JP2010050137A - 光モジュール、それを用いた光通信装置及び反射光路設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光モジュール２Ａからのレーザ光Ｒ１の出力特性の安定化を図る。
【解決手段】反射光Ｒ２を遮る遮光体８と、レーザ光Ｒ２が反射される際に、その反射光Ｒ２を遮光体８に向けて反射させる反射光路設定体７とを設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レーザ光を出射するレーザ素子を備えた光モジュール、それを用いた光通信装置及び反射光路設定方法に関する。

近年、光通信の分野において、伝送容量の増大が強く望まれ、かかる要求を背景として光通信に用いられる光モジュールの高機能化、小型化及び低価格化に関する技術開発が進められている。

光モジュールは、レーザ光を出射するレーザ素子、このレーザ素子を収納するパッケージ、このパッケージに設けられた透明ガラスを備え、パッケージの外には、光ファイバが配置されている。そして、透明ガラスを透過したレーザ光が光ファイバに入射する。

また、パッケージ内には、レーザ素子から出射されたレーザ光のパワーをモニタするモニタ素子が設けられている。そして、モニタ結果に基づき、レーザ素子の出力パワーが制御されている。

さらに、レーザ光を効率よく光ファイバに入射させるために、コリメートレンズや集光レンズ等の種々のレンズが設けられている。

なお、本明細書において、透明ガラス、各種レンズの入射面や出射面は、以下の定義に従う。即ち、レーザ素子から出射されたレーザ光が目標物（例えば光ファイバ）に向かって進む際に、このレーザ光が透明ガラスや各種レンズに入射する面を入射面、これらから出射する面を出射面とする。

このような構成において、レーザ素子から出射されたレーザ光が、透明ガラス、集光レンズにおける入射面や出射面で反射して、レーザ素子やモニタ素子に入射することがある。反射光がレーザ素子に入射すると、レーザ素子は損傷を受けたり、その出力特性が不安定になったりする。

そこで、特開平４−３５５７０５号公報（特許文献１）及び特開平９−１７８９８６号公報（特許文献２）は、透明ガラスを傾けた構成を提案している。図１１は、特許文献１に開示されている光モジュールの縦断面図である。

パッケージ１００に設けられている透明ガラス１０１の入射面や出射面は、パッケージ１００の天井の方向（図１１において紙面上方向）に向いている。これによりコリメートレンズ１０４を通り透明ガラス１０１に入射したレーザ光の一部が、この透明ガラス１０１の入射面や出射面で反射されても、反射光Ｐ２の光路は、レーザ光Ｐ１の光路と異なるようになる。従って、反射光Ｐ２は、レーザ素子１０３に入射し難くなる。符号１０５はモニタ素子を示し、レーザ素子１０３からのレーザ光Ｐ１’を受光する。

また、特開平９−２５８０７１号公報（特許文献３）は、集光レンズの作用をなす球面平凸レンズの平面を傾けた構成を提案している。図１２は、特許文献３に開示されている光モジュールの構成を示す図で、図１２（ａ）は光モジュールの水平断面図、図１２（ｂ）は球面平凸レンズ１１０自体をレーザ光Ｐ３の光路に対して傾けた場合の説明図、図１２（ｃ）は球面平凸レンズ１１０の平面１１１をレーザ光Ｐ３の光路に対して傾けた場合の説明図である。

パッケージ１１５の外壁には、光ファイバ１１６を保持する筒状のフェルールホルダ１１７が設けられている。このフェルールホルダ１１７内には、平面１１１を備える球面平凸レンズ１１０が収納されている。そして、レーザ素子１１８からのレーザ光Ｐ３はコリメートレンズ１２０により平行光に変換され、球面平凸レンズ１１０に入射する。

このとき、レーザ光Ｐ３の光路に対して球面平凸レンズ１１０の平面１１１が傾いているので、平面１１１で反射されたレーザ光Ｐ４の光路は、入射光Ｐ３の光路と異なる光路となる。これにより、レーザ素子１１８に反射光が、入射する場合が少なくなる。符号１１９はモニタ素子を示し、レーザ素子１１８からのレーザ光Ｐ４’を受光する。

特開平４−３５５７０５号公報 特開平９−１７８９８６号公報 特開平９−２５８０７１号公報

特許文献１〜特許文献３は、レーザ素子１０３，１１８に入射する反射光Ｐ２，Ｐ４を防止することを目的としている。他方、上記各特許文献は、光モジュールからのレーザ光の出力パワーや波長等の出力特性に影響を与えるレーザ素子以外の部材に、反射光が入射する場合を想定していない。しかし、このような部材に反射光が入射する場合がある。このような場合には、光モジュールの出力特性が不安定となる問題が生じる。

