(57)【要約】      （修正有）【課題】コンパクトなサイズで大容量化、高密度化を実現した光電気複合モジュールを提供する。【解決手段】光電気複合モジュール１は、光の入力部または出力部を備えた光素子１２と、光素子１２と光の入力部または出力部で接続する光導波路１４と、光素子１２と電気的に接続する光送受信回路素子１３と、光素子１２と光送受信回路素子１３とを搭載する回路基板１１とを備え、光素子１２と光導波路１４とは、光素子１２の光の入力部または出力部側の光の光軸、または光導波路１４から光素子１２側の光の光軸を傾ける光軸方向変換部１７を介して光学的に接続するようにした。【選択図】図１Ａ
2017032695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の入力部または出力部を備えた光素子と、
前記光素子と前記光の入力部または出力部で光学的に接続する光導波路と
前記光素子と電気的に接続する光送受信回路素子と、
前記光素子と前記光送受信回路素子とを搭載する回路基板と、
を備えた光電気複合モジュールであって、
前記光素子と前記光導波路とは、前記光素子の前記光の入力部または出力部の光の光軸、または前記光導波路から前記光素子側の光の光軸を傾ける光軸方向変換部を介して光学的に接続されていることを特徴とする光電気複合モジュール。
【請求項２】
請求項１記載の光電気複合モジュールであって、前記光導波路は屈折率が比較的高いコアと前記コアの周囲を屈折率が比較的低いクラッドで覆った構成を有し、前記コアは前記光素子の前記光の入力部または出力部が形成された面と平行に直線状に伸びる部分を有し、前記コアの前記光軸方向変換部の側の端部において前記光軸方向変換部の側に湾曲して形成されていることを特徴とする光電気複合モジュール。
【請求項３】
請求項１記載の光電気複合モジュールであって、前記光軸方向変換部は、前記クラッドと同じ材質で球状または楕円状に形成されていることを特徴とする光電気複合モジュール。
【請求項４】
請求項１記載の光電気複合モジュールであって、前記光軸方向変換部は、前記光素子の光を送信または受信する面上に半球状に形成されていることを特徴とする光電気複合モジュール。
【請求項５】
請求項２記載の光電気複合モジュールであって、前記光軸方向変換部は、前記光導波路の前記コアの前記光軸方向変換部の側に湾曲して形成された端面に半球状に形成されていることを特徴とする光電気複合モジュール。
【請求項６】
請求項１記載の光電気複合モジュールであって、前記光軸方向変換部は反射面を有し、前記光素子側の光又は前記光導波路側の光を前記反射面で反射させて前記光素子側の光の光軸、または前記光導波路側の光の光軸を傾けることを特徴とする光電気複合モジュール。
【請求項７】
請求項１記載の光電気複合モジュールであって、前記光素子は、前記光の入力部または出力部が前記光素子を搭載する回路基板の側に形成されていることを特徴とする光電気複合モジュール。
【請求項８】
光の入力部または出力部を備えた光素子と、
前記光素子側の光の光軸を傾ける光軸方向変換部と、
前記光軸方向変換部を介して前記光素子と光学的に接続する光導波路と、
光送受信回路素子と、
前記光素子と前記光送受信回路素子とを搭載する基板と、
を備えた光電気複合モジュールであって、
前記光導波路は、屈折率が比較的高いコアと前記コアの周囲を屈折率が比較的低いクラッドで覆った構成を有し、前記コアは前記光素子の前記光の入力部または出力部が形成された面と平行に直線状に伸びる部分を有し、前記コアの前記光軸方向変換部の側の端部において前記光軸方向変換部の側に湾曲して形成されていることを特徴とする光電気複合モジュール。
【請求項９】
請求項８記載の光電気複合モジュールであって、前記光軸方向変換部は、前記クラッドと同じ材質で球状または楕円状に形成されていることを特徴とする光電気複合モジュール。
【請求項１０】
請求項８記載の光電気複合モジュールであって、前記光軸方向変換部は、前記光素子側の面上に半球状に形成されていることを特徴とする光電気複合モジュール。
【請求項１１】
請求項８記載の光電気複合モジュールであって、前記光軸方向変換部は、前記光導波路の前記コアの前記光軸方向変換部の側に湾曲して形成された端面に半球状に形成されていることを特徴とする光電気複合モジュール。
【請求項１２】
