特許 6740766 光モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6740766

(24)【登録日】2020年7月29日

(45)【発行日】2020年8月19日

(54)【発明の名称】光モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/022 20060101AFI20200806BHJP

   H01S 5/068 20060101ALI20200806BHJP

   H01S 5/40 20060101ALI20200806BHJP

   G02B 6/293 20060101ALI20200806BHJP

   G02B 6/42 20060101ALI20200806BHJP

【ＦＩ】

   H01S5/022

   H01S5/068

   H01S5/40

   G02B6/293 301

   G02B6/42

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-141380(P2016-141380)

(22)【出願日】2016年7月19日

(65)【公開番号】特開2018-14351(P2018-14351A)

(43)【公開日】2018年1月25日

【審査請求日】2019年1月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100136098

【弁理士】

【氏名又は名称】北野 修平

(74)【代理人】

【識別番号】100137246

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 勝也

(72)【発明者】

【氏名】塩谷 陽平

(72)【発明者】

【氏名】中西 裕美

【審査官】 大和田 有軌

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０７６９１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１７６８９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０２８９３３９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 中国特許出願公開第１０３５９６３１６（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０４６４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０１７０９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０９６２１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０１５４１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０１５４３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０５９７０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５３６１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５４１９２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２３０９０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５０５９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１４７１７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００５／０１１００６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 中国特許出願公開第１０１５６１０８３（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｓ ５／００ − ５／５０

Ｈ０１Ｌ ３３／００ − ３３／６４

Ｇ０２Ｂ ６／２４ − ６／４３

Ｈ０５Ｂ ３７／００ − ３９／１０

Ｆ２１Ｋ ９／００ − ９／９０

Ｆ２１Ｓ ２／００ − ４５／７０

Ｆ２１Ｖ １／００ − ９９／００

Ｆ２１Ｙ １０１／００ − １１５／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光を形成する光形成部と、
前記光形成部を取り囲むように配置される保護部材と、
前記保護部材から出射した前記光形成部からの光が入射する光ファイバと、を備え、
前記光形成部は、
ベース部材と、
前記ベース部材上に搭載され、出射波長の異なる複数の半導体発光素子と、
前記ベース部材上に搭載され、前記複数の半導体発光素子からの光を合波するフィルタと、を含み、
前記保護部材から出射した光の、前記光ファイバへの入射位置における色度の、前記ベース部材の温度に対する温度依存性が０．００４／℃以上０．２／℃以下であり、
前記保護部材は、前記光形成部からの光を透過する出射窓を有し、
前記複数の半導体発光素子からの光が前記フィルタに入射することにより合波され、合波された光が前記出射窓を透過して前記光ファイバに入射するように前記複数の半導体発光素子、前記フィルタ、前記出射窓および前記光ファイバは配置され、
前記光形成部は、前記ベース部材に接触して配置される電子冷却モジュールをさらに含み、
前記ベース部材の温度が前記電子冷却モジュールによって制御されることで、前記光ファイバに入射する光の色度が調整される、光モジュール。

【請求項2】

前記複数の半導体発光素子は、赤色の光を出射する前記半導体発光素子、緑色の光を出射する前記半導体発光素子および青色の光を出射する前記半導体発光素子を含む、請求項１に記載の光モジュール。

【請求項3】

前記光ファイバは、シングルモード光ファイバである、請求項１または請求項２に記載の光モジュール。

【請求項4】

前記半導体発光素子はレーザダイオードである、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の光モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光モジュールに関するものである。

【背景技術】

【0002】

パッケージ内に半導体発光素子を配置した光モジュールが知られている（たとえば、特許文献１〜４参照）。このような光モジュールは、表示装置、光ピックアップ装置、光通信装置、医療機器など、種々の装置の光源として用いられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９−９３１０１号公報

【特許文献2】特開２００７−３２８８９５号公報

【特許文献3】特開２００７−１７９２５号公報

【特許文献4】特開２００７−６５６００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

パッケージ内に複数の半導体発光素子を配置し、パッケージの出口に光ファイバを配置した光モジュールにおいては、半導体発光素子からの光を合波して光ファイバに入射させることができる。そして、たとえば各半導体発光素子からの光の出力をそれぞれ制御することにより、光ファイバに入射する光の色を調整することができる。しかし、各半導体発光素子からの光の出力を個別に制御する場合、制御が複雑になるという問題がある。

