JP2002202439A - Optical waveguide body, optical waveguide device having it and optical module - Google Patents
Optical waveguide body, optical waveguide device having it and optical moduleInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信機器,光セ
ンサ等に好適に使用される発光素子や受光素子等の光半
導体素子を備えた光モジュールに関する。また、この光
モジュールに使用され、その外部からの反射戻り光を遮
断する光アイソレータや光センシング、測定のための波
長板等を備えた光導波体及びそれを用いた光導波デバイ
スに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical module having an optical semiconductor element such as a light emitting element or a light receiving element which is suitably used for an optical communication device, an optical sensor and the like. Further, the present invention relates to an optical waveguide provided with an optical isolator, an optical sensing device, and a wave plate for measurement and the like, which are used in the optical module to block reflected return light from the outside, and an optical waveguide device using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】光通信の光源に用いられるレーザーダイ
オード(以下、LDともいう)は、その出射光がある箇
所で反射して再びLDの活性層に戻ると、発振状態が乱
れ出射パワーの変動や波長ずれ等が生じ、これにより信
号が劣化する。特に、アナログ信号は上記の反射戻り光
によって劣化し易く、また、高密度な信号ほど反射戻り
光の影響を受け易いため、CATV等のアナログ伝送デ
ータの増加、大容量化、高速化に伴い、光アイソレータ
は不可欠な構成要素となってきている。2. Description of the Related Art A laser diode (hereinafter, also referred to as an LD) used as a light source for optical communication reflects an emitted light at a certain place and returns to an active layer of the LD again. And a wavelength shift, etc., which deteriorates the signal. In particular, analog signals are easily degraded by the above-mentioned reflected return light, and the higher the density of the signal, the more easily the reflected return light is affected. Therefore, with the increase in analog transmission data such as CATV, large capacity, and high speed, Optical isolators have become an essential component.
【0003】このような反射戻り光の問題を防止するた
めに、通常、LDは光を一方向のみに透過させる光アイ
ソレータと同じパッケージ内に搭載され、光モジュール
の一種であるLDモジュールを構成している。In order to prevent such a problem of reflected return light, the LD is usually mounted in the same package as an optical isolator that transmits light only in one direction, and constitutes an LD module which is a kind of optical module. ing.
【0004】以下に、光アイソレータの一般的な動作に
ついて簡単に説明する。図7に示すように、光アイソレ
ータ4は二つの偏光子19A、19Bでファラデー回転
子20を挟むようにして構成されている。このような構
成において、順方向光22はそのまま透過し、逆方向光
23は遮断される。なお、ファラデー回転子20は外部
から磁界を印加することでファラデー効果を得るもの
と、自発磁化により外部磁界なしでファラデー効果を持
つものがあるが、以下、簡単のため磁界を印加するため
の磁石等は図示しない場合があるものとする。[0004] The general operation of an optical isolator will be briefly described below. As shown in FIG. 7, the optical isolator 4 is configured such that the Faraday rotator 20 is sandwiched between two polarizers 19A and 19B. In such a configuration, the forward light 22 is transmitted as it is, and the backward light 23 is blocked. The Faraday rotator 20 has a Faraday effect by applying a magnetic field from outside, and a Faraday rotator 20 having a Faraday effect without an external magnetic field due to spontaneous magnetization. Are not shown in some cases.
【0005】次に、従来のLDモジュールの一例につい
て説明する。図10に示すように、LDモジュールJ1
は、パッケージ18内に少なくともLD15、レンズ6
A,6B、光アイソレータ4、シングルモード光ファイ
バ1の一端部等が収納されている。なお、図中16は受
光素子(以下、PDともいう)、17はペルティエクー
ラー、32は光ファイバ余長部を保護するためのラバー
ブーツである。Next, an example of a conventional LD module will be described. As shown in FIG. 10, the LD module J1
Is at least the LD 15 and the lens 6 in the package 18.
A, 6B, the optical isolator 4, one end of the single mode optical fiber 1 and the like are housed. In the figure, reference numeral 16 denotes a light receiving element (hereinafter, also referred to as PD), reference numeral 17 denotes a peltier cooler, and reference numeral 32 denotes a rubber boot for protecting the extra length of the optical fiber.
【0006】LD15から出射された光は、レンズ6A
でコリメートされ光アイソレータ4を通過し、レンズ6
Bで集光されシングルモード光ファイバ1に入射され
る。なお、各光部品は外部の環境から遮断するためパッ
ケージ18及びラバーブーツ32内に内蔵される。ま
た、レンズ6A,6Bには、ボールレンズ、両凸レン
ズ、非球面レンズ、またはグレイデッドインデックスレ
ンズ(以下、GRINレンズという)等が用いられる。The light emitted from the LD 15 is transmitted to the lens 6A.
And passes through the optical isolator 4 and the lens 6
The light is condensed by B and is incident on the single mode optical fiber 1. Each optical component is built in the package 18 and the rubber boot 32 in order to shield it from the external environment. In addition, a ball lens, a biconvex lens, an aspheric lens, a graded index lens (hereinafter, referred to as a GRIN lens), or the like is used as the lenses 6A and 6B.
【0007】このような光モジュールJ1では、光アイ
ソレータ4、レンズ6A、6B等は独立した部品とし
て、それぞれが別々にホルダーに固定された後にアライ
メントされるので、部品点数が多く調整も煩雑で大型化
するといった問題があった。In such an optical module J1, the optical isolator 4, the lenses 6A and 6B, etc., are aligned as independent parts after being fixed separately to the holder, so that the number of parts is large and adjustment is complicated and large. There was a problem of becoming.
【0008】また、光モジュール全体を小型化しアライ
メントを容易にするために、図11に示すように、先球
9を備えたコア拡大光ファイバ10を用いたファイバス
タブに光アイソレータ4を実装した光デバイスJ2も提
案されている(特開平10−68909号公報等を参
照)。As shown in FIG. 11, an optical isolator 4 is mounted on a fiber stub using a core-enlarged optical fiber 10 provided with a tip ball 9, in order to reduce the size of the entire optical module and facilitate alignment. A device J2 has also been proposed (see Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-68909).
【0009】この光デバイスJ2は、先球9を先端に形
成したコア拡大光ファイバ10を中心に保持したフェル
ール3に光アイソレータ4が配設され、全体がスリーブ
13内に固定されたファイバスタブ型光デバイスを構成
している。光デバイスJ2では、光アイソレータ4を備
えていても光アイソレータの無い光モジュールと同等の
工数で組み立てが可能になり非常に簡便に作製できる。This optical device J2 is a fiber stub type in which an optical isolator 4 is disposed on a ferrule 3 holding a core-enlarged optical fiber 10 formed at the tip of a tip sphere 9 at the center, and is entirely fixed in a sleeve 13. It constitutes an optical device. Even if the optical device J2 is provided with the optical isolator 4, the optical device J2 can be assembled with the same man-hour as the optical module without the optical isolator, and can be manufactured very easily.
【0010】また、コア拡大光ファイバを用いているの
で、焦点ずれ(光軸と平行方向でコア拡大光ファイバど
うしの距離に相当)のトレランスが大きいため、光ファ
イバどうしを離して、その間に光アイソレータ等の光学
素子を設置しても結合損失が少ないという利点がある。Further, since the core-expanded optical fiber is used, the tolerance of defocus (corresponding to the distance between the core-expanded optical fibers in the direction parallel to the optical axis) is large, so that the optical fibers are separated from each other and the Even if an optical element such as an isolator is provided, there is an advantage that coupling loss is small.
【0011】また、このようなコア拡大光ファイバは、
一般的なシングルモード光ファイバを局所的に加熱して
作られる。シングルモード光ファイバを加熱し、コアに
ドープされているGe等のドーパントを拡散させ、ドー
パントの拡散領域を広くするとともに比屈折率差を小さ
くしている。Further, such a core-expanded optical fiber is
It is made by locally heating a general single mode optical fiber. The single-mode optical fiber is heated to diffuse the dopant such as Ge doped in the core, thereby widening the diffusion region of the dopant and reducing the relative refractive index difference.
