特許 6876373 光モジュール、及び光モジュールの調心方法

(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】6876373

(24)【登録日】2021年4月28日

(45)【発行日】2021年5月26日

(54)【発明の名称】光モジュール、及び光モジュールの調心方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/42 20060101AFI20210517BHJP

   H01S 5/022 20210101ALI20210517BHJP

   H01L 31/0232 20140101ALI20210517BHJP

【ＦＩ】

   G02B6/42

   H01S5/022

   H01L31/02 D

【請求項の数】8

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-63802(P2016-63802)

(22)【出願日】2016年3月28日

(65)【公開番号】特開2017-181554(P2017-181554A)

(43)【公開日】2017年10月5日

【審査請求日】2018年11月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】301005371

【氏名又は名称】日本ルメンタム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000154

【氏名又は名称】特許業務法人はるか国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】馬場 直彦

(72)【発明者】

【氏名】山本 寛

(72)【発明者】

【氏名】菊池 知直

(72)【発明者】

【氏名】山田 靖浩

【審査官】 堀部 修平

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１０４９８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１７９５５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００３／０２１５２４０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００２−３３３５５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０３２６５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０６１１３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２５８４５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ６／２６−６／４２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の第１光素子部と、
前記複数の第１光素子部それぞれと光学的に接合する、第２光素子部と、を備える、光モジュールであって、前記複数の第１光素子部それぞれは、
光信号又は電気信号のうち一方から他方へ変換する変換光素子と、
先端が前記第２光素子部と接して光学的に接合するフェルールと、
前記フェルールと前記変換光素子とを、光学的に調整する位置に配置される、第１光学系と、を備え、前記第２光素子部は、
前記複数の第１光素子部それぞれの前記フェルールの先端と接合箇所にて接触して接合する、複数の接合部と、
前記複数の第１光素子部それぞれの前記変換光素子と、光学的に接合する、波長多重光素子と、
前記波長多重光素子と、前記複数の接合部それぞれの前記接合箇所とを、光学的に調整する位置にそれぞれ配置される、複数の第２光学系と、を備え、
前記複数の第１光素子部それぞれの前記変換光素子と、前記複数の接合部の対応する１つと、前記波長多重光素子は、互いに平行な複数の直線の対応する１つに沿って一直線に配列されている、
ことを特徴とする、光モジュール。

【請求項2】

請求項１に記載の光モジュールであって、
前記複数の第１光素子部それぞれの前記変換光素子は、電気信号から光信号に変換する発光素子である、
ことを特徴とする、光モジュール。

【請求項3】

請求項１に記載の光モジュールであって、
前記複数の第１光素子部それぞれの前記変換光素子は、光信号から電気信号に変換する受光素子である、
ことを特徴とする、光モジュール。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれかに記載の光モジュールであって、
前記第２光素子部の前記複数の第２光学系それぞれは、凸レンズである。
ことを特徴とする、光モジュール。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれかに記載の光モジュールであって、
前記複数の第１光素子部は、４つの第１光素子部であり、
前記第２光素子部の前記複数の接合部は、４つの接合部である、
ことを特徴とする、光モジュール。

【請求項6】

請求項５に記載の光モジュールであって、
前記４つの接合部は、縦２つ及び横２つに並ぶ、
ことを特徴とする、光モジュール。

【請求項7】

請求項１乃至６に記載の光モジュールであって、
前記複数の接合部それぞれは、スリーブ機構を有する、
ことを特徴とする、光モジュール。

【請求項8】

複数の第１光素子部と、
前記複数の第１光素子部それぞれと光学的に接合する、第２光素子部と、を備える、光モジュールの調心方法であって、前記複数の第１光素子部それぞれは、
光信号又は電気信号のうち一方から他方へ変換する変換光素子と、
先端が前記第２光素子部と接して光学的に接合するフェルールと、
前記フェルールと前記変換光素子とを、光学的に接合するための、第１光学系と、を備え、前記第２光素子部は、
前記複数の第１光素子部それぞれの前記フェルールの先端と接合箇所にて接触して接合する、複数の接合部と、
前記複数の第１光素子部それぞれの前記変換光素子と、光学的に接合する、波長多重光素子と、
前記波長多重光素子と、前記複数の接合部それぞれの前記接合箇所とを、光学的に接合するための、複数の第２光学系と、を備え、
前記複数の第１光素子部それぞれの前記変換光素子と、前記複数の接合部の対応する１つと、前記波長多重光素子は、互いに平行な複数の直線の対応する１つに沿って一直線に配列され、
前記複数の第１光素子部のうち１つの第１光素子部を調心する第１光素子部調心ステップと、
前記第２光素子部を調心する第２光素子部調心ステップと、を備え、
前記第１光素子部調心ステップは、
前記１つの第１光素子部の前記フェルールの先端と接触して接合する第１接続端子を有する、第１調心用光学器を、前記１つの第１光素子部に接続するステップと、
前記１つの第１光素子部の前記変換光素子と、前記第１光学系と、のいずれか又は両方の位置を調整するステップと、を含み、
前記第２光素子部調心ステップは、
前記第２光素子部の前記複数の接合部のうち１つの接合部と接触して接合する第２接続端子を有する、第２調心用光学器を、前記１つの接合部に接続するステップと、
前記複数の第２光学系のうち前記１つの接合部に対応する１つの第２光学系と、前記波長多重光素子と、のいずれか又は両方の位置を調整するステップと、を含む、
ことを特徴とする、光モジュールの調心方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光モジュール、及び光モジュールの調心方法に関し、特に、光波長多重通信に係る技術に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、光モジュールのＷＤＭ（光波長多重通信）化が求められている。特許文献１に、ＷＤＭ用小型光トランシーバにおいて、高密度実装を可能とする光モジュールが開示されている。特許文献１の図６に記載のＴＯＳＡ３０は、ＴＯＳＡベース３１と、４つのＣＡＮパッケージ３２Ａ〜Ｄと、ＴＯＳＡベース３１内に設置される複数の光部品（ミラー、フィルター、コリメータレンズ）と、スリーブ３３とを備えている。ＣＡＮパッケージ３２Ａ〜Ｄそれぞれの直下にミラーが配置され、光通路に設置されたコリメータレンズを通過して平行光とされ、さらにミラー又はフィルタによって反射され、必要に応じフィルタを通過する。そして、各光（４波）が合成されて波長多重光となり、これがミラーで反射されて方向を変え、最終的にスリーブ３３を経て出射される。

