(57)【要約】  光モジュールは、発光部と受光部との間に設けられる第一レンズおよび第二レンズと、発光部および受光部が載置されるとともに、第一レンズおよび第二レンズが接着樹脂を介して固定される土台部材とを備える。第一レンズの第一接着面が接着樹脂を介して接着固定される第一接着方向と、第二レンズの第二接着面が接着樹脂を介して接着固定される第二接着方向とは、いずれも光の光軸方向に垂直な方向であり、第一接着面が面する向きと第二接着面が面する向きとは互いに異なる。これにより、接着樹脂の硬化収縮および経時変化に伴う体積変動によらずに、高い結合効率を実現することができる。
2019193706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する発光部と、
前記発光部が出射した光を受光する受光部と、
前記発光部と前記受光部との間に設けられ、前記発光部から出射された光の光軸方向に並んで設けられる第一レンズおよび第二レンズと、
前記発光部および前記受光部が載置されるとともに、前記第一レンズおよび前記第二レンズが接着樹脂を介して固定される土台部材と
を備え、
前記第一レンズは、接着樹脂を介して前記土台部材に固定される第一接着面を有し、
前記第二レンズは、接着樹脂を介して前記土台部材に固定される第二接着面を有し、
前記第一レンズの前記第一接着面と接着樹脂との積層方向である第一接着方向と、前記第二レンズの前記第二接着面と接着樹脂との積層方向である第二接着方向とは、いずれも前記光の光軸方向に対して垂直な方向であり、
前記第一接着面が面する向きと前記第二接着面が面する向きとは互いに異なる
光モジュール。
【請求項２】
前記第一接着面が面する向きと前記第二接着面が面する向きとは互いに１８０°異なる、請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記土台部材は、前記第一レンズと前記第二レンズとの間に設けられるポストを有し、
前記第一レンズの前記第一接着面または前記第二レンズの前記第二接着面のうち少なくとも一方は、前記ポストに接着樹脂を介して固定され、
前記ポストには前記光が通過可能な開口が形成される、
請求項１または２に記載の光モジュール。
【請求項４】
光を出射する発光部と、
前記発光部が出射した光が受光する受光部と、
前記発光部と前記受光部との間に設けられ、前記発光部から出射された光の光軸方向に並んで設けられる第一レンズおよび第二レンズと、
前記発光部および前記受光部が載置されるとともに、前記第一レンズおよび前記第二レンズが接着樹脂を介して固定される土台部材と
を備え、
前記第一レンズは、接着樹脂を介して前記土台部材に固定される第一接着面を有し、
前記第二レンズは、接着樹脂を介して前記土台部材に固定される第二接着面を有し、
前記第一レンズの前記第一接着面と接着樹脂との積層方向である第一接着方向と、前記第二レンズの前記第二接着面と接着樹脂との積層方向である第二接着方向とは、いずれも前記光の光軸方向と同一の方向である
光モジュール。
【請求項５】
前記土台部材はポストを有し、
前記第一レンズの前記第一接着面または前記第二レンズの前記第二接着面のうち少なくとも一方は、前記ポストに接着樹脂を介して固定され、
前記発光部または前記受光部は、前記ポストに当接されることにより位置決めされる、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項６】
前記土台部材は、温度調整機能を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項７】
前記土台部材は、１００Ｗ／ｍ／Ｋ以上の熱伝導率を有する請求項１〜６のいずれか一項に記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、発光部と受光部と複数のレンズとを備えた光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信デバイスの小型・低消費電力・低コスト化の要求を満たす技術として、複数の機能を１つのパッケージ内に集積する技術が注目を集めている。例えば、異なる波長の信号光を出射する複数の半導体レーザを有し、信号光を１つの出射光に合波する多レーン集積型の光送信モジュールが例として挙げられる。また、多波長が多重化された信号光を各波長の信号光に分波し、分波された信号光を電気信号に変換する受光素子が複数集積された多レーン集積型の光受信モジュールもある。さらに、任意の波長の連続光を出力する波長可変半導体レーザと、ＭＺ型の位相変調器に代表される光変調器素子とを集積した光送信モジュールも存在する。【０００３】
光モジュールの分野の重要な課題の１つが、複数の機能部品間の光学的な結合を高効率に実現することである。ここで、結合効率低下の主要因は、半導体レーザまたは光変調器素子の各機能部品、あるいは、レンズ、光フィルタまたは光ファイバの光学部品の実装位置ずれに起因する。特に、半導体デバイスでは、入出射光導波路のスポットサイズが小さいため、入出射光導波路にあるレンズのわずかな位置ずれで結合効率が著しく低下する。レンズを接着樹脂で実装する場合、接着樹脂の硬化時の収縮、または経時変化による樹脂体積の変化は不可避である。
なお、結合効率とは、光源からの出射光の光量に対して受光部に入射される光量の比率をいう。【０００４】
