(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッド層で囲まれ、一端側にテーパ面からなるミラー部を有する光導波路と、
半導体基板の発光部または受光部が設けられた側の面とは反対側の面である第１の面に凹部を有する光素子と、
前記ミラー部と平面的に重なるようにして前記クラッド層上に設けられた凸形状部材とを備え、
前記光素子の凹部に前記凸形状部材が嵌合していることを特徴とする光導波路モジュール。
【請求項２】
各々がクラッド層で囲まれ、各々が一端側にテーパ面からなるミラー部を有し、各々が並設して配置された複数の光導波路と、
各々が半導体基板の発光部または受光部が設けられた側の面とは反対側の面である第１の面に凹部を有し、各々が前記複数の光導波路の各々のミラー部に対応して前記半導体基板に形成された複数の光素子を具備する光素子アレイと、
前記複数の光導波路のうち、少なくとも２つの光導波路のミラー部の各々と平面的に重なるようにして前記クラッド層上に設けられた２つの凸形状部材とを備え、
前記複数の光素子のうち、少なくとも２つの光素子の凹部に、前記２つの凸形状部材が嵌合していることを特徴とする光導波路モジュール。
【請求項３】
請求項１に記載の光導波路モジュールにおいて、
前記凸形状部材は、凸レンズ機能を有することを特徴とする光導波路モジュール。
【請求項４】
請求項２に記載の光導波路モジュールにおいて、
前記凸形状部材は、凸レンズ機能を有することを特徴とする光導波路モジュール。
【請求項５】
請求項３に記載の光導波路モジュールにおいて、
前記光素子は、前記凹部の底面にレンズを有し、
前記レンズは、前記凸形状部材から離間されていることを特徴とする光導波路モジュール。
【請求項６】
請求項４に記載の光導波路モジュールにおいて、
前記光素子は、前記凹部の底面にレンズを有し、
前記レンズは、前記凸形状部材から離間されていることを特徴とする光導波路モジュール。
【請求項７】
請求項１に記載の光導波路モジュールにおいて、
前記光素子は、前記凹部の底面に設けられたレンズと、前記レンズに対向して前記半導体基板の第１の面とは反対側の第２の面側に設けられた発光部とを有する発光素子であることを特徴とする光導波路モジュール。
【請求項８】
請求項２に記載の光導波路モジュールにおいて、
前記光素子は、前記凹部の底面に設けられたレンズと、前記レンズに対向して前記半導体基板の第１の面とは反対側の第２の面側に設けられた発光部とを有する発光素子であることを特徴とする光導波路モジュール。
【請求項９】
請求項１に記載の光導波路モジュールにおいて、
前記光素子は、前記凹部の底面に設けられたレンズと、前記レンズに対向して前記半導体基板の第１の面とは反対側の第２の面側に設けられた受光部とを有する受光素子であることを特徴とする光導波路モジュール。
【請求項１０】
請求項２に記載の光導波路モジュールにおいて、
前記光素子は、前記凹部の底面に設けられたレンズと、前記レンズに対向して前記半導体基板の第１の面とは反対側の第２の面側に設けられた受光部とを有する受光素子であることを特徴とする光導波路モジュール。
【請求項１１】
請求項２に記載の光導波路モジュールにおいて、
前記複数の光導波路は、３つ以上であり、
前記２つの凸形状部材と対応する２つの光導波路の間に少なくとも１つ以上の光導波路が配置されていることを特徴とする光導波路モジュール。
【請求項１２】
請求項３に記載の光導波路モジュールにおいて、
前記光導波路は、３つ以上であり、
２つ設けられた前記凸形状部材は、前記３つ以上の光導波路からなる列の両側に位置する２つの光導波路のミラー部に対応していることを特徴とする光導波路モジュール。
【請求項１３】
請求項４に記載の光導波路モジュールにおいて、
前記複数の光導波路は、３つ以上であり、
前記２つの凸形状部材は、前記３つ以上の光導波路からなる列の両側に位置する２つの光導波路のミラー部に対応していることを特徴とする光導波路モジュール。
【請求項１４】
クラッド層で囲まれ、一端側及び他端側にテーパ面からなるミラー部を有する光導波路と、
半導体基板の発光部が設けられた側の面とは反対側の面に第１の凹部を有する発光素子と、
前記半導体基板の受光部が設けられた側の面とは反対側の面に第２の凹部を有する受光素子と、
前記光導波路の一端側のミラー部と平面的に重なるようにして前記クラッド層上に設けられた第１の凸形状部材と、
前記光導波路の他端側のミラー部と平面的に重なるようにして前記クラッド層上に設けられた第２の凸形状部材とを備え、
前記発光素子の前記第１の凹部に、前記第１の凸形状部材が嵌合し、
前記受光素子の前記第２の凹部に、前記第２の凸形状部材が嵌合していることを特徴とする光導波路モジュール。
【請求項１５】
請求項１４に記載の光導波路モジュールにおいて、
前記第１及び第２の凸形状部材は、凸レンズ機能を有することを特徴とする光導波路モジュール。
【請求項１６】
請求項１４に記載の光導波路モジュールにおいて、
前記発光素子は、前記第１の凹部の底面に第１レンズを有し、
前記受光素子は、前記第２の凹部の底面に第２レンズを有し、
前記第１レンズは、前記第１の凸形状部材から離間されており、
前記第２レンズは、前記第２の凸形状部材から離間されていることを特徴とする光導波路モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光導波路、光導波路モジュールに関し、特に、データ処理装置などの機器間又は機器内において、配線媒体に光導波路を用いてチップ間やボード間で送受信される高速光信号を伝送する際の端末となる光導波路モジュールに適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年情報通信分野において、光を用いて大容量のデータを高速でやりとりする通信トラフィックの整備が急速に行われつつあり、これまで基幹、メトロ、アクセス系といった数ｋｍ以上の比較的長い距離について光ファイバ網が展開されてきた。今後はさらに、伝送装置間（数ｍ〜数百ｍ）或いは装置内（数ｃｍ〜数十ｃｍ）といった極めて近距離についても、大容量データを遅延なく処理するため、信号配線を光化することが有効である。【０００３】
