(57)【要約】【課題】レーザ光源と光配線部分を分離して構成しても、レーザ光の損失効果を低くすることができる光モジュールを提供すること。【解決手段】本発明の光モジュールは、レーザ光が入射される一の方形面と、前記一の方形面と平行で前記一の方形面よりも面積が大きい他の方形面とを有する四角錐台状のレーザ光導入部と、前記レーザ光導入部の前記他の方形面と連接されるとともに前記レーザ光の入射方向に延在され、導入光を内部に導波させて他の端面から出射させる光導波部と、前記光導波部から出射される導波光を反射させる反射面を有する光路変更部と、前記レーザ光導入部、前記光導波部及び前記光路変更部を支持する支持基板と、を有し、前記レーザ光導入部の前記一の方形面を右側面とし、前記他の方形面を左側面としたとき、その余の面の少なくともいずれかの面がテーパ面とされることを特徴とする。【選択図】図１（ｂ）
2015121568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
面に対し略直交方向からレーザ光が入射される一の方形面と、前記一の方形面から入射される前記レーザ光が導入され前記一の方形面と平行で前記一の方形面よりも面積が大きい他の方形面とを有する四角錐台状のレーザ光導入部と、
一の端面が前記レーザ光導入部の前記他の方形面と連接されるとともに前記レーザ光の入射方向に延在され、前記一の端面から導入される導入光を内部に導波させて他の端面から出射させる光導波部と、
前記光導波部から出射される導波光を反射させて外部に面出射させる反射面を有する光路変更部と、
前記レーザ光導入部、前記光導波部及び前記光路変更部を支持する支持基板と、を有し、
前記レーザ光導入部の前記一の方形面を右側面とし、前記他の方形面を左側面としたとき、その余の面の少なくともいずれかの面が前記一の方形面から前記他の方形面に向かって裾広がりとなる勾配を有するテーパ面とされることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
レーザ光導入部が、一の方形面を右側面とし、他の方形面を左側面としたとき、平面がテーパ面とされる形状、正面と背面が平面視においてレーザ光の入射方向上の延長線を対称軸とした線対称のテーパ面とされる形状、及び前記平面がテーパ面とされるとともに前記正面と前記背面が前記線対称のテーパ面とされる形状のいずれかの形状で形成される請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
レーザ光導入部が、一の方形面を右側面とし、他の方形面を左側面としたとき、平面がテーパ面とされる形状で形成され、
前記他の方形面の幅をＸとしたとき、前記一の方形面と前記他の方形面間の最短距離が１．１Ｘ〜９Ｘであり、前記他の方形面の高さをＹとしたとき、前記一の方形面の高さが、０．２Ｙ〜０．９Ｙである請求項２に記載の光モジュール。
【請求項４】
正面と背面が平面視においてレーザ光の入射方向上の延長線を対称軸とした線対称のテーパ面とされる形状で形成され、
前記他の方形面の幅をＸとしたとき、前記一の方形面の幅が、０．１Ｘ〜０．９Ｘであり、前記一の方形面と前記他の方形面間の最短距離が１．１Ｘ〜８Ｘである請求項２に記載の光モジュール。
【請求項５】
レーザ光導入部が、一の方形面を右側面とし、他の方形面を左側面としたとき、平面がテーパ面とされるとともに正面と背面が平面視においてレーザ光の入射方向上の延長線を対称軸とした線対称のテーパ面とされる形状で形成され、
前記他の方形面の幅をＸとしたとき、前記一の方形面の幅が、０．１Ｘ〜０．９Ｘであり、前記一の方形面と前記他の方形面間の最短距離が１．１Ｘ〜８Ｘであり、前記他の方形面の高さをＹとしたとき、前記一の方形面の高さが、０．２Ｙ〜０．９Ｙである請求項２に記載の光モジュール。
【請求項６】
他の方形面の幅が１μｍ〜１００μｍである請求項１から５のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項７】
他の方形面の高さが１μｍ〜１００μｍである請求項１から６のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項８】
レーザ光導入部と光導波部が一体に形成される請求項１から７のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項９】
光導波部が、１．３μｍの波長の光に対する光導波ロスを０．１ｄＢ／ｃｍ〜０．５ｄＢ／ｃｍとする形成材料で形成される請求項１から８のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項１０】
