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(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】
(24)【登録日】2022-02-07
(45)【発行日】2022-02-16
(54)【発明の名称】光受信モジュールの製造方法
(51)【国際特許分類】
   G02B 6/42 20060101AFI20220208BHJP
   G02B 6/26 20060101ALI20220208BHJP
   G02B 6/34 20060101ALI20220208BHJP
   H01L 31/0232 20140101ALI20220208BHJP
   H01L 31/02 20060101ALI20220208BHJP
【FI】
G02B6/42
G02B6/26 311
G02B6/34
H01L31/02 C
H01L31/02 B
【請求項の数】 3
(21)【出願番号】P 2017193766
(22)【出願日】2017-10-03
(65)【公開番号】P2019066739
(43)【公開日】2019-04-25
【審査請求日】2020-06-22
(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】110002343
【氏名又は名称】特許業務法人 東和国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】川村 正信
(72)【発明者】
【氏名】原 弘
【審査官】奥村 政人
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第2017/0134099(US,A1)
【文献】特開2009-198576(JP,A)
【文献】中国特許出願公開第107076930(CN,A)
【文献】特開2005-181987(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G02B 6/26- 6/27
G02B 6/30- 6/34
G02B 6/42- 6/43
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
互いに異なる波長を有する複数の信号光が多重化された波長多重信号光を、光ファイバを介して受信し、各前記信号光に含まれる複数の信号を抽出する光受信モジュールの製造方法であって、
前記波長多重信号光をそれぞれ所定の前記信号光を含む第1の透過光と第1の反射光に二分する入力波長選択フィルタを基板に固定する第1の工程と、
前記第1の工程の後に、前記波長多重信号光を前記入力波長選択フィルタに向けて反射する第1面と、前記入力波長選択フィルタからの前記第1の反射光を反射して第2の反射光を出射する第2の面とを有する第1のミラーを、前記基板に固定する第2の工程と、
前記第2の工程の後に、前記波長選択フィルタからの前記第1の透過光を反射して第3の反射光を出射する第2のミラーを、前記基板に固定する第3の工程と、
前記第3の工程の後に、前記第2の反射光を入射することで、該第2の反射光に含まれる前記信号光が有する波長にしたがって、前記第2の反射光を前記信号光のそれぞれに分離する第1の光デマルチプレクサを、前記基板に固定する第4の工程と、
前記第3の工程の後に、前記第3の反射光を入射することで、該第3の反射光に含まれる前記信号光が有する波長にしたがって、前記第3の反射光を前記信号光のそれぞれに分離する第2の光デマルチプレクサを、前記基板に固定する第5の工程と、
を含む、光受信モジュールの製造方法。
【請求項2】
前記入力波長選択フィルタの前記波長多重信号光の受光面が、前記光ファイバからの入射光の光軸に対して平行に調整される、請求項1に記載の光受信モジュールの製造方法。
【請求項3】
前記第5の工程の後に、第1および第2の光デマルチプレクサからの出射光を前記基板の主面側に反射する第3のミラーを前記基板に固定する第6の工程を、含む、請求項1または2に記載の光受信モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光受信モジュールの製造方法に関し、特に、波長多重化された信号光を受光し、それぞれの信号光に対応する電気信号を出力する光受信モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、通信速度の高速化が進んでおり、光トランシーバ等に用いられる光受信モジュールには40Gbpsや100Gbpsの伝送速度に対応することが求められる。このような高速伝送では、単一波長の信号光ではなく、互いに異なる波長を有する複数の信号光が多重化された波長多重信号光が用いられることが多い。
【0003】
波長多重信号光を受信する場合、受光素子を1つのみ実装した光受信モジュールを光トランシーバに複数設ける構成では、光トランシーバが大型化してしまうので、小型の光トランシーバでは複数の受光素子を単一の光受信モジュールに実装して、該光受信モジュールにて波長多重信号光を受信することが行われている。
