光模块及光传输方法

光模块及光传输方法
【专利说明】光模块及光传输方法
[0001]对相关申请的交叉引用
[0002]本发明以在2014年2月27日提出申请的第2014 — 37178号日本专利申请为基础并主张其优先权，并且该原专利申请的公开内容通过引用而包含于本说明书中。
技术领域
[0003]本发明涉及光模块及光传输方法。
【背景技术】
[0004]近年来随着互联网的通信量的增大，需要能够在光存取系统中发送高速光信号的光模块。所要求的高速光信号的传输速度例如约为lOGbps。
[0005]对于光模块不仅要求信号发送的高速化，而且要求低成本化。因此，近来开始使用比过去使用的BOX型封装体价格低廉的被称为TO-CAN(Transistor Outlined CAN,同轴型罐)型的封装体作为光模块。以下将该封装体称为TO-CAN型封装体。
[0006]在光模块中，半导体激光器等会发热。并且，光模块受到环境温度变化的影响。在光模块中，用于将周围部件的温度维持为固定温度的珀尔帖元件被配置在芯棒上，以便防止以上述因素为起因的半导体激光器的温度变动下的特性变化。
[0007]在珀尔帖元件中，通常在温度调整面和散热面上温度是不同的，因而在珀尔帖元件自身产生温度分布。由于对应于温度分布的珀尔帖元件的热膨胀，半导体激光器的位置有时在光轴方向上发生变动。其结果是，半导体激光器与透镜之间的距离发生变动，导致通过透镜后的光的会聚点的位置在光轴方向上发生偏离。另外，TO-CAN型封装体往往采用透镜支承件，但是由于盖的热膨胀大于珀尔帖元件的热膨胀，因而半导体激光器与透镜之间的距离发生变动，导致光的会聚点的位置在光轴方向上发生偏移。
[0008]另外，由于芯棒的温度分布与安装在芯棒上的部件的线热膨胀系数的不同，芯棒有时会随着环境温度的变动而弹性变形。芯棒的弹性变形有时使半导体激光器的位置在与光轴方向垂直的方向上发生变动。其结果是，导致光的会聚点的位置在与光轴方向垂直的方向上偏移。
[0009]在这样的光模块中，以温度变动为原因，光的会聚点的位置从光纤的入射端起在光轴方向以及与光轴方向垂直的方向上发生偏移，导致与光纤的光耦合效率降低。如果光耦合效率降低，则产生来自光纤的光输出变动的跟踪误差。
[0010]为了减小跟踪误差，公开了在珀尔帖元件上的半导体激光器出射部和透镜之间还配置了其它透镜的TO-CAN型封装体(例如，参照专利文献I)。该TO-CAN型封装体通过在半导体激光器出射部和透镜之间配置的透镜使从半导体激光器出射部出射的激光光束成为准直光束，由此减小跟踪误差。
[0011]另外，公开了在透镜和光纤之间设置了具有规定的折射率温度变化特性的部件的光传输模块(例如，参照专利文献2)。在通过透镜后的激光光束的会聚点与光纤的入射端处的光纤芯中心之间，由于半导体激光器与透镜的热膨胀系数的不同，在与透镜的光轴垂直的方向上产生偏移。该光传输模块使用该部件减小位置偏移。
[0012]【专利文献】
[0013]【专利文献I】日本特开2011- 108937号公报
[0014]【专利文献2】日本特开2003- 248144号公报
[0015]在上述专利文献I公开的TO-CAN型封装体中需要追加的透镜。由于透镜的追加而导致成本的上升，此外还需要准确设置透镜，以便生成准直光束。这不仅没有满足低成本化的要求，而且导致封装体的大型化。另外，在专利文献2公开的光传输模块中，不能减小由于通过透镜后的激光光束的会聚点在光轴方向上的位置偏移而引起的跟踪误差。

【发明内容】

[0016]本发明正是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供一种光模块及光传输方法，能够更简便且灵活地抑制会聚点的位置偏移。
[0017]为了达到上述目的，本发明的光模块具有光学元件、支承体和透过部件。光学元件使从出射点射出的光会聚于会聚点。支承体支承光学元件。透过部件以将被与热膨胀对应地施加以光学元件的光轴为中心的不对称的应力的方式被固定于支承体。透过部件被配置在光路上。
