JP2003107295A - 光伝送モジュール - Google Patents
光伝送モジュールInfo
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- optical transmission
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
- G02B6/422—Active alignment, i.e. moving the elements in response to the detected degree of coupling or position of the elements
- G02B6/4225—Active alignment, i.e. moving the elements in response to the detected degree of coupling or position of the elements by a direct measurement of the degree of coupling, e.g. the amount of light power coupled to the fibre or the opto-electronic element
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
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- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
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- G02B6/4236—Fixing or mounting methods of the aligned elements
- G02B6/4237—Welding
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い結合効率を高歩留で得ることがきる低価
格な光伝送モジュールを提供する。 【解決手段】 半導体レーザと光ファイバとを第一のレ
ンズ２と第二のレンズ３を介して光結合させ、第二のレ
ンズ３をモジュールパッケージに予め固定してこれら部
品をモジュールパッケージに搭載し、第一のレンズ２と
第二のレンズ３の焦点距離をそれぞれｆ１、ｆ２とした
とき、第一のレンズ２の第二のレンズ３側の主面と第二
のレンズ３の第一のレンズ２側の主面との光学的な距離
をｆ１＋ｆ２の近傍とする。
格な光伝送モジュールを提供する。 【解決手段】 半導体レーザと光ファイバとを第一のレ
ンズ２と第二のレンズ３を介して光結合させ、第二のレ
ンズ３をモジュールパッケージに予め固定してこれら部
品をモジュールパッケージに搭載し、第一のレンズ２と
第二のレンズ３の焦点距離をそれぞれｆ１、ｆ２とした
とき、第一のレンズ２の第二のレンズ３側の主面と第二
のレンズ３の第一のレンズ２側の主面との光学的な距離
をｆ１＋ｆ２の近傍とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として光伝送シ
ステムあるいは光交換システム（両者を光通信システム
と呼ぶ）に使用される光伝送モジュールに関する。
ステムあるいは光交換システム（両者を光通信システム
と呼ぶ）に使用される光伝送モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】光伝送モジュールの光結合構造として
は、特開平９−１７８９８６公報等の公知例に見られる
ように、半導体レーザからの放出角の大きい光ビームを
開口率NAの小さい光ファイバに効率よく光を伝搬させる
ために２枚のレンズを用いた光結合系、即ち半導体レー
ザからのビームをコリメートするNAの大きい第一のレン
ズと、コリメートされた光を光ファイバ端部に結像させ
るNAの小さい第二のレンズとを用いている。この光結合
系に対する従来の実装方式としては、半導体レーザ等の
発光素子を発光させ、レンズ及び光ファイバを最大光結
合効率が得られる位置に調整し、これらの部品をＹＡＧ
溶接等を用いて固定する、いわゆるアクティブアライメ
ント方式が挙げられる。
は、特開平９−１７８９８６公報等の公知例に見られる
ように、半導体レーザからの放出角の大きい光ビームを
開口率NAの小さい光ファイバに効率よく光を伝搬させる
ために２枚のレンズを用いた光結合系、即ち半導体レー
ザからのビームをコリメートするNAの大きい第一のレン
ズと、コリメートされた光を光ファイバ端部に結像させ
るNAの小さい第二のレンズとを用いている。この光結合
系に対する従来の実装方式としては、半導体レーザ等の
発光素子を発光させ、レンズ及び光ファイバを最大光結
合効率が得られる位置に調整し、これらの部品をＹＡＧ
溶接等を用いて固定する、いわゆるアクティブアライメ
ント方式が挙げられる。
【０００３】このアクティブアライメント方式は、高い
位置精度で各光学部品を搭載できるため高光結合効率を
得ることができる。その反面、各光学部品の位置合わせ
・搭載に時間を要し、また半導体レーザを実際に発光さ
せる設備が必要となるため、組立コストが嵩みモジュー
ルの低価格化・高スループット化を阻害する要因にな
る。
位置精度で各光学部品を搭載できるため高光結合効率を
得ることができる。その反面、各光学部品の位置合わせ
・搭載に時間を要し、また半導体レーザを実際に発光さ
せる設備が必要となるため、組立コストが嵩みモジュー
ルの低価格化・高スループット化を阻害する要因にな
る。
【０００４】これを解決する手段として、発光素子及び
レンズについてはアライメントマーク等を目安にビジュ
アルな位置調整を行うパッシブアライメント方式を適用
し、光ファイバのみにアクティブアライメントを用いる
という方法が提案されている。この方式は、発光素子と
第一のレンズ２の位置ずれ量と、これらが搭載されたサ
ブアセンブリと第二のレンズとの位置ずれ量を、最後の
ファイバ調芯のみをアクティブアライメントとすること
により吸収し、高効率の結合を得ようとするものであ
り、アクティブアライメントによる調芯の数を低減する
ことにより構成及び組立工程を簡略化が期待できる。
レンズについてはアライメントマーク等を目安にビジュ
アルな位置調整を行うパッシブアライメント方式を適用
し、光ファイバのみにアクティブアライメントを用いる
という方法が提案されている。この方式は、発光素子と
第一のレンズ２の位置ずれ量と、これらが搭載されたサ
ブアセンブリと第二のレンズとの位置ずれ量を、最後の
ファイバ調芯のみをアクティブアライメントとすること
により吸収し、高効率の結合を得ようとするものであ
り、アクティブアライメントによる調芯の数を低減する
ことにより構成及び組立工程を簡略化が期待できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな方法を従来構造に適用した場合、光学部品の位置ず
れにより所望の結合効率を確保できない可能性がある。