【0004】
波長多重信号光を受信する光受信モジュールとしては、例えば、特許文献1に開示のものがある。この光受信モジュールは、複数波長の光を有限径の光ファイバの出射端から出射する光出射部と、その光出射部の出射端から出射した光を収束させる収束レンズ部と、収束レンズ部と光反射部との間に配設され、複数波長を2つに分け、その2つに分けた一方の光を第1の波長分離部に入射させ、他方の光を第2の波長分離部に入射させる光分波部と、第1および第2の波長分離部で分波された各光をそれぞれ集光する集光レンズ部と、集光レンズで集光された光をそれぞれ受光する複数の受光素子を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開2009-198958号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献1に開示された光受信モジュールは、8チャンネルの入力信号光を入力WSF(Wavelength Selective Filter:波長選択フィルタ)により短波長側と長波長側の各4チャンネルの信号光に2分し、それぞれ入力WSFから等距離に置いた4チャンネルの光デマルチプレクサ(Optical De-Multiplexer:O-DeMuxともいう。)によって波長分別している。しかしながら、入力信号光に対する入力WSFの設置角度が大きな角度に設定されている。例えば、入力信号光の光軸に対して、反射光の光軸がほぼ90°となるように、入力WSFを入力信号光に対してほぼ45°の入射角度となるように配置しており、各光学部品の配置と精度に問題がある
【0011】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、波長多重信号光を受信する光受信モジュールの製造方法であって、光学部品を精度良く効率的に組み立てる製造方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の一態様に係る光受信モジュールの製造方法は、互いに異なる波長を有する複数の信号光が多重化された波長多重信号光を、光ファイバを介して受信し、各前記信号光に含まれる複数の信号を抽出する光受信モジュールの製造方法であって、前記波長多重信号光をそれぞれ所定の前記信号光を含む第1の透過光と第1の反射光に二分する入力波長選択フィルタを基板に固定する第1の工程と、前記第1の工程の後に、前記波長多重信号光を前記入力波長選択フィルタに向けて反射する第1面と、前記入力波長選択フィルタからの前記第1の反射光を反射して第2の反射光を出射する第2の面とを有する第1のミラーを、前記基板に固定する第2の工程と、前記第2の工程の後に、前記波長選択フィルタからの前記第1の透過光を反射して第3の反射光を出射する第2のミラーを、前記基板に固定する第3の工程と、前記第3の工程の後に、前記第2の反射光を入射することで、該第2の反射光に含まれる前記信号光が有する波長にしたがって、前記第2の反射光を前記信号光のそれぞれに分離する第1の光デマルチプレクサを、前記基板に固定する第4の工程と、前記第3の工程の後に、前記第3の反射光を入射することで、該第3の反射光に含まれる前記信号光が有する波長にしたがって、前記第3の反射光を前記信号光のそれぞれに分離する第2の光デマルチプレクサを、前記基板に固定する第5の工程と、を含む。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、波長多重信号光を受信する光受信モジュールの製造方法であって、光学部品を精度良く効率的に組み立てる製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
図1】本発明の光モジュールの製造方法により製造される光受信モジュールの一例を示す断面図である。
図2図1に示す光受信モジュールのパッケージ部に搭載される光分波用アセンブリの一例を示す斜視図である。
図3図2に示す光分波用アセンブリを光受信モジュールの上側から見た図である。
図4】本発明の一態様に係る光受信モジュールの製造方法における初期校正の工程を説明するための図である。
図5】本発明の一態様に係る光受信モジュールの製造方法における初期校正の工程を説明するための図である。
図6】本発明の一態様に係る光受信モジュールの製造方法における入力波長選択フィルタの実装工程を説明するための図である。
図7】本発明の一態様に係る光受信モジュールの製造方法における入力波長選択フィルタの実装工程を説明するための図である。
図8】本発明の一態様に係る光受信モジュールの製造方法における第1のミラーの実装工程を説明するための図である。
図9】本発明の一態様に係る光受信モジュールの製造方法における第2のミラーの実装工程を説明するための図である。
図10】本発明の一態様に係る光受信モジュールの製造方法における第2のミラーの実装工程を説明するための図である。
