(57)【要約】  光信号を発信または受信する発・受光素子と，電気信号を光信号に変換するために発・受光素子を駆動する電子回路と，光信号から変換された電気信号を増幅するための電子回路とが，電気配線用基板に搭載された光サブアセンブリと，前記発・受光素子と光信号を伝送するマルチコアファイバの複数のコアと光学的にそれぞれ接続する,光路変換部付き複数の光導波路コアからなる光導波路を有する光接続部において,少なくとも一つの大きさが他の光路変換部と異なる光路変換部付き光導波路コアからなる光導波路を具備する光接続部と,当該光接続部と端面で光接続するマルチコアファイバを具備した光コネクタと,前記電気配線用基板と装置内ボードを電気的に接続可能とする電気コネクタから構成される光送受信モジュールを用いることにより、マルチコアファイバを搭載した低背で大容量の光送受信モジュールにおいて，各チャンネルの光結合効率を均一かつ高くすることができる。
2017006445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を発信または受信する発・受光素子と，電気信号を光信号に変換するために発・受光素子を駆動する電子回路と，光信号から変換された電気信号を増幅するための電子回路とが，電気配線用基板に搭載された光サブアセンブリと，前記発・受光素子と光信号を伝送するマルチコアファイバの複数のコアと光学的にそれぞれ接続する,光路変換部付き複数の光導波路コアからなる光導波路を有する光接続部において,少なくとも一つの大きさが他の光路変換部と異なる光路変換部付き光導波路コアからなる光導波路を具備する光接続部と,当該光接続部と端面で光接続するマルチコアファイバを具備した光コネクタと,前記電気配線用基板と装置内ボードを電気的に接続可能とする電気コネクタから構成されることを特徴とする光送受信モジュール。
【請求項２】
発光素子と光接続する光導波路における光導波路コアの少なくとも一つがマルチコアファイバから光路変換部の方向にコア幅がテーパ状に広くなる光導波路コアを,受光素子と光接続する光導波路における光導波路コアの少なくとも一つがマルチコアファイバから光路変換部の方向にコア幅がテーパ状に狭くなる光導波路コアを有することを特徴とする請求項１記載の光送受信モジュール。
【請求項３】
発光素子と光接続する光導波路における光導波路コアの少なくとも一つがマルチコアファイバから光路変換部の方向にコア幅と厚さがテーパ状に大きくなる光導波路コアを,受光素子と光接続する光導波路における光導波路コアの少なくとも一つがマルチコアファイバから光路変換部の方向にコア幅と厚さがテーパ状に小さくなる光導波路コアを有することを特徴とする請求項１記載の光送受信モジュール。
【請求項４】
少なくとも一つの,他の光導波路と比べて光路変換部の断面積が大きく,かつ他の光導波路と比べて光導波路コアの断面積が大きくかつ均一である光導波路を有する光接続部と,当該光導波路と光学的に接続するその他のマルチコアファイバのコアサイズより大きいコアサイズのマルチコアファイバを有することを特徴とする請求項１記載の光送受信モジュール。
【請求項５】
光を透過させるための光スルーホールを有する電気配線用基板を用い，前記光接続部上にレンズを配置または形成することを特徴とする請求項１記載の光送受信モジュール。
【請求項６】
レンズを集積した光を透過する材料でできた電気配線用基板を用いることを特徴とする請求項１記載の光送受信モジュール。
【請求項７】
光信号を発信または受信する発・受光素子と，電気信号を光信号に変換するために発・受光素子を駆動する電子回路と，光信号から変換された電気信号を増幅するための電子回路とが，電気配線用基板に搭載された光サブアセンブリと，前記発・受光素子と光信号を伝送するマルチコアファイバの複数のコアと光学的にそれぞれ接続する,光路変換部付き複数の光導波路コアからなる光導波路を有する光接続部において,少なくとも一つの光路変換部の断面積と光路変換部と反対側の光導波路端の光導波路コア断面積が異なる光導波路を有する光接続部と,当該光接続部と端面で光接続するマルチコアファイバを具備した光コネクタと,前記電気配線用基板と装置内ボードを電気的に接続可能とする電気コネクタから構成されることを特徴とする光送受信モジュール。
【請求項８】
発光素子と光接続する光導波路における光導波路コアの少なくとも一つがマルチコアファイバから光路変換部の方向にコア幅がテーパ状に広くなる光導波路コアを,受光素子と光接続する光導波路における光導波路コアの少なくとも一つがマルチコアファイバから光路変換部の方向にコア幅がテーパ状に狭くなる光導波路コアを有することを特徴とする請求項７記載の光送受信モジュール。
【請求項９】
発光素子と光接続する光導波路における光導波路コアの少なくとも一つがマルチコアファイバから光路変換部の方向にコア幅と厚さがテーパ状に大きくなる光導波路コアを,受光素子と光接続する光導波路における光導波路コアの少なくとも一つがマルチコアファイバから光路変換部の方向にコア幅と厚さがテーパ状に小さくなる光導波路コアを有することを特徴とする請求項７記載の光送受信モジュール。
