(57)【要約】      （修正有）【課題】  熱膨張の不整合による過剰な応力印加やクラックの発生を防止する。【解決手段】  第１のフェルール１０３は、光導波路チップ１０１と固定して、光ファイバ１０２を挿入して固定する。パッケージ１０４は、光導波路チップ１０１及び第１のフェルール１０３を内蔵し、光ファイバ１０２を外部へ通すための開口部１０４ａが側壁に設けられる。パイプ１０５は、開口部１０４ａの周りに気密固定する。第２のフェルール１０６は、パイプ１０５に挿入してパイプ１０５の先端と気密固定し、開口部１０４ａを通ってパッケージ１０４の外部へ出る光ファイバ１０２を挿入して固定する。そして、パッケージ１０４の熱膨張とパイプ１０５の熱膨張とにより生じる第１の伸縮量と、光ファイバ１０２の熱膨張と第２のフェルール１０６の熱膨張とにより生じる第２の伸縮量とを一致させて、たわみを持たない光ファイバ１０２をパッケージ１０４内に収納する。【選択図】  図１
2006119373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学部品が同一パッケージに内蔵された光集積デバイスにおいて、
光信号の変調を行う光導波路チップと、光ファイバと、前記光導波路チップと固定して、前記光ファイバを挿入して固定する第１のフェルールと、前記光導波路チップ及び前記第１のフェルールを内蔵し、前記光ファイバを外部へ通すための開口部が側壁に設けられたパッケージと、前記開口部の周りに気密固定したパイプと、前記パイプに挿入して前記パイプの先端と気密固定し、前記開口部を通って前記パッケージの外部へ出る前記光ファイバを挿入して固定する第２のフェルールと、から構成され、
前記パッケージの熱膨張と前記パイプの熱膨張とにより生じる第１の伸縮量と、前記光ファイバの熱膨張と前記第２のフェルールの熱膨張とにより生じる第２の伸縮量とを一致させて、たわみを持たない前記光ファイバを前記パッケージ内に収納したことを特徴とする光集積デバイス。
【請求項２】
前記光導波路チップと前記光ファイバとの固定点であるＰ１点から、前記パッケージの側壁外面までの距離をａ、前記側壁外面から、前記第２のフェルールと前記パイプとの固定点であるＰ２点までの距離をｂ、前記パッケージの熱膨張係数をα１、前記パイプの熱膨張係数をα２、デバイス製造時の温度差をΔＴとした場合に、
ΔＬ１＝α１×ａ×ΔＴ＋α２×ｂ×ΔＴ      ……（１）
で求められる前記第１の伸縮量であるΔＬ１と、
Ｐ１点から、前記光ファイバと前記第２のフェルールとの接続点であるＰ３点までの距離をｃ、Ｐ３点からＰ２点までの距離をｄ、前記光ファイバの熱膨張係数をα３、前記第２のフェルールの熱膨張係数をα４、デバイス製造時の温度差をΔＴとした場合に、
ΔＬ２＝α３×ｃ×ΔＴ＋α４×ｄ×ΔＴ      ……（２）
で求められる前記第２の伸縮量であるΔＬ２と、が略等しいことを特徴とする請求項１記載の光集積デバイス。
【請求項３】
光学部品が同一パッケージに内蔵された光集積デバイスにおいて、
電気信号を光信号に変換する光電変換素子と、前記光電変換素子を温度制御する温度制御素子と、から構成され、前記光電変換素子をサブキャリアを介して前記温度制御素子の上に搭載する光素子ユニットと、
前記光電変換素子から出力された光信号の変調を行う光導波路チップと、前記光導波路チップを搭載し、前記光導波路チップの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持つ第１のホルダと、前記第１のホルダのサイドを把持し、かつ前記第１のホルダの底面が他部品と接触しないように宙に浮いた状態を保つように、前記光導波路チップ上の光導波路と同一の高さの局所領域で前記第１のホルダと固定する第２のホルダと、から構成される光導波路ユニットと、
前記第２のホルダが内部底面に局所領域で固定し、前記温度制御素子が内部底面に固定し、熱伝導率が大きな材料で構成される底面部と、前記第２のホルダの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持ち、開口部が設けられた側壁部と、から構成されるパッケージと、
レンズと、光ファイバと、前記レンズを保持する第３のホルダと、前記光ファイバを保持し、前記第３のホルダに固定する第４のホルダと、から構成され、前記レンズが前記第３のホルダを介して前記側壁部の外部に固定され、前記開口部を通して前記光導波路チップと光接続する光ファイバユニットと、
を有することを特徴とする光集積デバイス。
【請求項４】
前記レンズの焦点距離をｆ１とし、前記第１のホルダと前記第２のホルダの固定点であるＡ点と、前記レンズと光接続する前記光導波路チップの端面位置であるＢ点との間の光軸方向距離をＺ１とし、Ａ点と、前記第２のホルダと前記底面部との固定点であるＣ点との間の光軸方向距離をＺ２とし、Ｃ点と、前記レンズが固定される前記側壁部の位置であるＤ点との間の光軸方向距離をＺ３とし、Ｄ点と、前記第３のホルダによる前記レンズの中心保持部であるＥ点との間の光軸方向距離をＺ４とし、Ｅ点と、前記第３のホルダと前記第４のホルダの固定点であるＦ点との間の光軸方向距離をＺ５とし、Ｆ点と、前記第４のホルダによる前記光ファイバの先端保持位置であるＧ点との間の光軸方向距離をＺ６とし、Ｂ点とＥ点との間の光軸方向距離をＳ１、Ｅ点とＧ点との間の光軸方向距離をＳ２、前記光導波路チップの熱膨張係数をα１、前記第２のホルダの熱膨張係数をα２、前記底面部の熱膨張係数をα３、前記第３のホルダの熱膨張係数をα４、前記第４のホルダの熱膨張係数をα５とし、基準温度におけるＳ１とＳ２をそれぞれＳ１０とＳ２０、基準温度からの温度変化をΔＴとし、Ａ点がＣ点を基準としてＢ点側にあるときＺ２を正値とし、Ａ点が反対側にあるときはＺ２を負値として扱う場合に、
【数１】
2006119373.tif 000022
を満たすことを特徴とする請求項３記載の光集積デバイス。
【請求項５】
前記第１のホルダは凹部を有し、前記第２のホルダは凸部を有し、前記第１のホルダは、光導波路の高さを示す位置に、前記第２のホルダと嵌め合う際に突き当たる突起部を有し、前記第１のホルダと前記第２のホルダは、高さ方向にスライドして嵌め合って、前記突起部の局所領域で固定することを特徴とする請求項３記載の光集積デバイス。
【請求項６】
前記パッケージの内部底面には、前記第２のホルダが搭載される部分に前記第２のホルダが接触しない凹部が設けられて、前記パッケージと前記第２のホルダとの接着面積を小さくしていることを特徴とする請求項３記載の光集積デバイス。
【請求項７】
光学部品が同一パッケージに内蔵された光集積デバイスにおいて、
電気信号を光信号に変換する光電変換素子と、前記光電変換素子を温度制御する温度制御素子と、から構成され、前記光電変換素子をサブキャリアを介して前記温度制御素子の上に搭載する光素子ユニットと、
前記光電変換素子から出力された光信号の変調を行う光導波路チップと、前記光導波路チップを搭載し、前記光導波路チップの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持つ第１のホルダと、前記第１のホルダのサイドを把持し、かつ前記第１のホルダの底面が他部品と接触しないように宙に浮いた状態を保つように、前記光導波路チップ上の光導波路と同一の高さの局所領域で前記第１のホルダと固定する第２のホルダと、レンズと、前記第１のホルダの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持ち、前記レンズを光軸高さで保持するように、前記第１のホルダに固定する第３のホルダと、から構成される光導波路ユニットと、
前記第２のホルダが内部底面に局所領域で固定し、前記温度制御素子が内部底面に固定し、熱伝導率が大きな材料で構成される底面部と、前記第２のホルダの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持ち、開口部が設けられた側壁部と、から構成されるパッケージと、
光ファイバと、前記光ファイバを保持し、前記側壁部に固定する第４のホルダと、から構成され、前記開口部を通して前記レンズを介して、前記光導波路チップと光接続する光ファイバユニットと、
を有することを特徴とする光集積デバイス。
【請求項８】
前記レンズの焦点距離をｆ１とし、前記第３のホルダによる前記レンズの中心保持部であるＡ１点と、前記レンズと光接続する前記光導波路チップの端面位置であるＢ１点との間の光軸方向距離をＳ１とし、Ｂ１点と、前記第１のホルダと前記第２のホルダの固定点であるＣ１点との間の光軸方向距離をＺ１０とし、Ａ１点とＣ１点との間の光軸方向距離をＺ１１とし、Ｃ１点と、前記第２のホルダと前記底面部との固定点であるＤ１点との間の光軸方向距離をＺ１２とし、Ｄ１点と、前記光ファイバが固定される前記側壁部の位置であるＥ１点との間の光軸方向距離をＺ１３とし、Ｅ１点と、前記第４のホルダによる前記光ファイバの先端保持位置であるＦ１点との間の光軸方向距離をＺ１４とし、Ａ１点とＦ１点との間の光軸方向距離をＳ２、前記光導波路チップ及び前記第１のホルダの熱膨張係数をα１、前記第２のホルダの熱膨張係数をα２、前記底面部の熱膨張係数をα３、前記第４のホルダの熱膨張係数をα５とし、基準温度におけるＳ１とＳ２をそれぞれＳ１０とＳ２０、基準温度からの温度変化をΔＴとし、Ｃ１点がＤ１点を基準としてＢ１点側にあるときＺ１２を正値、Ｃ１点が反対側にあるときＺ１２を負値として扱う場合に、
【数２】
2006119373.tif 000023
を満たすことを特徴とする請求項７記載の光集積デバイス。
【請求項９】
光学部品が同一パッケージに内蔵された光集積デバイスにおいて、
電気信号を光信号に変換する光電変換素子と、前記光電変換素子を温度制御する温度制御素子と、から構成され、前記光電変換素子をサブキャリアを介して前記温度制御素子の上に搭載する光素子ユニットと、
前記光電変換素子から出力された光信号の変調を行う光導波路チップと、前記光導波路チップを搭載し、前記光導波路チップの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持つ第１のホルダと、前記第１のホルダのサイドを把持し、かつ前記第１のホルダの底面が他部品と接触しないように宙に浮いた状態を保つように、前記光導波路チップ上の光導波路と同一の高さの局所領域で前記第１のホルダと固定する第２のホルダと、レンズと、前記第２のホルダの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持ち、前記レンズを光軸高さで保持するように、前記第２のホルダに固定する第３のホルダと、から構成される光導波路ユニットと、
前記第２のホルダが内部底面に局所領域で固定し、前記温度制御素子が内部底面に固定し、熱伝導率が大きな材料で構成される底面部と、前記第２のホルダの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持ち、開口部が設けられた側壁部と、から構成されるパッケージと、
光ファイバと、前記光ファイバを保持し、前記側壁部に固定する第４のホルダと、から構成され、前記開口部を通して前記レンズを介して、前記光導波路チップと光接続する光ファイバユニットと、
を有することを特徴とする光集積デバイス。
【請求項１０】
前記レンズの焦点距離をｆ１とし、前記第３のホルダによる前記レンズの中心保持部であるＡ２点と、前記レンズと光接続する前記光導波路チップの端面位置であるＢ２点との間の光軸方向距離をＳ１とし、Ｂ２点と、前記第１のホルダと前記第２のホルダの固定点であるＣ２点との間の光軸方向距離をＺ２０とし、Ａ２点とＣ２点との間の光軸方向距離をＺ２１とし、Ｃ２点と、前記第２のホルダと前記底面部との固定点であるＤ２点との間の光軸方向距離をＺ２２とし、Ａ２点とＤ２点との間の光軸方向距離をＺ２３とし、Ｄ２点と、前記光ファイバが固定される前記側壁部の位置であるＥ２点との間の光軸方向距離をＺ２４とし、Ｅ２点と、前記第４のホルダによる前記光ファイバの先端保持位置であるＦ２点との間の光軸方向距離をＺ２５とし、Ａ２点とＦ２点との間の光軸方向距離をＳ２、前記光導波路チップ及び前記第１のホルダの熱膨張係数をα１、前記第２のホルダの熱膨張係数をα２、前記底面部の熱膨張係数をα３、前記第４のホルダの熱膨張係数をα５とし、基準温度におけるＳ１とＳ２をそれぞれＳ１０とＳ２０、基準温度からの温度変化をΔＴとし、Ｃ２点がＤ２点を基準としてＢ２点側にあるときＺ２２を正値とし、Ｃ２点が反対側にあるときはＺ２２を負値として扱う場合に、
【数３】
2006119373.tif 000024
を満たすことを特徴とする請求項９記載の光集積デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光集積デバイスに関し、特に光学部品が同一パッケージに内蔵された光集積デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネットや携帯電話の普及に伴い、伝送路の大容量化が求められ、通信ネットワークは高速・大容量の伝送が可能な光ファイバにますます依存するようになっており、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplex）などの光通信網の整備が急務となっている。
【０００３】
図３１はＷＤＭ伝送に用いられる光送信器の概略構成を示す図である。光送信器５０は、半導体レーザ５１、温度制御素子５２、光変調器５３、制御部５４から構成され、光信号を出力する光ファイバ５５が光変調器５３に接続される。
【０００４】
半導体レーザ５１は、光を発する光源であり、温度制御素子５２は、半導体レーザ５１の温度制御を行って、半導体レーザ５１の光出力と発振波長を一定に制御する。
光変調器５３は、例えばLiNbO3（ニオブ酸リチウム、以下LNと記す）のような電気光学効果を有する材料からなる基板を用いた光導波路チップで構成されて、光導波路近傍には電極が設けられ、この電極に印加される電気信号によって、半導体レーザ５１からの連続出力光を強度変調してパルス状の光信号を生成し、光ファイバ５５から送出する。
【０００５】
制御部５４は、半導体レーザ５１の駆動回路、温度制御素子５２の制御回路、光変調器５３の駆動回路をそれぞれ含み、半導体レーザ５１に対する駆動信号、光変調器５３に対する駆動信号、半導体レーザ５１の温度変化にもとづく温度制御信号を送信して、それぞれの制御を行う。
【０００６】
このような光送信器５０では、従来、半導体レーザ５１、光変調器５３などの個別部品を、レンズ、光ファイバ等の光学部品を用いてそれぞれ別個の光デバイスとして構成し、それぞれの光デバイスを光ファイバ同士でコネクタ接続またはスプライス接続して構成するのが一般的であった。
【０００７】
一方、近年の光通信ネットワークの普及に伴って、光送信器や光受信器はさらなる小型化・低コスト化が強く求められている。このため、個別部品をつなぐ構成方法ではなく、半導体レーザや光変調器等の主要部品を同一のパッケージに集積し、かつ組み立ての簡易化を図ることが重要となってきている。
【０００８】
半導体レーザと光導波路チップを同一パッケージに集積した従来技術としては、パッケージ内で半導体レーザと光導波路チップとを、偏波保持ファイバを介して接続し、半導体レーザの発光の安定化、光軸ずれによる特性変動の回避を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００３−２９５１４２号公報（段落番号〔００３３〕〜〔００３９〕，第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
光学部品を１つのパッケージ内に納めた集積デバイスを製造する際は、光学部品とパッケージとを接着剤で貼り付けた後に、そのパッケージをオーブンに入れて、全体を加熱して接着剤を固めることで製造する。したがって、接着剤で貼り合わせる光学部品とパッケージとで熱膨張差があると、収縮差による応力が発生して、光学部品にクラック（割れ）が生じるおそれがある。
【００１０】
このため、光学部品として、外部応力に敏感な光導波路チップをパッケージに内蔵したデバイスを製造する場合には、光導波路チップとパッケージとの熱膨張差を合わせる必要があり、例えば、ＬＮ光導波路チップの場合、通常はパッケージ材料としてSUS（ステンレス鋼：18Cr−8Ni−Fe）が選択される。
【００１１】
また、光導波路チップには光ファイバが接続するので、光ファイバ（ガラス）との熱膨張差も考慮して、従来ではパッケージ内部において、光ファイバにたわみ（〜１０μｍ）を持たせる必要があった。
【００１２】
図３２は従来の光集積デバイスの構成を示す図である。光集積デバイス６０は、パッケージ６１、光導波路チップ６２、ガラスフェルール６３、金属フェルール６４、光ファイバ６５から構成される。
【００１３】
光導波路チップ６２はパッケージ６１に接着固定する。また、光ファイバ６５を挿入して光ファイバ６５を固定するフェルールには、ガラスフェルール６３と金属フェルール６４が使用され、ガラスフェルール６３は、光導波路チップ６２と接着固定し、金属フェルール６４はパッケージ６１の側壁を貫通してパッケージ６１と接着固定する。なお、金属フェルール６４とパッケージ６１は、半田等で気密固定される。ガラスフェルール６３と金属フェルール６４内に挿入された光ファイバ６５は、光導波路チップ６２と接続する（必要な光学部品が収められたら、最終的にはパッケージに蓋が被さり加熱される）。
