(57)【要約】【課題】より低消費電力である光素子モジュールを提供すること。【解決手段】底板を有する筐体と、前記筐体内において前記底板に載置された温度調節素子と、前記筐体内において前記温度調節素子に載置された支持部材と、前記支持部材に載置された半導体光素子と、前記半導体光素子に近接して配置され、該半導体光素子と空間的に光結合する、シリコン基板を用いた平面光波回路素子とを有する光素子と、を備え、前記支持部材は、前記平面光波回路素子側に突出し、前記半導体光素子の少なくとも先端部を載置する突出部を有し、前記平面光波回路素子とは前記突出部以外の部分で接着剤によって接着している光素子モジュール。【選択図】図１
2014022522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底板を有する筐体と、
前記筐体内において前記底板に載置された温度調節素子と、
前記筐体内において前記温度調節素子に載置された支持部材と、
前記支持部材に載置された半導体光素子と、前記半導体光素子に近接して配置され、該半導体光素子と空間的に光結合する、シリコン基板を用いた平面光波回路素子とを有する光素子と、
を備え、前記支持部材は、前記平面光波回路素子側に突出し、前記半導体光素子の少なくとも先端部を載置する突出部を有し、前記平面光波回路素子とは前記突出部以外の部分で接着剤によって接着していることを特徴とする光素子モジュール。
【請求項２】
前記支持部材と前記平面光波回路素子との接着面積をＳ１、前記突出部と前記半導体光素子とが前記平面光波回路素子に近接する部分の面積をＳ２、前記支持部材の前記平面光波回路素子に対向する面（ただし前記突出部の先端面を除く）の面積をＳｃ前記支持部材の突出部の長さをＬ１、前記支持部材の突出部と前記平面光波回路素子との間の空隙の幅をＬ２、前記接着剤の熱伝導率をｋ１、空気の熱伝導率をｋ２、前記平面光波回路素子と前記半導体光素子との温度差をΔＴ、前記平面光波回路素子から前記半導体光素子に流入する熱量の許容値をＱとすると、下記の式が成り立つことを特徴とする請求項１に記載の光素子モジュール。
【数１】
2014022522.tif 000007
【請求項３】
前記支持部材と前記平面光波回路素子との接着面積をＳ１、前記突出部と前記半導体光素子とが前記平面光波回路素子に近接する部分の面積をＳ２、前記支持部材の突出部の長さをＬ１、前記支持部材の突出部と前記平面光波回路素子との間の空隙の幅をＬ２、前記接着剤の熱伝導率をｋ１、空気の熱伝導率をｋ２、前記平面光波回路素子と前記半導体光素子との温度差をΔＴ、前記平面光波回路素子から前記半導体光素子に流入する熱量の許容値をＱとすると、下記の式が成り立つことを特徴とする請求項１に記載の光素子モジュール。
【数２】
2014022522.tif 000008
【請求項４】
前記支持部材と前記平面光波回路素子との接着面積は１．６ｍｍ２以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光素子モジュール。
【請求項５】
前記突出部の長さは０．４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の光素子モジュール。
【請求項６】
前記突出部は、前記平面光波回路素子側に向かって断面積が小さくなる形状を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光素子モジュール。
【請求項７】
前記突出部は、くさび形の形状を有することを特徴とする請求項６に記載の光素子モジュール。
【請求項８】
前記突出部は、前記支持部材の本体とは別体に形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の光素子モジュール。
【請求項９】
