(57)【要約】【課題】結合損失や分岐による損失を抑えた光導波路を提供する。【解決手段】光導波路１Ａは、コアとクラッドとを有し、基本モードと少なくとも２つ以上の高次のモードが伝播されるマルチモードの光導波路で、光が入力される入力部６を第１の出力部７ａと第２の出力部７ｂに分岐する分岐部８を備える。第１の出力部７ａ及び第２の出力部７ｂのコア径は、入力部６のコア径より相対的に狭く構成されると共に、入力部６と出力部７との間の分岐部８は、徐々にコア径が広がるテーパ形状を備えた構成とする。【選択図】        図１
2007193049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コアとクラッドとを有し、基本モードと少なくとも２つ以上の高次のモードが伝播されるマルチモードの光導波路であって、
前記コアは、
光が入力される入力部と、
光を出力する出力部と、
前記入力部を少なくとも２本以上の前記出力部に分岐する分岐部とを備え、
前記入力部は、当該入力部に光学的に結合される光伝播経路または発光素子からの入射光径に応じたコア径を有し、
前記出力部は、当該出力部に光学的に結合される光伝播経路または受光素子での受光径及び前記入力部のコア径より狭いコア径を有し、
前記分岐部は、前記入力部から前記出力部へと徐々にコア径が広がるテーパ形状を有して前記入力部と前記出力部との間を接続するか、もしくは、前記入力部から前記出力部まで同じコア径を有して前記入力部と前記出力部との間を接続した
ことを特徴とする光導波路。
【請求項２】
前記出力部のうち、少なくとも１本は直線導波路で構成される
ことを特徴とする請求項１記載の光導波路。
【請求項３】
前記入力部と前記出力部の少なくとも１本に、前記光伝播経路として光ファイバが結合される
ことを特徴とする請求項１記載の光導波路。
【請求項４】
前記入力部または前記出力部の少なくとも一方に、前記光ファイバが挿入され、この光ファイバを位置調芯して結合させるファイバガイド溝を備えた
ことを特徴とする請求項３記載の光導波路。
【請求項５】
前記コア及びクラッドは、感光性を有した高分子材料で作製される
ことを特徴とする請求項１記載の光導波路。
【請求項６】
前記コア及びクラッドは、感光性を有した高分子材料で作製され、前記ファイバガイド溝がフォトリソグラフィプロセスで形成される
ことを特徴とする請求項４記載の光導波路。
【請求項７】
コアとクラッドとを有し、基本モードと少なくとも２つ以上の高次のモードが伝播されるマルチモードの光導波路と、
光が入力される前記コアの入力部に光学的に結合される光伝播経路と発光素子の何れか、または光伝播経路と発光素子の双方と、
光を出力する前記コアの出力部に光学的に結合される光伝播経路と受光素子の何れか、または光伝播経路と受光素子の双方とを備えた光モジュールであって、
前記コアは、
前記入力部を少なくとも２本以上の前記出力部に分岐する分岐部を備え、
前記入力部は、当該入力部に結合される前記光伝播経路または前記発光素子からの入射光径に応じたコア径を有し、
前記出力部は、当該出力部に結合される前記光伝播経路または前記受光素子での受光径及び前記入力部のコア径より狭いコア径を有し、
前記分岐部は、前記入力部から前記出力部へと徐々にコア径が広がるテーパ形状を有して前記入力部と前記出力部との間を接続するか、もしくは、前記入力部から前記出力部まで同じコア径を有して前記入力部と前記出力部との間を接続した
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項８】
前記光導波路は、前記入力部が交差する端部と前記出力部が交差する端部の少なくとも一方を傾斜させて反射面が形成され、
前記反射面と対向させて、前記発光素子と前記受光素子の少なくとも一方が実装される
ことを特徴とする請求項７記載の光モジュール。
【請求項９】
前記光導波路は、前記入力部に前記発光素子が結合されると共に、前記出力部のうちの１本に前記受光素子が結合され、前記発光素子から出射された光を前記受光素子で受光して、光の出力をモニタする
