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WO2021186799A1 - 光機能デバイス - Google Patents

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Publication number
WO2021186799A1
WO2021186799A1 PCT/JP2020/044489 JP2020044489W WO2021186799A1 WO 2021186799 A1 WO2021186799 A1 WO 2021186799A1 JP 2020044489 W JP2020044489 W JP 2020044489W WO 2021186799 A1 WO2021186799 A1 WO 2021186799A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical
light
output
input
optical fiber
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2020/044489
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
孝知 伊藤
徳一 宮崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
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 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd filed Critical Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Publication of WO2021186799A1 publication Critical patent/WO2021186799A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • G02B6/30—Optical coupling means for use between fibre and thin-film device
    • 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
    • G02B6/32—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/03—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect
    • G02F1/035—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on ceramics or electro-optical crystals, e.g. exhibiting Pockels effect or Kerr effect in an optical waveguide structure

Definitions

  • the present invention relates to an optical functional device that performs optical modulation or the like, and more particularly to an optical functional device in which both an input optical fiber and an output optical fiber are arranged on one surface of a housing.
  • optical transmitters incorporating a waveguide type optical element that performs optical modulation are often used.
  • optical modulation element the light modulation element using LiNbO 3 (hereinafter, also referred to as LN) having an electro-optical effect as a substrate uses a semiconductor material such as indium phosphide (InP), silicon (Si), or gallium arsenide (GaAs). It is widely used in high-speed / large-capacity optical fiber communication systems because it has less light loss and can realize wide-band optical modulation characteristics as compared with the conventional modulation elements.
  • the modulation method in the optical fiber communication system is multi-value modulation such as QPSK (Quadrature Phase Shift Keying), DP-QPSK (Dual Polarization-Quadrature Phase Shift Keying), etc.
  • QPSK Quadrature Phase Shift Keying
  • DP-QPSK Double Polarization-Quadrature Phase Shift Keying
  • Transmission formats that incorporate phase shift keying into modulation have become the mainstream.
  • the light modulation element and the high-frequency driver amplifier that drives the light modulation element are integrated and housed in one housing, and the optical input / output unit is arranged in parallel on one surface of the housing to reduce the size.
  • -Integrated optical modulation devices have been proposed.
  • an input optical fiber that introduces input light into the housing and an output optical fiber that guides output light from an optical modulation element housed in the housing to the outside of the housing are used. It is known that they are arranged in parallel at two positions on one surface of the housing via a set of separate mechanical members (holding members) (see Patent Document 1).
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration of an optical modulation device 1600, which is an example of such a conventional optical modulation device.
  • the light modulation device 1600 includes a light modulation element 1602, a housing 1604 that houses the light modulation element 1602, an input optical fiber 1606 that introduces input light to the light modulation element 1602 into the housing 1604, and light. It includes an output optical fiber 1608 that guides the modulated light (modulated light) emitted from the modulation element 1602 to the outside of the housing 1604.
  • the housing 1604 also houses a drive circuit (drive circuit) 1610 for operating the light modulation element 1602 and a circuit board 1612 composed of wiring.
  • drive circuit drive circuit
  • the housing 1604 is, for example, a hexahedron having a substantially rectangular shape in a plan view, and an input optical fiber 1606 and an output optical fiber 1608 are arranged on one surface 1605 whose one side is the short side on the left side of the drawing.
  • the input optical fiber 1606, the output optical fiber 1608, and the light modulation element 1602 are optically coupled to each other through, for example, two windows (not shown) provided on the surface 1605 of the housing 1604.
  • the input light from the input optical fiber 1606 is, for example, collimated by the lens 1622 and introduced into the housing 1604, and then input from the lower right edge portion of the light modulation element 1602 via the reflection prism 1624 and the lens 1626. Will be done.
  • the light modulation element 1602 is, for example, a modulation element that performs DP-QPSK modulation, modulates the input light, and emits two modulated lights, which are linearly polarized lights, from the left edge in the drawing. These two modulated lights are collimated by the two lenses 1628 and 1630, respectively, and are polarized and combined by the polarization synthesizer 1634 to form one output light beam.
  • the output light beam is focused by the lens 1636 and incident on the output optical fiber 1608. As a result, the light modulation element 1602 and the output optical fiber 1608 are optically coupled.
  • the input optical fiber 1606 and the output optical fiber 1608 are arranged in parallel at two individual positions on one surface 1605 of the housing 1604 by two different sets of holding members, respectively. That is, the input optical fiber 1606 is fixed to the housing 1604 by a ferrule 1640 constituting one set of holding members 1650, a sleeve with a flange 1642, and a lens holder 1638. Further, the output optical fiber 1608 is fixed to the housing 1604 by a ferrule 1646 constituting the other set of holding members 1652, a sleeve 1648 with a flange, and a lens holder 1644.
  • the end portions of the input optical fiber 1606 and the output optical fiber 1608 are inserted into the through holes in the ferrules 1640 and 1646, respectively, and fixed to the through holes using, for example, an adhesive or a solder material.
  • Lenses 1622 and 1636 are fixed in the lens holders 1638 and 1644, respectively, with, for example, an adhesive or a solder material.
  • the positions of the input optical fiber 1606 and the lens 1622 are adjusted so that the optical coupling efficiency between the input optical fiber 1606 and the light modulation element 1602 is maximized.
  • the input optical fiber 1606 and the lens 1622 are fixed in relative positions to each other by fixing the ferrule 1640 to the lens holder 1638 via the sleeve 1642, and the lens holder 1638 is fixed to the housing 1604. As a result, it is held against the housing 1604.
  • the fixing between the ferrule 1640, the sleeve 1642, the lens holder 1638, and the housing 1604 (hereinafter, also referred to as the holding member 1650) constituting the set of holding member 1650 is, for example, YAG laser welding. Is done by.
  • the positions of the output optical fiber 1608 and the lens 1636 are adjusted so that the optical coupling efficiency between the output optical fiber 1608 and the light modulation element 1602 is maximized.
  • the output optical fiber 1608 and the lens 1636 are fixed to each other in relative positions by fixing the ferrule 1646 to the lens holder 1644 via the sleeve 1648, and the lens holder 1644 is fixed to the housing 1604. As a result, it is held against the housing 1604.
  • the fixing between the ferrule 1646, the sleeve 1648, the lens holder 1644, and the housing 1604 (hereinafter, also referred to as the holding member 1652) constituting the set of holding member 1652 can be performed. For example, it is performed by YAG laser welding.
  • the positions of the input optical fiber 1606, the output optical fiber 1608, and the lenses 1622 and 1636 are fixed in a stable state with respect to changes in environmental conditions and the passage of time, and high light with the light modulation element 1602 is obtained. Bonding efficiency is achieved with high reliability.
  • the input optical fiber 1606 and the output optical fiber 1608 are placed in two separate positions on one surface 1605 of the housing 1604 by two different sets of holding members 1650 and 1652, respectively.
  • Jigs for individually adjusting and welding the holding members 1650 and 1652 for example, the flanges of the sleeves 1642 and 1648 to the lens holders 1638 and 1644, respectively. It can be difficult to secure sufficient space for arranging the jigs).
  • the lens holders 1638 and 1644 are arranged close to each other on the surface 1605.
  • the distance between the welding spot for fixing the lens holder 1638 to the housing 1604 and the welding spot for fixing the lens holder 1644 to the housing 1604 is narrowed, and when these welding spots partially overlap, the welded portion.
  • the reliability of the optical modulation device 1600 may be lowered, for example, the composition of the above may be changed and the welding strength may be lowered, or the stress generated at these welding spots may affect each other to cause an optical axis shift or the like. There is.
  • the circumference around the input optical fiber 1606 and the output optical fiber 1608, respectively in order to suppress the occurrence of optical axis deviation due to the stress generated by the welding, the circumference around the input optical fiber 1606 and the output optical fiber 1608, respectively. It is desirable to perform the positions evenly in the direction. For that purpose, it is necessary to irradiate the holding members 1650 and the like and 1652 and the like with a YAG laser beam for welding from uniform angular directions in the circumferential direction, respectively.
  • the holding members 1650 and 1652 are arranged close to each other on the surface 1605, and as a result, the holding members 1650 and 1652 serve as a shield against each other. It may be difficult to secure a space for irradiating the YAG laser beam from uniform angular directions in the circumferential direction.
  • the diameters of the input optical fiber 1606 and the output optical fiber 1608 are taken as axes in order to correct the optical axis deviation caused by the welding.
  • so-called correction welding is performed by irradiating a part of the holding member 1650 and the holding member 1652 from the direction with a YAG laser beam to perform additional welding.
  • the welding location in this correction welding is determined according to the direction of the optical axis deviation.
  • the holding members 1650 and 1652 act as a shield against each other, and as a result, depending on the direction of the optical axis deviation, the holding member 1650 holds the YAG laser beam for correction welding. And / or it becomes difficult to irradiate the holding member 1652 at an appropriate position. As a result, there may be a large manufacturing variation in the optical coupling efficiency between the input optical fiber 1606 and the output optical fiber 1608 and the light modulation element 1602.
  • One aspect of the present invention is an optical functional element, a housing accommodating the optical functional element, an input optical fiber that guides input light to the optical functional element into the housing, and an output via the optical functional element.
  • An optical functional device including an output optical fiber that guides the output light to the outside of the housing, and the input optical fiber and the output optical fiber are both held by a set of common holding members. It is an optical functional device that is held at one position of the housing via a common holding member.
  • the input light from the input optical fiber and the output light from the optical functional element pass through one common lens.
  • the distance between the position through which the output light passes and the optical axis of the lens, which is the optical axis of the common lens, in the common lens is the position through which the input light passes and the lens. It is smaller than the distance to the optical axis.
  • the position in the common lens through which the output light passes is the optical center of the common lens.
  • the common holding member includes a columnar member having two holes penetrating in the length direction, and the input optical fiber and the output optical fiber are formed in the two holes. Each is inserted and held.
  • the optical functional element is composed of an optical waveguide formed on a substrate, an input waveguide that receives the input light, and at least one that emits an emitted light that forms the output light. It is provided with two output waveguides.
  • the optical functional element comprises two output waveguides, each of which outputs the emitted light which is linearly polarized light, and the two emitted lights from the two output waveguides are. It is combined by a polarization synthesizer to generate one output light.
  • the input waveguide and at least one output waveguide are formed so as to extend from the same end face of one of the substrates, and the input waveguide extends from the same end face of the substrate. It extends from the one end face at a non-zero angle with respect to the normal direction of the one end face.
  • the input waveguide and at least one output waveguide are formed so as to extend from the same one end face of the substrate, and the one end face is covered with the input light.
  • a lens is arranged to collect light and guide the light to the input waveguide, and the optical axis of the lens is orthogonal to the optical axis of the input waveguide at the one end surface. Has an offset in the direction.
