(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力側に配置される第１の光デバイスと、
前記第１の光デバイスと光軸が合わされて配置される第２の光デバイスと、
前記第１及び第２の光デバイスを収容するパッケージと、
前記第１の光デバイスが出射する光を前記パッケージ外へ導出する光導出手段とを備え、
前記第１の光デバイスが第１のサブキャリアを介して第１のキャリアに固定されており、
前記第２の光デバイスが第２のキャリアに固定されており、
前記第１のキャリアと前記第２のキャリアとは対向して設けられ、
前記第１のキャリアと前記第２のキャリアとが対向する面のうち、少なくとも一方の面に、前記一方の面に延在する突起部を設けることを特徴とする光送信モジュール。
【請求項２】
前記突起部が設けられているキャリアには、前記突起部を形成するための開口若しくは凹部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の光送信モジュール。
【請求項３】
出力側に配置される第１の光デバイスと、
前記第１の光デバイスと光軸が合わされて配置される第２の光デバイスと、
前記第１及び第２の光デバイスを収容するパッケージと、
前記第１の光デバイスが出射する光を前記パッケージ外へ導出する光導出手段とを備える光送信モジュールであって、
前記第１の光デバイスが第１のサブキャリアを介して第１のキャリアに固定されており、
前記第２の光デバイスが第２のキャリアに固定されており、
前記第１のキャリアと前記第２のキャリアとは対向して設けられ、
前記第１のキャリアと前記第２のキャリアとの対向する面のうち少なくとも一方の面に溝を備え、
前記溝は、前記対向する面に設けられている接着面と、光が通る箇所との間に備えられ、
前記第１のキャリアと前記第２のキャリアとは、前記接着面において固定されていることを特徴とする光送信モジュール。
【請求項４】
前記第１のキャリアと前記第２のキャリアとの固定が、前記突起部においてなされたことを特徴とする請求項１または２記載の光送信モジュール。
【請求項５】
前記第１のキャリアと前記第２のキャリアとの固定が接着によってなされたことを特徴とする請求項３または４記載の光送信モジュール。
【請求項６】
前記第１のキャリアと前記第２のキャリアとが、前記突起部における前記対向する面の領域上の接着剤を介して固定されていることを特徴とする請求項４に記載の光送信モジュール。
【請求項７】
前記突起部は、紫外線を透過させる材料で構成されており、かつ、前記接着剤が、紫外線硬化型接着剤であることを特徴とする請求項６に記載の光送信モジュール。
【請求項８】
前記第１のキャリアと前記第２のキャリアとの前記接着面もしくは前記突起部における固定が溶接によってなされたことを特徴とする請求項３または４記載の光送信モジュール。
【請求項９】
前記第１のキャリアと前記第２のキャリアとの前記接着面もしくは前記突起部における固定がロウ付けによってなされたことを特徴とする請求項３または４記載の光送信モジュール。
【請求項１０】
前記第１のキャリアと前記第２のキャリアとが同じペルチェ素子上に固定されていることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の光送信モジュール。
【請求項１１】
前記第１のキャリアと前記第２のキャリアとがそれぞれ異なるペルチェ素子上に固定されていることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の光送信モジュール。
【請求項１２】
前記第１の光デバイスは、入射された信号光を増幅する半導体光増幅器であることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の光送信モジュール。
【請求項１３】
前記第２の光デバイスは、プレーナ光波回路であることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の光送信モジュール。
【請求項１４】
出力側に配置される第１の光デバイスと、
前記第１の光デバイスと光軸が合わされて配置される第２の光デバイスと、
前記第１及び第２の光デバイスを収容するパッケージと、
前記第１の光デバイスが出射する光を前記パッケージ外へ導出する光導出手段とを備え、
前記第１の光デバイスが第１のサブキャリアを介して第１のキャリアに固定されており、
前記第２の光デバイスが第２のキャリアに固定されており、
前記第１のキャリアと前記第２のキャリアとを対向させて設ける光送信モジュールの製造方法であって、
前記第１のキャリアと前記第２のキャリアとが対向する面のうち、少なくとも一方の面に、前記一方の面に延在する突起部を設けることを特徴とする光送信モジュールの製造方法。
【請求項１５】
出力側に配置される第１の光デバイスと、
前記第１の光デバイスと光軸が合わされて配置される第２の光デバイスと、
前記第１及び第２の光デバイスを収容するパッケージと、
前記第１の光デバイスが出射する光を前記パッケージ外へ導出する光導出手段とを備え
前記第１の光デバイスが第１のサブキャリアを介して第１のキャリアに固定されており、
前記第２の光デバイスが第２のキャリアに固定されており、
前記第１のキャリアと前記第２のキャリアとを対向させて設ける光送信モジュールの製造方法であって、
前記第１のキャリアと前記第２のキャリアとが対向する面のうち、少なくとも一方の面に溝を設け、
前記溝は、前記第１のキャリアと前記第２のキャリアとの接着面と、光が通る箇所との間に設け、
前記第１のキャリアと前記第２のキャリアとを、前記接着面において固定することを特徴とする光送信モジュールの製造方法。
【請求項１６】
前記第１及び第２の光デバイスの光軸に垂直な面に対し対称となる点同士を少なくとも２点ずつ、少なくとも合計４点を同時に溶接して前記第１の光デバイスと前記第２の光デバイスとを固定することを特徴とする請求項１４または１５記載の光送信モジュールの製造方法。
