[go: up one dir, main page]

WO2018167819A1 - 波長多重光送信モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

波長多重光送信モジュールおよびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2018167819A1
WO2018167819A1 PCT/JP2017/009948 JP2017009948W WO2018167819A1 WO 2018167819 A1 WO2018167819 A1 WO 2018167819A1 JP 2017009948 W JP2017009948 W JP 2017009948W WO 2018167819 A1 WO2018167819 A1 WO 2018167819A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
laser
laser beams
wavelength
transmission module
optical transmission
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/009948
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
八田　竜夫
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to PCT/JP2017/009948 priority Critical patent/WO2018167819A1/ja
Priority to CN201780088129.4A priority patent/CN110447150B/zh
Priority to JP2019505699A priority patent/JP6708299B2/ja
Priority to PCT/JP2017/040416 priority patent/WO2018168063A1/ja
Priority to US16/473,815 priority patent/US10958035B2/en
Publication of WO2018167819A1 publication Critical patent/WO2018167819A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4012—Beam combining, e.g. by the use of fibres, gratings, polarisers, prisms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • 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
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4215—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical elements being wavelength selective optical elements, e.g. variable wavelength optical modules or wavelength lockers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S5/0071—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping for beam steering, e.g. using a mirror outside the cavity to change the beam direction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S5/0078—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping for frequency filtering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
    • H01S5/0268—Integrated waveguide grating router, e.g. emission of a multi-wavelength laser array is combined by a "dragon router"
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/065—Mode locking; Mode suppression; Mode selection ; Self pulsating
    • H01S5/0651—Mode control
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]
    • H01S5/18361—Structure of the reflectors, e.g. hybrid mirrors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • 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
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29346—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by wave or beam interference
    • G02B6/29361—Interference filters, e.g. multilayer coatings, thin film filters, dichroic splitters or mirrors based on multilayers, WDM filters
    • G02B6/29362—Serial cascade of filters or filtering operations, e.g. for a large number of channels
    • G02B6/29365—Serial cascade of filters or filtering operations, e.g. for a large number of channels in a multireflection configuration, i.e. beam following a zigzag path between filters or filtering operations
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S5/0085—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping for modulating the output, i.e. the laser beam is modulated outside the laser cavity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/02208—Mountings; Housings characterised by the shape of the housings
    • H01S5/02216—Butterfly-type, i.e. with electrode pins extending horizontally from the housings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0225—Out-coupling of light
    • H01S5/02251—Out-coupling of light using optical fibres
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/023—Mount members, e.g. sub-mount members
    • H01S5/02325—Mechanically integrated components on mount members or optical micro-benches
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/024—Arrangements for thermal management
    • H01S5/02407—Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling
    • H01S5/02415—Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling by using a thermo-electric cooler [TEC], e.g. Peltier element
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/024—Arrangements for thermal management
    • H01S5/02438—Characterized by cooling of elements other than the laser chip, e.g. an optical element being part of an external cavity or a collimating lens
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4087—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar emitting more than one wavelength

