(57)【要約】【課題】複数の発光素子と対応する光導波路との間の光の接続を、高い精度で接続して光結合効率を高めるとともに、実装密度を上げて光接続機構を小型化する。【解決手段】この発明の光接続装置１は、光ファイバまたは光導波路を伝送される光を受光し、または光ファイバまたは光導波路に光を供給する発光素子１４（または受光素子１５）と、光素子と光ファイバまたは光導波路との間で、光の向きを所定方向に変化可能な可動ミラー２０と、可変ミラーの向きを変更する駆動力を発生する角度設定／固定機構を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数設けられ、それぞれ、光を伝搬可能な光導波路と、
この光導波路により伝搬すべき光を出力可能な複数の発光素子、または前記光導波路を伝搬される光を受光可能な複数の受光素子の少なくとも一方を含む光素子と、
この光素子と前記光導波路との間の所定の位置に設けられ、前記光素子のうちの任意の１つと、その任意の１つの光素子に対応される前記光導波路のうちの任意の１つを光学的に接続可能であって、かつ、前記光素子のうちの所定個数と、それぞれの光素子に対応される所定個数の前記光導波路とを、一括して光学的に接続可能な光接続機構と、
を有することを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記チャンネル毎に設けられる前記光接続機構は、所定チャンネル毎に一体化されていることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項３】
任意の光素子と、その光素子に対応される光導波路とにより規定されるチャンネル毎に光素子と光導波路との間で光路を所定角度におり曲げるとともに、その角度を互いに直交する２軸方向の任意方向に設定可能としたことにより、光素子から光導波路へ入力される光の光強度、または光導波路から光素子へ出力される光の光強度を、チャンネル毎にまたは複数チャンネルを一括して調整可能としたことを特徴とする光接続方法。
【請求項４】
発光素子から光導波路へ、あるいは光導波路から受光素子への光路に設けられ、光路を所定の角度におり曲げると同時に、発光素子と光導波路あるいは光導波路と受光素子との間を案内される光の相互間の光強度を調整可能で、所望の光強度が得られる所定の状態に固定可能な光接続装置が複数設けられることを特徴とする光モジュール。
【請求項５】
前記光接続装置は、前記光が案内される方向と相互に概ね直交する２軸方向のそれぞれに前記光を折り曲げ可能であることを特徴とする請求項４記載の光モジュール。
【請求項６】
発光素子から光導波路へ、あるいは光導波路から受光素子へ相互に案内される光の光路を所定の角度におり曲げるとともに、任意の角度に変位可能で、発光素子と光導波路あるいは光導波路と受光素子との間を案内される光の相互間の光強度を、所望の光強度に設置可能とする光接続方法。
【請求項７】
前記光接続方法は、前記光が案内される方向と相互に概ね直交する２軸方向のそれぞれに前記光を折り曲げ可能であることを特徴とする請求項６記載の光接続方法。
【請求項８】
光が伝送される伝送路と、
前記伝送路を伝送される光を受光し、または前記伝送路に光を供給する光素子と、
前記光素子と前記伝送路との間に設けられ、前記光の向きを所定方向に変化可能な反射体と、
前記反射体の向きを変更する駆動力を発生する反射体駆動機構と、
を有することを特徴とする光接続装置。
【請求項９】
前記反射体駆動機構は、前記反射体を互いに直交する２軸方向に、前記反射体の向きを変更可能であることを特徴とする請求項８記載の光接続装置。
【請求項１０】
前記反射体駆動機構は、前記反射体を互いに直交する２軸方向の任意の向きに固定可能であることを特徴とする請求項８記載の光接続装置。
【請求項１１】
基板と、
前記基板に所定間隔で複数配列され、光を伝送可能な光伝送媒体と、
前記複数の光伝送媒体が延びる方向と直交する方向に、前記複数の光伝送媒体と同数配置され、前記光伝送媒体が伝送すべき光を出力する発光部材と、
前記光伝送媒体と前記発光部材との間の光路に配置され、前記発光部材からの光を反射して前記光伝送媒体に入力する光結合素子と、
前記光結合素子の向きを、前記発光部材からの光が前記光伝送媒体に入力される量が所定の量になるよう、任意の方向に設定する駆動機構と、
を有することを特徴とする光接続装置。
【請求項１２】
前記複数の発光部材は、単一のユニットであることを特徴とする請求項１１記載の光接続装置。
【請求項１３】
基板と、
前記基板に所定間隔で複数配列され、光を伝送可能な光伝送媒体と、
前記複数の光伝送媒体が延びる方向と直交する方向に、前記複数の光伝送媒体と同数配置され、前記光伝送媒体により伝送される光が入力される受光素子と、
前記光伝送媒体と前記受光部材との間の光路に配置され、前記受光部材に前記光伝送媒体からの光を入力する光結合素子と、
前記光結合素子の向きを、前記光伝送媒体からの光が前記受光素子に入力される量が所定の量になるよう、任意の方向に設定する駆動機構と、
を有することを特徴とする光接続装置。
【請求項１４】
前記複数の受光部材は、単一のユニットであることを特徴とする請求項１３記載の光接続装置。
【請求項１５】
前記光結合素子と前記光伝送媒体との間には、レンズが設けられていることを特徴とする請求項１１ないし１４のいずれかに記載の光接続装置。