その原理について、図５に示す模式図を用いて以下に説
明する。図５は従来の光伝送モジュールの光結合系の結
合概念を示す模式図であり、図５（ａ）は各部品に位置
ずれがない場合の模式図、図５（ｂ）は半導体レーザと
第一のレンズが垂直方向に位置ずれを起こした場合の模
式図である。図５では、第一のレンズ２と第二のレンズ
３の２枚のレンズを用いている。まず、各部品間に位置
ずれのない図５（ａ）の場合には、第二のレンズ３を通
過した集束光は光ファイバ４のコアに平行に入射する。
一方、図５（ｂ）のように半導体レーザ１が位置ずれ１
２を起こすと、第一のレンズ２を通過したコリメート光
１１は本来の光軸に対して傾き１３を生じる。また、第
二のレンズ３を通過した集束光も傾き１４を生じ、像変
換後の結像位置が移動する。このとき、光ファイバ４を
移動量１５だけ動かし結像位置にファイバ端を配置する
ことで、結合効率の極大値を得ることができる。しかし
ながら、このファイバ補正をしただけでは、図５（ａ）
に示される位置ずれがないときの最大結合効率を得るこ
とができない。光ビームを０次のガウシアンビームであ
ると仮定した場合、像変換後の光ビームと光ファイバと
の結合効率ηは、ビームウェスト間の位置ずれがない場
合以下のように表される。
うな方法を従来構造に適用した場合、光学部品の位置ず
れにより所望の結合効率を確保できない可能性がある。
その原理について、図５に示す模式図を用いて以下に説
明する。図５は従来の光伝送モジュールの光結合系の結
合概念を示す模式図であり、図５（ａ）は各部品に位置
ずれがない場合の模式図、図５（ｂ）は半導体レーザと
第一のレンズが垂直方向に位置ずれを起こした場合の模
式図である。図５では、第一のレンズ２と第二のレンズ
３の２枚のレンズを用いている。まず、各部品間に位置
ずれのない図５（ａ）の場合には、第二のレンズ３を通
過した集束光は光ファイバ４のコアに平行に入射する。
一方、図５（ｂ）のように半導体レーザ１が位置ずれ１
２を起こすと、第一のレンズ２を通過したコリメート光
１１は本来の光軸に対して傾き１３を生じる。また、第
二のレンズ３を通過した集束光も傾き１４を生じ、像変
換後の結像位置が移動する。このとき、光ファイバ４を
移動量１５だけ動かし結像位置にファイバ端を配置する
ことで、結合効率の極大値を得ることができる。しかし
ながら、このファイバ補正をしただけでは、図５（ａ）
に示される位置ずれがないときの最大結合効率を得るこ
とができない。光ビームを０次のガウシアンビームであ
ると仮定した場合、像変換後の光ビームと光ファイバと
の結合効率ηは、ビームウェスト間の位置ずれがない場
合以下のように表される。
【０００６】
【数１】
但し、
【０００７】
【数２】
ここで、Ｗ１：像変換後の光ビームのスポットサイズ、
Ｗ２：光ファイバのスポットサイズ、λ：波長、θ：光
ビームと光ファイバの角度ずれである。つまり、アクテ
ィブアライメントによる調芯でビームウェスト間の位置
ずれを０に補正しても、光ビームに傾きがあればそれに
よって結合効率の低下が生じることが分かる。
Ｗ２：光ファイバのスポットサイズ、λ：波長、θ：光
ビームと光ファイバの角度ずれである。つまり、アクテ
ィブアライメントによる調芯でビームウェスト間の位置
ずれを０に補正しても、光ビームに傾きがあればそれに
よって結合効率の低下が生じることが分かる。
【０００８】図５の光学系における、第一のレンズ２と
第二のレンズ３の光軸垂直方向の位置ずれ量と結合効率
の相関を、半導体レーザ１と第一のレンズ２との光軸垂
直位置ずれ量をパラメタとしてプロットとしたグラフを
図６に示す。図６は光伝送モジュールにおける第一のレ
ンズと第二のレンズの間の位置ずれに対する結合効率を
示す特性図である。図において、横軸に第一と第二のレ
ンズの位置ずれ（μｍ）を示し、縦軸に結合効率（ｄ
Ｂ）を示す。６１は半導体レーザ１と第一のレンズ２の
位置ずれがゼロの場合の特性曲線を示し、６２は半導体
レーザ１と第一のレンズ２の位置ずれが５μｍの場合の
特性曲線を示し、６３は半導体レーザ１と第一のレンズ
２の位置ずれが１０μｍの場合の特性曲線を示す。
第二のレンズ３の光軸垂直方向の位置ずれ量と結合効率
の相関を、半導体レーザ１と第一のレンズ２との光軸垂
直位置ずれ量をパラメタとしてプロットとしたグラフを
図６に示す。図６は光伝送モジュールにおける第一のレ
ンズと第二のレンズの間の位置ずれに対する結合効率を
示す特性図である。図において、横軸に第一と第二のレ
ンズの位置ずれ（μｍ）を示し、縦軸に結合効率（ｄ
Ｂ）を示す。６１は半導体レーザ１と第一のレンズ２の
位置ずれがゼロの場合の特性曲線を示し、６２は半導体
レーザ１と第一のレンズ２の位置ずれが５μｍの場合の
特性曲線を示し、６３は半導体レーザ１と第一のレンズ
２の位置ずれが１０μｍの場合の特性曲線を示す。
【０００９】図において、曲線６１は第一と第二のレン
ズ間の位置ずれがゼロの場合に結合効率が略最大にな
り、曲線６２では第一と第二のレンズ間の位置ずれがゼ
ロよりマイナスの方にずれた点で結合効率が最大にな
り、曲線６３では第一と第二のレンズ間の位置ずれが更
にマイナスの方向にずれた点で結合効率が最大になる。
このように、半導体レーザ１と第一のレンズ２に５μ
ｍ、１０μｍ程度の位置ずれが生じただけで、第一のレ
ンズ２と第二のレンズ３間の位置ずれ量と結合効率の相
関曲線（トレランス曲線）がシフトし、位置ずれ量が０
でないところで最大値となる。曲線６３の結合効率は-
７０（μｍ）からマイナス方向にずれた位置で略最大値
となっている。
ズ間の位置ずれがゼロの場合に結合効率が略最大にな
り、曲線６２では第一と第二のレンズ間の位置ずれがゼ
ロよりマイナスの方にずれた点で結合効率が最大にな
り、曲線６３では第一と第二のレンズ間の位置ずれが更
にマイナスの方向にずれた点で結合効率が最大になる。
このように、半導体レーザ１と第一のレンズ２に５μ
ｍ、１０μｍ程度の位置ずれが生じただけで、第一のレ
ンズ２と第二のレンズ３間の位置ずれ量と結合効率の相
関曲線（トレランス曲線）がシフトし、位置ずれ量が０
でないところで最大値となる。曲線６３の結合効率は-
７０（μｍ）からマイナス方向にずれた位置で略最大値
となっている。
【００１０】レンズをアクティブアライメントにより搭
載する場合は、半導体レーザ１と第一のレンズ２との位
置ずれ量により発生した光軸の傾きに応じて第二のレン
ズ３の搭載位置を適正な箇所に固定することが可能であ
る。しかし、第二レンズ３をパッシブアライメント法に
より搭載した場合は、その搭載位置は半導体レーザ１と
第一のレンズ２との位置ずれ量とは無関係となり、アラ
イメントマークにより規定されたある値（図６の横軸で
第一のレンズ２と第二のレンズ３の間に生じる位置ずれ
が０の位置）を中心に分布するはずである。従って、第
二のレンズ３の搭載精度、その搭載ばらつきは、半導体
レーザ１と第一のレンズ２の位置ずれ量とは無関係に位
置ずれ量０を最大値とした分布を示すことになる。すな
わち、第一のレンズ２と第二のレンズ３との搭載精度を
可能な限り高くしても、半導体レーザ１と第一のレンズ