【0003】

また、特許文献２に、調心精度の許容範囲を大きくし、調心作業を容易にした、四波多重信号を合分波する光モジュールが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３−２３２５１４号公報

【特許文献2】特開２０１０−６１１３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の光モジュール１のＴＯＳＡ３０では、４つの光サブアセンブリ（ＣＡＮパッケージ３２Ａ〜Ｄ）を用いている。前述の通り、ＴＯＳＡベース３１の内部に複数の光部品が配置されている。調心について特許文献１には特に記載はないが、ＴＯＳＡベース３１に、ＣＡＮパッケージ３２Ａ〜Ｄをそれぞれ設置する際に、光を合波する合分波フィルタに対して、ＣＡＮパッケージ３２Ａ〜Ｄそれぞれを調心する必要があるものと考えられる。それゆえ、光モジュール１のＴＯＳＡ３０の組立作業に長時間を必要とし、それによりコスト増大となる。

【0006】

特許文献２に開示される、４つの光サブアセンブリを備える光モジュール１０では、２つずつ２組に分け、それぞれの組において独立して調心することが出来ている。しかしながら、特許文献２の図１に示す通り、各組において、一方の光サブアセンブリの光軸と他方の光サブアセンブリの光軸とが９０度で交差するように配置されており、多数の光部品を必要とする複雑な構造となり、小型化を阻害している。

【0007】

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、容易に調心をすることが出来る、光モジュール、及び光モジュールの調心方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

（１）上記課題を解決するために、本発明に係る光モジュールは、複数の第１光素子部と、前記複数の第１光素子部それぞれと光学的に接合する、第２光素子部と、を備える、光モジュールであって、前記複数の第１光素子部それぞれは、光信号又は電気信号のうち一方から他方へ変換する変換光素子と、先端が前記第２光素子部と接して光学的に接合するフェルールと、前記フェルールと前記変換光素子とを、光学的に調整する位置に配置される、第１光学系と、を備え、前記第２光素子部は、前記複数の第１光素子部それぞれの前記フェルールの先端と接合箇所にて接触して接合する、複数の接合部と、前記複数の第１光素子部それぞれの前記変換光素子と、光学的に接合する、波長多重光素子と、前記波長多重光素子と、前記複数の接合部それぞれの前記接合箇所とを、光学的に調整する位置にそれぞれ配置される、複数の第２光学系と、を備える。

【0009】

（２）上記（１）に記載の光モジュールであって、前記複数の第１光素子部それぞれの前記変換光素子は、電気信号から光信号に変換する発光素子であってもよい。

【0010】

（３）上記（１）に記載の光モジュールであって、前記複数の第１光素子部それぞれの前記変換光素子は、光信号から電気信号に変換する受光素子であってもよい。

【0011】

（４）上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の光モジュールであって、前記第２光素子部の前記複数の第２光学系それぞれは、凸レンズであってもよい。

【0012】

（５）上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の光モジュールであって、前記複数の第１光素子部は、４つの第１光素子部であり、前記第２光素子部の前記複数の接合部は、４つの接合部であってもよい。

【0013】

（６）上記（５）に記載の光モジュールであって、前記４つの接合部は、縦２つ及び横２つに並んでいてもよい。

【0014】

（７）上記（１）乃至（６）に記載の光モジュールであって、前記複数の接合部それぞれは、スリーブ機構を有していてもよい。

【0015】

（８）本発明に係る光モジュールの調心方法は、複数の第１光素子部と、前記複数の第１光素子部それぞれと光学的に接合する、第２光素子部と、を備える、光モジュールの調心方法であって、前記複数の第１光素子部それぞれは、光信号又は電気信号のうち一方から他方へ変換する変換光素子と、先端が前記第２光素子部と接して光学的に接合するフェルールと、前記フェルールと前記変換光素子とを、光学的に接合するための、第１光学系と、を備え、前記第２光素子部は、前記複数の第１光素子部それぞれの前記フェルールの先端と接合箇所にて接触して接合する、複数の接合部と、前記複数の第１光素子部それぞれの前記変換光素子と、光学的に接合する、波長多重光素子と、前記波長多重光素子と、前記複数の接合部それぞれの前記接合箇所とを、光学的に接合するための、複数の第２光学系と、を備え、前記複数の第１光素子部のうち１つの第１光素子部を調心する第１光素子部調心ステップと、前記第２光素子部を調心する第２光素子部調心ステップと、を備え、前記第１光素子部調心ステップは、前記１つの第１光素子部の前記フェルールの先端と接触して接合する第１接続端子を有する、第１調心用光学器を、前記１つの第１光素子部に接続するステップと、前記１つの第１光素子部の前記変換光素子と、前記第１光学系と、のいずれか又は両方の位置を調整するステップと、を含み、前記第２光素子部調心ステップは、前記第２光素子部の前記複数の接合部のうち１つの接合部と接触して接合する第２接続端子を有する、第２調心用光学器を、前記１つの接合部に接続するステップと、前記複数の第２光学系のうち前記１つの接合部に対応する１つの第２光学系と、前記波長多重光素子と、のいずれか又は両方の位置を調整するステップと、を含んでいてもよい。