【００１４】
ここで、光ファイバ６５の一端は光導波路チップ６２側に固定し、他端はパッケージ６１側に固定しているので、このような状態で加熱すると、上述したようにパッケージ６１と光ファイバ６５の熱膨張差による応力が生じるため、光ファイバ６５が引張られたりまたは縮められたりする。したがって、光集積デバイス６０をＸ方向から見た図からわかるように、パッケージ６１内部の光ファイバ６５には、〜１０μｍ程度のたわみを持たせて、熱膨張差によって引張られたとしても、光ファイバ６５に応力が加わらないような構造にしている。
【００１５】
しかし、〜１０μｍのたわみを保持固定することは精密固定技術を要し、多大な組み立て工数がかかり、固定方法によってはバラツキが発生してしまう。また、過度のたわみは過剰な挿入損失が発生し、逆に十分なたわみが得られなければ、熱膨張差から光ファイバが破断するといった問題があった。
【００１６】
一方、光学部品として、光導波路チップだけでなく、半導体レーザや温度制御素子もパッケージに内蔵したデバイスを製造する場合には、温度制御素子の放熱性を確保する必要がある。このため、パッケージ材料として放熱性（熱伝導性）のよいCuW（銅タングステン）が用いられることが多い。
【００１７】
しかし、CuWを材料とするパッケージと、LNを材料とする光導波路チップには、大きな熱膨張差があるため（パッケージ（CuW）の熱膨張係数＝８×１０-6（／℃）、光導波路チップ（LN）の熱膨張係数＝１６．７×１０-6（／℃））、光導波路チップをパッケージに直に固定すると、熱膨張差による過剰な応力がかかり、光導波路チップにクラックが生じるおそれがあるといった問題があった。
【００１８】
また、柔らかい接着材で固定すれば、熱膨張差による応力を緩和することは可能であるが、この場合、柔らかい接着材はある程度の厚みを必要とするため光導波路チップを固定するという観点では不十分となる。すなわち、振動や衝撃によって光導波路チップは動き易い（振動し易い）状態となるので、半導体レーザと光導波路チップ間の光軸ずれを引き起し、特性（挿入損失）変動が生じ易くなるといった問題があった。
【００１９】
一方、上述の従来技術（特開２００３−２９５１４２号公報）では、半導体レーザと光導波路チップとを、偏波保持ファイバを介して接続する構成としているが、例えば、光導波路チップの入力端側に接続される偏波保持ファイバの長さを１０ｍｍ程度とすると、レンズで集光された光を直接光導波路に入力する場合と比べてパッケージサイズが大きくなるといった欠点があった。
【００２０】
また、パッケージの小型化を図るために偏波保持ファイバを単に短くすることも考えられるが、ファイバを短くすると熱膨張等による位置変位が少し加わっただけでもファイバの曲げＲは非常に大きくなり、その結果、ファイバの光損失が増大し信頼性も劣化するといった問題が生じる。
【００２１】
このため、偏波保持ファイバを用いた光接続方法は、パッケージの小型化と信頼性が両立し難いといった問題があった。さらに、上述の従来技術においても、光導波路チップをパッケージに直に固定しているので、上記と同様な熱膨張差によるクラックの発生といった問題が生じることになる。
【００２２】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、熱膨張の不整合による過剰な応力印加やクラックの発生を防止し、組み立てが簡単であり、特性変動を生じない高品質な光集積デバイス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】
【００２３】
本発明では上記課題を解決するために、図１に示すような、光学部品が同一パッケージに内蔵された光集積デバイス１００において、光信号の変調を行う光導波路チップ１０１と、光ファイバ１０２と、光導波路チップ１０１と固定して、光ファイバ１０２を挿入して固定する第１のフェルール１０３と、光導波路チップ１０１及び第１のフェルール１０３を内蔵し、光ファイバ１０２を外部へ通すための開口部１０４ａが側壁に設けられたパッケージ１０４と、開口部１０４ａの周りに気密固定したパイプ１０５と、パイプ１０５に挿入してパイプ１０５の先端と気密固定し、開口部１０４ａを通ってパッケージ１０４の外部へ出る光ファイバ１０２を挿入して固定する第２のフェルール１０６と、から構成され、パッケージ１０４の熱膨張とパイプ１０５の熱膨張とにより生じる第１の伸縮量と、光ファイバ１０２の熱膨張と第２のフェルール１０６の熱膨張とにより生じる第２の伸縮量とを一致させて、たわみを持たない光ファイバ１０２をパッケージ１０４内に収納したことを特徴とする光集積デバイス１００が提供される。
【００２４】
ここで、光導波路チップ１０１は、光信号の変調を行う。第１のフェルール１０３は、光導波路チップ１０１と固定して、光ファイバ１０２を挿入して固定する。パッケージ１０４は、光導波路チップ１０１及び第１のフェルール１０３を内蔵し、光ファイバ１０２を外部へ通すための開口部１０４ａが側壁に設けられる。パイプ１０５は、開口部１０４ａの周りに気密固定する。第２のフェルール１０６は、パイプ１０５に挿入してパイプ１０５の先端と気密固定し、開口部１０４ａを通りパッケージ１０４の外部へ出る光ファイバ１０２を挿入して固定する。そして、パッケージ１０４の熱膨張とパイプ１０５の熱膨張とにより生じる第１の伸縮量と、光ファイバ１０２の熱膨張と第２のフェルール１０６の熱膨張とにより生じる第２の伸縮量とを一致させて、たわみを持たない光ファイバ１０２をパッケージ１０４内に収納する。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の光集積デバイスは、パッケージの熱膨張及びパッケージの開口部に固定したパイプの熱膨張により生じる伸縮量と、光ファイバの熱膨張及びパイプに挿入して固定したフェルールの熱膨張により生じる伸縮量とを一致させて、たわみを持たない光ファイバをパッケージ内に収納する構成とした。これにより、熱膨張の不整合による過剰な応力印加やクラックの発生を防止し、かつ組み立てを簡易化することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は光集積デバイスの構造を示す図である。光集積デバイス１００は、光学部品が同一パッケージに内蔵された集積デバイスであり、光導波路チップ１０１、光ファイバ１０２、第１のフェルール（以下、ガラスフェルール）１０３、パッケージ１０４、パイプ１０５、第２のフェルール（以下、金属フェルール）１０６から構成される。
【００２７】
光導波路チップ１０１は、光変調器であって光信号の変調を行う。ガラスフェルール１０３は、光導波路チップ１０１と固定して、光ファイバ１０２を挿入して固定する。パッケージ１０４は、光導波路チップ１０１及びガラスフェルール１０３を内蔵する。また、光ファイバ１０２を外部へ通すための開口部１０４ａがパッケージ側壁に設けられる。
【００２８】
パイプ１０５は、開口部１０４ａの周りに気密固定（ロウ付け等）する。金属フェルール１０６は、パイプ１０５に挿入してパイプ１０５の先端と気密固定（半田付け等）し、開口部１０４ａを通ってパッケージ１０４の外部へ出る光ファイバ１０２を挿入して固定する。
【００２９】
図２は光集積デバイス１００の熱膨張差の補正を説明するための図である。光導波路チップ１０１と光ファイバ１０２との固定点（Ｐ１点）から、パッケージ１０４の側壁外面までの距離をａとし、側壁外面から、金属フェルール１０６とパイプ１０５との固定点（Ｐ２点）までの距離をｂとする。また、Ｐ１点から、光ファイバ１０２と金属フェルール１０６との接続点（Ｐ３点）までの距離をｃとし、Ｐ３点からＰ２点までの距離をｄとする。
【００３０】
そして、パッケージ１０４の熱膨張係数をα１、パイプ１０５の熱膨張係数をα２、光ファイバ１０２の熱膨張係数をα３、金属フェルール１０６の熱膨張係数をα４とし、デバイス製造時の温度差をΔＴとする。
【００３１】
ここで、ある材料Ａを加熱する場合、材料Ａの長さがＬ、材料Ａの熱膨張係数がα、温度差がΔＴだとすると、材料Ａの伸縮量は、α×Ｌ×ΔＴで表すことができる。
したがって、パッケージ１０４の熱膨張とパイプ１０５の熱膨張とにより生じる第１の伸縮量ΔＬ１（パッケージ本体による伸縮量）は、式（１）で求められる。
【００３２】
ΔＬ１＝α１×ａ×ΔＴ＋α２×ｂ×ΔＴ      ……（１）
すなわち、デバイス製造時の加熱工程において、パッケージ本体（パッケージ１０４とパッケージ１０４に固定するパイプ１０５のこと）の伸縮量ΔＬ１は、パッケージ１０４で決まる伸縮量（α１×ａ×ΔＴ）と、パイプ１０５で決まる伸縮量（α２×ｂ×ΔＴ）の和となる。
【００３３】
また、光ファイバ１０２の熱膨張と金属フェルール１０６の熱膨張とにより生じる第２の伸縮量ΔＬ２（光ファイバによる伸縮量）は式（２）で求められる。
ΔＬ２＝α３×ｃ×ΔＴ＋α４×ｄ×ΔＴ      ……（２）
すなわち、光ファイバ１０２の伸縮量ΔＬ２は、光ファイバ１０２自身の伸縮量（α３×ｃ×ΔＴ）と、金属フェルール１０６の伸縮量（α４×ｄ×ΔＴ）の和となる。
【００３４】
このため、式（１）で求めたΔＬ１と式（２）で求めたΔＬ２が等しくなれば、光ファイバ１０２には過剰な応力が印加されなくなる。例えば、図に示すように、加熱時にパッケージ本体がΔＬａ伸びるならば、光ファイバもΔＬａ伸びることになるので、光ファイバには応力は印加されない。
【００３５】
次に各構成部の材質と各パラメータ値に対して具体例を用いて説明する。パッケージ１０４の材料はSUS、パイプ１０５の材料には熱膨張が小さい材料のインバー（Invar：36Ni−Fe）を用いる。また、金属フェルール１０６の材料にはパッケージ本体よりも熱膨張が大きいアルミを用いる。
【００３６】
そして、各構成部の長さを以下のように設定する。
パッケージ１０４（SUS）の長さａ＝５ｍｍ、パイプ１０５（インバー）の長さｂ＝８ｍｍ、光ファイバ１０２の長さｃ＝９ｍｍ、金属フェルール１０６（アルミ）の長さｄ＝４ｍｍ。
【００３７】
また、各材料の熱膨張係数は以下となる。
SUSの熱膨張係数α１＝１７．１×１０-6（／Ｋ）、ガラス（ガラスフェルール）の熱膨張係数α２＝０．５×１０-6（／Ｋ）、インバーの熱膨張係数α１＝１．５×１０-6（／Ｋ）、アルミの熱膨張係数α１＝２３．１×１０-6（／Ｋ）。なお、温度範囲を−４０℃〜８５℃とすると、デバイス製造時及び保管時の温度を２５℃として、温度差ΔＴを６５℃（−４０℃〜２５℃）とする。
【００３８】
これらの条件設定により、パッケージ本体の伸縮量ΔＬ１を式（１）により計算すると、ΔＬ１＝（１７．１×１０-6×５＋１．５×１０-6×８）×６５＝６．３μｍとなり、光ファイバの伸縮量ΔＬ２を式（２）より計算すると、ΔＬ２＝（０．５×１０-6×９＋２３．１×１０-6×４）×６５＝６．３μｍとなる。
【００３９】
従来の加熱工程においては、光ファイバに応力が加わるために、〜１０μｍのたわみを設けて、このたわみを保持固定するために精密固定技術を要していたが、光集積デバイス１００では、パッケージ本体の伸縮量と光ファイバの伸縮量を一致させて、外部温度の影響をデバイスの内部構造に与えないようにしたので、光ファイバのたわみを不要にすることができる。このため、簡単な組み立てにより高品質の光集積デバイスを製造することが可能になる。
【００４０】
次に光学部品として、光導波路チップだけでなく、半導体レーザや温度制御素子もパッケージに内蔵した光集積デバイスについて説明する。
図３は第１の実施の形態の光集積デバイスの構造を示す図である。第１の実施の形態の光集積デバイス２−１は、光素子ユニット１０、光導波路ユニット２０−１、パッケージ３０、光ファイバユニット４０−１から構成される。
【００４１】
光素子ユニット１０は、光電変換素子１１、温度制御素子１２、サブキャリア１３、ホルダ付きレンズ１４から構成される。光電変換素子１１は、電気信号を光信号に変換する半導体レーザである。温度制御素子（TEC：Thermo Electric Cooler）１２は、光電変換素子１１を温度制御して、光電変換素子１１の光出力と発振波長を一定に制御する。
【００４２】
光電変換素子１１は、例えばAlN（窒化アルミニウム）からなるサブキャリア１３を介して、温度制御素子１２の上に搭載する。また、ホルダ付きレンズ１４も温度制御素子１２の上に搭載し、光電変換素子１１から出力した光信号をコリメート光に変換する。温度制御素子１２は、パッケージ３０の内部底面３１ａに、例えば半田等で接着固定される。
【００４３】
光導波路ユニット２０−１は、第１のホルダ（以下、ホルダ２１）、第２のホルダ（以下、ホルダ２２）、光導波路チップ２３、ホルダ付きレンズ２４から構成される。
ホルダ付きレンズ２４は、前段のホルダ付きレンズ１４から出射された光信号を集光する。光導波路チップ２３はLN基板（熱膨張係数１６．７×１０-6／℃）からなる光変調素子であり、ホルダ付きレンズ２４で集光された光信号の変調を行う。
【００４４】
ホルダ２１は、ホルダ付きレンズ２４及び光導波路チップ２３を搭載する。なお、ホルダ２１は、光導波路チップ２３（以下、LN光変調素子２３とも呼ぶ）の熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持ち、例えば、SUS304（熱膨張係数１７．３×１０-6／℃）を選択する。なお、光導波路チップ２３は、入出射端面の近傍を除く裏面全体が、例えば、エポキシ接着剤を用いてホルダ２１に固定される。
【００４５】
ホルダ２２は、ホルダ２１のサイドを把持し、かつホルダ２１の底面が他部品と接触しないように宙に浮いた状態を保つように、光導波路チップ２３上の光導波路と同一の高さの局所領域２５（図中、黒丸）でホルダ２１と固定する。
【００４６】
上記のように光電変換素子１１と光導波路チップ２３の光接続においては、２球レンズ系を採用し、一方のレンズ（ホルダ付きレンズ１４）を温度制御素子１２に、他方のレンズ（ホルダ付きレンズ２４）をホルダ２１に搭載する構成をとっている。これにより、光電変換素子１１からの出射光は最初のレンズでコリメート光に変換され、このコリメート光が次のレンズで光導波路に集光されることで光接続を実現している。
【００４７】
パッケージ３０は、底面部３１、側壁部３２を有し、底面部３１と側壁部３２は異なる材料を使用する。底面部３１では、パッケージ内部底面３１ａに、ホルダ２２が局所領域３３で固定される。また、パッケージ内部底面３１ａにおいて、温度制御素子１２が固定される。さらに、この底面部３１は、温度制御素子１２が接触するので、温度制御素子１２の放熱を行うために、熱伝導率が大きな材料が使用される（例えば、CuW-20（Cu20/W80）を使用）。
【００４８】
側壁部３２は、ホルダ２２の熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持ち（側壁部３２とホルダ２２の材料として例えば、Alloy50（Ni50/Fe50）を使用）、開口部３２ａが設けられる。なお、底面部３１と側壁部３２は、例えば金属ロウ材によってロウ付けされる。
【００４９】
光ファイバユニット４０−１は、レンズ４１、光ファイバ４２、第３のホルダ（以下、ホルダ４３）、第４のホルダ（以下、ホルダ４４）から構成される。ホルダ４３は、レンズ４１を保持する。ホルダ４４は、光ファイバ４２を保持して、ホルダ４３に固定する。また、レンズ４１は、ホルダ４３を介して、光導波路と光軸調整した後に、側壁部３２の外部に固定され、開口部３２ａを通して、光導波路チップ２３と光接続する。なお、固定には、例えばレーザスポット溶接が選択でき、光軸と略同一高さで固定される。
【００５０】
次に光導波路ユニット２０−１のホルダ２１、２２の構造について説明する。図４〜図７は光導波路ユニット２０−１の断面構造を示す図である。図３をＸ１−Ｘ２の断面で見た様子を示している。図４では、ホルダ２２は、コの字型形状をしており、ホルダ２１のサイドと擦り合わせ接触する程度に、ホルダ２２の幅が設定されている。
【００５１】
そして、ホルダ２１とホルダ２２は、光導波路チップ２３の光導波路と略同一高さの局所領域２５で、例えばレーザスポット溶接により固定される。このとき、ホルダ２１の裏面２１ａが他の部品と接触しないように宙に浮いた状態となるように、ホルダ２２の高さが設定されている。
【００５２】
図５〜図７はホルダ２２の形状の変形例を示しており、図５では、ホルダ２２を２個のＬ字型で構成している。図６では、ホルダ２２を２個のＴ字型で構成している。図７は、ホルダ２２をあらかじめパッケージ３０の底面部３１と一体成形した場合を示している。
【００５３】
図８は突起部が設けられたホルダ２１を示す図である。図４〜図７で示したような、光導波路と略同一高さの局所領域２５で、ホルダ２１とホルダ２２を固定する場合、実際には、図に示すような、位置決めのための突起部２１ｂをホルダ２１に設けておくと容易である。
【００５４】