Definitions

  • the present invention relates to a wavelength division multiplexing optical transmission module and a manufacturing method thereof.
  • Non-Patent Document 1 discloses a wavelength division multiplexing optical transmission module including four LDs (Laser Diodes) that emit laser beams having different wavelengths. This wavelength division multiplexing optical transmission module combines and transmits four laser beams.
  • the wavelength division multiplexing optical transmission module includes four collimating lenses, three band pass filters that transmit the laser light, and a total reflection mirror in order to multiplex four laser lights having different wavelengths.
  • the collimating lens is three-dimensionally adjusted.
  • the collimating lens is fixed with high reliability so that no axial deviation occurs after the optical axis adjustment. Since the wavelength division multiplexing optical transmission module shown in Non-Patent Document 1 has four collimating lenses, it may take time to adjust and fix the optical axis.
  • the bandpass filter and the total reflection mirror may have a three-dimensional degree of freedom for adjusting the optical axis.
  • Non-Patent Document 1 since the wavelength division multiplexing optical transmission module shown in Non-Patent Document 1 includes a plurality of collimating lenses and a plurality of bandpass filters, the structure may be complicated.
  • a metal holder such as a lens holder may be welded and fixed by YAG (Yttrium Aluminum Garnet) welding or the like.
  • YAG Yttrium Aluminum Garnet
  • an adhesive as another method for fixing the collimating lens.
  • each collimated light is constituted independently by each collimating lens and LD. For this reason, it is restricted by the size of the collimating lens, and it may be difficult to reduce the interval of the collimated light to 1 mm or less. At this time, the interval between the LD laser output waveguides is also 1 mm or more. Therefore, the chip size may increase. For this reason, manufacturing cost may increase. In addition, it may be difficult to monolithically integrate a plurality of LDs.
  • the bandpass filter and the total reflection mirror need to be held by the holder with a parallelism of 0.05 ° or less. For this reason, in the wavelength division multiplexing optical transmission module shown in Non-Patent Document 1, it is necessary to process the surface holding the bandpass filter and the total reflection mirror of the holder with high accuracy. Accordingly, there is a possibility that the mass productivity is lowered and the processing cost is increased.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a wavelength-multiplexed optical transmission module that can be miniaturized and a manufacturing method thereof.
  • the wavelength division multiplexing optical transmission module includes a plurality of lasers that respectively emit a plurality of laser beams having different wavelengths, and the plurality of laser beams incident thereon, the plurality of laser beams being adjacent to each other.
  • a lens that emits radially so that the angle between them is constant, a bandpass filter that is provided in the light emitting direction of the lens, and whose transmission center wavelength is shorter as the incident angle is larger, and in the light emitting direction of the bandpass filter
  • a mirror having a reflecting surface that is inclined with respect to the bandpass filter and reflects the plurality of laser beams, and the laser beams having a shorter wavelength have a larger incident angle.
  • the light is incident on the band-pass filter so that it passes through the band-pass filter and is reflected on the light exit surface of the band-pass filter.
  • the inclination angle of the face, the plurality of laser light transmitted through the band-pass filter is provided so as to be multiplexed by being reflected by the light exit surface and the reflecting surface.
  • the lens emits a plurality of laser beams radially.
  • the band pass filter transmits a plurality of laser beams due to the difference in the incident angle of each laser beam. Further, the plurality of laser beams emitted from the band pass filter are combined by reflection with the mirror. Therefore, a plurality of laser beams having different wavelengths can be multiplexed by one lens and one band pass filter. Therefore, the wavelength division multiplexing optical transmission module according to the present invention does not need to include a plurality of lenses and a plurality of bandpass filters, and thus can be miniaturized.
  • FIG. 1 is a plan view of a wavelength division multiplexing optical transmission module according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a plan view of the laser array according to Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the relationship between the incident angle to a band pass filter, and the shift amount of a transmission center wavelength. It is a figure which shows the change rate of the transmission center wavelength with respect to the incident angle to a band pass filter.
  • 1 is an enlarged view of a wavelength division multiplexing optical transmission module according to Embodiment 1.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an oscillation wavelength of a laser according to Embodiment 2. It is a figure which shows the transmission characteristic of a band pass filter.
  • 6 is a front view of a wavelength division multiplexing optical transmission module according to Embodiment 3.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a method of manufacturing a wavelength division multiplexing optical transmission module according to Embodiment 3.
  • a wavelength division multiplexing optical transmission module and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, and repeated description may be omitted.
  • FIG. 1 is a plan view of a wavelength division multiplexing optical transmission module 100 according to the first embodiment.
  • the wavelength division multiplexing optical transmission module 100 includes a laser array 30.
  • the laser array 30 includes a plurality of lasers 12.
  • the plurality of lasers 12 respectively emit a plurality of laser beams 4 having different wavelengths.
  • the laser array 30 includes a plurality of waveguides 2 respectively provided for the plurality of lasers 12.
  • the waveguide 2 guides the laser light 4 to the emission end face of the laser array 30.
  • the laser array 30 includes four lasers 12. Each laser 12 is a modulator integrated LD (Electro-absorption Modulator Integrated Laser Diode, EML).
  • the laser array 30 is an EML array element monolithically integrated on one semiconductor chip.
  • the laser beam 4 is modulated at 25 Gbps.
  • the wavelength division multiplexing optical transmission module 100 according to the present embodiment is provided to transmit a signal of 100 Gbps from 2 to 40 km.
  • the lens 3 is provided in the light emitting direction of the laser array 30.
  • the lens 3 is provided on the optical path of the laser beam 4.
  • the lens 3 is a collimating lens.
  • a plurality of laser beams 4 are incident on the lens 3.
  • the lens 3 emits a plurality of laser beams 4 radially.
  • the plurality of laser beams 4 emitted from the lens 3 spread at equiangular intervals.
  • the focal length f of the lens 3 is 0.7 mm.
  • a band pass filter 50 is provided in the light emitting direction of the lens 3.
  • the band pass filter 50 includes a glass block and a thin film provided on the light incident surface side of the glass block.
  • the thin film is formed by vapor deposition.
  • the band pass filter 50 transmits a plurality of laser beams 4.
  • the transmission bandwidth of the band pass filter 50 is 4 nm.
  • a mirror 60 is provided in the light emission direction of the bandpass filter 50.
  • the mirror 60 is provided on the optical path of the laser light 4.
  • the mirror 60 is provided to be inclined with respect to the band pass filter 50.
  • the mirror 60 is a total reflection mirror having a reflection surface 61 that reflects the plurality of laser beams 4.
  • the four laser beams 4 are combined by being reflected by the band pass filter 50 and the mirror 60.
  • a condensing lens 7 is provided on the optical path of the combined laser beam 4.
  • the condensing lens 7 condenses all the laser beams 4.
  • An optical fiber 8 is provided at the condensing position of the laser light 4 by the condensing lens 7.
  • An optical isolator 9 is provided between the condenser lens 7 and the optical fiber 8. The optical isolator 9 transmits light traveling toward the optical fiber 8 and blocks light in the reverse direction. The laser light 4 is transmitted to the outside through the optical fiber 8.
  • the laser array 30 and the lens 3 are provided on the Peltier element 11.
  • the Peltier element 11 cools the laser array 30.
  • the laser array 30 is maintained at, for example, 40 ° C. by the Peltier element 11. Therefore, it is possible to prevent the oscillation wavelength lambda N of the laser 12 is varied by the outside air temperature.
  • the band pass filter 50 and the mirror 60 are provided on the mounting plate 20.
  • the laser array 30, the lens 3, the band pass filter 50, the mirror 60, the Peltier element 11, and the mounting plate 20 are sealed with a package 10.
  • the laser 12 is hermetically sealed by the package 10.
  • FIG. 2 is a plan view of the laser array 30 according to the first embodiment.
  • the plurality of lasers 12 include a first laser 12a, a second laser 12b, a third laser 12c, and a fourth laser 12d.
  • the oscillation wavelength ⁇ 1 of the first laser 12a is 1295.56 nm.
  • the oscillation wavelength ⁇ 2 of the second laser 12b is 1300.05 nm.
  • the oscillation wavelength ⁇ 3 of the third laser 12c is 1304.58 nm.
  • the oscillation wavelength ⁇ 4 of the fourth laser is 1309.14 nm.
  • the oscillation wavelength ⁇ N of the first to fourth lasers 12a to 12d is a wavelength defined by a LAN-WDM (Local Area Network-Wavelength Division Multiplexing) standard.
  • LAN-WDM Local Area Network-Wavelength Division Multiplexing
  • the waveguide 2 includes a first waveguide 2a, a second waveguide 2b, a third waveguide 2c, and a fourth waveguide 2d.
  • the first to fourth waveguides 2a to 2d guide the laser beam 4 modulated by the first to fourth lasers 12a to 12d to the emission end face 32 and emit it to the space.
  • the laser array 30 emits a plurality of laser beams 4 from the emission end face 32.
  • the first to fourth waveguides 2a to 2d are arranged at equal intervals on the emission end face 32.
  • the interval WG between the waveguides 2 adjacent to each other on the emission end face 32 is 33.85 ⁇ m.
  • the interval WG is formed with an accuracy of ⁇ 0.05 ⁇ m by a semiconductor process.
  • the exit end face 32 is disposed at the focal position of the lens 3. For this reason, the four laser beams 4 emitted from the lens 3 become collimated beams.