更に、一の方形面にレーザ光を入射させるレーザ光源が支持基板上に配される請求項１から９のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項１１】
レーザ光源のレーザ光出射口と、一の方形面との距離Ｌが、次式、０μｍ＜Ｌ≦４０μｍを満たす請求項１０に記載の光モジュール。
【請求項１２】
レーザ光源が量子ドットレーザである請求項１０から１１のいずれかに記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射されるレーザ光の光路を変更して任意の方向に面出射する光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで光通信は、大陸間、都市間、及び基地局−各家庭間を伝送対象とし、大量の光通信トラフィックを介して数ｋｍ〜数百ｋｍといった比較的長距離の伝送距離で実施されてきた。今後は、大容量データを遅延なく処理するため、更に各伝送装置間（数ｍ〜数百ｍ）、伝送装置内の部材間（数ｃｍ〜数十ｃｍ）といった極めて近距離の伝送距離で実施されることが求められる。また、今後、テレビ、パーソナルコンピュータなどの民生機器において高精細な画像情報を取扱うにあたり、映像信号伝送の高速化・大容量化することが必須であり、近距離の信号伝送線路についても光化されることが求められている。この信号伝送線路の光化には、面出射レーザが有効である。
【０００３】
こうした面出射型のレーザモジュールとして、例えば、半導体基板と、前記半導体基板に設けられた光出射領域と、前記光出射領域に集積されたレンズと、前記レンズが集積された前記光出射領域を囲むように集積された保持部とを有し、前記光出射領域から、前記半導体基板の主表面に対して垂直方向に光を出射する発光素子と、前記保持部に勘合、保持され、前記レンズを透過した前記発光素子からの光を導波する外部光導波路と、前記発光素子および前記外部光導波路が固定されるステムを有することを特徴とする面出射型レーザモジュールが提案されている（特許文献１参照）。
この面出射型レーザモジュールでは、面発光タイプの半導体レーザとして機能し、発光素子、ミラー構造、レンズ構造が一体集積されることで小型化可能とされている。
【０００４】
しかし、この面出射型レーザモジュールでは、モジュール自身の構造がレーザ光源とされるため、レーザ光源の選択性に制約が生じる。レーザ光源としては、用途によって種々のタイプが開発されており、用途に応じて選択の自由度が求められる。また、該レーザ光源が故障した場合に他のレーザ光源と交換を行うことができない。
また、面出射タイプのレーザモジュールとしては、ＬＳＩ、メモリ素子等の電子デバイスから入力される電気信号を減衰する前に光信号に変換して他の電子デバイスに伝送するため、入力側の電子デバイス直近に配設する必要性があるとともに、伝送側の電子デバイスの配設位置に合わせて光信号としてのレーザ光を出射する必要があるが、前記面出射レーザモジュールでは、レーザ光源と光配線部分とが一体的に構成されるため、このような電子デバイスの配設位置に応じたモジュール構成をとることができない。
レーザ光源と光配線部分を分離して構成し、それぞれを入力側、出力側の電子デバイスの直近に配設可能なようにモジュール構成できれば、デバイス設計上、非常に優位となる。
しかしながら、レーザ光源と光配線部分を分離して構成すると、これらを光学的に結合する際、レーザ光の損失効果が大きくなる問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２５１６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、レーザ光源と光配線部分を分離して構成しても、レーザ光の損失効果を低くすることができる光モジュールを提供することを目的とする。
【０００７】
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意検討を行ったところ、以下の知見を得た。
即ち、レーザ光源から出射されるレーザ光を直接、光配線部分（光導波部）に導入すると、前記レーザ光の損失効率が高くなるが、前記レーザ光を導入する部分にテーパを設けると、前記レーザ光の損失効率を小さく抑えることができることの知見を得た。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞  面に対し略直交方向からレーザ光が入射される一の方形面と、前記一の方形面から入射される前記レーザ光が導入され前記一の方形面と平行で前記一の方形面よりも面積が大きい他の方形面とを有する四角錐台状のレーザ光導入部と、一の端面が前記レーザ光導入部の前記他の方形面と連接されるとともに前記レーザ光の入射方向に延在され、前記一の端面から導入される導入光を内部に導波させて他の端面から出射させる光導波部と、前記光導波部から出射される導波光を反射させて外部に面出射させる反射面を有する光路変更部と、前記レーザ光導入部、前記光導波部及び前記光路変更部を支持する支持基板と、を有し、前記レーザ光導入部の前記一の方形面を右側面とし、前記他の方形面を左側面としたとき、その余の面の少なくともいずれかの面が前記一の方形面から前記他の方形面に向かって裾広がりとなる勾配を有するテーパ面とされることを特徴とする光モジュール。