【0012】光ファイバのコアとクラッドの比屈折率差
が変らないままコア径が大きくなると、シングルモード
条件が崩れマルチモードが励振されてしまう。コア拡大
光ファイバの場合は、熱によるドーパントの拡散のた
め、コアの拡大と比屈折率差の低下が同時に起こり、自
動的にr×(D)1/2が一定に保たれる。ここで、rは
光ファイバのコアの半径、Dはコアとクラッドの比屈折
率差、r×(D)1/2は規格化周波数に比例する量であ
り、これが一定ならばシングルモード条件は保たれる。If the core diameter is increased without changing the relative refractive index difference between the core and the clad of the optical fiber, the single mode condition is broken and a multimode is excited. In the case of the core-expanded optical fiber, the expansion of the core and the decrease in the relative refractive index difference occur at the same time due to the diffusion of the dopant due to heat, and r × (D) 1/2 is automatically kept constant. Here, r is the radius of the core of the optical fiber, D is the relative refractive index difference between the core and the cladding, r × (D) 1/2 is an amount proportional to the normalized frequency, and if this is constant, the single mode condition is Will be kept.
【0013】図8にコア拡大光ファイバを用いた光結合
の特性を示す。横軸に光ファイバ間の距離(対向間隔:
または後記するコア拡大部に形成する溝の幅)、縦軸に
光の結合損失を示す。wはそれぞれのモードフィールド
径(以下、MFDと略記する)を示し、各曲線に対応す
る。なお、光の波長は光通信で一般に使われる1.31
μmとし、溝(ファイバ間)は空気(屈折率n=1)で
満たされていることとした。FIG. 8 shows the characteristics of optical coupling using a core-expanded optical fiber. On the horizontal axis, the distance between optical fibers (interval:
Or, the width of a groove formed in a core enlarged portion described later), and the vertical axis indicates light coupling loss. w indicates each mode field diameter (hereinafter abbreviated as MFD), and corresponds to each curve. The wavelength of light is 1.31 generally used in optical communication.
μm, and the grooves (between the fibers) were filled with air (refractive index n = 1).
【0014】MFDが10μmの場合は、光ファイバ間
が70μmで1dB以上の損失があるのに対し、MFD
が40μmの場合は、光ファイバ間が800μmでも損
失が1dB以下であるので、MFDが大きくなると明ら
かに結合特性が改善されることがわかる。When the MFD is 10 μm, the loss between the optical fibers is 70 μm and the loss is 1 dB or more.
Is 40 μm, the loss is 1 dB or less even when the distance between the optical fibers is 800 μm. Therefore, it can be seen that the coupling characteristics are clearly improved as the MFD increases.
【0015】また、マルチモード光ファイバであるGI
(グレイデッドインデックス)ファイバをレンズのよう
に用い、円筒部材の中に光アイソレータを設置した例が
知られている(米国特許5,325,456号を参
照)。この場合、光アイソレータの両端を挟むようにG
Iファイバを設置し光学的な結合をとっている。Further, a multimode optical fiber GI
An example in which a (graded index) fiber is used like a lens and an optical isolator is installed in a cylindrical member is known (see US Pat. No. 5,325,456). In this case, G is sandwiched between both ends of the optical isolator.
An I-fiber is installed for optical coupling.
【0016】ここで、GIファイバとは、光ファイバの
中心軸から徐々に屈折率が下がるような軸対称の屈折率
分布を持つ光ファイバであり、一般にはマルチモード伝
送用に用いられている。ほとんどのGIファイバはほぼ
2乗の屈折率分布を持つ。この屈折率分布はGRINレ
ンズと同ようにレンズ効果をもつため、適当な屈折率分
布のGIファイバを適切な長さで用いれば結合光学系を
構成することができる。また、GIファイバの特性を示
すパラメータとしては、クラッドとコア中心の屈折率差
Δ、コア径D、収束パラメータAがある。Here, the GI fiber is an optical fiber having an axially symmetric refractive index distribution such that the refractive index gradually decreases from the central axis of the optical fiber, and is generally used for multi-mode transmission. Most GI fibers have an approximately squared index profile. Since this refractive index distribution has a lens effect like the GRIN lens, a coupling optical system can be configured by using a GI fiber having an appropriate refractive index distribution and an appropriate length. Further, as parameters indicating characteristics of the GI fiber, there are a refractive index difference Δ between the clad and the center of the core, a core diameter D, and a convergence parameter A.
【0017】さらに、GIファイバ中の光線は図9に示
すようなサインカーブの挙動を示すため、その長さをそ
の光線挙動の周期に対応させてピッチ(P)で表す。図
9は、横軸にピッチを表し、縦軸にGIファイバ内での
光線の位置を示し、光が最も広がった個所を1として相
対的に図示したものである。なお、P=1はサインカー
ブの1周期(2π)に相当する。点光源から入射した光
が平行光になるのは最短のピッチでP=0.25であ
り、再度、点に収束するのは最短のピッチでP=0.5
である。Furthermore, since the light beam in the GI fiber exhibits a sine curve behavior as shown in FIG. 9, its length is represented by a pitch (P) corresponding to the period of the light beam behavior. In FIG. 9, the abscissa represents the pitch, the ordinate represents the position of the light beam in the GI fiber, and the portion where the light spreads most is indicated as 1, relative to each other. Note that P = 1 corresponds to one cycle (2π) of the sine curve. It is P = 0.25 at the shortest pitch that the light incident from the point light source becomes parallel light, and again, P = 0.5 at the shortest pitch.
It is.
【0018】[0018]
【発明が解決しようとする課題】しかし、コア拡大光フ
ァイバを使う場合は以下のような問題がある。However, there are the following problems when using a core-expanded optical fiber.
【0019】コア拡大光ファイバは前述のように光ファ
イバを加熱して作製している。コアを40μm以上に拡
大するためには、1000℃以上の温度で数時間から数
十時間の加熱が必要であり、非常に手間を要する。ま
た、コア径が10μmから40μmになる部分は、コア
径を徐々に拡大していくテーパ部が必要となる。このテ
ーパ部を作製するためには光ファイバに大きな温度差を
与えて局所加熱しなければならない。単にテーパ状のコ
アを形成するだけでなく、テーパ部の長さ,角度はで光
学特性が大きく変化するため、急激な温度勾配と微妙な
制御が必要となる。The core-expanded optical fiber is manufactured by heating the optical fiber as described above. In order to enlarge the core to 40 μm or more, heating at a temperature of 1000 ° C. or more for several hours to several tens of hours is required, which is extremely troublesome. In addition, a portion where the core diameter is changed from 10 μm to 40 μm requires a tapered portion in which the core diameter is gradually increased. In order to produce this tapered portion, a large temperature difference must be applied to the optical fiber to locally heat it. In addition to simply forming a tapered core, the length and angle of the tapered portion greatly change optical characteristics, so that a sharp temperature gradient and delicate control are required.
【0020】またコア拡大部は数mmであるにもかかわ
らず、デバイス1個につき必ず1回はこの熱加工が必要
になり効率が悪い。Although the core enlargement is several millimeters, this thermal processing is required once for each device, which is inefficient.
【0021】また、GIファイバをレンズとして用いた
光学系では、以下のような問題点がある。The optical system using a GI fiber as a lens has the following problems.
【0022】シングルモード光ファイバの先端に、マル
チモード光ファイバであるGIファイバを接続し、細孔
の両端から挿入するが、細孔にはクリアランスが必要で
あり、光ファイバは細孔内でμm単位の位置ずれが必ず
生じる。即ち両端から光ファイバを挿入してつき当てる
が場合は必ず軸ずれが生じてしまう。しかも、細孔の中
なのでずれを修正することが不可能である。A GI fiber, which is a multi-mode optical fiber, is connected to the tip of the single-mode optical fiber and inserted from both ends of the pore. The pore requires a clearance, and the optical fiber has a μm inside the pore. A unit displacement always occurs. That is, when the optical fibers are inserted from both ends and are brought into contact with each other, an axial deviation always occurs. In addition, it is impossible to correct the displacement because it is inside the pore.