すなわち、ホルダ２２の形状を図４で示したコの字型形状とした場合、ホルダ２１の光導波路高さを示す位置に突起部２１ｂを形成し、この突起部２１ｂにホルダ２２を突き当てることで高さ方向の位置を決める。そして、突起部２１ｂとホルダ２２が接触する境界部分を局所領域２５として、例えばレーザスポット溶接で固定することで、容易に光導波路と略同一の高さで、ホルダ２１を固定することができる。
【００５５】
図９はホルダ２１、２２の嵌合の様子を示す図である。ホルダ２１、２２が擦り合う部分に、高さ方向にスライド挿入できる凹凸部２１ｃ、２２ｃをそれぞれ形成し、この凹凸ガイドに沿ってホルダ２２にホルダ２１を挿入して、突起部２１ｂに突き当てることで、高さ方向と光軸方向の位置決めが容易に実現できる。
【００５６】
次にホルダ２２とパッケージ３０の固定部分について説明する。ホルダ２２は、パッケージの底面部３１の内部底面３１ａに固定される。ここで、ホルダ２２と内部底面３１ａの接着面積は、両者の熱膨張の違いで発生する歪みの影響が無視できる程度に小さく設定されていることが望ましい。
【００５７】
例えば、図３のように、ホルダ２２の光軸方向長さを十分短い値に設定して（図３では局所領域３３の長さのこと）、ホルダ２２と内部底面３１ａの接触面積自体を小さくして、接触面積全体で接着固定することができる。また、別の方法として、図４〜図６のように、ホルダ２２の角部にあたる部分に局所的に接着剤５を塗布して固定してもよい。
【００５８】
また、ホルダ２２とパッケージ３０の他の固定方法として、図１０、図１１に示すような固定を行ってもよい。図１０はパッケージ３０の内部底面３１ａを示す図である。図１１は光導波路チップ２３がパッケージ３０の内部底面３１ａに実装している様子を示す図であり、図１０をＸ３−Ｘ４の断面で見た様子を示している。
【００５９】
パッケージ内部底面３１ａのうち、ホルダ２２が搭載される領域の一部に凹部３１ａ−１、３１ａ−２を設け、両者が接触する面積を小さくして、接触面積３１ａ−３で接着固定する。このようにすれば、ホルダ２２の光軸方向長さに特別な制約は無くなる。
【００６０】
このように、光集積デバイス２−１は、温度制御素子１２（TEC）は熱伝導率の大きいCuWのパッケージ３０上に搭載されるので、放熱性が確保できる。また、LN光変調素子の光導波路チップ２３の熱膨張係数が１６．７×１０-6／℃であり、パッケージ３０の底面部３１（CuW）の熱膨張係数が８．１×１０-6／℃であるが、値に大きな違いがあっても局所固定を行っているため熱膨張の不整合による過剰な応力印加やクラックを回避することができる。
【００６１】
さらに、光導波路チップ２３、レンズ４１、光ファイバ４２はいずれも同一材料（Alloy50）で支持されているので（光導波路チップ２３はAlloy50のホルダ２２で、レンズ４１と光ファイバ４２はAlloy50の側壁部３２で支持される）、熱膨張による伸縮が生じてもその変動は共通の上下微動となるので温度変化による光軸ずれを回避することができる。
【００６２】
次に光集積デバイス２−１の詳細設計について説明する。図１２は第１の実施の形態の光集積デバイス２−１の構造を示す図である。パラメータである各部品の長さ及び固定点の位置の符号を以下のように決める。
【００６３】
レンズ４１の焦点距離をｆ１とし、ホルダ２１とホルダ２２の固定点であるＡ点と、レンズ４１と光接続する光導波路チップ２３の端面位置であるＢ点との間の光軸方向距離をＺ１とする。
【００６４】
また、Ａ点と、ホルダ２２と底面部３１との固定点であるＣ点との間の光軸方向距離をＺ２とし、Ｃ点と、レンズ４１が固定される側壁部３２の位置であるＤ点との間の光軸方向距離をＺ３とする。
【００６５】
さらに、Ｄ点と、ホルダ４３によるレンズ４１の中心保持部であるＥ点との間の光軸方向距離をＺ４とし、Ｅ点と、ホルダ４３とホルダ４４の固定点であるＦ点との間の光軸方向距離をＺ５とする。
【００６６】
また、Ｆ点と、ホルダ４４による光ファイバ４２の先端保持位置であるＧ点との間の光軸方向距離をＺ６とし、Ｂ点とＥ点との間の光軸方向距離をＳ１、Ｅ点とＧ点との間の光軸方向距離をＳ２とする。
【００６７】
そして、光導波路チップ２３の熱膨張係数をα１、ホルダ２１の熱膨張係数をα２、底面部３１の熱膨張係数をα３、ホルダ４３の熱膨張係数をα４、ホルダ４４の熱膨張係数をα５とし、基準温度におけるＳ１とＳ２をそれぞれ、Ｓ１０とＳ２０とし、基準温度からの温度変化をΔＴとする。
【００６８】
ここで、光導波路チップ２３（LN光変調素子）は長さ５０ｍｍ、レンズ４１は焦点距離ｆ１＝４ｍｍのものを選択する。光導波路チップ２３のスポットサイズは約４μｍ、光ファイバ４２のスポットサイズは約４．５μｍであるので、レンズ４１による結合系をビーム倍率を１倍にし、光導波路チップ２３の端面からレンズ４１の主点までの距離Ｓ１と、レンズ４１の主点から光ファイバ４２端面までの距離Ｓ２を、ともに８ｍｍに設定する。さらに、図１３にパラメータの具体数値を示す。図では、区間、区間に使用される材料、材料の熱膨張係数、光軸方向距離が示されている（後述の条件式（３ａ）〜（３ｃ）を考慮して数値は決定した）。
【００６９】
各部品の材料、長さ及び固定点の位置を上記のように設定したとき、レンズ結合の公式は式（３ａ）で、Ｓ１とＳ２の熱伸縮値は式（３ｂ）、式（３ｃ）で計算できる。ただし、Ａ点がＣ点を基準としてＢ点側にあるとき、Ｚ２を正値とし、Ａ点が反対側にあるときはＺ２を負値として扱う。
【００７０】
【数１】
2006119373.tif 000003
【００７１】
図１４は熱伸縮における理想値と実験値の差を示す図である。横軸には温度変化、縦軸には熱伸縮における理想値と実験値の差を示している。基準温度±６０℃の温度範囲に対して、式（３ｃ）で算出したＳ２（熱伸縮値）からレンズ結合式（３ａ）を満足すべきＳ１（理想値）を求め、これとは別に式（３ｂ）でＳ１（熱伸縮値）を求め、「Ｓ１（理想値）−Ｓ１（熱伸縮値）」をプロットする。
【００７２】
この結果から、図１３による数値に設定すると、Ｓ１（熱伸縮値）は０．０３μｍ以下の誤差で理想値と略等しい値になることがわかる。すなわち、光導波路チップ２３、レンズ４１及び光ファイバ４２の光軸方向距離は、基準温度±６０℃の温度範囲に対して、常にレンズ結合式（３ａ）を満足する関係にあるので、温度変化に対する特性変動（光軸方向の変動による光結合特性の変動）を抑えることができる。
【００７３】
次に第２の実施の形態の光集積デバイスについて説明する。図１５は第２の実施の形態の光集積デバイスの構造を示す図である。第２の実施の形態の光集積デバイス２−２は、光素子ユニット、光導波路ユニット２０−２、パッケージ３０、光ファイバユニット４０−２から構成される。なお、光素子ユニットは、第１の実施の形態の光集積デバイス２−１の光素子ユニット１０と同じであり、図示を省略した。
【００７４】
また、第２の実施の形態の光集積デバイス２−２は、図３で上述した第１の実施の形態の光集積デバイス２−１と基本構造は同じであり、構造の異なる点はパッケージ側壁に設けられていたレンズがパッケージ内部に設けられる点である。
【００７５】
光導波路ユニット２０−２は、第１のホルダ（以下、ホルダ２１）、第２のホルダ（以下、ホルダ２２）、第３のホルダ（以下、ホルダ２７）、光導波路チップ２３、ホルダ付きレンズ２４、レンズ２６から構成される。
【００７６】
光導波路チップ２３はLN基板（熱膨張係数１６．７×１０-6／℃）からなる光変調素子であり（以下、光導波路チップ２３をLN光変調素子２３とも呼ぶ）、ホルダ２１はLN光変調素子２３と熱膨張係数が略等しい材料として、例えばSUS304（熱膨張係数１７．３×１０-6／℃）を選択する。LN光変調素子２３は入出射端面の近傍を除く裏面全体が、例えばエポキシ接着剤を用いてホルダ２１に固定される。
【００７７】
ホルダ２２は、コの字型形状をしており、ホルダ２１のサイドと擦り合わせ接触する程度に幅が設定されている。ホルダ２１とホルダ２２は、LN光変調素子２３の光導波路と略同一の高さの局所領域で、例えばレーザスポット溶接により固定される。このとき、ホルダ２１の裏面が他の部品と接触しないように宙に浮いた状態となるように、ホルダ２２の高さが設定されている。
【００７８】
ここで、ホルダ２２の構造や、ホルダ２１、２２の位置決め手段及びホルダ２２とパッケージ内部底面の固定構造は、図４〜図１１で上述したバリエーションを適用することができる。
【００７９】
レンズ２６はホルダ２７で保持され、ホルダ２１上に固定される。ホルダ２７は、ホルダ２１と熱膨張係数を揃えるために同一の材料としSUS304を選択する。レンズ２６は、ホルダ２７と少なくとも略光軸高さで固定されることが望ましい。固定手段としては、例えばレーザスポット溶接が選択できる。
【００８０】
光ファイバ４２は、ホルダ４４で保持され、光導波路と光軸調整した後に、パッケージ側壁の開口部３２ａに固定される。ここで、固定手段としては、例えばレーザスポット溶接が選択でき、光軸と略同一高さが固定される。なお、図示しない光電変換素子は、図３と同様の構成によりLN光導波路と光接続することができる。
【００８１】
パッケージ３０は、底面部３１と側壁部３２を異なる材料で構成し、底面部３１を熱伝導率が大きいCuW-20（Cu20/W80）を選択する。また、側壁部３２はホルダ２２と熱膨張係数を揃えるために同一の材料とし、両者ともKovar（Fe54/Co17/Ni29）を選択する。パッケージ３０の底面と側壁は、例えば金属ロウ材によってロウ付けされる。
【００８２】
このように、光集積デバイス２−２は、図示しない温度制御素子（TEC）は熱伝導率の大きいCuW上に搭載されるので、放熱性が確保できる。また、LN光変調素子２３の熱膨張係数が１６．７×１０-6／℃、パッケージ底面（CuW）の熱膨張係数が８．１×１０-6／℃と、その値に大きな違いがあっても局所固定によって熱膨張の不整合による過剰な応力印加やクラックを回避することができる。
【００８３】
また、ホルダ２１及びホルダ２７はいずれも熱膨張係数が略等しい材料であるので、熱膨張による伸縮が生じてもLN光導波路とレンズ２６の相対高さはほとんど変化しないので温度変化による両者の光軸ずれを回避することができる。
【００８４】
さらに、LN光変調素子２３と光ファイバ４２はいずれも同一材料（Kovar）で支持されているので、熱膨張による伸縮が生じてもその変動は共通の上下微動となるので温度変化による光軸ずれを回避することができる。この結果、光導波路とレンズ２６及び光ファイバ４２の光軸は、熱膨張による伸縮が生じてもその変動は共通の上下微動となるので温度変化による光軸ずれを回避することができる。
【００８５】
次に光集積デバイス２−２の詳細設計について説明する。パラメータである各部品の長さ及び固定点の位置の符号を以下のように決める。
レンズ２６の焦点距離をｆ１とし、ホルダ２７によるレンズ中心保持部であるＡ１点と、レンズ２６と光接続する光導波路チップ２３の端面位置であるＢ１点との間の光軸方向距離をＳ１とする。
【００８６】
また、Ｂ１点と、ホルダ２１とホルダ２２の固定点であるＣ１点との間の光軸方向距離をＺ１０とし、Ａ１点とＣ１点の間の光軸方向距離をＺ１１とし、Ｃ１点と、ホルダ２２と底面部３１との固定点であるＤ１点との間の光軸方向距離をＺ１２とする。
【００８７】
さらに、Ｄ１点と、光ファイバ４２が固定される側壁部３２の位置であるＥ１点の間の光軸方向距離をＺ１３とし、Ｅ１点と、ホルダ４４による光ファイバ４２の先端保持位置であるＦ１点との間の光軸方向距離をＺ１４とする。
【００８８】
そして、Ａ１点とＦ１点との間の光軸方向距離をＳ２、光導波路チップ２３及びホルダ２１の熱膨張係数をα１、ホルダ２２の熱膨張係数をα２、底面部３１の熱膨張係数をα３、ホルダ４４の熱膨張係数をα５とし、基準温度におけるＳ１とＳ２をそれぞれＳ１０とＳ２０、基準温度からの温度変化をΔＴとする。
【００８９】
ここで、LN光変調素子２３は長さ５０ｍｍ、レンズ２６は焦点距離ｆ１＝３ｍｍのものを選択する。LN光変調素子２３のスポットサイズは約３μｍ、光ファイバのスポットサイズは約４．５μｍであるので、レンズ２６による結合系をビーム倍率１．５倍にし、LN光変調素子２３の端面からレンズ２６の主点までの距離Ｓ１を５ｍｍ、レンズ２６の主点から光ファイバ端面までの距離Ｓ２を７．５ｍｍに設定する。さらに、図１６にパラメータの具体数値を示す。図では、区間、区間に使用される材料、材料の熱膨張係数、光軸方向距離が示されている（後述の条件式（４ａ）〜（４ｃ）を考慮して数値は決定した）。
【００９０】
各部品の材料、長さ及び固定点の位置を上記のように設定したとき、レンズ結合の公式は式（４ａ）で、Ｓ１とＳ２の熱伸縮値は式（４ｂ）、式（４ｃ）で計算できる。ただし、Ｃ１点がＤ１点を基準としてＢ１点側にあるときＺ１２を正値、Ｃ１点が反対側にあるときＺ１２を負値として扱う。
【００９１】
【数２】
2006119373.tif 000004
【００９２】
図１７は熱伸縮における理想値と実験値の差を示す図である。横軸には温度変化、縦軸には熱伸縮における理想値と実験値の差を示している。基準温度±６０℃の温度範囲に対して、式（４ｃ）で算出したＳ２（熱伸縮値）からレンズ結合式（４ａ）を満足すべきＳ１（理想値）を求め、これとは別に式（４ｂ）でＳ１（熱伸縮値）を求め、「Ｓ１（理想値）−Ｓ１（熱伸縮値）」を表したグラフである。
【００９３】
この結果から、図１６による数値に設定すると、Ｓ１（熱伸縮値）は０．０４μｍ以下の誤差で理想値と略等しい値になることがわかる。すなわち、光導波路チップ２３、レンズ２６及び光ファイバ４２の光軸方向距離は、基準温度±６０℃の温度範囲に対して、常にレンズ結合式（４ａ）を満足する関係にあるので、温度変化に対する特性変動（光軸方向の変動による光結合特性の変動）を抑えることができる。
【００９４】
次に第３の実施の形態の光集積デバイスについて説明する。図１８は第３の実施の形態の光集積デバイスの構造を示す図である。第３の実施の形態の光集積デバイス２−３は、光素子ユニット、光導波路ユニット２０−３、パッケージ３０、光ファイバユニット４０−２から構成される。なお、光素子ユニットは、第１の実施の形態の光集積デバイス２−１の光素子ユニット１０と同じであり、図示を省略した。
【００９５】
また、第３の実施の形態の光集積デバイス２−３は、図１５で上述した第２の実施の形態の光集積デバイス２−２と基本構造は同じであり、構造の異なる点は第２の実施の形態ではホルダ２１にレンズ２６が搭載されていたが、第３の実施の形態ではホルダ２２に搭載される点である。
【００９６】
光導波路チップ２３はInP基板（熱膨張係数４．５×１０-6／℃）からなる光導波路素子であり（以下、光導波路チップ２３をInP光導波路素子２３とも呼ぶ）、ホルダ２１はInP光導波路素子と熱膨張係数が略等しい材料として、例えばKovar（熱膨張係数５．３×１０-6／℃）を選択する。InP光導波路素子２３は入出射端面の近傍を除く裏面全体が、例えばエポキシ接着剤を用いてホルダ２１に固定される。
【００９７】
ホルダ２２は、コの字型形状をしており、ホルダ２１のサイドと擦り合わせ接触する程度に幅が設定されている。ホルダ２１とホルダ２２は、InP光導波路素子２３の光導波路と略同一の高さの局所領域で、例えばレーザスポット溶接により固定される。このとき、ホルダ２１の裏面が他の部品と接触しないように宙に浮いた状態となるように、ホルダ２２の高さが設定されている。
【００９８】
ここで、ホルダ２２の構造や、ホルダ２１、２２の位置決め手段及びホルダ２２とパッケージ内部底面の固定構造は、図４〜図１１で上述したバリエーションを適用することができる。
【００９９】
レンズ２６はホルダ２７で保持され、ホルダ２２上に固定される。ホルダ２７は、ホルダ２２と熱膨張係数を揃えるために同一の材料としAlloy42を選択する。レンズ２６は、ホルダ２７と少なくとも略光軸高さで固定され、例えばレーザスポット溶接で固定される。
【０１００】
光ファイバ４２は、ホルダ４４（Alloy42）で保持され、光導波路と光軸調整した後に、パッケージ側壁の開口部３２ａに固定される。固定には、例えばレーザスポット溶接が選択でき、光軸と略同一高さで固定される。また、図示しない光電変換素子は、図３と同様な構成によりInP光導波路と光接続することができる。
【０１０１】
パッケージ３０は、底面部３１と側壁部３２を異なる材料で構成し、底面部３１を熱伝導率が大きいCuW-15（Cu15/W85）を選択する。また、側壁部３２はホルダ２２と熱膨張係数を揃えるために同一の材料とし、両者ともAlloy42を選択する。パッケージの底面と側壁は、例えば金属ロウ材によってロウ付けされる。
【０１０２】
このように、光集積デバイス２−３は、図示しない温度制御素子（TEC）は熱伝導率の大きいCuW上に搭載されるので、放熱性が確保できる。また、InP光導波路素子２３の熱膨張係数が４．５×１０-6／℃、パッケージ底面（CuW）の熱膨張係数が６．５×１０-6／℃と、その値に違いがあっても局所固定によって熱膨張の不整合による過剰な応力印加やクラックを回避することができる。
【０１０３】
また、ホルダ２２及びホルダ２７はいずれも熱膨張係数が略等しい材料であるので、熱膨張による伸縮が生じてもInP光導波路とレンズ２６の変動は共通の上下微動となるので温度変化による両者の光軸ずれを回避することができる。
【０１０４】