【発明の効果】

【0016】

本発明により、容易に調心をすることが出来る、光モジュール、及び光モジュールの調心方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【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模式図である。

【図2】本発明の第１の実施形態に係る光送信モジュール／光受信モジュールの構成を示す模式斜視図である。

【図3】本発明の第１の実施形態に係る光送信モジュール／光受信モジュールの構成を示す模式斜視図である。

【図4】本発明の第１の実施形態に係るＬＤモジュール／ＰＤモジュールの構成を示す模式断面図である。

【図5】本発明の第１の実施形態にかかる光ＭＵＸモジュール／光ＤｅＭＵＸモジュールの構造を示す模式断面図である。

【図6】本発明の第２の実施形態にかかる光ＭＵＸモジュール／光ＤｅＭＵＸモジュールの構造を示す模式断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下に、図面に基づき、本発明の実施形態を具体的かつ詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、以下に示す図は、あくまで、実施形態の実施例を説明するものであって、図の大きさと本実施例記載の縮尺は必ずしも一致するものではない。

【0019】

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光モジュール１の構成を示す模式図である。当該実施形態に係る光モジュール１は、送信機能及び受信機能を有するトランシーバであり、光送信モジュール２Ａと、光受信モジュール２Ｂと、フレキシブル基板３Ａ，３Ｂと、プリント回路基板４と、電気コネクタ５と、を備えている。

【0020】

伝送装置１００に、複数の光モジュール１が、電気コネクタ５によりそれぞれ接続されている。伝送装置１００は、例えば、大容量のルータやスイッチである。伝送装置１００は、例えば交換機の機能を有しており、基地局などに配置される。伝送装置１００は、光モジュール１より受信用のデータ（受信用の電気信号）を取得し、どこへ何のデータを送信するかを判断し、送信用のデータ（送信用の電気信号）を生成し、該当する光モジュール１へそのデータを伝達する。

【0021】

光モジュール１の光送信モジュール２Ａは、送信用の電気信号を波長多重光信号に変換し、光ファイバ１０１Ａへ送信する。光モジュール１の光受信モジュール２Ｂは、光ファイバ１０１Ｂを介して受信する波長多重光信号を受信用の電気信号に変換する。プリント回路基板４と、光送信モジュール２Ａ及び光受信モジュール２Ｂとは、それぞれフレキシブル基板３Ａ，３Ｂを介して接続されている。プリント回路基板４より送信用の電気信号がフレキシブル基板３Ａを介して光送信モジュール２Ａへ伝送される。光受信モジュール２Ｂより受信用の電気信号がフレキシブル基板３Ｂを介してプリント回路基板４へ伝送される。

【0022】

当該実施形態に係る伝送システムは、２個以上の光モジュール１と、２個以上の伝送装置１００と、１個以上の光ファイバ１０１を含む。各伝送装置１００に、１個以上の光モジュール１が接続される。２個の伝送装置１００にそれぞれ接続される光モジュール１の間を、光ファイバ１０１が接続している。一方の伝送装置１００が生成した送信用のデータが接続される光モジュール１によって光信号に変換され、かかる光信号を光ファイバ１０１へ送信される。光ファイバ１０１上を伝送する光信号は、他方の伝送装置１００に接続される光モジュール１によって受信され、光モジュール１が光信号を電気信号へ変換し、受信用のデータとして当該他方の伝送装置１００へ伝送する。

【0023】

当該実施形態に係る光モジュール１は、ビットレートが１００Ｇｂｉｔ／ｓ級のものであり、ＣＦＰ系、ＱＳＦＰ２８（各ＭＳＡ規格）に最適である。ＣＦＰ系、ＱＳＦＰ２８においては、光モジュール１は、送信用が４チャネル（光送信モジュール２Ａ）、受信用が４チャネルであり（光受信モジュール２Ｂ）、ともにＷＤＭ用途に使用されている。各々のチャネルを伝送する電気信号のビットレートは２５Ｇｂｉｔ／ｓ乃至２８Ｇｂｉｔ／ｓである。

【0024】

図２は、当該実施形態に係る光送信モジュール２Ａ／光受信モジュール２Ｂの構成を示す模式斜視図である。ここでは、光送信モジュール２Ａについて説明する。当該実施形態に係る光送信モジュール２Ａは、複数の第１光素子部と、第２光素子部と、を備える。ここで、複数の第１光素子部は、４つのＬＤモジュール１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａ（ＬＤ：Laser Diode）である。また、第２素子部は、光ＭＵＸモジュール１５Ａである（ＭＵＸ：Multiplexer）。光ＭＵＸモジュール１５Ａは、光送信モジュール２Ａの光合波機能を内蔵し、合波される光（波長多重光信号）を外部の光ファイバ１０１Ａへ接続するためのスリーブアセンブリ１６を備えている。４つのＬＤモジュール１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａは、互いに異なる波長の光信号をそれぞれ出射する。例えば、ＣＷＤＭ用途では、４つのＬＤモジュール１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａは、１２７１ｎｍ帯、１２９１ｎｍ帯、１３１１ｎｍ帯、及び１３３１ｎｍ帯の４つの波長帯の光波長の光信号をそれぞれ出射する。