２に数μｍ程度の位置ずれが生じると結合効率が全く確
保できないことになる。
載する場合は、半導体レーザ１と第一のレンズ２との位
置ずれ量により発生した光軸の傾きに応じて第二のレン
ズ３の搭載位置を適正な箇所に固定することが可能であ
る。しかし、第二レンズ３をパッシブアライメント法に
より搭載した場合は、その搭載位置は半導体レーザ１と
第一のレンズ２との位置ずれ量とは無関係となり、アラ
イメントマークにより規定されたある値（図６の横軸で
第一のレンズ２と第二のレンズ３の間に生じる位置ずれ
が０の位置）を中心に分布するはずである。従って、第
二のレンズ３の搭載精度、その搭載ばらつきは、半導体
レーザ１と第一のレンズ２の位置ずれ量とは無関係に位
置ずれ量０を最大値とした分布を示すことになる。すな
わち、第一のレンズ２と第二のレンズ３との搭載精度を
可能な限り高くしても、半導体レーザ１と第一のレンズ
２に数μｍ程度の位置ずれが生じると結合効率が全く確
保できないことになる。
【００１１】本発明の目的は光伝送モジュールの伝送効
率を向上させることにある。本発明の他の目的はパッシ
ブアライメント方式であっても、高い伝送効率を維持可
能な光伝送モジュールを提供することにある。
率を向上させることにある。本発明の他の目的はパッシ
ブアライメント方式であっても、高い伝送効率を維持可
能な光伝送モジュールを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ために、第１の発明では、光伝送モジュールは、発光素
子と、光ファイバと、前記発光素子からの光をコリメー
トする第一のレンズと、コリメートされた光を光ファイ
バに集光させる第二のレンズとを備え、前記第一のレン
ズの焦点距離をｆ１、前記第二のレンズの焦点距離をｆ
２としたとき、前記第一のレンズの前記第二のレンズに
近い側の主面と前記第二のレンズの前記第一のレンズに
近い側の主面との間の光学的な距離ｄが｜ｄ-（ｆ１+ｆ
２）｜≦５×ｆ１を満足させるように前記第１のレンズ
と前記第２のレンズを配置するように構成されている。
ために、第１の発明では、光伝送モジュールは、発光素
子と、光ファイバと、前記発光素子からの光をコリメー
トする第一のレンズと、コリメートされた光を光ファイ
バに集光させる第二のレンズとを備え、前記第一のレン
ズの焦点距離をｆ１、前記第二のレンズの焦点距離をｆ
２としたとき、前記第一のレンズの前記第二のレンズに
近い側の主面と前記第二のレンズの前記第一のレンズに
近い側の主面との間の光学的な距離ｄが｜ｄ-（ｆ１+ｆ
２）｜≦５×ｆ１を満足させるように前記第１のレンズ
と前記第２のレンズを配置するように構成されている。
【００１３】また、第２の発明では、発光素子と、光フ
ァイバと、前記発光素子からの光をコリメートする第一
のレンズと、コリメートされた光を光ファイバに集光さ
せる第二のレンズとを有する光伝送モジュールであっ
て、前記第一のレンズの焦点距離をｆ１、前記第二のレ
ンズの焦点距離をｆ２としたとき、前記第一のレンズの
前記第二のレンズに近い側の主面と前記第二のレンズの
前記第一のレンズに近い側の主面との間の光学的な距離
ｄがｆ１＋ｆ２近傍となるように配置される。
ァイバと、前記発光素子からの光をコリメートする第一
のレンズと、コリメートされた光を光ファイバに集光さ
せる第二のレンズとを有する光伝送モジュールであっ
て、前記第一のレンズの焦点距離をｆ１、前記第二のレ
ンズの焦点距離をｆ２としたとき、前記第一のレンズの
前記第二のレンズに近い側の主面と前記第二のレンズの
前記第一のレンズに近い側の主面との間の光学的な距離
ｄがｆ１＋ｆ２近傍となるように配置される。
【００１４】このような関係のレンズを用いると、第一
のレンズや発光素子の位置ズレがあっても、結合効率の
低下を抑えることができる。従って、第一のレンズと第
二のレンズの双方をパッシブ方式で搭載しても、結合効
率の大きな低下を伴わなくなる。
のレンズや発光素子の位置ズレがあっても、結合効率の
低下を抑えることができる。従って、第一のレンズと第
二のレンズの双方をパッシブ方式で搭載しても、結合効
率の大きな低下を伴わなくなる。
【００１５】第２の発明において、前記光学的距離ｄが
｜ｄ−（ｆ１＋ｆ２）｜≦５×ｆ１を満たすように、好
ましくは｜ｄ−（ｆ１＋ｆ２）｜≦２×ｆ１を満たすよ
うに前記第一及び前記第二のレンズを配置するとさらに
結合効率の低下を抑えることができる。
｜ｄ−（ｆ１＋ｆ２）｜≦５×ｆ１を満たすように、好
ましくは｜ｄ−（ｆ１＋ｆ２）｜≦２×ｆ１を満たすよ
うに前記第一及び前記第二のレンズを配置するとさらに
結合効率の低下を抑えることができる。
【００１６】また、第１又は第２の発明において、第一
のレンズの焦点距離ｆ１と前記第二のレンズの焦点距離
ｆ２との関係が、ｆ２／ｆ１≧５となるように前記第一
及び前記第二のレンズを配置する場合も結合効率の低下
を抑えることができる。
のレンズの焦点距離ｆ１と前記第二のレンズの焦点距離
ｆ２との関係が、ｆ２／ｆ１≧５となるように前記第一
及び前記第二のレンズを配置する場合も結合効率の低下
を抑えることができる。
【００１７】また、第１又は第２の発明において、前記
第一のレンズはシリコン基板上に形成された溝に搭載さ
れていても、同様に結合効率の低下を抑えることができ
る。
第一のレンズはシリコン基板上に形成された溝に搭載さ
れていても、同様に結合効率の低下を抑えることができ
る。
【００１８】また、第１又は第２の発明において、前記
第一のレンズと前記第二のレンズとの光軸間、もしくは
前記第二のレンズと前記光ファイバの光軸間のいずれか
に前記発光素子への反射戻り光の入射を抑制するアイソ
レータが配置されていても、同様に、結合効率の低下を
抑えることができる。
第一のレンズと前記第二のレンズとの光軸間、もしくは
前記第二のレンズと前記光ファイバの光軸間のいずれか
に前記発光素子への反射戻り光の入射を抑制するアイソ
レータが配置されていても、同様に、結合効率の低下を
抑えることができる。
【００１９】また、第１又は第２の発明において、前記
第一のレンズの焦点距離ｆ１と前記第二のレンズの焦点
距離ｆ２との関係が、ｆ２／ｆ１≧５となるように配置
し、発光素子に出力が１０ｍＷ（１０ｄＢｍ）以下のレ
ーザを用いた場合、結合効率の低下を顕著に抑えること
ができる。特に、伝送容量２．５Ｇｂｉｔ／ｓで伝送距
離が１５ｋｍ以上、もしくは伝送容量１０Ｇｂｉｔ／ｓ
以上で伝送距離２ｋｍ以上といった長距離大容量の光伝
送モジュールや、伝送容量１０Ｇｂｉｔ／ｓ以上で伝送
距離２ｋｍ以下の短距離大容量の光伝送モジュールに適
用した場合、パッシブ方式の調芯でも前者が２ｄＢ程
度、後者でも３ｄＢ程度の実用的な結合損に抑えること
が可能になる。
第一のレンズの焦点距離ｆ１と前記第二のレンズの焦点
距離ｆ２との関係が、ｆ２／ｆ１≧５となるように配置
し、発光素子に出力が１０ｍＷ（１０ｄＢｍ）以下のレ
ーザを用いた場合、結合効率の低下を顕著に抑えること
ができる。特に、伝送容量２．５Ｇｂｉｔ／ｓで伝送距
離が１５ｋｍ以上、もしくは伝送容量１０Ｇｂｉｔ／ｓ
