(57)【要約】【課題】封止作業が容易で安定した封止構造を有し、小型で部品点数が少なく、歩留まりが高く、かつ効率的な光の伝播（伝送）が可能な光学素子パッケージを提供する。【解決手段】二箇所以上の入出力開口部３を有するパッケージ２と、パッケージ２の内部に収納された光学素子１と、光学素子１と外部機器との間の光学的な接続を確保する接続部材４ａと、入出力開口部３を封止して光学素子１をパッケージ２の内部に気密に保持する封止構造５ａとを備えた光学素子パッケージ１０であって、接続部材４ａが、少なくともそれ自身の一部でパッケージ２の入出力開口部３を塞ぐことによって、封止構造５ａを構成してなることを特徴とする光学素子パッケージ１０。【選択図】  図１
2004205961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二箇所以上の入出力開口部を有するパッケージと、前記パッケージの内部に収納された光学素子と、前記光学素子と外部機器との間の光学的な接続を確保する接続部材と、前記入出力開口部を封止して前記光学素子を前記パッケージの内部に気密に保持する封止構造とを備えた光学素子パッケージであって、
前記接続部材が、少なくともそれ自身の一部で、前記パッケージの前記入出力開口部を塞ぐことによって、前記封止構造を構成してなることを特徴とする光学素子パッケージ。
【請求項２】
前記接続部材と前記光学素子とが、これらに周囲の環境変化による歪みの発生及び／又は配置位置（寸法関係）の変動があった場合であっても、前記歪みの発生及び前記配置位置（寸法関係）の変動が相互に干渉することがない状態で、前記パッケージに直接的又は間接的に固定されてなる請求項１に記載の光学素子パッケージ。
【請求項３】
前記光学素子が、ＭＥＭＳ（マイクロ−エレクトロ−メカニカル−システム）を用いた素子、光導波路（ＰＬＣ）、半導体レーザ（ＬＤ）及びフォトダイオード（ＰＤ）からなる群から選ばれる少なくとも一種である請求項１又は２に記載の光学素子パッケージ。
【請求項４】
前記接続部材が、光ファイバアレイ、レンズアレイ（コリメータアレイ）、導波路（ＰＬＣ）アレイ、半導体レーザ（ＬＤ）アレイ、フォトダイオード（ＰＤ）アレイからなる群から選ばれる少なくとも一種である請求項１〜３のいずれかに記載の光学素子パッケージ。
【請求項５】
前記接続部材を構成する前記基板の材質が、金属被覆が施された結晶化ガラスである請求項１〜４のいずれかに記載の光学素子パッケージ。
【請求項６】
前記結晶化ガラスの熱膨張率が、前記パッケージを構成する材料の熱膨張率と同一の値又は近似した値である請求項５に記載の光学素子パッケージ。
【請求項７】
前記接続部材を構成する前記基板の材質の少なくとも一部が、高融点共晶半田である請求項１〜４のいずれかに記載の光学素子パッケージ。
【請求項８】
前記接続部材の先端部が、前記パッケージの前記入出力開口部の形状に対応した形状に成形され、前記先端部が前記入出力開口部に前記パッケージの外部側から嵌合した状態で貫通して配設された請求項１〜７のいずれかに記載の光学素子パッケージ。
【請求項９】
前記接続部材の外周の、前記パッケージの外部側の側面と接する位置に、第一の金属リングが配設、固定されるとともに、前記第一の金属リングと、前記パッケージの外部側の側面自体又は側面に配設、固定された第二の金属リングとがＹＡＧ（イットリウムアルミニウムガーネット）溶接又はシーム溶接によって仮固定されてなる請求項１〜８のいずれかに記載の光学素子パッケージ。
【請求項１０】
前記光学素子と前記接続部材との接続及びその調心が、前記パッケージの外部側から作業可能な構造を有する請求項１〜９のいずれかに記載の光学素子パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学素子（例えば、ＭＥＭＳ（マイクロ−エレクトロ−メカニカル−システム）を用いた素子、光導波路（ＰＬＣ）、半導体レーザ（ＬＤ）、フォトダイオード（ＰＤ）等）を内部に収納したパッケージに関する。さらに詳しくは、封止作業が容易で安定した封止構造を有し、小型で部品点数が少なく、歩留まりが高く、かつ効率的な光の伝播（伝送）が可能な光学素子パッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光学素子に関し、通信データ容量の増大に伴い、通信データ容量の処理能力に優れた光クロスコネクトスイッチ技術に対する需要が高まりつつある。このような技術の一つとして、マイクロマシニング等に用いられている技術で、微細な加工をシリコンエッチング等半導体プロセスにて行うＭＥＭＳ（マイクロ−エレクトロ−メカニカル−システム）を用いたものが用いられるようになっている。このような光学素子は入出力が多心であり、かつ空間に光ビームを伝播させる（伝送する）必要があるため、このような光学素子の接続部材として、光学部材アレイ、例えば、光ファイバアレイ、レンズアレイ（コリメータアレイ）、導波路（ＰＬＣ）アレイ、半導体レーザ（ＬＤ）アレイ、フォトダイオード（ＰＤ）アレイ等が用いられている。シリコン製の部品等を用いた光学素子を内部に収納したパッケージは、塵埃や水分等に極めて敏感であり、そのパッケージにおける気密封止が重要な問題となっている。