上記の課題を解決するため、特許文献１に記載される光学部品の接着固定方法および光学装置では、レンズを接着樹脂で固定する際に、接着樹脂の硬化収縮による変動量を予測して、予めオフセットしてレンズを光学装置に実装する。さらにレンズを固定する台座は、少なくとも２つの他の固定台座によって挟み込まれた状態となるように配置される。これにより、光学部品間の入射光強度のロスを少なくすることができる。【０００５】
また、特許文献２に記載される光学部品の接着固定方法では、異なる２つの面に接着面を有する支持部材を介して、レンズユニットを固定する。これにより、半導体レーザに対してレンズユニットを自由に位置調整して固定することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２５０００２号公報
【特許文献２】特開２００７−２１９３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載される光学部品の接着固定方法では、接着樹脂の体積変動によるレンズの実装位置の変動を抑制しているが、１つのレンズに対して２つの固定台座が必要であるため、レンズと台座との位置調整のための過程および機構が複雑で、実装コストが上昇してしまうという問題がある。【０００８】
また、特許文献２には、半導体レーザに対して自由にレンズの位置調整をすることができる技術が開示されている。特許文献２に記載される光学部品の接着固定方法では、レンズの下の接着樹脂の厚みを薄くすることで、硬化収縮に伴う光学部品の位置ずれを抑制することができる。しかし、樹脂の厚さを“０”にする事はできないため、体積変動に伴うレンズの位置ずれを完全に抑制することは難しい。また、樹脂の厚さを薄くするためには、粘度が低い樹脂を使用せざるを得ず、樹脂の選択の幅を狭めることにもなる。さらに、レンズと台座との位置調整のための過程および機構が複雑で、実装コストが上昇してしまうという問題がある。【０００９】
この発明は、このような問題を解決するためになされ、簡易なレンズの実装構造を用いた上で、高い結合効率を実現することができる光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】
【００１０】
上記の課題を解決するために、この発明に係る光モジュールは、光を出射する発光部と、発光部が出射した光を受光する受光部と、発光部と受光部との間に設けられ、発光部から出射された光の光軸方向に並んで設けられる第一レンズおよび第二レンズと、発光部および受光部が載置されるとともに、第一レンズおよび第二レンズが接着樹脂を介して固定される土台部材とを備え、第一レンズは、接着樹脂を介して土台部材に固定される第一接着面を有し、第二レンズは、接着樹脂を介して土台部材に固定される第二接着面を有し、第一レンズの第一接着面と接着樹脂との積層方向である第一接着方向と、第二レンズの第二接着面と接着樹脂との積層方向である第二接着方向とは、いずれも光の光軸方向に対して垂直な方向であり、第一接着面が面する向きと第二接着面が面する向きとは互いに異なる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係る光モジュールによれば、簡易なレンズの実装構造を用いた上で、結合効率の低下を抑制して、高い結合効率を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１に係る光モジュールを示す概略図である。
【図２】従来の例に係る光モジュールを示す概略図である。
【図３】図１に示す光モジュールおよび図２に示す従来の光モジュールの結合効率の変化を比較するグラフである。
【図４】図１に示す光モジュールの変形例を示す概略図である。
【図５】図１に示す光モジュールの変形例を示す概略図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る光モジュールを示す概略図である。
【図７】図６に示す光モジュールおよび図２に示す従来の光モジュールの結合効率の変化を比較するグラフである。
【図８】図６に示す光モジュールの変形例を示す概略図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係る光モジュールを示す概略図である。
【図１０】この発明の実施の形態４に係る光モジュールを示す概略図である。
【図１１】この発明の実施の形態５に係る光モジュールを示す概略図である。
【図１２】この発明の実施の形態６に係る光モジュールを示す概略図である。
【図１３】図１２に示す光モジュールの変形例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
なお、以下の説明において、「方向」とは３次元における直線を示す概念であり、「向き」とは、方向の情報に加えて、直線上をどちらに進むかの情報を含む概念である。すなわち、「方向」は、相対する向きを有する直線で表されるものであり、「向き」は、１個のアローヘッドを有する矢印で表されるものである。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る光モジュール１００の構成を示す概略図である。
