(57)【要約】【課題】光学部材同士を高効率に結合し，かつ優れた実装性を有する光学素子，該光学素子を含む光モジュール，および該光学素子の実装方法を提供すること。【解決手段】光モジュール１００は支持基板９０と，その上に実装されたレーザダイオード６０と，スポット変換素子１０ａ，１０ｂと，導波路素子７０とを有する。スポット変換素子１０ａ，１０ｂはそれぞれ，光のスポット形状を変換する回折光学素子からなるスポット変換部２ａ，２ｂと，支持基板９０上に形成されたＶ溝９１と適合する形状を有する適合部６を備える。レーザダイオード６０から出射した楕円形状のスポット形状を有する光は，スポット変換素子１０ａ，１０ｂにより略真円形状のスポット形状を有するよう変換された後，導波路素子７０のコア７１に入射する。【選択図】　　　図１
2004093660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部材配置用の溝を有する支持基板に実装される光学素子であって，
光学基板の表面に形成され，光のスポット形状を変換するスポット変換部と，
実装時に前記支持基板の前記溝に適合する形状を有する適合部と，
を具備することを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記適合部は円弧形状を有することを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記円弧形状の外径寸法は所定の光ファイバの外径寸法と略同一であることを特徴とする請求項２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記スポット変換部の周辺の一部から延設されて前記スポット変換部の表面に略平行な面内で前記スポット変換部より広い幅を有し，かつ平坦な面を有する取扱部をさらに具備することを特徴とする１から３のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項５】
前記スポット変換部は回折光学素子からなることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項６】
前記光学基板はシリコン結晶基板であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の光学素子を部材配置用の溝を有する支持基板上に実装する光学素子の実装方法であって，
前記支持基板の前記溝と前記光学素子の前記適合部とを接触させて前記光学素子を配置することを特徴とする光学素子の実装方法。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか１項に記載の光学素子を用いた光モジュールであって，
表面に部材配置用の溝を有する支持基板と，
前記支持基板上に配置される第１の光学部材と，
前記支持基板上に配置される第２の光学部材と，
前記第１の光学部材と前記第２の光学部材との間に配置されて両者を光学的に結合し，前記支持基板の前記溝に前記適合部が接するように配置された前記光学素子と，を具備することを特徴とする光モジュール。
【請求項９】
前記第１の光学部材は発光素子，ファイバ，導波路素子のうちのいずれか１つであり，前記第２の光学部材はファイバ，導波路素子のうちのいずれか１つであることを特徴とする請求項８に記載の光モジュール。
【請求項１０】
前記導波路素子は変調器であることを特徴とする請求項９に記載の光モジュール。
【請求項１１】
前記変調器は，電解吸収型変調器およびニオブ酸リチウム光変調器のいずれか一方であることを特徴とする請求項１０に記載の光モジュール。
【請求項１２】
前記支持基板の前記溝の断面形状は，略Ｖ字形状，略台形形状，略半円形状，略長方形形状，略正方形形状のいずれか１つであることを特徴とする請求項８または１１に記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，光通信機器に適用するのに好適な光学素子，該光学素子を含む光モジュール，および該光学素子の実装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムの伝送速度の高速化に伴い，さらなる広帯域化への要求が高まっており，それに従い光変調の技術も進歩している。光通信を目的とした光の変調方法には，直接変調方法と外部変調方法がある。直接変調方法は光源の出力光を直接強度変調する方法であり，すでに半導体レーザを直接変調することによって１０Ｇｂ／ｓの高速動作が実現されている。しかし，高速広帯域通信モジュールに用いられる発光素子の１つであるＤＦＢ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｆｅｅｄ　Ｂａｃｋ）レーザの場合，光出力の直接変調はその高速動作の限界に近づいている。また，直接変調方法には，印加電流の変化に伴い，半導体レーザの活性層中のキャリア密度が変動し，プラズマ効果による屈折率変動により発振波長が変動するという欠点がある。
【０００３】
このため近年では，外部変調方法が注目されている。外部変調方法は，光源から出てきた出力光を光源とは別に作製した変調器を用いて変調する方法である。外部変調方法の１つである電界吸収型光変調では，４０ＧＨｚ以上の帯域も報告されており，次世代超高速光通信システムへの適用が期待されている。適用にあたっては一般に，これらの超高速動作可能な光学部材の導波路の入出力端面に光ファイバを光学的に結合して固定してなる光モジュールを用いる。
【０００４】
光通信等の分野で使用される光モジュールでは，レーザダイオードやファイバ，導波路素子，変調器等様々な光学部材がそれぞれお互いを光学的に結合して用いられている。これらの光学部材同士の結合においては，結合効率を１００％にすることは不可能であり，どうしても結合損失が生じる。従来ではこれらの光学部材の結合効率を高めるために，光ファイバの先端を球形に加工してレンズ機能を持たせた先球ファイバや，結合すべき光学部材と光学部材の間にレンズを配置したもの（例えば，特許文献１参照。），導波路の端部にレンズ機能を有する突出部を設けたもの（例えば，特許文献２参照。）等が考案されている。
【０００５】
また，上記光学部材同士の結合に回折光学素子を利用することが考えられる。回折光学素子は，形状光学素子のような大型，重量化を招くことなく所望の光学特性を実現できるフレネル光学素子に近似した段階状の形状を呈する，光の位相変調機能を利用した光学素子である。この回折光学素子の製造には，コンピュータを用いて設計を行うことができる（例えば，特許文献３参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−３４８５５号公報（第２−３頁，第１図，第６図）
【特許文献２】
特開平６−１６７６２７号公報（第２−３頁，第１図）
