(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光導波路が形成された第１の平面導波路素子及び複数の光導波路が形成された第２の平面導波路素子を備える光モジュールであって、
前記第１の平面導波路素子と前記第２の平面導波路素子とは連結部材を介して連結されており、
当該連結部材は、ベースと、当該ベース上に設けられた複数の光伝送路と、を有するファイバアレイであり、前記ベースは配列基板であり、前記光伝送路は前記配列基板に保持された光ファイバであり、
前記ベース上に形成されたＶ溝の側壁を介在して前記Ｖ溝内それぞれに配置された前記光伝送路それぞれは、コア間が光学的に離隔されており、当該光伝送路の一端に前記第１の平面導波路素子の光導波路が接続され且つ他端に前記第２の平面導波路素子の光導波路が接続されている、ことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記第１の平面導波路素子の光導波路と前記第２の平面導波路素子の光導波路とは互いに異なるモードフィールド径を有しており、
前記光伝送路は、当該光伝送路の一端では前記第1の平面導波路素子の光導波路のモードフィールド径と一致し、他端では前記第２の平面導波路素子の光導波路のモードフィールド径と一致し、中間部にモードフィールド変換部を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記第１の平面導波路素子の基板と前記第２の平面導波路素子の基板とは互いに異なる熱膨張係数を有しており、
前記ベースは当該異なる熱膨張係数のうち小さい値以上大きい値以下の熱膨張係数を有している、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記連結部材は、前記第１の平面導波路素子の光導波路と前記第２の平面導波路素子の光導波路とがそれぞれ紫外線硬化型接着剤により接続され、
前記連結部材のベースが紫外線に対し透過性を有する、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の平面導波路素子が連結されて構成される光モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば高速大容量通信において光信号処理を行うような光モジュールには、異なる種類の平面導波路素子が複数連結されて構成されるものがある。特開平１０−２２７９３６号公報には、異なる種類の平面導波路素子を連結する際に、平面導波路素子それぞれに予め設けられた接続用光導波路を用いて調心することにより、平面導波路素子の連結を容易化する技術が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような光モジュールにあっては、異なる種類の平面導波路素子の連結において複数の光導波路が接続された場合、一方の平面導波路素子における光導波路のコアを伝播してきた光が、ミスアライメント等により他方の平面導波路素子における隣り合う（すなわち他チャネルの）光導波路のコアに移ってしまい、クロストークが悪化するおそれがある。
【０００４】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、複数の平面導波路素子の連結によるクロストークの悪化を防止することのできる光モジュールを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る光モジュールは、請求項１に記載するように、複数の光導波路が形成された第１の平面導波路素子及び複数の光導波路が形成された第２の平面導波路素子を備える光モジュールであって、第１の平面導波路素子と第２の平面導波路素子とは連結部材を介して連結されており、当該連結部材は、ベースと、当該ベース上に設けられた複数の光伝送路と、を有するファイバアレイであり、ベースは配列基板であり、光伝送路は配列基板に保持された光ファイバであり、前記ベース上に形成されたＶ溝の側壁を介在して前記Ｖ溝内それぞれに配置された光伝送路それぞれは、コア間が光学的に離隔されており、当該光伝送路の一端に第１の平面導波路素子の光導波路が接続され且つ他端に第２の平面導波路素子の光導波路が接続されていることを特徴とする。
【０００６】
この光モジュールによれば、第１の平面導波路素子と第２の平面導波路素子と
