(57)【要約】      （修正有）【課題】光回路上に、簡便で安価な方法で、高密度に光素子が実装され、光素子と光回路間の光結合効率が高い光送信モジュールを提供する。【解決手段】半導体基板１０１の一方の面上に光結合器１０２を備え、半導体基板のもう一方の面上に半導体レーザ１０３を備えた光送信モジュール１００であって、半導体基板の半導体レーザを備える面上に、半導体レーザから出射された光を光結合器に集光するための凸レンズ１０５を備え、凸レンズが光結合器と共に前記半導体基板にモノリシック集積されている。【選択図】図１
2016218327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の第１の面上に第１の光入出射源を備え、
前記半導体基板の第２の面上に第２の光入出射源を備え、
前記半導体基板の前記第２の面上に、前記第１の光入出射源と前記第２の光入出射源を光学的に接続する凸レンズを備え、
前記凸レンズが、前記第１の光入出射源と共に前記半導体基板にモノリシック集積され、
前記第２の光入出射源が、前記半導体基板の前記第２の面上にハイブリッド集積されている
ことを特徴とする光送信モジュール。
【請求項２】
請求項１において、
前記半導体基板は、前記第２の面上に形成された第１の凹部と、該第２の面上でかつ前記第１の凹部よりも前記半導体基板の第１の面に近い位置に形成された第２の凹部とを有し、
前記第１の凹部に前記第２の光入出射源が実装され、
前記第２の凹部内に前記凸レンズが形成されている
ことを特徴とする光送信モジュール。
【請求項３】
請求項２において、
前記凸レンズの材質は、前記半導体基板の材質と同じである
ことを特徴とする光送信モジュール。
【請求項４】
請求項２において、
前記凸レンズの材質は、屈折率が１．４−１．６の樹脂である
ことを特徴とする光送信モジュール。
【請求項５】
請求項１において、
前記凸レンズに、前記第２の光入出射源から光が入力された際、前記光が出射する位置から前記凸レンズの中心位置までの距離Ｌ１が、前記凸レンズの中心位置から前記第１の光入出射源において光が結像する位置までの距離Ｌ２よりも長い
ことを特徴とする光送信モジュール。
【請求項６】
請求項２において、
前記第１の光入出射源は光結合器であり、
前記第２の光入出射源は半導体レーザであり、
前記半導体基板は、前記第１の凹部に、前記半導体レーザを該半導体基板上に位置合わせするためのマーカを有する
ことを特徴とする光送信モジュール。
【請求項７】
請求項２において、
前記第１の光入出射源は光結合器であり、
前記第２の光入出射源は、光ファイバであり、
前記半導体基板は、前記第１の凹部に、前記光ファイバを該半導体基板上に位置合わせするためのマーカを有する
ことを特徴とする光送信モジュール。
【請求項８】
請求項６または７において、
前記第１の光入出射源は、前記半導体基板の前記第１、第２のいずれかの面側から入射された光を、光導波路に入力するものであって、回折格子領域を備える
ことを特徴とする光送信モジュール。
【請求項９】
請求項６または７において、
前記第１の光入出射源は、前記半導体基板の前記第１、第２のいずれかの面側から入射された光を、光導波路に入力するものであって、光軸方向を変化させる光導波路入力用反射鏡を備える
ことを特徴とする光送信モジュール。
【請求項１０】
請求項６または７において、
前記第２の光入出射源と前記第１の光入出射源間の光路上でかつ
前記半導体基板の前記第２の面上に、
前記第２の光入出射源から出射した光を反射させ、前記凸レンズに入射するための全反射プリズムを備える
ことを特徴とする光送信モジュール。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記全反射プリズムの表面上に、
第２のレンズが形成されている
ことを特徴とする光送信モジュール。
【請求項１２】
請求項６または７において、
前記第２の光入出射源と前記第１の光入出射源間の光路上に、
前記第２の光入出射源から出射した光を反射させ、前記凸レンズに入射するためのレンズ入力用反射鏡を備え、
前記レンズ入力用反射鏡と、前記第２の光入出射源とが同一の第２の半導体基板上に一体形成されている
ことを特徴とする光送信モジュール。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記レンズ入力用反射鏡によって反射された光が入力される第２のレンズと、前記第２の光入出射源とが、前記第２の半導体基板上に一体形成されている
ことを特徴とする光送信モジュール。
【請求項１４】
半導体基板の第１の面上に、
第１の光入出射源と、
高速に変調された電気信号を光信号に変換するための光変調器と、
高速に変調された光信号を電気信号に変換するための受光器と、
前記光変調器と前記受光器を駆動するための駆動回路と、
を備え、
前記半導体基板の第２の面上に、
第２の光入出射源と、
前記第１の光入出射源と前記第２の光入出射源を光学的に接続するための凸レンズと、
を備え、
前記凸レンズが、前記第１の光入出射源と共に前記半導体基板にモノリシック集積され、
前記第２の光入出射源が、前記半導体基板の前記第２の面上にハイブリッド集積されている
ことを特徴とする光送受信モジュール。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記半導体基板は、前記第２の面上に形成された第１の凹部と、該第２の面上でかつ前記第１の凹部よりも前記半導体基板の第１の面に近い位置に形成された第２の凹部とを有し、
前記第１の凹部に前記第２の光入出射源が実装され、
前記第２の凹部内に前記凸レンズが形成されている
ことを特徴とする光送受信モジュール。
【請求項１６】
半導体基板の第１の面上に第１の光入出射源を備え、
前記半導体基板の第２の面上に第２の光入出射源が実装される第１の凹部と、前記第１の凹部よりも底面が前記第１の面に近い第２の凹部とを備え、
前記第２の面の前記第２の凹部の底面でかつ、前記第１の光入出射源に相対応する位置に、凸レンズを備え、
前記凸レンズが、前記第１の光入出射源と共に前記半導体基板にモノリシック集積されている
ことを特徴とする光モジュール基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速に変調された電気信号を光信号に変換するための光送信モジュールおよびそれを備えた光送受信モジュールに係り、特に、光入出射源と光導波路とを光学的に接続するためのレンズが、半導体基板上に集積化された光送信モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