機器間／内の光配線化に関して、例えばルータ／スイッチなどの伝送装置では、イーサなど外部から光ファイバを通して伝送された高周波信号をラインカードに入力する。このラインカードは１枚のバックプレーンに対して数枚で構成されており、各ラインカードへの入力信号はさらにバックプレーンを介してスイッチカードに集められ、スイッチカード内のＬＳＩにて処理した後、再度バックプレーンを介して各ラインカードに出力している。ここで、現状の装置では各ラインカードから現状３００Ｇbit／ｓ以上の信号がバックプレーンを介してスイッチカードに集まる。これを現状の電気配線で伝送するには、伝播損失の関係で配線１本あたり１〜３Ｇbit／ｓ程度に分割する必要があるため、１００本以上の配線数が必要となる。【０００４】
さらに、これら高周波線路に対して波形成形回路や、反射、或いは配線間クロストークの対策が必要である。今後、さらにシステムの大容量化が進み、Ｔbit／ｓ以上の情報を処理する装置になると、従来の電気配線では配線本数やクロストーク対策等の課題がますます深刻となってくる。これに対し、装置内ラインカード〜バックプレーン〜スイッチカードのボード間、さらにはボード内チップ間の信号伝送線路を光化することによって、１０Ｇbps以上の高周波信号を低損失で伝播可能となるため、配線本数が少なくすむことと、高周波信号に対しても上記の対策が必要無くなるため有望である。また、上記ルータ／スイッチの他にも、ビデオカメラなどの映像機器やＰＣ、携帯電話などの民生機器においても、今後画像高精細化にあたりモニタと端末間での映像信号伝送の高速・大容量化が求められるとともに、従来の電気配線では信号遅延、ノイズ対策等の課題が顕著となるため、信号伝送線路の光化が有効である。【０００５】
このような高速光インターコネクション回路を実現し、機器間／内に適用するためには、安価な作製手段で性能面、小型・集積化、および部品実装性に優れる光モジュール、回路が必要となる。そこで、配線媒体に従来の光ファイバより安価で高密度化に有利な光導波路を用い、基板上に光学部品と光導波路を集積した小型、高速の平面型光導波路モジュールが提案されている。【０００６】
図８に平面型光導波路モジュールの従来方式の一例として、光素子、光導波路などの各光学部品を同一基板上に配置したＰＬＣ(Planer Lightwave Circuit)モジュールの基本構成を示す。本方式では、同一プラットフォーム基板１００上に光素子１０１、１０３（例えば、１０１がLD：Laser Diode，１０３がPD：Photo Diode）、フィルタ１０２などの光学部品を集積可能であるため、部品点数を少なくでき、モジュールの小型化が可能である。なお、図８において、プラットフォーム基板１００上には光導波路１０４および光ファイバ１０５が配置されている。また、光軸合せは各光学部品をプラットフォーム基板１００上に搭載すると同時に行なうパッシブアライメント方式のため、少ない実装工数にてモジュールの作製が可能である。【０００７】
さらに、平面型光導波路モジュールの従来方式の他の例として、基板上に搭載された光素子アレイに対して、別体のフィルム光導波路アレイを実装し、光学接続を行なうモジュール形態が特許文献１に開示されている。この例では、フィルム状の光導波路に対し、転写用基板を用いて凹凸部を設け、同光導波路を素子実装基板に設けた支持体に対して凹凸嵌合することによって位置固定され、光導波路と光素子との光結合が行なわれる。これにより、作製工程が簡便となり、光モジュールの低コスト化が図れる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２９２３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図８に示す平面型光導波路モジュールの従来方式の一例であるＰＬＣモジュールでは、各光素子をプラットフォーム基板１００に設けられたアライメントマーク等をモニタしながら部品の搭載位置精度のみで調芯する、パッシブアライメント方式であり、且つ光素子の端面と光導波路端面間の微小領域での光接続が必要であるため、各々の光部品の位置決め精度を同時に満たすための実装裕度が小さく、良好な光学性能の確保が困難である。さらに、光素子及び光導波路を多チャンネル化する場合には、安定な光接続を得るための作製歩留まりの確保がますます困難となる。【００１０】
一方、特許文献１に開示されている平面型光導波路モジュールにおいても、別体のフィルム光導波路アレイを素子実装基板の支持体に対して凹凸嵌合することによって光素子アレイと光接続するパッシブな実装方式であり、作製工程が簡便となる反面、安定な光接続を得るための位置決め精度が各光学部品の作製精度及び部品実装精度に依存するため、高精度化に限界がある。特に、シングルモード光導波路などの、コア径が数μｍと微小な光配線と光素子との高効率な光接続を満足するには、１μｍ前後オーダーの実装精度が求められ、さらにアレイ化の場合には要求精度が厳しくなる。【００１１】
したがって、本発明の目的は、光素子と光導波路との高精度且つ安定な光接続を満足するとともに簡便に作製可能な光導波路モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
（１）コア層がクラッド層で囲まれ、一端側にテーパ面からなるミラー部を有し、光素子が搭載されることで光が伝わる光導波路であって、
前記ミラー部と平面的に重なるようにして前記クラッド層上に設けられた凸形状部材とを備え、
前記凸形状部材は、半導体基板の第１の面に凹部を有する光素子が搭載された場合に、前記光素子の凹部が前記凸形状部材に嵌合しうる形状をしている。
（２）前記（１）において、前記光導波路はポリマで構成されている。
（３）前記（２）において、前記凸形状部材は、前記コア層と同系材料で構成されている。
（４）本発明の光導波路モジュールは、クラッド層で囲まれ、一端側にテーパ面からなるミラー部を有する光導波路と、半導体基板の第１の面に凹部を有する光素子と、前記ミラー部と平面的に重なるようにして前記クラッド層上に設けられた凸形状部材とを備え、前記光素子の凹部に前記凸形状部材が嵌合している。
（５）本発明の光導波路モジュールは、各々がクラッド層で囲まれ、各々が一端側にテーパ面からなるミラー部を有し、各々が並設して配置された複数の光導波路と、各々が半導体基板の第１の面に凹部を有し、各々が前記複数の光導波路の各々のミラー部に対応して前記半導体基板に形成された複数の光素子を具備する光素子アレイと、前記複数の光導波路のうち、少なくとも２つの光導波路のミラー部の各々と平面的に重なるようにして前記クラッド層上に設けられた２つの凸形状部材とを備え、前記複数の光素子のうち、少なくとも２つの光素子の凹部に、前記２つの凸形状部材が嵌合している。
