(57)【要約】光デバイス（１０Ａ）は、ＰＤアレイ（２８）のサブマウント（３０）側にはアノード電極及びカソード電極がＡｕ電極パターン（１０４）で形成され、サブマウント（３０）の実装面（３０ａ）には共通のカソード電極と各チャンネルのアノード電極がＡｕ電極パターン（６４）で形成されている。ＰＤアレイ（２８）に形成されたＡｕ電極パターン（１０４）とサブマウント（３０）のＡｕ電極パターン（６４）とは、導電層（１０６）によって電気的に接続され、ＰＤアレイ（２８）とサブマウント（３０）の実装面（３０ａ）との間隙（１１０）のうち、活性層（２６）と対応する部分の間隙（第１間隙）（１１２）と該第１間隙（１１２）の近傍周囲の間隙（第２間隙）（１１４）が空気（１１６）となっている。
2004057679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｖ溝（１４）が形成された第１の基板（１２）と、
前記第１の基板（１２）の前記Ｖ溝（１４）に固定され、かつ、反射機能が設けられた１以上の光ファイバ（１５）と、
前記光ファイバ（１５）のクラッド外のうち、少なくとも前記反射機能によって発生した反射光（２４）の光路上に接着層（６０）を介して固着された光素子（２８）と、
主面（３０ａ）に前記光素子（２８）を実装するための第２の基板（３０）とを有し、
前記第２の基板（３０）の前記主面（３０ａ）と前記光素子（２８）との間隙（１１０）のうち、少なくとも前記光素子（２８）の活性層（２６）と前記第２の基板（３０）の前記主面（３０ａ）との間隙（１１２）に光反射材が存在しないことを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
請求項１記載の光デバイスにおいて、
前記光素子（２８）の活性層（２６）と前記第２の基板（３０）の前記主面（３０ａ）との間隙（１１２）の屈折率が前記光素子（２８）表面の屈折率よりも低いことを特徴とする光デバイス。
【請求項３】
請求項１又は２記載の光デバイスにおいて、
前記光素子（２８）の活性層（２６）と前記第２の基板（３０）の前記主面（３０ａ）との間隙（１１２）に異方性導電材料（１２０）が充填されていることを特徴とする光デバイス。
【請求項４】
請求項３記載の光デバイスにおいて、
前記第２の基板（３０）の前記主面（３０ａ）と前記光素子（２８）との間隙（１１０）のうち、少なくとも前記光素子（２８）の活性層（２６）と前記第２の基板（３０）の前記主面（３０ａ）との間隙（１１２）を除く部分に電極層（１０６）が介在されていることを特徴とする光デバイス。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の光デバイスにおいて、
少なくとも前記光素子（２８）の活性層（２６）と前記第２の基板（３０）の前記主面（３０ａ）との間隙（１１２）が２０μｍであることを特徴とする光デバイス。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の光デバイスにおいて、
前記反射光（２４）の前記光素子（２８）への入射角度が鉛直方向に対して１０°以上であることを特徴とする光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、１つ以上の光ファイバを有する光ファイバアレイを具備した光デバイスに関し、特に、光ファイバを伝搬する信号光を途中でモニタする場合に好適な光デバイスに関する。
【背景技術】  近時、ファイバアンプを用いた波長多重通信の発達に伴い、アンプ特性確保のため、各波長の光量をフォトダイオード（ＰＤ）でモニタし、光量を調整した上でアンプにて増幅させるという方式が採られるようになってきている。
このモニタには各種方法が知られているが、各光ファイバにモニタデバイスを搭載するため、モニタデバイスだけでかなりの大きさを必要としている。
そのため、モニタデバイスの小型化、高密度化が望まれている。また、モニタする際に、信号光の一部を取り出して行うようにしているが、信号光を大きく減衰させることなくモニタリングできるものが望まれている。
従来では、例えば特開２００１−２６４５９４号公報に示すような技術が提案されている。この技術は、ガラス基板のＶ溝内に光ファイバを配置し、その後、ガラス基板に対して光ファイバを（その光軸に対して）斜めに横切るように平行溝を形成する。そして、前記平行溝内に光反射基体（光学部材）を挿入し、その隙間に紫外線硬化樹脂（接着剤）を充填するようにしている。
これにより、光ファイバを伝搬する信号光のうち、光反射基体で反射した光成分（反射光）がクラッド外に取り出されることになる。従って、この反射光を例えば受光素子にて検知することで、信号光のモニタが可能となる。