前記平面光波回路素子と前記支持部材との間を接続する補強部材をさらに備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の光素子モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光素子モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン基板を用いた、たとえば石英系ガラスやシリコン等の光学材料からなる平面光波回路（Planner  Lightwave  Circuit：ＰＬＣ）素子と半導体光素子とを一体集積した、ハイブリッド集積モジュールと呼ばれる光素子モジュールが開示されている（特許文献１、２参照）。このような光素子モジュールでは、低消費電力化のために、特性の温度依存性が高い半導体光素子のみを温度調節素子によって温度制御し、特性の温度依存性が低いＰＬＣ素子については、素子全体の温度制御をしない構成をとる場合がある。なお、ＰＬＣ素子がマッハツェンダー干渉計（Mach-Zehnder  Interferometer：ＭＺＩ）型の素子を含む場合は、アーム光導波路をヒータで局所的に加熱して屈折率変化させることによって、ＭＺＩ素子の波長特性を制御する場合があるが、素子全体の温度制御を行うものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２５８７５８号公報
【特許文献２】特表２００９−５２２６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した半導体光素子のみに素子全体の温度制御を行う構成の光素子モジュールにおいて、温度調節素子の消費電力が、予測される値よりも大きくなる場合があるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、より低消費電力である光素子モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る光素子モジュールは、底板を有する筐体と、前記筐体内において前記底板に載置された温度調節素子と、前記筐体内において前記温度調節素子に載置された支持部材と、前記支持部材に載置された半導体光素子と、前記半導体光素子に近接して配置され、該半導体光素子と空間的に光結合する、シリコン基板を用いた平面光波回路素子とを有する光素子と、を備え、前記支持部材は、前記平面光波回路素子側に突出し、前記半導体光素子の少なくとも先端部を載置する突出部を有し、前記平面光波回路素子とは前記突出部以外の部分で接着剤によって接着していることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る光素子モジュールは、上記の発明において、前記支持部材と前記平面光波回路素子との接着面積をＳ１、前記突出部と前記半導体光素子とが前記平面光波回路素子に近接する部分の面積をＳ２、前記支持部材の前記平面光波回路素子に対向する面（ただし前記突出部の先端面を除く）の面積をＳｃ前記支持部材の突出部の長さをＬ１、前記支持部材の突出部と前記平面光波回路素子との間の空隙の幅をＬ２、前記接着剤の熱伝導率をｋ１、空気の熱伝導率をｋ２、前記平面光波回路素子と前記半導体光素子との温度差をΔＴ、前記平面光波回路素子から前記半導体光素子に流入する熱量の許容値をＱとすると、下記の式が成り立つことを特徴とする。
【数１】
2014022522.tif 000003
【０００８】
また、本発明に係る光素子モジュールは、上記の発明において、前記支持部材と前記平面光波回路素子との接着面積をＳ１、前記突出部と前記半導体光素子とが前記平面光波回路素子に近接する部分の面積をＳ２、前記支持部材の突出部の長さをＬ１、前記支持部材の突出部と前記平面光波回路素子との間の空隙の幅をＬ２、前記接着剤の熱伝導率をｋ１、空気の熱伝導率をｋ２、前記平面光波回路素子と前記半導体光素子との温度差をΔＴ、前記平面光波回路素子から前記半導体光素子に流入する熱量の許容値をＱとすると、下記の式が成り立つことを特徴とする。
【数２】