ことを特徴とする請求項７記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光が伝播されるコアを少なくとも２本以上に分岐して、入力部に入力された光を複数の出力部から出力する光導波路、及び、この光導波路を備え、音声信号や映像信号等を送受信する光モジュールに関する。詳しくは、出力部のコア径を入力部のコア径より相対的に狭く構成すると共に、入力部と各出力部との間の分岐部では、徐々にコア径を広げて接続する構成、もしくは同じコア径で接続する構成とすることで、入力部及び出力部での結合損失と、分岐部での損失を低く抑えることとしたものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、音声信号や映像信号等を光信号で送受信する導波路型の光モジュールが提案されている。このような光モジュールでは、音声信号や映像信号等を送受信する際に、規定の光パワーで信号が出力されているか判断したり、信号を常に一定の光パワーとするために現在の光パワーをモニタするため、信号光の一部を分岐させる分岐回路が必要となる場合が多い。また、信号の分岐及び結合を行うために分岐回路が必要となる場合もある。
【０００３】
このような分岐回路を備えた従来の光導波路としては、コアを分岐させる分岐部での光の干渉やモード変化を利用することで、損失を低く抑え、かつ安定した分岐比を得られるようにした光導波路が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
さて、コア内の光強度分布が比較的対称なガウシアン分布に近く、かつ、１つのモードしか伝播が許されないシングルモードの光導波路の場合、コアの入力側及び出力側に接続される光ファイバ等とのモード整合の関係から、入力側と出力側のコア径を等しくしたり、入力側及び出力側のコア径をファイバコア径と同等にする必要がある。
【０００５】
このため、分岐部でコア径を広げる構成または分岐部でコア径を狭める構成を備えた従来の光導波路では、出力側のコア径を入力側のコア径と合わせるため、コア径を徐々に変えるテーパ構造を出力側のコアに設けていた（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−５７４６４号公報
【特許文献２】特開２００１−１７４６５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、高次のモードまで励起されるマルチモードの光導波路では、コアの入力側及び出力側に光ファイバを接続する構成とすると、光ファイバから光導波路への結合損失と、光導波路から光ファイバへの結合損失が異なる場合が多く、特に、光導波路から光ファイバへの結合損失が大きい。
【０００８】
このため、シングルモードの光導波路に対応した従来の分岐回路をマルチモードの光導波路に適用すると、損失が大きくなるという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、結合損失や分岐による損失を抑えることができる光導波路及びこの光導波路を備えた光モジュール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】
【００１０】
上述した課題を解決するため、本発明の光導波路は、コアとクラッドとを有し、基本モードと少なくとも２つ以上の高次のモードが伝播されるマルチモードの光道波路であって、コアは、光が入力される入力部と、光を出力する出力部と、入力部を少なくとも２本以上の出力部に分岐する分岐部とを備え、入力部は、当該入力部に光学的に結合される光伝播経路または発光素子からの入射光径に応じたコア径を有し、出力部は、当該出力部に光学的に結合される光伝播経路または受光素子での受光径及び入力部のコア径より狭いコア径を有し、分岐部は、入力部から出力部へと徐々にコア径が広がるテーパ形状を有して入力部と出力部との間を接続するか、もしくは、入力部から出力部まで同じコア径を有して入力部と出力部との間を接続したことを特徴とする。
【００１１】
本発明の光導波路では、入力部に結合された光伝播経路または発光素子から光信号が入力される。入力部のコア径は、光伝播経路または発光素子との間の結合損失が抑えられるように、光伝播経路または発光素子からの入射光径に応じて設定されている。
【００１２】
入力部に入力された光信号は、入力部から分岐部へと伝播され、分岐部で各出力部へと分岐される。入力部と各出力部との間の分岐部では、高次のモードを伝播できるようにするため、入力部のコア径が狭くなることなく各出力部と接続される。
【００１３】
各出力部へ分岐された光信号は、出力部に結合された光伝播経路または受光素子へと出力される。出力部のコア径は、光伝播経路または受光素子との間の結合損失が抑えられるように、光伝播経路または受光素子での受光径より狭く設定されている。
【００１４】