【請求項１０】
少なくとも一つの,他の光導波路と比べて光路変換部の断面積が大きく,かつ他の光導波路と比べて光導波路コアの断面積が大きくかつ均一である光導波路を有する光接続部と,当該光導波路と光学的に接続するその他のマルチコアファイバのコアサイズより大きいコアサイズのマルチコアファイバを有することを特徴とする請求項７記載の光送受信モジュール。
【請求項１１】
光を透過させるための光スルーホールを有する電気配線用基板を用い，前記光接続部上にレンズを配置または形成することを特徴とする請求項７記載の光送受信モジュール。
【請求項１２】
レンズを集積した光を透過する材料でできた電気配線用基板を用いることを特徴とする請求項７記載の光送受信モジュール。
【請求項１３】
光信号を発信または受信する発・受光素子と，電気信号を光信号に変換するために発・受光素子を駆動する電子回路と，光信号から変換された電気信号を増幅するための電子回路とが，電気配線用基板に搭載された光サブアセンブリと，前記発・受光素子と光信号を伝送するマルチコアファイバの複数のコアと光学的にそれぞれ接続する,光路変換部付き複数の光導波路コアからなる光導波路を有する光接続部において,少なくとも一つの大きさが他の光路変換部と異なる光路変換部付き光導波路コアからなる光導波路を具備する光接続部と,当該光接続部と端面で光接続するマルチコアファイバを具備した光コネクタと,前記電気配線用基板と装置内ボードを電気的に接続可能とする電気コネクタから構成される光送受信モジュールを装置内ボード上または装置筺体面に搭載することを特徴とする情報装置。
【請求項１４】
光信号を発信または受信する発・受光素子と，電気信号を光信号に変換するために発・受光素子を駆動する電子回路と，光信号から変換された電気信号を増幅するための電子回路とが，電気配線用基板に搭載された光サブアセンブリと，前記発・受光素子と光信号を伝送するマルチコアファイバの複数のコアと光学的にそれぞれ接続する,光路変換部付き複数の光導波路コアからなる光導波路を有する光接続部において,少なくとも一つの光路変換部の断面積と光路変換部と反対側の光導波路端の光導波路コア断面積が異なる光導波路を有する光接続部と,当該光接続部と端面で光接続するマルチコアファイバを具備した光コネクタと,前記電気配線用基板と装置内ボードを電気的に接続可能とする電気コネクタから構成される光送受信モジュールを装置内ボード上または装置筺体面に搭載することを特徴とする情報装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，信号伝送・処理装置間内における大容量信号処理を可能にする光送受信モジュールならびにそれを用いた情報装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターコネクト技術は，信号を伝送する距離によって，装置間伝送，装置内伝送（バックプレーン），チップ間伝送に分けられる。いずれの伝送も電気伝送が用いられてきたが，要求される伝送速度が増すにつれて，伝送距離が長い装置間伝送から光インターコネクト技術が導入され始めてきた。電気信号伝送は速度が増加するにつれ伝送損失が飛躍的に大きくなるため，伝送距離を長くすることは困難になる。低誘電率基板の適用やプリエンファシスならびにイコライザーなどの付加回路によって，これまで伝送速度ならびに伝送距離の増加を図ってきたが，これらの技術を用いても，バックプレーン伝送に相当する伝送速度と伝送距離は，それぞれ，１０Ｇｂｐｓが電気伝送の限界と言われている（非特許文献１）。【０００３】
基幹ルータや大規模サーバの装置内ボード間を接続するバックプレーンの伝送容量は２００８年に１Ｔｂｐｓを超え，今後，１年に１．５倍のペースで増加することが予想されている。２０１５年以降には，２５Ｇｂｐｓを超える伝送技術が必要であり，電気バックプレーンの帯域制限が深刻になる。この電気バックプレーンの帯域ボトルネックを解消する手段として，すでに述べた通り，バックプレーンの光化技術（光バックプレーン技術）の導入が期待されている。光は電気と異なり，非干渉性であるため，伝送路間隔を狭ピッチ化しても，伝送路間相互作用が原因として生じるクロストークは発生しない。さらに，光の反射による損失や伝送損失に関しても，周波数依存性が非常に小さいため，制御が容易である。このように，高周波伝送路の光化は，従来の電気伝送に比べて，大容量伝送の可能性を秘めており，光インターコネクト技術（光送受信モジュール，光ファイバ配線）に関する開発が盛んになってきている。【０００４】