【0025】

図３は、当該実施形態に係る光送信モジュール２Ａ／光受信モジュール２Ｂの構成を示す模式斜視図である。図３は、図２に示す光送信モジュール２Ａ（又は、光受信モジュール２Ｂ）から、ＬＤモジュール１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａ（又は、ＰＤモジュール１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂ，１４Ｂ）を取り外した状態を示している。ここでは、光送信モジュール２Ａについて説明する。後述する通り、４つのＬＤモジュール１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａそれぞれは、フェルール２５を備えている。光ＭＵＸモジュール１５Ａは、複数の第１光素子部それぞれのフェルールの先端と接合箇所にて接触して接合する、複数の接合部を、備えている。ここで、複数の接合部は、４つのＬＤモジュール１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａそれぞれのフェルール２５の先端と接合箇所にて接触して接合する、４つの設置部２１，２２，２３，２４であり、各設置部はＬＤモジュールを保持固定する機能を有している。

【0026】

図４は、当該実施形態に係るＬＤモジュール１１Ａ／ＰＤモジュール１１Ｂの構成を示す模式断面図である。他のＬＤモジュール１２Ａ，１３Ａ，１４Ａ（又は、他のＰＤモジュール１２Ｂ，１３Ｂ，１４Ｂ）も同じ構造をしている。ここでは、ＬＤモジュール１１Ａについて説明する。複数の第１光素子部それぞれは、光信号又は電気信号のうち一方から他方へ変換する変換光素子と、先端が第２光素子部と接して光学的に接合するフェルールと、フェルールと変換光素子とを、光学的に調整する位置に配置される、第１光学系と、を備えている。ここで、変換光素子は、電気信号から光信号に変換する発光素子であり、ＬＤ素子２６Ａである。第１光学系は、集光レンズ２７であり、フェルールと変換光素子とを、光学的に接合するために配置される。なお、簡単な構成では、第１光学系は１つの凸レンズで実現できる。第１光学系を１つの凸レンズで構成することにより、第１光素子部の小型化が実現される。ただし、第１光学系は、集光レンズに代えて、他のレンズ構成であってもよい。例えば、第１光学系は、２枚のコリメータレンズを用いて構築される光学系であってもよい。

【0027】

フェルールは、一般には、光ファイバと光ファイバとを接合するために用いられる。フェルールは、光ファイバと同様に、中心部のコアと、その周囲を覆うクラッドとを含んでいる。そして、例えば高精度な金属製パイプに、コアとクラッドが収納されることにより、コアとクラッドの配置が固定され、コアの中心位置を高精度で制御することができる。２つのフェルールの接続には、スリーブが用いられ、スリーブにより、２つのフェルールそれぞれのコアの中心位置を高精度で近づけることが出来る。理想的には、２つのフェルール両方のコアの中心位置を一致させる。

【0028】

当該実施形態では、フェルールを光ファイバに接続するのではなく、交換光素子との光学的接合に用いる。当該実施形態に係る第１光素子部では、第１光学系が、交換光素子とフェルールの一端とを光学的に接合する。集光レンズ２７は、ＬＤ素子２６Ａより出射される光信号を集光して、フェルール２５の一端（図４に示す左端）へ入射させる。すなわち、集光レンズ２７は、ＬＤ素子２６Ａから出射される光をフェルール２５へ調心する。その結果、集光レンズ２７は、フェルール２５とＬＤ素子２６Ａとを、光学的に調整する位置に配置される。フェルール２５の一端より入射する光信号は、フェルール２５内部のコアを伝搬して、他端（図４に示す右端：先端）より出射される。フェルール２５の先端（図４にＰで示す部分）は、光信号が出射する部分であり、光ＭＵＸモジュール１５Ａの設置部２１の接合箇所に接触して接合される。

【0029】

当該実施形態において、複数の第１光素子部のフェルールはともに共通する構造であり、所定の精度の範囲内にある外径寸法となっている。同様に、第２光素子部の複数の接合部のうち、フェルールと嵌合する部分はともに共通する構造であり、所定の精度の範囲内にある外径寸法となっている。これにより、複数の第１光素子部は、第２光素子部の複数の接合部のいずれとも接続することが出来る。

【0030】

図５は、当該実施形態にかかる光ＭＵＸモジュール１５Ａ／光ＤｅＭＵＸモジュール１５Ｂの構造を示す模式断面図である。断面構造を容易に理解するために、光ＭＵＸモジュール１５Ａ／光ＤｅＭＵＸモジュール１５Ｂの主要部については、図３にＶＡ−ＶＡ線で示す断面を、スリーブアセンブリ１６については、図３にＶＢ−ＶＢ線で示す断面を、それぞれ示している。すなわち、ＶＡ−ＶＡ線で示す断面は、横方向に並ぶＬＤモジュール１２Ａ，１３Ａ（又は、ＰＤモジュール１２Ｂ，１３Ｂ）の縦方向の中心を貫く断面であり、設置部２２，２３の縦方向の中心を貫いている。また、ＶＢ−ＶＢ線で示す断面は、スリーブアセンブリ１６の縦方向の中心を貫く断面である。ここでは、光ＭＵＸモジュール１５Ａについて説明する。

【0031】

図３に示す通り、当該実施形態に係る複数の第１光素子部は、４つの第１光素子部であり、第２光素子部の複数の接合部は、４つの接合部である、当該実施形態に係る光モジュール１は、ＣＦＰ２，ＣＦＰ４など、４チャネルのＷＤＭ用途に使用するのが望ましい。４つの接合部は、縦２つ及び横２つに並んでいる。４つの接合部は、２×２の正方格子状に配置されているのが望ましい。４つの接合部をかかる配置とすることにより、４つの第１光素子部を高密度に実装することができる。第２光素子部の複数の接合部に、複数の第１光素子部が収納される。接合部は第１素子部のフェルールと嵌合しており、接合部のうち、第１光素子部のフェルールが嵌合する部分は高精度に加工されている。かかる部分とフェルールの外形とが高精度に形成されていることにより、複数の第１光素子部が第２光素子部に収納されると、各第１光素子部のフェルールの先端にあるコアの中心位置が所望の範囲にあるように制御される。