また、InP光導波路素子２３と光ファイバ４２はいずれも同一材料（Alloy42）で支持されているので、熱膨張による伸縮が生じてもその変動は共通の上下微動となるので温度変化による光軸ずれを回避することができる。この結果、光導波路とレンズ２６及び光ファイバ４２の光軸は、熱膨張による伸縮が生じてもその変動は共通の上下微動となるので温度変化による光軸ずれを回避することができる。
【０１０５】
次に光集積デバイス２−３の詳細設計について説明する。パラメータである各部品の長さ及び固定点の位置の符号を以下のように決める。
レンズ２６の焦点距離をｆ１とし、ホルダ２７によるレンズ２６の中心保持部であるＡ２点と、レンズ２６と光接続する光導波路チップ２３の端面位置であるＢ２点との間の光軸方向距離をＳ１とする。
【０１０６】
また、Ｂ２点と、ホルダ２１とホルダ２２の固定点であるＣ２点との間の光軸方向距離をＺ２０とし、Ａ２点とＣ２点との間の光軸方向距離をＺ２１とし、Ｃ２点と、ホルダ２２と底面部３１との固定点であるＤ２点との間の光軸方向距離をＺ２２とする。
【０１０７】
さらに、Ａ２点とＤ２点との間の光軸方向距離をＺ２３とし、Ｄ２点と、光ファイバ４２が固定される側壁部３２の位置であるＥ２点との間の光軸方向距離をＺ２４とし、Ｅ２点と、ホルダ４４による光ファイバ４２の先端保持位置であるＦ２点との間の光軸方向距離をＺ２５とする。
【０１０８】
そして、Ａ２点とＦ２点との間の光軸方向距離をＳ２、光導波路チップ２３及びホルダ２１の熱膨張係数をα１、ホルダ２２の熱膨張係数をα２、底面部３１の熱膨張係数をα３、ホルダ４４の熱膨張係数をα５とし、基準温度におけるＳ１とＳ２をそれぞれＳ１０とＳ２０、基準温度からの温度変化をΔＴとする。
【０１０９】
ここで、InP光導波路素子２３は長さ１０ｍｍ、レンズ２６は焦点距離ｆ１＝１ｍｍのものを選択する。InP光変調素子２３のスポットサイズは約１μｍ、光ファイバのスポットサイズは約４．５μｍであるので、レンズ２６による結合系をビーム倍率４倍にし、InP光導波路素子２３の端面からレンズ２６の主点までの距離Ｓ１を１．２５ｍｍ、レンズ２６の主点から光ファイバ端面までの距離Ｓ２を５ｍｍに設定する。さらに、図１９にパラメータの具体数値を示す。図では、区間、区間に使用される材料、材料の熱膨張係数、光軸方向距離が示されている（後述の条件式（５ａ）〜（５ｃ）を考慮して数値は決定した）。
【０１１０】
各部品の材料、長さ及び固定点の位置を上記のように設定したとき、レンズ結合の公式は式（５ａ）で、Ｓ１とＳ２の熱伸縮値は式（５ｂ）、式（５ｃ）で計算できる。ただし、Ｃ２点がＤ２点を基準としてＢ２点側にあるとき、Ｚ２２を正値とし、Ｃ２点が反対側にあるときはＺ２２を負値として扱う。
【０１１１】
【数３】
2006119373.tif 000005
【０１１２】
図２０は熱伸縮における理想値と実験値の差を示す図である。横軸には温度変化、縦軸には熱伸縮における理想値と実験値の差を示している。基準温度±６０℃の温度範囲に対して、式（５ｃ）で算出したＳ２（熱伸縮値）からレンズ結合式（５ａ）を満足すべきＳ１（理想値）を求め、これとは別に式（５ｂ）でＳ１（熱伸縮値）を求め、「Ｓ１（理想値）−Ｓ１（熱伸縮値）」を表したグラフである。
【０１１３】
この結果から、図１９による数値に設定すると、Ｓ１（熱伸縮値）は０．０３μｍ以下の誤差で理想値と略等しい値になることがわかる。すなわち、光導波路チップ２３、レンズ２６及び光ファイバ４２の光軸方向距離は、基準温度±６０℃の温度範囲に対して、常にレンズ結合式（５ａ）を満足する関係にあるので、温度変化に対する特性変動（光軸方向の変動による光結合特性の変動）を抑えることができる。
【０１１４】
次に第４の実施の形態の光集積デバイスについて説明する。図２１は第４の実施の形態の光集積デバイスの構造を示す図である。第４の実施の形態の光集積デバイス２−４は、光素子ユニット、第１の光導波路ユニット（光導波路ユニット２０ａ）、第２の光導波路ユニット（光導波路ユニット２０ｂ）、パッケージ３０、光ファイバユニット４０−１から構成される。なお、光素子ユニットは、第１の実施の形態の光集積デバイス２−１の光素子ユニット１０と同じであり、図示を省略した。
【０１１５】
第４の実施の形態の光集積デバイス２−４は、パッケージ３０内に２つの光導波路ユニット２０ａ、２０ｂを含み、光導波路ユニット２０ａには、第２の実施の形態の光導波路ユニット２０−２を用いたものである。
【０１１６】
なお、第１のホルダはホルダ２１ａ、第２のホルダはホルダ２２ａ、第３のホルダはホルダ２７、第４のホルダはホルダ２１ｂ、第５のホルダはホルダ２２ｂ、第６のホルダはホルダ４３、第７のホルダはホルダ４４に対応する。
【０１１７】
光導波路ユニット２０ａに対し、光導波路チップ２３ａはInP基板（熱膨張係数４．５×１０-6／℃）からなる光導波路素子であり（以下、InP光導波路素子２３ａとも呼ぶ）、ホルダ２１ａはInP光導波路素子２３ａと熱膨張係数が略等しい材料として、例えばKovar（熱膨張係数５．３×１０-6／℃）を選択する。InP光導波路素子２３ａは、入出射端面の近傍を除く裏面全体が、例えばエポキシ接着剤を用いてホルダ２１ａに固定される。
【０１１８】
ホルダ２２ａは、コの字型形状をしており、ホルダ２１ａのサイドと擦り合わせ接触する程度に幅が設定されている。ホルダ２１ａとホルダ２２ａは、InP光導波路素子２３ａの光導波路と略同一の高さの局所領域で、例えばレーザスポット溶接により固定される。このとき、ホルダ２１ａの裏面が他の部品と接触しないように宙に浮いた状態となるように、ホルダ２２ａの高さが設定されている。
【０１１９】
レンズ２６はホルダ２７で保持され、光導波路ユニット２０ａの光導波路（InP）と光導波路ユニット２０ｂの光導波路（LN）が光接続するように光軸調整した後に、ホルダ２１ａ上に固定される。
【０１２０】
ホルダ２７は、ホルダ２１ａと熱膨張係数を揃えるために同一の材料としKovarを選択する。レンズ２６は、ホルダ２７と略光軸高さで固定され、例えばレーザスポット溶接が選択できる。なお、図示しない光電変換素子は、図３と同様の構成によりLN光導波路と光接続することができる。
【０１２１】
ここで、ホルダ２２ａの構造や、ホルダ２１ａ、２２ａの位置決め手段及びホルダ２２ｂとパッケージ内部底面の固定構造は、図４〜図１１で上述したバリエーションを適用することができる。
【０１２２】
光導波路ユニット２０ｂに対し、光導波路チップ２３ｂはLN基板（熱膨張係数１６．７×１０-6／℃）からなる光変調素子であり（以下、LN光変調素子２３ｂとも呼ぶ）、ホルダ２１ｂはLN光変調素子２３ｂと熱膨張係数が略等しい材料として、例えばSUS304（熱膨張係数１７．３×１０-6／℃）を選択する。
【０１２３】
LN光変調素子２３ｂは、入出射端面の近傍を除く裏面全体が、例えばエポキシ接着剤を用いてホルダ２１ｂに固定される。ホルダ２２ｂは、コの字型形状をしており、ホルダ２１ｂのサイドと擦り合わせ接触する程度に幅が設定されている。ホルダ２１ｂとホルダ２２ｂは、LN光変調素子２３ｂの光導波路と略同一の高さの局所領域で、例えばレーザスポット溶接により固定される。このとき、ホルダ２１ｂの裏面が他の部品と接触しないように宙に浮いた状態となるように、ホルダ２２ｂの高さが設定されている。
【０１２４】
ここで、ホルダ２２ｂの構造や、ホルダ２１ｂ、２２ｂの位置決め手段及びホルダ２２ｂとパッケージ内部底面の固定構造は、図４〜図１１で上述したバリエーションを適用することができる。
【０１２５】
光ファイバユニット４０−１に対し、レンズ４１及び光ファイバ４２は、それぞれホルダ４３及びホルダ４４で保持され、光導波路と光軸調整した後に、パッケージ側壁の開口部３２ａに固定される（固定には、例えばレーザスポット溶接が選択でき、光軸と略同一高さで固定される）。
【０１２６】
パッケージ３０は、底面部３１と側壁部３２を異なる材料で構成し、底面部３１を熱伝導率が大きいCuW-20（Cu20/W80）を選択する。また、側壁部３２はホルダ２２ａ及びホルダ２２ｂと熱膨張係数を揃えるために同一の材料とし、三者ともKovarを選択する。パッケージの底面と側壁は、例えば金属ロウ材によってロウ付けされる。
【０１２７】
このように、光集積デバイス２−４では、図示しない温度制御素子（TEC）は熱伝導率の大きいCuW上に搭載されるので、放熱性が確保できる。また、LN光変調素子２３ｂの熱膨張係数が１６．７×１０-6／℃、InP光導波路素子２３ａの熱膨張係数が４．５×１０-6／℃、パッケージ底面（CuW）の熱膨張係数が８．１×１０-6／℃と、その値に違いがあっても局所固定によって熱膨張の不整合による過剰な応力印加やクラックを回避することができる。
【０１２８】
また、InP光導波路素子２３ａと、ホルダ２１ａ及びホルダ２７はいずれも熱膨張係数が略等しい材料であるので、熱膨張による伸縮が生じてもInP光導波路とレンズ２６の相対高さはほとんど変化しないので温度変化による両者の光軸ずれを回避することができる。また、InP光導波路素子２３ａ、LN光変調素子２３ｂ、レンズ４１及び光ファイバ４２はいずれも同一材料（Kovar）で支持されているので、熱膨張による伸縮が生じてもその変動は共通の上下微動となるので温度変化による光軸ずれを回避することができる。
【０１２９】
この結果、InP光導波路−レンズ２６−LN光導波路−レンズ４１−光ファイバ４２の光軸は、熱膨張による伸縮が生じてもその変動は共通の上下微動となるので温度変化による光軸ずれを回避することができる。
【０１３０】
次に光集積デバイス２−４の詳細設計について説明する。パラメータである各部品の長さ及び固定点の位置の符号を以下のように決める。
レンズ４１の焦点距離をｆ１とし、ホルダ２１ｂとホルダ２２ｂの固定点であるＡ点と、レンズ４１と光接続する光導波路チップ２３ｂの端面位置であるＢ点との間の光軸方向距離をＺ１とする。
【０１３１】
また、Ａ点と、ホルダ２２ｂと底面部３１との固定点であるＣ点との間の光軸方向距離をＺ２とし、Ｃ点と、レンズ４１が固定される側壁部３２の位置であるＤ点との間の光軸方向距離をＺ３とする。
【０１３２】
さらに、Ｄ点と、ホルダ４３によるレンズ４１の中心保持部であるＥ点との間の光軸方向距離をＺ４とし、Ｅ点と、ホルダ４３とホルダ４４の固定点であるＦ点との間の光軸方向距離をＺ５とし、Ｆ点と、ホルダ４４による光ファイバ４２の先端保持位置であるＧ点との間の光軸方向距離をＺ６とする。
【０１３３】
そして、Ｂ点とＥ点との間の光軸方向距離をＳ１、Ｅ点とＧ点との間の光軸方向距離をＳ２、光導波路チップ２３ｂの熱膨張係数をα１、ホルダ２２ｂの熱膨張係数をα２、底面部３１の熱膨張係数をα３、ホルダ４３の熱膨張係数をα４、ホルダ４４の熱膨張係数をα５とし、基準温度におけるＳ１とＳ２をそれぞれＳ１０とＳ２０、基準温度からの温度変化をΔＴとする。
【０１３４】
ここで、InP光導波路素子２３ａは長さ１０ｍｍ、LN光変調素子２３ｂの長さは４４．５ｍｍ、レンズ４１は焦点距離ｆ１＝４ｍｍ、レンズ２６は焦点距離ｆ２＝１ｍｍのものを選択する。LN光導波路−レンズ４１−光ファイバ４２の結合に関しては、LN光変調素子２３ｂのスポットサイズが約４μｍ、光ファイバ４２のスポットサイズが約４．５μｍであるので、レンズ２６による結合系をビーム倍率１倍にし、LN光変調素子２３ｂの端面からレンズ４１の主点までの距離Ｓ１を８ｍｍ、レンズ４１の主点から光ファイバ端面までの距離Ｓ２を８ｍｍに設定する。さらに、図２２にパラメータの具体数値を示す。図では、区間、区間に使用される材料、材料の熱膨張係数、光軸方向距離が示されている（第１の実施の形態の条件式（３ａ）〜（３ｃ）を考慮して数値は決定した）。
【０１３５】
各部品の材料、長さ及び固定点の位置を上記のように設定したとき、レンズ結合の公式は式（３ａ）で、Ｓ１とＳ２の熱伸縮値は式（３ｂ）、式（３ｃ）で計算できる。ただし、Ａ点がＣ点を基準としてＢ点側にあるとき、Ｚ２を正値とし、Ａ点が反対側にあるときはＺ２を負値として扱う。
【０１３６】
図２３は熱伸縮における理想値と実験値の差を示す図である。横軸には温度変化、縦軸には熱伸縮における理想値と実験値の差を示している。基準温度±６０℃の温度範囲に対して、式（３ｃ）で算出したＳ２（熱伸縮値）からレンズ結合式（３ａ）を満足すべきＳ１（理想値）を求め、これとは別に式（３ｂ）でＳ１（熱伸縮値）を求め、「Ｓ１（理想値）−Ｓ１（熱伸縮値）」を表したグラフである。
【０１３７】
この結果から、図２２による数値に設定すると、Ｓ１（熱伸縮値）は０．０３μｍ以下の誤差で理想値と略等しい値になることがわかる。すなわち、LN光導波路、レンズ４１及び光ファイバ４２の光軸方向距離は、基準温度±６０℃の温度範囲に対して、常にレンズ結合式（３ａ）を満足する関係にあるので、温度変化に対する特性変動（光軸方向の変動による光結合特性の変動）を抑えることができる。
【０１３８】
一方、InP光導波路−レンズ２６−LN光導波路の結合に関しては、  レンズ２６の焦点距離をｆ２とし、ホルダ２７によるレンズ２６の中心保持部であるＡ３点と、レンズ２６と光接続する光導波路チップ２３ａの端面位置であるＢ３点との間の光軸方向距離をＳ３とする。
【０１３９】
また、Ｂ３点と、ホルダ２１ａとホルダ２２ａの固定点であるＣ３点との間の光軸方向距離をＺ４０とし、Ａ３点とＣ３点との間の光軸方向距離をＺ４１とし、Ｃ３点と、ホルダ２２ａとパッケージ底面との固定点であるＤ３点との間の光軸方向距離をＺ４２とする。
【０１４０】
さらに、レンズ２６と光接続する光導波路チップ２３ｂの端面位置であるＥ３点と、ホルダ２１ｂとホルダ２２ｂの固定点であるＦ３点との間の光軸方向距離をＺ４４とし、Ｆ３点と、ホルダ２２ｂとパッケージ底面との固定点であるＧ３点との間の光軸方向距離をＺ４５とする。
【０１４１】
そして、Ａ３点とＥ３点との間の光軸方向距離をＳ４とし、Ｄ３点とＧ３点との間の光軸方向距離をＺ４３とし、光導波路チップ２３ａ及びホルダ２１ａの熱膨張係数をαa、ホルダ２２ａ及びホルダ２２ｂの熱膨張係数をα２、パッケージ底面の熱膨張係数をα３、光導波路チップ２３ｂ及びホルダ２１ｂの熱膨張係数をαbとし、基準温度におけるＳ３、Ｓ４をそれぞれＳ３０、Ｓ４０、基準温度からの温度変化をΔＴとする。
【０１４２】
ここで、InP光導波路素子のスポットサイズが約１μｍ、LN光変調素子２３ｂのスポットサイズが約４μｍであるので、レンズ２６による結合系をビーム倍率４倍にし、InP光導波路素子２３ａの端面からレンズ２６の主点までの距離Ｓ３を１．２５ｍｍ、レンズ２６の主点から光導波路端面までの距離Ｓ４を５ｍｍに設定する。さらに、図２４にパラメータの具体数値を示す。図では、区間、区間に使用される材料、材料の熱膨張係数、光軸方向距離が示されている（後述の条件式（６ａ）〜（６ｃ）を考慮して数値は決定した）。
【０１４３】
各部品の材料、長さ及び固定点の位置を上記のように設定したとき、レンズ結合の公式は式（６ａ）で、Ｓ１とＳ２の熱伸縮値は式（６ｂ）、式（６ｃ）で計算できる。ただし、Ｃ３点がＤ３点を基準としてＢ３点側にあるときＺ４２を正値、Ｃ３点が反対側にあるときＺ４２を負値として扱う。また、Ｆ３点がＧ３点を基準としてＥ３点側にあるときＺ４５を正値、Ｆ３点が反対側にあるときＺ４５を負値として扱う。
【０１４４】
【数４】
2006119373.tif 000006
【０１４５】
図２５は熱伸縮における理想値と実験値の差を示す図である。横軸には温度変化、縦軸には熱伸縮における理想値と実験値の差を示している。基準温度±６０℃の温度範囲に対して、式（６ｃ）で算出したＳ４（熱伸縮値）からレンズ結合式（６ａ）を満足すべきＳ４（理想値）を求め、これとは別に式（６ｂ）でＳ４（熱伸縮値）を求め、「Ｓ４（理想値）−Ｓ４（熱伸縮値）」を表したグラフである。
【０１４６】
この結果から、図２４による数値に設定すると、Ｓ４（熱伸縮値）は０．０３μｍ以下の誤差で理想値と略等しい値になることがわかる。すなわち、InP光導波路、レンズ２６及びLN光導波路の光軸方向距離は、基準温度±６０℃の温度範囲に対して、常にレンズ結合式（６ａ）を満足する関係にあるので、温度変化に対する特性変動（光軸方向の変動による光結合特性の変動）を抑えることができる。
【０１４７】
したがって、「LN光導波路−レンズ４１−光ファイバ４２」の結合系と、「InP光導波路−レンズ２６−LN光導波路」の結合系の光軸方向距離は、温度変化があっても常に同時にレンズ結合公式を満足することができるので、温度変化に対する特性変動（光軸方向の変動による光結合特性の変動）を抑えることができる。
【０１４８】
次に第５の実施の形態の光集積デバイスについて説明する。図２６は第５の実施の形態の光集積デバイスの構造を示す図である。第５の実施の形態の光集積デバイス２−５は、光素子ユニット、第１の光導波路ユニット（光導波路ユニット２０ｃ）、第２の光導波路ユニット（光導波路ユニット２０ｄ）、パッケージ３０、光ファイバユニット４０−１から構成される。なお、光素子ユニットは、第１の実施の形態の光集積デバイス２−１の光素子ユニット１０と同じであり、図示を省略した。
【０１４９】
なお、第５の実施の形態の光集積デバイス２−５は、パッケージ３０内に２つの光導波路ユニット２０ｃ、２０ｄを含み、光導波路ユニット２０ｃには、第３の実施の形態の光導波路ユニット２０−３を用いたものである。
【０１５０】