[0018]发明效果
[0019]根据本发明，透过部件进行变形，并且透过部件的光轴移动，以便抑制随着起因于温度变化的出射点相对于光学元件的位置偏移导致的会聚点的位置偏移。因此，能够更简便且灵活地抑制会聚点的位置偏移。
【附图说明】
[0020]图1是示出本发明的实施方式I的光模块的结构的图。
[0021]图2是示出图1所示的光模块中的透过部件的形状的图。
[0022]图3是说明光模块的温度变化与会聚点的位置偏移之间的关系的图，图3的(A)示出温度25 °C时的光模块的状态，图3的⑶示出温度75 °C时的光模块的状态。
[0023]图4是示出被安装在光模块上的透过部件相对于光模块的温度变化的形状变化的图。
[0024]图5是示出图1所示的光模块中的出射点及会聚点、与透镜及透过部件的光轴之间的位置关系的图。
[0025]图6是示出图1所示的光模块中从透镜的光轴方向观察到的出射点、与透镜及透过部件的光轴之间的位置关系的图。
[0026]图7是示出光模块中的透过部件的形状的一例的图。
[0027]图8是示出本发明的实施方式2的光模块中的透过部件的形状的图。
[0028]图9是示出本发明的实施方式2的光模块的结构的图。
[0029]图10是示出图9所示的光模块中的出射点及会聚点、与透镜及透过部件的光轴之间的位置关系的图。
[0030]图11是示出图9所示的光模块中的从透镜的光轴方向观察到的出射点、与透镜及透过部件的光轴之间的位置关系的图。
[0031]图12是示出本发明的实施方式3的光模块中的透过部件的形状的图。
[0032]图13是示出本发明的实施方式4的光模块中的透过部件的安装方式的图。
[0033]图14是示出本发明的实施方式5的光模块中的透过部件的安装方式的图。
[0034]图15是示出本发明的实施方式6的光模块的结构的图。
[0035]标号说明
[0036]I半导体激光器；2透镜；3、10透镜支承件；4载体；5珀尔帖元件；5a上层；5b下层；6 芯棒；7、8、9 透过部件；11 光电二极管；100、200、300、400、500、600 光模块；A2、A7、A8、A9光轴；7a、8a、9a周缘部分。
【具体实施方式】
[0037]下面，参照【附图说明】本发明的实施方式。另外，本发明并不限于下述的实施方式及附图。
[0038](实施方式I)
[0039]首先，参照图1，以光传输用TO-CAN(Transistor Outlined CAN)型为例，对本发明的实施方式I的光模块100进行说明。
[0040]光模块100具有:半导体激光器1，其射出激光光束；双凸形状的透镜(光学元件)2，其供激光光束入射；透镜支承件(lens cap，支承体)3，其支承透镜2 ;载体4，在该载体上安装有半导体激光器I ;珀尔帖元件5，在该珀尔帖元件上搭载着载体4 ;芯棒6，通过载体4和珀尔帖元件5在该芯棒上搭载有半导体激光器I ;以及透过部件7，其被固定于透镜支承件3，并配置在光路上。
[0041]半导体激光器I朝向透镜2射出激光。半导体激光器I的位置是激光的出射点。从半导体激光器I射出的激光入射到透镜2。
[0042]透镜2使从半导体激光器I出射的激光会聚于会聚点。在对应会聚点的位置处配置有例如与光模块100连接的光纤的输入端等。
[0043]透镜支承件3沿着从半导体激光器I射出的激光的光轴方向呈圆筒状。透镜支承件3的一端被固定于芯棒6。在另一端侧,透镜支承件3以使半导体激光器I位于内部的方式支承透镜2。透镜支承件3例如利用不锈钢(SUS)或者SF20T等金属部件形成。
[0044]载体4支承半导体激光器I。由于随着半导体激光器I的发热以及光模块100的环境温度的变动而形成的光模块100的温度变化，半导体激光器I的特性有时大幅变化 。载体4被配置在作为电子冷却元件的珀尔帖元件5的上表面并与其接触，以便将以温度变化为原因的半导体激光器I的特性变化控制在规定的范围内。载体4例如利用铜和钨的金属化合物等金属形成。
