(57)【要約】【課題】別基板に形成された第１光部品と第２光部品の調芯を高精度に行って、固定すること。【解決手段】第１光部品と、第１光部品に対して固定され、第１光部品に光結合された第２光部品と、第２光部品が第１光部品に対して固定される前において第２光部品を第１光部品に対して移動させて、第１光部品及び第２光部品の調芯用の第１アクチュエータと、を備える光モジュール、光モジュール製造方法、及び光モジュール製造システムにより課題を解決した。【選択図】図１Ａ
2013044862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光部品と、
前記第１光部品に対して固定され、前記第１光部品に光結合された第２光部品と、
前記第２光部品が前記第１光部品に対して固定される前に、前記第２光部品を前記第１光部品に対して移動させる、前記第１光部品及び前記第２光部品の調芯用の第１アクチュエータと、
を備える光モジュール。
【請求項２】
前記第１アクチュエータは、当該光モジュールの製造時の調芯において駆動され、製造後には駆動されない請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記第２光部品は、前記第１光部品から入射された光を検出する第１光検出部を有する請求項１又は２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記第１光部品及び前記第２光部品は、光透過性の接着剤により固定される請求項３に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記第１光部品は、第１基板に実装され、
前記第２光部品は、第２基板に実装され、
前記第１基板と前記第２基板は、接着又は溶着により互いに固定される
請求項３又は４に記載の光モジュール。
【請求項６】
前記第１光部品は、半導体レーザ素子を含み、
前記第２光部品は、前記半導体レーザ素子が出力する光を伝播させる光導波路を含む
請求項５に記載の光モジュール。
【請求項７】
前記第１光部品は、複数の半導体レーザ素子が設けられたレーザアレイであり、
前記第２光部品は、前記複数の半導体レーザ素子が出力する光を入射する複数の光導波路と、前記複数の光導波路のうち選択された光導波路からの光を出力する光スイッチ部と、を有し、
前記第１光検出部は、前記光スイッチ部を介して出力される光を検出する
請求項５又は６に記載の光モジュール。
【請求項８】
前記第１基板及び前記第２基板を搭載する基体を更に備え、
前記第１アクチュエータは、前記第２基板及び前記基体の間に設けられて、前記基体に対する前記第２光部品の高さを調整する
請求項７に記載の光モジュール。
【請求項９】
前記第１光部品に対して固定され、前記第１光部品に光結合された第３光部品と、
前記第３光部品が前記第１光部品に対して固定する前に、前記第３光部品を前記第１光部品に対して移動させる、前記第１光部品及び前記第３光部品の調芯用の第２アクチュエータと、
を更に備える請求項１から６のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項１０】
前記第１光部品は、複数の半導体レーザ素子が設けられたレーザアレイと、前記複数の半導体レーザ素子の高反射端から漏れる光を合波する光合波器と、を有し、
前記第２光部品は、前記複数の半導体レーザ素子の低反射端から出力される光を入射する複数の光導波路と、前記複数の光導波路のうち選択された光導波路からの光を出力する光スイッチ部と、を有し、
前記第３光部品は、前記光合波器が合波した光から予め定められた波長成分を透過させる可変波長光フィルタと、前記可変波長光フィルタを透過した光を検出する第２光検出部と、を有する
請求項９に記載の光モジュール。
【請求項１１】
第１光部品及び第２光部品を備える光モジュールを製造する製造方法であって、
前記第１光部品を形成する第１光部品形成段階と、
前記第２光部品を前記第１光部品に対して調芯させる第１アクチュエータを形成する第１アクチュエータ形成段階と、
前記第２光部品を形成する第２光部品形成段階と、
前記第１アクチュエータを駆動して前記第２光部品を移動させ、前記第１光部品及び前記第２光部品を調芯する第１調芯段階と、
前記第１光部品及び前記第２光部品が調芯された状態で前記第１光部品及び前記第２光部品を固定し光結合させる第１固定段階と、
を備える製造方法。
【請求項１２】
前記第２光部品形成段階は、前記第１光部品から入射された光を導く光導波路と、前記第１光部品から入射された光を前記光導波路を介して検出する第１光検出部とを有する前記第２光部品を形成し、
前記第１調芯段階は、前記第１光部品から前記第２光部品への光を前記第１光検出部により検出した結果に基づいて前記第１アクチュエータを駆動して、前記第１光部品に対する前記第２光部品の位置を調整する
請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１３】
前記第１調芯段階に先立って、前記第１光部品及び前記第２光部品の間に光硬化型接着剤を注入する段階を更に備え、
前記第１固定段階は、前記第１光部品及び前記第２光部品の間に注入された光硬化型接着剤に光を照射して前記光硬化型接着剤を硬化させる
請求項１２に記載の製造方法。
【請求項１４】
前記第１調芯段階に先立って、前記第１光部品及び前記第２光部品の一方を他方に対して移動させて相対位置を粗調整する粗調整段階を更に備え、
前記第１調芯段階は、前記粗調整段階の後に前記第１アクチュエータを駆動して前記第１光部品及び前記第２光部品の相対位置を微調整する請求項１２又は１３に記載の製造方法。
【請求項１５】
前記第１光部品は、複数の半導体レーザ素子が設けられたレーザアレイであり、