本発明の目的は、上述した課題を解決する光モジュール、それを用いた光通信装置及び反射光路設定方法を提供することにある。

本発明は、レーザ光を出射するレーザ素子を備えた光モジュールであって、レーザ光が反射される際に、その反射光を所定の方向に反射させる反射光路設定体と、反射光を遮る遮光体と、を備えることを特徴とする。

レーザ光が反射されても、その反射光が、レーザ素子から出射されるレーザ光の出力パワーや波長等の出力特性に影響を与える部材に入射しなくなるので、レーザ素子の出力特性が安定化する。

本発明の第１の実施形態を説明する。図１は、本実施形態にかかる光モジュールの縦断面図である。光モジュール２Ａは、レーザ光Ｒ１を出射するレーザ素子４と、反射光路設定体７と、遮光体８とを備える。

遮光体８は、入射してくる反射光を遮るものである。反射光路設定体７は、反射されるレーザ光Ｒ２（以後、反射光Ｒ２と記載する）の光路が遮光体８に向かうように設定するものである。

なお、本明細書では、レーザ素子から目標物(例えば、光ファイバ）に向かうレーザ光の光路を入射光路と記載し、このレーザ光が気密封止ガラス等により反射されてレーザ素子側に戻る反射光の光路を反射光路と記載する。従って、反射光路設定体は、反射光路が遮光体に向かうようにレーザ光を反射する。

以上の構成で、レーザ素子４からのレーザ光Ｒ１が反射されても、反射光路設定体７は、その反射光Ｒ２が遮光体８に向かうように反射光路を設定する。そして、遮光体８は、この反射光Ｒ２を遮光する。従って、反射光Ｒ２は、レーザ素子４から出射されるレーザ光Ｒ１のパワーや波長等の光モジュールの出力特性に影響を与える部材に入射しない。

なお、本実施形態は、反射光路設定体７により設定された反射光の光路が複数存在する場合に、複数の遮光体を用いることを妨げるものではない。

また、少なくとも反射光Ｒ２が入射しても、光モジュール２Ａから出射されるレーザ光のパワーや波長等の出力特性に影響を与えない物であれば、具体的に遮光体８を特定することを要しない。本実施形態では、遮光体８としてレーザ素子４を支持するベースを例示する。

さらに、遮光体８は、光モジュールに既に用いられている物に限定されず、反射光Ｒ２を遮光する目的で新たに設けた物でもよい。

以上により、反射光が、光モジュールから出射されるレーザ光のパワーや波長等の出力特性に影響を与える部材に入射するのを防止できる。従って、レーザパワー等の出力特性が安定化した光モジュールの提供が可能になる。

次に、本発明の第２の実施形態を説明する。図２は、本実施形態にかかる光モジュールの縦断面図である。なお、上述した実施形態と同一の構成要素に関しては、同一の符号を用いて作用効果の説明を適宜省略する。

光モジュール２Ｂは、概略矩形状のパッケージ１２、気密封止ガラス（光学素子）１６、パッケージ１２内に設けられたベース８、レーザ素子４、モニタ素子６、コリメートレンズ１８を備えている。ベース８は、遮光体として機能する。

レーザ素子４は、気密封止ガラス１６の方向にレーザ光Ｒ１を出射すると共に、モニタ素子６の方向にレーザ光Ｒ３を出射する。モニタ素子６は、レーザ光Ｒ３を受光して、受光量に応じたモニタ信号を出力する。そして、レーザ素子４の出力パワーは、モニタ信号に基づき所望の出力パワーを持つように制御される。コリメートレンズ１８は、レーザ光Ｒ１を平行光に変換する。モニタ素子６、レーザ素子４、コリメートレンズ１８は、この順序で気密封止ガラス１６に向かってベース８上に配置されている。

気密封止ガラス１６は、パッケージ１２の１つの側壁に設けられた開口１４を覆いパッケージ１２内を気密に封止する。また、気密封止ガラス１６は、円板状等の形状を持つ厚みが略一定の透明体で、レーザ素子４からのレーザ光Ｒ１を透過させる。そして、少なくとも、この気密封止ガラス１６における入射面１６ａの法線方向にベース８が位置するように、気密封止ガラス１６はレーザ光Ｒ１に対して傾けて設けられている。

気密封止ガラス１６の入射面１６ａや出射面１６ｂは、反射光路設定体として機能する。以下の説明では、気密封止ガラス１６の入射面１６ａが反射光路設定体として機能する場合について説明するが、出射面１６ｂが反射光路設定体として機能する場合も同様の説明が可能である。これは気密封止ガラス１６の厚みが略一定であることから入射面１６ａや出射面１６ｂが、反射光路設定体として同じ作用をなすためである。