[0045]珀尔帖元件5具有:上层5a，其表面是温度调整面；下层5b，其表面是散热面。上层5a与热敏电阻等温度传感器连接。根据由温度传感器测定出的温度，将上层5a的温度控制为恒定。其结果是，载体4和半导体激光器I的温度被维持为恒定，因而能够抑制半导体激光器I的周围部件的热膨胀。下层5b与芯棒6接触，因而能够使在半导体激光器I工作时产生的热量通过芯棒6有效释放。
[0046]在芯棒6上搭载着上述的各种部件。芯棒6利用导热率较高的冷轧钢等形成，以便使在光模块100工作时产生的热有效释放。
[0047]透镜支承件3与温度受控制的珀尔帖元件5独立地安装在芯棒6上。因此，透镜支承件3根据光模块100的温度变化进行热膨胀及收缩。在透镜支承件3进行热膨胀时，半导体激光器I相对于使激光光束会聚于会聚点的透镜2的相对位置发生变动，因而会聚点在温度变化的前后是变动的。
[0048]透过部件7由塑料形成。因此，透过部件7的折射率大于氛围气体的折射率。如图2所示，透过部件7呈双凸形状，其在半导体激光器I侧的面和在会聚点侧的面分别具有曲率相等的曲面。透过部件7主要通过该曲面使从半导体激光器I射出的激光(出射光)透过。透过部件7的形状以透过部件7的光轴A7为中心旋转对称。返回图1，透过部件7的光轴A7以偏离透镜2的光轴A2的方式被固定于透镜支承件3。更具体地讲，透过部件7利用粘接剂借助于周缘部分7a被固定于透镜支承件3。在透镜支承件3随着温度上升而热膨胀时，透过部件7由于被固定于透镜支承件3，因而透过部件7被施加以透镜2的光轴A2为中心的均等的应力。与此相对，透过部件7的光轴A7由于偏离透镜2的光轴A2，因而与热膨胀对应地透过部件7被施加以透镜2的光轴A2为中心的不对称的应力。透过部件7的光轴A7因以透镜2的光轴A2为中心的不对称的应力导致的变形而进行移动，抑制了随着起因于温度变化的出射点相对于透镜2的位置偏移而带来的会聚点的位置偏移。
[0049]在此，对假设没有配置透过部件7时的光模块100的温度变化和会聚点的位置偏移进行说明。图3的(A)示出半导体激光器I射出激光的状态。此时，光模块100的温度为室温，此处假设为25°C。另外，假设珀尔帖元件5以将半导体激光器I调整为期望温度的方式进行驱动。在光模块100的温度为25°C的情况下，从芯棒6的上表面到透镜2中央的长度为L。
[0050]图3的⑶示出在图3的(A)的状态下假定环境温度以使光模块100的温度达到75°C的方式而变化的状态。在光模块100的温度达到75°C的情况下，从芯棒6的上表面到透镜2的中央的长度由于热膨胀而比L长。珀尔帖元件5自身有时也进行热膨胀，半导体激光器I的位置有时向透镜2的方向变动。但是，珀尔帖元件5的热膨胀小于透镜支承件3的热膨胀，因而由于透镜支承件3的热膨胀引起的透镜2的位置偏移大于半导体激光器I的位置偏移。因此，其结果是，透镜2相对于半导体激光器I的位置变动。因此，半导体激光器I和透镜2之间的相对距离变长。即，出射点(物点)和透镜2的主点之间的距离变化。随之，主点和会聚点(成像点)之间的距离变化，会聚点向透镜2的光轴A2方向移位Δ I。并且，芯棒6由于温度上升而弹性变形，半导体激光器I相对于透镜2的相对位置在与光轴A2方向垂直的方向上发生变化。因此，激光光束的会聚点的位置不仅在光轴A2方向上移位,而且也在与光轴A2方向垂直的方向上移位Λ Xo为了减小该Λ X和Λ y而配置透过部件7。
[0051]图4示出在以使透过部件7的光轴A7与透镜2的光轴A2 —致的方式配置透过部件7的状态下、和以使透过部件7的光轴A7偏离透镜2的光轴A2的方式配置透过部件7的状态下，假定温度从室温变化为50°C时的会聚点侧的面的形状变化。如图4所示，设光轴A2方向为y轴，设与光轴垂直的方向为X轴。在以使透过部件7的光轴A7与透镜2的光轴A2 —致的方式、S卩以使会聚点侧的面的曲率中心位于透镜2的光轴A2上的方式配置透过部件7的情况下，以透镜2的光轴A2为中心的对称的应力施加给透过部件7。因此，如实线所示，相对于在光轴A2上对应的位置X = O,从X轴方向观察到的会聚点侧的面的形状变化关于X轴方向对称。在这种情况下，形状变化后的曲面的曲率中心被维持在光轴A2上。