前記第２光部品は、前記複数の半導体レーザ素子が出力する光を入射する複数の光導波路と、前記複数の光導波路のうち選択された光導波路からの光を出力する光スイッチ部と、を有し、
前記第１調芯段階は、
前記複数の半導体レーザ素子の少なくとも１つから光を出力させ、
前記光スイッチ部を制御して前記半導体レーザ素子から出力された光を前記光スイッチ部から出力させ、
前記光スイッチ部から出力させた光を前記第１光検出部により検出させ、
前記第１アクチュエータを駆動して前記第１光検出部が検出した光の強度を高める方向に前記第２光部品を移動させる
請求項１２から１４のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項１６】
前記第１調芯段階は、
前記レーザアレイにおいて並列に配置された複数の半導体レーザ素子のうち、少なくとも両端の前記半導体レーザ素子から順次光を出力させ、
前記少なくとも両端の半導体レーザ素子からの光を前記第１光検出部により検出した結果に基づいて前記第１アクチュエータを駆動して、前記第１光部品に対する前記第２光部品の位置を調整する
請求項１５に記載の製造方法。
【請求項１７】
前記第１アクチュエータ形成段階は、前記第２光部品が実装された基板の下に複数の前記アクチュエータを形成し、
前記第１調芯段階は、前記複数のアクチュエータのそれぞれの駆動量を調整して、前記第１光部品に対する前記第２光部品の位置を調整する
請求項１２から１６のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項１８】
第３光部品を前記第１光部品に対して調芯させる第２アクチュエータを形成する第２アクチュエータ形成段階と、
前記第３光部品を形成する第３光部品形成段階と、
前記第２アクチュエータを駆動して前記第３光部品を移動させ、前記第１光部品及び前記第３光部品を調芯する第２調芯段階と、
前記第１光部品及び前記第３光部品が調芯された状態で前記第１光部品及び前記第３光部品を固定し光結合させる第２固定段階と、
を更に備える請求項１２から１７のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項１９】
第１光部品及び第２光部品を備える光モジュールを製造する製造システムであって、
前記第１光部品と、前記第２光部品と、前記第２光部品を前記第１光部品に対して調芯させる第１アクチュエータとを製造する光部品製造装置と、
前記第１アクチュエータを駆動して前記第２光部品を移動させ、前記第１光部品及び前記第２光部品を調芯する制御装置と、
前記第１光部品及び前記第２光部品が調芯された状態で前記第１光部品及び前記第２光部品を固定し光結合させる接着装置と、
を備える製造システム。
【請求項２０】
前記光部品製造装置は、前記第１光部品から入射された光を検出する第１光検出部を有する前記第２光部品を製造し、
前記制御装置は、前記第１光部品から前記第２光部品へと入射された光を前記第１光検出部により検出した結果に基づいて、前記第１光部品及び前記第２光部品を調芯する
請求項１９に記載の製造システム。
【請求項２１】
前記接着装置は、
前記第１光部品及び前記第２光部品の間に光硬化型接着剤を注入する接着剤注入部と、
前記第１光部品及び前記第２光部品が調芯された状態で前記光硬化型接着剤に光を照射して硬化させ、前記第１光部品及び前記第２光部品を固定する光照射部と、
を有する請求項１９又は２０に記載の製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光モジュール、光モジュールの製造方法、及び光モジュール製造システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ素子、レーザ光を導波させる光導波路、光経路を切り替える光スイッチ、及び複数のレーザ出力を合波する光カプラ等の光部品が知られている。また、これらの光部品を１つの半導体レーザモジュールに集積させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
［特許文献］
特許文献１    特開２００１−８５７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、別々の基板上に形成した複数の光部品を光接続して１つの光モジュールを形成する場合、複数の光部品の相対的な位置を制御して光部品同士を結合する必要が生じる。このような光部品の位置制御は高い精度が求められるので、アライメント装置など大掛かりな装置を準備して、光部品同士を調芯する必要があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の形態によると、第１光部品と、第１光部品に対して固定され、第１光部品に結合された第２光部品と、第２光部品が第１光部品に対して固定される前に、第２光部品を第１光部品に対して移動させる、第１光部品及び第２光部品の調芯用の第１アクチュエータを備える光モジュール、その製造方法、及びその製造システムを提供する。
【０００５】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１Ａ】本発明の第１の実施形態に係る光モジュールを上面から見た平面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに記載された光モジュールのｂ−ｂ'線における断面図である。
【図１Ｃ】図１Ａに記載された光モジュールのａ−ａ'線における断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る第１光部品及び第２光部品の構成を示す。
【図３】第１の実施形態の第１変形例に係る第１光部品及び第２光部品の構成を示す。
【図４Ａ】第１の実施形態の第２変形例に係る光モジュールの構成を示す。
【図４Ｂ】図４Ａの光モジュールのａ−ａ'線における断面図である。