【0005】

そこで、簡易な制御により光ファイバに入射する光の色を調整することが可能な光モジュールを提供することを目的の１つとする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に従った光モジュールは、光を形成する光形成部と、光形成部を取り囲むように配置される保護部材と、保護部材から出射した光形成部からの光が入射する光ファイバと、を備える。光形成部は、ベース部材と、ベース部材上に搭載され、出射波長の異なる複数の半導体発光素子と、ベース部材上に搭載され、複数の半導体発光素子からの光を合波するフィルタと、を含む。保護部材から出射した光の、光ファイバへの入射位置における色度の温度依存性が０．００４／℃以上０．２／℃以下である。

【発明の効果】

【0007】

上記光モジュールによれば、簡易な制御により光ファイバに入射する光の色を調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１における光モジュールの構造を示す概略斜視図である。

【図2】実施の形態１における光モジュールの構造を示す概略斜視図である。

【図3】図１および図２の線分ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う断面に対応する概略断面図である。

【図4】実施の形態１における光モジュールの構造を示す概略平面図である。

【図5】実施の形態２における光モジュールの構造を示す概略斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。本願の光モジュールは、光を形成する光形成部と、光形成部を取り囲むように配置される保護部材と、保護部材から出射した光形成部からの光が入射する光ファイバと、を備える。光形成部は、ベース部材と、ベース部材上に搭載され、出射波長の異なる複数の半導体発光素子と、ベース部材上に搭載され、複数の半導体発光素子からの光を合波するフィルタと、を含む。保護部材から出射した光の、光ファイバへの入射位置における色度の温度依存性が０．００４／℃以上０．２／℃以下である。

【0010】

本願の光モジュールにおいては、出射波長の異なる複数の半導体発光素子からの光がフィルタによって合波され、光ファイバに入射する。そして、保護部材から出射した光の、光ファイバへの入射位置における色度の温度依存性が０．００４／℃以上０．２／℃以下である。温度依存性が０．００４／℃以上という一般的な光モジュールに比べて高い値に設定されることにより、光ファイバに入射する光の色を、個々の半導体発光素子の出力を制御するのではなく、光モジュールの温度によって制御することが可能となる。これにより、光モジュールの制御が容易となる。一方、温度依存性が０．２／℃を超えると、わずかな温度変化により光ファイバに入射する光の色が大幅に変化する。そのため、光ファイバに入射する光の色を光モジュールの温度によって制御することが困難となる。温度依存性を０．２／℃以下に設定することにより、光ファイバに入射する光の色を光モジュールの温度によって制御することが容易となる。

【0011】

このように、本願の光モジュールによれば、簡易な制御により光ファイバに入射する光の色を調整することができる。なお、光ファイバに入射する光の色を光モジュールの温度によって制御することを一層容易にする観点から、上記温度依存性は０．０１／℃以上とすることが好ましく、０．１／℃以下とすることが好ましい。本願において、「色度」とは、ＣＩＥ（Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ ｄｅ ｌ’Ｅｃｌａｉｒａｇｅ）で規定された色度図（ＣＩＥ１９３１）上における座標（ｘ座標およびｙ座標）を意味する。そして、色度の温度依存性は、色度図上における１℃あたりの当該座標の変化量（距離）で定義される。温度依存性を規定する温度範囲は、たとえば１０℃〜６０℃とする。また、上記フィルタとしては、たとえば波長選択性フィルタ、偏波合成フィルタなどを採用することができる。

【0012】

上記光モジュールにおいて、上記複数の半導体発光素子は、赤色の光を出射する半導体発光素子、緑色の光を出射する半導体発光素子および青色の光を出射する半導体発光素子を含んでいてもよい。このようにすることにより、これらの光を合波し、所望の色の光を形成することができる。

【0013】

上記光モジュールにおいて、上記光ファイバは、シングルモード光ファイバであってもよい。コア径の小さいシングルモード光ファイバを用いることにより、上記温度依存性を大きくすることが容易となる。そのため、上記光ファイバとして、シングルモード光ファイバは好適である。

【0014】

上記光モジュールにおいて、上記半導体発光素子はレーザダイオードであってもよい。このようにすることにより、波長のばらつきの少ない出射光を得ることができる。

【0015】

上記光モジュールにおいて、光形成部は、ベース部材に接触して配置される電子冷却モジュールをさらに含んでいてもよい。このようにすることにより、光モジュールの温度の調整が容易となる。