2014022522.tif 000004
【０００９】
また、本発明に係る光素子モジュールは、上記の発明において、前記支持部材と前記平面光波回路素子との接着面積は１．６ｍｍ２以上であることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る光素子モジュールは、上記の発明において、前記突出部の長さは０．４ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る光素子モジュールは、上記の発明において、前記突出部は、前記平面光波回路素子側に向かって断面積が小さくなる形状を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る光素子モジュールは、上記の発明において、前記突出部は、くさび形の形状を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る光素子モジュールは、上記の発明において、前記突出部は、前記支持部材の本体とは別体に形成されていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る光素子モジュールは、上記の発明において、前記平面光波回路素子と前記支持部材との間を接続する補強部材をさらに備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、より低消費電力である光素子モジュールを実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施の形態に係る光素子モジュールの模式的な側断面図である。
【図２】図２は、図１に示す支持部材およびこれに載置される各素子の平面図である。
【図３】図３は、光素子の具体的構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、突出部と半導体光素子とＰＬＣ素子に近接する部分の面積を説明する図である。
【図５】図５は、突出部の長さと熱流入との関係の一例を示す図である。
【図６】図６は、突出部の長さと半導体光素子の温度との関係を示す図である。
【図７】図７は、支持部材とＰＬＣ素子との接着面積と光結合の変動との関係を示す図である。
【図８】図８は、支持部材の変形例１の模式的な側面図である。
【図９】図９は、図８の平面図である。
【図１０】図１０は、支持部材の変形例２の模式的な側面図である。
【図１１】図１１は、補強部材を備える構成の模式的な平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、図面を参照して本発明に係る光素子モジュールの実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付し、適宜説明を省略している。さらに、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００１８】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る光素子モジュールの模式的な側断面図である。図１に示すように、本実施の形態に係る光素子モジュール１００は、筐体１０内に、温度調節素子２０、支持部材３０、半導体光素子４１とＰＬＣ素子４２とを有する光素子４０、台座５０、および光ファイバ固定部材６０が収容され、かつ光ファイバ７０の一端が挿入された構成を有する。
【００１９】
筐体１０は、底板１１と、側壁部１２と、蓋１３とを有している。これらの要素は内部が気密構造となるように封止されている。底板１１は熱伝導率が１８０Ｗ／ｍ・Ｋ〜２００Ｗ／ｍ・Ｋと高い銅タングステン（ＣｕＷ）からなる。側壁部１２および蓋１３は熱膨張係数が低いＫｏｖａｒ（登録商標）からなる。
【００２０】
温度調節素子２０は、筐体１０内において、底板１１に載置されている。温度調節素子２０は、たとえばペルチェ素子であり、駆動電流が供給されることによって光素子４０の半導体光素子４１を冷却し、その温度を調節することができる。