【請求項１６】
基板に所定間隔で複数配列された光を伝送可能な光伝送媒体に、光伝送媒体が延びる方向と直交する方向から、光伝送媒体と同数の光伝送媒体が伝送すべき光を出力する発光部材を配置し、
光伝送媒体と発光部材との間の光路に発光部材からの光を反射して光伝送媒体に入力する光結合素子を設け、
発光部材からの光が光伝送媒体に入力される量が所定の量になるよう、光結合素子の向きを所定の方向に設定する駆動機構により、光結合素子の向きを設定することを特徴とする結合効率を高めることのできる光接続方法。
【請求項１７】
前記複数の発光部材は、単一のユニットであることを特徴とする請求項１６記載の光接続方法。
【請求項１８】
基板に所定間隔で複数配列された光を伝送可能な光伝送媒体からの光が入力可能に、光伝送媒体が延びる方向と直交する方向から、光伝送媒体と同数の光伝送媒体により伝送される光を受光する受光部材を配置し、
光伝送媒体と受光部材との間の光路に光伝送媒体からの光を反射して受光部材に入力する光結合素子を設け、
光伝送媒体からの光が受光部材に入力される量が所定の量になるよう、光結合素子の向きを所定の方向に設定する駆動機構により、光結合素子の向きを設定することを特徴とする結合効率を高めることのできる光接続方法。
【請求項１９】
前記複数の受光部材は、単一のユニットであることを特徴とする請求項１８記載の光接続方法。
【請求項２０】
前記光結合素子と前記光伝送媒体との間には、レンズが設けられていることを特徴とする請求項１６ないし１９のいずれかに記載の光接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光通信または計測等に利用可能であって、光素子と光ファイバあるいは光導波路とを接続する装置およびその接続方法ならびに光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信または計測等に利用される光導波路、たとえば光ファイバと発光素子あるいは光ファイバと受光素子を接続する際に、光結合効率が高いこと（結合損失が少ないこと）、接続素子の大きさが小さいこと、および組立、調整に要求される時間すなわち組立コストが低減可能であることが求められている。なお、今日、伝送すべき情報量の増大に伴い、複数チャンネルを接続可能で、しかも大きさが小さいことが望まれている。
【０００３】
例えば、光導波路と発光素子あるいは受光素子とを接続する際に、鏡面により直角に光の進行方向を変えて、高密度化する例が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また、面発光素子と光ファイバとを接続する際に、鏡面により直角に光の進行方向を変えるとともに、レンズを用いて結合効率を高める例が提案されている（例えば特許文献２参照）。
【０００５】
さらに、光素子や光ファイバの位置決めに、はんだのセルフアライメント機能や、基板（シリコン）に設けられたＶ溝を用いる例が提案されている（例えば特許文献３参照）。
【０００６】
なお、単一のレーザチップ（発光素子）と１本の光ファイバとを接続する際に、可動式のマイクロミラーを用いる例が報告されている（非特許文献１）。
【特許文献１】特許３３３７６２９号公報
【特許文献２】特許３１７８７８１号公報
【特許文献３】特開２００２−１６９１０４号公報
【非特許文献１】信学技報  Vol．102，No．284，pp．49-54，2002電子情報通信学会
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された提案では、光導波路と発光素子または光導波路と受光素子の相互間に設けられる鏡面の位置精度に高い位置精度が要求されることから、組立に必要な時間が増大して、コストがアップする問題がある。
【０００８】
また、特許文献２に記載された提案では、特許文献１の問題点に加えて、さらにレンズの位置精度が必要であるから、一層コストが増大する問題がある。なお、調芯機を用いることにより、レンズの位置精度は確保されるが、組立に要求される時間は、増大される。
【０００９】
さらに、特許文献３の提案では、組立に必要な時間（およびコスト）は低減可能となるが、光ファイバや光素子の位置精度は、はんだの特性あるいは溝の形状および精度に依存し、しかもその特性あるいは形状の精度よりも高い精度による組立は困難である。
【００１０】
一方、非特許文献１の報告によれば、マイクロミラーを可動する可動機構が複雑で大型であることから、２以上の発光素子と２本以上の光ファイバを、高い実装密度で実装する際の実装方法および可動機構の小型化が求められている。なお、非特許文献１には、可動ミラーを固定する方法が示されていない。
【００１１】
この発明の目的は、複数の発光素子と対応する光導波路との間の光の接続を、高い精度で接続して光結合効率を高めるとともに、実装密度を上げて光接続機構を小型化することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明は、複数設けられ、それぞれ、光を伝搬可能な光導波路と、この光導波路により伝搬すべき光を出力可能な複数の発光素子、または前記光導波路を伝搬される光を受光可能な複数の受光素子の少なくとも一方を含む光素子と、この光素子と前記光導波路との間の所定の位置に設けられ、前記光素子のうちの任意の１つと、その任意の１つの光素子に対応される前記光導波路のうちの任意の１つを光学的に接続可能であって、かつ、前記光素子のうちの所定個数と、それぞれの光素子に対応される所定個数の前記光導波路とを、一括して光学的に接続可能な光接続機構と、を有することを特徴とする光モジュールを提供するものである。