請求項８記載の光電気複合モジュールであって、前記光軸方向変換部は反射面を有し、前記光素子側の光を前記反射面で反射させて前記光素子側の光の光軸、または前記光導波路側の光の光軸を傾けることを特徴とする光電気複合モジュール。
【請求項１３】
請求項８記載の光電気複合モジュールであって、前記光素子は、前記光の入力部または出力部が前記光素子を搭載する回路基板の側に形成されていることを特徴とする光電気複合モジュール。
【請求項１４】
光電気複合モジュールと、
前記光電気複合モジュールと電気的に接続する半導体素子と、
前記光電気複合モジュールと前記半導体素子とを搭載して前記光電気複合モジュールと前記半導体素子とを電気的に接続する配線パターンが形成された回路基板と
を備えた伝送装置であって、
前記光電気複合モジュールは、
光の入力部または出力部を備えた光素子と、
前記光素子の光の入力部側または出力部側の光の光軸を傾ける光軸方向変換部と、
前記光軸方向変換部を介して前記光素子と光学的に接続する光導波路と、
光送受信回路素子と、
前記光素子と前記光送受信回路素子とを搭載する基板とを備え構成されている
ことを特徴とする光電気複合モジュールを用いた伝送装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の光電気複合モジュールを用いた伝送装置であって、前記光電気複合モジュールの前記光導波路は、屈折率が比較的高いコアと前記コアの周囲を屈折率が比較的低いクラッドで覆った構成を有し、前記コアは前記光素子の前記光の入力部または出力部が形成された面と平行に直線状に伸びる部分を有し、前記コアの前記光軸方向変換部の側の端部において前記光軸方向変換部の側に湾曲して形成されていることを特徴とする光電気複合モジュールを用いた伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光素子と光導波路の光結合構造に関し、特に大容量の光信号を一括処理する光電気複合モジュールとそれを用いた伝送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報通信分野において光信号による通信トラフィックの整備が急速に行われてお
り、これまで基幹、メトロ、アクセス系といった数ｋｍ以上の長い距離において光ファイ
バ網が展開されてきた。今後はさらに、伝送装置間（数ｍ〜数百ｍ）、装置内（数ｃｍ〜
数十ｃｍ）といった近距離も大容量データを遅延なく処理するために光信号を用いること
が有効であり、ルータ、サーバ等の情報機器内部のＬＳＩ間またはＬＳＩ−バックプレー
ン間伝送の光化が進められている。
【０００３】
光信号による伝送装置を構築する際、重要となるのが電気から光に変換した光信号を如何に簡便かつ高効率に伝送させるかである。発光素子からの光信号を光ファイバや光導波路等の光配線に効率よく伝搬させる、あるいは光伝送路から伝搬した光信号を受光素子に効率よく入射させることが重要となる。一般に、光素子と光伝送路との光結合効率を良好にするためには、光素子と光伝送路との位置合わせを高精度に行う必要があるが、一方で、量産性や実用性を考慮すると、多数の光素子を一括で位置合わせする構造であることも重要である。
【０００４】
例えば、特開２００６−２６７５０２号公報（特許文献１）においては、光配線である光導波路基板をサブマウント基板に対して垂直方向に配置して、基板上の１次元光素子アレイに対し一括して光結合を行うことができる構造となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２６７５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の従来技術では、以下の問題点が生じる。光導波路基板がサブマウント基板に対して垂直に設置されているので、光導波路基板がサブマウント基板と平行な方向に対しての可撓性が得られない。すなわち、光導波路の端部の位置を自由に配置することができない。また、同様の理由から光複合配線モジュールの高さを低くすることに限界が生じる。
【０００７】
次世代の情報装置は、大量の情報を処理するために大容量化、高密度化が必須であるが、それに適用する光電気複合モジュールには、コンパクトなサイズで大容量化、高密度化を実現することが望まれている。
【０００８】