【００２１】
支持部材３０は、温度調節素子２０に載置されている。支持部材３０は、光素子４０の半導体光素子４１を載置するものであり、熱伝導率が１７０Ｗ／ｍ・Ｋと高い窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる。半導体光素子４１は、支持部材３０を介して温度調節素子２０に載置されている。なお、支持部材３０の構成材料はＡｌＮに限らず、ＣｕＷ、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ダイヤモンドなどの熱伝導率が高い材料でもよい。
【００２２】
光素子４０は、半導体光素子４１とＰＬＣ素子４２とが近接して配置され、空間的に光結合してハイブリッド素子を構成している。
【００２３】
台座５０は、筐体１０内において、底板１１に載置されている。台座５０は、光素子４０のＰＬＣ素子４２の部分を載置するものであり、ＡｌＮ、ＣｕＷ、ＳｉＣ、ダイヤモンドなどの熱伝導率が高い材料からなる。
【００２４】
光ファイバ固定部材６０は、ＰＬＣ素子４２の先端に接合されている。光ファイバ固定部材６０は、たとえばガラスからなり、筐体１０の外部から挿入された光ファイバ７０の一端を載置し、固定するためのものである。ＰＬＣ素子４２と半導体素子４１とを筺体１０内に固定した後、蓋１３が溶接されることで、気密封止が行なわれる。なお、光ファイバ７０は単心のものやアレイ状に配列されたものを適宜用いることができる。また、光ファイバ固定部材６０および光ファイバ７０に代えてレンズ系などの空間結合系を備えるようにしてもよい。
【００２５】
つぎに、支持部材３０についてより具体的に説明する。図２は、図１に示す支持部材３０およびこれに載置される各素子の平面図である。図１、２に示すように、支持部材３０は、本体からＰＬＣ素子４２側に突出する突出部３１を有している。突出部３１は半導体光素子４１の少なくとも先端部を載置しており、半導体光素子４１とＰＬＣ素子とを空隙Ｇを介して近接させて両者の空間的な光結合を実現している。また、支持部材３０は、ＰＬＣ素子４２とは、突出部３１の周囲の部分で接着剤８０によって接着している。接着剤８０はエポキシ系またはアクリル系の樹脂接着剤である。
【００２６】
ここで、この種の光素子モジュールは、たとえば−５℃〜７５℃といった広い環境温度範囲で使用されるが、半導体光素子は室温程度のたとえば２５℃〜３５℃になるように、温度調節素子によってその温度が制御される。一方、ＰＬＣ素子は温度が制御されない。このため、環境温度が半導体光素子の制御温度よりも高い場合、たとえば７５℃の場合は、ＰＬＣ素子の温度は７５℃となる。この場合、従来の光素子モジュールでは、ＰＬＣ素子から半導体光素子に熱が流入するため、半導体光素子を所定の制御温度に冷却するために必要な温度調節素子の駆動電力が増加することを、本発明者らは見いだした。このような駆動電力の増加が発生すると、光素子モジュールの消費電力が高くなるという問題が発生する。また、ＰＬＣ素子がＭＺＩ素子を含み、ＭＺＩ素子の波長特性を制御するためにヒータで加熱されている場合には、この加熱による熱も半導体光素子に流入するため、光素子モジュールの消費電力がさらに高くなる、またはより低い環境温度でも熱の流入の問題が発生する。
【００２７】
これに対して、本実施の形態に係る光素子モジュール１００では、支持部材３０が突出部３１を有しており、突出部３１半導体光素子４１の少なくとも先端を載置して、半導体光素子４１とＰＬＣ素子とを近接させて両者の空間的な光結合を実現している。また、これとともに、支持部材３０は、ＰＬＣ素子４２とは、突出部３１の周囲の部分で接着剤８０によって接着している。これによって、ＰＬＣ素子４２から半導体光素子４１への熱の流入が大幅に低減する。
【００２８】