クラウドサービスの進展や、ビッグデータビジネスの拡大と伴に、データセンタにおけるＩＰトラフィックが増大している。特に近年は、サーバの仮想化技術の進展などに伴なって、サーバ内、もしくは複数のサーバ間でのトラフィックが急増しており、データセンタ内で処理される総ＩＰトラフィック量のうち、おおよそ８割程度はデータセンタ内に留まるトラフィックである。このような状況の下、サーバ、ストレージ、伝送装置などのいわゆるＩＣＴ機器の内部、もしくはＩＣＴ機器間を接続する比較的短距離での通信（インターコネクト）のネットワーク性能が、データセンタで処理できるトラフィック量を制限する要因になりつつある。このため、インターコネクトの大容量化への期待が一層高まっている。従来は、ＩＣＴ機器内、もしくは近距離のＩＣＴ機器間での通信には、電気ケーブルを用いた電気インターコネクトが用いられてきた。しかし、インターコネクトの大容量化への要請に対応し、チャンネル当りの伝送速度が１０〜２５Ｇｂｐｓ以上に高速化すると、電気インターコネクトにおいては、高周波信号の伝送損失増大や、それに伴う消費電力増大が顕著となる。また、高速化による高周波ノイズの発生に起因した信号線路間での信号の漏洩（クロストーク）が大きな課題となる。これを克服する技術として、近年注目を集めているものが光ファイバケーブルで機器内、もしくは機器間を接続する光インターコネクトである。光信号は、電気信号と比較し線路間のクロストークや、伝送距離による信号品質の劣化が小さいため、大容量インターコネクトに有望である。
【０００３】
光インターコネクトでは、電気信号を一旦光信号に変換し、光ファイバケーブルや光導波路などで所望の距離を伝送した後、再び光信号を電気信号に変換することとなる。よって、光インターコネクトには電気信号を光信号に変換するための発光素子と、光信号を電気信号に変換するための受光素子が必要である。既に、発光素子として垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を用いた光インターコネクトモジュールが実用化されている。このＶＣＳＥＬを用いた光インターコネクト方式は、高速に変調した電気信号を直接発光素子に入力し、発光素子自身が高速に変調された光信号を生成する方式であり、直接変調方式と呼ばれる。近年では、さらなる大容量化に向け、シリコンフォトニクス技術が注目を集めている。シリコンフォトニクス技術とは、ＬＳＩ製造のために高度に発展したシリコンウェハプロセス技術、およびパッケージング技術を用いて、光回路、およびそれと電子回路とを集積した光モジュールを作製する技術の総称である。シリコンフォトニクス技術を用い、シリコンウェハ中に高歩留りで精度よく多数の電気・光信号変換素子を集積することで、光インターコネクトモジュールを大容量化することができる。また、シリコンフォトニクス技術を用いれば、電気・光信号変換素子として、マッハ・ツェンダ干渉計構造を有する光変調器を作製することができる。光変調器を用いれば、発光素子を直接変調する必要がなく、発光素子から出射された一定強度の光信号を、光変調器で高速に変調することができる。このように発光機能と、高速に電気信号を光信号に変換する機能を分離した光変調方式は外部変調方式を呼ばれる。外部変調方式は、直接変調方式と比較し、光信号波形にひずみが生じにくいため、より高速に変調することが可能である。またＶＣＳＥＬを用いた光インターコネクトモジュールでは困難であった、複数の異なる波長の光信号を同時に送信する「波長分割多重化」（ＷＤＭ）や、光信号に位相情報や偏波情報を乗せることで、１シンボルの光信号で複数ビットの情報を同時に送信する「光多値変調」が可能であるため、さらなる大容量化が可能である。
【０００４】
シリコンフォトニクス技術への期待は、大容量化のみにとどまらない。ＬＳＩの大量生産向けに設計されたウェハプロセス、およびパッケージング設備を用いることで光モジュールを低コスト化することが大いに期待されている。また、シリコンと二酸化ケイ素との屈折率差が大きい特徴を生かし、光素子を小型化することで光素子の駆動に必要な電力を抑制することも期待されている。さらには、直接変調方式と比較し、光信号を一定距離伝送した際に受ける波形にひずみ量が小さいため、長距離伝送が可能である。
【０００５】
以上をまとめると、シリコンフォトニクス技術を用い作製される光インターコネクトモジュールへの主な期待は、大容量、低コスト、省電力、長距離伝送である。
【０００６】
外部変調方式を用いた光インターコネクト方式においては、発光素子からの光を高効率で光変調器などが形成された光回路に入力する技術がキー技術となる。
【０００７】
従来の光送信モジュールにおける発光素子の実装形態の一例として、光回路層が形成された半導体基板の上面にレーザモジュールを実装したものが知られている。このレーザモジュールは、半導体レーザと、この半導体レーザから出射されたレーザ光を集光するためのガラス球レンズと、レーザ光を反射させ光の進行方向を変化させるプリズムとが、レーザモジュール基板上に保持され、このレーザモジュール基板が上記半導体基板の光結合器を備えた面上に実装されている。
【０００８】
特許文献１には、半導体レーザからの光を光回路へ結合させる形態が開示されている。そこでは、半導体レーザからの出射光の進行方向を90度曲げる反射鏡と、反射された光を回折格子型光結合器に集光するレンズが、半導体レーザに集積化された構成が開示されている。特許文献２には、半導体レーザからの光を光回路へ結合させる形態が開示されている。そこでは、基板上にレンズを形成し、さらにレンズ上に光導波路を含む光回路を付着することで、レンズと光回路が一体化された構成が開示されている。また、半導体レーザとしてＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）を用いた形態が開示されている。特許文献３には、半導体レーザからの光を光ファイバへ結合させる形態が開示されている。
【０００９】
以上説明したように、発光素子の光回路への結合方法については、レーザ、反射鏡、集光レンズ、光回路を別々に作製し、それらを組み合わせるハイブリッド実装や、複数の部品を、同一基板内に集積化するモノシック実装や、それらを組み合わせた形態が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１４−１１０２５７号公報
【特許文献２】特開２０１２−１０３７２０号公報