  • the first to fourth waveguides 2 a to 2 d are arranged at equal intervals on the emission end face 32. For this reason, among the plurality of laser beams 4 emitted radially from the lens 3, the angle ⁇ between the adjacent laser beams 4 is constant.
  • the angle ⁇ is expressed as follows.
  • ⁇ 2.768 ° is obtained. Therefore, the four laser beams 4 are incident on the band pass filter 50 at different incident angles.
  • a band pass filter 50 has a short transmission center wavelength lambda c larger the angle of incidence.
  • the transmission center wavelength ⁇ c of the bandpass filter 50 is expressed as follows.
  • theta N is the incident angle to the band-pass filter 50.
  • ⁇ o is the transmission center wavelength when the incident angle to the band pass filter 50 is 0 °.
  • n is the effective refractive index of the bandpass filter 50.
  • Figure 3 is a diagram showing a shift amount of the relationship of the incident angle theta N and transmission center wavelength lambda c of the band-pass filter 50.
  • the shift amount is a change amount of the transmission center wavelength ⁇ c from the transmission center wavelength ⁇ 0 when the incident angle is 0 °.
  • the relationship between the incident angle ⁇ N and the transmission center wavelength ⁇ c is non-linear. Shift amount of slope, the incident angle theta N is small in the vicinity of 0 °, steeper when the incident angle theta N increases.
  • FIG. 4 is a diagram showing a rate of change of the transmission center wavelength ⁇ c with respect to the incident angle ⁇ N to the band pass filter 50.
  • FIG. 5 is an enlarged view of the wavelength division multiplexing optical transmission module 100 according to the first embodiment.
  • the Peltier element 11 and the mounting plate 20 are omitted for convenience.
  • the laser beams 4 emitted from the first to fourth lasers 12a to 12d are a first laser beam 4a, a second laser beam 4b, a third laser beam 4c, and a fourth laser beam 4d, respectively.
  • the first to fourth laser beams 4 a to 4 d are incident on the light incident surface 51 of the band pass filter 50.
  • the incident angle ⁇ 1 of the first laser beam 4a to the band pass filter 50 is 18.306 °.
  • the incident angle ⁇ 2 of the second laser light 4b to the band pass filter 50 is 15.537 °.
  • the incident angle ⁇ 3 of the third laser light 4c to the band pass filter 50 is 12.769 °.
  • the incident angle ⁇ 4 of the fourth laser beam 4d to the band pass filter 50 is 10 °.
  • the transmission center wavelength ⁇ c with respect to the incident angle ⁇ 1 is 1295.14 nm.
  • the transmission center wavelength ⁇ c with respect to the incident angle ⁇ 2 is 1300.48 nm.
  • the transmission center wavelength ⁇ c with respect to the incident angle ⁇ 3 is 1305.02 nm.
  • the transmission center wavelength ⁇ c with respect to the incident angle ⁇ 4 is 138.71 nm.
  • the transmission bandwidth of the bandpass filter 50 is ⁇ 2 nm with respect to the transmission center wavelength lambda c.
  • the oscillation wavelengths ⁇ N of the first to fourth lasers 12a to 12d are within a range of ⁇ 2 nm from the transmission center wavelength ⁇ c with respect to the incident angles ⁇ 1 to ⁇ 4 of the first to fourth laser beams 4a to 4d. Accordingly, the first to fourth laser beams 4a to 4d can pass through the band pass filter 50.
  • a plurality of laser beam 4 by entering the bandpass filter 50 so that the incident angle theta N as the laser beam 4 having a shorter wavelength increases, passes through a band-pass filter 50.
  • the first to fourth laser beams 4a to 4d that have passed through the band pass filter 50 are emitted from the light emission surface 52 of the band pass filter 50.
  • the light emission surface 52 is a surface from which the first to fourth laser beams 4a to 4d are emitted from the bandpass filter 50.
  • the light incident surface 51 and the light emitting surface 52 are parallel.
  • the inclination angle ⁇ t of the reflecting surface 61 of the mirror 60 with respect to the light emitting surface 52 of the bandpass filter 50 is determined by the light emitting surface 52 and the reflecting surface 61 so that the plurality of laser beams 4 transmitted through the bandpass filter 50 are It is provided so that it may be combined by being reflected.
  • the inclination angle ⁇ t is an inclination angle in plan view.
  • the light emitting surface 52 and the reflecting surface 61 are perpendicular to the upper surface of the mounting plate 20.
  • the fourth laser beam 4d the reflection on the mirror 60, the angle change of 2 [Theta] t results.
  • the fourth laser beam 4d is reflected by the mirror 60 and thus overlaps the third laser beam 4c.
  • the third laser beam 4c is reflected by the mirror 60 and thus overlaps the second laser beam 4b.
  • the second laser light 4b is reflected by the mirror 60 and thus overlaps the first laser light 4a.
  • the first laser beam 4a is not reflected by the mirror and travels toward the condenser lens 7 side.
  • the first to fourth laser beams 4a to 4d are multiple-reflected between the reflecting surface 61 and the light emitting surface 52 and sequentially combined. As a result, the first to fourth laser beams 4a to 4d overlap each other and become one light.
  • the first to fourth laser beams 4 a to 4 d that have become one light are emitted from the package 10.
  • the first to fourth laser beams 4a to 4d emitted from the package 10 are collected by the condenser lens 7, transmitted through the optical isolator 9, and guided by the optical fiber 8.
  • the first to fourth laser lights 4a to 4d are guided modes of the single mode optical fiber 8. As a result, a signal of 100 Gbps is transmitted from the optical fiber 8.
  • Equation 1 Equation 1 is modified to obtain the following equation.
  • the interval WG of the waveguide 2 that can suppress the multiplexing loss in wavelength multiplexing is obtained.
  • an error of about 10% of the mode field diameter MFD of the waveguide 2 is allowed in the interval WG of the waveguide 2.
  • the interval WG satisfies Expression 4
  • multiplexing can be performed in the wavelength division multiplexing optical transmission module 100.
  • the wavelength division multiplexing optical transmission module 100 is assumed to be used for LAN-WDM communication.
  • FIG. 6 shows the wavelength arrangement of the LAN-WDM standard. As shown in lanes L0 to L3, four wavelengths are defined in the LAN-WDM standard. In the lanes L0 to L3, the optical frequency interval is 800 GHz, and the wavelength interval is about 4.53 nm.
  • the transmission center wavelength ⁇ of the bandpass filter 50 can be applied to the wavelength-multiplexed optical transmission module 100 according to the present embodiment for LAN-WDM communication.
  • c needs to change substantially linearly with respect to the incident angle theta N. For this reason, when the transmission center wavelength ⁇ c changes nonlinearly with respect to the incident angle ⁇ N , there is a possibility that a loss due to a deviation between the oscillation wavelength ⁇ N and the transmission center wavelength ⁇ c occurs at any wavelength.
  • the rate of change of the transmission center wavelength ⁇ c increases as the incident angle ⁇ N increases. That is, as the incident angle ⁇ N is larger, the dependence of the transmission center wavelength ⁇ c on the incident angle ⁇ N becomes closer to linear. Therefore, by setting a large angle of incidence theta N, it can be suppressed loss due to the deviation of the oscillation wavelength lambda N and transmission center wavelength lambda c.
  • Figure 7 is a diagram showing a deviation of the transmission central wavelength lambda c of the wavelength arrangement and the band-pass filter 50 of the LAN-WDM standard.
  • the horizontal axis of FIG. 7 shows the incident angle ⁇ 4 of the fourth laser beam 4d. Since most incident angle theta N among the fourth laser beam 4d laser beam 4 is small, most deviation increases. As shown in FIG. 7, the larger the incident angle ⁇ 4, the smaller the deviation between the LAN-WDM standard wavelength array and the transmission center wavelength ⁇ c .
  • the incident angle theta N 3 ° or more.
  • the deviation from the wavelength of the LAN-WDM standard can be suppressed within 1 nm even in the fourth laser light 4d having the largest deviation.
  • the transmission bandwidth of the bandpass filter 50 is ⁇ 2 nm with respect to the transmission center wavelength lambda c. Therefore, when the first to fourth laser beams 4a to 4d have the wavelength of the LAN-WDM standard, all the laser beams 4 can pass through the band pass filter 50. Therefore, the wavelength division multiplexing optical transmission module 100 can be applied to LAN-WDM communication.
  • the laser oscillation wavelength may vary by about ⁇ 0.5 nm due to variations in the semiconductor manufacturing process.
  • incident angle theta N of the fourth laser beam 4d was set incident angle theta N of the fourth laser beam 4d to 10 °.
  • the maximum deviation between the wavelength array of the LAN-WDM standard and the transmission center wavelength ⁇ c can be suppressed to 0.44 nm.
  • the transmission bandwidth of the band-pass filter 50 can secure a manufacturing margin of 0.5 nm or more with respect to the used wavelength range of the LAN-WDM standard shown in FIG.
  • FIG. 8 is a perspective view and a plan view of the wavelength division multiplexing optical transmission module 200 according to the comparative example.
  • the wavelength division multiplexing optical transmission module 200 includes four lasers 212 having different wavelengths.
  • a lens 203 is provided in the light emission direction of each laser 212. Laser light emitted from each laser 212 becomes collimated light by the lens 203.
  • the wavelength division multiplexing optical transmission module 200 includes three band pass filters 250 in order to multiplex four laser beams having different wavelengths.
  • the three band pass filters 250 and the mirror 260 are held in parallel by the holder 220. The laser light is reflected between the band pass filter 250 and the mirror 260 and combined.
  • the same number of lenses 203 as the laser 212 and a number of band pass filters 250 smaller than the laser 212 are required. At this time, it may be difficult to downsize the wavelength division multiplexing optical transmission module 200.
  • the wavelength division multiplexing optical transmission module 100 includes only one lens 3 and one band pass filter 50. Therefore, the wavelength division multiplexing optical transmission module 100 can be downsized. Moreover, since the wavelength division multiplexing optical transmission module 100 includes only one lens 3, the interval WG between the adjacent waveguides 2 can be reduced. For this reason, a plurality of lasers 12 can be monolithically integrated. Therefore, only one laser array 30 is required, and the wavelength division multiplexing optical transmission module 100 can be further downsized. At this time, the interval WG between adjacent waveguides 2 can be formed with high accuracy of ⁇ 0.05 ⁇ m by a semiconductor process.