また、情報装置には、光電気複合モジュールを多数組み込んで構成される場合があるが、この時、装置全体をコンパクト化するためには、それぞれの光電気複合モジュールの厚さ(高さ)をできるだけ小さく（低背化）する必要がある。そのためには、光電気複合モジュールに用いられる光導波路を、できるだけ光電気複合モジュールの基板の表面の近くで基板の表面に沿って(基板の表面に平行に)配線できるような構造にすることが求められる。
【０００９】
本発明では、上記した従来技術の課題を解決して、コンパクトなサイズで大容量化、高密度化を実現することを可能にする光電気複合モジュールとそれを用いた伝送装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための本発明の構成の一例は、
光の入力部または出力部を備えた光素子と、該光素子と前記光の入力部または出力部で光学的に接続する光導波路と、該光素子と電気的に接続する光送受信回路素子と、該光素子と前記光送受信回路素子とを搭載する回路基板と、を備えた光電気複合モジュールにおいて、該光素子と外光導波路を、該光素子の該光の入力部または出力部の光の光軸、または該記光導波路から該光素子側の光の光軸を傾ける光軸方向変換部を介して光学的に接続されていることを特徴とする光電気複合モジュールである。
【００１１】
本発明のさらなる構成、効果は、以下明細書前提により明らかとなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高い光結合効率を確保しつつ光電気複合モジュールの高さを低減することができるため、光電気複合モジュールの小型化、低背化を実現できる。
【００１３】
本願発明の更なる効果は、以下実施例の説明を踏まえ本願明細書全体から明かになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】本発明の実施例１における光電気複合モジュールの概略の構成を示す光電気複合モジュールの断面図である。
【図１Ｂ】本発明の実施例１における光電気複合モジュールの光素子と光導波路との接続部を拡大した断面図である。
【図２】レンズの焦点距離を変えたときの、光の出射点とレンズの中心軸との位置ずれ量とその時にレンズから出射する光ビームの光軸の傾きとの関係を示すグラフである。
【図３Ａ】本発明の実施例２における光電気複合モジュールの概略の構成を示す光電気複合モジュールの断面図である。
【図３Ｂ】本発明の実施例２における光電気複合モジュールの光素子と光導波路との接続部を拡大した断面図である。
【図４Ａ】本発明の実施例３における光電気複合モジュールの概略の構成を示す光電気複合モジュールの断面図である。
【図４Ｂ】本発明の実施例３における光電気複合モジュールの光素子と光導波路との接続部を拡大した断面図である。
【図４Ｃ】本発明の実施例３の変形例における光電気複合モジュールの光素子と光導波路との接続部を拡大した断面図である。
【図５Ａ】本発明の実施例４における光電気複合モジュールの概略の構成を示す光電気複合モジュールの断面図である。
【図５Ｂ】本発明の実施例４における光電気複合モジュールの光素子と光導波路との接続部を拡大した断面図である。
【図６Ａ】本発明の実施例５における光電気複合モジュールの概略の構成を示す光電気複合モジュールの断面図である。
【図６Ｂ】本発明の実施例５における光電気複合モジュールの光素子と光導波路との接続部を拡大した断面図である。
【図７】本発明の実施例６における伝送装置の概略の構成を示す伝送装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、光結合部近傍で湾曲したコアを有する光導波路と、前記光導波路と光結合する光素子を備え、光素子から出射または光素子に入射する光の方向を湾曲したコアの光軸と略同方向になる光軸方向変換構造を備えた光導波路結合構造を特徴とする光電気複合モジュールである。
【００１６】
本発明は、光導波路結合構造において高い光結合効率を確保しつつ、光電気複合モジュールの小型化、低背化を実現できるようにしたものである。光導波路結合構造において高い結合効率を得るためには、光素子の入出射方向に対して光導波路を平行に配置することが重要である。一方、光電気複合モジュールを低背化するためには、光素子の入出射面に対して光導波路を平行に配置することが重要である。
【００１７】