【0032】

図４に示す第１光素子部のフェルール２５の先端（図３にＰで示す部分）が、図５に示す第２光素子部の複数の接合部それぞれの接合箇所（図５にＱで示す部分）と接触するよう、複数の第１光素子部は、第２光素子部に搭載される。

【0033】

第２光学素子部は、波長多重光素子と、複数の第２光学系と、をさらに備える。波長多重光素子は、複数の第１光素子部それぞれの変換光素子と、光学的に接合される。ここで、波長多重光素子は、光合分波器３１であり、ここでは、光合分波器３１を、複数の接合部より入射され、互いに異なる波長の複数の光信号を合波して、波長多重光信号を出力する、合波機構として用いている。４つのＬＤモジュール１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａが、それぞれのフェルール２５の先端から出射する光信号を、光合分波器３１は合波して、波長多重光信号を出射する。また、複数の第２光学系は、波長多重光素子と、複数の接合部それぞれの接合箇所とを、光学的に調整する位置にそれぞれ配置されている。複数の第２光学系は、波長多重光素子と、複数の接合部それぞれの接合箇所とを、光学的に接合するために配置される。ここで、複数の第２光学系それぞれは、４つのＬＤモジュール１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａが、それぞれのフェルール２５の先端から出射する光信号（すなわち、設置部の接合箇所から出射される光信号）を、平行化して光合分波器３１へ入射させる（導く）、レンズ３２である。簡単な構成では、第２光学系は１つの凸レンズで実現できる。第２光学系を１つの凸レンズで構成することにより、第２光素子部の小型化が実現される。レンズ３２は、設置部の接合箇所から出射される光信号を光合分波器３１へ調心する。その結果、レンズ３２は、設置部の接合箇所と光合分波器３１とを、光学的に調整する位置に配置される。第２光学系は、光信号を平行化するコリメータレンズが望ましいが、これに限定されることはない。光合分波器３１の構成に応じて、適宜望ましい光部品を選択すればよい。例えば、フェルール２５の先端から出射される光信号（設置部の接合箇所から出射される光信号）の発散を抑制する、又は、集光する凸レンズであってもよい。また、第２光学系は、当該実施形態にように、簡便に１つのレンズによって実現しているのが小型化の観点からは望ましいが、これに限定されることなく、ミラーをさらに含むなど複数の光部品を含んでいてもよい。

【0034】

第２光学素子部は、外部の光ファイバなどと光学的に接合される、接続端子をさらに備える。ここで、接続端子はスリーブアセンブリ１６である。スリーブアセンブリ１６は、集光レンズ３３と、光アイソレータ３４と、光ファイバスタブ３５と、スリーブ３６と、を備えている。集光レンズ３３は、光合分波器３１より出射され光導波路を伝搬される波長多重光信号を集光して、光ファイバスタブ３５の一端（図５に示す下端）へ入射させる。すなわち、集光レンズ３３は、光合分波器３１と光ファイバスタブ３５の一端とを光学的に接合していている。なお、光ファイバスタブ３５はスリーブ３６に収納されているのでこのように呼ばれるが、光ファイバスタブ３５の構造は前述のフェルール２５と同じ構造である。光アイソレータ３４は、光送信モジュール２Ａより出射した光の戻り光を抑制する。スリーブ３６は、例えば、割スリーブであり、光ファイバスタブ３５と、外部の光ファイバ１０１Ａの一端に配置されるフェルールとを接続する。

【0035】

当該実施形態に係る光モジュールの主な特徴は、複数の第１光素子部それぞれがフェルールを備え、第２光素子部が複数の接合部を備え、複数のフェルールの先端と、第２光素子部の複数の接合部の接合箇所とが、それぞれ接触して接合されることにある。これにより、各第１光素子部と、第２光素子部とを、それぞれ独立して調心することが出来ており、容易に調心をすることが出来る。さらに、光モジュールの作製工程の簡便、作業時間の短縮、低コスト化を実現することができる。複数の第１光素子部それぞれは、第１光学系により、交換光素子とフェルールとが光学的に接合するよう、光学調心されている。第２光学素子部は、対応する第２光学系により、複数の接合部それぞれの接合箇所と波長多重光素子とが光学的に接合するよう、光学調心されている。

【0036】

第２光素子部の調心を、第１光素子部とは独立して行うことができる。それゆえ、第２光素子部の調心に、第１光素子部を用いてもよいし、他の光素子を用いてもよい。第２光素子部の調心に用いる光素子を調心用光学器（後述する第２調心用光学器）とすると、調心用光学器は、第１光素子部であってもよいし、他の光素子であってもよい。

【0037】

調心用光学器は、例えば、第１光素子部のフェルールと共通する構造のフェルールと、該フェルールに接続される光ファイバと、光源（発光素子）と、を含んで構成される。該フェルールの外形は、第１光素子部のフェルールの外形に近づくよう（理想的には一致するよう）高精度に形成されており、該フェルールは、第１光素子と同様に、接合部に嵌合されて収納される。光源は、第１光素子部の光信号の波長の光を出射する光源であればよく、例えば固定波長光源である。第２光素子部を、第１光素子部とは異なる他の光素子（調心用光学器）を用いて、調心することができる。