【図５】第１の実施形態の第３変形例に係る光モジュールの構成を示す断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る光モジュールの構成を示す断面図である。
【図７】第２の実施形態に係る第１〜３光部品の構成を示す。
【図８】第１の実施形態に係る光モジュール製造方法を示す。
【図９】第２の実施形態に係る光モジュール製造方法を示す。
【図１０】第１及び第２の実施形態に係る光モジュール製造システムを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００８】
図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係る光モジュール１００を上面から見た平面図を示す。図１Ｂは、図１Ａに記載された光モジュール１００のｂ−ｂ'線における断面図を示す。図１Ｃは、図１Ａに記載された光モジュール１００のａ−ａ'線における断面図を示す。
【０００９】
光モジュール１００は、光部品が形成された２つの基板の相対位置を調整することで、それぞれの基板に設けられた光部品の光軸を調芯する。光モジュール１００は、第１基板１５０、温度調節素子１５６、サブマウント１５８、第２基板１５２、基体１５５、接着剤１６０、及び第１アクチュエータ１１０を備える。
【００１０】
第１の実施形態において、光モジュール１００は、その製造工程において、第１アクチュエータ１１０を駆動して第１光部品１０２及び第２光部品１０４を調芯することで、第１光部品１０２と第２光部品１０４とを高い精度で光結合させる。ここで、光結合は、レンズ等を介さない直接接続であってもよいし、レンズ等を介した間接接続であってもよい。
【００１１】
第１基板１５０は、第１光部品１０２が形成された、半導体等でできた基板である。第１光部品１０２は、半導体レーザ素子を含み、複数の半導体レーザ素子が設けられた半導体レーザアレイであってよい。これに代えて、第１光部品１０２は、他の光部品、又は他の光部品の組み合わせであってもよい。
【００１２】
温度調節素子１５６は、第１基板１５０の下面側に設けられ、サブマウント１５８を介して第１基板１５０の温度を制御する。これによって、温度調節素子１５６は、第１光部品１０２の素子温度を予め定められた設定温度に制御し、半導体レーザから設定温度に応じた波長のレーザ光を出力させる。また、温度調節素子１５６は、第１基板１５０に備わる第１光部品１０２の素子温度を一定に保ち、例えば、第１光部品１０２として備わる半導体レーザの出力波長を安定化させる。温度調節素子１５６は、例えばペルチェ素子である。
【００１３】
サブマウント１５８は、温度調節素子１５６上に設けられ、第１基板１５０を搭載する。第１光部品１０２で発生する熱は、サブマウント１５８を介して温度調節素子１５６へと伝達される。第１基板１５０、温度調節素子１５６、及びサブマウント１５８の各部材はボンディング等により固定されてよい。
【００１４】
第２基板１５２は、第２光部品１０４が形成された、半導体等でできた基板である。第２光部品１０４は、第１光部品１０２に対して固定され、第１光部品１０２に光結合される。第１光部品１０２が実装された第１基板１５０及び第２光部品１０４が実装された第２基板１５２は、接着又は溶着により固定される。第２光部品１０４は、第１光部品１０２の半導体レーザ素子が出力する光を伝播させる光導波路を含む。第２光部品１０４は、光スイッチ、光検出器、及び／又は光変調器を有してよい。
【００１５】
基体１５５は、第１アクチュエータ１１０の下面に位置して、第２基板１５２を搭載する。基体１５５は、セラミックス基板、プラスチック基板、半導体基板等で形成される支持体である。
【００１６】
接着剤１６０は、例えば、樹脂系の接着剤で、調芯された第１光部品１０２と第２光部品１０４の相対位置を固定する。接着剤１６０は、第１光部品１０２から出力される光を第２光部品１０４へと伝播可能とすべく、光透過性であることが望ましい。接着剤１６０は、光、熱、または湿気などにより固化する樹脂であってよく、これに代えて、エポキシ系の樹脂であってもよい。
【００１７】
第１アクチュエータ１１０は、第１光部品及び第２光部品を固定するのに先立って、第２基板１５２上の第２光部品１０４を第１光部品１０２に対して移動させて、第１光部品１０２及び第２光部品１０４を調芯する。第１アクチュエータ１１０は、第２基板１５２及び基体１５５の間に設けられ、第２基板１５２を保持する。
【００１８】
第１アクチュエータ１１０は、外部からの制御信号により駆動されて、第２基板１５２を移動させる。第１アクチュエータ１１０は、光モジュール１００の製造時の調芯に用いられ、製造後には駆動されないものであってよい。
【００１９】
第１の実施形態において、第１アクチュエータ１１０は、静電力を利用した静電アクチェータである。ここで、第１アクチュエータ１１０は、静電アクチュエータとして、平行平板コンデンサ又は櫛歯型アクチュエータを用いてよい。第１アクチュエータ１１０は、平行平板コンデンサを構成する両極板１６６の間隔を維持する弾性梁１６４を有してよい。
【００２０】
静電アクチェータに代えて、第１アクチュエータ１１０は、圧電効果を利用した圧電アクチェータ、熱変形を利用した熱駆動アクチェータ、及び駆動量の制御が可能なその他のアクチェータであってもよい。
【００２１】
第１アクチュエータ１１０は、第２基板１５２を、図中の縦方向（ｙ方向）、横方向（ｘ方向）、上下方向（ｚ方向）の３方向に駆動する。第１アクチュエータ１１０は、ｘ方向に駆動するｘ方向アクチュエータ４０２、ｙ方向に駆動するｙ方向アクチュエータ４０４、ｚ方向に駆動するｚ方向アクチュエータ４０６を有する。一例として、第１アクチュエータ１１０は、各方向に駆動する静電アクチュエータをそれぞれ駆動して、第２光部品１０４の第１光部品１０２に対する各方向の位置をそれぞれ移動する。