（６）前記（４）又は（５）において、前記凸形状部材は、凸レンズ機能を有する。
（７）前記（６）において、前記光素子は、前記凹部の底面にレンズを有し、前記レンズは、前記凸形状部材から離間されている。
（８）前記（４）又は（５）において、前記光素子は、前記凹部の底面に設けられたレンズと、前記レンズに対向して前記半導体基板の第１の面とは反対側の第２の面側に設けられた発光部とを有する発光素子である。
（９）前記（４）又は（５）において、前記光素子は、前記奥部の底面に設けられたレンズと、前記レンズに対向して前記半導体基板の第１の面とは反対側の第２の面側に設けられた受光部とを有する受光素子である。
（１０）前記（５）において、前記複数の光導波路は、３つ以上であり、前記２つの凸形状部材と対応する２つの光導波路の間に少なくとも１つ以上の光導波路が配置されている。
（１１）前記（５）において、前記複数の光導波路は、３つ以上であり、前記２つの凸形状部材は、前記３つ以上の光導波路からなる列の両側に位置する２つの光導波路のミラー部に対応している。
（１２）本発明の光導波路モジュールは、クラッド層で囲まれ、一端側及び他端側にテーパ面からなるミラー部を有する光導波路と、第１の凹部を有する発光素子と、第２の凹部を有する受光素子と、前記光導波路の一端側のミラー部と平面的に重なるようにして前記クラッド層上に設けられた第１の凸形状部材と、前記光導波路の他端側のミラー部と平面的に重なるようにして前記クラッド層上に設けられた第２の凸形状部材とを備え、前記発光素子の前記第１の凹部に、前記第１の凸形状部材が嵌合し、前記受光素子の前記第２の凹部に、前記第２の凸形状部材が嵌合している。
（１３）前記（１２）において、前記第１及び第２の凸形状部材は、凸レンズ機能を有する。
（１４）前記（１２）において、前記発光素子及び受光素子は、前記凹部の底面にレンズを有し、前記レンズは、前記凸形状部材から離間されている。
【発明の効果】
【００１３】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。【００１４】
本発明によれば、導波路のミラー部と平面的に重なるようにして凸状段差を有する凸形状部材を設け、光素子に凹部を設け、各々を嵌合させることで、簡易に高精度な素子実装を実現できる。また、高精度に搭載できることで、素子と導波路間を低損失に結合することが出来るため、小さな消費電力で、効率がよい高品質な光伝送を実現可能な光導波路モジュールを提供できる。【００１５】
さらに、この凸状形状の段差を光導波路のコア層と同系材料で構成すれば、光導波路の製造プロセスにおけるホトリソのパターニングで形成することができる。これは連続的なプロセスで形成できることから短時間での製造が実現できるだけでなく、光導波路のコア層との位置ズレを、別部材を搭載する場合の位置ズレよりも小さくできるので、光素子との結合効率が高い光導波路を形成できることになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】本発明の実施例１である光導波路モジュールの概略構成を示す斜視図である。
【図１Ｂ】本発明の実施例１である光導波路モジュールの概略構成を示す平面図である。
【図１Ｃ】図１ＢのＡ−Ａ線に沿った断面構造を示す断面図である。
【図１Ｄ】図１ＢのＢ−Ｂ線に沿った断面構造を示す断面図である。
【図１Ｅ】図１Ｃにおいて光素子（発光素子，受光素子）を省略した状態を示す断面図である。
【図２Ａ】本発明の実施例１である光導波路モジュールに組み込まれる発光素子アレイの製造工程（半導体基板上に結晶成長層を形成した状態）を示す断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに続く発光素子アレイの製造工程（結晶成長層に加工プロセスを施すことによって発光部を形成した状態）を示す断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｂに続く発光素子アレイの製造工程（結晶成長層と反対側の半導体基板表面に保護膜をパターン形成した状態）を示す断面図である。
【図２Ｄ】図２Ｃに続く発光素子アレイの製造工程（半導体基板にレンズを形成した状態）を示す断面図である。
【図３Ａ】本発明の実施例１である光導波路モジュールに組み込まれる光導波路基板の製造工程（基板上にクラッド層を形成した状態）を示す断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに続く光導波路基板の製造工程（クラッド層上にコアパターンを形成した状態）を示す断面図である。
【図３Ｃ】図３Ｂに続く光導波路基板の製造工程（コアパターンの両端部にテーパ形状のミラー（反射鏡）を形成した状態）を示す断面図である。
【図３Ｄ】図３Ｃに続く光導波路基板の製造工程（コアパターンをクラッド層で覆った状態）を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例１の変形例である光導波路モジュールの一部を図１Ｃに対応して示す断面図である。
【図５Ａ】本発明の実施例２である光導波路モジュールの平面図である。
【図５Ｂ】図５ＡのＣ−Ｃ線に沿った断面構造を示す断面図である。
【図５Ｃ】図５ＡのＤ−Ｄ線に沿った断面構造を示す断面図である。
【図６Ａ】本発明の実施例３である光導波路モジュールの断面図である。
【図６Ｂ】図６Ａにおいて光素子（発光素子，受光素子）を省略した状態を示す断面図である。
【図７】本発明の光導波路モジュールを応用した実施例４の概要を示す図である。
【図８】光導波路モジュールの従来方式の一例である、ＰＬＣモジュールの基本構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１８】
［実施例１］
本実施例１では、複数の発光素子が配置された発光素子アレイと、複数の受光素子が配置された受光素子アレイと、これらを光接続する複数の光導波路が配置された光導波路基板とを有する光導波路モジュールに本発明を適用した例について説明する。
【００１９】
図１Ａ乃至図１Ｅは、本発明の実施例１である光導波路モジュールに係る図であり、
図１Ａは、光導波路モジュールの概略構成を示す斜視図、
図１Ｂは、光導波路モジュールの概略構成を示す平面図、
図１Ｃは、図１ＢのＡ−Ａ線に沿った断面構造を示す断面図、
図１Ｄは、図１ＢのＢ−Ｂ線に沿った断面構造を示す断面図、
図１Ｅは、図１Ｃにおいて光素子（発光素子，受光素子）を省略した状態を示す断面図である。
