(57)【要約】【課題】  面型光素子の実装面に対して垂直に高精度で光導波路を配置した光伝送装置及び光モジュールを提供することを課題とする。【解決手段】  光伝送装置１０は、実装面１２Ｊ、１４Ｊの裏面にそれぞれ光学面を備えた面型の発光素子１２及び受光素子１４と、実装面１２Ｊ、１４Ｊの法線方向に配置される光ファイバ１６に発光素子１２及び受光素子１４を光学的に結合させる光導波路１８と、発光素子１２、受光素子１４、及び光導波路１８をそれぞれ位置決め位置決め部が形成されたサブマウント２２と、を有する。【選択図】        図１
2006201313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装面の裏面に発光面及び受光面の少なくとも一方を備えた面型光素子と、
前記実装面の法線方向に光を伝送する光導波路と、
前記面型光素子を位置決めする素子位置決め部及び前記光導波路を位置決めする光導波路位置決め部を有すると共に、前記面型光素子及び前記光導波路が実装される被実装部と、
を備えたことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
さらに前記実装面の法線方向に設置される光伝送媒体被設置部を有し、
前記光導波路は、前記光伝送媒体被設置部に前記面型光素子を光学的に結合させることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記面型光素子、前記光導波路、及び前記被実装部を封止する封止部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記封止部材が樹脂材料で形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記被実装部がサブマウントであることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項６】
前記被実装部がヘッダー部材の凹凸部であることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項７】
前記光導波路位置決め部として、前記光導波路の厚み方向に直交する側面を位置合わせする位置合わせ機構が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項８】
前記光導波路の前記位置合わせ機構側では、前記側面から前記光導波路の導光路までの距離が、前記面型光素子の発光部又は受光部から前記面型光素子の電極部までの距離より短いことを特徴とする請求項７に記載の光モジュール。
【請求項９】
前記側面から前記光導波路の導光路までの距離が100μm以下であることを特徴とする請求項８に記載の光モジュール。
【請求項１０】
前記面型光素子が前記サブマウント内に埋め込まれていることを特徴とする請求項５に記載の光モジュール。
【請求項１１】
前記サブマウントが反応性イオンエッチングで加工を行ったシリコン部材からなることを特徴とする請求項１０に記載の光モジュール。
【請求項１２】
前記面型光素子及び前記光導波路が金属缶パッケージに封止されたことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項１３】
前記面型光素子が複数設けられたことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項１４】
前記面型光素子として発光素子と受光素子とが設けられたことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項１５】
前記面型光素子として波長が互いに異なる複数の発光素子が設けられたことを特徴とする請求項１３に記載の光モジュール。
【請求項１６】
前記面型光素子として複数の受光素子を備え、各受光素子に異なる波長の光を導く波長選択部が設けられたことを特徴とする請求項１３に記載の光モジュール。
【請求項１７】
前記面型光素子として発光素子が設けられ、
前記光導波路内に、前記発光素子から入射した光を減衰させる減衰手段が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項１８】
前記減衰手段として、前記光導波路の導光路に分岐路を形成し、前記光導波路に入射した光の一部を前記分岐路を経由させて前記光伝送媒体から外れた方向へ案内することを特徴とする請求項１７に記載の光モジュール。
【請求項１９】
前記減衰手段として、前記光導波路の導光路に、所定以上の曲率で曲がる曲部を形成し、前記光導波路に入射した光の一部を前記曲部から漏洩させることを特徴とする請求項１７に記載の光モジュール。
【請求項２０】
実装面の裏面に発光面及び受光面の少なくとも一方を備えた面型光素子と、
前記実装面の法線方向に配置される光伝送媒体と、
前記光伝送媒体に前記面型光素子を光学的に結合させる前記実装面の法線方向に配置された光導波路と、
前記面型光素子を位置決めする素子位置決め部及び前記光導波路を位置決めする光導波路位置決め部を有すると共に、面型光素子及び光導波路が実装される被実装部と、
を備えたことを特徴とする光伝送装置。
【請求項２１】
前記面型光素子が複数設けられ、
前記複数の面型光素子と１つの光伝送媒体とが光学的に結合されることを特徴とする請求項２０に記載の光伝送装置。
【請求項２２】