【特許文献３】特開２０１３−１８２２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記従来例のレーザモジュールを備えた光送信モジュールでは、レーザモジュールが、半導体レーザ、ガラス球レンズ、プリズム及びレーザモジュール基板の４つの部品から構成されるため、合計４回の実装工程が必要である。実装工程が増えるほどモジュールコストが増加する課題がある。また、部品数が多く、またそれぞれのサイズも、一辺の長さが数百μｍ以上と大きいため、高密度に発光素子を実装することは難しい。このように、上記従来例においては、高い光結合効率と簡便な実装工程がトレードオフの関係にあり、両立することが難しい。換言すると、上記従来例では、光回路上に、簡便で安価な方法で、高密度に光素子を実装し、光素子と光回路間での高い光結合効率を得ることができない。
【００１２】
特許文献１に記載の構成においては、半導体レーザ中にレンズがモノリシック集積されていることで、発光点とレンズの位置ずれが生じにくい特長を有している。しかし、レンズと光回路との位置ずれが生じうる課題が存在する。半導体レーザを光回路に実装する場合の位置決め精度は一般的には±１０μｍ程度であり、最大５ｄＢ程度の結合損失が生じる。半導体レーザを実際に駆動させ、光回路への光結合効率をモニタしながら実装を行うことで位置決め精度を向上させることは可能である。しかし、調芯時間が長くなり、また調芯装置が大型で高価なものとなるため、簡便で安価な方法で実装することはできない。
【００１３】
特許文献２に記載の構成においては、光回路とレンズがモノリシック集積されていることで、光回路上の集光点とレンズの位置ずれが生じにくい特長を有している。しかし、レンズと半導体レーザとの位置ずれが生じうる課題が存在する。よって、高い位置決め精度で実装するには、調芯時間が長くなり、また調芯装置が大型で高価なものとなるため、簡便で安価な方法で実装することはできない。また、ＶＣＳＥＬからは複数の放射パターンが出射されるため、光回路上に形成する光導波路も複数のモードが伝搬できるマルチモード光導波路とする必要がある。マルチモード光導波路はコア径が大きいため、高密度に光導波路を集積化することが困難である。また光変調器等の機能素子を光回路内に集積化することも困難である。
【００１４】
特許文献３に記載の構成においては、レンズと反射鏡との位置関係を高精度に制御することが可能である。しかし、半導体レーザとレンズ、もしくはレンズと光回路とを高精度に位置決めするための構成については記載されていない。
【００１５】
本発明の目的は、光回路上に高密度に光素子が実装され、光素子と光回路間の光の結合効率が高い、光送信モジュールや光送受信モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、半導体基板の第１の面上に第１の光入出射源を備え、前記半導体基板の第２の面上に第２の光入出射源を備え、前記半導体基板の前記第２の面上に、前記第１の光入出射源と前記第２の光入出射源を光学的に接続する凸レンズを備え、前記凸レンズが、前記第１の光入出射源と共に前記半導体基板にモノリシック集積され、前記第２の光入出射源が、前記半導体基板の前記第２の面上にハイブリッド集積されていることを特徴とする光送信モジュール、により達成できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、光回路上に、簡便で安価な方法で、高密度に光素子が実装され、光素子と光回路間の光の結合効率が高い、光送信モジュールや光送受信モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光送信モジュールの要部断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る光送信モジュールの要部上面図である。
【図３Ａ】第１の実施形態の光送信モジュールにおける、光結合器の要部断面図である。
【図３Ｂ】第１の実施形態の光送信モジュールにおける、光回路と光素子の関係を説明する模式図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る光送信モジュールにおける、発光素子の実装トレランスのレンズ倍率依存性に関するグラフである。
【図５Ａ】第１の実施形態に係る光送信モジュールの製法の一例を説明する図である。
【図５Ｂ】第１の実施形態に係る光送信モジュールの製法の一例を説明する図である。
【図６】第１の実施形態に係る光送信モジュールにおける、光結合器部の変形例の要部断面図である。
【図７Ａ】本発明の第２の実施形態に係る光送信モジュールの要部断面図である。
【図７Ｂ】第２の実施形態に係る光送信モジュールの製法の一例を説明する図である。
【図８Ａ】本発明の第３の実施形態に係る光送信モジュールの要部断面図である。
【図８Ｂ】第３の実施形態の変形例の要部断面図である。
【図９Ａ】本発明の第４の実施形態に係る光送信モジュールの要部断面図である。
【図９Ｂ】第４の実施形態の変形例の要部断面図である。
【図１０】第４の実施形態の他の変形例の要部断面図である。
【図１１】第４の実施形態の他の変形例の要部断面図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態に係る光送信モジュールの要部断面図である。
【図１３】第５の実施形態の変形例に係る光送信モジュールの要部断面図である。
【図１４】本発明の第６の実施形態に係る光送受信モジュールの要部断面図である。
【図１５】本発明の第７の実施形態に係る光送受信モジュールの要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態の代表例を挙げるならば、光送信モジュールは、半導体基板の第１の面上に光結合器を備え、該半導体基板の第２の面上に半導体レーザと該半導体レーザから出射された光を光結合器に集光するための凸レンズとを備え、この凸レンズが光結合器と共に半導体基板にモノリシック集積されており、半導体レーザは半導体基板上にハイブリッド集積されている。
【００２０】