【0016】

［本願発明の実施形態の詳細］
（実施の形態１）
次に、本発明にかかる光モジュールの一実施の形態である実施の形態１を、図１〜図４を参照しつつ説明する。図２は、図１のキャップ４０を取り外した状態に対応する図である。以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。

【0017】

図１および図２を参照して、本実施の形態における光モジュール１は、平板状の形状を有するステム１０と、ステム１０の一方の主面１０Ａ上に配置され、光を形成する光形成部２０と、光形成部２０を覆うようにステム１０の一方の主面１０Ａ上に接触して配置されるキャップ４０と、ステム１０の他方の主面１０Ｂ側から一方の主面１０Ａ側まで貫通し、一方の主面１０Ａ側および他方の主面１０Ｂ側の両側に突出する複数のリードピン５１とを備えている。ステム１０とキャップ４０とは、たとえば溶接されることにより気密状態とされている。すなわち、光形成部２０は、ステム１０とキャップ４０とによりハーメチックシールされている。ステム１０とキャップ４０とにより取り囲まれる空間には、たとえば乾燥空気などの水分が低減（除去）された気体が封入されている。キャップ４０には、光形成部２０からの光を透過する出射窓４１が配置されている。出射窓４１は、主面が互いに平行な平板状の形状を有している。ステム１０およびキャップ４０は、保護部材を構成する。ステム１０およびキャップ４０は、平面的に見て長方形状の形状を有している。

【0018】

図２および図３を参照して、光モジュール１は、保護部材であるキャップ４０に接続され、出射窓４１を透過する光形成部２０からの光が通過する通光路１１２を有するアダプタ１１０と、アダプタ１１０に接続され、通光路１１２を通過する光が入射する光結合部品としてのピグテール１２０とをさらに備えている。

【0019】

図３および図４を参照して、アダプタ１１０は、環状の本体部１１１を含む。本体部１１１の内周面１１１Ａは、キャップ４０の外周面（ステム１０の一方の主面１０Ａに交差する方向に延びる面）に対応する形状を有している。本体部１１１の内周面１１１Ａにより取り囲まれる領域は、平面的に見て長方形状の形状を有している。本体部１１１の外周面により取り囲まれる領域は、平面的に見て長方形状の形状を有している。長方形状の平面形状を有する本体部１１１の一の辺に対応する領域には、ステム１０の一方の主面１０Ａに交差する方向（垂直な方向）に突出する突出領域１１１Ｂが形成されている。突出領域１１１Ｂに対応する本体部１１１の領域には、外周面から内周面１１１Ａまで貫通する貫通孔である通光路１１２が形成されている。突出領域１１１Ｂに対応する本体部１１１の外周面は、光結合部品としてのピグテール１２０を取り付けるための取付面として機能する。本体部１１１の内周面１１１Ａがキャップ４０の外周面を取り囲むように、アダプタ１１０は配置される。通光路１１２が出射窓４１に対応する領域に位置するように、アダプタ１１０は配置される。本実施の形態において、アダプタ１１０の本体部１１１の内周面１１１Ａとキャップ４０の外周面とは、溶接により接合されている。溶接は、たとえばＹＡＧ（Ｙｉｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｇａｒｎｅｔ）レーザ溶接により実施することができる。本実施の形態において、アダプタ１１０の本体部１１１はステンレス鋼からなっている。

【0020】

ピグテール１２０は、光ファイバ（光ファイバ導波路）１２５と、光ファイバ１２５を保持する保持部材１２３と、を含んでいる。保持部材１２３は、円盤状の形状を有するベース部１２１と、ベース部１２１の一方の端面上に接続され、円錐台状の形状を有する本体部１２２とを含んでいる。ベース部１２１の中心軸と本体部１２２の中心軸とが一致するように、ベース部１２１に対して本体部１２２が配置される。ベース部１２１および本体部１２２の中心軸を含む領域にはベース部１２１および本体部１２２を軸方向に貫通する貫通孔が形成されており、当該貫通孔に光ファイバ１２５が挿入されている。つまり、光ファイバ１２５は、ベース部１２１および本体部１２２の中心軸を含む領域に沿って保持部材１２３に挿入されることにより、保持部材１２３によって保持されている。光ファイバ１２５の端面が通光路１１２に対応する領域に位置するように、ピグテール１２０は配置される。本実施の形態において、保持部材１２３のベース部１２１の他方の端面１２１Ｂとアダプタ１１０の本体部１１１の外周面とは、溶接により接合されている。溶接は、たとえばスポット溶接により実施することができる。