前記光導波路と前記光伝送媒体とがレンズを介して光学的に結合されることを特徴とする請求項２０に記載の光伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面型光素子及び光導波路を備えた光伝送装置及び光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、低コストの光伝送装置として面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）やフォトダイオードなど実装面の裏面に発光部や受発部が形成されている面型光素子を用いた光伝送装置が知られている（例えば特許文献１〜１０参照）。そして、これらの小型化、低コスト化、高機能化などのために、光ファイバなどの外部の光伝送媒体と面型光素子との光学的結合に光導波路を用いることが検討されている。
【０００３】
光導波路の実装方向としては、面型光素子の実装面に平行に実装する場合と垂直に実装する場合が考えられるが、保持のしやすさ、位置合せの容易さの観点から、例えば図２６に示すように、光導波路２１８に45度面２２０を形成し、面型光素子２２２の発光面２２２Ｌが光導波路２１８と平行になるように面型光素子２２２を実装することが通常行われる（特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、このような方法では、導波路に45度面を形成するなどの加工が必要となりコストアップを招く他、実装面に垂直に光を出す高信頼パッケージ（例えば金属缶パッケージ）を利用することができないという問題があった。
【０００５】
光素子の実装面に対して光導波路を垂直に実装する方法として、導波路に凹部を設けてこれを目印に光学的に位置合せをする方法が提案されている（例えば特許文献２参照）。
【０００６】
しかしこの方法では導波路コスト、実装コスト共に上昇してしまうという難点があるほか、複数の面型光素子を１つの光導波路と位置合わせすることが非常に困難になるという難点もあった。
【特許文献１】特開２００４−２２６９４１号公報
【特許文献２】特開２００４−２１２７７４号公報
【特許文献３】特開２００３−３２９８９２号公報
【特許文献４】特開平１１−２７１５４８号公報
【特許文献５】特開平０５−０９３８２５号公報
【特許文献６】特開平１０−２２７９５１号公報
【特許文献７】特開平１１−１１９００６号公報
【特許文献８】特開平０８−３３０６６１号公報
【特許文献９】特開平０５−２２４０４４号公報
【特許文献１０】特開平１１−３３０６２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記事実を考慮して、面型光素子の実装面に対して垂直に高精度で光導波路を配置した光伝送装置及び光モジュールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、実装面の裏面に発光面及び受光面の少なくとも一方を備えた面型光素子と、前記実装面の法線方向に光を伝送する光導波路と、前記面型光素子を位置決めする素子位置決め部及び前記光導波路を位置決めする光導波路位置決め部を有すると共に、前記面型光素子及び前記光導波路が実装される被実装部と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
これにより、面型光素子の実装面に垂直に光導波路を位置精度よく実装することができ、面型光素子と光導波路との光結合効率が高く、他の光モジュールとの光結合効率が高い光モジュールとすることができる。
【００１０】
なお、光導波路の被実装部と対向する側に透光部材が設けられていて、この透光部材と光導波路との間が、両者の屈折率に近い屈折率を有するマッチング部材で充填されていてもよい。これにより、光導波路端面などでの反射光量が低減されるので、反射光による悪影響を低減させることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、さらに前記実装面の法線方向に設置される光伝送媒体被設置部を有し、前記光導波路は、前記光伝送媒体被設置部に前記面型光素子を光学的に結合させることを特徴とする。
【００１２】
これにより、高い位置決め精度で容易に光結合させることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記面型光素子、前記光導波路、及び前記被実装部を封止する封止部材を備えたことを特徴とする。
【００１４】
これにより、面型光素子や光導波路に外部からの塵埃等が付着することが防止される。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、前記封止部材が樹脂材料で形成されていることを特徴とする。
【００１６】
これにより、低コスト化を図ることができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、前記被実装部がサブマウントであることを特徴とする。
【００１８】
これにより、被実装部の取り扱いが容易になり、また、高精度な位置決めを安定して行うことが可能となる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、前記被実装部がヘッダー部材の凹凸部であることを特徴とする。
【００２０】
このように、光素子等を実装するヘッダー部に凹凸が設けられていることにより、部品点数を増加させることなく高精度な位置決めを実現できる。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、前記光導波路位置決め部として、前記光導波路の厚み方向に直交する側面を位置合わせする位置合わせ機構が設けられたことを特徴とする。
【００２２】