気密封止ガラス１６を傾けて設けたのは、以下のような理由による。即ち、気密封止ガラス１６の入射面１６ａでレーザ光Ｒ１の一部が反射される。この反射された反射光Ｒ２が、レーザ素子４に入射すると、レーザ素子４が損傷を受けたり、その出力特性が不安定になることがある。また、反射光Ｒ２がモニタ素子６に入射すると、入射した反射光Ｒ２に相当する光量分だけモニタ素子６から出力されるモニタ信号が大きくなる。この結果、レーザ素子４は所望する出力パワーより小さい出力パワーに制御されてしまう。なお、レーザ素子４の所望する出力パワーとは、予め設定されたレーザ素子４の出力パワーをいう。

そこで、上述したように気密封止ガラス１６の入射面１６ａの法線方向にベース８が位置するように、この気密封止ガラス１６の入射面１６ａを傾けている。これにより、レーザ光Ｒ１は入射面１６ａで反射し、その反射光Ｒ２はベース８に向かうようになる。ベース８は遮光体として機能するので、反射光Ｒ２は遮られる。従って、反射光Ｒ２は、モニタ素子６やレーザ素子４等の光モジュールから出射されるレーザ光のパワーや波長等の出力特性に影響を与える部材に入射しなくなる。

気密封止ガラス１６を傾けることにより、入射光路と反射光路とは異なる光路となる。従って、反射光Ｒ２がレーザ素子４に入射し難くなる。しかし、入射光路と反射光路とを異なる光路にすると、反射光Ｒ２がモニタ素子６に入射する場合が生じる。

このことを図３を参照して説明する。図３は、特開平４−３５５７０５号公報に開示された構成における上記問題点を模式的に示した説明図である。図３では、気密封止ガラス２１０における入射面２１０ａの法線方向は、遮光体の存在しない方向（紙面上方向）を向いている。

この構成では、反射光Ｒ２２はレーザ素子２０４に入射しない。しかし、この反射光Ｒ２２が、コリメートレンズ２１６に再び入射し、このコリメートレンズ２１６で屈折されてモニタ素子２１４に入射することがある。このような場合、モニタ素子２１４はレーザ素子２０４の出力パワーを正確にモニタできなくなる。

上記考察に基づき、本実施形態においては、図４に示すように、気密封止ガラス１６の入射面１６ａからの反射光Ｒ２がベース８に向かうように、この入射面１６ａを傾けて設けている。

図４は、入射面１６ａを傾けたときに、この入射面１６ａからの反射光Ｒ２の光路を模式的に示した説明図である。入射面１６ａからの反射光Ｒ２は、コリメートレンズ１８に入射し、屈折して出射される。コリメートレンズ１８から出射された反射光Ｒ２の光路の延長線上には、ベース８が位置するので、反射光Ｒ２は、このベース８で遮られる。従って、反射光Ｒ２は、モニタ素子６に入射しない。また、レーザ光Ｒ１と反射光Ｒ２との光路が異なるので、反射光Ｒ２はレーザ素子４に入射し難くなる。

このように、気密封止ガラスの入射面を傾けて反射光がベースで遮られるようにしたので、この反射光がレーザ素子やモニタ素子に入射することが防止できる。従って、レーザ素子が損傷を受けたり、その出力特性が不安定になることがない。また、レーザ素子の出力パワーが正確にモニタできるので、このレーザ素子の出力パワー制御が高精度に行える。よって、レーザ素子の出力特性が安定した光モジュールの提供が可能になる。

次に、本発明の第３の実施形態を説明する。なお、上述した実施形態と同一の構成要素に関しては、同一の符号を用いて作用効果の説明を適宜省略する。

これまでの実施形態では、遮光体としてベースを例に説明した。本実施形態は、遮光体の他の例として配線板を用いた場合の構成に関する。図５は、本実施形態にかかる光モジュール２Ｃの水平断面図を示している。

光モジュール２Ｃは、パッケージ１２、気密封止ガラス１６、ベース８、レーザ素子４、モニタ素子６、コリメートレンズ１８を備える。また、光モジュール２Ｃは、モニタ素子６やレーザ素子４の信号端子となる配線板２０を備える。この配線板２０は、レーザ素子４やモニタ素子６と隣接してベース８の上に設けられ、レーザ素子４やモニタ素子６の電力供給用の端子板をなしている。

そして、本実施形態では、反射光路設定体をなす気密封止ガラス１６の入射面１６ａからの反射光Ｒ２が配線板２０に入射するように、この入射面１６ａを傾けている。即ち、入射面１６ａの法線方向に、配線板２０が位置している。従って、反射光Ｒ２は、配線板２０により遮られる。

このように、気密封止ガラスの入射面を傾けて反射光が配線板で遮られるようにしたので、この反射光がレーザ素子やモニタ素子に入射することが防止できる。従って、レーザ素子が損傷を受けたり、その出力特性が不安定になることがない。また、レーザ素子の出力パワーが正確にモニタできるので、このレーザ素子の出力パワーが高精度に制御できる。よって、レーザ素子の出力特性が安定した光モジュールの提供が可能になる。