【０００３】このような問題に対応した光学素子のパッケージ封止方法として、封止部分を光ファイバの途中に設け、この部分（封止部材）をパッケージに設置し、封止構造とする方法（気密シール部つき光ファイバの製造方法）が開示されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３０５３８０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特許文献１に記載された発明の場合、下記のような問題があった。すなわち、
▲１▼  接続部材と封止部材との間の光ファイバをパッケージの内部に収納するので、高集約化及び小型化の要請に逆行して、パッケージの大型化の原因となる。
▲２▼  接続部材と封止部材との間の光ファイバをパッケージの内部に収納するので、張り過ぎたり撓み過ぎたりしないように適正な状態で配設する必要があり（接続部材と封止部材との間の光ファイバ長を厳しく管理する必要があり）、極めて煩瑣で困難な作業とならざるを得ず、歩留まりの低減、コストの上昇及び接続精度の低下を招来したり、光ファイバの配置（長さ）に余裕を持たせる必要があることからパッケージの大型化の原因ともなる。
▲３▼  ▲２▼に加えて、パッケージの熱膨張により光ファイバが伸縮するので、上述の適正な状態で配設するための作業における煩瑣度及び困難度がさらに増大する。また、配線に余裕を持たせると、光ファイバに曲がりが存在することになり、光ファイバは曲げによる特性変化が顕著で、伝送損失に影響がないレベルだとしても偏波依存性を発現する場合がある。パッケージが熱収縮した場合、この曲がりはさらに大きくなり、特性への悪影響の可能性は高まることになる。
▲４▼  製造工程において、光ファイバ等の部材そのものの長さ以外に被覆の除去等のための余長を必要とするため、また、製品不良、被覆の除去及び組立時の作業不良等によってもやり直しのための光ファイバ長を必要とし、上述のように光ファイバ長さ公差が厳しいとやり直しすることができないため、歩留まりの低減やコストの上昇の原因となる。
▲５▼  接続部材と封止部材との二つの部材が必要で、部品点数が多く複雑な構造とならざるを得ず、それぞれの部品間の寸法や心合わせの精度の管理が必要で、歩留まりの低減やコストの上昇の原因となる。
▲６▼  光ファイバリボン等の途中に封止構造を形成し、封止部材として配設するのは極めて困難であり、歩留まりの減少やパッケージ大型化の原因となり、また、通常プラスティックで光ファイバを被覆した光ファイバリボンの耐熱温度は１２０℃程度であるため、封止に用いる半田材料が限定され、歩留まりの低減やコストの上昇の原因となる。
【０００６】図５は、従来の光学素子パッケージの一例（入出力開口部が一箇所の場合）を模式的に示す説明図であり、図５（ａ）は光学素子がほぼ中央に配置される場合、図５（ｂ）は、一方に偏って配置される場合をそれぞれ示す。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、パッケージ１２の入出力開口部１３が一箇所の場合、光学素子１１のパッケージ１２の内部における配置位置に関しては、ある程度の自由度があり、接続部材１４と封止部材１５との間の光ファイバ１８の長さ等のバラツキは吸収することは比較的容易であるが、光学素子１１がＭＥＭＳを用いたもの等で、入出力がある場合（外部機器との接続のため二箇所以上の入出力開口部を必要とするパッケージの場合）、上述の問題の大きさが増大することになる。
【０００７】図６は、従来の光学素子パッケージの一例（入出力開口部が二箇所の場合）を模式的に示す説明図であり、図６（ａ）は光学素子がほぼ中央に配置される場合、図６（ｂ）は、一方に偏って配置される場合をそれぞれ示す。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、二箇所の入出力開口部１３，１３’を必要とする場合、二箇所における封止部材１５，１５’及び二つの接続部材１４，１４’を必要とし、さらに光学素子１１に接続した接続部材１４，１４’と封止部材１５，１５’との間に二つの位置関係が生じて、光学素子１１のパッケージ１２の内部における配置位置の自由度は非常に低くなり、光ファイバ１８の長さ（寸法）や精度の管理が煩瑣で困難なものにならざるを得ないことに加えて、それぞれの部品を固定する場所も二箇所の封止部材１５，１５’と、二つの接続部材１４，１４’及び光学素子１１の接続部分とを必要とし、これらを考慮したそれぞれの部品間の寸法や心合わせの精度の管理が必要で、非常に煩瑣で困難なものにならざるを得ないことになる。
【０００８】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、封止作業が容易で安定した封止構造を有し、小型で部品点数が少なく、歩留まりが高く、かつ効率的な光の伝播（伝送）が可能な光学素子パッケージを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述の課題を解決するべく鋭意研究した結果、接続部材そのものを用いて封止構造を構成することによって、上記目的を達成することができることを見出し、本発明を完成させた。