光インターコネクト向け光送受信モジュールは，光サブアセンブリ，発・受光素子，発・受光素子と光伝送媒体（光ファイバまたは光導波路）を光学的に結合可能にする光コネクタ，発・受光素子を駆動する電子回路，電子回路と装置内ボードを電気的に接続する電気コネクタとから構成される。光送受信モジュールはこの装置内ボード（ここで，装置内ボートとは，伝送装置内におけるインターフェースボードとスイッチＬＳＩなどのスイッチボードのことを示す）上に電気的に接続された後，搭載される。この光サブアセンブリは，光信号を発信するレーザダイオードと光信号を電気信号に変換するフォトダイオードの発・受光素子と，光信号を電気信号に変換するためにレーザダイオードを駆動するレーザドライバ電子回路とフォトダイオードからの電気信号を増幅するためのトランスインピーダンス電子回路が電気配線用基板に搭載されている。【０００５】
今後さらなる伝送容量の増大に伴い，光インターコネクトの伝送容量の増大も必須になると予想される。光インターコネクトの伝送容量を増大する手段として，１）チャンネル当たりの伝送速度を上げる，２）波長多重方式を用いる，３）空間多重方式を用いるなどの方法がある。【０００６】
近年，３）の空間多重方式として，マルチコアファイバを用いる方式が提案されている（非特許文献２）。マルチコアファイバとは，共通のクラッド内に（すなわち，一芯に）複数のコアが存在する光ファイバである。そのクラッド径は，最大で，従来の光ファイバの径の２倍以下であるため，空間多重による伝送容量の増大に加えて，空間利用効率が高く，狭い空間に多数の光ファイバを配線する光インターコネクトにおいて有効である。また，柔軟性も高く，特に装置内配線の場合に有効である。【０００７】
これまで報告されているマルチコアファイバを用いた光インターコネクト向け光送受信モジュールの形態として，以下の二種類の形態がある。【０００８】
第一のモジュール形態では，マルチコアファイバのコア配置（同心円状）に合せて，発・受光素子を配置している。この場合，バットジョイント法（突きわせ法）により，マルチコアファイバと発・受光素子の光結合をとっている（非特許文献３）。第二のモジュール形態では，マルチコアファイバのコア配置に合せて，光導波路ならびに発・受光素子と光学的に接続しているグレーティングカプラーを配置している。この場合も，バットジョイント法により，マルチコアファイバとグレーティングカプラーとの光結合をとっている（特許文献１）。【０００９】
他の空間多重方式として，従来の単一コアを有する光ファイバが２次元に配列されている多芯コネクタ（一段には通常１２芯の光ファイバが並ぶため，ｎ段の場合の光ファイバの総芯数は１２×ｎ芯になる）を用いる方法がある。
この場合，光導波路が多段（積層）になり,光導波路と発・受光素子との距離が大きくなるため,光結合効率は悪くなる課題があり，それを解決する手段として，光ピン方式（非特許文献４）ならびに多芯光路変換コネクタを用いた方式（非特許文献５）が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特表２０１２−５１４７８６
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】小倉：“光インターコネクト用光送受信器の最新技術”，Ｏｐｌｕｓ Ｅ，ｐ．１４０  （２００７）．
【非特許文献２】中沢ら：”光通信はエクサビットをめざす“，ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ，Ｎｏ．６，ｐ．５８（２０１３）
【非特許文献３】Ｂ．Ｇ．Ｌｅｅ  ｅｔ  ａｌ．：“Ｅｎｄ−ｔｏ−Ｅｎｄ  Ｍｕｌｔｉｃｏｒｅ  Ｍｕｌｔｉｍｏｄｅ  Ｆｉｂｅｒ  Ｏｐｔｉｃ  ＬｉｎｋＯｐｅｒａｔｉｎｇ  ｕｐｔｏ１２０Ｇｂ／ｓ”，Ｊ．  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｖｏｌ．３０，Ｎｏ．６，ｐ．８８６  （２０１２）．
【非特許文献４】村田ら：“光表面実装技術向け光ピンの光導波路への結合”,エレクトロニクス実装学会誌,  ８,（１）,ｐ．５２（２００５）
【非特許文献５】Ｙ．Ｍａｔｓｕｏｋａ  ｅｔ  ａｌ．”Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ  ｗｉｔｈ  ａｎ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ｆｏｒ  ４８０−Ｇｂｐｓ／ｃｍ２  Ｈｉｇｈ−ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｃｔｉｏｎｓ”，ＯＦＣ／ＮＦＯＥＣ２０１０，ＯｔｈＡ５８，Ｍａｒｃｈ  ２１−２５，（２０１０）
【非特許文献６】小柴ら：”空間多重伝送用マルチコアファイバ“，フジクラ技報，第１２１号，Ｖｏｌ．２  （２０１１）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