＜２＞  レーザ光導入部が、一の方形面を右側面とし、他の方形面を左側面としたとき、平面がテーパ面とされる形状、正面と背面が平面視においてレーザ光の入射方向上の延長線を対称軸とした線対称のテーパ面とされる形状、及び前記平面がテーパ面とされるとともに前記正面と前記背面が前記線対称のテーパ面とされる形状のいずれかの形状で形成される前記＜１＞に記載の光モジュール。
＜３＞  レーザ光導入部が、一の方形面を右側面とし、他の方形面を左側面としたとき、平面がテーパ面とされる形状で形成され、前記他の方形面の幅をＸとしたとき、前記一の方形面と前記他の方形面間の最短距離が１．１Ｘ〜９Ｘであり、前記他の方形面の高さをＹとしたとき、前記一の方形面の高さが、０．２Ｙ〜０．９Ｙである前記＜２＞に記載の光モジュール。
＜４＞  正面と背面が平面視においてレーザ光の入射方向上の延長線を対称軸とした線対称のテーパ面とされる形状で形成され、前記他の方形面の幅をＸとしたとき、前記一の方形面の幅が、０．１Ｘ〜０．９Ｘであり、前記一の方形面と前記他の方形面間の最短距離が１．１Ｘ〜８Ｘである前記＜２＞に記載の光モジュール。
＜５＞  レーザ光導入部が、一の方形面を右側面とし、他の方形面を左側面としたとき、平面がテーパ面とされるとともに正面と背面が平面視においてレーザ光の入射方向上の延長線を対称軸とした線対称のテーパ面とされる形状で形成され、前記他の方形面の幅をＸとしたとき、前記一の方形面の幅が、０．１Ｘ〜０．９Ｘであり、前記一の方形面と前記他の方形面間の最短距離が１．１Ｘ〜８Ｘであり、前記他の方形面の高さをＹとしたとき、前記一の方形面の高さが、０．２Ｙ〜０．９Ｙである前記＜２＞に記載の光モジュール。
＜６＞  他の方形面の幅が１μｍ〜１００μｍである前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の光モジュール。
＜７＞  他の方形面の高さが１μｍ〜１００μｍである前記＜１＞から＜６＞のいずれかに記載の光モジュール。
＜８＞  レーザ光導入部と光導波部が一体に形成される前記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載の光モジュール。
＜９＞  光導波部が、１．３μｍの波長の光に対する光導波ロスを０．１ｄＢ／ｃｍ〜０．５ｄＢ／ｃｍとする形成材料で形成される前記＜１＞から＜８＞のいずれかに記載の光モジュール。
＜１０＞  更に、一の方形面にレーザ光を入射させるレーザ光源が支持基板上に配される前記＜１＞から＜９＞のいずれかに記載の光モジュール。
＜１１＞  レーザ光源のレーザ光出射口と、一の方形面との距離Ｌが、次式、０μｍ＜Ｌ≦４０μｍを満たす前記＜１０＞に記載の光モジュール。
＜１２＞  レーザ光源が量子ドットレーザである前記＜１０＞から＜１１＞のいずれかに記載の光モジュール。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、従来技術における前記諸問題を解決することができ、レーザ光源と光配線部分を分離して構成しても、レーザ光の損失効果を低くすることができる光モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１（ａ）】本発明に係る光モジュールの実施形態の概要を示す平面図である。
【図１（ｂ）】本発明に係る光モジュールの実施形態の概要を示す断面図である。
【図２（ａ）】レーザ光導入部５の正面図である。
【図２（ｂ）】レーザ光導入部５の平面図である。
【図３（ａ）】レーザ光導入部１０の正面図である。
【図３（ｂ）】レーザ光導入部１０の平面図である。
【図４】レーザ光導入部１０における一の方形面１０ａと他の方形面１０ｂ間の最短距離Ｌｔａｐを４０μｍ〜３００μｍの範囲で変更させるとともに、一の方形面１０ａの幅Ｗｐを４μｍ〜４０μｍの範囲で変更させた場合のシミュレート結果を示す図である。
【図５】一の方形面１０ａと他の方形面１０ｂ間の最短距離Ｌｔａｐを１００μｍに固定して、距離Ｌｓｐを変動させた場合のシミュレート結果を示す図である。
【図６（ａ）】レーザ光導入部１５の正面図である。
【図６（ｂ）】レーザ光導入部１５の平面図である。