図１に示すように、この光モジュール１００は、第一基板１１および第二基板１２と、第一基板１１および第二基板１２の各々の上に実装されたサブマウント基板２１，２２とを有する。ここで、サブマウント基板２１，２２は、例えばＡＩＮまたはアルミナにより形成される。第一基板１１に実装されるサブマウント基板２１の上には半導体レーザ３１が設けられており、第二基板１２に実装されるサブマウント基板２２の上には光変調器素子３２が設けられている。すなわち、半導体レーザ３１はサブマウント基板２１を介して第一基板１１に載置されており、光変調器素子３２はサブマウント基板２２を介して第二基板１２に載置されている。半導体レーザ３１は光７を出射し、光７は光変調器素子３２によって受光される。ここで、光７の光軸方向Ｌは、光７の光軸が延びる方向であるとともに、光７が進行する方向である。
なお、第一基板１１，第二基板１２およびサブマウント基板２１，２２は、土台部材を構成する。なお、土台部材は、複数の部材からなる場合に限定されず、単一の部材であってもよい。
また、半導体レーザ３１は発光部を構成し、光変調器素子３２は受光部を構成する。
【００１５】
半導体レーザ３１と光変調器素子３２との間には、半導体レーザ３１と光変調器素子３２とを光学的に結合するための第一レンズ４１および第二レンズ４２が設けられる。第一レンズ４１および第二レンズ４２は、半導体レーザ３１が出射する光７の光軸方向Ｌに沿って並べられ、光７は第一レンズ４１および第二レンズ４２を通過する。第一レンズ４１は第一基板１１に取り付けられ、第二レンズ４２は第二基板１２に取り付けられる。また、第二基板１２の上にはポスト６２が設けられている。ここで、第一レンズ４１の下面側には接着樹脂５１が塗布されて設けられ、第一レンズ４１は、接着樹脂５１を介して第一基板１１に直接、接着固定される。第一レンズ４１の、接着樹脂５１が設けられている側の面を第一接着面４１ａとする。また、第二レンズ４２は、接着樹脂５２を介してポスト６２に接着固定される。すなわち、第二レンズ４２は、接着樹脂５２およびポスト６２を介して第二基板１２に接合されている。第二レンズ４２の、接着樹脂５２が設けられている面を第二接着面４２ａとする。ここで、第一レンズ４１の第一接着面４１ａが面する向きをＸ１とし、第一レンズ４１の第一接着面４１ａが接着固定される方向を第一接着方向Ｍ１とする。また、第二レンズ４２の第二接着面４２ａが面する向きをＹ１とし、第二レンズ４２の第二接着面４２ａが接着固定される方向を第二接着方向Ｍ２とする。第一接着方向Ｍ１および第二接着方向Ｍ２は、どちらも光７の光軸方向Ｌに対して垂直である。また、向きＸ１と向きＹ１とは互いに９０°異なる向きである。
なお、ポスト６２は土台部材の一部を構成する。
また、接着方面とは、レンズの接着面と、接着面を接着固定するための接着樹脂との積層方向であるものとする。従って、第一接着方向Ｍ１は、第一レンズ４１の第一接着面４１ａと、第一接着面４１ａを接着固定するための接着樹脂５１との積層方向である。また、第二接着方向Ｍ２は、第二レンズ４２の第二接着面４２ａと、第二接着面４２ａを接着固定するための接着樹脂５２との積層方向である。
【００１６】
以上より、この実施の形態１に係る光モジュール１００では、第一レンズ４１の第一接着方向Ｍ１および第二レンズ４２の第二接着方向Ｍ２は、いずれも光７の光軸方向Ｌに垂直である。また、第一接着面４１ａが面する向きＸ１と第二接着面４２ａが面する向きＹ１とは互いに異なっている。これにより、接着樹脂５１，５２の硬化時の収縮および経時変化によって接着樹脂５１，５２が体積変動し、第一レンズ４１および第二レンズ４２の位置が変動してしまった場合でも、入射光強度のロスを少なくすることができる。従って、半導体レーザ３１と光変調器素子３２との結合効率の変化を抑制することが可能になる。
【００１７】
光モジュール１００の構造により半導体レーザ３１と光変調器素子３２との結合効率の変化を抑制できる効果について、以下に説明する。なお、図２は、比較のために示した従来の光モジュール２００の構成である。図１に記載された符号と同一の符号のものは、同一または同様の構造のものであるので説明を省略する。
従来の光モジュール２００は、第一レンズ４１の第一接着面４１ａが面する向きＸ２と、第二レンズ４２の第二接着面４２ａ’が面する向きＹ２とが同一である点で、光モジュール１００とは異なる。なお、光モジュール２００の第一レンズ４１の接着の方向Ｍ１’および第二レンズ４２の接着の方向Ｍ２’は、光モジュール１００の第一レンズ４１の第一接着方向Ｍ１と同一の方向であり、光７の光軸方向Ｌに対して垂直である。具体的には、図２では、第一レンズ４１は向きＸ２である下側に接着樹脂５１が塗布されて第一基板１１に固定され、第二レンズ４２も、同様に、向きＹ２である下側に接着樹脂５２が塗布されて第二基板１２に固定されている。
【００１８】
図１に示す光モジュール１００と、図２に示す従来の光モジュール２００とを比較した場合の、第一レンズ４１および第二レンズ４２の位置変動に伴う、半導体レーザ３１と光変調器素子３２との結合効率の変化の計算結果のグラフを図３に示す。
図３に示すように、第一レンズ４１または第二レンズ４２のレンズ位置変動量が０．１μｍの時は、従来の光モジュール２００での結合効率の変化が−０．３ｄＢであるのに対し、この実施の形態１に係る光モジュール１００では、結合効率の変化は−０．２３ｄＢに抑えられている。また、レンズ位置変動量が０．１６μｍの時は、従来の光モジュール２００での結合効率の変化が−０．５ｄＢであるのに対し、光モジュール１００では結合効率の変化は−０．４ｄＢに抑えられている。