図11】本発明の一態様に係る光受信モジュールの製造方法における第1の光デマルチプレクサの実装工程を説明するための図である。
図12】本発明の一態様に係る光受信モジュールの製造方法における第1の光デマルチプレクサの実装工程を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
(本願発明の実施形態の説明)
最初に本願発明の実施形態を列記して説明する。
本発明案の一実施形態(1)に係る光受信モジュールの製造方法は、互いに異なる波長を有する複数の信号光が多重化された波長多重信号光を、光ファイバを介して受信し、各前記信号光に含まれる複数の信号を抽出する光受信モジュールの製造方法であって、前記波長多重信号光をそれぞれ所定の前記信号光を含む第1の透過光と第1の反射光に二分する入力波長選択フィルタを基板に固定する第1の工程と、前記第1の工程の後に、前記波長多重信号光を前記入力波長選択フィルタに向けて反射する第1面と、前記入力波長選択フィルタからの前記第1の反射光を反射して第2の反射光を出射する第2の面とを有する第1のミラーを、前記基板に固定する第2の工程と、前記第2の工程の後に、前記波長選択フィルタからの前記第1の透過光を反射して第3の反射光を出射する第2のミラーを、前記基板に固定する第3の工程と、前記第3の工程の後に、前記第2の反射光を入射することで、該第2の反射光に含まれる前記信号光が有する波長にしたがって、前記第2の反射光を前記信号光のそれぞれに分離する第1の光デマルチプレクサを、前記基板に固定する第4の工程と、前記第3の工程の後に、前記第3の反射光を入射することで、該第3の反射光に含まれる前記信号光が有する波長にしたがって、前記第3の反射光を前記信号光のそれぞれに分離する第2の光デマルチプレクサを、前記基板に固定する第5の工程と、を含む。
【0016】
本実施形態によれば、波長多重信号光を受信する光受信モジュールの製造方法であって、光学部品を精度良く効率的に組み立てる製造方法を提供することができる。
【0017】
本発明の一実施形態として、上記(1)の光受信モジュールの製造方法において、(2)前記入力波長選択フィルタの前記波長多重信号光の受光面が、前記光ファイバからの入射光の光軸に対して平行に調整されることが望ましい。
本実施形態によれば、入力波長選択フィルタによって二分される短波長側の透過光と長波長側の反射光のそれぞれの光路長の調整が容易になる。
【0018】
本発明の一実施形態として、上記(1)または(2)の光受信モジュールの製造方法において、(3)前記第5の工程の後に、第1および第2の光デマルチプレクサからの出射光を前記基板の主面側に反射する第3のミラーを前記基板に固定する第6の工程を含んでもよい。
本実施形態によれば、レンズアレイ、PD(Photo Diode)アレイ、および、PDアレイの後段に接続された光受信用前置増幅器などの回路構成部品を、光受信モジュールの一辺側に立体的に配置することができる。
【0019】
(本願発明の実施形態の詳細)
以下、図面を参照しながら、本発明の光受信モジュールに係る好適な実施形態について説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内ですべての変更が含まれることを意図する。また、以下の説明において、異なる図面においても同じ符号を付した構成は同様のものであるとして、その説明を省略する場合がある。
【0020】
図1は、本発明の光モジュールの製造方法により製造される光受信モジュールの一例を示す断面図である。光受信モジュール1は、互いに異なる波長(λ1~λ8)を有する複数の信号光が多重化された波長多重信号光を受光し、それぞれの信号光に対応する電気信号を出力するものである。この光受信モジュール1は、シングルモードの外部光ファイバを係合するレセプタクル部10と、受光素子や光学部品等が収容されるパッケージ部20と、外部回路との電気接続のための端子部50とを備えている。
以下では、光受信モジュール1のレセプタクル部10側を前側(X軸方向前側)、パッケージ部20側を後側(X軸方向後側)として説明する。
【0021】
レセプタクル部10は、光コネクタのフェルールが挿入されるスリーブ11と、レセプタクル部10をパッケージ部20に接合させるためのホルダ13と、スリーブ11とホルダ13とを連結するジョイントスリーブ12を有する。
【0022】
パッケージ部20は、略直方体形状であり、例えば、角筒状のパッケージフレーム21と、底壁を形成するパッケージ底壁22と、上部開口を塞ぐパッケージ蓋体23とを有する。パッケージフレーム21の前壁には、円筒状のブッシュ24が設けられている。ブッシュ24の前面は後述するコレットでの調芯作業での基準面となるように平坦面とされている。パッケージ底壁22は、銅モリブデンや銅タングステン等の材料を用いることができ、また、熱伝導性のよい材料を用いることにより放熱性を高めることができる。パッケージ蓋体23は、素子や部品の収容と配線後に、これらを密封するようにパッケージフレーム21に対して固定される。
