上の効果が大きい。
【００７５】
（第７実施形態）
図１１は、本発明の第７の実施形態にかかる光モジュール２０１の構成を示す上面図である。光モジュール２０１は、第２の実施形態の光モジュール２００で各構成要素を１つとし、マイクロレンズアレイ２２０ａ、２２０ｂの代わりに１対のマイクロレンズ２２ａ、２２ｂを用いて光結合を行う構成を有する。マイクロレンズ２２ａ、２２ｂはマイクロレンズ１２と同様の構成を有するコリメートレンズである。光モジュール２０１では図１１に示すように、光ファイバ２３ａ、マイクロレンズ２２ａ、アイソレータ２４１、マイクロレンズ２２ｂ、光ファイバ２３ｂがＶ溝２９ａ、２９ｂを有するシリコンプラットフォーム２８上に、この順に配置され光機能モジュールを構成している。
【００７６】
本実施形態においても、Ｖ溝２９ａ、２９ｂ上にマイクロレンズ２２ａ、２２ｂ、光ファイバ２３ａ、２３ｂが位置決め載置され、高精度なパッシブアライメントが実現されている。また、アイソレータに代表されるような、数ｍｍ角の断面積を持つ光機能素子を、光ファイバからの出力を略平行光に変換する機能を有するマイクロレンズ対間に配置することで、コンパクトな光機能モジュールを実現できるという効果を有する。
【００７７】
（第８実施形態）
図１２は、本発明の第８の実施形態にかかる光モジュール３０１の構成を示す上面図である。光モジュール３０１は、第３の実施形態の光モジュール３００で各構成要素を１つとし、マイクロレンズアレイ３２０ａ、３２０ｂの代わりに１対のマイクロレンズ３２ａ、３２ｂを用いて光結合を行う構成を有する。マイクロレンズ３２ａ、３２ｂは、そのレンズ部が軸ずれ型で構成され、レンズ部以外はマイクロレンズ１２と同様の構成を有するコリメートレンズである。光モジュール３０１では図１２に示すように、光ファイバ２３ａ、マイクロレンズ３２ａ、アイソレータ３４１、マイクロレンズ３２ｂ、光ファイバ２３ｂがＶ溝３９ａ、３９ｂを有するシリコンプラットフォーム３８上に、この順に配置され光機能モジュールを構成している。
【００７８】
本実施形態においても、Ｖ溝３９ａ、３９ｂ上にマイクロレンズ３２ａ、３２ｂ、光ファイバ２３ａ、２３ｂが位置決め載置され、高精度なパッシブアライメントが実現されている。また、本実施形態ではマイクロレンズ３２ａ、３２ｂを軸ずれ型で構成し、アイソレータ３４１の入出射面に対して一定の角度を持って略コリメート光が斜め入射するよう構成している。これにより第７の実施形態の効果に加え、レンズ面及びアイソレータの入出射面における反射光が、光ファイバ側に戻っていくことが防げ、光機能モジュールにおける反射戻り光量を低減できるという効果を有する。
【００７９】
（第９実施形態）
図１３は、本発明の第９の実施形態にかかる光モジュール４０１の構成を示す上面図である。光モジュール４０１は、第４の実施形態の光モジュール４００で各構成要素を１つとし、マイクロレンズアレイ４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃの代わりにマイクロレンズ４２ａ、４２ｂ、４２ｃを用いて光結合を行う構成を有する。マイクロレンズ４２ａ、４２ｂ、４２ｃはマイクロレンズ１２と同様の構成を有するコリメートレンズである。光モジュール４０１では図１３に示すように、Ｖ溝４９ａ、４９ｂ、４９ｃを有するシリコンプラットフォーム４８上に、横方向に光ファイバ４３ａ、マイクロレンズ４２ａ、ビームスプリッタ４５１、マイクロレンズ４２ｂ、光ファイバ４３ｂが順に配置され、縦方向にはビームスプリッタ４５１に向かって手前から順に光ファイバ４３ｃ、マイクロレンズ４２ｃが配置されて光合分波モジュールを構成している。
【００８０】
本実施形態においても、Ｖ溝４９ａ、４９ｂ、４９ｃ上にマイクロレンズ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、光ファイバ４３ａ、４３ｂ、４３ｃが位置決め載置され、高精度なパッシブアライメントが実現されている。また、通常数ｍｍ角の寸法を有するビームスプリッタを、シリコンＶ溝基板上に、必要とされる光ファイバ、コリメートレンズ群と共に実装でき、容易にコンパクトな光合分波モジュールを実現できるという効果を有する。
【００８１】
（第１０実施形態）