  • the laser light 4 emitted from the lens 3 spreads at equiangular intervals.
  • the angular accuracy at this time is ⁇ 0.004 °.
  • the angle accuracy required for collimated light is ⁇ 0.05 ° or less. Therefore, the light control by the lens 3 in the present embodiment can meet the angle accuracy requirement of the collimated light with a margin.
  • the laser light 4 incident on the bandpass filter 50 radially is reflected by a mirror 60 arranged in a wedge shape with respect to the bandpass filter 50 to become one wavelength multiplexed light beam. Therefore, in this embodiment, the optical axes of the plurality of laser beams 4 can be adjusted collectively. For this reason, the optical axis can be easily adjusted as compared with the comparative example.
  • the manufacturing cost can be suppressed. Moreover, assembly becomes easy and mass productivity can be improved.
  • the number of lenses 203 and band pass filters 250 increases as the number of wavelength multiplexing increases. Along with this, manufacturing costs and component costs may increase.
  • only one lens 3, bandpass filter 50, and laser array 30 need be provided regardless of the number of wavelength multiplexing. For this reason, the increase in the manufacturing cost and the cost of components accompanying the increase in the number of wavelength multiplexing can be suppressed.
  • the interval WG of the waveguide 2 and an adjacent inclined angle theta t is, by satisfying the relationship of Equation 4, and all laser 4 can collectively inhibit the coupling loss between the optical fiber 8.
  • the laser array 30 can be made smaller than a fraction of the bandpass filter 50. Therefore, in this embodiment, the laser array 30 can be reduced in size. In general, the manufacturing cost of a semiconductor chip increases as the chip size increases. For this reason, in this Embodiment, the manufacturing cost of the laser array 30 can be suppressed.
  • the wavelength division multiplexing optical transmission module 100 can be applied to communication applications in which wavelength arrays such as the wavelength array of the LAN-WDM standard are arranged at equal intervals.
  • each laser 12 is a modulator integrated LD.
  • the laser 12 may be an LD.
  • the laser array 30 is an LD array element.
  • 25 Gbps modulation is directly applied to the LD drive current. Also in this modification, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
  • the laser array 30 has four lasers 12.
  • the number of lasers 12 included in the laser array 30 may be two or more.
  • the mounting flat plate 20 may not be provided, and the band pass filter 50 and the mirror 60 may be provided directly on the mounting plane of the package 10.
  • the mirror 60 is provided so as to reflect the second to fourth laser beams 4b to 4d and not the first laser beam 4a.
  • the band-pass filter 50 and the mirror 60 are inclined and arranged so that the distance between the band-pass filter 50 and the mirror 60 is smaller on the fourth laser light 4d side than on the first laser light 4a side.
  • the mirror 60 may be provided so as to reflect the first to third laser beams 4a to 4c but not the fourth laser beam 4d.
  • the band-pass filter 50 and the mirror 60 are inclined so that the distance between the band-pass filter 50 and the mirror 60 is smaller on the first laser light 4a side than on the fourth laser light 4d side.
  • the four laser beams 4 can be multiplexed by the inclination of the band pass filter 50 and the mirror 60.
  • FIG. FIG. 9 is a diagram showing the oscillation wavelength ⁇ N of the laser 12 according to the second embodiment.
  • the oscillation wavelength ⁇ N of the laser 12 is different from that of the first embodiment.
  • the interval of the oscillation wavelength lambda N of the plurality of lasers 12 may be nonuniform within the used wavelength range shown in FIG.
  • the oscillation wavelength ⁇ N of the laser light 4 emitted from the laser 12 is the transmission center corresponding to the incident angle ⁇ N of the laser light 4 It is set in accordance with the wavelength lambda c. For this reason, in each of the plurality of lasers 12, the oscillation wavelength ⁇ N of the laser light 4 emitted from the laser 12 satisfies the following formula 5. Equation 5 is obtained from Equation 2.
  • the incident angle ⁇ N of the Nth laser beam 4 is obtained from Equation 6.
  • the first to fourth laser beams 4 correspond to the first to fourth laser beams 4a to 4d, respectively.
  • ⁇ min is the smallest incident angle among the incident angles ⁇ N of the plurality of laser beams 4.
  • ⁇ 0.5 nm of the formula 5 shows the variation of unavoidable oscillation wavelength lambda N resulting from manufacturing variation of the semiconductor process.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the transmission characteristics of the bandpass filter 50.
  • the oscillation wavelength ⁇ N of the first to fourth lasers 12a to 12d differs from the wavelength arrangement of the LAN-WDM standard by a maximum of 0.44 nm.
  • the oscillation wavelengths ⁇ N of the first to fourth lasers 12a to 12d coincide with the transmission center wavelength ⁇ c corresponding to each incident angle ⁇ N of the laser light 4.
  • the oscillation wavelength lambda N deviates from 0.5nm approximately aim ⁇ by manufacturing variations, it sets the oscillation wavelength lambda N of the first to fourth laser 12a ⁇ 12d in the transmission band of the band-pass filter 50 .
  • all wavelengths can be multiplexed with a low loss of 0.5 dB or less.
  • the oscillation wavelength ⁇ N of the laser light 4 is set according to the transmission center wavelength ⁇ c corresponding to the incident angle ⁇ N of the laser light 4. For this reason, compared with Embodiment 1, the transmittance
  • the oscillation wavelength ⁇ N of the laser 4 and the transmission center wavelength ⁇ c of the band pass filter 50 can be matched with an error of ⁇ 0.5 nm or less. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of defects due to excessive deviation of the oscillation wavelength lambda N and transmission center wavelength lambda c. Therefore, the defect occurrence rate can be suppressed and the manufacturing cost can be suppressed. Effect to adjust the oscillation wavelength lambda N in transmission center wavelength lambda c becomes remarkable as the transmission bandwidth of the bandpass filter 50 becomes narrower.
  • FIG. 11 is a front view of the wavelength division multiplexing optical transmission module 300 according to the third embodiment.
  • the structures of the bandpass filter 350 and the mirror 360 are different from those in the first embodiment.
  • the band pass filter 350 and the mirror 360 are mounted on the mounting plane 319 of the package 10.
  • the light incident surface 351 and the light emitting surface 352 of the bandpass filter 350 are parallel.
  • the light emission surface 352 is inclined from the direction perpendicular to the mounting plane 319.
  • the reflection surface 361 of the mirror 360 is inclined from the direction perpendicular to the mounting plane 319.
  • the angle in the plan view between the light emitting surface 352 and the reflective surface 361 is an inclined angle theta t.
  • Angle between mounting plane 319 and the light emitting surface 352 is theta a.
  • Angle between mounting plane 319 and the reflecting surface 361 is theta b.
  • Angle theta a and the angle theta b becomes supplementary to each other.
  • the laser light 4 is multiple-reflected and combined between the light emitting surface 352 and the reflecting surface 361.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a method of manufacturing the wavelength division multiplexing optical transmission module 300 according to the third embodiment.
  • the reflecting surface 361 of the mirror 360 and the light emitting surface 352 of the bandpass filter 350 are brought into contact with each other and brought into close contact with each other.
  • the mirror 360 and the band pass filter 350 are mounted on the polishing board 313 while maintaining the state where the reflecting surface 361 and the light emitting surface 352 are in contact with each other.
  • the mounting surface 363 of the mirror 360 and the mounting surface 353 of the band pass filter 350 are brought into contact with the polishing board 313.
  • the mounting surface 363 of the mirror 360 and the mounting surface 353 of the bandpass filter are surfaces that are mounted on the mounting plane 319.
  • the mirror 360 and the band pass filter 350 are moved in the direction indicated by the arrow 380 with respect to the polishing board 313.
  • the mounting surface 363 of the mirror 360 and the mounting surface 353 of the bandpass filter 350 are polished.
  • the mirror 60 and the band pass filter 50 are assembled with reference to the upper surface of the mounting plate 20.
  • the light emitting surface 52 and the reflecting surface 61 are formed so as to be perpendicular to the upper surface of the mounting plate 20.
  • the perpendicularity of the optical surface of the bandpass filter and the mirror to the mounting plane may have a processing accuracy of about ⁇ 0.5 °.
  • the angle ⁇ a and the angle ⁇ b are complementary to each other. For this reason, it is not necessary for the light emitting surface 352 and the reflecting surface 361 to have a highly accurate right angle with respect to the mounting plane 319. Therefore, an optical component can be manufactured at a low cost. Further, the bandpass filter 350 and the mirror 360 can be manufactured at low cost by the method for manufacturing the wavelength division multiplexing optical transmission module 300 according to the present embodiment.
  • the wavelength-multiplexed optical transmission module 300 in order to suppress the loss in the wavelength multiplexing will be described error permissible angle theta a and the angle theta b. Since the mode field of the combined laser beam 4 and the mode field of the optical fiber 8 overlap by 50% or more, loss in wavelength multiplexing can be suppressed. That is, satisfying Expression 7 can suppress loss in wavelength multiplexing.
  • MFD 2 ⁇ m.
  • the technical features described in each embodiment may be used in appropriate combination.
  • Wavelength multiplexing optical transmission module 4 laser light, 12 laser, 3 lens, ⁇ c , ⁇ 0 transmission center wavelength, 50, 350 band pass filter, 61, 361 reflecting surface, 60, 360 mirror, ⁇ N , ⁇ 1 , ⁇ 2 , ⁇ 3 , ⁇ 4 incident angle, 52, 352 light exit surface, ⁇ t tilt angle, ⁇ , ⁇ a , ⁇ b angle, 32 exit end surface, 2 waveguide, 30 laser array, WG interval, f Focal length, MFD mode field diameter, ⁇ N oscillation wavelength, n effective refractive index, 319 mounting plane, 353, 363 mounting plane