【請求項１７】
光軸を通るキャリアの主面と垂直な面に対し面対称となる２点を同時に溶接することを特徴とする請求項１４または１５記載の光送信モジュールの製造方法。
【請求項１８】
前記第１及び第２の光デバイスの光軸を通るキャリアの主面と垂直な面に対し面対称となる領域で接着して前記第１の光デバイスと前記第２の光デバイスとを固定することを特徴とする請求項１４または１５記載の光送信モジュールの製造方法。
【請求項１９】
前記第１及び第２の光デバイスの光軸を通るキャリアの主面と垂直な面に対し面対称となる領域でロウ付けして前記第１の光デバイスと前記第２の光デバイスとを固定することを特徴とする請求項１４または１５記載の光送信モジュールの製造方法。
【請求項２０】
前記第１の光デバイスを前記第２の光デバイスに押圧しつつ、これらを固定することを特徴とする請求項１４から１９のいずれかに記載の光送信モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信システムにおいて用いられる光送信モジュール及びその製造方法に関し、特に、半導体レーザと半導体光増幅器などの複数の光デバイスを同一パッケージ内に収容した光送信モジュール及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光通信需要の拡大にともない、波長多重通信システムにおいては、光ファイバアンプの３２ｎｍ程度の帯域内に４０〜８０波もの波長信号を束ねるため、多くの波長の光源が必要となり、また、ネットワーク障害時の予備用光源も数多く用意せねばならないという問題があった。【０００３】
また、ネットワークの柔軟性を高めるために、遠隔操作により各波長信号のルートを変える機能への要求が高まっており、この点からも光ファイバアンプの帯域をカバーする広範囲の波長可変光源が望まれている。【０００４】
これを実現するものとして、これまでにいくつかの波長可変光源が実現されているが、いずれも構造が複雑であって量産が難しく、価格も高い。よって、量産に適した波長可変光源の実現が望まれている。【０００５】
従来の波長可変光送信モジュールとしては、非特許文献１や非特許文献２に開示されるものがある。これらの非特許文献に開示される光送信モジュールは外部共振型と呼ばれるタイプの構造である。【０００６】
また、波長可変光送信モジュールの別の従来技術として、特許文献１に開示される「レーザモジュール」、特許文献２に開示される「多重チャンネル光源及びそれを用いた多重チャンネル光モジュール」、特許文献３に開示される「光モジュール」などがある。
【特許文献１】特開２００３−１１０１９０号公報
【特許文献２】特開２００５−１５０７２４号公報
【特許文献３】特開２００５−３５２２３０号公報
【非特許文献１】ftp://download.intel.com/design/network/ProdBrf/30081902.pdf
【非特許文献２】ftp://download.intel.com/design/network/products/optical/prodbrf/30664501.pdf
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、非特許文献１や非特許文献２に開示された光送信モジュールには、下記のような問題がある。【０００８】
第１に、光軸方向の剛性が小さく、光軸がずれやすい。この原因は、外部共振型自体が、ミラーなどの光部品を多数使用し、それによって複雑な構造となっているため、光送信モジュールの長さが長くなるためである。【０００９】
第２に、低価格化が難しく製造効率も悪い。この原因は、構成部品点数が多いために製造工程が長く、製造原価が高いためである。【００１０】
第３に、小型化、軽量化、及び集積化を図る上で不利である。この原因は構成部品が多く、それらを設置するスペースを必要とするためである。【００１１】
第４に、光出力の損失が大きい。この原因は、ミラーなどの光部品を多数使用しているため、光部品を通過する際の光の減衰、ケラレ損の発生があるためである。【００１２】
また、特許文献１〜３のそれぞれに開示される発明では、二つの光素子が密着して固定されてはいないため、二つの光素子の光軸がズレやすく、耐衝撃性や耐熱衝撃性などの長期信頼性に劣ることとなる。さらに、二つの光素子を温度制御する材料として、熱伝導率の良い材料を使用していないために、熱の伝わりが悪く、熱特性に劣ることとなる。【００１３】
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、耐衝撃性や耐熱衝撃性などの長期信頼性に優れ、製造効率が高く、小型化・軽量化・集積化が容易で、光出力の損失が小さい光送信モジュール及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明は、第１の態様として、出力側に配置される第１の光デバイスと、前記第１の光デバイスと光軸が合わされて配置される第２の光デバイスと、前記第１及び第２の光デバイスを収容するパッケージと、前記第１の光デバイスが出射する光を前記パッケージ外へ導出する光導出手段とを備え、前記第１の光デバイスが第１のサブキャリアを介して第１のキャリアに固定されており、前記第２の光デバイスが第２のキャリアに固定されており、前記第１のキャリアと前記第２のキャリアとは対向して設けられ、前記第１のキャリアと前記第２のキャリアとが対向する面のうち、少なくとも一方の面に、前記一方の面に延在する突起部を設けることを特徴とする光送信モジュールを提供するものである。
【００１５】
本発明の第１の態様においては、第１の光デバイスが第１のサブキャリアを介して第１のキャリアに固定されており、第２の光デバイスが第２のキャリアに固定されており、第１のキャリアは、第２のキャリアと光軸に垂直な面で密着して固定されていることが好ましい。これに加えて、第１及び第２のキャリアは、同じペルチェ素子の上に固定されていること、又は、第１及び第２のキャリアは、それぞれ異なるペルチェ素子の上に固定されていることがより好ましい。【００１６】