これにより、光導波路を高精度で位置決めし易い。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、前記光導波路の前記位置合わせ機構側では、前記側面から前記光導波路の導光路までの距離が、前記面型光素子の発光部又は受光部から前記面型光素子の電極部までの距離より短いことを特徴とする。
【００２４】
これにより、面型光素子の上面に光導波路を配置しながら、面型光素子のワイヤボンディングを容易に行うことができる。
【００２５】
請求項９に記載の発明は、前記側面から前記光導波路の導光路までの距離が100μm以下であることを特徴とする。
【００２６】
これにより、大多数の面型光素子でワイヤボンディング実装を容易に行える。
【００２７】
請求項１０に記載の発明は、前記面型光素子が前記サブマウント内に埋め込まれていることを特徴とする。
【００２８】
これにより、面型光素子の実装を高い位置精度で容易に行える。
【００２９】
請求項１１に記載の発明は、前記サブマウントが反応性イオンエッチングで加工を行ったシリコン部材からなることを特徴とする。
【００３０】
これにより、サブマウントを高精度で加工することができるので、位置決め精度を高めることができる。
【００３１】
請求項１２に記載の発明は、前記面型光素子及び前記光導波路が金属缶パッケージに封止されたことを特徴とする。
【００３２】
これにより、湿度などの影響の少ない信頼性の高い光モジュールを提供できる。
【００３３】
請求項１３に記載の発明は、前記面型光素子が複数設けられたことを特徴とする。
【００３４】
これにより、請求項１に記載の効果を顕著に奏することができる。
【００３５】
なお、面型光素子が２つ設けられて、光モジュールが多数のピンを備えた金属缶パッケージとされている場合、ピンが２列に分かれて配置され、かつ、２つの面型光素子とやりとりされる信号が、異なる列のピンに割り当てられていてもよい。これにより、電気的クロストークを小さくすることができる。
【００３６】
請求項１４に記載の発明は、前記面型光素子として発光素子と受光素子とが設けられたことを特徴とする。
【００３７】
これにより、小型の１心双方向モジュールを実現させることができる。
【００３８】
請求項１５に記載の発明は、前記面型光素子として波長が互いに異なる複数の発光素子が設けられたことを特徴とする。
【００３９】
これにより、小型の多波長発光モジュールとして提供することができる。
【００４０】
請求項１６に記載の発明は、前記面型光素子として複数の受光素子を備え、各受光素子に異なる波長の光を導く波長選択部が設けられたことを特徴とする。
【００４１】
これにより、小型の多波長受光モジュールとして提供することができる。
【００４２】
請求項１７に記載の発明は、前記面型光素子として発光素子が設けられ、前記光導波路内に、前記発光素子から入射した光を減衰させる減衰手段が設けられたことを特徴とする。
【００４３】
これにより、レーザ安全と高速駆動とを両立させた小型の光モジュールを実現させることができる。また、発光素子から発する光の波形が良好である。
【００４４】
請求項１８に記載の発明は、前記減衰手段として、前記光導波路の導光路に分岐路を形成し、前記光導波路に入射した光の一部を前記分岐路を経由させて前記光伝送媒体から外れた方向へ案内することを特徴とする。
【００４５】
これにより、高精度で光量制御を行うことができる。
【００４６】
請求項１９に記載の発明は、前記減衰手段として、前記光導波路の導光路に、所定以上の曲率で曲がる曲部を形成し、前記光導波路に入射した光の一部を前記曲部から漏洩させることを特徴とする。
【００４７】
これにより、簡易な構成で光を減衰させることができる。
【００４８】
請求項２０に記載の発明は、実装面の裏面に発光面及び受光面の少なくとも一方を備えた面型光素子と、前記実装面の法線方向に配置される光伝送媒体と、前記光伝送媒体に前記面型光素子を光学的に結合させる前記実装面の法線方向に配置された光導波路と、前記面型光素子を位置決めする素子位置決め部及び前記光導波路を位置決めする光導波路位置決め部を有すると共に、面型光素子及び光導波路が実装される被実装部と、を備えたことを特徴とする。
【００４９】
これにより、面型光素子の実装面に垂直に光導波路を位置精度よく実装することができ、面型光素子と光導波路との光結合効率が高い光伝送装置とすることができる。
【００５０】
請求項２１に記載の発明は、前記面型光素子が複数設けられ、前記複数の面型光素子と１つの光伝送媒体とが光学的に結合されることを特徴とする。
【００５１】
これにより、光伝送媒体の数を大きく低減させることができる。
【００５２】
請求項２２に記載の発明は、前記光導波路と前記光伝送媒体とがレンズを介して光学的に結合されることを特徴とする。
【００５３】
これにより、光伝送媒体との結合が容易になり、汎用の光伝送装置に置換えることが容易になる。
【００５４】
なお、以上の発明では、光伝送媒体がマルチモード光ファイバで、発光素子がマルチモードの面発光型レーザーであることが多い。また、光導波路は、鋳型で複製されたマルチモードの高分子光導波路フィルムであることが多い。しかし当然ながら、これらの光伝送媒体、発光素子、光導波路に限定されるものではない。
【００５５】
また、マルチモード光ファイバを用いる場合でも、マルチモードの光導波路とシングルモードの発光素子を利用するなどしてもよい。
【発明の効果】
【００５６】
本発明によれば、面型光素子の実装面に対して垂直に高精度で光導波路を配置した光伝送装置及び光モジュールを実現させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。なお、第２実施形態以下では、既に説明した構成要素と同様のものには同じ符号を付してその説明を省略する。