【００２２】
第１アクチュエータ１１０は、１つの方向に駆動する静電アクチュエータを２つ以上組み合わせて駆動することで、第２光部品１０４の第１光部品１０２に対する角度を調整することができる。例えば、第１の実施形態では、第１アクチュエータ１１０は、ｘ方向に沿って配置された２つのｚ方向アクチュエータを有している。第１アクチュエータ１１０は、２つのｚ方向アクチュエータの駆動量を変えることにより、第２基板１５２のｘｚ平面内での回転角度を調整することができる。
【００２３】
このように、第１の実施形態の光モジュール１００は、光モジュール１００内に一体的に設けられた第１アクチュエータ１１０を駆動することにより、光モジュール１００外部のアライメント装置等を用いずに、高い精度で第１光部品１０２と第２光部品１０４を光結合することができる。
【００２４】
図２は、第１の実施形態に係る光モジュール１００が有する第１光部品１０２及び第２光部品１０４の構成を示す。第１の実施形態においては、第１光部品１０２は、複数の半導体レーザ素子１１４からなるレーザアレイを有する。これに代えて、第１光部品１０２は、単一の半導体レーザ素子１１４を有してもよい。
【００２５】
半導体レーザ素子１１４は、単一縦モード半導体レーザ素子であってよい。半導体レーザ素子１１４は、分布帰還型レーザ素子であってよい。半導体レーザ素子１１４は、その温度によって屈折率が変化するので、出力されるレーザの発振波長を素子温度により制御することができる。例えば、半導体レーザ素子１１４は、素子温度を変えることにより、３ｎｍ〜４ｎｍの範囲内で発振波長を変化させることができる。
【００２６】
第１光部品１０２が、発振波長帯域が３ｎｍ〜４ｎｍの間隔で連続して並ぶように配置された、例えば、８個の半導体レーザ素子１１４を有する場合、第１光部品１０２は全体として２４ｎｍ〜３２ｎｍの波長範囲のレーザ光を出射することができる。
【００２７】
第２光部品１０４は、光導波路１２３、光スイッチ部１２７、光スイッチ部１２８、光スイッチ部１２９、光導波路１２５、第１光検出部１２０、及び方向性結合器１２６を有する。
【００２８】
光導波路１２３は、複数の半導体レーザ素子１１４に対応して第２光部品１０４の光入力端に複数設けられる。通常、半導体レーザ素子１１４の出射側は低反射端であり、その反対側の端面は高反射端である。複数の光導波路１２３には、複数の半導体レーザ素子１１４の出射側端面から出力される光がそれぞれ入射する。光導波路１２３は、半導体レーザ素子１１４が出力する光を、光スイッチ部１２７へ伝播する。
【００２９】
光スイッチ部１２７〜１２９は、それぞれ２入力１出力の１又は複数の光スイッチを有する光スイッチ部であり、光スイッチが多段のツリー構造を形成するように接続される。光スイッチ部１２７〜１２９は、全体として、複数の半導体レーザ素子１１４のうち選択された半導体レーザ素子１１４の光を光導波路１２５へ導く。
【００３０】
ツリー構造の１段目の複数の光スイッチ部１２７は、複数本の光導波路１２３を伝播する光のうち半分の本数の光を選択して、下流側に接続された光スイッチ部１２８に出力する。ツリー構造の２段目以降で最終段前に設けられる複数の光スイッチ部１２８は、前段の光スイッチ部１２７から入力された複数本の光のうち半分の本数を選択して、下流側に接続された光スイッチ部１２９に出力する。ツリー構造の最終段に設けられた１個の光スイッチ部１２９は、前段の光スイッチ部１２８から入力された２本の光のうち１本を選択して、光導波路１２５に出力する。
【００３１】
光導波路１２５は、第２光部品１０４の光出力端に設けられる。光導波路１２５は、光スイッチ部１２９によって選択された光を、第２光部品１０４の出力端に伝播する。
【００３２】
このように、第１の実施形態において、第２光部品１０４は、光スイッチ部１２７〜１２９の合計７個の光スイッチを用いて、８本の光導波路を伝播する光の経路を選択して、１本の光導波路に導くことができる。第１光部品１０２が有する半導体レーザ素子１１４の数によって、第２光部品１０４が有する光スイッチ部１２７〜１２９の段数及び各段に含まれる光スイッチの個数は変わる。第１光部品１０２が単一の半導体レーザ素子１１４を含む場合には、光スイッチ部１２７〜１２９は不要で、光導波路１２５が直接半導体レーザ素子１１４に接続される。
【００３３】
光スイッチ部１２７〜１２９は、ＭＺＩ（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）素子である。ＭＺＩ素子は、入力光を２本の導波路に分波した後、片方又は両方の導波路を通過する光に対して位相変調を加え、２本の導波路を通過する光の位相を制御することで、予め定められた波長を有する光を選択的に出力することができる。光スイッチ部１２７〜１２９は、ＭＺＩ素子に代えて、他の光スイッチを用いてもよい。
【００３４】
第１光検出部１２０は、第１光部品１０２と第２光部品１０４の調芯作業中において、第１光部品１０２から入射された光を検出する。第１光検出部１２０は、いずれかの半導体レーザ素子１１４から出射され、光スイッチ部１２７〜１２９に選択された光を検出する。光モジュール１００は、第１光検出部１２０が検出した光の強度の変化を利用して、第１光部品１０２と第２光部品１０４とを調芯することができる。例えば、光モジュール１００は、検出光の強度がより大きくなる方向に第２光部品１０４を移動して調芯する。
【００３５】
第１光検出部１２０は、光モジュール１００の使用時には、レーザ光の強度モニタとして用いることができる。強度をモニタした結果を半導体レーザ素子１１４にフィードバックすることにより、光モジュール１００は、安定した強度のレーザを出力することができる。第１光検出部１２０は第２基板１５２上に形成されるので、光モジュール１００の外部に別の光モニタを必要としない。このため、第２光部品１０４と光モニタの調芯が不要である。