［背景技術］で述べた従来型の二種類のマルチコアファイバを搭載した光インターコネクト向け光送受信モジュールには，次のような課題がある。第一の光送受信モジュール形態では，マルチコアファイバの端面が発・受光素子面に突き合わせた形態をとるため，マルチコアファイバは光サブアセンブリ面に垂直になる。このモジュールを装置内ボード上に搭載した場合，光サブアセンブリがボード面に対して垂直になるため，高背になり，装置内ボード間距離が短い場合，装置内ボード上に搭載できない問題が生じる。この問題を解決する手段として，マルチコアファイバを曲げて，光サブアセンブリ面をボード面に水平にして搭載することが考えられる。しかし，マルチコアファイバは従来の（シングルコア）シングルモードファイバに比べて曲げ損失が大きいため，ファイバを曲げることで低背化を行うことは困難である。因みに，曲げ半径５ｍｍに対して，シングルモードファイバの曲げ損失は１ｄＢ以下，マルチコアファイバの曲げ損失は３．４ｄＢである（非特許文献６）。【００１３】
第二の光送受信モジュール形態においても，第一の形態と同様の問題が生じる。この第二の形態では，マルチコアファイバは光サブアセンブリ面に形成されたグレーティングカプラーとバットジョイント結合しているため，本モジュールを装置内ボード上に搭載する場合，光サブアセンブリ面は装置内ボード面に対して垂直になる。その結果，高背になり，第一の形態と同様に，低背化のためにはマルチコアファイバを曲げる必要がある。【００１４】
以上の２つのマルチコアファイバを搭載した光送受信モジュール形態の課題を解決する方法は，マルチコアファイバを搭載した光コネクタ部と光路変換部付き光導波路部を端面で接続した光接続部を用いることである。しかし、一芯当たりの伝送容量を大きくするため，出来る限り多くのコアを有するマルチコアファイバを用いる場合，上記多芯光ファイバの場合と同様，下段と上段の光導波路で光結合効率に差が生じる。このことを，図３を用いて説明する。図３（ａ）はマルチコアファイバと光導波路の端面接続の一例である（図３（ｂ），（ｃ）,（ｄ）,（ｅ）で示している発・受光素子とレンズは省略）。図３（ｂ）は，図３（ａ）の光導波路コアと発光素子の光結合効率が悪い様子を示した光接続部の断面図である。図３（ｃ）は，図３（ａ）の光導波路コアと発光素子の光結合効率が良い様子を示した光接続部の断面図である。この例では，最下段の光導波路と発光素子との光結合効率が高くなるようにレンズを設計している。この結果，図３（ｂ）に示す通り，光ビーム径が最上段の光導波路の光路変換部の領域と比べて大きくなるため，光結合効率は低くなる。さらに,図３（ｄ）は，図３（ａ）の光導波路コアと受光素子の光結合効率が良い様子を示した光接続部の断面図である。また図３（ｅ）は，図３（ａ）の光導波路コアと受光素子の光結合効率が悪い様子を示した光接続部の断面図である。最下段の光導波路と受光素子との距離が大きいため,レンズ径に比べて光ビームのスポット径が大きくなり,これらの間の光結合効率が低くなる。そこで，本発明の目的は，各チャンネルの光結合効率が均一で高く，低背化が可能な，マルチコアファイバと光導波路が端面で接続している光接続部を有する光送受信モジュールを提供することにある。また,本課題を解決する手段として,各光導波路に対して，曲率ならびに大きさが異なるレンズを用いる方法も考えられるが,異なるレンズを形成することは困難またはコスト高になる。従って，各光導波路に対して同じレンズを用いることが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために，本発明の特徴は， 
（１）光信号を発信または受信する発・受光素子と，電気信号を光信号に変換するために発・受光素子を駆動する電子回路と，光信号から変換された電気信号を増幅するための電子回路とが，電気配線用基板に搭載された光サブアセンブリと，前記発・受光素子と光信号を伝送するマルチコアファイバの複数のコアと光学的にそれぞれ接続する,光路変換部付き複数の光導波路コアからなる光導波路を有する光接続部において,少なくとも一つの大きさが他の光路変換部と異なる光路変換部付き光導波路コアからなる光導波路を具備する光接続部と,当該光接続部と端面で光接続するマルチコアファイバを具備した光コネクタと,前記電気配線用基板と装置内ボードを電気的に接続可能とする電気コネクタから構成される光送受信モジュールにある。
（２）（１）において、発光素子と光接続する光導波路における光導波路コアの少なくとも一つがマルチコアファイバから光路変換部の方向にコア幅がテーパ状に広くなる光導波路コアを,受光素子と光接続する光導波路における光導波路コアの少なくとも一つがマルチコアファイバから光路変換部の方向にコア幅がテーパ状に狭くなる光導波路コアを有することが望ましい。
（３）（１）において、発光素子と光接続する光導波路における光導波路コアの少なくとも一つがマルチコアファイバから光路変換部の方向にコア幅と厚さがテーパ状に大きくなる光導波路コアを,受光素子と光接続する光導波路における光導波路コアの少なくとも一つがマルチコアファイバから光路変換部の方向にコア幅と厚さがテーパ状に小さくなる光導波路コアを有することが望ましい。
（４）（１）において、少なくとも一つの,他の光導波路と比べて光路変換部の断面積が大きく,かつ他の光導波路と比べて光導波路コアの断面積が大きくかつ均一である光導波路を有する光接続部と,当該光導波路と光学的に接続するその他のマルチコアファイバのコアサイズより大きいコアサイズのマルチコアファイバを有することが好ましい。