【特許文献３】
特開２００１−２１７０９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，結合すべき光学部材間において，出射側の光学部材から出射される光のスポット形状と，入射側の光学部材に入射すべきスポット形状が異なると，大きな結合損失が生じる。例えば，レーザダイオードからの出射光のスポット形状は一般に楕円形状をしている。また，電界吸収型光変調器では一般に変調効率を高めるために電界に垂直な方向の光のとじこめを強くしており，導波路の断面形状は長方形となり，導波路から出射される光のスポット形状も楕円形状となる。一方，光ファイバから出射される光のスポット形状は円形である。したがって，レーザダイオードと光ファイバの結合，あるいは電界吸収型光変調器と光ファイバの結合のようなスポット形状の異なるもの同士の結合においては，スポット形状の相違を考慮しないと，大きな結合損失が生じることになる。
【０００８】
前述の先球ファイバと電界吸収型光変調器とを結合する場合においても，スポット形状に関する結合のミスマッチは免れず，それによる損失が発生してしまう。また，この場合は結合損失を低減するために先球ファイバの先端をさらに小さく加工する必要が生じるが，先球ファイバの先端を小さくすると，その分だけ光軸方向に垂直な方向のトレランスが極めて小さくなってしまい，モジュール作製における歩留まりが悪化してしまう。さらに，先球ファイバを用いた場合には，ファイバ先端部と導波路端面が非常に接近し，アライメントする際にファイバ先端部と導波路端面が衝突し破損する可能性が生じる。
【０００９】
特許文献１に記載されたような光学部材間にレンズを配置する場合，単なる集光機能のみを有するレンズでは，スポット形状の相違に対応できず，このミスマッチによる損失が発生してしまう。また，現在一般に流通しているレンズは，球面レンズで約０．５ｍｍ，非球面レンズで約２ｍｍのサイズであり，このような大きなレンズを外部変調器の導波路端面付近に配置することは困難であり，配置したとしても配線距離が長くなりノイズが発生しやすくなるという欠点がある。さらに，このような従来の一般的なレンズでは通常，実装の際にレンズフォルダ等の部品が別途必要となり，コスト高になる。すなわち従来では，結合すべき光学部材間のスポット形状の相違に対応可能な光学性能を有し，かつ実装時に発生する上記諸問題を回避できるレンズは無かった。
【００１０】
特許文献２に記載されたような導波路の端部にレンズ機能を有する突出部を設けたものでは，レンズ機能が単なる集光機能のみのものであれば，スポット形状の相違に対応できず，このミスマッチによる損失が発生してしまう。また，このような導波路は，レンズ機能を有しない通常の導波路に比べ大幅なコスト高となる。
【００１１】
本発明の目的は，上記問題に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，光学部材同士を高効率に結合し，かつ優れた実装性を有する光学素子，該光学素子を含む光モジュール，および該光学素子の実装方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために，本発明の第１の観点によれば，部材配置用の溝を有する支持基板に実装される光学素子であって，光学基板の表面に形成され，光のスポット形状を変換するスポット変換部と，実装時に前記支持基板の前記溝に適合する形状を有する適合部と，を具備することを特徴とする光学素子が提供される。
【００１３】
光学基板は例えばシリコン結晶基板を用いることができる。また，その他の基板としては，ＧａＡｓ，ＩｎＰ，ＧａＰ，ＳｉＣ，Ｇｅ等を材料とする基板が挙げられる。スポット変換部は光束の断面形状であるスポットの形状を変換する機能を有するものであり，例えば回折光学素子により構成できる。
【００１４】
かかる構成の光学素子を前述のようなスポット形状の異なる２つの光学部材間に配置して，第１の光学部材から出射した光のスポット形状を適切に変換して第２の光学部材に入射させる。これにより，スポット形状の異なる光学部材同士を高効率に結合することができる。また，上記光学素子は適合部を有するため，光学素子を実装する際は適合部を支持基板の溝に接触させて載置することができ，レンズフォルダ等が不要であると共に，高精度な実装が可能になり，優れた実装性を提供できる。
【００１５】
その際に，適合部は円弧形状を有するようにし，この円弧形状の外径寸法は所定の光ファイバの外径寸法と略同一であるように構成することが好ましく，この場合，高精度な実装が可能である。
【００１６】
また，スポット変換部の周辺の一部から延設されて前記スポット変換部の表面に略平行な面内で前記スポット変換部より広い幅を有し，かつ平坦な面を有する取扱部をさらに具備することが好ましく，この場合，平坦な面で光学素子を保持することができ，光学素子を実装する際の取扱が容易になる。
【００１７】
また，本発明の第２の観点によれば，上記記載の光学素子を部材配置用の溝を有する支持基板上に実装する光学素子の実装方法であって，前記支持基板の前記溝と前記光学素子の前記適合部とを接触させて前記光学素子を配置することを特徴とする光学素子の実装方法が提供される。
【００１８】
かかる構成によれば，光学素子を実装する際は適合部を支持基板の溝に接触させて配置することができるので，レンズフォルダ等が不要であると共に，高精度な実装が可能になる。
【００１９】
また，本発明の第３の観点によれば，上記記載の光学素子を用いた光モジュールであって，表面に部材配置用の溝を有する支持基板と，前記支持基板上に配置される第１の光学部材と，前記支持基板上に配置される第２の光学部材と，前記第１の光学部材と前記第２の光学部材との間に配置されて両者を光学的に結合し，前記支持基板の前記溝に前記適合部が接するように配置された前記光学素子と，を具備することを特徴とする光モジュールが提供される。
【００２０】
かかる構成によれば，第１の光学部材から出射した光のスポット形状を光学素子により第２の光学部材に好適な形状に変換して，２つの光学部材を結合させることができる。これにより，スポット形状の異なる光学部材同士が高効率に結合された光モジュールを提供できる。また，上記光学素子は適合部を有するため，高精度に実装され，かつ経済性に優れた光モジュールを提供できる。
【００２１】
その際に，前記第１の光学部材は発光素子，ファイバ，導波路素子のうちのいずれか１つであり，前記第２の光学部材はファイバ，導波路素子のうちのいずれか１つであるように構成してもよい。また，前記導波路素子は変調器であってもよく，その場合は電解吸収型変調器あるいはニオブ酸リチウム光変調器であってもよい。
【００２２】