【００２０】
図１Ａ乃至図１Ｄに示すように、本実施例１の光導波路モジュールは、光素子アレイとして例えば発光素子アレイ１７及び受光素子アレイ１８と、これらの光素子アレイ間（発光素子アレイ１７−受光素子アレイ１８）を光接続するための光導波路基板３０とを備えている。
【００２１】
光導波路基板３０は、基板１０上に、各々が第１の方向（例えばＸ方向）に延在し、各々が同一平面内において前記第１の方向と直交する第２の方向（例えばＹ方向）に並設された複数の光導波路１３からなる多チャンネル構造の光導波路アレイを有している。基板１０は、例えばガラスエポキシ、セラミック或いは半導体等の材料で形成されている。複数の光導波路１３の各々は、基板１０上に設けられたクラッド層１１で囲まれ、クラッド層１１よりも屈折率の高い材料からなるコア１２で形成されている。また、複数の光導波路１３の各々は、互いに反対側に位置する一端側及び他端側に、光導波路１３の延在方向に対して伝播光の光路をほぼ垂直方向に変換するためのテーパ面からなるミラー部（反射鏡）１４ａ，１４ｂを有している。一端側のミラー部１４ａは、クラッド層１１若しくは基板１０の厚さ方向に対して反時計回りで略４５度の角度をもって形成され、他端側のミラー部１４ｂは、クラッド層１１若しくは基板１０の厚さ方向に対して時計回りで略４５度の角度をもって形成されている。
【００２２】
本実施例において、複数の光導波路１３は、光導波路１３ａ（図１Ｃ参照）と、この光導波路１３ａよりも光路の長さが長い光導波路１３ｂ（図１Ｄ参照）とを含み、この光導波路１３ａと光導波路１３ｂとが前記第２の方向に交互に繰り返し配置されている。光導波路１３ａ及び１３ｂは、光導波路１３ａの一端側のミラー部１４ａが光導波路１３ｂの一端側のミラー部１４ａよりも内側（光導波路１３ａの他端側のミラー部１４ｂ側）に位置し、光導波路１３ａの他端側のミラー部１４ｂが光導波路１３ｂの他端側のミラー部１４ｂよりも内側（光導波路１３ａの一端側のミラー部１４ａ側）に位置するように配置されている。即ち、本実施例の光導波路アレイは、前記第２の方向において、複数の光導波路１３の各々の一端側のミラー部１４ａ及び各々の他端側のミラー部１４ｂが千鳥配置されている。
【００２３】
発光素子アレイ１７は、光導波路１３の数に対応して複数の発光素子ＬＤを有し、この複数の発光素子ＬＤの各々は、例えば１つの共通の半導体基板１９ａ（図１Ｃ及び図１Ｄ参照）に形成されている。発光素子アレイ１７の複数の発光素子ＬＤは、複数の光導波路３の各々の一端側のミラー部１４ａの千鳥配置に対応して千鳥配置されている（図１Ｂ参照）。
【００２４】
受光素子アレイ１８は、光導波路１３の数に対応して複数の受光素子ＰＤを有し、この複数の受光素子ＰＤの各々は、例えば１つの共通の半導体基板１９ｂ（図１Ｃ及び図１Ｄ参照）に形成されている。受光素子アレイ１８の複数の受光素子ＰＤは、複数の光導波路１３の各々の他端側のミラー部１４ｂの千鳥配置に対応して千鳥配置されている（図１Ｂ参照）。
【００２５】
発光素子アレイ１７は、その複数の発光素子ＬＤが複数の光導波路１３の一端側のミラー部１４ａと平面的に重なるようにして、換言すれば対向するようにして、クラッド層１１上に配置されている（図１Ｃ及び図１Ｄ参照）。受光素子アレイ１８は、その複数の受光素子ＰＤが複数の光導波路１３の他端側のミラー部１４ｂと平面的に重なるようにして、換言すれば対向するようにして、クラッド層１１上に配置されている（図１Ｃ及び図１Ｄ参照）。
【００２６】
ここで、発光素子アレイ１７は、複数の光導波路１３の各々の一端側のミラー部１４ａの千鳥配置に対応して千鳥配置された複数の発光素子ＬＤを有しているが、換言すれば、発光素子アレイ１７は、受光素子アレイ１８に近い側から、第１列目の発光素子ＬＤ１と、第２列目の発光素子ＬＤ２とを有し、第１列目の発光素子ＬＤ１は、複数の光導波路１３のうちの光導波路１３ａの一端側のミラー部１４ａ（光導波路１３ｂの一端側のミラー部１４ａよりも内側）に対応して配置され、第２列目の発光素子ＬＤ２は、複数の光導波路１３のうちの光導波路１３ｂの一端側のミラー部１４ａ（光導波路１３ａの一端側のミラー部１４ａよりも外側）に対応し、第１列目の発光素子ＬＤ１に対して半ピッチずらされて配置されている。
【００２７】
また、受光素子アレイ１８も発光素子アレイ１７と同様に、複数の光導波路１３の各々の他端側のミラー部１４ｂの千鳥配置に対応して千鳥配置された複数の受光素子ＰＤを有しているが、換言すれば、受光素子アレイ１８は、発光素子アレイ１７に近い側から、第１列目の受光素子ＰＤ１と、第２列目の受光素子ＰＤ２とを有し、第１列目の受光素子ＰＤ１は、複数の光導波路１３のうちの光導波路１３ａの他端側のミラー部１４ｂ（光導波路１３ｂの他端側のミラー部１４ｂよりも内側）に対応して配置され、第２列目の受光素子ＰＤ２は、複数の光導波路１３のうちの光導波路１３ｂの他端側のミラー部１４ｂ（光導波路１３ａの他端側のミラー部１４ｂよりも外側）に対応し、第１列目の受光素子ＰＤ１に対して半ピッチずらされて配置されている。
【００２８】
即ち、本実施例の光導波路モジュールは、発光素子アレイ１７の第１列目（第２列目よりも内側）の発光素子ＬＤ１と受光素子アレイ１８の第１列目（第２列目よりも内側）の受光素子ＰＤ１とを光導波路１３ｂよりも光路の長さが短い光導波路１３ａで光接続（内側−内側の光接続）し、発光素子アレイ１７の第２列目（第１列目よりも外側）の発光素子ＬＤ２と受光素子アレイ１８の第２列目（第１列目よりも外側）の受光素子ＰＤ２とを光導波路１３ａよりも光路が長い光導波路１３ｂで光接続（外側−外側の光接続）している。
【００２９】
発光素子アレイ１７の複数の発光素子ＬＤの各々は（図１Ｃ及び図１Ｄ参照）、半導体基板１９ａの第２の面からその反対側の第１の面に向かって窪む凹部１５ａと、この凹部１５ａの底面に設けられたレンズ１６ａと、このレンズ１６ａに対応して半導体基板１９ａの第１の面側に設けられた発光部２１とを有し、この発光部２１から半導体基板１９ａに対して垂直方向（半導体基板１９ａの厚さ方向）に発光する。即ち、発光素子アレイ１７の各々の発光素子ＬＤは、半導体基板１９ａに対して垂直方向に発光する面発光ダイオードで構成されている。
【００３０】