（５）（１）において、光を透過させるための光スルーホールを有する電気配線用基板を用い，前記光接続部上にレンズを配置または形成することが好ましい。
（６）（１）において、レンズを集積した光を透過する材料でできた電気配線用基板を用いることが好ましい。
また、（７）光信号を発信または受信する発・受光素子と，電気信号を光信号に変換するために発・受光素子を駆動する電子回路と，光信号から変換された電気信号を増幅するための電子回路とが，電気配線用基板に搭載された光サブアセンブリと，前記発・受光素子と光信号を伝送するマルチコアファイバの複数のコアと光学的にそれぞれ接続する,光路変換部付き複数の光導波路コアからなる光導波路を有する光接続部において,少なくとも一つの光路変換部の断面積と光路変換部と反対側の光導波路端の光導波路コア断面積が異なる光導波路を有する光接続部と,当該光接続部と端面で光接続するマルチコアファイバを具備した光コネクタと,前記電気配線用基板と装置内ボードを電気的に接続可能とする電気コネクタから構成される光送受信モジュールにある。
（８）（７）において、発光素子と光接続する光導波路における光導波路コアの少なくとも一つがマルチコアファイバから光路変換部の方向にコア幅がテーパ状に広くなる光導波路コアを,受光素子と光接続する光導波路における光導波路コアの少なくとも一つがマルチコアファイバから光路変換部の方向にコア幅がテーパ状に狭くなる光導波路コアを有することが好ましい。
（９）（７）において、発光素子と光接続する光導波路における光導波路コアの少なくとも一つがマルチコアファイバから光路変換部の方向にコア幅と厚さがテーパ状に大きくなる光導波路コアを,受光素子と光接続する光導波路における光導波路コアの少なくとも一つがマルチコアファイバから光路変換部の方向にコア幅と厚さがテーパ状に小さくなる光導波路コアを有することが好ましい。
（１０）（７）において、少なくとも一つの,他の光導波路と比べて光路変換部の断面積が大きく,かつ他の光導波路と比べて光導波路コアの断面積が大きくかつ均一である光導波路を有する光接続部と,当該光導波路と光学的に接続するその他のマルチコアファイバのコアサイズより大きいコアサイズのマルチコアファイバを有することが好ましい。
（１１）（７）において、光を透過させるための光スルーホールを有する電気配線用基板を用い，前記光接続部上にレンズを配置または形成することが好ましい。
（１２）（７）において、レンズを集積した光を透過する材料でできた電気配線用基板を用いることが好ましい。
また、（１３）光信号を発信または受信する発・受光素子と，電気信号を光信号に変換するために発・受光素子を駆動する電子回路と，光信号から変換された電気信号を増幅するための電子回路とが，電気配線用基板に搭載された光サブアセンブリと，前記発・受光素子と光信号を伝送するマルチコアファイバの複数のコアと光学的にそれぞれ接続する,光路変換部付き複数の光導波路コアからなる光導波路を有する光接続部において,少なくとも一つの大きさが他の光路変換部と異なる光路変換部付き光導波路コアからなる光導波路を具備する光接続部と,当該光接続部と端面で光接続するマルチコアファイバを具備した光コネクタと,前記電気配線用基板と装置内ボードを電気的に接続可能とする電気コネクタから構成される光送受信モジュールを装置内ボード上または装置筺体面に搭載する情報装置にある。
また、（１４）光信号を発信または受信する発・受光素子と，電気信号を光信号に変換するために発・受光素子を駆動する電子回路と，光信号から変換された電気信号を増幅するための電子回路とが，電気配線用基板に搭載された光サブアセンブリと，前記発・受光素子と光信号を伝送するマルチコアファイバの複数のコアと光学的にそれぞれ接続する,光路変換部付き複数の光導波路コアからなる光導波路を有する光接続部において,少なくとも一つの光路変換部の断面積と光路変換部と反対側の光導波路端の光導波路コア断面積が異なる光導波路を有する光接続部と,当該光接続部と端面で光接続するマルチコアファイバを具備した光コネクタと,前記電気配線用基板と装置内ボードを電気的に接続可能とする電気コネクタから構成される光送受信モジュールを装置内ボード上または装置筺体面に搭載する情報装置にある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明を用いることにより，マルチコアファイバを搭載した低背で大容量の光送受信モジュールにおいて，各チャンネルの光結合効率を均一かつ高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の光送受信モジュールの第１基本形態の断面図。
【図２】本発明の光送受信モジュールの第２基本形態の断面図。
【図３（ａ）】従来の光導波路とマルチコアファイバからなる光接続構造の課題を説明する図であり、マルチコアファイバと光導波路の端面接続の一例を示す図。
