(57)【要約】【課題】  光学モジュールに関し、光スイッチが作り込まれた光導波路基板を含む光学モジュールに於ける電極配線密度を簡単且つ容易に向上して多チャネル化に対応することを可能にし、データ処理量増大の希求に応えようとする。【解決手段】  基板１２上に光学材料からなるコア層１４とクラッド層１３及び１５とで形成された光導波路及び該光導波路の一部に表面から少なくともコア層１４を分断して形成された凹部及び凹部の底面上に形成された電極配線と絶縁性樹脂とからなる電極配線層の複数層２２Ａ、２２Ｂ、２３Ａ、２３Ｂなどを備えてなる光導波路基板１１と、表面に形成されたプリズム型電極部が前記電極配線層２３Ａ、２３Ｂに於ける電極と対向し且つ結合された光偏向素子部４Ａ、４Ｂと、光偏向素子部４Ａ、４Ｂと前記凹所との周囲に充填された接着剤とを備える。【選択図】        図３
2006084501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に光学材料からなるコアとクラッドとで形成された光導波路及び該光導波路の一部に表面から少なくともコアを分断して形成された凹部及び該凹部の底面上に積層された電極配線と絶縁性樹脂とからなる電極配線層の複数層を備えてなる光導波路基板と、
表面に形成された電極配線が前記凹部の底面上に形成された電極配線層に於ける電極と対向し且つ結合された光学素子と、
前記光学素子と前記凹所との周囲に充填された絶縁性部材と
を備えてなることを特徴とする光学モジュール。
【請求項２】
前記光学素子は電気光学効果をもつコア及びクラッドからなる光導波路と前記電気光学効果を制御するプリズム型電極とで構成され、且つ、その光学素子に於けるコア及びクラッドは前記光導波路基板に形成されたコア及びクラッドと整合された状態で前記光導波路基板に固着されてなること
を特徴とする請求項１記載の光学モジュール。
【請求項３】
前記プリズム型電極は前記光学素子に於ける光導波路に電圧を印加して電気光学効果を変化させ前記光学素子を通過する光の進行方向を変えるものであること
を特徴とする請求項１或いは２記載の光学モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧を印加して光信号の進行方向を変える機能をもつ光学素子、及び、該光学素子を動作させる為の電極配線をもつ光導波路基板で構成した光スイッチを備え、例えば光通信分野で用いて好適な導波路型の光学モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信に於ける伝送帯域は増大の一途を辿りつつあり、波長多重化（ＷＤＭ：ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）技術の進展と相俟って高速・大容量化が進んでいる。
【０００３】
基幹通信ネットワークに於ける光ファイバ網のハードウェアインフラストラクチャーを構築する為には光信号の伝達先を切り替える光スイッチが必須である。
【０００４】
これまでに種々な方式の光スイッチが提案されていて、例えば処理速度の高速化に対応することを目的として、光／電気の変換を必要としない形式の光スイッチが提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００５】
この公知の光スイッチは、電気光学効果をもつ結晶を光導波路とした光偏向素子の表面にプリズム型電極を形成し、そのプリズム型電極に電圧を印加することで光の進行方向を変更してスイッチングを行うようにしたものである。
【０００６】
図１１は前記公知の光スイッチを表す要部平面図であり、図に於いて、１は共通スラブ導波路、２Ａは入力ポート部、２Ｂは出力ポート部、３Ａは入力側レンズユニット、３Ｂは出力側レンズユニット、４Ａは入力側光偏向素子部、４Ｂは出力側光偏向素子部をそれぞれ示している。
【０００７】
図１２は図１１について説明した光スイッチの要部切断側面図であり、図１１に於いて用いた記号と同記号は同部分を示すか或いは同じ意味を持つものとする。
【０００８】
図に於いて、１１は光導波路基板、１２は基板、１３は基板側クラッド層、１４はコア層、１５は表面側クラッド層、１３Ａは光偏向素子部４Ａの構成要素である上側クラッド部、１３Ｂは光偏向素子部４Ｂの構成要素である上側クラッド部、１４Ａは光偏向素子部４Ａの構成要素であるコア部、１４Ｂは光偏向素子部４Ｂの構成要素であるコア部、１５Ａは光偏向素子部４Ａの構成要素である下側クラッド部、１５Ｂは光偏向素子部４Ｂの構成要素である下側クラッド部、１６Ａ及び１６Ｂは樹脂膜、１７Ａ及び１７Ｂは光学素子基板をそれぞれ示している。尚、簡明にする為、図示を省略してあるが、上側クラッド部１３Ａの上面及び上側クラッド部１３Ｂの上面にはプリズム型電極が形成されている。