【００３６】
方向性結合器１２６は、光導波路１２５と第１光検出部１２０の間に設けられ、光導波路１２５を伝わる光の一部を第１光検出部１２０に伝送する。
【００３７】
図３は、第１の実施形態の第１変形例における、第１光部品１０２及び第２光部品１０４の構成を示す。第１変形例に係る光モジュール１００は、第２光部品１０４が光変調器１３０を有する以外は、図２に示した光モジュール１００と同一の構成を取るから、以下相違点を除いて説明を省略する。
【００３８】
光変調器１３０は、第１光検出部１２０の下流側に設けられ、光導波路１２５によって導かれたレーザ光を変調する。光変調器１３０は、変調した光を第２光部品１０４の出力端へ出力する。
【００３９】
第１変形例によれば、光導波路１２３、１２５、光スイッチ部１２７〜９、方向性結合器１２６及び第１光検出部１２０が設けられた第２基板１５２上に光変調器１３０が一体に形成される。これに代えて、光変調器１３０を、第２基板１５２と別の基板上に形成して、第１光部品１０２及び第２光部品１０４の調芯と同様の方法で、第２基板１５２と光変調器１３０が形成された別の基板とを更に調芯してもよい。
【００４０】
図４Ａ及び図４Ｂは、第１の実施形態の第２変形例に係る光モジュールの構成を示す。図４Ａは、第２変形例に係る光モジュール１００を上面から見た平面図を示す。図４Ｂは、図４Ａに記載された光モジュール１００のａ−ａ'線における断面図を示す。
【００４１】
光モジュール１００は、第２基板１５２の下面に、４つのアクチュエータからなる第１アクチュエータ１１０を有する。光モジュール１００は、４つのアクチュエータの高さ方向（ｙ方向）の駆動量をそれぞれ独立に制御することで、第１光部品１０２と第２光部品１０４の接合部分における傾きを調整できる。
【００４２】
例えば、光モジュール１００は、＋ｘ側（図４Ａにおける上側）の２つのアクチュエータを＋ｙ方向（又は−ｙ方向）に駆動し、−ｘ側（図４Ａにおける下側）の２つのアクチュエータを−ｙ方向（又は＋ｙ方向）に駆動することで、第２基板１５２の傾きを調整できる。このような調節により、光モジュール１００は、並列に配置された複数の半導体レーザ素子１１４と並列に配置された複数の光導波路１２３の配列方向の傾きを調整できる。
【００４３】
第２変形例においては、第２基板１５２の傾きと高さを順次調整することにより、複数の半導体レーザ素子１１４を有する第１光部品１０２と第２光部品１０４を調芯してもよい。例えば、最初に、第２基板１５２の傾きを調整して、レーザアレイの両端に存在する半導体レーザ素子１１４と対応する光導波路１２３を位置合わせする。次に、第２基板１５２全体の高さ方向（ｙ方向）の駆動量を調整して、レーザアレイの中央に存在する半導体レーザ素子１１４と対応する光導波路１２３を位置合わせする。
【００４４】
このように、第１アクチュエータに含まれる複数のアクチュエータを個別に制御することで、個別に半導体レーザ素子１１４と対応する光導波路１２３の位置合わせをした場合と比較して効率的に、第１光部品１０２と第２光部品１０４の調芯ができる。
【００４５】
図５は、第１の実施形態の第３変形例に係る光モジュールの構成を示す断面図である。第３変形例に係る光モジュール１００は、基体１５５が、第１基板１５０及び第２基板１５２の両方を搭載する以外は、第１の実施形態に係る光モジュール１００と同一の構成である。第３変形例によれば、第１光部品１０２と第２光部品１０４が接着剤１６０に加え、基体１５５によって固定されているので、光モジュール１００全体の強度が向上する。
【００４６】
図６及び図７は、本発明の第２の実施形態に係る光モジュール１０１の構成を示す。図６は、第２の実施形態に係る光モジュール１０１の断面図である。第２の実施形態に係る光モジュール１０１は、第１の実施形態の光モジュール１００に加えて、第３光部品１０６が形成された第３基板１５４を有する。第２の実施形態の光モジュール１０１は、第２アクチュエータ１１２を駆動して、第１光部品１０２及び第３光部品１０６を調芯する。なお、第２の実施形態において、第１の実施形態と同一の符号を付した部分は第１の実施形態と同様であるから説明を省略する。
【００４７】
第３基板１５４は、第３光部品１０６が形成された半導体基板等の基板である。第３基板１５４に形成された第３光部品１０６は、第１基板１５０に形成された第１光部品１０２に光結合され、接着剤１６２によって、第１光部品１０２に対して固定されている。接着剤１６２は、接着剤１６０と同様の材料からなる接着剤でよい。
【００４８】
第２アクチュエータ１１２は、第１光部品１０２と第３光部品１０６を固定するに先立って、第３基板１５４上の第３光部品１０６を第１光部品１０２に対して移動させて、第１光部品１０２及び第３光部品１０６を調芯する。第２アクチュエータ１１２は、第３基板１５４の下面に設けられ、第３基板１５４を保持する。
【００４９】
第２アクチュエータ１１２は、光モジュール１０１の製造時の調芯に用いられ、製造後には駆動されないものであってよい。第２アクチュエータ１１２は、第１アクチュエータ１１０と同じ構成を採用することができる。
【００５０】
光モジュール１０１は、第３基板１５４と第２アクチュエータ１１２の間に、温度調節素子を有してもよい。また、光モジュール１０１は、第３基板１５４と温度調節素子の間にサブマウントを有していてもよい。
【００５１】
図７は、第２の実施形態に係る光モジュールの第１〜３光部品の構成を示す。第１光部品１０２は、複数の半導体レーザ素子１１４からなるレーザアレイと、光合波器１３２を有する。
【００５２】
光合波器１３２は、半導体レーザ素子１１４の高反射端１７２に設けられ、複数の半導体レーザ素子１１４の高反射端１７２から出力される光を合波して第３光部品１０６に出力する。光合波器１３２は、マルチモード干渉型（ＭＭＩ）光カプラであってよい。