【図３（ｂ）】従来の光導波路とマルチコアファイバからなる光接続構造の課題を説明する図であり、光導波路コアと発光素子の光結合効率が悪い様子を示した光接続部の断面図。
【図３（ｃ）】従来の光導波路とマルチコアファイバからなる光接続構造の課題を説明する図であり、光導波路コアと発光素子の光結合効率が良い様子を示した光接続部の説明図。
【図３（ｄ）】従来の光導波路とマルチコアファイバからなる光接続構造の課題を説明する図であり、光導波路コアと受光素子の光結合効率が良い様子を示した光接続部の断面図。
【図３（ｅ）】従来の光導波路とマルチコアファイバからなる光接続構造の課題を説明する図であり、光導波路コアと受光素子の光結合効率が悪い様子を示した光接続部の断面図。
【図４（ａ）】本発明の光送受信モジュールにおける光接続部の第１形態の鳥瞰図（発光素子の場合）。
【図４（ｂ）】本発明の光送受信モジュールにおける光接続部の第１形態を上から見た図（発光素子の場合）。
【図５（ａ）】本発明の光送受信モジュールにおける光接続部の第１形態の鳥瞰図（受光素子の場合）。
【図５（ｂ）】本発明の光送受信モジュールにおける光接続部の第１形態を上から見た図（受光素子の場合）。
【図６（ａ）】本発明の光送受信モジュールにおける光接続部の第２形態の鳥瞰図  （発光素子の場合）。
【図６（ｂ）】本発明の光送受信モジュールにおける光接続部の第２形態の断面図（発光素子の場合）。
【図６（ｃ）】本発明の光送受信モジュールにおける光接続部の第２形態を上から見た図（発光素子の場合）。
【図７（ａ）】本発明の光送受信モジュールにおける光接続部の第２形態の鳥瞰図  （受光素子の場合）。
【図７（ｂ）】本発明の光送受信モジュールにおける光接続部の第２形態の断面図（受光素子の場合）。
【図７（ｃ）】本発明の光送受信モジュールにおける光接続部の第２形態を上から見た図（受光素子の場合）。
【図８（ａ）】本発明の光送受信モジュールにおける光接続部の第３形態の鳥瞰図  （発・受光素子の場合）。
【図８（ｂ）】本発明の光送受信モジュールにおける光接続部の第３形態の断面図（発・受光素子の場合）。
【図８（ｃ）】本発明の光送受信モジュールにおける光接続部の第３形態を上から見た図（発・受光素子の場合）。
【図９】本発明の光電気変換モジュールを搭載した情報装置の説明図。
【図１０】スイッチＬＳＩに近接して光電気変換モジュールを配置した場合の実装構成図。
【図１１】図８の断面を示す図。
【図１２（ａ）】光導波路の構成図（鳥瞰図）。
【図１２（ｂ）】光導波路の構成図（断面図）。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に，図面を用いて，本発明の実施形態を詳細に述べる。
【実施例１】
【００１９】
請求項１記載の光送受信モジュールの一つ目の実施例について，図１,図３,図４,図５,図１２を用いて説明する。【００２０】
発・受光素子アレイ１と電子回路アレイ２（発光素子駆動回路または電気信号増幅回路）を，電気配線用基板３にフリップチップ搭載する。電気配線用基板３は，光を透過させるためのスルーホール４３を有する。光素子である発光素子と受光素子の材料として，InP系化合物半導体またはSi，Ge半導体などが適用できる。電子回路の材料としては，SiまたはSiGeなどが適用できる。発・受光素子アレイ１と電子回路アレイ２を搭載した電気配線用基板３の面と反対側の面に光を集光するためのレンズアレイ４を形成する。レンズアレイ４は，例えばレンズシートでも，または光路変換部付き光導波路６とクラッド部１３からなる光導波路構造に集積されたレンズでも良い。光導波路６は，各光導波路に個別の光路変換部を有する。ここで，光導波路の材料として，ポリマー材料などが適用できる。光導波路６の光路変換部４６（光導波路６の詳細は図１２（ａ）,（ｂ）に記載している）と反対側の端面は，マルチコアファイバ８を一芯または二芯以上具備したマルチコアファイバ光コネクタ７の端面と光学的結合損失が最小になるように接続されている。ここでマルチコアファイバのコア数は１２,コア配列は正方格子とした。しかし,本発明は,他のコア数,他の配列のマルチコアファイバにも適用できる。マルチコアファイバ光コネクタ７は，例えば，従来の多芯ファイバコネクタの一つであるＭＴコネクタにマルチコアファイバを実装したものが考えられる。マルチコアファイバ光コネクタ７は，電気配線用基板３に接着剤で固定する。または，取り外しができるように，光コネクタのレセプタクルを電気配線用基板３に接着固定し，その光コネクタのレセプタクルにマルチコアファイバ光コネクタ７をガイドピンと板ばねなどで固定する方法も考えられる。【００２１】
光導波路６の構造について説明する。光導波路６は光路変換部４６と光導波路コア４７からなり，図１２（ａ），（ｂ）に詳細を記載している。以下，図３，４、５では，煩雑さを避けるため，光導波路のみを表示し，その構成部である光路変換部４６と光導波路コア４７は省略する。【００２２】