本発明の第１の態様の、第１及び第２のキャリアを備えた構成においては、第２のキャリアの第１のキャリアに突き当てられる部分には、薄肉部が設けられていることが好ましく、これに加えて、第１のキャリアと第２のキャリアとの固定が、薄肉部においてなされることがより好ましく、さらに加えて、第２のキャリアには、薄肉部を形成するための開口若しくは凹部が形成されていることがなお好ましい。【００１７】
本発明の第１の態様の、第１及び第２のキャリアを備えた上記のいずれの構成においても、第１のキャリアと第２のキャリアとの固定が溶接によってなされることが好ましい。又は、第１のキャリアと第２のキャリアとの固定が接着によってなされることが好ましく、これに加えて、第１のキャリアと第２のキャリアとの接着に、紫外線硬化型接着剤が用いられることがより好ましい。又は、第１のキャリアと第２のキャリアとの固定がロウ付けによってなされることが好ましい。【００１８】
本発明の第１の態様の、第１及び第２のキャリアを備えた構成においては、第１のキャリアと第２のキャリアとが同じペルチェ素子上に固定されていることが好ましい。又は、第１のキャリアと第２のキャリアとがそれぞれ異なるペルチェ素子上に固定されていることが好ましい。【００１９】
本発明の第１の態様の上記のいずれの構成においても、第１の光デバイスは、入射された信号光を増幅する半導体光増幅器であることが好ましい。また、第２の光デバイスは、プレーナ光波回路であることが好ましい。【００２０】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第２の態様として、出力側に配置される第１の光デバイスと、前記第１の光デバイスと光軸が合わされて配置される第２の光デバイスと、前記第１及び第２の光デバイスを収容するパッケージと、前記第１の光デバイスが出射する光を前記パッケージ外へ導出する光導出手段とを備え、前記第１の光デバイスが第１のサブキャリアを介して第１のキャリアに固定されており、前記第２の光デバイスが第２のキャリアに固定されており、前記第１のキャリアと前記第２のキャリアとを対向させて設ける光送信モジュールの製造方法であって、前記第１のキャリアと前記第２のキャリアとが対向する面のうち、少なくとも一方の面に、前記一方の面に延在する突起部を設けることを特徴とする光送信モジュールの製造方法を提供するものである。
【００２１】
本発明の第２の態様においては、第１及び第２の光デバイスの光軸に垂直な面に対し対称となる点同士を少なくとも２点づつ、少なくとも合計４点を同時に溶接して第１の光デバイスと第２の光デバイスとを固定することが好ましい。また、光軸を通るキャリアの主面と垂直な面に対し面対称となる２点を同時に溶接することが好ましい。【００２２】
又は、本発明の第２の態様においては、第１及び第２の光デバイスの光軸を通るキャリアの主面と垂直な面に対し面対称となる領域で接着して第１の光デバイスと第２の光デバイスとを固定することが好ましい。【００２３】
又は、本発明の第２の態様においては、第１及び第２の光デバイスの光軸を通るキャリアの主面と垂直な面に対し面対称となる領域でロウ付けして第１の光デバイスと第２の光デバイスとを固定することが好ましい。【００２４】
本発明の第２の態様の上記のいずれの構成においても、第１の光デバイスを第２の光デバイスに押圧しつつ、これらを固定することが好ましい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、耐衝撃性に優れ、製造効率が高く、小型化・軽量化・集積化が容易で、光出力の損失が小さい光送信モジュール及びその製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
〔第１の実施形態〕
本発明を好適に実施した第１の実施形態について説明する。図１は、本実施形態にかかる光送信モジュールの断面図である。また、図２は、本実施形態に係る光送信ユニットの斜視図である。
光送信モジュール１は、パッケージ１１１、ペルチェ素子１１２、光送信ユニット２、ファイバサポート１１３、フェルール１１４、光ファイバ１１５及び結合レンズ１１６を有する。
ペルチェ素子１１２は、パッケージ１１１内に設置され、光送信ユニット２の温度を制御する。光送信ユニット２は、ペルチェ素子１１２の上に設置される。ファイバサポート１１３は、パッケージ１１１の開口部に取り付けられる。フェルール１１４は、ファイバサポート１１３によって支持される。光ファイバ１１５は、フェルール１１４によって保持される。結合レンズ１１６は、フェルール１１４の先端に設置される。【００２７】
光送信ユニット２は、第１のキャリア１１７、第１の光デバイス１１８、第１のサブキャリア１１９、レンズ１２０、第２のキャリア１２１、及び第２の光デバイス１２２を有する。
第１のキャリア１１７は、ベースの一部となる。第１の光デバイス１１８は、第１のキャリア１１７上に第１のサブキャリア１１９を介して設置される。レンズ１２０は、第１のキャリア１１７上に固定される。第２のキャリア１２１は、ベースの一部となる。第２の光デバイス１２２は、第２のキャリア１２１上に固定される。【００２８】
光送信モジュール１において、第１の光デバイス１１８から出射された信号光は、第２の光デバイス１２２を通り、第２の光デバイス１２２で光調整がされた上で再び第１の光デバイス１１８へと戻り、戻った光が増幅される。増幅された光は、レンズ１２０を介して結合レンズ１１６を通り、光ファイバ１１５へ入射される。ペルチェ素子１１２は、第１の光デバイス１１８及び第２の光デバイス１２２の温度を所定の範囲内に維持する。【００２９】
第１の光デバイス１１８は、第１のサブキャリア１１９にＡｕＳｎはんだなどを用いてダイボンディングされており、第１のサブキャリア１１９は第１のキャリア１１７にＡｕＳｎはんだなどによってダイボンディングされている。
レンズ１２０は、第１のキャリア１１７上に接着などの方法によって固定されている。【００３０】