【００１０】すなわち、本発明は、以下の光学素子パッケージを提供するものである。
【００１１】
［１］  二箇所以上の入出力開口部を有するパッケージと、前記パッケージの内部に収納された光学素子と、前記光学素子と外部機器との間の光学的な接続を確保する接続部材と、前記入出力開口部を封止して前記光学素子を前記パッケージの内部に気密に保持する封止構造とを備えた光学素子パッケージであって、前記接続部材が、少なくともそれ自身の一部で、前記パッケージの前記入出力開口部を塞ぐことによって、前記封止構造を構成してなることを特徴とする光学素子パッケージ。
【００１２】
［２］  前記接続部材と前記光学素子とが、これらに周囲の環境変化による歪みの発生及び／又は配置位置（寸法関係）の変動があった場合であっても、前記歪みの発生及び前記配置位置（寸法関係）の変動が相互に干渉することがない状態で、前記パッケージに直接的又は間接的に固定されてなる前記［１］に記載の光学素子パッケージ。
【００１３】
［３］  前記光学素子が、ＭＥＭＳ（マイクロ−エレクトロ−メカニカル−システム）を用いた素子、光導波路（ＰＬＣ）、半導体レーザ（ＬＤ）及びフォトダイオード（ＰＤ）からなる群から選ばれる少なくとも一種である前記［１］又は［２］に記載の光学素子パッケージ。
【００１４】
［４］  前記接続部材が、光ファイバアレイ、レンズアレイ（コリメータアレイ）、導波路（ＰＬＣ）アレイ、半導体レーザ（ＬＤ）アレイ、フォトダイオード（ＰＤ）アレイからなる群から選ばれる少なくとも一種である前記［１］〜［３］のいずれかに記載の光学素子パッケージ。
【００１５】
［５］  前記接続部材を構成する前記基板の材質が、金属被覆が施された結晶化ガラスである前記［１］〜［４］のいずれかに記載の光学素子パッケージ。
【００１６】
［６］  前記結晶化ガラスの熱膨張率が、前記パッケージを構成する材料の熱膨張率と同一の値又は近似した値である前記［５］に記載の光学素子パッケージ。
【００１７】
［７］  前記接続部材を構成する前記基板の材質の少なくとも一部が、高融点共晶半田である前記［１］〜［４］のいずれかに記載の光学素子パッケージ。
【００１８】
［８］  前記接続部材の先端部が、前記パッケージの前記入出力開口部の形状に対応した形状に成形され、前記先端部が前記入出力開口部に前記パッケージの外部側から嵌合した状態で貫通して配設された前記［１］〜［７］のいずれかに記載の光学素子パッケージ。
【００１９】
［９］  前記接続部材の外周の、前記パッケージの外部側の側面と接する位置に、第一の金属リングが配設、固定されるとともに、前記第一の金属リングと、前記パッケージの外部側の側面自体又は側面に配設、固定された第二の金属リングとがＹＡＧ（イットリウムアルミニウムガーネット）溶接又はシーム溶接によって仮固定されてなる前記［１］〜［８］のいずれかに記載の光学素子パッケージ。
【００２０】
［１０］  前記光学素子と前記接続部材との接続及びその調心が、前記パッケージの外部側から作業可能な構造を有する前記［１］〜［９］のいずれかに記載の光学素子パッケージ。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の光学素子パッケージの一の実施の形態を、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００２２】図１（ａ）は、本発明の光学素子パッケージ１０の基本的な構成を模式的に示す説明図であり、図１（ｂ）は、第１の実施の形態を模式的に示す説明図である。図１（ａ）に示すように、本発明の光学素子パッケージ１０は、二箇所以上の入出力開口部３（本実施の形態においては、二箇所だけを示す）を有するパッケージ２と、パッケージ２の内部に収納された光学素子１と、光学素子１と外部機器（図示せず）との間の光学的な接続を確保する接続部材４ａと、入出力開口部３を封止して光学素子１をパッケージ２の内部に気密に保持する封止構造５ａとを備えた光学素子パッケージ１０であって、接続部材４ａが、少なくともそれ自身の一部で（本実施の形態においてはその中央部分４ｄ）でパッケージ２の入出力開口部３を塞ぐことによって、封止構造５ａを構成してなることを特徴とする。
【００２３】さらに具体的には、図１（ｂ）に示すように、本実施の形態の光学素子パッケージは、二箇所以上の入出力開口部３（本実施の形態においては、一箇所だけを示す）を有するパッケージ２と、パッケージ２の内部に収納された光学素子１と、光学素子１と外部機器（図示せず）との間の光学的な接続を確保する接続部材４ａと、入出力開口部３を封止して光学素子１をパッケージ２の内部に気密に保持する封止構造５ａとを備えた光学素子パッケージ１０であって、接続部材４ａが、少なくともそれ自身の一部で（本実施の形態においてはその中央部分４ｄ）でパッケージ２の入出力開口部３を塞ぐことによって、封止構造５ａを構成してなることを特徴とする。