【００１３】
すなわち、上述した光モジュールによれば、光導波路と発光素子または受光素子とを、光強度を調整しながら接続することにより、任意の発光素子と光導波路または任意の光導波路と受光素子により規定されるチャンネル相互の光強度のばらつきが低減可能となる。
【００１４】
また、この発明は、任意の光素子と、その光素子に対応される光導波路とにより規定されるチャンネル毎に光素子と光導波路との間で光路を所定角度におり曲げるとともに、その角度を互いに直交する２軸方向の任意方向に設定可能としたことにより、光素子から光導波路へ入力される光の光強度、または光導波路から光素子へ出力される光の光強度を、チャンネル毎にまたは複数チャンネルを一括して調整可能としたことを特徴とする光接続方法である。
【００１５】
すなわち、上述した光接続方法によれば、任意の光素子と光導波路または光ファイバとを、光強度を調整しながら接続することにより、任意の光素子と光導波路により規定されるチャンネル毎の光強度を、概ね一定に設定できる。
【００１６】
また、この発明は、発光素子から光導波路へ、あるいは光導波路から受光素子への光路に設けられ、光路を所定の角度におり曲げると同時に、発光素子と光導波路あるいは光導波路と受光素子との間を案内される光の相互間の光強度を調整可能で、所望の光強度が得られる所定の状態に固定可能な光接続装置が複数設けられることを特徴とする光モジュールを提供するものである。
【００１７】
すなわち、上述した光モジュールによれば、発光素子から光導波路へ、あるいは光導波路から受光素子への光路に設けられ、光路を所定の角度におり曲げると同時に、発光素子と光導波路あるいは光導波路と受光素子との間を案内される光の相互間の光強度を調整可能であり、発光素子と光導波路との間、あるいは光導波路と受光素子の間で、相互に接続される光の強度が独立に設定できる。これにより、チャンネル毎の光強度が、概ね均一に設定できる。
【００１８】
また、この発明は、発光素子から光導波路へ、あるいは光導波路から受光素子へ相互に案内される光の光路を所定の角度におり曲げるとともに、任意の角度に変位可能で、発光素子と光導波路あるいは光導波路と受光素子との間を案内される光の相互間の光強度を、所望の光強度に設置可能とする光接続方法である。
【００１９】
すなわち、上述した光接続方法によれば、発光素子から光導波路へ、あるいは光導波路から受光素子へ相互に案内される光の光路を所定の角度におり曲げるとともに、任意の角度に変位可能としたので、チャンネル毎の光強度が、概ね均一に設定できる。
【００２０】
また、この発明は、光が伝送される伝送路と、前記伝送路を伝送される光を受光し、または前記伝送路に光を供給する光素子と、前記光素子と前記伝送路との間に設けられ、前記光の向きを所定方向に変化可能な反射体と、前記反射体の向きを変更する駆動力を発生する反射体駆動機構と、を有することを特徴とする光接続装置を提供するものである。
【００２１】
すなわち、上述した光接続装置によれば、光素子と伝送路との間に設けられ、光の向きを所定方向に変化可能な反射体と、反射体の向きを変更する駆動力を発生する反射体駆動機構により、相互に接続される光の強度が独立に設定できる。これにより、チャンネル毎の光強度が、概ね均一に設定できる。
【００２２】
また、この発明は、基板と、前記基板に所定間隔で複数配列され、光を伝送可能な（複数の）光伝送媒体と、前記複数の光伝送媒体が延びる方向と直交する方向に、前記複数の光伝送媒体と同数配置され、前記光伝送媒体が伝送すべき光を出力する（複数の）発光部材と、前記光伝送媒体と前記発光部材との間の光路に配置され、前記発光部材からの光を反射して前記光伝送媒体に入力する光結合素子と、前記光結合素子の向きを、前記発光部材からの光が前記光伝送媒体に入力される量（光強度）が所定の量（光強度）になるよう、任意の方向に設定する駆動機構と、を有することを特徴とする光接続装置を提供するものである。
【００２３】
すなわち、上述した光接続装置によれば、所定間隔で複数配列された光伝送媒体と、複数の光伝送媒体が延びる方向と直交する方向に、光伝送媒体と同数配置され、光伝送媒体が伝送すべき光を出力する発光部材と、光伝送媒体と発光部材との間のそれぞれの光路に配置され、個々の発光部材からの光を反射して光伝送媒体に入力する光結合素子と、光結合素子の向きを、発光部材からの光が前記光伝送媒体に入力される光強度が所定の光強度になるよう、任意の方向に設定する駆動機構とにより、複数チャンネルの光伝送媒体と発光部材とを光結合素子により結合する際に、チャンネル毎の光強度を、概ね均一に設定できる。
【００２４】
また、この発明は、基板と、前記基板に所定間隔で複数配列され、光を伝送可能な（複数の）光伝送媒体と、前記複数の光伝送媒体が延びる方向と直交する方向に、前記複数の光伝送媒体と同数配置され、前記光伝送媒体により伝送される光が入力される（複数の）受光素子と、前記光伝送媒体と前記受光部材との間の光路に配置され、前記受光部材に前記光伝送媒体からの光を入力する光結合素子と、前記光結合素子の向きを、前記光伝送媒体からの光が前記受光素子に入力される量（光強度）が所定の量（光強度）になるよう、任意の方向に設定する駆動機構と、を有することを特徴とする光接続装置を提供するものである。