第２の光デバイス１２２は、第２のキャリア１２１にＡｕＳｎはんだなどを用いてダイボンディングされている。【００３１】
第１の光デバイスユニット３は、第１のサブキャリア１１９と、第１の光デバイス１１８と、レンズ１２０とで構成される。【００３２】
第２の光デバイスユニット４は、第２のキャリア１２１と第２の光デバイス１２２とからなる。【００３３】
第１の光デバイスユニット３と第２の光デバイスユニット４とは、例えば、紫外線硬化型接着剤を用いて、第１のキャリア１１７の光軸に垂直な面と、第２のキャリア１２１の光軸に垂直な面とで固定されている。【００３４】
第１の光デバイスユニット３と第２の光デバイスユニット４との固定時の紫外線照射条件は、十分な溶接強度が得られ、接着したときの位置ズレが最小となる照射距離、照射時間、出力分布を予め実験的に調査し、最適化しておくことが好ましい。接着固定時に発生する接着剤の収縮力を最小に抑える（すなわち、接着による位置ズレを最小に抑える）ことを考えると、照射強度は、接着固定できる範囲で最小出力が最も望ましく、照射時間は、接着できる範囲で最小時間が最も望ましい。照射強度を減少させ、かつ、照射時間を短縮して接着可能とするには、接着部の肉厚を薄くすることが有効である。さらに、紫外線の出力分布は、接着剤の収縮力の急激な変化に起因して、残留応力が発生したり、位置ズレが発生したりするのを抑制するために、時間的に徐々に下がるようにすることが好ましい。残留応力は、信頼性に大きく影響する。これらの紫外線照射条件は、接着部の形状、条件によるところが大きいため、各々の接着部の形状で紫外線照射条件を実験的に調査し、位置ズレと接着強度とから最適化するのが望ましい。【００３５】
さらに、接着剤を確実に硬化させて、長期信頼性と接着強度とを確保するため、及び光送信モジュールとしての熱特性を確保するために、第２のキャリア１２１は紫外線を透過させ、かつ熱伝導率の良い材料とすることが好ましい。このような材料としては、窒化アルミ系の透光セラミックがあげられる。なお、図３に示すように、第２のキャリア１２１を異なる複数の材料を複合した構成とし、紫外線を照射する部分（紫外線照射部）４１には紫外線透過率に優れた材料（ガラスなど）を用い、その他の部分（紫外線非照射部）４２には熱伝導率の良い材料（銅タングステンや窒化アルミなど）用いることが好ましい。【００３６】
一方、第１のキャリア１１７の材料は、光送信モジュール２として熱特性を確保するために熱伝導率の高い材料、すなわち、銅タングステンや窒化アルミを用い、紫外線照射効率を上げるために、第２のキャリア１２１との接着面には金メッキなどの紫外線を反射させる効果のある表面処理を施すことが好ましい。【００３７】
つまり、紫外線を照射する箇所には、紫外線透過率の高い材料を用い、第１の光デバイス１１８や第２の光デバイス１２２などの温度制御を要する素子の真下には、熱伝導率の高い材料を用いる。また、紫外線照射効率を上げるために、紫外線透過率の高い材料の他方の接着面は、紫外線の反射効率の高い材料を用いるか、紫外線の反射効率を高める表面処理を施すことが重要である。【００３８】
また、第１の光デバイスユニット３と第２の光デバイスユニット４との固定は、紫外線硬化型接着剤のみならず、その他の接着剤、又は、ＹＡＧレーザ溶接、ロウ付けなどいかなる手法を用いても良い。
溶接の場合には、第１の光デバイス１１８及び第２の光デバイス１２２の光軸に垂直な面に対し対称となる点同士を少なくとも２点づつ、少なくとも合計４点を同時に溶接して第１の光デバイス１１８と前記第２の光デバイス１２２とを固定したり、光軸を通る第１のキャリア１１７の主面と垂直な面に対し面対称となる２点を同時に溶接したりすることにより、溶接に伴う位置ズレの影響を最小限に抑えられる。
接着、溶接及びロウ付けのいずれの手法を用いる場合でも、第１のキャリア１１８を第２のキャリア１２２に押圧しつつ、これらを固定すると良い。【００３９】
本実施形態にかかる光送信モジュールの組立方法について説明する。
まず、第１の光デバイス１１８を有する第１の光デバイスユニット３を組み立てる。第１のキャリア１１７に第１のサブキャリア１１９をＡｕＳｎはんだなどを用いてダイボンディングし、さらに、第１のサブキャリア１１９上に第１の光デバイス１１８をＡｕＳｎはんだなどを用いて光軸方向に高精度にダイボンディングして固定する。そして、第１のキャリア１１７上においてレンズ１２０の位置を調整する。
レンズ１２０の位置の調整は、第１の光デバイス１１８を発光させ、レンズ１２０からの光が出射されるべき箇所に赤外ビジコンカメラを設置し、赤外ビジュアルカメラに接続したモニタを見ながら光出力が最大となるようにすることで行い、第１のキャリア１１７上に接着するなどして固定する。
これで、第１の光デバイス１１８を有する第１の光デバイスユニット３が完成する。【００４０】
次に、第２の光デバイス１２２を有する第２の光デバイスユニット４を組み立てる。第２の光デバイス１２２をＡｕＳｎはんだによって第２のキャリア１２１上に光軸方向に高精度にダイボンディングして固定する。【００４１】
次に、第１の光デバイスユニット３と第２の光デバイスユニット４との固定方法について説明する。図４（ａ）に示すように、第１の光デバイスユニット３と第２の光デバイスユニット４とを光軸に垂直な面同士で密着させ、また、第２の光デバイスユニット４を把持具３２にて把持し、Ｘ，Ｙ方向に移動させて調芯を行う。すなわち、第１の光デバイス１１８を発光させ、その光出力をファイバ結合レンズ３４及び光ファイバ３３を介して不図示のパワーメータで観測しながら、第１の光デバイス１１８からの光出力が最大となるように位置を調整する。その調整の際にプッシャ３５による第２のキャリア１２１への押圧力を徐々に高めていく。プッシャ３５による第２のキャリア１２１の押さえ込みは、図５に示すように、３カ所の押さえ領域３５ａにて行う。その際、押さえの重心は光軸とできるだけ一致させる（理想は一致することである）。また、第２のキャリア１２１への押圧力を徐々に高めていく際にはその３カ所を各々力のバランスを取りながら光軸がずれないように制御しながら行う。プッシャ３５によって第２のキャリア１２１を押さえ込んだ状態で把持具３２による第２の光デバイスユニット４の把持を解除し、接着する（図４（ｂ））。この接着は、光軸に対して対称的に位置する接着部４５ａ，４５ｂによって行う。この二つの領域を同時に同一条件で硬化させることによって、接着剤が硬化する際に発生する収縮力のバランスをとることができ、接着に伴う位置ズレ、角度ズレを最小限に抑えられる。