【0023】さらに、GIファイバはレンズと同じ機能
を有するため、焦点距離の調節が不可欠である。適当な
幅を保持したまま固定しなければならず、固定作業中に
光ファイバが動くと損失が増大するといった問題が発生
する。また、両端から細孔に挿入した光ファイバを光学
素子に押し当てて位置決めする場合、光学素子の厚さが
GIファイバの結合長に合わせてあることが前提にな
る。さらに、光学素子の厚み交差で損失が生じる。ま
た、素子とファイバ端面間が接触してしまうので、屈折
率整合材等を充填するのが困難であるといった問題があ
った。Further, since the GI fiber has the same function as the lens, it is essential to adjust the focal length. The optical fiber must be fixed while maintaining an appropriate width, and there is a problem that the loss increases if the optical fiber moves during the fixing operation. When positioning the optical fiber inserted into the pore from both ends by pressing the optical fiber against the optical element, it is assumed that the thickness of the optical element is adjusted to the coupling length of the GI fiber. Further, a loss occurs at the intersection of the thickness of the optical element. In addition, since the element and the end face of the fiber come into contact with each other, there is a problem that it is difficult to fill a refractive index matching material or the like.
【0024】そこで本発明は、上述の諸問題を解消し、
小型で集約され、受発光素子とのアライメントが容易
で、光モジュールに好適な光導波体及びそれを備えた光
導波デバイス並びに光モジュールを提供することを目的
とする。Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems,
It is an object of the present invention to provide an optical waveguide that is compact, integrated, easily aligned with a light receiving and emitting element, and suitable for an optical module, an optical waveguide device including the optical waveguide, and an optical module.
【0025】[0025]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光導波体は、一端部に光半導体素子を光接
続させるためのレンズ部を有する第1シングルモード光
ファイバの他端部に、第1マルチモード光ファイバ及び
第1コアレス光ファイバを順次一列に接続して成るとと
もに、前記第1コアレス光ファイバの光ファイバ非接続
端部に光学素子を介して、第2コアレス光ファイバ、第
2マルチモード光ファイバ、及び第2シングルモード光
ファイバを順次一列に接続して成ることを特徴とする。In order to achieve the above object, an optical waveguide according to the present invention comprises a first single-mode optical fiber having a lens portion for optically connecting an optical semiconductor element to one end. A first multi-mode optical fiber and a first coreless optical fiber are sequentially connected in a line, and a second coreless optical fiber is connected to an optical fiber non-connection end of the first coreless optical fiber via an optical element. , A second multi-mode optical fiber, and a second single-mode optical fiber are sequentially connected in a line.
【0026】また、本発明の光導波デバイスは、前記光
導波体をフェルールで保持して成ること、または光導波
体を構成する光ファイバを基板に形成したファイバ搭載
用溝に配設するとともに、この光導波体を構成する光学
素子を前記ファイバ搭載用溝を横切るように形成した素
子搭載用溝に配設したことを特徴とする。Further, the optical waveguide device of the present invention comprises: holding the optical waveguide by a ferrule; or disposing an optical fiber constituting the optical waveguide in a fiber mounting groove formed in a substrate. The optical element constituting the optical waveguide is disposed in an element mounting groove formed so as to cross the fiber mounting groove.
【0027】また、本発明の光モジュールは、基板上
に、請求項1に記載の光導波デバイスは、光導波体の第
1シングルモード光ファイバのレンズ部に光接続させる
光半導体素子とをそれぞれ配設して成る。In the optical module of the present invention, the optical waveguide device according to the first aspect has an optical semiconductor device for optically connecting to the lens portion of the first single mode optical fiber of the optical waveguide. Arranged.
【0028】具体的には、例えば、ファイバスタブ型光
デバイスともいえる光導波デバイスは、光導波体が受発
光素子側から、第1シングルモード光ファイバ、第1マ
ルチモード光ファイバ、他の光ファイバと外径が同一で
コアを持たないコアレス光ファイバ、第2マルチモード
光ファイバ、第2シングルモード光ファイバの順に接続
され、これらがフェルール内に配設されるとともに光ア
イソレータや波長フィルタ等の光学素子を設置するため
の素子搭載用溝が前記コアレス光ファイバを横切る(第
1、第2コアレス光ファイバに分離する)ように設けら
れ、該素子搭載用溝内に光学素子を配設してなることを
特徴とする。More specifically, for example, an optical waveguide device which can also be referred to as a fiber stub type optical device has a structure in which an optical waveguide is arranged from a light receiving / emitting element side to a first single mode optical fiber, a first multimode optical fiber, and other optical fibers. A coreless optical fiber having the same outer diameter and having no core, a second multi-mode optical fiber, and a second single-mode optical fiber are connected in this order, and these are arranged in a ferrule and optical such as an optical isolator and a wavelength filter. An element mounting groove for mounting an element is provided so as to cross the coreless optical fiber (separate into first and second coreless optical fibers), and an optical element is disposed in the element mounting groove. It is characterized by the following.
【0029】また、光ファイバ固定用のファイバ搭載用
溝と受発光素子を実装するための導体パターンを有する
光部品実装用基板において、光導波体が受発光素子側か
ら、第1シングルモード光ファイバ、第1マルチモード
光ファイバ、他の光ファイバと外径が同一でコアを持た
ないコアレス光ファイバ、第2マルチモード光ファイ
バ、第2シングルモード光ファイバの順に接続されて前
記基板上に固定されるとともに、光学素子を設置するた
めの素子搭載用溝が前記コアレス光ファイバを横切る
(第1、第2コアレス光ファイバに分離する)ように設
けられ、該素子搭載用溝内に光学素子を配設してなるこ
とを特徴とする。さらに、前記の光部品実装用基板にお
いて、複数の光ファイバ固定用のファイバ搭載用溝が並
列して設けられていることを特徴とする。Also, in the optical component mounting substrate having a fiber mounting groove for fixing the optical fiber and a conductor pattern for mounting the light emitting / receiving element, the optical waveguide is arranged from the light emitting / receiving element side to the first single mode optical fiber. A first multi-mode optical fiber, a coreless optical fiber having the same outer diameter as another optical fiber and having no core, a second multi-mode optical fiber, and a second single-mode optical fiber are connected in this order and fixed on the substrate. In addition, an element mounting groove for installing an optical element is provided so as to cross the coreless optical fiber (separate into first and second coreless optical fibers), and the optical element is arranged in the element mounting groove. It is characterized by being provided. Further, the optical component mounting board is characterized in that a plurality of fiber mounting grooves for fixing optical fibers are provided in parallel.
【0030】最終的にファイバスタブ型光デバイスは光
部品実装用基板上に設置されるが、光ファイバを保持す
るフェルールが必要なため低背化に限度があり、この場
合は光部品実装用基板上に直接、光導波体と光学素子を
実装することで低背化でき、また部品点数を減らすこと
ができる。さらに、レーザーアレイのようなアレイ素子
と光導波体をアライメントする場合も光部品実装用基板
を用いれば容易である。光導波体のアレイ化も、予め、
結合光学系を全て調整の上組み立てられている光導波体
を用いるので可能である。Finally, the fiber stub type optical device is installed on the substrate for mounting optical components. However, since a ferrule for holding the optical fiber is required, there is a limit to the reduction in height. By mounting the optical waveguide and the optical element directly on the top, the height can be reduced and the number of parts can be reduced. Further, alignment of an optical element with an array element such as a laser array is easy if an optical component mounting substrate is used. The arraying of optical waveguides also requires
This is possible because an optical waveguide that is assembled after adjusting the coupling optical system is used.
【0031】また、前記光導波体の受発光素子側は該受
発光素子と光結合を得るために先球加工されていること
を特徴とする。Further, the light receiving / emitting element side of the optical waveguide is processed to be spherical in order to obtain optical coupling with the light receiving / emitting element.