次に、本発明の第４の実施形態を説明する。なお、上述した各実施形態と同一の構成要素に関しては、同一の符号を用いて作用効果の説明を適宜省略する。

図６は、本実施形態にかかる光モジュール２Ｄの縦断面図である。本実施形態にかかる光モジュール２Ｄは、パッケージ１２、気密封止ガラス１６、ベース８、レーザ素子４、モニタ素子６、コリメートレンズ１８を備える。また、光モジュール２Ｄは、集光レンズ（光学素子）２２及びスリーブ２４を備える。

なお、上記構成要素の他に、図６においては、ペルチェ素子等の冷却素子２６及び白金抵抗測温体（例えば、白金/白金１３％ロジウム）等をセンサとする温度検出器２８が設けられている。以下の説明では、これらを設けた場合を例に説明するが、冷却素子２６及び温度検出器２８は、本実施形態に限定を加えるものではない。

冷却素子２６は、パッケージ１２とベース８との間に配置され、このベース８にレーザ素子４、モニタ素子６、コリメートレンズ１８及び温度検出器２８が設けられている。コリメートレンズ１８、レーザ素子４及びモニタ素子６は、気密封止ガラス１６に近い方からこの順序でベース８上に配置されている。

また、スリーブ２４は、集光レンズ２２を収納する第１スリーブ２４ａと、フェルールに装着された光ファイバやレセプタクルが取付けられる第２スリーブ２４ｂとにより構成されている。図６は、第２スリーブ２４ｂに、光ファイバ３０ａの端面に光アイソレータ３０ｂが設けられてなる光アイソレータ付き光ファイバ３０を装着した場合を示している。

光アイソレータ３０ｂは、入射するレーザ光Ｒ１を一方向にのみ通過させる作用をなし、例えば単一の光学結晶と、その前後に配置された二つの偏光子とから構成される。光アイソレータは種々の構成が知られているが、本実施形態は光アイソレータの構成により限定を受けるものではない。要は、入射するレーザ光Ｒ１を一方向にのみ通過させる作用をなせばよい。

このような光アイソレータ３０ｂにより、レーザ光Ｒ１が光ファイバ３０ａの端面で反射しても、この反射光は光アイソレータ３０ｂを通過できないため、レーザ素子４側に戻らない。従って、光ファイバ３０ａの端面で反射されたレーザ光が、レーザ素子４やモニタ素子６に入射するのを防止できる。

なお、光アイソレータ３０ｂと光ファイバ３０ａとを別体に設けた場合には、これらの間に空間が発生して光モジュールが大型化する。しかし、本実施形態のように光アイソレータ付き光ファイバ３０を用いることにより上記空間を小さくでき又は無くすことができるので、光モジュールの小型化が可能になる。

気密封止ガラス１６は、パッケージ１２に半田等で固定されて、パッケージ１２内を気密に封止しつつ、レーザ素子４からのレーザ光Ｒ１を透過させる円板状等の形状を持つ厚み略一定の透明体である。本実施形態においては、気密封止ガラス１６の入射面１６ａは、先の実施形態において説明したように、反射光Ｒ２が遮光体の作用をなすベース８に入射するように傾いている。

温度検出器２８は、ベース８に載置され又はベース８に埋設される。図６は、温度検出器２８をベース８に載置された場合を示している。そして、温度検出器２８がレーザ素子４の温度を検出して、その検出結果を温度信号として出力する。冷却素子２６は、温度信号に基づきレーザ素子４の温度を調整する。なお、温度検出器２８が検出する温度はベース８の温度であり、冷却素子２６により制御される温度はベース８の温度である。しかし、ベース８の熱容量はレーザ素子４の熱容量より大きいため、ベース８の温度は、実質レーザ素子４の温度と略等しいと考えることができる。

ベース８は、冷却素子２６に半田等を用いて固定され、レーザ素子４、モニタ素子６及び温度検出器２８を載置する素子設置部８ａと、コリメートレンズ１８を載置するレンズ設置部８ｂとを備えている。

レーザ素子４は、金スズ半田等により素子設置部８ａに固定されて、気密封止ガラス１６の方向にレーザ光Ｒ１を出射すると共に、モニタ素子６の方向にレーザ光Ｒ３を出射する。

コリメートレンズ１８は、レーザ素子４からのレーザ光Ｒ１を平行光に変換する。集光レンズ２２は入射面が球面又は非球面をなしてレーザ光Ｒ１を集光する。レーザ光Ｒ１を集光するのは、このレーザ光Ｒ１を高効率で光ファイバと光結合させるためである。

図６では、出射面が平面をなす集光レンズ２２を示すが、入射面が平面をなし出射面が球面又は非球面をなしてもよい。本実施形態では、集光レンズ２２の出射面２２ａが平面である場合を例に説明する。