【０００９】
図１１に示されているように、入力ポート部２Ａに於ける或る入力ポートに入力されたレーザー光１０は、入力側レンズユニット３Ａに於けるレンズに依って平行化され、入力側光偏向素子部４Ａに於ける光偏向素子に依って所望の出力ポート部２Ｂの出力ポートに向かう為の方向付けがなされ、共通スラブ導波路１を経由し、出力側光偏向素子部４Ｂに依って光路調整され、出力側レンズユニット３Ｂに於けるレンズに依ってビーム幅が補正され、出力ポート部２Ｂに於ける所要の出力ポートからレーザー光１０が出力される。
【００１０】
ところで、前記説明したような光スイッチに於いては、入力ポート部２Ａ、入力側レンズユニット３Ａ、共通スラブ導波路１、出力側レンズユニット３Ｂ、出力ポート部２Ｂは個別部品を組み立てて製品にするよりも、一体化して製造した方が光伝送損失を低減することができるので有利である。
【００１１】
前記一体化した光導波路基板１１を製造するには、基板１２上にクラッド層１３、コア層１４、クラッド層１５を構成する光学材料層を形成し、入力ポート部２Ａ及び出力ポート部２Ｂをパターニングした共通スラブ導波路１を作製し、入力側レンズユニット部３Ａ及び出力側レンズユニット部３Ｂ、入力側光偏向素子部４Ａ及び出力側光偏向素子部４Ｂを搭載する為の凹所を形成することで実現される。
【００１２】
入力側光偏向素子部４Ａ及び出力側光偏向素子部４Ｂに於いては、それぞれ上側クラッド部１３Ａの上面及び上側クラッド部１３Ｂの上面にプリズム型電極部を備えていて、それ等には電圧を供給する為の給電構造が必要である。
【００１３】
その給電構造には、プリズム型電極部の位置に依って２種類が考えられ、その１つは、さきに図１２について説明した通り、プリズム型電極部を基板１２側に位置させた場合、そして、もう１つは、逆に、表面側に位置させた場合である。
【００１４】
プリズム型電極部が表面側に在るようにして光偏向素子部４Ａ並びに４Ｂを実装した場合、ボンディングワイヤーを用いて基板１２上の任意の位置に形成された引き出し電極と接続するようにし、また、プリズム型電極部が基板側に在るようにして光偏向素子部４Ａ及び４Ｂを実装した場合、基板１２側に電極及び配線を形成しておき、フリップチップ接合に依って基板１２と光偏向素子部４Ａ及び４Ｂとを電気的に接続することになる。この２種類の構成のうち、プリズム型電極部が基板側に在る構成にした場合、基板１２に形成する凹所の深さが浅くて済むので、製造工程の面からは有利である。
【００１５】
前記説明した公知例の他、光導波路に凹所を形成し、その底に配線を形成して半導体レーザなどの光素子を搭載することも行われているが（例えば、特許文献２、特許文献３、特許文献４などを参照。）、電極配線を改善して光学モジュールに於ける多チャネル化に寄与する発明は見当たらず、光通信に於ける高速・大容量化に対応することはできない。
【特許文献１】特開２００２−３１８３９８号公報
【特許文献２】特開平１０−４８４４９号公報
【特許文献３】特開平６−２０１９３０号公報
【特許文献４】特開２０００−２８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明では、光スイッチが作り込まれた光導波路基板を含む光学モジュールに於ける電極配線密度を簡単且つ容易に向上して多チャネル化に対応することを可能にし、データ処理量増大の希求に応えようとする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に依る光学モジュールでは、基板（例えば基板１２）上に光学材料からなるコア（例えばコア層１４）とクラッド（例えばクラッド層１３及び１５）とで形成された光導波路及び該光導波路の一部に表面から少なくともコアを分断して形成された凹部（例えば凹部３１）及び該凹部の底面上に積層された電極配線と絶縁性樹脂とからなる電極配線層（例えば電極配線層２２Ａ、２２Ｂ、２３Ａ、２３Ｂなど）の複数層を備えてなる光導波路基板（例えば光導波路基板１１）と、表面に形成された電極配線（例えばプリズム型電極部）が前記凹部の底面上に形成された電極配線層に於ける電極と対向し且つ結合された光学素子（例えば光偏向素子部４Ａ、４Ｂ）と、前記光学素子と前記凹所との周囲に充填された絶縁性部材（例えば接着剤３６）とを備えることを基本とする。
【発明の効果】
【００１８】