【0021】

アダプタ１１０の通光路１１２内には、集光レンズ１３１が配置されている。出射窓４１を透過した光は、集光レンズ１３１において集光され、光ファイバ１２５に入射する。

【0022】

図２〜図４を参照して、光形成部２０は、板状の形状を有するベース部材であるベース板６０を含む。ベース板６０は、平面的に見て長方形形状を有する一方の主面６０Ａを有している。ベース板６０は、ベース領域６１と、チップ搭載領域６２とを含んでいる。チップ搭載領域６２は、一方の主面６０Ａの一の短辺と、当該短辺に接続された一の長辺を含む領域に形成されている。チップ搭載領域６２の厚みは、ベース領域６１に比べて大きくなっている。その結果、ベース領域６１に比べて、チップ搭載領域６２の高さが高くなっている。チップ搭載領域６２において上記一の短辺の上記一の長辺に接続される側とは反対側の領域に、隣接する領域に比べて厚みの大きい（高さが高い）領域である第１チップ搭載領域６３が形成されている。チップ搭載領域６２において上記一の長辺の上記一の短辺に接続される側とは反対側の領域に、隣接する領域に比べて厚みの大きい（高さが高い）領域である第２チップ搭載領域６４が形成されている。

【0023】

第１チップ搭載領域６３上には、平板状の第１サブマウント７１が配置されている。そして、第１サブマウント７１上に、第１半導体発光素子としての赤色レーザダイオード８１が配置されている。一方、第２チップ搭載領域６４上には、平板状の第２サブマウント７２および第３サブマウント７３が配置されている。第２サブマウント７２から見て、上記一の長辺と上記一の短辺との接続部とは反対側に、第３サブマウント７３が配置される。そして、第２サブマウント７２上には、第２半導体発光素子としての緑色レーザダイオード８２が配置されている。また、第３サブマウント７３上には、第３半導体発光素子としての青色レーザダイオード８３が配置されている。赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の光軸の高さ（ベース板６０の一方の主面６０Ａを基準面とした場合の基準面と光軸との距離；Ｚ軸方向における基準面との距離）は、第１サブマウント７１、第２サブマウント７２および第３サブマウント７３により調整されて一致している。

【0024】

ベース板６０のベース領域６１上には、第４サブマウント７４、第５サブマウント７５および第６サブマウント７６が配置されている。そして、第４サブマウント７４、第５サブマウント７５および第６サブマウント７６上には、それぞれ第１受光素子としての第１フォトダイオード９４、第２受光素子としての第２フォトダイオード９５および第３受光素子としての第３フォトダイオード９６が配置されている。第４サブマウント７４、第５サブマウント７５および第６サブマウント７６により、それぞれ第１フォトダイオード９４、第２フォトダイオード９５および第３フォトダイオード９６の高さ（赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の光軸までの距離；Ｚ軸方向における距離）が調整される。第１フォトダイオード９４、第２フォトダイオード９５および第３フォトダイオード９６の高さの調整の詳細については後述する。第１フォトダイオード９４、第２フォトダイオード９５および第３フォトダイオード９６は、それぞれ赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３からの光を直接受光する位置に設置される。本実施の形態においては、全ての半導体発光素子のそれぞれに対応して受光素子が配置される。第１フォトダイオード９４、第２フォトダイオード９５および第３フォトダイオード９６は、それぞれ赤色、緑色および青色の光を受光可能なフォトダイオードである。第１フォトダイオード９４は、赤色レーザダイオード８１の出射方向において、赤色レーザダイオード８１と第１レンズ９１との間に配置される。第２フォトダイオード９５は、緑色レーザダイオード８２の出射方向において、緑色レーザダイオード８２と第２レンズ９２との間に配置される。第３フォトダイオード９６は、青色レーザダイオード８３の出射方向において、青色レーザダイオード８３と第３レンズ９３との間に配置される。