集光レンズ２２における出射面２２ａは、第１スリーブ２４ａの中心軸に対して傾けて設けられている。その傾斜の向きは、出射面２２ａにおける外面側の法線の向きと反対の向きである。この反対の向きに遮光体が存在する。本実施形態の場合は、ベース８が遮光体として機能し、このベース８が図６においてレーザ光Ｒ１より下側に位置しているので、出射面２２ａは下側に傾いている。そして、集光レンズ２２の出射面２２ａ及び気密封止ガラス１６の入射面１６ａが、反射光路設定体をなしている。

レーザ光Ｒ１は、集光レンズ２２の出射面２２ａを透過する際に屈折し、かつ、この出射面２２ａが傾斜しているので、レーザ光Ｒ１の延長線Ｒ１’とずれた位置に集光する。以下、この集光した点を集光点と記載する。具体的には、集光点Ｋは延長線Ｒ１’に対して、図６において紙面上方向にずれる。

光ファイバ３０ａのコアは、第２スリーブ２４ｂの中心軸と一致するように設けられる。このとき第１スリーブ２４ａと第２スリーブ２４ｂとの中心軸が同一線上に設けられていると、レーザ光Ｒ１の集光点Ｋは光ファイバ３０ａのコア位置からずれる。従って、レーザ光Ｒ１を高効率で光ファイバと光結合させることができなくなる。

そこで、第２スリーブ２４ｂの中心軸上にレーザ光Ｒ１の集光点Ｋが形成されるように、第１スリーブ２４ａに対する第２スリーブ２４ｂの位置を調整している。これによりレーザ光Ｒ１はコアの位置に集光点Ｋを形成して、光ファイバと高効率で光結合する。

このような構成で、レーザ素子４からコリメートレンズ１８の方向にレーザ光Ｒ１が出射し、またモニタ素子６の方向にレーザ光Ｒ３が出射する。

レーザ光Ｒ１は、このコリメートレンズ１８で平行光に変換され、気密封止ガラス１６を透過し、集光レンズ２２に入射する。そして、レーザ光Ｒ１は集光レンズ２２により光ファイバ３０ａのコアの位置に集光する。

一方、レーザ光Ｒ３は、このモニタ素子６に入射する。そして、このモニタ素子６からレーザ光Ｒ３のパワーに応じたモニタ信号が出力され、このモニタ信号に基づきレーザ素子４の出力パワーが制御される。

また、温度検出器２８は、レーザ素子４の温度を検出して、この検出結果を温度信号として冷却素子２６に出力する。冷却素子２６は、レーザ素子４の温度が予め設定された温度範囲内となるように、温度信号に基づきベース８を介してレーザ素子４を冷却又は加熱する。光モジュールの長時間運転等により、レーザ素子４の温度が変動することがある。レーザ素子４の温度が変動すると、このレーザ素子４の出力パワーが変動する。しかし、上述したように冷却素子２６によりレーザ素子４の温度を制御するので、レーザ素子４の出力パワーの変動が抑制できるようになる。

このような構成における集光レンズ２２の出射面２２ａからの反射光Ｒ２’の挙動を説明する。出射面２２ａは、ベース（遮光体）８側に傾斜して設けられているので、反射光Ｒ２’は入射光Ｒ１と異なる光路を戻る。

反射光Ｒ２’は、気密封止ガラス１６を通過する際に屈折する。このとき、気密封止ガラス１６の厚みが略一定であるため、気密封止ガラス１６の出射面１６ｂに入射する際の反射光Ｒ２’と、入射面１６ａから出射した後の反射光Ｒ２’との光路は、重ならないが方向は同じである。従って、集光レンズ２２の出射面２２ａで反射されて、パッケージ１２内に戻った反射光Ｒ２’の光路は、ベース８の方向となる。よって、反射光Ｒ２’は、レーザ素子４やモニタ素子６に入射しない。

このように、集光レンズの出射面や気密封止ガラスの入射面を傾けて、それぞれの面からの反射光がベースで遮られるようにしたので、これらの反射光がレーザ素子やモニタ素子に入射することが防止できる。従って、レーザ素子が損傷を受けたり、その出力特性が不安定になることがない。また、レーザ素子の出力パワーが正確にモニタできるので、このレーザ素子の出力パワー制御が高精度に行える。よって、レーザ素子の出力特性が安定した光モジュールの提供が可能になる。

次に、本発明の第５の実施形態を説明する。なお、上述した各実施形態と同一の構成要素に関しては、同一の符号を用いて作用効果の説明を適宜省略する。図７は、本実施形態にかかる光モジュール２Ｅの縦断面図である。

本実施形態にかかる光モジュール２Ｅは、パッケージ１２、気密封止ガラス１６、ベース８、レーザ素子４、モニタ素子６、コリメートレンズ１８を備える。また、光モジュール２Ｅは、集光レンズ３２及びスリーブ２９を備える。

