特許ウォッチ

公開番号2025101831
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-08
出願番号2023218880
出願日2023-12-26
発明の名称光モジュール
出願人日本電信電話株式会社,NTTイノベーティブデバイス株式会社
代理人弁理士法人谷・阿部特許事務所
主分類G02F 1/377 20060101AFI20250701BHJP(光学)
要約【課題】固定部材やパッケージ底面等の反りに起因する光結合損失の増大を抑制することで、安定的に動作可能な光モジュールを提供する。
【解決手段】本発明による光モジュールは、光学素子を含む光デバイスを内封するパッケージがフランジを介して固定される光モジュールであって、フランジは、光学素子を導波する光信号の光軸方向と平行方向の両側面の各々に2つの接続部を備え、2つの接続部の各々の幅中心間の間隔は、光デバイスをパッケージの内部に固定するキャリア固定部の光軸方向と平行方向の長さの2倍より狭くなるようにとなるように構成されている。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
光学素子を含む光デバイスを内封するパッケージがフランジを介して固定される光モジュールであって、
前記フランジは、前記光学素子を導波する光信号の光軸方向と平行方向の両側面の各々に２つの接続部を備え、
前記２つの接続部の各々の幅中心間の間隔は、前記光デバイスを前記パッケージの内部に固定するキャリア固定部の前記光軸方向と平行方向の長さの２倍より狭くなるように構成されている、
光モジュール。
続きを表示（約 580 文字）【請求項２】
前記接続部がノッチであり、
前記パッケージが前記フランジを介して、機械締結により固定される、
請求項１に記載の光モジュール
【請求項３】
前記光学素子が非線形光学素子である、請求項１に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記非線形光学素子の材料は、ＬｉＮｂＯ
3
、ＬｉＴａＯ
3
、ＬｉＮｂ
(x)
Ｔａ
(1-x)
Ｏ
3
（０≦ｘ≦１）、または、それらにＭｇ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ｉｎの少なくとも一種を添加物として含有している材料から選ばれる、請求項３に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記キャリア固定部は、ペルチェ素子であり、
前記ペルチェ素子は前記光学素子の温度を計測するサーミスタと接続される、
請求項１に記載の光モジュール。
【請求項６】
前記光学素子は導波路構造を有する、請求項１に記載の光モジュール。
【請求項７】
前記光デバイスは、空間光結合系デバイスである、請求項１に記載の光モジュール。
【請求項８】
前記接続部は、前記キャリア固定部の前記光軸方向と平行方向の長さの範囲内に配置される、請求項１に記載の光モジュール。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光モジュールに関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
光通信における光信号波長変換、光変調、光計測、または光加工、医療、生物工学など、多岐の分野にわたり、紫外域－可視域－赤外域－テラヘルツ域にわたるコヒーレント光の発生と変調を実現するための光デバイス（非線形光学デバイスや電気光学デバイス）に関する開発が進められている。
【０００３】
また、このような光デバイスに用いられる非線形光学媒質および電気光学媒質についても、同様に種々の研究開発が進められている。特に、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ
3
：以下ＬＮという）などの酸化物系化合物は、高い二次非線形光学定数・電気光学定数を有することから、光デバイス用の材料として多くの研究報告例があり、実用化に向けても有望な材料系として位置付けられている。
【０００４】
ＬＮの高い非線形性を発展させた光デバイスの一例として、周期的に分極反転されたニオブ酸リチウム（Periodically Poled Lithium Niobate：以下、ＰＰＬＮ）を用いた波長変換素子が挙げられる。ＰＰＬＮを用いた波長変換素子は、二次非線形光学効果を利用した第二高調波発生（ＳＨＧ）、差周波発生（ＤＦＧ）、和周波発生（ＳＦＧ）が可能であり、高い波長変換効率を有することから、これまでに多くの研究報告例が挙げられている。
【０００５】
加えて、このような高い波長変換効率を有する波長変換素子を用いれば、励起光パワーから信号光へのエネルギーの移行により光パラメトリック増幅と呼ばれる、信号光の増幅器を構成することも可能である。さらに、波長変換効率は非線形媒質を伝搬する光のパワー密度に比例するため、導波路構造を形成し、狭い領域に光を閉じ込めることで高効率を得ることも可能である。このため、ＰＰＬＮをはじめとする高い二次非線形光学定数を有する非線形媒質を用いた導波路構造を有する波長変換素子に関する研究開発が盛んに行われている。特に近年では、結晶のバルクの特性をそのまま利用できるという観点から、高光損傷耐性、長期信頼性、デバイス設計が容易等の特徴を有するリッジ型の光導波路構造を有する波長変換素子に関する研究報告例が多く見られる。
【０００６】
このような高い変換効率を有する光デバイスを安定的に運用するためには、モジュール実装が不可欠である。既存のモジュール実装としては、例えば、光入力が２つ、光出力が２つあるモジュールが提案されている（例えば、非特許文献１）。これによれば、光パラメトリック利得は、２０ｄＢ以上にも達することが報告されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
Takushi Kazama, Takeshi Umeki, Shimpei Shimizu, Takahiro Kashiwazaki, Koji Enbutsu, Ryoichi Kasahara, Yutaka Miyamoto, and Kei Watanabe, ‘Over-30-dB gain and 1-dB noise figure phase-sensitive amplification using a pump-combiner-integrated fiber I/O PPLN module,’ Optics Express, Vol. 29, Issue 18, pp. 28824-28834 (2021)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
通常、光モジュールはそれ単体で設置・運用することは少なく、筐体内に固定した形態で実装される。この固定に際し、固定部材等、当該光モジュールが固定される下地の平坦度が低い（例えば、反りがある）と、当該光モジュールの光学系の位置変位が生じ、それに伴って光結合損失が引き起こされ得る。
【０００９】
図１は、従来技術による例示的な光モジュール１００の構造を示す図であり、（ａ）は上面図を、（ｂ）はＩｂ－Ｉｂ断面線における断面図を、それぞれ示している。図１に示される通り、光モジュール１００は、キャリア１０１と、キャリア１０１の上に載置された光学素子１０２と、キャリア１０１上であって、光学素子１０２の光軸方向に対する入力側及び出力側の各々に載置された内部光学系１０３ａ、ｂと、これらの素子を内封するパッケージ１０４と、パッケージ１０４の光軸方向と直交方向の側面上であって、光学素子１０２を導波する信号光の入力側及び出力側の各々に設置された外部光学系１０５ａ、ｂと、外部光学系１０５ａ、ｂの各々に接続される光ファイバ１０６ａ、ｂと、キャリア１０１の底面とパッケージ１０４の内面とを接続するキャリア固定部１０７と、パッケージ１０４側面に接続されるフランジ１０８と、フランジ１０８の底部と接続される固定部材１０９と、を含む。
【００１０】
更に、図１に示される通り、光モジュール１００のフランジ１０８は、光軸と平行方向の（図１におけるｙ方向の）長さがパッケージ１０４の、光軸と平行方向の長さと同程度となるように構成されている。加えて、フランジ１０８は、両側面に光軸と平行方向に対して等間隔で配置された３つの（両側で計６つの）ノッチ１１０ａ－ｆを有する。一方、固定部材１０９には、当該ノッチ１１０ａ－ｆの各々と対応する位置にねじ穴（図示せず）が形成されている。そして、このねじ穴にねじが挿入されることによって、パッケージ１０４及び内封される素子（光学素子１０２、内部光学系１０３ａ、ｂ等）と、固定部材１０９とが、フランジ１０８を介して機械締結されるように構成されている。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許