ところで、光ファイバ上にＰＤを配置する場合、そのほとんどは単心であり、金属製のパッケージタイプのＰＤを配置する場合が多かった（例えば特開平１０−３００９３６号公報、特開平１１−１３３２５５号公報、国際公開第９７／０６４５８号パンフレット参照）。これは単心なので空間的制約が少ないことと、金属製のパッケージタイプのＰＤは市場に多く出回っており、価格・信頼性等での実績が大きいことによる。
一方、多心の場合は、金属製のパッケージタイプのＰＤを用いることは難しい。特に、光ファイバの配列ピッチが２５０μｍ等のように高密度な実装を要求される場合は、複数のベア（裸）のフォトダイオードが配列されたフォトダイオードアレイ（ＰＤアレイ）を設置する必要がある。
この場合、ＰＤアレイからの電極信号の導出を考慮すると、ＰＤアレイを配線基板（サブマウント）に実装し、該サブマウントを多心の光ファイバアレイに実装することが考えられる。
しかし、あるチャンネルからの反射光のうち、ＰＤアレイの活性層を外れた光や活性層を抜けた光がＰＤアレイやサブマウントの実装面（ＰＤアレイが実装された面）において反射し、迷光となって他のチャンネルに入射することにより、クロストークが発生するおそれがある。
これは、ＰＤアレイ及び／又はサブマウントの実装面に、高い反射率を有する材料である電極パターン又は実装用の半田層が存在することから引き起こされる。
また、上述の問題は、特に、反射光がＰＤアレイに対して斜め方向から入射される場合に発生する。つまり、垂直入射の場合、反射光がＰＤアレイの活性層に対して垂直に入射するため、同じチャンネル（所望のチャンネル）に再結合され、クロストークの問題にはならない。これが斜め入射の場合、反射光は高い反射率を有する材料に当たるので、以降、迷光となってしまい、クロストークの問題となる。
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、反射光が斜めに入射しても、クロストークの低減を有効に図ることができる光デバイスを提供することを目的とする。
【発明の開示】
本発明に係る光デバイスは、Ｖ溝が形成された第１の基板と、前記第１の基板の前記Ｖ溝に固定され、かつ、反射機能が設けられた１以上の光ファイバと、前記光ファイバのクラッド外のうち、少なくとも前記反射機能によって発生した反射光の光路上に接着層を介して固着された光素子と、主面に前記光素子を実装するための第２の基板とを有し、前記第２の基板の前記主面と前記光素子との間隙のうち、少なくとも前記光素子の活性層と前記第２の基板の前記主面との間隙に光反射材が存在しないことを特徴とする。
つまり、前記第２の基板の前記主面と前記光素子との間隙のうち、光素子の活性層と第２の基板の主面との間隙（第１間隙）と、該第１間隙の近傍周囲の間隙（第２間隙）に金属等の光反射材が存在しない構成とすることで、光素子や第２の基板の前記主面のうち、これらの第１間隙及び第２間隙に対応する部分での反射を抑えることができる。これにより、反射光が斜めに入射しても、つまり、前記反射光の光素子への入射角度が鉛直方向に対して１０°以上であってもクロストークの低減を有効に図ることができる。
そして、前記構成において、前記光素子の活性層と前記第２の基板の前記主面との間隙の屈折率が前記光素子の屈折率よりも低いことが好ましい。これにより、まず、反射光は前記第１間隙及び第２間隙に入った段階で回折で拡がるか散乱することになる。反射光が拡がれば反射光線密度が薄まり、迷光となって他チャンネルに入射したとしてもその成分は小さいものになっているため、クロストークとして検出されるまでには至らない。
第１間隙及び第２間隙において大きな回折を得るためには、屈折率の低い材料が充填されていればよく、最も好ましいのは空気である。しかしながら、空気等の低屈折率材の場合、確かに透過光は回折による光の拡がりを得ることができるが、光素子と空気との屈折率差による反射成分が発生する。この反射光は、金属物質に対する反射光よりはかなり小さいが、場合によっては問題となる。
そこで、第１間隙及び第２間隙の屈折率をある程度光素子の表面に合わせ、かつ第１間隙及び第２間隙中で散乱による光の拡がりを得るような状態にしておくことが好ましい。間隙の屈折率は、光素子表面の屈折率の±３０％以下であると好ましい。
これにより、光素子と第１間隙及び第２間隙との界面での反射を抑えることができ、しかも、第１間隙及び第２間隙での反射光の拡がりを得られ、その結果、クロストークが非常に小さいという特性を得ることができる。
第１間隙及び第２間隙において散乱を得る手段としては、例えば、材料中に粒子が点在するような状態であれば、この粒子で反射光が散乱され所望の散乱を得ることができる。粒子同士が接触してしまうほど高密度な状態であると逆に反射が大きくなってしまうので、部分的には接触していたとしても、マクロ的に見て点在する状態が好ましい状態である。