【図７】レーザ光導入部１５における一の方形面１５ａと他の方形面１５ｂ間の最短距離Ｌｔａｐを１００μｍ〜３５０μｍの範囲で変更させるとともに、一の方形面１５ａの高さＨｐを４μｍ〜４０μｍの範囲で変更させた場合のシミュレート結果を示す図である。
【図８】実施例に係る光モジュールの概要を示す平面図である。
【図９】実施例に係る光モジュールの概要を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（光モジュール）
本発明の光モジュールは、少なくとも、レーザ光導入部と、光導波部と、光路変更部と、支持基板とを有し、必要に応じて、レーザ光源、その他の部材とを有する。
【００１２】
＜レーザ光導入部＞
前記レーザ光導入部は、面に対し略直交方向からレーザ光が入射される一の方形面と、前記一の方形面から入射される前記レーザ光が導入され前記一の方形面と平行で前記一の方形面よりも面積が大きい他の方形面とを有する四角錐台状の部材としてなり、前記レーザ光導入部の前記一の方形面を右側面とし、前記他の方形面を左側面としたとき、その余の面の少なくともいずれかの面が前記一の方形面から前記他の方形面に向かって裾広がりとなる勾配を有するテーパ面とされる。
このようなテーパ面を有すると、外部から入射される前記レーザ光の損失効率を低く抑えつつ、前記レーザ光を前記光導波部に導入させることができる。
【００１３】
前記レーザ光導入部の形状としては、前記テーパ面を有する限り特に制限はないが、前記一の方形面を右側面とし、前記他の方形面を左側面としたとき、平面がテーパ面とされる形状、正面と背面が平面視において前記レーザ光の入射方向上の延長線を対称軸とした線対称のテーパ面とされる形状、及び前記平面がテーパ面とされるとともに前記正面と前記背面が前記線対称のテーパ面とされる形状のいずれかの形状で形成されることが好ましい。
なお、これらの形状については、図２（ａ）、（ｂ）、図３（ａ）、（ｂ）及び図６（ａ）、（ｂ）を用いて後述する。
【００１４】
前記レーザ光導入部の形成材料としては、前記レーザ光を導入できる限り、特に制限はなく、公知の透光性材料が挙げられ、例えば、エポキシ系樹脂などの樹脂材料が挙げられる。
【００１５】
前記レーザ光導入部の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、公知のフォトリソグラフィ技術により形成する方法、ダイサー等の切削加工機器により切削加工する方法が挙げられる。
【００１６】
＜光導波部＞
前記光導波部は、一の端面が前記レーザ光導入部の前記他の方形面と連接されるとともに前記レーザ光の入射方向に延在され、前記一の端面から導入される導入光を内部に導波させて他の端面から出射させる部材としてなる。
このような光導波部の延在長さを調整することで、前記レーザ光を任意の位置から取得し、かつ、任意の位置に導くように前記光モジュールを設計することができる。
また、前記レーザ光導入部及び前記光導波部と、前記レーザ光のレーザ光源とを分離することで、前記レーザ光源を目的に応じて適宜選択することができ、前記レーザ光源が故障した場合には、他のレーザ光源に代えることができる。
【００１７】
前記光導波部の形成材料としては、特に制限はないが、１．３μｍの波長の光に対する光導波ロスを０．１ｄＢ／ｃｍ〜０．５ｄＢ／ｃｍとする形成材料が好ましく、このような形成材料としては、例えば、エポキシ系樹脂などの樹脂材料が挙げられる。
このような光導波ロスの少ない形成材料を用いて形成することで、前記光導波部の延在長さが比較的長くなる場合であっても、光導波ロスを抑えることができる。
【００１８】
前記光導波部の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、公知のフォトリソグラフィ技術により形成する方法が挙げられる。
【００１９】
前記レーザ光導入部と前記光導波部とは、別部材で形成されてもよいが、容易に形成することができ、かつ、前記レーザ光の損失を抑える観点から、一体に形成されることが好ましい。
【００２０】
前記光導波部の前記各端面の幅としては、特に制限はないが、１μｍ〜１００μｍであることが好ましく、５μｍ〜５０μｍがより好ましい。また、前記各端面の高さとしては、１μｍ〜１００μｍであることが好ましく、５μｍ〜５０μｍがより好ましい。
このような大きさで前記光導波部を形成すると、信号容量を損なわずに長い距離を光伝送できる点で好適である。
【００２１】
＜光路変更部＞
前記光路変更部は、前記光導波部から出射される導波光を反射させて外部に面出射させる反射面を有する部材としてなる。
このような反射面を有することで、前記レーザ光の光路を変更して、任意の方向に前記レーザ光を面出射させることができる。
【００２２】