[0052]另一方面，在以使透过部件7的光轴A7偏离透镜2的光轴A2的方式、即以使会聚点侧的曲面的曲率中心偏离透镜2的光轴A2的方式配置透过部件7的情况下，以透镜2的光轴A2为中心的不对称的应力将被施加给透过部件7。因此，如虚线所示，相对于光轴A2上的位置X = 0，从X轴方向观察到的曲面的变形在X轴方向上不对称。因此，形状变化后的曲面的曲率中心偏离形状变化前的位置。即，通过以透镜2的光轴A2为中心的不对称应力导致的透过部件7的变形，透过部件7的光轴A7相对于透镜2的光轴A2的位置移动。
[0053]考虑到这一点，以使透过部件7的光轴A7偏移到以透镜2的光轴A2为起点的出射点的位置偏移的方向对峙的方向的方式，将透过部件7固定在透镜支承件3上，以便抑制随着起因于温度变化的出射点相对于透镜2的位置偏移导致的会聚点的位置偏移。图5示出在包括透镜支承件3尚未热膨胀的状态下的激光的出射点即点A和移位后的出射点即点B在内的截面平面中的透镜2及透过部件7。本来是透镜2的位置由于热膨胀而相对于出射点移动，但为了方便，按照出射点相对于作为基准的透镜2从点A移动到点B的位置的情况来进行说明。在该平面中，与图4同样地,设光轴A2方向为y轴，与光轴A2方向垂直的方向为X轴。
[0054]从在室温下透镜支承件3尚未热膨胀的状态下的出射点即点A射出的激光沿着用实线示出的光路通过透镜2而会聚于会聚点即点A’。假设由于温度上升，出射点相对于透镜2从点A移动到点B。在这种情况下，在假定透过部件7不变形时，激光沿着用虚线示出的光路会聚于点B’。对此，首先说明对点B’在X轴方向上的位置偏移的抑制。如图5所示，以使透过部件7的光轴A7在与以透镜2的光轴A2为起点的出射点的位置偏移的方向即X轴的负方向对峙的X轴正方向偏移的方式，将透过部件7固定在透镜支承件3上。因此，通过以透镜2的光轴A2为中心的不对称的应力引起的变形C，透过部件7的光轴A7向以透镜2的光轴A2为起点的点B的位置偏移的方向即X轴的负方向移动，而移动到C7所示的位置。
[0055]图6是示出从y轴方向观察时的出射点的位置偏移和透过部件7的光轴A7之间的位置关系的图。设与X轴方向及y轴方向垂直的方向为Z轴。假设出射点从光轴A2上的点A移动到位于X轴的负方向且位于z轴的负方向上的点B。在这种情况下，以使光轴A7向X轴的正方向且z轴的正方向偏移的方式将透过部件7固定，以便消除从点A向点B的移动。通过以透镜2的光轴A2为中心的不对称应力引起的变形，光轴A7移动到位于X轴负方向以及z轴负方向上的C7所示的位置。其结果是，会聚点B’向X轴的负方向移动，从会聚点A’向会聚点B’的X轴方向上的位置偏移被消除。
[0056]接着，说明对点B’在y轴方向上的位置偏移的抑制。与图4所示的透过部件7的会聚点侧的面的形状变化同样地，由于热膨胀，透过部件7的半导体激光器I侧的面也向半导体激光器I的方向进行形状变化。因此，如图5所示，透过部件7的y轴方向上的厚度由于光模块100的温度上升而变厚。在透过部件7的y轴方向上的厚度变厚时，透过部件7的折射率大于氛围气体的折射率，因而相应地从透镜2到会聚点的光路的空气换算长度变短。其结果是，会聚点B’向y轴的正方向移动，从会聚点A’向会聚点B’的y轴方向上的位置偏移被消除。
[0057]另外，在光模块100中，透过部件7的光学倍率由于随着温度变化导致的折射率的变化而增大，由此抑制透镜2的光轴A2方向即y轴方向上的会聚点的位置偏移。透过部件7是用塑料形成的，因而透过部件7的光学倍率随着温度的上升，其折射率下降。透过部件7是双凸形状，因而光学倍率增大。其结果是，会聚点B’向y轴的正方向移动，从会聚点A’向会聚点B’的y轴方向上的位置偏移... 被消除。