このような材料として異方性導電材料が挙げられる。異方性導電材料、例えば異方性導電ペーストは、Ａｕ（金）などの導電材料をコーティングした直径３μｍ程度の球状ポリマーが点在しているので、第１間隙及び第２間隙中で散乱を得るのに適した材料といえる。
更に、前記第２の基板の前記主面と前記光素子との間隙のうち、前記第１間隙及び第２間隙を除く部分（反射の光路になんら影響を与えない部分）に電極層を介在させると、異方性導電材料は熱圧着することにより、Ａｕなどの電極パターンが盛り上がっている電極間は、導電性材料をコーティングした球状ポリマーにより導通する。一方、電極層から遠い部分は前記ポリマーが互いに接することなく、しかも、密度が低く、点在した状態となる。つまり、電極層が第１間隙及び第２間隙の周辺に配されることにより、より好ましい状態を実現することが可能となる。
その結果、異方性導電材料により、光素子とサブマウントとの間の電極の導通と反射光の散乱の両方を得ることが可能となる。
上述したように、回折にしろ散乱にしろ、第１間隙及び第２間隙での光の拡がりを得ることが目的である。つまり、第１間隙及び第２間隙の間隔が長いとよりその効果を得ることができる。この観点からこの間隙は２０μｍ以上とすることが好ましい。
この間隔を得るためには、例えばスペーサ等を配すればよいが、この観点からも上述のように電極層が配されていれば、電極層がスペーサの役割も果たすので好ましいといえる。
【図面の簡単な説明】  図１は、第１の実施の形態に係る光デバイスの要部を光ファイバの光軸と直交する面に沿って切断して示す断面図である。
図２は、第１の実施の形態に係る光デバイスの要部を光ファイバの光軸に沿って切断して示す断面図である。
図３は、第１の実施の形態に係る光デバイスにおけるＰＤアレイのサブマウントへの実装形態を示す断面図である。
図４は、第２の実施の形態に係る光デバイスにおけるＰＤアレイのサブマウントへの実装形態を示す断面図である。
図５は、第３の実施の形態に係る光デバイスにおけるＰＤアレイのサブマウントへの実装形態を示す断面図である。
図６は、実施例に係る光デバイスの要部を示す断面図である。
図７は、実施例に係る光デバイスにて使用した裏面入射型のＰＤアレイを示す説明図である。
図８は、サブマウントの下面にＰＤアレイを実装した状態を示す断面図である。
図９は、ＰＤアレイが実装されたサブマウントを光ファイバアレイに実装してオプティカルヘッドとした状態を示す斜視図である。
図１０は、サブマウントの電極パッドとパッケージのピンとをワイヤボンディングした状態を示す斜視図である。
図１１は、オプティカルヘッドにリングとブーツを固定し、更に、オプティカルヘッドを樹脂封止した状態を示す斜視図である。
図１２は、リングの上面開口部に蓋を固定して光デバイスを完成させた状態を示す斜視図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明に係る光デバイスを例えばインライン型パワーモニタモジュールに適用したいくつかの実施の形態を図１〜図１２を参照しながら説明する。
第１の実施の形態に係る光デバイス１０Ａは、基本的には、図１及び図２に示すように、ガラス基板１２と、該ガラス基板１２に設けられた複数のＶ溝１４に固定され、それぞれ反射部３３が設けられた複数の光ファイバ１５からなる光ファイバアレイ１６と、各光ファイバ１５を透過する光２２のうち、少なくとも反射部にて発生された光（反射光）２４の光路上に接着層６０を介して固着され、前記反射光２４を検出するＰＤ（フォトダイオード）アレイ２８と、該ＰＤアレイ２８を実装するための配線基板（サブマウント）３０とを有し、該サブマウント３０は、ＰＤアレイ２８の実装面３０ａがガラス基板１２に対向させて設置されて構成されている。
なお、ここでは、複数の光ファイバ１５にて光ファイバアレイ１６を構成した例を示しているため、「各光ファイバ１５」というときは、「４本の光ファイバの各々」という意味になる。しかし、１本の光ファイバ１５でも光ファイバアレイ１６を構成することができるため、この場合、「各光ファイバ」あるいは「複数の光ファイバ」は、「１本の光ファイバ」と読み替えればよい。
そして、ＰＤアレイ２８は、図３に示すように、表面入射型の構成を有する。即ち、このＰＤアレイ２８は、基板２９と該基板２９に形成されたチャンネル数に対応する数の活性層２６とを有し、複数の活性層２６は、基板２９のうち、光ファイバアレイ１６（図１参照）に近接、対向する部分に形成されている。ＰＤアレイ２８の上面（サブマウント３０と対向する面）及び下面（光ファイバアレイ１６と対向する面）のうち、それぞれ活性層２６と対応する部分には反射防止膜（ＡＲコート）１００及び１０２が形成されている。