【００２５】
すなわち、上述した光接続装置によれば、所定間隔で複数配列された光伝送媒体と、複数の光伝送媒体が延びる方向と直交する方向に、光伝送媒体と同数配置され、光伝送媒体により伝送される光が入力される受光素子と、光伝送媒体と受光素子との間のそれぞれの光路に配置され、個々の光伝送媒体からの光を対応する受光素子に向けて反射して案内する光結合素子と、光結合素子の向きを、光伝送媒体からのが受光素子からに入力される際に所定の光強度になるよう、任意の方向に設定する駆動機構とにより、複数チャンネルの光伝送媒体と受光素子とを光結合素子により結合する際に、チャンネル毎の光強度を、概ね均一に設定できる。
【００２６】
また、この発明は、基板に所定間隔で複数配列された光を伝送可能な（複数の）光伝送媒体に、光伝送媒体が延びる方向と直交する方向から、光伝送媒体と同数の光伝送媒体が伝送すべき光を出力する（複数の）発光部材を配置し、光伝送媒体と発光部材との間の光路に発光部材からの光を反射して光伝送媒体に入力する光結合素子を設け、発光部材からの光が光伝送媒体に入力される量（光強度）が所定の量（光強度）になるよう、光結合素子の向きを所定の方向に設定する駆動機構により、光結合素子の向きを設定することを特徴とする結合効率を高めることのできる光接続方法である。
【００２７】
すなわち、上述した光接続方法によれば、所定間隔で複数配列された光伝送媒体と、複数の光伝送媒体が延びる方向と直交する方向に、光伝送媒体と同数配置され、光伝送媒体が伝送すべき光を出力する発光部材と、光伝送媒体と発光部材との間のそれぞれの光路に配置され、個々の発光部材からの光を反射して光伝送媒体に入力する光結合素子と、光結合素子の向きを、発光部材からの光が前記光伝送媒体に入力される光強度が所定の光強度になるよう、任意の方向に設定する駆動機構とにより、複数チャンネルの光伝送媒体と発光部材とを光結合素子により結合する際に、チャンネル毎の光強度を、概ね均一に設定できる。チャンネル毎の光強度が、概ね均一に設定できる。
【００２８】
また、この発明は、基板に所定間隔で複数配列された光を伝送可能な（複数の）光伝送媒体からの光が入力可能に、光伝送媒体が延びる方向と直交する方向から、光伝送媒体と同数の光伝送媒体により伝送される光を受光する（複数の）受光部材を配置し、光伝送媒体と受光部材との間の光路に光伝送媒体からの光を反射して受光部材に入力する光結合素子を設け、光伝送媒体からの光が受光部材に入力される量（光強度）が所定の量（光強度）になるよう、光結合素子の向きを所定の方向に設定する駆動機構により、光結合素子の向きを設定することを特徴とする結合効率を高めることのできる光接続方法である。
【００２９】
すなわち、上述した光接続方法によれば、所定間隔で複数配列された光伝送媒体と、複数の光伝送媒体が延びる方向と直交する方向に、光伝送媒体と同数配置され、光伝送媒体により伝送される光が入力される受光素子と、光伝送媒体と受光素子との間のそれぞれの光路に配置され、個々の光伝送媒体からの光を対応する受光素子に向けて反射して案内する光結合素子と、光結合素子の向きを、光伝送媒体からのが受光素子からに入力される際に所定の光強度になるよう、任意の方向に設定する駆動機構とにより、複数チャンネルの光伝送媒体と受光素子とを光結合素子により結合する際に、チャンネル毎の光強度を、概ね均一に設定できる。チャンネル毎の光強度が、概ね均一に設定できる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、多チャンネルの光モジュールにおいて、光導波路または光ファイバならびに発光素子もしくは受光素子を配置した以降に、それぞれのチャンネル毎に、接続損失が最小となるよう調整（調芯）可能であり、調整（組立）コストが、大幅に低減可能となる。
【００３１】
また、本発明によれば、多チャンネルの光モジュールにおいて、個々のチャンネル毎に、光素子と光導波路との間の結合の程度が設定でき、アレイ化されたユニットを用いる場合に生じることの多い、特定のチャンネルにおいてのみ、大きな接続損失が生じることが防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００３３】
図１および図２は、この発明の実施の形態が適用される光モジュールの一例を説明する概略図である。なお、図３は、図１および図２に示した光モジュールが発光素子と光ファイバとの接続に用いられる場合の光素子（ＶＣＳＥＬ素子）を、図４は、同光モジュールが受光素子と光ファイバとの接続に用いられる場合の光素子（ＰＤユニット）を、それぞれ示している。
【００３４】
図１および図２に示されるように、発光素子または受光素子と光導波路、たとえば光ファイバとを接続する光モジュール１は、たとえばシリコン（Ｓｉ）あるいはガラス等からなる第１の基板１１と基板１１上にさらに積層された第２の基板１２を有する。なお、両基板１１，１２は、一体に形成されてもよい。
【００３５】