受光素子アレイ１８の複数の受光素子ＰＤの各々は（図１Ｃ及び図１Ｄ参照）、半導体基板１９ｂの第２の面からその反対側の第１の面に向かって窪む凹部１５ｂと、この凹部１５ｂの底面に設けられたレンズ１６ｂと、このレンズ１６ｂに対応して半導体基板１９ｂの第１の面側に設けられた受光部２３とを有し、この受光部２３で半導体基板１９ｂの垂直方向（厚さ方向）からの光を受光する。即ち、受光素子アレイ１８の各々の受光素子ＰＤは、半導体基板１９ｂに対して垂直方向に受光する面受光ダイオードで構成されている。
【００３１】
光導波路基板３０のクラッド層１１上には、図示していないが、導電層が形成されている。発光素子アレイ１７は、その発光素子ＬＤのレンズ１６ａ及び発光部２１が光導波路１３の一端側のミラー部１４ａと対向する状態でクラッド層１１上の前記導電層に低温ハンダを介して電気的に且つ機械的に接続され、光導波路基板３０に実装されている。同様に、受光素子アレイ１８においても、その受光素子ＰＤのレンズ１６ｂ及び受光部２３が光導波路１３の他端側のミラー部１４ｂと対向する状態でクラッド層１１上の前記導電層に低温ハンダを介して電気的にかつ機械的に接続され、光導波路基板３０に実装されている。
【００３２】
図１Ｃ乃至図１Ｅに示すように、光導波路基板３０のクラッド層１１上には、光導波路１３の一端側のミラー部１４ａと平面的に重なるようにして、換言すれば対向するようにして、凸状段差を有する凸形状部材６ａが形成されている。また、光導波路基板３０のクラッド層１１上には、光導波路１３の他端側のミラー部１４ｂと平面的に重なるようにして、凸状段差を有する凸形状部材６ｂが形成されている。
【００３３】
凸形状部材６ａは、発光素子ＬＤの凹部１５ａとの嵌合が可能になっており、発光素子ＬＤの凹部１５ａと光導波路基板３０の凸形状部材６ａとを嵌合させることにより、光導波路１３の一端側のミラー部１４ａと発光素子ＬＤとの位置決めがなされ、簡易に高精度な素子実装を実現できる。
【００３４】
同様に、凸形状部材６ｂにおいても、受光素子ＰＤの凹部１５ｂとの嵌合が可能になっており、受光素子ＰＤの凹部１５ｂと光導波路基板３０の凸形状部材６ｂとを嵌合させることにより、光導波路１３の他端側のミラー部１４ｂと発光素子ＬＤとの位置決めがなされ、簡易に高精度な素子実装を実現できる。
【００３５】
本実施例において、凸形状部材６ａ及び６ｂの各々は、これに限定されないが、複数の光導波路１３の各々の一端側及び他端側のミラー部（１４ａ，１４ｂ）、換言すれば凸形状部材６ａにおいては発光素子アレイ１７の発光素子ＬＤの数に対応し、凸形状部材６ｂにおいては受光素子アレイ１８の受光素子ＰＤの数に対向して複数設けられている。
【００３６】
凸形状部材６ａ及び６ｂは、発光素子ＬＤの発光波長に対して少なくとも１０％以上の透過率を有する材料、例えば光透過性樹脂で形成されている。さらに、この凸形状部材の段差を光導波路のコア層と同じ材料で構成することもできる。この場合、光導波路の製造プロセスにおけるホトリソのパターニングで形成することができる。これは連続的なプロセスで形成できることから短時間での製造が実現できるだけでなく、光導波路のコア層との位置ズレを、別部材を搭載する場合の位置ズレよりも小さくできるので、光素子との結合効率が高い光導波路を形成できることになる。
【００３７】
本実施例において、凸形状部材６ａ及び６ｂは、凸レンズ機能を有している。凸形状部材６ａ及び６ｂの各々に凸レンズ機能を持たせることにより、発光素子ＬＤのレンズ１６ａと光導波路基板３０の凸形状部材６ａとで２レンズ光学系が構成され、また、受光素子ＰＤのレンズ１６ｂと光導波路基板３０の凸形状部材６ｂとで２レンズ光学系が構成される。この２レンズ光学系では、光の拡がりを抑制することができるため、光導波路基板３０の平面方向に対する光素子（発光素子ＬＤ，受光素子ＰＤ）の横ずれマージンを確保でき、パッシブな光素子実装に有効である。
【００３８】
凸形状部材６ａは、発光素子ＬＤの凹部１５ａに嵌合されており、この状態において凸形状部材６ａは、凹部１５ａ内のレンズ１６ａから離間している。即ち、凸形状部材６ａは、凹部１５ａ内のレンズ１６ａとの接触を回避するため、発光素子ＬＤの凹部１５ａ側の実装面から凹部１５ａ内のレンズ１６ａまでの深さよりも低い高さで形成されている。
【００３９】
凸形状部材６ｂは、受光素子ＰＤの凹部１５ｂに嵌合されており、この状態において凸形状部材６ｂは、凹部１５ｂ内のレンズ１６ｂから離間している。即ち、凸形状部材６ｂは、凹部１５ｂ内のレンズ１６ｂとの接触を回避するため、受光素子ＰＤの凹部１５ｂ側の実装面から凹部１５ｂ内のレンズ１６ｂまでの深さよりも低い高さで形成されている。
【００４０】
発光素子ＬＤ及び受光素子ＰＤの凹部（１５ａ，１５ｂ）は、平面形状が円形状で形成され、これに伴って凸形状部材（６ａ，６ｂ）も平面形状が円形状で形成されている。このような構成とすることにより、平面が方形状の場合と比較して、光素子（発光素子ＬＤ，受光素子ＰＤ）の凹部（１５ａ，１５ｂ）と凸形状部材（６ａ，６ｂ）との嵌合が容易となるため、光導波路１３のミラー部（１４ａ，１４ｂ）に対する光素子（発光素子ＬＤ，受光素子ＰＤ）の位置決めを容易に行うことができる。
【００４１】
本実施例の光導波路モジュールにおいて、発光素子ＬＤから基板垂直方向に出射された光信号は、半導体基板１９ａに形成されたレンズ１６ａによって集光され、凸レンズ機能を有する凸形状部材６ａで集光されて光導波路１３のミラー部１４ａを介して基板水平方向に光路変換され、光導波路１３内を伝播する。その後、ミラー部１４ｂで再び基板垂直方向に光路変換され、凸レンズ機能を有する凸形状部材６ｂで集光されてから出射された光信号は半導体基板１９ｂに形成されたレンズ１６ｂで集光されたのち、受光素子ＰＤ内で光電変換され、電気信号として取り出される。
【００４２】
これによって、発光素子アレイ１７の複数の発光素子ＬＤと光導波路アレイの複数の光導波路１３とが半導体基板１９ａに形成されたレンズ１６ａ、凸レンズ機能を有する凸形状部材６ａ及び光導波路１３の一端側に形成されたミラー部１４ａを介して、受光素子アレイ１８の複数の受光素子ＰＤと光導波路アレイの複数の光導波路１３とが半導体基板１９ｂに形成されたレンズ１６ｂ、凸レンズ機能を有する凸形状部材６ｂ及び光導波路１３の他端側に形成されたミラー部１４ｂを介して、低損失且つ高密度に光接続可能となる。
【００４３】
さらに、レンズ１６ａ、１６ｂは発光素子アレイ１７および受光素子アレイ１８の半導体基板（１９ａ，１９ｂ）に一体形成され、ミラー部１４ａ、１４ｂ、凸レンズ機能を有する凸形状部材６ａ、６ｂは光導波路１３の両端に形成されているため、光導波路と光素子間の光部品実装を必要としないため、少ない部品数や作製工程にて光導波路モジュールを構成可能である。