前記手段を採ることに依り、電極配線の増大に対処することができるから、光偏向素子に於ける電極数の増加、即ち、光学スイッチの多チャネル化を可能にしてデータ処理量の増加に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は本発明に依る光学モジュールの一形態を表す要部切断側面図であり、図１１及び図１２に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。尚、図では、光学モジュールの入力側を拡大して示してあり、出力側は省略してある。
【００２０】
図に於いて、２１Ａはクラッド層１５、コア層１４、クラッド層１３を貫通して形成された凹所内に形成された入力側多層配線層、２４は導電性ペースト、２５は接着剤をそれぞれ示している。
【００２１】
図２は本発明に依る光学モジュールの一形態を表す要部平面図であり、光スイッチの構成は図１１及び図１２について説明した公知の光スイッチと基本的に変わりないが、光偏向素子部４Ａ及び４Ｂに於けるプリズム型電極の数が増加して多チャネル化されていることが看取されよう。
【００２２】
図３は図２について説明した光モジュールの要部切断側面図であり、図１及び図２、図１１及び図１２に於いて用いた記号と同記号は同部分を示すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００２３】
図に於いて、２１Ａは入力側多層配線層、２１Ｂは出力側多層配線層、２２Ａは入力側第１層目電極配線層、２２Ｂは出力側第１層目電極配線層、２３Ａは入力側第２層目電極配線層、２３Ｂは出力側第２層目電極配線層をそれぞれ示している。
【００２４】
図４乃至図１０は図１に示した光学モジュールの製造工程を説明する為の工程要所に於ける光学モジュールの要部切断側面図を表し、以下、これ等の図を参照しつつ説明する。尚、図１乃至図３に於いて用いた記号と同記号は同部分を表すか或いは同じ意味を持つものとする。
【００２５】
図４参照
（１）
ＭＯＣＶＤ法を適用することに依り、ＳｉＯ2 からなる基板側クラッド層を兼ねた基板１２上に厚さが共に８μｍであり且つ屈折率差をもつコア層１４並びに表面側クラッド層１５を形成して光導波路１２Ａを構成する。
【００２６】
図５参照
（２）
レジストプロセス、及び、ドライエッチング法を適用することに依り、光偏向素子搭載予定領域に於ける光導波路１２Ａをエッチングして深さ３６μｍの凹部３１を入力ポート側と出力ポート側の２箇所に形成する。尚、出力ポート側は図示されていない。
【００２７】
（３）
工程（２）と同様な工程を採って、入力側レンズユニット形成予定領域及び出力側レンズユニット形成予定領域にレンズパターンを成す深さ１６μｍのエッチングを行い、入力側レンズユニット及び出力側レンズユニットを形成する。尚、これ等は共に図示されていない。
【００２８】
これ等入力側レンズユニット及び出力側レンズユニットの位置及び形状はチャネル数や集光位置などの関係を考慮して設計する。
【００２９】
図６参照
凹部３１の底面に第１層目電極配線層２２Ａを形成するのであるが、この場合の電極配線層形成方法は、一般に多用されている方法を適用することができ、以下、詳細に説明する。
【００３０】
（４）
先ず、スパッタリング法を適用することに依り、凹部３１の底面に厚さ８００ÅのＣｒ層からなる密着層を形成し、次いで、厚さ５０００ÅのＣｕ層からなるめっき用シード層を形成する。
【００３１】
（５）
次いで、厚さ８μｍの感光性レジスト膜を形成してから電極配線パターン（開口）を形成する。
【００３２】
（６）
次いで、電解めっき法を適用することに依り、工程（５）で形成した電極配線パターンをもつ感光性レジスト膜上に厚さ３μｍのＣｕ膜を形成する。
【００３３】
（７）
次いで、前記感光性レジスト膜を剥離するリフトオフ法を適用することに依り、Ｃｕ膜のパターニングを行って電極配線３２を形成する。
【００３４】
（８）
次いで、厚さ５μｍの感光性絶縁樹脂からなる保護膜３３を形成して第１層目電極配線層２２Ａを完成する。この場合の感光性絶縁樹脂としては、一般に広く用いられているもので良く、例えば、感光性ポリイミドなどを用いることができる。
【００３５】
図７参照
第１層目電極配線層２２Ａの形成工程と殆ど同様にして第２層目電極配線層２３Ａを形成する。
（９）
スパッタリング法を適用することに依り、保護膜３３上にＣｒ層からなる密着層を形成してからＣｕ層からなるめっき用シード層を形成する。
【００３６】
（１０）
次いで、めっき用シード層上に感光性レジスト膜を形成してから電極配線パターン（開口）を形成する。
【００３７】
（１１）