【００１９】
以上より、光学結合の観点では、光７の光軸方向Ｌに垂直な方向において、同じ向きにレンズが動く従来の構造が最大の劣化の要因となるため、この実施の形態１では、劣化量が改善している。
なお、図３に示す計算結果のグラフでは、第一レンズ４１の位置変動量と第二レンズ４２の位置変動量とは同じ値としている。また、一般的に、接着樹脂は硬化時の変化も経時的な変化も、収縮方向への変動であるため、位置変動の方向は接着樹脂５１，５２の塗布方向であるものとしている。また、本計算では接着樹脂５１，５２の硬化収縮または経時変化のみを考慮に入れたが、例えば高温時の膨張を考えた場合でも、基本的には接着樹脂５１，５２は同じ方向に動くため、同様の結果となる。
【００２０】
なお、実施の形態１に係る光モジュール１００の構成は、図１に示す構成に限定されない。光モジュール１００の変形例の概略図を図４および５に示す。
第一基板１１および第二基板１２は、アルミナまたはＡＩＮのようなセラミック材料であっても、石英のようなガラスであっても、金属であってもよく、また、ＴＥＣ（Ｔｈｅｒｍｏ−ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｏｌｅｒ）のような機能部材であってもよい。例えば、図４に示すように、光モジュール１００が、土台部材として、第一基板１１および第二基板１２の代わりにＴＥＣ１１１，１１２を有する場合、ＴＥＣ１１１，１１２の温度調整機能によって、半導体レーザ３１および光変調器素子３２をより最適な温度で駆動させることができる。また、温度によって接着樹脂５１、５２の膨張収縮量を調整して、第一レンズ４１および第二レンズ４２の位置をより最適な位置に近づけることもできる。
【００２１】
また、サブマウント基板２１，２２の材料も、同様に、アルミナまたはＡＩＮのようなセラミック材料に限定されない。サブマウント基板２１，２２の材料は、石英のようなガラスであっても、金属であってもよい。また、土台部材としてのサブマウント基板２１，２２の材料が、金属またはＡＩＮのように概ね１００Ｗ／ｍ／Ｋ以上の高い熱伝導率を有する材料である場合には、半導体レーザ３１および光変調器素子３２の熱を効率よく逃がすことができる。また、半導体レーザ３１および光変調器素子３２の発熱による温度上昇の影響で接着樹脂５１，５２が余分に膨張してしまうことを防ぐこともできる。
【００２２】
また、光モジュール１００の発光部および受光部も、半導体レーザ３１および光変調器素子３２の組み合わせに限定されず、例えば、半導体レーザおよび光ファイバの組み合わせでもよい。また、発光部および受光部の組み合わせは、半導体レーザおよび光受光素子の組み合わせ、または、光ファイバおよび光受光素子の組み合わせでもよい。ここで、図５に示すように、受光部に光ファイバ１３２を用いる場合、サブマウント基板２２に、Ｖ字形状の断面を有する溝２２ａを設けて、溝２２ａに光ファイバ１３２を固定する必要がある。また、光ファイバ１３２は、金属製のサブマウント基板２２に溶接固定することができる。
【００２３】
また、ポスト６２は、第二基板１２と一体的に形成してもよく、また、第二基板１２とは異なる別部材で構成してもよい。ポスト６２と第二基板１２とを一体形成する場合は、実装工程が簡易になるため、コストを削減できる。また、ポスト６２を第二基板１２に対して別部材として固定する場合は、第一レンズ４１および第二レンズ４２の位置の調整時に、ポスト６２の位置も同時に調整することができる。これにより、接着樹脂５２の厚みを薄くすることができ、接着樹脂５２の硬化収縮または経時変化による第二レンズ４２の変動量を小さく抑えることができる。なお、ポスト６２を別部材で構成する際には、ポスト６２を、接着樹脂を用いない方法、例えば溶接またはハンダ接合によって、第二基板１２に固定することができる。これにより、第二レンズ４２が、接着樹脂５２の塗布方向、すなわち第二接着方向Ｍ２以外に対して変動することを防ぐことができ、光モジュール１００の結合効率の劣化を抑制できる。
また、第一レンズ４１および第二レンズ４２の接着樹脂５１，５２の塗布方向および向きは図１に示すものに限定されず、光７の光軸方向Ｌに垂直であればよい。
【００２４】
実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２に係る光モジュール３００の構成の概略図である。なお、図１の参照符号と同一の符号は同一または同様の構成要素であるので、以下の記載において、その詳細な説明は省略する。
図６に示すように、第一基板１１の上にはポスト６１が設けられている。また、第一レンズ４１の第一接着面４１ｂに塗布されて設けられた接着樹脂５１を介して第一レンズ４１はポスト６１に接着固定されている。
なお、ポスト６１は土台部材の一部を構成する。
【００２５】
光モジュール３００の第一レンズ４１の第一接着面４１ｂが面する向きをＸ３とし、第一レンズ４１の第一接着面４１ｂの接着の方向を第一接着方向Ｍ３とする。第一レンズ４１の第一接着方向Ｍ３は、第二レンズ４２の第二接着方向Ｍ２と同一の方向であり、光７の光軸方向Ｌに対して垂直である。また、第一接着面４１ｂが面する向きＸ３と第二接着面４２ａが面する向きＹ１とは互いに１８０°異なる向きである。
【００２６】