接着部の光軸を通る垂直線からの距離ａ、ｂは、ａ＝ｂの関係が成立するようにする。なお、これらの接着部は、図６（ａ）、（ｂ）に示す開口部（第１キャリア１１７と第２のキャリア１２１との隙間）に形成されるものである。【００４２】
また、塗布した接着剤の厚さによって第１の光デバイス１１８と第２の光デバイス１２２とに光軸方向の距離の位置ズレが発生しないように、第１のキャリア１１７と第２のキャリア１２１の接着面を図７（ａ）〜（ｃ）に示した形状と同様の形状とし、接着剤を塗布する箇所を約５μｍの段差として、確実に第１のキャリア１７と第２のキャリア２１とを光軸と垂直な面同士を固定し、第１の光デバイス１１８と第２のデバイス１２２の光軸方向の位置ズレを抑える。
なお、第１のキャリア１１７の中央の約５μｍの段差部分（図７（ｂ）、（ｃ）の最も左の図にハッチングで示す部分）は、接着剤を塗布し、硬化させ、接着強度を高めるためのものである。【００４３】
さらに、第１の光デバイス１１８と第２の光デバイス１２２の光が通る箇所に、接着剤が流れないように、幅０．５ｍｍ、深さ０．１ｍｍの溝を第１のキャリア１１７に設け、接着剤の流れを防いでいる。【００４４】
第１の光デバイスユニット３と第２の光デバイスユニット４とを固定した後、接着剤の未硬化部の硬化と内部応力の緩和とのために、所定温度で所定時間加熱する。その後、図１に示すように、第１の光デバイスユニット３と第２の光デバイスユニット４とをパッケージ１１１内のペルチェ素子１１２に固着し、光ファイバ１１５に不図示の光パワーメータを接続して光出力を確認しながら、光出力が最大となるようにファイバサポート１１３の位置を調整する。まず、ファイバサポート１１３をＸ、Ｙ方向に移動させて位置調整を行った後ファイバサポート１１３をＹＡＧレーザ溶接によってパッケージ１１１に固定し、続いてフェルール１１４をＺ方向に移動させて位置調整を行った後、フェルール１１４をＹＡＧレーザ溶接によってファイバサポート１１３に固定する。【００４５】
上記の各接着部に対する紫外線の照射条件は、十分な接着強度が得られ、接着したときの位置ズレが最小となるように、照射強度、照射時間、出力分布を予め実験的に調査し、最適化してある。【００４６】
また、第１の光デバイスユニット３と第２の光デバイスユニット４との固定は、紫外線硬化型接着剤のみならず、その他の接着剤、ＹＡＧ溶接、ロウ付けなどのいかなる手法を用いても良い。
その場合、第１のキャリア１１７及び第２のキャリア１２１のような、その固定方法に特有の部品形状と組み立て方法を考慮する必要がある場合もある。【００４７】
本実施形態に係る光送信モジュールの構成の一例について説明する。図８に、本実施例に係る光送信モジュールの断面図、図９に、本実施例にかかる光送信ユニットの斜視図を示す。
ここで説明する構成は、第１の光デバイスとして半導体光増幅器１８、第２の光デバイスとしてプレーナ光波回路２２、第１のキャリア上に設置するレンズとして角形非球面レンズ２０を適用したものである。【００４８】
光送信モジュール１は、パッケージ１１、光送信ユニット２、ペルチェ素子１２、ファイバサポート１３、フェルール１４、光ファイバ１５及び結合レンズ１６を有する。ペルチェ素子１２はパッケージ１１内に設置されており、光送信ユニット２の温度制御を行う。光送信ユニット２はペルチェ素子１２上に設置されている。ファイバサポート１３は、パッケージ１１の開口部に取り付けられている。フェルール１４は、ファイバサポート１３によって支持されている。光ファイバ１５は、フェルール１４によって保持されている。結合レンズ１６は、フェルール１４の先端に配置されている。【００４９】
光送信ユニット２は、第１のキャリア１７、半導体光増幅器１８、第１のサブキャリア１９、角形非球面レンズ２０、第２のキャリア２１、及びプレーナ光波回路２２を有する。第１のキャリア１７はベースの一部をなしている。半導体光増幅器１８は、第１のキャリア１７上に第１のサブキャリア１９を介して取り付けられている。角形非球面レンズ２０は、第１のキャリア１７上に固定されている。第２のキャリア２１は、ベースの一部をなしている。プレーナ光波回路２２は、第２のキャリア２１に固定されている。【００５０】
半導体光増幅器１８から出射された信号光は、プレーナ光波回路２２を通り、プレーナ光波回路２２で所定の波長を生成し、再び半導体増幅器１８に戻り、戻った光が増幅される。その増幅された光は、角形非球面レンズ２０を介して結合レンズ１６を通り、光ファイバ１５に入射する。ペルチェ素子１２は、プレーナ光波回路２２及び半導体光増幅器１８を一定温度に保つ。【００５１】
半導体光増幅器１８は、第１のサブキャリア１９にＡｕＳｎはんだを用いてダイボンディングされている。また、第１のサブキャリア１９はＡｕＳｎはんだを用いて第１のキャリア１７にダイボンディングされている。
角形非球面レンズ２０は、第１のキャリア２０上に装着によって固定されている。【００５２】
プレーナ光波回路２２は、第２のキャリア２１上にＡｕＳｎはんだを用いてダイボンディングされている。【００５３】
第１の光デバイスユニット３は、第１のサブキャリア１９、半導体光増幅器１８及び角形非球面レンズ２０からなる。
第２の光デバイスユニット４は、第２のキャリア２１とプレーナ光波回路２２とからなる。【００５４】
第１の光デバイスユニット３と第２の光デバイスユニット４とは、紫外線硬化型接着剤を用いて、第１のキャリア１７の光軸に垂直な面と、第２のキャリア２１の光軸に垂直な面とで固定されている。【００５５】