まず初めに,発光素子アレイに対する光導波路構造について説明する。本実施例では,図３（ｂ）,（ｃ）ですでに説明した通り,発光素子のチャネル間の光結合効率の不均一性を解決するため,  図４（ａ），（ｂ）に示す通り, 最上段の光導波路１９のコアとして,マルチコアファイバから光路変換部４６の方向にコア幅がテーパ状に広くなるコアを用いる。光路変換部４６は,光ビームスポット２０のサイズより大きいため,高い光結合効率を実現できる。テーパ形状は,光がモードの励起状態を維持しながら伝搬するように,コア幅を断熱的に変化させたものとする。これによって,急激にコア幅を変化させた際に生じる伝搬損失を低減することができる。【００２３】
次に受光素子に対する光導波路構造について説明する。本実施例では,図３（ｄ）,（ｅ）ですでに説明した通り,受光素子のチャネル間の光結合効率の不均一性を解決するため,  図５（ａ），（ｂ）に示す通り, 最下段の光導波路１９のコアとして,マルチコアファイバから光路変換部４６の方向にコア幅がテーパ状に狭くなるコアを用いる。光路変換部４６から出射される光ビームスポット２０のサイズは小さくなるため,レンズに到達した際,その径内に入るため,高い光結合効率を実現できる。 
図１に記載した電気コネクタ９は一次元配列型のインライン型コネクタまたは二次元配列型の電気コネクタを用いることができ，電気配線用基板３に電気的に接続されている。この電気コネクタ９を装置内ボード１１上に搭載された電気コネクト用ソケット１０に接続することで，放熱器１２と，光サブアセンブリ５（光サブアセンブリ５は発・受光素子１，電子回路２，電気配線用基板３から構成される）と，光路変換部付き光導波路６とマルチコアファイバ光コネクタ７とマルチコアファイバ８から構成される光接続部と，電気コネクタ９からなる本発明の光送受信モジュールを装置内ボード１１上に搭載できる。放熱器１２の材料として，熱伝導性がよく，熱膨張率の小さいタングステン，モリブデンの単体と，タングステン，モリブデンと銅との複合材料及びアルミシリコンカーバイト，窒化アルミニウムセラミックスの複合材料などが適用できる。【００２４】
図９に光送受信モジュールを情報装置に適用した場合の例を示す。本情報装置は，複数のラインカード２８とスイッチカード３５とそれらカード間を接続するバックプレーン光ファイバ３０，バックプレーン２９から構成される。ラインカード２８には，バックプレーンコネクタ３１，電源コネクタ３２,上記の光送受信モジュール３３，電子回路３４，インターフェースカード２７が搭載されている。スイッチカード３５には，バックプレーンコネクタ３１，電源コネクタ３２，上記の光送受信モジュール３３,電子回路３４が搭載されている。
【実施例２】
【００２５】
実施例１とは異なる光導波路構造を有する第２の形態について，図６と図７を用いて説明する。まず初めに,発光素子に対する光導波路構造について説明する。発光素子のチャネル間の光結合効率の不均一性を解決するため,  図６（ａ），（ｂ）に示す通り, 最上段光導波路２１のコアとして,マルチコアファイバから光路変換部４６の方向にコア幅とコア厚がテーパ状に大きくなるコアを用いる。実施例１と同様，図の煩雑さを避けるため，図６では光路変換部４６は省略している（光導波路の詳細は図１２に記載している）。光路変換部４６は,光ビームスポット２０のサイズより大きいため,高い光結合効率を実現できる。テーパ形状は,伝搬損失を低減するため,コア幅とコア厚を断熱的に変化させたものとする。次に受光素子に対する光導波路構造について説明する。受光素子のチャネル間の光結合効率の不均一性を解決するため,  図7（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す通り, 最下段の光導波路２１のコアとして,マルチコアファイバから光路変換部４６の方向にコア幅とコア厚がテーパ状に狭くなるコアを用いる（図６と同様，光路変換部４６を省略しているので，図１２（ａ），（ｂ）を参照）。光路変換部４６から出射される光ビームスポット２０のサイズは小さくなるため,レンズに到達した際,そのサイズ内に入るため,高い光結合効率を実現できる。 
【実施例３】
【００２６】
本実施例１，２とは異なる光導波路構造を有する第３の形態について，図８を用いて説明する。発・受光素子のチャネル間の光結合効率の不均一性を解決するため,  図８（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す通り, 最上段の光導波路２２のコアとして,他の光導波路６のコアに比べて,断面積が大きくなるコアを用いる。発光素子に対する光路変換部４６は,光ビームスポット２０のサイズより大きいため,高い光結合効率を実現できる。実施例１と同様，図の煩雑さを避けるため，図８では光路変換部４６は省略している（光導波路の詳細は図１２（ａ），（ｂ）に記載している）。【００２７】
受光素子に対しては, 光路変換部４６から出射する際の光ビームスポットサイズは,他の光路変換部４６からのものより大きくなる。しかし,レンズまでの距離が短いため,光のビーム広がりが小さく, 高い光結合効率を実現できる。この場合, 最上段の光導波路２２のコアに対するマルチコアファイバのコア１４は,他のマルチコアファイバのコア４５より大きくする。