次いで、電解めっき法を適用することに依り、工程（１０）で形成した電極配線パターンをもつ感光性レジスト膜上にＣｕ膜を形成する。
【００３８】
（１２）
次いで、前記感光性レジスト膜を剥離するリフトオフ法を適用することに依り、Ｃｕ膜のパターニングを行って電極配線３４を形成する。
【００３９】
（１３）
次いで、全面に感光性絶縁樹脂からなる保護膜３５を形成して第２層目電極配線層２３Ａを完成する。この場合の感光性絶縁樹脂も感光性ポリイミドなどを用いて良い。
【００４０】
前記したように、ここでは、２層の電極配線層を形成したが、これに限られることはなく、必要あれば、同じ工程を繰り返すことで３層以上にすることも可能であり、そして、積層数は電極配線の数、配線幅、配線密度、電極パターンなどを考慮して設計する。
【００４１】
図８参照
前記のようにして作製した光導波路基板１１に於ける凹部３１に光偏向素子部を実装する。
（１４）
ディスペンサーを用い、表出されている第２層目電極配線層２３Ａに於ける電極頂面に導電性ペースト３６を塗布する。
【００４２】
図９参照
（１５）
フリップチップボンダーを用い、第２層目電極配線層２３Ａに於ける電極頂面と光偏向素子部４Ａに於ける電極同士が対向するように位置合わせしながら実装し、導電性ペースト３６を加熱硬化させる。尚、導電性ペースト３６は、必要に応じて他の接続部材、例えば、はんだバンプや金バンプに代替して良い。
【００４３】
図１０参照
（１６）
凹所３１内に在る光偏向素子部４Ａの部分に於ける周囲の空間に絶縁部材として接着剤３７を充填し、光導波路基板１１との接着性を向上させる。尚、接着剤３７の種類としては、一般に多用されているＵＶ硬化性の光学接着剤であって良い。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に依る光学モジュールの一形態を表す要部切断側面図である。
【図２】本発明に依る光学モジュールの一形態を表す要部平面図である。
【図３】図２について説明した光モジュールの要部切断側面図である。
【図４】図１に示した光学モジュールの製造工程を説明する為の工程要所に於ける光学モジュールを表す要部切断側面図である。
【図５】図１に示した光学モジュールの製造工程を説明する為の工程要所に於ける光学モジュールを表す要部切断側面図である。
【図６】図１に示した光学モジュールの製造工程を説明する為の工程要所に於ける光学モジュールを表す要部切断側面図である。
【図７】図１に示した光学モジュールの製造工程を説明する為の工程要所に於ける光学モジュールを表す要部切断側面図である。
【図８】図１に示した光学モジュールの製造工程を説明する為の工程要所に於ける光学モジュールを表す要部切断側面図である。
【図９】図１に示した光学モジュールの製造工程を説明する為の工程要所に於ける光学モジュールを表す要部切断側面図である。
【図１０】図１に示した光学モジュールの製造工程を説明する為の工程要所に於ける光学モジュールを表す要部切断側面図である。
【図１１】公知の光スイッチを表す要部平面図である。
【図１２】図１１について説明した光スイッチの要部切断側面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  共通スラブ導波路
２Ａ  入力ポート部
２Ｂ  出力ポート部
３Ａ  入力側レンズユニット
３Ｂ  出力側レンズユニット
４Ａ  入力側光偏向素子部
４Ｂ  出力側光偏向素子部
１１  光導波路基板
１２  基板
１３  基板側クラッド層
１３Ａ及び１３Ｂ  上側クラッド部
１４  コア層
１４Ａ及び１４Ｂ  コア部
１５Ａ及び１５Ｂ  下側クラッド部
１６Ａ及び１６Ｂ  樹脂膜
１７Ａ及び１７Ｂ  光学素子基板
２１Ａ  入力側多層配線層
２１Ｂ  出力側多層配線層
２２Ａ  入力側第１層目電極配線層
２２Ｂ  出力側第１層目電極配線層
２３Ａ  入力側第２層目電極配線層
２３Ｂ  出力側第２層目電極配線層
【図１】
2006084501.tif 000003
【図２】
2006084501.tif 000004
【図３】
2006084501.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006084501.tif 000009
【図８】
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【図９】
2006084501.tif 000011
【図１０】
2006084501.tif 000012
【図１１】
2006084501.tif 000013
【図１２】
2006084501.tif 000014