(57)【要約】【課題】  狭ピッチの光素子と狭ピッチの光導波路とを高効率かつ高密度で光結合させることが可能な光素子を提供することにある。【解決手段】  光素子本体１と、第１コア部２ａと、第１クラッド部２ｂとを具備する光素子を用いる。光素子本体１は、光を発光する光発光部４２を有する。第１コア部２ａは、第１屈折率を有し、光発光部４２に接して設けられ、光を導波する。第１クラッド部２ｂは、第１屈折率とは異なる第２屈折率を有し、第１コア部２ａを囲むように設けられている。第１コア部２ａが光発光部４２と接する第１領域の面積は、光発光部４２が光を受光又は発光する第２領域の面積と同等以上であり、且つ、第１領域は第２領域を包含している。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発光する光発光部を有する光素子本体と、
第１屈折率を有し、前記光発光部に接して設けられ、前記光を導波する第１コア部と、
前記第１屈折率とは異なる第２屈折率を有し、前記第１コア部を囲むように設けられている第１クラッド部と
を具備する
光素子。
【請求項２】
請求項１に記載の光素子において、
前記第１コア部が前記光発光部と接する第１領域の面積は、前記光発光部が前記光を発光する第２領域の面積と同等以上であり、且つ、前記第１領域は前記第２領域を包含している
光素子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光素子において、
前記光素子本体は、複数の前記光発光部を有し、
前記複数の光発光部に対応して、複数の前記第１コアが設けられている
光素子。
【請求項４】
光を受光する光受光部を有する光素子本体と、
第１屈折率を有し、前記光受光部に接して設けられ、前記光を導波する第１コア部と、
前記第１屈折率とは異なる第２屈折率を有し、前記第１コア部を囲むように設けられている第１クラッド部と
を具備する
光素子。
【請求項５】
請求項４に記載の光素子において、
前記光受光部が前記光を受光する第４領域の面積は、前記第１コア部が前記光受光部と接する第３領域の面積と同等以上であり、且つ、前記第４領域は前記第３領域を包含している
光素子。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の光素子において、
前記光素子本体は、複数の前記光受光部を有し、
前記複数の光受光部に対応して、複数の前記第１コアが設けられている
光素子。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光素子において、
前記第１コア部は、前記光素子本体の表面に対して垂直方向に延びている
光素子。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光素子において、
前記第１コア部は、柱形状である
光素子。
【請求項９】
請求項８に記載の光素子において、
前記第１クラッド部は、柱形状である
光素子。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光素子において、
前記第１コア部における前記光が導波する軸に垂直な断面積が、前記光が導波する方向に沿って単調減少している
光素子。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光素子において、
前記第１コア部及び前記第１クラッド部は、合成樹脂で形成されている
光素子。
【請求項１２】
請求項１１のいずれか一項に記載の光素子において、
前記合成樹脂は、感光性の合成樹脂である
光素子。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の光素子において、
前記第１コア部の前記合成樹脂は、前記光の波長に対して透過率が９０％以上である
光素子。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の光素子において、
前記第１屈折率は、前記第２屈折率に比較して、１．０％以上大きい
光素子。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の光素子において、
前記光の波長が１０００ｎｍ以下である
光素子。
【請求項１６】
基板と、
前記基板の一方の面に設けられた請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の光素子と
を具備する
光素子モジュール。
【請求項１７】
請求項１６に記載の光素子モジュールにおいて、
前記光素子における前記光の進行する方向が、前記基板に対して垂直である
光素子モジュール。
【請求項１８】
請求項１７に記載の光素子モジュールにおいて、
前記基板の他方の面に設けられた光導波路を更に具備し、
前記光導波路は、
第３屈折率を有し、前記光を導波する第２コア部と、
前記第３屈折率とは異なる第４屈折率を有し、前記第２コア部を囲むように設けられた第２クラッド部と
を備え、
前記基板を挟んで前記光素子と反対側の位置に、光路変換ミラーを有する前記光導波路の端部が設けられ、
前記光素子における前記光の進行する方向が、前記基板に向う方向であり、
前記第１コア部と前記第１クラッド部との先端は前記基板に接している
光素子モジュール。
【請求項１９】
請求項１７に記載の光素子モジュールにおいて、
前記基板の他方の面に設けられた光導波路を更に具備し、
前記光導波路は、
第３屈折率を有し、前記光を導波する第２コア部と、
前記第３屈折率とは異なる第４屈折率を有し、前記第２コア部を囲むように設けられた第２クラッド部と
を備え、
前記基板を挟んで前記光素子と反対側の位置に、光路変換ミラーを有する前記光導波路の端部が設けられ、
前記光素子における前記光の進行する方向が、前記基板に向う方向であり、
前記第１コア部と前記第１クラッド部との先端は前記光導波路の前記端部に接している
光素子モジュール。
【請求項２０】
請求項１８又は１９に記載の光素子モジュールにおいて、
前記第２クラッド部は、凹部を備え、
前記凹部は、他の伝送路に関わる部品の凸部と嵌合することで、前記光導波路と前記他の伝送路との位置合わせを行う
光素子モジュール。
【請求項２１】
マザーボードと、
前記マザーボードに搭載され、請求項１６乃至２０のいずれか一項に記載の光素子モジュールと
を具備する
光モジュール。
【請求項２２】
（ａ）光の受光及び発光のいずれか一方を行う光変換部を有する光素子本体を形成する工程と、
（ｂ）前記光変換部上に第１コア部を、前記光素子本体の前記光変換部上を除く所定の領域に、第１クラッド部を形成する工程と
を具備し、
前記第１コア部は、第１屈折率を有し、前記光変換部に接して設けられ、前記光を導波し、
前記第１クラッド部は、前記第１屈折率とは異なる第２屈折率を有し、前記第１コア部を囲むように形成される
光素子の製造方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の光素子の製造方法において、
前記（ｂ）工程は、
（ｂ１）前記光素子本体上に感光性を有する合成樹脂を塗布する工程と、
（ｂ２）前記光変換部上の前記合成樹脂を感光する工程と、
（ｂ３）前記合成樹脂を熱処理する工程と
を具備する
光素子の製造方法。
【請求項２４】
請求項２２に記載の光素子の製造方法において、
前記（ｂ）工程は、
（ｂ４）前記光素子本体上に第１枠を設置する工程と、
ここで、前記第１枠は、円筒状の第１穴を有し、前記第１穴は、前記光変換部上の空間を囲み、
（ｂ５）前記第１穴に第１合成樹脂を挿入する工程と、
（ｂ６）前記光素子本体と前記第１合成樹脂を含む前記第１枠とを熱処理して、前記第１コア部を形成する工程と、
（ｂ７）前記光素子本体上の前記第１枠を第２枠に取り替える工程と、
ここで、前記第２枠は、円筒状の第２穴を有し、前記第２穴は、前記光変換部上の空間を囲み、前記第１穴よりも大きく、
（ｂ８）前記第２穴に第２合成樹脂を挿入する工程と、
（ｂ９）前記光素子本体と前記第２合成樹脂を含む前記第２枠とを熱処理して、前記第１クラッド部を形成する工程と
を具備する
光素子の製造方法。
【請求項２５】
請求項２２乃至２４のいずれか一項に記載の光素子の製造方法において、
前記（ｂ）工程は、印加する温度が１００℃以上３５０℃以下である