【0032】さらに、前記ファイバスタブ型光デバイ
ス、前記光部品実装用基板において、光導波体の途中に
設けられたギャップに設置する光学素子が光アイソレー
タであることを特徴とする。光アイソレータは、偏光面
が互いに45度傾いた一対の偏光子の間に偏光面を45
度回転させるファラデー回転子を配し一体化して構成さ
れるが、ファラデー回転子が自発磁化を有するものであ
れば、ファラデー回転子に磁界を印加する磁石を省くこ
とができる。Further, in the fiber stub type optical device and the optical component mounting substrate, the optical element installed in the gap provided in the middle of the optical waveguide is an optical isolator. The optical isolator has a plane of polarization 45 between a pair of polarizers whose planes of polarization are inclined at 45 degrees to each other.
Although a Faraday rotator for rotating the Faraday rotator is arranged and integrated, the magnet for applying a magnetic field to the Faraday rotator can be omitted if the Faraday rotator has spontaneous magnetization.
【0033】また、基板上に、前記ファイバスタブ型光
デバイスと受光または発光する光素子を、それぞれ配設
して成る光モジュールを構成するものとする。Further, an optical module comprising the above-mentioned fiber stub type optical device and an optical element for receiving or emitting light is arranged on a substrate.
【0034】さらに、前記光部品実装用基板に受光また
は発光する光素子を、それぞれ配設して成る光モジュー
ルを構成するものとする。Further, an optical module is formed by arranging optical elements for receiving or emitting light on the optical component mounting board.
【0035】マルチモード光ファイバとして用いられる
GIファイバとこのGIファイバに挟まれるコアレス光
ファイバは、焦点距離調節と軸ずれ防止、組み立ての簡
易化のために極めて重要な役割をもつ。もともと一本の
ファイバなのでこれを分断したものは軸ずれは原理的に
発生しない。The GI fiber used as a multi-mode optical fiber and the coreless optical fiber sandwiched between the GI fibers play a very important role in adjusting the focal length, preventing axial deviation, and simplifying assembly. Since the fiber is originally a single fiber, no axial deviation occurs in principle when the fiber is divided.
【0036】コアレス光ファイバの長さによって予め焦
点位置が精密に決定されており、保証されている。細孔
内で調整するというような煩雑な作業が不要である。前
述のような利点はコアレス光ファイバを分断する構造で
あるからこそ可能になっている。The focal position is precisely determined in advance by the length of the coreless optical fiber, and is guaranteed. There is no need for complicated work such as adjustment within the pores. The above-mentioned advantage is made possible only by the structure for dividing the coreless optical fiber.
【0037】これにより、ファイバスタブ内に光アイソ
レータ等の光素子をほぼアライメントフリーで実装した
コンパクトな構成とすることができ、また同ようにコン
パクトな光部品実装用基板とすることができる。さら
に、光素子の結合状態の安定した光モジュールを容易に
構成できる。Thus, it is possible to obtain a compact configuration in which optical elements such as an optical isolator are mounted in a fiber stub almost free of alignment, and a similarly compact optical component mounting substrate can be obtained. Further, an optical module having a stable coupling state of the optical elements can be easily configured.
【0038】[0038]
【発明の実施の形態】以下に本発明に係る実施形態につ
いて模式的に図示した図面に基づき詳細に説明する。な
お、各図において同一部材については、同一符号を付し
説明を省略するものとする。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same members are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【0039】図1に示すように、本発明の光導波体Fは
一端部に光半導体素子を光接続させるためのレンズ部
(先球9)を有する第1シングルモード光ファイバ1A
の他端部に、第1マルチモード光ファイバ2A及び第1
コアレス光ファイバ5Aを順次一列に接続して成り、第
1コアレス光ファイバ5Aの光ファイバ非接続端部に光
学素子である例えば光アイソレータ4を介して、第2コ
アレス光ファイバ5B、第2マルチモード光ファイバ2
B、及び第2シングルモード光ファイバ1Bを順次一列
に接続して成る。そして、光導波デバイスであるファイ
バスタブ型光デバイスS1はこの光導波体Fをフェルー
ル3で保持して成る。As shown in FIG. 1, an optical waveguide F according to the present invention has a first single mode optical fiber 1A having a lens portion (a tip sphere 9) at one end for optically connecting an optical semiconductor element.
At the other end of the first multimode optical fiber 2A and the first
The coreless optical fibers 5A are sequentially connected in a line, and the second coreless optical fiber 5B and the second multimode are connected to the optical fiber non-connection end of the first coreless optical fiber 5A via, for example, an optical isolator 4 as an optical element. Optical fiber 2
B and the second single mode optical fiber 1B are sequentially connected in a line. The fiber stub type optical device S1, which is an optical waveguide device, includes the optical waveguide F held by the ferrule 3.
【0040】具体的には、ファイバスタブ型光デバイス
S1は、アルミナ、ジルコニア、ガラス、ステンレス等
から成るフェルール3内に、第1シングルモード光ファ
イバ1A、第1マルチモード光ファイバである第1GI
ファイバ2A、コアを持たないコアレス光ファイバ5
(第1コアレス光ファイバ5A,第2コアレス光ファイ
バ5B)、第2マルチモード光ファイバである第2GI
ファイバ2B、第2シングルモード光ファイバ1Bを順
に縦列に接続した光導波体Fを収納して成る。フェルー
ル3から突出した第1シングルモード光ファイバ1Aの
一端は、光半導体素子である受発光素子と光結合するた
めにレンズ部である先球9に加工されており、他端はフ
ェルール3の端面にて研摩加工もしくは第2シングルモ
ード光ファイバ1Bを一定長備えた形の所謂ピグテイル
形状としている。フェルール3内で分断されたコアレス
光ファイバ5は素子搭載用7内に配設した光学素子(例
えば光イソレータ4)を介して光接続させるようにして
いる。More specifically, the fiber stub type optical device S1 includes a ferrule 3 made of alumina, zirconia, glass, stainless steel or the like, a first single mode optical fiber 1A, and a first multimode optical fiber first GI.
Fiber 2A, coreless optical fiber 5 having no core
(The first coreless optical fiber 5A, the second coreless optical fiber 5B) and the second GI which is the second multimode optical fiber.
An optical waveguide F in which a fiber 2B and a second single-mode optical fiber 1B are connected in cascade is housed. One end of the first single mode optical fiber 1 </ b> A protruding from the ferrule 3 is processed into a front sphere 9 as a lens portion for optically coupling with a light receiving / emitting element as an optical semiconductor element, and the other end is an end face of the ferrule 3. Is a so-called pigtail shape in which a predetermined length of the second single mode optical fiber 1B is provided by polishing. The coreless optical fiber 5 divided in the ferrule 3 is optically connected via an optical element (for example, the optical isolator 4) disposed in the element mounting 7.
【0041】ここで、上記コアレス光ファイバ5の長さ
は2つのGIファイバ2A,2Bによるビームスポット
が中央で一致するように調整されている。シングルモー
ド光ファイバを伝播する光は単一のモードのみが可能で
一定のMFDを保っている。先球を備えることにより、
光入射条件が変化してもシングルモード光ファイバから
出射される光は、パワー以外は常に同一の条件でレンズ
効果を持つマルチモード光ファイバに入射するので光結
合特性が安定する。さらに、光入射部がマルチモード光
ファイバであると、光入射条件により光出射条件が大き
く変化するため、光学素子の挿入部での結合特性を保証
できない。そこで、コアレス光ファイバを接続すること
により予め焦点距離を厳密に調整し光ファイバ間の軸ず
れを防止することができる。Here, the length of the coreless optical fiber 5 is adjusted so that the beam spots of the two GI fibers 2A and 2B coincide at the center. The light propagating through the single mode optical fiber is capable of only a single mode and maintains a constant MFD. By having a forward ball,
Even if the light incident conditions change, the light emitted from the single mode optical fiber always enters the multimode optical fiber having the lens effect under the same conditions except for the power, so that the optical coupling characteristics are stabilized. Further, when the light incident portion is a multi-mode optical fiber, the light emitting condition greatly changes depending on the light incident condition, so that the coupling characteristics at the insertion portion of the optical element cannot be guaranteed. Therefore, by connecting the coreless optical fiber, the focal length can be strictly adjusted in advance to prevent axial deviation between the optical fibers.