本発明では、この二つの要求を両立させるために、高屈折率な材料で形成した断面が円又は楕円の球体形状の光軸方向変換構造を受発光点に対して位置ずれさせることにより光素子の入出射方向を傾け、その傾けた方向に光導波路の端面を配置することで入出射光と光導波路の平行を確保するようにした。また、光導波路の端面を光素子設置面に対して垂直でなく傾けさせることができるため、光素子の入出射面に対して光導波路を平行に配置するまでに要する光素子の入出射面からの高さを低く抑えることができ、光電気複合モジュールの高さを低減することができるようにした。
以下に、本発明の実施例を、図を用いて説明する。 
【実施例１】
【００１８】
まず、図１Ａ及び図１Ｂに本発明の第一の実施の形態を示す。図１Ａは、本実施例に係る光電気複合モジュール１の断面図である。図１Ｂは、光素子と光導波路との光結合部を拡大したものである。
【００１９】
本実施例に係る光電気複合モジュール１は、基板１１、光素子１２、光送受信回路素子１３、光導波路１４を備えている。基板１１には、半導体レーザ、フォトダイオード等の光素子１２と該光素子１２用の光送受信回路素子１３が搭載されている。実装方式は、本実施例では光素子１２、光送受信回路素子１３ともにフリップチップ実装となっている。光素子１２と光送受信回路素子１３とは、はんだバンプ１５と第一の基板１１に形成された電気配線１６により電気的に接続されている。
【００２０】
光素子１２として半導体レーザを用いた場合、光送信回路素子１３から電気配線１５を介して電気信号が光素子１２である半導体レーザに伝送され、半導体レーザにて電気から光信号に変換される。一方、光素子１２として受光素子を用いた場合には、光導波路１４から受光素子に入射した光信号が受光素子で電気信号に光電変換されて受光素子から出力され、電気配線１５を介して光送信回路素子１３に電気信号が送られる。光素子１２は、本実施例では複数の出入射点がある光素子アレイを用いている。本実施例では２×１２チャネルのマトリクス状の光素子アレイを適用した。
【００２１】
実装方式に関しては、光素子１２、光送受信回路素子１３いずれもフリップチップ実装以外の、例えばダイボンディングとワイヤボンディングの組み合わせでも構わない。アレイ形状も、１×１２チャネルのような一次元的アレイでも構わないし、単チャネルの光素子でも構わないが、本発明の効果はマトリクス状（Ｎ×Ｍ、Ｎ≧2、Ｍ≧2）アレイ素子にて特に発揮される。
【００２２】
光素子１２として半導体レーザなどの発光素子を用いた場合、発光素子から出射される光信号の元になる電気信号は、基板１１から、基板１１の上方に載置された発光素子に伝搬される。また、光素子として受光素子を用いた場合には、受光素子に入射した光信号は、基板１１の上方から基板１１の内部に伝搬される。基板１１の光素子１２設置面に対し、光信号が垂直に出入射される。光素子１２の上方には光導波路１４が設置される。
【００２３】
光導波路１４は、図１Ｂに示すように、屈折率が相対的に高いコア１４１と、その周辺をコアよりも屈折率が低いクラッド１４２で覆った状態で構成される。光信号は、コア１４１とクラッド１４２との屈折率差によりコア１４１の中に閉じ込められて伝搬する構造となっている。コア１４１とクラッド１４２とが一体化されて、光導波路１４が形成される。
【００２４】
本実施例における光導波路１４は、コア１４１の端部１４３付近が湾曲した構造となっているのが特徴である。コア１４１の端部１４３の湾曲構造は、光素子１２から遠ざかるに従って基板１１の光素子１２設置面と平行になるような形状となっている。クラッド１４２を形成する材料を主成分として構成される光導波路フィルム１４４は、撓むことができるよう薄く作られている。
【００２５】
光素子１２と光導波路１４の端部１４３との間には、光軸方向変換構造１７が具備されている。本実施例では、光軸方向変換構造１７として、周囲の材料よりも高い屈折率を有する部材による断面が円又は楕円の球体形状の光軸方向変換構造１７を用いている。本実施例では周囲の材料は光導波路クラッド１４２、球体形状の光軸方向変換構造１７には光導波路コア１４１と同じ材料を用いている。
【００２６】
光素子１２の光の出入射点１２１の中心位置に対して球体形状の光軸方向変換構造１７は、中心軸１７１が光素子１２の表面上で位置をずらした状態で設置される。球体形状の光軸方向変換構造１７はレンズとして機能する。レンズの中心軸を、レンズを伝搬する光ビーム１２３の光軸に対してずらして配置すると、レンズに入射した光ビーム１２３の光軸に対して、レンズから出射する光ビーム１２３の光軸１２２は、レンズの曲率に応じて傾く。