本発明の光モジュールは、上述した光導波路を備えたもので、コアとクラッドとを有し、基本モードと少なくとも２つ以上の高次のモードが伝播されるマルチモードの光導波路と、光が入力されるコアの入力部に光学的に結合される光伝播経路と発光素子の何れか、または光伝播経路と発光素子の双方と、光を出力するコアの出力部に光学的に結合される光伝播経路と受光素子の何れか、または光伝播経路と受光素子の双方とを備えた光モジュールであって、コアは、入力部を少なくとも２本以上の出力部に分岐する分岐部を備え、入力部は、当該入力部に結合される光伝播経路または発光素子からの入射光径に応じたコア径を有し、出力部は、当該出力部に結合される光伝播経路または受光素子での受光径及び入力部のコア径より狭いコア径を有し、分岐部は、入力部から出力部へと徐々にコア径が広がるテーパ形状を有して入力部と出力部との間を接続するか、もしくは、入力部から出力部まで同じコア径を有して入力部と出力部との間を接続したことを特徴とする。
【００１５】
本発明の光モジュールでは、光導波路の入力部に結合された光伝播経路または発光素子から光信号が入力される。入力部のコア径は、光伝播経路または発光素子からの入射光径に応じて設定されており、光伝播経路または発光素子との間の結合損失が抑えられている。
【００１６】
入力部に入力された光信号は、入力部から分岐部へと伝播され、分岐部で各出力部へと分岐される。入力部と各出力部との間の分岐部では、入力部のコア径が狭くなることなく各出力部と接続されており、高次のモードを伝播できるようになっている。
【００１７】
各出力部へ分岐された光信号は、出力部に結合された光伝播経路または受光素子へと出力される。出力部のコア径は、光伝播経路または受光素子での受光径より狭く設定されており、光伝播経路または受光素子との間の結合損失が抑えられている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の光導波路によれば、出力部に結合される光伝播経路または受光素子での受光径より、出力部のコア径が狭いので、出力部と、光伝播経路または受光素子との間の結合損失を抑えることができる。
【００１９】
また、入力部のコア径が出力部のコア径に対して相対的に広くなるので、入力部に結合される光伝播経路または発光素子と、入力部との間の結合損失を抑えることができる。
【００２０】
更に、入力部と各出力部との間の分岐部では、入力部のコア径が狭くなることなく、各出力部と接続されるので、分岐部での損失も抑えることができる。
【００２１】
本発明の光モジュールによれば、上述した光導波路を備えることで、送受信される光信号の損失を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の光導波路及び光モジュールの実施の形態について説明する。
【００２３】
＜第１の実施の形態の光導波路の構成例＞
図１は第１の実施の形態の光導波路の一例を示す構成図で、図１（ａ）は第１の実施の形態の光導波路１Ａの平面図、図１（ｂ）は光導波路１ＡのＡ−Ａ断面図である。
【００２４】
第１の実施の形態の光導波路１Ａは、コア・クラッド構造を有する導波路層２Ａと、導波路層２Ａを支持する実装基板３Ａとを備える。
【００２５】
導波路層２Ａは、クラッド４を構成する下部クラッド４ａ上に、コア５が所定のパターンで形成され、下部クラッド４ａ上のコア５が、クラッド４を構成する上部クラッド４ｂで覆われた埋め込み型導波路で、例えば、アクリル系有機溶剤等の高分子材料で作製される。実装基板３Ａは、例えばシリコン（Ｓｉ）で作製され、表面に導波路層２Ａが実装される。
【００２６】
導波路層２Ａは、コア５とクラッド４の比屈折率差が約１．０％で、コア５の屈折率がクラッド４の屈折率より若干大きくなるように構成されて、コア５に結合された光が、コア５に閉じ込められて伝播されるように構成される。
【００２７】
コア５は、基本モードと少なくとも２つ以上の高次のモードが伝播されるコア径（幅）を有し、１本のコアが少なくとも２本以上のコアに分岐されたマルチモードの分岐導波路である。
【００２８】
すなわち、コア５は、複数のモードを伝播できる所定のコア幅Ｗ1を有したコア径で直線状に延びる１本のコアにより、光が入力される入力部６が構成される。また、コア５は、複数のモードを伝播でき、かつ、入力部６よりコア幅が狭い少なくとも２本以上のコアにより、光が出力される出力部７が構成される。
【００２９】
出力部７は、本例では、入力部６よりコア幅の狭い所定のコア幅Ｗ2を有したコア径で直線状に延びるコアにより構成される第１の出力部７ａと、入力部６よりコア幅の狭い所定のコア幅Ｗ3を有したコア径で曲線状に延びるコアにより構成される第２の出力部７ｂとを備える。ここで、第１の出力部７ａのコア幅Ｗ2と第２の出力部７ｂのコア幅Ｗ3は、本例では等しく構成される。
【００３０】