以上で伝送距離２ｋｍ以上といった長距離大容量の光伝
送モジュールや、伝送容量１０Ｇｂｉｔ／ｓ以上で伝送
距離２ｋｍ以下の短距離大容量の光伝送モジュールに適
用した場合、パッシブ方式の調芯でも前者が２ｄＢ程
度、後者でも３ｄＢ程度の実用的な結合損に抑えること
が可能になる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本は発明の実施の形態を、
実施例を用い、図を参照して説明する。図１は本発明に
よる光伝送モジュールの第一の実施例を示す一部断面側
面図である。本実施例の光学系は、半導体レーザ１、第
一のレンズ２、第二のレンズ３、そして光ファイバ４を
含む構成である。第二のレンズ３ははんだや低融点ガラ
ス等の接合材を用いて予めモジュールパッケージ５に固
定されている。このとき、第二のレンズ３とモジュール
パッケージ５との接合界面を気密的に接続している。こ
のようにモジュールパッケージ５内の気密を確保してい
るので、モジュールの信頼性を向上できている。第二の
レンズ３の固定方法に関しては、金属筒と一体で形成さ
れたレンズを用い、金属筒とモジュールパッケージとを
はんだ等を用いて予め固定するという形態でも構わな
い。
実施例を用い、図を参照して説明する。図１は本発明に
よる光伝送モジュールの第一の実施例を示す一部断面側
面図である。本実施例の光学系は、半導体レーザ１、第
一のレンズ２、第二のレンズ３、そして光ファイバ４を
含む構成である。第二のレンズ３ははんだや低融点ガラ
ス等の接合材を用いて予めモジュールパッケージ５に固
定されている。このとき、第二のレンズ３とモジュール
パッケージ５との接合界面を気密的に接続している。こ
のようにモジュールパッケージ５内の気密を確保してい
るので、モジュールの信頼性を向上できている。第二の
レンズ３の固定方法に関しては、金属筒と一体で形成さ
れたレンズを用い、金属筒とモジュールパッケージとを
はんだ等を用いて予め固定するという形態でも構わな
い。
【００２１】また、第一のレンズ２の第二のレンズ３に
近い側の主面３２と、第二のレンズ３の第一のレンズ２
に近い側の主面３３との光学的距離ｄは、後述するよう
に、｜ｄ−（ｆ１＋ｆ２）｜≦５×ｆ１を満足すればよ
く、好ましくは、｜ｄ−（ｆ１＋ｆ２）｜≦２×ｆ１を
満足させるようにする。本実施例では、この光学的距離
ｄを、第一のレンズ２の焦点距離ｆ１と第二のレンズ３
の焦点距離ｆ２との和ｆ１＋ｆ２としている場合を例に
とって説明する。半導体レーザ１は、サブアセンブリ２
１上にアライメントマークを基準にはんだ等の公知のボ
ンディング剤を用いて固定される。半導体レーザ１の後
方には、半導体レーザ１の出力をモニターするフォトダ
イオード６が、同じく公知のボンディング剤により固定
される。
近い側の主面３２と、第二のレンズ３の第一のレンズ２
に近い側の主面３３との光学的距離ｄは、後述するよう
に、｜ｄ−（ｆ１＋ｆ２）｜≦５×ｆ１を満足すればよ
く、好ましくは、｜ｄ−（ｆ１＋ｆ２）｜≦２×ｆ１を
満足させるようにする。本実施例では、この光学的距離
ｄを、第一のレンズ２の焦点距離ｆ１と第二のレンズ３
の焦点距離ｆ２との和ｆ１＋ｆ２としている場合を例に
とって説明する。半導体レーザ１は、サブアセンブリ２
１上にアライメントマークを基準にはんだ等の公知のボ
ンディング剤を用いて固定される。半導体レーザ１の後
方には、半導体レーザ１の出力をモニターするフォトダ
イオード６が、同じく公知のボンディング剤により固定
される。
【００２２】第一のレンズ２は、サブアセンブリ２１に
設けられた溝２２（第二のレンズ３側から見た場合Ｖ字
状の溝）上に搭載される。このとき、サブアセンブリ２
１の部材をシリコン基板とし、シリコン基板を異方性エ
ッチングによりＶ溝２２を構成している。このように、
異方性エッチングによりＶ溝２２を形成しているので、
精度よく形成することができている。第一のレンズ２の
搭載方法は上記以外の方法でも構わないが、短時間で精
度のよい位置合わせができる工程であることが必要条件
である。これら部品が搭載されたサブアセンブリ２１
は、モジュールパッケージ５の底面のしかるべき位置
に、モジュールパッケージ５に予め固定された第二のレ
ンズ３の位置を基準に、はんだ等の公知のボンディング
剤を用いて固定される。
設けられた溝２２（第二のレンズ３側から見た場合Ｖ字
状の溝）上に搭載される。このとき、サブアセンブリ２
１の部材をシリコン基板とし、シリコン基板を異方性エ
ッチングによりＶ溝２２を構成している。このように、
異方性エッチングによりＶ溝２２を形成しているので、
精度よく形成することができている。第一のレンズ２の
搭載方法は上記以外の方法でも構わないが、短時間で精
度のよい位置合わせができる工程であることが必要条件
である。これら部品が搭載されたサブアセンブリ２１
は、モジュールパッケージ５の底面のしかるべき位置
に、モジュールパッケージ５に予め固定された第二のレ
ンズ３の位置を基準に、はんだ等の公知のボンディング
剤を用いて固定される。
【００２３】光ファイバ４は第二のレンズ３の前方に取
り付けられる。半導体レーザ１を発光させ、光ファイバ
の結合効率が最も高くなる位置に光ファイバ４をＸＹＺ
軸方向に調整し、ＹＡＧ溶接等の公知の接続技術により
モジュールパッケージ５に固定する。図３は本発明によ
る光伝送モジュールの光結合系の結合概念を示す模式図
であり、図３（ａ）は各部品に位置ずれがない場合の模
式図、図３（ｂ）は半導体レーザと第一のレンズ２が垂
直方向に位置ずれを起こした場合の模式図である。
り付けられる。半導体レーザ１を発光させ、光ファイバ
の結合効率が最も高くなる位置に光ファイバ４をＸＹＺ
軸方向に調整し、ＹＡＧ溶接等の公知の接続技術により
モジュールパッケージ５に固定する。図３は本発明によ
る光伝送モジュールの光結合系の結合概念を示す模式図
であり、図３（ａ）は各部品に位置ずれがない場合の模
式図、図３（ｂ）は半導体レーザと第一のレンズ２が垂
直方向に位置ずれを起こした場合の模式図である。
【００２４】図３（ａ）に示すように、各部品の位置ず
れがない場合には最大の結合効率が得られる。図３
（ｂ）のように半導体レーザ１と第一のレンズ２との間
に光軸に垂直方向位置ずれが起きると、図５と同様にビ
ームは本来の光軸に対して傾きを発生する。傾きの生じ
たコリメート光は第二のレンズ３に入射するが、このと
き、第一のレンズ２と第二のレンズ３とを上記のよう
に、例えばｄをｆ１＋ｆ２になるように配置にすること
で、第二のレンズ３を透過した集束光は、本来の光軸と
平行になる。光ファイバをアクティブアライメントによ
りビームウェストに固定すれば、半導体レーザ１と第一
のレンズ２の位置ずれによる光軸の傾きは概ねキャンセ
ルすることができる。図４は光伝送モジュールにおける
第一のレンズと第二のレンズの間の位置ずれに対する結
合効率を示す特性図である。図において、横軸に第一と
第二のレンズの位置ずれ（μｍ）を示し、縦軸に結合効
率（ｄＢ）を示すもので、図３の光学系における、第一
のレンズ２と第二のレンズ３の光軸にたいして垂直方向
の位置ずれ量と結合効率の相関を、半導体レーザ１と第