第２の基板１２の所定位置には、たとえば光ファイバである導波路部材が、複数本配列可能に形成された溝部１２ａと溝部１２ａと直交する方向に形成された凹部１２ｂが形成されている。なお、溝部１２ａは、第１の基板１１側すなわち厚さ方向の表面からの距離が大きくなるにつれて幅が狭くなるよう、たとえば「Ｖ」字状の断面に形成されている。また、溝部１２ａは、たとえば異方性ウエットエッチングやドライエッチング、あるいはダイシング（マシニング）により形成される。
【００３６】
第２の基板１２の凹部１２ｂには、反射面の角度が独立に変更可能に形成された、以下に説明する複数の可動ミラー２０が、個々の溝部１２ａすなわち溝部１２ａに装着される光ファイバに対応して、設けられている。
【００３７】
第２の基板１２の所定位置であって、溝部１２ａと凹部１２ｂと可動ミラー２０により定義される光接続部１２−１には、可動ミラー２０に向けて光を出力する発光素子（ＶＣＳＥＬ素子）または可動ミラー２０からの光を受光する受光素子（ＰＤユニット）がセットされるために利用されるスタットバンプ１３が、複数設けられている。なお、光接続部１２−１は、凹部１２ｂに位置される可動ミラー２０に対して光を入射させ、あるいはミラー２０からの光を受光可能な位置である。また、スタットバンプ１３は、たとえばはんだ、または金（Ａｕ）等が、たとえばワイヤボンディング、コーティング、溶融リフロー等の手法で形成される。
【００３８】
スタットバンプ１３には、図３に示したような、たとえば複数（任意数）の発光素子が一体に形成されたＶＣＳＥＬ素子１４、あるいは図４に示したような、たとえば複数（任意数）の受光素子が一体に形成されたＰＤユニット１５が固定される。なお、それぞれの素子において、スタットバンプ１３と接触される部分は、たとえば電極または電極と同一工程において作成されるとともに、周囲および深さ方向で絶縁されているパット１４−１または電極（パット）１５−１である。
【００３９】
また、ＶＣＳＥＬ素子（発光素子）１４、あるいはＰＤユニット（受光素子）１５は、スタットバンプ１３に対して、たとえばフリップチップ（ボンディングまたは実装と表現を伴うこともある）により実装される。
【００４０】
可動ミラー２０は、たとえば第２の基板１２の凹部１２ｂに設けられた支持部１２−２に、図６ないし図８により後段に説明するような角度調整／固定機構ならびに図９により後段に説明するミラー支持機構を介して、溝部１２ａすなわちチャンネル数に応じた個数だけ配列されている。
【００４１】
図５は、図３により説明したＶＣＳＥＬ素子１４の個々の発光部からの光が個々の可動ミラー２０で反射される際の角度の影響を説明している。なお、図４により説明したＰＤユニット１５に光ファイバ等の光導波路により伝達される光が供給される場合は、実質的に、逆であるから、その説明は省略する。
【００４２】
たとえば、ＶＣＳＥＬ１４が４チャンネルであって、それぞれの発光部１４ａ〜１４ｄから出力される光の方向がα，β，γ，δである場合、対応される可動ミラー（便宜上、個々のミラー２０に添え字α，β，γ，δを付記して識別する）の角度は、それぞれの光が対応する光軸Ｏ１〜Ｏ４上に一致されるよう、任意の方向に僅かに変化される。
【００４３】
なお、個々のミラー２０α，２０β，２０γ，２０δの角度は、それぞれ、独立して、２軸方向に変化されることはいうまでもない。
【００４４】
図６は、個々の可動ミラー２０の角度を調整／固定可能な角度調整／固定機構の一例を説明している。
【００４５】
図６に示されるように、角度調整／固定機構３０は、ミラー２０が固定される概ね矩形に形成されたミラー板３１、ミラー板３１の４隅と接続されるとともにミラー板３１の各辺と概ね平行に延出された第１ないし第４の変形アーム（フレキシャ）３１ａ〜３１ｄ、ミラー板３１の面方向と平行に、かつ、ミラー板３１に対して所定間隔で配列された第１ないし第４の駆動電極３２ａ〜３２ｄを含む。
【００４６】
なお、ミラー２０は、たとえばミラー板３１上に、別体で形成されたミラーであってもよいが、ミラー板３１表面の所定の領域に反射率が所定の大きさよりも大きな金属がコーティングされることにより、ミラー板３１と一体に形成されてもよい。また、ミラー２０は、ミラー板３１の材質が光を反射可能な材質である場合に、たとえば電解研磨等により（ミラー板３１の）反射率が向上されるのみであってもよい。
【００４７】
駆動電極３２ａ〜３２ｄは、それぞれ通電量（印加される電圧または供給される電流）の大きさに従ってミラー板３１との間に静電力を提供する。従って、たとえば光ファイバに向けて光を入力する光モジュールにおいては、図示しない光量モニタ装置を光ファイバの出力端側に設け、モニタされる光量が最大になるよう、任意の電極に供給される電圧または電流の大きさが設定されることにより、ミラー板３１上の（もしくはミラー板３１と一体に形成された）ミラー２０の角度が変化される。なお、ミラー板３１と各電極３２ａ〜３２ｄとの間隔Ｄは、フレキシャ３１ａ〜３１ｄの変形（たわみ）により変化されることはいうまでもない。
【００４８】
以下、それぞれのミラー板３１またはフレキシャ３１ａ〜３１ｄと電極３２ａ〜３２ｄあるいは第２の基板１２の凹部１２ｂに、図示しないが、光硬化性接着剤等が配置され、接着剤の硬化に適した所定波長の光が照射されることにより、フレキシャの変形量が保持される。すなわち、各ミラー２０の角度が、調整された角度に固定される。
【００４９】
図７は、可動ミラー２０の角度を調整／固定可能な角度調整／固定機構の別の例を説明している。