発明者らは、発光素子が光回路に実装された光モジュールにおいて、光の結合効率が高く、また、簡便で安価な方法で、高密度に光素子が実装される光インターコネクトモジュールの構成について検討した。光結合効率の観点においては、すべての部品が単一の基板上にモノリシック集積された形態が望ましい。これはそれぞれの部品の位置ずれが生じにくいためである。一般的にハイブリッド実装における位置決め精度は±１０μｍ程度であるのに対し、モノリシック実装における位置決め精度は±１μｍ以下である。また、すべての部品がモノリシック集積された形態においては、部品点数削減により実装工程が簡略化される。さらには、それぞれの部品を高精度に位置調整するための機構を設ける必要が無いため、高密度に集積化することも可能である。ただし、光回路をシリコン材料で形成する場合、シリコン材料は間接遷移型の材料であり、発光強度が極めて弱いため、発光素子を実現することが極めて難しい。また発光強度が強い化合物半導体基板をシリコン基板に張り合わせることで、半導体レーザを光回路上にモノリシック集積する場合においても、プロセス工程が複雑となるため、簡便で安価な方法で集積化することは難しい。以上から、光結合効率と、実装コストと、密度を両立するには、発光素子をハイブリッド実装することが好ましい。また、より多数の発光素子を高密度に実装するには、光回路の表面に実装する形態が好まれる。
【００２１】
発光素子から出射された光は一般的には一定の放射角度を持っているため、出射面から遠ざかるほど放射ビームが広がる特徴を有する。一般的に発光素子から出射されるビームの大きさは直径数μｍ程度である。一方、出射された光を結合させる対象である光回路上に形成された光導波路の直径は数百ｎｍである。よって、高効率に結合するには出射された光をレンズで集光すること好まれる。光回路の表面に実装する形態においては、レンズを発光素子、もしくは光回路上にモノリシック集積することが可能である。これにより、部品点数が増加することがなく、高い光結合効率と、発光素子の高密度実装と、低コストを両立することができる。
【００２２】
このように、本発明は、発光素子が光回路に実装された光モジュールにおいて、発光素子を光回路の表面に実装する形態を採用するものであり、また凸レンズが、発光素子、もしくは光回路のうちの少なくとも一方と共に半導体基板にモノリシック集積された形態が好適である。
【００２３】
以下では、本発明の実施形態に係る光送信モジュール、およびそれを備えた光送受信モジュールについて、詳細な説明をする。なお、同一の構成要素には同一の符号を付け、それらの説明については繰り返さない。
【実施例１】
【００２４】
本発明の第１の実施例について、図１から図５Ｂを参照して、説明する。  
図１は、第１の実施形態に係る光送信モジュールにおける、発光素子の実装形態の要部の縦断面図である。図２は、第１の実施形態に係る光送信モジュールにおける、発光素子の実装形態の要部上面図である。光送信モジュール１００は、半導体基板１０１と、光結合器（第１の光入出射源）１０２と、電気信号を光信号に変換するための半導体レーザ（第２の光入出射源）１０３と、この半導体レーザから出射された光を光結合器１０２に集光するための凸レンズ１０５と、半導体レーザ１０３から凸レンズ１０５に至るレーザ光１１０の光路上に配置されたプリズム１０７と、を含んで構成されている。なお、第２の光入出射源は、半導体レーザ１０３に限定されるものではない。例えば、半導体レーザと光変調器を集積した素子を第２の光入出射源としても良い。また、凸レンズ１０５は、光結合器１０２に相対応する裏面位置において半導体基板１０１にモノリシック集積されたものである。半導体基板１０１は外形が例えば直方体であり、その第１の面（表面）１０００には、平坦な光回路層１０９が形成されており、この光回路層１０９の中に、光結合器１０２及び光導波路コア層１１２が形成されている。光結合器１０２は、半導体基板のいずれかの面側から入射された光を、光回路層に入力し結合するための素子であって、回折格子領域を備えている。
【００２５】
一方、半導体基板１０１の第２の面（裏面）１１００は、高さの異なる複数の面で構成されている。すなわち、第２の面１１００は、平坦な最上面（基板平面）と、この最上面よりやや低い平坦面を有する第１の凹部、すなわちレーザ実装用凹部１０６と、さらに低い平坦面を有する第２の凹部、すなわちプリズム実装用凹部１０８と、プリズム実装用凹部１０８の底面に設けられた半導体凸レンズ１０５及びその周囲の空隙部１０８０とを有している。プリズム実装用凹部１０８の底面は、レーザ実装用凹部の底面よりも深く（第１の面１０００に近く）、半導体凸レンズ１０５はさらに深い（凸レンズの集光点の位置が第１の面１０００の光結合器１０２に一致する位置）に設けられている。
【００２６】
レーザ実装用凹部１０６の上面には、半導体レーザ１０３が実装される面から、半導体基板１０１の第２の面１１００の最上面にまで伸びる電極パッド１１６が形成されている。電極パッド１１６から電流を注入することで、半導体レーザ１０３が発光する。電極パッド１１６が第２の面１１００の最表面上に形成されていることで、半導体レーザ１０３に電流を注入するために必要な電気的実装工程が容易となる。なお、レーザ実装用凹部１０６やプリズム実装用凹部１０８には、適宜、他の部材も実装されるが、説明を省略する。
【００２７】
レーザ実装用凹部１０６には、レーザ１０３をより高精度に位置決め実装するための合わせ用マーカ１１７が形成されている。
【００２８】
本実施例における特徴の１つは、半導体基板１０１にハイブリッド実装する部品数が２つ（半導体レーザとプリズム）であるため、従来例と比較し、実装工程が少なく、結果としてモジュールコストが低いことである。さらに実装する部品数が少ないため、高密度に発光素子を実装することも可能である。
【００２９】
本実施例における特徴の２つ目は、半導体基板１０１に、半導体凸レンズ１０５がモノリシック集積により形成されており、上記半導体凸レンズの集光点の位置に、光結合器１０２が形成されていることである。従来例においては、凸レンズと光回路を別々に作製し、それらを組み合わせるハイブリッド実装形態であるため、それらの部品間の相対的位置関係が、±１０μｍ程度の範囲でばらつく。一方、本発明の実施形態においては、第１の面に光回路が形成された半導体基板の第２の面上に凸レンズがモノリシック集積化される実装形態であるため、凸レンズと光回路間の相対的位置関係のずれは±１μｍ以下に抑制される。
【００３０】
本実施例における特徴の３つ目は、半導体基板１０１の第２の面１１００上に、高さの異なるレーザ実装用凹部１０６と、プリズム実装用凹部１０８とが形成されていることである。上記各凹部は、凸レンズ１０５の形成工程と同一の半導体プロセスで形成されるために、各凹部と凸レンズ間との相対的位置関係にずれは生じない。そして、上記各凹部に合わせ、半導体レーザ１０３と、プリズム１０７を実装することで、半導体レーザ１０３と、プリズム１０７と、半導体凸レンズ１０５と、光結合器１０２との相対的な位置関係を、簡易的に、かつ、高精度に合わせることができ、結果的に、高い光結合効率を得ることができる。
【００３１】
以上のことから、本発明の第１の実施形態においては、光回路上に、簡便で安価な方法で、高密度に光素子を実装し、光素子と光回路間での高い光結合効率を得ることができる。