一のレンズ２との光軸垂直位置ずれ量をパラメタとして
プロットとている。図において、４６は半導体レーザ１
と第一のレンズ２の位置ずれがゼロの場合の特性曲線を
示し、４７は半導体レーザ１と第一のレンズ２の位置ず
れが５μｍの場合の特性曲線を示し、７８は半導体レー
ザ１と第一のレンズ２の位置ずれが１０μｍの場合の特
性曲線を示すがこれら曲線はほとんど重なりあってお
り、ほとんど区別がつかない。
れがない場合には最大の結合効率が得られる。図３
（ｂ）のように半導体レーザ１と第一のレンズ２との間
に光軸に垂直方向位置ずれが起きると、図５と同様にビ
ームは本来の光軸に対して傾きを発生する。傾きの生じ
たコリメート光は第二のレンズ３に入射するが、このと
き、第一のレンズ２と第二のレンズ３とを上記のよう
に、例えばｄをｆ１＋ｆ２になるように配置にすること
で、第二のレンズ３を透過した集束光は、本来の光軸と
平行になる。光ファイバをアクティブアライメントによ
りビームウェストに固定すれば、半導体レーザ１と第一
のレンズ２の位置ずれによる光軸の傾きは概ねキャンセ
ルすることができる。図４は光伝送モジュールにおける
第一のレンズと第二のレンズの間の位置ずれに対する結
合効率を示す特性図である。図において、横軸に第一と
第二のレンズの位置ずれ（μｍ）を示し、縦軸に結合効
率（ｄＢ）を示すもので、図３の光学系における、第一
のレンズ２と第二のレンズ３の光軸にたいして垂直方向
の位置ずれ量と結合効率の相関を、半導体レーザ１と第
一のレンズ２との光軸垂直位置ずれ量をパラメタとして
プロットとている。図において、４６は半導体レーザ１
と第一のレンズ２の位置ずれがゼロの場合の特性曲線を
示し、４７は半導体レーザ１と第一のレンズ２の位置ず
れが５μｍの場合の特性曲線を示し、７８は半導体レー
ザ１と第一のレンズ２の位置ずれが１０μｍの場合の特
性曲線を示すがこれら曲線はほとんど重なりあってお
り、ほとんど区別がつかない。
【００２５】この図では、光学的距離dは、ｄ＝４．７
ｍｍ＝（ｆ１＋ｆ２）＋０．４・ｆ１（ｆ１＝０．５ｍ
ｍ、ｆ２＝４ｍｍ）としている。この特性曲線から、本
発明によれば、半導体レーザ１と第一のレンズ２との間
に位置ずれが生じても、第一のレンズ２―第二のレンズ
３間の位置ずれ量と結合効率のトレランス曲線がシフト
するという現象が殆ど起こっていないことが分かる。図
５の光結合系に対する図６の特性曲線では、トレランス
曲線のシフトが起こっているが、このときの光学的距離
ｄは，ｄ＝５．７ｍｍ＝（ｆ１＋ｆ２）＋７．６・ｆ１
（ｆ１＝０．５ｍｍ、ｆ２＝１．４ｍｍ）となってい
る。
ｍｍ＝（ｆ１＋ｆ２）＋０．４・ｆ１（ｆ１＝０．５ｍ
ｍ、ｆ２＝４ｍｍ）としている。この特性曲線から、本
発明によれば、半導体レーザ１と第一のレンズ２との間
に位置ずれが生じても、第一のレンズ２―第二のレンズ
３間の位置ずれ量と結合効率のトレランス曲線がシフト
するという現象が殆ど起こっていないことが分かる。図
５の光結合系に対する図６の特性曲線では、トレランス
曲線のシフトが起こっているが、このときの光学的距離
ｄは，ｄ＝５．７ｍｍ＝（ｆ１＋ｆ２）＋７．６・ｆ１
（ｆ１＝０．５ｍｍ、ｆ２＝１．４ｍｍ）となってい
る。
【００２６】以上のように、本実施例では、半導体レー
ザ１と第一のレンズ２の位置ずれを起因とするトレラン
ス曲線のシフトを起こさないため、レンズをパッシブア
ライメントにより搭載する場合に特に有利になる。すな
わち、第二のレンズ３の搭載位置がアライメントマーク
により規定された位置に搭載すれば、良好な結合効率を
得ることができるのである。
ザ１と第一のレンズ２の位置ずれを起因とするトレラン
ス曲線のシフトを起こさないため、レンズをパッシブア
ライメントにより搭載する場合に特に有利になる。すな
わち、第二のレンズ３の搭載位置がアライメントマーク
により規定された位置に搭載すれば、良好な結合効率を
得ることができるのである。
【００２７】なお、本実施例では、光学的距離ｄを、ｄ
＝ｆ１＋ｆ２としたが（但し図４ではｄ＝（ｆ１＋ｆ
２）＋０．４・ｆ１）、不等式｜ｄ−（ｆ１＋ｆ２）｜
≦２・ｆ１を満たすならば、これ以外でも構わない。
＝ｆ１＋ｆ２としたが（但し図４ではｄ＝（ｆ１＋ｆ
２）＋０．４・ｆ１）、不等式｜ｄ−（ｆ１＋ｆ２）｜
≦２・ｆ１を満たすならば、これ以外でも構わない。
【００２８】図７はレンズ間距離とレンズの焦点距離に
対するトレランス曲線のシフト量を示す特性図であり、
レンズ間光学的距離ｄと、半導体レーザ１と第一のレン
ズ２が２０μｍ位置ずれを起こした場合の第一のレンズ
２と第二のレンズ３の位置ずれトレランス曲線のシフト
量との相関を示す。横軸に（ｄ−（ｆ１＋ｆ２））?ｆ
１を示し、縦軸にトレランスシフト量（μｍ）を示す。
対するトレランス曲線のシフト量を示す特性図であり、
レンズ間光学的距離ｄと、半導体レーザ１と第一のレン
ズ２が２０μｍ位置ずれを起こした場合の第一のレンズ
２と第二のレンズ３の位置ずれトレランス曲線のシフト
量との相関を示す。横軸に（ｄ−（ｆ１＋ｆ２））?ｆ
１を示し、縦軸にトレランスシフト量（μｍ）を示す。
【００２９】半導体レーザ１と第一のレンズ２とは、一
般的に半導体レーザチップの高さばらつきやはんだ等の
接合材の高さばらつき等により最大で２０μｍ程度の搭
載ばらつきを生じる。（ｄ−（ｆ１＋ｆ２））／ｆ１と
いう指標を用いると、ｆ１やｆ２の絶対値に依らず、お
およそのノルマライズができる。図に示す通り、−２≦
（ｄ−（ｆ１＋ｆ２））／ｆ１≦２、すなわち｜ｄ−
（ｆ１＋ｆ２）｜≦２×ｆ１であれば、半導体レーザ１
と第一のレンズ２が２０μｍ位置ずれを起こした際のト
レランス曲線のシフト量を５０μｍ以下に抑えられる。
般的に半導体レーザチップの高さばらつきやはんだ等の
接合材の高さばらつき等により最大で２０μｍ程度の搭
載ばらつきを生じる。（ｄ−（ｆ１＋ｆ２））／ｆ１と
いう指標を用いると、ｆ１やｆ２の絶対値に依らず、お
およそのノルマライズができる。図に示す通り、−２≦
（ｄ−（ｆ１＋ｆ２））／ｆ１≦２、すなわち｜ｄ−
（ｆ１＋ｆ２）｜≦２×ｆ１であれば、半導体レーザ１
と第一のレンズ２が２０μｍ位置ずれを起こした際のト
レランス曲線のシフト量を５０μｍ以下に抑えられる。
【００３０】ここで、伝送容量２．５Ｇｂｉｔ／ｓ、伝
送距離が１５ｋｍ以上、もしくは伝送容量１０Ｇｂｉｔ
／ｓ以上、伝送距離２ｋｍ以上と言った大伝送容量・長
距離伝送の光通信に用いる光伝送モジュールに本実施例
を適用した場合を考える。上記のような光通信を行う場
合、所定の符合誤り率をクリアするためには、光伝送モ
ジュールの半導体レーザに単一縦モードレーザであるＤ
ＦＢ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｌ
ａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）レーザを用いる。また、光伝送
モジュールの光出力は１ｍＷ（０ｄＢｍ）以上であるこ
とが望まれる。ＤＦＢレーザの出力の上限は１０ｍＷ
（１０ｄＢｍ）程度であり、光伝送モジュールの経年劣