【0042】なお、先端面3bは受発光素子との光結合
のための実装に必要な長さに、第1シングルモード光フ
ァイバ1Aを突出させている。Note that the first single mode optical fiber 1A protrudes from the tip end surface 3b to a length necessary for mounting for optical coupling with the light receiving / emitting element.
【0043】具体的には、MFDが例えば10μmの第
1シングルモード光ファイバ1A、P(ピッチ)>0.
25の第1GIファイバ2A、第1GIファイバ2Aか
ら出射される光のビームウエストと第1GIファイバ2
Aの出射端面の距離をdとして、長さ2dのコアレス光
ファイバ5、第1GIファイバ2Aと同じ長さの第2G
Iファイバ2B、第2シングルモード光ファイバ1Bを
縦列に接続し、第1シングルモード光ファイバ1Aの先
端を先球9に加工し光導波体Fとした。さらに、例えば
直径1.25mm,長さ12mm程度のフェルール3の
貫通孔3aに光導波体Fを挿入し固定する。さらに、コ
アレス光ファイバ5の部分で貫通孔3aを横切るように
幅1mm程度の素子搭載用溝7を形成する。More specifically, the first single mode optical fiber 1A having an MFD of, for example, 10 μm, P (pitch)> 0.
25 first GI fiber 2A, the beam waist of light emitted from the first GI fiber 2A and the first GI fiber 2
Assuming that the distance between the emission end faces of A is d, the coreless optical fiber 5 having a length of 2d and the second G having the same length as the first GI fiber 2A
The I-fiber 2B and the second single-mode optical fiber 1B were connected in cascade, and the tip of the first single-mode optical fiber 1A was processed into a spherical tip 9 to form an optical waveguide F. Further, the optical waveguide F is inserted and fixed in the through hole 3a of the ferrule 3 having a diameter of about 1.25 mm and a length of about 12 mm, for example. Further, an element mounting groove 7 having a width of about 1 mm is formed so as to cross the through hole 3a at the portion of the coreless optical fiber 5.
【0044】なお、第2シングルモード光ファイバ1B
はフェルール3の後端面3cが一致するように研摩され
るか、そのままファイバの余長をもったピグテイル形状
にされる。そして、この素子搭載用溝7内に、偏光子1
9A,19Bとファラデー回転子20を一体成形後、切
断して作製した光アイソレータ4を設置するとともに、
光アイソレータ4の偏光子19A,19Bの光入出射面
とコアレス光ファイバ5の一端部との間に屈折率をコア
レス光ファイバ5に整合させた透光性の屈折率整合接着
剤8を設ける。なお、前述したように磁界印加手段は省
略する。また、光アイソレータ4の表面は反射量0.2
%以下の不図示の反射防止膜が形成されているものとす
る。The second single mode optical fiber 1B
Is polished so that the rear end faces 3c of the ferrule 3 coincide with each other, or is made into a pigtail shape having an extra length of the fiber as it is. The polarizer 1 is placed in the element mounting groove 7.
9A, 19B and the Faraday rotator 20 are integrally molded, and the optical isolator 4 manufactured by cutting is installed.
A translucent refractive index matching adhesive 8 whose refractive index is matched to the coreless optical fiber 5 is provided between the light entrance / exit surfaces of the polarizers 19A and 19B of the optical isolator 4 and one end of the coreless optical fiber 5. As described above, the magnetic field applying means is omitted. The surface of the optical isolator 4 has a reflection amount of 0.2.
% Or less of an antireflection film (not shown).
【0045】また、GIファイバ端面に点光源があった
ときのコリメート条件はP=0.25だが、実際に結合
効率が最も高いのは、2つのGIファイバからのビーム
ウェストが一致する場合である。P=0.25ではビー
ムウェストはちょうどGIファイバの出射端面に位置す
ることになり、GIファイバ間に光学素子を挟む場合は
ビームウェストは一致しない。従ってGIファイバの出
射端面から離れた位置にビームウェストを形成するため
にはP>0.25の条件が必要になる。The collimating condition when a point light source is present on the end face of the GI fiber is P = 0.25, but the coupling efficiency is actually the highest when the beam waists from the two GI fibers are identical. . When P = 0.25, the beam waist is located exactly at the emission end face of the GI fiber, and the beam waist does not match when an optical element is sandwiched between the GI fibers. Therefore, in order to form a beam waist at a position distant from the emission end face of the GI fiber, a condition of P> 0.25 is required.
【0046】第1シングルモード光ファイバ1Aの先球
9から入った光は、第1GIファイバ2Aによってビー
ム径を拡大され、第1コアレス光ファイバ5Aの中央で
ビームウェストをもつビームとなって光アイソレータ4
を通過し、再び第2コアレス光ファイバ5B内を通過
し、第2GIファイバ2Bによりビーム径を10μmに
収束させられ第2シングルモード光ファイバ1Bに伝播
する。このファイバスタブ型光デバイスS1は、後端面
3cにおいてフェルール3と同一形状で、中心部に伝送
用のシングルモード光ファイバを保持したフェルールを
もつコネクタ(図示せず)と接続される。The light entering from the front sphere 9 of the first single-mode optical fiber 1A is expanded in beam diameter by the first GI fiber 2A, and becomes a beam having a beam waist at the center of the first coreless optical fiber 5A. 4
, Again passes through the second coreless optical fiber 5B, is converged to 10 μm by the second GI fiber 2B, and propagates to the second single mode optical fiber 1B. The fiber stub type optical device S1 is connected to a connector (not shown) having the same shape as the ferrule 3 on the rear end face 3c and having a ferrule holding a single mode optical fiber for transmission at the center.
【0047】本発明によれば、伝送路中に光アイソレー
タ4などの光学素子を挿入する構成であっても、ほぼア
ライメントフリーとなる。また、マルチモード光ファイ
バとしてGIファイバを用いているが、焦点距離はコア
レス光ファイバ5の長さで調整済みで、光導波体の組み
立て時点で保証されており、光学素子の実装後に調整す
る必要がない。これは工程の簡略化ばかりでなく、工程
の初期段階で、即ち光学素子等を固定する前に、結合効
率の不具合が確認できるため、工程トータルの効率化と
不良による損害を大幅に減らすことが可能になる。According to the present invention, alignment is almost free even if an optical element such as the optical isolator 4 is inserted into the transmission path. Although a GI fiber is used as the multimode optical fiber, the focal length has been adjusted by the length of the coreless optical fiber 5 and is guaranteed at the time of assembling the optical waveguide. There is no. This is not only a simplification of the process, but also a defect of the coupling efficiency can be confirmed at the initial stage of the process, that is, before fixing the optical element, etc., so that the efficiency of the entire process and the damage due to defects can be greatly reduced. Will be possible.
【0048】また、ここではコアレス光ファイバ5を分
断する素子搭載用溝7内に特に光アイソレータ4を用い
る例を示したが、波長板や波長フィルターといった光学
素子でも適用できるのは言うまでもない。Although an example in which the optical isolator 4 is particularly used in the element mounting groove 7 for dividing the coreless optical fiber 5 has been described, it goes without saying that the present invention can be applied to an optical element such as a wavelength plate or a wavelength filter.
【0049】本発明の光導波デバイスは、図3に示す構
成としてもよい。すなわち、上述した光導波体Fを構成
する光ファイバを基板14に形成したファイバ搭載用溝
12に配設するとともに、光導波体Fを構成する光学素
子4をファイバ搭載用溝12を横切るように形成した素
子搭載用溝7に配設した光導波デバイスS2としてもよ
い。この構成によれば、極めて簡便に光モジュールを作
製でき、さらに、ファイバスタブ型光デバイスと比べ、
フェルールを用いない分、小型化・低背化に寄与するこ
とができる。The optical waveguide device of the present invention may have the configuration shown in FIG. That is, the optical fiber constituting the optical waveguide F is disposed in the fiber mounting groove 12 formed in the substrate 14 and the optical element 4 constituting the optical waveguide F is traversed through the fiber mounting groove 12. The optical waveguide device S2 provided in the formed element mounting groove 7 may be used. According to this configuration, an optical module can be manufactured extremely easily, and further, compared with a fiber stub type optical device,
Since the ferrule is not used, it is possible to contribute to miniaturization and reduction in height.