以上より、この実施の形態２に係る光モジュール３００では、第一レンズ４１の第一接着方向Ｍ３および第二レンズ４２の第二接着方向Ｍ２は、同一の方向であり、光７の光軸方向Ｌに垂直である。また、第一接着面４１ｂが面する向きＸ３と第二接着面４２ａが面する向きＹ１とは互いに１８０°異なっている。具体的には、図６に示すように、第一レンズ４１の第一接着面４１ｂは、光７の光軸を挟んで、光７が進行する向きに対して左側に位置する。一方、第二レンズ４２の第二接着面４２ａは、光７の光軸を挟んで、光７が進行する向きに対して右側に位置する。これにより、光モジュール３００では、接着樹脂５１，５２の収縮による第一レンズ４１および第二レンズ４２の位置ズレの影響が相殺され、結合効率の変動を、実施の形態１の光モジュール１００よりも効率よく抑制することが可能になる。
【００２７】
図６に示す光モジュール３００と、図２に示す従来の光モジュール２００とを比較した場合の、第一レンズ４１および第二レンズ４２の位置変動に伴う、半導体レーザ３１と光変調器素子３２との結合効率の変化の計算結果のグラフを図７に示す。
図７に示すように、第一レンズ４１または第二レンズ４２のレンズ位置変動量が０．１μｍの時は、従来の光モジュール２００での結合効率の変化が−０．３ｄＢであるのに対し、この実施の形態２に係る光モジュール３００では、結合効率の変化は−０．０８ｄＢに抑えられている。また、レンズ位置変動量が０．１６μｍの時は、従来の光モジュール２００での結合効率の変化が−０．５ｄＢであるのに対し、光モジュール３００では、結合効率の変化は−０．１２ｄＢに抑えられている。
なお、図７に示す計算結果のグラフでは、図３と同様に、第一レンズ４１の位置変動量と第二レンズ４２の位置変動量とは同じ値としている。また、接着樹脂は硬化時の変化も経時的な変化も、収縮方向への変動であるため、位置変動の方向は接着樹脂５１，５２の塗布方向、すなわち第一接着方向Ｍ３および第二接着方向Ｍ２であるものとしている。
【００２８】
なお、光モジュール３００の構成はこの実施の形態２に限定されない。
第一基板１１および第二基板１２は、アルミナまたはＡＩＮのようなセラミック材料であっても、石英のようなガラスであっても、金属であってもよい。また、図８に示すように、土台部材はＴＥＣ３１１，３１２のような機能部材であってもよい。
また、サブマウント基板２１，２２の材料も、同様に、アルミナまたはＡＩＮのようなセラミック材料に限定されない。
【００２９】
また、光モジュール３００の発光部および受光部も、半導体レーザ３１および光変調器素子３２の組み合わせに限定されず、例えば、半導体レーザおよび光ファイバの組み合わせでもよい。また、発光部および受光部の組み合わせは、半導体レーザおよび光受光素子の組み合わせ、または、光ファイバおよび光受光素子の組み合わせでもよい。
また、ポスト６１，６２は、第二基板１２と一体的に形成してもよく、また、第二基板１２とは異なる別部材で構成してもよい。
【００３０】
実施の形態３．
図９は、この発明の実施の形態３に係る光モジュール４００の構成の概略図である。
図９に示すように、光モジュール４００のポスト６２は、レンズ支持部６２ａを有している。レンズ支持部６２ａは、第二レンズ４２の上部に配置される。第二レンズ４２は、上面に第二接着面４２ｂを有し、第二接着面４２ｂに塗布されて設けられる接着樹脂５２により、第二レンズ４２はレンズ支持部６２ａに吊り下げられた状態で接着固定される。また、光モジュール１００と同様に、第一レンズ４１の下面側の第一接着面４１ａには接着樹脂５１が塗布されて設けられ、第一レンズ４１は、接着樹脂５１を介して第一基板１１に直接、接着固定される。
【００３１】
以上より、この実施の形態３に係る光モジュール４００では、第一レンズ４１の第一接着面４１ａが接着固定される第一接着方向Ｍ１と、第二レンズ４２の第二接着面４２ｂが接着固定される第二接着方向Ｍ５とは、いずれも上下方向を示している。すなわち、第一接着方向Ｍ１及び第二接着方向Ｍ５は、光７の光軸方向Ｌに対して垂直な方向である。また、第一接着面４１ａが面する向きＸ１と、第二接着面４２ｂが面する向きＹ４とは互いに１８０°異なる。これにより、この実施の形態３に係る光モジュール４００では、光モジュール１００，３００と同様に、半導体レーザ３１と光変調器素子３２との結合効率の変化を抑制することが可能になる。
【００３２】
また、光モジュール４００では、ポスト６２の形状とサブマウント基板２２および光変調器素子３２の厚みとは高精度に形成可能であるため、接着樹脂５２の厚みを高精度に制御可能となり、接着樹脂５１，５２の厚みを均一に設計して、接着樹脂５１，５２の硬化収縮量または経時変化による第一レンズ４１および第二レンズ４２の変動量を等しくすることができる。
なお、ポストおよびレンズ支持部による吊り下げ構造は、第二基板１２側の第二レンズ４２を接着させる場合に限定されず、第一基板１１側の第一レンズ４１をレンズ支持部に接着させてもよい。
【００３３】
実施の形態４．
図１０は、この発明の実施の形態４に係る光モジュール５００の構成の概略図である。
図１０に示すように、光モジュール５００の第二基板１２には板形状のポスト５６２が固定されている。ポスト５６２は光７の光軸上に配置される。また、ポスト５６２は、光７の光軸方向Ｌに沿って、第一レンズ４１と第二レンズ４２との間に位置するように設けられている。また、ポスト５６２には、光７が通過可能な円形状の開口５６２ａが形成される。また、ポスト５６２の上端には、レンズ支持部５６２ｂが取り付けられる。レンズ支持部５６２ｂには、第二レンズ４２の上面側の第二接着面４２ｂが接着樹脂５２を介して直接、接着固定されている。なお、レンズ支持部５６２ｂは、ポスト５６２の一部である。