【0025】

ベース板６０のベース領域６１上には、凸部である第１レンズ保持部７７、第２レンズ保持部７８および第３レンズ保持部７９が形成されている。そして、第１レンズ保持部７７、第２レンズ保持部７８および第３レンズ保持部７９上には、それぞれ第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３が配置されている。第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３は、それぞれ第１レンズ保持部７７、第２レンズ保持部７８および第３レンズ保持部７９に対して、接着剤９９により接着されている。本実施の形態において、接着剤９９はエポキシ系紫外線硬化樹脂である。第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３は、表面がレンズ面となっているレンズ部９１Ａ，９２Ａ，９３Ａを有している。第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３は、レンズ部９１Ａ，９２Ａ，９３Ａとレンズ部９１Ａ，９２Ａ，９３Ａ以外の領域とが一体成型されている。第１レンズ保持部７７、第２レンズ保持部７８および第３レンズ保持部７９により、第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３のレンズ部９１Ａ，９２Ａ，９３Ａの中心軸、すなわちレンズ部９１Ａ，９２Ａ，９３Ａの光軸は、それぞれ赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の光軸に一致するように調整されている。第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３は、それぞれ赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射される光のスポットサイズを変換する。第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３により、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射される光のスポットサイズが一致するようにスポットサイズが変換される。

【0026】

ベース板６０のベース領域６１上には、第１フィルタ９７と第２フィルタ９８とが配置される。第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、それぞれ互いに平行な主面を有する平板状の形状を有している。第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、たとえば波長選択性フィルタである。第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、誘電体多層膜フィルタである。より具体的には、第１フィルタ９７は、赤色の光を透過し、緑色の光を反射する。第２フィルタ９８は、赤色の光および緑色の光を透過し、青色の光を反射する。このように、第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、特定の波長の光を選択的に透過および反射する。その結果、第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射された光を合波する。第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、それぞれベース領域６１上に形成された凸部である第１突出領域８８および第２突出領域８９上に配置される。第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、それぞれ第１突出領域８８および第２突出領域８９に対して、接着剤９９により接着されている。本実施の形態において、接着剤９９はエポキシ系紫外線硬化樹脂である。

【0027】

図４を参照して、赤色レーザダイオード８１、第１フォトダイオード９４の受光部９４Ａ、第１レンズ９１のレンズ部９１Ａ、第１フィルタ９７および第２フィルタ９８は、赤色レーザダイオード８１の光の出射方向に沿う一直線上に並んで（Ｘ軸方向に並んで）配置されている。緑色レーザダイオード８２、第２フォトダイオード９５の受光部９５Ａ、第２レンズ９２のレンズ部９２Ａおよび第１フィルタ９７は、緑色レーザダイオード８２の光の出射方向に沿う一直線上に並んで（Ｙ軸方向に並んで）配置されている。青色レーザダイオード８３、第３フォトダイオード９６の受光部９６Ａ、第３レンズ９３のレンズ部９３Ａおよび第２フィルタ９８は、青色レーザダイオード８３の光の出射方向に沿う一直線上に並んで（Ｙ軸方向に並んで）配置されている。すなわち、赤色レーザダイオード８１の出射方向と、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の出射方向とは交差する。より具体的には、赤色レーザダイオード８１の出射方向と、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３の出射方向とは直交する。緑色レーザダイオード８２の出射方向は、青色レーザダイオード８３の出射方向に沿った方向である。より具体的には、緑色レーザダイオード８２の出射方向と青色レーザダイオード８３の出射方向とは平行である。第１フィルタ９７および第２フィルタ９８の主面は、赤色レーザダイオード８１の光の出射方向に対して傾斜している。より具体的には、第１フィルタ９７および第２フィルタ９８の主面は、赤色レーザダイオード８１の光の出射方向（Ｘ軸方向）に対して４５°傾斜している。

【0028】

次に、本実施の形態における光モジュール１の動作について説明する。図４を参照して、赤色レーザダイオード８１から出射された赤色の光は、光路Ｌ_１に沿って進行する。このとき、第１フォトダイオード９４の受光部９４Ａに赤色の光の一部が直接入射する。これにより赤色レーザダイオード８１から出射された赤色の光の強度が把握され、把握された光の強度と出射されるべき目標の光の強度との差に基づいて赤色の光の強度が調整される。第１フォトダイオード９４上を通過した赤色の光は、第１レンズ９１のレンズ部９１Ａに入射し、光のスポットサイズが変換される。具体的には、たとえば赤色レーザダイオード８１から出射された赤色の光がコリメート光に変換される。第１レンズ９１においてスポットサイズが変換された赤色の光は、光路Ｌ_１に沿って進行し、第１フィルタ９７に入射する。第１フィルタ９７は赤色の光を透過するため、赤色レーザダイオード８１から出射された光は光路Ｌ_２に沿ってさらに進行し、第２フィルタ９８に入射する。そして、第２フィルタ９８は赤色の光を透過するため、赤色レーザダイオード８１から出射された光は光路Ｌ_３に沿ってさらに進行し、キャップ４０の出射窓４１を通って保護部材の外部へと出射する。