【0050】また、本発明の光モジュールは、基板上
に、上記光導波体Fと、光導波体Fの第1シングルモー
ド光ファイバ1Aのレンズ部に光接続させる光半導体素
子とをそれぞれ配設して成るものであり、例えば、図5
に示すように、基板14上にファイバスタブ型光デバイ
スS1を搭載したり、図6に示すように、基板14に光
導波体Fを搭載して、これらに光半導体素子を光接続さ
せることで構成してもよい。In the optical module of the present invention, the optical waveguide F and an optical semiconductor element for optically connecting to the lens portion of the first single mode optical fiber 1A of the optical waveguide F are provided on the substrate. For example, FIG.
As shown in FIG. 6, a fiber stub type optical device S1 is mounted on a substrate 14, or as shown in FIG. 6, an optical waveguide F is mounted on a substrate 14, and an optical semiconductor element is optically connected thereto. You may comprise.
【0051】[0051]
【実施例】以下、本発明のより具体的な実施例について
詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, more specific embodiments of the present invention will be described in detail.
【0052】〔例1〕図2(a)〜(f)を用いて説明
する。図2(a)に示すように、MFDが約10μmの
石英系シングルモード光ファイバ1Aの先端に、Δ=
0.85%、コア径が105μm、収束パラメータA=
3.37×10−6μm−2、GIファイバ2Aを放電
加工により融着し、P=0.258(653μm)にな
るようGIファイバ2Aを切断した。Example 1 This will be described with reference to FIGS. 2 (a) to 2 (f). As shown in FIG. 2A, at the tip of a silica-based single mode optical fiber 1A having an MFD of about 10 μm, Δ =
0.85%, core diameter 105 μm, convergence parameter A =
3.37 × 10 −6 μm−2, the GI fiber 2A was fused by electric discharge machining, and the GI fiber 2A was cut so that P = 0.258 (653 μm).
【0053】周囲の媒質がn=1.46(コアレス光フ
ァイバ5の屈折率に相当)であれば、GIファイバ2A
の端面15から、このGIファイバ2Aで形成される出
射光のビームウェストまでの距離は550μmとなる。If the surrounding medium is n = 1.46 (corresponding to the refractive index of the coreless optical fiber 5), the GI fiber 2A
From the end face 15 to the beam waist of the emitted light formed by the GI fiber 2A is 550 μm.
【0054】次に、図2(b)に示すように、n=1.
46の屈折率をもつコアレス光ファイバ5をGIファイ
バ2Aに放電加工により融着し、1100μmの長さで
切断した。そして、図2(c)に示すように、GIファ
イバ2Aと同じ構成のGIファイバ2B、シングルモー
ド光ファイバ1Bをこの順に融着接続し、最後に、図2
(d)のようにシングルモード光ファイバ1Aの一端に
研摩加工によりR=5μmの先球9を形成した。Next, as shown in FIG. 2B, n = 1.
The coreless optical fiber 5 having a refractive index of 46 was fused to the GI fiber 2A by electric discharge machining and cut into a length of 1100 μm. Then, as shown in FIG. 2C, a GI fiber 2B and a single mode optical fiber 1B having the same configuration as the GI fiber 2A are fusion-spliced in this order.
As shown in (d), a tip 9 of R = 5 μm was formed on one end of the single mode optical fiber 1A by polishing.
【0055】次に、図2(e)のように直径1.25m
m,長さ12mmのジルコニア製のフェルール3の貫通
孔3aに挿入固定した。この固定にはエポキシテクノロ
ジー社製熱硬化型エポキシ接着剤エポテック353ND
を用いた。さらに、コアレス光ファイバ5の部分で貫通
孔3aを横切るように、幅1mmの素子搭載用溝7を形
成した。なお、この加工にはDISCO製ダイサーブレ
ードSDC320R10MB01を用いた。Next, as shown in FIG.
The zirconia ferrule 3 having a length of 12 mm and a length of 12 mm was inserted and fixed in the through hole 3a. For this fixation, epoxy technology thermosetting epoxy adhesive EPOTECH 353ND
Was used. Further, an element mounting groove 7 having a width of 1 mm was formed so as to cross the through hole 3a at the portion of the coreless optical fiber 5. In this process, a DISCO dicer blade SDC320R10MB01 was used.
【0056】そして、図2(f)に示すように、この素
子搭載用溝7内において、偏光子19A,19B,ファ
ラデー回転子20を一体成形後、切断して作製した光ア
イソレータ4を設置した。ここで、コアレス光ファイバ
5と屈折率を整合させた紫外線硬化型接着剤や熱硬化型
の接着材8(例えばNTTアドバンストテクノロジー社
の紫外線硬化型エポキシ接着剤#9539、ダイキン工
業社製の紫外線硬化型接着剤オプトダイン、エポキシテ
クノロジー社製熱硬化型接着剤エポテック353ND
等)を用いた。Then, as shown in FIG. 2 (f), the optical isolator 4 formed by integrally molding the polarizers 19A and 19B and the Faraday rotator 20 in the groove 7 for mounting the element and then cutting the same is installed. . Here, an ultraviolet-curing adhesive or a thermosetting adhesive 8 whose refractive index is matched with that of the coreless optical fiber 5 (for example, an ultraviolet-curing epoxy adhesive # 9539 manufactured by NTT Advanced Technology, an ultraviolet-curing epoxy manufactured by Daikin Industries, Ltd.) Type adhesive optodyne, epoxy technology thermosetting adhesive EPOTECH 353ND
Etc.) were used.
【0057】光アイソレータ4は、偏光子19A,19
B(厚さ200μm、屈折率1.5)、ファラデー回転
子20(磁性ガーネット、厚さ350μm、屈折率2.
2)から成り、各々の光透過面は反射防止膜を形成した
後に、エポキシ系の透光性の接着剤(例えばエポキシテ
クノロジー社製熱硬化型接着剤エポテック353ND)
で接合されている。なお、光アイソレータ4は10mm
角以上の大型の素子で一括アライメントを行い接着した
後に、400μm角に切断されている。厚さは750μ
mとなる。また、ここでは自発磁化型のガーネットを用
いるため磁石は不要である。The optical isolator 4 includes polarizers 19A and 19A.
B (thickness 200 μm, refractive index 1.5), Faraday rotator 20 (magnetic garnet, thickness 350 μm, refractive index 2.
2), each light-transmitting surface having an anti-reflection film formed thereon, and then an epoxy-based light-transmitting adhesive (for example, a thermosetting adhesive EPOTECH 353ND manufactured by Epoxy Technology).
It is joined by. The optical isolator 4 is 10 mm
After performing collective alignment and bonding with a large element having a size equal to or larger than a corner, the element is cut into a 400 μm square. The thickness is 750μ
m. Further, since a spontaneously magnetized garnet is used here, no magnet is required.
【0058】なお、本発明のファイバスタブ型光デバイ
スにおいては、LDモジュールに実装する際に、LD側
のコア拡大光ファイバの端面は、反射を防ぎ結合効率も
同時に向上させるため先球部9としているが、光モジュ
ールの設計によっては、レンズを設けても良い。In the fiber stub type optical device of the present invention, when mounted on an LD module, the end face of the core-enlarged optical fiber on the LD side is formed as a front spherical portion 9 to prevent reflection and improve coupling efficiency at the same time. However, a lens may be provided depending on the design of the optical module.
【0059】〔例2〕図3に示すように、例1の光導波
体Fを受発光素子を実装するための電極11(電極11
A、11B)とファイバ固定用のV溝12をもつ基板1
4に実装した光導波デバイスである光部品実装用基板S
2である。なお、図中24は光導波体Fの先端部を止め
るためのストッパー溝である。Example 2 As shown in FIG. 3, an electrode 11 (electrode 11) for mounting the light receiving / emitting element on the optical waveguide F of Example 1 was used.