光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光素子、光素子モジュール、及び光モジュールに関し、特に情報通信に用いる光素子、光素子モジュール、及び光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の情報容量の増大に伴い、高周波信号を用いた高速大容量のデータ伝送が行われている。こうした高速大容量の信号を伝送する場合、従来の電気配線では損失が大きい。そのため、近い将来、電気信号の高速伝送は限界に到達するといわれている。こうした電気信号の限界を解決する手段として、光通信、光情報伝達技術の開発、実用化が期待されている。光を使った情報伝達の手段の例として、高速信号が減衰するまえの半導体素子直近で、半導体素子より発する電気信号を低損失な光信号に変換し、低損失な伝送線路を用いて信号を送受信する光インターコネクト技術がある。光インターコネクトの構成の代表的な例として、ＬＳＩより発生した電気信号を光素子の一つである光発光素子により光信号に変換し、その光信号を伝送線路内に入射、伝播させ、伝送線路のもう片端に実装した光素子の一つである光受光素子を用いて電気信号に戻し、他のＬＳＩとの送受信を行うものである。
【０００３】
関連する従来技術として、特開平１１−２４８９５３号（特許文献１）に、光素子との結合効率を向上させるためのマイクロレンズ付き光導波路が開示されている。この発明の構成は、埋め込み型の光導波路と集光用のマイクロレンズとよりなる。埋め込み型の光導波路は、光導波用のコア、コアを取り囲むクラッド、及びコアへの光入出射用の端面からなる。集光用のマイクロレンズは、当該光導波路のクラッド表面に設けられている。光導波路端面が４５°の楔型に加工されていることで光の進行方向を変更させる構造となっている。進行方向の変化した光が導波路表面に形成されたマイクロレンズで集光されることにより、光素子と光導波路との結合効率を高めることが可能であると開示されている。
【０００４】
ただし、特許文献１に開示されている従来技術は、伝送線路の狭ピッチ化への対応が困難であると考えられる。すなわち、光発光素子より発信される光信号は一定の広がり角を持っている。そのため、光発光素子より発光した光を特許文献１のマイクロレンズで受ける際には、光発光素子の発光部位の面積よりも大きいサイズのマイクロレンズが必要となる。従って、すべての発光光を受けるためには光発光素子とマイクロレンズの距離が大きくなるに従い、より大きいマイクロレンズが必要となる。よって、導波路のコア間ピッチがマイクロレンズサイズにより制限されることとなる。以上のように特許文献１に開示される発明は光結合効率の向上と狭ピッチ化がトレードオフの関係となっており、多チャンネルの信号を狭ピッチで構成する必要があるモジュールに対しては適用が困難であると考えられる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２４８９５３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の目的は、狭ピッチの光素子と狭ピッチの光導波路とを高効率かつ高密度で光結合させることが可能な光素子、光素子モジュール及び光モジュールを提供することにある。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、光素子に入出射する光信号を、損失の大きい媒質に入出射させることなく伝送することが可能な光素子、光素子モジュール及び光モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下に、発明を実施するための最良の形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための最良の形態との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の光素子は、光素子本体（１）と、第１コア部（２）と、第１クラッド部（２ｂ）とを具備する。光素子本体（１）は、光を発光する光発光部（４２）を有する。第１コア部（２）は、第１屈折率を有し、光発光部（４２）に接して設けられ、光を導波する。第１クラッド部（２ｂ）は、第１屈折率とは異なる第２屈折率を有し、第１コア部（２ａ）を囲むように設けられている。
【００１０】
上記の光素子において、第１コア部（２ａ）が光発光部（４２）と接する第１領域の面積は、光発光部（４２）が光を発光する第２領域の面積と同等以上であり、且つ、第１領域は第２領域を包含している。
【００１１】
上記の光素子において、光素子本体（１）は、複数の光発光部（４２）を有する。複数の光発光部（４２）に対応して、複数のコア（２ａ）が設けられている。
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の光素子は、光素子本体（２）と、第１コア部（１２ａ）と、第１クラッド部（１２ｂ）とを具備する。光素子本体（２）は、光を受光する光受光部（４４）を有する。第１コア部（１２ａ）は、第１屈折率を有し、光受光部（４４）に接して設けられ、光を導波する。第１クラッド部（１２ｂ）は、第１屈折率とは異なる第２屈折率を有し、第１コア部（１２ａ）を囲むように設けられている。
【００１３】
上記の光素子において、光受光部（４４）が光を受光する第４領域の面積は、第１コア部（１２ａ）が光受光部（４４）と接する第３領域の面積と同等以上であり、且つ、第４領域は第３領域を包含している。
【００１４】
上記の光素子において、光素子本体（２）は、複数の光受光部（４４）を有する。複数の光受光部（４４）に対応して、複数のコア（１２ａ）が設けられている。
【００１５】
上記の光素子において、第１コア部（２ａ）は、光素子本体（１／２）の表面に対して垂直方向に延びている。
【００１６】
上記の光素子において、第１コア部（２ａ）は、柱形状である。
【００１７】
上記の光素子において、第１クラッド部（２ｂ）は、柱形状である。
【００１８】
上記の光素子において、第１コア部（２ａ）における光が導波する軸に垂直な断面積が、光が導波する方向に沿って単調減少している。
【００１９】
上記の光素子において、第１コア部（２ａ／１２ａ）及び第１クラッド部（２ｂ／１２ｂ）は、合成樹脂で形成されている。
【００２０】
上記の光素子において、合成樹脂は、感光性の合成樹脂である。
【００２１】
上記の光素子において、第１コア部（２ａ／１２ａ）の合成樹脂は、光の波長に対して透過率が９０％以上である。
【００２２】
上記の光素子において、第１屈折率は、第２屈折率に比較して、１．０％以上大きい。
【００２３】
上記の光素子において、光の波長が１０００ｎｍ以下である。
【００２４】
上記課題を解決するために、本発明の光素子モジュールは、基板（５）と、基板（５）の一方の面に設けられた上記各項のいずれか一項に記載の光素子（１０／２０）とを具備する。
【００２５】
上記の光素子モジュールにおいて、光素子（１０／２０）における光の進行する方向が、基板（５）に対して垂直である。
【００２６】
上記の光素子モジュールにおいて、基板（５）の他方の面に設けられた光導波路（３）を更に具備する。光導波路（３）は、第３屈折率を有し、光を導波する第２コア部（３ａ）と、第３屈折率とは異なる第４屈折率を有し、第２コア部（３ａ）を囲むように設けられた第２クラッド部（３ｂ）とを備える。基板（５）を挟んで光素子（１０／２０）と反対側の位置に、光路変換ミラー（４／１４）を有する光導波路（３）の端部が設けられている。光素子（１０／２０）における光の進行する方向が、基板（５）に向う方向である。第１コア部（２ａ／１２ａ）と第１クラッド部（２ｂ／１２ｂ）との先端は基板（５）に接している。
【００２７】
上記の光素子モジュールにおいて、基板（５）の他方の面に設けられた光導波路（３）を更に具備する。光導波路（３）は、第３屈折率を有し、光を導波する第２コア部（３ａ）と、第３屈折率とは異なる第４屈折率を有し、第２コア部（３ａ）を囲むように設けられた第２クラッド部（３ｂ）とを備える。基板（５）を挟んで光素子（１０／２０）と反対側の位置に、光路変換ミラー（４／１４）を有する光導波路（３）の端部が設けられている。光素子（１０／２０）における光の進行する方向が、基板（５）に向う方向である。第１コア部（２ａ／１２ａ）と第１クラッド部（２ｂ／１２ｂ）との先端は光導波路（３）の端部に接している。
【００２８】
上記の光素子モジュールにおいて、第２クラッド部（３ｂ）は、凹部（７５）を備えている。凹部（７５）は、他の伝送路に関わる部品の凸部と嵌合することで、光導波路（３）と他の伝送路との位置合わせを行う。
【００２９】
上記課題を解決するために、本発明の光モジュールのは、マザーボード（７）と、マザーボード（７）に搭載され、上記各項のいずれか一項に記載の光素子モジュール（２８）とを具備する。
【００３０】
上記課題を解決するために、本発明の光素子の製造方法は、（ａ）光の受光及び発光のいずれか一方を行う光変換部（４６）を有する光素子本体（４７）を形成する工程と、（ｂ）光変換部（４６）上に第１コア部（５０／５７）を、光素子本体（４７）の光変換部（４６）上を除く所定の領域に、第１クラッド部（４８’／６０）を形成する工程とを具備する。第１コア部（５０／５７）は、第１屈折率を有し、光変換部（４６）に接して設けられ、光を導波する。第１クラッド部（４８／６０’）は、第１屈折率とは異なる第２屈折率を有し、第１コア部（５０／５７）を囲むように形成される。
【００３１】
上記の光素子の製造方法において、（ｂ）工程は、（ｂ１）光素子本体（４７）上に感光性を有する合成樹脂（４８）を塗布する工程と、（ｂ２）光変換部（４６）上の合成樹脂（４８）を感光する工程と、（ｂ３）合成樹脂（４８）を熱処理する工程とを具備する。
【００３２】
上記の光素子の製造方法において、（ｂ）工程は、（ｂ４）光素子本体（４７）上に第１枠（５５）を設置する工程と、（ｂ５）第１穴（５６）に第１合成樹脂を挿入する工程と、（ｂ６）光素子本体（４７）と第１合成樹脂を含む第１枠（５５）とを熱処理して、第１コア部（５７）を形成する工程と、（ｂ７）光素子本体（４７）上の第１枠（５５）を第２枠（５８）に取り替える工程と、（ｂ８）第２穴（５９）に第２合成樹脂を挿入する工程と、（ｂ９）光素子本体（４７）と第２合成樹脂を含む第２枠（５８）とを熱処理して、第１クラッド部（６０）を形成する工程とを具備する。ここで、第１枠（５５）は、円筒状の第１穴（５６）を有し、第１穴（５６）は、光変換部（４６）上の空間を囲む。第２枠（５８）は、円筒状の第２穴（５９）を有し、第２穴（５９）は、光変換部（４６）上の空間を囲み、第１穴（５５）よりも大きい。
【００３３】
上記の光素子の製造方法において、（ｂ）工程は、印加する温度が１００℃以上３５０℃以下である。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、多チャンネルの光素子（光発光素子、光受光素子）より受発信される信号を低損失で導波路と結合させることが可能となる。本発明では単列に限ることなく複数列の導波路形成が可能であり、狭ピッチ光素子と狭ピッチ光導波路との高効率高密度光結合が可能となる。多チャンネルの高密度光素子を用いたモジュール形成が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の光素子、光素子モジュール及び光モジュールの実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。ここで、光素子は、光発光素子、光受光素子である。
【００３６】
（第１の実施の形態）
本発明の光素子、光素子モジュール及び光モジュールの第１の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。まず、本発明の光素子及び光素子モジュールを含む光モジュールの第１の実施の形態の構成について説明する。
【００３７】
図１〜図４は、本発明の光モジュールの第１の実施の形態の構成を示す概略図である。図１は、当該光モジュールの発光側の概略側面図、図２はその概略平面図を示す。一方、図３は、当該光モジュールの受光側の概略側面図、図４はその概略平面図を示す。光モジュール３８は、マザーボード７と光素子モジュール２８とを具備する。
【００３８】
図１及び図２を参照して、光素子モジュール２８は、発光側として、光発光素子１０とドライバＩＣ６とインタポーザ基板５と光導波路３とを備える。
【００３９】
光導波路３は、インタポーザ基板５の一方の面に設けられている。光導波路３は、複数の導波路コア３ａと導波路クラッド３ｂとを有する。導波路コア３ａは、第３屈折率を有し、光を導波する。インタポーザ基板５の一方の面に平行な方向に、互いに平行に延びている。導波路クラッド３ｂは、第３屈折率とは異なる第４屈折率を有し、導波路コア３ａを囲むように設けられている。第３屈折率は、第４屈折率よりも０．５％以上大きく、より好ましくは１．０％以上大きい。これ以下の屈折率差にした場合、光の閉じ込めが不完全となる。そのため、導波路コア３ａ間を狭ピッチにした際にクロストークノイズが問題となる場合が多くなる。
【００４０】
光発光素子１０は、インタポーザ基板５上の他方の面に設けられている。光発光素子本体１と結合導波路２とを含む。光発光素子本体１は、光を発する発光部４２を有する。光発光素子本体１は、半田接続−インタボーザ基板５の配線２１−半田接続−マザーボード７の配線３１を介して、光発光素子１０を駆動する電源（図示されず）へ接続されている。光発光素子１０は、例えば、図２で示されるように、１行×３列の形で並んでいる。
【００４１】
結合導波路２は、導波路コア２ａと導波路クラッド２ｂとを有する。導波路コア２ａは、第１屈折率を有し、発光部４２に接して設けられ、光を導波する。導波路クラッド２ｂは、第１屈折率とは異なる第２屈折率を有し、導波路コア２ａを囲むように設けられている。導波路コア２ａは、光発光素子１０の発光部４２側の表面から垂直方向に、その光軸と発光部４２の光軸とを一致させた状態で、柱状に形成されている。第１屈折率は、第２屈折率よりも０．５％以上大きく、より好ましくは１．０％以上大きい。これ以下の屈折率差にした場合、光の閉じ込めが不完全となる。そのため、導波路コア間を狭ピッチにした際にクロストークノイズが問題となる場合が多くなる。
【００４２】
光発光素子１０より発せられた光がインタポーザ基板５を透過する位置における光導波路３が、４５°ミラー加工され、光路変換ミラー４が形成されている。光発光素子１０より発せられた光は、光路変換ミラー４に入射し、光路変換されて導波路コア３ａを進む。
【００４３】
ドライバＩＣ６は、インタポーザ基板５の他方の面に設けられている。ドライバＩＣ６は、その電極パッド−半田接続−インタポーザ基板５内の配線２２−半田接続−光発光素子１０の電極パッドを介して、光発光素子１０と接続している。ドライバＩＣ６は、光発光素子１０を駆動する。
【００４４】
インタポーザ基板５は、光発光素子１０より発せれる光の透過率が９０％以上の材料で形成されている。具体例としてはポリエチレンナフタレート、ポリイミド、ガラス基板等が考えられる。ただし、以上述べた材料に限定されるものではない。高効率光結合を達成するためには、光発光素子１０の発光部４２と光路変換ミラー４（光路変換面）との距離は、可能な限り小さいことが望ましい。したがって、インタポーザ基板５を透過した光を当該光導波路３端の光路変換ミラー４で結合させる構成においては、インタポーザ基板５は薄いほうが望ましい。
【００４５】
マザーボード７は、ＬＳＩ８を含む電子回路、及び、光素子モジュール２８とを搭載している。その電子回路、例えば、ＬＳＩ８は、その電極パッド−半田接続−マザーボード７の配線３２−半田接続−インタポーザ基板５の電極パッドを介して、光素子モジュール２８と接続されている。
【００４６】
次に、図３及び図４を参照して、光素子モジュール２８は、受光側として、光受光素子２０とレシーバＩＣ１６とインタポーザ基板５と光導波路３とを備える。
【００４７】
光受光素子２０は、インタポーザ基板５上の他方の面に設けられている。光受光素子本体１１と結合導波路１２とを含む。光受光素子本体１１は、光を受ける受光部４４を有する。光受光素子本体１１は、その電極パッド−半田接続−インタボーザ基板５の配線２４−半田接続−マザーボード７の配線３３を介して、光受光素子２０を駆動する電源（図示されず）へ接続されている。光発光素子２０は、光発光素子１０に対応して、例えば、図４で示されるように、１行×３列の形で並んでいる。
【００４８】
結合導波路１２は、導波路コア１２ａと導波路クラッド１２ｂとを有する。導波路コア１２ａは、第１屈折率を有し、受光部４４に接して設けられ、光を導波する。導波路クラッド１２ｂは、第２屈折率を有し、導波路コア１２ａを囲むように設けられている。導波路コア１２ａは、光受光素子２０の受光部４４側の表面から垂直方向に、その光軸と受光部４４の光軸とを一致させた状態で、柱状に形成されている。
【００４９】
光導波路３は、光路変換ミラー４と反対側の光導波路３端に、別の４５°ミラー加工が施され、光路変換ミラー１４が形成されている。光発光素子１０より発せられ導波路コア３ａを進む光は、光路変換ミラー１４により光路変換されて、インタポーザ基板５を透過して光受光素子２０へ入射する。その他については、発光側での説明のとおりである。
【００５０】
レシーバＩＣ１６は、インタポーザ基板５の他方の表面に設けられている。レシーバＩＣ１６は、その電極パッド−半田接続−インタポーザ基板５内の配線２５−半田接続−光受光素子２０の電極パッドを介して、光受光素子２０と接続している。レシーバＩＣ１６は、光受光素子２０を駆動する。
【００５１】
インタポーザ基板５は、高効率光結合を達成するためには、光受光素子２０の光発受光部４４と光路変換ミラー１４（光路変換面）との距離は、可能な限り小さいことが望ましい。したがって、インタポーザ基板５は薄いほうが望ましい。
【００５２】
マザーボード７は、ＬＳＩ１８を含む電子回路、及び、光素子モジュール２８とを搭載している。その電子回路、例えば、ＬＳＩ１８は、その電極パッド−半田接続−マザーボード７の配線３４−半田接続−インタポーザ基板７の電極パッドを介して、光素子モジュール２８と接続されている。
【００５３】
図５は、図１における光発光素子１０付近を示す概略断面図である。
光発光素子１０の導波路コア２ａは、その光軸と発光部４２の光軸とを一致させた状態で、光路変換ミラー４に向って柱状に延びている。ここで、発光部４２における光を出力する領域の面積Ｓ１と、導波路コア２ａにおける光軸に垂直な領域の断面積Ｓ２との関係は、Ｓ２≧Ｓ１とすることが好ましい。そして、発光部４２における光を出力する領域は、導波路コア２ａにおける光軸に垂直な領域に包含されるようにすることが好ましい。このようにすることで、発光部４２から出力された光を、漏れなく導波路コア２ａに出力することができる。加えて、導波路コア２ａにおける光軸に垂直な領域の断面積Ｓ２と、導波路コア３ａにおける光軸に垂直な領域の断面積Ｓ３との関係は、Ｓ３≧Ｓ２とすることが好ましい。このようにすることで、導波路コア２ａから出力された光を、漏れなく導波路コア３ａに入力することができる。
本実施の形態では、例えば、上記各領域の形状を円形とする。その場合、発光部４２の直径Ｄ１と、導波路コア２ａの直径Ｄ２との関係は、Ｄ２≧Ｄ１となる。また、導波路コア３ａの直径Ｄ３と導波路コア２ａの直径Ｄ２との関係は、Ｄ３≧Ｄ２となる。
【００５４】
図６は、図５における結合導波路２の形状の例を示す概略断面図である。（ａ）の例では、導波路コア２ａの光軸に垂直な断面積が場所に依らず一定（例示：直径Ｄ２で一定）の例を示す。（ｂ）の例では、導波路コア２ａの光軸に垂直な断面積が、発光部４２側で大きく（例示：直径Ｄ２）、光路変換ミラー４側で小さく（例示：直径Ｄ２ａ）なっている例を示す。すなわち、絵結合導波路２の光進行方向に沿って断面積が小さくなるテーパーを持った構造である。（ｂ）の構造では、発光部４２の側で断面積を大きくすることで、導波路コア２ａが漏れなく光を受けることができる。それと共に、導波路コア３ａの側で断面積を小さくするので、導波路コア３ａが導波路コア２ａの光を漏れなく受けることができる。また、導波路コア３ａの断面積を小さくすることができる。
【００５５】
図７は、図３における光受光素子２０付近を示す概略断面図である。
光受光素子２０の導波路コア１２ａは、その光軸と受光部４４の光軸とを一致させた状態で、光路変換ミラー１４に向って柱状に延びている。ここで、受光部４４における光を受ける領域の面積Ｓ４と、導波路コア１２ａにおける光軸に垂直な領域の断面積Ｓ５との関係は、Ｓ４≧Ｓ５とすることが好ましい。そして、受光部４４における光を受ける領域は、導波路コア１２ａにおける光軸に垂直な領域を包含するようにすることが好ましい。このようにすることで、導波路コア１２ａを通る光を、漏れなく受光部４４で受光することができる。加えて、導波路コア１２ａにおける光軸に垂直な領域の断面積Ｓ５と、導波路コア３ａにおける光軸に垂直な領域の断面積Ｓ３との関係は、Ｓ５≧Ｓ３とすることが好ましい。このようにすることで、導波路コア３ａから出力された光を、漏れなく導波路コア１２ａに入力することができる。
本実施の形態では、例えば、上記各領域の形状を円形とする。その場合、受光部４４の直径Ｄ４と、導波路コア１２ａの直径Ｄ５との関係は、Ｄ４≧Ｄ５となる。また、導波路コア３ａの直径Ｄ３と導波路コア１２ａの直径Ｄ５との関係は、Ｄ５≧Ｄ３となる。
【００５６】
図８は、図７における結合導波路１２の形状の例を示す概略断面図である。（ａ）の例では、導波路コア１２ａの光軸に垂直な断面積が場所に依らず一定（例示：直径Ｄ５で一定）の例を示す。（ｂ）の例では、導波路コア１２ａの光軸に垂直な断面積が、受光部４４側で小さく（例示：直径Ｄ５ａ）、光路変換ミラー１４側で大きく（例示：直径Ｄ５）なっている例を示す。すなわち、絵結合導波路１２の光進行方向に沿って断面積が小さくなるテーパーを持った構造である。（ｂ）の構造では、受光部４４の側で断面積を小さくすることで、受光部４４が漏れなく光を受けることができる。それと共に、導波路コア３ａの側で断面積を大きくすることで、導波路コア３ａの光を漏れなく受けることができる。
【００５７】
次に、本発明の光モジュールの第１の実施の形態の動作について説明する。
【００５８】
ＬＳＩ８は、電気信号をドライバＩＣ６へ伝送する。ドライバＩＣ６は、その電気信号に基づいて、光発光素子１０を駆動する。光発光素子１０は、その電気信号を電気光変換してレーザ光の光信号にする。光発光素子１０は、発光部４２よりその光信号を導波路コア２ａへ出力する。その光信号は、光路変換ミラー４により光軸変換されて、導波路コア３ａの内部を低損失で伝送される。導波路コア３ａの内部を伝送された光信号は、光路変換ミラー１４により再度光軸変換されて導波路コア１２ａに入射する。光受光素子２０は、その光信号を電気信号に光電気変換する。レシーバＩＣ１６は、その電気信号を他のＬＳＩ１８の入力ポートに入力する。このような動作により、マザーボード７上のＬＳＩ８と他のＬＳＩ１８とが送受信を行うことができる。
【００５９】
次に、本発明の光素子の製造方法の第１の実施の形態について、図９〜図１２を用いて説明する。図９〜図１２は、本発明の光発光素子の製造方法の第１の実施の形態の工程を示す概略図である。
【００６０】
光発光素子の製造方法において、初めに、ポリマーの光導波路（以下「ポリマー導波路」という）での吸収が少ないレーザ発信波長を有するガリウム砒素系半導体素子を形成する（図９）。例えば、図に示す光発光素子ウェハー４５には、光発光素子本体４７が１２個形成されている。光発光素子本体４７は、光を発する発光部４６を３×５個有する。光発光素子本体４７は、発信波長１０００ｎｍ以下の表面発光タイプである。ここで表面発光タイプの光発光素子本体４７とは、光発光素子本体４７の電極（半田接続用：図示されず）が形成された面が、発光面（発光部４６側の面）と同一である素子を示す。
【００６１】
次に、光発光素子本体４７の発光面側（発光部４６側）にポリマー導波路の母材を塗布して、ポリマー母材層４８を形成する（図１０）。続いて、ポリマー母材層４８が形成された光発光素子本体４７上に、光発光素子本体４７の発光部４６がガラスマスク４９の開口部に重なるよう位置あわせし、ＵＶ光を照射する（図１１（ａ）：断面図、図１１（ｂ）：平面図）。当該ポリマー母材層４８は感光性を有しているので、ＵＶ光照射された箇所は感光する。その後、光発光素子本体４７を熱処理する。熱処理温度は、３５０℃以下である。温度が低いので、熱処理による光発光素子本体４７への悪影響を抑制できる。この工程により、導波路コア５０及び導波路クラッド４８’が形成される。導波路コア５０及び導波路クラッド４８’が結合導波路を形成する。その際、ＵＶ光照射されて熱硬化された箇所（導波路コア５０）はＵＶ照射されずに熱硬化された箇所（導波路クラッド４８’）と比較して屈折率が高くなる。それにより、当該高屈折率部位のみを光信号が伝播することが可能となる。次に、得られた光発光素子本体４７の電極パッド５２に半田ボール５１を搭載する。半田ボール５１は、インタポーザ基板との電気接続部（半田接続）に用いられる（図１２）。このようにして、光発光素子本体４７と結合導波路（４８’＋５０）とを有する光発光素子１０が製造される。
【００６２】
上記の光素子は、ポリマー導波路を用いている。ポリマー導波路は、従来の石英ファイバーからなる導波路と比較し非常に低温（例示：１００℃以上３５０℃以下）で導波路形成が可能である。このような材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂のような合成樹脂がある。そのため、本発明のような光素子上に直接光素子を形成する場合、光素子に熱による悪影響を与えることが無く好適である。
【００６３】
なお、図１２に示す光発光素子本体４７は、複数の発光部４６を有しているが、図１の各光発光素子本体１は発光部４２は一つである。したがって、図１の光発光素子本体１に対応させるために発光部が一つとなるように、光発光素子本体４７を分割して用いる。
【００６４】
なお、光発光素子本体４７、導波路コア５０、及び導波路クラッド４８’は、図１、図５における光発光素子本体１に格納された半導体素子、導波路コア２ａ、及び導波路クラッド２ｂに相当する。
【００６５】
本実施の形態（図９〜図１２）においては、光発光素子本体４７上にポリマーの結合導波路を形成することで、光発光素子を製造する場合の例について説明している。しかし、光受光素子においても、上記と同様のプロセスにより光受光素子本体１１上に結合導波路１２を製造することが可能である。また、その他のプロセスで作製したものであっても同様の構造であれば本発明の光モジュールに用いることが可能である。
【００６６】
次に、本発明の光素子モジュールの製造方法の第１の実施の形態について、図１及び図３を参照して説明する。
【００６７】
上述の図９〜図１２の説明のようにして得られた光発光素子１０について、その半田ボール（５１）をインタポーザ基板５上の所定の位置の電極パッドに半田接続する。またインタポーザ基板５の裏面に、光導波路３を貼り付ける。光導波路３は、一方の端部が光発光素子１０より光信号が出射される位置になるように貼り付けられる。光導波路３は、その端部を４５°に楔形加工（ミラー加工）されていて、光路変換ミラー４を有している。光導波路３は、他方の端部を４５°に楔形加工（ミラー加工）されていて、光路変換ミラー１４を有している。そして、光路変換された光が、光受光素子本体１１上に形成された結合導波路１２に入射される位置に光受光素子２０を半田接続する。更に、インタポーザ基板５上の所定の位置の電極パッドに、ドライバＩＣ６、及びレシーバＩＣ１６を半田接続する。これにより、図１〜図４に示す光素子モジュール２８が製造される。
【００６８】
次に、本発明の光モジュールの製造方法の第１の実施の形態について、図１〜図４を参照して説明する。
【００６９】
上述の説明のようにして得られた光発光素子モジュール２８下部の電極パッドと、マザーボード７上の電極パッドとを半田接続する。またマザーボード７上に、ＬＳＩ８及びＬＳＩ１８を半田接続する。その他必要な回路構成要素を接続する。これにより、図１〜図４に示す光モジュール３８が製造される。
【００７０】
本実施の形態において、当該ポリマー母材層４８は感光性を有し、ＵＶ光照射により屈折率が変化するものを用いている。ただし、光導波路（結合導波路）の母材層が感光性を有することは必須の要素ではない。例えば、光発光素子本体（１）上に形成する柱状の導波路コア（２ａ）に相当する凹凸を有する型等を用いて熱成型する方法など、別の方法でも良い。
【００７１】
一方、光導波路（結合導波路）の形成に用いる材料は、そのプロセス温度が３５０℃以下であることが望ましい。これ以上の温度を必要とする場合、半導体素子（光発光素子本体１）とポリマー導波路（結合導波路２）との間の熱膨張係数の差のため、常温付近において結合導波路２と光発光素子本体１との界面に大きな内部応力を発生することとなり、光発光素子の実装信頼性を損なうこととなる。
【００７２】
本発明においては、光素子の受発光部に垂直方向に光素子の光軸と光導波路の光軸を一致させた状態で、光素子上に接した柱状の光導波路が形成されている。これにより、光導波路形成と同時に光素子との位置あわせを完了することが可能となる。加えて、光素子に入出射する光信号を、損失の大きい媒質に入出射させることなく伝送することができる。
【００７３】
本発明においては、当該光発光素子上に形成される発光部側の導波路コアの断面積は、発光部の断面積と同等か大きい構成とし、光発光素子の発光部を包含するように形成されている。一方、当該光受光素子上に形成される受光部側の導波路コアの断面積は、受光部の断面積と同等か小さい構成とし、光受光素子の受光部が導波路コアの断面積を包含するように形成されている。これにより、光発光素子から出力された光信号は漏れなく確実に光受光素子へ到達することができる。
【００７４】
本発明において、光発光素子側の導波路コアの断面積については発光部側における断面積と同等か、光導波路の光進行方向に沿って断面積が小さくなるテーパーを持った構造としている。一方、光受光素子側の導波路コアの断面積については受光部側における断面積と同等か、あるいは光導波路の光進行方向に沿って断面積が小さくなるテーパーを持った構造としている。これにより、光素子と光導波路との光結合にマージンを増加させることができる。そして、狭ピッチでの光結合を容易にすることができる。
【００７５】
本発明において、光素子ウェハー上に感光性のポリマー母材層を形成し、光素子の光軸中心の位置をＵＶ光で露光して、導波路コアを形成している。これにより、複雑な位置合わせを必要とせず、容易且つ的確に、高効率な光結合素子を一括作製することが可能となる。それにより、光素子の光軸と光導波路の光軸を一致させた状態で、光素子上に接した柱状の光導波路を形成することができる。
【００７６】
また、上記の当該光素子上に形成される柱状の光導波路は単列の直線に限るものではなく、複数列であっても同様に形成することが可能である。光導波路を複数形成した構造においては当該光導波路の発光面からの光導波路長は均一であるものとする。光導波路長が均一であることにより、その他伝送線路との光結合を信号の遅延ばらつきなく行うことができ、また実装を容易にすることができる。
【００７７】
（第２の実施の形態）
本発明の光素子、光素子モジュール及び光モジュールの第２の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。まず、本発明の光素子及び光素子モジュールを含む光モジュールの第２の実施の形態の構成について説明する。
【００７８】
図１３〜図１４は、本発明の光モジュールの第２の実施の形態の構成を示す概略側面図である。光モジュール３８ａは、マザーボード７と光素子モジュール２８ａとを具備する。
【００７９】
第１の実施の形態では、光発光素子本体１上の結合導波路２の高さと半田接続部（半田ボール）の高さとが概ね等しく（図１）、光受光素子本体１１上の結合導波路１２の高さと半田接続部（半田ボール）の高さとが概ね等しい（図３）場合の例を示した。しかし、本実施の形態では、当該光発光素子本体１の発光面からの結合導波路２’の高さが半田接続部の高さよりも高く（図１３）、当該光受光素子本体１１の受光面からの結合導波路１２’の高さが半田接続部の高さよりも高い（図１４）場合の例について説明する。
【００８０】
図１３を参照して、光発光素子１０ａは、光発光素子本体１及び結合導波路２’を有する。結合導波路２’は、インタポーザ基板５を突き抜けている。その高さは、第１の実施の形態の結合導波路２と比較して、インターポーザ基板５の厚み分だけ高い。そして、結合導波路２’は、光導波路３と直接接触（結合）している。これにより、第１の実施の形態と比較して、インタポーザ基板５が厚くても、高効率で光結合させることができる。光発光素子１０ａは、例えば、図２で示されるように、１行×３列の形で並んでいる。
【００８１】
図５〜図６に示す導波路コア２ａの形状は、本実施の形態の導波路コア２ａ’についても同様に適用可能である。この場合、より高効率で光結合させることができる。光発光素子１０ａの他の構成は第１の実施の形態（図１、図２）と同様である。
【００８２】
図１４を参照して、光受光素子２０ａは、光受光素子本体１１及び結合導波路１２’を有する。結合導波路１２’は、インタポーザ基板５を突き抜けている。その高さは、第１の実施の形態の結合導波路１２と比較して、インターポーザ基板５の厚み分だけ高い。そして、結合導波路１２’は、光導波路３と直接接触（結合）している。これにより、第１の実施の形態と比較して、インタポーザ基板５が厚くても、高効率で光結合させることができる。光受光素子２０ａは、光発光素子１０ａに対応して、例えば、図４で示されるように、１行×３列の形で並んでいる。
【００８３】
図７〜図８に示す導波路コア１２ａの形状は、本実施の形態の導波路コア１２ａ’についても同様に適用可能である。この場合、より高効率で光結合させることができる。光発光素子２０ａの他の構成は第１の実施の形態（図３、図４）と同様である。
【００８４】
インターポーザ基板５は、光発光素子１０ａの結合導波路２’及び光受光素子２０ａの結合導波路１２’の位置に、それらが入る貫通穴が開口している。インターポーザ基板５の他の構成は第１の実施の形態（図１〜図４）と同様である。
【００８５】
光モジュール３８におけるその他の構成は、第１の実施の形態（図１〜図４）と同様であるので、その説明を省略する。
【００８６】
本実施の形態では、光発光素子１０ａの発光部４２から光路変換ミラー４までの光の広がりを抑えることが可能となる。同様に、光路変換ミラー１４から光受光素子２０ａの受光部４４までの光の広がりを抑えることが可能となる。すなわち、インタポーザ基板５が厚い場合でも高効率な光結合が可能となる。光発光素子１０ａは正の広がり角を持っており、インタポーザ基板５の厚みに相当する距離で光の広がりを抑え光の漏れを抑えられることは、高効率な光結合を得るうえで非常に効果的である。光路変換ミラー１４のコアを大きくする方法を採用することで広がった光を結合することも可能である。
【００８７】
次に、本発明の光モジュールの第２の実施の形態の動作については、第１の実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。
【００８８】
次に、本発明の光素子の製造方法の第２の実施の形態について、図１５〜図１７を用いて説明する。図１５〜図１７は、本発明の光発光素子の製造方法の第２の実施の形態の工程を示す斜視図である。
【００８９】
図１５は、当該工程に係る導波路コアの製造工程を示している。光発光素子の製造方法において、まず、図９で説明した光発光素子本体４７を準備する。次に、光発光素子本体４７の発光面側（発光部４６側）に第１成形型５５を載せる。第１成形型５５は、複数の柱状の空孔５６を有する。複数の柱状の空孔５６の位置は、複数の発光部４６の位置に対応している。光発光素子本体４７上に第１成形型５５を載せる際、複数の発光部４６の各々と、複数の柱状の空孔５６の対応するものとが重なるように位置を合わせる。続いて、導波路コアの母材を第１成形型５５の空孔５６へ流し込む。その後、当該母材を流し込んだ第１成形型５５と光発光素子本体４７とをキュアオーブンに投入し、母材を硬化させて導波路コア５７を形成する。硬化により導波路コア５７は弱冠収縮するので、第１成形型５５より容易に剥離することができる。
【００９０】
図１６は、当該工程に係る導波路クラッドの製造工程を示している。図１５の工程に続いて、光発光素子本体４７上に第２成形型５８を載せる。第２成形型５８は、複数の柱状の空孔５９を有する。複数の柱状の空孔５９の位置は、複数の発光部４６の位置に対応し、導波路コア５７を内包する大きさを有する。光発光素子本体４７上に第２成形型５８を載せる際、複数の発光部４６の各々と、複数の柱状の空孔５９の対応するものとが重なるように（導波路コア５７の光軸を内包するように）位置を合わせる。次に、導波路クラッドの母材を第２成形型５８の空孔５９へ流し込む。その後、当該母材を流し込んだ第２成形型５８と光発光素子本体４７とをキュアオーブンに投入し、母材を硬化させて導波路クラッド６０を形成する。硬化により導波路クラッド６０は弱冠収縮するので、第２成形型５８より容易に剥離することができる。この様子を示したのが図１７である。図１７は、当該工程に係る結合導波路を示している。この後、得られた光発光素子本体４７の電極パッド（図示されず）に半田ボール５１を搭載して、光発光素子が製造される。
【００９１】
なお、光発光素子本体４７、導波路コア５７、及び導波路クラッド６０は、図１３における光発光素子本体１に格納された半導体素子、導波路コア２ａ’、及び導波路クラッド２ｂ’に相当する。
【００９２】
本実施の形態（図１５〜図１７）においては、光発光素子本体４７上に結合導波路を形成することで、光素子を製造する場合の例について説明している。光受光素子においても、上記と同様のプロセスにより光受光素子本体１１上に結合導波路１２’を製造することが可能である。また、その他のプロセスで作製したものであっても同様の構造であれば本発明の光モジュールに用いることが可能である。
【００９３】
次に、本発明の光素子モジュールの製造方法の第２の実施の形態については、インタポーザ基板５に貫通穴が設けられている他は、第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。なお、インタポーザ基板５の貫通穴は、光発光素子１０ａの結合導波路２’の位置、及び、光受光素子２０ａの結合導波路１２’の位置に設けられている。貫通穴を設ける方法としては、レーザ加工、ドリル、及びエッチングのような方法が例示される。
【００９４】
次に、本発明の光モジュールの製造方法の第２の実施の形態については、図１３及び図１４の光モジュールを用いる他は、第１の実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。
【００９５】
本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることが得きる。加えて、インターポーザ基板５を介さずに光発光素子１０ａと光導波路３とを直接接続することができるので、発光部からの光の広がりを抑えて高効率な光結合が可能となる。
【００９６】
（第３の実施の形態）
本発明の光素子、光素子モジュール及び光モジュールの第３の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。まず、本発明の光素子及び光素子モジュールを含む光モジュールの第３の実施の形態の構成について説明する。
【００９７】
図１８は、本発明の光モジュールの第３の実施の形態における光素子モジュールの構成を示す概略側面図である。光モジュールの光素子モジュール２８’は、インタポーザ基板５’と光発光素子６５を備える。
【００９８】
第３の実施の形態では、裏面発光型の光発光素子から発光した光を光路変換なく光結合させる際の光モジュールの例を示す。ここで裏面発光型の光発光素子とは、光発光素子を駆動するための電極が形成されている面と、発光部の形成されている面とが互いに反対側である光発行素子と定義する。
【００９９】
図１８を参照すると、本実施の形態では、一つの光発光素子６４が複数並列にまとめられた形で光発光素子６５を形成している。光発光素子６５は、成形封止体６６で封止されている。成形封止体６６は、その両端においてピン６８でインタポーザ基板５’に固定されている。
【０１００】
光発光素子６４は、光発光素子６４の電極接続（半田ボール）の面とは反対側の面において、その面の垂直方向に結合導波路６２を有する。結合導波路６２は、導波路コア６２ａと導波路クラッド６２ｂとを含む。結合導波路６２は、導波路コア６２ａの光軸を発光部６３の光軸と一致させた状態で、柱状に形成されている。光発光素子６４の他については、第１の実施の形態の光発光素子１と同様である。
【０１０１】
光導波路３’は、複数の導波路コア３ａ’とその全体を囲む導波路クラッド３ｂ’とその端部のコネクタ６９とを備える。コネクタ６９は、ピン６８を挿入可能な穴６９ａを備える。
【０１０２】
図１９は、本発明の光モジュールの第３の実施の形態における光素子の構成を示す概略図である。（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図をそれぞれ示す。成形封止体６６には光発光素子６４がアレイ状に配列されている。成形封止体６６の両端には円柱状の穴６７が形成されている。当該穴６７にピン６８を差し込むことで、インタポーザ基板５’における成形封止体６６の位置決めが可能である。そして、そのピン６８が他の部品の穴に入ることで、当該他の部品と成形封止体６６との位置決めが可能である。
【０１０３】
光発光素子６５の光発光素子本体４７において、発光部４６上には結合導波路６２（導波路コア６２ａ、導波路クラッド６２ｂ）が設けられている。発光部４６のある面と反対側の面には光発光素子６５を駆動する電源を供給するための電気接続部（電極パッド５２と半田ボール５１）が設けられている。
【０１０４】
穴６７の位置は、例えば、穴６７の中心間を結ぶ線上に、光発光素子６４の導波路コア６２ａの中心が一致するように形成されている。別の部品、例えば光導波路３’は、穴６９ａの中心間を結ぶ線上に導波路コア３ａ’が並ぶように位置合わせせされている。穴６７と穴６９ａとは、サイズ、穴間距離などのディメンジョンが一致している。そのため、その穴６９ａにピン６８を差し込むことで、光導波路３’の導波路コア３ａ’と光発光素子６５の結合導波路６２の導波路コア６２ａとを適切な位置関係に位置決めすることができる。それにより、光発光素子６５より出射される光信号が高効率で光導波路３’と光結合し、伝送できる。
【０１０５】
図５〜図６に示す導波路コア２ａの形状は、本実施の形態の導波路コア６２ａについても同様に適用可能である。この場合、より高効率で光結合させることができる。
【０１０６】
インターポーザ基板５’は、光発光素子として光発光素子６５を、光導波路として光導波路３’をそれぞれ用いている他は、第１の実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。
【０１０７】
なお、上記説明では、発光側のみ記載しているが、受光側についても同様である。
【０１０８】
光モジュール及び光発光素子モジュールは、インターポーザ基板５’を用いている他は、第１の実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。
【０１０９】
次に、本発明の光モジュールの第３の実施の形態の動作について説明する。
ＬＳＩ８の電気信号は、ＬＳＩ８の出力ポートよりドライバーＩＣ６に伝送され、光発光素子６５を駆動する。光発光素子６５は、電気信号を電気光変換してレーザ光の光信号にする。光発光素子６５は、発光部６３より光信号を導波路コア６２ａへ出力する。その光信号は、導波路コア６２内を伝播し光発光素子６５上に形成された導波路コア６２ａの端部に到達する。その光信号は、成形封止体６６の両端に形成された位置決め用の穴６７によって位置合わせされたコネクタ６９を通過し、他の導波路コア３ａ’に入射する。他の導波路コア３ａ’に入射した光信号は導波路３ａ’の他の端部に設けられたコネクタ６９を通過し、光受光素子（図示されず）上に形成された導波路コア（図示されず）に入射される。光受光素子（図示されず）は、レーザの光信号を電気信号に光電気変換し、レシーバＩＣ１６を駆動する。そして、他のＬＳＩ１８の入力ポートに入射することで他のＬＳＩ１８との送受信を行うことができる。
【０１１０】
本発明の光素子の製造方法の第３の実施の形態については、光発光素子本体４７の電極パッド５２が反対の面に設けられていることほかは、第１の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。ただし、追加の工程として、得られた光発光素子を合成樹脂などで成形、封止すること、成形封止体の所定の位置に位置決め用の穴を穴開け加工をすること、光発光素子の電極パッドに半田ボールを搭載することを行う。
【０１１１】
次に、本発明の光素子モジュールの製造方法の第３の実施の形態については、図１８及び図１９のようにインタポーザ基板５’を用い、光発光素子として光発光素子６５を、光導波路として光導波路３’を用いる他は、第１の実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。
【０１１２】
次に、本発明の光モジュールの製造方法の第３の実施の形態については、上記の光素子モジュールを用いる他は、第１の実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。
【０１１３】
本実施の形態では、図１８に示すように、導波路コア６２ａがインタポーザ基板５’に対して垂直な方向へ延びるように、光発光素子６４がインタポーザ基板５’に取り付けられている。しかし、導波路コア６２ａがインタポーザ基板５’に対して水平な方向へ延びるように、光発光素子６４がインタポーザ基板５’に取り付けられていても良い。
【０１１４】
本発明においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。加えて、光発光素子上の光導波路は複数列で形成されており、多数の光信号を一括して伝送することができる。
【０１１５】
（第４の実施の形態）
本発明の光素子、光素子モジュール及び光モジュールの第４の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。まず、本発明の光素子及び光素子モジュールを含む光モジュールの第４の実施の形態の構成について説明する。
【０１１６】
図２０〜図２１は、本発明の光モジュールの第４の実施の形態の構成を示す概略図である。図２０は、当該光モジュールの発光側の概略側面図、図２１はその概略平面図を示す。光モジュール３８ｂは、マザーボード７と光素子モジュール２８ｂとを具備する。
【０１１７】
第２の実施の形態では、光発光素子１０ａは、一層の導波路コア２ａと光結合している（図１３、図１４）場合の例を示した。本実施の形態では、複数の光発光素子１０ａから発せられた複数の光が、多層の導波路コア３ａを形成した多チャンネルの光導波路３と光結合し、他端に形成されたコネクタ７２を介し他のボードに搭載されている複数の光受光素子２０との間で送受信する場合の光モジュール３８ｂの例を示す（図２０、図２１）。
【０１１８】
光発光素子７０は、複数の光発光素子１０ａを備える。一つ一つの光発光素子１０ａは、第２の実施の形態の光発光素子１０ａと同じである。すなわち、光発光素子１０ａは、光発光素子本体１及び結合導波路２’を有する。結合導波路２’は、インタポーザ基板５を突き抜けている。その高さは、第１の実施の形態の結合導波路２と比較して、インターポーザ基板５の厚み分だけ高い。そして、結合導波路２’は、光導波路３と直接結合している。これにより、第１の実施の形態と比較して、インタポーザ基板５が厚くても、高効率で光結合させることができる。ただし、光発光素子１０ａは、本実施の形態では、２行×６列の形で並んでいる。光発光素子１０ａは、列ごとに設けられたドライバＩＣ６により駆動される。光発光素子１０ａの他は第２の実施の形態（図１、図２）と同様である。
【０１１９】
図５〜図６に示す導波路コア２ａの形状は、本実施の形態の導波路コア２ａ’についても同様に適用可能である。この場合、より高効率で光結合させることができる。
【０１２０】
光導波路３は、導波路コア３ａが６列に並んだ層が２段になっている。すなわち、光導波路３は、複数（２行×６列）の導波路コア３ａを有する。その端部は、４５°ミラー加工が施され、各導波路コア３ａは、複数の光発光素子１０ａのうちの対応するものから発せられた光信号を伝送する。光導波路３の他は第２の実施の形態（図１、図２）と同様である。
【０１２１】
本実施の形態における光導波路３は導波路コア３ａを多段に形成している。そのため、導波路コア３ａを一段としている場合（第１、２の実施の形態）と比較して、多チャンネルの信号をより高密度に光結合することが可能である。
【０１２２】
光発光素子１０ａより発せられた光を受光して光路変換する側の光導波路３の端部は、光導波路クラッド３ｂの下部に基板７３が設けられている。光導波路３のこの部分の強度を高くするためである。この部分の導波路クラッド３ｂ及び基板７３は、他のボード（図示されず）に取り付けられたコネクタ７２に差し込まれる。
【０１２３】
光モジュール３８ｂにおける他の構成は、その他の構成は、第２の実施の形態（図１３）と同様であるので、その説明を省略する。
【０１２４】
図２２は、光導波路３とコネクタ７２との接続の様子を示す正面図である。（ａ）はコネクタのみの様子、（ｂ）はコネクタ７２と光導波路３とが接続した様子をそれぞれ示している。（ａ）を参照して、コネクタ７２は、ハウジング７８、結合穴７４、突起部７５、ピン穴７６を有する。結合穴７４は、光導波路３を挿入する穴である。突起部７５は、光導波路３のＶ溝７９（後述）に嵌り、光導波路３の位置合わせに用いる。ピン穴７６は、ハウジング７８を他のボード（図示されず）に固定するピン用の円柱状の穴である。
（ｂ）を参照して、光導波路３（導波路クラッド３ｂ及び基板７３）における導波路コア３ａを挟んだ両側に、Ｖ溝７９が形成されている。このＶ溝７９は、導波路コア３ａとの距離、溝の深さが正確に位置合わせされている。それにより、光導波路３が結合穴７４に挿入されるとき、コネクタ７２の突起部７５がＶ溝７９に嵌ることにより、コネクタ７２と光導波路３との位置合わせを容易に行うことができる。そして、光導波路３をコネクタ７２に樹脂封止することで、光導波路３をコネクタ７２のハウジング７８内に高精度に固定することができる。このコネクタ７２のピン穴７６にピン７７を挿すことで、高精度に並べられた石英ファイバー（図示されず）と光導波路３とを正確に位置合わせすることができる。
【０１２５】
次に、本発明の光モジュールの第４の実施の形態の動作については、多チャンネルの光信号を伝送する他は、第２の実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。
【０１２６】
次に、本発明の光素子の製造方法の第４の実施の形態については、第２の実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。
【０１２７】
次に、本発明の光導波路３の製造方法の実施の形態について説明する。図２３〜図２４は、本発明の光導波路の製造方法の実施の形態の工程を示す断面図である。ここでは、光導波路としてフィルム導波路を作製する工程について述べる。
【０１２８】
図２３を参照して、まず、平坦性がありかつＵＶ光の透過可能な基材８１を準備する（図２３（ａ））。次に、ＵＶ光照射で基材８１との密着強度の低下する接着層８２を、基材８１上に形成する（図２３（ｂ））。続いて、その接着層８２の上にＵＶ光の透過しない保護層８３を形成する（図２３（ｃ））。その保護層８３の上にポリマー導波路のクラッド層８４ｂ、コア層８４ａ、クラッド層８４ｂの３層を塗布、露光、キュアを繰り返すことにより形成し、光導波路８４とする（図２３（ｄ））。得られた光導波路８４について、所定の位置にＶ溝を形成する。Ｖ溝は、例えば、V溝形状を有するブレードを用いたダイシングソーによる加工で形成することができる。