更に、コア５は、１本のコアを２本以上のコアに分岐する分岐部８を備えて、入力部６と出力部７が接続される。分岐部８は、本例では、入力部６を構成する１本のコアが、第１の出力部７ａ及び第２の出力部７ｂを構成する２本のコアに分岐する形状を有し、入力部６を伝播される光が、第１の出力部７ａと第２の出力部７ｂに分岐される。
【００３１】
入力部６と分岐部８が接続される入力側結合部８ａは、入力部６のコア幅Ｗ1と同じコア幅を有し、入力部６は、一定のコア幅Ｗ1で導波路層２Ａの一方の端部から分岐部８へと延び、入力側結合部８ａでコア幅が狭くなることなく分岐部８と接続される。
【００３２】
また、出力部７と分岐部８が接続される出力側結合部８ｂは、第１の出力部７ａのコア幅Ｗ2と第２の出力部７ｂのコア幅Ｗ3を合わせた長さとほぼ同等のコア幅Ｗ4を有し、第１の出力部７ａ及び第２の出力部７ｂは、出力側結合部８ｂでコア幅が狭くなることなく分岐部８と接続される。第１の出力部７ａは、一定のコア幅Ｗ2で分岐部８から導波路層２Ａの他方の端部まで延び、第２の出力部７ｂは、一定のコア幅Ｗ3で分岐部８から導波路層２Ａの他方の端部まで延びる。
【００３３】
そして、分岐部８は、入力側結合部８ａのコア幅Ｗ1より、出力側結合部８ｂのコア幅Ｗ4の方が広く構成されて、入力側結合部８ａから出力側結合部８ｂへと徐々にコア幅が広がるテーパ形状を有する。
【００３４】
図２は光導波路のコア径と結合損失の関係の一例を示すグラフである。本実施の形態の光導波路１Ａは、コア５の入力部６及び出力部７に、例えば光伝播経路として光ファイバが光学的に結合される。基本モードと高次のモードを伝播可能なマルチモードの光ファイバは、コア径が約５０μｍ程度である。
【００３５】
光導波路１Ａは、コア５の入力部６と出力部７に図示しない光ファイバを結合する構成では、光ファイバのコア径に応じて、入力部６と出力部７のコア径が設定される。
【００３６】
すなわち、入力部６のコア径は、図２にＡで示すように、結合される光ファイバのコア径と同等程度とすることで、光ファイバから光導波路１Ａへの結合損失を抑えることが可能である。このため、光導波路１Ａは、コア５の入力部６のコア径が、例えば、４０（コア幅Ｗ1）×４０（高さ）μｍに設定される。
【００３７】
また、出力部７のコア径は、図２にＢで示すように、結合される光ファイバのコア径より狭くすることで、光導波路１Ａから光ファイバへの結合損失を抑えることが可能である。さて、上述したように、入力部６のコア径が、結合される光ファイバのコア径と同等程度に設定されるので、出力部７のコア径は入力部６のコア径より狭く設定されることになる。このため、光導波路１Ａは、コア５の第１の出力部７ａのコア径が、例えば、３０（コア幅Ｗ2）×４０（高さ）μｍに設定される。
【００３８】
更に、コア５の第２の出力部７ｂのコア径が、例えば、３０（コア幅Ｗ3）×４０（高さ）μｍに設定される。また、第２の出力部７ｂは、例えば曲率半径Ｒ＝１０ｍｍの曲線導波路として構成される。
【００３９】
コア５おいて、入力部６と分岐部８が結合される入力側結合部８ａのコア径は、入力部６のコア径と等しく、例えば、４０（コア幅Ｗ1）×４０（高さ）μｍに設定される。また、出力部７と分岐部８が結合される出力側結合部８ｂのコア径は、例えば、７０（コア幅Ｗ4）×４０（高さ）μｍに設定される。
【００４０】
これにより、分岐部８は、入力側結合部８ａのコア幅Ｗ1より、出力側結合部８ｂのコア幅Ｗ4の方が広く構成されて、入力側結合部８ａと出力側結合部８ｂとの間は、徐々にコア幅が広がるテーパ形状を有する。
【００４１】
ここで、出力側結合部８ｂにおいて、第１の出力部７ａと第２の出力部７ｂとの間に１０μｍ程度の隙間が形成されているが、これは、フォトリソグラフィプロセスでコア５を形成する際に使用されるマスクの形状を考慮して設定されたもので、長さ及び形状は一例である。
【００４２】
＜第１の実施の形態の光導波路の作用効果例＞
光導波路１Ａは、例えば入力部６に結合された図示しない光ファイバから光信号が入力される。入力部６のコア径は、光ファイバが結合される構成では、光ファイバのコア径と同等程度に設定されており、入力部６は、出力部７に比較して相対的にコア径が大きく構成されている。
【００４３】
このように、入力部６を比較的大きなコア径とすることで、図示しない光ファイバや発光素子等からの入射光よりも、光導波路１ＡのＮＡ及びコア径が大きくなることから、図２に示すように、光導波路１Ａでの結合損失を低く抑えることができる。
【００４４】
入力部６に入力された光信号は、入力部６から分岐部８へと伝播される。分岐部８では、入力側結合部８ａから出力側結合部８ｂへと徐々にコア幅が広くなるテーパ形状によって伝播できるモード幅が拡大されて、入力部６から伝播された光信号が第１の出力部７ａと第２の出力部７ｂへと分岐される。