【0023】
端子部50は、例えば、複数のセラミック基板を積層して形成され、パッケージフレーム21の後壁に嵌め込むような形態で組み付けられ、さらに、パッケージ部20内の素子と外部系とを電気的に接続する、高周波ライン、電源ラインが形成されている。
【0024】
レセプタクル部10のホルダ13は、パッケージフレーム21の前面側に設けたブッシュ24を介してパッケージ部20に固定される。ホルダ13には、ジョイントスリーブ12を介してスリーブ11が結合され、ジョイントスリーブ12により軸方向と径方向に対する調芯が行われる。
【0025】
スリーブ11には、光結合を形成するスタブ14が配され、図示しない外部光ファイバの先端に付属するフェルールを受納する。外部光ファイバは、スリーブ11内に配設したスタブ14の結合ファイバ(シングルモードファイバ)14aと光結合する。ホルダ13には、結合ファイバ14aの出力端が出射する光信号を準コリメート光に変換する第1のレンズ15を内蔵している。第1のレンズ15からの信号光は、ブッシュ24内に密封形態で設けられた光学窓を経て、パッケージ部20内に出射される。
【0026】
第1のレンズ15は、結合ファイバ14aの光出力端から第1のレンズ15までの距離と、第1のレンズ15の焦点距離とを一致させたときにコリメート光を出力するコリメートレンズである。ただし、第1のレンズ15は、後述するように、結合ファイバ14aの光出力端と第1のレンズ15までの距離と、第1のレンズ15の焦点距離とを一致させた状態では用いられず、結合ファイバ14aの出力端から第1のレンズ15までの距離が第1のレンズ15の焦点距離より長く配置されている。その結果、第1のレンズ15の出力光は収束光となる。
【0027】
パッケージ部20内には、第1のレンズ15から出射され波長多重光を異なる波長の複数の信号光に分波するための光分波アセンブリ30が設けられている。光分波アセンブリ30には、その支持基板31上に後述する光学部品を実装している。支持基板31は支持部材25によってパッケージ底壁22から平行に離間して配置され、支持基板31上に実装された光学部品がパッケージ底壁22に向き合うように収容される。
【0028】
光分波アセンブリ30によって分波された複数の信号光(以下、「分波信号光」という)はパッケージ底壁22に向けてZ軸方向に出射される。パッケージ部20内には、分波信号光をそれぞれ集光する複数のレンズが形成された第2のレンズであるレンズアレイ38と、このレンズアレイ38を介して分波信号光をそれぞれ受光する複数の受光素子として複数のフォトダイオード(PD)が形成されたPDアレイ39とが収容される。これらレンズアレイ38およびPDアレイ39は、第1の実装基板40及び第2の実装基板41を介してパッケージ底壁22上に実装される。
【0029】
上記のような部品から構成される光受信モジュール1では、光分波アセンブリ30の光学部品は、パッケージ底壁22の平面から高さ方向に平行に離間した支持基板31の実装面に実装される。そして、レンズアレイ38とPDアレイ39は、パッケージ底壁22の平面から高さ方向に離間した空間を利用して、上下方向に重なって実装されるため、平面方向の配列スペースが軽減される。これにより空いたスペースに、PDアレイ39の信号を増幅するプリアンプ回路であるTIA(Transimpedance Amplifier)42が実装される。
【0030】
次に、パッケージ部20内に搭載される光分波アセンブリ30について説明する。
図2は、図1に示す光受信モジュールのパッケージ部に搭載される光分波用アセンブリの一例を示す斜視図であり、図3は、図2に示す光分波用アセンブリを光受信モジュールの上側(Z軸方向)から見た図である。本実施形態の光受信モジュールは、8波多重光の光受信モジュールである。
【0031】
光分波アセンブリ30は、支持基板31上に、第1のミラーであるプリズムミラー32、入力WSF(入力波長選択フィルタ)33、第2のミラー34、第1のO-DeMux(光デマルチプレクサ)35、第2のO-DeMux36、および、第3のミラー37を搭載している。本実施形態の光分波アセンブリ30は、第1のレンズ15から第1のO-DeMux35の入力ポートまでの光路長と第1のレンズ15から第2のO-DeMux36の入力ポートまでの光路長とを等しくした例を示すものである。
【0032】
プリズムミラー32は、断面の頂角αが90°より大きい二等辺三角形状をしており、第1のレンズ15からの収束光を一方の等辺である第1面32aで反射させて光軸を変更後、入力WSF33に入射させる。入力WSF33は短波長側4チャンネルの信号光(波長λ1~λ4)を透過し、長波長側4チャンネルの信号光(波長λ5~λ8)を反射する。プリズムミラー32の底辺と入力WSF33の受光面は、第1のレンズ15の光軸と略平行となるように配置され、プリズムミラー32の頂角αは、入力WSF33の収束光の入射角θが、所定の角度、特に限定されるものではないが例えば20°以内、好ましくは、15°以内の角度となるように設定される。これによって、入力WSF33の波長分別特性の劣化が抑えられ、短波長側4チャンネルの透過信号光Lbと長波長側4チャンネルの反射信号光Lrと、互いに混じり合うことを防ぐ効果が高まる。