の連結は、連結部材により行われており、また、第１の平面導波路素子の光導波路と第２の平面導波路素子の光導波路とは連結部材の光伝送路を介して接続され、当該光伝送路はベース上に形成されたＶ溝の側壁を介在して当該Ｖ溝内にそれぞれ配置されているため、当該光伝送路はそれぞれのコア間が光学的に離隔されている。ここで、連結部材はファイバアレイであり、ベースは配列基板であり、光伝送路は配列基板に保持された光ファイバである。これにより、第１の平面導波路素子の光導波路と第２の平面導波路素子の光導波路との間で光を伝播する際に、連結部材の光伝送路において一の光伝送路から他の光伝送路に光が移るようなことが防止され、第１の平面導波路素子と第２の平面導波路素子との連結によるクロストークの悪化を防止することができる。
【０００７】
なお、連結部材におけるベースは、当該連結部材の光伝送路の下部にのみ形成されているものに限らず、第１の平面導波路素子の下部や第２の平面導波路素子の下部に及んでいるようなものも含む。
【０００８】
また、請求項２に記載するように、第１の平面導波路素子の光導波路と第２の平面導波路素子の光導波路とは互いに異なるモードフィールド径を有しており、光伝送路は、当該光伝送路の一端では第1の平面導波路素子の光導波路のモードフィールド径と一致し、他端では第２の平面導波路素子の光導波路のモードフィールド径と一致し、中間部にモードフィールド変換部を有することが好ましい。モードフィールド径が互いに異なる光導波路を有する第１の平面導波路素子と第２の平面導波路素子とであっても、両者間のモードフィールド径差は連結部材の光伝送路が有するモードフィールド変換部により吸収されるため、光の接続損失を抑えつつ第１の平面導波路素子と第２の平面導波路素子とを連結することが可能となる。
【０００９】
さらに、請求項３に記載するように、第１の平面導波路素子の基板と第２の平面導波路素子の基板とは互いに異なる熱膨張係数を有しており、ベースは当該異なる熱膨張係数のうち小さい値以上大きい値以下の熱膨張係数を有していることが好ましい。熱膨張係数が互いに異なる基板を有する第１の平面導波路素子と第２の平面導波路素子とであっても、連結部材のベース上に設けられた光伝送路の両端それぞれに第１の平面導波路素子の光導波路と第２の平面導波路素子の光導波路とが接続されるため、従来構成のように光導波路同士が直接接続される場合に比べ、接続部分における熱膨張差を小さくすることができる。したがって、当該接続部分で発生する熱応力を軽減し、偏波依存損失の悪化を防止することが可能となる。
【００１０】
上述した連結部材においては、連結部材はファイバアレイであり、ベースは配列基板であり、光伝送路は配列基板に保持された光ファイバであることが好ましい。これによれば、光の接続損失を抑えつつクロストークの悪化を防止することのできる連結部材を低廉且つ容易に構成することができる。
【００１１】
また、請求項４に記載するように、連結部材は、第１の平面導波路素子の光導波路と第２の平面導波路素子の光導波路とがそれぞれ紫外線硬化型接着剤により接続され、連結部材のベースが紫外線に対し透過性を有することが好ましい。連結部材のベースが紫外線を透過するため、紫外線硬化型接着剤により連結部材に第１の平面導波路素子の光導波路と第２の平面導波路素子の光導波路とを接続することができ、調心及び組み立て作業の効率化を図ることができる。
【００１２】
また、上述した連結部材においては、連結部材は光導波路素子であり、ベースは基板であり、光伝送路は基板上に形成された接続用の光導波路であることが好ましい。接続用の光導波路それぞれのコア間が光学的に離隔されるため、隣り合う接続用の光導波路間におけるクロストークの悪化を防止することのできる連結部材を低廉且つ容易に構成することができる。
【００１３】
このとき、第１の平面導波路素子の光導波路と第２の平面導波路素子の光導波路とは互いに異なるコアピッチで形成されており、接続用の光伝送路は、当該接続用の光伝送路の一端では第1の平面導波路素子の光導波路のコアピッチと一致し、他端では第２の平面導波路素子の光導波路のコアピッチと一致し、中間部にコアピッチ変換部を有することが好ましい。互いに異なるコアピッチで形成された光導波路を有する第１の平面導波路素子と第２の平面導波路素子とであっても、パターンニングにより連結部材における接続用の光導波路の中間部にコアピッチ変換部を容易に形成することができるため、光の接続損失を抑えつつ第１の平面導波路素子と第２の平面導波路素子とを連結することが可能となる。
【００１４】
さらに、光導波路素子の基板はシリコン基板であることが好ましい。光導波路素子の基板が不透明となるため、当該基板上に形成された接続用の光導波路間におけるクロストークの悪化をより効果的に防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面とともに本発明に係る光モジュールの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当部分には同一符号を付す。