第１の光デバイスユニット３と第２の光デバイスユニット４との固定時の紫外線照射条件は、十分な接着強度が得られ、接着した時の位置ズレが最小となる照射強度、照射時間、出力分布を予め実験的に調査し、最適化した条件である。
照射強度を低下させ、かつ照射時間を短縮して接着可能とするために、接着部の肉厚を薄くしている。さらに、紫外線の出力分布は、接着剤の収縮力の急激な変化に起因して残留応力が発生したり、位置ズレが発生したりするのを抑制するために、時間的に徐々に下がるようにしている。これらの紫外線照射条件は、接着部の形状、条件によるところが大きいため、各々の接着部の形状で紫外線照射条件を実験的に調査し、位置ズレと接着強度とから最適化している。【００５６】
さらに、接着剤を確実に硬化させ、長期信頼性と接着強度とを確保するため、及び光送信モジュールとしての熱特性を確保するために、第２のキャリア２１は紫外線を透過させ、かつ熱伝導率の良い窒化アルミ系の透光セラミックで形成している。【００５７】
一方、第１のキャリア１７の材料は、光送信モジュール２として熱特性を確保するために熱伝導率の高い材料、すなわち、銅タングステンや窒化アルミを用いている。また、紫外線照射効率を上げるために、第２のキャリア２１との接着面には金メッキなどの紫外線を反射させる効果のある表面処理を施している。【００５８】
また、図５に示したように、紫外線を照射する接着部４５ａ、４５ｂは、第２のキャリア２１に薄肉部を設けることにより、紫外線透過率をさらに高めてある。薄肉部の薄さは、機械加工限界及び薄肉部の強度を鑑みて、厚さ０．２ｍｍ×長さ０．５ｍｍとしている。【００５９】
また、塗布した接着剤の厚さによって、半導体光増幅器１８とプレーナ光波回路２２とに光軸方向の位置ズレが発生しないように、第１のキャリア１７又は第２のキャリア２１の接着面を図７（ａ）〜（ｃ）に示した形状と同様の形状とし、接着剤を塗布する箇所を約５μｍの段差として、確実に第１のキャリア１７と第２のキャリア２１とを光軸に垂直な面同士で固定し、半導体光増幅器１８とプレーナ光波回路２２との光軸方向の位置ズレを抑えている。
なお、第１のキャリアの中央の約５μｍの段差部分（図７（ｂ）、（ｃ）の最も左の図にハッチングで示す部分）は、接着剤を塗布し、硬化させ、接着強度を高めるためのものである。
さらに、半導体光増幅器１８とプレーナ光波回路２２の光が通る箇所に接着剤が流れないように、幅０．５ｍｍ、深さ０．１ｍｍの溝を第１のキャリア１７に設け、接着剤の流れを防いでいる。【００６０】
次に、組み立て方法について説明する。
まず、ＡｕＳｎはんだを用いて第１のキャリア１７に第１のサブキャリア１９をダイボンディングし、さらに、ＡｕＳｎはんだを用いて第１のサブキャリア１９上に半導体光増幅器１８を光軸方向に高精度に（ミクロンオーダーで）ダイボンディングして固定した。そして、第１のキャリア１７において角形非球面レンズ２０の位置を調整した。レンズ２０の位置の調整は、半導体光増幅器１８を発光させ、角形非球面レンズ２０からの光が出射されるべき箇所に赤外ビジュアルカメラを設置し、赤外ビジュアルカメラに接続されたモニタを見ながら光出力が最大となるようすることで行った。調整終了後、第１のキャリア１７上に角形非球面レンズ２０を接着して固定した。【００６１】
次に、プレーナ光波回路２２をＡｕＳｎはんだを用いて第２のキャリア２１上に光軸方向に高精度に（ミクロンオーダーで）ダイボンディングして固定した。【００６２】
図４（ａ）に示した状態と同様に、第１の光デバイスユニット３と第２の光デバイスユニット４とを光軸に垂直な面同士で密着させ、さらに、第２の光デバイスユニット４を把持具３２によって把持し、Ｘ、Ｙ方向に移動させて調芯を行った。調芯は、半導体光増幅器１８を発光させ、その出力光をファイバ結合レンズ３４と光ファイバ３３とを通して不図示のパワーメータで観測しながら半導体光増幅器１８からプレーナ光波回路２２で共振した波長の光出力が最大となるように最適な位置に調整することで行った。
その調整の際には、プッシャ３５による第２のキャリア２１への押圧力を徐々に高めた。プッシャ３５による第２のキャリア２１の押さえ込みは、図５に示した状態と同様に、３カ所の押さえ領域３５ａにて行った。その際、押さえの重心と光軸とをできる限り一致させている。【００６３】
また、第２のキャリア２１への押圧力を徐々に高めていく際には、その３カ所を各々力のバランスを取りながら光軸がずれないように制御しながら行った。その後、プッシャ３５によって第２のキャリア２１を押さえ込んだ状態で把持具３２による第２の光デバイスユニット４の把持を解除し、接着した（図４（ｂ）と同様）。この接着は、図５に示した状態と同様に、光軸に対して対称的に位置する接着部４５ａ、４５ｂにて行った。この二つの領域を同時に同一条件にて硬化させることにより、接着剤が硬化する際に発生する収縮力のバランスをとり、接着に伴う位置ズレ、角度ズレを最小限に抑えている。このために、光軸を通る垂直線からの各接着部までの距離ａ、ｂはａ＝ｂとしている。なお、これらの接着部は、図６（ａ）、（ｂ）に示した構成と同様に、開口部（第１キャリア１７と第２のキャリア２１との隙間）に形成されている。【００６４】
また、接着剤の厚さにより半導体増幅器１８とプレーナ光波回路２２の光軸方向の位置ズレが発生しないように、第１のキャリア１７又は第２のキャリア２１の接着面を図７（ａ）〜（ｃ）に示した形状と同様の形状として、接着剤を塗布する箇所を約５μｍの段差部分とし、第１のキャリア１７と第２のキャリア２１との光軸に垂直な面同士を確実に固定し、半導体光増幅器１８とプレーナ光波回路２２との光軸方向の位置ズレを抑えた。【００６５】
なお、第１のキャリア１７の中央部の約５μｍの段差部分は、接着剤を塗布、硬化させ、接着強度を高めるためのものである。
さらに、半導体光増幅器１８とプレーナ光波回路２２の光が通る箇所に接着剤が流れないように、幅０．５ｍｍ、深さ０．１ｍｍの溝を第１のキャリア１７に設け、接着剤の流れを防いでいる。【００６６】
第１の光デバイスユニット３と第２の光デバイスユニット４とを紫外線照射にて固定した後、接着剤の未硬化部の硬化と内部応力の緩和とのために、８５℃で２時間加熱した。【００６７】