【0033】
入力WSF33を透過した透過信号光Lb(波長λ1~λ4)は、第2のミラー34によって、その光軸が第1のレンズ15の光軸と平行になるように変換された後、第2のO-DeMux36に入射する。また、入力WSF33を反射した反射信号光Lr(波長λ5~λ8)は、再度プリズムミラー32の他方の等辺である第2面32bで反射し、その光軸が第1のレンズ15の光軸と平行になるように変換された後、第1のO-DeMux35に入射する。これにより、第2のO-DeMux36に入射する短波長側の透過信号光Lb(波長λ1~λ4)の光軸と第1のO-DeMux35に入射する長波長側の反射信号光Lr(波長λ5~λ8)の光軸とが平行になる。
【0034】
また、第2のO-DeMux36に入射する短波長側の透過信号光Lb(波長λ1~λ4)の光軸と第1のO-DeMux35に入射する長波長側の反射信号光Lr(波長λ5~λ8)の光軸と平行に保った状態で、例えば、プリズムミラー32を図3の紙面上下方向に移動することによって、入力WSF33の光反射端から第1のO-DeMux35の光入射端までの光路長を変更することが可能である。これにより、第1のレンズ15から第1のO-DeMux35の光入射端までの光路長と第1のレンズ15から第2のO-DeMux36の光入射端までの光路長とを等しくすることができ、結合ファイバ14aの光出力端から第1のレンズ15までの距離の調整が、1つのO-DeMuxを用いた場合と同様にできるため、調整作業を軽減することができる。
【0035】
第1のO-DeMux35は、1つの入力ポート35aと、波長多重数に応じた数の波長選択フィルタ35bおよび出力ポート35cと、反射膜35dを一体化したものであり、同様に、第2のO-DeMux36は、1つの入力ポート36aと、波長多重数に応じた数の波長選択フィルタ36bおよび出力ポート36cと、反射膜36dを一体化したものである。本実施形態は、第1のO-DeMux35と第2のO-DeMux36をハの字状に配置している。そして、第1のO-DeMux35の入力ポート35aと第2のO-DeMux36の入力ポート36aとがパッケージの外側に位置するように配置している。このような配置が、PD(Photo Diode)アレイ39やPDアレイ39からの信号を増幅するトランスインピーダンスアンプ(TIA)等のIC部品42を光受信モジュール1の一辺側にまとめて搭載することを可能にする。
【0036】
入力WSF33を透過した互いに異なる複数の波長(λ1~λ4)の透過信号光Lbを含む波長多重信号光が、第2のO-DeMux36の入力ポート36aに入力すると、1番目の波長選択フィルタ36bが、第1の波長λ1の信号光のみを出力ポート36cから透過し、その他の波長の信号光(λ2、λ3、λ4)を反射する。この反射した信号光は、波長選択フィルタ36bを備える面に対向する面(入力ポート36aが形成されている面)に設けた反射膜36dにより全反射し、2番目の波長選択フィルタ36bに入射する。2番目の波長選択フィルタ36bに入射した信号光は、当該波長選択フィルタ36bが、第2の波長λ2の信号光のみを透過し、この第2の波長λ2の信号光は出力ポート36cに向かい、その他の波長の信号光(λ3、λ4)は反射され再び反射膜36dに向かう。以下、同様に透過と反射を繰り返して、出力ポート36cそれぞれから一の波長の信号光のみが出力される。
【0037】
出力ポート36cが出力した信号光は、第3のミラー37によって、レンズアレイ38側に反射され、レンズアレイ38のそれぞれの第2のレンズを経て、PDアレイ39の各PDで受光される。第3のミラー37としては直角二等辺三角形のプリズムミラーを用いることができる。
【0038】
また、入力WSF33を反射した互いに異なる複数の波長(λ5~λ8)の反射信号光Lrを含む波長多重信号光は、第1のO-DeMux35の入力ポート35aに入力し、第2のO-DeMux36と同様に、第1のO-DeMux35により分別され、出力ポート35cそれぞれから一の波長の信号光のみが出力する。出力ポート35cが出力した複数の信号光は、第3のミラー37によって、レンズアレイ38側に反射され、レンズアレイ38のそれぞれの第2のレンズを経て、PDアレイ39のPDで受光される。このように、第1のO-DeMux35と第2のO-DeMux36からの信号光の光軸を垂直方向に90°変更することによって、レンズアレイ38、PDアレイ39、および、PDアレイ39の後段に接続された光受信用前置増幅器などのIC部品42を立体的に配置することができ、パッケージを小型化することができる。
【0039】