前記光路変更部としては、前記反射面を有する限り、その構造に特に制限はなく、部材全体を光反射材料で形成してもよいし、前記反射面のみを前記光反射材料で形成してもよい。
前記光反射材料としては、特に制限はなく、例えば、金、銅などが挙げられる。
前記部材全体を光反射材料で形成する場合、前記光路変更部の形成方法としては、例えば、ダイシングソーを用いて削る方法が挙げられる。
また、前記反射面のみを前記光反射材料で形成する場合、前記光路変更部の形成方法としては、例えば、前記反射面の下地をなす主材の表面に前記光反射材料を真空蒸着法やスパッタリング法で成膜する方法が挙げられる。
【００２３】
＜支持基板＞
前記支持基板としては、前記レーザ光導入部、前記光導波部及び前記光路変更部を支持する部材としてなる。
前記支持基板としては、前記各部を直接支持してもよく、他の部材を介して間接的に支持するものであってもよい。
また、前記レーザ光導入部と前記光導波部とが一体形成される場合、前記光導波部を支持することで、前記レーザ光導入部を間接的に支持するものであってもよい。
【００２４】
前記支持基板としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、半導体基板等の公知の基板などを用いることができる。
【００２５】
＜レーザ光源＞
前記レーザ光導入部の前記一の方形面に前記レーザ光を入射させるレーザ光源としては、前記光モジュールと別部材として配されてもよいが、前記光モジュールの同一支持基板上に配されることが好ましい。
このように同一支持基板上に配することで、前記一の方形面に対する前記レーザ光の入射位置調整を容易に行うことができる。
【００２６】
前記レーザ光源を前記支持基板上に配する方法としては、特に制限はなく、例えば、半田付けにより、前記支持基板上に前記レーザ光源を固定配置させる方法が挙げられる。
【００２７】
前記レーザ光源としては、特に制限はなく、例えば、公知の半導体レーザを用いることができるが、中でも、大容量の信号を高速に取扱い可能である観点から、量子ドットレーザを用いることが好ましい。なお、前記半導体レーザとしては、一般に比較的大きな発散角度成分を有することから、前記レーザ光導入部における光の発散が前記テーパ面の勾配よりも緩やかな角度となる条件で前記レーザ光を前記レーザ光導入部に入射させることが好ましい。
【００２８】
＜その他の部材＞
前記その他の部材としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記光導波部をコア部としたときに、その外部を被覆するクラッド部が挙げられる。このクラッド部は、前記コア部との屈折率の違いにより、前記コア部内に前記レーザ光を閉じ込める役割を有する。なお、前記クラッド部としては、前記光モジュールの製造上、前記支持基板として前記レーザ光導入部、前記光導波部、前記光路変更部及び前記レーザ光源を支持するように配されていてもよい。
前記クラッド部の形成材料としては、特に制限はなく、例えば、エポキシ系樹脂などの公知の樹脂材料が挙げられる。また、その形成方法としても特に制限はなく、公知の形成方法により形成することができる。
【００２９】
前記光モジュールの実施形態について、図面を用いて説明する。
図１（ａ）は、本発明に係る光モジュールの実施形態の概要を示す平面図であり、図１（ｂ）は、そのＡ−Ａ線断面図である。
光モジュール１は、支持基板２上に形成された層状のクラッド部３ａ上に、レーザ光源４と、レーザ光導入部５と、光導波部６と、光路変更部７とが配され、光導波部６及び反射面７ａを除く光路変更部７の外周には、クラッド部３ｂが形成されている。
【００３０】
レーザ光導入部５と光導波部６とは、一体の部材として形成され、レーザ光導入部５にテーパ面が形成されるとともに、光導波部６は、レーザ光の入射方向に延在される四角柱状の部材として形成される。
光路変更部７は、光路を変更する反射面７ａを有し、該反射面７ａの上方が開口されるように、光路変更部７上にクラッド３ｂが形成される。
【００３１】
レーザ光源４からレーザ光導入部５に入射されるレーザ光は、レーザ光導入部５内で発散されながらレーザ光導入部５から光導波部６に導入され、光導波部６内に導波されて光路変更部７側から出射される。この際、光導波部６内に導波される導波光は、クラッド３ａ、３ｂによる光閉じ込め効果により屈折されながら、光路変更部７側に出射される。光路変更部７側に出射された出射光は、光路変更部７の反射面７ａにより光路が変更され、図示の例では、上方に向けて面出射される。
【００３２】
この光モジュール１では、レーザ光導入部５がテーパ面を有することで、レーザ光源４から入射されるレーザ光の損失効率を低く抑えることができる。
ここで、レーザ光導入部５の形状を図２（ａ）及び図２（ｂ）を用いてより詳細に説明する。図２（ａ）は、レーザ光導入部５の正面図であり、図２（ｂ）は、その平面図である。