【００４４】
次に、本発明の実施例１である光導波路モジュールの各構成部品の作製方法について簡単に説明する。
【００４５】
図２Ａ乃至図２Ｄは、本発明の実施例１である光導波路モジュールに組み込まれる発光素子アレイの製造工程を示す断面図（発光素子アレイ１７の作製手順の一例を説明する図）である。尚、本発明は、単一素子およびアレイ素子の双方に適用できるものであり、作成手順は双方とも同じである。ここでの説明に用いる図は、アレイ素子の場合を示している。
【００４６】
図２Ａは半導体基板１９ａ上に結晶成長層２０を形成した状態を示す図である。半導体基板１９ａの材料は、化合物半導体の光素子に一般的に用いられる、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）やインジウム燐（ＩｎＰ）などが挙げられるが、前述したように、半導体基板１９ａ内を光が通過する際に損失が増大しないように、発光波長に透明な材料が望ましい。
【００４７】
次に、図２Ｂのように、結晶成長層２０にフォトリソグラフィやエッチングなどの加工プロセスを施すことによって、発光部２１を形成する。詳細な作製方法については特に言及しないが、発光部２１からの光が半導体基板１９ａ方向に出射するように、発光部２１内或いはその近傍にミラー構造なども具備する。
【００４８】
次に、図２Ｃのように、結晶成長層２０と反対側の半導体基板１９ａ表面に保護膜２２ａ、２２ｂをリソグラフィによってパターン形成する。ここで、保護膜２２ａ、２２ｂの材料は感光性レジストや酸化ケイ素膜で良いが、後述するレンズ形成する際の半導体エッチングプロセスに耐性を有する材料を選択する必要がある。また、保護膜２２ａは半導体エッチングを施した際にレンズ形状を成すように、干渉リソグラフィなどで曲面形状にすることが有効である。
【００４９】
次に、図２Ｄに示すように、半導体エッチングプロセスにより半導体基板１９ａにレンズ１６ａを形成し、発光素子アレイ１７を完成する。半導体エッチング方法についても特に言及しないが、プラズマとガスを用いたドライエッチングや、化学薬品によるウェットエッチング、或いは双方の組合せ等によって形成可能である。
【００５０】
なお、ここでは発光素子アレイ１７の作製方法の一例について述べたが、本発明の光導波路モジュールの他構成部品である、受光素子アレイ１８についても上述と同様の手順によって作製可能である。
【００５１】
図３Ａ−図３Ｄは、本発明の実施例１である光導波路モジュールに組み込まれる光導波路基板の製造工程を示す断面図（光導波路基板の作製手順の一例を説明する図）である。尚、本発明は、単一導波路およびアレイ導波路の双方に適用できるものであり、作成手順は双方とも同じである。ここでの説明に用いる図は、アレイ導波路の場合を示している。
【００５２】
図３Ａは基板１０上にクラッド層１１ａを塗布または貼付けによって形成した状態を示す図である。基板１０の材料はプリント基板に一般的に使用されるガラスエポキシなどを用いる。また、クラッド層１１ａの材料として、石英系などと比較してプリント基板プロセスとの親和性が良く、リソグラフィによって簡便に作製可能な感光性ポリマ材料を用いることが好適である。
【００５３】
次に、図３Ｂのように、クラッド層１１ａの上面のコアパターン１２ａ、１２ｂをフォトリソグラフィによって直方体形状にパターン形成する。コアパターン１２ａ、１２ｂの材料は、クラッド層１１ａと同様の感光性ポリマ材料を用いることが好適である。
【００５４】
次に、図３Ｃのように、コアパターン１２ａ、１２ｂの両端部にそれぞれテーパ形状のミラー部１４ａ、１４ｂを形成する。また、ミラー部１４ａ、１４ｂの作製は、ダイシングやレーザによる物理加工、または傾斜リソグラフィなどといった手法を用いることでできる。さらに、ミラー部１４ａ、１４ｂの表面は、空壁を設け空気とコアとの屈折率差による全反射を利用した構造とするか、さらに光を高効率で反射させるためにＡｕなどの金属を蒸着やメッキなどで被覆しても良い。
【００５５】
次に、図３Ｄに示すように、コアパターン１２ａ、１２ｂをそれぞれクラッド層１１ｂで覆うことにより、クラッド層１１（１１ａ，１１ｂ）で囲まれ、このクラッド層１１よりも屈折率の高い材料からなるコア１２（コアパターン１２ａ，１２ｂ）で形成された複数の光導波路１３（１３ａ，１３ｂ）を有する光導波路アレイを備えた光導波路基板３０が完成される。なお、ここでは単層の光導波路アレイを備えた光導波路基板３０の作製方法の一例について述べたが、同光導波路アレイを多層積層する場合においても、上述した図３Ａ乃至図３Ｄの手順を繰返し実施することによって作製可能である。
【００５６】
さらに、図３Ｄの状態で、凸レンズ機能を有する凸形状部材（６ａ，６ｂ）を接着などの方法で貼り付けることで、図１Ｃに示したような、凸状段差を有する光導波路基板３０が実現される。
【００５７】
以上説明したように、本実施例１によれば、光導波路アレイの一方のミラー部１４ａ上に、同一半導体基板１９ａにレンズ１６ａを具備した発光素子アレイ１７、光導波路アレイの他方のミラー部１４ｂ上に、同一半導体基板１９ｂにレンズ１６ｂを具備した受光素子アレイ１８をそれぞれ載置し、発光素子アレイ１７の発光素子ＬＤと光導波路アレイの光導波路１３（コア１２）との光の授受を、発光素子ＬＤの半導体基板１９ａに具備されたレンズ１６ａと、光導波路基板３０のクラッド層１１上に具備された凸レンズ機能を有する凸形状部材６ａと、光導波路１３のミラー部１４ａとを介して行い、受光素子アレイ１８の受光素子ＰＤと光導波路アレイの光導波路１３（コア１２）との光の授受を、受光素子ＰＤの半導体基板１９ｂに具備されたレンズ１６ｂと、光導波路基板３０のクラッド層１１上に具備された凸レンズ機能を有する凸形状部材６ｂと、光導波路１３のミラー部１４ｂとを介して行うことにより、光導波路１３と光電変換素子（発光素子ＬＤ，受光素子ＰＤ）間の光部品実装を必要とせず、発光素子ＬＤ或いは光導波路１３からの出射光のビーム拡がりによる光接続損失を抑制できる。
【００５８】
さらに、光素子アレイ（発光素子アレイ１７，受光素子アレイ１８）の作製過程でレンズ（１６ａ，１６ｂ）を光素子アレイ（発光素子アレイ１７，受光素子アレイ１８）の同一半導体基板（１９ａ，１９ｂ）に作製することが可能であるため、部品数や作製工程の増大及び歩留まりの悪化を回避できる。
【００５９】