[0058]其结果是，通过配置透过部件7，如图5所示，从点B出射的激光光束沿着用双点划线示出的光路会聚于点C’。这样，能够利用点B’向点C’的移位来抵消会聚点的位置偏移。
[0059]如以上详细说明的那样，根据本实施方式的光模块100，与热膨胀对应地对透过部件7施加以透镜2的光轴A2为中心的不对称的应力。透过部件7根据以透镜2的光轴A2为中心的不对称的应力而变形，由此透过部件7的光轴A7相对于透镜2的光轴A2的位置向接近光轴A2的方向移动。其结果是，抑制了随着起因于温度变化的半导体激光器I相对于透镜2的位置偏移带来的会聚点的位置偏移。因此，能够更简便且灵活地抑制会聚点的位置偏移。并且，通过抑制会聚点的位置偏移，能够减小由于会聚点的位置偏移导致的跟踪误差。
[0060]另外，根据本实施方式的光模块100，不需追加用于生成准直光束的透镜即可抑制激光会聚点的位置偏移，因而能够抑制成本的上升。
[0061]另外，根据光模块100，通过以使会聚点的位置偏移减小的方式调整透过部件7的光轴A7与透镜2的光轴A2之间的偏移的大小，能够优化透过部件7，以便抑制会聚点的位置偏移。
[0062]另外，透过部件7是用塑料形成的。塑料的线热膨胀系数大于透镜支承件3，因而透过部件7的相对于温度变化的热膨胀大于透镜支承件3。在透镜支承件3上固定的透过部件7被固定在热膨胀小于透过部件7的透镜支承件3上，因而容易对透过部件7施加以透镜2的光轴A2为中心的不对称的应力。并且，塑料的热光系数(thermal opticalcoefficient)大于透镜2，因而折射率相对于温度变化的变化也大于透镜2。因此，透过部件7对消除会聚点的y轴方向上的位置偏移是有效的。
[0063]另外，在用粘接剂固定透过部件7的周缘部分7a与透镜支承件3时，优选在周缘部分7a均匀地涂覆粘接剂，以便对透过部件7适当施加以透镜2的光轴A2为中心的不对称的应力。
[0064]另外，在本实施方式中，以使透过部件7的光轴A7偏离透镜2的光轴A2的方式来固定透过部件7，但不限于此。例如，为了抑制会聚点的位置偏移，通过以透镜2的光轴A2为中心不对称地涂覆粘接剂，即使透过部件7的光轴A7不偏离透镜2的光轴A2时，也会由于透过部件7的周缘部分7a与透镜支承件3的粘接部分的不对称性，使得透镜支承件3以透镜2的光轴A2为中心均匀地进行热膨胀，从而对透过部件7施加以透镜2的光轴A2为中心的不对称的应力。透过部件7根据以透镜2的光轴A2为中心的不对称的应力而变形，由此透过部件7的光轴A7相对于透镜2的光轴A2的位置向接近光轴A2的方向移动，从而抑制会聚点的位置偏移。
[0065]另外，透过部件7的半导体激光器I侧的面和会聚点侧的面分别具有曲率相等的曲面。通过这样设置，无论将透过部件7的哪个面作为半导体激光器I侧的面来安装于透过部件7时，都不会影响光学特性，因而批量生产性提高。当然，透过部件7的半导体激光器I侧的面和会聚点侧的面也可以分别是曲率不同的曲面，并以抑制会聚点的位置偏移的方式调整曲率。另外，当在光学特性上要求较高的透过率的情况下，也可以利用防反射(AR)涂层覆盖透过部件7的半导体激光器I侧的面和会聚点侧的面。
[0066]另外，透过部件7是用塑料形成的，因而透过部件7的线热膨胀系数大于用金属部件形成的透镜支承件3的线热膨胀系数。通过使线热膨胀系数大于透镜支承件3的线热膨胀系数，相对于温度的上升，透过部件7进行热膨胀的程度也大于透镜支承件3。透过部件7通过周缘部分7a被固定在透镜支承件3上，因而限制了透过部件7的任意的热膨胀，施加给透过部件7的应力进一步增大。
[0067]另外，在上述实施方式中用塑料形成透过部件7，但不限于此。例如，在用温度上升时折射率借助热光学效应而增加的材料形成透过部件7的情况下，只要使透过部件7的半导体激光器I侧的面和会聚点侧的面中的至少一方形成为凹形状即可。具体地讲，例如，如图7所示，透过部件7形成为双凹形状。
[0068](实施方式2)