【００５８】
［第１実施形態］
まず、第１実施形態について説明する。図１、図２に示すように、本実施形態に係る光伝送装置１０は、光モジュール１１と光ファイバ１６とを備えている。
【００５９】
光モジュール１１は、実装面１２Ｊの裏面に発光面１２Ｌを備えた面型の発光素子１２と、実装面１４Ｊの裏面に受光面１４Ｌを備えた面型の受光素子１４と、を備えている。実装面１２Ｊ、１４Ｊは同一面内に位置している。
【００６０】
また、光モジュール１１は、実装面１２Ｊ、１４Ｊの法線方向に配置される光ファイバ１６に発光素子１２及び受光素子１４を光学的に結合させる光導波路１８と、発光素子１２、受光素子１４及び光導波路１８が実装されるシリコン製のサブマウント２２と、サブマウント２２を所定位置に固定する台座２４と、を備えている。光導波路１８は薄板状である。
【００６１】
図３、図４に示すように、サブマウント２２には、発光素子１２を位置決めする発光素子位置決め部２２Ｈ、受光素子１４を位置決めする受光素子位置決め部２２Ｊ、及び、光導波路１８を位置決めする光導波路位置決め部２２Ｗ、が形成されている。
【００６２】
発光素子位置決め部２２Ｈは、発光素子１２を落とし込んで光導波路１８で覆うことにより発光素子１２を埋め込むような構造になっている。受光素子位置決め部２２Ｊも同様の構造である。また、光導波路１８は、光導波路１８の厚み方向に直交する位置決め用側面１８Ｉ（図２参照）で位置決めする構造になっている。
【００６３】
本実施形態では、サブマウント２２はシリコン部材を反応性イオンエッチング(RIE)で形成したものである。
【００６４】
光導波路１８は、図５に示すように、コア材からなる導光部２６を有する。導光部２６には、光導波路１８のレンズ３０側の面（図１、図２の上面）に、レンズ３０を介して光ファイバ１６と光結合する導光端２５Ｔが形成されている。また、導光部２６には、光導波路１８のサブマウント２２側の面である底面１８Ｓに、受光素子１４と光結合する受光素子側導光端２５Ｂ、及び、発光素子１２と光結合する発光素子側導光端２７Ｂが形成されている。
【００６５】
導光端２５Ｔと受光素子側導光端２５Ｂとは、導光部２６を構成する直線状コア部２５で連続している。また、光導波路１８には導光部２６を構成するコア枝部２７が設けられ、コア枝部２７は、直線状コア部２５の途中と発光素子側導光端２７Ｂとに連続している。
【００６６】
本実施形態では、図４に示すように、光導波路１８の底面１８Ｓでは、光導波路１８の厚さｔが３００μm程度、導光部２６に近い側の位置決め用側面１８ＩＮから導光部２６までの距離ｄが５０μm程度である。厚さｔが薄すぎると光導波路１８を垂直に立てることが難しくなる。距離ｄが大きすぎると発光素子１２や受光素子１４の電極部が隠れてしまいボンディングワイヤを接続し難い。図７に示すように、受光素子１４の受光部１４Ｐから電極部１４Ｅまでの光導波路厚み方向の距離Ｌは１００μm程度であり、距離ｄは１００μm以下であることが望まれる。発光素子１２の発光部１２Ｐから電極部１４Ｅまでの光導波路厚み方向の距離についても同様である。
【００６７】
光伝送装置１０を製造する際、図６に示すように、発光素子１２及び受光素子１４は、それぞれ、サブマウント２２の発光素子位置決め部２２Ｈ及び受光素子位置決め部２２Ｊに落し込んで位置決め固定されることで、パッシブにアライメントされる。そして、サブマウント２２ごと台座２４に固定された後、図７に示すように、発光素子１２の電極部１２Ｅ及び受光素子１４の電極部１４Ｅがボンディングワイヤ２８（図１も参照）で周辺のＩＣ３２の電極３２Ｅや電極ピン３４と接続される。
【００６８】
また、光導波路１８の厚さ方向の位置はサブマウント２２の光導波路位置決め部２２Ｗでパッシブに規定される（図８参照）。光導波路１８の厚さ方向に直交する方向の位置決めは、ボンディングした発光素子１２を発光させながら光導波路１８を透過した光量が最大になる位置を探すなどのアクティブな方法によって行う。
【００６９】
そして、紫外線硬化樹脂などの固定部材３６で固定される（図２参照）。更に、レンズ３０付きのキャップ部材３８を台座２４に載せて封止することで金属缶パッケージ状に形成された光モジュール１１１が製造されている。
【００７０】
これにより、従来と比べて非常に小型な１心双方向の光モジュールとすることができる。例えば図９に示すように、このようにして製造された金属缶パッケージ状光モジュール１１１は、外部の回路基板４０に装着され、光ファイバレセプタクル部（光伝送媒体被設置部）１２３を備えたレセプタクルケース４２に収容され、より大きな光モジュール１１となる。そして、光ファイバ１６が接続されたプラグ４４をレセプタクルケース４２に差し込んで１心双方向の光伝送装置を提供することができる。
【００７１】
なお、光ファイバ１６に代え、光伝送媒体として、空気などの空間に光を飛ばす場合や、光導波路１８を対向する光素子にまで延長して光導波路自体を光伝送媒体としてもよい。
【００７２】
サブマウント２２は、本実施形態の製法のほか、モールディングで形成してもよい。また、サブマウント２２を単体で形成してもよいし、台座２４などと一体的に形成してもよい。
【００７３】
また、本実施形態では光導波路１８の位置決めする際、一部にアクティブな位置決め動作を行っているが、光導波路位置決め部２２Ｗの形状を変えることで全てパッシブに行うことも可能である。また、アクティブな位置決めとしては、アライメントマークを設けておき、そこに位置合せを行うなどの方法を行ってもよい。
【００７４】