図１４は、本発明の第１０の実施形態にかかる光モジュール５０１の構成を示す上面図である。光モジュール５０１は、第５の実施形態の光モジュール５００で各構成要素を１つとし、マイクロレンズアレイ５２０ａ、５２０ｂの代わりにマイクロレンズ２２ａ、２２ｂを用いて光結合を行う構成を有する。あるいは、第７の実施形態における光モジュール２０１において、マイクロレンズ間に配置されていた光機能素子を除去し、入射側のマイクロレンズ２２ａに波長選択性を有するＷＤＭフィルタ５６１を付与した構成ということもできる。
【００８２】
光モジュール５０１では図１４に示すように、光ファイバ２３ａ、ＷＤＭフィルタ５６１が付与されたマイクロレンズ２２ａ、マイクロレンズ２２ｂ、光ファイバ２３ｂがこの順にＶ溝２９ａ、２９ｂ上に位置決め載置され、高精度なパッシブアライメントを実現すると共に、アド／ドロップ機能を有するコンパクトな光モジュールを実現している。
【００８３】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８４】
例えば、多チャンネル光モジュールにおける各部材の構成要素数、チャンネル数は上記例に限定されず、任意に決めることができる。また、マイクロレンズアレイの各部の形状およびマイクロレンズの形状は上記例に限定されず、様々な形状が考えられる。例えば、レンズ部は、円形に限らず所望の形状で形成可能である。さらにまた、表面実装される部材の位置決め載置に用いられる溝の断面形状は、上記例のＶ字形状に限定されず、例えば略台形形状、略半円形状、略長方形形状、略正方形形状のいずれか１つであるように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光モジュールの構成を示す上面図である。
【図２】図１の光モジュールに用いられるマイクロレンズアレイの構成を示す斜視図である。
【図３】図１の光モジュールの部分拡大斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る光モジュールの構成を示す上面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る光モジュールの構成を示す上面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る光モジュールの構成を示す上面図である。
【図７】本発明の第５の実施形態に係る光モジュールの構成を示す上面図である。
【図８】マイクロレンズの構成を示す斜視図である。
【図９】マイクロレンズの構成を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第６の実施形態に係る光モジュールの構成を示す上面図である。
【図１１】本発明の第７の実施形態に係る光モジュールの構成を示す上面図である。
【図１２】本発明の第８の実施形態に係る光モジュールの構成を示す上面図である。
【図１３】本発明の第９の実施形態に係る光モジュールの構成を示す上面図である。
【図１４】本発明の第１０の実施形態に係る光モジュールの構成を示す上面図である。
【符号の説明】
【００８６】
２ レンズ部
３ 縁部
４ 取扱部
５ 張出部
６ 上面
７ 側面
１０、１２ マイクロレンズ
１００ 光モジュール
１１０ 光源アレイ
１１２ ＬＤ
１２０ａ、１２０ｂ マイクロレンズアレイ
１３０ 光ファイバ群
１３２ 光ファイバ
１９０ Ｖ溝群
１９２ Ｖ溝
１９８ シリコンプラットフォーム
２４０ アイソレータ
４５０ ビームスプリッタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面実装の位置決め用に形成された溝と、
前記溝に位置決め載置された光ファイバと、
前記光ファイバの外径と同径に構成され、前記溝によって位置決め載置される１対のマイクロレンズと、
前記１対のマイクロレンズにより前記光ファイバと光結合される光源および受光器のいずれか一方と、
前記１対のマイクロレンズの間に配置された光機能素子と、
を具備することを特徴とする、光モジュール。
【請求項２】
表面実装の位置決め用に形成された溝と、
前記溝に位置決め載置された１対の光ファイバと、
前記光ファイバの外径と同径に構成され、前記溝によって位置決め載置される１対のマイクロレンズと、
前記１対のマイクロレンズの間に配置された光機能素子と、
を具備することを特徴とする、光モジュール。
【請求項３】
前記マイクロレンズの光学系を軸ずれ型で構成し、前記光機能素子の入出射端面に対する光の進行方向を傾斜させたことを特徴とする、請求項２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記光機能素子は、アイソレータ、偏向子、波長板、フィルタのうちのいずれか１つであることを特徴とする、請求項２または３に記載の光モジュール。