【実施例４】
【００２８】
本実施例では，図１記載の光送受信モジュール構成の中で,電気配線用基板３が異なる（図２）。  発・受光素子アレイ１と電子回路２（発光素子駆動回路または電気信号増幅回路）を，電気配線用基板３にフリップチップ搭載する。電気配線用基板３は，発光素子からの光を透過させる材料からできている。例えば，光の波長が1μｍ以上の場合，電気配線用基板３の材料としてＳｉが用いられる。発・受光素子アレイ１と電子回路２を搭載した電気配線用基板３の面と反対側の面に光を集光するためのレンズ４を形成する。その他の構成は,図１記載のものと同じである。
【実施例５】
【００２９】
本実施例では，本発明の光送受信モジュールを，装置内ボード上のスイッチＬＳＩ３７に近接して配置する場合の例について，図１０を用いて説明する。装置内ボード上に，インターポーザ３６の裏面にスイッチＬＳＩ３７を，表面に光送受信モジュールを実装している。インターポーザ３６を用いることで，高密度の電気配線が可能になるため，多くの光送受信モジュールをスイッチＬＳＩ３７に近接させて配置することが可能になる。ここでインターポーザ３６の材料としてＳｉなどが適用される。図１１は，インターポーザ３６を介したスイッチＬＳＩ３７と光送受信モジュールの接続構成例の断面図を示している。
【符号の説明】
【００３０】
１    発・受光素子アレイ、２    電子回路アレイ、３    電気配線用基板、
４    レンズアレイ、５    光サブアセンブリ、６    光導波路、７    マルチコアファイバ光コネクタ、８    マルチコアファイバ、９    電気コネクタ、
１０  電気コネクタ用ソケット、１１  装置内ボード、１２  放熱器、１３  光路変換部付き光導波路のクラッド部、１４  マルチコアファイバのコア部、１５  マルチコアファイバのクラッド部、１６  光導波路基板、１７  発光素子アレイ、１８  光ビーム、１９  光導波路のコア部、２０  光ビームスポット、２１  光導波路のコア部、２２  光導波路のコア部、２３  バックプレーンコネクタ、２４  電源コネクタ、２５  光送受信モジュール、２６  電子回路、２７  インターフェースカード、２８  ラインカード、２９  バックプレーン、３０  バックプレーン光ファイバ、３１  バックプレーンコネクタ、３２  電源コネクタ、３３  光送受信モジュール、３４  電子回路、３５  スイッチカード、３６  インターポーザ、３７  スイッチLSI、３８  電子部品、３９  ヒートシンク、４０  半田バンプ、４１  ビア配線、４２  放熱用ビア配線、４３  スルーホール、４４  受光素子アレイ、４５  マルチコアファイバのコア、４６  光路変換部、４７  光導波路コア。
【図１】
2017006445.tif 000003
【図２】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図３（ｃ）】
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【図３（ｄ）】
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【図３（ｅ）】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図５（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図６（ｃ）】
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【図７（ａ）】
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【図７（ｂ）】
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【図７（ｃ）】
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【図８（ａ）】
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【図８（ｂ）】
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【図８（ｃ）】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２（ａ）】
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【図１２（ｂ）】
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【国際調査報告】
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