ＰＤアレイ２８のサブマウント３０側には、アノード電極及びカソード電極がＡｕ電極パターン１０４で形成され、サブマウント３０の実装面３０ａには共通のカソード電極と各チャンネルのアノード電極がＡｕ電極パターン６４で形成されている。
ＰＤアレイ２８に形成されたＡｕ電極パターン１０４とサブマウント３０のＡｕ電極パターン６４とは、例えば半田層、ＡＣＰ（異方性導電ペースト）、ＡＣＦ（異方性導電フィルム）等の導電層１０６によって電気的に接続されている。なお、上述のＰＤアレイ２８は、カソードコモンのものを使用したが、アノードコモンのものを使用しても同様の効果を得ることができる。
そして、この第１の実施の形態に係る光デバイス１０Ａは、ＰＤアレイ２８とサブマウント３０の実装面３０ａとの間隙１１０のうち、活性層２６と対応する部分の間隙（第１間隙）１１２と該第１間隙１１２の近傍周囲の間隙（第２間隙）１１４が空気１１６となっている。
この構成により、あるチャンネルからの反射光２４のうち、ＰＤアレイ２８の活性層２６を外れた光や活性層２６を抜けた光は、第１間隙１１２及び第２間隙１１４における空気１１６とＰＤアレイ２８における基板２９との界面や、第１間隙１１２及び第２間隙１１４における空気１１６と反射防止膜１０２との界面、並びに第１間隙１１２及び第２間隙１１４における前記空気１１６を通ってサブマウント３０の実装面３０ａに到達する。
このサブマウント３０の実装面３０ａは、Ａｕ電極パターン６４のような高い反射率をもった面ではないため、ＰＤアレイ２８やサブマウント３０の実装面３０ａのうち、これらの第１間隙１１２及び第２間隙１１４に対応する部分での反射を抑えることができる。これにより、反射光２４が斜めに入射しても、つまり、反射光２４のＰＤアレイ２８への入射角度が鉛直方向に対して１０°以上であってもクロストークの低減を有効に図ることができる。
ところで、例えばＰＤアレイ２８の基板２９がＩｎＰで構成されている場合、基板２９の屈折率は３．２程度で、基板２９の表面に反射防止膜１０２としてＳｉＮを成膜した場合、該反射防止膜１０２の屈折率は１．９程度となる。
反射光２４は、ＰＤアレイ２８の基板２９や反射防止膜１０２を抜けてくることになるが、第１間隙１１２及び第２間隙１１４において反射光２４が回折で拡がるか、散乱により拡がることが好ましい。反射光２４が拡がれば反射光２４の線密度が薄まり、迷光となって他のチャンネルに入射したとしてもその成分は小さいものになっているからである。
第１間隙１１２及び第２間隙１１４において大きな回折を得るためには屈折率の低い材料が充填されていればよいが、この第１の実施の形態では、ＰＤアレイ２８の基板２９や反射防止膜１０２の各屈折率よりも低い空気１１６を充填させているため、第１間隙１１２及び第２間隙１１４において大きな回折を得ることができる。
そして、サブマウント３０は、セラミック多結晶材であることが好ましい。金属製の場合、反射率も高いが、金属なので反射光の散乱も小さく、迷光となりやすい。これに対し、サブマウント３０がセラミック多結晶材であれば、たとえサブマウント３０の実装面３０ａがＡｕ電極パターン６４の形成のために鏡面に近い面であったとしても、結晶粒界により光の散乱が起こる。このため、迷光として、他のチャンネルに入射する反射光量は小さくなり、クロストークの問題を低減できる。
なお、空気１１６等の低屈折率材の場合、確かに反射光２４は、回折による光の拡がりを得ることができるが、屈折率差による反射成分が発生する。この反射は、金属物質での反射よりはかなり小さいが、場合によっては問題となる。
そこで、第１間隙１１２及び第２間隙１１４の屈折率をある程度ＰＤアレイ２８における基板２９の屈折率に合わせ、かつ、第１間隙１１２及び第２間隙１１４で散乱による光の拡がりを得るような状態にしておくことが好ましい。第１間隙１１２及び第２間隙１１４の屈折率は、ＰＤアレイ２８における基板２９の屈折率の±３０％以下であると好ましい。この第１の実施の形態では、ＰＤアレイ２８の表面（サブマウント３０と対向する面）にＳｉＮ等の反射防止膜１０２を形成するようにしたので、好ましい屈折率差を実現させることができる。
従って、ＰＤアレイ２８と第１間隙１１２及び第２間隙１１４との界面での反射を抑えることができ、しかも、第１間隙１１２及び第２間隙１１４での反射光２４の拡がりを得られ、その結果、クロストークが非常に小さいという特性を得ることができる。
次に、第２の実施の形態に係る光デバイス１０Ｂについて図４を参照しながら説明する。
この第２の実施の形態に係る光デバイス１０Ｂは、上述した第１の実施の形態に係る光デバイス１０Ａとほぼ同様の構成を有するが、図４に示すように、第１間隙１１２及び第２間隙１１４に、ＡＣＰ（異方性導電ペースト）あるいはＡＣＦ（異方性導電フィルム）等の異方性導電材料１２０を充填している点で異なる。