【0029】

緑色レーザダイオード８２から出射された緑色の光は、光路Ｌ_４に沿って進行する。このとき、第２フォトダイオード９５の受光部９５Ａに緑色の光の一部が直接入射する。これにより緑色レーザダイオード８２から出射された緑色の光の強度が把握され、把握された光の強度と出射されるべき目標の光の強度との差に基づいて緑色の光の強度が調整される。第２フォトダイオード９５上を通過した緑色の光は、第２レンズ９２のレンズ部９２Ａに入射し、光のスポットサイズが変換される。具体的には、たとえば緑色レーザダイオード８２から出射された緑色の光がコリメート光に変換される。第２レンズ９２においてスポットサイズが変換された緑色の光は、光路Ｌ_４に沿って進行し、第１フィルタ９７に入射する。第１フィルタ９７は緑色の光を反射するため、緑色レーザダイオード８２から出射された光は光路Ｌ_２に合流する。その結果、緑色の光は赤色の光と合波され、光路Ｌ_２に沿って進行し、第２フィルタ９８に入射する。そして、第２フィルタ９８は緑色の光を透過するため、緑色レーザダイオード８２から出射された光は光路Ｌ_３に沿ってさらに進行し、キャップ４０の出射窓４１を通って保護部材の外部へと出射する。

【0030】

青色レーザダイオード８３から出射された青色の光は、光路Ｌ_５に沿って進行する。このとき、第３フォトダイオード９６の受光部９６Ａに青色の光の一部が直接入射する。これにより青色レーザダイオード８３から出射された青色の光の強度が把握され、把握された光の強度と出射されるべき目標の光の強度との差に基づいて青色の光の強度が調整される。第２フォトダイオード９５上を通過した青色の光は、第３レンズ９３のレンズ部９３Ａに入射し、光のスポットサイズが変換される。具体的には、たとえば青色レーザダイオード８３から出射された青色の光がコリメート光に変換される。第３レンズ９３においてスポットサイズが変換された青色の光は、光路Ｌ_５に沿って進行し、第２フィルタ９８に入射する。第２フィルタ９８は青色の光を反射するため、青色レーザダイオード８３から出射された光は光路Ｌ_３に合流する。その結果、青色の光は赤色の光および緑色の光と合波され、光路Ｌ_３に沿って進行し、キャップ４０の出射窓４１を通って保護部材の外部へと出射する。

【0031】

このようにして、キャップ４０の出射窓４１から、赤色、緑色および青色の光が合波されて形成された光が出射する。出射窓４１から出射した光は、図３および図４を参照して、アダプタ１１０の通光路１１２に配置された集光レンズ１３１において集光され、ピグテール１２０の光ファイバ１２５に入射する。そして、光ファイバ１２５に入射した光は、導波路である光ファイバ１２５を通って所望の場所へと導かれる。

【0032】

ここで、光モジュール１の温度を変化させた場合、光ファイバ１２５に入射する光の光軸に対する光ファイバ１２５の相対的な位置関係が変化する。また、第１フィルタ９７および第２フィルタ９８において合波される赤色、緑色および青色の光の光軸の間には、僅かながらずれが存在する（同軸度が０ではない）。そのため、光モジュール１の温度を変化させた場合、光ファイバ１２５への入射位置における光の強度の変化割合は色によって異なる。その結果、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３から出射する光の強度に変化がない場合であっても、光ファイバ１２５への入射位置における色度が光モジュール１の温度に依存して変化する。

【0033】

本実施の形態の光モジュール１においては、保護部材から出射した光の、光ファイバ１２５への入射位置における色度の温度依存性が０．００４／℃以上０．２／℃以下に設定される。温度依存性が０．００４／℃以上という一般的な光モジュールに比べて高い値に設定されることにより、光ファイバ１２５に入射する光の色を、光モジュール１の温度によって制御することが可能となる。一方、温度依存性が０．２／℃以下に設定されることにより、温度変化に対する色度の変化が大きくなりすぎず、光ファイバ１２５に入射する光の色を光モジュールの温度によって制御することが容易となる。このように、本実施の形態の光モジュール１は、温度制御という簡易な制御により光ファイバに入射する光の色を調整することが可能な光モジュールとなっている。また、光モジュール１は、温度に対して出射する光の色が変化することを利用して、温度センサとしても使用することができる。