【００５０】
図７に示されるように、角度調整／固定機構４０は、ミラー２０が固定される概ね矩形に形成されたミラー板３１、ミラー板３１の４辺と接続されるとともに、（接続された）ミラー板３１の各辺に対して概ね直交する方向に延出された第１ないし第４の変形アーム（フレキシャ）４１ａ〜４１ｄ、ミラー板３１の面方向と平行に、かつ、ミラー板３１に対して所定間隔で配列された第１ないし第４の駆動電極４２ａ〜４２ｄを含む。
【００５１】
なお、ミラー２０は、図６により前に説明したと同様に、ミラー板３１と一体、あるいはミラー板３１そのものであってもよい。
【００５２】
駆動電極４２ａ〜４２ｄは、それぞれ通電量（印加される電圧または供給される電流）の大きさに従ってミラー板３１との間に静電力を提供する。従って、図６により説明した同様に、光ファイバの端部で光量をモニタし、光量が最大になるよう、任意の電極に供給される電圧または電流の大きさが設定されることにより、ミラー板３１（すなわちミラー２０）の角度が変化される。
【００５３】
なお、フレキシャ４１ａ〜４１ｄには、それぞれ、予め決められた大きさの電力が供給されることにより溶断するバイメタルにより形成された固定部４１−１〜４１−ｎが一体に形成されている。また、個々のバイメタル４１−１〜４１−ｎには対向して、通電電極４３ａ〜４３ｄが、たとえば駆動電極４２ａ〜４２ｄと同一の面に形成されている。
【００５４】
この構造（すなわち通電電極とバイメタル）により、それぞれのミラー板３１（すなわちミラー２０）の角度が調整された時点で、通電電極４３ａ〜４３ｄに所定の電力が供給されることで、通電電極と接触されているバイメタル（固定部）４１−１〜４１−ｎが溶断される。従って、個々のフレキシャ４１ａ〜４１ｄの変形量が保持された状態でミラー板３１が固定される。すなわち、各ミラー２０の角度が、調整された角度に固定される。
【００５５】
図８は、可動ミラー２０の角度を調整／固定可能な角度調整／固定機構の別の例を説明している。
【００５６】
図８に示されるように、角度調整／固定機構５０は、ミラー２０が固定される概ね矩形に形成されたミラー板３１、ミラー板３１の４隅と接続されるとともに、ミラー板３１の各辺と概ね平行に延出された第１ないし第４のアクチュエータ５１ａ〜５１ｄを含む。
【００５７】
なお、ミラー２０は、図６により前に説明したと同様に、ミラー板３１と一体、あるいはミラー板３１そのものであってもよい。
【００５８】
個々のアクチュエータ５１ａ〜５１ｄは、それぞれ、通電量（印加される電圧もしくは供給される電流）の大きさに従って延びる（熱変形する）ホットアーム５１−１とホットアーム５１−１の両側に、ホットアーム５１−１と少なくとも一点が接続されている固定部（コールドアーム）５１−２が設けられたマイクロアクチュエータである。すなわち、電力が供給されたアクチュエータのホットアームが延びることにより、ミラー板３１が、任意の方向に傾けられる。従って、図６により説明した同様に、光ファイバの端部で光量をモニタし、光量が最大になるよう、任意のアクチュエータに供給される電圧または電流の大きさが設定されることにより、ミラー板３１（すなわちミラー２０）の角度が変化される。
【００５９】
また、図８に示した角度調整／固定機構５０によれば、たとえば図８（ｂ）に示すように、基板１２またはそれに準じる絶縁層（５２）に対し、図示しないパターンが与えられたパターン電極を含む電源ライン５３を形成し、図示しないスルーホール等により個々のアクチュエータ５１ａ〜５１ｄのホットアーム５１−１に電力を供給できる。これにより、多チャンネル化に際して、実装密度を高めることができる。
【００６０】
以下、それぞれのミラー板３１またはアクチュエータ５１ａ〜５１ｄと第２の基板１２の凹部１２ｂに、図示しないが、光硬化性接着剤等が配置され、接着剤の硬化に適した所定波長の光が照射されることにより、フレキシャの変形量が保持される。すなわち、各ミラー２０の角度が、調整された角度に固定される。
【００６１】
なお、マイクロアクチュエータは、ホットアーム５１−１とコールドアーム５１−２を用いる周知の加熱方式以外であってもよく、図示しないが、櫛歯状の電極と電極相互間に作用する静電力を用いる静電型であってもよい。
【００６２】
図９は、可動ミラー２０を図６ないし図８により説明したミラー板とともに所定角度で保持するミラー保持機構の構成の一例およびその動作を説明している。
【００６３】
図９（ａ）に示されるように、ミラー保持機構６０は、ミラー２０が固定される概ね矩形に形成されたミラー支持板６１、ミラー支持板６１と基板１２を、加熱されることにより接続角度が変化可能にミラー支持板６１の４辺のうちの基板１２と接する辺に設けられたはんだボール６２、ミラー支持板６１の背面に対してスライド可能に、ミラー支持板６１と接触され、ミラー支持板６１と基板１２との間の角度が変化されることにより接触位置が変化される角度規制部材６３を含む。なお、ミラー支持板６１の背面の所定位置には、ミラー支持板６１と基板１２とのなす角が変化される際の変化量を制限するストッパ６１ａが設けられている。
【００６４】
なお、ミラー２０は、図６ないし図８により前に説明した角度調整／固定機構３０，同４０または同５０を介して、ミラー支持板６１に固定されている。従って、ミラー２０の反射面は、図９（ａ）において基板１２側に向けられる。