【００３２】
なお、図１には、半導体レーザ１０３の上面、下面のうち、活性層に近い面が半導体基板１０１と接するように設置した形態を図示したが、それに限ったことではない。しかしながら、図１に示す形態は半導体レーザ１０３で生じた熱が、効果的に半導体基板１０１に放出される構成であり、より好ましい。
【００３３】
次に、光結合器１０２の一例について、図３Ａ、図３Ｂを用いてより詳しく説明する。図３Ａに示す光結合器１０２は、回折格子１１１を備えた回折格子型光結合器である。回折格子型光結合器１０２は、回折格子１１１と、光導波路コア層１１２と、光導波路クラッド層（上部クラッド層及び下部クラッド層）１１３と、を含んで形成される。ここで、回折格子１１１は、光の２次の回折現象を利用し、基板平面に対し、略垂直方向（入射角θ）から入射された光を、光導波路コア層１１２と、光導波路クラッド層１１３と、によって構成される光導波路に入力する機能を有する。この光結合器１０２には、回折格子１１１に対し、光が入射される面側と逆の面側に、回折格子１１１から一定の距離を隔てた位置に反射鏡１１４が形成されていてもよい。また、凸レンズ１０５と、クラッド層１１３との間に、少なくとも１層以上の、反射低減用の誘電体層を形成しても良い。回折格子１１１と反射鏡１１４間の距離を適切に設計することで、より高い光結合効率を得ることができる。ここで反射鏡１１４は金属膜でもよく、またブラック反射の条件を満足するように適切に設計された誘電体多層膜であってもよい。
【００３４】
図３Ａに示すように、レーザ光１１０の光路は半導体基板１０１の垂直方向（細線）からθだけ傾斜している。光結合器１０２への入射光が傾斜していると、光結合効率が高まる。入射角θは、０°−１２°とするのが望ましい。
【００３５】
次に、図３Ｂの模式図を用い、第１の実施形態の光送信モジュールにおけるレーザ光の光路と凸レンズの倍率ｍの関係について説明する。ここでは、説明の便宜上、光回路や凸レンズ等を横方向に拡大して示している。レーザ光１１０の光路において、半導体基板１０１の第２の面にある半導体レーザからのレーザ光の出射位置Ｐ０から、凸レンズ１０５の中心位置Ｐ１のまでの距離をＬ１，凸レンズの中心位置Ｐ１から光が結像する位置Ｐ２、すなわち半導体基板１０１の第１の面にある光結合器１０２の位置、までの距離をＬ２とする。このとき、凸レンズの倍率ｍは、Ｌ２／Ｌ１となる。
【００３６】
次に、図４を用い、本発明の効果についてより詳しく説明する。図４には光結合効率が、最大値に対し、１ｄＢ低下する範囲の、半導体凸レンズ１０５の倍率依存性を図示する。図中、実線は本発明の第１の実施形態、破線は従来例を示している。ここで、従来例とは、レンズを備えない、あるいは、レンズがレーザ側に設置された方式のものである。本発明の第１の実施形態においては、レンズ倍率ｍを１以下としたとき、従来例よりも実装トレランスが拡大される。従来例では、例えば、半導体レーザとレンズの位置が固定されたモジュールを光回路上に実装するため、実装トレランスがレンズの倍率に依存しない。一方、本発明の実施形態においては、凸レンズはあらかじめ光回路が形成された半導体基板上にモノリシック集積化されており、半導体レーザのみを実装するため、凸レンズの効果により、半導体レーザ１０３の実装トレランスを拡大することが可能である。所望の凸レンズ倍率ｍを得るために、適宜半導体レンズ１０５の形状を設計すればよい。
【００３７】
すなわち、本実施形態においては、半導体基板１０１上において、半導体レーザ１０３から光が出射する位置Ｐ０から凸レンズの中心位置Ｐ１までの距離Ｌ１が、このＰ１から半導体基板１０１を経てこの半導体基板１０１の第１の面上の光が結像する位置Ｐ２までの距離Ｌ２よりも長い。一例として、光線追跡シミュレーションにより構造設計した結果を示すならば、レンズ屈折率を３．５、レンズの曲率半径を８０μｍ、レンズの中心位置と半導体レーザ端面間の距離Ｌ１を２３０μｍとすれば、Ｌ２が約１１５μｍとなり、倍率０．５程度の凸レンズが得られる。これにより、実装トレランスを４μｍに拡大できる。換言すると、同じ実装トレランスで、位置決め精度ひいては光の結合効率、を従来例よりも高めることができる。
【００３８】
これに対し、特許文献３の方式では、凸レンズ倍率ｍが１よりも大きい。特許文献１や特許文献２の方式では、凸レンズ倍率ｍが１よりも小さいものの、半導体レーザとレンズの相対的な位置を変えられないので位置合わせが困難である。また、これらの各方式はいずれも、ハイブリッド実装なので精度が低い等の不具合がある。なお、本発明において、凸レンズ倍率ｍは１未満に限定されるものではなく、用途によっては、凸レンズ倍率ｍを１あるいはそれ以上とし、半導体レーザの実装トレランスよりも他の要件を優先しても良いことは言うまでもない。
【００３９】
次に、図５Ａ、図５Ｂを用い、本実施例に係る光送信モジュールの製造プロセスの一例を説明する。  
半導体基板１０１は高さＨの直方体であり、第１の面（表面）１０００と第２の面（裏面）１１００を有している（図５（ａ））。この半導体基板の第１の面１０００上に、光結合器１０２を含む光回路層１０９が、エッチングや成膜などのプロセス処理により形成される。このとき、第１の面１１００（図面の左右の方向をＸ軸方向、奥行き方向をＹ軸方向とする）における光結合器１０２の特定の位置を基準位置Ｏ０とし、この位置の情報を第２の面（裏面）１１００におけるプロセス処理時のターゲットとして利用する（図５（ｂ））。
次に、半導体基板の第２の面１１００に、深さＤ１（＜Ｈ）の第１の凹部１１１０をエッチングプロセスにより形成する（図５（ｃ））。さらに、凹部１１１０の一部に、深さＤ２（＞Ｄ１）の第２の凹部１１２０をエッチングプロセスにより形成する（図５（ｄ））。これにより、平坦なレーザ実装用凹部１０６と平坦なプリズム実装用凹部１０８が形成される。次に、エッチング処理により、第２の凹部１１２０の一部でかつ上記基準位置Ｏ０と一致するあるいはＸ軸方向に若干ずれた位置Ｏ１を中心として、深さＤ３（＞Ｄ２）でリング状の第３の凹部１１３０を形成する（図５（ｅ））。ここで、第３の凹部１１３０を形成するためのリソグラフィープロセスにおいて、レーザ実装用凹部１０６に、基準位置Ｏ０若しくは位置Ｏ１を基準として、レーザ１０３をより高精度に位置決め実装するための合わせ用マーカ１１７のパターンを同時に形成する（図５（ｆ））。なお、半導体レンズ１０５と光結合器１０２の位置が、プロセス誤差によりわずかにずれたときに、誤差量にあわせてレーザの実装位置を微調整することが可能な合わせマーカが形成されていることが、より好ましい。次に、第３の凹部１１３０で囲まれた領域内を凸レンズに加工する。このようにして、半導体基板の一方（第１）の面上に光結合器を備え、この半導体基板のもう一方（第２）の面上に凸レンズがモノリシック集積された、光モジュール用の半導体基板（光モジュール基板）１２０を形成することができる（図５（ｇ））。