なお、ポスト５６２及びレンズ支持部５６２ｂは、土台部材の一部を構成する。
【００３４】
以上より、この実施の形態４に係る光モジュール５００では、光モジュール４００と同様に、第一レンズ４１の第一接着面４１ａが面する第一接着方向Ｍ１と、第二レンズ４２の第二接着面４２ｂが面する第二接着方向Ｍ５とは、いずれも上下方向を示している。すなわち、第一接着方向Ｍ１及び第二接着方向Ｍ５は、光７の光軸方向Ｌに対して垂直な方向である。また、第一接着面４１ａが面する向きＸ１と、第二接着面４２ｂが面する向きＹ４とは互いに１８０°異なる。これにより、この実施の形態４に係る光モジュール５００では、光モジュール１００，３００，４００と同様に、半導体レーザ３１と光変調器素子３２との結合効率の変化を抑制することが可能になる。
【００３５】
また、ポスト５６２に光７が通過可能な開口５６２ａが形成されていることにより、ポスト５６２を、光７の光軸方向Ｌに沿って、第一レンズ４１と第二レンズ４２との間に配置することができる。そのため、光７の光軸方向Ｌに垂直な横方向Ｖに対して、第二基板１２の上面のスペースをより広く取ることができる。従って、複数のレンズおよび半導体素子を横方向Ｖに沿ってより密に配置することができるので、光モジュール５００の構成は、パラレル集積型の光モジュール、例えば多レーン集積光モジュールにも適用することができる。
なお、光モジュール４００と同様に、ポストおよびレンズ支持部による吊り下げ構造は、第二基板１２側の第二レンズ４２を接着させる場合に限定されず、第一基板１１側の第一レンズ４１をレンズ支持部に接着させてもよい。
【００３６】
実施の形態５．
図１１は、この発明の実施の形態５に係る光モジュール６００の構成の概略図である。
図１１に示すように、光モジュール６００の第二基板１２には直方体形状のポスト６６２が設けられている。ポスト６６２は、光７の光軸方向Ｌに沿って、第一レンズ４１と第二レンズ４２との間に配置される。ポスト６６２の高さは光７の進路よりも低くなっている。従って、ポスト６６２は光７の進行を妨げない。
【００３７】
第一レンズ４１の下端には接着樹脂６５１が塗布されており、第一レンズ４１は接着樹脂６５１を介してサブマウント基板２１に接着固定される。すなわち、第一レンズ４１は、接着樹脂６５１及びサブマウント基板２１を介して第一基板１１に固定される。ここで、接着樹脂６５１が設けられている側の第一レンズ４１の側面を第一接着面４１ｃとする。第一接着面４１ｃが接着固定される第一接着方向Ｍ６は光７の光軸方向Ｌと同一の方向である。また、第一接着面４１ｃが面する向きＸ５は、光７が出射される半導体レーザ３１に対向する向きである。
【００３８】
第二レンズ４２の下端には接着樹脂６５２が塗布されており、第二レンズ４２は接着樹脂６５２を介してポスト６６２に接着固定される。すなわち、第二レンズ４２は、接着樹脂６５２及びポスト６６２を介して第二基板１２に固定される。ここで、接着樹脂６５２が設けられている側の第二レンズ４２の側面を第二接着面４２ｃとする。第二接着面４２ｃが接着される第二接着方向Ｍ７は光７の光軸方向Ｌと同一の方向である。また、第二レンズ４２の第二接着面４２ｃが面する向きＹ５は、第一レンズ４１に対向する向きである。すなわち、第一レンズ４１の第一接着面４１ｃが面する向きＸ５と、第二レンズ４２の第二接着面４２ｃが面する向きＹ５とは同一の向きである。
【００３９】
以上より、この実施の形態５に係る光モジュール６００では、第一レンズ４１の第一接着面４１ｃの第一接着方向Ｍ６および第二レンズ４２の第二接着面４２ｃの第二接着方向Ｍ７は、いずれも光７の光軸方向Ｌと同一の方向である。これにより、接着樹脂６５１，６５２の硬化時の収縮および経時変化によって接着樹脂６５１，６５２が体積変動し、第一レンズ４１および第二レンズ４２の位置が変動してしまった場合でも、入射光強度のロスを少なくすることができる。従って、半導体レーザ３１と光変調器素子３２との結合効率の変化を抑制することが可能になる。これは、第一レンズ４１および第二レンズ４２の位置変動に対する結合効率の変化は、第一レンズ４１および第二レンズ４２が光７の光軸方向Ｌに位置変動するときが最小となることに起因する。
【００４０】
実施の形態６．
図１２は、この発明の実施の形態６に係る光モジュール７００の構成を示す概略図である。
図１２に示すように、光モジュール７００の第二基板１２には、板形状のポスト７６２が設けられている。ポスト７６２は、光７の光軸方向Ｌに沿って、第二基板１２の上面の一辺に設けられる。ポスト７６２は、光変調器素子３２が実装されている領域の近傍まで延長されている。第二レンズ４２は、第二接着面４２ａに塗布されて設けられる接着樹脂５２を介して、ポスト７６２に接着される。また、サブマウント基板２２はポスト７６２に当接している。
【００４１】
以上より、この実施の形態６に係る光モジュール７００では、光モジュール１００と同様に、第一レンズ４１の第一接着面４１ａの第一接着方向Ｍ１および第二レンズ４２の第二接着面４２ａの第二接着方向Ｍ２は、いずれも光７の光軸方向Ｌに垂直な方向である。また、第一接着面４１ａが面する向きＸ１と、第二接着面４２ａが面する向きＹ２とは互いに９０°異なる。これにより、この実施の形態６に係る光モジュール７００では、実施の形態１に係る光モジュール１００と同様に、半導体レーザ３１と光変調器素子３２との結合効率の変化を抑制することが可能になる。