【００６５】
はんだボール６２は、周知のはんだのセルフアライメント機能を有する。従って、図９（ｂ）に模式的に示すように、加熱によりはんだボール６２が溶融した際に生じる接触角（濡れ性）の変化を利用してミラー支持板６１の角度を、ストッパ６１ａの位置と角度規制部材６３の長さとにより、任意に設定できる。なお、ミラー支持板６１と基板１２との間の角度は、たとえば４５°あるいは１３５°に設定される。また、はんだ（はんだボール６２）の材質としては、たとえばＳｎ６３Ｐｂ３７、融点１８３℃の鉛すず共晶はんだが利用可能である。
【００６６】
なお、図９に示した方法によれば、はんだボール６２に供給される熱が停止された時点で、ミラー支持板６１の角度が所定の角度に設定されるので、図１により説明した第２の基板１２における凹部１２ｂに位置されるミラー２０を所定の角度で保持する機構が簡略化できる。また、基板１２とミラー支持板６１に設けられるはんだパットの大きさや、供給されるはんだの量（はんだボールの体積）を制御することにより、ストッパおよび角度規制部材を省略することも可能である。
【００６７】
図１０は、図６ないし図８に示したミラー板すなわち光結合に用いられるミラーの角度を設定するとともに図９に示したミラー保持機構の動作に用いられるミラー制御部の一例を示している。
【００６８】
ミラー制御部７０は、ミラー板３１（図６ないし図８参照）に固定されたミラー２０を介して入射される光素子１４からの光すなわちレーザビームを検出する光検出器７１、光検出器７１の出力に基づいてミラー板のフレキシャまたはホットアーム（以下、駆動系と略称する）を変形させるために、対応する駆動電極に供給すべき電流または電圧の大きさを設定する制御回路７２、制御回路７２により設定された大きさの電流または電圧を駆動系に供給する駆動回路７３を有する。なお、駆動回路７３には、図９に示したミラー保持機構６０のミラー支持部６１の角度を設定するための加熱装置８０も接続されている。
【００６９】
ミラー制御部７０においては、たとえば光ファイバを介して光検出器７１に案内された光の強度が光検出機７１により出力される。なお、光検出器７１は、たとえばＩ／Ｖ変換器（Ａ／Ｄコンバータ）等が一体に組み込まれ、その出力が制御回路７２に直接入力可能である。
【００７０】
制御回路７２に入力された光検出器７１の出力は、たとえば制御回路７２のファームとして予め保持されているシーケンスに従って、順次、駆動系に供給される電流または電圧が変化されることに対応するミラー２０の角度と関連づけられる。以下、制御回路７２における判定または図示しない外部からの入力（設定指示）に基づいて、たとえば光検出器７１の出力が最大になるように、駆動系に、所定の電流または電圧が供給される。また、たとえば各チャンネルの出力に差が認められる場合には、個々のチャンネルの出力が所定の範囲内になるよう、それぞれのチャンネルのミラーの角度を変更可能に、駆動回路７３から出力される電流値または電圧値が所定の大きさになるよう、制御回路７２から制御量が指示される。
【００７１】
なお、光モジュール１が組み立てられる際には、駆動回路７３から、ミラー保持機構のミラー支持板６１を、光路すなわち光素子と光ファイバ（または光導波路）とを光学的に接続可能に、制御回路７２の制御により角度規制部材６３の固定に用いられているはんだボール６２を加熱するための所定の熱エネルギーが加熱装置８０から出力される。
【００７２】
また、図１０に示したミラー制御部７０においては、光素子が発光素子（ＶＣＳＥＬ素子）１４である場合を例に説明したが、光素子が受光素子（ＰＤユニット）１５である場合には、光検出器７１からの出力に代えてＰＤユニット１５の任意の素子から出力される出力信号を制御回路７２に入力し、光導波路または光ファイバから光を入力すればよい。
【００７３】
図１１は、図１および図２により前に説明したこの発明の実施形態である光モジュールの別の一例を説明する概略図である。なお、図１および図２に示した光モジュールと同様に、光ファイバに対して接続される光素子は、発光素子（ＶＣＳＥＬ素子）および受光素子（ＰＤユニット）のいずれであってもよいことはいうまでもない。
【００７４】
図１１に示されるように、発光素子または受光素子と光導波路、たとえば光ファイバとを接続する光モジュール１０１は、たとえばシリコン（Ｓｉ）あるいはガラス等からなる第１の基板１１１と第１の基板１１１に対向された第２の基板１１２を有する。なお、便宜的に４チャンネルの例を示し、各チャンネルに独立して設けられる構成には、「α」，「β」，「γ」，「δ」を付記して識別する。
【００７５】
第１の基板１１１の所定位置（すなわち第１の基板１１１と第２の基板１１２との間）には、たとえば光ファイバである導波路部材１１３（α，β，γ，δ）、発光素子（ＶＣＳＥＬ素子）または受光素子（ＰＤユニット）である光素子１１４、導波路部材１１３（α，β，γ，δ）と光素子１１４と間の光路の所定の位置に設けられたマイクロレンズアレイ１１５および導波路部材１１３（α，β，γ，δ）と光素子１１４とを光学的に結合するミラー１２０（α，β，γ，δ）が設けられている。なお、ミラー１２０αが第２の基板１１２に隠れている状態が示されている。また、マイクロレンズアレイ１１５は、個々のチャンネルに対応して設けられた詳述しないマイクロレンズが一体的に形成されたアレイ状レンズである。