【００４０】
半導体基板１０１は、第２の面（裏面）１１００内で、凸レンズが形成される領域の厚さが最も薄い。一例をあげるならば、レーザ実装用凹部１０６における半導体基板１０１厚さが５００μｍであるのに対し、凸レンズの部分における半導体基板１０１厚さは１００μｍである。
【００４１】
なお、半導体凸レンズ１０５は、一般的な半導体プロセスで形成が可能である。はじめに半導体基板の凹部１１２０をフォトリソグラフィーでパターニングした後、凸レンズ１０５の周辺部をドライエッチングプロセスで所望の深さＤ３までエッチング除去する。次に、第３の凹部１１３０で囲まれた領域において、ウェットエッチングプロセスにより、球面状のレンズを形成する。フォトマスクの設計や、ドライエッチング、ウェットエッチング条件の制御により、任意の形状の凸レンズを形成することが可能である。この場合、凸レンズの材質が半導体基板の材質と同じであり、凸レンズ１０５の屈折率は３．５程度となる。空隙部１０８０内には、用途に応じて所定の屈折率の樹脂を充填しても良い。
【００４２】
次に、光モジュール基板１２０への各光部品の実装プロセスについて説明する。光モジュール基板１２０のレーザ実装用凹部１０６に、半導体レーザ１０３をハイブリッド実装する（図５（ｈ））。ここで、半導体レーザ１０３をレーザ実装用凹部１０６でおおよその位置を調整した後、合わせ用マーカ１１７でさらに高精度に位置調整をすることが可能である（図５（ｉ））。次に、光モジュール基板１２０のプリズム実装用凹部１０８に、プリズム１０７をハイブリッド実装する（図５（ｊ））。このようにして、半導体基板１０１の一方の面には光結合器１０２、他方の面には半導体レンズ１０５が、半導体基板１０１と一体に形成される。さらに、位置あわせ用マーカ１１７とレンズ１０５とが同一のプロセスで作製されるので、半導体レーザ１０３とプリズム１０７とが半導体基板に高精度に実装された光送信モジュールを製造することができる。
【００４３】
本実施例によれば、光回路上に、簡便で安価な方法で、高密度に光素子が実装され、光素子と光回路間の光結合効率が高い光送信モジュールを提供することができる。
【００４４】
次に、実施例１の結合器１０２の変形例について、図６を用いて説明する。図６に示す光結合器１０２ｂは、レーザ光１１０の光路上に反射鏡１１５を備えた全反射型光結合器である。全反射型光結合器は、反射鏡１１５と、光導波路コア層１１２と、光導波路クラッド層１１３と、を含んで形成される。また、光導波路コア層１１２は、半導体基板１０１の平面方向に対し、テーパー形状に加工されていることが好ましい。全反射型の光結合器１０２ｂにおける光結合効率は、一般的には回折格子型の光結合器１０２における光結合効率より低いものの、光回路層１０９を形成した後、回路上の任意の場所に、反射鏡１１５を形成し、発光素子を実装することができる。また、光導波路を伝搬する光を面垂直方向に取り出し、モニタすることも可能である。
【００４５】
図６の例でも、光回路上に、簡便で安価な方法で、高密度に光素子が実装され、光素子と光回路間の光の結合効率が高い光送信モジュールを提供することができる。
【実施例２】
【００４６】
次に、本発明の第２の実施例について、図７Ａ、図７Ｂを参照して、説明する。  
実施例２では、半導体基板１０１にモノリシック集積された凸レンズの材質が、半導体基板１０１の材質と異なっている。図７Ａは、第２の実施形態に係る光送信モジュールにおける、発光素子の実装形態の要部断面図である。第２の実施形態に係る光送信モジュール１００は、半導体基板１０１と、半導体レーザ１０３と、プリズム１０７と、を含んで構成されている。また、半導体基板１０１の一方の面には、光回路層１０９が形成されており、また上記光回路層１０９の中には、光結合器１０２が形成されている。さらに、半導体基板１０１の逆の面には、樹脂製の凸レンズ２０１と、レーザ実装用凹部１０６と、プリズム実装用凹部１０８と、が形成されている。（なお、以下の実施例では、電極パッド１１６の図示を省略する）。
【００４７】
実施例１で説明した特徴以外で、本実施例における特徴は、レンズ材料の屈折率が、光回路層１０９を形成する光導波路クラッド層（下部クラッド層）１１３の屈折率と同一若しくは略同一となるように設計されている点である。屈折率が等しいことで界面での反射が生じないため、光損失が低減する。第２の実施形態においては、第１の実施形態における光損失よりもおおよそ０．７ｄＢ程度損失が小さい。なお、光回路層１０９のクラッド層１１３は、例えば、ＳｉＯ２やＳｉＮで構成される。そのため、レンズ材料には、これらと同じ光の屈折率の有機材料などを用いる。この場合、凸レンズ１０５の屈折率は、ＳｉＯ２等と同じ、１．４−１．６程度の値となる。
【００４８】
次に、図７Ｂを用い、本実施例の光送信モジュールの製造プロセスの一例を説明する。  
一般的な半導体プロセスを用い、上記基準位置Ｏ０と一致するあるいはＸ軸方向に若干ずれた位置Ｏ１を中心として、凸レンズを形成する位置の半導体をエッチングにより除去して円筒状の穴１１４０を形成する（図７Ｂ（ａ））。その後、穴１１４０に樹脂を流し込み硬化させることで、樹脂レンズ２０１が形成される（図７Ｂ（ｂ））。穴１１４０内において、表面張力により樹脂表面が曲面となることで、自己形成的にレンズ形状を得ることができる。また、樹脂を硬化させる際に金型を利用すれば、任意のレンズ形状を得ることも可能である。
【００４９】
本実施例によれば、光回路上に、簡便で安価な方法で、高密度に光素子が実装され、光素子と光回路間の光の結合効率が高い光送信モジュールを提供することができる。
【実施例３】
【００５０】
次に、本発明の第３の実施例について、図８Ａ、図８Ｂを参照して、説明する。  
実施例３では、レーザ光の光路を変化させるための反射鏡が、半導体レーザに集積化されている。
【００５１】