なお、第１のホルダはホルダ２１ｃ、第２のホルダはホルダ２２ｃ、第３のホルダはホルダ２７、第４のホルダはホルダ２１ｄ、第５のホルダはホルダ２２ｄ、第６のホルダはホルダ４３、第７のホルダはホルダ４４に対応する。
【０１５１】
光導波路ユニット２０ｃに対し、光導波路チップ２３ｃはInP基板（熱膨張係数４．５×１０-6／℃）からなる光導波路素子であり（以下、InP光導波路素子２３ｃとも呼ぶ）、ホルダ２１ｃはInP光導波路素子２３ｃと熱膨張係数が略等しい材料として、例えばKovar（熱膨張係数５．３×１０-6／℃）を選択する。InP光導波路素子２３ｃは、入出射端面の近傍を除く裏面全体が、例えばエポキシ接着剤を用いてホルダ２１ｃに固定される。
【０１５２】
ホルダ２２ｃは、コの字型形状をしており、ホルダ２１ｃのサイドと擦り合わせ接触する程度に幅が設定されている。ホルダ２１ｃとホルダ２２ｃは、InP光導波路素子２３ｃの光導波路と略同一の高さの局所領域で、例えばレーザスポット溶接により固定される。このとき、ホルダ２１ｃの裏面が他の部品と接触しないように宙に浮いた状態となるように、ホルダ２２ｃの高さが設定されている。
【０１５３】
レンズ２６はホルダ２７で保持され、光導波路ユニット２０ｃの光導波路（InP）と光導波路ユニット２０ｄの光導波路（LN）が光接続するように光軸調整した後に、ホルダ２２ｃ上に固定される。
【０１５４】
ホルダ２７は、ホルダ２２ｃと熱膨張係数を揃えるために同一の材料としKovarを選択する。レンズ２６は、ホルダ２７と略光軸高さで固定され、例えばレーザスポット溶接が選択できる。なお、図示しない光電変換素子は、図３と同様の構成によりInP光導波路と光接続することができる。
【０１５５】
ここで、ホルダ２２ｃの構造や、ホルダ２１ｃ、２２ｃの位置決め手段及びホルダ２２ｃとパッケージ内部底面の固定構造は、図４〜図１１で上述したバリエーションを適用することができる。
【０１５６】
光導波路ユニット２０ｄに対し、光導波路チップ２３ｄはLN基板（熱膨張係数１６．７×１０-6／℃）からなる光変調素子であり（以下、LN光変調素子２３ｄとも呼ぶ）、ホルダ２１ｄはLN光変調素子２３ｄと熱膨張係数が略等しい材料として、例えばSUS304（熱膨張係数１７．３×１０-6／℃）を選択する。
【０１５７】
LN光変調素子２３ｄは、入出射端面の近傍を除く裏面全体が、例えばエポキシ接着剤を用いてホルダ２１ｄに固定される。ホルダ２２ｄは、コの字型形状をしており、ホルダ２１ｄのサイドと擦り合わせ接触する程度に幅が設定されている。ホルダ２１ｄとホルダ２２ｄは、LN光変調素子２３ｄの光導波路と略同一の高さの局所領域で、例えばレーザスポット溶接により固定される。このとき、ホルダ２１ｄの裏面が他の部品と接触しないように宙に浮いた状態となるように、ホルダ２２ｄの高さが設定されている。
【０１５８】
ここで、ホルダ２２ｄの構造や、ホルダ２１ｄ、２２ｄの位置決め手段及びホルダ２２ｄとパッケージ内部底面の固定構造は、図４〜図１１で上述したバリエーションを適用することができる。
【０１５９】
光ファイバユニット４０−１に対し、レンズ４１及び光ファイバ４２は、それぞれホルダ４３及びホルダ４４で保持され、光導波路と光軸調整した後に、パッケージ側壁の開口部３２ａに固定される（固定には、例えばレーザスポット溶接が選択でき、光軸と略同一高さで固定される）。
【０１６０】
パッケージ３０は、底面部３１と側壁部３２を異なる材料で構成し、底面部３１を熱伝導率が大きいCuW-20（Cu20/W80）を選択する。また、側壁部３２はホルダ２２ｃ及びホルダ２２ｄと熱膨張係数を揃えるために同一の材料とし、三者ともKovarを選択する。パッケージの底面と側壁は、例えば金属ロウ材によってロウ付けされる。
【０１６１】
このように、光集積デバイス２−５の構成では、TEC（図示せず）は熱伝導率の大きいCuW上に搭載されるので、放熱性が確保できる。また、LN光変調素子２３ｄの熱膨張係数が１６．７×１０-6／℃、InP光導波路素子２３ｃの熱膨張係数が４．５×１０-6／℃、パッケージ底面（CuW）の熱膨張係数が８．１×１０-6／℃と、その値に違いがあっても局所固定によって熱膨張の不整合による過剰な応力印加やクラックを回避することができる。
【０１６２】
また、ホルダ２２ｃ及びホルダ２７はいずれも熱膨張係数が略等しい材料であるので、熱膨張による伸縮が生じてもInP光導波路とレンズ２６の変動は共通の上下微動となるので温度変化による両者の光軸ずれを回避することができる。
【０１６３】
また、InP光導波路素子２３ｃ、LN光変調素子２３ｄ、レンズ４１及び光ファイバ４２はいずれも同一材料（Kovar）で支持されているので、熱膨張による伸縮が生じてもその変動は共通の上下微動となるので温度変化による光軸ずれを回避することができる。
【０１６４】
この結果、InP光導波路−レンズ２６−LN光導波路−レンズ４１−光ファイバ４２の光軸は、熱膨張による伸縮が生じてもその変動は共通の上下微動となるので温度変化による光軸ずれを回避することができる。
【０１６５】
次に光集積デバイス２−５の詳細設計について説明する。パラメータである各部品の長さ及び固定点の位置の符号を以下のように決める。
レンズ４１の焦点距離をｆ１とし、ホルダ２１ｄとホルダ２２ｄの固定点であるＡ点と、レンズ４１と光接続する光導波路チップ２３ｄの端面位置であるＢ点との間の光軸方向距離をＺ１とする。
【０１６６】
また、Ａ点と、ホルダ２２ｄと底面部３１との固定点であるＣ点との間の光軸方向距離をＺ２とし、Ｃ点と、レンズ４１が固定される側壁部３２の位置であるＤ点との間の光軸方向距離をＺ３とする。
【０１６７】
さらに、Ｄ点と、ホルダ４３によるレンズ４１の中心保持部であるＥ点との間の光軸方向距離をＺ４とし、Ｅ点と、ホルダ４３とホルダ４４の固定点であるＦ点との間の光軸方向距離をＺ５とし、Ｆ点と、ホルダ４４による光ファイバ４２の先端保持位置であるＧ点との間の光軸方向距離をＺ６とする。
【０１６８】
そして、Ｂ点とＥ点との間の光軸方向距離をＳ１、Ｅ点とＧ点との間の光軸方向距離をＳ２、光導波路チップ２３ｄの熱膨張係数をα１、ホルダ２２ｄの熱膨張係数をα２、底面部３１の熱膨張係数をα３、ホルダ４３の熱膨張係数をα４、ホルダ４４の熱膨張係数をα５とし、基準温度におけるＳ１とＳ２をそれぞれＳ１０とＳ２０、基準温度からの温度変化をΔＴとする。
【０１６９】
ここで、InP光導波路素子２３ｃは長さ１０ｍｍ、LN光変調素子２３ｄの長さは５０ｍｍ、レンズ４１は焦点距離ｆ１＝４ｍｍ、レンズ２６の焦点距離はｆ２＝１ｍｍのものを選択する。。
【０１７０】
LN光導波路−レンズ４１−光ファイバ４２の結合に関しては、LN光変調素子２３ｄのスポットサイズが約４μｍ、光ファイバ４２のスポットサイズが約４．５μｍであるので、レンズ４１による結合系をビーム倍率１倍にし、LN光変調素子２３ｄの端面からレンズ４１の主点までの距離Ｓ１を８ｍｍ、レンズ４１の主点から光ファイバ端面までの距離Ｓ２を８ｍｍに設定する。さらに、図２７にパラメータの具体数値を示す。図では、区間、区間に使用される材料、材料の熱膨張係数、光軸方向距離が示されている（第１の実施の形態の条件式（３ａ）〜（３ｃ）を考慮して数値は決定した）。
【０１７１】
各部品の材料、長さ及び固定点の位置を上記のように設定したとき、レンズ結合の公式は式（３ａ）で、Ｓ１とＳ２の熱伸縮値は式（３ｂ）、式（３ｃ）で計算できる。
図２８は熱伸縮における理想値と実験値の差を示す図である。横軸には温度変化、縦軸には熱伸縮における理想値と実験値の差を示している。基準温度±６０℃の温度範囲に対して、式（３ｃ）で算出したＳ２（熱伸縮値）からレンズ結合式（３ａ）を満足すべきＳ１（理想値）を求め、これとは別に式（３ｂ）でＳ１（熱伸縮値）を求め、「Ｓ１（理想値）−Ｓ１（熱伸縮値）」を表したグラフである。
【０１７２】
この結果から、図２７による数値に設定すると、Ｓ１（熱伸縮値）は０．０３μｍ以下の誤差で理想値と略等しい値になることがわかる。すなわち、LN光導波路、レンズ４１及び光ファイバ４２の光軸方向距離は、基準温度±６０℃の温度範囲に対して、常にレンズ結合式（３ａ）を満足する関係にあるので、温度変化に対する特性変動（光軸方向の変動による光結合特性の変動）を抑えることができる。
【０１７３】
一方、InP光導波路−レンズ２６−LN光導波路の結合に関しては、レンズ２６の焦点距離をｆ２とし、ホルダ２７によるレンズ２６の中心保持部であるＡ４点と、レンズ２６と光接続する光導波路チップ２３ｃの端面位置であるＢ４点との間の光軸方向距離をＳ３とする。
【０１７４】
また、Ｂ４点と、ホルダ２１ｃとホルダ２２ｃの固定点であるＣ４点との間の光軸方向距離をＺ５０とし、Ａ４点とＣ４点との間の光軸方向距離をＺ５１とし、Ｃ４点と、ホルダ２２ｃとパッケージ底面との固定点であるＤ４点との間の光軸方向距離をＺ５２とする。
【０１７５】
さらに、レンズ２６と光接続する光導波路チップ２３ｄの端面位置であるＥ４点と、ホルダ２１ｄとホルダ２２ｄの固定点であるＦ４点との間の光軸方向距離をＺ５５とし、Ｆ４点と、ホルダ２２ｄとパッケージ底面との固定点であるＧ４点との間の光軸方向距離をＺ５６とする。
【０１７６】
そして、Ａ４点とＥ４点との間の光軸方向距離をＳ４とし、Ｄ４点とＧ４点との間の光軸方向距離をＺ５４とし、光導波路チップ２３ｃ及びホルダ２１ｃの熱膨張係数をαa、ホルダ２２ｃ及びホルダ２２ｄの熱膨張係数をα２、パッケージ底面の熱膨張係数をα３、光導波路チップ２３ｄ及びホルダ２１ｄの熱膨張係数をαbとし、基準温度におけるＳ３、Ｓ４をそれぞれＳ３０、Ｓ４０、基準温度からの温度変化をΔＴとする。
【０１７７】
InP光導波路素子２３ｃのスポットサイズが約１μｍ、LN光変調素子２３ｄのスポットサイズが約４μｍであるので、レンズ２６による結合系をビーム倍率４倍にし、InP光導波路素子２３ｃの端面からレンズ２６の主点までの距離Ｓ３を１．２５ｍｍ、レンズ２６の主点から光導波路チップ２３ｄの端面までの距離Ｓ４を５ｍｍに設定する。さらに、図２９にパラメータの具体数値を示す。図では、区間、区間に使用される材料、材料の熱膨張係数、光軸方向距離が示されている（後述の条件式（７ａ）〜（７ｃ）を考慮して数値は決定した）。
【０１７８】
各部品の材料、長さ及び固定点の位置を上記のように設定したとき、レンズ結合の公式は式（７ａ）で、Ｓ１とＳ２の熱伸縮値は式（７ｂ）、式（７ｃ）で計算できる。ただし、Ｃ４点がＤ４点を基準としてＢ４点側にあるときＺ５２を正値、Ｃ４点が反対側にあるときＺ５２を負値として扱う。また、Ｆ４点がＧ４点を基準としてＥ４点側にあるときＺ５６を正値、Ｆ４点が反対側にあるときＺ５６を負値として扱う。
【０１７９】
【数５】
2006119373.tif 000007
【０１８０】
図３０は熱伸縮における理想値と実験値の差を示す図である。横軸には温度変化、縦軸には熱伸縮における理想値と実験値の差を示している。基準温度±６０℃の温度範囲に対して、式（７ｃ）で算出したＳ４（熱伸縮値）からレンズ結合式（７ａ）を満足すべきＳ４（理想値）を求め、これとは別に式（７ｂ）でＳ１（熱伸縮値）を求め、「Ｓ４（理想値）−Ｓ４（熱伸縮値）」を表したグラフである。
【０１８１】
この結果から、図２９による数値に設定すると、Ｓ４（熱伸縮値）は０．０３μｍ以下の誤差で理想値と略等しい値になることがわかる。すなわち、InP光導波路、レンズ２６、LN光導波路の光軸方向距離は、基準温度±６０℃の温度範囲に対して、常にレンズ結合式（７ａ）を満足する関係にあるので、温度変化に対する特性変動（光軸方向の変動による光結合特性の変動）を抑えることができる。
【０１８２】
したがって、「LN光導波路−レンズ４１−光ファイバ４２」の結合系と、「InP光導波路−レンズ２６−LN光導波路」の結合系の光軸方向距離は、温度変化があっても常に同時にレンズ結合公式を満足することができるので、温度変化に対する特性変動（光軸方向の変動による光結合特性の変動）を抑えることができる。
【０１８３】
以上説明したように、光集積デバイス２−１〜２−５により、放熱性を確保でき、熱膨張の不整合による過剰な応力印加やクラックの発生を回避でき、温度変化や振動・衝撃等の外的要因により生じる特性変動（光軸ずれ）を回避できる。また、光デバイスの集積小型化、低コスト化、高機能化に寄与するところが大きい。
【０１８４】
（付記１）  光学部品が同一パッケージに内蔵された光集積デバイスにおいて、
光信号の変調を行う光導波路チップと、光ファイバと、前記光導波路チップと固定して、前記光ファイバを挿入して固定する第１のフェルールと、前記光導波路チップ及び前記第１のフェルールを内蔵し、前記光ファイバを外部へ通すための開口部が側壁に設けられたパッケージと、前記開口部の周りに気密固定したパイプと、前記パイプに挿入して前記パイプの先端と気密固定し、前記開口部を通って前記パッケージの外部へ出る前記光ファイバを挿入して固定する第２のフェルールと、から構成され、
前記パッケージの熱膨張と前記パイプの熱膨張とにより生じる第１の伸縮量と、前記光ファイバの熱膨張と前記第２のフェルールの熱膨張とにより生じる第２の伸縮量とを一致させて、たわみを持たない前記光ファイバを前記パッケージ内に収納したことを特徴とする光集積デバイス。
【０１８５】
（付記２）  前記光導波路チップと前記光ファイバとの固定点であるＰ１点から、前記パッケージの側壁外面までの距離をａ、前記側壁外面から、前記第２のフェルールと前記パイプとの固定点であるＰ２点までの距離をｂ、前記パッケージの熱膨張係数をα１、前記パイプの熱膨張係数をα２、デバイス製造時の温度差をΔＴとした場合に、
ΔＬ１＝α１×ａ×ΔＴ＋α２×ｂ×ΔＴ      ……（１）
で求められる前記第１の伸縮量であるΔＬ１と、
Ｐ１点から、前記光ファイバと前記第２のフェルールとの接続点であるＰ３点までの距離をｃ、Ｐ３点からＰ２点までの距離をｄ、前記光ファイバの熱膨張係数をα３、前記第２のフェルールの熱膨張係数をα４、デバイス製造時の温度差をΔＴとした場合に、
ΔＬ２＝α３×ｃ×ΔＴ＋α４×ｄ×ΔＴ      ……（２）
で求められる前記第２の伸縮量であるΔＬ２と、が略等しいことを特徴とする付記１記載の光集積デバイス。
【０１８６】
（付記３）  光学部品を同一パッケージに内蔵して光集積デバイスを製造する光集積デバイス製造方法において、
第１のフェルールに光ファイバを挿入して固定し、前記第１のフェルールを、光信号の変調を行う光導波路チップに固定し、
前記光ファイバを外部へ通すための開口部が側壁に設けられたパッケージに対して、前記光導波路チップ及び前記第１のフェルールを内蔵させ、
前記開口部の周りにパイプを気密固定し、
第２のフェルールを前記パイプに挿入して前記パイプの先端と気密固定し、
前記開口部を通って前記パッケージの外部へ出る前記光ファイバを、前記第２のフェルールに挿入して固定し、
前記光導波路チップと前記光ファイバとの固定点であるＰ１点から、前記パッケージの側壁外面までの距離をａ、前記側壁外面から、前記第２のフェルールと前記パイプとの固定点であるＰ２点までの距離をｂ、前記パッケージの熱膨張係数をα１、前記パイプの熱膨張係数をα２、デバイス製造時の温度差をΔＴとした場合に、前記パッケージの熱膨張と前記パイプの熱膨張とにより生じる第１の伸縮量であるΔＬ１を、
ΔＬ１＝α１×ａ×ΔＴ＋α２×ｂ×ΔＴ      ……（１）
で求め、
Ｐ１点から、前記光ファイバと前記第２のフェルールとの接続点であるＰ３点までの距離をｃ、Ｐ３点からＰ２点までの距離をｄ、前記光ファイバの熱膨張係数をα３、前記第２のフェルールの熱膨張係数をα４、デバイス製造時の温度差をΔＴとした場合に、前記光ファイバの熱膨張と前記第２のフェルールの熱膨張とにより生じる第２の伸縮量であるΔＬ２を、
ΔＬ２＝α３×ｃ×ΔＴ＋α４×ｄ×ΔＴ      ……（２）
で求め、
前記第１の伸縮量と、前記第２の伸縮量とを一致させて、たわみを持たない前記光ファイバを前記パッケージ内に収納して製造することを特徴とする光集積デバイス製造方法。
【０１８７】
（付記４）  光学部品が同一パッケージに内蔵された光集積デバイスにおいて、
電気信号を光信号に変換する光電変換素子と、前記光電変換素子を温度制御する温度制御素子と、から構成され、前記光電変換素子をサブキャリアを介して前記温度制御素子の上に搭載する光素子ユニットと、
前記光電変換素子から出力された光信号の変調を行う光導波路チップと、前記光導波路チップを搭載し、前記光導波路チップの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持つ第１のホルダと、前記第１のホルダのサイドを把持し、かつ前記第１のホルダの底面が他部品と接触しないように宙に浮いた状態を保つように、前記光導波路チップ上の光導波路と同一の高さの局所領域で前記第１のホルダと固定する第２のホルダと、から構成される光導波路ユニットと、
前記第２のホルダが内部底面に局所領域で固定し、前記温度制御素子が内部底面に固定し、熱伝導率が大きな材料で構成される底面部と、前記第２のホルダの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持ち、開口部が設けられた側壁部と、から構成されるパッケージと、