  • the housing includes a drive circuit for driving the optical functional element, or the drive circuit and a digital signal processor.
  • the optical function device according to any one of claims 1 to 9, wherein a drive circuit for driving the optical function element is provided in the housing, and the housing of the optical function device. It is an optical communication module equipped with a digital signal processor arranged outside the. It should be noted that this specification shall include all the contents of the Japanese patent application / Japanese Patent Application No. 2020-048699 filed on March 19, 2020.
  • an optical functional device in which both an input optical fiber and an output optical fiber are arranged on one surface of a housing accommodating an optical waveguide element, the work of adjusting and fixing the input optical fiber and the output optical fiber. It is possible to improve the property and improve the manufacturing stability of the optical coupling efficiency with the optical waveguide element.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical modulation device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of part A of the optical modulation device shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing a modified example of the optical path arrangement in the optical modulation device shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing another example of the arrangement of the input waveguide and the output waveguide of the light modulation element in the optical path arrangement of the light modulation device shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing another example of the arrangement of the input waveguide and the output waveguide of the light modulation element in the optical path arrangement shown in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an optical communication module according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a conventional optical modulation device.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical modulation device which is an optical functional device according to the first embodiment.
  • the upper right is a plan view of the optical modulation device 100
  • the upper left and lower views are a front view and a side view of the optical modulation device 100, respectively.
  • the light modulation device 100 includes, for example, a light modulation element 102 which is an optical functional element that performs light modulation, a housing 104 that houses the light modulation element 102, and an input optical fiber 106 that introduces input light to the light modulation element 102. And an output optical fiber 108 that guides the modulated light (modulated light) emitted from the light modulation element 102 to the outside of the housing 104.
  • a light modulation element 102 which is an optical functional element that performs light modulation
  • a housing 104 that houses the light modulation element 102
  • an input optical fiber 106 that introduces input light to the light modulation element 102.
  • an output optical fiber 108 that guides the modulated light (modulated light) emitted from the light modulation element 102 to the outside of the housing 104.
  • the housing 104 is, for example, a hexahedron having a substantially rectangular shape with a long side length of about 30 mm and a short side length of about 12 mm in a plan view.
  • the output optical fiber 108 is arranged. Further, the input optical fiber 106 and the output optical fiber 108 are optically coupled to the light modulation element 102 via a window 124 provided on the short side of the housing 104 on the left side of the drawing.
  • the housing 104 also houses a drive circuit (drive circuit) 110 for operating the light modulation element 102 and a circuit board 112 composed of wiring thereof, and the outer surface of the housing 104 is supplied from the outside.
  • a plurality of pins 114 for receiving the supplied modulation signal, power supply, and the like are provided.
  • a high-frequency electric signal for causing the light modulation element 102 to perform a modulation operation is input from the pin 114 arranged on the surface on the short side of the housing 104 on the right side of the drawing.
  • the pins 114 arranged on the upper surface of the housing 104 in the drawing are used for power input from the outside and signal output of a light receiving element for monitoring (not shown) provided in the light modulation element 102.
  • the circuit board 112 composed of the drive circuit 110 and its wiring described above is an example, and the configuration of the circuit board 112 is not limited to this. It is also possible that the circuit board 112 is equipped with a DSP (digital signal processor). Further, when the modulator does not have the DSP, the DSP may be arranged outside the housing 104 of the optical modulation device 100 in the device composed of the optical modulation device 100.
  • DSP digital signal processor
  • the light modulation element 102 is composed of, for example, an optical waveguide formed on an LN substrate (dotted line in the figure) and a plurality of electrodes (not shown) that control light waves propagating in the optical waveguide. These electrodes form a high-frequency transmission line, and the high-frequency signal output by the drive circuit 110 is input to one end of these electrodes, and the termination devices 116 and 118 having substantially the same impedance as the transmission line at the other end. Are connected respectively. As a result, the high-frequency signal propagates as a traveling wave to the electrodes, and the light input to the light modulation element 102 is modulated by the high-frequency signal.
  • the substrate used for the light modulation element may be not only LN but also a semiconductor such as InP or Si, an EO polymer, or the like.
  • the light modulation element 102 is, for example, a modulation element that performs DP-QPSK modulation, and input light that is linearly polarized light is input from the light inlet / output surface 103 that is the end surface on the left side of the drawing.
  • the input light is folded back in the light modulation element 102, branched into two light waves, modulated, and two emitted lights, which are modulated linearly polarized lights, are emitted from the light inlet / output surface 103.
  • a lens 126 that collects input light and inputs it to the light modulation element 102, and two collimating each of the two emission lights output from the light modulation element 102.
  • Lenses 128 and 130 are arranged.
  • the two emitted lights collimated by the lenses 128 and 130 are combined by the polarization synthesizer 134 to form one output light.
  • the polarization synthesizer 134 is composed of, for example, a half-wave plate and a polarization synthesis prism.
  • the input optical fiber 106 and the output optical fiber 108 are held by a set of common holding members 150, and one surface of the housing 104 is held. It is fixed in one position of 105.
  • the holding member 150 is composed of, for example, a 2-core ferrule 140, a sleeve 142 with a flange, and a lens holder 138 to which a common lens 122 is fixed.
  • the 2-core ferrule 140 is a columnar member, and is provided with two holes penetrating in the length direction symmetrically with respect to the central axis passing through the center of the cross-sectional circle.
  • the input optical fiber 106 and the output optical fiber 108 have their ends inserted into each of these two holes and fixed in the two-core ferrule 140 with, for example, an adhesive or a solder material.
  • the 2-core ferrule 140 has one hole on the central axis of the 2-core ferrule 140 and the other hole at a position eccentric from the central axis of the 2-core ferrule 140. There may be. Further, it may be provided with one hole into which two optical fibers can be inserted and fixed at the same time.
  • the lens holder 138 is a cylindrical member, and a common lens 122 is fixed to a hollow portion thereof, for example, with an adhesive or a solder material.
  • One surface of the lens holder 138 on the right side of the drawing is fixed to the housing 104 by welding, for example.
  • the sleeve 142 is a cylindrical member with a flange, and a 2-core ferrule is inserted into a hollow portion thereof and fixed by welding, and the flange portion is welded and fixed to another surface on the left side of the lens holder 138. NS.
  • Both the input optical fiber 106 and the output optical fiber 108 held together by the two-core ferrule 140 are optically coupled to the light modulation element 102 via one common lens 122 fixed in the lens holder 138. .. Specifically, the input light introduced by the input optical fiber 106 is collimated by the common lens 122, then condensed by the lens 126 and input to the light modulation element 102. On the other hand, the output light composed of two modulated lights emitted from the light modulation element 102 and combined with one beam by the polarization synthesizer 134 is collected by the common lens 122 and coupled to the output optical fiber 108.
  • the plane including the input optical fiber 106 and the output optical fiber 108 in the 2-core ferrule 140 is an optical modulation element.
  • the adjustment is made so as to be parallel to the substrate surface of the LN substrate constituting the 102.
  • the housing 104 accommodating the light modulation element 102 and the common lens 122 are accommodated so that the optical coupling efficiency between the input optical fiber 106 and the output optical fiber 108 and the light modulation element 102 is maximized.
  • the relative positions of the lens holder 138 and the 2-core ferrule 140 are adjusted.
  • the lens holder 138 is welded and fixed to the housing 104 by, for example, YAG laser welding, and the two-core ferrule 140 and the sleeve 142, and the sleeve 142 and the lens holder 138 are welded and fixed, respectively.
  • the distance between the passing position of the output light after the combined wave by the polarization synthesizer 134 in the common lens 122 and the optical axis of the lens, which is the optical axis of the common lens 122, is a common lens. It is configured to be smaller than the distance between the passing position of the input light to 122 and the optical axis of the lens.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining a light path between the input optical fiber 106, the output optical fiber 108, and the light modulation element 102, and is FIG. 1 of Part A shown in the upper right figure of FIG. It is an arrow view of the II-II cross section shown in the lower figure.
  • the output light 200 emitted from the polarization synthesizer 134 is coupled to the output optical fiber 108 via the common lens 122. Further, the input light 202 from the input optical fiber 106 is incident on the lens 126 via the common lens 122 and is input to the light modulation element 102. Then, for example, the distance do between the passing position p1 of the output light 200 defined as the incident position with respect to the main plane 204 of the common lens 122 and the lens optical axis 206 which is the optical axis of the common lens 122 is defined in the same manner. It is smaller than the distance di between the passing position p2 of the input light 202 and the lens optical axis 206 (that is, do ⁇ di). That is, the optical modulation device 100 is configured such that the output light 200 passes a position closer to the lens optical axis 206 in the common lens 122 than the input light 202 from the input optical fiber 106.
  • the light modulation element 102 has two output waveguides 210 and 212 for emitting emitted light and an input waveguide 214 to which the input light is coupled from the light entrance / exit surface 103. It is formed so as to extend along the normal direction of the light inlet / output surface 103. In this case, since the input light 202 is incident on the lens 126 at an angle other than zero with respect to the normal direction of the light input / output surface 103, the lens center of the lens 126 is the input on the light input / output surface 103. It may be arranged with an offset in a direction orthogonal to the optical axis 224 with respect to the direction of the optical axis 224 of the waveguide 214.
  • the lenses 128 and 130 have their lens centers, respectively.
  • the output waveguides 210 and 212 on the light inlet / output surface 103 may be arranged with an offset in a direction orthogonal to the directions of the optical axes 220 and 222.
  • the optical modulation device 100 having the above configuration is housing in which both the input optical fiber 106 and the output optical fiber 108 are formed by a set of common holding members 150 including a 2-core ferrule 140, a sleeve 142, and a lens holder 138. It is fixed in one place on one surface 105 of 104. Therefore, unlike the conventional optical modulation device 1600 described above, the optical modulation device 100 does not have another structure (for example, another holding member) around the holding member 150, so that the input optical fiber 106 and The workability of adjusting and fixing the output optical fiber 108 is improved, and the degree of freedom in arranging the welding points for fixing and the welding points for correction welding is improved, so that the manufacturing stability and long-term reliability of the optical coupling efficiency are improved. Can be enhanced. In addition, since the number of collimators is one, the size of the optical modulation device can be reduced.
  • the input light 202 and the output light 200 are configured to pass through one common lens 122. Then, in the optical modulation device 100, the output light 200 formed by synthesizing the emitted light, which is two linearly polarized lights whose polarization directions are orthogonal to each other, into one beam is higher than the input light 202 from the input optical fiber 106. , It is configured to pass a position closer to the lens optical axis 206 in the common lens 122. Therefore, in the optical modulation device 100, the polarization dependence of the optical coupling loss between the light modulation element 102 and the output optical fiber 108 can be reduced.