レーザ光導入部５は、レーザ光が入射される一の方形面５ａと、該一の方形面と平行で一の方形面５ａよりも面積が大きい他の方形面５ｂとを有し、他の方形面５ｂを底面とした四角錐台状の部材としてなる。
また、一の方形面５ａを右側面とし、他の方形面５ｂを左側面としたとき、その平面がテーパ面とされるとともに、その正面及び背面が平面視においてレーザ光の入射方向上の延長線を対称軸とした線対称のテーパ面とされる形状で形成される。各テーパ面は、一の方形面５ａから他の方形面５ｂに向かって裾広がりとなる勾配を有する（以下、この形状を「３次元テーパ形状」と呼ぶ）。
【００３３】
前記３次元テーパ形状のレーザ光導入部５では、他の方形面５ｂの幅をＸとしたとき、一の方形面５ａの幅Ｗｐが０．１Ｘ〜０．９Ｘであることが好ましく、一の方形面５ａと他の方形面５ｂ間の最短距離Ｌｔａｐが１．１Ｘ〜８Ｘであることが好ましく、他の方形面５ｂの高さをＹとしたとき、一の方形面５ａの高さＨｐが０．２Ｙ〜０．９Ｙであることが好ましい。
即ち、このような形状を有すると、レーザ光源４から入射されるレーザ光の損失効率を極めて低く抑えることができる。
このことは、以下に説明する、２つの２次元テーパ形状のレーザ光導入部に対するシミュレート結果を合算した結果に基づく。即ち、正面と背面が平面視においてレーザ光の入射方向の延長線を対称軸とした線対称のテーパ面とされる形状（図３（ａ）及び図３（ｂ）参照）と、平面がテーパ面とされる形状（図６（ａ）及び図６（ｂ）参照）との２つのレーザ光導入部の形状（以下、「２次元テーパ形状」と呼ぶことがある）についてのシミュレート結果を合算した結果に基づく。
【００３４】
先ず、正面と背面が平面視においてレーザ光の入射方向の延長線を対称軸とした線対称のテーパ面とされる形状のレーザ光導入部１０のシミュレート結果について説明する。
レーザ光導入部１０は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、一の方形面１０ａを右側面とし、一の方形面１０ａと平行で一の方形面１０ａよりも面積が大きい他の方形面１０ｂを左側面としたとき、正面と背面が平面視においてレーザ光の入射方向の延長線を対称軸とした線対称のテーパ面とされる形状とされる。なお、図３（ａ）は、レーザ光導入部１０の正面図であり、図３（ｂ）は、その平面図である。
【００３５】
前記シミュレートは、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す光モジュール１において、レーザ光導入部５に代えてレーザ光導入部１０を配したときに、レーザ光源４から出射されるレーザ光と光導波部６から出射される導波光の各光強度の差を結合効率（Ｃｏｕｐｌｉｎｇ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ（ｄＢ））として算出することで行った。なお、前記結合効率は、前記レーザ光の損失効率を指標するものである。
また、前記シミュレートには、ＲＳｏｆｔ社製のビーム伝搬法（ＢＰＭ）を利用したシミュレータＢｅａｍｐｒｏｐ（ｖｅｒ．８．２．ＲＣ２）を用い、広角の発散角を計算できるように、ｐａｄｅ近似オーダとして（４，４）の設定とした。
また、レーザ光導入部１０の他の方形面１０ｂ及び光導波路６の各端面の寸法は、４０μｍ角とし、光導波路６とクラッド部３ａ、３ｂの屈折率は、それぞれ１．５８、１．５５とした。
また、レーザ光導入部１０に導入されるレーザ光の発散角は、他の方形面１０ｂの幅方向（ｘ軸方向）で４０°、高さ方向（ｙ軸方向）で５３°とした。
また、レーザ光は、レーザ光導入部１０の一の方形面１０ａに対して、その中心に直交方向からレーザ光を導入させることとし、レーザ光源４のレーザ光出射口と、一の方形面１０ａとの距離Ｌｓｐを１０μｍとした。
【００３６】
レーザ光導入部１０における一の方形面１０ａと他の方形面１０ｂ間の最短距離Ｌｔａｐを４０μｍ〜３００μｍの範囲で変更させるとともに、一の方形面１０ａの幅Ｗｐを４μｍ〜４０μｍの範囲で変更させた場合の前記シミュレート結果を図４に示す。なお、Ｗｐが４０μｍのとき、テーパ面がない場合のシミュレート結果となる。
該図４に示すように、ほとんどの条件でテーパ面がない場合よりも高い結合効率が得られている。したがって、レーザ光源４と光配線部分（レーザ光導入部１０及び光導波部６）を分離して構成した場合であっても、これらを光学的に結合する際のレーザ光の損失効果を低く抑えることができる。
よって、正面と背面が平面視においてレーザ光の入射方向の延長線を対称軸とした線対称のテーパ面とされる２次元テーパ形状を有するレーザ光導入部１０（図３（ａ）及び図３（ｂ）参照）においては、他の方形面１０ｂの幅をＸとしたとき、一の方形面１０ａの幅Ｗｐが０．１Ｘ〜０．９Ｘであり、一の方形面１０ａと他の方形面１０ｂ間の最短距離Ｌｔａｐが１．１Ｘ〜８Ｘであることが好ましい。