化等を考慮に入れるとレーザ光から光ファイバへの結合
損は５ｄＢ程度に抑えなければならない。この結合損か
ら光結合系の最大結合効率やアイソレータ通過損等を差
し引くと、光部品の搭載位置ずれに許容される配分は２
ｄＢ程度と見積もられる。
送距離が１５ｋｍ以上、もしくは伝送容量１０Ｇｂｉｔ
／ｓ以上、伝送距離２ｋｍ以上と言った大伝送容量・長
距離伝送の光通信に用いる光伝送モジュールに本実施例
を適用した場合を考える。上記のような光通信を行う場
合、所定の符合誤り率をクリアするためには、光伝送モ
ジュールの半導体レーザに単一縦モードレーザであるＤ
ＦＢ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｌ
ａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）レーザを用いる。また、光伝送
モジュールの光出力は１ｍＷ（０ｄＢｍ）以上であるこ
とが望まれる。ＤＦＢレーザの出力の上限は１０ｍＷ
（１０ｄＢｍ）程度であり、光伝送モジュールの経年劣
化等を考慮に入れるとレーザ光から光ファイバへの結合
損は５ｄＢ程度に抑えなければならない。この結合損か
ら光結合系の最大結合効率やアイソレータ通過損等を差
し引くと、光部品の搭載位置ずれに許容される配分は２
ｄＢ程度と見積もられる。
【００３１】第二のレンズ３をモジュールパッケージに
固定する場合、従来の製法では第二のレンズ３の光軸と
モジュールパッケージとの位置精度は±１００μｍ程度
となる。この第二のレンズ３の位置ばらつきは、光結合
系における第一のレンズ２と第二のレンズ３との搭載位
置ばらつきに相当する。従って、第二のレンズ３をモジ
ュールパッケージに予め固定した光伝送モジュールにお
いては、この第二のレンズ３の位置ずれ量±１００μｍ
を許容しなければならない。
固定する場合、従来の製法では第二のレンズ３の光軸と
モジュールパッケージとの位置精度は±１００μｍ程度
となる。この第二のレンズ３の位置ばらつきは、光結合
系における第一のレンズ２と第二のレンズ３との搭載位
置ばらつきに相当する。従って、第二のレンズ３をモジ
ュールパッケージに予め固定した光伝送モジュールにお
いては、この第二のレンズ３の位置ずれ量±１００μｍ
を許容しなければならない。
【００３２】ここで、上記を満たす光伝送モジュールの
光結合構造について考える。図８はレンズの焦点距離に
対する第二のレンズが２ｄＢ下がる場合のトレランスを
示す特性図であり、横軸に第二のレンズと第一のレンズ
の焦点距離の比ｆ２／ｆ１を、縦軸に第二のレンズの位
置ずれ量の２ｄＢトレランスを示す。この特性図は第二
のレンズ３が第一のレンズ２に対してどのぐらいずれる
と出力が２０ｄＢ下がるかを示すもので、１００μｍ位
はずれるという前提に立っている。図中、曲線４１は半
導体レーザ１と第一のレンズ２との間に位置ずれがない
場合の値である。この曲線から、焦点距離の比ｆ２／ｆ
１が大きいほどトレランスが広く、２ｄＢトレランス±
１００μｍを満足するためにはおよそｆ２／ｆ１≧４．
５であることが必要となる。一方、曲線４２は半導体レ
ーザ１と第一のレンズ２が２０μｍ位置ずれを生じた場
合の値であり、ｆ２?ｆ１が５以上であると、２ｄＢト
レランス±１００μｍを満足する。なお、曲線４２は、
｜ｄ−（ｆ１＋ｆ２）｜＝７・ｆ１の場合で、本発明の
範囲外の光結合系である。図を見ると明かなように、曲
線４２の場合は、位置ずれトレランスは狭くなってお
り、焦点距離の比が１０以下では２ｄＢ以下を満たす解
がない。
光結合構造について考える。図８はレンズの焦点距離に
対する第二のレンズが２ｄＢ下がる場合のトレランスを
示す特性図であり、横軸に第二のレンズと第一のレンズ
の焦点距離の比ｆ２／ｆ１を、縦軸に第二のレンズの位
置ずれ量の２ｄＢトレランスを示す。この特性図は第二
のレンズ３が第一のレンズ２に対してどのぐらいずれる
と出力が２０ｄＢ下がるかを示すもので、１００μｍ位
はずれるという前提に立っている。図中、曲線４１は半
導体レーザ１と第一のレンズ２との間に位置ずれがない
場合の値である。この曲線から、焦点距離の比ｆ２／ｆ
１が大きいほどトレランスが広く、２ｄＢトレランス±
１００μｍを満足するためにはおよそｆ２／ｆ１≧４．
５であることが必要となる。一方、曲線４２は半導体レ
ーザ１と第一のレンズ２が２０μｍ位置ずれを生じた場
合の値であり、ｆ２?ｆ１が５以上であると、２ｄＢト
レランス±１００μｍを満足する。なお、曲線４２は、
｜ｄ−（ｆ１＋ｆ２）｜＝７・ｆ１の場合で、本発明の
範囲外の光結合系である。図を見ると明かなように、曲
線４２の場合は、位置ずれトレランスは狭くなってお
り、焦点距離の比が１０以下では２ｄＢ以下を満たす解
がない。
【００３３】第一のレンズ２と第二のレンズ３の光学的
距離ｄがｄ＝ｆ１＋ｆ２を満たす場合、即ち本発明によ
る光結合系の場合は、半導体レーザ１と第一のレンズ２
との間に位置ずれが生じてもトレランスの値は曲線４１
からあまり変動しない。曲線４３は、半導体レーザ１と
第一のレンズ２の間で２０μｍ位置ずれがあり、かつｄ
が、｜ｄ−（ｆ１＋ｆ２）｜＝０．５・ｆ１を満たす場
合である。第二のレンズ３のトレランス１００μｍにお
けるｆ２／ｆ１の値は０．５である。従って、ｆ２／ｆ
１≧０．４５、好ましくはｆ２／ｆ１≧０．５を満たせ
ば、半導体レーザ１と第一のレンズ２との位置ずれが２
０μｍ生じても２ｄＢトレランス±１００μｍを満足す
る。
距離ｄがｄ＝ｆ１＋ｆ２を満たす場合、即ち本発明によ
る光結合系の場合は、半導体レーザ１と第一のレンズ２
との間に位置ずれが生じてもトレランスの値は曲線４１
からあまり変動しない。曲線４３は、半導体レーザ１と
第一のレンズ２の間で２０μｍ位置ずれがあり、かつｄ
が、｜ｄ−（ｆ１＋ｆ２）｜＝０．５・ｆ１を満たす場
合である。第二のレンズ３のトレランス１００μｍにお
けるｆ２／ｆ１の値は０．５である。従って、ｆ２／ｆ
１≧０．４５、好ましくはｆ２／ｆ１≧０．５を満たせ
ば、半導体レーザ１と第一のレンズ２との位置ずれが２
０μｍ生じても２ｄＢトレランス±１００μｍを満足す
る。
【００３４】次に、伝送容量が１０Ｇｂｉｔ／ｓ以上、
伝送距離が５００ｍ程度の大伝送容量・短距離伝送に用
いる光伝送モジュールについて考える。伝送距離が短い
と、分散やチャーピング等による波形劣化の影響が長距
離伝送モジュールよりも小さくなる。よって結合損の許
容値は上記よりもやや緩和され、結合の位置ずれの許容
される配分は３ｄＢ程度となる。
伝送距離が５００ｍ程度の大伝送容量・短距離伝送に用
いる光伝送モジュールについて考える。伝送距離が短い
と、分散やチャーピング等による波形劣化の影響が長距
離伝送モジュールよりも小さくなる。よって結合損の許
容値は上記よりもやや緩和され、結合の位置ずれの許容
される配分は３ｄＢ程度となる。
【００３５】図９はレンズの焦点距離に対する第二のレ
ンズが３ｄＢ下がる場合のトレランスを示す特性図であ
り、横軸に第二のレンズと第一のレンズの焦点距離の比
ｆ２／ｆ１を、縦軸に第二のレンズの位置ずれ量の２ｄ