＜第１実施形態の実施例＞
本実施例では、光導波路１８を製造する際に、鋳型で複製された高分子光導波路フィルムを用いている。光導波路１８の幅などは切削によって決めているため精度が比較的高くないが、距離ｄや厚さｔはフィルムの厚さで決まるため精度が高い。このため厚さｔや、距離ｄを位置決め部の形成に利用できる。
【００７５】
また、ダイサーによる切り出しが容易であり、しかも、フィルムの厚さを選択することでｄ、ｔの調整が容易である。なお、光導波路１８は、他の製法で製造されても良い。
【００７６】
本実施例では、発光素子としては波長850nmのVCSEL、受光素子としてはGaAs製PINフォトダイオードを用いている。ＩＣとしてはプリアンプなどのアンプ素子を用いている。
【００７７】
また、本実施例では、光導波路１８の厚さｔを約３００μｍ、光導波路１８の幅Ｗを１０００μｍとした。また、サブマウントの厚み方向に沿ったサブマウント幅Ｂを９００μｍとした。また、サブマウント高さＨＳを５００μｍとし、光導波路の高さＨＤを２０００μｍとした。
【００７８】
また、本実施例は、コア径５０μｍの屈折率分布型ガラスマルチモード光ファイバに結合させるものであり、光導波路の導光部の断面形状は４５μｍ角としている。このような光導波路を用いることで安価な等倍光学系を用いて良好な光結合特性が得られる。
【００７９】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。図１０〜図１２に示すように、本実施形態に係る光伝送装置は、第１実施形態に比べ、サブマウント２２に代えてサブマウント５２を備えている。
【００８０】
このサブマウント５２は、反応性イオンエッチング(RIE)により１段堀りで加工されて貫通孔５４が形成されている。貫通孔５４の壁面には、発光素子位置決め部５２Ｈ、受光素子位置決め部５２Ｊ、及び、光導波路位置決め部５２Ｗが形成されている。
【００８１】
発光素子１２、受光素子１４は、貫通孔５４に落とし込んだ後、それぞれ、発光素子位置決め部５２Ｈ、受光素子位置決め部５２Ｊに当接されることで位置決めされる。
【００８２】
更に、発光素子１２、受光素子１４をそれぞれワイヤボンディングした後、光導波路１８を貫通孔５４に挿入し、光導波路位置決め部５２Ｗに当接させることで位置決めする。光導波路１８の上下方向に位置決めは、光導波路１８を発光素子１２及び受光素子１４に当接させることで自動的に位置決めされる構成になっている。
【００８３】
本実施形態により、サブマウント５２の製造コストが低減されている。
【００８４】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。図１３に示すように、本実施形態に係る光モジュール６０は、第１実施形態に比べ、レンズ３０に代えて平板状の透明ガラス６１がカバーガラスとして設けられている。透明ガラス６１は、台座２４に載せられているキャップ部材６８に取付けられており、キャップ部材６８と透明ガラス６１と台座２４とで光導波路１８などが設けられているゾーンを封止している。また、透明ガラス６１と導光端２５Ｔとの間には、両者に接触しているマッチングジェル６２が設けられている。
【００８５】
更に、本実施形態では、キャップ部材６８の側壁外側に嵌め込まれる透明なスリーブ６４が設けられている。
【００８６】
スリーブ６４には、キャップ部材６８の所定位置にまで嵌め込まれると、焦点位置が導光部２６の導光端２５Ｔに一致するように、レンズ部６４Ｒが形成されている。また、スリーブ６４には、光ファイバが挿入される被挿入部（光伝送媒体被設置部）６４Ｆが形成されている。
【００８７】
寸法の一例としては、台座２４からスリーブ６４の先端までの高さＨが１２．４ｍｍ、スリーブ６４の外径Ｄが６．６ｍｍである。
【００８８】
本実施形態により、キャップ部材６８にレンズを取付ける必要がなく、部品点数の低減化、製造時間の短縮化、製造コストの低減化を図ることができる。
【００８９】
［第４実施形態］
次に、第４実施形態について説明する。図１４に示すように、本実施形態に係る光モジュール７０は、第１実施形態に比べ、光導波路１８の導光端２５Ｔが露出するように、光導波路１８、サブマウント２２、及び、ボンディングワイヤ２８で接続されている電極等を樹脂部材７２で樹脂封止している。
【００９０】
これにより、低コスト化を図ることができる。
【００９１】
なお、図１５に示すように、導光端２５Ｔも樹脂封止すると共に、導光端２５Ｔに焦点を合わせたレンズ部７４Ｒを形成した透明な樹脂部材７４としてもよい。これにより、更に、部品点数の低減化、低コスト化を図ることができる。また、ＩＣ３２やサブマウント２２などがリードフレーム７６に取付けられ、樹脂部材７４が光導波路１８やＩＣ３２をリードフレームごと樹脂封止していてもよい。
【００９２】
［第５実施形態］
次に、第５実施形態について説明する。図１６〜図１９に示すように、本実施形態に係る光モジュール８０（図１８、図１９参照）は、実装面の裏面にそれぞれ発光面８２Ｌ、８３Ｌを備えた面型の第１発光素子８２及び第２発光素子８３を備えている。第１発光素子８２、第２発光素子の実装面は同一面内に位置している。本実施形態では、第１発光素子８２と第２発光素子８３とでは、発する光の波長が互いに異なる。
【００９３】
また、光伝送装置８０は、第１発光素子８２、第２発光素子８３の実装面の概ね法線方向に配置される光ファイバに第１発光素子８２及び第２発光素子８３を光学的に結合させる光導波路８８と、第１発光素子８２、第２発光素子８３及び光導波路８８が実装されるサブマウント８４と、サブマウント８４を所定位置に固定する台座８５と、を備えている。