【００２７】
図２に、レンズの位置ずれ量と光軸の傾きの相関を示す計算結果を示す。例えば、レンズの焦点距離が０．１ｍｍ（１００μｍ）のとき、入射する光ビーム１２３の光軸をレンズの中心に対して３０μｍ位置ずれさせると、レンズの光軸に対して平行に入射した光ビーム１２３は、レンズ光軸に対して１７°傾いて出射する。
【００２８】
光素子１２と光導波路１４とを光結合させる形態を、光素子１２として発光素子を用い、光素子１２から出射した出射光を例にとって図１Ｂを用いて説明する。
【００２９】
まず、光素子１２として半導体レーザのような発光素子を用いた場合、発光素子１２の光の入出射点１２１から出射した光ビーム１２３は、発光素子１２の表面に対して垂直方向に出射する。発光素子１２から垂直方向に出射した光ビーム１２３はその先にある球体形状の光軸方向変換構造１７を通過するが、発光素子１２の光の出入射点１２１の中心軸１２２と球体形状の光軸方向変換構造１７の中心軸１７１が発光素子１２の表面の垂線方向に対して位置をずらした状態で配置されているため、球体形状の光軸方向変換構造１７を通過した光ビーム１２３の光軸は、発光素子１２の表面の垂線方向に対して光導波路１４のコア１４１の方向に傾く。球体形状の光軸方向変換構造１７から出射した光ビーム１２３の進行方向に、先端が湾曲した光導波路１４のコア端部１４３を設置する。
【００３０】
光導波路１４のコア端部１４３は、球体形状の光軸方向変換構造１７を通過して発光素子１２の表面の垂線方向に対して光導波路１４のコア１４１の方向に傾いた方向に出射した光ビーム１２３が平行に入射する位置、即ち、球体形状の光軸方向変換構造１７を通過した光ビーム１２３の進行方向に沿って配置されている。光導波路１４のコア端部１４３をこのように配置することにより、発光素子１２の入出射点１２１から出射して球体形状の光軸方向変換構造１７を通過した光ビーム１２３は、光導波路１４のコア１４１に対して平行に入射する。これにより効率良く光信号を光導波路に伝搬させることができる。光導波路１４に入射した光信号は、光導波路１４のコア１４１に沿って光コネクタ２６の側に伝搬する。
【００３１】
光導波路１４の先端部分が湾曲してその先が発光素子１２の表面に対して平行に形成されたコア１４１により、光導波路１４に入射した光ビーム１２３は発光素子１２の表面すなわち基板１１の表面に対し平行方向に伝わる。
【００３２】
ここで、球体形状の光軸方向変換構造１７を用いずに発光素子１２の入出射点１２１から垂直な方向に出射した光ビーム１２３を、発光素子１２の入出射点１２１に対して垂直な方向に配置したコア１４１に入射させ、その先で光導波路１４を９０°曲げることによっても発光素子１２の入出射点１２１から出射した光ビーム１２３を発光素子１２の表面すなわち基板１１の表面に対し平行方向に送ることができる。しかし、この場合、基板１１の表面に対し平行方向に送る高さは、光導波路１４の許容される最少曲率半径分の高さが必要になり、光電気複合モジュール１をコンパクトに構成するという本発明の目的を達成することができなくなってしまう。
【００３３】
これに対して、本実施例による球体形状の光軸方向変換構造１７を用いた方式では、発光素子１２の入出射点１２１から垂直な方向に出射した光ビーム１２３を球体形状の光軸方向変換構造１７を透過させることにより光ビーム１２３の光軸を入出射点１２１に垂直な方向に対して光導波路１４のコア１４１の方向に傾けてからコア１４１に入射させるので、光導波路１４に入射した光ビーム１２３を発光素子１２の表面すなわち基板１１の表面に対し平行方向に伝えるのに要する基板１１の表面からの高さを上記した球体形状の光軸方向変換構造１７を用い場合と比べて十分に小さくすることが可能になる。
【００３４】
光素子１２として発光素子の代わりに受光素子を用いた場合には、これと逆方向の光伝搬がおきる。
【００３５】
図１Ｂに示した構成では、球体形状の光軸方向変換構造１７と光導波路１４のコア１４１の先端１４３とは接触しておらず、その間にクラッド材１４２が存在する構造となっているが、コア１４１の先端１４３が球体形状の光軸方向変換構造１７と接触又は球体形状の光軸方向変換構造１７の中に含まれていても構わない。