A, 11B) and a substrate 1 having a V groove 12 for fixing a fiber.
4 is an optical component mounting substrate S which is an optical waveguide device mounted on
2. In the drawing, reference numeral 24 denotes a stopper groove for stopping the tip of the optical waveguide F.
【0060】光導波体Fの作製手順は実施例1と同様
で、光導波体Fが組み立てられた段階で光学特性は保証
されている。The manufacturing procedure of the optical waveguide F is the same as that of the first embodiment, and the optical characteristics are guaranteed when the optical waveguide F is assembled.
【0061】光導波体Fは基板14に固定された後、コ
アレス光ファイバ5の部分で素子搭載用溝7が形成さ
れ、光アイソレータ4が設置された後、コアレス光ファ
イバ5の分断面と光アイソレータの入出射端面を満たす
ように屈折率整合接着剤8(NTTアドバンストテクノ
ロジー社製屈折率整合紫外線硬化接着剤#9539)で
接着する。基板14はファイバ固定用V溝12と受発光
素子実装用電極11の相対位置精度が非常に精密に(±
0.5μm)作られており、この電極11上にLDを実
装するだけで先球9と光結合が可能となり、極めて簡便
にモジュールを作製できる。さらに、ファイバスタブ型
デバイスと比べ、フェルールを用いない分小さくするこ
とが可能で、モジュールの低背化に寄与する。After the optical waveguide F is fixed to the substrate 14, an element mounting groove 7 is formed at the coreless optical fiber 5 and the optical isolator 4 is installed. Adhesion is performed with the refractive index matching adhesive 8 (refractive index matching ultraviolet curing adhesive # 9539 manufactured by NTT Advanced Technology) so as to fill the input / output end face of the isolator. The substrate 14 has a very precise relative positional accuracy between the fiber fixing V-groove 12 and the light receiving / emitting element mounting electrode 11 (±
0.5 μm), and the optical coupling with the front sphere 9 becomes possible only by mounting the LD on the electrode 11, and a module can be manufactured extremely easily. Furthermore, compared with the fiber stub type device, the size can be reduced by not using the ferrule, which contributes to a reduction in the height of the module.
【0062】〔例3〕図4は例2の光部品実装用基板S
2において、LDアレイ等のアレイ素子に対応するため
の電極11とV溝12のアレイを形成した光導波デバイ
スS3である。V溝12のアレイに光導波体Fを整列さ
せ固定後、素子搭載用溝7を形成し、横方向に長い光ア
イソレータ4を設置し、光導波体Fの分断面と、光アイ
ソレータ4の入出射面間を満たすように屈折率整合接着
剤8を充填固定する。アレイ素子は受発光のための領域
がごく接近しており、バルク状のレンズを用いると光フ
ァイバを横方向に接近させておくことができない。また
図4のように、ファイバアレイに一括して溝を形成して
いるため、工程が簡略化でき、さらに光導波体Fが接近
しているため、ごく小型の光アイソレータ4で充分機能
するので材料の節約が可能となる。Example 3 FIG. 4 shows an optical component mounting substrate S of Example 2.
2, an optical waveguide device S3 in which an array of electrodes 11 and V-grooves 12 is formed to correspond to an array element such as an LD array. After aligning and fixing the optical waveguide F in the array of the V-grooves 12, the device mounting groove 7 is formed, the optical isolator 4 long in the lateral direction is installed, and the partial cross section of the optical waveguide F and the insertion of the optical isolator 4 are set. The refractive index matching adhesive 8 is filled and fixed so as to fill the gap between the emission surfaces. In the array element, the area for receiving and emitting light is very close, and if a bulk lens is used, the optical fiber cannot be kept close to the lateral direction. Further, as shown in FIG. 4, since grooves are formed in the fiber array at once, the process can be simplified, and since the optical waveguide F is close to the optical waveguide F, it can function sufficiently with a very small optical isolator 4. Material can be saved.
【0063】〔例4〕上記例1で形成したファイバスタ
ブ型光デバイスS1を用いてLDモジュールM1を構成
した例を図5に示す。基板14のV型の溝に、LD側端
面を先球ファイバにしたファイバスタブ型光デバイスS
1を固定した。基板14をペルティエクーラー17に載
置することにより、LD15は一定の温度に保持され安
定した状態で動作した。PD16は光強度を安定化する
ためにLD15の光をモニターする。スリーブ13は外
部からコネクタ(図示せず)を嵌合し光結合させる。全
体はパッケージ18内に気密封止されている。Example 4 FIG. 5 shows an example in which an LD module M1 is constructed using the fiber stub type optical device S1 formed in Example 1 above. A fiber stub type optical device S having an LD-side end face formed into a spherical fiber in a V-shaped groove of a substrate 14
1 was fixed. By mounting the substrate 14 on the peltier cooler 17, the LD 15 was maintained at a constant temperature and operated in a stable state. The PD 16 monitors the light of the LD 15 to stabilize the light intensity. The sleeve 13 is externally fitted with a connector (not shown) for optical coupling. The whole is hermetically sealed in a package 18.
【0064】以上のような構成により、LD15と先球
ファイバをアライメントするだけで、LDモジュールの
光学的調整は全て完了する。また、光学系の全てがフェ
ルール3内にあるため、小型化を図ることができ、極め
て安定し経時変化が少ないLDモジュールM1が提供で
きた。With the above configuration, all the optical adjustments of the LD module are completed only by aligning the LD 15 with the spherical fiber. Further, since all of the optical system is inside the ferrule 3, the size can be reduced, and the LD module M1 which is extremely stable and has little change over time can be provided.
【0065】〔例5〕上記例2、例3で形成した光部品
実装用基板S2、S3を備えたLDモジュールM2を図
6に示す。光部品実装用基板S2の電極11(11A、
11B)にLD15、PD16を実装した後、ペルティ
エクーラー17に載置し、シングルモード光ファイバ1
Bの余長はパイプ25内で半田26で気密封止を行い外
部に引き出した。Example 5 FIG. 6 shows an LD module M2 including the optical component mounting substrates S2 and S3 formed in Examples 2 and 3 above. The electrode 11 (11A, 11A,
11B), the LD 15 and the PD 16 are mounted, and then mounted on the Peltier cooler 17 and the single mode optical fiber 1 is mounted.
The extra length of B was hermetically sealed with solder 26 in the pipe 25 and pulled out.
【0066】以上のような構成により、光部品実装用基
板B1にLD15とPD16を実装するだけでLDモジ
ュールM2の光学的調整は全て完了する。このLDモジ
ュールM2によれば、フェルール3を用いたファイバス
タブ型光デバイスS1に比べ小型化を図ることができ、
極めて安定し経時変化が少ないLDモジュールM2が提
供できた。With the above configuration, all the optical adjustment of the LD module M2 is completed only by mounting the LD 15 and the PD 16 on the optical component mounting board B1. According to the LD module M2, downsizing can be achieved as compared with the fiber stub type optical device S1 using the ferrule 3.
An extremely stable LD module M2 with little change over time could be provided.
【0067】[0067]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の光導波体
及びそれを備えた光導波デバイス並びによれば、以下の
顕著な効果を奏することができる。As described in detail above, the optical waveguide of the present invention, the optical waveguide device having the same, and the following remarkable effects can be obtained.
【0068】光学レンズを用いないので簡略な構成で安
価に作製が可能である。Since an optical lens is not used, it can be manufactured at a low cost with a simple configuration.
【0069】基本となる光導波体は、マルチモード光フ
ァイバとコアレス光ファイバの接続部の調整のみでよ
く、調整軸が少なく組み立てが容易である。The basic optical waveguide is only required to adjust the connection between the multi-mode optical fiber and the coreless optical fiber, and the number of adjustment axes is small, so that the assembly is easy.