【００２４】このように、本実施の形態においては、二箇所以上の入出力開口部３のうち少なくとも一箇所は、少なくとも接続部材４ａ自身の一部で、パッケージ２の内部に収納した光学素子１の封止を確保する。換言すれば、接続部材４ａが封止構造５ａの構成要素としても用いられている。
【００２５】このように構成することによって、従来のように接続部材と封止部材との間に光ファイバを配置する必要がなく、その分パッケージの小型化を図ることができるとともに、上述のような光ファイバの長さ（寸法）や精度の管理も必要がなくなり、このことに起因する上述の問題を解消することができる。また、二箇所以上の入出力開口部で封止をする場合、二箇所以上の分のパッケージの小型化を図ることができるとともに、従来の二セット以上の接続部材と封止部材と間の光ファイバの長さ（寸法）や精度の管理による加重した問題を有効に解消することができる。また、部品点数の低減により、歩留まりの向上や全体のコストの低減を実現することができる。
【００２６】本実施の形態においては、接続部材４ａと光学素子１とが、これら（接続部材４ａ及び光学素子１）に周囲の環境変化による歪みの発生及び／又は配置位置（寸法関係）の変動があった場合であっても、歪みの発生及び配置位置（寸法関係）の変動が相互に干渉することがない状態で、パッケージ２に直接的又は間接的に固定されている（固定状態は図示せず）。パッケージ２の熱膨張の場合を例にとって説明すると、接続部材４ａと光学素子１とは、パッケージ２の熱膨張によって発生する歪みや配置位置（寸法関係）の変動が相互に干渉することがない状態で、具体的には、互いに離間して、干渉物を介在させない状態で、パッケージ２に固定されている。
【００２７】この場合、パッケージ２の内部に両者を直接的に固定してもよく、両者を搭載するプレート（図示せず）を介在させた状態で間接的に固定してもよい。このようにすることによって、例えば、パッケージ２の熱膨張等の環境の変化によって、パッケージ２やプレートが伸縮し、接続部材４ａと光学素子１とに歪みや変動が発生した場合であっても、後述するように、相互に干渉することがないため、高い信頼性を得ることができる。このように構成することによって、パッケージ２との固定部分の剥離や破壊を防止することができるとともに、このような剥離や破壊に伴って発生する「光路における反射や損失の増大」を防止することができる。なお、上記においては、「周囲の環境変化」として、パッケージ２の熱膨張の例を挙げて説明したが、本発明における「周囲の環境変化」とは、これに限定されるものではなく、湿度の変化等を含む広い概念を意味する。
【００２８】なお、パッケージ２やプレートが伸縮することによって、光軸が相対的に変化することになるが、これが問題となる場合には、プレートの熱膨張率を、パッケージ２の熱膨張率、接続部材４ａ及び光学素子１の熱膨張率をそれぞれ加味して適正化することで、問題を低減することができる。また、この場合でも固定部分には熱膨張率の差による応力は発生するが、その応力は、接続部材４ａと光学素子１との端面のように限られた面積に集中するのではなく、収納部全体に拡散するので応力の影響を緩和することができる。また、仮に、若干の固定界面劣化があったとしても光が伝搬する光路にはならないので、特性劣化は小さくて済むことになる。
【００２９】光学素子１と接続部材４ａとが接着等によって直接固定されている場合、パッケージ２が伸びようとすると、接続部材４ａは光学素子１に固定されているため伸びることができず、この直接固定部分（接着部分）に応力が発生することになる。この直接固定部分（接着部分）は、通常、互いの端面間に設けられるので、光路をも含むことになり、前述の応力によって接着部分に破壊等の欠陥を発生する蓋然性が高い。例えば、光路となる部分に剥離が発生すると、剥離した部分は、形状がランダムな空気層となるが、この空気層の形状によっては、反射光が元のファイバに戻ったり（反射戻り光の発生）、透過光が光路を曲げられたりして、損失の増大を招く蓋然性が高い。本実施の形態の場合でも、光学素子１と接続部材４ａとが接着剤等によって直接固定されていないので、空気層は存在することになるが、接続部材４ａの端面と光学素子１の端面とで空気層の形状が一義的に決定されるので、反射光が元のファイバに戻らない設計とすることができ、反射戻り光の発生の問題が生じることはない。また、透過光の光路も予め空気による屈折を考慮した上で位置が決定されて固定されるので、損失の問題も生じることはない。つまり、剥離の発生ような、当初の状態からは思いも掛けない変化が発生することによって問題が生じることになる。
【００３０】光学素子１と接続部材４ａとが直接固定されずに、それぞれパッケージ２やプレートを介して接着固定されている場合、パッケージ２やプレートが伸びても接続部材４ａは光学素子１による拘束がないのでそのまま伸びることができ、前述の応力が発生することはない。なお、パッケージ２やプレートとの接着固定部分において発生する応力は光路から外れた部分であるので、特性劣化を来すことは極めて少ない。