  • a lens has a larger polarization aberration (or larger polarization aberration (or) from the optical axis of the lens toward the peripheral portion due to stress strain or the like generated in the light propagation medium (for example, glass) constituting the lens.
  • Polarization aberration Therefore, for example, the spot size of the light beam that passes through the peripheral portion and is focused on the core portion of the optical fiber changes depending on the polarization direction of the light beam, and the light coupling efficiency to the optical fiber is increased. It will have polarization dependence.
  • the output light 200 formed by two linearly polarized lights whose polarization directions are orthogonal to each other is configured to pass a position closer to the lens optical axis 206 than the input light 202. Therefore, the polarization dependence of the optical coupling loss between the optical modulation element 102 and the output optical fiber 108 can be reduced, and for example, good DP-QPSK modulated signal light can be generated.
  • FIG. 3 is a diagram showing an arrangement of optical paths between the input optical fiber 106 and the output optical fiber 108 and the light modulation element 102 according to a modified example of the optical modulation device 100, and is a diagram corresponding to FIG. be. That is, in the optical modulation device 100, the optical path arrangement shown in FIG. 3 can be used instead of the optical path arrangement shown in FIG.
  • the optical modulation device having the optical path arrangement according to the modification shown in FIG. 3 is referred to as an optical modulation device 100-1.
  • the portion of the optical modulation device 100-1 that is not shown in FIG. 3 shall have the configuration shown in FIG. 1, and the above description of FIG. 1 shall be incorporated.
  • the same components as those shown in FIG. 2 shall be shown using the same reference numerals as those shown in FIG. 2, and the above description of FIG. 2 shall be incorporated.
  • the optical path arrangement shown in FIG. 3 corresponds to the case where the distance do is set to zero in the optical path arrangement shown in FIG. That is, in the optical path arrangement in FIG. 3, the output light 300 after polarization synthesis emitted from the polarization synthesizer 134 is arranged so that its optical axis coincides with the lens optical axis 206 of the common lens 122, and the common lens. It passes through the lens center of 122 and is coupled to the output optical fiber 108.
  • the light modulation element 102 is configured so that the optical axes of the two modulated lights emitted from the lenses 128 and 130 extend in the normal direction of the light inlet / output surface 103 in parallel with each other. Further, the light modulation element 102 is arranged so that the optical axis of the modulated light emitted from the lens 130 coincides with the lens optical axis 206 of the common lens 122. In this case, since only the optical axis of the input light 202 incident on the lens 126 has a non-zero angle with respect to the normal direction of the light input / output surface 103, the position of the lens center 326 of the lens 126 alone is the position of the light input.
  • the input waveguide 214 on the exit surface 103 may be arranged with an offset df in a direction orthogonal to the direction of the optical axis 224.
  • the output light 300 formed by the emitted light which is two linearly polarized lights whose polarization directions are orthogonal to each other, is the lens light of the common lens 122. Since it passes along the axis 206 through the optical center (lens center) of the common lens 122 where the polarization aberration can be minimized, the light modulation element 102 and the light modulation element 102 are compared with the light modulation device 100 having the optical path arrangement shown in FIG. The polarization dependence of the coupling loss with the output optical fiber 108 can be further reduced. Therefore, the optical modulation device 100-1 can generate, for example, even better DP-QPSK modulated signal light.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an optical communication module 600 according to a second embodiment of the present invention.
  • the optical communication module 600 includes an optical function device 604 mounted on the housing 602, a DSP 608 for signal processing, and a light source 606.
  • the optical function device 604 is, for example, the optical modulation device 100 which is the first embodiment or a modification thereof.
  • the DSP 608 receives, for example, transmission data supplied from outside the housing 602 via a terminal (not shown) included in the housing 602, and transmits a modulated signal (for example, transmission data) for transmitting the transmission data. Error correction data is added, conversion to a modulated signal according to various transmission formats, and a modulated signal compensated so that the optical signal is optimized) is generated, and the generated modulated data is input to the optical function device 604. .
  • the light source 606 is, for example, a light source composed of a semiconductor laser. With the above configuration, the light output from the light source 606 is modulated by, for example, the optical function device 604 which is the optical modulation device 100, and the modulated light is output to the outside of the housing 602.
  • the configuration of the optical communication module 600 described above is an example, and the configuration of the optical communication module 600 is not limited to this.
  • the light source 606 may be arranged outside the housing 602.
  • the optical functional device includes an optical functional element having an arbitrary function as long as the input optical fiber and the output optical fiber are arranged on one surface of the housing. It can be an optical function device that realizes an arbitrary function. Therefore, the optical communication module 600 can also be configured by using, for example, an optical function device 604 having an arbitrary function that operates based on the transmission data supplied from the outside. In this embodiment, the optical communication module on the transmitting side is used, but it can also be used as a transmitting / receiving module incorporating a functional device such as a coherent receiver.
  • the present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment and its modifications, and can be implemented in various embodiments without departing from the gist thereof.
  • the light modulation element 102 assumes that the input waveguide 214 and the output waveguides 210 and 212 extend from the light entrance / exit surface 103 in the normal direction of the light input / output surface. , Not limited to this.
  • the extending direction of the input waveguide 214 and the output waveguides 210 and 212 does not necessarily have to be the normal direction of the optical input / output surface 103.
  • the input optical fiber 106 and the output optical fiber 108 and the optical modulation element 102 From the viewpoint of maximizing the optical coupling efficiency between them, it can be assumed that the direction has an arbitrary non-zero angle with respect to the normal direction of the light entrance / exit surface 103.
  • the light modulation element 102-1 shown in FIG. 4 can be used instead of the light modulation element 102.
  • the light modulation device using the light modulation element 102-1 shown in FIG. 4 is referred to as a light modulation device 100-2.
  • the portion of the optical modulation device 100-2 that is not shown in FIG. 4 shall have the configuration shown in FIG. 1, and the above description of FIG. 1 shall be incorporated.
  • the same components as those shown in FIG. 2 shall be shown using the same reference numerals as those shown in FIG. 2, and the above description of FIG. 2 shall be incorporated.
  • the input waveguide 214-1 is formed so as to extend in the optical axis direction of the input light incident on the lens 126, and the output waveguides 210-1 and 212-1 are the lenses, respectively. It is formed so as to extend in the optical axis direction of the emitted light emitted from 128 and 130.
  • the lenses 126, 128, and 130 are orthogonal to the optical axis directions of the input waveguides 214-1 and the output waveguides 210-1 and 212-1 on the light inlet / output surface 103, respectively.
  • the lenses 126, 128, 130 can be reduced.
  • the optical axis adjustment of the lens can be simplified, and the optical coupling efficiency between the input optical fiber 106 and the output optical fiber 108 and the optical modulation element 102-1 can be improved.
  • the input waveguide 214-1 does not have to be formed so as to extend in the optical axis direction of the input light incident on the lens 126, as long as the light transmitted through the lens 126 approaches the center of the optical axis of the lens.
  • the input waveguide 214-1 may have an angle with respect to the normal direction of the light inlet / output surface 103. The same applies to the output waveguides 210-1 and 212-1.
  • the light modulation element 102-2 shown in FIG. 5 can be used as another configuration.
  • the light modulation device using the light modulation element 102-2 shown in FIG. 5 is referred to as a light modulation device 100-3.
  • the portion of the optical modulation device 100-3 that is not shown in FIG. 5 shall have the configuration shown in FIG. 1, and the above description of FIG. 1 shall be incorporated.
  • the same components as those shown in FIG. 2 shall be shown using the same reference numerals as those shown in FIG. 2, and the above description of FIG. 2 shall be incorporated.
  • the light entrance / exit surface 103 is similar to the light modulation element 102.
  • Output waveguides 210 and 212 extending in the normal direction of the above are formed.
  • the optical axis of the input light 202 arriving at the lens 126 is different from the normal direction of the light inlet / output surface 103, it extends from the light inlet / output surface 103 along the direction of the optical axis of the input light 202. Therefore, the input waveguide 214-2 is formed.
  • the lenses 126, 128, and 130 have the output waveguides 210, 212 and the input waveguides 214-2 on the optical input / output surface 103, respectively. It is not necessary to offset in the direction orthogonal to the optical axis direction, that is, the light transmitted through the lenses 126, 128, 130 can be the center of the optical axis of each lens (the influence of aberration can be reduced). Therefore, the optical axis adjustment of the lenses 126, 128, and 130 can be simplified, and in particular, the optical coupling efficiency between the input optical fiber 106 and the optical modulation element 102-2 can be improved.
  • the input waveguide 214-2 does not have to be formed so as to extend in the optical axis direction of the input light incident on the lens 126, as long as the light transmitted through the lens 126 approaches the center of the optical axis of the lens.
  • the input waveguide 214-2 may have an angle with respect to the normal direction of the light inlet / output surface 103.
  • the input waveguide 214 and the output waveguides 210 and 212 extend from the light entrance / exit surface 103 which is one surface of the substrate. It was supposed to be formed, but it is not limited to this.
  • the input waveguide 214 may be formed so as to extend from another surface of the light modulation element 102 that is different from the light inlet / output surface 103.
  • the input light incident from the input optical fiber 106 and passing through the common lens 122 is formed by forming its optical path with a prism or the like, as in the case of the input light in the optical modulation device 1600 shown in FIG. 7, for example. It can be guided to the end of the input waveguide formed on the other surface.
  • the input optical fiber 106 and the output optical fiber 108 are held by the 2-core ferrule 140, but the present invention is not limited to this.
  • the terminal portion of the input optical fiber 106 and the output optical fiber 108 may be held by, for example, a member having an outer shape other than a cylinder, instead of the two-core ferrule 140.
  • a member can be configured by using, for example, a V-groove formed on a silicon substrate according to the prior art.
  • the light modulation element 102 that performs PD-QPSK modulation configured by using the waveguide formed on the LN substrate and the light modulation element 102 are driven.
  • the light modulation device 100 including the drive circuit 110 which is an electronic circuit is shown, the present invention is not limited thereto.
  • the light modulation element 102 may emit one modulated output light for one input light, for example.
  • the optical functional element exemplified as the light modulation element 102 in the above embodiment is, for example, an input waveguide formed on a substrate that receives input light and at least one output that emits emitted light forming output light. It may be provided with a waveguide.
  • the optical functional device is provided with an optical functional element having an arbitrary function as long as the input optical fiber and the output optical fiber are arranged on one surface of the housing, and realizes the arbitrary function. It can be an optical function device.
  • the optical functional device is an optical waveguide type optical waveguide type device formed on a substrate using an arbitrary material, or a bulk type optical waveguide type without an optical waveguide, an optical switch, an optical amplifier, or any other function. It can be assumed that it is an optical device provided with an optical functional element having the above. Further, the optical functional element may be configured by combining a plurality of elements configured on substrates of different materials. Such optical functional elements include, for example, an optical modulation element configured on an LN substrate, an optical amplifier configured on a semiconductor substrate, or a plane lightwave circuit (PLC, Planar Lightwave Circuit) formed on a glass substrate. ) And can be assumed to be a hybrid integrated device. Further, the optical function device may or may not be provided with an electronic circuit for realizing the function in the housing.