【0034】

上記サブマウントは、熱膨張係数が小さい材料からなるものとされ、たとえばＡｌＮ、ＳｉＣ、Ｓｉ、ダイヤモンドなどからなるものとすることができる。一方、アダプタ１１０の本体部１１１は、たとえばステンレス鋼からなっている。このように、サブマウントとアダプタ１１０の本体部１１１とを、線膨脹係数が大きく異なる材料から構成することにより、上記温度依存性を達成することが容易となる。また、第１レンズ９１、第２レンズ９２、第３レンズ９３、第１フィルタ９７および第２フィルタ９８を固定する接着剤９９はエポキシ系紫外線硬化樹脂であってもよい。このように線膨脹係数の大きい接着剤９９を採用することにより、上記温度依存性を達成することが容易となる。さらに、第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３の焦点距離を集光レンズ１３１の焦点距離に対してより小さくし、倍率を大きくすることにより、上記温度依存性を達成することが容易となる。

【0035】

光ファイバ１２５は、シングルモード光ファイバであってもよい。コア径の小さいシングルモード光ファイバを用いることにより、上記温度依存性を大きくすることが容易となる。そのため、光ファイバ１２５として、シングルモード光ファイバは好適である。

【0036】

（実施の形態２）
次に、本発明にかかる光モジュールの他の実施の形態である実施の形態２を説明する。図５および図２を参照して、本実施の形態における光モジュール１は、基本的には実施の形態１の場合と同様の構造を有し、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態２における光モジュール１は、電子冷却モジュール３０をさらに含んでいる点において、実施の形態１の場合とは異なっている。

【0037】

具体的には、図５を参照して、実施の形態２における光モジュール１は、ステム１０と光形成部２０との間に、電子冷却モジュール３０をさらに含んでいる。電子冷却モジュール３０は、吸熱板３１と、放熱板３２と、電極を挟んで吸熱板３１と放熱板３２との間に並べて配置される半導体柱３３とを含む。吸熱板３１および放熱板３２は、たとえばアルミナからなっている。吸熱板３１がベース板６０の他方の主面６０Ｂに接触して配置される。放熱板３２は、ステム１０の一方の主面１０Ａに接触して配置される。本実施の形態において、電子冷却モジュール３０はペルチェモジュール（ペルチェ素子）である。そして、電子冷却モジュール３０に電流を流すことにより、吸熱板３１に接触するベース板６０の熱がステム１０へと移動し、ベース板６０が冷却される。これにより、光モジュールの温度の調整が容易となる。

【実施例】

【0038】

上記実施の形態と同様の構造を有する光モジュールにおいて、コリメータレンズ（第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３）の焦点距離、コリメータレンズおよび合波フィルタ（第１フィルタ９７および第２フィルタ９８）を固定する接着剤の線膨張係数、アダプタ１１０の本体部１１１の材質、合波フィルタにおけるレーザダイオード（赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３）からの光の同軸度を変化させて、色度の温度依存性を適切な範囲に設定できることを確認する実験を行った。

【0039】

（実施例１；サンプルＮｏ．１）
上記実施の形態１と同様に、赤色レーザダイオード８１、緑色レーザダイオード８２および青色レーザダイオード８３からの光をコリメータレンズである第１レンズ９１、第２レンズ９２および第３レンズ９３によってコリメート光に変換した後、合波フィルタである第１フィルタ９７および第２フィルタ９８によって合波する構造を採用した。コリメータレンズの焦点距離を２．０ｍｍ、集光レンズ１３１の焦点距離を４．０ｍｍとすることにより、光学系の倍率を２倍とした。コリメータレンズおよび合波フィルタは、接着剤９９として線膨張係数が１００ｐｐｍ／℃であるエポキシ系紫外線硬化樹脂を用いて固定した。光ファイバ１２５には、コア径３．５μｍのシングルモード光ファイバを採用した。ベース板６０とアダプタ１１０の本体部１１１とは、線膨張係数の異なる異種材からなるものを採用した。合波フィルタにおけるレーザダイオードからの光の同軸度は０．０２°とした。