【００３１】本発明に用いられる光学素子としては特に制限はないが、例えば、ＭＥＭＳ（マイクロ−エレクトロ−メカニカル−システム）を用いた素子、光導波路（ＰＬＣ）、半導体レーザ（ＬＤ）及びフォトダイオード（ＰＤ）からなる群から選ばれる少なくとも一種を挙げることができる。
【００３２】本発明に用いられる接続部材４ａとしては特に制限はないが、例えば、光ファイバアレイ、レンズアレイ（コリメータアレイ）、導波路（ＰＬＣ）アレイ、半導体レーザ（ＬＤ）アレイ及びフォトダイオード（ＰＤ）アレイからなる群から選ばれる少なくとも一種を挙げることができる。なお、これらは多心用のものに限定されるものではなく、単心用のものであってもよい。
【００３３】本実施の形態においては、接続部材４ａとしてコリメータアレイ４ｂを用いているが、このコリメータアレイ４ｂは、その先端部にレンズ６が配設された光ファイバ（図示せず）を二枚の基板４ｃ間に挟持して構成されている。なお、図１（ｂ）において符号７はコリメータアレイ４ｂによって平行に整列した光ビームを示している。
【００３４】コリメータアレイ４ｂを用いた場合、以下のような利点がある。すなわち、光学素子１が、例えば、光導波路（ＰＬＣ）等の場合、光ファイバと光導波路（ＰＬＣ）との間の距離を離し過ぎると伝送損失が大きくなり（光学素子の損失仕様が厳しい場合等は、この距離が１０μｍ程度である場合もある）、また、パッケージ２や光学素子１の外形寸法のバラツキもあり、これを完全に管理するのは困難であることから、光軸方向の自由度を接続部材４ａに分担させる（封止可能な領域（長さ）を長くしておく）ことが考えられる。しかし、光学素子１等の配置上の制約からパッケージ２の近傍に光学素子１を配置できない場合や、全体を小型化したい又は接続部材４ａ自体のコストを低減したい等の要請がある場合、接続部材４ａを大きく（長く）することもできないことある。このような場合、接続部材４ａをレンズ６の付いたコリメータアレイ４ｂや集光系部材等とすることによって、伝送損失増大させることなく、レンズ６の端面から光学素子１の距離を長く確保することができる。なお、光学素子１の中でも、厳しい集光条件（平行光線の確保）が課されるＭＥＭＳを用いたもの等の場合は、コリメータアレイ４ｂを用いることが特に好ましい。なお、ＭＥＭＳスイッチ等の場合、複雑な構成となることが多く（パッケージの四辺の全てに入出力開口部がある場合もある）、このような場合、特にコリメータアレイ４ｂを用いることの利点は大きい。
【００３５】接続部材４ａ（例えば、コリメータアレイ４ｂ）を構成する基板４ｃの材質としては特に制限はないが、例えば、ガラスやケイ素（Ｓｉ）を挙げることができる。パッケージ２の材質としてコバール（Ｋｏｖａｒ）やアルミナが一般的に用いられるので、熱膨張の観点、封止作業や耐封止材（半田）応力の面からの機械的強度の観点、さらに接続部材の機能の面からの高精度にＶ溝等を加工することができるという材料構造の観点等から結晶化ガラスが好ましい。半田を封止材に用いることを考慮すると、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）等の金属被覆が施された結晶化ガラスがさらに好ましい。
【００３６】また、結晶化ガラスの熱膨張率は、パッケージを構成する材料の熱膨張率と同一の値又は近似した値であることが、封止構造部分の歪み応力低減という観点から好ましい。封止は、通常、１×１-10〜１×１０-12Ｐａ・ｍ3／ｓｅｃと厳しい要求があり、歪み応力が大きいと封止構造にわずかでも劣化を招くおそれがある。
【００３７】また、接続部材４ａ（例えば、コリメータアレイ４ｂ）を構成する基板４ｃの材質の少なくとも一部（例えば、封止構造を形成する部分（加熱される部分））は、高融点共晶半田であってもよい。このように構成することによって、耐熱性を向上させることができる。
【００３８】また、接続部材４ａ（例えば、コリメータアレイ４ｂ）と入出力開口部３との間の隙間やこれらの周囲に封止剤５ｂを充填又は配設して封止構造５ａを形成してもよい。封止剤５ｂとしては特に制限はなく、例えば、鉛半田、高融点共晶半田等を挙げることができる。
【００３９】本実施の形態の光学素子パッケージは、上述のように構成されているため、封止作業が容易で安定した封止構造を有し、小型で部品点数が少なく、歩留まりが高く、かつ効率的な光の伝播（伝送）が可能となる。すなわち、本実施の形態においては、接続部材がそれ自身の一部で、入出力開口部を塞ぐことによって封止構造を形成していることから、従来の光ファイバリボンの中間部分に封止構造を形成した封止部材による封止とは異なり、光を伝播（伝送）する構成要素を加工することがないので、安定した封止が得られ、封止作業が容易で、小型で部品点数が少なく、歩留まりが高いとともに、例えば、半田ストレス等による伝播（伝送）損失が発生することがなく、コリメータアレイを用いていることと相俟って、効率的な光の伝播（伝送）が可能となる。