  • PLC Planar Lightwave Circuit
  • the light modulation device 100 which is the optical function device according to the first embodiment described above, includes the light modulation element 102, which is an optical function element, and the housing 104, which houses the light modulation element 102.
  • the input optical fiber 106 that guides the input light to the light modulation element 102 into the housing 104, and the output optical fiber that guides the output light output through the light modulation element 102 to the outside of the housing 104 are provided. Then, both the input optical fiber 106 and the output optical fiber 108 are held by a set of common holding members 150, and at one position of one surface 105 of the housing 104 via the common holding member 150. Be retained.
  • the input optical fiber 106 and the output optical fiber 108 are fixed to one surface 105 of the housing 104 by using a set of holding members 150, so that the optical axis can be adjusted around the holding member 150. It is possible to easily secure a sufficient space for arranging the jigs for performing the above. Further, when YAG laser welding is used for fixing the holding member 150 or the like, for the same reason as described above, a sufficient space for introducing the YAG laser beam toward the holding member 150 is secured, and the above fixing is performed. Freedom of placement of welding points for and additional welding points for correction welding can be ensured.
  • the workability of adjusting and fixing the input optical fiber 106 and the output optical fiber 108 can be improved, and the manufacturing stability of the optical coupling efficiency in the optical modulation device 100, which is an example of the optical functional device, can be improved.
  • the number of collimators is one, the size of the optical modulation device can be reduced.
  • the input light from the input optical fiber 106 and the output light from the light modulation element 102 are configured to pass through one common lens 122.
  • the common lens 122 can be housed in a set of common holding members 150 to simplify the configuration.
  • the distance do between the position p1 through which the output light passes and the lens optical axis 206 which is the optical axis of the common lens 122 in the common lens 122 is the position p2 through which the input light passes and the lens. It is smaller than the distance di between the optical axis 206. According to this configuration, it is possible to reduce the polarization dependence of the optical coupling loss of the output light from the light modulation element 102 to the output optical fiber 108.
  • the position p1 through which the output light passes in the common lens 122 may be the optical center of the common lens 122. According to this configuration, the polarization dependence of the optical coupling loss of the output light from the light modulation element 102 to the output optical fiber 108 can be further reduced.
  • the common holding member 150 includes a 2-core ferrule 140 which is a columnar member having two holes penetrating in the length direction, and the input optical fiber 106 and the output optical fiber 108 are It is inserted and held in each of the above two holes. According to this configuration, the fixed structure of the input optical fiber 106 and the output optical fiber 108 can be simplified.
  • the light modulation element 102 which is an example of an optical functional element, is composed of an optical waveguide formed on a substrate, and has an input waveguide 214 that receives input light and an emitted light that forms output light. At least one output waveguide 210 (or 212) that emits light can be provided.
  • the optical functional element which is the light modulation element 102, includes two output waveguides that each output emitted light that is linearly polarized light, and the two emitted lights from the two output waveguides are a polarization synthesizer. Can be combined with each other to generate one output light.
  • the input waveguide 214-1 (or 214-2) and at least one output waveguide 210 (and / or 212) have, for example, the light modulation element 102. It is formed so as to extend from the light inlet / output surface 103, which is one end surface of the constituent substrate. Then, the input waveguide 214-1 (or 214-2) extends from the light entrance / exit surface 103 at a non-zero angle with respect to the normal direction of the light entrance / exit surface 103.
  • the optical coupling between the input optical fiber 106 and the output optical fiber 108 and the light modulation element 102 can be easily realized, and the input optical fiber 106 and the input waveguide 214-1 can be easily realized. It is possible to improve the optical coupling efficiency with the above.
  • the input waveguide 214 and the like and at least one output waveguide 210 and / or 212 are formed so as to extend from the light inlet / output surface 103, and the light input / output surface 103 is formed.
  • a lens 126 that collects the input light and guides it to the input waveguide 214-1 (or 214-2) is arranged.
  • the lens 126 is arranged so that its optical axis has an offset in a direction orthogonal to the optical axis of the input waveguide 214-1 (or 214-2) on the light inlet / output surface 103.
  • the optical coupling between the input optical fiber 106 and the output optical fiber 108 and the light modulation element 102 can be easily realized, and the input optical fiber 106 and the input waveguide 214-1 can be easily realized. It is possible to improve the optical coupling efficiency with the above.