また、上記構成要素の他に、冷却素子２６及び温度検出器２８を設けることは可能である。以下の説明では、これらを設けた場合を例に説明する。

先の実施形態では、集光レンズの平面は傾斜して設けられていた。また、スリーブは集光レンズを収納する第１スリーブと光ファイバを収納する第２スリーブとに分割して構成されていた。そして、集光レンズで集光されたレーザ光の集光点が光ファイバのコア上に位置するように、第１スリーブに対する第２スリーブの位置を調整した。

これに対し、本実施形態では、集光レンズ３２及び光ファイバ３０ａを１つのスリーブ２９に収納し、かつ、集光レンズ３２の光軸及び光ファイバ３０ａの中心軸がスリーブ２９の中心軸と一致するように収納する。

そして、集光レンズ３２により集光されたレーザ光Ｒ１の集光点の位置をずらして、この集光点をスリーブ２９の中心軸上に位置させる。集光点の位置は、集光レンズ３２の光軸に対してレーザ素子の位置を変えることで行う。

このことを図８を参照して説明する。なお、コリメートレンズ１８や集光レンズ３２の光軸及び光ファイバ３０ａの中心軸がなす線を光学系軸Ｏと記載する。この光学系軸Ｏは、スリーブ２９の中心とも一致する。また、レーザ素子４において、レーザ光は活性層から出射されるが、本明細書ではかかる活性層の位置を含めレーザ素子４の位置と記載する。

図８（ａ）は、集光レンズ３２の出射面３２ａが紙面上反時計回りの方向に傾斜している場合を示している。この場合、集光レンズ３２により集光されたレーザ光Ｒ１の集光点Ｋ’は、レーザ素子４の位置より図８（ａ）の紙面下側にずれる。そこで、図８（ａ）においては、レーザ素子４の位置を光学系軸Ｏより、図８（ａ）の紙面上側にずらして、集光点Ｋ’が光学系軸Ｏ上に形成されるようにしている。

一方、図８（ｂ）は集光レンズ３２の出射面３２ａが紙面上時計回りの方向に傾斜している場合を示している。この場合、集光点Ｋ’は、レーザ素子４の位置より図８（ｂ）の紙面上側にずれる。そこで、図８（ｂ）においては、レーザ素子４の位置を光学系軸Ｏより図８（ｂ）の紙面下側にずらして、集光点Ｋ’が光学系軸Ｏ上に形成されるようにしている。

これらを纏めると、以下のようになる。出射面３２ａと光学系軸Ｏとの交点Ｕを始点とした出射面３２ａの外面側の法線Ｌにおける任意の点を法線上点Ｈとする。そして、この法線上点Ｈを通る光学系軸Ｏに垂直な線が、この光学系軸Ｏと交わる点を基準点とする。このとき、レーザ素子４をずらす方向は、基準点から法線上点Ｈに向かう方向となる。

ベース８は、先に説明したように、レーザ素子４やモニタ素子６が設置される素子設置部８ａより、図７及び図８において低い位置（紙面下側の位置）に、コリメートレンズ１８が設置されるレンズ設置部８ｂを備えている。この素子設置部８ａとレンズ設置部８ｂとのなす段差を調整することで、集光点Ｋ’が光学系軸Ｏ上に位置するように設定できる。

具体的には、光学系軸Ｏとコリメートレンズ１８の中心軸とが一致するように、レンズ設置部８ｂの高さを設定する。次に、このレンズ設置部８ｂの高さ位置に対して、集光点Ｋ’が光学系軸Ｏ上に位置するように素子設置部８ａの高さ、即ち上記段差を設定してレーザ素子４の高さを調整する。

これにより、レーザ光の集光点は、コアの位置に形成されて、レーザ光は光ファイバと高効率で光結合する。また、集光レンズ及び光ファイバを１つのスリーブで保持できるので、スリーブを分割構成とした場合に比べ部品点数の削減及び組み立て工数の削減が可能になる。

以上のように、集光レンズの出射面や気密封止ガラスの入射面を傾けて、それぞれの面からの反射光がベースにより遮られるようにしたので、この反射光がレーザ素子やモニタ素子に入射することが防止できる。従って、レーザ素子が損傷を受けたり、その出力特性が不安定になることがない。また、レーザ素子の出力パワーが正確にモニタできるので、このレーザ素子の出力パワーは高精度に制御できる。よって、レーザ素子の出力特性が安定した光モジュールの提供が可能になる。

さらに、レーザ光の集光点が光ファイバのコアの位置に形成されるようにしたので、レーザ光は光ファイバと高効率で光結合する。また、集光レンズ及び光ファイバが１つのスリーブで保持できるようにしたので、スリーブを分割構成とした場合に比べ部品点数の削減及び組み立て工数の削減が可能になる。よって、安価な光モジュールが提供可能になる。

次に、本発明の第６の実施形態を説明する。なお、上述した各実施形態と同一の構成要素に関しては、同一の符号を用いて作用効果の説明を適宜省略する。本実施形態は、レーザ素子から出射されたレーザ光が反射される際に、その反射光を設定する反射光路設定方法に関する。