また，支持基板の前記溝の断面形状は，略Ｖ字形状，略台形形状，略半円形状，略長方形形状，略正方形形状のいずれか１つであるように構成してもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下，図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお，以下の説明および添付図面において，略同一の機能および構成を有する構成要素については，同一符号を付すことにより，重複説明を省略する。
【００２４】
図１は，本発明の第１の実施の形態にかかる光モジュール１００の構成を示す斜視図である。光モジュール１００は，２つのスポット変換素子１０ａ，１０ｂと，レーザダイオード６０と，導波路素子７０と，支持基板９０とを有する。レーザダイオード６０，スポット変換素子１０ａ，１０ｂ，導波路素子７０は，この順に所定の間隔をもって支持基板９０上に配置され，レーザダイオード６０と導波路素子７０は２つのスポット変換素子１０ａ，１０ｂにより光学的に結合されている。
【００２５】
支持基板９０は，例えばシリコン結晶基板からなる。支持基板９０の上面にはその一端から途中までに，横断面形状がＶ字形状であるＶ溝９１が形成されている。Ｖ溝９１はここでは直径１２５μｍの光ファイバを載置可能な寸法を有し，例えば異方性エッチングにより形成可能である。
【００２６】
導波路素子７０は導波路構造を有する素子であり，石英からなるコア７１を有する。コア７１の断面形状は７μｍ×７μｍの正方形状である。
【００２７】
スポット変換素子１０ａ，１０ｂは共に光学基板からなり，光学基板の片面の表面に形成されたスポット変換部２ａ，２ｂをそれぞれ備えている。スポット変換部２ａ，２ｂはスポット形状を変換する機能を有する。図１ではスポット変換部２ａがレーザダイオード６０の発光面に対向し，スポット変換部２ｂが導波路素子７０のコア７１に対向するように配置されている。また，スポット変換素子１０ａ，１０ｂは共に，支持基板９０に適合する形状および表面実装技術を用いることのできるハンドリングしやすい平坦な面を備えている。
【００２８】
スポット変換素子１０ａ，１０ｂの相違点はスポット変換部２ａ，２ｂの光学性能だけであり，その他の形状的な構成や作製方法は同じである。よって以下では，スポット変換素子１０ａを例にとり，図２を参照しながらスポット変換素子の構成等について説明する。図２はスポット変換素子１０ａの斜視図である。スポット変換素子１０ａは光学基板からなり，光学基板の片面に形成されたスポット変換部２ａと，取扱部４と，適合部６とを主に有する。
【００２９】
スポット変換部２ａは入射する光のスポット形状を変換するスポット変換機能を有し，回折光学素子からなる。スポット変換部２ａは，回折光学素子の１つであるＣＧＨ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ　Ｈｏｌｏｇｒａｍ）素子により形成してもよい。ＣＧＨ素子は，所望の光学特性を示す光学素子の光路差関数から所望の光学特性を得るに必要なフォトマスクのパターンをコンピュータを用いて求め，そのマスクパターンを用いて光学基板の表面の所望箇所にエッチング処理を施すことにより，所望の光学特性を有する回折型光学素子を形成したものである。回折型光学素子の設計の際には例えば，特許文献３に記載されたレンズ設計法を用いることができる。上記方法により所望のスポット変換機能を有するスポット変換部２ａを比較的容易にかつ高精度に形成することができる。スポット変換部２ａはここでは円形形状をしており，その直径は例えば５０〜１２５μｍとすることができる。
【００３０】
スポット変換部２ａの下部側にはスポット変換部２ａの外周の一部としての縁部３が位置し，スポット変換部２ａの円周形状に沿った円弧形状を有する。この縁部３の円弧形状を呈する外形はレンズ形成面側からその対向面側まで延びており，スポット変換部２ａの光軸を中心軸とする略円柱形状の一部である略蒲鉾形の形状となっている。取扱部４の中間位置から下方に張り出すこの略蒲鉾形の部分を適合部６と呼ぶ。適合部６のこの形状はＶ溝９１に適合するよう構成されている。適合部６の円弧形状の外径寸法は所定の光ファイバと同径であることが好ましく，ここではφ１２５μｍとなっている。なお，ここでは縁部３はレンズ部２を囲むように設けられているが，レンズ部２の外周が縁部３を構成するようになっていてもよい。
【００３１】
取扱部４は，スポット変換部２ａの周辺の上部側を取り巻くように延設され，スポット変換部２ａ表面に略平行な面内でスポット変換部２ａより広い幅を有し，左右方向に伸長した全体として略直方体形状を有する。取扱部４は，スポット変換部２ａ，縁部３，適合部６と一体的に形成されている。取扱部４の上面７および側面８の表面は平坦に形成されている。これらの面を平坦面とすることにより，上方あるいは側方から保持手段によりスポット変換素子１０ａを保持することが容易になり，表面実装技術が適用可能になる。保持手段としては例えば，挟持手段や吸引保持する負圧吸盤のような負圧保持手段が考えられる。
【００３２】
取扱部４の上面７には溝９が形成されている。溝９はスポット変換部２ａの形成面に略垂直な方向に伸長する溝であり，ここでは略長方形の断面形状を有する。溝９は取扱部４の中央ではなく一側に位置している。したがって，取扱部４はスポット変換部２ａの中心を含み上面７に垂直な仮想平面に対し左右非対称な構成となる。この非対称性のために，スポット変換素子１０ａはスポット変換部２ａの形成面とその対向面とを識別することが容易になる。なお，ここでは断面が略長方形状の１つの溝９を設けているが，非対称性が得られるのであれば溝の数や形状はこれに限定されない。
【００３３】
スポット変換素子１０ａを形成する光学基板としては，結晶基板を用いることができる。特に，スポット変換素子１０ａを適用する光学系の光源の波長が１．３μｍまたは１．５μｍである場合には，シリコン結晶基板を用いることができる。スポット変換素子１０ａは半導体製造技術で用いられるフォトリソグラフィとエッチング技術を用いて作製することができる。例えば，シリコン基板にフォトリソグラフィとエッチングを繰り返すことにより回折光学素子からなるスポット変換部２ａを作製し，スポット変換素子１０ａに対応する形状のパターンをフォトマスクパターンとして用いてＤｅｅｐ　Ｅｔｃｈｉｎｇ手法を用いて任意の深さまで掘り下げることによりスポット変換素子１０ａを作製できる。
【００３４】
以上説明したように，スポット変換素子１０ａはその一方の面にスポット変換機能を有するスポット変換部２ａが形成された光学基板であり，支持基板９０に適合する形状の適合部６を備え，かつ表面実装技術を用いることのできるハンドリングしやすい表面が平らな形状の上面７および側面８を具備した光学素子である。
【００３５】
スポット変換素子１０ｂの外形形状的構成はスポット変換素子１０ａと同一であり，同様であり，スポット変換素子１０ａと同様に縁部３，取扱部４，適合部６，上面７，側面８，溝９を有する。スポット変換素子１０ｂは，スポット変換素子１０ａのスポット変換部２ａに代わりスポット変換部２ｂを有する。スポット変換部２ｂもまたスポット変換部２ａと同様に回折光学素子からなるが，その光学性能であるスポット変換機能が異なる。これらのスポット変換部の機能については以下に述べる。