【００４０】図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の光学素子パッケージの第２の実施の形態を模式的に示す説明図であり、（ａ）は、パッケージ２の内部側及び外部側から封止剤５ｂを用いた場合、（ｂ）は、パッケージ２の外部側から封止剤５ｂを用いた場合をそれぞれ示す。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施の形態の光学素子パッケージ１０は、接続部材４ａ（コリメータアレイ４ｂ）の先端（アレイ先端）９が、パッケージ２の複数箇所（本実施の形態においては、一箇所だけを示す）に配設された入出力開口部３の形状に対応した形状に成形され、アレイ先端９が入出力開口部３にパッケージ２の外部側から嵌合した状態で嵌合して入出力開口部３を塞ぐことによって封止構造５ａを形成する構成になっている。
【００４１】このように構成することによって、信頼性が高く、より安定した封止を実現することができる。
【００４２】なお、このような構成を採用した場合、パッケージに当たる面（当接面）間の距離を厳密に制御する必要が生じる。接続部材と光学素子とが一体固定された形態の場合、このような制御は通常極めて困難である。また、長さにズレが生じた場合、当接面とパッケージに必要以上の間隔が空いてしまい、十分な封止を実現することができなかったり、後述するＹＡＧ（イットリウムアルミニウムガーネット）による仮止めができないことになる。接続部材と光学素子とを形状歪みが互いに干渉しないようにした場合（例えば、離間させた場合）、接続部材と光学素子との距離は、μｍのオーダーになるが、ここでの長手方向位置の許容が可能となる。ただし、この場合、パッケージの外側で固定してしまうと前述の困難度となってしまう。そこで、パッケージの内部に光学素子を収納した状態で、又は収納と同時に、接続部材と光学素子の調心を行うことが好ましい。この場合、接続部材の当接面をパッケージに当てた状態で調心を行うことによって確実な封止を得ることができる。
【００４３】図３は、本発明の光学素子パッケージの第３の実施の形態を模式的に示す説明図である。図３に示すように、本実施の形態の光学素子パッケージ１０は、接続部材４ａ（例えば、コリメータアレイ４ｂ）の外周の、パッケージ２の外部側の側面と接する位置に、第一の金属リング２１が配設、固定されるとともに、第一の金属リング２１と、パッケージ２の外部側の側面に配設、固定された第二の金属リング２２とがＹＡＧ（イットリウムアルミニウムガーネット）溶接、スポットレーザー溶接又はシーム溶接（溶接箇所を符号２３で表示）によって仮固定されてなる構成となっている。図３では金属リング２２を用いた場合を示すが、この金属リング２２は用いなくてもよい。
【００４４】このように構成することによって、信頼性が高く、より安定した封止を実現することができる。
【００４５】本発明の光学素子パッケージ１０は、光学素子１と接続部材４ａ（コリメータアレイ４ｂ）との接続及びその調心が、パッケージの外部側から作業可能な構造を有している。すなわち、パッケージ２及び光学素子１を固定しておき、コリメータアレイ４ｂをｘｙｚステージに固定する。コリメータアレイ４ｂの両端に光を入れておき、ｘｙｚステージでコリメータアレイ４ｂを動かし、光学素子１の両端と調心を行う。これによりコリメータアレイ４ｂと光学素子１とを全チャネル調心することができる。ｘｙｚステージをこの状態で固定しておけば、調心がずれることはない。
【００４６】本発明の光学素子パッケージは、図４に示すように、パッケージ２の内部に光学素子１（図１（ｂ）参照）を収納し、接続部材４ａによって入出力開口部３を塞ぐことによって封止構造５ａを形成した後、蓋体２４を、例えば、シーム溶接することによって、最終的な形態が完成する。
【００４７】以下、本発明の光学素子パッケージを製造する方法の一例について説明する。
【００４８】まず、接続部材（例えば、コリメータアレイ）をパッケージを構成する材料の材質と同一の値又は近似した値の熱膨張率を有する材料で作製し、レンズをアライメントして固定する。この場合、接続部材（コリメータアレイ）の表面の、少なくとも半田等の封止剤が配設される箇所に、半田の付着を高めるために、金属被覆（メタライズ）を施しておくとよい。次に、パッケージの外部側から接続部材（例えば、コリメータアレイ）と光学素子とをアライメントし、調心が完了した段階で、そのまま半田を金属被覆（メタライズ）面に流し、気密封止をするか、又は精度を向上させるため、第一の金属リング（必要に応じて第二の金属リングも）を用いて、ＹＡＧ溶接又はシーム溶接による仮止めした後、気密封止をする。なお、半田は、予めリング状に成形したものを接続部材（例えば、コリメータアレイ）に嵌め込んだ状態で溶かすようにしてもよい。最後に、パッケージに蓋体をシーム溶接することによって、本発明の光学素子パッケージを得ることができる。
【００４９】
【実施例】以下、本発明を実施例によってさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら制限を受けるものではない。
【００５０】（実施例１）
本実施例では、図２（ａ）に示す構造のものを作製した。