【００５３】
第２光部品１０４は、光導波路１２３、光導波路１２５、光スイッチ部１２７、光スイッチ部１２８、光スイッチ部１２９、第１光検出部１２０、及び方向性結合器１２６を有している。光導波路１２３は、複数の半導体レーザ素子１１４の低反射端１７０から出力される光を入射する。第２光部品１０４の構成は、第１の実施形態と同様であるため以下説明は省略する。
【００５４】
第３光部品１０６は、第２光検出部１２２と、可変波長光フィルタ１３４を有する。第３光部品１０６は、第１光部品１０２に光結合され、第１光部品１０２に対して固定されている。
【００５５】
第２光検出部１２２は、第１光部品１０２と第３光部品１０６の調芯作業中において、第１光部品１０２から入射された光を検出する。第２の実施形態においては、第２光検出部１２２は、半導体レーザ素子１１４から出射され、可変波長光フィルタ１３４を透過した光を検出する。光モジュール１０１は、第２光検出部１２２が検出した光の強度の変化を利用して、第１光部品１０２と第３光部品１０６とを調芯することができる。例えば、光モジュール１０１は、検出光の強度がより大きくなる方向に第３光部品１０６を移動して調芯することができる。
【００５６】
第２光検出部１２２は、光モジュール１０１の使用時には、目的とする波長のレーザ光の強度モニタとして用いることができる。強度をモニタした結果を半導体レーザ素子１１４にフィードバックすることにより、光モジュール１０１は、出力するレーザ光の周波数を安定化する。第２光検出部１２２は第３基板１５４上に形成されるので、光モジュール１０１の外部に別の光モニタを必要としない。このため、第３光部品１０６と光モニタの調芯が不要である。
【００５７】
可変波長光フィルタ１３４は、第２光検出部１２２に透過させる光の波長を調整することができる。可変波長光フィルタ１３４は、光合波器１３２が合波した光から指定された半導体レーザ素子１１４が出力すべき光に対応する波長成分を透過させる。可変波長光フィルタ１３４は、例えばリングフィルタである。可変波長光フィルタ１３４は、例えば熱によりリングフィルタの光路長を伸縮することで、遮蔽する光の波長を変更する。
【００５８】
以上図６及び図７において説明した通り、光モジュール１０１は、２つのアクチュエータを用いることで、第１光部品１０２と第２光部品１０４と第１光部品１０２と第３光部品１０６の両方を位置合わせすることができる。
【００５９】
図８は、第１の実施形態に係る光モジュール製造方法を示す。図８の（ａ）〜（ｄ）は、第１光部品が形成された第１基板１５０と、第２光部品が形成された第２基板１５２と、を有する光モジュール１００を製造する光モジュール製造プロセスにおける、第１光部材形成段階、第１アクチュエータ形成段階及び第２光部材形成段階、第１調芯段階、第１固定段階をそれぞれ示す。
【００６０】
まず、図８の（ａ）に示すように、第１光部材形成段階において、単一の半導体レーザ素子１１４又は複数の半導体レーザ素子１１４からなるレーザアレイ、及び光合波器１３２等を有する第１光部品１０２を、第１基板１５０上に形成する。
【００６１】
次に、図８の（ｂ）に示すように、第１アクチュエータ形成段階において、第２光部品１０４を第１光部品１０２に対して調芯させる第１アクチュエータ１１０を形成する。第１アクチュエータ１１０は、単一又は複数のアクチュエータを有する。
【００６２】
次に、第２光部品形成段階において、光導波路１２３、光導波路１２５、光スイッチ部１２７〜１２９、第１光検出部１２０、及び方向性結合器１２６等を有する第２光部品１０４を第２基板１５２上に形成する。次に第２光部品１０４が形成された第２基板１５２を、第１アクチュエータ１１０に貼り付ける。これに代えて、第１アクチュエータ１１０上に第２基板１５２を形成して、その上に第２光部品１０４を形成してもよい。
【００６３】
次に、図８の（ｃ）に示すように、第１調芯段階において、第１アクチュエータ１１０を駆動して第２光部品１０４を移動させ、第１光部品１０２に対して第２光部品１０４を調芯する。ここで、第１光部品１０２の半導体レーザ素子１１４にレーザ駆動回路を接続してレーザ光を出力させ、第１光検出部１２０により第１光部品１０２からのレーザ光を検出させる。この検出した結果に基づいて、第１アクチュエータ１１０を駆動して、第１光部品１０２に対する第２光部品１０４の位置を調整する。
【００６４】
第１光部品１０２が複数の半導体レーザ素子１１４が設けられたレーザアレイである場合、複数の半導体レーザ素子１１４の少なくとも１つから光を出力させ、光スイッチ部１２７〜１２９を制御して半導体レーザ素子１１４から出力された光を光スイッチ部１２９から出力させ、この出力光を第１光検出部１２０により検出させる。
【００６５】
また、レーザアレイにおいて並列に配置された複数の半導体レーザ素子１１４のうち、少なくとも両端の半導体レーザ素子１１４から順次光を出力させ、少なくとも両端の半導体レーザ素子１１４からの光を第１光検出部１２０により検出した結果に基づいて第１アクチュエータ１１０を駆動して、第１光部品１０２に対する第２光部品１０４の位置を調整してもよい。
【００６６】
第１調芯段階において、第１光部品１０２に出力させた光を第１光検出部１２０により検出させ、第１光検出部１２０が検出した光の強度を高める方向に第１アクチュエータ１１０を駆動して、第２光部品１０４を移動させてもよい。第１アクチュエータ１１０が複数のアクチュエータを有する場合は、それぞれの駆動量を個別に調整して、第１光部品１０２に対する第２光部品１０４の位置を調整してもよい。
【００６７】
図８の（ｃ）に示す例では、第１アクチュエータ１１０は、±ｙ方向に駆動され、第２基板１５２の高さを調整する。第１アクチュエータ１１０は、さらに±ｘ方向及び±ｚ方向に駆動されてもよい。第１アクチュエータ１１０の複数のアクチュエータを各方向ごとに順次駆動して、第１光部品１０２と第２光部品１０４の位置を調整してもよい。