【００４５】
光導波路１Ａでは、第１の出力部７ａと第２の出力部７ｂのコア径は、入力部６のコア径より狭く構成されている。通常、マルチモードの光導波路では、コア径が狭くなるテーパ形状が導波路中に存在すると、高次のモードが伝播できなくなり大きな損失が生じる。
【００４６】
これに対して、光導波路１Ａでは、コア径を異ならせた入力部６と出力部７との間を、徐々にコア幅が広くなるテーパ形状を有した分岐部８で接続し、伝播できる光のモード幅を広げて、並列に並んだ第１の出力部７ａと第２の出力部７ｂへと光を分岐する構成とした。これにより、入力部６と出力部７との間で、コア幅を狭めるテーパ形状を用いずに、出力部７のコア径を狭めることが可能であり、分岐部８における損失を低く抑えることができる。
【００４７】
第１の出力部７ａ及び第２の出力部７ｂへ分岐された光信号は、各出力部７に結合された図示しない光ファイバまたは受光素子へと出力される。第１の出力部７ａ及び第２の出力部７ｂのコア径は、結合される光ファイバのコア径等より狭く構成されている。
【００４８】
このように、出力部７を狭いコア径とすることで、図示しない光ファイバや受光素子等での受光径が、出力部７からの出射光径より大きくなることから、光導波路１Ａから光ファイバへの結合損失が、光ファイバと同等程度のコア径を有した導波路の場合に比較して、図２に示すように低く抑えることができる。
【００４９】
従って、本実施の形態の光導波路１Ａでは、入力部６及び出力部７での結合損失と、分岐部８での損失を低く抑えた分岐回路を実現することができる。また、光導波路１Ａに図示しない光ファイバ等を結合することで、結合損失及び分岐に伴う損失を抑えた光分岐モジュールを実現することができる。
【００５０】
さて、本実施の形態の光導波路１Ａは、上述したように所定のパターンでコア５が形成された導波路層２Ａが、感光性を有した高分子材料で作製される。高分子材料は、スピンコートによる成膜が可能であり、かつ、感光性を有していることから、露光現像のみのフォトリソグラフィプロセスにより、所望の形状のコアを有した導波路作製が可能となる。これにより、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置やＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置といった高価な装置をする必要がなくなり、低コスト化を図ることができる。
【００５１】
なお、本実施の形態の光導波路１Ａでは、分岐部８は、徐々にコア幅が広くなるテーパ形状を有した構成とした。これに対して、入力部６のコア径と出力部７のコア径との関係によっては、分岐部８は、入力側結合部８ａと出力側結合部８ｂとの間で同じコア幅を有する構成としても良い。
【００５２】
＜第１の実施の形態の光モジュールの構成例＞
図３及び図４は第１の実施の形態の光モジュールの一例を示す構成図で、図３（ａ）は第１の実施の形態の光モジュール１１Ａの平面図、図３（ｂ）は光モジュール１１Ａの発光素子と結合される側の要部断面図、図３（ｃ）は光モジュール１１Ａの受光素子と結合される側の要部断面図、図４は光モジュール１１Ａの分解斜視図である。
【００５３】
第１の実施の形態の光モジュール１１Ａは、第２の実施の形態としての光導波路１Ｂと、光導波路１Ｂに結合される面発光型半導体レーザ１２及びフォトダイオード１３と、光ファイバ１４を備える。
【００５４】
第２の実施の形態の光導波路１Ｂは、コア・クラッド構造を有する導波路層２Ｂと、導波路層２Ｂを支持する実装基板３Ｂとを備える。
【００５５】
導波路層２Ｂは、クラッドを構成する下部クラッド４ａ上に、コア５が所定のパターンで形成され、下部クラッド４ａ上のコア５が、クラッドを構成する上部クラッド４ｂで覆われた埋め込み型導波路で、例えば、アクリル系有機溶剤等の高分子材料で作製される。
【００５６】
導波路層２Ｂは、コア５とクラッドの比屈折率差が約１．０％で、コア５の屈折率がクラッドの屈折率より若干大きくなるように構成されて、コア５に結合された光が、コア５に閉じ込められて伝播されるように構成される。
【００５７】
コア５は、基本モードと少なくとも２つ以上の高次のモードが伝播されるコア径（幅）を有し、１本のコアが少なくとも２本以上のコアに分岐されたマルチモードの分岐導波路である。
【００５８】
すなわち、コア５は、複数のモードを伝播できる所定のコア幅Ｗ1を有したコア径で直線状に延びる１本のコアにより、光が入力される入力部６が構成される。また、コア５は、複数のモードを伝播でき、かつ、入力部６よりコア幅が狭い少なくとも２本以上のコアにより、光が出力される出力部７が構成される。
【００５９】