  • the light modulation device 100 includes a drive circuit 110 for driving the light modulation element 102, which is an optical functional element, or a drive circuit 110 and a DSP in the housing 104. According to this configuration, the propagation distance of the high frequency transmission line can be shortened and good modulation characteristics can be realized.
  • the optical communication module 600 includes an optical modulation device 100 having a drive circuit 110 for driving the light modulation element 102 inside the housing 104, and outside the housing 104 of the light modulation device 100. It is provided with a DSP 608 arranged in the. According to this configuration, a compact and highly reliable optical communication module 600 can be realized by using the optical modulation device 100 having a small mounting area and high manufacturing stability of optical coupling efficiency.
  • Optical modulation device 102, 102-1, 102-2, 1602 ...
  • Optical modulation element 103 ...
  • Optical inlet / output surface 104, 602, 1604 ... Body, 105, 1605 ... Surface, 106, 1606 ...
  • Input optical fiber 108, 1608 ...
  • Output optical fiber 110, 1610 ... Drive circuit, 112, 1612 ... Circuit board, 114 ... Pin, 116, 118 ... Terminator, 122 ... common lens, 124 ... window, 126, 128, 130, 1622, 1626, 1628, 1630, 1636 ... lens, 134, 1634 ...
  • polarization synthesizer 138, 1638, 1644 ... lens holder, 140 ... 2-core ferrule, 142, 1642, 1648 ... Sleeve, 150, 1650, 1652 ... Holding member, 200, 300 ... Output light, 202 ... Input light, 204 ... Main plane, 206 ... Lens optical axis, 210, 210-1, 212, 212- 1 ... Output waveguide, 214, 214-1, 214-2 ... Input waveguide, 600 ... Optical communication module, 604 ... Optical function device, 606 ... Light source, 608 ... DSP, 1624 ... Reflective prism, 1640, 1646 ... Ferrule ..

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Abstract

光機能デバイスにおいて、筐体の一の面に配される入力光ファイバ及び出力光ファイバの調整及び固定の作業性を向上して、光結合効率の製造安定性等を高める。　筐体に収容された光機能素子と、入力光を筐体内へ導く入力光ファイバと、光機能素子を経て出力される出力光を筐体外へ導く出力光ファイバと、を備える光機能デバイスにおいて、入力光ファイバと出力光ファイバとは、共に、一組の共通の保持部材により保持され、当該共通の保持部材を介して筐体の一の位置において保持される。

Description

光機能デバイス
　本発明は、光変調等を行う光機能デバイスに関し、特に、筐体の一の面に入力光ファイバと出力光ファイバの両者が配される光機能デバイスに関する。
　高速／大容量光ファイバ通信システムにおいては、光変調を行う導波路型光素子（以下、光変調素子）を組み込んだ光送信装置が多く用いられている。中でも、電気光学効果を有するＬｉＮｂＯ3（以下、ＬＮともいう）を基板に用いた光変調素子は、インジウムリン（ＩｎＰ）、シリコン（Ｓｉ）、あるいはガリウム砒素（ＧａＡｓ）などの半導体系材料を用いた変調素子に比べて、光の損失が少なく且つ広帯域な光変調特性を実現し得ることから、高速／大容量光ファイバ通信システムに広く用いられている。
　光ファイバ通信システムにおける変調方式は、近年の伝送容量の増大化の流れを受け、ＱＰＳＫ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　Ｐｈａｓｅ　Ｓｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）やＤＰ－ＱＰＳＫ（Ｄｕａｌ　Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　－　Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　Ｐｈａｓｅ　Ｓｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）等、多値変調や、多値変調に偏波多重を取り入れた伝送フォーマットが主流となっている。
　近年のインターネットサービスの普及加速は通信トラフィックのより一層の増大を招き、光通信システムについての、継続的な高速大容量化の検討が今も進められている。その一方で、装置の小型化に対する要求は不変であり、光変調素子そのものの小型化に加えて、電子回路と光変調素子とを一つの筐体に収容し、光変調デバイスとして集積化する等の取り組みも進められている。
　例えば、光変調素子と、当該光変調素子を駆動する高周波ドライバアンプとを一つの筐体内に集積して収容し、光入出力部を当該筐体の一の面に並列配置することで、小型・集積化を図った光変調デバイスが提案されている。
　そのような光変調デバイスとして、従来、筐体内に入力光を導入する入力光ファイバと、筐体内に収容された光変調素子からの出力光を当該筐体の外部へ導く出力光ファイバと、をそれぞれ別個の機構部材（保持部材）のセットを介して、当該筐体の一の面の二つの位置に並列配置するものが知られている（特許文献１参照）。
　図７は、そのような従来の光変調デバイスの一例である光変調デバイス１６００の構成を示す図である。図７において、図示右図および左図は、それぞれ、光変調デバイス１６００の平面図および正面図である。この光変調デバイス１６００は、光変調素子１６０２と、当該光変調素子１６０２を収容する筐体１６０４と、光変調素子１６０２への入力光を筐体１６０４の内部へ導入する入力光ファイバ１６０６と、光変調素子１６０２から出射される変調された光（変調光）を筐体１６０４の外部へ導く出力光ファイバ１６０８と、を備える。筐体１６０４内には、また、光変調素子１６０２を動作させるための駆動回路（ドライブ回路）１６１０や配線で構成された回路基板１６１２が収容されている。
　筐体１６０４は、例えば、平面視が略長方形をなす六面体であり、図示左側の短辺を一の辺とする一の面１６０５に、入力光ファイバ１６０６および出力光ファイバ１６０８が配されている。入力光ファイバ１６０６及び出力光ファイバ１６０８と、光変調素子１６０２とは、例えば筐体１６０４の面１６０５に設けられた２つの窓（不図示）を介して、それぞれ光学的に結合される。
　入力光ファイバ１６０６からの入力光は、例えば、レンズ１６２２によりコリメートされて筐体１６０４内に導入された後、反射プリズム１６２４およびレンズ１６２６を経て、光変調素子１６０２の図示右下のエッジ部から入力される。光変調素子１６０２は、例えばＤＰ－ＱＰＳＫ変調を行う変調素子であり、上記入力光を変調して、直線偏波光である２つの変調光を、図示左側エッジから出射する。これら２つの変調光は、２つのレンズ１６２８、１６３０によりそれぞれコリメートされ、偏波合成器１６３４により偏波合成されて一つの出力光ビームとなる。出力光ビームは、レンズ１６３６により集光されて出力光ファイバ１６０８に入射する。これにより、光変調素子１６０２と出力光ファイバ１６０８とが光学的に結合される。
　入力光ファイバ１６０６と出力光ファイバ１６０８とは、それぞれ、異なる二組の保持部材により、筐体１６０４の一の面１６０５の２つの個別の位置に並列に配置されている。すなわち、入力光ファイバ１６０６は、一方の一組の保持部材１６５０を構成するフェルール１６４０と、フランジ付きのスリーブ１６４２と、レンズホルダ１６３８と、により筐体１６０４に固定される。また、出力光ファイバ１６０８は、他方の一組の保持部材１６５２を構成するフェルール１６４６と、フランジ付きのスリーブ１６４８と、レンズホルダ１６４４と、により筐体１６０４に固定される。
　入力光ファイバ１６０６および出力光ファイバ１６０８は、それぞれ、その末端部がフェルール１６４０内および１６４６内の貫通孔に挿入されて、例えば接着剤またはハンダ材を用いて当該貫通孔に固定されている。レンズホルダ１６３８内および１６４４内には、それぞれ、レンズ１６２２及び１６３６が、例えば接着剤又はハンダ材により固定されている。入力光ファイバ１６０６と、レンズ１６２２とは、入力光ファイバ１６０６と光変調素子１６０２との光結合効率が最大となるようにその位置が調整される。
　その後、入力光ファイバ１６０６とレンズ１６２２とは、フェルール１６４０がスリーブ１６４２を介してレンズホルダ１６３８に固定されることにより、互いの相対位置が固定されると共に、レンズホルダ１６３８が筐体１６０４に固定されることにより、筐体１６０４に対して保持される。ここで、一組の保持部材１６５０を構成するフェルール１６４０、スリーブ１６４２、及びレンズホルダ１６３８、並びに筐体１６０４（以下、保持部材１６５０等ともいう）における、それぞれの間の固定は、例えばＹＡＧレーザ溶接により行われる。
　同様に、出力光ファイバ１６０８と、レンズ１６３６とは、出力光ファイバ１６０８と光変調素子１６０２との光結合効率が最大となるようにその位置が調整される。その後、出力光ファイバ１６０８とレンズ１６３６とは、フェルール１６４６がスリーブ１６４８を介してレンズホルダ１６４４に固定されることにより、互いの相対位置が固定されると共に、レンズホルダ１６４４が筐体１６０４に固定されることにより、筐体１６０４に対して保持される。また、上記と同様に、一組の保持部材１６５２を構成するフェルール１６４６、スリーブ１６４８、及びレンズホルダ１６４４、並びに筐体１６０４（以下、保持部材１６５２等ともいう）における、それぞれの間の固定は、例えばＹＡＧレーザ溶接により行われる。
　これにより、入力光ファイバ１６０６、出力光ファイバ１６０８、及びレンズ１６２２、１６３６は、その位置が、環境条件の変化及び時間の経過に対して安定な状態で固定され、光変調素子１６０２との高い光結合効率が高信頼度で実現される。
　しかしながら、上記従来の光変調デバイス１６００では、入力光ファイバ１６０６と出力光ファイバ１６０８とが、それぞれ、異なる二組の保持部材１６５０、１６５２により、筐体１６０４の一の面１６０５の２つの個別の位置に並列に配置されるため、保持部材１６５０等及び１６５２等をそれぞれ個別に調整し溶接するための治具（例えば、スリーブ１６４２、１６４８のフランジ部をそれぞれレンズホルダ１６３８、１６４４に押圧するための治具）を配置する十分なスペースを確保することが困難となり得る。
　また、筐体１６０４のサイズの制約から、面１６０５においてレンズホルダ１６３８と１６４４とが近接して配されることとなる。その結果、レンズホルダ１６３８を筐体１６０４に固定する溶接スポットと、レンズホルダ１６４４を筐体１６０４に固定する溶接スポットと、の間隔が狭くなり、これら溶接スポットが部分的に重なった場合は溶接部の組成変化が発生して溶接強度が低下したり、また、これらの溶接スポットで発生した応力が互いに影響して光軸ずれ等が発生するなど、光変調デバイス１６００の信頼性を低下させる可能性がある。