【００６８】
例えば、最初に第１アクチュエータ１１０を±ｘ方向と±ｙ方向に駆動することで、前後方向及び上下方向における第１光部品１０２と第２光部品１０４の相対的な位置を調整して、次に第１アクチュエータ１１０を±ｚ方向に駆動して、第１光部品１０２と第２光部品１０４の相対的な距離を調整してもよい。このような調整方法を用いると、高反射端１７２をｚ方向から離して調芯してから近づけるので、端面に傷が付くのを防止できる。
【００６９】
第１調芯段階に先立って、基板移動装置等によって第１光部品１０２及び第２光部品１０４の一方を他方に対して移動させて相対位置を粗調整しても良い。この場合、粗調整段階の後に、第１アクチュエータ１１０を駆動して、第１光部品１０２及び第２光部品１０４の相対位置を微調整する。また、粗調整段階の後に、第１光部品１０２と第２光部品１０４の間に、後の第１固定段階で用いる接着剤１６０を注入しても良い。
【００７０】
次に、図８の（ｄ）に示すように、第１固定段階において、第１光部品１０２及び第２光部品１０４が調芯された状態で、第１光部品１０２及び第２光部品１０４を接着剤１６０で固定し光結合させる。例えば、調芯された状態の第１光部品１０２及び第２光部品１０４の間に光硬化型接着剤を注入した後、光硬化させて第１光部品１０２と第２光部品１０４を固定する。これに代えて、第１調芯段階に先立ち、予め第１光部品１０２及び第２光部品１０４の間に光硬化型接着剤を注入しておき、第１調芯段階を経た後に光硬化型接着剤を光硬化させることによって、第１光部品１０２と第２光部品１０４を固定してもよい。
【００７１】
光硬化型接着剤として、第１光部品１０２から出力される光によって硬化しない接着剤、例えば、ＵＶ硬化型接着剤を用いることができる。このような接着剤１６０を用いることで、第１調芯段階の途中で、第１光部品１０２と第２光部品１０４が固定されてしまうことを防ぐことができる。ＵＶ硬化型接着剤として、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂を用いることができる。また、第１固定段階において、接着剤１６０を使わずにレーザ等で第１基板１５０と第２基板１５２の接触面の一部又は全体を溶融した後に、第１基板１５０と第２基板１５２を溶着してもよい。
【００７２】
以上図８において説明したように、第１の実施形態の光モジュール１００は、第１光部材形成段階、第１アクチュエータ形成段階、第２光部材形成段階、第１調芯段階及び第１固定段階を経ることにより製作することができる。
【００７３】
図９は、第２の実施形態に係る光モジュールの製造方法を示す。図９の（ｅ）〜（ｈ）は、第２アクチュエータ形成段階、第３光部品形成段階、第２調芯段階、第２固定段階をそれぞれ示す。図８の（ａ）〜（ｄ）で説明した各段階の後に、図９の（ｅ）〜（ｈ）の各段階を行うことで、第２の実施形態に係る光モジュール１０１を製造する。なお、第１光部品１０２が複数の半導体レーザ素子１１４を有する場合、第１光部材形成段階において、第１光部品１０２として光合波器１３２を半導体レーザ素子１１４の高反射端１７２側に形成しておく。
【００７４】
図９の（ｅ）に示すように、図８の（ｄ）を用いて説明した第１固定段階に続いて、第２アクチュエータ形成段階において、第３光部品１０６を第１光部品１０２に対して調芯させる第２アクチュエータ１１２を形成する。第２アクチュエータ１１２は、単一又は複数のアクチュエータを有する。
【００７５】
図９の（ｆ）に示すように、第２アクチュエータ形成段階に続き、第３光部品形成段階において、可変波長光フィルタ１３４、第２光検出部１２２等を有する第３光部品１０６を第３基板１５４上に形成する。次に、第３光部品１０６が形成された第３基板１５４を、第２アクチュエータ１１２に貼り付ける。これに代えて、第２アクチュエータ１１２上に第３基板１５４を形成して、その上に第３光部品１０６を形成してもよい。
【００７６】
次に、図９の（ｇ）に示すように、第２調芯段階において、第２アクチュエータ１１２を駆動して第３光部品１０６を移動させ、第１光部品１０２に対して第３光部品１０６を調芯する。ここで、第１光部品１０２の半導体レーザ素子１１４にレーザ駆動回路を接続してレーザ光を出力させる。半導体レーザ素子１１４の高反射端１７２からは一部のレーザ光が漏れるので、第２光検出部１２２により高反射端１７２から漏れたレーザ光を検出させる。この検出した結果に基づいて、第２アクチュエータ１１２を駆動して、第１光部品１０２に対する第３光部品１０６の位置を調整する。上記の第１調芯段階の説明において、第２光部品１０４を第３光部品１０６と、第２基板１５２を第３基板１５４と、第１光検出部１２０を第２光検出部１２２と読み替えて第２調芯段階の説明としてもよい。
【００７７】
次に、図９の（ｈ）に示すように、第２固定段階において、第１光部品１０２及び第３光部品１０６が調芯された状態で、第１光部品１０２及び第３光部品１０６を接着剤１６２により固定して光結合させる。上記の第１固定段階の説明において、第２光部品１０４を第３光部品１０６と、第２基板１５２を第３基板１５４と、第１光検出部１２０を第２光検出部１２２と置き替えて、第２固定段階の説明としてもよい。
【００７８】
以上図９において説明したように、第２の実施形態の光モジュール１０１は、第１の実施形態の光モジュール１００を製造した後に、第２アクチュエータ形成段階、第３光部品形成段階、第２調芯段階、第２固定段階を経ることにより製作することができる。
【００７９】
図１０は、第１及び第２の実施形態に係る光モジュール製造システムを示す。光モジュール製造システムは、光部品製造装置２００と、光部品組立装置３００とを有する。光モジュール製造システムは、第１光部品１０２と第２光部品１０４が高精度に調芯された光モジュール１００、１０１を製造する。