【００９４】
第１実施形態と同様に、サブマウント８４には、第１発光素子８２、第２発光素子８３、及び、光導波路８８をそれぞれ位置決めする位置決め部が形成されている。
【００９５】
光導波路８８は、図１６に示すように、コア材からなる導光部８６を有する。導光部８６は、出射側の面（図１６の上面）に、レンズ等を介して光ファイバと光結合する導光端８６Ｔが形成されている。また、導光部８６は、サブマウント８４側の面である底面に、第１発光素子８２と光結合する第１導光端８６ＰＢ、及び、第２発光素子８３と光結合する第２導光端８６ＱＢが形成されている。
【００９６】
導光部８６は、第１導光端８６ＰＢから延びる第１導光部８６Ｐと、第２導光端８６ＱＢから延びる第２導光部８６Ｑと、を有する。第１導光部８６Ｐと第２導光部８６Ｑとは、光導波路８８内で合流して連続している。また、導光部８６は、導光端８６Ｔから図１６の紙面下方に向けて延び、第１導光部８６Ｐと第２導光部８６Ｑとに連続する合流導光部８６Ｒを有する。
【００９７】
本実施形態により、発する光の波長が互いに異なる第１発光素子８２と第２発光素子８３とをサブマウント８４に設けることができる。従って、面型の発光素子の実装面に対して垂直に高精度で光導波路を配置した２波混合光伝送装置８０を実現させることができる。
【００９８】
なお、図２０に示すように、第１発光素子８２、第２発光素子８３にそれぞれ代えて、第１受光素子９２、第２受光素子９３を設け、光導波路８８と形状が同じで波長分離機能を有する受光用光導波路９８を光導波路８８に代えて設けることにより、２波分離の受光用の光伝送装置を実現できる。波長分離機能を有するようにするには、例えば波長フィルタ９６を設けることにより容易に行うことができる。
【００９９】
［第６実施形態］
次に、第６実施形態について説明する。図２１に示すように、本実施形態に係る光モジュール１０１は、第１実施形態の光モジュール１１に比べ、台座２４及びサブマウント２２に代えて、台座９９を備えている。
【０１００】
台座９９には、発光素子１２、受光素子１４、及び光導波路１８を位置決めする凹凸部９９Ｕが一体的に形成されている。
【０１０１】
台座９９は型成型された部材であり、セラミック部材等を加工することにより得られている。
【０１０２】
本実施形態により、サブマウントが不要になり、部品点数を削減することができる。
【０１０３】
［第７実施形態］
次に、第７実施形態について説明する。図２２、図２３に示すように、本実施形態に係る光伝送装置１００は、第１実施形態に比べ、光導波路１８に代えて光導波路１０８を備えている。また、サブマウント２２に代えてサブマウント１１２を備えている。
【０１０４】
光導波路１０８は、コア枝部２７と同様のコア枝部１０７を備えている。更に、光導波路１０８には、光減衰部として、発光素子１２からの光の一部を分岐して伝送する分岐コア部１０９（図２２参照）がコア枝部１０７に分岐して設けられている。
【０１０５】
分岐コア部１０９の先端は、光導波路１０８の厚み方向と平行であって光導波路１０８の底面１０８Ｓと直交する細幅側面部１０８Ｙで、紙面やや下方に向けて露出している。そして、光伝送装置１００は、分岐コア部１０９の先端から放散された光を受光して、発光素子１２の発光量をモニタするモニタ用受光素子１０４を台座２４の上に備えている。
【０１０６】
発光素子１２を発光させる際、安定した良好な波形の光を出射させるには所定出力以上の出力で発光させる必要がある。これに対し、レーザ光の安全性の観点で、光伝送装置１００から出射される光量を上記の所定出力よりも小さくすることが要求されている。
【０１０７】
本実施形態では、分岐コア部１０９を設けていて、発光素子１２から出射された光の一部を分岐コア部１０９へ導いており、紙面上側の導光端２５Ｔから出射される光量を低減させることができる。従って、光伝送装置１００は、良好な波形でレーザ安全の要求を満たす光を出射できる。このことは、発光素子１２を高速で駆動させる場合に特に大きな効果を奏する。
【０１０８】
また、光減衰部として分岐コア部１０９を設けているので、高精度で光量制御を行うことができる。
【０１０９】
また、本実施形態では、発光素子１２からの光が直接に分岐コア部１０９に入射しないようにしており、これにより発光素子１２と光導波路１０８との位置がずれたときの光の減衰量の変化を抑制できる。
【０１１０】
また、分岐コア部１０９から出射した光はモニタ用受光素子１０４に入射する。従って、発光素子１２の光量を、すなわち導光端２５Ｔから出射される光量を常時モニタすることができる。分岐コア部１０９へ入った光は、モニタ用受光素子１０４に導かれるほか、光伝送装置外に出ないように導かれたり吸収されても良い。
【０１１１】
また、モニタ用受光素子１０４は台座２４の上に設けられているので、受光面１０４Ｌが台座２４に平行であり、光導波路１０８の位置決め用側面１０８Ｉと直交している。これにより、モニタ用受光素子１０４の配置が容易であり、しかも、モニタ用受光素子１０４に入射させる光量の制御が容易である。
【０１１２】
なお、分岐コア部１０９から出射する光の全部をモニタ用受光素子１０４にまで導くように分岐コア部１０９を長くしてもよいが、本実施形態のように空間を放射させた方が光導波路１０８が小さくて済み、しかも、モニタ用受光素子１０４に入射する光量が多すぎる場合に光量制御が容易であり、その上、モニタ用受光素子１０４の位置ずれによる受光量のばらつきが少ない、などの利点がある。
【０１１３】
＜第７実施形態の実施例＞