　また、一般に、保持部材１６５０等および１６５２等における溶接は、それぞれ、当該溶接により発生する応力に起因した光軸ずれの発生を抑制すべく、入力光ファイバ１６０６および出力光ファイバ１６０８を軸とする周方向において均等な位置に行うことが望ましい。そのためには、保持部材１６５０等および１６５２等には、それぞれ、上記周方向において均等な角度方向から溶接用のＹＡＧレーザビームを照射する必要がある。しかしながら、上記従来の光変調デバイス１６００では、筐体１６０４のサイズの制約から、保持部材１６５０及び１６５２が面１６０５において近接して配される結果、保持部材１６５０及び１６５２が互いに対して遮蔽物となり、上記周方向において均等な角度方向からＹＡＧレーザビームを照射するための空間を確保することが困難となり得る。
　さらに、一般的には、保持部材１６５０等および１６５２等における溶接が完了したあとに、当該溶接により生じた光軸ずれを補正するべく、入力光ファイバ１６０６および出力光ファイバ１６０８をそれぞれ軸とする径方向から保持部材１６５０および保持部材１６５２の一部にＹＡＧレーザビームを照射して付加的な溶接を行う、いわゆる修正溶接が行われることが多い。ここで、この修正溶接における溶接個所は、上記光軸ずれの方向に応じて決定される。
　しかしながら、上記従来の光変調デバイス１６００では、上記のように保持部材１６５０及び１６５２が互いに対して遮蔽物となる結果、光軸ずれの方向によっては、修正溶接のためのＹＡＧレーザビームを保持部材１６５０及び又は保持部材１６５２の適切な位置に照射することが困難となる。その結果、入力光ファイバ１６０６および出力光ファイバ１６０８と光変調素子１６０２との光結合効率に大きな製造ばらつきを生ずることとなり得る。
特開２０１４－１６７５４６号公報
　上記背景より、光導波路素子を収容する筐体の一の面に入力光ファイバおよび出力光ファイバの双方が配される光機能デバイスにおいて、入力光ファイバ及び出力光ファイバの調整及び固定の作業性を向上して、光導波路素子との光結合効率の製造安定性を高めることが求められている。
　本発明の一の態様は、光機能素子と、前記光機能素子を収容する筐体と、前記光機能素子への入力光を前記筐体内へ導く入力光ファイバと、前記光機能素子を経て出力される出力光を前記筐体外へ導く出力光ファイバと、を備える光機能デバイスであって、前記入力光ファイバと前記出力光ファイバとは、共に、一組の共通の保持部材により保持され、当該共通の保持部材を介して前記筐体の一の位置において保持される、光機能デバイスである。
　本発明の他の態様によると、前記入力光ファイバからの前記入力光および前記光機能素子からの前記出力光は、一の共通レンズを通過する。
　本発明の他の態様によると、前記共通レンズにおける、前記出力光が通過する位置と前記共通レンズの光軸であるレンズ光軸との間の距離は、前記入力光が通過する位置と前記レンズ光軸との間の距離よりも小さい。
　本発明の他の態様によると、前記共通レンズにおける、前記出力光が通過する位置は、前記共通レンズの光学中心である。
　本発明の他の態様によると、前記共通の保持部材は、長さ方向に貫通する２つの孔を備えた円柱状部材を含み、前記入力光ファイバ及び前記出力光ファイバは、前記２つの孔にそれぞれ挿入されて保持される。
　本発明の他の態様によると、前記光機能素子は、基板上に形成された光導波路により構成され、前記入力光を受ける入力導波路と、前記出力光を形成する出射光を出射する少なくとも一つの出力導波路と、を備える。
　本発明の他の態様によると、前記光機能素子は、直線偏波光である前記出射光をそれぞれ出力する２つの出力導波路を備え、前記２つの出力導波路からの２つの前記出射光は、偏波合成器により合波されて一つの前記出力光を生成する。
　本発明の他の態様によると、前記入力導波路と、少なくとも一つの前記出力導波路と、は前記基板の一の同じ端面から延在するよう形成され、前記入力導波路は、前記基板の前記一の端面の法線方向に対してゼロでない角度を持って、前記一の端面から延在する。
　本発明の他の態様によると、前記入力導波路と、少なくとも一つの前記出力導波路と、は前記基板の同じ一の端面から延在するよう形成され、前記一の端面には、前記入力光を集光して前記入力導波路へ導くレンズが配され、前記レンズは、その光軸が、前記一の端面における前記入力導波路の光軸に対し、当該入力導波路の光軸と直交する方向にオフセットを有する。
　本発明の他の態様によると、前記筐体内には、前記光機能素子を駆動する駆動回路、又は前記駆動回路とデジタルシグナルプロセッサと、を備える。
　本発明の他の態様は、前記筐体内に前記光機能素子を駆動する駆動回路を備えた請求項１ないし９のいずれか一項に記載の光機能デバイスと、前記光機能デバイスの前記筐体の外に配されたデジタルシグナルプロセッサと、を備える光通信モジュールである。
　なお、この明細書には、２０２０年３月１９日に出願された日本国特許出願・特願２０２０－０４８６９９号の全ての内容が含まれるものとする。
　本発明によれば、光導波路素子を収容する筐体の一の面に入力光ファイバおよび出力光ファイバの双方が配される光機能デバイスにおいて、入力光ファイバ及び出力光ファイバの調整及び固定の作業性を向上して、光導波路素子との光結合効率の製造安定性を高めることができる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光変調デバイスの構成を示す図である。 図２は、図１に示す光変調デバイスのＡ部のＩＩ－ＩＩ断面矢視図である。 図３は、図１に示す光変調デバイスにおける光路配置の変形例を示す図である。 図４は、図１に示す光変調デバイスの光路配置における、光変調素子の入力導波路および出力導波路の配置の他の例を示す図である。 図５は、図３に示す光路配置における、光変調素子の入力導波路および出力導波路の配置の他の例を示す図である。 図６は、本発明の第２の実施形態に係る光通信モジュールの構成を示す図である。 図７は、従来の光変調デバイスの構成を示す図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
　［第１実施形態］
　まず、本発明の第１の実施形態に係る光機能デバイスについて説明する。図１は、第１実施形態に係る光機能デバイスである光変調デバイスの構成を示す図である。図１において、上段右は光変調デバイス１００の平面図、上段左および下段の図は、それぞれ、光変調デバイス１００の正面図および側面図である。
　光変調デバイス１００は、例えば光変調を行う光機能素子である光変調素子１０２と、当該光変調素子１０２を収容する筐体１０４と、光変調素子１０２への入力光を導入する入力光ファイバ１０６と、光変調素子１０２から出射される変調された光（変調光）を筐体１０４の外部へ導く出力光ファイバ１０８と、を含む。
　筐体１０４は、例えば、平面視が長辺長３０ｍｍ、短辺長１２ｍｍ程度の略長方形をなす六面体であり、図示左側の短辺を一の辺とする一の面１０５に、入力光ファイバ１０６および出力光ファイバ１０８が配されている。また、入力光ファイバ１０６および出力光ファイバ１０８は、筐体１０４の図示左側の短辺に設けられた窓１２４を介して、光変調素子１０２と光学的に結合している。
　筐体１０４には、また、光変調素子１０２を動作させるための駆動回路（ドライブ回路）１１０と、その配線で構成された回路基板１１２が収容され、筐体１０４の外面には、外部から供給される変調信号や電源等の供給を受ける複数のピン１１４が設けられている。例えば、筐体１０４の図示右側の短辺側の面に配されたピン１１４からは光変調素子１０２に変調動作を行わせるための高周波電気信号が入力される。一方、筐体１０４の図示上側の面に配されたピン１１４は、外部からの電源入力や、光変調素子１０２に設けられたモニタ用受光素子（不図示）の信号出力に用いられる。
　なお、上述した駆動回路１１０とその配線で構成される回路基板１１２は一例であって、回路基板１１２の構成はこれには限られない。回路基板１１２には、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）が搭載されているものとすることもできる。また変調器にＤＳＰがない場合には、ＤＳＰは、光変調デバイス１００で構成される装置内において、光変調デバイス１００の筐体１０４の外に配され得る。
　光変調素子１０２は、例えば、ＬＮ基板上に形成された光導波路（図示点線）と、当該光導波路を伝搬する光波を制御する複数の電極（不図示）と、で構成される。これらの電極は、高周波の伝送線路を構成し、これら電極の一端には、駆動回路１１０が出力する高周波信号が入力され、他端には当該伝送線路とほぼ同じインピーダンスを有する終端器１１６および１１８がそれぞれ接続される。これにより、上記電極には上記高周波信号が進行波となって伝搬し、当該高周波信号により、光変調素子１０２に入力された光が変調される。尚、光変調素子に用いる基板はＬＮだけでなくＩｎＰやＳｉなどの半導体や、ＥＯポリマなどを用いてもよい。
　光変調素子１０２は、例えばＤＰ－ＱＰＳＫ変調を行う変調素子であり、図示左側の端面である光入出射面１０３から直線偏波光である入力光が入力される。当該入力光は、光変調素子１０２内において折り返されると共に２つの光波に分岐されてそれぞれ変調され、変調された直線偏波光である２つの出射光が光入出射面１０３から出射される。光変調素子１０２の光入出射面１０３には、入力光を集光して光変調素子１０２に入力するレンズ１２６と、光変調素子１０２から出力される２つの出射光のそれぞれをコリメートする２つのレンズ１２８、１３０が配されている。レンズ１２８、１３０によりコリメートされた２つの出射光は、偏波合成器１３４により合波されて一つの出力光となる。偏波合成器１３４は、例えば半波長板と偏波合成プリズムとにより構成される。
　特に、本実施形態では、上述した従来の光変調デバイス１６００とは異なり、入力光ファイバ１０６および出力光ファイバ１０８は、一組の共通の保持部材１５０により保持されて、筐体１０４の一の面１０５の一の位置に固定される。ここで、保持部材１５０は、例えば、２芯フェルール１４０と、フランジ付きのスリーブ１４２と、共通レンズ１２２が固定されたレンズホルダ１３８と、で構成される。
　２芯フェルール１４０は、一つの円柱状部材であり、その断面円の中心を通る中心軸に関して対称に、その長さ方向に貫通する２つの孔が設けられている。入力光ファイバ１０６および出力光ファイバ１０８は、それらの末端部が、これら２つの孔のそれぞれに挿入され、例えば接着剤またはハンダ材により２芯フェルール１４０内に固定されている。尚、２芯フェルール１４０は、上記の構成のもの以外にも、一方の孔が２芯フェルール１４０の中心軸にあり、他方の孔が２芯フェルール１４０の中心軸から偏心した位置にあるものであってもよい。また同時に２本の光ファイバの挿入、固定が可能な１つの孔が設けられたものであってもよい。
　レンズホルダ１３８は、円筒状部材であり、その中空部分に共通レンズ１２２が、例えば接着剤またはハンダ材により固定されている。レンズホルダ１３８の図示右側の一の面は、例えば溶接により筐体１０４に固定される。また、スリーブ１４２は、フランジ付きの円筒状部材であり、その中空部分に２芯フェルールが挿入されて溶接固定され、そのフランジ部分がレンズホルダ１３８の図示左側の他の面に対して溶接固定される。
　２芯フェルール１４０により共に保持された入力光ファイバ１０６及び出力光ファイバ１０８は、共に、レンズホルダ１３８内に固定された一つの共通レンズ１２２を介して、光変調素子１０２と光学的に結合される。具体的には、入力光ファイバ１０６により導入される入力光は、共通レンズ１２２によりコリメートされた後、レンズ１２６により集光されて光変調素子１０２に入力される。一方、光変調素子１０２から出射され偏波合成器１３４により一つのビームに合波された２つの変調光から成る出力光は、共通レンズ１２２により集光されて出力光ファイバ１０８に結合する。
　製造の際には、例えば、円柱状の２芯フェルール１４０の軸回りの回転角を調整することで、２芯フェルール１４０内の入力光ファイバ１０６および出力光ファイバ１０８を含む平面が、光変調素子１０２を構成するＬＮ基板の基板面と平行となるように調整される。その後、入力光ファイバ１０６及び出力光ファイバ１０８と、光変調素子１０２と、の間の光結合効率が最大となるように、光変調素子１０２を収容する筐体１０４と、共通レンズ１２２を収容するレンズホルダ１３８と、２芯フェルール１４０と、の相対位置が調整される。当該調整の後、例えばＹＡＧレーザ溶接により、レンズホルダ１３８が筐体１０４に溶接固定されると共に、２芯フェルール１４０とスリーブ１４２、及びスリーブ１４２とレンズホルダ１３８がそれぞれ溶接固定される。
　本実施形態では、特に、偏波合成器１３４による合波後の出力光の、共通レンズ１２２における通過位置と、当該共通レンズ１２２の光軸であるレンズ光軸との間の距離は、共通レンズ１２２への入力光の通過位置と上記レンズ光軸との間の距離よりも小さくなるように構成される。
　図２は、入力光ファイバ１０６及び出力光ファイバ１０８と、光変調素子１０２と、の間の光の経路を説明するための説明図であり、図１上段右図に示すＡ部の、図１下段図に示すＩＩ－ＩＩ断面の矢視図である。