【００８０】
光部品製造装置２００は、第１光部品１０２、第２光部品１０４、第１アクチュエータ１１０を製造する。光部品製造装置２００は、さらに第３光部品１０６、第２アクチュエータ１１２、及びその他の部品を製造してもよい。光部品製造装置２００は、１つの製造装置又は複数の製造装置から構成されてもよい。光部品製造装置２００で製造された、第１光部品１０２、第２光部品１０４、第１アクチュエータ１１０等の部品は、基板搬送装置等により光部品組立装置３００へ搬送される。
【００８１】
光部品組立装置３００は、光部品製造装置２００で製造された、第１光部品１０２、第２光部品１０４、第１アクチュエータ１１０を受け取って、第１光部品１０２と第２光部品１０４とを調芯し、固定する。光部品組立装置３００は、第１光部品１０２と第２光部品１０４を固定する接着装置３１０と、第１光部品１０２と第２光部品１０４の位置を移動して調芯する制御装置３２０とを有する。
【００８２】
制御装置３２０は、半導体レーザ素子１１４を駆動する駆動回路を有し、複数の半導体レーザ素子１１４のうち選択した半導体レーザ素子１１４を出力させる。制御装置３２０は、選択した半導体レーザ素子１１４から出力したレーザ光が光導波路１２５及び第１光検出部１２０に導かれるように、光スイッチ部１２７〜１２９を制御する。制御装置３２０は、第１光検出部１２０にレーザ光の強度を検出させて、検出結果を受け取る。制御装置３２０は、検出結果に基づき第１アクチュエータ１１０に第２光部品１０４を移動させ、第１光部品１０２と第２光部品１０４を調芯する。
【００８３】
制御装置３２０は、粗調整部３２２を有する。粗調整部３２２は、基板移動装置により第１光部品１０２又は第２光部品１０４の相対位置を移動することで、第１光部品１０２と第２光部品１０４の位置を粗調整する。
【００８４】
粗調整の後、制御装置３２０は、第１アクチュエータ１１０を駆動して第１光部品１０２と第２光部品１０４の相対位置を微調整して調芯する。微調整の際、制御装置３２０は、第１光部品１０２から第２光部品１０４へと入射された光を第２光部品１０４に形成された第１光検出部１２０により検出した結果に基づいて、第１光部品及び第２光部品を調芯する。
【００８５】
接着装置３１０は、第１光部品１０２と第２光部品１０４が調芯された状態で、第１光部品１０２と第２光部品１０４を固定する。接着装置３１０は、接着剤注入部３１２と光照射部３１４とを有する。接着剤注入部３１２は、第１光部品１０２と第２光部品１０４の間に、光硬化型接着剤を注入する。光照射部３１４は、第１光部品１０２と第２光部品１０４が調芯された状態で、光硬化型接着剤に光を照射して光硬化型接着剤を硬化させる。接着装置３１０は、接着剤注入部３１２と光照射部３１４の代わりに、レーザ等により第１光部品１０２と第２光部品１０４を溶着させる溶着装置を有しても良い。
【００８６】
光部品組立装置３００が、第２の実施形態に係る光モジュール１０１を組み立てる場合には、制御装置３２０は、半導体レーザ素子１１４にレーザ光を出力させ、第２光検出部１２２が検出したレーザ光の強度に基づいて、第３光部品１０６と第１光部品１０２を調芯する。接着装置３１０は、調芯の後、第３光部品１０６と第１光部品１０２を接着又は固着することで固定する。調芯の具体的な方法は、第１光部品１０２と第２光部品１０４の調芯と同様であってよい。
【００８７】
以上図１０において説明したように、光部品製造装置２００と光部品組立装置３００とを有する光モジュール製造システムによって、第１の実施形態における光モジュール１００及び第２の実施形態に係る光モジュール１０１を製造することができる。
【００８８】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００８９】
特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００９０】
１００、１０１  光モジュール  １０２  第１光部品  １０４  第２光部品  １０６  第３光部品  １１０  第１アクチュエータ  １１２  第２アクチュエータ  １１４  半導体レーザ素子  １２０  第１光検出部  １２２  第２光検出部  １２３、１２５  光導波路  １２６  方向性結合器  １２７、１２８、１２９  光スイッチ部  １３０  光変調器  １３２  光合波器  １３４  可変波長光フィルタ  １５０  第１基板  １５２  第２基板  １５４  第３基板  １５５  基体  １５６  温度調節素子  １５８  サブマウント  １６０、１６２  接着剤  １６４  弾性梁  １６６  両極板  １７０  低反射端  １７２  高反射端  ２００  光部品製造装置  ３００  光部品組立装置  ３１０  接着装置  ３１２  接着剤注入部  ３１４  光照射部  ３２０  制御装置  ３２２  粗調整部  ４０２  ｘ方向アクチュエータ  ４０４  ｙ方向アクチュエータ  ４０６  ｚ方向アクチュエータ
【図１Ａ】
2013044862.tif 000003
【図１Ｂ】
2013044862.tif 000004
【図１Ｃ】
2013044862.tif 000005
【図２】
2013044862.tif 000006
【図３】
2013044862.tif 000007
【図４Ａ】
2013044862.tif 000008
【図４Ｂ】
2013044862.tif 000009
【図５】
2013044862.tif 000010
【図６】
2013044862.tif 000011
【図７】
2013044862.tif 000012
【図８】
2013044862.tif 000013
【図９】
2013044862.tif 000014
【図１０】
2013044862.tif 000015