この場合、異方性導電材料１２０は、該材料１２０中に金などの導電材料をコーティングした球状ポリマーが点在するような状態となっており、これら粒子で反射光２４が散乱され所望の散乱を得ることができる。なお、粒子同士が接触してしまうほど高密度な状態であると逆に反射が大きくなってしまうので、部分的には接触していたとしても、マクロ的に見て点在する状態が好ましい。
このように、第２の実施の形態に係る光デバイス１０Ｂにおいても、第１の実施の形態に係る光デバイス１０Ａと同様に、ＰＤアレイ２８と第１間隙１１２及び第２間隙１１４との界面での反射を抑えることができ、しかも、第１間隙１１２及び第２間隙１１４での反射光２４の拡がりを得られ、その結果、クロストークが非常に小さいという特性を得ることができる。
次に、第３の実施の形態に係る光デバイス１０Ｃについて図５を参照しながら説明する。なお、図４と対応する部分については同じ符号を付してその重複説明を省略する。
この第３の実施の形態に係る光デバイス１０Ｃは、図５に示すように、ＰＤアレイ２８が裏面入射型の構成を有する点で異なる。
即ち、このＰＤアレイ２８は、基板２９と該基板２９に形成されたチャンネル数に対応する数の活性層２６とを有し、複数の活性層２６は、基板２９のうち、サブマウント３０に近接し、該サブマウント３０の実装面３０ａと対向する部分に形成されている。
また、この光デバイス１０Ｃは、ＰＤアレイ２８に形成されたＡｕ電極パターン１０４とサブマウント３０のＡｕ電極パターン６４とは、例えばＡＣＰ（異方性導電ペースト）、ＡＣＦ（異方性導電フィルム）等の導電層１０６とＡｕバンプ１２２によって電気的に接続されている。
また、この第３の実施の形態に係る光デバイス１０Ｃにおいては、第２の実施の形態に係る光デバイス１０Ｂと同様に、第１間隙１１２及び第２間隙１１４に、ＡＣＰ（異方性導電ペースト）あるいはＡＣＦ（異方性導電フィルム）等の異方性導電材料１２０が充填されている。
従って、この光デバイス１０Ｃにおいては、第２の実施の形態に係る光デバイス１０Ｂと同様に、ＰＤアレイ２８と第１間隙１１２及び第２間隙１１４との界面での反射を抑えることができ、しかも、第１間隙１１２及び第２間隙１１４での反射光２４の拡がりを得られ、その結果、クロストークが非常に小さいという特性を得ることができる。
更に、この光デバイス１０Ｃにおいては、サブマウント３０の実装面３０ａとＰＤアレイ２８との間隙１１０のうち、第１間隙１１２及び第２間隙１１４を除く部分（反射光２４の光路になんら影響を与えない部分）にＡｕバンプ１２２を介在させるようにしている。従って、第１間隙１１２及び第２間隙１１４に充填された異方性導電材料１２０中の球状ポリマーが前記Ａｕバンプ１２２に引き寄せられることになる。
そのため、異方性導電材料１２０のうち、Ａｕバンプ１２２の周辺は球状ポリマーが接し合う程度に密度が高くなり、Ａｕバンプ１２２から遠い部分（例えば第１間隙１１２の部分）は、球状ポリマーの密度が低く適度に点在した状態となる。この状態は反射光２４の散乱には適した状態であり、第１間隙１１２及び第２間隙１１４での反射光２４の更なる拡がりを得ることができる。
その結果、前記異方性導電材料１２０により、ＰＤアレイ２８とサブマウント３０との間の電気的導通と反射光２４の散乱の両方を得ることが可能となる。
上述したように、回折にしろ散乱にしろ、第１間隙１１２及び第２間隙１１４での反射光２４の拡がりを得ることを目的とする。つまり、第１間隙１１２及び第２間隙１１４の間隔Ｌが長ければ、よりその効果を得ることができる。この観点からこの間隙Ｌは２０μｍ以上とすることが好ましい。
この間隔Ｌを得るためには、例えばスペーサ等を配すればよいが、この観点からも上述のようにサブマウント３０とＰＤアレイ２８間に前記Ａｕバンプ１２２が配されていれば、Ａｕバンプ１２２がスペーサの役割も果たすので、第１間隙１１２及び第２間隙１１４の間隔ＬをＡｕバンプ１２２にて容易に調整することができ好ましい。
次に、第３の実施の形態に係る光デバイス１０Ｃの実施例について図６〜図１２を参照しながら説明する。
この実施例に係る光デバイス１０Ｃａは、図６に示すように、ガラス基板１２と、該ガラス基板１２に設けられた複数のＶ溝１４に固定された複数の光ファイバ１５からなる光ファイバアレイ１６と、該各光ファイバ１５の各上面からガラス基板１２にかけて設けられたスリット１８と、該スリット１８内に挿入された分岐部材２０と、各光ファイバ１５を透過する光２２のうち、少なくとも反射部３３にて発生された反射光２４の光路上に接着層６０を介して固着され、前記反射光２４を検出する活性層２６が複数配列されたＰＤアレイ２８と、該ＰＤアレイ２８が実装され、かつ、ＰＤアレイ２８を光ファイバアレイ１６に向けて固定するためのサブマウント３０と、少なくともＰＤアレイ２８を安定に固定するためのスペーサ３２とを有する。なお、スリット１８の２つの端面と分岐部材２０の表面及び裏面は光ファイバ１５を透過する光２２の一部を反射する反射部３３として機能することになる。