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

本願の発明に係る波長多重光送信モジュールは、互いに波長が異なる複数のレーザー光をそれぞれ出射する複数のレーザーと、複数のレーザー光が入射し、複数のレーザー光を、互いに隣接するレーザー光の間の角度が一定となるよう放射状に出射するレンズと、レンズの光出射方向に設けられ、入射角度が大きいほど透過中心波長が短いバンドパスフィルタと、バンドパスフィルタの光出射方向において、バンドパスフィルタに対して傾いて設けられ、複数のレーザー光を反射させる反射面を有するミラーと、を備え、複数のレーザー光は、波長が短いレーザー光ほど入射角度が大きくなるようにバンドパスフィルタに入射することで、バンドパスフィルタを透過し、バンドパスフィルタの光出射面に対する反射面の傾斜角度は、バンドパスフィルタを透過した複数のレーザー光が、光出射面と反射面とによって反射されることで合波されるように設けられる。

Description

波長多重光送信モジュールおよびその製造方法
　この発明は、波長多重光送信モジュールおよびその製造方法に関する。
　非特許文献１には、互いに波長の異なるレーザー光を出射する４つのＬＤ（Ｌａｓｅｒ　Ｄｉｏｄｅ）を備えた波長多重光送信モジュールが開示されている。この波長多重光送信モジュールは、４つのレーザー光を合波し、送信する。また、この波長多重光送信モジュールは、波長の異なる４つのレーザー光を合波するために、４つのコリメートレンズと、レーザー光を透過させる３つのバンドパスフィルタと、全反射ミラーを備える。
ＩＥＥＥ　Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．２２，Ｎｏｖ．１５，　２０１４
　一般に、コリメートレンズは、３次元の光軸調整が実施される。また、一般に、コリメートレンズは、光軸調整後に軸ズレが生じないよう、高い信頼性を持って固定される。非特許文献１に示される波長多重光送信モジュールは、４つのコリメートレンズを有するため、光軸調整および固定に手間がかかる可能性がある。
　また、バンドパスフィルタと全反射ミラーも、光軸調整のために３次元的な自由度を有する場合がある。このとき、非特許文献１に示される波長多重光送信モジュールにおいて、３つのバンドパスフィルタと全反射ミラーをずれが生じないように固定することは、一般に困難である。このため、製造コストが上昇し、量産性を損なう可能性がある。
　また、非特許文献１に示される波長多重光送信モジュールは、複数のコリメートレンズおよび複数のバンドパスフィルタを備えるため、構造が複雑になる場合がある。ここで、レンズホルダ等の金属ホルダは、ＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ　Ａｌｕｍｉｎｕｍ　Ｇａｒｎｅｔ）溶接等により溶接固定されることがある。このとき、構造が複雑なため、複数の金属ホルダを溶接した後に、追加のレーザー放射を繰り返し、調節を行うことが困難となる場合がある。また、コリメートレンズの別の固定方法として接着剤を用いることが考えられる。このとき、複数のコリメートレンズにおいて、接着剤の硬化収縮および硬化後の形状の時間変化を抑制することが困難な場合がある。このため、製造時間が長くなることが考えられる。また、歩留に影響を与える可能性がある。
　さらに、非特許文献１に示される波長多重光送信モジュールでは、各々のコリメートレンズとＬＤとによって、それぞれのコリメート光を独立に構成している。このため、コリメートレンズの大きさに制約され、コリメート光の間隔を１ｍｍ以下に下げることが困難となる可能性がある。このとき、ＬＤのレーザー出射導波路の間隔も１ｍｍ以上となる。従って、チップサイズが大型化する可能性がある。このため、製造コストが上昇する可能性がある。また、複数のＬＤをモノリシック集積することが困難となる可能性がある。
　また、一般に、バンドパスフィルタと全反射ミラーは、０．０５°以下の平行度でホルダによって保持される必要がある。このため、非特許文献１に示される波長多重光送信モジュールでは、ホルダのバンドパスフィルタと全反射ミラーを保持する面を高精度で加工する必要がある。従って、量産性が低下し、加工コストが高くなる可能性がある。
　本発明は上述の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、小型化が可能な波長多重光送信モジュールおよびその製造方法を得ることである。
　本願の発明に係る波長多重光送信モジュールは、互いに波長が異なる複数のレーザー光をそれぞれ出射する複数のレーザーと、該複数のレーザー光が入射し、該複数のレーザー光を、互いに隣接するレーザー光の間の角度が一定となるよう放射状に出射するレンズと、該レンズの光出射方向に設けられ、入射角度が大きいほど透過中心波長が短いバンドパスフィルタと、該バンドパスフィルタの光出射方向において、該バンドパスフィルタに対して傾いて設けられ、該複数のレーザー光を反射させる反射面を有するミラーと、を備え、該複数のレーザー光は、波長が短いレーザー光ほど該入射角度が大きくなるように該バンドパスフィルタに入射することで、該バンドパスフィルタを透過し、該バンドパスフィルタの光出射面に対する該反射面の傾斜角度は、該バンドパスフィルタを透過した該複数のレーザー光が、該光出射面と該反射面とによって反射されることで合波されるように設けられる。
　本願の発明に係る波長多重光送信モジュールでは、レンズは複数のレーザー光を放射状に出射する。また、バンドパスフィルタは、各々のレーザー光の入射角度の違いから、複数のレーザー光を透過させる。さらに、バンドパスフィルタから出射された複数のレーザー光は、ミラーとの反射によって合波される。このため、１つのレンズおよび１つのバンドパスフィルタによって波長の異なる複数のレーザー光を合波できる。従って、本発明に係る波長多重光送信モジュールは、複数のレンズおよび複数のバンドパスフィルタを備える必要がないため、小型化が可能になる。
実施の形態１に係る波長多重光送信モジュールの平面図である。 実施の形態１に係るレーザーアレイの平面図である。 バンドパスフィルタへの入射角度と透過中心波長のシフト量の関係を示す図である。 バンドパスフィルタへの入射角度に対する透過中心波長の変化率を示す図である。 実施の形態１に係る波長多重光送信モジュールの拡大図である。 ＬＡＮ－ＷＤＭ規格の波長配列を示す図である。 ＬＡＮ－ＷＤＭ規格の波長配列とバンドパスフィルタの透過中心波長との偏差を示す図である。 比較例に係る波長多重光送信モジュールの斜視図および平面図である。 実施の形態２に係るレーザーの発振波長を示す図である。 バンドパスフィルタの透過特性を示す図である。 実施の形態３に係る波長多重光送信モジュールの正面図である。 実施の形態３に係る波長多重光送信モジュールの製造方法を示す図である。
　本発明の実施の形態に係る波長多重光送信モジュールおよびその製造方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る波長多重光送信モジュール１００の平面図である。波長多重光送信モジュール１００は、レーザーアレイ３０を備える。レーザーアレイ３０は、複数のレーザー１２を備える。複数のレーザー１２は、互いに波長が異なる複数のレーザー光４をそれぞれ出射する。レーザーアレイ３０は、複数のレーザー１２にそれぞれ設けられた複数の導波路２を備える。導波路２はレーザー光４をレーザーアレイ３０の出射端面に導く。
　本実施の形態では、レーザーアレイ３０は、４つのレーザー１２を備える。各々のレーザー１２は、変調器集積ＬＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－　ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ　Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｌａｓｅｒ　Ｄｉｏｄｅ、ＥＭＬ）である。レーザーアレイ３０は、１つの半導体チップにモノリシック集積されたＥＭＬアレイ素子である。レーザー光４は、２５Ｇｂｐｓで変調をかけられている。本実施の形態に係る波長多重光送信モジュール１００は、１００Ｇｂｐｓの信号を２～４０ｋｍ伝送するように設けられる。
　レーザーアレイ３０の光出射方向には、レンズ３が設けられる。レンズ３はレーザー光４の光路上に設けられる。レンズ３はコリメートレンズである。レンズ３には、複数のレーザー光４が入射する。レンズ３は、複数のレーザー光４を放射状に出射する。レンズ３から出射された複数のレーザー光４は、等角度間隔で広がる。レンズ３の焦点距離ｆは０．７ｍｍである。
　レンズ３の光出射方向には、バンドパスフィルタ５０が設けられる。バンドパスフィルタ５０は、ガラスブロックと、ガラスブロックの光入射面側に設けられた薄膜から構成される。薄膜は蒸着により形成される。バンドパスフィルタ５０は、複数のレーザー光４を透過させる。バンドパスフィルタ５０の透過帯域幅は４ｎｍである。
　バンドパスフィルタ５０の光出射方向にはミラー６０が設けられる。ミラー６０は、レーザー光４の光路上に設けられる。ミラー６０は、バンドパスフィルタ５０に対して傾いて設けられる。ミラー６０は、複数のレーザー光４を反射させる反射面６１を有する全反射ミラーである。バンドパスフィルタ５０とミラー６０とによって反射されることで、４つのレーザー光４は合波される。
　合波されたレーザー光４の光路上には、集光レンズ７が設けられる。集光レンズ７は、すべてのレーザー光４を集光する。集光レンズ７によるレーザー光４の集光位置には、光ファイバ８が設けられる。集光レンズ７と光ファイバ８との間には、光アイソレータ９が設けられる。光アイソレータ９は、光ファイバ８に向かう光を透過させ、逆方向の光を遮断する。光ファイバ８によって、レーザー光４は外部に送信される。
　レーザーアレイ３０とレンズ３は、ペルチェ素子１１の上に設けられている。ペルチェ素子１１は、レーザーアレイ３０を冷却する。レーザーアレイ３０は、ペルチェ素子１１によって例えば４０℃に保たれる。このため、レーザー１２の発振波長λＮが外気温度によって変動することを防止できる。
　また、バンドパスフィルタ５０とミラー６０は実装平板２０の上に設けられている。レーザーアレイ３０、レンズ３、バンドパスフィルタ５０、ミラー６０、ペルチェ素子１１および実装平板２０はパッケージ１０により封止されている。レーザー１２は、パッケージ１０によりハーメチック封止される。
　図２は、実施の形態１に係るレーザーアレイ３０の平面図である。複数のレーザー１２は、第１レーザー１２ａ、第２レーザー１２ｂ、第３レーザー１２ｃおよび第４レーザー１２ｄを含む。第１レーザー１２ａの発振波長λ１は１２９５．５６ｎｍである。第２レーザー１２ｂの発振波長λ２は１３００．０５ｎｍである。第３レーザー１２ｃの発振波長λ３は１３０４．５８ｎｍである。第４のレーザーの発振波長λ４は１３０９．１４ｎｍである。第１～第４レーザー１２ａ～１２ｄの発振波長λＮは、ＬＡＮ－ＷＤＭ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ－Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）規格にて規定された波長である。