【００３６】
図３はスポット変換素子１０ａ，１０ｂのスポット変換機能を説明するための概念図である。光学的に結合しているレーザダイオード６０，スポット変換素子１０ａ，１０ｂ，導波路素子７０の光学部材を並べて示し，その下に光束の断面形状であるスポット形状を斜線を付して示す。なお，以降では図３に示すように光の進行方向に垂直な面内における直交する２つの方向をｘ方向，ｙ方向とする。
【００３７】
レーザダイオード６０から発した光は図３に示すように，ｘ方向，ｙ方向でスポット径が異なる楕円形状のスポットＳｌｄを有する。スポット変換部２ａはｘ方向のスポット径を変更する機能を有し，ここではｘ方向のスポット径を小さくしてスポット形状を変換する。その結果，スポットＳｌｄをスポット変換部２ａにより変換した後は図３に示すようにｙ方向を長軸方向とする楕円形状のスポットＳａが得られる。スポット変換部２ｂはｙ方向のスポット径を変更する機能を有し，ここではｙ方向のスポット径を小さくしてスポット形状を変換する。その結果，スポットＳａをスポット変換部２ｂにより変換した後は図３に示す略真円形状のスポットＳｂが得られる。よって，導波路素子７０には略真円形状のスポット形状を有する光が入射されることになる。
【００３８】
スポットＳｌｄの形状は，レーザダイオード６０からの出射光のニアフィールドパターンを測定することで得られ，例えばｘ方向，ｙ方向の径はそれぞれ１μｍ，１．５μｍである。スポットＳｌｄを変換して導波路素子７０のコア７１に入射させるのに好適なスポット形状と大きさを有するように，スポット変換部２ａ，２ｂを設計する。このとき，下記２つの式を用いてスポット変換部２ａをレンズとしてその焦点距離を設計できる。
【００３９】
【数１】
2004093660.tif 000003
【数２】
2004093660.tif 000004
ここで，
ω１：レーザダイオード出射端面でのｘ方向のスポット径
ω２：導波路素子入射端面でのｘ方向のスポット径
λ：レーザダイオードからの出射光の波長
ｆ：スポット変換部２ａの焦点距離
ｄ０：レーザダイオードからスポット変換部２ａまでの距離
ｄ１：スポット変換部２ａから導波路素子までの距離
【００４０】
スポット変換部２ｂについても，レーザダイオード６０からスポット変換素子１０ｂまでの距離をｄ２，スポット変換素子１０ｂから導波路素子７０までの距離をｄ３として，スポット変換部２ａの場合のｄ０，ｄ１をｄ２，ｄ３とそれぞれ置き換え，ω１，ω２をｙ方向のスポット径と読み替え，上式を用いることにより同様に設計可能である。以上のようにしてｘ方向，ｙ方向で分けて焦点距離およびスポット径を設計することができる。また，上記のスポット変換部２ａ，２ｂの回折光学素子の設計については特許文献３に記載された設計法を適用することができる。なお，導波路素子７０に入射する光の進行方向に垂直な面内での強度分布はガウシアン形状であるものが効率が良く好ましい。
【００４１】
光モジュール１００において各光学部材を支持基板９０に実装する際は例えば次のように行う。レーザダイオード６０を支持基板９０の上部からマーカーを用いて高精度に位置決めし，半田等で接合する。次に，２つのスポット変換素子１０ａ，１０ｂを適合部６がＶ溝９１に当接するよう配置する。これによってスポット変換素子１０ａ，１０ｂの光軸に垂直な方向の位置決めが行われる。光軸方向の位置に関しては，マーカーを用いて位置決めする。適切な位置にスポット変換素子１０ａ，１０ｂが配置されたことが確認されたらスポット変換素子１０ａ，１０ｂをＶ溝９１に接合する。そして導波路素子７０をアライメントマークを用いて支持基板９０上に載置して接合する。
【００４２】
スポット変換素子１０ａ，１０ｂの配置の際は，溝９による非対称性を利用してスポット変換部２ａ，２ｂの形成面の確認を行う。ここではスポット変換素子１０ａのスポット変換部２ａがレーザダイオード６０に対向し，スポット変換素子１０ｂのスポット変換部２ｂが導波路素子７０に対向するようにそれぞれ配置しているが，この向きは限定的なものではない。スポット変換部２ａ，２ｂの構成によっては，スポット変換部２ａ，２ｂの形成面の対向面がそれぞれレーザダイオード６０，導波路素子７０に対向するように配置してもよい。また，スポット変換素子１０ａ，１０ｂの配置の際には，平坦面である上面７または側面８を適当な保持手段により保持して行うことができる。
【００４３】
上記のように各素子が配置された光モジュール１００では，レーザダイオード６０から出射したスポット形状が楕円形状の発散光は，スポット変換素子１０ａによりｘ方向のスポット径を小さく変更され平行光に変換された後，さらに，スポット変換素子１０ｂによりｙ方向のスポット径を小さく変更されて収束光となり，略真円形状のスポット形状を有するよう変換されて，導波路素子７０のコア７１に入射する。
【００４４】
実際に上記構成のスポット変換素子を含む上記構成の光モジュール１００を製作して測定を行ったところ，レーザダイオード６０と導波路素子７０間の結合では７０％の結合効率が得られた。従来のスポット形状変換機能を有しない単なる集光機能のみのレンズ素子を用いてレーザダイオードと導波路素子間の結合を行った場合の結合効率は５０％であり，結合効率が大幅に改善されたことがわかる。
【００４５】
以上説明したように，本実施の形態によれば，光源と導波路素子の間にスポット変換素子を配置して，光源から出射した光のスポット形状を楕円形状から円形状に変換して導波路素子に入射させることにより，大幅に結合効率を向上させることができる。また，スポット変換素子は支持基板に適合する形状の適合部を有するため，従来のレンズでは必要であったレンズフォルダ等の部品が不要となり，支持基板のＶ溝上に短時間で容易に実装できるため，コストを抑えることができる。
【００４６】
図４は第２の実施の形態にかかる光モジュール２００の構成を示す斜視図である。光モジュール２００は，２つのスポット変換素子１０ｃ，１０ｄと，２つの導波路素子７０，７２と，支持基板９０とを有する。導波路素子７２，スポット変換素子１０ｃ，１０ｄ，導波路素子７０は，この順に所定の間隔をもって支持基板９０上に配置され，導波路素子７２と導波路素子７０は２つのスポット変換素子１０ｃ，１０ｄにより光学的に結合されている。
【００４７】
導波路素子７２は導波路構造を有する素子であり，石英からなるコア７３を有する。導波路素子７０のコア７１の断面形状が正方形状であるのに対し，導波路素子７２のコア７３の断面形状は長方形状である。コア７３から出射した光のスポット形状は楕円形状となる。
【００４８】