つぎに、光素子４０の具体的構成の一例を説明する。図３は、光素子４０の具体的構成の一例を示す図である。図３では光素子４０は光増幅素子として構成されている。
【００２９】
半導体光素子４１は、ＩｎＰ基板上に積層されたＩｎＰ半導体積層構造内に、埋め込み型の光増幅導波路４１ａがＵ字状に形成されたものである。光増幅導波路４１ａは、たとえばＧａＩｎＮＡｓＰ系半導体材料、またはＡｌＧａＩｎＡｓ半導体材料からなる活性層で構成されており、１．５５μｍ帯の波長の光を増幅することができるようにその組成が設定されている。また、ＩｎＰ基板の裏面およびＩｎＰ半導体積層構造の表面には、それぞれ不図示のｎ側電極、ｐ側電極が形成されている。なお、上記の半導体材料は例示であり、使用される半導体材料は、使用される光の波長に応じて適宜選択することができる。
【００３０】
ＰＬＣ素子４２は、シリコン基板上に積層された石英系ガラスからなるクラッド層内に、クラッド層の屈折率よりも高い屈折率を有する石英系ガラスからなるコア層で構成された各種の光導波路が形成されたものである。具体的には、ＰＬＣ素子４２は、入力光導波路４２ａと、光導波路型方向性結合器からなる３ｄＢカプラ４２ｂと、２つのアーム光導波路４２ｃ、４２ｄと、光導波路型方向性結合器からなる３ｄＢカプラ４２ｅと、出力光導波路４２ｆ、４２ｇとが順次接続されて、ＭＺＩ型の偏波分離／合成素子として構成されている。出力光導波路４２ｆには１／２波長板４２ｈが挿入されている。アーム光導波路４２ｃ、４２ｄの上方のクラッド層の表面には、ヒータ４２ｉ、４２ｊがそれぞれ形成されている。ヒータ４２ｉ、４２ｊは、アーム光導波路４２ｃ、４２ｄを局所加熱して実効屈折率を変化させることによって、ＰＬＣ素子４２の偏波分離／合成素子としての特性を、導波路構造形成後に調整するためのものである。ヒータ４２ｉ、４２ｊはたとえば金属薄膜で形成される。
【００３１】
ここでは、ヒータ４２ｉ、４２ｊは、アーム光導波路４２ｃ、４２ｄに対して、実効屈折率を恒久的に変化させる程度の熱を与え、特性を調整するものであって、調整を行った後には、半導体光素子４１の動作時には加熱を行うものではない。しかしながら、ヒータ４２ｉ、４２ｊの使用方法はこれに限られない。たとえば、ヒータ４２ｉ、４２ｊを、ヒータ４２ｉ、４２ｊの駆動中（加熱中）だけ、アーム光導波路４２ｃ、４２ｄの実効屈折率を変化させる程度の熱を発生するものとして、半導体光素子４１の動作の際にはヒータ４２ｉ、４２ｊによる加熱を常時行うようにしてもよい。
【００３２】
半導体光素子４１の光増幅導波路４１ａと、ＰＬＣ素子４２の出力光導波路４２ｆ、４２ｇとは、端面４１ｂ、４２ｋ間の空隙Ｇを介して空間的に光結合している。なお、光増幅導波路４１ａ、出力光導波路４２ｆ、４２ｇのそれぞれは、端面４１ｂまたは４２ｋの近傍において曲げ導波路となっている。これによって、端面４１ｂまたは４２ｋによって反射された光が各導波路に再び結合することが防止されている。
【００３３】
つぎに、光素子４０が図３に示す構成の場合の光素子モジュール１００の動作の一例について説明する。まず、光ファイバ７０は、ポートＣ１、Ｃ２、Ｃ３を有する光サーキュレータＣのポートＣ２に接続される。光サーキュレータＣは、ポートＣ１から任意の偏波状態を有する１．５５μｍ帯の波長の光Ｌ１が入力され、ポートＣ２から光ファイバ７０に光Ｌ１を入力させる。ＰＬＣ素子４２は、入力光導波路４２ａから光Ｌ１が入力されると、光Ｌ１をＴＭ偏波（ＰＬＣ素子４２の基板面に垂直方向の偏波）の光Ｌ１１とＴＥ偏波（ＴＭ偏波に対して垂直方向の偏波）の光Ｌ１２に偏波分離し、それぞれを出力光導波路４２ｆ、４２ｇから出力する。
【００３４】
１／２波長板４２ｈは、光Ｌ１１が入力されるとその偏波方向を９０度回転し、ＴＥ偏波の光Ｌ１３として出力し、半導体光素子４１の光増幅導波路４１ａの一端に入力させる。一方、光Ｌ１２はＴＥ偏波のままで光増幅導波路４１ａの他の一端に入力する。
【００３５】