光学素子としてのＭＥＭＳスイッチ（図示せず）を封止する接続部材としてコリメータアレイ４ｂを用いた。ファイバアレイとレンズアレイとからなる（いずれも図示せず）コリメータアレイ４ｂを構成するコリメータアレイ基板４ｃの材質はパッケージ２の材質であるアルミナと膨張係数を合わせ、ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−Ｌｉ2Ｏ系結晶化ガラス（日本ガイシ（株）製、商品名：ミラクロンＰＰ−１）とした。コリメータアレイ基板４ｃの側部とパッケージ２の挿入部にニッケル（Ｎｉ）の被覆を施しておいた。レンズ６は１ｍｍピッチで１２チャンネル並べた。コリメータアレイ基板４ｃの寸法は１４×８×３ｍｍ（（Ｗ）×（Ｌ）×（Ｈ））とした。
【００５１】ファイバアレイ（パッケージとの封止構造を構成する部分（加熱される部分））は金錫（ＡｕＳｎ）半田で実装を行った。レンズアレイそのものの実装及びファイバアレイとレンズアレイとの結合には耐熱性の接着剤で実装を行った。パッケージの封止用半田のために加熱をする際、肝心な接続部材が壊れることを防止する必要がある。この場合、接続部材の全ての部分を高温半田で作り上げて、耐熱性を持たせるのは現実的には困難であることから、パッケージとの封止構造を構成する部分（加熱される部分）を耐熱性の高いファイバアレイ部とし、その他の部分（レンズアレイそのものの実装部及びファイバアレイとレンズアレイとの結合部）にはファイバアレイ部よりは耐熱性の低い接着剤を用いた。
【００５２】リング状に加工した封止剤５ｂとしてのプリフォーム半田（錫鉛５０μｍ厚）をパッケージ２とコリメータアレイ基板４ｃ、入出力開口部３に置いた。プリフォーム半田のサイズは、１６×５ｍｍ、厚さ５０μｍで、１４．２×３．２ｍｍの孔が開いており、この孔にコリメータアレイ基板４ｃを通してパッケージ２にセットした。
【００５３】入出力開口部３は１４．５×３．５ｍｍとしておき、封止構造５ａとなるリング状プリフォーム半田とコリメータアレイ基板４ｃとを入出力開口部３に差し込んだ。コリメータアレイ基板４ｃとパッケージ２には十分なクリアランスがあり、コリメータアレイ４ｂを動かし、パッケージ２の内部のＭＥＭＳスイッチと調心を行い光ビーム７を調心することができた。
【００５４】パッケージ２とコリメータアレイ基板４ｃは調心した状態で仮固定しておいた。その状態で入出力開口部３とアレイ先端９を錫鉛半田が溶け、かつファイバアレイ実装半田である金錫（ＡｕＳｎ）半田が溶けない程度の２００℃にレーザーにより局所過熱を行い、封止剤５ｂとしてのリング状の半田を溶かした。この時半田は金属被覆のある部分にのみ濡れるのでパッケージ２とコリメータアレイ基板４ｃは封止剤５ｂにより、入出力開口部３が埋まり接合される。封止剤５ｂは入出力開口部３を封止するのに十分な量があるので封止構造５ａとすることができた。また、封止構造５ａの部分はファイバアレイを構成する部分であり、金錫（ＡｕＳｎ）半田により十分な耐熱性を持っている。また、接着剤で実装したレンズアレイそのものの実装部及びファイバアレイとレンズアレイとの結合部は封止のみの局所加熱により耐熱温度以下であったため、品質劣化なく封止作業を行うことができた。
【００５５】（実施例２）
本実施例では、図２（ｂ）に示す構造のものを作製した。
パッケージ２と膨張係数を合わせたコリメータアレイ基板４ｃをパッケージ２にアレイ先端９とパッケージ２の外に出る部分で段差をつけパッケージ２の外に出る部分は入出力開口部３より大きく作製し、ツバ形状に組み立てをした。コリメータアレイ基板４ｃは１６（Ｗ）×８（Ｌ）×５（Ｈ）ｍｍとし、段差部は１４（Ｗ）×２（Ｌ）×３（Ｈ）ｍｍとした。他の基本的な設計、材質等は実施例１と同様にした。
【００５６】コリメータアレイ基板４ｃのツバの部分とパッケージ２の入出力開口部３にニッケル（Ｎｉ）の金属被覆を施しておいた。
【００５７】リング状に加工した封止剤５ｂのプリフォーム半田（例えば、錫鉛５０μｍ厚）をパッケージ２とコリメータアレイ基板４ｃ、入出力開口部３に置いた。プリフォーム半田のサイズは１６×５ｍｍ、厚さ５０μｍで、１４．２×３．２ｍｍの孔が開いており、この孔にコリメータアレイ基板４ｃのアレイ先端９を通してパッケージ２にセットした。入出力開口部は１４．５（Ｗ）×３（Ｌ）×５（Ｈ）ｍｍとした。
【００５８】封止構造５ａを形成することになる封止剤５ｂとしてのリング状プリフォーム半田とコリメータアレイ基板４ｃを入出力開口部３に差し込んだ。これによりパッケージ２とコリメータアレイ基板４ｃの間にはプリフォーム半田が挟持される。
【００５９】コリメータアレイ基板４ｃとパッケージ２には十分なクリアランスがあり、コリメータアレイ４ｂを動かし、パッケージ２の内部の光学素子（図示せず）と調心を行い光ビーム７を調心することができた。
【００６０】パッケージ２とコリメータアレイ基板４ｃは調心した状態で固定しておいた。その状態で入出力開口部３とアレイ先端９を錫鉛半田が溶け、かつファイバアレイ実装半田である金錫（ＡｕＳｎ）半田が溶けない程度の２００℃にレーザーにより局所過熱を行い、封止剤５ｂとしてのリング状の半田を溶かした。この時半田は金属被覆のある部分にのみ濡れるのでパッケージ２とコリメータアレイ基板４ｃは封止剤５ｂにより、入出力開口部３が埋まり接合された。封止剤５ｂは入出力開口部３を封止するのに十分な量があるので封止構造５ａとすることができた。