図９は、本実施形態にかかる反射光路設定方法の手順を示す図である。反射光路設定方法は、反射手順Ｓ１と、遮光手順Ｓ２とを有する。

反射手順Ｓ１は、反射光路設定体等により反射されるレーザ光の光路を所定方向に反射させる手順である。また、遮光手順Ｓ２は、入射してくる反射光を遮る手順である。

このような手順を備えることにより、例えば気密封止ガラスや集光レンズ等でレーザ光が反射しても、その反射光の光路は遮光体に入射する方向となる。従って、反射光は、レーザ素子から出射されるレーザ光のパワーや波長等の出力特性に影響を与える部材に入射しない。

なお、本実施形態においては、反射手順Ｓ１において、気密封止ガラスや集光レンズ等におけるようにレーザ光を透過させる手順やレーザ光を集光する手順を含むことを排除しない。

以上のように、簡単、かつ、少ない手順で、反射光の光路が設定され、この反射光が遮光されるため、安価に反射光がレーザ素子やモニタ素子に入射するのを防止できる。従って、レーザ素子が損傷を受けたり、その出力特性が不安定になることがない。また、レーザ素子の出力パワーが正確にモニタできるので、このレーザ素子の出力パワーは高精度に制御できる。よって、レーザ素子の出力特性が安定した光モジュールの提供が可能になる。

次に、本発明の第７の実施形態を説明する。なお、上述した各実施形態と同一の構成要素に関しては、同一の符号を用いて作用効果の説明を適宜省略する。

本実施形態は、上述した各実施形態のいずれかにかかる光モジュールを用いて構成された光通信装置に関する。以下の説明では、第５の実施形態において示した光モジュールを用いた光通信装置を例に説明する。

図１０は、本実施形態にかかる光通信装置の構成図である。この光通信装置３は、光モジュール２Ｅ及びこの光モジュール２Ｅに接続された光ファイバ３０ａ、光モジュール２Ｅを駆動する制御・駆動回路３６を備えている。光ファイバ３０ａの他端には図示しない光通信機器が設けられている。

制御・駆動回路３６には、レーザ素子４、モニタ素子６、温度検出器２８、冷却素子２６がそれぞれ接続されている。なお、図１０においては、レーザ素子４、モニタ素子６、温度検出器２８、冷却素子２６を制御・駆動回路３６に直接接続した場合を示すが、配線板や接続端子を介して接続してもよい。

そして、制御・駆動回路３６には、所定の駆動データ（例えば、レーザ素子４の出力パワー設定値、レーザ素子４の設定温度、光通信のための信号データ等）が設定され、制御・駆動回路３６は、この駆動データに基づきレーザ素子４を駆動する。

レーザ素子４が駆動されることによりレーザ素子４からレーザ光Ｒ１が出射する。このレーザ光Ｒ１は、コリメートレンズ１８で平行光に変換されて気密封止ガラス１６を通過し、集光レンズ３２で集光されて光ファイバ３０ａに入射する。このとき、気密封止ガラス１６の入射面１６ａや集光レンズ３２の出射面３２ａは、遮光体をなすベース８の方向に傾斜しているので、これら入射面１６ａや出射面３２ａからの反射光は、レーザ素子４やモニタ素子６に入射することがない。従って、モニタ素子６は現在のレーザ素子４の出力パワーを正確にモニタすることができる。

このモニタ素子６からのモニタ信号は制御・駆動回路３６に入力し、制御・駆動回路３６は、入力したモニタ信号値と予め設定されたレーザ素子４の出力パワー設定値とを比較して、レーザ素子４の出力パワーを制御する。例えば、モニタ信号値が出力パワー設定値より大きい場合には、制御・駆動回路３６は、その差分に応じて出力パワーを下げるようにレーザ素子４を制御する。これにより、レーザ素子４の出力パワーが正確に制御される。

一方、レーザ素子４の温度は温度検出器２８により検出され、その検出結果が温度信号として制御・駆動回路３６に入力する。制御・駆動回路３６は、入力した温度信号と設定温度とを比較して、比較結果に基づき冷却素子２６を駆動する。例えば、入力した温度信号が設定温度より大きい場合には、制御・駆動回路３６は、その差分に応じてレーザ素子４の温度を下げるように冷却素子２６を制御する。これにより、レーザ素子４の温度は、略一定の範囲内に保たれるようになって、温度変化によるレーザ素子４の出力パワー変動が抑制できる。