【００７６】
たとえば発光素子（ＶＣＳＥＬ素子）１１４からの光（レーザビーム）は、図１１に示す例では、ミラー１２０（α，β，γ，δ）によりそれぞれ反射され、マイクロレンズアレイ１１５の個々のレンズにより、対応する光ファイバ１１３（α，β，γ，δ）に入射される。
【００７７】
このように、任意数のチャンネルに対して設けられた光素子と光導波路（光ファイバ）とを光学的に接続する際に、それぞれのチャンネルに対応して設けられ、角度が変更可能な可動ミラーを用いることにより、各チャンネルの光ファイバ（光導波路）に入力される光の強度をチャンネル毎に設定できる。また、各チャンネルの光ファイバ（光導波路）と組み合わせられるレンズの位置精度にばらつきがあったとしても、チャンネル毎にミラーの角度を調整することにより、チャンネル間のばらつきを所定の範囲内に収めることができる。
【００７８】
以上説明したように本発明によれば、光導波路または光ファイバと、発光素子もしくは受光素子との光接続に利用することで、接続損失の少ない高精度の接続が可能となる。
【００７９】
また、本発明によれば、多チャンネルの光モジュールにおいて、光導波路または光ファイバならびに発光素子もしくは受光素子を配置した以降に、それぞれのチャンネル毎に、接続損失が最小となるよう調整（調芯）可能であり、調整（組立）コストが、大幅に低減可能となる。
【００８０】
さらに、本発明によれば、多チャンネルの光モジュールにおいて、個々のチャンネル毎に、光素子と光導波路との間の結合の程度が設定でき、アレイ化されたユニットを用いる場合に生じることの多い、特定のチャンネルにおいてのみ、大きな接続損失が生じることが防止される。
【００８１】
なお、この発明は、前記各実施の形態に限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形もしくは変更が可能である。また、各実施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて実施されてもよく、その場合、組み合わせによる効果が得られる。
【００８２】
また、この発明の光接続装置は、たとえば１２８チャンネル、６４チャンネルもしくは３２チャンネル等の周知のさまざまな光モジュールに利用可能であり、特にアレイ導波路を用いる光モジュールにおいては、その大きさおよびコストを低減可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】この発明の実施の形態が適用される光モジュールの一例を説明する概略図。
【図２】図１に示した光モジュールの複数チャンネルを説明する概略図。
【図３】図１に示した光モジュールに組み込まれる発光素子の平面の一例を説明する概略図。
【図４】図１に示した光モジュールに組み込まれる受光素子の平面の一例を説明する概略図。
【図５】図１に示した光モジュールが複数チャンネルである場合に、光結合の程度が変動する要因を説明する概略図。
【図６】図５を用いて説明したミラーの角度を調整する機構の一例を説明する概略図。
【図７】図５を用いて説明したミラーの角度を調整する機構の一例を説明する概略図。
【図８】図５を用いて説明したミラーの角度を調整する機構の一例を説明する概略図。
【図９】図６ないし図８に示したミラーの角度を調整する機構を所定角度で保持する保持機構の一例を説明する概略図。
【図１０】図６ないし図８に示したミラーの角度の設定および図９に示したミラー保持機構を動作させるミラー制御部の一例を説明する概略図。
【図１１】図１および図２により前に説明したこの発明の実施形態である光モジュールの別の一例を説明する概略図。
【符号の説明】
【００８４】
１…光モジュール、１１…第１の基板、１２…第２の基板、１２ａ…溝部、１２ｂ…凹部、１２−１…光接続部、１３…スタットバンプ、１４…発光素子（光素子）、１５…受光素子（光素子）、２０…可動ミラー、３０…角度調整／固定機構、３１…ミラー板、３１ａ〜３１ｄ…変形アーム（フレキシャ）、３２ａ〜３２ｄ…駆動電極、４０…角度調整／固定機構、４１ａ〜４１ｄ…変形アーム（フレキシャ）、４１−１〜４１−ｎ…バイメタル、４２ａ〜４２ｄ…駆動電極、４３ａ〜４３ｄ…通電電極、５０…角度調整／固定機構、５１ａ〜５１ｄ…マイクロアクチュエータ、５１−１…ホットアーム、５１−２…コールドアーム、６０…ミラー保持機構、６１…ミラー支持板、６１ａ…ストッパ、６２…はんだボール、６３…角度規制部材、７０…ミラー制御部、７１…光検出器、７２…制御回路、７３…駆動回路、８０…加熱装置、１０１…光モジュール、１１１…第１の基板、１１２…第２の基板、１１３…導波路部材（光ファイバ）、１１４…光素子（受光素子または発光素子）、１１５…マイクロレンズアレイ、１２０…可動ミラー。
【図１】
2005227553.tif 000003
【図２】
2005227553.tif 000004
【図３】
2005227553.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005227553.tif 000009
【図８】
2005227553.tif 000010
【図９】
2005227553.tif 000011
【図１０】
2005227553.tif 000012
【図１１】
2005227553.tif 000013