(57)【要約】【課題】光素子を高密度で集積化し、かつ、光素子間の光信号および電気信号の漏れを抑制した光モジュールおよびそれを可能とするサブキャリアを提供すること。【解決手段】サブキャリア１４の一方の端面に上側反射面１４ａと下側反射面１４ｂとを交互に設け、これらの反射面の各々に対応させて光半導体素子１５を設けた。また、隣接する反射面の間にクロストーク防止用の仕切板１４ｃを設けた。さらに、サブキャリア１４内部に、反射面を設けた面とは反対側の面から入射した信号光を上側反射面１４ａと下側反射面１４ｂの各々に導波するための光導波路回路を内蔵するようにした。このサブチャネル１４と複数チャンネルの信号光を導波させる平面型の光導波路１１とをモジュール化して、光導波路１１から射出された信号光の各々がサブキャリア１４に設けられた光半導体素子１５の各々によって受光されるように配置するようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光素子搭載用のサブキャリアであって、
当該サブキャリアの一方の端面には、垂直面に対する傾斜角が互いに反対となるように上側反射面と下側反射面とが交互に設けられており、前記サブキャリアの上面と下面には、前記上側反射面と下側反射面の各々に対応する光素子が設けられていることを特徴とするサブキャリア。
【請求項２】
前記上側反射面と下側反射面との間には、クロストーク防止用の仕切板が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のサブキャリア。
【請求項３】
前記サブキャリア内部には、前記一方の端面とは反対側の面から入射した信号光を前記上側反射面および下側反射面の各々に導波するための光導波路回路が内蔵されていることを特徴とする請求項１または２に記載のサブキャリア。
【請求項４】
前記光導波路回路は、複数の光ファイバで構成されていることを特徴とする請求項３に記載のサブキャリア。
【請求項５】
前記サブキャリアの下面には、前記光導波路回路を保護するための補強板が備えられていることを特徴とする請求項３または４に記載のサブキャリア。
【請求項６】
複数チャンネルの信号光を導波させる平面型光導波路と請求項１乃至５の何れかに記載のサブキャリアとがモジュール化されており、前記平面型光導波路から射出された信号光の各々が、前記複数チャンネルに対応して前記サブキャリアに設けられた光素子の各々によって受光されるように配置されていることを特徴とする光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光素子を高密度で集積化し、かつ、光素子間の光信号および電気信号の漏れを抑制した光モジュールおよびそれを可能とするサブキャリアに関する。
【０００２】
【従来の技術】
平面型光導波路と複数個の光半導体素子を集積した光モジュールにおいては、光導波路基板表面上に光半導体素子を搭載する方法と光導波路基板の端部に光半導体素子を搭載する方法とがある。
【０００３】
光導波路基板表面上に光半導体素子を搭載する実装方法（非特許文献１参照）は、光導波路基板上に設けられた光導波路回路に対する光半導体素子の配置を自由に設定することが容易で、かつ、周知の表面実装技術の適用が可能であるという利点を有する反面、光半導体素子を多数搭載する場合には集積化した状態での高い歩留まりが必要とされるなどの問題がある。これに対して、光導波路基板の端部に光半導体素子を搭載する場合（例えば、非特許文献２参照）には、下記のような問題がある。
【０００４】
図５は、光導波路基板端部に光半導体素子を搭載させた従来の光モジュールの構成を説明するための図で、光導波路コア５２とクラッド５３とを備える光導波路５１の端面に、個々の光導波コア５２に対応する複数の光半導体素子５５を備えたサブキャリア５４を設けることで光モジュールが構成されている。ここで、光半導体素子５５は例えばフォトダイオード（ＰＤ）やレーザーダイオード（ＬＤ）であり、光導波路５１の端面と光半導体素子５５の発光面とが直接光結合する形態とされている。また、この例ではサブキャリア５４として、予め電気配線を設けたセラミック基板を用い、光半導体素子５５が固定されている。
【０００５】
【非特許文献１】
Ｔ．  Ｈａｓｈｉｍｏｔｏ  ｅｔ  ａｌ．，  “Ｍｕｌｔｉｃｈｉｐ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｈｙｂｒｉｄ  ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｗｉｔｈ  ｐｌａｎａｒ  ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｐｌａｔｆｏｒｍ”  ＩＥＥＥ，  Ｊ．  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌ．，  Ｖｏｌ．１６，  Ｎｏ．７  （１９９８）
【非特許文献２】
南野他、「ＭＴ−ＲＪ面型ＰＤアレイモジュールの構造」、２０００年電子情報通信学会総合大会Ｃ−３−１４１