以上により、光モジュールの出力特性が安定するので、高品質な光通信ができる光通信装置の提供が可能になる。

本発明の第１の実施形態の説明に適用される光モジュールの縦断面図である。 本発明の第２の実施形態の説明に適用される光モジュールの縦断面図である。 本発明の第２の実施形態の説明に適用される気密封止ガラスを紙面上方向に傾斜させた場合の光モジュールの模式図である。 本発明の第２の実施形態の説明に適用される気密封止ガラスを紙面下方向に傾斜させた場合の光モジュールの模式図である。 本発明の第３の実施形態の説明に適用される光モジュールの水平断面図である。 本発明の第４の実施形態の説明に適用される光モジュールの縦断面図である。 本発明の第５の実施形態の説明に適用される光モジュールの縦断面図である。 本発明の第５の実施形態の説明に適用される集光レンズの出射面の傾斜方向による作用の違いを説明する図で、（ａ）は紙面上反時計回りの方向に傾斜している場合、（ｂ）は紙面上時計回りの方向に傾斜している場合を示す図である。 本発明の第６の実施形態の説明に適用される反射光路設定方法における処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第７の実施形態の説明に適用される光通信装置の説明図である。 関連技術の説明に適用される光モジュールの縦断面図である。 関連技術の説明に適用される他の構成の光モジュールの構成図で、（ａ）は水平断面図、（ｂ）は球面平凸レンズ自体を光路を基準にして傾斜させた場合の図、（ｃ）は球面平凸レンズの平面を傾斜させた場合の図である。

符号の説明

２Ａ〜２Ｅ 光モジュール
４ レーザ素子
６ モニタ素子
８ ベース（遮光体）
１０，３０ａ 光ファイバ（目標物）
１２ パッケージ
１６ 気密封止ガラス（光学素子）
１８ コリメートレンズ
２０ 配線板
２２，３２ 集光レンズ
３６ 制御・駆動回路
Ｓ１ 反射手順
Ｓ２ 遮光手順

Claims (14)

1. レーザ光を出射するレーザ素子を備えた光モジュールであって、
   前記レーザ光が反射される際に、その反射光を所定の方向に反射させる反射光路設定体と、
   前記反射光を遮る遮光体と、を備えることを特徴とする光モジュール。
2. 請求項１に記載の光モジュールであって、
   前記レーザ光を透過させる光学素子を備え、前記光学素子の入射面又は出射面の少なくとも１つの面が、所定方向に傾斜して設けられて前記反射光路設定体をなすことを特徴とする光モジュール。
3. 請求項２に記載の光モジュールであって、
   少なくとも前記レーザ素子及び前記遮光体を収納するパッケージ内を気密に封止する気密封止ガラスを備え、前記気密封止ガラスが前記光学素子をなすことを特徴とする光モジュール。
4. 請求項２又は３に記載の光モジュールであって、
   前記レーザ光を屈折させるレンズを備え、前記レンズが前記光学素子をなすことを特徴とする光モジュール。
5. 請求項４に記載の光モジュールであって、
   前記レンズの光軸に対して前記レーザ素子の位置が調整されて、前記レンズにより屈折して集光されたレーザ光の集光点が所定位置に形成されることを特徴とする光モジュール。
6. 請求項５に記載の光モジュールであって、
   前記レーザ素子の位置調整の向きは、前記レンズの平面とこのレンズの光軸との交点を始点とする前記平面の外面側の法線上の点を法線上点とし、この法線上点を通る前記光軸に垂直な線が、この光軸と交わる点を基準点として、前記基準点から前記法線上点に向かう向きであることを特徴とする光モジュール。
7. 請求項４乃至５のいずれか１項に記載の光モジュールであって、
   前記レンズが、レーザ光を集光する集光レンズであることを特徴とする光モジュール。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光モジュールであって、
   前記レーザ素子が出射するレーザ光のパワーをモニタするモニタ素子を備え、かつ、前記モニタ素子が、前記遮光体で遮光される前記反射光の光路の延長線上に位置していることを特徴とする光モジュール。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光モジュールであって、
   前記レーザ素子からのレーザ光を平行光に変換するコリメートレンズを備え、前記遮光体が前記コリメートレンズを通過した前記反射光を遮光することを特徴とする光モジュール。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光モジュールであって、
    前記レーザ素子を支持するベースを備え、前記ベースが前記遮光体をなすことを特徴とする光モジュール。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光モジュールであって、
    少なくとも前記レーザ素子への電力供給に用いられる配線板を備え、前記配線板が前記遮光体をなすことを特徴とする光モジュール。
12. レーザ光を出射する請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光モジュールと、
    前記光モジュールを駆動する駆動回路と、
    前記光モジュールからのレーザ光が入射する光ファイバとを備えることを特徴とする光通信装置。
13. レーザ素子から出射されたレーザ光の反射光を所定の方向に反射させる反射手順と、
    前記反射手順により反射されてきた前記反射光を遮る遮光手順とを有することを特徴とする反射光路設定方法。
14. 請求項１３に記載の反射光路設定方法であって、
    前記反射手順が、前記レーザ光を透過させる手順又は前記レーザ光を集光する手順のうちの少なくとも１つの手順を含むことを特徴とする反射光路設定方法。

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