その後、図８に示した状態と同様に、第１の光デバイスユニット３と第２の光デバイスユニット４とをパッケージ１１内のペルチェ素子１２上に固着し、光ファイバ１５に不図示の光パワーメータを接続して光出力を確認しながら、光出力が最大となるように位置を調整した。【００６８】
まず、ファイバサポート１３をＸ、Ｙ方向に移動させて位置を調整した後、ファイバサポート１３をＹＡＧレーザ溶接によってパッケージ１１に固定し、続いてフェルール１４をＺ方向に移動させて位置を調整した後フェルール１４をＹＡＧレーザ溶接によってファイバサポート１３に固定した。上記の各接着部に対する紫外線の照射条件は、十分な接着強度が得られ、接着したときの位置ズレが最小となるように照射強度、照射時間、出力分布を予め実験的に調査し、最適化した条件である。【００６９】
このようにして形成した光送信モジュールは、光軸方向の剛性が高く、光軸がずれにくい。これは、外部共振型自体の構造がプレーナ光波回路で実現でき、それにより、光送信モジュール自体の長さが短くなり、力学的に光軸方向の剛性が高くなるためである。
また、低価格化が可能となり、製造効率が向上し、さらには、製造歩留まりが向上する。これは、構成部品を最小限の点数に抑えることができ、その結果、製造工程を短く、製造原価を低くできるためである。
また、小型化、軽量化及び集積化が可能である。これは、構成部品を最小限の点数に抑えることができ、それらを設置するのに要するスペースが縮小されるためである。
また、光出力の損失が最小限に抑えられる。これは、ミラーなどの光部品を最小限に使用しているため、光部品を通過する際の光の減衰、ケラレ損の発生が最小限に抑えられるためである。【００７０】
〔第２の実施形態〕
本発明を好適に実施した第２の実施形態について説明する。図１０は、本実施形態に係る光送信モジュールの断面図、図１１は、光送信ユニットの斜視図である。
本実施形態に係る光送信モジュールは、ペルチェ素子が二つに分割されており、第１のキャリア１１７と第２のキャリア１２１とのそれぞれ固着された構成である点で第１の実施形態と相違する。【００７１】
このような構成とすることで、
（１）第１の光デバイスユニット３と第２の光デバイスユニット４とを、それぞれ個別に温度制御できる。
（２）第１の光デバイスユニット３と第２の光デバイスユニット４との底面の高さの差をそれぞれペルチェ素子１１２、ペルチェ素子１１２ａで吸収できる。
という利点がある。【００７２】
この他に関しては第１の実施形態と同様であるため、重複する説明は割愛する。【００７３】
本実施形態に係る光送信モジュールの構成の一例について説明する。ここで説明する構成は、第１の光デバイスとして半導体光増幅器１８、第２の光デバイスとしてプレーナ光波回路２２、第１のキャリア上に設置するレンズとして角形非球面レンズ２０を適用し、ペルチェ素子を二つに分割したものである。【００７４】
ペルチェ素子を分割することにより、第１の光デバイスユニット３と第２の光デバイスユニット４とを、それぞれ個別に温度制御できる。また、第１の光デバイスユニット３と第２の光デバイスユニット４の底面の高さの差をペルチェ素子１２及び１２ａで吸収できる。【００７５】
〔第３の実施形態〕
本発明を好適に実施した第３の実施形態について説明する。図１２は、本実施形態に係る光送信モジュールの断面図、図１３は、光送信ユニットの斜視図である。
本実施形態に係る光送信モジュールは、第２の実施形態にかかる光送信モジュールとほぼ同様の構成であるが、第１のキャリア１１７と第２のキャリア１２１との接触面積が広くなっている点で相違する。【００７６】
このような構成とすることで、第２の実施形態での利点に加え、
（１）第１のキャリア１１７と第２のキャリア１２１との接着面積を大きくとることができ、接着強度を向上させることができる。
（２）プッシャ３５で第２のキャリア１２１を押さえる際の安定性を高められる。
（３）第１の光デバイス１１８と第２の光デバイス１２２との光軸調芯をスムーズに行える。
という利点がある。【００７７】
この他に関しては第２の実施形態と同様であるため、重複する説明は割愛する。【００７８】
本実施形態に係る光送信モジュールの構成の一例について説明する。ここで説明する構成は、第１の光デバイスとして半導体光増幅器１８、第２の光デバイスとしてプレーナ光波回路２２、第１のキャリア上に設置するレンズとして角形非球面レンズ２０を適用し、ペルチェ素子を二つに分割したものである。【００７９】
第２の実施形態において示した構成例と比較して第１の光デバイスユニット３と第２の光デバイスユニット４との接触面積が大きくなっているため、第１のキャリア１７と第２のキャリア１９との接着面積が大きく確保され、接着強度がさらに高められている。また、プッシャ３５で第２のキャリア２１を押さえる際の安定性がより向上している。しかも、半導体増幅器１８とプレーナ光波回路２２との光軸調芯をスムーズに行える。【００８０】
〔第４の実施形態〕
本発明を好適に実施した第４の実施形態について説明する。図１４は、本実施形態に係る光送信ユニットの斜視図である。
本実施形態に係る光送信ユニットは、第１の実施形態とほぼ同様であるが、第１のキャリア１１７と第２のキャリア１２１との上方に接着面積が拡大されている点で相違する。【００８１】
本実施形態に係る光送信モジュールの構成の一例について説明する。
第１のキャリア１７と第２のキャリア２１との接着面を光送信モジュール２の上方へ拡大したことにより、第１のキャリア１７と第２のキャリア２１との接着面積が大きくなり、接着強度が高められている。また、プッシャ３５で第２のキャリア２１を押さえる際の安定性がさらに高まる。しかも、半導体光増幅器１８とプレーナ光波回路２２との光軸調芯をスムーズに行える。【００８２】
〔第５の実施形態〕
本発明を好適に実施した第５の実施形態について説明する。図１５は、本実施形態に係る光送信ユニットの斜視図である。