【0070】マルチモード光ファイバとマルチモード光
ファイバに挟まれるコアレス光ファイバは、焦点距離調
節と軸ずれ防止、組み立ての簡易化の役割をもつ。一本
のファイバなのでこれを分断したものは軸ずれは原理的
に発生しない。The multi-mode optical fiber and the coreless optical fiber sandwiched between the multi-mode optical fibers play the role of adjusting the focal length, preventing axial deviation, and simplifying assembly. Since a single fiber is cut off, no axial deviation occurs in principle.
【0071】コアレス光ファイバの長さによって予め焦
点位置が精密に決定されており、保証されている。フェ
ルールの細孔の両端から挿入する場合の細孔内で調整す
るというような煩雑な作業が不要である。The focal position is precisely determined in advance by the length of the coreless optical fiber, and is guaranteed. It is not necessary to perform a complicated operation such as adjusting the inside of the fine hole when inserting from both ends of the fine hole of the ferrule.
【0072】また、光導波体に光学素子を挿入する場合
は、コアレス光ファイバ部に溝を形成すれば良い。溝位
置はコアレス光ファイバの範囲でさえあればずれても全
く問題が生じないため極めて作製しやすい。光アイソレ
ータの挿入はほぼアライメントフリーで行うことができ
る。When an optical element is inserted into the optical waveguide, a groove may be formed in the coreless optical fiber portion. Even if the groove position is shifted within the range of the coreless optical fiber, no problem occurs even if it is shifted, so that it is extremely easy to manufacture. The insertion of the optical isolator can be performed almost alignment-free.
【0073】光ファイバを用いた光学系であるが作製に
手間がかかり、制御の難しいコア拡大光ファイバを用い
なくともよい。Although an optical system using an optical fiber is required, the production is troublesome and the core-enlarged optical fiber which is difficult to control need not be used.
【0074】光導波体をフェルールに収納した光導波デ
バイスであるファイバスタブ型光デバイスは、小型で安
定性が高い。さらに、光導波体を基板に実装した光導波
デバイスである光部品実装用基板は、より小型化・低背
化が可能である。A fiber stub type optical device, which is an optical waveguide device in which an optical waveguide is housed in a ferrule, is small and has high stability. Furthermore, an optical component mounting substrate, which is an optical waveguide device in which an optical waveguide is mounted on a substrate, can be further reduced in size and height.
【0075】小型で作製容易、安価で経時変化の少ない
優れた光モジュールを提供することができる。An excellent optical module which is small, easy to manufacture, inexpensive, and has little change over time can be provided.
【図1】本発明に係るファイバスタブ型光デバイス(光
導波デバイス)を模式的に説明する断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating a fiber stub type optical device (optical waveguide device) according to the present invention.
【図2】(a)〜(f)は本発明に係るファイバスタブ
型光デバイスの作製工程を模式的に説明する断面図であ
る。FIGS. 2A to 2F are cross-sectional views schematically illustrating a process for producing a fiber stub optical device according to the present invention.
【図3】(a)は本発明に係る光部品実装用基板(光導
波デバイス)を示す上面図であり、(b)は(a)のA
−A線断面図である。FIG. 3A is a top view showing an optical component mounting substrate (optical waveguide device) according to the present invention, and FIG. 3B is a view A of FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along a line A.
【図4】(a)は本発明に係る光部品実装用基板(光導
波デバイス)を示す上面図であり、(b)は(a)のB
−B線断面図である。FIG. 4A is a top view showing an optical component mounting substrate (optical waveguide device) according to the present invention, and FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line B.
【図5】本発明に係る光モジュールを模式的に説明する
ための断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view for schematically explaining an optical module according to the present invention.
【図6】本発明に係る光モジュールを模式的に説明する
ための断面図であるFIG. 6 is a sectional view schematically illustrating an optical module according to the present invention.
【図7】光アイソレータの動作を模式的に示す斜視図で
ある。FIG. 7 is a perspective view schematically showing the operation of the optical isolator.
【図8】コア拡大光ファイバの結合間隔と回折損失の関
係を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the relationship between the coupling interval of a core-enlarged optical fiber and diffraction loss.
【図9】GIファイバ内の光の挙動を説明する模式図で
ある。FIG. 9 is a schematic diagram illustrating the behavior of light in a GI fiber.
【図10】従来の光モジュールを説明する一部断面図で
ある。FIG. 10 is a partial cross-sectional view illustrating a conventional optical module.
【図11】従来のコア拡大光ファイバに光アイソレータ
を実装したデバイスを説明する断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a device in which an optical isolator is mounted on a conventional core-enlarged optical fiber.
1、1A、1B:シングルモード光ファイバ 2A、2B:GIファイバ(マルチモード光ファイバ) 3:フェルール 3a:貫通孔 4:光アイソレータ 5:コアレス光ファイバ 6A,6B:レンズ 7:素子搭載用溝 8:屈折率整合接着剤 9:先球 10:コア拡大光ファイバ 11:電極 12:V溝(ファイバ搭載用溝) 13:スリーブ 14:基板 15:LD(発光素子) 16:PD(受光素子) 17:ペルティエクーラー 18:パッケージ 19A,19B:偏光子 20:ファラデー回転子 22:順方向入射光 23:逆方向入射光 24:ストッパー溝 25:パイプ 32:ラバーブーツ J1:光モジュール J2:光デバイス M1,M2:光モジュール S1:ファイバスタブ型光デバイス(光導波デバイス) F:光導波体 S2、S3:光部品実装用基板(光導波デバイス) 1, 1A, 1B: Single mode optical fiber 2A, 2B: GI fiber (multimode optical fiber) 3: Ferrule 3a: Through hole 4: Optical isolator 5: Coreless optical fiber 6A, 6B: Lens 7: Element mounting groove 8 : Refractive index matching adhesive 9: tip sphere 10: core enlarged optical fiber 11: electrode 12: V groove (fiber mounting groove) 13: sleeve 14: substrate 15: LD (light emitting element) 16: PD (light receiving element) 17 : Peltier cooler 18: Package 19A, 19B: Polarizer 20: Faraday rotator 22: Forward incident light 23: Reverse incident light 24: Stopper groove 25: Pipe 32: Rubber boot J1: Optical module J2: Optical device M1 M2: Optical module S1: Fiber stub type optical device (optical waveguide device) F: Optical waveguide S2, S 3: Substrate for mounting optical components (optical waveguide device)
Claims (4)
めのレンズ部を有する第1シングルモード光ファイバの
他端部に、第1マルチモード光ファイバ及び第1コアレ
ス光ファイバを順次一列に接続して成るとともに、前記
第1コアレス光ファイバの光ファイバ非接続端部に光学
素子を介して、第2コアレス光ファイバ、第2マルチモ
ード光ファイバ、及び第2シングルモード光ファイバを
順次一列に接続して成ることを特徴とする光導波体。1. A first multi-mode optical fiber and a first coreless optical fiber are sequentially connected in a line to the other end of a first single-mode optical fiber having a lens portion for optically connecting an optical semiconductor element to one end. And a second coreless optical fiber, a second multi-mode optical fiber, and a second single-mode optical fiber are sequentially connected in a line to an optical fiber non-connection end of the first coreless optical fiber via an optical element. An optical waveguide, comprising:
で保持して成ることを特徴とする光導波デバイス。2. An optical waveguide device comprising the optical waveguide according to claim 1 held by a ferrule.
ファイバを基板に形成したファイバ搭載用溝に配設する
とともに、前記光導波体を構成する光学素子を前記ファ
イバ搭載用溝を横切るように形成した素子搭載用溝に配
設したことを特徴とする光導波デバイス。3. An optical fiber forming the optical waveguide according to claim 1 is disposed in a fiber mounting groove formed in a substrate, and an optical element forming the optical waveguide is mounted on the fiber mounting groove. An optical waveguide device, wherein the optical waveguide device is disposed in an element mounting groove formed so as to cross.
と、該光導波体の第1シングルモード光ファイバのレン
ズ部に光接続させる光半導体素子とをそれぞれ配設して
成る光モジュール。4. A light comprising a substrate and the optical waveguide according to claim 1 and an optical semiconductor element for optically connecting to a lens portion of a first single mode optical fiber of the optical waveguide. module.
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