　導波路２は、第１導波路２ａ、第２導波路２ｂ、第３導波路２ｃおよび第４導波路２ｄを含む。第１～第４導波路２ａ～２ｄは、第１～第４レーザー１２ａ～１２ｄにより変調されたレーザー光４を出射端面３２まで導波し、空間に放出する。レーザーアレイ３０は、出射端面３２から複数のレーザー光４を出射する。
　第１～第４導波路２ａ～２ｄは、出射端面３２において等間隔に並ぶ。出射端面３２における互いに隣接する導波路２の間隔ＷＧは、３３．８５μｍである。間隔ＷＧは半導体プロセスにより±０．０５μｍの精度で形成されている。
　出射端面３２は、レンズ３の焦点位置に配置されている。このため、レンズ３から出射された、４つのレーザー光４はコリメート光となる。ここで、第１～第４導波路２ａ～２ｄは、出射端面３２において等間隔に並んでいる。このため、レンズ３から放射状に出射された複数のレーザー光４のうち、互いに隣接するレーザー光４の間の角度Δθは一定となる。角度Δθは次のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　これにより、Δθ＝２．７６８°と求まる。従って、４つのレーザー光４は、各々がバンドパスフィルタ５０に異なる入射角度で入射することとなる。ここで、一般にバンドパスフィルタ５０は入射角度が大きいほど透過中心波長λｃが短い。バンドパスフィルタ５０の透過中心波長λｃは次のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　ここで、θＮはバンドパスフィルタ５０への入射角度である。λｏはバンドパスフィルタ５０への入射角度が０°の場合の透過中心波長である。ｎはバンドパスフィルタ５０の実効屈折率である。
　図３は、バンドパスフィルタ５０への入射角度θＮと透過中心波長λｃのシフト量の関係を示す図である。ここで、シフト量は入射角度が０°の場合の透過中心波長λ０からの透過中心波長λｃの変化量である。入射角度θＮが大きくなるほど、透過中心波長λｃのシフト量の絶対値は大きくなる。つまり、入射角度θＮが大きくなるほど、透過中心波長λｃは短くなる。ここで、入射角度θＮと透過中心波長λｃのとの関係は非線形である。シフト量の傾きは、入射角度θＮが０°付近において小さいが、入射角度θＮが大きくなると急になる。
　図４は、バンドパスフィルタ５０への入射角度θＮに対する透過中心波長λｃの変化率を示す図である。入射角度θＮが大きくなるほど、透過中心波長λｃの変化率の絶対値が大きくなる。このため、入射角度θＮが大きいほど、小さい角度変化で大きな透過中心波長λｃの変化を得ることができる。
　図５は、実施の形態１に係る波長多重光送信モジュール１００の拡大図である。なお、図５では便宜上、ペルチェ素子１１と実装平板２０は省略されている。第１～第４レーザー１２ａ～１２ｄから出射されたレーザー光４は、それぞれ第１レーザー光４ａ、第２レーザー光４ｂ、第３レーザー光４ｃ、第４レーザー光４ｄである。第１～第４レーザー光４ａ～４ｄは、バンドパスフィルタ５０の光入射面５１に入射する。
　第１レーザー光４ａのバンドパスフィルタ５０への入射角度θ１は１８．３０６°である。第２レーザー光４ｂのバンドパスフィルタ５０への入射角度θ２は１５．５３７°である。第３レーザー光４ｃのバンドパスフィルタ５０への入射角度θ３は１２．７６９°である。第４レーザー光４ｄのバンドパスフィルタ５０への入射角度θ４は１０°である。入射角度θ１～θ４の間隔は、Δθ＝２．７６８°を満たす。
　入射角度θ１に対する透過中心波長λｃは１２９５．１４ｎｍである。入射角度θ２に対する透過中心波長λｃは１３００．４８ｎｍである。入射角度θ３に対する透過中心波長λｃは１３０５．０２ｎｍである。入射角度θ４に対する透過中心波長λｃは１３０８．７１ｎｍである。
　ここで、バンドパスフィルタ５０の透過帯域幅は、透過中心波長λｃに対して±２ｎｍである。第１～第４レーザー１２ａ～１２ｄの発振波長λＮは、第１～第４レーザー光４ａ～４ｄの入射角度θ１～θ４に対する透過中心波長λｃから±２ｎｍの範囲に収まっている。従って、第１～第４レーザー光４ａ～４ｄはバンドパスフィルタ５０を透過できる。本実施の形態では、複数のレーザー光４は、波長が短いレーザー光４ほど入射角度θＮが大きくなるようにバンドパスフィルタ５０に入射することで、バンドパスフィルタ５０を透過する。
　バンドパスフィルタ５０を透過した第１～第４レーザー光４ａ～４ｄは、バンドパスフィルタ５０の光出射面５２から出射される。光出射面５２は、バンドパスフィルタ５０において第１～第４レーザー光４ａ～４ｄが出射される面である。光入射面５１と光出射面５２は平行である。
　ここで、バンドパスフィルタ５０の光出射面５２に対するミラー６０の反射面６１の傾斜角度θｔは、バンドパスフィルタ５０を透過した複数のレーザー光４が、光出射面５２と反射面６１とによって反射されることで合波されるように設けられる。なお、傾斜角度θｔは、平面視における傾斜角度である。本実施の形態では、傾斜角度θｔは、角度Δθの２分の１である。つまり、θｔ＝Δθ／２＝１．３８４°である。また、光出射面５２と反射面６１は実装平板２０の上面と垂直である。
　このとき、第４レーザー光４ｄには、ミラー６０での反射により、２θｔの角度変化が生じる。このため、第４レーザー光４ｄは、ミラー６０に反射されることで第３レーザー光４ｃと重なる。同様に、第３レーザー光４ｃはミラー６０に反射されることで、第２レーザー光４ｂと重なる。また、第２レーザー光４ｂはミラー６０に反射されることで、第１レーザー光４ａと重なる。第１レーザー光４ａはミラーに反射されず集光レンズ７側に向かう。
　従って、第１～第４レーザー光４ａ～４ｄは、反射面６１と光出射面５２との間で多重反射され、順次合波される。この結果、第１～第４レーザー光４ａ～４ｄは互いに重なり、１本の光となる。１本の光となった第１～第４レーザー光４ａ～４ｄは、パッケージ１０より出射される。パッケージ１０より出射された第１～第４レーザー光４ａ～４ｄは、集光レンズ７により集光され、光アイソレータ９を透過して、光ファイバ８により導波される。第１～第４レーザー光４ａ～４ｄは、シングルモードの光ファイバ８の導波モードとなる。この結果、光ファイバ８からは１００Ｇｂｐｓの信号が送信される。
　次に、第１～第４レーザー光４ａ～４ｄを、バンドパスフィルタ５０とミラー６０とからなる合波光学系で合波する際に、高い結合効率を得る条件について説明する。まず、傾斜角度θｔが、角度Δθの半分であることから、式１を変形して次式が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　式３から、波長多重における合波損失を抑制することができる導波路２の間隔ＷＧが得られる。ここで、一般に、導波路２の間隔ＷＧには、導波路２のモードフィールド径ＭＦＤの１０％程度の誤差が許容される。このため、間隔ＷＧが式４を満たすことで、波長多重光送信モジュール１００において合波が可能となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　一般に、通信システムにおいて、多重する波長グリッドには制約がある。本実施の形態に係る波長多重光送信モジュール１００は、ＬＡＮ－ＷＤＭ方式の通信に使用されることが想定される。図６にＬＡＮ－ＷＤＭ規格の波長配列を示す。レーンＬ０～Ｌ３に示されるように、ＬＡＮ－ＷＤＭ規格において４つの波長が規定されている。レーンＬ０～Ｌ３において、光周波数の間隔は８００ＧＨｚであり、波長の間隔は約４．５３ｎｍである。
　ＬＡＮ－ＷＤＭ規格の波長配列がほぼ等間隔であることから、ＬＡＮ－ＷＤＭ方式の通信に本実施の形態に係る波長多重光送信モジュール１００を適用するには、バンドパスフィルタ５０の透過中心波長λｃが入射角度θＮに対してほぼ線形に変化する必要がある。このため、透過中心波長λｃが入射角度θＮに対して非線形に変化する場合、いずれかの波長において発振波長λＮと透過中心波長λｃのずれによる損失が発生する可能性がある。
　ここで、図４に示されるように、入射角度θＮが大きい程、透過中心波長λｃの変化率が大きくなる。つまり、入射角度θＮが大きい程、透過中心波長λｃの入射角度θＮへの依存性が線形に近づく。従って、入射角度θＮを大きく設定することで、発振波長λＮと透過中心波長λｃのずれによる損失を抑制できる。
　図７は、ＬＡＮ－ＷＤＭ規格の波長配列とバンドパスフィルタ５０の透過中心波長λｃとの偏差を示す図である。図７の横軸には、第４レーザー光４ｄの入射角度θ４が示される。第４レーザー光４ｄはレーザー光４のなかで最も入射角度θＮが小さいため、最も偏差が大きくなる。図７に示されるように、入射角度θ４が大きいほど、ＬＡＮ－ＷＤＭ規格の波長配列と透過中心波長λｃとの偏差は小さくなる。
　本実施の形態では、入射角度θＮを３°以上とする。このとき、破線８１に示されるように、最も偏差が大きい第４レーザー光４ｄにおいても、ＬＡＮ－ＷＤＭ規格の波長からの偏差を１ｎｍ以内に抑制できる。本実施の形態では、バンドパスフィルタ５０の透過帯域幅は、透過中心波長λｃに対して±２ｎｍである。このため、第１～第４レーザー光４ａ～４ｄがＬＡＮ－ＷＤＭ規格の波長を有する場合に、すべてのレーザー光４はバンドパスフィルタ５０を透過できる。従って、波長多重光送信モジュール１００をＬＡＮ－ＷＤＭ方式の通信に適用できる。
　なお、一般に、レーザーの発振波長は、半導体製造工程におけるばらつきによって、±０．５ｎｍ程度ばらつくことがある。これを考慮して、本実施の形態１では、第４レーザー光４ｄの入射角度θＮを１０°に設定した。このとき、ＬＡＮ－ＷＤＭ規格の波長配列と透過中心波長λｃとの最大偏差を０．４４ｎｍまで抑制できる。また、このとき、図６に示されるＬＡＮ－ＷＤＭ規格の使用波長範囲に対して、バンドパスフィルタ５０の透過帯域幅は、０．５ｎｍ以上の製造マージンを確保できる。
　図８は、比較例に係る波長多重光送信モジュール２００の斜視図および平面図である。波長多重光送信モジュール２００は、互いに波長の異なる４つのレーザー２１２を備える。各々のレーザー２１２の光出射方向にはレンズ２０３が設けられる。各々のレーザー２１２が出射するレーザー光は、レンズ２０３によってコリメート光となる。また、波長多重光送信モジュール２００は、互いに波長の異なる４つのレーザー光を合波するために、３つのバンドパスフィルタ２５０を備える。３つのバンドパスフィルタ２５０とミラー２６０は、ホルダ２２０によって平行に保持される。レーザー光は、バンドパスフィルタ２５０とミラー２６０との間で反射され、合波される。
　比較例に係る波長多重光送信モジュール２００では、レーザー２１２と同じ数のレンズ２０３と、レーザー２１２よりも１つ小さい数のバンドパスフィルタ２５０が必要となる。このとき、波長多重光送信モジュール２００の小型化が困難な可能性がある。
　これに対し、本実施の形態に係る波長多重光送信モジュール１００は、レンズ３と、バンドパスフィルタ５０とをそれぞれ１つのみ備える。従って、波長多重光送信モジュール１００を小型化できる。また、波長多重光送信モジュール１００はレンズ３を１つのみ備えるため、隣接する導波路２の間隔ＷＧを小さくできる。このため、複数のレーザー１２をモノリシック集積できる。従って、レーザーアレイ３０を１つのみ備えれば良く、波長多重光送信モジュール１００をさらに小型化できる。このとき、半導体プロセスによって、隣接する導波路２の間隔ＷＧを±０．０５μｍの高精度で形成できる。