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光半導体素子５５は通常数百ミクロン角程度の大きさを有しており、光導波路５１の集積間隔（数十ミクロン）に比較して大きいため、このような方法によっては十分な集積化を図ることが困難であるという問題があった。また、光集積回路の場合には、光の回折現象によって他のチャンネルへ光が漏れたり、高速動作のために電気信号漏れが発生し、光半導体素子を近接して配置すると光モジュールとしての特性が劣化してしまうという問題もあった。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光素子を高密度で集積化し、かつ、光素子間の光信号および電気信号の漏れを抑制した光モジュールおよびそれを可能とするサブキャリアを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光素子搭載用のサブキャリアであって、当該サブキャリアの一方の端面には、垂直面に対する傾斜角が互いに反対となるように上側反射面と下側反射面とが交互に設けられており、前記サブキャリアの上面と下面には、前記上側反射面と下側反射面の各々に対応する光素子が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のサブキャリアにおいて、前記上側反射面と下側反射面との間には、クロストーク防止用の仕切板が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のサブキャリアにおいて、前記サブキャリア内部には、前記一方の端面とは反対側の面から入射した信号光を前記上側反射面および下側反射面の各々に導波するための光導波路回路が内蔵されていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のサブキャリアにおいて、前記光導波路回路は、複数の光ファイバで構成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に記載の発明は、請求項３または４に記載のサブキャリアにおいて、前記サブキャリアの下面には、前記光導波路回路を保護するための補強板が備えられていることを特徴とする。
【００１３】
さらに、請求項６に記載の発明は、光モジュールであって、複数チャンネルの信号光を導波させる平面型光導波路と請求項１乃至５の何れかに記載のサブキャリアとがモジュール化されており、前記平面型光導波路から射出された信号光の各々が、前記複数チャンネルに対応して前記サブキャリアに設けられた光素子の各々によって受光されるように配置されていることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の具体的な実施の形態について説明を行う。
【００１５】
なお、以下の実施例では全て、光導波路はシリカ製であり、ステップインデックス型のコア構造を有するものとする。また、光導波路はシリコン基板上に形成されているものとして説明するが、光導波路の材質はシリカである必要はなく、例えばＰＭＭＡやシリコーンからなる有機材料、ＬｉＮｂＯ３等の強誘電体、ＳｉやＩｎＰなどの半導体をもちいた光導波路であってもよい。また、光導波路コアの構造はステップインデックス型でなくグレーテッドインデックス型のものであってもよい。さらに、光導波路基板はシリコンに限定されるものではない。
【００１６】
（実施例１）
図１は、本発明の光モジュールの第１の構成例を説明するための図で、光導波路コア１２とクラッド１３とを備える平面型の光導波路１１の端面に、複数の光半導体素子１５を備えたサブキャリア（光素子搭載基台）１４を設けることで光モジュールが構成され、光半導体素子１５としてはＰＤを用い、これらのＰＤを、光導波路１１に光結合させて８チャンネルのＰＤモジュールとした場合の一部を示したものである。
【００１７】
本発明の光モジュールの光素子である光半導体素子１５の固定には、図中に示されているような構造のサブキャリア１４が用いられる。すなわち、このサブキャリア１４の光導波路１１側には、垂直面に対する傾斜角が互いに反対となるように上側反射面１４ａと下側反射面１４ｂとが交互に設けられ、サブキャリア１４の上下面には各反射面に対応する光半導体素子１５が配置されている。サブキャリア１４の各反射面の反射光軸とこの反射面に対応する光半導体素子１５の受光面１５ａとを一致させ、光半導体素子１５の電気パッド１５ｂをサブキャリア１４の上面および下面に半田で固定する。光導波路１１に設けられた光導波路コア１２から出射した光は各々の反射面で上側または下側に反射され、各反射面に対応して配置された光半導体素子１５によって受光される。なお、図示はしないが、サブキャリア１４には光半導体素子１５駆動用の電気配線が設けられている。
【００１８】
本実施例のサブキャリア１４はセラミック製であり、各反射面はセラミック材料を型押形成して得られたものであり、その形成精度は５０ミクロン程度である。サブキャリア１４をセラミック製としたことにより、サブキャリア表面への無電界メッキによる金属膜形成が容易となり、本実施例の反射面自体も金メッキされて形成されて得られたものである。なお、このような反射面を電気配線として用いることも可能となる。
【００１９】