スポット変換素子１０ｃ，１０ｄはスポット変換素子１０ａとほぼ同様の構成を有し，同様に回折光学素子からなるスポット変換部と，Ｖ溝９１に適合する形状の適合部，平坦面である上面および側面，上面に形成された溝等を有する。ただし，スポット変換素子１０ｃ，１０ｄが有するスポット変換部の光学性能は，スポット変換素子１０ａのスポット変換部２ａの光学性能と必ずしも同一ではなく，この点のみスポット変換素子１０ａの構成と異なる。
【００４９】
スポット変換素子１０ｃ，１０ｄが有するスポット変換部もまたスポット変換素子１０ａ，１０ｂが有するスポット変換部２ａ，２ｂと同様に，一方がｘ方向のスポット径を変更し，他方がｙ方向のスポット径を変更するように構成されているが，スポット径を変更する倍率がスポット変換部２ａ，２ｂと異なる。スポット変換素子１０ｃ，１０ｄが有するスポット変換部の設計については，コア７３からの出射光のニアフィールドパターンを測定し，コア７１に入射させるのに好適なスポット形状と大きさを有するように，スポット変換部２ａ，２ｂの場合と同様の方法を用いて行う。
【００５０】
光モジュール２００において各光学部材を支持基板９０に実装する際は例えば次のように行う。２つのスポット変換素子１０ｃ，１０ｄをそれらの適合部がＶ溝９１に当接するよう配置する。これによってスポット変換素子１０ｃ，１０ｄの光軸に垂直な方向の位置決めが行われる。光軸方向の位置に関しては，マーカーを用いて位置決めする。適切な位置にスポット変換素子１０ｃ，１０ｄが配置されたことが確認されたらスポット変換素子１０ｃ，１０ｄをＶ溝９１に接合する。そして導波路素子７０，７２をそれぞれアライメントマークを用いて支持基板９０上に載置して接合する。
【００５１】
なお，スポット変換素子１０ｃ，１０ｄの配置の際も，スポット変換素子１０ａ，１０ｂの場合と同様に，溝による非対称性を利用してスポット変換部の形成面の確認を行い，平坦面である上面または側面を適当な保持手段により保持して行う。
【００５２】
上記のように各素子が配置された光モジュール２００では，導波路素子７２のコア７３から出射したスポット形状が楕円形状の発散光は，スポット変換素子１０ｃによりｘ方向のスポット径を変更されて平行光に変換された後，さらに，スポット変換素子１０ｄによりｙ方向のスポット径を変更されて収束光となり，導波路素子７０のコア７１に適合する大きさの略円形状のスポットを有するよう変換されて，導波路素子７０のコア７１に入射する。
【００５３】
本実施の形態によれば，コア形状が異なる２つの導波路素子の間にスポット変換素子を配置して，一方の導波路素子から出射した光のスポット形状を楕円形状から円形状に変換して他方の導波路素子に入射させることにより，大幅に結合効率を向上させることができる。また，スポット変換素子は支持基板に適合する形状の適合部を有するため，従来のレンズでは必要であったレンズフォルダ等の部品が不要となり，支持基板のＶ溝上に短時間で容易に実装できるため，コストを抑えることができる。
【００５４】
図５は第３の実施の形態にかかる光モジュール３００の構成を示す斜視図である。光モジュール３００は，２つのスポット変換素子１０ｅ，１０ｆと，光ファイバ８０と，導波路素子７０と，支持基板９２とを有する。光ファイバ８０，スポット変換素子１０ｅ，１０ｆ，導波路素子７０は，この順に所定の間隔をもって支持基板９２上に配置され，光ファイバ８０と導波路素子７０は２つのスポット変換素子１０ｅ，１０ｆにより光学的に結合されている。
【００５５】
支持基板９２は，例えばシリコン結晶基板からなる。支持基板９２の上面にはその一端から他端にわたり横断面形状がＶ字形状であるＶ溝９３が形成されている。Ｖ溝９３はここでは直径１２５μｍの光ファイバを載置可能な寸法を有し，例えば異方性エッチングにより形成可能である。
【００５６】
光ファイバ８０は直径１２５μｍのシングルモード光ファイバであり，その出射光のスポット形状は略円形状になる。通常，光ファイバから出射した光のスポット形状は円形状であるが，場合によっては真円でないものがある。本実施の形態では，このような光のスポット形状をほぼ真円形状に整形し，かつその大きさを変換して導波路素子７０に入射させる。
【００５７】
スポット変換素子１０ｅ，１０ｆはスポット変換素子１０ａとほぼ同様の構成を有し，同様に回折光学素子からなるスポット変換部と，Ｖ溝９３に適合する形状の適合部，平坦面である上面および側面，上面に形成された溝等を有する。ただし，スポット変換素子１０ｅ，１０ｆが有するスポット変換部の光学性能は，スポット変換素子１０ａのスポット変換部２ａの光学性能と必ずしも同一ではなく，この点のみスポット変換素子１０ａの構成と異なる。
【００５８】
スポット変換素子１０ｅ，１０ｆが有するスポット変換部もまたスポット変換素子１０ａ，１０ｂが有するスポット変換部２ａ，２ｂと同様に，一方がｘ方向のスポット径を変更し，他方がｙ方向のスポット径を変更するように構成されているが，スポット径を変更する倍率がスポット変換部２ａ，２ｂと異なる。スポット変換素子１０ｅ，１０ｆが有するスポット変換部の設計については，光ファイバ８０からの出射光のニアフィールドパターンを測定し，コア７１に入射させるのに好適なスポット形状と大きさを有するように，スポット変換部２ａ，２ｂの場合と同様の方法を用いて行う。
【００５９】
光モジュール３００において各光学部材を支持基板９２に実装する際は例えば次のように行う。２つのスポット変換素子１０ｅ，１０ｆをそれらの適合部がＶ溝９３に当接するよう配置する。これによってスポット変換素子１０ｅ，１０ｆの光軸に垂直な方向の位置決めが行われる。光軸方向の位置に関しては，マーカーを用いて位置決めする。適切な位置にスポット変換素子１０ｅ，１０ｆが配置されたことが確認されたらスポット変換素子１０ｅ，１０ｆをＶ溝９３に接合する。次に導波路素子７０をアライメントマークを用いて支持基板９２上に載置して接合する。最後に光ファイバ８０をＶ溝９３に載置して接合する。
【００６０】
なお，スポット変換素子１０ｅ，１０ｆの配置の際も，スポット変換素子１０ａ，１０ｂの場合と同様に，溝による非対称性を利用してスポット変換部の形成面の確認を行い，平坦面である上面または側面を適当な保持手段により保持して行う。
【００６１】
上記のように各素子が配置された光モジュール３００では，光ファイバ８０から出射した真円形状でないスポット形状を有する発散光は，スポット変換素子１０ｅによりｘ方向のスポット径を変更され平行光に変換された後，さらに，スポット変換素子１０ｆによりｙ方向のスポット径を変更されて収束光となり，導波路素子７０のコア７１に適合する大きさのほぼ真円形状のスポットを有するよう変換されて，導波路素子７０のコア７１に入射する。
【００６２】
実際に上記構成のスポット変換素子を含む上記構成の光モジュール３００を製作して測定を行ったところ，光ファイバ８０と導波路素子７０間の結合では８５％の結合効率が得られた。従来のスポット形状変換機能を有しない単なる集光機能のみのレンズ素子を用いてレーザダイオードと導波路素子間の結合を行った場合の結合効率は８０％であり，結合効率が改善されたことがわかる。