【0040】

（実施例２；サンプルＮｏ．２）
上記実施例１に、上記実施の形態２と同様に電子冷却モジュール３０を追加した構成を採用した。また、コリメータレンズの焦点距離を０．５ｍｍに変更し、光学系の倍率を８倍とした。

【0041】

（比較例１；サンプルＮｏ．３）
上記実施例１に、上記実施の形態２と同様に電子冷却モジュール３０を追加した構成を採用した。また、コリメータレンズの焦点距離を４．０ｍｍに変更し、光学系の倍率を１倍とした。コリメータレンズおよび合波フィルタは、接着剤９９として線膨張係数が１０ｐｐｍ／℃である低膨張樹脂を用いて固定した。ベース板６０とアダプタ１１０の本体部１１１とは、同種材からなるものを採用した。合波フィルタにおけるレーザダイオードからの光の同軸度は０．００１°とした。

【0042】

上記サンプルＮｏ．１〜３の色度の温度依存性を算出した。結果を表１に示す。

【0043】

【表1】

一般に、光モジュールにおいては、温度変化に対する安定性の向上が指向される。そのような観点から構成が選択されたサンプルＮｏ．３（比較例１）においては、色度の温度依存性は０．００１／℃であり、光ファイバに入射する光の色を光モジュールの温度によって制御することは困難となっている。一方、レーザダイオードの同軸度および接着剤の線膨張係数をあえて大きくするなどの構成を選択したサンプルＮｏ．１および２（実施例１および２）においては、光ファイバに入射する光の色を光モジュールの温度によって制御することが可能な程度の色度の温度依存性が達成されている。このように、光モジュールの構成を適切に選択することにより、色度の温度依存性を適切な範囲に設定できることが確認される。

【0044】

なお、上記実施の形態においては、３個の出射波長の異なる半導体発光素子からの光が合波される場合について説明したが、半導体発光素子は２個であってもよく、４個以上であってもよい。また、上記実施の形態においては、半導体発光素子としてレーザダイオードが採用される場合について説明したが、半導体発光素子として、たとえば発光ダイオードが採用されてもよい。また、上記実施の形態においては、第１フィルタ９７および第２フィルタ９８として波長選択性フィルタが採用される場合を例示したが、これらのフィルタは、たとえば偏波合成フィルタであってもよい。さらに、上記実施の形態および実施例においては、合波フィルタにおいて合波された光がキャップ４０の外周面（側面）から出射して光ファイバに入射する構造について説明したが、たとえばベース板６０上にプリズムを設置し、合波フィルタにおいて合波された光がキャップ４０の上面から出射して光ファイバに入射する構造が採用されてもよい。

【0045】

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって規定され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【産業上の利用可能性】

【0046】

本願の光モジュールは、簡易な制御により光ファイバに入射する光の色を調整することが求められる光モジュールに、特に有利に適用され得る。

【符号の説明】

【0047】

１ 光モジュール
１０ ステム
１０Ａ，１０Ｂ 主面
２０ 光形成部
３０ 電子冷却モジュール
３１ 吸熱板
３２ 放熱板
３３ 半導体柱
４０ キャップ
４１ 出射窓
５１ リードピン
６０ ベース板
６０Ａ，６０Ｂ 主面
６１ ベース領域
６２ チップ搭載領域
６３ 第１チップ搭載領域
６４ 第２チップ搭載領域
７１ 第１サブマウント
７２ 第２サブマウント
７３ 第３サブマウント
７４ 第４サブマウント
７５ 第５サブマウント
７６ 第６サブマウント
７７ 第１レンズ保持部
７８ 第２レンズ保持部
７９ 第３レンズ保持部
８１ 赤色レーザダイオード
８２ 緑色レーザダイオード
８３ 青色レーザダイオード
８８ 第１突出領域
８９ 第２突出領域
９１ 第１レンズ
９２ 第２レンズ
９３ 第３レンズ
９１Ａ，９２Ａ，９３Ａ レンズ部
９４ 第１フォトダイオード
９５ 第２フォトダイオード
９６ 第３フォトダイオード
９４Ａ，９５Ａ，９６Ａ 受光部
９７ 第１フィルタ
９８ 第２フィルタ
９９ 接着剤
１１０ アダプタ
１１１ 本体部
１１１Ａ 内周面
１１１Ｂ 突出領域
１１２ 通光路
１２０ ピグテール
１２１ ベース部
１２１Ｂ 端面
１２２ 本体部
１２３ 保持部材
１２５ ファイバ
１３１ 集光レンズ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】