出力部７は、本例では、入力部６よりコア幅の狭い所定のコア幅Ｗ2を有したコア径で直線状に延びるコアにより構成される第１の出力部７ａと、入力部６よりコア幅の狭い所定のコア幅Ｗ3を有したコア径で曲線状に延びるコアにより構成される第２の出力部７ｂとを備える。ここで、第１の出力部７ａのコア幅Ｗ2と第２の出力部７ｂのコア幅Ｗ3は、本例では等しく構成される。
【００６０】
更に、コア５は、１本のコアを２本以上のコアに分岐する分岐部８を備えて、入力部６と出力部７が接続される。分岐部８は、本例では、入力部６を構成する１本のコアが、第１の出力部７ａ及び第２の出力部７ｂを構成する２本のコアに分岐する形状を有し、入力部６を伝播される光が、第１の出力部７ａと第２の出力部７ｂに分岐される。
【００６１】
入力部６と分岐部８が接続される入力側結合部８ａは、入力部６のコア幅Ｗ1と同じコア幅を有し、入力部６は、一定のコア幅Ｗ1で導波路層２Ｂの一方の端部から分岐部８へと延び、入力側結合部８ａでコア幅が狭くなることなく分岐部８と接続される。
【００６２】
また、出力部７と分岐部８が接続される出力側結合部８ｂは、第１の出力部７ａのコア幅Ｗ2と第２の出力部７ｂのコア幅Ｗ3を合わせた長さとほぼ同等のコア幅Ｗ4を有し、第１の出力部７ａ及び第２の出力部７ｂは、出力側結合部８ｂでコア幅が狭くなることなく分岐部８と接続される。第１の出力部７ａは、一定のコア幅Ｗ2で分岐部８から導波路層２Ｂの他方の端部側へ延び、第２の出力部７ｂは、一定のコア幅Ｗ3で分岐部８から導波路層２Ｂの他方の端部まで延びる。
【００６３】
そして、分岐部８は、入力側結合部８ａのコア幅Ｗ1より、出力側結合部８ｂのコア幅Ｗ4の方が広く構成されて、入力側結合部８ａから出力側結合部８ｂへと徐々にコア幅が広がるテーパ形状を有する。
【００６４】
導波路層２Ｂは、入力部６が交差する一方の端部に傾斜端面１５ａが形成される。傾斜端面１５ａは、導波路層２Ｂの上下面に対して略４５度に傾斜した斜面で、入力部６の端面が露出して入力反射面１６が形成される。入力反射面１６は、入力部６に対して略４５度に傾斜すると共に、所望の反射率を有した斜面により構成され、導波路層２Ｂに対して略垂直に入射した光を反射して、入力部６に結合させる。
【００６５】
導波路層２Ｂは、出力部７が交差する他方の端部に傾斜端面１５ｂが形成される。傾斜端面１５ｂは、導波路層２Ｂの上下面に対して略４５度に傾斜した斜面で、第２の出力部７ｂの端面が露出して出力反射面１７が形成される。出力反射面１７は、第２の出力部７ｂに対して略４５度に傾斜すると共に、所望の反射率を有した斜面により構成され、第２の出力部７ｂを伝播される光を反射して、導波路層２Ｂに対して略垂直に出射する。
【００６６】
更に、導波路層２Ｂは、出力部７が交差する他方の端部に、光ファイバ１４が挿入されるファイバガイド溝１８を備える。ファイバガイド溝１８は、第１の出力部７ａとつながって傾斜端面１５ｂまで直線状に延び、先端が開口している。また、ファイバガイド溝１８の後端には、第１の出力部７ａの端面が露出している。
【００６７】
ファイバガイド溝１８は、断面形状が四角形で、ファイバガイド溝１８の幅は、光ファイバ１４の直径と略同等に構成される。また、ファイバガイド溝１８の深さは、光ファイバ１４の直径と略同等、もしくは、光ファイバ１４の直径より若干浅く構成される。
【００６８】
これにより、光導波路１Ｂは、導波路層２Ｂのファイバガイド溝１８に光ファイバ１４が挿入されると、光ファイバ１４の外周面とファイバガイド溝１８の内壁面との間にはほとんど隙間が形成されず、光ファイバ１４の径方向の移動が規制される。
【００６９】
そして、光導波路１Ｂは、光ファイバ１４がファイバガイド溝１８に挿入されると、導波路層２Ｂの第１の出力部７ａと、光ファイバ１４のコア１４ａの光軸が合うように、ファイバガイド溝１８の形成位置等が設定される。
【００７０】
従って、光導波路１Ｂは、光ファイバ１４がファイバガイド溝１８に挿入されると、光ファイバ１４のコア１４ａが、導波路層２Ｂの第１の出力部７ａに対して光軸が一致するように位置調芯されて、光ファイバ１４と第１の出力部７ａが光学的に結合される構成となっており、光導波路１Ｂと光ファイバ１４との結合を、機械的な位置決め精度によるパッシブアライメントで行うことが可能である。
【００７１】
ここで、ファイバガイド溝１８に挿入された光ファイバ１４は、例えば、図示しない押さえ板等を使用して、光導波路１Ｂに接着固定される。
【００７２】
なお、ファイバガイド溝１８は、導波路層２Ｂの作製工程で、半導体製造プロセスで利用される製造装置等を利用して、例えば、フォトリソグラフィプロセスによって作製されることで、光ファイバ１４をパッシブアライメントで実装するために必要な寸法及び位置精度を低コストで得ることができる。