本実施例に示した光モジュールのクロストークは、図５に示した従来の構成の光モジュールでは−２５ｄＢであったものが、−４０ｄＢにまで低減する。また、従来の光モジュール構成における４チャンネル相当のスペースに、８チャンネルのＰＤを集積化することが容易に可能となる。なお、このような光モジュール構成は面型発光素子にも適用可能である。また、サブキャリア材料はセラミックスに限定されるものではなく、より成形容易なプラスチックでもよい。さらに、図１には、ＰＤ動作用のアンプ用ＩＣなどは記載されていないが、そのようなＩＣなどを上述のサブキャリアに配置するようにしてもよいし、それらを別の基板上に設けてサブキャリアに備えられたＰＤと接続するようにしてもよい。ここで、ＰＤはサブキャリアの上面と下面の両面に取付けられているので、両面実装のプリント基板との整合もよいことがわかる。また、本実施例においては傾斜した面に反射膜を設けて反射面とする構成としたが、反射膜の替わりに誘電体多層膜を設けてフィルタとして利用してもよい。
【００２０】
また、光導波路１１とサブキャリア１４の各々の対向面に予め位置合わせ用のマークを設けておき、位置合わせを簡便ならしめるようにしてもよい。また、光半導体素子１５相互間での光のアイソレーションが必要な場合には、図２に示すように、隣接する反射面との間に仕切板１４ｃを設けることで、簡単に光漏れを抑制することができる。さらに、光モジュールを構成するに際しては、サブキャリア１４内部に光導波路構造あるいは光ファイバを収容させるようにしてもよい。
【００２１】
このように本発明の光モジュールにおいては、サブキャリア１４の上面と下面の両面に光半導体素子１５を配置可能とすることで高集積化を可能としている。
【００２２】
（実施例２）
図３は、本発明の光モジュールの第２の構成例を説明するための図で、実施例１と同様に、光導波路コア１２とクラッド１３とを備える平面型の光導波路１１の端面に複数の光半導体素子１５を備えたサブキャリア１４を設け、光半導体素子１５と光導波路１１とを光結合させた８チャンネルのＰＤモジュールとした場合の一部を示したものである。
【００２３】
この光モジュールが実施例１と異なる点は、光半導体素子１５を固定するサブキャリア１４がガラス製であり信号光に対して透明とされ反射面（１４ａおよび１４ｂ）が光導波路１１の光出射面側とは反対の面に設けられている点、および、光半導体素子１５の固定に際しては電気配線の引き回し加工工程数を削減するために光半導体素子１５として裏面入射型の面型ＰＤを用いこの面型ＰＤの表面の電極を直接ボンディングして他の回路に接続する構造を採用している点である。この光モジュールでは、光導波路コア１２から出射された光は透明なサブキャリア１４の内部を伝搬し、光導波路１１の光出射面側とは反対の面に設けられた複数の反射面で光信号が振り分けられる。
【００２４】
このような構成とすれば、互いに反対の傾斜角を有する反射面近傍に光導波路１１を配置させる必要がなくなり、光導波路１１とサブキャリア１４の対向面同士を直接張り合わせてモジュール化することが可能となる。なお、光導波路１１とサブキャリア１４とを直接張り合わせる場合には、張り合わせ面を傾斜させて光の反射を抑制するようにしてもよい。
【００２５】
また、サブキャリア内を光が伝搬する際の光信号の放射損失を抑制するためには、図４（ａ）に示すようにサブキャリア１４内部に光ファイバ１６を配置して光信号が光ファイバ１６内を伝搬するようにしてもよい。このような光ファイバ内蔵のサブキャリア１４は、一方のＶ状に加工したファイバガイド構造（ファイバブロック）に光ファイバを整列させ、このファイバブロックと他方のファイバブロックとで上下から挟んだもので、反射面はダイシングブレードで加工され、光導波路１１との張り合わせ面は予め研磨されている。なお、図４（ｂ）に示すように、サブキャリア１４に光導波路１７を内蔵させ、光導波路１７を形成している誘電体膜を保護するための補強板１８をサブキャリア１４の下部に設ける構成としても同様の効果を得ることが可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、光半導体素子を互いに隔離することが可能となり、光および電気信号のクロストークを抑制することが可能となる。また、光半導体素子を配置する位置がサブキャリアの上下面の２面を使用することから光半導体素子の高密度な集積も可能となる。さらに、このサブキャリア中に光導波路構造を設けることにより、光結合を改善するとともに光信号の漏れを抑制することが可能となる。
【００２７】
このように、本発明によれば、光素子を高密度で集積化し、かつ、光素子間の光信号および電気信号の漏れを抑制した光モジュールおよびそれを可能とするサブキャリアを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光モジュールの第１の構成例を説明するための図である。
【図２】隣接する反射面との間に仕切りを設けたサブキャリアの構成例を説明するための図である。
【図３】本発明の光モジュールの第２の構成例を説明するための図である。
【図４】本発明の光モジュールが備えるサブキャリアの構成を説明するための図で、（ａ）は光ファイバ内蔵のサブキャリアの構成例、（ｂ）は光導波路内蔵のサブキャリアの構成例である。
【図５】光導波路基板端部に光半導体素子を搭載させた従来の光モジュールの構成を説明するための図である。
【符号の説明】
１１  光導波路
１２  光導波路コア
１３  クラッド
１４  サブキャリア
１４ａ  上側反射面
１４ｂ  下側反射面
１４ｃ  仕切板
１５  光半導体素子
１５ａ  受光面
１５ｂ  電気パッド
１６  光ファイバ
１７  光導波路
１８  補強板
【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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