【００１６】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光モジュール１０の平面図であり、図２は、図１に示す光モジュール１０の側面図である。図示するように、光モジュール１０は、平面導波路素子（第１の平面導波路素子）１２と、当該平面導波路素子１２と異なる種類の平面導波路素子（第２の平面導波路素子）１４と、平面導波路素子１２と平面導波路素子１４との間に配置され両者を連結している連結部材１６とを有している。平面導波路素子１２における連結部材１６と反対側の端面には、ファイバアレイ１８が接着固定されている。同様に、平面導波路素子１４における連結部材１６と反対側の端面にも、ファイバアレイ１８が接着固定されている。
【００１７】
平面導波路素子１２は、シリコン単結晶や石英ガラス等からなる基板２０と、当該基板２０上に形成された導波路層２２とを有している。導波路層２２には光導波回路が形成されており、複数（本実施形態では８本）の光導波路２４ａが連結部材１６に向かって延びている。連結部材１６側の導波路層２２の上部にはリッド部２６が設けられており、ファイバアレイ１８側の導波路層２２の上部にはリッド部２８が設けられている。リッド部２６及び２８は石英ガラス等により形成される。
【００１８】
平面導波路素子１４は、上述した平面導波路素子１２と同等の構成であり、複数（本実施形態では８本）の光導波路２４ｂが連結部材１６に向かって延びている。
【００１９】
平面導波路素子１２に接着固定されたファイバアレイ１８は、平面導波路素子１２に光信号を入力するためのテープ状の信号入力用光ファイバ３０を保持しており、当該信号入力用光ファイバ３０は、平面導波路素子１２の導波路層２２に形成された光導波回路に接続されている。一方、平面導波路素子１４に接着固定されたファイバアレイ１８は、平面導波路素子１４から光信号を出力するためのテープ状の信号出力用光ファイバ３２を保持しており、当該信号出力用光ファイバ３２は、平面導波路素子１４の導波路層２２に形成された光導波回路に接続されている。
【００２０】
各ファイバアレイ１８の上部には、石英ガラス等からなるリッド部３４が平面導波路素子１２或いは１４上のリッド部２８に対向するよう設けられている。これにより、平面導波路素子１２或いは１４とファイバアレイ１８との接着面積が増加し、安定した接着固定状態となっている。
【００２１】
連結部材１６について図３を参照して説明する。図３は、光モジュール１０の連結部材１６の構成図であり、（ａ）に光ファイバ配列ピッチが大きい場合を示し、（ｂ）に光ファイバ配列ピッチが小さい場合を示す。図示するように、連結部材１６はファイバアレイであって、上面に複数（本実施形態では８本）のＶ溝（光ファイバに垂直な断面形状がＶ字状に形成された溝）が互いに平行となるよう形成されている配列基板（ベース）３６と、当該Ｖ溝内それぞれに配置された光ファイバ（光伝送路）３８と、当該光ファイバ３８を覆うよう配列基板３６上に設置されたファイバ押さえ蓋４０とを有している。光ファイバ３８それぞれは、図３（ａ）に示すように光ファイバ配列ピッチが大きくその間隙に配列基板３６のＶ溝側壁が介在する場合は当然であるが、図３（ｂ）に示すように光ファイバ配列ピッチが小さくその間隙に配列基板３６のＶ溝側壁が介在しない場合であっても、互いに離間しその間隙は空間の状態か或いは接着剤等の樹脂が埋められた状態となっており、したがって、光ファイバ３８それぞれのコア間は光学的に離隔されている。
【００２２】
連結部材１６の両端面には、図１及び２に示すように、平面導波路素子１２と平面導波路素子１４とがそれぞれ接着剤４２により接着固定されている。詳細には、連結部材１６の配列基板３６に各平面導波路素子の基板２０が接着固定され、連結部材１６のファイバ押さえ蓋４０に各平面導波路素子上のリッド部２６が接着固定されている。さらに、連結部材１６の光ファイバ３８それぞれの一端には、平面導波路素子１２の光導波路２４ａそれぞれが接着剤４２により調心接続されている。また、光ファイバ３８それぞれの他端には、平面導波路素子１４の光導波路２４ｂそれぞれが接着剤４２により調心接続されている。
【００２３】
第１の実施形態に係る光モジュール１０の作用効果について説明する。光モジュール１０を用いて光信号処理を行う場合、信号入力用光ファイバ３０から入力された光信号は、平面導波路素子１２で所定の光信号処理が行われた後、連結部材１６の光ファイバ３８を介して平面導波路素子１４に伝播される。そして、平面導波路素子１４で所定の光信号処理が行われた後、信号出力用光ファイバ３２から出力される。
【００２４】
このように、光信号は連結部材１６の光ファイバ３８を介して平面導波路素子１２から平面導波路素子１４に伝播されるが、光ファイバ３８それぞれのコア間が光学的に離隔されているため、連結部材１６においてクロストークが生じるのを防止することができる。