ここで、半導体光素子４１は、ｎ側電極およびｐ側電極間に電圧を印加して電力を供給されて、活性層で構成された光増幅導波路４１ａが光増幅作用を有する状態となっている。そこで、光増幅導波路４１ａは、入力された光Ｌ１２、Ｌ１３を光増幅しながら導波し、入力された側の一端とは反対側の一端から出力する。このとき、光Ｌ１２、Ｌ１３は、いずれもＴＥ偏波として光増幅導波路４１ａを導波し、増幅されるので、半導体光素子４１が有する偏波依存利得（Polarization  Dependent  Gain：ＰＤＧ）の影響を受けずに光増幅される。
【００３６】
その後、光増幅された光Ｌ１３は、ＴＥ偏波で出力光導波路４２ｇに入力される。一方、光増幅された光Ｌ１２は、ＴＥ偏波で出力光導波路４２ｆに入力され、１／２波長板４２ｈによってＴＭ偏波とされる。その後、ＰＬＣ素子４２は、光Ｌ１２、Ｌ１３を偏波合成したものを、増幅された光Ｌ２として、入力光導波路４１ａから光ファイバ７０に出力する。光サーキュレータＣは、光ファイバ７０から入力された光Ｌ２をポートＣ２で受付け、ポートＣ３から出力する。
【００３７】
このように、光素子モジュール１００は、ＰＤＧが低い光増幅モジュールとして動作する。さらに、光素子モジュール１００では、支持部材３０が上述した構成を有することによって、ＰＬＣ素子４２から半導体光素子４１への熱の流入が大幅に低減されており、低消費電力な光増幅モジュールである。特に、半導体光素子４１の動作の際にヒータ４２ｉ、４２ｊによる加熱を常時行う構成とする場合には、この加熱による熱の流入も大幅に低減されるので、さらに好適である。
【００３８】
なお、光素子４０は、図３に示す構成の光増幅モジュールに限らず、たとえば特許文献１に開示される集積型半導体レーザ素子と同様な構成としてもよい。この場合、半導体光素子は、たとえば互いに波長が異なるレーザ光を出力する半導体レーザ素子がアレイ状に配列されたアレイ素子であり、ＰＬＣ素子は、たとえばアレイ素子の各半導体レーザ素子から出力されるレーザ光を低損失で合波することができるＭＺＩ素子である。その他、半導体光素子としては、ＤＦＢ（Distributed  Feedback）レーザ素子、ＤＲ（Distributed  Reflector）レーザ素子、ＤＢＲ（Distributed  Bragg  Reflector）レーザ素子等を用いることができる。
【００３９】
光素子モジュール１００の好ましい態様について、シミュレーション計算結果を用いてさらに説明する。まず、支持部材３０とＰＬＣ素子４２との接着面積をＳ１、支持部材３０の突出部３１と半導体光素子４１とがＰＬＣ素子４２に近接する部分の面積をＳ２、支持部材３０のＰＬＣ素子４２に対向する面（突出部３１の先端面を除く）の面積をＳｃ、突出部３１の長さをＬ１、空隙Ｇの幅をＬ２、接着剤８０の熱伝導率をｋ１、空気の熱伝導率をｋ２（ｋ２は０．０２４１Ｗ／Ｋ・ｍ）とする。
【００４０】
図４は、突出部３１と半導体光素子４１とＰＬＣ素子４２に近接する部分の面積を説明する図である。図４に斜線で示す、ＰＬＣ素子４２に対向する突出部３１の先端面と半導体光素子４１の先端面とを含む領域Ｓの面積をＳ２とする。突出部３１の先端面と半導体光素子４１の先端面とはほぼ同一面内にあるとする。
【００４１】
このとき、半導体光素子４１とＰＬＣ素子４２との温度差をΔＴとすると、ＰＬＣ素子４２から半導体光素子４１へ熱流入する熱量を所望の許容値Ｑ以下に抑制するには、以下の式（１）を満たすように各パラメータを設定すれば良い。なお、支持部材３０は熱伝導性が高いため、半導体光素子４１とほぼ同じ温度である。
【００４２】
【数３】
2014022522.tif 000005
【００４３】
なお、熱流入する熱量の許容値Ｑとしては、半導体光素子４１の発熱量の半分以下程度が好ましい。たとえば、半導体光素子４１の発熱量を１Ｗ程度とすると、Ｑはその約半分以下である０．４Ｗ以下であることが好ましい。
【００４４】