本実施形態に係る光送信ユニットは、第３の実施形態とほぼ同様であるが、第３のキャリア１１７と第２のキャリア１２１との接着面積が上下両方向に拡大されている点で相違する。【００８３】
本実施形態に係る光送信モジュールの構成の一例について説明する。
第１のキャリア１７と第２のキャリア２１との接着面を光送信モジュール２の上方へ拡大することにより、第１のキャリア１７と第２のキャリア２１との接着面積が大きく確保され、接着強度がさらに高まる。また、プッシャ３５で第２のキャリア２１を押さえる際の安定性が高まる。さらに、半導体光増幅器１８とプレーナ光波回路２２との光軸調芯を一層スムーズに行える。【００８４】
〔第６の実施形態〕
本発明を好適に実施した第６の実施形態について説明する。図１６は、本実施形態にかかる光送信ユニットの斜視図である。
本実施形態にかかる光送信ユニットの構成は、第１の実施形態とほぼ同様であるが、接着部となる形状を第１のキャリア１１７側に設けている。なお、ペルチェ素子は一つ又は二分割したものを適用できる。【００８５】
このような構成としても、第１の実施形態又は第２の実施形態と同様の効果が得られる。【００８６】
〔第７の実施形態〕
本発明を好適に実施した第７の実施形態について説明する。図１７は、本実施形態にかかる光送信ユニットの斜視図である。
本実施形態にかかる光送信ユニットは、第４の実施形態と同様に接触部分を上方向に拡大した構成であるが、接着部となる形状を第１のキャリア１１７側に設けている。【００８７】
このような構成としても、第４の実施形態と同様の効果が得られる。【００８８】
〔第８の実施形態〕
本発明を好適に実施した第８の実施形態について説明する。図１８は、本実施形態にかかる光送信ユニットの斜視図である。
本実施形態にかかる光送信ユニットは、第３の実施形態と同様に接触部分を下側に拡大した構成であるが、接着部となる形状を第１のキャリア１１７側に設けている。【００８９】
このような構成としても第３の実施形態と同様の効果が得られる。【００９０】
〔第９の実施形態〕
本発明を好適に実施した第９の実施形態について説明する。図１９は、本実施形態にかかる光送信ユニットの斜視図である。
本実施形態にかかる光送信ユニットは、第５の実施形態と同様に接触部分を上下双方に拡大した構成であるが、接着部となる形状を第１のキャリア１１７側に設けている。【００９１】
このような構成としても、第５の実施形態と同様の効果が得られる。【００９２】
なお、上記各実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれらに限定されることなく様々な変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明を好適に実施した第１の実施形態にかかる光送信モジュールの構成を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る光送信モジュールに適用される光送信ユニットの構成を示す斜視図である。
【図３】複合材料で形成された第２のキャリアの構成を示す図である。
【図４】第１の光デバイスユニットと第２の光デバイスユニット４の固定方法を示す図である。
【図５】プッシャによって押圧する領域を示す図である。
【図６】接着部の位置を示す図である。
【図７】第１のキャリアの端面の形状を示す図である。
【図８】第１の実施形態に係る光送信モジュールの構成例を示す図である。
【図９】第１の実施形態に係る光送信モジュールに適用される光送信ユニットの構成例を示す図である。
【図１０】本発明を好適に実施した第２の実施形態に係る光送信モジュールの構成を示す断面図である。
【図１１】第２の実施形態に係る光送信モジュールに適用される光送信ユニットの構成を示す斜視図である。
【図１２】本発明を好適に実施した第３の実施形態に係る光送信モジュールの構成を示す断面図である。
【図１３】第３の実施形態に係る光送信モジュールに適用される光送信ユニットの構成を示す斜視図である。
【図１４】本発明を好適に実施した第４の実施形態に係る光送信モジュールに適用される光送信ユニットの構成を示す斜視図である。
【図１５】本発明を好適に実施した第５の実施形態に係る光送信モジュールに適用される光送信ユニットの構成を示す斜視図である。
【図１６】本発明を好適に実施した第６の実施形態に係る光送信モジュールに適用される光送信ユニットの構成を示す斜視図である。
【図１７】本発明を好適に実施した第７の実施形態に係る光送信モジュールに適用される光送信ユニットの構成を示す斜視図である。
【図１８】本発明を好適に実施した第８の実施形態に係る光送信モジュールに適用される光送信ユニットの構成を示す斜視図である。
【図１９】本発明を好適に実施した第９の実施形態に係る光送信モジュールに適用される光送信ユニットの構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００９４】
１    光送信モジュール
２    光送信ユニット
３    第１の光デバイスユニット
４    第２の光デバイスユニット
１１、１１１    パッケージ
１２、１２ａ、１１２，１１２ａ    ペルチェ素子
１３、１１３    ファイバサポート
１４、１１４    フェルール
１５、３３、１１５    光ファイバ
１６、１１６    結合レンズ
１７、１１７    第１のキャリア
１８    半導体光増幅器
１９、１１９    第１のサブキャリア
２０    角形非球面レンズ
２１、１２１    第２のキャリア
２２    プレーナ光波回路
３２    把持具
３４    ファイバ結合レンズ
３５    プッシャ
３５ａ    押さえ領域
４１    紫外線照射部
４２    紫外線非照射部
１１８    第１の光デバイス
１２０    レンズ
１２２    第２の光デバイス
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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