また、光導波路基板３０のクラッド層１１上に、光導波路１３の一端側のミラー部１４ａと平面的に重なるようにして（換言すればミラー部１４ａと対向するようにして）、発光素子アレイ１７の発光素子ＬＤの凹部１５ａとの嵌合が可能な凸状段差を有する凸形状部材６ａを設け、光導波路基板３０の光導波路１３の一端側のミラー部１４ａと発光素子アレイ１７の発光素子ＬＤとを光接続する際、発光素子ＬＤの凹部１５ａに凸形状部材６ａを嵌合させることにより、発光素子ＬＤと光導波路１３の一端側のミラー部１４ａとの位置決めが成されるため、簡易に高精度な発光素子アレイ１７（発光素子ＬＤ）の実装を実現できる。
【００６０】
また、光導波路基板３０のクラッド層１１上に、光導波路１３の他端側のミラー部１４ｂと平面的に重なるようにして（換言すればミラー部１４ｂと対向するようにして）、受光素子アレイ１８の受光素子ＰＤの凹部１５ｂとの嵌合が可能な凸状段差を有する凸形状部材６ｂを設け、光導波路基板３０の光導波路１３の他端側のミラー部１４ｂと受光素子アレイ１８の受光素子ＰＤとを光接続する際、受光素子ＰＤの凹部１５ｂに凸形状部材６ｂを嵌合させることにより、受光素子ＰＤと光導波路１３の他端側のミラー部１４ｂとの位置決めが成されるため、簡易に高精度な受光素子アレイ１８（受光素子ＰＤ）の実装を実現できる。
【００６１】
また、高精度に発光素子アレイ１７（発光素子ＬＤ）及び受光素子アレイ１８（受光素子ＰＤ）を実装できることで、素子と導波路間を低損失に結合することが出来るため、小さな消費電力で、効率がよい高品質な光伝送を実現可能な光導波路モジュールを提供できる。
【００６２】
また、凸形状部材６ａ及び６ｂの各々に凸レンズ機能を持たせることにより、発光素子ＬＤのレンズ１６ａと光導波路基板３０の凸形状部材６ａとで２レンズ光学系が構成され、また、受光素子ＰＤのレンズ１６ｂと光導波路基板３０の凸形状部材６ｂとで２レンズ光学系が構成される。この２レンズ光学系では、光の拡がりを抑制することができるため、光導波路基板３０の平面方向に対する光素子（発光素子ＬＤ，受光素子ＰＤ）の横ずれマージンを確保でき、パッシブな光素子実装に有効である。
【００６３】
なお、本実施例では、凸形状部材６ａ及び６ｂの各々を、複数の光導波路１３の各々の一端側及び他端側のミラー部（１４ａ，１４ｂ）、換言すれば凸形状部材６ａにおいては発光素子アレイ１７の発光素子ＬＤの数に対応し、凸形状部材６ｂにおいては受光素子アレイ１８の受光素子ＰＤの数に対向して複数設けた例について説明したが、凸形状部材６ａ及び６ｂは、必ずしも全てのミラー部（１４ａ，１４ｂ）に対応して設ける必要はない。
【００６４】
例えば、本実施例のように複数の光導波路１３が並設して配置される場合、少なくとも２つの光導波路１３のミラー部（１４ａ，１４ｂ）に対応させて凸形状部材６ａ及び６ｂを設けてもよい。
【００６５】
ただし、３つ以上の光導波路１３が並設して配置される場合、凸形状部材（６ａ，６ｂ）の設置対象となる２つの光導波路１３の間に少なくとも凸形状部材（６ａ，６ｂ）の設置対象とならない光導波路が１つ以上配置されるように、凸形状部材（６ａ，６ｂ）を設けることが望ましい。
【００６６】
また、３つ以上の光導波路１３が並設して配置される場合、３つ以上の光導波路１３からなる列の両側に位置する２つの光導波路１３を凸形状部材（６ａ，６ｂ）の設置対象とし、この２つの光導波路１３に対応して凸形状部材（６ａ，６ｂ）を設けることが望ましい。
【００６７】
図４は、本発明の実施例１の変形例である光導波路モジュールの一部を図１Ｃに対応して示す断面図である。
【００６８】
本変形例では、発光素子アレイ１７の発光素子ＬＤの凹部１５ａに形成されたレンズ１６ａを保護するため、レンズ１６ａがその凹部１５ａ内に形成された保護膜７によって覆われている。
【００６９】
凸形状部材６ａは、発光素子ＬＤの凹部１５ａに嵌合された状態において、凹部１５ａ内の保護膜７から離間している。即ち、凸形状部材６ａは、凹部１５ａ内の保護膜７との接触を回避するため、発光素子ＬＤの凹部１５ａ側の実装面から凹部１５ａ内の保護膜９までの深さよりも低い高さで形成されている。保護膜７は、発光素子ＬＤの発光波長に対して少なくとも１０％以上の透過率を有する材料、例えば光透過性樹脂で形成されている。
【００７０】
なお、図示していないが、発光素子ＬＤと同様に、受光素子アレイ１８の受光素子ＰＤの凹部１５ｂに形成されたレンズ１６ｂを保護するため、レンズ１６ｂをその凹部１５ｂ内に形成された保護膜によって覆ってもよい。この場合も、凸形状部材６ｂは、受光素子ＰＤの凹部１５ｂに嵌合された状態において、凹部１５ｂ内の保護膜から離間している。
【００７１】
本変形例においても、前述の実施例１と同様の効果が得られる。
【００７２】
［実施例２］
図５Ａ乃至図５Ｃは、本発明の実施例２である光導波路モジュールに係る図であり、
図５Ａは光導波路モジュールの概略構成を示す平面図（上面図）、
図５Ｂは図５ＡのＣ−Ｃ線に沿った断面構造を示す断面図、
図５Ｃは図５ＡのＤ−Ｄ線に沿った断面構造を示す断面図である。
【００７３】
本実施例２の光導波路モジュールは、基本的に前述の実施例１と同様の構成になっており、以下の構成が異なっている。
【００７４】
即ち、前述の実施例１では、１層の光導波路アレイを有する光導波路基板３０について説明した。
【００７５】
これに対し、本実施例２の光導波路基板３０は、図５Ａ乃至図５Ｃに示すように、光導波路１３ａと、この光導波路１３ａよりも光路の長さが長い光導波路１３ｂとをそれぞれ別の層に形成した多層構造になっている。本実施例において、光導波路１３ｂは、第１の層に形成され、これよりも上層の第２の層に光導波路１３ａが形成され、平面的に見たときの光導波路１３ａ及び１３ｂは、図５Ａに示すように、前述の実施例１（図１Ｂ参照）と同様の配置になっている。
【００７６】
本実施例の光導波路モジュールにおいて、図５Ｂに示すように、発光素子アレイ１７の第１列目の発光素子ＬＤ１から基板垂直方向に出射された光信号は、半導体基板１９ａに形成されたレンズ１６ａ（１６ａ１）によって集光され、更に凸レンズ機能を有する凸形状部材６ａで集光されて上層に位置する光導波路１３ａの一端側のミラー部１４ａを介して基板水平方向に光路変換され、光導波路１３ａ内を伝播する。その後、光導波路１３ａの他端側のミラー部１４ｂで再び基板垂直方向に光路変換され、凸レンズ機能を有する凸形状部材６ｂで集光されてから出射された光信号は半導体基板１９ｂに形成されたレンズ１６ｂ（１６ｂ１）で集光されたのち、受光素子アレイ１８の第１列目の受光素子ＰＤ（ＰＤ１）で光電変換され、電気信号として取り出される。