　図２において、偏波合成器１３４から出射される出力光２００は、共通レンズ１２２を経て出力光ファイバ１０８に結合している。また、入力光ファイバ１０６からの入力光２０２は、共通レンズ１２２を経てレンズ１２６に入射し、光変調素子１０２に入力されている。そして、例えば共通レンズ１２２の主平面２０４に対する入射位置として定義される出力光２００の通過位置ｐ１と、共通レンズ１２２の光軸であるレンズ光軸２０６と、の距離ｄｏは、同様に定義される入力光２０２の通過位置ｐ２とレンズ光軸２０６との距離ｄｉよりも小さい（すなわち、ｄｏ＜ｄｉ）。すなわち、光変調デバイス１００は、出力光２００が、入力光ファイバ１０６からの入力光２０２に比べて、共通レンズ１２２内の、レンズ光軸２０６により近い位置を通過するよう構成されている。
　なお、本実施形態では、光変調素子１０２は、それぞれ出射光を出射する２つの出力導波路２１０、２１２と、入力光が結合される入力導波路２１４と、が光入出射面１０３から、当該光入出射面１０３の法線方向に沿って延在するように形成されている。この場合、入力光２０２は、レンズ１２６に対し、光入出射面１０３の法線方向に対しゼロでない角度を持って入射するため、レンズ１２６は、そのレンズ中心が、光入出射面１０３における入力導波路２１４の光軸２２４の方向に対して、当該光軸２２４と直交する方向にオフセットをもって配され得る。同様に、レンズ１２８及び１３０から出射する出射光の光軸は、光入出射面１０３の法線方向に対してゼロでない角度を持つことから、レンズ１２８及び１３０は、それぞれ、そのレンズ中心が、光入出射面１０３における出力導波路２１０、２１２の光軸２２０、２２２の方向に対して直交する方向にオフセットをもって配され得る。
　上記の構成を有する光変調デバイス１００は、入力光ファイバ１０６および出力光ファイバ１０８の両者が、２芯フェルール１４０、スリーブ１４２、及びレンズホルダ１３８から成る一組の共通の保持部材１５０により、筐体１０４の一の面１０５の一か所に固定される。このため、光変調デバイス１００では、上述した従来の光変調デバイス１６００とは異なり、保持部材１５０の周辺に他の構造物（例えば、他の保持部材）を有さないので、入力光ファイバ１０６及び出力光ファイバ１０８の調整及び固定の作業性を向上すると共に、当該固定のための溶接ポイント及び修正溶接の溶接ポイントの配置の自由度を向上して、光結合効率の製造安定性および長期信頼性を高めることができる。また、コリメータも１本となるため光変調デバイスの小型化を実現することができる。
　また、光変調デバイス１００では、入力光２０２と出力光２００とが一つの共通レンズ１２２を通過するよう構成されている。そして、光変調デバイス１００は、偏光方向が直交する２つの直線偏波光である出射光を一つのビームに合成して形成される出力光２００が、入力光ファイバ１０６からの入力光２０２に比べて、共通レンズ１２２内の、レンズ光軸２０６により近い位置を通過するよう構成されている。このため、光変調デバイス１００では、光変調素子１０２と出力光ファイバ１０８との間の光結合損失の偏波依存性を低減することができる。
　すなわち、一般に、レンズは、これを構成する光伝搬媒質（例えばガラス）を加工する際に当該媒質に生じる応力歪等に起因して、レンズ光軸から周辺部に向かってより大きな偏光収差（または偏波収差）を有し得る。このため、例えば当該周辺部を通過して光ファイバのコア部に集光される光ビームのスポットサイズは、当該光ビームの偏光方向に依存して変化し、当該光ファイバに対する光の結合効率が偏波依存性を有することとなる。
　これに対し、光変調デバイス１００では、偏光方向が直交する２つの直線偏波光で形成される出力光２００が、入力光２０２に比べてよりレンズ光軸２０６に近い位置を通過するよう構成されているので、光変調素子１０２と出力光ファイバ１０８との間の光結合損失の偏波依存性を低減して、例えば良好なＤＰ－ＱＰＳＫ変調信号光を生成することができる。
　次に、光変調デバイス１００の変形例について説明する。図３は、光変調デバイス１００の変形例に係る、入力光ファイバ１０６および出力光ファイバ１０８と光変調素子１０２との間の光経路の配置を示した図であり、図２に相当する図である。すなわち、光変調デバイス１００では、図２に示す光路配置に代えて、図３に示す光路配置を用いることができる。ここで、図３に示す変形例に係る光路配置を有する光変調デバイスを、光変調デバイス１００－１というものとする。また、光変調デバイス１００－１のうち、図３に記載のない部分は、図１に記載の構成を有するものとし、上述した図１についての説明を援用する。また、図３に示す構成要素のうち、図２に示す構成要素と同じ要素については、図２における符号と同じ符号を用いて示すものとし、上述した図２についての説明を援用する。
　図３に示す光路配置は、図２に示す光路配置において距離ｄｏをゼロとした場合に相当する。すなわち、図３における光路配置では、偏波合成器１３４から出射される偏波合成後の出力光３００は、その光軸が共通レンズ１２２のレンズ光軸２０６と一致するように配され、共通レンズ１２２のレンズ中心を通過して出力光ファイバ１０８に結合する。
　光変調素子１０２は、一例として、レンズ１２８および１３０から出射する２つの変調光の光軸が、互いに平行に、光入出射面１０３の法線方向に延びるよう構成されている。また、光変調素子１０２は、レンズ１３０から出射する変調光の光軸が、共通レンズ１２２のレンズ光軸２０６と一致するように配されている。この場合、レンズ１２６に入射する入力光２０２の光軸のみが、光入出射面１０３の法線方向に対しゼロでない角度を持つので、レンズ１２６のみについて、そのレンズ中心３２６の位置が、光入出射面１０３における入力導波路２１４の光軸２２４の方向に対して直交する方向にオフセットｄｆをもって配され得る。
　図３に示す変形例に係る光路配置を有する光変調デバイス１００－１では、偏光方向が互いに直交する２つの直線偏波光である出射光により形成された出力光３００は、共通レンズ１２２のレンズ光軸２０６に沿って、偏光収差が最も小さくなり得る当該共通レンズ１２２の光学中心（レンズ中心）を通過するため、図２に示す光路配置を有する光変調デバイス１００に比べて、光変調素子１０２と出力光ファイバ１０８との結合損失の偏波依存性を更に低減することができる。このため、光変調デバイス１００－１では、例えば更に良好なＤＰ－ＱＰＳＫ変調信号光を生成することができる。
　［第２実施形態］
　次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図６は、本発明の第２の実施形態に係る光通信モジュール６００の構成を示す図である。光通信モジュール６００は、筐体６０２に搭載された光機能デバイス６０４と、信号処理のためのＤＳＰ６０８と、光源６０６と、で構成される。光機能デバイス６０４は、例えば第１の実施形態またはその変形例である光変調デバイス１００である。ＤＳＰ６０８は、例えば、筐体６０２が備える端子（不図示）を介して筐体６０２外から供給される送信用データを受信して、当該送信データを送信するための変調信号（例えば、送信データにエラー訂正データを付加したり、各種伝送フォーマットに応じた変調信号への変換や光信号が最適になるように補償した変調信号）を生成し、当該生成した変調データを光機能デバイス６０４へ入力する。
　光源６０６は、例えば半導体レーザで構成される光源である。上記構成により、光源６０６から出力された光が、例えば光変調デバイス１００である光機能デバイス６０４により変調され、当該変調された光が、筐体６０２の外部へ出力される。
　上述した光通信モジュール６００の構成は一例であって、光通信モジュール６００の構成は、これには限られない。例えば、光源６０６は、筐体６０２の外部に配されていてもよい。
　また、後述するように、本発明に係る光機能デバイスは、その筐体の一の面に入力光ファイバおよび出力光ファイバが配される限りにおいて、任意の機能を有する光機能素子を備えて当該任意の機能を実現する光機能デバイスであるものとすることができる。したがって、光通信モジュール６００も、例えば、外部から供給される上記送信用データに基づいて動作する任意の機能をもった光機能デバイス６０４を用いて構成されるものとすることができる。本実施例では送信側の光通信モジュールとしたが、コヒーレントレシーバ等の機能デバイスを内蔵した送受信モジュールとして用いることもできる。
　なお、本発明は上記実施形態およびその変形例の構成に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能である。
　例えば、光変調デバイス１００では、光変調素子１０２は、入力導波路２１４及び出力導波路２１０、２１２が、光入出射面１０３から当該光入出射面の法線方向に延在するものとしたが、これには限られない。入力導波路２１４及び出力導波路２１０、２１２の延在方向は、必ずしも光入出射面１０３の法線方向である必要はなく、例えば入力光ファイバ１０６及び出力光ファイバ１０８と光変調素子１０２との間の光結合効率を最大化する観点から、光入出射面１０３の法線方向に対してゼロでない任意の角度をもつ方向であるものとすることができる。
　例えば、図２に示す光路配置では、光変調素子１０２に代えて、図４に示す光変調素子１０２－１を用いることができる。ここで、図４に示す光変調素子１０２－１を用いた光変調デバイスを光変調デバイス１００－２というものとする。また、光変調デバイス１００－２のうち、図４に記載のない部分は、図１に記載の構成を有するものとし、上述した図１についての説明を援用する。また、図４に示す構成要素のうち、図２に示す構成要素と同じ要素については、図２における符号と同じ符号を用いて示すものとし、上述した図２についての説明を援用する。
　光変調素子１０２－１では、入力導波路２１４－１は、レンズ１２６に入射する入力光の光軸方向に延在して形成され、出力導波路２１０－１、２１２－１は、それぞれ、レンズ１２８、１３０から出射する出射光の光軸方向に延在して形成されている。図４に示す構成においては、レンズ１２６、１２８、１３０は、それぞれ、光入出射面１０３における入力導波路２１４－１、出力導波路２１０－１、２１２－１の光軸方向に対して直交する方向にオフセットさせる必要がなく、つまりレンズ１２６、１２８、１３０を透過する光は各レンズの光軸中心とすることができる（収差の影響を少なくすることができる）ため、レンズ１２６、１２８、１３０の光軸調整が簡単化されると共に、入力光ファイバ１０６及び出力光ファイバ１０８と光変調素子１０２－１との間の光結合効率を向上することができる。
　尚、本実施例は上記構成に限定されることはない。例えば入力導波路２１４－１は、レンズ１２６に入射する入力光の光軸方向に延在して形成されなくてもよく、レンズ１２６を透過する光がレンズの光軸中心に近づく構成である限り、入力導波路２１４－１は光入出射面１０３の法線方向に対して角度を有していてもよい。出力導波路２１０－１、２１２－１についても同様である。
　また、図３に示す光路配置では、他の構成として、図５に示す光変調素子１０２－２を用いることができる。ここで、図５に示す光変調素子１０２－２を用いた光変調デバイスを光変調デバイス１００－３というものとする。また、光変調デバイス１００－３のうち、図５に記載のない部分は、図１に記載の構成を有するものとし、上述した図１についての説明を援用する。また、図５に示す構成要素のうち、図２に示す構成要素と同じ要素については、図２における符号と同じ符号を用いて示すものとし、上述した図２についての説明を援用する。
　光変調素子１０２－２では、レンズ１２８、１３０から出射する出射光の光軸方向が光入出射面１０３の法線方向と一致することから、光変調素子１０２と同様に、光入出射面１０３の法線方向に延在する出力導波路２１０および２１２が形成されている。その一方、レンズ１２６に到来する入力光２０２の光軸は、光入出射面１０３の法線方向と異なることから、入力光２０２の当該光軸の方向に沿って光入出射面１０３から延在するように、入力導波路２１４－２が形成されている。
　これにより、図５に示す構成においても、図４に示す構成と同様に、レンズ１２６、１２８、１３０は、それぞれ、光入出射面１０３における出力導波路２１０、２１２および入力導波路２１４－２の光軸方向に対して直交する方向にオフセットさせる必要がなく、つまりレンズ１２６、１２８、１３０を透過する光は各レンズの光軸中心とすることができる（収差の影響を少なくすることができる）ので、レンズ１２６、１２８、１３０の光軸調整が簡単化されると共に、特に入力光ファイバ１０６と光変調素子１０２－２との間の光結合効率を向上することができる。
　尚、本実施例は上記構成に限定されることはない。例えば入力導波路２１４－２は、レンズ１２６に入射する入力光の光軸方向に延在して形成されなくてもよく、レンズ１２６を透過する光がレンズの光軸中心に近づく構成である限り、入力導波路２１４－２は光入出射面１０３の法線方向に対して角度を有していてもよい。