【００６３】
本実施の形態によれば，光ファイバと導波路素子の間にスポット変換素子を配置して，光ファイバから出射した光の真円形状でないスポット形状をスポット変換素子により整形してほぼ真円形状になるよう変換して導波路素子に入射させることにより，結合効率を向上させることができる。また，スポット変換素子は支持基板に適合する形状の適合部を有するため，従来のレンズでは必要であったレンズフォルダ等の部品が不要となり，支持基板のＶ溝上に短時間で容易に実装できるため，コストを抑えることができる。
【００６４】
図６は第４の実施の形態にかかる光モジュール４００の構成を示す斜視図である。光モジュール４００は，２つのスポット変換素子１０ｇ，１０ｈと，２つの光ファイバ８０，８２と，支持基板９２とを有する。光ファイバ８０，スポット変換素子１０ｇ，１０ｈ，光ファイバ８２は，この順に所定の間隔をもって支持基板９２上に配置され，光ファイバ８０と光ファイバ８２は２つのスポット変換素子１０ｇ，１０ｈにより光学的に結合されている。
【００６５】
光ファイバ８２は光ファイバ８０と同じ直径１２５μｍの外径を有し，光ファイバ８２の出射光のスポット形状もまた略円形状になるが，そのコア径は光ファイバ８０のコア径と異なる。本実施の形態では，光ファイバ８０から出射する光のスポット形状をほぼ真円形状に整形し，かつその大きさを変換して光ファイバ８２に入射させる。
【００６６】
スポット変換素子１０ｇ，１０ｈはスポット変換素子１０ａとほぼ同様の構成を有し，同様に回折光学素子からなるスポット変換部と，Ｖ溝９３に適合する形状の適合部，平坦面である上面および側面，上面に形成された溝等を有する。ただし，スポット変換素子１０ｇ，１０ｈが有するスポット変換部の光学性能は，スポット変換素子１０ａのスポット変換部２ａの光学性能と必ずしも同一ではなく，この点のみスポット変換素子１０ａの構成と異なる。
【００６７】
スポット変換素子１０ｇ，１０ｈが有するスポット変換部もまたスポット変換素子１０ａ，１０ｂが有するスポット変換部２ａ，２ｂと同様に，一方がｘ方向のスポット径を変更し，他方がｙ方向のスポット径を変更するように構成されているが，スポット径を変更する倍率がスポット変換部２ａ，２ｂと異なる。スポット変換素子１０ｇ，１０ｈが有するスポット変換部の設計については，光ファイバ８０からの出射光のニアフィールドパターンを測定し，光ファイバ８２に入射させるのに好適なスポット形状と大きさを有するように，スポット変換部２ａ，２ｂの場合と同様の方法を用いて行う。
【００６８】
光モジュール４００において各光学部材を支持基板９２に実装する際は例えば次のように行う。２つのスポット変換素子１０ｇ，１０ｈをそれらの適合部がＶ溝９３に当接するよう配置する。これによってスポット変換素子１０ｇ，１０ｈの光軸に垂直な方向の位置決めが行われる。光軸方向の位置に関しては，マーカーを用いて位置決めする。適切な位置にスポット変換素子１０ｇ，１０ｈが配置されたことが確認されたらスポット変換素子１０ｇ，１０ｈをＶ溝９３に接合する。そして光ファイバ８０，８２をそれぞれＶ溝９３に載置して接合する。
【００６９】
なお，スポット変換素子１０ｇ，１０ｈの配置の際も，スポット変換素子１０ａ，１０ｂの場合と同様に，溝による非対称性を利用してスポット変換部の形成面の確認を行い，平坦面である上面または側面を適当な保持手段により保持して行う。
【００７０】
上記のように各素子が配置された光モジュール４００では，光ファイバ８０から出射した真円形状でないスポット形状を有する発散光は，スポット変換素子１０ｇによりｘ方向のスポット径を変更され平行光に変換された後，さらに，スポット変換素子１０ｈによりｙ方向のスポット径を変更されて収束光となり，光ファイバ８２のコア径に適合する大きさのほぼ真円形状のスポットを有するよう変換されて，光ファイバ８２に入射する。
【００７１】
本実施の形態によれば，２つの光ファイバの間にスポット変換素子を配置して，一方の光ファイバから出射した光の真円形状でないスポット形状をスポット変換素子により整形してほぼ真円形状になるよう変換して他方の光ファイバに入射させることにより，結合効率を向上させることができる。また，スポット変換素子は支持基板に適合する形状の適合部を有するため，従来のレンズでは必要であったレンズフォルダ等の部品が不要となり，支持基板のＶ溝上に短時間で容易に実装できるため，コストを抑えることができる。
【００７２】
なお，ここでは光ファイバ８０と光ファイバ８２のコア径は違うものとしたが，同じコア径を有する場合にも適用可能である。
【００７３】
上記の実施の形態では，光学素子の結合に２つのスポット変換素子を用い，それぞれがｘ方向のスポット径，ｙ方向のスポット径を変更する例を示したが，これに限定するものではない。１つのスポット変換素子でｘ方向，ｙ方向両方のスポット径を変更するよう構成することも可能である。以下にその例を示す。
【００７４】
図７は第５の実施の形態にかかる光モジュール５００の構成を示す斜視図である。光モジュール５００は，スポット変換素子２０ａと，レンズ素子３０ａと，レーザダイオード６２と，光ファイバ８０と，支持基板９０とを有する。レーザダイオード６２，スポット変換素子２０ａ，レンズ素子３０ａ，光ファイバ８０は，この順に所定の間隔をもって支持基板９０上に配置され，レーザダイオード６２と光ファイバ８０はスポット変換素子２０ａおよびレンズ素子３０ａにより光学的に結合されている。レーザダイオード６２は電界吸収型光変調器付きのレーザダイオードであり，その出射光のスポット形状は楕円形状となる。
【００７５】
スポット変換素子２０ａはスポット変換素子１０ａとほぼ同様の構成を有し，同様に回折光学素子からなるスポット変換部２２ａと，Ｖ溝９１に適合する形状の適合部，平坦面である上面および側面，上面に形成された溝等を有する。ただし，スポット変換素子２０ａが有するスポット変換部２２ａの光学性能は，スポット変換素子１０ａのスポット変換部２ａの光学性能と異なり，ｘ方向，ｙ方向両方のスポット径を変更可能なように構成されている。
【００７６】
レンズ素子３０ａはコリメート用のレンズ素子であり，スポット形状を変換する機能を持たない素子である。レンズ素子３０ａはスポット変換素子１０ａとほぼ同様の外形を有し，同様にＶ溝９１に適合する形状の適合部，平坦面である上面および側面，上面に形成された溝等を有する。ただし，レンズ素子３０ａはスポット変換素子１０ａのスポット変換部２ａに代わり，レンズ部３２ａを有する。レンズ部３２ａは回折光学素子からなり，集光機能を有し，スポット変換機能を持たない。
【００７７】
上記のスポット変換部２２ａ，レンズ部３２ａの設計については，レーザダイオード６２からの出射光のニアフィールドパターンを測定し，光ファイバ８０に入射させるのに好適なスポット形状と大きさを有するように，前述の実施の形態で用いた方法を適用することができる。