レンズと、光ファイバと、前記レンズを保持する第３のホルダと、前記光ファイバを保持し、前記第３のホルダに固定する第４のホルダと、から構成され、前記レンズが前記第３のホルダを介して前記側壁部の外部に固定され、前記開口部を通して前記光導波路チップと光接続する光ファイバユニットと、
を有することを特徴とする光集積デバイス。
【０１８８】
（付記５）  前記レンズの焦点距離をｆ１とし、前記第１のホルダと前記第２のホルダの固定点であるＡ点と、前記レンズと光接続する前記光導波路チップの端面位置であるＢ点との間の光軸方向距離をＺ１とし、Ａ点と、前記第２のホルダと前記底面部との固定点であるＣ点との間の光軸方向距離をＺ２とし、Ｃ点と、前記レンズが固定される前記側壁部の位置であるＤ点との間の光軸方向距離をＺ３とし、Ｄ点と、前記第３のホルダによる前記レンズの中心保持部であるＥ点との間の光軸方向距離をＺ４とし、Ｅ点と、前記第３のホルダと前記第４のホルダの固定点であるＦ点との間の光軸方向距離をＺ５とし、Ｆ点と、前記第４のホルダによる前記光ファイバの先端保持位置であるＧ点との間の光軸方向距離をＺ６とし、Ｂ点とＥ点との間の光軸方向距離をＳ１、Ｅ点とＧ点との間の光軸方向距離をＳ２、前記光導波路チップの熱膨張係数をα１、前記第２のホルダの熱膨張係数をα２、前記底面部の熱膨張係数をα３、前記第３のホルダの熱膨張係数をα４、前記第４のホルダの熱膨張係数をα５とし、基準温度におけるＳ１とＳ２をそれぞれＳ１０とＳ２０、基準温度からの温度変化をΔＴとし、Ａ点がＣ点を基準としてＢ点側にあるときＺ２を正値とし、Ａ点が反対側にあるときはＺ２を負値として扱う場合に、
【０１８９】
【数１】
2006119373.tif 000008
【０１９０】
を満たすことを特徴とする付記４記載の光集積デバイス。
（付記６）  前記第１のホルダは凹部を有し、前記第２のホルダは凸部を有し、前記第１のホルダは、光導波路の高さを示す位置に、前記第２のホルダと嵌め合う際に突き当たる突起部を有し、前記第１のホルダと前記第２のホルダは、高さ方向にスライドして嵌め合って、前記突起部の局所領域で固定することを特徴とする付記４記載の光集積デバイス。
【０１９１】
（付記７）  前記パッケージの内部底面には、前記第２のホルダが搭載される部分に前記第２のホルダが接触しない凹部が設けられて、前記パッケージと前記第２のホルダとの接着面積を小さくしていることを特徴とする付記４記載の光集積デバイス。
【０１９２】
（付記８）  光学部品を同一パッケージに内蔵して光集積デバイスを製造する光集積デバイス製造方法において、
電気信号を光信号に変換する光電変換素子と、前記光電変換素子を温度制御する温度制御素子とに対して、前記光電変換素子をサブキャリアを介して前記温度制御素子の上に搭載し、
光信号の変調を行う光導波路チップの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持つ第１のホルダで、前記光導波路チップを搭載し、
第２のホルダにより、前記第１のホルダのサイドを把持し、かつ前記第１のホルダの底面が他部品と接触しないように宙に浮いた状態を保つように、前記光導波路チップ上の光導波路と同一の高さの局所領域で前記第１のホルダと固定し、
前記第２のホルダをパッケージの内部底面に局所領域で固定し、
前記温度制御素子をパッケージの内部底面に固定し、
前記温度制御素子が接触するパッケージ底面の熱伝導率を大きな材料で構成し、
前記第２のホルダの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持つパッケージ側壁に開口部を設け、
レンズを第３のホルダで保持し、
第４のホルダにより、光ファイバを保持して、前記第３のホルダに固定し、
前記レンズが前記第３のホルダを介して前記パッケージ側壁の外部に固定して、前記開口部を通して前記光導波路チップと光接続させ、
前記レンズの焦点距離をｆ１とし、前記第１のホルダと前記第２のホルダの固定点であるＡ点と、前記レンズと光接続する前記光導波路チップの端面位置であるＢ点との間の光軸方向距離をＺ１とし、Ａ点と、前記第２のホルダと前記底面部との固定点であるＣ点との間の光軸方向距離をＺ２とし、Ｃ点と、前記レンズが固定される前記側壁部の位置であるＤ点との間の光軸方向距離をＺ３とし、Ｄ点と、前記第３のホルダによる前記レンズの中心保持部であるＥ点との間の光軸方向距離をＺ４とし、Ｅ点と、前記第３のホルダと前記第４のホルダの固定点であるＦ点との間の光軸方向距離をＺ５とし、Ｆ点と、前記第４のホルダによる前記光ファイバの先端保持位置であるＧ点との間の光軸方向距離をＺ６とし、Ｂ点とＥ点との間の光軸方向距離をＳ１、Ｅ点とＧ点との間の光軸方向距離をＳ２、前記光導波路チップの熱膨張係数をα１、前記第２のホルダの熱膨張係数をα２、前記底面部の熱膨張係数をα３、前記第３のホルダの熱膨張係数をα４、前記第４のホルダの熱膨張係数をα５とし、基準温度におけるＳ１とＳ２をそれぞれＳ１０とＳ２０、基準温度からの温度変化をΔＴとし、Ａ点がＣ点を基準としてＢ点側にあるときＺ２を正値とし、Ａ点が反対側にあるときはＺ２を負値として扱う場合に、
【０１９３】
【数１】
2006119373.tif 000009
【０１９４】
を満たすように製造することを特徴とする光集積デバイス製造方法。
（付記９）  前記第１のホルダは凹部を有し、前記第２のホルダは凸部を有し、前記第１のホルダは、光導波路の高さを示す位置に、前記第２のホルダと嵌め合う際に突き当たる突起部を有し、前記第１のホルダと前記第２のホルダは、高さ方向にスライドして嵌め合って、前記突起部の局所領域で固定することを特徴とする付記８記載の光集積デバイス製造方法。
【０１９５】
（付記１０）  前記パッケージの内部底面には、前記第２のホルダが搭載される部分に前記第２のホルダが接触しない凹部が設けられて、前記パッケージと前記第２のホルダとの接着面積を小さくしていることを特徴とする付記８記載の光集積デバイス製造方法。
【０１９６】
（付記１１）  光学部品が同一パッケージに内蔵された光集積デバイスにおいて、
電気信号を光信号に変換する光電変換素子と、前記光電変換素子を温度制御する温度制御素子と、から構成され、前記光電変換素子をサブキャリアを介して前記温度制御素子の上に搭載する光素子ユニットと、
前記光電変換素子から出力された光信号の変調を行う光導波路チップと、前記光導波路チップを搭載し、前記光導波路チップの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持つ第１のホルダと、前記第１のホルダのサイドを把持し、かつ前記第１のホルダの底面が他部品と接触しないように宙に浮いた状態を保つように、前記光導波路チップ上の光導波路と同一の高さの局所領域で前記第１のホルダと固定する第２のホルダと、レンズと、前記第１のホルダの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持ち、前記レンズを光軸高さで保持するように、前記第１のホルダに固定する第３のホルダと、から構成される光導波路ユニットと、
前記第２のホルダが内部底面に局所領域で固定し、前記温度制御素子が内部底面に固定し、熱伝導率が大きな材料で構成される底面部と、前記第２のホルダの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持ち、開口部が設けられた側壁部と、から構成されるパッケージと、
光ファイバと、前記光ファイバを保持し、前記側壁部に固定する第４のホルダと、から構成され、前記開口部を通して前記レンズを介して、前記光導波路チップと光接続する光ファイバユニットと、
を有することを特徴とする光集積デバイス。
【０１９７】
（付記１２）  前記レンズの焦点距離をｆ１とし、前記第３のホルダによる前記レンズの中心保持部であるＡ１点と、前記レンズと光接続する前記光導波路チップの端面位置であるＢ１点との間の光軸方向距離をＳ１とし、Ｂ１点と、前記第１のホルダと前記第２のホルダの固定点であるＣ１点との間の光軸方向距離をＺ１０とし、Ａ１点とＣ１点との間の光軸方向距離をＺ１１とし、Ｃ１点と、前記第２のホルダと前記底面部との固定点であるＤ１点との間の光軸方向距離をＺ１２とし、Ｄ１点と、前記光ファイバが固定される前記側壁部の位置であるＥ１点との間の光軸方向距離をＺ１３とし、Ｅ１点と、前記第４のホルダによる前記光ファイバの先端保持位置であるＦ１点との間の光軸方向距離をＺ１４とし、Ａ１点とＦ１点との間の光軸方向距離をＳ２、前記光導波路チップ及び前記第１のホルダの熱膨張係数をα１、前記第２のホルダの熱膨張係数をα２、前記底面部の熱膨張係数をα３、前記第４のホルダの熱膨張係数をα５とし、基準温度におけるＳ１とＳ２をそれぞれＳ１０とＳ２０、基準温度からの温度変化をΔＴとし、Ｃ１点がＤ１点を基準としてＢ１点側にあるときＺ１２を正値、Ｃ１点が反対側にあるときＺ１２を負値として扱う場合に、
【０１９８】
【数２】
2006119373.tif 000010
【０１９９】
を満たすことを特徴とする付記１１記載の光集積デバイス。
（付記１３）  前記第１のホルダは凹部を有し、前記第２のホルダは凸部を有し、前記第１のホルダは、光導波路の高さを示す位置に、前記第２のホルダと嵌め合う際に突き当たる突起部を有し、前記第１のホルダと前記第２のホルダは、高さ方向にスライドして嵌め合って、前記突起部の局所領域で固定することを特徴とする付記１１記載の光集積デバイス。
【０２００】
（付記１４）  前記パッケージの内部底面には、前記第２のホルダが搭載される部分に前記第２のホルダが接触しない凹部が設けられて、前記パッケージと前記第２のホルダとの接着面積を小さくしていることを特徴とする付記１１記載の光集積デバイス。
【０２０１】
（付記１５）  光学部品が同一パッケージに内蔵された光集積デバイスを製造する光集積デバイス製造方法において、
電気信号を光信号に変換する光電変換素子と、前記光電変換素子を温度制御する温度制御素子とに対して、前記光電変換素子をサブキャリアを介して前記温度制御素子の上に搭載し、
光信号の変調を行う光導波路チップの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持つ第１のホルダで、前記光導波路チップを搭載し、
第２のホルダにより、前記第１のホルダのサイドを把持し、かつ前記第１のホルダの底面が他部品と接触しないように宙に浮いた状態を保つように、前記光導波路チップ上の光導波路と同一の高さの局所領域で前記第１のホルダと固定し、
前記第１のホルダの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持つ第３のホルダにより、レンズを光軸高さで保持するように、前記第１のホルダに固定し、
前記第２のホルダをパッケージの内部底面に局所領域で固定し、
前記温度制御素子をパッケージの内部底面に固定し、
前記温度制御素子が接触するパッケージ底面の熱伝導率を大きな材料で構成し、
前記第２のホルダの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持つパッケージ側壁に開口部を設け、
第４のホルダにより、光ファイバを保持して、前記側壁部に固定して、前記開口部を通して前記レンズを介して、前記光導波路チップと光接続させ、
前記レンズの焦点距離をｆ１とし、前記第３のホルダによる前記レンズの中心保持部であるＡ１点と、前記レンズと光接続する前記光導波路チップの端面位置であるＢ１点との間の光軸方向距離をＳ１とし、Ｂ１点と、前記第１のホルダと前記第２のホルダの固定点であるＣ１点との間の光軸方向距離をＺ１０とし、Ａ１点とＣ１点との間の光軸方向距離をＺ１１とし、Ｃ１点と、前記第２のホルダと前記底面部との固定点であるＤ１点との間の光軸方向距離をＺ１２とし、Ｄ１点と、前記光ファイバが固定される前記側壁部の位置であるＥ１点との間の光軸方向距離をＺ１３とし、Ｅ１点と、前記第４のホルダによる前記光ファイバの先端保持位置であるＦ１点との間の光軸方向距離をＺ１４とし、Ａ１点とＦ１点との間の光軸方向距離をＳ２、前記光導波路チップ及び前記第１のホルダの熱膨張係数をα１、前記第２のホルダの熱膨張係数をα２、前記底面部の熱膨張係数をα３、前記第４のホルダの熱膨張係数をα５とし、基準温度におけるＳ１とＳ２をそれぞれＳ１０とＳ２０、基準温度からの温度変化をΔＴとし、Ｃ１点がＤ１点を基準としてＢ１点側にあるときＺ１２を正値、Ｃ１点が反対側にあるときＺ１２を負値として扱う場合に、
【０２０２】
【数２】
2006119373.tif 000011
【０２０３】
を満たすように製造することを特徴とする光集積デバイス製造方法。
（付記１６）  前記第１のホルダは凹部を有し、前記第２のホルダは凸部を有し、前記第１のホルダは、光導波路の高さを示す位置に、前記第２のホルダと嵌め合う際に突き当たる突起部を有し、前記第１のホルダと前記第２のホルダは、高さ方向にスライドして嵌め合って、前記突起部の局所領域で固定することを特徴とする付記１５記載の光集積デバイス製造方法。
【０２０４】
（付記１７）  前記パッケージの内部底面には、前記第２のホルダが搭載される部分に前記第２のホルダが接触しない凹部が設けられて、前記パッケージと前記第２のホルダとの接着面積を小さくしていることを特徴とする付記１５記載の光集積デバイス製造方法。
【０２０５】
（付記１８）  光学部品が同一パッケージに内蔵された光集積デバイスにおいて、
電気信号を光信号に変換する光電変換素子と、前記光電変換素子を温度制御する温度制御素子と、から構成され、前記光電変換素子をサブキャリアを介して前記温度制御素子の上に搭載する光素子ユニットと、
前記光電変換素子から出力された光信号の変調を行う光導波路チップと、前記光導波路チップを搭載し、前記光導波路チップの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持つ第１のホルダと、前記第１のホルダのサイドを把持し、かつ前記第１のホルダの底面が他部品と接触しないように宙に浮いた状態を保つように、前記光導波路チップ上の光導波路と同一の高さの局所領域で前記第１のホルダと固定する第２のホルダと、レンズと、前記第２のホルダの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持ち、前記レンズを光軸高さで保持するように、前記第２のホルダに固定する第３のホルダと、から構成される光導波路ユニットと、
前記第２のホルダが内部底面に局所領域で固定し、前記温度制御素子が内部底面に固定し、熱伝導率が大きな材料で構成される底面部と、前記第２のホルダの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持ち、開口部が設けられた側壁部と、から構成されるパッケージと、
光ファイバと、前記光ファイバを保持し、前記側壁部に固定する第４のホルダと、から構成され、前記開口部を通して前記レンズを介して、前記光導波路チップと光接続する光ファイバユニットと、
を有することを特徴とする光集積デバイス。
【０２０６】
（付記１９）  前記レンズの焦点距離をｆ１とし、前記第３のホルダによる前記レンズの中心保持部であるＡ２点と、前記レンズと光接続する前記光導波路チップの端面位置であるＢ２点との間の光軸方向距離をＳ１とし、Ｂ２点と、前記第１のホルダと前記第２のホルダの固定点であるＣ２点との間の光軸方向距離をＺ２０とし、Ａ２点とＣ２点との間の光軸方向距離をＺ２１とし、Ｃ２点と、前記第２のホルダと前記底面部との固定点であるＤ２点との間の光軸方向距離をＺ２２とし、Ａ２点とＤ２点との間の光軸方向距離をＺ２３とし、Ｄ２点と、前記光ファイバが固定される前記側壁部の位置であるＥ２点との間の光軸方向距離をＺ２４とし、Ｅ２点と、前記第４のホルダによる前記光ファイバの先端保持位置であるＦ２点との間の光軸方向距離をＺ２５とし、Ａ２点とＦ２点との間の光軸方向距離をＳ２、前記光導波路チップ及び前記第１のホルダの熱膨張係数をα１、前記第２のホルダの熱膨張係数をα２、前記底面部の熱膨張係数をα３、前記第４のホルダの熱膨張係数をα５とし、基準温度におけるＳ１とＳ２をそれぞれＳ１０とＳ２０、基準温度からの温度変化をΔＴとし、Ｃ２点がＤ２点を基準としてＢ２点側にあるときＺ２２を正値とし、Ｃ２点が反対側にあるときはＺ２２を負値として扱う場合に、
【０２０７】
【数３】
2006119373.tif 000012
【０２０８】
を満たすことを特徴とする付記１８記載の光集積デバイス。
（付記２０）  前記第１のホルダは凹部を有し、前記第２のホルダは凸部を有し、前記第１のホルダは、光導波路の高さを示す位置に、前記第２のホルダと嵌め合う際に突き当たる突起部を有し、前記第１のホルダと前記第２のホルダは、高さ方向にスライドして嵌め合って、前記突起部の局所領域で固定することを特徴とする付記１８記載の光集積デバイス。
【０２０９】
（付記２１）  前記パッケージの内部底面には、前記第２のホルダが搭載される部分に前記第２のホルダが接触しない凹部が設けられて、前記パッケージと前記第２のホルダとの接着面積を小さくしていることを特徴とする付記１８記載の光集積デバイス。
【０２１０】
（付記２２）  光学部品が同一パッケージに内蔵された光集積デバイスを製造する光集積デバイス製造方法において、
電気信号を光信号に変換する光電変換素子と、前記光電変換素子を温度制御する温度制御素子とに対して、前記光電変換素子をサブキャリアを介して前記温度制御素子の上に搭載し、