【００７３】
実装基板３Ｂは、例えばシリコンで作製され、導波路層２Ｂが接着固定等によって実装される。実装基板３Ｂは、導波路層２Ｂの入力反射面１６と対向する位置に、面発光型半導体レーザ１２が実装される実装凹部１９ａが形成される。実装凹部１９ａは、実装凹部１９ａに実装される面発光型半導体レーザ１２が、実装基板３Ｂの上面に突出しない深さを有する。
【００７４】
また、実装基板３Ｂは、導波路層２Ｂの出力反射面１７と対向する位置に、フォトダイオード１３が実装される実装凹部１９ｂが形成される。実装凹部１９ｂは、実装凹部１９ｂに実装されるフォトダイオード１３が、実装基板３Ｂの上面に突出しない深さを有する。
【００７５】
面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ）１２は発光素子の一例で、入力された電気信号を光信号に変換して出射する。面発光型半導体レーザ１２は、発光点１２ａを導波路層２Ｂの入力反射面１６と対向させて実装凹部１９ａに実装され、導波路層２Ｂの入力部６と光学的に結合している。
【００７６】
フォトダイオード１３は受光素子の一例で、入射した光を電気信号に変換して出力する。フォトダイオード１３は、受光面１３ａを導波路層２Ｂの出力反射面１７と対向させて実装凹部１９ｂに実装され、導波路層２Ｂの第２の出力部７ｂと光学的に結合している。
【００７７】
さて、光導波路１Ｂにおいて、出力部７のコア径は、図２に示すように、結合される光ファイバ１４のコア径より狭くすることで、光導波路１Ｂから光ファイバ１４への結合損失を抑えることが可能である。
【００７８】
光ファイバ１４は、基本モードと高次のモードを伝播可能なマルチモードの光ファイバで、コア径は約５０μｍ程度である。このため、光導波路１Ｂは、光ファイバ１４が結合される第１の出力部７ａのコア径が、例えば、３０（コア幅Ｗ2）×４０（高さ）μｍに設定される。
【００７９】
また、光導波路１Ｂの第２の出力部７ｂに結合されるフォトダイオード１３は、例えばモニタ光を受光するための受光素子であり、受光面１３ａの径は例えば１００μｍ程度の比較的大きなものが使用される。そして、第２の出力部７ｂのコア径は、結合されるフォトダイオード１３の受光面１３ａの径より狭くすることで、光導波路１Ｂからフォトダイオード１３への結合損失を抑えることが可能である。このため、光導波路１Ｂは、フォトダイオード１３が結合される第２の出力部７ｂのコア径が、例えば、３０（コア幅Ｗ3）×４０（高さ）μｍに設定される。また、第２の出力部７ｂは、例えば曲率半径Ｒ＝１０ｍｍの曲線導波路として構成される。
【００８０】
更に、光導波路１Ｂの入力部６に結合される面発光型半導体レーザ１２は、発光点１２ａの径は例えば１０μｍ程度であり、入力部６のコア径は、結合される面発光型半導体レーザ１２からの入射光の径より広くすることで、面発光型半導体レーザ１２から光導波路１Ｂへの結合損失を抑えることが可能である。このため、光導波路１Ｂは、面発光型半導体レーザ１２が結合される入力部６のコア径が、例えば、４０（コア幅Ｗ1）×４０（高さ）μｍに設定される。
【００８１】
そして、コア５おいて、入力部６と分岐部８が結合される入力側結合部８ａのコア径は、入力部６のコア径と等しく、例えば、４０（コア幅Ｗ1）×４０（高さ）μｍに設定される。また、出力部７と分岐部８が結合される出力側結合部８ｂのコア径は、例えば、７０（コア幅Ｗ4）×４０（高さ）μｍに設定される。
【００８２】
これにより、分岐部８は、入力側結合部８ａのコア幅Ｗ1より、出力側結合部８ｂのコア幅Ｗ4の方が広く構成されて、入力側結合部８ａと出力側結合部８ｂとの間は、徐々にコア幅が広がるテーパ形状を有する。
【００８３】
＜第１の実施の形態の光モジュールの作用効果例＞
光モジュール１１Ａは、面発光型半導体レーザ１２で電気信号が光信号に変換されて出射される。面発光型半導体レーザ１２から出射された光信号は、光導波路１Ｂの導波路層２Ｂに対して略垂直な向きで入射され、入力反射面１６で反射して光路が略９０度曲げられて、入力部６に結合される。
【００８４】
入力部６のコア径は、面発光型半導体レーザ１２の発光点１２ａの径より大きく構成されており、面発光型半導体レーザ１２からの入射光よりも、光導波路１ＢのＮＡ及びコア径が大きくなることから、光導波路１Ｂでの結合損失を低く抑えることができる。
【００８５】
入力部６に入力された光信号は、入力部６から分岐部８へと伝播される。分岐部８では、入力側結合部８ａから出力側結合部８ｂへと徐々にコア幅が広くなるテーパ形状によって伝播できるモード幅が拡大されて、入力部６から伝播された光信号が第１の出力部７ａと第２の出力部７ｂへと分岐される。