【0038】

特許文献１に記載の光モジュール１のＴＯＳＡ３０では、４つの光サブアセンブリのうちの一部に、光モジュール１に必要な特性である光マスク特性を満たしていないなど、不具合がある場合、当該一部の光サブアセンブリを交換することとなる。しかしながら、交換する光サブアセンブリをＴＯＳＡベース３１に設置する際に、再度、調心をする必要が生じ、組立作業の長時間化と高コスト化を招くこととなる。これに対して、当該実施形態に係る光モジュールでは、複数の第１光素子部それぞれと、第２光素子部とが、それぞれ互いに独立可能な光結合系とすることができている。よって、複数の第１光素子部が第２光素子部に収納されて、光モジュールを使用している際に（又は、使用する前に）、複数の第１光素子部のうち、一部（例えば１つ）の第１光素子部に不具合がある場合であっても、該当する第１光素子部のみを交換すればよい。すなわち、交換に際して、該当する第１光素子部を第２光素子部に搭載する際に、新たな調心を必要とせず、当該実施形態に係る光モジュールは顕著な効果を奏している。

【0039】

図５に示す通り、当該実施形態に係る光送信モジュール２Ａでは、光アイソレータ３４はスリーブアセンブリ１６に配置されている。ここで、光アイソレータ３４は、集光レンズ３３と光ファイバスタブ３５との間に配置されている。しかしながら、光アイソレータはこの配置に限定されることはなく、レンズよりも光合分波器側に配置されてもよく、さらに、光ＭＵＸモジュール１５Ａの内部であれば、スリーブアセンブリ１６に配置されていなくてもよい。光アイソレータをさらに、各ＬＤモジュール１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａそれぞれに配置してもよく、光アイソレータが各ＬＤモジュール１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａそれぞれに配置されるのであれば、光アイソレータが光ＭＵＸモジュール１５Ａに配置されなくてもよい。また、ＬＤモジュールのＬＤ素子の反射耐力が十分であれば、光アイソレータを用いなくてもよい。

【0040】

以上、光モジュール１が、複数の第１光素子部と、第２光素子部とを含んで構成される光送信モジュール２Ａを備える場合について説明した。以下に、光モジュール１は、複数の第１光素子部と、第２光素子部とを含んで構成される光受信モジュール２Ｂを備える場合について説明する。光受信モジュール２Ｂは、各第１光素子部（ＬＤモジュール）の変換光素子を、発光素子から受光素子に置き換えたものであり、第２光素子部（光ＭＵＸモジュール１５Ａ）を、光分波機能を有するＤｅＭＵＸモジュール１５Ｂ（ＤｅＭＵＸ：Demultiplexer）に置き換えたものである。なお、受光素子は、光信号から電気信号に変換する素子である。当該実施形態に係る光受信モジュール２Ｂにおいて、複数の第１光素子部は、４つのＰＤモジュール１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂ，１４Ｂ（ＰＤ：Photodiode）である。例えば、４つのＰＤモジュール１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂ，１４Ｂは、１２７１ｎｍ帯、１２９１ｎｍ帯、１３１１ｎｍ帯、及び１３３１ｎｍ帯の４つの波長帯の光波長の光信号をそれぞれ受光する。光ＤｅＭＵＸモジュール１５Ｂは、複数の接合部を備えている。ここで、複数の接合部は、４つのＰＤモジュール１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂ，１４Ｂそれぞれのフェルール２５の先端と接合箇所にて接触して接合する、４つの設置部２１，２２，２３，２４であり、各設置部はＰＤモジュールを保持固定する機能を有している。

【0041】

図４に示す通り、ＰＤモジュール１１Ｂに備えられる受光素子は、ＰＤ素子２６Ｂである。なお、受光素子はＰＤ素子に限定されることはなく、ＡＰＤ（Avalanche Photodiode）素子など、他の素子であってもよい。フェルール２５の先端（図４に示す右端：他端）に入射される光信号は、フェルール２５内部のコアを伝搬して、他方の端（図４に示す左端：一端）より出射される。集光レンズ２７は、フェルール２５から出射される光信号を集光して、ＰＤ素子２６Ｂへ入射させる。すなわち、集光レンズ２７は、フェルール２５から出射される光をＰＤ素子２６Ｂへ調心する。その結果、集光レンズ２７は、フェルール２５とＰＤ素子２６Ｂとを、光学的に調整する位置に配置される。フェルール２５の先端（図４にＰで示す部分）は、光信号を受光する部分であり、光ＤｅＭＵＸモジュール１５Ｂの設置部２１の接合箇所に接触して接合される。

【0042】

当該実施形態に係る光ＤｅＭＵＸモジュール１５Ｂは、光アイソレータ３４が不要であるので、光アイソレータ３４が配置されないことを除いて、光ＭＵＸモジュール１５Ａと同じ構造をしている。すなわち、光ＤｅＭＵＸモジュール１５Ｂは、図５に示す構造から光アイソレータ３４を削除したものである。ここでは、光合分波器３１を、外部より入力される波長多重光信号を分波して、互いに異なる波長の複数の光信号を出力する、分波機能として用いている。外部の光ファイバ１０１Ｂがスリーブ３６に接続され、外部より入力される波長多重光信号を、光合分波器３１は分波して、レンズ３２へ出射する。複数の第２光学系（レンズ３２）それぞれは、光合分波器３１から出射される光信号を、集光して、フェルール２５の先端（設置部の接合箇所）へ入射させる。レンズ３２は、光合分波器３１から出射される光信号を対応する設置部の接合箇所へ調心する。その結果、レンズ３２は、設置部の接合箇所と光合分波器３１とを、光学的に調整する位置に配置される。