【００４２】
また、ポスト７６２は、光７の光軸方向Ｌに沿って延長され、第二基板１２の上面の一辺に設けられている。そのため、光変調器素子３２を、サブマウント基板２２を介して間接的にポスト７６２に押し当てて当接させ、第二基板１２に対する光変調器素子３２の位置を決定することができる。従って、ポスト７６２に対して光変調器素子３２を高精度に位置決めすることができるため、ポスト７６２に対する第二レンズ４２の位置も確実に決めることができる。したがって、第二レンズ４２を固定するための接着樹脂５２の厚みも一意に決めることができる。一方、接着樹脂５１の厚みは、半導体レーザ３１およびサブマウント基板２１の厚みによって一意に決まるため、押し当てという簡易な方法で、接着樹脂５１，５２の厚みが等しくなるように各部材を実装することが可能となる。
【００４３】
なお、第一基板１１にポストを設け、サブマウント基板２１をポストに押し当てることで、半導体レーザ３１の位置決めをしてもよい。
また、第一基板１１および第二基板１２の両方にポストを設ける場合には、半導体レーザ３１が載ったサブマウント基板２１を押し当てるポストと、光変調器素子３２が載ったサブマウント基板２２を押し当てるポスト７６２とを、光７の光軸を挟んで互いに反対側に位置するように配置させてもよい。これにより、第一レンズ４１の接着の向きと第二レンズ４２の接着の向きとが１８０°異なる向きとなり、結合効率の変化をより確実に抑制することができる。
【００４４】
さらに、図１３は、図１２に示す光モジュール７００の変形例を示す概略図である。図１３に示すように、光モジュール７００のポスト７６２にポスト補助部材７６２ａを取り付けることもできる。これにより、光変調器素子３２を直接、ポスト７６２のポスト補助部材７６２ａに当接させることができるようになるため、より高精度な位置調整が可能となる。
【符号の説明】
【００４５】
７  光、１１  第一基板（土台部材）、１２  第二基板（土台部材）、２１，２２  サブマウント基板（土台部材）、３１  半導体レーザ（発光部）、３２  光変調器素子（受光部）、４１  第一レンズ、４１ａ，４１ｂ，４１ｃ  第一接着面、４２  第二レンズ、４２ａ，４２ｂ，４２ｃ  第二接着面、５１，５２，６５１，６５２  接着樹脂、６２，５６２  ポスト（土台部材）、５６２ａ  開口、１００，３００，４００，５００，６００，７００  光モジュール、Ｌ  光の光軸方向、Ｍ１，Ｍ３，Ｍ６  第一接着方向、Ｍ２，Ｍ５  第二接着方向、Ｘ１，Ｘ３，Ｘ５  第一接着面が面する向き、Ｙ１，Ｙ４，Ｙ５  第二接着面が面する向き。
【図１】
2019193706.tif 000003
【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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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年8月27日(2018.8.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上記の課題を解決するために、この発明に係る光モジュールは、光を出射する発光部と、発光部が出射した光を受光する受光部と、発光部と受光部との間に設けられ、発光部から出射された光の光軸方向に並んで設けられる第一レンズおよび第二レンズと、発光部および受光部が載置されるとともに、第一レンズおよび第二レンズが、所定の厚みを有する接着樹脂の層を介して固定される土台部材とを備え、第一レンズは、第一接着面を有するとともに、第一接着面のみが接着樹脂の層を介して土台部材に接着されることにより、第一レンズは土台部材に固定され、第二レンズは、第二接着面を有するとともに、第二接着面のみが接着樹脂の層を介して土台部材に接着されることにより、第二レンズは土台部材に固定され、第一レンズの第一接着面と接着樹脂の層との積層方向である第一接着方向と、第二レンズの第二接着面と接着樹脂の層との積層方向である第二接着方向とは、いずれも光の光軸方向に対して垂直な方向であり、第一接着面が面する向きと第二接着面が面する向きとは互いに異なる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する発光部と、
前記発光部が出射した光を受光する受光部と、
前記発光部と前記受光部との間に設けられ、前記発光部から出射された光の光軸方向に並んで設けられる第一レンズおよび第二レンズと、
前記発光部および前記受光部が載置されるとともに、前記第一レンズおよび前記第二レンズが、所定の厚みを有する接着樹脂の層を介して固定される土台部材と
を備え、
前記第一レンズは、第一接着面を有するとともに、前記第一接着面のみが前記接着樹脂の層を介して前記土台部材に接着されることにより、前記第一レンズは前記土台部材に固定され、
前記第二レンズは、第二接着面を有するとともに、前記第二接着面のみが前記接着樹脂の層を介して前記土台部材に接着されることにより、前記第二レンズは前記土台部材に固定され、