【００７７】
また、図５Ｃに示すように、上記と同様に、発光素子アレイ１７の第２列目の発光素子ＬＤ２から基板垂直方向に出射された光信号は、半導体基板１９ａに形成されたレンズ１６ａ（１６ａ２）によって集光され、更に凸レンズ機能を有する凸形状部材６ａで集光されて下層に位置する光導波路１３ｂの一端側のミラー部１４ａを介して基板水平方向に光路変換され、光導波路１３ｂ内を伝播する。その後、光導波路１３ｂの他端側のミラー部１４ｂで再び基板垂直方向に光路変換され、凸レンズ機能を有する凸形状部材６ｂで集光されてから出射された光信号は半導体基板１９ｂに形成されたレンズ１６ｂ（１６ｂ２）で集光されたのち、受光素子アレイ１８の第２列目の受光素子ＰＤ（ＰＤ２）で光電変換され、電気信号として取り出される。
【００７８】
本構造において、図５Ｂ及び図５Ｃに示すように、発光素子アレイ１７の第１列目の発光素子ＬＤ１のレンズ１６ａ１と、発光素子アレイ１７の第２列目の発光素子ＬＤ２のレンズ１６ａ２は、それぞれ光接続する光導波路１３（１３ａ，１３ｂ）のミラー部１４ａ迄の距離が異なる。このため、それぞれのレンズ１６ａ１、１６ａ２の曲率及び曲率半径を変えることによって、光導波路１３（１３ａ，１３ｂ）迄の距離に応じた焦点位置を最適化している。具体的には、レンズ１６ａ１、１６ａ２の周囲に形成する凹部１５ａを深くすることにより曲率を小さく、溝径を大きくすることにより曲率半径を大きくできる。
【００７９】
そこで、発光素子アレイ１７の第１列目の発光素子ＬＤ１に対応するレンズ１６ａ１は、第２列目の発光素子ＬＤ２に対応するレンズ１６ａ２と比較し、光導波路１３（１３ａ，１３ｂ）のミラー部１４ａまでの距離が短いため、第１列目の発光素子ＬＤ１に対応する凹部１５ａを第２列目の発光素子ＬＤ２に対応する凹部１５ａよりも深く且つ径を小さくすることによって、レンズ１６ａ１の曲率及び曲率半径をレンズ１６ａ２よりも小さくしている。
【００８０】
また、上記と同様に、図５Ｂ及び図５Ｃに示すように、受光素子アレイ１８の第１列目の受光素子ＰＤ１のレンズ１６ｂ１と、受光素子アレイ１８の第２列目の受光素子ＰＤ２のレンズ１６ｂ２は、それぞれ光接続する光導波路１３（１３ａ、１３ｂ）のミラー部１４ｂ迄の距離が異なる。このため、それぞれのレンズ１６ｂ１、１６ｂ２の曲率及び曲率半径を変えることによって、光導波路１３（１３ａ、１３ｂ）迄の距離に応じた焦点位置を最適化している。具体的には、レンズ１６ｂ１、１６ｂ２の周囲に形成する凹部１５ｂを深くすることにより曲率を小さく、溝径を大きくすることにより曲率半径を大きくできる。そこで、受光素子アレイ１８の第１列目の受光素子ＰＤ１に対応するレンズ１６ｂ１は、第２列目の受光子ＰＤ２に対応するレンズ１６ｂ２と比較し、光導波路１３（１３ａ，１３ｂ）のミラー部１４ｂまでの距離が短いため、第１列目の受光素子ＰＤ１に対応する凹部１５ｂを第２列目の受光素子ＰＤ２に対応する凹部１５ｂよりも深く且つ径を小さくすることによって、レンズ１６ｂ１の曲率及び曲率半径をレンズ１６ｂ２よりも小さくしている。
【００８１】
なお、上記レンズの曲率及び、曲率半径を変化させることは、同一半導体基板上にて半導体エッチング用保護膜のパターンを変化させることで、一括且つ簡便に作製可能である。
【００８２】
本構造のように、光導波路アレイを多層積層し、光素子アレイと光接続した構成とすることによって、より小さい面積内で光素子、光導波路の高密度化が可能となる。
【００８３】
［実施例３］
図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の実施例３である光導波路モジュールに係る図であり、図６Ａは光導波路モジュールの概略構成を示す断面図、
図６Ｂは図６Ａにおいて光素子アレイ（発光素子アレイ，受光素子アレイ）の図示を省略した状態を示す断面図である。
【００８４】
ここでは、導波路部分に任意の曲率で曲げることが可能な材料で作製された、フレキシブル性を有する光導波路を用いている。
【００８５】
［実施例４］
図７は、本発明の実施例４として、本発明の光導波路モジュールを応用した光電気混載回路の概要を示す図である。ここでは、バックプレーン９５にそれぞれ接続されたドータボード９７に実施例１および２で説明した本発明の光導波路モジュールを適用した例を示す。
【００８６】
図７のように基板外部に伝送される機能イーサなどボードのフロント部からファイバ４０を介して光導波路１３を伝送した光素子アレイ９０で電気信号に変換され、集積回路９２にて処理した電気信号をさらに光素子アレイ９０にて光信号に変換し、光導波路１３を介してバックプレーン９５側の光コネクタ９６と光接続している。さらに、各ドータボード９７からの光信号はバックプレーン９５のファイバ４０などを介してスイッチカード９４に集められる。さらにスイッチカード９４上に設けた光導波路１３を介して光素子アレイ９０と光接続され、集積回路９１で処理した信号を光素子アレイ９０を介して再度各ドータボード９７に入出力する機能をもつ。
【００８７】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
データ処理装置などの機器間又は機器内において、配線媒体に光導波路を用いてチップ間やボード間で送受信される高速光信号を伝送する際の端末であり、光素子と光導波路との高精度且つ安定な光接続を満足するとともに簡便に作製可能な光導波路モジュール、およびそれを用いてボード上にて信号処理を行なう光電気混載回路を提供できる。
【符号の説明】
【００８９】
６ａ，６ｂ…凸形状部材
７，９…保護膜
１０…基板
１１,１１ａ,１１ｂ…クラッド層
１２…コア
１２ａ,１２ｂ…コアパターン
１３，１３ａ,１３ｂ…光導波路
１４ａ,１４ｂ…ミラー部
１５ａ,１５ｂ…凹部
１６ａ,１６ａ１，１６ａ２，１６ｂ,１６ｂ１，１６ｂ２…レンズ
１７…発光素子アレイ
１８…受光素子アレイ
１９ａ，１９ｂ…半導体基板
２０…結晶成長層
２１…発光部
２２ａ,２２ｂ…保護膜
２３…受光部
３０…光導波路基板、
４０…ファイバ
４１,９６…光コネクタ
９１,９２…集積回路
９０…光素子アレイ
９４…スイッチカード
９５…バックプレーン
９７…ドータボード
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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