【００７８】
スポット変換素子２０ａ，レンズ素子３０ａを支持基板９０に実装する際は，これらの素子はスポット変換素子１０ａと同じ外形形状を有するため，適合部がＶ溝９１に当接するよう配置できる。また，溝による非対称性を利用してスポット変換部の形成面の確認を行い，平坦面である上面または側面を適当な保持手段により保持して実装できる。
【００７９】
上記のように各素子が配置された光モジュール５００では，レーザダイオード６２から出射したスポット形状が楕円形状の発散光は，スポット変換素子２０ａにより円形状のスポットを有するよう変換され平行光になった後，レンズ素子３０ａにより収束光となり，光ファイバ８０に入射する。
【００８０】
本実施の形態によれば，光源と光ファイバの間にスポット変換素子およびレンズ素子を配置して，光源から出射した光のスポット形状を楕円形状から円形状に変換して光ファイバに入射させることにより，大幅に結合効率を向上させることができる。また，スポット変換素子は支持基板に適合する形状の適合部を有するため，従来のレンズでは必要であったレンズフォルダ等の部品が不要となり，支持基板のＶ溝上に短時間で容易に実装できるため，コストを抑えることができる。さらに，従来のレンズを用いた場合にはレーザダイオードにバイアス電圧を印加するための配線距離を長くとる必要があったが，本実施の形態ではこの配線距離はスポット変換素子およびレンズ素子を導入しない場合とほぼ同じ長さにでき，変調特性の劣化を防ぐことができる。
【００８１】
図８は第６の実施の形態にかかる光モジュール６００の構成を示す斜視図である。光モジュール６００は，スポット変換素子２０ｂと，２つのレンズ素子３０ｂ，３０ｃと，電界吸収型変調器７４と，レーザダイオード６０と，光ファイバ８０と，支持基板９０とを有する。レーザダイオード６０，レンズ素子３０ｂ，電界吸収型変調器７４，スポット変換素子２０ｂ，レンズ素子３０ｃ，光ファイバ８０は，この順に所定の間隔をもって支持基板９０上に配置されている。レーザダイオード６０と電界吸収型変調器７４はレンズ素子３０ｂにより光学的に結合され，電界吸収型変調器７４と光ファイバ８０はスポット変換素子２０ｂおよびレンズ素子３０ｃにより光学的に結合されている。
【００８２】
電界吸収型変調器７４は導波路構造を有する素子であり，断面形状が長方形状のコア７５を有する。コア７５から出射した光のスポット形状は楕円形状となる。
【００８３】
スポット変換素子２０ｂはスポット変換素子２０ａとほぼ同様の構成を有し，同様に回折光学素子からなるスポット変換部と，Ｖ溝９１に適合する形状の適合部，平坦面である上面および側面，上面に形成された溝等を有する。スポット変換素子２０ｂが有するスポット変換部もまたｘ方向，ｙ方向両方のスポット径を変更可能なように構成されているが，その倍率はスポット変換素子２０ａのスポット変換部２２ａのものと必ずしも同一ではない。
【００８４】
レンズ素子３０ｂ，３０ｃはレンズ素子３０ａ同様，コリメート用のレンズ素子であり，スポット形状を変換する機能を持たない素子である。レンズ素子３０ｂ，３０ｃは，レンズ素子３０ａと同様の外形を有し，同様に回折光学素子からなるレンズ部，Ｖ溝９１に適合する形状の適合部，平坦面である上面および側面，上面に形成された溝等を有する。ただし，レンズ素子３０ｂ，３０ｃが有するレンズ部の光学性能はレンズ素子３０ａのものと必ずしも同一ではない。
【００８５】
上記のスポット変換素子２０ｂのスポット変換部，レンズ素子３０ｂ，３０ｃのレンズ部の設計については，前述の場合と同様に結合させる光学部材のニアフィールドパターン，スポット形状，スポットの大きさ等を考慮して前述の実施の形態と同様に行う。
【００８６】
スポット変換素子２０ｂ，レンズ素子３０ｂ，３０ｃを支持基板９０に実装する際は，これらの素子はスポット変換素子１０ａと同じ外形形状を有するため，適合部がＶ溝９１に当接するよう配置できる。また，溝による非対称性を利用してスポット変換部の形成面の確認を行い，平坦面である上面または側面を適当な保持手段により保持して実装できる。
【００８７】
上記のように各素子が配置された光モジュール６００では，レーザダイオード６０から出射したスポット形状が楕円形状の発散光は，レンズ素子３０ｂにより集光されて楕円形状のスポット形状のまま電界吸収型変調器７４のコア７５に入射する。コア７５から出射したスポット形状が楕円形状の発散光は，スポット変換素子２０ｂにより円形状のスポット形状を有するよう変換されて平行光になった後，レンズ素子３０ｃにより収束光となり，光ファイバ８０に入射する。
【００８８】
本実施の形態によれば，電界吸収型変調器と光ファイバの間にスポット変換素子およびレンズ素子を配置して，電界吸収型変調器から出射した光の楕円形状のスポット形状を円形状に変換して光ファイバに入射させることにより，大幅に結合効率を向上させることができる。また，スポット変換素子は支持基板に適合する形状の適合部を有するため，従来のレンズでは必要であったレンズフォルダ等の部品が不要となり，支持基板のＶ溝上に短時間で容易に実装できるため，コストを抑えることができる。さらに，従来のレンズを用いた場合には電界吸収型変調器にバイアス電圧を印加するための配線距離を長くとる必要があったが，本実施の形態ではこの配線距離はスポット変換素子およびレンズ素子を導入しない場合とほぼ同じ長さにでき，変調特性の劣化を防ぐことができる。
【００８９】
図９は第７の実施の形態にかかる光モジュール７００の構成を示す斜視図である。光モジュール７００は，２つのスポット変換素子２０ｃ，２０ｄと，２つのレンズ素子３０ｄ，３０ｅと，電界吸収型変調器７４と，２つの光ファイバ８０，８４と，支持基板９２とを有する。光ファイバ８４，レンズ素子３０ｄ，スポット変換素子２０ｃ，電界吸収型変調器７４，スポット変換素子２０ｄ，レンズ素子３０ｅ，光ファイバ８０は，この順に所定の間隔をもって支持基板９２上に配置されている。光ファイバ８と電界吸収型変調器７４はレンズ素子３０およびスポット変換素子２０ｃにより光学的に結合され，電界吸収型変調器７４と光ファイバ８０はスポット変換素子２０ｄおよびレンズ素子３０ｅにより光学的に結合されている。
【００９０】
光ファイバ８４は光ファイバ８０と同じ直径１２５μｍの外径を有し，コア径も同じであり，その出射光のスポット形状は略円形状になる。
【００９１】
スポット変換素子２０ｃ，２０ｄはスポット変換素子２０ａとほぼ同様の構成を有し，同様に回折光学素子からなるスポット変換部と，Ｖ溝９１に適合する形状の適合部，平坦面である上面および側面，上面に形成された溝等を有する。スポット変換素子２０ｃ，２０ｄが有するスポット変換部もまたｘ方向，ｙ方向両方のスポット径を変更可能なように構成されているが，その倍率はスポット変換素子２０ａのスポット変換部２２ａのものと必ずしも同一ではない。