【００３６】
球体形状の光軸方向変換構造１７ならびに光導波路１４のコア１４１の形成方法としては、硬化前のクラッド材にニードルを用いて高屈折率材を注入して作製する方法を採用すればよい。本手法を用いれば、球体形状の光軸方向変換構造１７ならびに曲げ光導波路１４は樹脂材料の吐出量やニードル位置を制御することで容易に所望の形状を提供することができる。もちろん、作製方法としてフォトリソグラフィ等を用いた別の方法を用いても構わない。
【００３７】
本実施例では、高屈折率材で形成された球体形状の光軸方向変換構造の中心軸の位置を光素子の受発光点の中心位置からずれさせて配置した光軸方向変換構造を用いることにより、光結合部近傍で湾曲したコアを有する光導波路と光素子とを光結合させる構成とした。
【００３８】
その結果、本実施例によれば、光導波路の端面を光素子設置面に対して垂直でなく傾けさせることができるため、光素子の入出射面に対して光導波路を平行に配置するまでに要する光素子の入出射面からの高さを低く抑えることができ、光電気複合モジュールの高さを低減することができる。
【００３９】
また、本実施例によれば、光素子から出射または光素子に入射する光の通路となる光導波路を、光素子の方向を湾曲したコアの光軸と略同方向になる光軸方向変換構造を有する光導波路結合構造を備えた光電気複合モジュールを提供することができる。
【実施例２】
【００４０】
次に、図３Ａ及び図３Ｂを用いて本発明の第二の実施の形態を説明する。図３Ａと図３Ｂの関係は、実施例１で説明した図１Ａと図１Ｂの関係と同様である。
【００４１】
本実施例の実施例１との違いは、図３Ａに示すように、光軸方向変換構造２１７が光素子１２の出入射部上に形成されている点である。本実施例では、光素子１２の光の出入射点１２１上に、光軸方向変換構造２１７を形成する高屈折率樹脂（例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂など）を滴下することにより、光軸方向変換構造２１７を形成している。その結果、滴下された光軸方向変換構造２１７を形成する樹脂の形状は、図３Ｂに示すような断面が半円または楕円の半球体形状となっている。
【００４２】
この半球体形状の光軸方向変換構造２１７は、実施例１で説明した球体形状の光軸方向変換構造１７と同様に、光素子１２の光の出入射点１２１の中心の位置（出入射点１２１から出射する光の光軸中心）に対して中心軸２７１の位置をずらして形成されており、これにより半球体形状の光軸方向変換構造２１７から出射する光または入射した光の光路を光導波路２１４のコア２４１の方向に傾ける効果を得ている。
【００４３】
半球体形状の光軸方向変換構造２１７の上方には、光軸方向変換構造２１７から出射した光の光軸方向に平行に光導波路２１４のコア先端部分２４３が配置されている。光導波路２１４は、光導波路コア２４１をクラッド２４２で覆って形成されており、光素子１２と光導波路２１４が光結合できるような構造となっている。
【００４４】
半球体形状の光軸方向変換構造２１７が形成された光素子１２と光導波路２１４とは、接着材２５１で固定されている。
【００４５】
本実施例の説明では、半球体形状の光軸方向変換構造２１７を光素子１２の光の出入射点１２１上に形成する例を説明したが、半球体形状の光軸方向変換構造２１７を光導波路２１４のコア先端部分２４３に形成するようにしてもよい。
【００４６】
本実施例では、半球体形状の光軸方向変換構造の中心軸の位置を受発光点の中心位置からずれさせて配置して、光結合部近傍で湾曲したコアを有する光導波路と光素子とを光結合させことができるようにした。
【００４７】
その結果、本実施例によれば、光導波路の端面を光素子設置面に対して垂直でなく傾けさせることができるため、光素子の入出射面に対して光導波路を平行に配置するまでに要する光素子の入出射面からの高さを低く抑えることができ、光電気複合モジュールの高さを低減することができる。
【００４８】
また、本実施例によれば、光素子から出射または光素子に入射する光の方向を湾曲したコアの光軸と略同方向になる半球体形状の光軸方向変換構造を有する光導波路結合構造を備えた光電気複合モジュールを提供することができる。
【実施例３】
【００４９】
次に、図４を用いて本発明の第三の実施の形態を説明する。図４Ａと図４Ｂの関係は、実施例１で説明した図１Ａと図１Ｂの関係と同様である。