Ｂトレランスを示す。図９は図８と同様焦点距離の比対
第二のレンズ３のトレランスを表すグラフであるが、縦
軸を３ｄＢトレランスとしている点が異なる。曲線９１
は半導体レーザ１と第一のレンズ２との間に位置ずれが
ない場合の値を、曲線９２は半導体レーザ１と第一のレ
ンズ２が２０μｍ位置ずれを生じており、ｄが｜ｄ−
（ｆ１＋ｆ２）｜＝７・ｆ１の場合を、曲線９４は半導
体レーザ１と第一のレンズ２が２０μｍ位置ずれあり、
ｄが｜ｄ−（ｆ１＋ｆ２）｜＝２・ｆ１を満たす場合で
あり、曲線９５は半導体レーザ１と第一のレンズ２が２
０μｍ位置ずれあり、ｄが｜ｄ−（ｆ１＋ｆ２）｜＝５
・ｆ１を満たす場合でありる。この図のように、曲線９
４の条件では、ｆ２／ｆ１≧５を略満たせば半導体レー
ザ１と第一のレンズ２との位置ずれが２０μｍ生じても
３ｄＢトレランス±１００μｍを満足する。また、曲線
９５の条件では、ｆ２／ｆ１≧８を略満たせば半導体レ
ーザ１と第一のレンズ２との位置ずれが２０μｍ生じて
も３ｄＢトレランス±１００μｍを満足する。
ンズが３ｄＢ下がる場合のトレランスを示す特性図であ
り、横軸に第二のレンズと第一のレンズの焦点距離の比
ｆ２／ｆ１を、縦軸に第二のレンズの位置ずれ量の２ｄ
Ｂトレランスを示す。図９は図８と同様焦点距離の比対
第二のレンズ３のトレランスを表すグラフであるが、縦
軸を３ｄＢトレランスとしている点が異なる。曲線９１
は半導体レーザ１と第一のレンズ２との間に位置ずれが
ない場合の値を、曲線９２は半導体レーザ１と第一のレ
ンズ２が２０μｍ位置ずれを生じており、ｄが｜ｄ−
（ｆ１＋ｆ２）｜＝７・ｆ１の場合を、曲線９４は半導
体レーザ１と第一のレンズ２が２０μｍ位置ずれあり、
ｄが｜ｄ−（ｆ１＋ｆ２）｜＝２・ｆ１を満たす場合で
あり、曲線９５は半導体レーザ１と第一のレンズ２が２
０μｍ位置ずれあり、ｄが｜ｄ−（ｆ１＋ｆ２）｜＝５
・ｆ１を満たす場合でありる。この図のように、曲線９
４の条件では、ｆ２／ｆ１≧５を略満たせば半導体レー
ザ１と第一のレンズ２との位置ずれが２０μｍ生じても
３ｄＢトレランス±１００μｍを満足する。また、曲線
９５の条件では、ｆ２／ｆ１≧８を略満たせば半導体レ
ーザ１と第一のレンズ２との位置ずれが２０μｍ生じて
も３ｄＢトレランス±１００μｍを満足する。
【００３６】以上述べた実施例の光伝送モジュールは、
半導体レーザ１と第一のレンズ２との間に位置ずれが生
じても、図４に示すように、トレランス曲線のシフトの
発生を抑制することができ、光結合効率がよい光伝送モ
ジュールを低価格で歩留よく提供することができる。
半導体レーザ１と第一のレンズ２との間に位置ずれが生
じても、図４に示すように、トレランス曲線のシフトの
発生を抑制することができ、光結合効率がよい光伝送モ
ジュールを低価格で歩留よく提供することができる。
【００３７】次に、本発明の第一の実施の形態を図２を
用いて説明する。図２は本発明による光伝送モジュール
の第ニの実施例を示す一部断面側面図である。図２の実
施例においても、第二のレンズ３はモジュールパッケー
ジ５に予め固定されており、また第一のレンズ２の第二
のレンズ３に近い側の主面３２と第二のレンズ３の第一
のレンズ２に近い側の主面３３との光学的距離ｄをｄ＝
ｆ１＋ｆ２としている。
用いて説明する。図２は本発明による光伝送モジュール
の第ニの実施例を示す一部断面側面図である。図２の実
施例においても、第二のレンズ３はモジュールパッケー
ジ５に予め固定されており、また第一のレンズ２の第二
のレンズ３に近い側の主面３２と第二のレンズ３の第一
のレンズ２に近い側の主面３３との光学的距離ｄをｄ＝
ｆ１＋ｆ２としている。
【００３８】図２に示す実施例の図１と異なる点は、第
一のレンズ２と第二のレンズ３との間に、半導体レーザ
１への反射戻り光の入射を抑制する光アイソレータ７が
備わっていることである。図１では、第一のレンズ２と
第二のレンズ３との間に何も存在しなかったため、光学
的距離ｄは物理的な距離ｄと同一とみなすことができた
が、図２の場合は、光アイソレータ７を構成する部材の
屈折率を考慮して物理的な配置を決める必要がある。光
アイソレータ７は通常偏光子、ファラデー回転子、及び
検光子により構成されるが、例えばそれらの中のある部
材の屈折率がｎ１、厚さがｄ１であった場合、その光学
的厚さｄ１ｏはｄ１ｏ＝ｄ１×ｎ０／ｎ１（ｎ０：空間
の屈折率、通常は空気の屈折率ｎ０＝１）となる。その
他の部材についても同様の考慮を入れて、光学的距離ｄ
がｄ＝ｆ１＋ｆ２を満たすように物理的距離を決定す
る。
一のレンズ２と第二のレンズ３との間に、半導体レーザ
１への反射戻り光の入射を抑制する光アイソレータ７が
備わっていることである。図１では、第一のレンズ２と
第二のレンズ３との間に何も存在しなかったため、光学
的距離ｄは物理的な距離ｄと同一とみなすことができた
が、図２の場合は、光アイソレータ７を構成する部材の
屈折率を考慮して物理的な配置を決める必要がある。光
アイソレータ７は通常偏光子、ファラデー回転子、及び
検光子により構成されるが、例えばそれらの中のある部
材の屈折率がｎ１、厚さがｄ１であった場合、その光学
的厚さｄ１ｏはｄ１ｏ＝ｄ１×ｎ０／ｎ１（ｎ０：空間
の屈折率、通常は空気の屈折率ｎ０＝１）となる。その
他の部材についても同様の考慮を入れて、光学的距離ｄ
がｄ＝ｆ１＋ｆ２を満たすように物理的距離を決定す
る。
【００３９】本実施例における第二のレンズ３の固定方
式は、図１の実施例において技術した方式でも構わな
い。また、光学的距離ｄの範囲についても、図１の実施
例と同様である。
式は、図１の実施例において技術した方式でも構わな
い。また、光学的距離ｄの範囲についても、図１の実施
例と同様である。
【００４０】このような形態をした光伝送モジュール
は、図１の実施例と同様、半導体レーザ１と第一のレン
ズ２との間に位置ずれが生じても、図４に示すようにト
レランス曲線のシフトが発生を抑制することができ、光
結合効率を有する光伝送モジュールを低価格で歩留よく
提供することができる。
は、図１の実施例と同様、半導体レーザ１と第一のレン
ズ２との間に位置ずれが生じても、図４に示すようにト
レランス曲線のシフトが発生を抑制することができ、光
結合効率を有する光伝送モジュールを低価格で歩留よく
提供することができる。
【００４１】
【発明の効果】本発明によれば、結合効率不良の発生を
抑制することができるため、低価格かつ高結合効率の光
伝送モジュールを高歩留で提供することができる。
抑制することができるため、低価格かつ高結合効率の光
伝送モジュールを高歩留で提供することができる。
【図１】本発明による光伝送モジュールの第一の実施例
を示す一部断面側面図である。
を示す一部断面側面図である。
【図２】本発明による光伝送モジュールの第ニの実施例
を示す一部断面側面図である。
を示す一部断面側面図である。
【図３】本発明による光伝送モジュールの光結合系の結
合概念を示す模式図である。
合概念を示す模式図である。
【図４】光伝送モジュールにおける第一のレンズと第二
のレンズの間の位置ずれに対する結合効率を示す特性図
である。
のレンズの間の位置ずれに対する結合効率を示す特性図