光信号の変調を行う光導波路チップの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持つ第１のホルダで、前記光導波路チップを搭載し、
第２のホルダにより、前記第１のホルダのサイドを把持し、かつ前記第１のホルダの底面が他部品と接触しないように宙に浮いた状態を保つように、前記光導波路チップ上の光導波路と同一の高さの局所領域で前記第１のホルダと固定し、
前記第２のホルダの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持つ第３のホルダにより、レンズを光軸高さで保持するように、前記第２のホルダに固定し、
前記第２のホルダをパッケージの内部底面に局所領域で固定し、
前記温度制御素子をパッケージの内部底面に固定し、
前記温度制御素子が接触するパッケージ底面の熱伝導率を大きな材料で構成し、
前記第２のホルダの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持つパッケージ側壁に開口部を設け、
第４のホルダにより、光ファイバを保持して、前記側壁部に固定して、前記開口部を通して前記レンズを介して、前記光導波路チップと光接続させ、
前記レンズの焦点距離をｆ１とし、前記第３のホルダによる前記レンズの中心保持部であるＡ２点と、前記レンズと光接続する前記光導波路チップの端面位置であるＢ２点との間の光軸方向距離をＳ１とし、Ｂ２点と、前記第１のホルダと前記第２のホルダの固定点であるＣ２点との間の光軸方向距離をＺ２０とし、Ａ２点とＣ２点との間の光軸方向距離をＺ２１とし、Ｃ２点と、前記第２のホルダと前記底面部との固定点であるＤ２点との間の光軸方向距離をＺ２２とし、Ａ２点とＤ２点との間の光軸方向距離をＺ２３とし、Ｄ２点と、前記光ファイバが固定される前記側壁部の位置であるＥ２点との間の光軸方向距離をＺ２４とし、Ｅ２点と、前記第４のホルダによる前記光ファイバの先端保持位置であるＦ２点との間の光軸方向距離をＺ２５とし、Ａ２点とＦ２点との間の光軸方向距離をＳ２、前記光導波路チップ及び前記第１のホルダの熱膨張係数をα１、前記第２のホルダの熱膨張係数をα２、前記底面部の熱膨張係数をα３、前記第４のホルダの熱膨張係数をα５とし、基準温度におけるＳ１とＳ２をそれぞれＳ１０とＳ２０、基準温度からの温度変化をΔＴとし、Ｃ２点がＤ２点を基準としてＢ２点側にあるときＺ２２を正値とし、Ｃ２点が反対側にあるときはＺ２２を負値として扱う場合に、
【０２１１】
【数３】
2006119373.tif 000013
【０２１２】
を満たすように製造することを特徴とする光集積デバイス製造方法。
（付記２３）  前記第１のホルダは凹部を有し、前記第２のホルダは凸部を有し、前記第１のホルダは、光導波路の高さを示す位置に、前記第２のホルダと嵌め合う際に突き当たる突起部を有し、前記第１のホルダと前記第２のホルダは、高さ方向にスライドして嵌め合って、前記突起部の局所領域で固定することを特徴とする付記２２記載の光集積デバイス製造方法。
【０２１３】
（付記２４）  前記パッケージの内部底面には、前記第２のホルダが搭載される部分に前記第２のホルダが接触しない凹部が設けられて、前記パッケージと前記第２のホルダとの接着面積を小さくしていることを特徴とする付記２２記載の光集積デバイス製造方法。
【０２１４】
（付記２５）  光学部品が同一パッケージに内蔵された光集積デバイスにおいて、
電気信号を光信号に変換する光電変換素子と、前記光電変換素子を温度制御する温度制御素子と、から構成され、前記光電変換素子をサブキャリアを介して前記温度制御素子の上に搭載する光素子ユニットと、
前記光電変換素子から出力された光信号の変調を行う第１の光導波路チップと、前記第１の光導波路チップを搭載し、前記第１の光導波路チップの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持つ第１のホルダと、前記第１のホルダのサイドを把持し、かつ前記第１のホルダの底面が他部品と接触しないように宙に浮いた状態を保つように、前記第１の光導波路チップ上の光導波路と同一の高さの局所領域で前記第１のホルダと固定する第２のホルダと、第１のレンズと、前記第１のホルダの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持ち、前記第１のレンズを光軸高さで保持するように、前記第１のホルダに固定する第３のホルダと、から構成される第１の光導波路ユニットと、
前記第１の光導波路チップから出力された光信号の変調を行う第２の光導波路チップと、前記第２の光導波路チップを搭載し、前記第２の光導波路チップの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持つ第４のホルダと、前記第４のホルダのサイドを把持し、かつ前記第４のホルダの底面が他部品と接触しないように宙に浮いた状態を保つように、前記第２の光導波路チップ上の光導波路と同一の高さの局所領域で前記第４のホルダと固定する第５のホルダと、から構成される第２の光導波路ユニットと、
前記第２のホルダと前記第５のホルダが内部底面に局所領域で固定し、前記温度制御素子が内部底面に固定し、熱伝導率が大きな材料で構成される底面部と、前記第２のホルダ及び前記第５のホルダの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持ち、開口部が設けられた側壁部と、から構成されるパッケージと、
第２のレンズと、光ファイバと、前記第２のレンズを保持する第６のホルダと、前記光ファイバを保持し、前記第６のホルダに固定する第７のホルダと、から構成され、前記第２のレンズが前記第６のホルダを介して前記側壁部の外部に固定され、前記開口部を通して前記光導波路チップと光接続する光ファイバユニットと、
を有することを特徴とする光集積デバイス。
【０２１５】
（付記２６）  前記第２のレンズの焦点距離をｆ１とし、前記第４のホルダと前記第５のホルダの固定点であるＡ点と、前記第２のレンズと光接続する前記第２の光導波路チップの端面位置であるＢ点との間の光軸方向距離をＺ１とし、Ａ点と、前記第５のホルダと前記底面部との固定点であるＣ点との間の光軸方向距離をＺ２とし、Ｃ点と、前記第２のレンズが固定される前記側壁部の位置であるＤ点との間の光軸方向距離をＺ３とし、Ｄ点と、前記第６のホルダによる前記第２のレンズの中心保持部であるＥ点との間の光軸方向距離をＺ４とし、Ｅ点と、前記第６のホルダと前記第７のホルダの固定点であるＦ点との間の光軸方向距離をＺ５とし、Ｆ点と、前記第７のホルダによる前記光ファイバの先端保持位置であるＧ点との間の光軸方向距離をＺ６とし、Ｂ点とＥ点との間の光軸方向距離をＳ１、Ｅ点とＧ点との間の光軸方向距離をＳ２、前記第２の光導波路チップの熱膨張係数をα１、前記第５のホルダの熱膨張係数をα２、前記底面部の熱膨張係数をα３、前記第６のホルダの熱膨張係数をα４、前記第７のホルダの熱膨張係数をα５とし、基準温度におけるＳ１とＳ２をそれぞれＳ１０とＳ２０、基準温度からの温度変化をΔＴとし、Ａ点がＣ点を基準としてＢ点側にあるときＺ２を正値とし、Ａ点が反対側にあるときはＺ２を負値として扱う場合に、
【０２１６】
【数１】
2006119373.tif 000014
【０２１７】
を満たすことを特徴とする付記２５記載の光集積デバイス。
（付記２７）  前記第１のレンズの焦点距離をｆ２とし、前記第３のホルダによる前記第１のレンズの中心保持部であるＡ３点と、前記第１のレンズと光接続する前記第１の光導波路チップの端面位置であるＢ３点との間の光軸方向距離をＳ３とし、Ｂ３点と、前記第１のホルダと前記第２のホルダの固定点であるＣ３点との間の光軸方向距離をＺ４０とし、Ａ３点とＣ３点との間の光軸方向距離をＺ４１とし、Ｃ３点と、前記第２のホルダとパッケージ底面との固定点であるＤ３点との間の光軸方向距離をＺ４２とし、前記第１のレンズと光接続する前記第２の光導波路チップの端面位置であるＥ３点と、前記第４のホルダと前記第５のホルダの固定点であるＦ３点との間の光軸方向距離をＺ４４とし、Ｆ３点と、前記第５のホルダとパッケージ底面との固定点であるＧ３点との間の光軸方向距離をＺ４５とし、Ａ３点とＥ３点との間の光軸方向距離をＳ４とし、Ｄ３点とＧ３点との間の光軸方向距離をＺ４３とし、前記第１の光導波路チップ及び前記第１のホルダの熱膨張係数をαa、前記第２のホルダ及び前記第５のホルダの熱膨張係数をα２、前記パッケージ底面の熱膨張係数をα３、前記第２の光導波路チップ及び前記第４のホルダの熱膨張係数をαbとし、基準温度におけるＳ３、Ｓ４をそれぞれＳ３０、Ｓ４０、基準温度からの温度変化をΔＴとし、Ｃ３点がＤ３点を基準としてＢ３点側にあるときＺ４２を正値、Ｃ３点が反対側にあるときＺ４２を負値として扱い、Ｆ３点がＧ３点を基準としてＥ３点側にあるときＺ４５を正値、Ｆ３点が反対側にあるときＺ４５を負値として扱う場合に、
【０２１８】
【数４】
2006119373.tif 000015
【０２１９】
を満たすことを特徴とする付記２５記載の光集積デバイス。
（付記２８）  前記第１のホルダは凹部を有し、前記第２のホルダは凸部を有し、前記第１のホルダは、光導波路の高さを示す位置に、前記第２のホルダと嵌め合う際に突き当たる突起部を有し、前記第１のホルダと前記第２のホルダは、高さ方向にスライドして嵌め合って、前記突起部の局所領域で固定することを特徴とする付記２５記載の光集積デバイス。
【０２２０】
（付記２９）  前記第４のホルダは凹部を有し、前記第５のホルダは凸部を有し、前記第４のホルダは、光導波路の高さを示す位置に、前記第５のホルダと嵌め合う際に突き当たる突起部を有し、前記第４のホルダと前記第５のホルダは、高さ方向にスライドして嵌め合って、前記突起部の局所領域で固定することを特徴とする付記２５記載の光集積デバイス。
【０２２１】
（付記３０）  前記パッケージの内部底面には、前記第２のホルダと前記第５のホルダが搭載される部分に、前記第２のホルダと前記第５のホルダが接触しない凹部が設けられて、前記パッケージに対し、前記第２のホルダの接着面積と前記第５のホルダの接着面積を小さくしていることを特徴とする付記２５記載の光集積デバイス。
【０２２２】
（付記３１）  光学部品が同一パッケージに内蔵された光集積デバイスを製造する光集積デバイス製造方法において、
電気信号を光信号に変換する光電変換素子と、前記光電変換素子を温度制御する温度制御素子とに対して、前記光電変換素子をサブキャリアを介して前記温度制御素子の上に搭載し、
前記光電変換素子から出力された光信号の変調を行う第１の光導波路チップの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持つ第１のホルダで、前記第１の光導波路チップを搭載し、
第２のホルダにより、前記第１のホルダのサイドを把持し、かつ前記第１のホルダの底面が他部品と接触しないように宙に浮いた状態を保つように、前記第１の光導波路チップ上の光導波路と同一の高さの局所領域で前記第１のホルダと固定し、
前記第１のホルダの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持つ第３のホルダにより、第１のレンズを光軸高さで保持するように、前記第１のホルダに固定し、
前記第１の光導波路チップから出力された光信号の変調を行う第２の光導波路チップの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持つ第４のホルダで、前記第２の光導波路チップを搭載し、
第５のホルダにより、前記第４のホルダのサイドを把持し、かつ前記第４のホルダの底面が他部品と接触しないように宙に浮いた状態を保つように、前記第２の光導波路チップ上の光導波路と同一の高さの局所領域で前記第４のホルダと固定し、
前記第２のホルダと前記第５のホルダをパッケージの内部底面に局所領域で固定し、
前記温度制御素子をパッケージの内部底面に固定し、
前記温度制御素子が接触するパッケージ底面の熱伝導率が大きな材料で構成し、
前記第２のホルダと前記第５のホルダの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持つパッケージ側壁に開口部を設け、
第２のレンズを第６のホルダで保持し、
第７のホルダにより、光ファイバを保持して、前記第６のホルダに固定し、
前記第２のレンズが前記第６のホルダを介して前記パッケージ側壁の外部に固定して、前記開口部を通して前記光導波路チップと光接続させ、
前記第２のレンズの焦点距離をｆ１とし、前記第４のホルダと前記第５のホルダの固定点であるＡ点と、前記第２のレンズと光接続する前記第２の光導波路チップの端面位置であるＢ点との間の光軸方向距離をＺ１とし、Ａ点と、前記第５のホルダと前記底面部との固定点であるＣ点との間の光軸方向距離をＺ２とし、Ｃ点と、前記第２のレンズが固定される前記側壁部の位置であるＤ点との間の光軸方向距離をＺ３とし、Ｄ点と、前記第６のホルダによる前記第２のレンズの中心保持部であるＥ点との間の光軸方向距離をＺ４とし、Ｅ点と、前記第６のホルダと前記第７のホルダの固定点であるＦ点との間の光軸方向距離をＺ５とし、Ｆ点と、前記第７のホルダによる前記光ファイバの先端保持位置であるＧ点との間の光軸方向距離をＺ６とし、Ｂ点とＥ点との間の光軸方向距離をＳ１、Ｅ点とＧ点との間の光軸方向距離をＳ２、前記第２の光導波路チップの熱膨張係数をα１、前記第５のホルダの熱膨張係数をα２、前記底面部の熱膨張係数をα３、前記第６のホルダの熱膨張係数をα４、前記第７のホルダの熱膨張係数をα５とし、基準温度におけるＳ１とＳ２をそれぞれＳ１０とＳ２０、基準温度からの温度変化をΔＴとし、Ａ点がＣ点を基準としてＢ点側にあるときＺ２を正値とし、Ａ点が反対側にあるときはＺ２を負値として扱う場合に、
【０２２３】
【数１】
2006119373.tif 000016
【０２２４】
を満たし、
前記第１のレンズの焦点距離をｆ２とし、前記第３のホルダによる前記第１のレンズの中心保持部であるＡ３点と、前記第１のレンズと光接続する前記第１の光導波路チップの端面位置であるＢ３点との間の光軸方向距離をＳ３とし、Ｂ３点と、前記第１のホルダと前記第２のホルダの固定点であるＣ３点との間の光軸方向距離をＺ４０とし、Ａ３点とＣ３点との間の光軸方向距離をＺ４１とし、Ｃ３点と、前記第２のホルダとパッケージ底面との固定点であるＤ３点との間の光軸方向距離をＺ４２とし、前記第１のレンズと光接続する前記第２の光導波路チップの端面位置であるＥ３点と、前記第４のホルダと前記第５のホルダの固定点であるＦ３点との間の光軸方向距離をＺ４４とし、Ｆ３点と、前記第５のホルダとパッケージ底面との固定点であるＧ３点との間の光軸方向距離をＺ４５とし、Ａ３点とＥ３点との間の光軸方向距離をＳ４とし、Ｄ３点とＧ３点との間の光軸方向距離をＺ４３とし、前記第１の光導波路チップ及び前記第１のホルダの熱膨張係数をαa、前記第２のホルダ及び前記第５のホルダの熱膨張係数をα２、前記パッケージ底面の熱膨張係数をα３、前記第２の光導波路チップ及び前記第４のホルダの熱膨張係数をαbとし、基準温度におけるＳ３、Ｓ４をそれぞれＳ３０、Ｓ４０、基準温度からの温度変化をΔＴとし、Ｃ３点がＤ３点を基準としてＢ３点側にあるときＺ４２を正値、Ｃ３点が反対側にあるときＺ４２を負値として扱い、Ｆ３点がＧ３点を基準としてＥ３点側にあるときＺ４５を正値、Ｆ３点が反対側にあるときＺ４５を負値として扱う場合に、
【０２２５】
【数４】
2006119373.tif 000017
【０２２６】
を満たすように製造することを特徴とする光集積デバイス製造方法。
（付記３２）  前記第１のホルダは凹部を有し、前記第２のホルダは凸部を有し、前記第１のホルダは、光導波路の高さを示す位置に、前記第２のホルダと嵌め合う際に突き当たる突起部を有し、前記第１のホルダと前記第２のホルダは、高さ方向にスライドして嵌め合って、前記突起部の局所領域で固定することを特徴とする付記３１記載の光集積デバイス製造方法。
【０２２７】
（付記３３）  前記第４のホルダは凹部を有し、前記第５のホルダは凸部を有し、前記第４のホルダは、光導波路の高さを示す位置に、前記第５のホルダと嵌め合う際に突き当たる突起部を有し、前記第４のホルダと前記第５のホルダは、高さ方向にスライドして嵌め合って、前記突起部の局所領域で固定することを特徴とする付記３１記載の光集積デバイス製造方法。
【０２２８】
（付記３４）  前記パッケージの内部底面には、前記第２のホルダと前記第５のホルダが搭載される部分に、前記第２のホルダと前記第５のホルダが接触しない凹部が設けられて、前記パッケージに対し、前記第２のホルダの接着面積と前記第５のホルダの接着面積を小さくしていることを特徴とする付記３１記載の光集積デバイス製造方法。
【０２２９】
（付記３５）  光学部品が同一パッケージに内蔵された光集積デバイスにおいて、
電気信号を光信号に変換する光電変換素子と、前記光電変換素子を温度制御する温度制御素子と、から構成され、前記光電変換素子をサブキャリアを介して前記温度制御素子の上に搭載する光素子ユニットと、