　また、レンズ３から出射されるレーザー光４は、等角度間隔で広がる。このときの角度精度は±０．００４°である。一般に、コリメート光において要求される角度精度は、±０．０５°以下である。従って、本実施の形態におけるレンズ３による光制御は、コリメート光の角度精度の要求にマージンを持って対応できる。
　また、放射状にバンドパスフィルタ５０に入射したレーザー光４は、バンドパスフィルタ５０に対して楔状に配置されたミラー６０との反射により、１つの波長多重光束となる。従って、本実施の形態では、複数のレーザー光４を一括して光軸調整できる。このため、比較例と比較して光軸調整が容易にできる。
　また、本実施の形態では、レンズ３、バンドパスフィルタ５０およびレーザーアレイ３０を１つ備えればよいため、製造コストを抑制できる。また、組み立てが容易になり、量産性を高めることができる。また、比較例に係る波長多重光送信モジュール２００では、波長多重数が増えるほど、レンズ２０３およびバンドパスフィルタ２５０の数が増える。これに伴い、製造コストおよび部品のコストが上昇する可能性がある。これに対し、本実施の形態では、波長多重数によらず、レンズ３、バンドパスフィルタ５０およびレーザーアレイ３０を１つのみ備えればよい。このため、波長多重数の増加に伴う製造コストおよび部品のコストの上昇を抑制できる。
　さらに、傾斜角度θｔと隣接する導波路２の間隔ＷＧが、式４の関係を満たすことで、すべてのレーザー４と、光ファイバ８との間の結合損失を一括して抑制できる。また、レンズ３からレーザー光４が放射状に広がりながら出射されるため、レーザーアレイ３０をバンドパスフィルタ５０に対して数分の一以下に小さくできる。従って、本実施の形態では、レーザーアレイ３０を小型化できる。一般に、半導体チップの製造コストは、チップサイズが大きい程高くなる。このため、本実施の形態ではレーザーアレイ３０の製造コストを抑制できる。
　さらに、入射角度θＮを３°以上とすることで、入射角度θＮと透過中心波長λｃとの関係を線形に近づけることができる。これにより、本実施の形態に係る波長多重光送信モジュール１００を、例えばＬＡＮ－ＷＤＭ規格の波長配列のような波長配列が等間隔で並ぶ通信用途に適用させることができる。
　本実施の形態では、各々のレーザー１２は、変調器集積ＬＤであるものとした。この変形例として、レーザー１２はＬＤであっても良い。この場合、レーザーアレイ３０は、ＬＤアレイ素子となる。レーザー１２として、外部変調器を持たないＬＤを用いる場合、２５Ｇｂｐｓの変調はＬＤの駆動電流に直接かけることとなる。本変形例においても、実施の形態１と同様の効果が得られる。
　本実施の形態ではレーザーアレイ３０は、４つのレーザー１２を有する。この変形例として、レーザーアレイ３０が有するレーザー１２の数は２つ以上であれば良い。また、実装平板２０は設けなくても良く、バンドパスフィルタ５０とミラー６０は直接パッケージ１０の実装平面上に設けられても良い。
　また、本実施の形態では、ミラー６０は、第２～第４レーザー光４ｂ～４ｄを反射させ、第１レーザー光４ａを反射させないように設けられる。このとき、バンドパスフィルタ５０とミラー６０の距離が、第４レーザー光４ｄ側において第１レーザー光４ａ側よりも小さくなるように、バンドパスフィルタ５０とミラー６０は傾斜して配置される。
　この変形例として、ミラー６０は、第１～第３レーザー光４ａ～４ｃを反射させ、第４レーザー光４ｄを反射させないように設けられてもよい。このとき、バンドパスフィルタ５０とミラー６０の距離が、第１レーザー光４ａ側において第４レーザー光４ｄ側よりも小さくなるように、バンドパスフィルタ５０とミラー６０は傾斜して配置される。本変形例においても、バンドパスフィルタ５０とミラー６０の傾きにより、４つのレーザー光４を合波できる。
　これらの変形は以下の実施の形態に係る波長多重光送信モジュールおよびその製造方法について適宜応用することができる。なお、以下の実施の形態に係る波長多重光送信モジュールおよびその製造方法については実施の形態１との共通点が多いので、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
実施の形態２．
　図９は、実施の形態２に係るレーザー１２の発振波長λＮを示す図である。本実施の形態では、レーザー１２の発振波長λＮが実施の形態１と異なる。実施の形態１では、複数のレーザー１２の発振波長λＮがＬＡＮ－ＷＤＭ規格の波長配列に一致しているものとした。これに対し、複数のレーザー１２の発振波長λＮの間隔は、図８に示される使用波長範囲内において不等間隔であってもよい。
　図９に示されるように、本実施の形態では、複数のレーザー１２の各々において、レーザー１２が出射するレーザー光４の発振波長λＮは、レーザー光４の入射角度θＮに応じた透過中心波長λｃに合わせて設定される。このため、複数のレーザー１２の各々において、レーザー１２が出射するレーザー光４の発振波長λＮは、以下の式５を満たす。式５は、式２から求められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　Ｎ番目のレーザー光４の入射角度θＮは式６から求められる。ここで、１番目～４番目のレーザー光４はそれぞれ第１～第４レーザー光４ａ～４ｄに対応する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　ここで、θｍｉｎは、複数のレーザー光４の入射角度θＮのうち、最も小さい入射角度である。また、式５の最終項である±０．５ｎｍは、半導体プロセスの製造ばらつきによって生じる不可避な発振波長λＮのばらつきを示す。
　図１０は、バンドパスフィルタ５０の透過特性を示す図である。本実施の形態において、第１～第４レーザー１２ａ～１２ｄの発振波長λＮと、ＬＡＮ－ＷＤＭ規格の波長配列とは最大０．４４ｎｍ異なる。一方で、第１～第４レーザー１２ａ～１２ｄの発振波長λＮは、レーザー光４の各々の入射角度θＮに応じた透過中心波長λｃと一致している。このとき、製造ばらつきによって発振波長λＮが±０．５ｎｍ程度狙いからずれた場合にも、第１～第４レーザー１２ａ～１２ｄの発振波長λＮをバンドパスフィルタ５０の透過帯域内に設定できる。さらに、０．５ｄＢ以下の低損失で全波長を合波できる。
　本実施の形態では、レーザー光４の発振波長λＮは、レーザー光４の入射角度θＮに応じた透過中心波長λｃに合わせて設定される。このため、実施の形態１と比較してバンドパスフィルタ５０におけるレーザー光４の透過率を向上できる。従って、波長多重光送信モジュール１００からの光出力を向上できる。
　また、レーザー４の発振波長λＮとバンドパスフィルタ５０の透過中心波長λｃを±０．５ｎｍ以下の誤差で一致させることができる。このため、発振波長λＮと透過中心波長λｃの過度のずれによる不良の発生を防ぐことができる。従って、不良発生率を抑制し、製造コストを抑制できる。発振波長λＮを透過中心波長λｃに合わせる効果は、バンドパスフィルタ５０の透過帯域幅が狭くなるほど顕著になる。
実施の形態３．
　図１１は、実施の形態３に係る波長多重光送信モジュール３００の正面図である。実施の形態１では、バンドパスフィルタ３５０と、ミラー３６０の構造が実施の形態１と異なる。バンドパスフィルタ３５０と、ミラー３６０とはパッケージ１０の実装平面３１９上に搭載される。バンドパスフィルタ３５０の光入射面３５１と光出射面３５２は平行である。光出射面３５２は実装平面３１９に対して垂直な方向から傾いている。また、ミラー３６０の反射面３６１は実装平面３１９に対して垂直な方向から傾いている。なお、実施の形態１と同様に、光出射面３５２と反射面３６１との間の平面視における角度は傾斜角度θｔである。
　実装平面３１９と光出射面３５２とが成す角度はθａである。実装平面３１９と反射面３６１とが成す角度はθｂである。角度θａと角度θｂは互いに補角となる。本実施の形態においても、レーザー光４は、光出射面３５２と反射面３６１との間で多重反射され、合波される。
　次に、波長多重光送信モジュール３００の製造方法を説明する。図１２は、実施の形態３に係る波長多重光送信モジュール３００の製造方法を示す図である。まず、ミラー３６０の反射面３６１と、バンドパスフィルタ３５０の光出射面３５２とを接触させ、密着させる。次に、反射面３６１と光出射面３５２とが接した状態を保持して、ミラー３６０とバンドパスフィルタ３５０を研磨盤３１３に搭載する。ここで、ミラー３６０の実装面３６３とバンドパスフィルタ３５０の実装面３５３を研磨盤３１３と接触させる。ミラー３６０の実装面３６３と、バンドパスフィルタの実装面３５３は、実装平面３１９に実装される面である。
　次に、ミラー３６０とバンドパスフィルタ３５０を研磨盤３１３に対して矢印３８０に示す方向に動かす。これにより、ミラー３６０の実装面３６３とバンドパスフィルタ３５０の実装面３５３は研磨される。研磨盤３１３の上で同時にミラー３６０とバンドパスフィルタ３５０を研磨することで、角度θａと角度θｂとが互いに補角の関係となるように、ミラー３６０とバンドパスフィルタ３５０が形成される。
　実施の形態１では、ミラー６０とバンドパスフィルタ５０が実装平板２０の上面を基準に組み立てられる。このとき、光出射面５２および反射面６１は、実装平板２０の上面に対して直角になるように形成される。しかし、一般に、工業的に量産可能な加工方法を用いた場合、バンドパスフィルタおよびミラーの光学面の実装平面に対する直角度は、±０．５°程度の加工精度となる場合がある。
　これに対し、本実施の形態では、角度θａと角度θｂとが互いに補角の関係にあれば良い。このため、光出射面３５２と反射面３６１について、実装平面３１９に対して高精度の直角が形成される必要が無い。従って、光学部品を安価で製造できる。また、本実施の形態に係る波長多重光送信モジュール３００の製造方法によって、バンドパスフィルタ３５０およびミラー３６０を低コストで製造できる。
　ここで、波長多重光送信モジュール３００において、波長多重における損失を抑制するために、許容される角度θａと角度θｂの誤差について説明する。合波されたレーザー光４のモードフィールドと、光ファイバ８のモードフィールドが５０％以上重なることで、波長多重における損失を抑制できる。つまり、式７を満たすことで、波長多重における損失を抑制できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　ここで、本実施の形態ではＭＦＤ＝２μｍである。また、Ｎは複数のレーザー１２の数である。以上から、θａ＋θｂ＝１８０±０．０１４°となる。従って、θａとθｂとが互いに補角の関係となり、誤差が±０．０１４°以下であれば低損失で波長多重を行うことができる。なお、各実施の形態で説明した技術的特徴は適宜に組み合わせて用いてもよい。
　１００、３００　波長多重光送信モジュール、　４　レーザー光、　１２　レーザー、　３　レンズ、　λｃ、λ０　透過中心波長、　５０、３５０　バンドパスフィルタ、　６１、３６１　反射面、　６０、３６０　ミラー、　θＮ、θ１、θ２、θ３、θ４　入射角度、　５２、３５２　光出射面、　θｔ　傾斜角度、　Δθ、θａ、θｂ　角度、　３２　出射端面、　２　導波路、　３０　レーザーアレイ、　ＷＧ　間隔、　ｆ　焦点距離、　ＭＦＤ　モードフィールド径、　λＮ　発振波長、　ｎ　実効屈折率、　３１９　実装平面、　３５３、３６３　実装面