ここで、この実施例に係る光デバイス１０Ｃａの作製方法について説明する。まず、インラインの光ファイバアレイ１６に使用するガラス基板１２を研削加工にて作製した。
ガラス基板１２の材料は、ホウケイ酸ガラス材料（ここでは特にパイレックス（登録商標）ガラス）を使用した。ガラス基板１２の寸法は、長さ１６ｍｍ、厚さ１ｍｍとし、光ファイバアレイ１６を整列させるためのＶ溝１４は、２５０μｍピッチ、深さ約９０μｍにて１２本研削加工により形成した。
次に、光ファイバアレイ１６の組み立てを行った。光ファイバアレイ１６は２５０μｍピッチの１２芯テープ心線４６（図９参照）を用いた。１２芯テープ心線４６を、途中の被覆除去部（中剥き部）が１２ｍｍになるように中剥きし、ガラス基板１２のＶ溝１４へ載置し、紫外線硬化型接着剤５２（図９参照）にて固定した。
次に、光ファイバアレイ１６に対するスリット１８の加工を行った。スリット１８は厚さ３０μｍ、深さ２００μｍ、傾斜角度αは２０°（図６参照）とした。
次に、分岐部材２０の製作を行った。分岐部材２０の基板１２４は石英ガラスとした。この石英ガラス基板１２４に分岐用の多層膜１２６を形成した。傾斜設計は２０°、分岐比率は透過９３％、反射７％とした。この石英ガラス基板１２４に例えばＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３の多層膜１２６を蒸着法にて形成した。この多層膜１２６を付した石英ガラス基板１２４を６ｍｍ×２ｍｍの寸法に切断してチップ化した。チップ化した基板１２４を２５μｍまで研磨し、薄板加工を行った。
その後、前記分岐部材２０をスリット１８へ挿入し、紫外線硬化型接着剤を塗布、紫外線照射により硬化させて分岐部材２０の実装を行った。
ＰＤアレイ２８の設計は、下記の通りとした。まず、ＰＤアレイ２８のチャンネル数は１２ｃｈとし、寸法は、高さ１５０μｍ、幅４２０μｍ、長さ３ｍｍとした。
ＰＤアレイ２８の構造は、第３の実施の形態に係る光デバイス１０Ｃと同様に、裏面入射型を採用した。活性層２６の上部（サブマウント３０側）は異方性導電材料１２０を充填した。
裏面入射型のＰＤアレイ２８とした理由は、下記の通りである。即ち、例えば図３に示すような表面入射型のＰＤアレイ２８を使用した場合、裏面での反射を抑えたとしても、わずかな反射光２４が表面に到達して他のチャンネルの活性層２６に再結合する場合がある。これに対し、裏面入射型の場合、表面の反射光２４の一部はすぐ近傍の所定のチャンネルの活性層２６に吸収されるので、反射光２４がこれによりかなり低減するからである。
この裏面入射型のＰＤアレイ２８の入射面側（表面）には、図７に示すように、複数のφ７０μｍの入射窓５６を有する金属膜５８を付したメタルマスク構造を採用した。入射窓５６の径はφ４０〜８０μｍであることが望ましい。クロストークは−３０ｄＢという次元で問題となるため、そのごくわずかな光の他チャンネルへの入射でも問題となる。この視点に立った場合、反射光２４を見ると、スリット１８内の接着剤、スリット１８の端面、光ファイバ１５のコア、光ファイバ１５のクラッド、ＰＤアレイ２８を固定するための接着層６０など、様々な状態を抜けた上でＰＤアレイ２８に到達するので、回折や散乱の影響を受けている。更に、スリット１８の２つの端面や分岐部材２０の裏面でのわずかな反射等もそれに合成されてＰＤアレイ２８に到達する。このようなわずかな成分まで加味した場合、ＰＤアレイ２８へ入射してくる光はφ８０〜１００μｍ程度の広がりをもって入射してくる。この広がりをもったままＰＤアレイ２８へ入射してしまうと、一部の光は活性層２６からはみ出してしまうために、迷光の原因となってしまう。従って、ＰＤアレイ２８の入射面側において、開口を制限することでクロストーク特性を向上させることが可能となる。入射窓５６の寸法は、４０μｍ未満の場合、開口を絞りすぎてしまうために、ＰＤ受光効率（活性層２６での受光効率）を低下させる。８０μｍ以上の窓を開けてしまうと、クロストーク特性が悪化する。
なお、反射部３３からの反射光２４はある角度（鉛直方向に対して１０°以上の角度）をもってＰＤアレイ２８に入射するので、反射光２４が最適に活性層２６に入射する位置に入射窓５６を設けることはいうまでもない。
裏面入射型のＰＤアレイ２８の受光部分（活性層２６）はφ約６０μｍとした。受光部分（活性層２６）の大きさはφ４０〜８０μｍであることが望ましい。これは、４０μｍ未満の場合、受光部分（活性層２６）の大きさが小さすぎるためにＰＤ受光効率の低下が懸念される。８０μｍ以上の場合、迷光を拾いやすくなるためにクロストーク特性が悪化するおそれがあるためである。
