(57)【要約】【課題】複数のＰＬＣチップが接続され、一方のＰＬＣチップがマウントに直接固定されて、もう一方のＰＬＣチップが弾性接着剤によってマウントに保持され、弾性接着剤の体積変化によってＰＬＣチップ接続部にかかる力を抑制し、結合損失安定性が改善された光モジュールを提供すること。【解決手段】ＰＬＣチップ２はマウント１の凸部に直接固定され、入力光導波路アレイ５ａが光ファイバアレイ４ａと光接続され、出力光導波路アレイ５ｂがＰＬＣチップ３の入力光導波路アレイ７ａと光接続されている。ＰＬＣチップ３は、ＰＬＣチップ２との接続部とＰＬＣチップ３の両脇に対向するように配置された保持用凸部１０に盛られた弾性接着剤９ａ、９ｂによって保持されている。保持用凸部１０からＰＬＣチップ３の側面までの距離は等しくされており、弾性接着剤９ａと９ｂは同じ長さを有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、
その表面に１つ以上の凸部を有する台座と、
前記凸部上に固定された第１の平面光波回路基板と、
前記第１の平面光波回路基板と光結合するように接続され、前記台座から浮いて配置され、前記凸部に盛られた弾性接着剤によって保持された第２の平面光波回路基板と、
を備えた光モジュールにおいて、
前記凸部の一部が、前記第２の平面光波回路基板を挟んで対向する位置に配置されて保持用凸部を成し、前記保持用凸部の上面、あるいは、側面に盛られた前記弾性接着剤によって、前記第２の平面光波回路基板が側面から保持されていることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記保持用凸部の側面に接着剤塗布用凸部が形成され、前記弾性接着剤が前記接着剤塗布用凸部に塗布されてい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の平面光波回路基板が固定された前記凸部は、光モジュールの温度が変化して熱変形した場合に、前記第２の平面光波回路基板と前記第１の平面光波回路基板の高さが一致するように熱膨張係数が調整された部材で形成され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】
前記保持用凸部は、光モジュールの温度が変化して熱変形した場合に、前記第１の平面光波回路基板と前記第２の平面光波回路基板の高さが一致するように熱膨張係数が調整された部材で形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項５】
前記台座が、前記凸部の一部、あるいは全部を成す材料とそれ以外の部分を成す材料が異なることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項６】
前記第１の平面光波回路基板と前記第２の平面光波回路基板が、前記第１の平面光波回路基板と前記第２の平面光波回路基板との接続面に垂直な方向の中心線が一致しないように接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに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、光モジュールに関し、より詳細には、複数の平面光波回路基板が接続され、弾性接着剤で台座に固定され、弾性接着剤の体積変化による特性変動が小さい光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットを中心としたトラフィック量の増大により、波長分割多重を用いた大容量光通信システムの要求がますます高まっている。大容量光通信システムを実現する光通信用部品として、平面光波回路（ＰＬＣ）技術により作製され、複数の機能を備えた光機能素子を組み合わせた高機能光モジュールが期待を集めており、例えば、波長合分波器であるアレイ導波路回折格子（ＡＷＧ）と可変光減衰器（ＶＯＡ）アレイとモニタＰＤアレイを集積した可変光減衰器付き合分波器（Ｖ−ＡＷＧ）などが実現されている。これらの高機能光モジュールは、最近特に大容量光通信システムのメトロネットワークへの適用が開始されたことから、小型化、高密度化、高機能化が強く求められている。これらの要求に応えるべく、１つの基板上に複数の機能を有する光機能素子を集積化したシングルチップ集積型高機能光モジュールも開発されている。しかし、シングルチップ集積型高機能光モジュールは、１つの基板上に異なる機能を有する複数の光機能素子を集積化するため、製造工程が複雑になり、個々の光機能素子を最適な製造プロセスや導波路構造で作製できないといった問題があるため、光機能素子を複数のＰＬＣ基板上にそれぞれの最適な製造プロセスと導波路構造で形成し、それらを光結合するように接続した光モジュールが主に製造されている。