【００３７】
前記シミュレートでは、レーザ光源４のレーザ光出射口と、一の方形面１０ａとの距離Ｌｓｐを１０μｍに固定して行ったが、一の方形面１０ａと他の方形面１０ｂ間の最短距離Ｌｔａｐを１００μｍに固定して、距離Ｌｓｐを変動させた場合のシミュレート結果を図５に示す。
該図５に示すように、距離Ｌｓｐが次式、０μｍ＜Ｌｓｐ≦４０μｍを満たす場合に、一の方形面１０ａの幅Ｗｐを調整することにより、テーパ面がない場合よりも高い結合効率を得ることが可能とされる。
したがって、レーザ光源４のレーザ光出射口と、一の方形面１０ａとの距離Ｌｓｐとしては、次式、０μｍ＜Ｌｓｐ≦４０μｍを満たすことが好ましい。また、より自由度の高い設計を可能とする観点から、次式、０μｍ＜Ｌｓｐ≦３０μｍを満たすことがより好ましい。
【００３８】
次に、平面がテーパ面とされる２次元テーパ形状のレーザ光導入部１５のシミュレート結果について説明する。
レーザ光導入部１５は、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、一の方形面１５ａを右側面とし、一の方形面１５ａと平行で一の方形面１５ａよりも面積が大きい他の方形面１５ｂを左側面としたとき、平面がテーパ面とされる形状とされる。なお、図６（ａ）は、レーザ光導入部１５の正面図であり、図６（ｂ）は、その平面図である。
【００３９】
このシミュレートでは、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す光モジュール１において、レーザ光導入部５に代えてレーザ光導入部１５を配した設定としたこと以外は、レーザ光導入部１０について行ったシミュレートと同様にした。
レーザ光導入部１５における一の方形面１５ａと他の方形面１５ｂ間の最短距離Ｌｔａｐを１００μｍ〜３５０μｍの範囲で変更させるとともに、一の方形面１５ａの高さＨｐを４μｍ〜４０μｍの範囲で変更させた場合の前記シミュレート結果を図７に示す。
該図７に示すように、Ｈｐを８μｍ以上とすれば、全てのＬｔａｐの条件で、テーパ面がない場合（Ｈｐ＝４０μｍ）よりも高い結合効率が得られている。
したがって、平面がテーパ面とされる２次元テーパ形状を有するレーザ光導入部１５（図６（ａ）及び図６（ｂ）参照）においては、他の方形面の幅をＸとしたとき、一の方形面１５ａと他の方形面１５ｂ間の最短距離Ｌｔａｐが１．１Ｘ〜９Ｘであり、他の方形面１５ｂの高さをＹとしたとき、一の方形面１５ａの高さＨｐが０．２Ｙ〜０．９Ｙであることが好ましい。
【００４０】
以上の２次元テーパ形状のシミュレート結果を合算することで、前記３次元テーパ形状のレーザ光導入部５の形状を設定することができる。
また、以上の２次元テーパ形状のシミュレートでは、レーザ光導入部１０及びレーザ光導入部１５における他の方形面の幅Ｘと高さＹをそれぞれ４０μｍとして算出を行ったが、前記他の方形面の幅としては、１μｍ〜１００μｍが好ましく、５μｍ〜５０μｍがより好ましい。
即ち、前記幅が１μｍ未満であると光散乱が大きくなるため、光伝送が困難となり、１００μｍを超えると導波路サイズが大きくなり、集積度が上がらない点で不利である。
また、前記他の方形面の高さとしては、１μｍ〜１００μｍが好ましく、５μｍ〜５０μｍがより好ましい。
即ち、前記高さが１μｍ未満であると光散乱が大きくなるため、光伝送が困難となり、１００μｍを超えると導波路サイズが大きくなり、集積度が上がらない点で不利である。
【実施例】
【００４１】
（実施例）
実施例として本発明に係る光モジュールを図８及び図９に示す構成で試作した。図８は、実施例に係る光モジュールの概要を示す平面図であり、図９は、そのＡ−Ａ線部分断面図である。なお、この実施例に係る光モジュールにおいては、レーザ光導入部及び光導波部におけるレーザ光の損失効率を測定するため、光路変更部の形成を省略し、該光路変更部に代えて光ファイバを形成している。
即ち、図８に示すように、実施例に係る光モジュールは、支持基板２２上に層状のクラッド部２３ａを配し、該クラッド部２３ａ上に、レーザ光源２４と、一体に形成されるレーザ光導入部２５及び光導波部２６と、光ファイバ３０とを配し、更に、光導波部２６上にクラッド部２３ｂを配して形成される。
【００４２】
この実施例に係る光モジュールは、以下のように作製した。
先ず、支持基板２２上に、クラッド形成用のポリマー（東洋紡績株式会社製コスモシャインＡ４１００）を塗工し、クラッド部２３ａを形成した。