前記光電変換素子から出力された光信号の変調を行う第１の光導波路チップと、前記第１の光導波路チップを搭載し、前記第１の光導波路チップの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持つ第１のホルダと、前記第１のホルダのサイドを把持し、かつ前記第１のホルダの底面が他部品と接触しないように宙に浮いた状態を保つように、前記光導波路チップ上の光導波路と同一の高さの局所領域で前記第１のホルダと固定する第２のホルダと、レンズと、前記第２のホルダの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持ち、前記レンズを光軸高さで保持するように、前記第２のホルダに固定する第３のホルダと、から構成される光導波路ユニットと、
前記第１の光導波路チップから出力された光信号の変調を行う第２の光導波路チップと、前記第２の光導波路チップを搭載し、前記第２の光導波路チップの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持つ第４のホルダと、前記第４のホルダのサイドを把持し、かつ前記第４のホルダの底面が他部品と接触しないように宙に浮いた状態を保つように、前記第２の光導波路チップ上の光導波路と同一の高さの局所領域で前記第４のホルダと固定する第５のホルダと、から構成される第２の光導波路ユニットと、
前記第２のホルダと前記第５のホルダが内部底面に局所領域で固定し、前記温度制御素子が内部底面に固定し、熱伝導率が大きな材料で構成される底面部と、前記第２のホルダ及び前記第５のホルダの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持ち、開口部が設けられた側壁部と、から構成されるパッケージと、
第２のレンズと、光ファイバと、前記第２のレンズを保持する第６のホルダと、前記光ファイバを保持し、前記第６のホルダに固定する第７のホルダと、から構成され、前記第２のレンズが前記第６のホルダを介して前記側壁部の外部に固定され、前記開口部を通して前記光導波路チップと光接続する光ファイバユニットと、
を有することを特徴とする光集積デバイス。
【０２３０】
（付記３６）  前記第２のレンズの焦点距離をｆ１とし、前記第４のホルダと前記第５のホルダの固定点であるＡ点と、前記第２のレンズと光接続する前記第２の光導波路チップの端面位置であるＢ点との間の光軸方向距離をＺ１とし、Ａ点と、前記第５のホルダと前記底面部との固定点であるＣ点との間の光軸方向距離をＺ２とし、Ｃ点と、前記第２のレンズが固定される前記側壁部の位置であるＤ点との間の光軸方向距離をＺ３とし、Ｄ点と、前記第６のホルダによる前記第２のレンズの中心保持部であるＥ点との間の光軸方向距離をＺ４とし、Ｅ点と、前記第６のホルダと前記第７のホルダの固定点であるＦ点との間の光軸方向距離をＺ５とし、Ｆ点と、前記第７のホルダによる前記光ファイバの先端保持位置であるＧ点との間の光軸方向距離をＺ６とし、Ｂ点とＥ点との間の光軸方向距離をＳ１、Ｅ点とＧ点との間の光軸方向距離をＳ２、前記第２の光導波路チップの熱膨張係数をα１、前記第５のホルダの熱膨張係数をα２、前記底面部の熱膨張係数をα３、前記第６のホルダの熱膨張係数をα４、前記第７のホルダの熱膨張係数をα５とし、基準温度におけるＳ１とＳ２をそれぞれＳ１０とＳ２０、基準温度からの温度変化をΔＴとし、Ａ点がＣ点を基準としてＢ点側にあるときＺ２を正値とし、Ａ点が反対側にあるときはＺ２を負値として扱う場合に、
【０２３１】
【数１】
2006119373.tif 000018
【０２３２】
を満たすことを特徴とする付記３５記載の光集積デバイス。
（付記３７）  前記第１のレンズの焦点距離をｆ２とし、前記第３のホルダによる前記第１のレンズの中心保持部であるＡ４点と、前記第１のレンズと光接続する前記第１の光導波路チップの端面位置であるＢ４点との間の光軸方向距離をＳ３とし、Ｂ４点と、前記第１のホルダと前記第２のホルダの固定点であるＣ４点との間の光軸方向距離をＺ５０とし、Ａ４点とＣ４点との間の光軸方向距離をＺ５１とし、Ｃ４点と、前記第２のホルダとパッケージ底面との固定点であるＤ４点との間の光軸方向距離をＺ５２とし、前記第１のレンズと光接続する前記第２の光導波路チップの端面位置であるＥ４点と、前記第４のホルダと前記第５のホルダの固定点であるＦ４点との間の光軸方向距離をＺ５５とし、Ｆ４点と、前記第５のホルダとパッケージ底面との固定点であるＧ４点との間の光軸方向距離をＺ５６とし、Ａ４点とＥ４点との間の光軸方向距離をＳ４とし、Ｄ４点とＧ４点との間の光軸方向距離をＺ５４とし、前記第１の光導波路チップ及び前記第１のホルダの熱膨張係数をαa、前記第２のホルダ及び前記第５のホルダの熱膨張係数をα２、前記パッケージ底面の熱膨張係数をα３、前記第２の光導波路チップ及び前記第４のホルダの熱膨張係数をαbとし、基準温度におけるＳ３、Ｓ４をそれぞれＳ３０、Ｓ４０、基準温度からの温度変化をΔＴとし、Ｃ４点がＤ４点を基準としてＢ４点側にあるときＺ５２を正値、Ｃ４点が反対側にあるときＺ５２を負値として扱い、Ｆ４点がＧ４点を基準としてＥ４点側にあるときＺ５６を正値、Ｆ４点が反対側にあるときＺ５６を負値として扱う場合に、
【０２３３】
【数５】
2006119373.tif 000019
【０２３４】
を満たすことを特徴とする付記３５記載の光集積デバイス。
（付記３８）  前記第１のホルダは凹部を有し、前記第２のホルダは凸部を有し、前記第１のホルダは、光導波路の高さを示す位置に、前記第２のホルダと嵌め合う際に突き当たる突起部を有し、前記第１のホルダと前記第２のホルダは、高さ方向にスライドして嵌め合って、前記突起部の局所領域で固定することを特徴とする付記３５記載の光集積デバイス。
【０２３５】
（付記３９）  前記第４のホルダは凹部を有し、前記第５のホルダは凸部を有し、前記第４のホルダは、光導波路の高さを示す位置に、前記第５のホルダと嵌め合う際に突き当たる突起部を有し、前記第４のホルダと前記第５のホルダは、高さ方向にスライドして嵌め合って、前記突起部の局所領域で固定することを特徴とする付記３５記載の光集積デバイス。
【０２３６】
（付記４０）  前記パッケージの内部底面には、前記第２のホルダと前記第５のホルダが搭載される部分に、前記第２のホルダと前記第５のホルダが接触しない凹部が設けられて、前記パッケージに対し、前記第２のホルダの接着面積と前記第５のホルダの接着面積を小さくしていることを特徴とする付記３５記載の光集積デバイス。
【０２３７】
（付記４１）  光学部品が同一パッケージに内蔵された光集積デバイスを製造する光集積デバイス製造方法において、
電気信号を光信号に変換する光電変換素子と、前記光電変換素子を温度制御する温度制御素子とに対して、前記光電変換素子をサブキャリアを介して前記温度制御素子の上に搭載し、
前記光電変換素子から出力された光信号の変調を行う第１の光導波路チップの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持つ第１のホルダで、前記第１の光導波路チップを搭載し、
第２のホルダにより、前記第１のホルダのサイドを把持し、かつ前記第１のホルダの底面が他部品と接触しないように宙に浮いた状態を保つように、前記第１の光導波路チップ上の光導波路と同一の高さの局所領域で前記第１のホルダと固定し、
前記第２のホルダの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持つ第３のホルダにより、第１のレンズを光軸高さで保持するように、前記第２のホルダに固定し、
前記第１の光導波路チップから出力された光信号の変調を行う第２の光導波路チップの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持つ第４のホルダで、前記第２の光導波路チップを搭載し、
第５のホルダにより、前記第４のホルダのサイドを把持し、かつ前記第４のホルダの底面が他部品と接触しないように宙に浮いた状態を保つように、前記第２の光導波路チップ上の光導波路と同一の高さの局所領域で前記第４のホルダと固定し、
前記第２のホルダと前記第５のホルダをパッケージの内部底面に局所領域で固定し、
前記温度制御素子をパッケージの内部底面に固定し、
前記温度制御素子が接触するパッケージ底面の熱伝導率が大きな材料で構成し、
前記第２のホルダと前記第５のホルダの熱膨張係数と略等しい熱膨張係数を持つパッケージ側壁に開口部を設け、
第２のレンズを第６のホルダで保持し、
第７のホルダにより、光ファイバを保持して、前記第６のホルダに固定し、
前記第２のレンズが前記第６のホルダを介して前記パッケージ側壁の外部に固定して、前記開口部を通して前記光導波路チップと光接続させ、
前記第２のレンズの焦点距離をｆ１とし、前記第４のホルダと前記第５のホルダの固定点であるＡ点と、前記第２のレンズと光接続する前記第２の光導波路チップの端面位置であるＢ点との間の光軸方向距離をＺ１とし、Ａ点と、前記第５のホルダと前記底面部との固定点であるＣ点との間の光軸方向距離をＺ２とし、Ｃ点と、前記第２のレンズが固定される前記側壁部の位置であるＤ点との間の光軸方向距離をＺ３とし、Ｄ点と、前記第６のホルダによる前記第２のレンズの中心保持部であるＥ点との間の光軸方向距離をＺ４とし、Ｅ点と、前記第６のホルダと前記第７のホルダの固定点であるＦ点との間の光軸方向距離をＺ５とし、Ｆ点と、前記第７のホルダによる前記光ファイバの先端保持位置であるＧ点との間の光軸方向距離をＺ６とし、Ｂ点とＥ点との間の光軸方向距離をＳ１、Ｅ点とＧ点との間の光軸方向距離をＳ２、前記第２の光導波路チップの熱膨張係数をα１、前記第５のホルダの熱膨張係数をα２、前記底面部の熱膨張係数をα３、前記第６のホルダの熱膨張係数をα４、前記第７のホルダの熱膨張係数をα５とし、基準温度におけるＳ１とＳ２をそれぞれＳ１０とＳ２０、基準温度からの温度変化をΔＴとし、Ａ点がＣ点を基準としてＢ点側にあるときＺ２を正値とし、Ａ点が反対側にあるときはＺ２を負値として扱う場合に、
【０２３８】
【数１】
2006119373.tif 000020
【０２３９】
を満たし、
前記第１のレンズの焦点距離をｆ２とし、前記第３のホルダによる前記第１のレンズの中心保持部であるＡ４点と、前記第１のレンズと光接続する前記第１の光導波路チップの端面位置であるＢ４点との間の光軸方向距離をＳ３とし、Ｂ４点と、前記第１のホルダと前記第２のホルダの固定点であるＣ４点との間の光軸方向距離をＺ５０とし、Ａ４点とＣ４点との間の光軸方向距離をＺ５１とし、Ｃ４点と、前記第２のホルダとパッケージ底面との固定点であるＤ４点との間の光軸方向距離をＺ５２とし、前記第１のレンズと光接続する前記第２の光導波路チップの端面位置であるＥ４点と、前記第４のホルダと前記第５のホルダの固定点であるＦ４点との間の光軸方向距離をＺ５５とし、Ｆ４点と、前記第５のホルダとパッケージ底面との固定点であるＧ４点との間の光軸方向距離をＺ５６とし、Ａ４点とＥ４点との間の光軸方向距離をＳ４とし、Ｄ４点とＧ４点との間の光軸方向距離をＺ５４とし、前記第１の光導波路チップ及び前記第１のホルダの熱膨張係数をαa、前記第２のホルダ及び前記第５のホルダの熱膨張係数をα２、前記パッケージ底面の熱膨張係数をα３、前記第２の光導波路チップ及び前記第４のホルダの熱膨張係数をαbとし、基準温度におけるＳ３、Ｓ４をそれぞれＳ３０、Ｓ４０、基準温度からの温度変化をΔＴとし、Ｃ４点がＤ４点を基準としてＢ４点側にあるときＺ５２を正値、Ｃ４点が反対側にあるときＺ５２を負値として扱う。また、Ｆ４点がＧ４点を基準としてＥ４点側にあるときＺ５６を正値、Ｆ４点が反対側にあるときＺ５６を負値として扱う場合に、
【０２４０】
【数５】
2006119373.tif 000021
【０２４１】
を満たすように製造することを特徴とする光集積デバイス製造方法。
（付記４２）  前記第１のホルダは凹部を有し、前記第２のホルダは凸部を有し、前記第１のホルダは、光導波路の高さを示す位置に、前記第２のホルダと嵌め合う際に突き当たる突起部を有し、前記第１のホルダと前記第２のホルダは、高さ方向にスライドして嵌め合って、前記突起部の局所領域で固定することを特徴とする付記４１記載の光集積デバイス製造方法。
【０２４２】
（付記４３）  前記第４のホルダは凹部を有し、前記第５のホルダは凸部を有し、前記第４のホルダは、光導波路の高さを示す位置に、前記第５のホルダと嵌め合う際に突き当たる突起部を有し、前記第４のホルダと前記第５のホルダは、高さ方向にスライドして嵌め合って、前記突起部の局所領域で固定することを特徴とする付記４１記載の光集積デバイス製造方法。
【０２４３】
（付記４４）  前記パッケージの内部底面には、前記第２のホルダと前記第５のホルダが搭載される部分に、前記第２のホルダと前記第５のホルダが接触しない凹部が設けられて、前記パッケージに対し、前記第２のホルダの接着面積と前記第５のホルダの接着面積を小さくしていることを特徴とする付記４１記載の光集積デバイス製造方法。
【図面の簡単な説明】
【０２４４】
【図１】光集積デバイスの構造を示す図である。
【図２】光集積デバイスの熱膨張差の補正を説明するための図である。
【図３】第１の実施の形態の光集積デバイスの構造を示す図である。
【図４】光導波路ユニットの断面構造を示す図である。
【図５】光導波路ユニットの断面構造を示す図である。
【図６】光導波路ユニットの断面構造を示す図である。
【図７】光導波路ユニットの断面構造を示す図である。
【図８】突起部が設けられたホルダを示す図である。
【図９】ホルダの嵌合の様子を示す図である。
【図１０】パッケージの内部底面を示す図である。
【図１１】光導波路チップがパッケージの内部底面に実装している様子を示す図である。
【図１２】第１の実施の形態の光集積デバイスの構造を示す図である。
【図１３】パラメータの具体数値を示す図である。
【図１４】熱伸縮における理想値と実験値の差を示す図である。
【図１５】第２の実施の形態の光集積デバイスの構造を示す図である。
【図１６】パラメータの具体数値を示す図である。
【図１７】熱伸縮における理想値と実験値の差を示す図である。
【図１８】第３の実施の形態の光集積デバイスの構造を示す図である。
【図１９】パラメータの具体数値を示す図である。
【図２０】熱伸縮における理想値と実験値の差を示す図である。
【図２１】第４の実施の形態の光集積デバイスの構造を示す図である。
【図２２】パラメータの具体数値を示す図である。
【図２３】熱伸縮における理想値と実験値の差を示す図である。
【図２４】パラメータの具体数値を示す図である。
【図２５】熱伸縮における理想値と実験値の差を示す図である。
【図２６】第５の実施の形態の光集積デバイスの構造を示す図である。
【図２７】パラメータの具体数値を示す図である。
【図２８】熱伸縮における理想値と実験値の差を示す図である。
【図２９】パラメータの具体数値を示す図である。
【図３０】熱伸縮における理想値と実験値の差を示す図である。
【図３１】ＷＤＭ伝送に用いられる光送信器の概略構成を示す図である。
【図３２】従来の光集積デバイスの構成を示す図である。
【符号の説明】
【０２４５】
１００  光集積デバイス
１０１  光導波路チップ
１０２  光ファイバ
１０３  第１のフェルール
１０４  パッケージ
１０４ａ  開口部
１０５  パイプ
１０６  第２のフェルール
【図１】
2006119373.tif 000025
【図２】
2006119373.tif 000026
【図３】
2006119373.tif 000027
【図４】
2006119373.tif 000028
【図５】
2006119373.tif 000029
【図６】
2006119373.tif 000030
【図７】
2006119373.tif 000031
【図８】
2006119373.tif 000032
【図９】
2006119373.tif 000033
【図１０】
2006119373.tif 000034
【図１１】
2006119373.tif 000035
【図１２】
2006119373.tif 000036
【図１３】
2006119373.tif 000037
【図１４】
2006119373.tif 000038
【図１５】
2006119373.tif 000039
【図１６】
2006119373.tif 000040
【図１７】
2006119373.tif 000041
【図１８】
2006119373.tif 000042
【図１９】
2006119373.tif 000043
【図２０】
2006119373.tif 000044
【図２１】
2006119373.tif 000045
【図２２】
2006119373.tif 000046
【図２３】
2006119373.tif 000047
【図２４】
2006119373.tif 000048
【図２５】
2006119373.tif 000049
【図２６】
2006119373.tif 000050
【図２７】
2006119373.tif 000051
【図２８】
2006119373.tif 000052
【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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