Claims (11)

  1. 　互いに波長が異なる複数のレーザー光をそれぞれ出射する複数のレーザーと、
    　前記複数のレーザー光が入射し、前記複数のレーザー光を、互いに隣接するレーザー光の間の角度が一定となるよう放射状に出射するレンズと、
    　前記レンズの光出射方向に設けられ、入射角度が大きいほど透過中心波長が短いバンドパスフィルタと、
    　前記バンドパスフィルタの光出射方向において、前記バンドパスフィルタに対して傾いて設けられ、前記複数のレーザー光を反射させる反射面を有するミラーと、
    　を備え、
    　前記複数のレーザー光は、波長が短いレーザー光ほど前記入射角度が大きくなるように前記バンドパスフィルタに入射することで、前記バンドパスフィルタを透過し、
    　前記バンドパスフィルタの光出射面に対する前記反射面の傾斜角度は、前記バンドパスフィルタを透過した前記複数のレーザー光が、前記光出射面と前記反射面とによって反射されることで合波されるように設けられることを特徴とする波長多重光送信モジュール。
  2. 　前記傾斜角度は、前記レンズから出射された前記複数のレーザー光のうち互いに隣接する前記レーザー光の間の前記角度の２分の１であることを特徴とする請求項１に記載の波長多重光送信モジュール。
  3. 　前記レンズと、前記バンドパスフィルタと、をそれぞれ１つのみ備えることを特徴とする請求項１または２に記載の波長多重光送信モジュール。
  4. 　前記複数のレーザーと、前記複数のレーザーにそれぞれ設けられ前記複数のレーザー光を出射端面に導く複数の導波路と、を有するレーザーアレイを備え、
    　前記レーザーアレイは、前記出射端面から前記複数のレーザー光を出射し、
    　前記出射端面は、前記レンズの焦点位置に配置され、
    　前記出射端面における互いに隣接する導波路の間隔ＷＧと、前記レンズの焦点距離ｆと、前記傾斜角度θｔと、前記複数の導波路のモードフィールド径ＭＦＤと、は、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     　を満たすことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の波長多重光送信モジュール。
  5. 　前記複数のレーザーと、前記複数のレーザーにそれぞれ設けられ前記複数のレーザー光を出射端面に導く複数の導波路と、を有するレーザーアレイを備え、
    　前記レーザーアレイは、前記出射端面から前記複数のレーザー光を出射し、
    　前記複数の導波路は、前記出射端面において等間隔に並び、
    　前記出射端面は、前記レンズの焦点位置に配置されることを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の波長多重光送信モジュール。
  6. 　前記複数のレーザー光の前記入射角度は３°以上であることを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載の波長多重光送信モジュール。
  7. 　前記複数のレーザーの各々において、レーザーが出射するレーザー光の発振波長λＮと、前記入射角度が０°の場合の前記透過中心波長λ０と、前記バンドパスフィルタの実効屈折率ｎと、前記レーザー光の前記入射角度θＮと、は、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
     　を満たすことを特徴とする請求項１～６の何れか１項に記載の波長多重光送信モジュール。
  8. 　前記複数のレーザーの各々において、レーザーが出射するレーザー光の発振波長は、前記レーザー光の前記入射角度に応じた前記透過中心波長に合わせて設定されることを特徴とする請求項１～７の何れか１項に記載の波長多重光送信モジュール。
  9. 　前記バンドパスフィルタと、前記ミラーと、は実装平面に搭載され、
    　前記実装平面と前記反射面とが成す角度θｂと、
    　前記実装平面と前記光出射面とが成す角度θａと、
    　前記複数のレーザーの数Ｎと、
    　前記レンズの焦点距離ｆと、
    　前記複数の導波路のモードフィールド径ＭＦＤと、
    　は、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
     　を満たすことを特徴とする請求項４または５に記載の波長多重光送信モジュール。
  10. 　前記バンドパスフィルタと、前記ミラーと、は実装平面に搭載され、
    　前記実装平面と前記反射面の成す角度と、前記実装平面と前記光出射面とが成す角度は互いに補角となることを特徴とする請求項１～９の何れか１項に記載の波長多重光送信モジュール。
  11. 　請求項９または１０に記載の波長多重光送信モジュールの製造方法であって、
    　前記反射面と、前記光出射面と、が接した状態で、前記ミラーの実装面と前記バンドパスフィルタの実装面を研磨する工程を備えることを特徴とする波長多重光送信モジュールの製造方法。
PCT/JP2017/009948 2017-03-13 2017-03-13 波長多重光送信モジュールおよびその製造方法 WO2018167819A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2017/009948 WO2018167819A1 (ja) 2017-03-13 2017-03-13 波長多重光送信モジュールおよびその製造方法
CN201780088129.4A CN110447150B (zh) 2017-03-13 2017-11-09 波分复用光发送模块及其制造方法
JP2019505699A JP6708299B2 (ja) 2017-03-13 2017-11-09 波長多重光送信モジュールおよびその製造方法
PCT/JP2017/040416 WO2018168063A1 (ja) 2017-03-13 2017-11-09 波長多重光送信モジュールおよびその製造方法
US16/473,815 US10958035B2 (en) 2017-03-13 2017-11-09 Wavelength-multiplexed light transmission module and method for manufacturing same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2017/009948 WO2018167819A1 (ja) 2017-03-13 2017-03-13 波長多重光送信モジュールおよびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018167819A1 true WO2018167819A1 (ja) 2018-09-20

Family

ID=63522378

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/009948 WO2018167819A1 (ja) 2017-03-13 2017-03-13 波長多重光送信モジュールおよびその製造方法
PCT/JP2017/040416 WO2018168063A1 (ja) 2017-03-13 2017-11-09 波長多重光送信モジュールおよびその製造方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/040416 WO2018168063A1 (ja) 2017-03-13 2017-11-09 波長多重光送信モジュールおよびその製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10958035B2 (ja)
JP (1) JP6708299B2 (ja)
CN (1) CN110447150B (ja)
WO (2) WO2018167819A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016212928B3 (de) * 2016-07-14 2017-09-07 Trumpf Laser Gmbh Verfahren zur Erzeugung eines Laserpulses und Anordnung zur Erzeugung eines Treiberansteuersignals
CN110530056B (zh) * 2019-08-20 2021-05-18 武汉联特科技股份有限公司 多通道并行发射光器件及半导体致冷器
JP7739942B2 (ja) * 2021-10-28 2025-09-17 株式会社島津製作所 レーザ装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011209367A (ja) * 2010-03-29 2011-10-20 Mitsubishi Electric Corp 光合分波器、及びその製造方法
JP2012523104A (ja) * 2009-04-03 2012-09-27 エグザロス・アクチェンゲゼルシャフト 光源および光干渉断層モジュール
JP2016102864A (ja) * 2014-11-27 2016-06-02 ファイベスト株式会社 光モジュールおよびその製造方法
JP2016217971A (ja) * 2015-05-25 2016-12-22 富士通株式会社 レーザ測距装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1187884A (zh) * 1995-06-15 1998-07-15 美国光学有限公司 光复用器及其制造方法
US5583683A (en) * 1995-06-15 1996-12-10 Optical Corporation Of America Optical multiplexing device
US20050094696A1 (en) * 2003-11-04 2005-05-05 Sylvain Colin Compact front facet tap for laser device
JP2009259914A (ja) * 2008-04-14 2009-11-05 Sony Corp レーザ装置、レーザディスプレイ装置およびレーザ照射装置
JP5758569B2 (ja) * 2008-06-12 2015-08-05 ギガフォトン株式会社 スラブ型レーザ装置
US8976447B2 (en) * 2010-05-04 2015-03-10 Massachusetts Institute Of Technology Broadband dispersion-free optical filter cavities based on dielectric mirrors with complementary dispersion
US9350454B2 (en) * 2011-01-21 2016-05-24 Finisar Corporation Multi-laser transmitter optical subassembly
US9746412B2 (en) * 2012-05-30 2017-08-29 Iris International, Inc. Flow cytometer
US9214790B2 (en) * 2012-10-03 2015-12-15 Applied Optoelectronics, Inc. Filtered laser array assembly with external optical modulation and WDM optical system including same
EP2770590A1 (en) * 2013-02-22 2014-08-27 EMCORE Corporation Small packaged tunable laser assembly
JP6244721B2 (ja) * 2013-08-01 2017-12-13 三菱電機株式会社 波長多重伝送装置の製造方法
JP6672745B2 (ja) * 2015-11-27 2020-03-25 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 光モジュール
CN205828877U (zh) * 2016-06-12 2016-12-21 上海高意激光技术有限公司 一种合束半导体激光装置
EP3488178B1 (en) * 2016-07-25 2024-07-10 Cytek Biosciences, Inc. Compact detection module for flow cytometers

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012523104A (ja) * 2009-04-03 2012-09-27 エグザロス・アクチェンゲゼルシャフト 光源および光干渉断層モジュール
JP2011209367A (ja) * 2010-03-29 2011-10-20 Mitsubishi Electric Corp 光合分波器、及びその製造方法
JP2016102864A (ja) * 2014-11-27 2016-06-02 ファイベスト株式会社 光モジュールおよびその製造方法
JP2016217971A (ja) * 2015-05-25 2016-12-22 富士通株式会社 レーザ測距装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP6708299B2 (ja) 2020-06-10
CN110447150A (zh) 2019-11-12
CN110447150B (zh) 2021-04-02
WO2018168063A1 (ja) 2018-09-20
JPWO2018168063A1 (ja) 2019-11-07
US10958035B2 (en) 2021-03-23
US20200321747A1 (en) 2020-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20190020178A1 (en) Laser apparatus
US9042731B2 (en) Optical module having a plurality of optical sources
US7184621B1 (en) Multi-wavelength transmitter optical sub assembly with integrated multiplexer
US4923270A (en) Apparatus for optical wavelength division multiplexing
US10578804B2 (en) Optical slab
CN104348083B (zh) 波长监视器以及光模块
CN101918872A (zh) 光收发模组
US9632281B2 (en) Free space grating coupler
US20140294386A1 (en) Optical transmitting apparatus and optical receiving apparatus
CN107111079A (zh) 发光组件和多信道发光组件
US11307376B2 (en) Optical module
US20160187585A1 (en) Optical fitler subassembly for compact wavelength demultiplexing device
JP2010191231A (ja) 光モジュール
JP6708299B2 (ja) 波長多重光送信モジュールおよびその製造方法
US20160231581A1 (en) Multiple Laser Optical Assembly
US7936509B2 (en) Wavelength locker
US11256034B2 (en) Method for manufacturing integrated optical module
CN110967794B (zh) 多光束合束组件、发射光组件及光模块
CN118295086B (zh) 具有波分复用器的光纤耦合激光源泵浦
US9671576B1 (en) CWDM transceiver module
US10864600B2 (en) Laser machining device
JP3404031B2 (ja) 集積化光合分波器
KR101896698B1 (ko) 다채널 광수신모듈의 패키징 방법 및 그 패키지
JP6822319B2 (ja) 波長多重光送信モジュール
JP5900043B2 (ja) 光結合構造およびアレイ光増幅モジュール

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17900471

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17900471

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP