(57)【要約】【課題】光モジュールの組み立て精度に起因する結合損失を抑制することができる光デバイスの製造方法を提供すること【解決手段】本発明にかかる光デバイスの製造方法は、ベース基材１２とベース基材１２上に設置された光素子１１とを有する光モジュール１を、基板４に搭載する光デバイスの製造方法であって、光素子１１に入射される入射光１０１と、入射光１０１が入射する入射面１４あるいは前記入射光１０１が前記光素子１１を通過し出射される出射面１４とがなす角度ａを検出するステップと、検出した角度ａが所定の角度となるように、光モジュール１を基板４に搭載するステップと、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース基材と前記ベース基材上に設置された光素子とを有する光モジュールを、基板に搭載する光デバイスの製造方法であって、
前記光素子に入射される入射光と、前記入射光が入射する入射面あるいは前記入射光が前記光素子を通過し出射される出射面とがなす角度を検出するステップと、
検出した前記角度が所定の角度となるように、前記光モジュールを前記基板に搭載するステップと、
を備える光デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記光素子は、旋光子と前記旋光子の入射面側及び出射面側に近接して設けられた偏光子とを備え、
前記入射光と前記入射面あるいは前記出射面とがなす角度を検出するステップは、
前記旋光子と前記偏光子との境界線を検出するステップと、
前記偏光子に入射される入射光と検出した前記境界線とがなす角度を検出するステップと、
検出された前記入射光と前記境界線とがなす角度に基づいて、前記入射光と前記入射面あるいは前記出射面とがなす角度を検出するステップとを備える請求項１に記載の光デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記入射光と前記境界線とがなす角度を検出するステップは、
前記入射光を出射する光導波路の外形線を検出するステップと、
検出した前記外形線と前記境界線とがなす角度を検出するステップと、
検出した前記外形線と前記境界線とがなす角度に基づいて、前記入射光と前記境界線とがなす角度を検出するステップとを備える請求項２に記載の光デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記入射光と前記境界線とがなす角度を検出するステップは、
前記入射光を出射する光導波路が設置される溝の端縁を検出するステップと、
検出した前記端縁と前記境界線とがなす角度を検出するステップと、
検出した前記端縁と前記境界線とがなす角度に基づいて、前記入射光と前記境界線とがなす角度を検出するステップとを備える請求項２に記載の光デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記入射光と前記境界線とがなす角度を検出するステップは、
前記入射光を出射する光導波路と前記光モジュールとの間に位置するレンズが配置される溝の端縁を検出するステップと、
検出した前記端縁と前記境界線とがなす角度を検出するステップと、
検出した前記端縁と前記境界線とがなす角度に基づいて、前記入射光と検出した前記境界線とがなす角度を検出するステップとを備える請求項２に記載の光デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記境界線を検出するステップは、前記境界線を撮像し、取得した画像データを処理することにより前記境界線を検出し、
前記光導波路の外形線を検出するステップは、
前記外形線を撮像し、取得した画像データを処理することにより前記外形線を検出する請求項３に記載の光デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記境界線を検出するステップは、前記境界線を撮像し、取得した画像データを処理することにより前記境界線を検出し、
前記光導波路が設置される溝の端縁を検出するステップは、
前記端縁を撮像し、取得した画像データを処理することにより前記端縁を検出する請求項４に記載の光デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記境界線を検出するステップは、前記境界線を撮像し、取得した画像データを処理することにより前記境界線を検出し、
前記レンズが設置される溝の端縁を検出するステップは、
前記端縁を撮像し、取得した画像データを処理することにより前記端縁を検出する請求項５に記載の光デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光デバイスの製造方法に関し、特に光モジュールを基板に搭載する光デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の光技術の発展に伴い、光通信システムは飛躍的に成長している。特に光ファイバの利用効率を高めるために、光信号の高速化、多波長化といった技術が進展している。
【０００３】
一方で、このような技術進展に伴い、光通信システムに使用される部品への要求はますます厳しくなっている。特に、ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）に伴い、部品の低コスト化が要求されている。
【０００４】
また、ＦＴＴＨにおいては、高速化の要求も増えており、当初１００Ｍｂｐｓ程度の伝送速度だったものが、近年では、２．４Ｇｂｐｓの伝送速度を有するものが出回りはじめており、今後は１０Ｇｂｐｓの伝送速度を有するＦＴＴＨも検討され始めている。
【０００５】
このような光通信における伝送速度が高速化されるに従い、通信経路から反射されてＬＤ（Laser Diode）に戻ってくる反射戻り光が送信信号の品質に影響を及ぼすことが知られている。反射戻り光を抑制するために、２．４Ｇｂｐｓの伝送速度に使用される送信モジュールにはＬＤ素子の前方に光アイソレータが搭載されることが一般的である。ここで、光アイソレータとは、片側から入射された光は低損失で光アイソレータ内を透過させるが、逆方向から入射された光に対しては高損失を発生させることができる光モジュールである。そのため、光アイソレータを搭載することにより、ＬＤ素子に戻ってくる反射戻り光を除去することができる。
【０００６】
光アイソレータの使用例としては、ＬＤ素子の前方に第１のレンズを配置し、ＬＤ素子からの出射光を平行ビームに変換した後で光アイソレータを透過させ、その後に配置された第２のレンズで集光し、光ファイバと結合させる構成が一般的である。また、２枚のレンズの両側に光ファイバや光導波路を配置するような使用例も考えられる。
【０００７】
上記の使用例のように、光アイソレータを製品に組み込む際にはレンズの使用が必須となるが、この場合、光アイソレータとレンズの光軸調整が必要となる。この光軸調整には、多大な労力と時間を要するため、光アイソレータのコストを削減することは困難であった。
【０００８】
そのため、近年では、光軸調整をせずとも光学結合を実現するための技術が検討されている。例えば、特許文献１〜３には、光アイソレータやレンズ等の光部品を無調整で搭載し、高い結合効率を実現するための技術が開示されている。すなわち、基板上に光部品が配置される位置に対応して基板上に溝を設け、当該溝に光部品を搭載する技術である。また、特許文献４には、光ファイバの端面及び光導波路モジュールの端面を画像認識して、それらの端面が一直線に揃うように光導波路モジュールを搭載する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−４７０７０号公報
【特許文献２】特開２００１−２１７７１号公報
【特許文献３】特開２００４−６１５４１号公報
【特許文献４】特開平８−５４５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ここで、図１１に光アイソレータの使用例を示す。光アイソレータ２は、ファラデー回転子２１の両端に偏光子２２が貼り合わされており、これらの部品と、磁界を形成するマグネット２３とをベース基材２４上に配置する構成となっている。そのため、ファラデー回転子２１をベース基材２４上に配置する際の組み立て精度にばらつきが生じる場合がある。したがって、組み立ての際の角度ずれや位置ずれ等により出射光の出射位置がずれるため、図１１に示すように、レンズ３１２により集光された光が出力用光ファイバ３２２の入射面からずれてしまい最適な結合効率を得ることができなかった。
【００１１】
また、特許文献１〜３に開示された技術は、光アイソレータ２等の光モジュールを基板上の定められた位置に高精度に搭載することはできるが、上記したように当該光アイソレータ２自体に組み立て精度のばらつきがあった場合には、光アイソレータ２を高精度に搭載しても、組み立て精度に起因する結合損失を防止することはできないという問題があった。
【００１２】
特許文献４に開示された技術も、光ファイバと光モジュールとの位置関係を画像認識により容易に決定することができ、位置関係に起因する結合損失を防止することはできるが、上記のような光モジュール自体の組み立て精度に起因する結合損失については何ら対策が図られていない。
【００１３】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、光モジュールの組み立て精度に起因する結合損失を抑制することができる光デバイスの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明にかかる光デバイスの製造方法は、ベース基材と前記ベース基材上に設置された光素子とを有する光モジュールを、基板に搭載する光デバイスの製造方法であって、前記光素子に入射される入射光と、前記入射光が入射する入射面あるいは前記入射光が前記光素子を通過し出射される出射面とがなす角度を検出するステップと、検出した前記角度が所定の角度となるように、前記光モジュールを前記基板に搭載するステップと、を備えるものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、光モジュールの組み立て精度に起因する結合損失を抑制することができる光デバイスの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１にかかる光デバイスの構成例を示す図である。
【図２】実施の形態１にかかる光デバイスの製造方法のフローチャートである。
【図３】実施の形態２にかかる光アイソレータの構成例を示す図である。
【図４】実施の形態２にかかる光デバイスの構成例を示す図である。
【図５】実施の形態２にかかる光デバイスの製造方法のフローチャートである。
【図６】実施の形態３にかかる光デバイスの製造方法のフローチャートである。
【図７】実施の形態３にかかる光デバイスの製造工程を説明するための上面図である。
【図８】実施の形態３にかかる光デバイスの製造工程を説明するための側面図である。
【図９】実施の形態３にかかる光デバイスの製造工程を説明するための上面図である。
【図１０】実施の形態４にかかる光デバイスの構成例を示す図である。
【図１１】関連する光デバイスの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に記載した光デバイスは、基板４の上に光モジュール１が搭載されている。光モジュール１は、光素子１１と、ベース基材１２とを備えており、ベース基材１２上に光素子１１が設置されている。
【００１８】
図１において、矢印で示した光１０１は光素子１１へ入射され、光素子１１を透過して光素子１１から光１０２が出射される。このとき、光１０１と光１０２との光結合効率が最適になるように光モジュール１を基板４に搭載する。なお、入射される光１０１に対して光素子１１の入射面１３が垂直となっていないのは、入射面１３により反射した反射光の影響を除去するためである。
【００１９】
続いて、図２のフローチャートを用いて、本実施の形態にかかる製造方法について説明する。まず、入射光と入射面とのなす角度を検出する（Ｓ１０１）。図１を用いて説明すると、入射光１０１と、光素子１１の入射面１３とのなす角度ａを検出する。なお、光素子１１の入射面１３と出射面１４とは実質的に平行であるため、入射光１０１と出射面１４とのなす角度を検出してもよい。
【００２０】
次に、当該検出した角度ａが所定の角度、つまり、上述したように、光１０１と光１０２との結合効率が最適となるように、光モジュール１の搭載角度を調整して、当該光モジュール１を基板４に搭載する。
【００２１】
このように、本実施の形態においては、ベース基材１２の位置に基づいて光モジュール１を搭載せずに、光素子１１の入射面１３と当該入射面１３に入射される入射光１０１とがなす角度ａに基づいて光モジュール１を基板４に搭載する。つまり、光モジュール１の組み立て精度に関わらず、光結合効率に影響を与える入射光１０１と入射面１３との関係を調整して搭載することができる。したがって、ベース基材１２とその上に設けられた光素子１１との組み立て精度がばらついていた場合であっても、光軸調整をすることなく最適な光結合効率を得られるような角度で光モジュール１を基板４に搭載することができる。その結果、光軸調整にかかる労力及びコストの削減をすることができる。
【００２２】
実施の形態２
本発明にかかる実施の形態２について説明する。図３に光モジュールの一例として、光アイソレータ２の構成例を示す。光アイソレータ２は、光素子、マグネット２３、ベース基材２４を備える。ここで、光素子は、ファラデー回転子２１と、ファラデー回転子２１の入射面側及び出射面側に近接して配置された偏光子２２とを備えている。ファラデー回転子２１は、光素子のうち、通過する光を旋光させる特性を有する旋光子の一つである。
【００２３】
図３に示した光アイソレータ２の構成について説明する。光アイソレータ２は、ベース基材２４の上にファラデー回転子２１、偏光子２２、マグネット２３が設置された構成となっている。ファラデー回転子２１の両側には偏光子２２が近接して配置され、偏光子２２が配置されていないファラデー回転子２１の両側にマグネット２３が配置されている。
【００２４】
図４は、図３に示した光アイソレータ２を基板４に搭載した光デバイスの構成例を示す図である。光アイソレータ２の両側にレンズ３１（３１１、３１２）が配置され、さらにその両側に光ファイバ３２（３２１、３２２）が配置されている。入力用光ファイバ３２１から出射された光はレンズ３１１を介して偏光子２２の入射面２６に入射される。そして、ファラデー回転子２１を通過した光は、偏光子２２の出射面２７から出射され、レンズ３１２を介して出力用光ファイバ３２２へ入射される。このとき、光アイソレータ２の搭載が適切な位置、角度で配置されないと、図１１に示すように、光アイソレータ２からの出射光の位置がずれてしまい結合損失が発生してしまう。
【００２５】
続いて、図５のフローチャートを用いて、図４に示した光デバイスの製造方法について説明する。まず、ファラデー回転子２１と、光アイソレータ２の入射面側に位置する偏光子２２との境界線２５を検出する（Ｓ２０１）。
【００２６】
次に、検出した境界線２５と、光アイソレータ２の偏光子２２に入射される入射光１０３とがなす角度ｂ（図４参照）を検出する（Ｓ２０２）。そして、当該角度ｂが所定の角度となるように、光アイソレータ２を搭載する（Ｓ２０３）。
【００２７】
つまり、実施の形態１と同様に、偏光子２２の入射面２６と入射光１０３とがなす角を検出してもよいが、偏光子２２の入射面２６と境界線２５とは実質的に平行であるため、本実施の形態のように、境界線２５と入射光１０３とのなす角度ｂを用いることによって、光アイソレータ２の搭載角度を調整することもできる。
【００２８】
実施の形態３
本発明にかかる実施の形態３について説明する。本実施の形態においては、光モジュールを配置する際に画像認識を用いる。例えば、光デバイスをカメラにより撮像し、取得した画像データを画像処理装置が処理することにより、光モジュールの最適な角度を決定する。
【００２９】
図４の光デバイスの構成を参照して、図６に示した本実施の形態にかかるフローチャートを説明する。まず、カメラ等によりファラデー回転子２１と偏光子２２との境界線２５を撮像し、画像データを取得する（Ｓ３０１）。同様にして、入力用光ファイバ３２１の外形、すなわち、光ファイバ３２１の外形線３２１１を撮像し、画像データを取得する（Ｓ３０２）。
【００３０】
次に、取得した画像データを画像処理し、検出した境界線２５と入力用光ファイバ３２１の外形線３２１１とがなす角度を検出する（Ｓ３０３）。つまり、入力用光ファイバ３２１の外形線３２１１と偏光子２２への入射光１０３とは実質的に平行であると考えられるため、入力用光ファイバ３２１の外形線３２１１と境界線２５とがなす角度を検出することにより、入射光１０３と入射面２６とがなす角度が検出されることとなる。
【００３１】
そして、検出した角度（入力用光ファイバ３２１の外形線３２１１に対する境界線２５の角度）が所定の角度となるように、光アイソレータ２の角度を調整し、基板４上に搭載する（Ｓ３０４）。
【００３２】
このように、本実施の形態においては、光ファイバ３２１の外形線３２１１と境界線２５とが所定の角度をなすように光モジュール２を搭載すればよい。そのため、光ファイバ３２１から出射される入射光１０３を用いることなく、光モジュール２を基板４に搭載することができる。さらに、外形線３２１１及び境界線２５は、有形の光部品である光ファイバ３２１やファラデー回転子２１及び偏光子２２から検出される線であるので、無形のレーザー光等である入射光１０３に比べて、カメラ等を用いて容易に撮像することができる。勿論、本実施の形態を用いても、光軸調整をすることなく最適な結合効率を得られる角度で搭載可能である。
【００３３】
このとき、Ｓ３０１において、ファラデー回転子２１と偏光子２２との境界線２５ではなく、偏光子２２の入射面２６あるいは出射面２７を撮像し、画像データを取得してもよい。ただし、偏光子２２の入射面２６あるいは出射面２７は、光アイソレータ２の作製の際に、光アイソレータ２を切り出すための切断面となる場合があり、切断面に欠け等が発生すると、画像認識の際に誤認識する可能性がある。一方、境界線２５は、偏光子２２とファラデー回転子２１とを貼り合わせた面であるので、欠け等による誤認識がされることはない。したがって、境界線２５の方が入射面２６あるいは出射面２７よりも撮像が容易であるため、境界線２５を検出することが望ましい。
【００３４】
ここで、図４に示したような光デバイス全体の製造方法について、図７〜図９を参照しながら詳細に説明する。まず、図７に示すように、基板４上に入出力用光ファイバ３２を搭載するためのＶ溝４１（４１１、４１２）とボールレンズ３３（３３１、３３２）を搭載するための四角錘形状の溝４２（４２１、４２２）を形成する。このとき、後の工程で実装する光ファイバ３２やボールレンズ３３の位置を高精度に保つために、これらの溝は極力位置ズレを抑える必要がある。なお、図４に示したレンズ３１のような凸レンズではなく、ボールレンズ３３を用いているのは、ボールレンズ３３の方が、より安定して四角錘形状の溝４２１、４２２に搭載可能だからである。また、溝の形状については、光ファイバ３２やボールレンズ３３の位置や角度が安定して固定される形状であればよく、Ｖ字形状、四角錘形状に限られたものではない。
【００３５】
一般的にＶ溝４１や溝４２を高精度に形成するための方法として、異方性エッチングによる方法が知られている。例えば、Ｓｉ基板の場合には、Ｓｉ結晶方位により、アルカリ性のエッチング液に対してエッチング速度が異なることを利用すれば、容易にＶ溝４１や溝４２を作製することができる。
【００３６】
次に、図８に示すように、溝を作製した基板４上に入出力用光ファイバ３２と、ボールレンズ３３、及び光アイソレータ２を搭載するが、これらの搭載する順番に特に制約はない。なお、入出力用光ファイバ３２と、ボールレンズ３３の搭載に関しては、それぞれＶ溝４１と溝４２に搭載されるため、特に位置調整する必要なく、位置を高精度に決定することができる。
【００３７】
ここで、光アイソレータ２の搭載については、前述したとおり、ファラデー回転子２１と偏光子２２の接合部分の境界線２５を撮像して画像データを取得し、この境界線２５の画像と入力用光ファイバ３２１の画像データを用いて光ファイバ３２１の外形線３２１１と境界線２５とがなす角度が最適な角度になるように調整する。その結果、図９に示した光デバイスを得ることができる。このとき、入出力用ファイバ３２の画像データ以外にもＶ溝４１の端縁４１１１の画像データや四角錘形状の溝４２の端縁４２１１の画像データを用いても良い。なお部品の固着方法としては、接着剤や半田による方法があるが、これらに限定されるものではない。
【００３８】
実施の形態４
本発明にかかる実施の形態４について説明する。図１０に示した光デバイスは、図９に示したボールレンズ３３に替えてＧＲＩＮレンズ（屈折率分布型レンズ）３４（３４１、３４２）を備えている。
【００３９】
ＧＲＩＮレンズは、一般的にＧＩ（Graded Index）ファイバにより構成されるため、入出力用光ファイバ３２と同じファイバ径のＧＩファイバを用いれば、入出力用光ファイバ３２を搭載するためのＶ溝４１と同じＶ溝を使用することができる。
【００４０】
これによって、ボールレンズ３３を配置するための溝４２を別途エッチングする必要がなくなるので、光デバイスの製造工程を減らすことができる。
【００４１】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。上記の実施の形態においては、入射光と実質的に平行な線（例えば、図４に示す入力用光ファイバ３２１の外形線３２１１や図９に示した溝４１１の端縁４１１１）を基準として、当該線に対する入射面あるいは出射面の角度を検出しているが、これに限られたものではない。例えば、予め基板に設けられた入射光と実質的に平行な線や、基板の外形線そのもの等を基準として、入射光と入射面あるいは出射面とがなす角度を検出することによっても本発明は実施可能である。さらに、入射面や出射面に替えて、光素子が有する面のうち、当該入射面や出射面に対して一定の角度（例えば直角）をなして設けられている側面を用いてもよく、当該側面に対する入射光等の角度を検出することによっても本発明は実施可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１  光モジュール
２  光アイソレータ
４  基板
１１  光素子
１２  ベース基材
１３  入射面
１４  出射面
２１  ファラデー回転子
２２  偏光子
２３  マグネット
２４  ベース基材
２５  境界線
２６  入射面
２７  出射面
３１、３１１、３１２  レンズ
３２、３２１、３２２  光ファイバ
３２１１  光ファイバの外形線
３３、３３１、３３２  ボールレンズ
３４、３４１、３４２  ＧＲＩＮレンズ
４１、４１１、４１２  Ｖ溝
４１１１  Ｖ溝の端縁
４２、４２１、４２２  溝
４２１１  溝の端縁
１０１〜１０３  光
【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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