である。
【図５】従来の光伝送モジュールの光結合系の結合概念
を示す模式図である。
を示す模式図である。
【図６】光伝送モジュールにおける第一のレンズと第二
のレンズの間の位置ずれに対する結合効率を示す特性図
である。
のレンズの間の位置ずれに対する結合効率を示す特性図
である。
【図７】レンズ間距離とレンズの焦点距離に対するトレ
ランス曲線のシフト量を示す特性図である。
ランス曲線のシフト量を示す特性図である。
【図８】レンズの焦点距離に対する第二のレンズが２ｄ
Ｂ下がる場合のトレランスを示す特性図である。
Ｂ下がる場合のトレランスを示す特性図である。
【図９】図９はレンズの焦点距離に対する第二のレンズ
が３ｄＢ下がる場合のトレランスを示す特性図である。
が３ｄＢ下がる場合のトレランスを示す特性図である。
１…半導体レーザ、２…第一のレンズ、３…第二のレン
ズ、４…光ファイバ、５…モジュールパッケージ、６…
フォトダイオード、７…アイソレータ、１１…光ビー
ム、１２…半導体レーザと第一のレンズの位置ずれ、１
３…第一のレンズ通過後の光ビームの角度ずれ、１４…
第二のレンズ通過後の光ビームの角度ずれ、１５…光ビ
ーム結像位置移動量（光ファイバ移動量）、２１…アブ
アセンブリ（Ｓｉ基板）、２２…Ｖ溝、３１…第一のレ
ンズの発光素子に近い側の主面、３２…第一のレンズの
第二のレンズに近い側の主面、３３…第二のレンズの第
一のレンズに近い側の主面、３４…第二のレンズの光フ
ァイバに近い側の主面。
ズ、４…光ファイバ、５…モジュールパッケージ、６…
フォトダイオード、７…アイソレータ、１１…光ビー
ム、１２…半導体レーザと第一のレンズの位置ずれ、１
３…第一のレンズ通過後の光ビームの角度ずれ、１４…
第二のレンズ通過後の光ビームの角度ずれ、１５…光ビ
ーム結像位置移動量（光ファイバ移動量）、２１…アブ
アセンブリ（Ｓｉ基板）、２２…Ｖ溝、３１…第一のレ
ンズの発光素子に近い側の主面、３２…第一のレンズの
第二のレンズに近い側の主面、３３…第二のレンズの第
一のレンズに近い側の主面、３４…第二のレンズの光フ
ァイバに近い側の主面。
フロントページの続き
(72)発明者 刀祢平 高一郎
神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 日
本オプネクスト株式会社内
Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA03 CA00 CA20 CA21
DA12 DA35
5F073 AB21 AB27 AB28 AB30 BA02
FA02 FA06 FA13 FA30
Claims (10)
- 【請求項１】発光素子と、光ファイバと、前記発光素子
からの光をコリメートする第一のレンズと、コリメート
された光を光ファイバに集光させる第二のレンズとを備
え、前記第一のレンズの焦点距離をｆ１、前記第二のレ
ンズの焦点距離をｆ２としたとき、前記第一のレンズの
前記第二のレンズに近い側の主面と前記第二のレンズの
前記第一のレンズに近い側の主面との間の光学的な距離
ｄが｜ｄ-（ｆ１+ｆ２）｜≦５×ｆ１を満足させるよう
に前記第１のレンズと前記第２のレンズを配置すること
を特徴とする光伝送モジュール。 - 【請求項２】発光素子と、光ファイバと、前記発光素子
からの光をコリメートする第一のレンズと、コリメート
された光を光ファイバに集光させる第二のレンズとを備
え、前記第一のレンズの焦点距離をｆ１、前記第二のレ
ンズの焦点距離をｆ２としたとき、前記第一のレンズの
前記第二のレンズに近い側の主面と前記第二のレンズの
前記第一のレンズに近い側の主面との間の光学的な距離
ｄがｆ１＋ｆ２近傍となるように前記第１のレンズと前
記第２のレンズを配置することを特徴とする光伝送モジ
ュール。 - 【請求項３】請求項２記載の光伝送モジュールにおい
て、前記第１のレンズと前記第２のレンズは、前記光学
的距離ｄが｜ｄ−（ｆ１＋ｆ２）｜≦２×ｆ１を満たす
ように配置されることを特徴する光伝送モジュール。 - 【請求項４】請求項１または２記載の光伝送モジュール
において、前記第１のレンズと前記第２のレンズは、前
記第一のレンズの焦点距離ｆ１と前記第二のレンズの焦
点距離ｆ２との関係が、ｆ２／ｆ１≧５となるように配
置されることを特徴とする光伝送モジュール。 - 【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載の光伝送
モジュールにおいて、前記第一のレンズはパッシブアラ
イメント方式により調整される構造であることを特徴と
する光伝送モジュール。 - 【請求項６】請求項５記載の光伝送モジュールにおい
て、前記第一のレンズはシリコン基板上に形成された溝
に載置されることを特徴とする光伝送モジュール。 - 【請求項７】請求項１乃至６のいずれかに記載の光伝送
モジュールにおいて、前記第一のレンズと前記第二のレ
ンズとの光軸間、もしくは前記第二のレンズと前記光フ
ァイバの光軸間のいずれかに前記発光素子への反射戻り
光の入射を抑制するアイソレータが配置されていること
を特徴とする光伝送モジュール。 - 【請求項８】請求項１乃至７記載のいずれかに記載の光
伝送モジュールにおいて、前記発光素子は、出力が１０
ｍＷ（１０ｄＢｍ）以下のレーザであることを特徴とす
る光伝送モジュール。 - 【請求項９】請求項８記載の光伝送モジュールにおい
て、前記光モジュールは、伝送容量２．５Ｇｂｉｔ／ｓ
で伝送距離が１５ｋｍ以上、もしくは伝送容量１０Ｇｂ
ｉｔ／ｓ以上で伝送距離２ｋｍ以上の光ファイバ網に接
続されるものであることを特徴とする光伝送モジュー
ル。 - 【請求項１０】請求項８記載の光伝送モジュールにおい
て、前記光モジュールは、伝送容量１０Ｇｂｉｔ／ｓ以
上で伝送距離２ｋｍ以下の光ファイバ網に接続されるも
のであることを特徴とする光伝送モジュール。
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| JP2001299942A JP2003107295A (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 光伝送モジュール |
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- 2001-09-28 JP JP2001299942A patent/JP2003107295A/ja active Pending
-
2002
- 2002-01-17 US US10/052,626 patent/US7044652B2/en not_active Expired - Fee Related
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- 2002-01-20 CN CNB021077649A patent/CN1232852C/zh not_active Expired - Lifetime
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