[0069]下面，说明本发明的实施方式2。本实施方式的光模块200与上述实施方式I的光模块100相同，但是设置形状与透过部件7不同的透过部件8取代透过部件7。
[0070]透过部件8的形状呈以透镜2的光轴A2为中心的旋转不对称形状。具体地讲，如图8所示，透过部件8的形状在从透镜2的光轴A2方向观察时呈圆形状，且周缘部分8a的一部分被切掉。如图9所示，透过部件8以使透过部件8的光轴A8与透镜2的光轴A2 —致的方式被固定在透镜支承件3上。透过部件8呈以透镜2的光轴A2为中心的旋转不对称形状，因而透镜支承件3和透过部件8的周缘部分8a之间的粘接面也是以透镜2的光轴A2为中心的旋转不对称形状。与此相对，透镜支承件3以透镜2的光轴A2为中心向各方向均匀地热膨胀，因而通过热膨胀对透过部件8施加以透镜2的光轴A2为中心的不对称的应力。
[0071]图10与图5同样地示出在包含透镜支承件3尚未热膨胀的状态下的激光的出射点即点A和移位后的出射点即点B在内的截面平面中的透镜2及透过部件8。下面，以与上述实施方式I的不同之处为中心进行说明。透过部件8以如下方式被固定在透镜支承件3上:使透过部件8的光轴A8与透镜2的光轴A2 —致，且将与透镜支承件3的粘接面减小的周缘部分8a配置在出射点的位置偏移的方向即X轴的负方向上。透过部件8的光轴AS通过因以透镜2的光轴A2为中心的不对称的应力而导致的变形，向以透镜2的光轴A2为起点的点B的位置偏移的方向即X轴的负方向移动。变形后的透过部件8的光轴A8移动到CS所示的位置。
[0072]图11是示出从y轴方向观察时的出射点的位置偏移与透过部件8的光轴A8之间的位置关系的图。假设出射点从光轴A2上的点A移动到位于X轴的负方向且位于z轴的负方向上的点B。对此，透过部件8的周缘部分8a的有被切掉的部分配置在点B的方向上，因而通过起因于热膨胀的以透镜2的光轴A2为中心的不对称的应力而导致的变形，光轴AS移动到X轴的负方向以及z轴的负方向上的CS所示的位置。其结果是，会聚点B’向X轴的负方向移动，从会聚点A’向会聚点B’的X轴方向上的位置偏移被消除。
[0073]与上述实施方式I同样地，透过部件8的厚度由于热膨胀而增加，而且透过部件8的光学倍率随着温度上升而增加，因而会聚点B’向y轴的正方向移位，从会聚点A’向会聚点B’的y轴方向上的位置偏移被消除。
[0074]如图10所示，通过配置透过部件8，从点B射出的激光沿着用双点划线示出的光路会聚于点C’。这样，能够利用点B’到点C’的移位抵消会聚点的位置偏移。
[0075]在透过部件8中，对与透镜2的光轴A2垂直的方向上的位置偏移的抑制取决于透过部件8的形状，因而可以根据会聚点的位置偏移的大小和位置偏移的方向调整透过部件8的形状，从而能够灵活应对会聚点的位置偏移。
[0076](实施方式3)
[0077]下面，说明本发明的实施方式3。本实施方式的光模块300与上述实施方式I的光模块100相同，但是设置了透过部件9取代透过部件7。
[0078]透过部件9从其半导体激光器I侧的面到会聚点侧的面的厚度比周缘部分9a在透镜2的光轴A2方向上的厚度薄。例如，如图12所示，透过部件9的形状为，在透镜2的光轴A2方向上的各曲面间的厚度dl比周缘部分9a在光轴A9方向上的厚度d2薄。通过这样设置，在将透过部件9固定于透镜支承件3时即使产生了位置偏移，也能够在使从半导体激光器I射出的激光几乎都通过的光轴A9周边的部分不接触其它部件的情况下安装透过部件9。
[0079]如以上详细说明的那样，根据本实施方式的光模块300，能够在使从半导体激光器I射出的激光几乎都通过的光轴A9周边的部分不接触其它部件的情况下安装透过部件9。因此，能够防止光学特性由于安装上的失误而恶化。
[0080](实施方式4)
[0081]下面，说明本发明的实施方式4。本实施方式的光模块400的透过部件7的安装方式与上述实施方式I的光模块100不同。光模块400设置有透镜支承件10取代透镜支承件3。