また、図７に示すように、裏面入射型のＰＤアレイ２８におけるチャンネル間のブロックには、物理的な溝６２を形成することで個々の切り離しを行った。通常、こうしたチャンネル間のブロックには、ｎ型基板のチャンネル間にｐ型エリアを形成し、チャンネル間に障壁を形成する方法が考えられる。しかし、この実施例では、受光エリアの周囲に深さ２〜２０μｍの活性層２６の厚み以上の深さの物理的な溝６２を形成することでチャンネル間の切り離しをより確実にした。
また、サブマウント３０の取付け構成として、光ファイバ１５−ＰＤアレイ２８−サブマウント３０という構成を取った。光ファイバ１５−サブマウント３０−ＰＤアレイ２８という構成も取り得るが、この場合、サブマウント３０が光ファイバ１５とＰＤアレイ２８間に存在してしまうため、反射光２４の光路長が長くなり、反射光２４の拡がりが大きくなってしまい、ＰＤ受光効率やクロストークの観点で好ましくない。
光ファイバ１５−ＰＤアレイ２８−サブマウント３０という構成の場合、ＰＤアレイ２８を表面入射の状態とすると、表面からサブマウント３０への導通のためにワイヤボンディングが必要となる。この場合、ワイヤボンディングのために１００μｍ程度は空間が必要となる。この空間は、光ファイバ１５（石英）との屈折率整合や信頼性という意味で接着層６０で埋める必要がある。つまり、表面入射の場合、１００μｍもの接着層６０が光路に存在することになり、この接着層６０がＰＤＬや波長依存等特性に不安定性を招く。また、ワイアは通常Ａｕなどの金属を用いるため、そこに光が当ると光が散乱し、迷光になりクロストーク悪化の原因となる。
裏面入射の場合、理論的には光ファイバ１５にＰＤアレイ２８を接することも可能である。ＰＤアレイ２８と光ファイバ１５が接することは、物理的な欠陥を招くおそれがあるので１０μｍ程度は安全をみて、この空間を接着層６０とすればよい。
この両者の光学的光路長を比較する。活性層２６がＰＤアレイ２８の基板表面（光ファイバ１５と対向する面）に存在していると仮定すると、表面入射の場合が光ファイバ１５の表面と活性層２６との間の距離が１００μｍなので接着層６０の屈折率が石英と同じ１．４５とすると、１００／１．４５≒６９μｍとなる。裏面入射の場合、接着層６０の厚みを１０μｍ、一般的なＰＤアレイ２８の厚みを１５０μｍとすると、１０／１．４５＋１５０／３．５≒５０μｍとなり、光学的には裏面入射の方が光路長を短くでき、この観点からも好ましいといえる。
更に、表面入射と裏面入射の場合、活性層２６への光の入射角が大きく異なる。表面入射の場合、表面が窒化珪素（屈折率１．９４）のコーティングが施されている場合でもスリット１８の傾斜角αが２０°であるとＰＤアレイ２８への入射角は約３５°となる。これに対して、裏面入射の場合は１８．５°と表面入射の場合と比較して非常に小さい値となり、ＰＤ受光効率等の観点から好ましい。
次に、ＰＤアレイ２８のサブマウント３０への実装を行った。後述するように（図１０参照）、光ファイバアレイ１６側をパッケージ７２に搭載し、パッケージ７２のピン７４とサブマウント３０の電極パッドをワイヤボンディング７６で導通確保する構成とするために、図８に示すように、サブマウント３０の下面にＡｕ電極パターン６４を形成した。ＰＤアレイ２８の実装の形態は、サブマウント３０の下面にＰＤアレイ２８を配置し、スルーホール６６にて電極パターン６４をサブマウント３０の上面へ引き回す構成とした。従って、サブマウント３０の上面には、各電極パターン６４に応じてそれぞれ電極パッド６５が形成された形となる。なお、サブマウント３０の構成材料はＡｌ２Ｏ３とした。
異方性導電材料１２０は熱圧着することにより、該材料１２０内にあるＡｕなどの導電性物質をコーティングした直径３μｍ程度の球状ポリマーが、盛り上がったＡｕバンプ１２２と電極パターン６４にのみに挟まり、電極パターン６４とＡｕバンプ１２２との間に導通をもたらすのである。また、ＰＤアレイ２８に形成された入射窓５６（図７参照）の下にも異方性導電材料１２２内の球状ポリマーは残るが、球状ポリマーは、表面に導電性材料がコーティングされて構成されており、窓５６より出てきた光を散乱させることから、ＰＤアレイ２８内に戻っていくことを防ぐ役割も期待できる。
なお、サブマウント３０の下面のうち、活性層２６に対応する部分にも屈折率差による反射を抑える目的で反射防止膜（ＳｉＮ）１００のコーティングを行った。
次に、ＰＤアレイ２８の調芯を行った。具体的には、まず、図６に示すように、サブマウント３０に光ファイバアレイ１６とＰＤアレイ２８とのギャップを決定するためのスペーサ３２を取り付けた。