第1のO-DeMux35および第2のO-DeMux36では、それぞれ4つの波長選択フィルタ-(WSF)35b,36bが近接配置されており、実際の光学系で隣接するWSFとの干渉を避けるには、入射光のビーム径を300μm以下に設定することが必要である。しかし、第1のレンズ15の焦点と結合ファイバ14aの光出力端とを一致させて、第1のレンズ15からの出力光として完全なコリメート光を得ることができるのは、結合ファイバ14aの光出力端が理想的な点光源とみなせる場合のみであり、実際は、結合ファイバ14aの光出力端は有限な広がりを有する。
【0040】
このため、本実施形態の光受信モジュール1では、結合ファイバ14aの光出力端と第1のレンズ15の配置を調整し、第1のレンズ15から第2のレンズまでの最も短い光路長の距離と最も遠い光路長の距離との中間にビームウエストを位置させる。すなわち、結合ファイバ14aの光出力端から第1のレンズ15までの距離Lを第1のレンズ15の焦点距離Lfより大きくし、第1のレンズ15の出力光をコリメート光ではなく準コリメート光に変換している。
【0041】
なお、上記の実施形態では、光受信モジュールを小型化するために、第1のO-DeMux35の入力ポート35aと第2のO-DeMux36の入力ポート36aとがパッケージの外側に位置するようにハの字に配置している。しかし、第1のO-DeMux35の入力ポート35aと第2のO-DeMux36の入力ポート36aとがと同じ側に位置するように配置し、第1のO-DeMux35と第2のO-DeMux36とが並列するように配置してもよい。また、入力WSF33を選択することによって、透過光が長波長側、反射光が短波長側となるように構成してもよい。
【0042】
次に、光受信モジュール1の製造方法の一例について、光分波アセンブリの組立方法を中心に説明する。図4から図12は、本発明の一態様に係る光受信モジュールの製造方法における工程を説明するための図ある。図4図5は、初期校正工程を、図6図7は、入力波長選択フィルタの実装工程を、図8は、第1のミラーの実装工程を、図9図10は第2のミラーの実装工程を、図11図12は、第1の光デマルチプレクサの実装工程を、それぞれ説明するための図である。
【0043】
(初期校正工程)
光分波アセンブリ30の組み立て装置100は、図4で示すように、基板の角部に当接させて位置決めを行うためのL字状の位置決め器52を固着した基板用XYZθステージ51、この基板用XYZθステージ51のY軸方向に離間して配置され第1オートコリメータ62を備えた第1XYZθステージ61、基板用XYZθステージ51のX軸方向一方側に離間して配設され第2オートコリメータ72を備えた第2XYZθステージ71、基板用XYZθステージ51のX軸方向一方側に離間して配設され第3オートコリメータ82とCCDカメラ83を備えた第3XYZθステージ81、および、後述するコレットとコレットの駆動装置を有している。
【0044】
まず、直角出し用ミラーからなる基準器53を準備し、この基準器53の角部を基板用XYZθステージ51に設けた位置決め器52の内側2辺の角部の基準位置に当接させる。次に基準器53のY軸方向のミラー面が第1オートコリメータ62からの測定光の光軸に対して垂直になるように、第1XYZθステージ61の各軸を調整する。同様に、第2オートコリメータ72についても、基準器53のX軸マイナス方向のミラー面が第2オートコリメータ72からの測定光の光軸に対して垂直になるように、第2XYZθステージ71の各軸を調整する。
【0045】
さらに、図5で示すように、基板用XYZθステージ51から基準器53を取り外し、第2オートコリメータ72からの測定光の光軸と第3オートコリメータ82からの測定光の光軸とが平行になるように、第3XYZθステージ81の各軸を調整する。なお、第3XYZθステージ81に搭載した第3オートコリメータ82とCCDカメラ83とは、両者の光軸が予め平行となるように配置しておく。以上の初期校正工程により、第1オートコリメータ62、第2オートコリメータ72、および、第3オートコリメータ82は、それぞれ、位置決め器52の内側2辺に対して垂直あるいは平行な位置に配置できる。
【0046】
(入力波長選択フィルタの実装工程)
図6に示すように、基板用XYZθステージ51上に光分波アセンブリ30の支持基板31を配置する。支持基板31は、酸化アルミ(アルミナ)等のセラミックからなり、表面が平面状の実装基準面を有し、方形状に形成されている。支持基板31の実装面には、各光学部品の設計上の配置場所を示すマークMが施されている。これらのマークMは支持基板31の各辺を基準に位置決めされて設けられている。各マークMの位置には予め、紫外線硬化樹脂などの樹脂硬化接型着剤を塗布しておくか、あるいは、支持基板い実装される31に実装される光学部品の実装面に樹脂硬化接型着剤を塗布しておく。
【0047】
支持基板31を基板用XYZθステージ51上に配置する際には、例えば、プリズムミラー32が配置される側の角部が位置決め器52の基準位置に当接するように支持基板31を位置決めする。これによって、支持基板31の四辺は位置決め器52の内側2辺に対して垂直あるいは平行な位置にセットされる。