[0082]如图13所 示,透镜支承件10在会聚点侧的面上具有刻槽。因此，透过部件7整体进入透镜支承件10内。通过这样设置，能够将透过部件7以不露出于透镜支承件10外部的状态安装在光模块400上。
[0083]如以上详细说明的那样，根据本实施方式的光模块400，透过部件7不露出于透镜支承件10的外部，因而在操作光模块400时，能够防止透过部件7的会聚点侧的面受到损伤。
[0084]另外，在本实施方式中，采用在会聚点侧的面具有刻槽的透镜支承件10，但也可以将透过部件7的周缘部分7a固定在透镜支承件10的内周面上，以便使透过部件7整体进入透镜支承件10内。
[0085](实施方式5)
[0086]下面，说明本发明的实施方式5。本实施方式的光模块500的透过部件7的安装方式与上述实施方式I的光模块100不同。
[0087]如图14所示，透过部件7配置在位于透镜支承件3内部的半导体激光器I和透镜2之间。透镜支承件3的内部被氮气等气密地密封，因而不受湿度变化的影响。因此，能够防止激光在透过部件7的透过性由于湿度变化而下降。并且，也能够尽力抑制将透过部件7固定于透镜支承件3的粘接剂的保持力的下降。
[0088](实施方式6)
[0089]下面，说明本发明的实施方式6。在本实施方式中，以光接收用TO-CAN型为例，对光模块600进行说明。图15不出本实施方式的光模块600的结构。光模块600取代半导体激光器I设置有光电二极管11，除此以外是与实施方式I相同的结构。下面，以与实施方式I的不同之处为中心进行说明。
[0090]在对应于出射点的位置处配置了例如光纤的输出端。从光纤的输出端(出射点)射出的激光被透镜2会聚，并被引导到光电二极管11。
[0091]光电二极管11配置在对应于会聚点的位置处，接收从出射点射出的激光。利用珀尔帖元件5控制光电二极管11的温度。通过这样设置，环境温度的变动对光电二极管11的特性的影响减轻。
[0092]对本实施方式的光模块600的温度变化和会聚点的位置偏移进行说明。在由于温度变化使得透镜支承件3热膨胀且芯棒6发生弹性变形的情况下，光电二极管11相对于透镜2的位置发生变动。其结果是，产生会聚点的位置偏移。
[0093]如以上参照图4说明的那样，随着温度变化，以透镜2的光轴A2为中心不对称地发生变形。透过部件7根据以透镜2的光轴A2为中心的不对称的应力而变形，由此透过部件7的光轴A7相对于透镜2的光轴A2的位置发生移动。其结果是，能够抑制随着起因于温度变化的光电二极管11相对于透镜2的位置偏移而带来的会聚点的位置偏移。因此，能够更加简便且灵活地抑制会聚点的位置偏移。
[0094]如以上详细说明的那样，根据本实施方式的光模块600，即使是光模块600接收激光的情况下，也能够与实施方式I同样地抑制会聚点的位置偏移。
[0095]另外，在上述各实施方式中，透镜2是一个，但不限于此。关于透镜2，也可以组合多个透镜使激光会聚。另外，透镜支承件3不限于圆筒，也可以是方筒。另外，被固定于芯棒6的透镜支承件3的一端也可以是有底的。
[0096]在以上的说明中，主要是通过将透过部件7的光轴A7偏离透镜2的光轴A2来固定在透镜支承件3上，或者将透过部件8设为旋转不对称的形状来固定在透镜支承件3上，由此从透镜支承件3对透过部件7、8施加用于使透过部件7、8的光轴A7、A8移动的不均匀应力。通过这样设置，对焦点位置在x-z面上的偏移的全部或者一部分进行补偿(消除、抵消)。
[0097]另外，通过热膨胀对透过部件7、8施加应力使其光轴A7、A8移动的方法本身是任意的。例如，可以预先通过例如实验求出在透过部件7不移动的状态下焦点由于在不动作时和动作时的温度变化而向哪个方向移动何种程度，还通过实验等求出透过部件的形状、尺寸、材质、配置来进行设置，以便使透过部件7的光轴移动或者通过透镜支承件3或其它部件的热膨胀对透过部件7施加不均匀的力，从而补偿该焦点的移动的全部或者一部分。