ここで、支持部材３０とＰＬＣ素子４２との接着領域以外の領域において、ＰＬＣ素子４２から支持部材３０のＰＬＣ素子４２に対向する面へと、空気を介して流入する熱量は、非常に少ないと考えられる。そこで、式（１）において（Ｓｃ−Ｓ１）ｋ２の項を省略すると以下の式（２）となる。以下では、式（２）を用いた計算結果について説明する。
【００４５】
【数４】
2014022522.tif 000006
【００４６】
図５は、突出部３１の長さＬ１と、ＰＬＣ素子４２から半導体光素子４１への熱流入との関係の一例を示す図である。ここで、環境温度は７５℃であり、ＰＬＣ素子４２のサイズは約幅１０ｍｍ×長さ２０ｍｍ×厚さ１ｍｍであり、ＰＬＣ素子４２の温度は環境温度と同じ７５℃である。また、半導体光素子４１は、サイズが約幅１．７ｍｍ×長さ１．７ｍｍ×厚さ０．１３ｍｍであり、約１Ｗの熱を発する状態で駆動されているが、温度調節素子２０によって常に３５℃になるように冷却されている。また、突出部３１は長さ方向に垂直な断面が矩形であり、その断面積は０．５ｍｍ２である。したがって、Ｓ２は０．７２ｍｍ２である。空隙Ｇの幅Ｌ２は１０μｍである。
【００４７】
図５に示すように、突出部長さが０μｍの場合には熱流入が約５Ｗと大きかったが、わずか長さ１００μｍの突出部を形成しただけで熱流入は約０．５Ｗまで低下し、突出部の効果が発揮された。突出部長さをさらに長くするにつれて熱流入はよりいっそう低減した。
【００４８】
図６は、突出部の長さと半導体光素子４１の温度との関係を示す図である。ここで、半導体光素子４１は、図５の場合と同様に、約１Ｗの熱を発する状態で駆動され、温度調節素子２０によって冷却されている。ただし、ここでは、図５の場合とは異なり、温度調節素子２０は、ＰＬＣ素子４２からの熱流入が無い状態で半導体光素子４１が約３５℃程度になるような一定駆動電流値で駆動した。その他の条件は図５の場合と同様である。
【００４９】
図６に示すように、突出部長さが０μｍの場合には、ＰＬＣ素子４２からの熱流入によって半導体素子４１の温度が高かったが、わずか長さ１００μｍの突出部を形成しただけで温度が約４０℃まで低下した。突出部長さをさらに長くするにつれて温度はよりいっそう低減し、３５℃に近くなった。ただし、突出部長さが４００μｍを超えると温度がやや上昇した。その理由は、突出部長さがあまり長くなると、温度調節素子２０が半導体光素子４１を冷却しにくくなるためと考えられる。したがって、上記条件の下では、突出部長さは１００μｍ以上であればよく、４００μｍ以下であることが好ましい。
【００５０】
つぎに、支持部材３０とＰＬＣ素子４２との接着面積Ｓ１の好ましい値について説明する。たとえば環境温度が変化した場合、筐体１０の底板１１に反りが発生する等の理由によって、ＰＬＣ素子４２と半導体光素子４１との相対位置が変動し、両者の光結合が低下するおそれがある。これに対して、支持部材３０とＰＬＣ素子４２とが強固に接着されていれば、ＰＬＣ素子４２と半導体光素子４１と相対位置が変動しにくくなり、光結合が安定するので好ましい。
【００５１】
図７は、支持部材３０とＰＬＣ素子４２との接着面積と光結合の変動との関係を示す図である。図７の縦軸は、環境温度を−５℃から７５℃まで変化させた場合の、支持部材３０とＰＬＣ素子４２との光結合の変動を、環境温度が３５℃の場合の光結合を基準とした割合で示している。突出部３１の長さは１００μｍとしている。その他の条件は図５の場合と同様である。
【００５２】
図７に示すように、接着面積が１．６ｍｍ２（破線で示す）以上であれば、光結合の変動が１０％以下となり好ましい。
【００５３】
以上説明したように、本実施の形態に係る光素子モジュール１００は、ＰＬＣ素子４２から半導体光素子４１への熱流入が抑制されているので、半導体光素子４１を冷却するために必要な温度調節素子２０の駆動電力が低減されており、より低消費電力なものである。
【００５４】
本発明に係る支持部材は、上記実施の形態のものに限られない。以下、支持部材の変形例について説明する。
【００５５】
（変形例１）