図８Ａは、本発明の第３の実施形態に係る光送信モジュール１００における、発光素子の実装形態の要部断面図である。第３の実施形態に係る光送信モジュール１００は、（第１の）半導体基板１０１と、半導体レーザ３０１と、を含んで構成されている。また、半導体基板１０１の一方の面１０００には、光回路層１０９が形成されており、また上記光回路層１０９の中には、光結合器１０２が形成されている。さらに、半導体基板１０１の逆の面１１００には、半導体凸レンズ１０５と、レーザ実装用凹部１０６と、が形成されている。実施例１で説明した特徴以外で、本発明における特徴は、レーザ光の光路を変化させるための反射鏡３０３が、半導体レーザ３０１と共に第２の半導体基板上にモノリシック集積されている点である。単一の第２の半導体基板上に半導体レーザ３０１と反射鏡３０３が一体形成されているので、第１の半導体基板１０１の第２の面１１００に実装する部品数が１つのみであり、実施例１と比較し、実装工程が少なく、結果としてモジュールコストが低い。さらに部品数が少ないため、高密度に発光素子を実装することも可能である。さらには、半導体レーザの活性層３０２と、反射鏡３０３の位置ずれが小さいため、結果として高い光結合効率が得られる。
【００５２】
なお、図８Ａには、半導体レーザ１０３の上面、下面のうち、活性層から遠い面が半導体基板１０１と接するように設置した形態を図示したが、それに限ったことではない。図８Ｂには、第３の実施形態の変形例として、活性層に近い面が半導体基板１０１と接するように設置した形態を示す。この場合、反射鏡３０６を、反射鏡３０３の角度と直交する向きに形成すればよい。図８Ａに示す実施形態と、図８Ｂに示す実施形態とにおいて、どちらがより好ましいかは、レンズのサイズに依存する。レンズのサイズに応じ、半導体レーザ３０４で生じた熱が、より効果的に半導体基板１０１に放出される構成を適宜選択すればよい。
【００５３】
実施例３の説明においては、光結合器１０２に集光するための凸レンズが半導体レンズである場合について説明したが、それに限ったことなく、実施例２で説明した樹脂レンズであってもよい。
【実施例４】
【００５４】
次に、本発明の第４の実施例について、図９Ａ−図１１を参照して、説明する。  
実施例４では、光送信モジュール１００が、光結合器１０２に集光するための（第１の）凸レンズ１０５以外に、第２の凸レンズ４０２を含んだ実装形態について説明する。
【００５５】
図９Ａに示すように、第２の凸レンズ４０２がプリズム４０１と一体形成されており、第２のレンズ４０２が形成された面が、半導体基板１０１に集積化された第１の凸レンズ１０５と対向する位置に設置されている。あるいはまた、図９Ｂの変形例に示すように、第２の凸レンズ４０２が形成された面が、半導体レーザ１０３と対向する位置に設置されていてもよい。なお、図９Ａにおいて、半導体レーザ端面Ｐ０と第２の凸レンズ４０２の中心位置Ｐ３間の距離をＬ１、第１の凸レンズ１０５の中心位置Ｐ１から光結合器１０２の位置Ｐ２までの距離をＬ２とすると、２個の凸レンズの倍率ｍは、Ｌ２／Ｌ１となる。なお、Ｐ１とＰ３の間隔をＧとすると、このＧの間は、光が平行であり、その長さは倍率に関係しない。また、図９Ｂにおいて、半導体レーザ端面Ｐ０と第２のレンズ４０２の中心位置Ｐ４間の距離をＬ１、第１の凸レンズ１０５の中心位置Ｐ１から光結合器１０２の位置Ｐ２までの距離をＬ２とすると、２個の凸レンズの倍率ｍは、Ｌ２／Ｌ１となる。なお、Ｐ４とプリズム４０１の下端Ｐ５の距離をＬ３とすると、このＬ３の間は、光が平行であり、その長さは倍率に関係せず、任意の長さにできる。従って、図９Ｂに示す実施例によれば、前記実施例の効果に加えて、レーザ端面と光結合器間の距離などに関する制約が緩和される、という効果もある。
【００５６】
さらには、図１０の変形例に示すように、第２の凸レンズがガラス球体レンズ４０３であり、半導体レーザ１０３とプリズム１０７とを結ぶ光路１１０上に設置されていてもよい。図１０において、半導体レーザ端面Ｐ０とガラス球体レンズ４０３の中心Ｐ６までの距離をＬ１、Ｐ６から第１の凸レンズ１０５の中心位置Ｐ１から光結合器１０２の位置Ｐ２までの距離をＬ２とすると、２個の凸レンズの倍率ｍは、Ｌ２／Ｌ１となる。なお、Ｐ６からプリズム１０７の下端Ｐ７までの距離をＬ３とすると、このＬ３の間は、光が平行であり、その長さは倍率に関係しない。光が平行な区間Ｌ３の距離は自由に調整可能である。従って、図１０に示す実施例によれば、レーザ端面と光結合器間の距離などに関する制約が緩和される、という効果もある。
【００５７】
さらには、図１１の変形例に示すように、第２の凸レンズ４０８が反射鏡４０７と共に、半導体レーザ４０５にモノリシック集積化されていてもよい。
【００５８】
このように２枚の凸レンズを使った実施形態においては、レーザ端面と光結合器間の距離などに関する制約が緩和されるため、設計自由度が大きくなる利点がある。また図９Ａから図１１に示す実施形態においては、高い光結合効率が比較的容易に得られる利点がある。これは、実施例１においては、半導体レーザの実装位置ずれが生じた場合、プリズムの位置調整により、補正できるのは、レーザが面垂直方向にずれた場合のみであるのに対し、凸レンズを２枚用いた場合は、基板面内における光軸垂直方向のずれに対しても、補正可能であるためである。また、レンズを２枚用いた場合は、その他の利点として、プリズム１０７と半導体レンズ１０５のサイズを小型化できる利点もある。これは、半導体レーザ１０３の端面近傍に第２のレンズ４０２，４０３を設けることで、レーザからの出射ビームの広がりを抑えることが可能であるためである。
【実施例５】
【００５９】
次に、本発明の第５の実施例について、図１２−図１３を参照して、説明する。実施例５では、光アイソレータ５０１が光路上に実装された光送信モジュール１００の実施形態について説明する。光アイソレータ５０１は、一方の方向への光を透過させ、逆の方向に対しては光を遮断する。  
光アイソレータ５０１の実装形態は、図１２に示すように、ガラス球体レンズ４０３とプリズム１０７を結ぶ光路１１０上の光が平行な区間に光アイソレータ５０１を実装してもよく、また、図１３の変形例に示すように、反射鏡４０７とレンズ４０８とが半導体レーザにモノリシック集積された半導体レーザ４０５を用い、半導体レーザ４０５と半導体レンズ１０５とを結ぶ光路１１０上に光アイソレータ５０１を実装してもよい。さらには、図９Ａ、図９Ｂに示す実施形態において、プリズム４０１と半導体レンズ１０５を結ぶ光路１１０上に、光アイソレータ５０１を実装してもよい。ただし、図９Ａ、図９Ｂに示す実施形態において、半導体レーザ１０３とプリズム４０１を結ぶ光路上に光アイソレータ５０１を実装することは好ましくない。なぜならば、半導体レーザ１０３と光アイソレータ５０１を結ぶ光路上に凸レンズが無い場合は、光アイソレータ５０１中を光が透過する間に、ビームサイズが数百μｍ程度にまで広がってしまうため、光結合器１０２に高効率で光を結合するためには、集光するための凸レンズ１０５のサイズを大きくする必要があるためである。
【００６０】