【0048】
次に、図7に示すコレット91で入力WSF33を吸着し、コレット91の駆動機構によって、支持基板31の入力WSF33の配置場所を示すマークMの位置まで移動させ、入力WSF33を支持基板31に軽く突き当てる。そして、第1オートコリメータ62を用いて、第1オートコリメータ62の測定光の光軸に対して入力WSF33の受光面(光入射面)が垂直になるように調整を行う。入力WSF33の受光面とその反対面とは平行に形成されている。入力WSF33の位置の調整後、紫外線を照射してマークMに塗布していた硬化性樹脂を硬化させて、入力WSF33を支持基板31に固定し、コレット91から入力WSF33を解放する。これにより、光受信モジュール1が組み立てられた際に、入力WSF33の受光面は光ファイバからの入射光の光軸に対して直角に調整される。
【0049】
(第1のミラーの実装工程)
次に、第1のミラーであるプリズムミラー32を支持基板31に実装する。まず、入力WSF33の実装工程と同様に、コレット91でプリズムミラー32を吸着し、コレット91の駆動機構によって、支持基板31のプリズムミラー32の配置場所を示すマークMの位置まで移動させ、プリズムミラー32を支持基板31に軽く突き当てる。次に、図8に示すように、第2オートコリメータ72からの出射光の波長が少なくとも入力WSF33で反射される波長の光を用いて、第2オートコリメータ72からの出射光と第3オートコリメータ82の入射光とが平行になるようにプリズムミラー32の位置を調整する。第2オートコリメータ72からの出射光は、プリズムミラー32の第1面32a、入力WSF33、さらに、プリズムミラー32の第2面32bで反射して、第3オートコリメータ82に入射される。プリズムミラー32の頂角αと入力WSF33の収束光の入射角θとは、プリズムミラー32の第1面32aへの入射光と第2面32bからの出射光とが平行になるように定められる。
【0050】
プリズムミラー32の位置の調整後、紫外線を照射してマークMに塗布していた硬化性樹脂を硬化させて、プリズムミラー32を支持基板31に固定する。その後、コレット91からプリズムミラー32を開放する。プリズムミラー32は二等辺三角形状に形成されており、第2オートコリメータ72からの出射光と第3オートコリメータ82の入射光とが平行になるようにプリズムミラー32の位置を調整した場合、プリズムミラー32の底辺は第2オートコリメータ72からの出射光および第3オートコリメータ82の入射光に対して平行に配置される。
【0051】
(第2のミラーの実装工程)
次に、第2のミラー34を支持基板31に実装する。まず、コレット91で第2のミラー34を吸着し、コレット91の駆動機構によって、支持基板31の第2のミラー34の配置場所を示すマークMの位置まで移動させ、第2のミラー34を支持基板31に軽く突き当てる。次に、図9に示すように、第2オートコリメータ72からの出射光の波長が少なくとも入力WSF33を透過する波長の光を用いて、第2オートコリメータ72からの出射光と第3オートコリメータ82の入射光とが平行になるように第2のミラー34の角度を調整する。第2オートコリメータ72からの出射光は、プリズムミラー32の第1の面で反射され、入力WSF33を透過後、さらに、第2のミラー34で反射されて、第3オートコリメータ82に入射される。この場合、第3オートコリメータ82は、第1のミラーであるプリズムミラー32の実装工程の位置からほぼ所定距離Lだけ離れた位置での測定が可能なように構成される。
【0052】
次に、CCDカメラ83を用いて、入力WSF33で反射される反射光と入力WSF33を透過する透過光との光軸間距離の調整を行う。図10に示すように、第2オートコリメータ72からの出射光として入力WSF33で反射および透過される少なくとも2つの波長を含む光を用いて、第1のミラーであるプリズムミラー32からの光と第2のミラー34からの光の光軸間距離Lが、所定の距離になるように、第2のミラー34の角度を維持したまま第2のミラー34の位置をコレット91によって微調整する。光軸間距離Lが所定の距離になったら、その位置で紫外線を照射してマークMに塗布していた硬化性樹脂を硬化させて、第2のミラー34を支持基板31に固定し、コレット91から第2のミラー34を解放する。
【0053】
(O-DeMuxの実装工程)
次に、第1のO-DeMux35を支持基板31に実装する。まず、コレット91で第1のO-DeMux35を吸着し、コレット91の駆動機構によって、支持基板31の第1のO-DeMux35の配置場所を示すマークMまで移動させる。この状態で、図11に示すように、第1のO-DeMux35の入力ポート35a側の面が第2オートコリメータ72からの測定光の光軸に対して垂直なるように、コレット91の駆動機構を操作する。この作業は、第1のO-DeMux35を支持基板31の上方で行ってもよく、あるいは、第1のO-DeMux35を支持基板31に軽く当接させて行ってもよい。