【００２５】
また、上述したように平面導波路素子１２の光導波路２４ａと平面導波路素子１４の光導波路２４ｂとの接続を光ファイバ３８で行えば、光の接続損失を抑えつつクロストークの悪化を防止することのできる連結部材１６を低廉且つ容易に構成することができる。
【００２６】
なお、連結部材１６の配列基板３６には、シリコンや石英ガラス等、種々の材料を用いることができるが、接着剤４２として紫外線硬化型接着剤を用いる場合には、例えば石英ガラス等、紫外線に対し透過性を有する材料で配列基板３６を形成することが好ましい。配列基板３６が紫外線を透過するため、連結部材１６の光ファイバ３８の両端に平面導波路素子１２の光導波路２４ａと平面導波路素子１４の光導波路２４ｂとをそれぞれ接続する際の調心及び組み立て作業の効率化を図ることができるからである。
【００２７】
［第２の実施形態］
図４は、第２の実施形態に係る光モジュール１０の連結部材１６の斜視図である。本実施形態に係る光モジュール１０は、上述した第１の実施形態に対して連結部材１６の構成が異なっている。
【００２８】
連結部材１６は、ＣＶＤプロセス等により形成された光導波路素子であり、図４に示すように、シリコン単結晶や石英ガラス等からなる基板（ベース）４６と、当該基板２０上に形成された下部クラッド４８と、当該下部クラッド４８上に互いに平行となるよう形成された複数（本実施形態では８本）のコア５０と、当該コア５０を覆うよう形成された上部クラッド５２とを有している。下部クラッド４８、コア５０及び上部クラッド５２によって８本の石英系の光導波路（光伝送路）５４が構成されている。
【００２９】
光導波路５４それぞれにおける隣り合うコア５０間にはイオンエッチング等によりスリット５６が形成され、当該スリット５６内は空間の状態か或いは接着剤等の樹脂が埋められた状態となっており、したがって、光導波路５４それぞれのコア５０間は光学的に離隔されている。なお、後述するように、光導波路５４を伝播される光信号が隣り合う光導波路５４に移るのを効果的に防止するために、スリット５６の底面の深さは少なくともコア５０の底面近傍の深さに達していることが望ましい。
【００３０】
光モジュール１０においては接着剤４２により、連結部材１６の基板４６に各平面導波路素子の基板２０が接着固定され、さらに、連結部材１６の光導波路５４それぞれの一端に平面導波路素子１２の光導波路２４ａそれぞれが調心接続されると共に、光導波路５４それぞれの他端に平面導波路素子１４の光導波路２４ｂそれぞれが調心接続される。
【００３１】
第２の実施形態にかかる光モジュール１０によれば、光信号は連結部材１６の光導波路５４を介して平面導波路素子１２から平面導波路素子１４に伝播されるが、光導波路５４それぞれのコア間が光学的に離隔されているため、連結部材１６において一の光導波路５４から他の光導波路５４に光が移るようなことが防止され、平面導波路素子１２と第２の平面導波路素子１４との連結によるクロストークの悪化を防止することができる。
【００３２】
なお、平面導波路素子１２の光導波路２４ａと平面導波路素子１４の光導波路２４ｂとが互いに異なるコアピッチで形成されている場合には、図５に示すように光導波路５４を、その一端では平面導波路素子１２の光導波路２４ａのコアピッチと一致し且つ他端では平面導波路素子１４の光導波路２４ｂのコアピッチと一致し、中間部にコアピッチ変換部５８を有する構成にパターンニングにより容易に形成することができる。この場合にも、隣り合う光導波路５４間にスリット５６を設けるのは勿論である。これにより、平面導波路素子１２の光導波路２４ａと平面導波路素子１４の光導波路２４ｂとの間のコアピッチ差を吸収することができ、光の接続損失を抑えつつ平面導波路素子１２と平面導波路素子１４とを連結することが可能となる。そして、連結しようとする平面導波路素子における光導波路のコアピッチを一致させる等の考慮が不要となるため、光モジュール１０の設計の自由度が広がることにもなる。
【００３３】
また、連結部材１６の基板４６をシリコン単結晶により形成すれば、当該基板４６上に形成された光導波路５４を伝播される光信号に対し不透明となるため、隣り合う光導波路５４間におけるクロストークの悪化をより効果的に防止することができる。
【００３４】
一方、連結部材１６の基板４６を、例えば石英ガラス等、紫外線に対し透過性を有する材料で形成すれば、第１の実施形態と同様、接着剤４２として紫外線硬化型接着剤を用いる場合に基板４６が紫外線を透過するため、連結部材１６の光導波路５４の両端に平面導波路素子１２の光導波路２４ａと平面導波路素子１４の光導波路２４ｂとをそれぞれ接続する際の調心及び組み立て作業の効率化を図ることができる。
【００３５】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことはいうまでもない。