　また、上述した実施形態では、光機能素子である光変調素子１０２は、入力導波路２１４、及び出力導波路２１０、２１２が、基板の一の面である光入出射面１０３から延在して形成されるものとしたが、これには限られない。例えば、入力導波路２１４は、光変調素子１０２のうち、光入出射面１０３と異なる他の面から延在するように形成されていてもよい。この場合には、入力光ファイバ１０６から入射して共通レンズ１２２を通過した入力光は、例えば、図７に示す光変調デバイス１６００における入力光と同様に、その光路をプリズム等により形成して、上記他の面に形成された入力導波路の端部まで導かれるものとすることができる。
　また、上述した実施形態では、入力光ファイバ１０６および出力光ファイバ１０８は、２芯フェルール１４０により保持されるものとしたが、これには限られない。入力光ファイバ１０６および出力光ファイバ１０８の端末部は、２芯フェルール１４０に代えて、例えば円柱以外の外形を有する部材により保持されるものとすることができる。そのような部材は、例えば、従来技術に従い、シリコン基板に形成されたＶ溝等を用いて構成されるものとすることができる。
　また、上述した実施形態では、光機能デバイスの一例として、ＬＮ基板上に形成された導波路を用いて構成されるＰＤ－ＱＰＳＫ変調を行う光変調素子１０２と、当該光変調素子１０２を駆動する電子回路である駆動回路１１０と、を備えた光変調デバイス１００を示したが、これには限られない。
　例えば、光変調素子１０２は、例えば一つの入力光に対して一つの変調された出力光を出射するものであるものとすることができる。すなわち、上記実施形態において光変調素子１０２として例示した光機能素子は、例えば、基板上に形成された、入力光を受ける入力導波路と、出力光を形成する出射光を出射する少なくとも一つの出力導波路と、を備えるものとすることができる。
　また、本発明に係る光機能デバイスは、その筐体の一の面に入力光ファイバおよび出力光ファイバが配される限りにおいて、任意の機能を有する光機能素子を備えて当該任意の機能を実現する光機能デバイスであるものとすることができる。
　したがって、例えば、本発明に係る光機能デバイスは、任意の素材を用いた基板上に形成される光導波路型の、又は光導波路を用いないバルク型の、光スイッチ、光増幅器その他の任意の機能を有する光機能素子を備えた光デバイスであるものとすることができる。また、光機能素子は、異なる素材の基板上に構成された複数の素子を組み合わせて構成されていてもよい。そのような光機能素子は、例えば、ＬＮ基板上に構成された光変調素子と、半導体基板上に構成された光増幅器及び又はガラス基板上に形成された平面光波回路（ＰＬＣ、Ｐｌａｎａｒ　Ｌｉｇｈｔ　ｗａｖｅ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）と、がハイブリッド集積された素子であるものとすることができる。さらに、光機能デバイスは、その機能を実現するための電子回路を筐体内に備えていてもよいし、備えなくてもよい。
　以上、説明したように、上述した第１の実施形態に係る光機能デバイスである光変調デバイス１００は、光機能素子である光変調素子１０２と、当該光変調素子１０２を収容する筐体１０４と、光変調素子１０２への入力光を筐体１０４内へ導く入力光ファイバ１０６と、光変調素子１０２を経て出力される出力光を筐体１０４外へ導く出力光ファイバと、を備える。そして、入力光ファイバ１０６と出力光ファイバ１０８とは、共に、一組の共通の保持部材１５０により保持され、当該共通の保持部材１５０を介して筐体１０４の一の面１０５の一の位置において保持される。
　この構成によれば、入力光ファイバ１０６および出力光ファイバ１０８は、筐体１０４の一の面１０５に一組の保持部材１５０を用いて固定されるので、保持部材１５０の周囲に光軸調整等を行うための治具を配する十分なスペースを容易に確保することができる。また、保持部材１５０等の固定にＹＡＧレーザ溶接を用いる場合にも、上記と同様の理由から、保持部材１５０に向けてＹＡＧレーザビームを導入するための十分な空間を確保して、上記固定のための溶接ポイント及び修正溶接のための追加の溶接ポイントの配置の自由度を確保することができる。その結果、入力光ファイバ１０６及び出力光ファイバ１０８の調整及び固定の作業性を向上して、光機能デバイスの一例である光変調デバイス１００における光結合効率の製造安定性を高めることができる。また、コリメータも１本となるため光変調デバイスの小型化を実現することができる。
　また、光変調デバイス１００では、入力光ファイバ１０６からの入力光および光変調素子１０２からの出力光は、一の共通レンズ１２２を通過するよう構成される。この構成によれば、一組の共通の保持部材１５０内に共通レンズ１２２を収容して、構成を単純化することができる。
　また、光変調デバイス１００では、共通レンズ１２２における、出力光が通過する位置ｐ１と共通レンズ１２２の光軸であるレンズ光軸２０６との間の距離ｄｏは、入力光が通過する位置ｐ２とレンズ光軸２０６との間の距離ｄｉよりも小さい。この構成によれば、光変調素子１０２から出力光ファイバ１０８への、出力光の光結合損失の偏波依存性を低減することができる。
　また、光変調デバイス１００では、共通レンズ１２２における、出力光が通過する位置ｐ１は、共通レンズ１２２の光学中心であり得る。この構成によれば、光変調素子１０２から出力光ファイバ１０８への、出力光の光結合損失の偏波依存性を更に低減することができる。
　また、光変調デバイス１００では、共通の保持部材１５０は、長さ方向に貫通する２つの孔を備えた円柱状部材である２芯フェルール１４０を含み、入力光ファイバ１０６及び出力光ファイバ１０８は、上記２つの孔にそれぞれ挿入されて保持される。この構成によれば、入力光ファイバ１０６及び出力光ファイバ１０８の固定構造を単純化することができる。
　また、光変調デバイス１００では、光機能素子の一例である光変調素子１０２は、基板上に形成された光導波路により構成され、入力光を受ける入力導波路２１４と、出力光を形成する出射光を出射する少なくとも一つの出力導波路２１０（又は２１２）と、を備えるものとすることができる。
　また、例えば光変調素子１０２である光機能素子は、直線偏波光である出射光をそれぞれ出力する２つの出力導波路を備え、２つの出力導波路からの２つの出射光は、偏波合成器により合波されて一つの出力光を生成するものであり得る。
　また、例えば光変調素子１０２である光機能素子は、入力導波路２１４－１（又は２１４－２）と、少なくとも一つの前記出力導波路２１０（及び又は２１２）と、が例えば光変調素子１０２を構成する基板の一の端面である光入出射面１０３から延在するよう形成されている。そして、入力導波路２１４－１（又は２１４－２）は、光入出射面１０３の法線方向に対してゼロでない角度を持って、光入出射面１０３から延在する。
　この構成によれば、入力光ファイバ１０６及び出力光ファイバ１０８と、光変調素子１０２と、の間の光学的結合を容易に実現することができると共に、入力光ファイバ１０６と入力導波路２１４－１等との間の光結合効率を向上することができる。
　また、光変調デバイス１００では、入力導波路２１４等と、少なくとも一つの出力導波路２１０及び又は２１２と、は光入出射面１０３から延在するよう形成され、当該光入出射面１０３には、入力光を集光して入力導波路２１４－１（又は２１４－２）へ導くレンズ１２６が配される。そして、当該レンズ１２６は、その光軸が、光入出射面１０３における入力導波路２１４－１（又は２１４－２）の光軸に対し直交する方向にオフセットを有するよう配されている。
　この構成によれば、入力光ファイバ１０６及び出力光ファイバ１０８と、光変調素子１０２と、の間の光学的結合を容易に実現することができると共に、入力光ファイバ１０６と入力導波路２１４－１等との間の光結合効率を向上することができる。
　また、光変調デバイス１００では、筐体１０４内に、光機能素子である光変調素子１０２を駆動する駆動回路１１０、又は駆動回路１１０とＤＳＰと、を備える。この構成によれば、高周波伝送路の伝搬距離を短くして、良好な変調特性を実現することができる。
　また、上述した第２の実施形態に係る光通信モジュール６００は、筐体１０４内に光変調素子１０２を駆動する駆動回路１１０を備えた光変調デバイス１００と、光変調デバイス１００の筐体１０４外に配されたＤＳＰ６０８と、を備える。この構成によれば、実装面積が小さく、光結合効率の製造安定性の高い光変調デバイス１００を用いて、小型で信頼性の高い光通信モジュール６００が実現され得る。
　１００、１００－１、１００－２，１００－３、１６００…光変調デバイス、１０２、１０２－１、１０２－２、１６０２…光変調素子、１０３…光入出射面、１０４、６０２、１６０４…筐体、１０５、１６０５…面、１０６、１６０６…入力光ファイバ、１０８、１６０８…出力光ファイバ、１１０、１６１０…駆動回路、１１２、１６１２…回路基板、１１４…ピン、１１６、１１８…終端器、１２２…共通レンズ、１２４…窓、１２６、１２８、１３０、１６２２、１６２６、１６２８、１６３０、１６３６…レンズ、１３４、１６３４…偏波合成器、１３８、１６３８、１６４４…レンズホルダ、１４０…２芯フェルール、１４２、１６４２、１６４８…スリーブ、１５０、１６５０、１６５２…保持部材、２００、３００…出力光、２０２…入力光、２０４…主平面、２０６…レンズ光軸、２１０、２１０－１、２１２、２１２－１…出力導波路、２１４、２１４－１、２１４－２…入力導波路、６００…光通信モジュール、６０４…光機能デバイス、６０６…光源、６０８…ＤＳＰ、１６２４…反射プリズム、１６４０、１６４６…フェルール。

Claims (11)

  1. 　光機能素子と、
    　前記光機能素子を収容する筐体と、
    　前記光機能素子への入力光を前記筐体内へ導く入力光ファイバと、
    　前記光機能素子を経て出力される出力光を前記筐体の外へ導く出力光ファイバと、
    　を備える光機能デバイスであって、
    　前記入力光ファイバと前記出力光ファイバとは、共に、一組の共通の保持部材により保持され、当該共通の保持部材を介して前記筐体の一の位置において保持される、
    　光機能デバイス。
  2. 　前記入力光ファイバからの前記入力光および前記光機能素子からの前記出力光は、一の共通レンズを通過する、
    　請求項１に記載の光機能デバイス。
  3. 　前記共通レンズにおける、前記出力光が通過する位置と前記共通レンズの光軸であるレンズ光軸との間の距離は、前記入力光が通過する位置と前記レンズ光軸との間の距離よりも小さい、
    　請求項２に記載の光機能デバイス。
  4. 　前記共通レンズにおける、前記出力光が通過する位置は、前記共通レンズの光学中心である、
    　請求項２または３に記載の光機能デバイス。
  5. 　前記共通の保持部材は、長さ方向に貫通する２つの孔を備えた円柱状部材を含み、
    　前記入力光ファイバ及び前記出力光ファイバは、前記２つの孔にそれぞれ挿入されて保持される、
    　請求項１ないし４のいずれか一項に記載の光機能デバイス。
  6. 　前記光機能素子は、基板上に形成された光導波路により構成され、前記入力光を受ける入力導波路と、前記出力光を形成する出射光を出射する少なくとも一つの出力導波路と、を備える、
    　請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光機能デバイス。
  7. 　前記光機能素子は、直線偏波光である前記出射光をそれぞれ出力する２つの出力導波路を備え、
    　前記２つの出力導波路からの２つの前記出射光は、偏波合成器により合波されて一つの前記出力光を生成する、
    　請求項６に記載の光機能デバイス。
  8. 　前記入力導波路と、少なくとも一つの前記出力導波路と、は前記基板の一の同じ端面から延在するよう形成され、
    　前記入力導波路は、前記基板の前記一の端面の法線方向に対してゼロでない角度を持って、前記一の端面から延在する、
    　請求項６または７に記載の光機能デバイス。
  9. 　前記入力導波路と、少なくとも一つの前記出力導波路と、は前記基板の同じ一の端面から延在するよう形成され、
    　前記一の端面には、前記入力光を集光して前記入力導波路へ導くレンズが配され、
    　前記レンズは、その光軸が、前記一の端面における前記入力導波路の光軸に対し、当該入力導波路の光軸と直交する方向にオフセットを有する、
    　請求項６または７に記載の光機能デバイス。
  10. 　前記筐体内に、前記光機能素子を駆動する駆動回路、又は前記駆動回路とデジタルシグナルプロセッサと、を備える、
    　請求項１ないし９のいずれか一項に記載の光機能デバイス。
  11. 　前記筐体内に前記光機能素子を駆動する駆動回路を備えた請求項１ないし９のいずれか一項に記載の光機能デバイスと、
    　前記光機能デバイスの前記筐体の外に配されたデジタルシグナルプロセッサと、
    　を備える光通信モジュール。
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