【0043】

スリーブアセンブリ１６は、集光レンズ３３と、光ファイバスタブ３５と、スリーブ３６と、を備えている。前述の通り、通常、光アイソレータは不要である。集光レンズ３３は、光ファイバスタブ３５の一端（図５に示す下端）より出射される波長多重光信号を集光して、光合分波器３１へ入射させる。以上、光受信モジュール２Ｂについて説明した。当該実施形態に係る光モジュールは、複数の第１光素子部と、第２光素子部とを含んで構成される光送信モジュール２Ａと、複数の第１光素子部と、第２光素子部とを含んで構成される光受信モジュールと、の両方を備えているが、いずれか一方を備えていてもよい。

【0044】

次に、当該実施形態に係る光モジュール１の調心方法について説明する。当該実施形態に係る光モジュールの調心方法の主な特徴は、複数の第１光素子部のうち１つの第１光素子部を調心する第１光素子部調心ステップと、第２光素子部を調心する第２光素子部調心ステップと、を含むことにある。第１光素子部調心ステップと、第２光素子部調心ステップとは、互いに独立して実行することが可能である。複数の第１光素子部それぞれを、第１光素子部調心ステップにより調心する。第１光素子部調心ステップと、第２光素子部調心ステップと、が独立して存在することにより、光モジュール１を容易に調心することが出来る。

【0045】

最初に、第１光素子部の調心方法（第１光素子部調心ステップ）について説明する。第１に、第１光素子部と、第１光素子部を調心するための第１調心用光学器を準備する。ここで、第１光素子部の変換光素子が発光素子の場合は、第１調心用光学器は受光素子を含み、第１光素子部の変換光素子が受光素子の場合は、第１調心用光学器は発光素子を含む。また、第１調心用光学器は、第１光素子部のフェルールの先端と接触して接合する第１接続端子を有する。第１調心用光学器は、例えば、第１光素子部のフェルールと共通する構造の第１フェルールと、第１フェルールに接続される光ファイバと、第１フェルールと第１光学素子部のフェルールとを接続するための第１スリーブと、光学素子（発光素子又は受光素子）と、を含んで構成される。第１スリーブは、第１フェルール及び第１光学素子部のフェルールそれぞれと嵌合し、第１フェルール及び第１光学素子部のフェルールとを光学的に接合する。

【0046】

第２に、第１光素子部に、第１調心用光学器を接続し、第１光素子部及び第１調心用光学器を駆動させる。なお、第１光素子部の変換光素子と第１光学系とのいずれか又は両方は、完全に固定されておらず、調心のために移動させることができる。第１光素子部の変換光素子が発光素子の場合は、交換光素子が光を出射し、第１調心用光学器の受光素子が該光を受光する。第１光素子部の変換光素子が受光素子の場合は、第１調心用光学器の発光素子が光を出射し、第１光素子部の変換光素子が該光を受光する。

【0047】

第３に、変換光素子と第１光学系とのいずれか又は両方の位置を調整する。第１光素子部の変換光素子が発光素子の場合は、第１調心用光学器の受光素子の受光信号が所望の値となるように、望むべくは最大となるように、変換光素子と第１光学系とのいずれか又は両方の位置を調整する。変換光素子と第１光学系のうち、調心のために移動することができる素子（又は、素子に含まれる光部品）の位置を移動させる。第１光素子部の変換光素子が受光素子の場合は、変換光素子の受光信号が所望の値となるように、望むべくは最大となるように、変換光素子と第１光学系とのいずれか又は両方の位置を調整する。

【0048】

第４に、変換光素子と第１光学系を固定する。ここで、変換光素子と第１光学系のうち、調心のために移動することができる素子（又は、素子に含まれる光部品）の位置を固定する。以上により、第１光学系を、フェルールと変換光素子とを光学的に調整する位置に配置することが出来る。複数の第１光素子部それぞれに対して、第１光素子部調心ステップを実行することにより、複数の第１光素子部すべてを調心することが出来る。

【0049】

次に、第２光素子部の調心方法（第２光素子部それぞれを調心するステップ）について説明する。第１に、第２光素子部と、第１光素子部を調心するための第２調心用光学器及び第３調心用光学機器を準備する。第２調心用光学器は、第２光素子部の複数の接合部のうち１つの接合部と接触して接合する第２接続端子を有する。第２接続端子は、対応する接合部の接合箇所と接触して接合することができる。複数の接合部は共通する構造を有しているので、第２接続端子は、複数の接合部いずれの接合箇所とも接触して接合することが出来るのが望ましい。第３調心用光学器は、第２光素子部の接続端子（スリーブアセンブリ１６）と接触して接合する第３接続端子を有する。ここで、第２光素子部の波長多重光素子が光合分波器３１のように、合波機能としても分波機能としても用いることができる場合は、第２光素子部が光ＭＵＸモジュール１５Ａであっても光ＤｅＭＵＸモジュール１５Ｂであっても、簡便な調心方法を選択することが出来る。ここで、第２調心用光学器の第２接続端子は第１光素子部のフェルールと共通する構造の第２フェルールであり、例えば、第２調心用光学器は、第２フェルールと、第２フェルールに接続される光ファイバと、光源（発光素子）と、を含んでいる。第３調心用光学器の第３接続端子は、第２光素子部の接続端子（スリーブアセンブリ１６）に接触して接合する第３フェルールであり、スリーブアセンブリ１６のスリーブ３６と嵌合して、光ファイバスタブ３５と光学的に接合する。例えば、第３調心用光学器は、第３フェルールと、第３フェルールに接続される光ファイバと、受光素子と、を含んでいる。

【0050】

なお、第２光素子部の波長多重光素子が分波機能のみを有する場合は、第２調心用光学器が受光素子を有し、第３調心用光学器が発光素子を有していればよい。いずれの場合であっても、第２調心用光学器又は第３調心用光学器のいずれかに備えられる発光素子（光源）は、第１光素子部の光信号の波長の光を出射する光源であればよく、例えば固定波長光源である。