【００９２】
レンズ素子３０ｄ，３０ｅはレンズ素子３０ａ同様，コリメート用のレンズ素子であり，スポット形状を変換する機能を持たない素子である。レンズ素子３０ｄ，３０ｅは，レンズ素子３０ａと同様の外形を有し，同様に回折光学素子からなるレンズ部，Ｖ溝９３に適合する形状の適合部，平坦面である上面および側面，上面に形成された溝等を有する。ただし，レンズ素子３０ｄ，３０ｅが有するレンズ部の光学性能はレンズ素子３０ａのものと必ずしも同一ではない。
【００９３】
上記のスポット変換素子２０ｃ，２０ｄのスポット変換部，レンズ素子３０ｄ，３０ｅのレンズ部の設計については，前述の場合と同様に結合させる光学部材のニアフィールドパターン，スポット形状，スポットの大きさ等を考慮して前述の実施の形態と同様に行う。
【００９４】
スポット変換素子２０ｃ，２０ｄ，レンズ素子３０ｄ，３０ｅを支持基板９２に実装する際は，これらの素子はスポット変換素子１０ａと同じ外形形状を有するため，適合部がＶ溝９３に当接するよう配置できる。また，溝による非対称性を利用してスポット変換部の形成面の確認を行い，平坦面である上面または側面を適当な保持手段により保持して実装できる。
【００９５】
上記のように各素子が配置された光モジュール７００では，光ファイバ８４から出射したスポット形状が円形状の発散光は，レンズ素子３０ｄによりコリメートされて平行光になった後，スポット変換素子２０ｃにより楕円形状のスポット形状を有するよう変換されて電界吸収型変調器７４のコア７５に入射する。コア７５から出射したスポット形状が楕円形状の発散光は，スポット変換素子２０ｄにより円形状のスポット形状を有するよう変換されて平行光になった後，レンズ素子３０ｅにより収束光となり，光ファイバ８０に入射する。
【００９６】
本実施の形態によれば，光ファイバと電界吸収型変調器の間にスポット変換素子およびレンズ素子を配置して，光ファイバから出射した光の円形状のスポット形状を楕円形状に変換して電界吸収型変調器に入射させ，また，電界吸収型変調器から出射した光の楕円形状のスポット形状をスポット変換素子により円形状に変換して光ファイバに入射させている。これにより，大幅に結合効率を向上させることができる。また，スポット変換素子は支持基板に適合する形状の適合部を有するため，従来のレンズでは必要であったレンズフォルダ等の部品が不要となり，支持基板のＶ溝上に短時間で容易に実装できるため，コストを抑えることができる。さらに，従来のレンズを用いた場合には電界吸収型変調器にバイアス電圧を印加するための配線距離を長くとる必要があったが，本実施の形態ではこの配線距離はスポット変換素子およびレンズ素子を導入しない場合とほぼ同じ長さにでき，変調特性の劣化を防ぐことができる。
【００９７】
以上，添付図面を参照しながら本発明にかかる好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００９８】
スポット変換素子，スポット変換部，取扱部，適合部等の形状は上記例に限定されず，様々な形状が考えられる。また，スポット変換素子により変換されるスポット形状は上記例に限定されず，結合されるべき光学部材に応じて設計されることが好ましい。スポット変換素子により光学的に結合される光学部材も上記例に限定されない。上記以外の光学部材を用いた場合にも本発明は適用可能である。
【００９９】
上記の第５，第６，第７の実施の形態の結合すべき光学部材の間にスポット変換素子およびレンズ素子の両方を配置したものにおいて，スポット変換機能およびレンズ機能を有する回折光学素子を適切に設計することにより，スポット変換機能およびレンズ機能を有する１つの光学素子で代用することも可能である。
【０１００】
なお，上記の第６，第７の実施の形態において，電界吸収型変調器に代わり，ニオブ酸リチウム（ＬＮ：ＬｉＮｂＯ３）光変調器を適用することも可能である。導波路の断面形状が長方形状であるニオブ酸リチウム光変調器の場合には，出射される光のスポット形状は楕円形状となり，上記の第６，第７の実施の形態と同様に考えることができる。
【０１０１】
【発明の効果】
以上，詳細に説明したように本発明によれば，光学部材同士を高効率に結合することが可能であり，かつ優れた実装性を有する光学素子およびその実装方法を提供できる。また，本発明の別の観点によれば，光学部材同士が高効率に結合され，実装性および経済性に優れた光モジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光モジュールの構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るスポット変換素子の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るスポット変換素子のスポット変換機能を説明するための概念図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る光モジュールの構成を示す斜視図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る光モジュールの構成を示す斜視図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係る光モジュールの構成を示す斜視図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態に係る光モジュールの構成を示す斜視図である。
【図８】本発明の第６の実施の形態に係る光モジュールの構成を示す斜視図である。
【図９】本発明の第７の実施の形態に係る光モジュールの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１　　　　レンズ素子
２ａ，２ｂ，２２ａ　　　　スポット変換部
３　　　　縁部
４　　　　取扱部
６　　　　適合部
７　　　　上面
８　　　　側面
９　　　　溝
１０ａ，１０ｂ，２０ａ　　　　スポット変換素子
３０ａ　　　　レンズ素子
３２ａ　　　　レンズ部
６０，６２　　　　レーザダイオード
７０，７２　　　　導波路素子
７１，７３，７５　　　　コア
７４　　　　電界吸収型変調器
８０，８２，８４　　　　光ファイバ
９０，９２　　　　支持基板
９１，９３　　　　Ｖ溝
【図１】
2004093660.tif 000005
【図２】
2004093660.tif 000006
【図３】
2004093660.tif 000007
【図４】
2004093660.tif 000008
【図５】
2004093660.tif 000009
【図６】
2004093660.tif 000010
【図７】
2004093660.tif 000011
【図８】
2004093660.tif 000012
【図９】
2004093660.tif 000013