【０１２９】
上記保護層８３の役割は光導波路８４作製の露光時に照射するＵＶ光により、接着層８２の密着強度が低下し、剥離してしまうことを防ぐ役割をしている。接着層８２にはＵＶ光により接着層８２中に含まれる発泡剤が発泡し、ガスを発生させることにより密着を低下させる機構を有するものを使用してもよい。このような機構を有する接着層８２を用いることにより、ＵＶ光照射することで局所的な基材８１の剥離が可能となり、また低応力で光導波路３を基材８１から剥離することが可能となる。以上のような方法を取ることにより、フィルム導波路作製時に不具合なくポリマー導波路の支持体を取り外すことができる。また、ＵＶ光透過しない基材上に光導波路を形成し、熱、あるいは溶剤によりポリマー導波路を剥離し、フィルム化する方法も考えられるが、局所的に硬質基材を残したい場合等には不向きである。
【０１３０】
図２４を参照して、Ｖ溝形成後、基材８１の側より導波路パターンの両端を残し、切り溝８５を形成する（図２４（ａ））。続いて、基材８１の側より、マスク８６を介してＵＶ光を照射する（図２４（ｂ））。これにより、フィルム化したい部分のみにＵＶ光が照射される。接着層８２に含まれる発泡剤より窒素が発生することにより基材８１と接着層８２との界面に空気層ができ、基材８１の一部である基材８７を容易に剥離することができる（図２４（ｃ））。これにより、光導波路の底部８８が露出する。得られたフィルム導波路の端に形成されたＶ溝加工を用いてコネクタかんごう部分の突起に位置あわせし、石英ファイバーとの光結合をすることができる。
【０１３１】
上記に示す支持用の基材である透明の基材８１の材質については、平坦性がありＵＶ光が透過することが可能であれば、特にガラスのような無機材料に限定されるものではない。ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートのような有機フィルム材料でも同様にして加工することが可能である。要求される耐熱条件、重量、光透過性、用途などに応じて使い分けることができる。
【０１３２】
なお、上記と同様のフィルム化プロセスをポリマー導波路の両面で行うことで、導波路をはさむ構造で支持用の基材を残すこともできる。石英ファイバーとの結合を行う際には、支持基材として線膨張係数が低いものを用いてはさむことで、熱サイクル印加時の光軸ずれを低減させることが可能である。多層の光導波路を形成する場合等には光軸ずれの影響はよりシビアに現れるため、前記の方法を取ることが効果的である。
【０１３３】
以上のようにして形成したフィルム導波路の片端をダイシングソーを用いて４５°に楔形加工（ミラー加工）を行った。このダイシング加工については導波路の基材を除去する前に行っても後に行ってもよいが加工の精度を向上させるためには基材ありの状態で加工することが望ましい。
【０１３４】
次に、本発明の光素子モジュールの製造方法の第４の実施の形態については、光導波路３は複数列×複数行の光発光素子及びそれに対応する光導波路３を用いている他は、第２の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
【０１３５】
本発明においても、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。加えて、光素子上に形成した光導波路あるいは光素子面上に、柱状あるいはＶ溝形状等の加工を有しているので、ピン等を用いた他の光線路との結合が容易に可能となる。
【０１３６】
本発明における各実施の形態については、互いに矛盾が発生しない限り、併せて実施しても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】図１は、本発明の光モジュールの第１の実施の形態の構成を示す概略側面図である。
【図２】図２は、本発明の光モジュールの第１の実施の形態の構成を示す概略平面図である。
【図３】図３は、本発明の光モジュールの第１の実施の形態の構成を示す概略側面図である。
【図４】図４は、本発明の光モジュールの第１の実施の形態の構成を示す概略平面図である。
【図５】図５は、図１における光発光素子付近を示す概略断面図である。
【図６】図６は、図５における結合導波路の形状の例を示す概略断面図である。
【図７】図７は、図３における光受光素子付近を示す概略断面図である。
【図８】図８は、図７における結合導波路の形状の例を示す概略断面図である。
【図９】図９は、本発明の光発光素子の製造方法の第１の実施の形態の一工程を示す概略図である。
【図１０】図１０は、本発明の光発光素子の製造方法の第１の実施の形態の一工程を示す概略図である。
【図１１】図１１は、本発明の光発光素子の製造方法の第１の実施の形態の一工程を示す概略図である。
【図１２】図１２は、本発明の光発光素子の製造方法の第１の実施の形態の一工程を示す概略図である。
【図１３】図１３は、本発明の光モジュールの第２の実施の形態の構成を示す概略側面図である。
【図１４】図１４は、本発明の光モジュールの第２の実施の形態の構成を示す概略側面図である。
【図１５】図１５は、本発明の光発光素子の製造方法の第２の実施の形態の一工程を示す斜視図である。
【図１６】図１６は、本発明の光発光素子の製造方法の第２の実施の形態の一工程を示す斜視図である。
【図１７】図１７は、本発明の光発光素子の製造方法の第２の実施の形態の一工程を示す斜視図である。
【図１８】図１８は、本発明の光モジュールの第３の実施の形態における光素子モジュールの構成を示す概略側面図である。
【図１９】図１９は、本発明の光モジュールの第３の実施の形態における光素子の構成を示す概略図である。
【図２０】図２０は、本発明の光モジュールの第４の実施の形態の構成を示す概略側面図である。
【図２１】図２１は、本発明の光モジュールの第４の実施の形態の構成を示す概略平面図である。
【図２２】図２２は、光導波路とコネクタとの接続の様子を示す正面図である。
【図２３】図２３は、本発明の光導波路の製造方法の実施の形態の工程を示す断面図である。
【図２４】図２４は、本発明の光導波路の製造方法の実施の形態の工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１３８】
１    光発光素子本体
２、２’、１２、１２’    結合導波路
２ａ、１２ａ、２ａ’、１２ａ’    導波路コア
２ｂ、１２ｂ、２ｂ’、１２ｂ’    導波路クラッド
３、３’    光導波路
３ａ、３ａ    導波路コア
３ｂ、３ｂ    導波路クラッド
４、１４    光路変換ミラー
５、５’    インタポーザ基板
６    ドライバＩＣ
７    マザーボード
８、１８    ＬＳＩ
１０、１０ａ    光発光素子
１１    光受光素子本体
１６    レシーバＩＣ
２０、２０ａ    光受光素子
２１、２２、２３、２４、２５、２６    配線
２８、２８ａ、２８ｂ    光素子モジュール
３１、３２、３３、３４    配線
３８、３８ａ、３８ｂ    光モジュール
４２    発光部
４４    受光部
４５    光発光素子ウェハー
４６    発光部
４７    光発光素子本体
４８    ポリマー母材層
４８’    導波路クラッド
４９    ガラスマスク
５０    導波路コア
５１    半田ボール
５２    電極パッド
５５    第１成形型
５６    空孔
５７    導波路コア
５８    第２成形型
５９    空孔
６０    導波路クラッド
６１    光発光素子本体
６２    結合導波路
６２ａ    導波路コア
６２ｂ    導波路クラッド
６３    発光部
６４、６５    光発光素子
６６    成形封止体
６７    穴
６８    ピン
６９    コネクタ６９
６９ａ    穴
７２    コネクタ
７３    基板
７４    結合穴
７５    突起部
７６    ピン穴
７７    ピン
７８    ハウジング
７９    Ｖ溝
８１    基材
８２    接着層
８３    保護層
８４    光導波路
８４ａ    コア層
８４ｂ    クラッド層
８６    マスク
【図１】
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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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