以上説明した、光アイソレータが実装された形態においては、半導体レーザ１０３への戻り光強度が低減するため、より安定的に半導体レーザを動作させることができる。
【実施例６】
【００６１】
実施例６では、実施例１から５のいずれかの実施形態を含んで形成される、光送受信モジュールについて説明する。
【００６２】
図１４に示すように、第６の実施形態に係る光送受信モジュール７００は、半導体基板１０１の第２の面（裏面）１１００上の光路１１０に沿って形成された、半導体レーザ１０３と、プリズム１０７と、凸レンズ１０５と、半導体基板１０１の第１の面（表面）１０００上の光回路層１０９内に形成された、光変調器、受光器などの光素子１０２と、これらの光素子（あるいは半導体レーザ）を駆動するための駆動回路チップ７０３と、光回路層１０９からの出射光を光ファイバ７０５に結合するための光ファイバホルダ７０４とが実装されている。光送受信モジュール７００はさらに、入力された光を１つの光導波路に入力するための光合波器や、光導波路と光ファイバを光学的に接続するための光結合器や、入力された光信号を電気信号に変換するための受光器や、受光器を駆動するための受光器駆動回路などを備えている。上記半導体基板１０１は、パッケージ基板７０１に実装されている。ここで、上記半導体基板１０１と、パッケージ基板７０１との間、および、上記半導体基板１０１と、駆動回路チップ７０３との間は、バンプ７０２を介し実装され、電気的に接続されている。半導体レーザ１０はレーザ実装用凹部１０６に実装され、凸レンズ１０５は、半導体基板１０１のプリズム実装用凹部１０８の底に、半導体基板と一体形成されている。
【００６３】
本実施形態に係る送受信モジュールは、高速に変調された電気信号を光信号に変換し、光ファイバを介し外部へ光信号を送信することや、また光ファイバから入力される光信号を、受光器で電気信号に変換することができる。
【００６４】
また、従来の光送受信モジュールと比較し、簡便で安価な方法で作製でき、また半導体基板上に高密度に光素子や凸レンズが実装されている。光素子と光回路間での光結合効率が高いために、光送受信モジュールの消費電力が低く、また、光送受信モジュールが伝送できる最長距離が長い。
【実施例７】
【００６５】
本発明の実施例７では、第２の光入出射源として、半導体レーザの代わりに、光ファイバ８０１を有する実装形態について説明する。
【００６６】
実施例１から６では、第２の光入出射源としての半導体レーザから出射された光を光結合器に結合させるための形態について説明した。しかし、本発明の特徴である、半導体凸レンズ１０５を光回路と共に半導体基板１０１にモノリシック集積化した形態の適用範囲は、それに限ったことではない。本発明は、他の光入出射源、例えば光ファイバ、と光結合器との結合形態に対しても応用することができる。
【００６７】
図１５は、本発明の第７の実施形態に係る光送受信モジュールにおける、光ファイバの実装形態の要部断面図である。第７の実施形態に係る光送受信モジュール８００は、半導体基板１０１と、第２の光入出射源としての光ファイバ８０１と、プリズム４０１と、を含んで構成されている。なお、プリズム４０１には第２の凸レンズ４０２が一体形成されていてもよい。また、半導体基板１０１の第１の面１０００には、光回路層１０９が形成されており、また上記光回路層１０９の中には、第１の光入出射源としての光結合器１０２が形成されている。本発明における特徴は半導体基板１０１の第２の面１１００に、半導体凸レンズ１０５が形成されている点である。また、第２の面上に、光ファイバ８０１を半導体基板上に位置合わせするためのマーカも形成されている。この実施例でも、第２の凸レンズ４０２に、半導体基板の第２の面側の第２の光入出射源から光が入力された際、光の出射位置Ｐ０から、第２の凸レンズの中心位置Ｐ３までの距離Ｌ１が、第１の凸レンズ１０５の中心位置Ｐ１から光が結像する光結合器１０２上の位置Ｐ２までの距離Ｌ２よりも長い。すなわち、凸レンズの倍率ｍ（Ｌ２／Ｌ１）は、１よりも小さな値となる。なお、用途によっては第２のレンズが無くてもよく、さらに凸レンズの倍率ｍを１以上にしても良いことは、先にも述べたて通りである。
【００６８】
本実施形態においては、光結合器１０２と光ファイバ８０１との間を平行光とすることが可能であり、従来必要であった半導体基板１０１の面垂直方向の調整が格段に緩和される。そのため、ファイバ実装の工程が簡略化される。結果的には、光送受信モジュール８００を低コスト化すことが可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１…レーザモジュール基板
２…レーザモジュール
１００…光送信モジュール
１０１…半導体基板
１０２…光結合器（第１の光入出射源）
１０３…半導体レーザ（第２の光入出射源）
１０４…活性層
１０５…半導体凸レンズ
１０６…レーザ実装用凹部
１０７…プリズム
１０８…プリズム実装用凹部
１０９…光回路層
１１０…レーザ光
１１１…回折格子
１１２…光導波路コア層
１１３…光導波路クラッド層
１１４…反射鏡
１１５…反射鏡
１１６…電極パッド
１１７…合わせ用マーカ
１２０…光モジュール基板
２０１…樹脂レンズ
３０１…反射鏡集積レーザ
３０２…活性層
３０３…反射鏡
３０４…反射鏡集積レーザ
３０５…活性層
３０６…反射鏡
４０１…レンズ集積プリズム
４０２…レンズ
４０３…ガラス球レンズ
４０４…ガラス球レンズ実装用凹部
４０５…反射鏡・レンズ集積レーザ
４０６…活性層
４０７…反射鏡
４０８…レンズ
５０１…光アイソレータ
６０１…光アイソレータ実装用凹部
７００…光送受信モジュール
７０１…パッケージング基板
７０２…バンプ
７０３…駆動回路チップ
７０４…光ファイバホルダ
７０５…光ファイバ
８００…光送受信モジュール
８０１…光ファイバ
８０２…レーザ光
１０００…半導体基板の第１の面
１０８０…空隙部
１１００…半導体基板の第２の面
１１１０…第１の凹部
１１２０…第２の凹部
１１３０…第３の凹部
１１４０…円筒状の穴。
【図１】
2016218327.tif 000003
【図２】
2016218327.tif 000004
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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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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