【0054】
そして、第1のO-DeMux35の入力ポート35a側の面が第2オートコリメータ72からの測定光の光軸に対して垂直の位置を保った状態で、図12に示すように、基板用XYZθステージ51を矢印Rで示す方向に所定角度回転させる。基板用XYZθステージ51の回転後、第1のO-DeMux35と支持基板31とを接触させた状態で、紫外線を照射してマークMに塗布していた硬化性樹脂を硬化させて、第1のO-DeMux35を支持基板31に固定し、コレット91から第1のO-DeMux35を解放する。
次に、第2のO-DeMux36を支持基板31に実装する.第2のO-DeMux36の支持基板31への実装工程は、第1のO-DeMux35の支持基板31への実装工程と同様であるので、その説明は省略する。
【0055】
(第3のミラーの実装工程)
次に、第3のミラー37を支持基板31に実装する。まず、コレット91で第3のミラー37を吸着し、コレット91の駆動機構によって、支持基板31の第3のミラー37の配置場所を示すマークMの位置まで移動させ、第3のミラー37を支持基板31に軽く突き当てる。第3のミラー37には断面直角二等辺三角形のプリズムミラーが用いられるため、頂角を挟む一方の面は支持基板31上に載置されるが、他方の面は支持基板31に対して垂直に配置される。第3のミラーの実装工程では、第3のミラー37の支持基板31に対して垂直に配置された面が、第3オートコリメータ82からの測定光の光軸に対して垂直なるようにコレット91を操作して調整する。そして、第3のミラー37の位置の調整後、紫外線を照射してマークMに塗布していた硬化性樹脂を硬化させて、第3のミラー37を支持基板31に固定し、コレット91から第3のミラー37を解放する。
【0056】
上記の各工程において、最初に入力WSF33を支持基板31に実装しているが、プリズムミラー32の実装後に入力WSF33を実装すると、入力WSF33が正しい位置に実装されているかどうか分からないためである。また、プリズムミラー32の実装後に第2のミラー34を実装しているが、第2のミラー34の実装後にプリズムミラー32を実装すると、プリズムミラー32の調整によって、第2のミラーの再調整の必要が生じるからである。
【0057】
(光分波アセンブリの実装工程)
次に、上記の工程を経て組み立てられた光分波アセンブリ30をパッケージ部20内に実装する方法について説明する。パッケージ部20内には、既知の方法で、第1の実装基板40、第2の実装基板41、レンズアレイ38、PDアレイ39、IC部品42、および、支持部材25などが実装されているものとする。支持部材25は断面が略コの字形に形成されており、垂直方向に離間して配置されたに2つの脚部の上に光分波アセンブリ30の支持基板31が載置される。また、光分波アセンブリ30に搭載した光学部品はパッケージ底壁22向くように実装される。
【0058】
図1に示す光受信モジュール1のパッケージ部20には、まだ、レセプタクル部10が装着されていない状態であり、この状態で、光分波アセンブリ30をコレットで吸着し、支持基板31の第3のミラー37を搭載した側の後端辺を、パッケージ部20の基準面となるブッシュ24の前面に突き当て、支持基板31の後端辺がパッケージ部20の基準面と平行になるようにパッケージ部20外で調整する。そして、光分波アセンブリ30を、基準面に対する角度を維持したまま支持部材25の所定位置、すなわち、第3のミラー37で反射した分波信号光がレンズアレイ38で集光されてPDアレイ39で受光される位置まで移動する。その後、光分波アセンブリ30を支持部材25に対して一定荷重で押しつけ、その状態で、紫外線を照射して両者の間に設けた硬化性樹脂を硬化させて固定する。
【符号の説明】
【0059】
1…光受信モジュール、2…内側、10…レセプタクル部、11…スリーブ、12…ジョイントスリーブ、13…ホルダ、14…スタブ、14a…結合ファイバ、15…第1のレンズ、20…パッケージ部、21…パッケージフレーム、22…パッケージ底壁、23…パッケージ蓋体、24…ブッシュ、25…支持部材、30…光分波アセンブリ、31…支持基板、32…プリズムミラー、34…第2のミラー、35…第1のO-DeMux、35a,36a…入力ポート、35b,36b…波長選択フィルタ、35c,36c…出力ポート、35d,36d…反射膜、36…第2のO-DeMux、37…第3のミラー、38…レンズアレイ、39…PDアレイ、40…第1の実装基板、41…第2の実装基板、42…IC部品、50…端子部、51…基板用XYZθステージ、52…位置決め器、53…基準器、61…第1XYZθステージ、62…第1オートコリメータ、71…第2XYZθステージ、72…第2オートコリメータ、81…第3XYZθステージ、82…第3オートコリメータ、83…CCDカメラ、91…コレット、100…組み立て装置。
図1
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図12