次いで、クラッド部２３ａ上にクラッド形成用のポリマーと屈折率の異なるコア形成用の感光性ポリマー（ベース材としてフェノキシ樹脂（東都化学株式会社製フェノトートＹＰ−７０を使用））を塗工後、レーザ光導入部２５及び光導波部２６の形状が描画されたフォトマスクと露光機を用いて、該形状のパターン転写と現像を行ってレーザ光導入部２５及び光導波部２６を形成した。なお、この段階でレーザ光導入部２５は、正面及び背面が平面視においてレーザ光の入射方向上の延長線を対称軸とした線対称のテーパ面とされる二次元テーパ形状として光導波部２６と一体に形成される。
次いで、光導波部２６上に前記クラッド形成用のポリマーを塗工後、光導波部２６の形成と同様にパターン転写と現像を行ってクラッド部２３ｂを形成した。
次いで、ダイサーを用いて、レーザ光導入部２５の上部を切削加工することで上部にテーパ面を形成して、３次元テーパ形状とした。
ここで、光導波部２６の寸法としては、径を４０μｍ角とし、長さ（光導波路長）を２ｃｍとした。また、レーザ光導入部２５の寸法としては、レーザ光源２４側の一の方形面の高さを１５μｍとし、幅を５μｍとし、光導波部２６と連接する他の方形面の高さ及び幅を４０μｍとした。テーパ面の形成位置としては、正面及び背面における対称テーパ面がレーザ光導入部２５の一の方形面から他の方形面に向けて４５０μｍの位置で形成され、平面のテーパ面が一の方形面から他の方形面に向けて２００μｍの位置で形成されている。なお、レーザ光導入部２５と光導波部２６の境界は、対称テーパ面が形成される一の方形面から４５０μｍの位置であり（図８及び図９中の点線で示す位置）、テーパ面の有無で境界付られる。
次いで、クラッド部２３ａ上にレーザ光源２４を半田付けした。このレーザ光源２４としては、本願出願人が過去に出願を行った量子ドットレーザ（特開２００７−５３３２２号公報参照）と同じ構成の量子ドットレーザを用いた。
最後に、クラッド部２３ａ上に損失効率測定用の光ファイバ３０を配した。
以上により、実施例に係る光モジュールを作製した。
【００４３】
（比較例）
実施例に係る光モジュールの作製において、光導入部２５とされる領域にテーパ面を設けないこと以外は、実施例に係る光モジュールと同様に作製して比較例に係る光モジュールを作製した。
【００４４】
実施例及び比較例に係る光モジュールの各損失効率を算出した。
実施例に係る光モジュールの損失効率の測定は、レーザ光導入部２５にレーザ光を入射させ、光導波部２６から出射される導波光を光ファイバ３０に導き、該光ファイバ３０に接続されるパワーメータで光強度を測定することとし、この光強度とレーザ光源２４から出射されるレーザ光の光強度からレーザ光の損失効率を算出することで行った。
また、比較例に係る光モジュールの損失効率の算出も同様にして行った。
実施例及び比較例に係る光モジュールの各損失効率の算出結果を下記表１に示す。
【００４５】
【表１】
2015121568.tif 000003
【００４６】
この表１に示すように、実施例に係る光モジュールでは、比較例に係る光モジュールに対して、損失効率を３．６ｄＢも小さく抑えることができている。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上のように本発明の光モジュールは、レーザ光源と光配線部分を分離して構成しても、レーザ光の損失効果を低くすることができ、離れた電子デバイス間を光化して接続することができることから、これまで電気的配線で接続されていた各種の分野において、これを好適に光化することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１      光モジュール
２，２２  支持基板
３ａ，３ｂ，２３ａ，２３ｂ  クラッド部
４，２４  レーザ光源
５ａ，１０ａ，１５ａ  一の方形面
５ｂ，１０ｂ，１５ｂ  他の方形面
５，１０，１５，２５  レーザ光導入部
６，２６  光導波部
７      光路変更部
７ａ    反射面
３０    光ファイバ
【図１（ａ）】
2015121568.tif 000004
【図８】
2015121568.tif 000005
【図９】
2015121568.tif 000006
【図１（ｂ）】
2015121568.tif 000007
【図２（ａ）】
2015121568.tif 000008
【図２（ｂ）】
2015121568.tif 000009
【図３（ａ）】
2015121568.tif 000010
【図３（ｂ）】
2015121568.tif 000011
【図４】
2015121568.tif 000012
【図５】
2015121568.tif 000013
【図６（ａ）】
2015121568.tif 000014
【図６（ｂ）】
2015121568.tif 000015
【図７】
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