図８は、支持部材の変形例１の模式的な側面図である。図９は、図８の平面図である。図８、９に示す変形例１に係る支持部材３０Ａは、半導体光素子４１を載置する板状の突出部３１Ａが、支持部材３０Ａの本体とは別体に形成されている。突出部３１Ａは本体とは熱伝導性が高い接着剤で接着されている。熱伝導性が高い接着剤としては、熱伝導性がよいフィラーである、ＡｇやＣｕ等の金属やＡｌＮ等のフィラーを含有したものを利用できる。突出部３１Ａは本体と同一の材料、たとえばＡｌＮで構成されていることが好ましいが、本体よりも熱伝導率が高い材料で構成されていてもよい。この支持部材３０Ａは、突出部３１Ａが本体とは別体に形成されているので、作製が容易である。
【００５６】
（変形例２）
図１０は、支持部材の変形例２の模式的な側面図である。図１０に示す変形例２に係る支持部材３０Ｂは、突出部３１Ｂが、ＰＬＣ素子４２側に向かって、長さ方向に垂直な面での断面積が小さくなるようなくさび形状を有している。これによって、半導体光素子４１を載置するための機械的強度を保ちつつ、突出部３１Ｂと半導体光素子４１とがＰＬＣ素子４２に近接する部分の面積Ｓ２を小さくして熱流入をきわめて少なくすることができる。また、温度調節素子２０と半導体光素子４１との間の支持部材の断面積を比較的大きくできるので、半導体光素子４１の冷却を、より効率的にできる。
【００５７】
なお、上記変形例２では、突出部３１Ｂは、底面がテーパ状であるくさび形状を有しているが、突出部の形状は、ＰＬＣ素子４２側に向かって断面積が小さくなる形状であればよい。たとえば、突出部の底面をステップ状の形状とすることによって、ＰＬＣ素子４２側に向かって断面積がステップ状に小さくなるようにしてもよい。
【００５８】
図１１は、補強部材を備える構成の模式的な平面図である。図１１では、変形例１に係る支持部材３０Ａを用い、さらにＰＬＣ素子４２と支持部材３０Ａとの間を接続する補強部材９０を付加したものである。補強部材９０は、ＰＬＣ素子４２と支持部材３０Ａとにエポキシ系樹脂接着剤等で接着されている。なお、熱流入を抑制するために、補強部材９０の構成材料は、熱伝導率が低いたとえば石英系ガラス（２Ｗ／ｍ・Ｋ）などが好ましく、補強部材９０は半導体光素子４１から離れた位置に接着することが好ましい。このように補強部材９０を備えることによって、ＰＬＣ素子４２と半導体光素子４１との相対位置の変動が抑制され、光結合が安定するので好ましい。
【００５９】
なお、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。たとえば、実施の形態の支持部材に補強部材を付加してもよい。また、支持部材のくさび形状の突出部を本体とは別体に形成してもよい。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１０  筐体
１１  底板
１２  側壁部
１３  蓋
１４  光ファイバ挿入部
２０  温度調節素子
３０、３０Ａ、３０Ｂ  支持部材
３１，３１Ａ、３１Ｂ
４０  光素子
４１  半導体光素子
４１ａ  光増幅導波路
４１ｂ  端面
４２  ＰＬＣ素子
４２ａ  入力光導波路
４２ｂ、４２ｅ  ３ｄＢカプラ
４２ｃ、４２ｄ  アーム光導波路
４２ｆ、４２ｇ  出力光導波路
４２ｈ  １／２波長板
４２ｉ、４２ｊ  ヒータ
５０  台座
６０  光ファイバ固定部材
７０  光ファイバ
８０  接着剤
９０  補強部材
１００  光素子モジュール
Ｃ  光サーキュレータ
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３  ポート
Ｇ  空隙
Ｌ１、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ２  光
Ｓ  領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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