スペーサ３２の構成材料はホウケイ酸ガラス、この場合、特にパイレックス（登録商標）ガラス材料とした。また、ギャップ長は１０μｍに設定した。つまり、Ａｕバンプ１２２も含めＰＤアレイ２８の厚みが１９０μｍなので、スペーサ３２を２００μｍとした。
そして、反射光２４の光路となる光ファイバ１５の上部に必要量の接着層６０を塗布した。ＰＤアレイ２８とのアライメントは、光ファイバアレイ１６の両端のチャンネルに光を入射し、反射光２４のＰＤ受光パワー（両端チャンネルに対応する活性層２６での受光パワー）が最大になるように、アクティブアライメントにて行った。このときのＰＤ受光パワーのモニタは、両端チャンネルに対応する活性層２６からの出力を、サブマウント３０にプローブを当て、電流値を見ながら行った。その後、紫外線によりＰＤアレイ２８を光ファイバアレイ１６に固定した。この段階で、図９に示すオプティカルヘッド７０が完成する。
次に、図１０に示すように、オプティカルヘッド７０をパッケージ７２の中央部分に固着する、いわゆるダイボンディングを行った。
パッケージ７２は、１４ピンの金属製のパッケージを使用した。外寸は、長さ２０ｍｍ×幅１２．５ｍｍとした。このパッケージ７２にオプティカルヘッド７０を熱硬化型接着剤にて固定した。
次に、パッケージ７２の両側に固定された複数のピン７４とサブマウント３０の電極パッド６５（図８参照）間についてワイヤボンディングを行った。ワイヤ７６はφ２０μｍのＡｌ−Ｓｉワイヤを使用した。ワイヤ条件は、１ｓｔ側をパッケージ７２のピン７４とし、２ｎｄ側をサブマウント３０の電極パッド６５とした。
次に、図１１に示すように、オプティカルヘッド７０を囲むようにリング７８を固定し、オプティカルヘッド７０における光ファイバアレイ１６の導出部分にブーツ８０を固定し、更に、オプティカルヘッド７０に対して樹脂８２による封止を行った。
リング７８は、樹脂封止の際にダムの役割を果たす。リング７８の構成材料はステンレス材料を使用した。コスト削減の観点から樹脂成形品を用いてもよい。リング７８の高さは約４ｍｍとした。リング７８の固定には熱硬化型接着剤を使用した。また、ブーツ８０はゴム製の汎用ブーツをリング７８に固定した。
封止用の樹脂８２にはＳｉゲル材料を用いた。これをワイヤ７４が完全に覆われるようにポッティングし、紫外線照射と熱養生にて硬化させた。また、電極パッド６５（Ａｕ）とワイヤ７６（Ａｌ）の接触抵抗が高くなるパープルプレイグ（ｐｕｒｐｌｅ  ｐｌａｇｕｅ）が起こると、１５０℃程度までプロセス温度が上がらないのであれば、封止用の樹脂８２はなくてもよい。コスト低減のため、樹脂８２を減らす場合は、耐湿性を考え、ワイヤ７６のフット（圧着部分）からワイヤ７６の高さの１／３の程度まで埋まる範囲の量が望ましい。
次に、図１２に示すように、リング７８の上面開口部に蓋８４を被せて固定した。蓋８４はステンレス製の板を使用した。もちろん、コスト削減の観点から樹脂成形品を用いてもよい。蓋８４を熱硬化型接着剤にて固定し、完成品とした。
以上の工程を経て完成したインライン型パワーモニタモジュール（本実施例に係る光デバイス１０Ｃａ）について完成検査を実施した。
透過側特性、分岐側特性について各項目を検査した。透過側特性については挿入損失、偏光依存ロス、波長依存性について各チャンネルの特性を測定した。結果として、挿入損失＜０．８ｄＢ、偏光依存ロス＜０．０５ｄＢ、波長依存性＜０．１ｄＢと使用上問題ないレベルの結果を得た。
分岐側特性については、ＰＤ受光効率、ＰＤ受光効率の偏光依存性、波長依存性、ＰＤアレイ側のチャンネル間クロストークについて、各チャンネルの特性を測定した。その結果、ＰＤ受光効率５０〜７０ｍＡ／Ｗ、ＰＤ受光効率の偏光依存性＜０．３ｄＢ、波長依存性＜０．５ｄＢであり、実使用上問題のないレベルであることを確認した。また、クロストークについては、トータルクロストークとして検査を行った。すなわち、１２チャンネル中、いずれか１チャンネルを光らせた状態にて、他のチャンネルにどれだけの電流が流れたかの総和をとり、この入力チャンネルにおける電流と他チャンネルの電流の総和の比を１０ｌｏｇで表記した。その結果、いずれのチャンネルも−３４ｄＢ以下となり、極めて優れた特性を示すことが確認された。
なお、本発明に係る光デバイスは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【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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【国際調査報告】
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