【００５０】
本実施例の特徴は、光軸方向変換構造として、実施例２で説明した高屈折率樹脂で形成した球状構造３７１に加えてミラー構造３１８を用いていることにある。また、他の実施例と異なり、球状構造３１７により光ビーム１２３の傾きを生じさせる方向が、光導波路コア先端が存在する方向と逆方向に傾けていることである。
【００５１】
本実施例の構成を、光素子１２として発光素子１２を用いた場合について光結合の形態を説明する。まず、発光素子１２の光の出入射点１２１から光ビームを出射して光の出入射点１２１上に形成された球体形状の光軸方向変換構造３１７に入射させる。球体形状の光軸方向変換構造３１７に入射した光ビーム１２３は、球体形状の光軸方向変換構造３１７の中心軸３７１が光の出入射点１２１の中心１２２から左側にずれているために、球体形状の光軸方向変換構造３１７から出射するときにミラー３１８が存在する方向に傾いて出射する。
【００５２】
次に、球体形状の光軸方向変換構造３１７から出射した光ビーム１２３をミラー１８面で反射させて光ビーム１２３の進行方向を変換する。進行方向が変換された先に光導波路コア３１４の先端３４３を光ビーム１２３と平行になるように配置することにより、高い結合効率で光信号が光導波路３１４に伝搬することができる。
【００５３】
半球体形状の光軸方向変換構造３１７が形成された光素子１２と光導波路３１４とは、接着材３５１で固定されている。
【００５４】
ミラー１８の形成方法としては、一例として、クラッド材３４２をダイシングによる方法、レーザ加工による方法などで成形し、反射面にクロム（Ｃｒ）の膜などを形成することによりミラー１８を形成する。
【００５５】
本実施例によれば、光導波路の端面を光素子設置面に対して垂直でなく傾けさせることができるため、光素子の入出射面に対して光導波路を平行に配置するまでに要する光素子の入出射面からの高さを低く抑えることができ、光電気複合モジュールの高さを低減することができる。
【００５６】
また、本実施例の変形例として、球状形状の光軸方向変換構造３１７による光ビーム１２３の屈折角度とミラー構造３１８の反射角度を適切に設定することにより、図４Ｃに示すように、光導波路３６０のクラッド３６２に形成したミラー３８１と３８２で反射した光ビーム１２３の進行方向を発光素子１２の表面と平行にすることができ、光導波路３６０のコア３６１の先端３６３を曲げることなく、直線状に成形することができる。
【００５７】
本変形例によれば、光導波路の端面を光素子設置面に対して平行に形成することができるため、光素子の入出射面から光導波路のコア端面までの高さを低く抑えることができ、光電気複合モジュールの高さを低減することができる。
【実施例４】
【００５８】
次に、図５を用いて本発明の第四の実施の形態を説明する。図５Ａ及び図５Ｂの関係は、図１Ａと図１Ｂの関係と同様である。
【００５９】
本実施例の特徴は、光ビーム伝搬路が光素子４１２に対して下側にあることである。すなわち、光導波路４１４は光素子４１２の下方に配置される。本実施例では、光導波路フィルム４１４は基板４１１に搭載され、光導波路フィルム４１４上に電極４１９が形成され、そこに光素子４１２がフリップチップ実装される形態となっている。光導波路フィルム４１４の構造は実施例１と同様で、先端４４３が湾曲した光導波路コア４４１と、クラッド４４２に対して高い屈折率を有する樹脂からなる球体形状の光軸方向変換構造４１７が具備されている。
【００６０】
光素子４１２は、その受発光点４２１から出射する光ビーム１２３の光軸中心４２２と、該球体形状の光軸方向変換構造４１７の中心軸４７１とが位置ずれするように配置されている。この構造により該球体形状の光軸方向変換構造４１７を通過した光ビーム１２３は、屈折して傾きを持つことになる。光の伝搬する形態は、方向が異なるだけで実施例１にて記したものと同じ形態となる。
【００６１】
本実施例によれば、光素子の下側に光の入出射点を配置した構成において、光導波路の端面を光素子設置面に対して垂直でなく傾けさせることができるため、光素子の入出射面に対して光導波路を平行に配置するまでに要する光素子の入出射面からの高さを低く抑えて光素子の下側に配置することができので、光導波路による高さの増分をなくして光電気複合モジュールの高さを低減することができるようになった。