【0051】

第２に、第２光素子部の複数の接合部のいずれかに第２調心用光学器を接続し、第２光素子部の接続端子に第３調心用光学器を接続し、第２光素子部、第２調心用光学器、及び第３調心用光学器を駆動させる。なお、第２光素子部の第２光学系と波長多重光素子とのいずれか又は両方は、完全に固定されておらず、調心のために移動させることができる。第２調心用光学器又は第３調心用光学器のいずれか一方に備えられる発光素子（光源）が対応する波長の光を出射し、他方に備えられる受光素子が該光を受光する。

【0052】

第３に、第２光学系と波長多重光素子とのいずれか又は両方の位置を調整する。当該第２光学系は、複数の第２光学系のうち、接続する接合部に対応する１つの第２光学系である。第２調心用光学器又は第３調心用光学器のいずれか他方の受光素子の受光信号が所望の値となるように、望むべくは最大となるように、第２光学系と波長多重光素子とのいずれか又は両方の位置を調整する。第２光学系と波長多重光素子のうち、調心のために移動することができる素子（又は、素子に含まれる光部品）の位置を移動させる。波長多重光素子は、入力される光信号を合波又は分波するために、ミラー、レンズ（コリメータレンズ）、フィルタなど複数の光部品を含んでいる。これら光部品の位置を調整する。

【0053】

第２光素子部の複数の接合部のいずれかに、第２調心用光学器を接続し、第２光学系と波長多重光素子とのいずれか又は両方の位置を調整し、これを順に、複数の接合部すべてに対して繰り返す。波長多重光素子自体の調心がすでに完了している場合は、波長多重光素子と複数の第２光学系の相対的な位置のみを調整すればよい。波長多重光素子自体の調心がすでに完了していない場合は、波長多重光素子の複数の光部品の位置も調整することとなる。

【0054】

第４に、第２光学系と波長多重光素子を固定する。ここで、調心のために移動することができる素子の位置を固定する。以上により、各第２光学系を、波長多重光素子と対応する接合箇所とを光学的に調整する位置に配置することが出来る。

【0055】

以上、当該実施形態に係る光モジュール１の調心方法について説明した。上記調心方法により、第１光学系を、フェルールと変換光素子とを光学的に調整する位置に配置することにより、第１光素子部を製造することが出来る。同様に、複数の第２光学系それぞれを、波長多重光素子と対応する接合箇所とを光学的に調整する位置に配置することにより、第２光素子部を製造することが出来る。よって、当該実施形態に係る光モジュールを製造することが出来る。

【0056】

［第２の実施形態］
図６は、本発明の第２の実施形態にかかる光ＭＵＸモジュール１５Ａ／光ＤｅＭＵＸモジュール１５Ｂの構造を示す模式断面図である。当該実施形態に係る光モジュール１は、第２光素子部の複数の接合部の構造が異なっている以外は、第１の実施形態と同じである。図６に示す通り、複数の接合部（例えば、設置部２２，２３）は、第１光素子部のフェルールと光学的に結合するためのスリーブ機構を有している。ここで、スリーブ機構は、光ファイバスタブ３７と、スリーブ３８と、を備え、光ファイバスタブ３７の一端（図６に示す下端：Ｑで示す部分）が、第１光素子部のフェルールの先端（図３にＰで示す部分）と接触するよう、光学的に接合される。スリーブ３８は、例えば、割スリーブである。複数の第１光素子部が第２光素子部に収納されると、第１光素子部のフェルールの先端にあるコアの中心位置と光ファイバスタブ３７の一端にあるコアの中心位置とを高精度で近づけるよう制御できる。理想的には、両方のコアの中心位置を一致させることができる。これにより、第１光素子部のフェルールと第２光素子部の接合部とを、さらに高精度で光学的に接合することができる。

【0057】

以上、本発明の実施形態に係る光モジュールについて説明した。本発明は上記実施形態に限定されることなく、ＷＤＭ用途の光モジュールに広く適用することができる。すなわち、第１光素子部の変換光素子が発光素子である場合の例として、ＬＤ素子を示したが、これに限定されることはなく、ＷＤＭ用途で用いられる発光素子のいずれにも適用することが出来る。同様に、変換光素子が受光素子である場合の例として、ＰＤ素子とＡＰＤ素子を示したが、これに限定されることはなく、ＷＤＭ用途で用いられる受光素子のいずれにも適用することが出来る。第２光素子部の波長多重光素子の例として、光合分波器を示したが、これに限定されることはく、ＷＤＭ用途で用いられる波長多重光素子のいずれにも適用することが出来る。第２光素子部の接続端子の例として、スリーブアセンブリを示したが、これに限定されることはなく、外部の光ファイバと接続するための接続端子に広く適用することができる。

【符号の説明】

【0058】

１ 光モジュール、２Ａ 光送信モジュール、２Ｂ 光受信モジュール、３Ａ，３Ｂ フレキシブル基板、４ プリント回路基板、５ 電気コネクタ、１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａ ＬＤモジュール、１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂ，１４Ｂ ＰＤモジュール、１５Ａ 光ＭＵＸモジュール、１５Ｂ 光ＤｅＭＵＸモジュール、１６ スリーブアセンブリ、
２１，２２，２３，２４ 設置部、２５ フェルール、２６Ａ ＬＤ素子、２６Ｂ ＰＤ素子、２７ 集光レンズ、３１ 光合分波器、３２ レンズ、３３ 集光レンズ、３４ 光アイソレータ、３５，３７ 光ファイバスタブ、３６，３８ スリーブ、１００ 伝送装置、１０１，１０１Ａ，１０１Ｂ 光ファイバ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】