前記第一レンズの前記第一接着面と前記接着樹脂の層との積層方向である第一接着方向と、前記第二レンズの前記第二接着面と前記接着樹脂の層との積層方向である第二接着方向とは、いずれも前記光の光軸方向に対して垂直な方向であり、
前記第一接着面が面する向きと前記第二接着面が面する向きとは互いに異なる
光モジュール。
【請求項２】
前記第一接着面が面する向きと前記第二接着面が面する向きとは互いに１８０°異なる、請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記土台部材は、前記第一レンズと前記第二レンズとの間に設けられるポストを有し、
前記第一レンズの前記第一接着面または前記第二レンズの前記第二接着面のうち少なくとも一方は、前記ポストに前記接着樹脂の層を介して固定され、
前記ポストには前記光が通過可能な開口が形成される、
請求項１または２に記載の光モジュール。
【請求項４】
光を出射する発光部と、
前記発光部が出射した光が受光する受光部と、
前記発光部と前記受光部との間に設けられ、前記発光部から出射された光の光軸方向に並んで設けられる第一レンズおよび第二レンズと、
前記発光部および前記受光部が載置されるとともに、前記第一レンズおよび前記第二レンズが、所定の厚みを有する接着樹脂の層を介して固定される土台部材と
を備え、
前記第一レンズは、第一接着面を有するとともに、前記第一接着面のみが前記接着樹脂の層を介して前記土台部材に接着されることにより、前記第一レンズは前記土台部材に固定され、
前記第二レンズは、第二接着面を有するとともに、前記第二接着面のみが前記接着樹脂の層を介して前記土台部材に接着されることにより、前記第二レンズは前記土台部材に固定され、
前記第一レンズの前記第一接着面と前記接着樹脂の層との積層方向である第一接着方向と、前記第二レンズの前記第二接着面と前記接着樹脂の層との積層方向である第二接着方向とは、いずれも前記光の光軸方向と同一の方向である
光モジュール。
【請求項５】
前記土台部材はポストを有し、
前記第一レンズの前記第一接着面または前記第二レンズの前記第二接着面のうち少なくとも一方は、前記ポストに前記接着樹脂の層を介して固定され、
前記発光部または前記受光部は、前記ポストに当接されることにより位置決めされる、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項６】
前記土台部材は、温度調整機能を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項７】
前記土台部材は、１００Ｗ／ｍ／Ｋ以上の熱伝導率を有する請求項１〜６のいずれか一項に記載の光モジュール。
【手続補正書】
【提出日】平成30年12月14日(2018.12.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する発光部と、
前記発光部が出射した光を受光する受光部と、
前記発光部と前記受光部との間に設けられ、前記発光部から出射された光の光軸方向に並んで設けられる第一レンズおよび第二レンズと、
前記発光部および前記受光部が載置されるとともに、前記第一レンズおよび前記第二レンズが、所定の厚みを有する接着樹脂の層を介して固定される土台部材と
を備え、
前記第一レンズは、第一接着面を有するとともに、前記第一接着面のみが前記接着樹脂の層を介して前記土台部材に接着されることにより、前記第一レンズは前記土台部材に固定され、
前記第二レンズは、第二接着面を有するとともに、前記第二接着面のみが前記接着樹脂の層を介して前記土台部材に接着されることにより、前記第二レンズは前記土台部材に固定され、
前記第一レンズの前記第一接着面と前記接着樹脂の層との積層方向である第一接着方向と、前記第二レンズの前記第二接着面と前記接着樹脂の層との積層方向である第二接着方向とは、いずれも前記光の光軸方向に対して垂直な方向であり、
前記第一接着面が面する向きと前記第二接着面が面する向きとは互いに異なる
光モジュール。
【請求項２】
前記第一接着面が面する向きと前記第二接着面が面する向きとは互いに１８０°異なる、請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記土台部材は、前記第一レンズと前記第二レンズとの間に設けられるポストを有し、
前記第一レンズの前記第一接着面または前記第二レンズの前記第二接着面のうち少なくとも一方は、前記ポストに前記接着樹脂の層を介して固定され、
前記ポストには前記光が通過可能な開口が形成される、
請求項１または２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記土台部材はポストを有し、
前記第一レンズの前記第一接着面または前記第二レンズの前記第二接着面のうち少なくとも一方は、前記ポストに前記接着樹脂の層を介して固定され、
前記発光部または前記受光部は、前記ポストに当接されることにより位置決めされる、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記土台部材は、温度調整機能を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項６】
前記土台部材は、１００Ｗ／ｍ／Ｋ以上の熱伝導率を有する請求項１〜５のいずれか一項に記載の光モジュール。
【国際調査報告】
2019193706.tif 000016
2019193706.tif 000017