本実施例では、発光素子１２として850nm帯の光を発するVCSELを設け、受光素子１４としてGaAsフォトダイオード（PD）を用い、１心双方向を実現する光導波路１０８としてマイクロモールディング法の高分子光導波路を用いた例で説明を行う。
【０１１４】
本実施例で用いる850nm帯のVCSELは、ギガビットクラスの変調を安定に行うために通常1mW前後以上の発光出力を出すことが必要である。これに対してレーザー安全の要求にばらつきを考慮すると光伝送装置１００を出る光の光量を0.5mW程度以下にすることが必要である。本実施例では光導波路１０８の中に約3dBの光減衰が生じる光減衰部（分岐コア部１０９）を設けてあり、これによって発光光量の約1/2が光ファイバ１６側に導かれる。このため、VCSELの発光光量をギガビットクラスの変調ができる1mWに設定しても光伝送装置１００の光出力は0.5mW以下となりレーザー安全の要求を満たす。
【０１１５】
なお、本実施例では、光導波路１０８の高さは約1.5mmであるので受光素子１４に向かう光はほとんど減衰しないのに対し、発光素子１２から光ファイバ１６に向かう光は1.5mmの間で3dBも減衰することになる。
【０１１６】
［第８実施形態］
次に、第８実施形態について説明する。図２４に示すように、本実施形態に係る光伝送装置１１０は、第５実施形態で説明した光伝送装置８０に比べ、第１導光部８６Ｐに分岐している第１分岐コア部１１６Ｐと、第２導光部８６Ｑに分岐している第２分岐コア部１１６Ｑと、が更に設けられた光導波路１１８を光導波路８８に代えて設けている。
【０１１７】
第２分岐コア部１１６Ｑは、第７実施形態で説明した分岐コア部１０９と同様の構成であり、第１分岐コア部１１６Ｐも、第２分岐コア部１１６Ｑと対称形状に設けられている。
【０１１８】
また、台座８５には、第７実施形態で説明したモニタ用受光素子１０４が、第２分岐コア部１１６Ｑからの光量をモニタするために設けられている。更に、台座８５には、第１分岐コア部１１６Ｐからの光量をモニタするためのモニタ用受光素子１１４が更に設けられている。
【０１１９】
本実施形態のように２波混合の光伝送装置１１０の場合、混合された２波のトータルパワーに対してレーザー安全のリミットが規定されるため、第７実施形態よりも光の減衰量を更に大きくする必要があるが、導光部の幅を調整するなどにより減衰量を容易に増大させることができる。
【０１２０】
このように、本実施形態では、光導波路１１８を台座８５の中央に配置して左右にそれぞれモニタ用受光素子１０４、１１４を配置することで、両者の光のクロストークが少なくそれぞれ個別に光量制御を行うことが可能となる。
【０１２１】
［第９実施形態］
次に、第９実施形態について説明する。図２５に示すように、本実施形態に係る光伝送装置は、第１実施形態に比べ、コア枝部２７に代えて、大きな曲率で曲がる曲部１２２を形成したコア枝部１２７を設けている。
【０１２２】
曲部１２２の曲率及び曲がり角度θは、曲部１２２からの漏洩光が急激に大きくなる臨界値以上の値にしている。
【０１２３】
本実施形態により、分岐コア部を形成しなくても、簡易な手段で、発光素子１２からコア枝部１２７に入った光を減衰させることができる。
【０１２４】
なお、コア枝部１２７の表面から芯に向けて切り込みを入れてコア枝部１２７の外部へ光を漏洩させてもよい。
【０１２５】
以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【０１２６】
＜第９実施形態の実施例＞
本実施例では、光導波路１４８を製造する際に、鋳型で複製された高分子光導波路フィルムを用いている。光導波路１４８の幅などは切削によって決めているため精度が比較的高くないが、距離ｄや厚さｔはフィルムの厚さで決まるため精度が高い。このため厚さｔや、距離ｄを位置決め部の形成に利用できる。
【０１２７】
また、ダイサーによる切り出しが容易である。その上、フィルムの厚さを選択することで、厚さｔ、距離ｄの調整が容易である。なお、光導波路は、他の製法で製造されても良い。
【０１２８】
本実施例では、発光素子としては波長850nmのVCSEL、受光素子としてはGaAs製PINフォトダイオードを用いている。ＩＣとしてはプリアンプなどのアンプ素子を用いている。
【０１２９】
また、本実施例では、光導波路の厚さｔを約３００μｍ、光導波路の幅Ｗを１０００μｍとした。また、サブマウントの厚み方向に沿ったサブマウント幅Ｂを９００μｍとした。また、サブマウント高さＨＳを５００μｍとし、光導波路の高さＨＤを２０００μｍとした。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】第１実施形態に係る光伝送装置の構成を示す側面断面図である。
【図２】第１実施形態に係る光伝送装置の構成を示す側面断面図であり、図１と直交する側の側面断面図である。
【図３】第１実施形態に係る光伝送装置を構成するサブマウントの側面図である。
【図４】第１実施形態に係る光伝送装置を構成するサブマウントの平面図である。
【図５】第１実施形態に係る光伝送装置を構成する光導波路の斜視図である。
【図６】第１実施形態で、サブマウントに発光素子及び受光素子を位置決めしたことを示す平面図である。
【図７】第１実施形態で、発光素子及び受光素子にボンディングワイヤで接続することを示す平面図である。
【図８】第１実施形態で、サブマウントに光導波路を位置決めしたことを示す側面図である。
【図９】第１実施形態に係る光モジュールに、光ファイバが接続されたプラグを差し込むことを示す斜視図である。
【図１０】図１０（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、第２実施形態に係る光伝送装置及び光モジュールを構成するサブマウントの平面図及び矢視１０Ｂ−１０Ｂの側面断面図である。