【実施例５】
【００６２】
次に、図６を用いて、本発明による第五の実施の形態を示す。図６Ａと図６Ｂの関係は、図１Ａと図１Ｂの関係と同様である。
【００６３】
本実施例は、光ビーム伝搬路が光素子の下側にあるという点で実施例４と同様である。高屈折率樹脂で形成された光軸方向変換構造５１７の位置が異なる点が特徴である。高屈折率樹脂で形成された光軸方向変換構造５１７は、光導波路フィルム５１４の上面に実施例２で説明したものと同様な樹脂を滴下する形で設置している。
【００６４】
これにより実施例２と同様に高屈折率樹脂で形成された光軸方向変換構造５１７の表面は半球体状になっている。この半球体形状の高屈折率樹脂で形成された光軸方向変換構造５１７により光素子４１２の受発光点４２１から出射する光ビーム１２３に傾きを生じさせ、先端５４３が湾曲した光導波路５１４のコア５４１に効率よく光を伝搬させることができる。
【００６５】
本実施例によれば、光素子の下側に光の入出射点を配置した構成において、光導波路の端面を光素子設置面に対して垂直でなく傾けさせることができるため、光素子の入出射面に対して光導波路を平行に配置するまでに要する光素子の入出射面からの高さを低く抑えて光素子の下側に配置することができので、光導波路による高さの増分をなくして光電気複合モジュールの高さを低減することができるようになった。
【実施例６】
【００６６】
次に、図７を用いて、本発明による光電気複合モジュール１が伝送装置１００に適用される形態を示す。
【００６７】
図７において、伝送装置１００は、第二の基板２１上に光電気複合モジュール１と電子部品（ＩＣ２２）が搭載されて形成されている。光電気複合モジュール１は、はんだバンプ２５により伝送装置１００の第二の基板２１上に搭載されている。第二の基板２１上には、同じくはんだバンプ２５によりスイッチＬＳＩ等のＩＣ２２が搭載されている。
【００６８】
ＩＣ２２は、第二の基板２１に具備される電気配線２３を介して光電気複合モジュール１に搭載されている光送受信回路素子１３に電気的に接続されている。すなわち、伝送装置１００において、ＩＣ２２からの電気信号が光送信回路１３に伝送され、さらに光送信回路１３から電気信号が光素子（発光素子）１２に伝送され、光信号に変換された後に光導波路１４を伝搬して光信号が伝送される。あるいは、光導波路１４を伝搬してきた光信号が光素子（受光素子）１２で電気信号に変換され、光送受信回路１３を通ってＩＣ３２に達する。光導波路１４の端部は光コネクタ２６が備わっており、ここに別の光導波路（光ファイバ）等を接続することによりボード間やラック間の光伝送が可能となる。
【００６９】
光電気複合モジュール１は、実施例１の形態のものを用いているが、これ以外の実施例２〜５のいずれの形態を用いても構わない。光電気複合モジュール１やＩＣ２２の第二の基板２１への実装形態も、はんだ以外の電気ソケット等を用いたものでも構わない。
【００７０】
本実施例によれば、光導波路の端面を光素子設置面に対して垂直でなく傾けさせて、光素子の入出射面に対し光導波路を平行に配置するまでに要する光素子の入出射面からの高さを低く抑えるようにして高さを低くおさえた光電気複合モジュールを用いることにより、伝送装置全体の厚みを比較的薄く構成することがきるようになった。
【符号の説明】
【００７１】
１・・・光電気複合モジュール    １１・・・基板    １２・・・光素子    １３・・・光送受信回路素子    １４・・・光導波路    １５・・・はんだバンプ    １６・・・電気配線    １７・・・光軸方向変換構造（球体形状、半球体形状）    １８・・・ミラー    １９・・・電極    ２１・・・第二の基板    ２２・・・ＩＣ    ２３・・・電気配線    ２４・・・電極    ２５・・・はんだバンプ    ２６・・・光コネクタ    １００・・・伝送装置    １２１・・・光素子の出射点/入射点    １４１・・・光導波路コア    １４２・・・光導波路クラッド    １４３・・・光導波路コアの端部    １４４・・・光導波路フィルム    １７１・・・球体形状、半球体形状の中心軸
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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