【００３６】
第１の平面導波路素子の光導波路と第２の平面導波路素子の光導波路とが互いに異なるモードフィールド径を有している場合には、連結部材の光伝送路を、その一端では第１の平面導波路素子の光導波路のモードフィールド径と一致し且つ他端では第２の平面導波路素子の光導波路のモードフィールド径と一致し、中間部にモードフィールド変換部を有する構成とすることができる。この点について、第１の実施形態に係る光モジュール１０を一例として説明する。図６は、モードフィールド変換部６０を有する連結部材１６の横断面図である。図示するように、ファイバアレイ３６のＶ溝内に配置された光ファイバ３８それぞれは、モードフィールド変換部６０を有している。
【００３７】
これにより、平面導波路素子１２の光導波路２４ａと平面導波路素子１４の光導波路２４ｂとの間のモードフィールド径差を吸収することができ、光の接続損失を抑えつつ平面導波路素子１２と平面導波路素子１４とを連結することが可能となる。そして、連結しようとする平面導波路素子における光導波路のモードフィールド径を一致させる等の考慮が不要となるため、光モジュール１０の設計の自由度が広がることにもなる。
【００３８】
また、第１の平面導波路素子の基板と第２の平面導波路素子の基板とが互いに異なる熱膨張係数を有している場合には、当該異なる熱膨張係数のうち小さい値以上大きい値以下の熱膨張係数を有する材料で連結部材のベースを形成することが好ましい。例えば、第２の実施形態に係る光モジュール１０においては、平面導波路素子１２の基板２０と平面導波路素子１４の基板２０との熱膨張係数が異なる場合、これらの間の値の熱膨張係数を有する材料で連結部材１６の基板４６を形成することが好ましい。
【００３９】
これによれば、連結部材１６の基板４６上に形成された光導波路５２の両端に平面導波路素子１２の光導波路２４ａと平面導波路素子１４の光導波路２４ｂとがそれぞれ接続されるため、従来構成のように光導波路同士が直接接続される場合に比べ、接続部分における熱膨張差を小さくすることができる。したがって、当該接続部分で発生する熱応力を軽減し、偏波依存損失の悪化を防止することが可能となる。
【００４０】
さらに、上記実施形態はいずれも、２つの平面導波路素子が１つの連結部材により連結された構成の光モジュールであったが、本発明はこのような構成に限られず、例えば、３つ以上の平面導波路素子が１つの連結部材により連結された構成や、３つ以上の平面導波路素子が複数の連結部材により連結された構成を採ることもできる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第１の平面導波路素子と第２の平面導波路素子との連結は、連結部材により行われており、また、第１の平面導波路素子の光導波路と第２の平面導波路素子の光導波路とは連結部材の光伝送路を介して接続され、当該光伝送路はベース上に形成されたＶ溝の側壁を介在して当該Ｖ溝内にそれぞれ配置されているため、当該光伝送路はそれぞれのコア間が光学的に離隔されている。ここで、連結部材はファイバアレイであり、ベースは配列基板であり、光伝送路は配列基板に保持された光ファイバである。これにより、第１の平面導波路素子の光導波路と第２の平面導波路素子の光導波路との間で光を伝播する際に、連結部材の光伝送路において一の光伝送路から他の光伝送路に光が移るようなことが防止され、第１の平面導波路素子と第２の平面導波路素子との連結によるクロストークの悪化を防止することができる。したがって、複数の平面導波路素子を連結して、複雑で且つ高機能な光モジュールを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る光モジュールの平面図である。
【図２】第１の実施形態に係る光モジュールの側面図である。
【図３】第１の実施形態に係る光モジュールの連結部材の構成図であり、（ａ）に光ファイバ配列ピッチが大きい場合を示し、（ｂ）に光ファイバ配列ピッチが小さい場合を示す。
【図４】第２の実施形態に係る光モジュールの連結部材の斜視図である。
【図５】コアピッチ変換部を有する連結部材の横断面図である。
【図６】モードフィールド変換部を有する連結部材の横断面図である。
【符号の説明】
１０…光モジュール、１２、１４…平面導波路素子、１６…連結部材、２０、４６…基板、２４ａ、２４ｂ、５４…光導波路、３６…配列基板、３８…光ファイバ、４２…接着剤、５８…コアピッチ変換部、６０…モードフィールド変換部。
【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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