【００６１】（実施例３）
本実施例では、図３に示す構造のものを作製した。
ファイバアレイ実装を高融点半田である金ゲルマニウム（ＡｕＧｅ）としたこと以外は、基本形状、材質を実施例２と同様とした。また、コリメータ挿入前にコリメータアレイ基板４ｃとパッケージ２の側面との間に応力緩和のため第一の金属リング２１としてのコバールリング（外形１６×５ｍｍ、厚さ１００μｍで、１４．２×３．２ｍｍの孔が開いている）を嵌めた。この第一の金属リング（コバールリング）２１を予めコリメータアレイ基板４ｃに高融点半田である金ゲルマニウム（ＡｕＧｅ）半田で固定した。
【００６２】コリメータアレイ基板４ｃのツバの部分とパッケージ２の入出力開口部３に金（Ａｕ）の被覆を施しておいた。
【００６３】リング状に加工した封止剤５ｂとしてのプリフォーム半田（金錫（ＡｕＳｎ）５０μｍ厚）をパッケージ２とコリメータアレイ基板４ｃ、入出力開口部３に置いた。プリフォーム半田のサイズは、１６×５ｍｍ、厚さ５０μｍで、１４．２×３．２ｍｍの孔が開いており、この孔にコリメータアレイ基板４ｃのアレイ先端部９を通してパッケージ２にセットした。入出力開口部３は１４．５（Ｗ）×３（Ｌ）×５（Ｈ）ｍｍとした。
【００６４】コリメータアレイ基板４ｃとパッケージ２には十分なクリアランスがあり、コリメータアレイ４ｂを動かし、パッケージ２の内部の光学素子（図示せず）と調心を行い光ビーム７を調心することができた。
【００６５】パッケージ２とコリメータアレイ基板４ｃは調心した状態で固定しておいた。その状態で第二の金属リング２２とパッケージ２との界面をスポットレーザー溶接ですみ肉溶接し固定した（図中溶接箇所を符号２３で示す）。なお、レーザー出力は３Ｊであった。
【００６６】パッケージ２と第一の金属リング（コバールリング）２１とコリメータアレイ基板４ｃとは調心した状態で固定しておいた。その状態で入出力開口部３とアレイ先端部９を金錫（ＡｕＳｎ）半田が溶ける２８０℃程度に部分過熱し、封止剤５ｂとしてのリング状の半田を溶かした。半田は金（Ａｕ）の被覆のある部分にのみ濡れるのでパッケージ２とコリメータアレイ基板４ｃは封止剤５ｂにより、入出力開口部３が埋まり接合された。封止部剤５ｂは入出力開口部３を封止するのに十分な量があるので封止構造５ａとすることができた。また、封止構造５ａの部分はファイバアレイを構成する部分であり、金ゲルマニウム（ＡｕＧｅ）半田により十分な耐熱性を持っている。また、接着剤で実装したレンズアレイそのものの実装部及びファイバアレイとレンズアレイとの結合部は封止のみの局所加熱により耐熱温度以下であったため、品質劣化なく封止作業を行うことができた。
【００６７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によって、封止作業が容易で安定した封止構造を有し、小型で部品点数が少なく、歩留まりが高く、かつ効率的な光の伝播（伝送）が可能な光学素子パッケージを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本発明の光学素子パッケージの基本的な構成を模式的に示す説明図で、図１（ｂ）は、本発明の光学素子パッケージの第１の実施の形態を模式的に示す説明図である。
【図２】本発明の光学素子パッケージの第２の実施の形態を模式的に示す説明図であり、図２（ａ）は、パッケージの内部側及び外部側に封止剤を用いた場合、図２（ｂ）は、パッケージの外部側に封止剤を用いた場合をそれぞれ示す。
【図３】本発明の光学素子パッケージの第３の実施の形態を模式的に示す説明図である。
【図４】本発明において、パッケージに蓋体をシーム溶接した状態を模式的に示す説明図である。
【図５】従来の光学素子パッケージの一例（入出力開口部が一箇所の場合）を模式的に示す説明図であり、図５（ａ）は光学素子がほぼ中央に配置される場合、図５（ｂ）は、一方に偏って配置される場合をそれぞれ示す。
【図６】従来の光学素子パッケージの一例（入出力開口部が二箇所の場合）を模式的に示す説明図であり、図６（ａ）は光学素子がほぼ中央に配置される場合、図６（ｂ）は、一方に偏って配置される場合をそれぞれ示す。
【符号の説明】
１…光学素子、２…パッケージ、３…入出力開口部、４ａ…接続部材、４ｂ…コリメータアレイ、４ｃ…基板、４ｄ…中央部分、５ａ…封止構造、５ｂ…封止剤、６…レンズ、７…光ビーム、８…光ファイバリボン、９…アレイ先端、１０…光学素子パッケージ、１１…光学素子、１２…パッケージ、１３，１３’…入出力開口部、１４，１４’…接続部材（コリメータアレイ）、１５，１５’…封止部材、１８…光ファイバ、２１…第一の金属リング（コバールリング）、２２…第二の金属リング、２３…溶接箇所、２４…蓋体。
【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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