【図１１】図１１（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、第２実施形態で、サブマウントに発光素子及び受光素子を位置決めしたことを示す平面図及び矢視１１Ｂ−１１Ｂの側面断面図である。
【図１２】第２実施形態で、光導波路を位置決めしたことを示す側面図である。
【図１３】第３実施形態に係る光モジュールの構成を示す側面断面図である。
【図１４】第４実施形態に係る光モジュールの構成を示す側面断面図である。
【図１５】第４実施形態に係る光モジュールの変形例の構成を示す側面断面図である。
【図１６】第５実施形態に係る光伝送装置及び光モジュールの構成を示す側面断面図である。
【図１７】第５実施形態で、サブマウントに第１発光素子及び第２発光素子を位置決めしたことを示す平面図である。
【図１８】図１８（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、第５実施形態に係る光モジュールの平面図及び側面図である。
【図１９】図１９（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、第５実施形態に係る光モジュールの平面断面図及び側面断面図である。
【図２０】第５実施形態に係る光伝送装置及び光モジュールの変形例の構成を示す側面断面図である。
【図２１】第６実施形態に係る光伝送装置及び光モジュールの構成を示す側面断面図である。
【図２２】第７実施形態に係る光伝送装置の構成を示す側面断面図であり、図２３の矢視２２−２２の断面図である。
【図２３】第７実施形態で、発光素子及び受光素子をサブマウントに位置決めしたことをを示す平面図である。
【図２４】第８実施形態に係る光伝送装置の構成を示す側面断面図である。
【図２５】第９実施形態係る光伝送装置及び光モジュールの光導波路の構成を示す側面断面図である。
【図２６】従来の光伝送装置及び光モジュールの構成の一例を示す側面図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１０  光伝送装置
１１  光モジュール
１２  発光素子
１２Ｅ  電極部
１２Ｊ  実装面
１２Ｌ  発光面
１２Ｐ  発光部
１４  受光素子
１４Ｅ  電極部
１４Ｊ  実装面
１４Ｌ  受光面
１４Ｐ  受光部
１６  光ファイバ（光伝送媒体）
１８  光導波路
１８Ｉ  位置決め用側面（側面）
２２  サブマウント
２２Ｈ  発光素子位置決め部
２２Ｊ  受光素子位置決め部
２２Ｗ  光導波路位置決め部
２６  導光部（導光路）
３０  レンズ
３８  キャップ部材（封止部材）
５２  サブマウント
５２Ｈ  発光素子位置決め部
５２Ｊ  受光素子位置決め部
５２Ｗ  光導波路位置決め部
６０  光モジュール
６１  透明ガラス（封止部材）
６４Ｒ  レンズ部（レンズ）
６４Ｆ  光伝送媒体被設置部
７０  光モジュール
７２  樹脂部材（封止部材）
７４  樹脂部材（封止部材）
８０  光モジュール
８２Ｌ  発光面
８３Ｌ  発光面
８２  第１発光素子（発光素子）
８３  第２発光素子（発光素子）
８４  サブマウント
８６  導光部（導光路）
８８  光導波路
８６  導光部（導光路）
９２  第１受光素子（受光素子）
９３  第２受光素子（受光素子）
９８  受光用光導波路（光導波路）
９９  台座（ヘッダー部材）
９９Ｕ  凹凸部
１００  光伝送装置
１０１  光モジュール
１０８  光導波路
１０９  分岐コア部（減衰手段）
１１０  光伝送装置
１１１  金属缶パッケージ状光モジュール
１１２  サブマウント
１１８  光導波路
１１６Ｐ  第１分岐コア部（減衰手段）
１１６Ｑ  第２分岐コア部（減衰手段）
１２２  曲部
１２３  光伝送媒体被設置部
２１８  光導波路
２２２  面型光素子
２２２Ｌ  発光面
【図１】
2006201313.tif 000003
【図２】
2006201313.tif 000004
【図３】
2006201313.tif 000005
【図４】
2006201313.tif 000006
【図５】
2006201313.tif 000007
【図６】
2006201313.tif 000008
【図７】
2006201313.tif 000009
【図８】
2006201313.tif 000010
【図９】
2006201313.tif 000011
【図１０】
2006201313.tif 000012
【図１１】
2006201313.tif 000013
【図１２】
2006201313.tif 000014
【図１３】
2006201313.tif 000015
【図１４】
2006201313.tif 000016
【図１５】
2006201313.tif 000017
【図１６】
2006201313.tif 000018
【図１７】
2006201313.tif 000019
【図１８】
2006201313.tif 000020
【図１９】
2006201313.tif 000021
【図２０】
2006201313.tif 000022
【図２１】
2006201313.tif 000023
【図２２】
2006201313.tif 000024
【図２３】
2006201313.tif 000025
【図２４】
2006201313.tif 000026
【図２５】
2006201313.tif 000027
【図２６】
2006201313.tif 000028