【００８６】
光導波路１Ｂでは、入力部６と、入力部６よりコア径が狭い第１の出力部７ａ及び第２の出力部７ｂとの間を、徐々にコア幅が広くなるテーパ形状を有した分岐部８で接続し、伝播できる光のモード幅を広げて、並列に並んだ第１の出力部７ａと第２の出力部７ｂへと光を分岐する構成とした。これにより、入力部６と出力部７との間で、コア幅を狭めるテーパ形状を用いずに、出力部７のコア径を狭めることが可能であり、分岐部８における損失を低く抑えることができる。
【００８７】
第１の出力部７ａへ分岐された光信号は、第１の出力部７ａに結合された光ファイバ１４に出力される。第１の出力部７ａのコア径は、結合される光ファイバ１４のコア径より狭く構成されている。
【００８８】
このように、第１の出力部７ａを狭いコア径とすることで、光ファイバ１４での受光径が、第１の出力部７ａからの出射光径より大きくなることから、光導波路１Ｂから光ファイバ１４への結合損失を低く抑えることができる。
【００８９】
更に、第１の出力部７ａは、曲線部分がない直線導波路として構成されているので、曲げによる損失を抑えることができる。例えば、第１の出力部７ａに光ファイバ１４を結合して、データ等の信号光を出力する構成とすれば、信号光の出力低下を抑えることができる。
【００９０】
第２の出力部７ｂへ分岐された光信号は、第２の出力部７ｂに結合されたフォトダイオード１３に出力される。第２の出力部７ｂのコア径は、結合されるフォトダイオード１３の受光面１３ａの径より狭く構成されている。
【００９１】
このように、第２の出力部７ｂを狭いコア径とすることで、フォトダイオード１３での受光径が、第２の出力部７ｂからの出射光径より大きくなることから、光導波路１Ｂからフォトダイオード１３への結合損失を低く抑えることができる。
【００９２】
ここで、第２の出力部７ｂは曲線部分を有した導波路であるが、曲率半径Ｒを１０ｍｍ程度とすることで、曲げによる損失を抑えることができる。そして、フォトダイオード１３を、面発光型半導体レーザ１２から出射された光の光パワーのモニタ用として使用することで、少ない損失でモニタ出力を得ることができる。
【００９３】
従って、本実施の形態の光モジュール１１Ａでは、結合損失や分岐に伴う損失を抑えて、電気信号を光信号で送信、または光信号を受信して電気信号で出力する光送受信モジュールを実現することができる。
【００９４】
さて、本実施の形態の光モジュール１１Ａは、光導波路１Ｂを構成する導波路層２Ｂが、感光性を有した高分子材料で作製される。これにより、露光現像のみのフォトリソグラフィプロセスにより、所望の形状のコア及びファイバガイド溝１８を有した導波路作製が可能となる。
【００９５】
そして、ファイバガイド溝１８に光ファイバ１４を挿入することで、光ファイバ１４の位置調芯が行えることで、光学的な結合を行いながら実装を行うアクティブアライメントを行う必要がなくなり、パッシブアライメントによるファイバ実装が可能となって、低コスト化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明は、音声信号や映像信号等を送受信する導波路型の光送受信モジュールに適用される。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】第１の実施の形態の光導波路の一例を示す構成図である。
【図２】光導波路のコア径と結合損失の関係の一例を示すグラフである。
【図３】第１の実施の形態の光モジュールの一例を示す構成図である。
【図４】第１の実施の形態の光モジュールの一例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００９８】
１Ａ，１Ｂ・・・光導波路、２Ａ，２Ｂ・・・導波路層、３Ａ，３Ｂ・・・実装基板、４・・・クラッド、５・・・コア、６・・・入力部、７・・・出力部、７ａ・・・第１の出力部、７ｂ・・・第２の出力部、８・・・分岐部、８ａ・・・入力側結合部、８ｂ・・・出力側結合部、１１Ａ・・・光モジュール、１２・・・面発光型半導体レーザ、１３・・・フォトダイオード、１４・・・光ファイバ、１５ａ，１５ｂ・・・傾斜端面、１６・・・入力反射面、１７・・・出力反射面、１８・・・ファイバガイド溝
【図１】
2007193049.tif 000003
【図２】
2007193049.tif 000004
【図３】
2007193049.tif 000005
【図４】
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