[0098]对于焦点在光轴方向上的偏移也一样，在透过部件7不进行热膨胀的状态下，求出焦点由于不动作时和动作时的温度变化而向哪个方向移动何种程度，还求出透过部件7的材质、尺寸、形状、配置等进行设置，以便补偿该焦点的移动的全部或者一部分。
[0099]本发明能够在不脱离本发明的广义的精神和范围的情况下以各种实施方式及变形来实施。并且，上述的实施方式是用于说明本发明的方式的，而不是限定本发明的范围的方式。即，本发明的范围不是在实施方式中，而是在权利要求书中进行披露。并且，在权利要求书的范围内以及与其同等的发明的意义的范围内实施的各种变形，都被视为在本发明的范围内。
【主权项】
1.一种光模块，其具有: 光学元件，其使从出射点射出的光会聚于会聚点； 支承体，其支承所述光学元件；以及 透过部件，其被配置在光路上，并以被与热膨胀对应地施加以所述光学元件的光轴为中心不对称的应力的方式被固定于所述支承体。2.根据权利要求1所述的光模块,其中， 所述透过部件以如下方式被固定于所述支承体:通过以所述光学元件的光轴为中心不对称的应力引起的变形，抑制起因于温度变化的所述出射点相对于所述光学元件的位置偏移带来的所述会聚点的位置偏移。3.根据权利要求1所述的光模块,其中， 所述透过部件以如下方式被固定于所述支承体:其光轴因温度上升，向以所述光学元件的光轴为起点的所述出射点的位置偏移的方向移动。4.根据权利要求1所述的光模块,其中， 所述透过部件的形状是以所述透过部件的光轴为中心旋转对称的， 所述透过部件以如下方式被固定于所述支承体:该透过部件的光轴在与以所述光学元件的光轴为起点的所述出射点的位置偏移方向对峙的方向偏移。5.根据权利要求1所述的光模块,其中， 所述透过部件的形状是以所述透过部件的光轴为中心非旋转对称的， 所述透过部件以使该透过部件的光轴与所述光学元件的光轴一致的方式被固定于所述支承体。6.根据权利要求1所述的光模块,其中， 所述透过部件的光学倍率由于伴随温度变化的折射率变化而增大，由此抑制所述会聚点在所述光学元件的光轴方向上的位置偏移。7.根据权利要求1所述的光模块,其中， 所述透过部件的所述出射点侧的面和所述会聚点侧的面分别具有曲率相等的曲面。8.根据权利要求1所述的光模块,其中， 所述透过部件借助于周缘部分被固定于所述支承体， 从所述出射点侧的面到会聚点侧的面的厚度比该周缘部分在所述光学元件的光轴方向上的厚度薄。9.根据权利要求1所述的光模块,其中， 所述透过部件整体进入所述支承体内。10.根据权利要求1所述的光模块,其中， 所述支承体沿着所述光学元件的光轴方向呈筒状，并以使所述出射点或者所述会聚点位于内部的方式支承所述光学兀件， 所述透过部件被配置在所述光学元件与位于所述支承体内部的所述出射点或者所述会聚点之间。11.根据权利要求1所述的光模块，其中， 所述透过部件由塑料形成。12.—种光传输方法，其包括以下步骤: 与热膨胀对应地对配置在光路上的透过部件施加以光学元件的光轴为中心不对称的应力，其中，该光学元件使出射光会聚于会聚点； 通过所述不对称的应力引起的所述透过部件的变形，抑制起因于温度变化的出射点相对于所述光学元件的位置偏移带来的所述会聚点的位置偏移。
【专利摘要】本发明提供一种光模块及光传输方法，能够更简便且灵活地抑制会聚点的位置偏移。作为解决手段，该光模块(100)具有透镜(2)、透镜支承件(3)和透过部件(7)。透镜(2)使从半导体激光器(1)射出的激光会聚于会聚点。透镜支承件(3)支承透镜(2)。透过部件(7)以与热膨胀对应地被施加以透镜(2)的光轴为中心的不对称的应力的方式被固定于透镜支承件(3)。透过部件(7)配置在光路上。
【IPC分类】G02B6/42
【公开号】CN104880780
【申请号】CN201410521064
【发明人】大畠伸夫, 正田史生
【申请人】三菱电机株式会社
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2014年9月30日
【公告号】US20150241636