【請求項５】
ビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタの光路となる３方向それぞれに配設された、表面実装の位置決め用の３つの溝と、
前記３つの溝それぞれに位置決め載置された３つの光ファイバと、
前記光ファイバの外径と同径に構成され、前記溝によって位置決め載置される３つのマイクロレンズと、
を具備することを特徴とする、光モジュール。
【請求項６】
表面実装の位置決め用に形成された溝と、
前記溝に位置決め載置された一対の光ファイバと、
前記光ファイバの外径と同径に構成され、前記溝によって位置決め載置される一対のマイクロレンズと、
前記一対のマイクロレンズの少なくともいずれか一方に設けられた波長選択性を有するフィルタと、
を具備することを特徴とする、光モジュール。
【請求項７】
前記マイクロレンズはシリコン結晶基板からなり、回折光学素子からなるレンズ部を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項１】
表面実装の位置決め用に形成された溝と、
前記溝に位置決め載置された光ファイバと、
前記光ファイバの外径と同径に構成され、前記溝によって位置決め載置される１対のマイクロレンズと、
前記１対のマイクロレンズにより前記光ファイバと光結合される光源および受光器のいずれか一方と、
前記１対のマイクロレンズの間に配置された光機能素子と、
を具備することを特徴とする、光モジュール。
【請求項２】
表面実装の位置決め用に形成された溝と、
前記溝に位置決め載置された１対の光ファイバと、
前記光ファイバの外径と同径に構成され、前記溝によって位置決め載置される１対のマイクロレンズと、
前記１対のマイクロレンズの間に配置された光機能素子と、
を具備することを特徴とする、光モジュール。
【請求項３】
前記マイクロレンズの光学系を軸ずれ型で構成し、前記光機能素子の入出射端面に対する光の進行方向を傾斜させたことを特徴とする、請求項２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記光機能素子は、アイソレータ、偏向子、波長板、フィルタのうちのいずれか１つであることを特徴とする、請求項２または３に記載の光モジュール。
【請求項５】
ビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタの光路となる３方向それぞれに配設された、表面実装の位置決め用の３つの溝と、
前記３つの溝それぞれに位置決め載置された３つの光ファイバと、
前記光ファイバの外径と同径に構成され、前記溝によって位置決め載置される３つのマイクロレンズと、
を具備することを特徴とする、光モジュール。
【請求項６】
表面実装の位置決め用に形成された溝と、
前記溝に位置決め載置された一対の光ファイバと、
前記光ファイバの外径と同径に構成され、前記溝によって位置決め載置される一対のマイクロレンズと、
前記一対のマイクロレンズの少なくともいずれか一方に設けられた波長選択性を有するフィルタと、
を具備することを特徴とする、光モジュール。
【請求項７】
前記マイクロレンズはシリコン結晶基板からなり、回折光学素子からなるレンズ部を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の光モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００７−８６８１９（Ｐ２００７−８６８１９Ａ）
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−７５３（Ｐ２００７−７５３）
【出願日】平成１９年１月５日（２００７．１．５）
【分割の表示】特願２００２−２７２１２４（Ｐ２００２−２７２１２４）の分割
【原出願日】平成１４年９月１８日（２００２．９．１８）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月５日（２００７．１．５）
【分割の表示】特願２００２−２７２１２４（Ｐ２００２−２７２１２４）の分割
【原出願日】平成１４年９月１８日（２００２．９．１８）
【出願人】（００００００２９５）沖電気工業株式会社 (6,645)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]