【０００３】
図４に、複数のＰＬＣチップの光導波路端面を突き合わせて光接続した光モジュールの構成例を示す。図４（ａ）が上面図、図４（ｂ）が側面図である。ＰＬＣチップ２とＰＬＣチップ３が、ＰＬＣチップ２の出力光導波路アレイ５ｂとＰＬＣチップ３の入力光導波路アレイ７ａとが光結合されるように接続されている。ＰＬＣチップ２の入力光導波路アレイ５ａが光ファイバアレイ４ａと光結合されるように接続され、ＰＬＣチップ３の出力光導波路７ｂが光ファイバ４ｂと光結合されるように接続されている。入力光導波路アレイ５ａと出力光導波路アレイ５ｂはＶＯＡアレイ６を介して接続され、入力光導波路アレイ７ａと出力光導波路７ｂはＡＷＧ８を介して接続されている。マウント１には凸部が形成され、ＰＬＣチップ２がマウント１の凸部に直接固定され、マウント１から浮いて配置されたＰＬＣチップ３がＰＬＣチップ２と接続されているＰＬＣ接続部とマウント１上に盛られた弾性接着剤９ａ、９ｂとによって保持されている。ＰＬＣチップ３とマウント１の間には、充填材１４が充填されている。
【０００４】
この方法では、ＰＬＣチップ間を光ファイバで接続しないため、ファイバ接続工程数が減少し、ファイバ部材も不要になるため低コスト化が可能となり、また、ファイバの取り回し等がなくなるため、小型化が可能となる。また、一方のＰＬＣチップ２がマウント１の凸部上に直接固定され、もう一方のＰＬＣチップ３がマウント１に浮かせた形で配置されていることにより、ＰＬＣチップ間の接続損失の安定性が改善されている。すなわち、マウントの熱変形やマウント外部から加えられた力などによって、ＰＬＣチップ同士の接続部に過度の負荷が掛かって２つのＰＬＣチップ上の導波路間に軸ずれが生じて損失が変動することが抑制される。さらに、浮かせたＰＬＣチップ３がマウント１上に盛られた弾性接着剤９ａ、９ｂで両端を保持されているため、振動・衝撃耐力が改善され、さらに、ＰＬＣチップ３とマウント１の間には、充填材１４が充填されて、より振動・衝撃耐力が改善されている。（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２４３３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図４に示す実装方法では、ＰＬＣチップ３は、弾性接着剤９ａ、９ｂにより下方のマウント１に保持されているため、弾性接着剤９ａ、９ｂが熱変形などを理由に体積変化すると、ＰＬＣチップ３に対して上下方向の力がかかり、出力光導波路アレイ５ｂと入力光導波路アレイ７ａとの接続部において軸ずれが生じて、結合損失が変動するという課題があった。さらには、図４に示すように、直接接続される２つのＰＬＣチップが、それぞれの中心線を共有せずに、オフセットして接続されている場合には、接続部にねじれを伴う力がかかり、ねじれを伴わない力が加わった場合に比べて接続面に生じるずれが大きくなるため、接続面に配置された光導波路間の軸ずれも大きくなって、接続損失の変動量が大きくなるという課題があった。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、複数のＰＬＣチップが接続され、一方のＰＬＣチップがマウントに直接固定されて、もう一方のＰＬＣチップが弾性接着剤によってマウントに保持された光モジュールに関して、弾性接着剤の体積変化によってＰＬＣチップ接続部にかかる力を抑制し、結合損失安定性が改善された光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】
【０００８】
このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、少なくとも、その表面に１つ以上の凸部を有する台座と、前記凸部上に固定された第１の平面光波回路基板と、前記第１の平面光波回路基板と光結合するように接続され、前記台座から浮いて配置され、前記凸部に盛られた弾性接着剤によって保持された第２の平面光波回路基板と、を備えた光モジュールにおいて、前記凸部の一部が、前記第２の平面光波回路基板を挟んで対向する位置に配置されて保持用凸部を成し、前記保持用凸部の上面、あるいは、側面に盛られた前記弾性接着剤によって、前記第２の平面光波回路基板が側面から保持されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光モジュールであって、前記保持用凸部の側面に接着剤塗布用凸部が形成され、前記弾性接着剤が前記接着剤塗布用凸部に塗布されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の光モジュールであって、前記第１の平面光波回路基板が固定された前記第１の凸部は、光モジュールの温度が変化して熱変形した場合に、前記第２の平面光波回路基板と前記第１の平面光波回路基板の高さが一致するように熱膨張係数が調整された部材で形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の光モジュールであって、前記保持用凸部は、光モジュールの温度が変化して熱変形した場合に、前記第１の平面光波回路基板と前記第２の平面光波回路基板の高さが一致するように熱膨張係数が調整された部材で形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の光モジュールであって、前記台座が、前記凸部の一部、あるいは全部を成す材料とそれ以外の部分を成す材料が異なることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の光モジュールであって、前記第１の平面光波回路基板と前記第２の平面光波回路基板が、前記第１の平面光波回路基板と前記第２の平面光波回路基板との接続面に垂直な方向の中心線が一致しないように接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、使用する弾性接着剤の体積変化によってＰＬＣチップ接続部にかかる力を抑制し、結合損失安定性が改善された光モジュールを提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
（実施形態１）
図１（ａ）に本発明の一実施形態に係る弾性接着剤の体積変化による結合損失の変動が抑制された光モジュールの上面図を示し、図１（ｂ）に（ａ）に示す光モジュールの側面図を示し、図１（ｃ）に（ａ）に示す光モジュールのＡ−Ａ′断面図を示す。ＰＬＣチップ２はマウント１の凸部に直接固定され、入力光導波路アレイ５ａが光ファイバアレイ４ａと光接続され、出力光導波路アレイ５ｂがＰＬＣチップ３の入力光導波路アレイ７ａと光接続されている。また、ＰＬＣチップ３は、ＰＬＣチップ２と接続されているＰＬＣ接続部と弾性接着剤９ａ、９ｂとによって保持されており、出力光導波路７ｂが光ファイバ４ｂと光接続されている。ＰＬＣチップ３を保持している弾性接着剤９ａ、９ｂは，ＰＬＣチップ３の両脇に対向するように形成された２つの保持用凸部１０の側面に塗布されている。
【００１６】
保持用凸部１０からＰＬＣチップ３の側面までの距離は等しくされており、弾性接着剤９ａと９ｂは同じ長さを有している。したがって、ＰＬＣチップ３は弾性接着剤９ａ、９ｂによって、両側面から挟み込まれた構造になる。そのため、弾性接着剤９ａ、９ｂが温度変化や経時変化によって体積が変化した時にＰＬＣチップ３に加わる力は、主に水平方向に互いに打ち消し合って、ＰＬＣチップ２に対するＰＬＣチップ３の位置を変化させないため、ＰＬＣチップ２とＰＬＣチップ３の接続部に軸ずれを生じさせるような力を生じさせることがない。したがって、温度変化や時間経過による接続損失の変動を小さく抑えることができる。
【００１７】
ここでは、弾性接着剤９ａと９ｂを保持用凸部１０の側面に塗布したが、保持用凸部１０の上面に弾性接着剤９ａと９ｂを塗布し、ＰＬＣチップ３の両側面を弾性接着剤９ａと９ｂで挟み込んでもよい。保持用凸部１０がない場合に比べて、保持用凸部１０の高さの分だけ体積変化の大きい弾性接着剤９ａと９ｂの長さを短くすることができるので、温度変化や経時変化によるＰＬＣチップ３の上下方向の変化が抑えられる。
【００１８】
（実施形態２）
図２に、本発明の一実施形態に係る接着剤塗布用凸部を有する保持用凸部の断面図を示す。実施形態２は、保持用凸部１０に接着剤塗布用凸部１１が設けられている以外は実施形態１と同じ構成であり、上面図と断面図は省略する。この接着剤塗布用凸部１１により弾性接着剤９ａ、９ｂの液垂れを防ぐことができる。
【００１９】
弾性接着剤９ａ、９ｂが液垂れすると、弾性接着剤９ａ、９ｂの形状は中心線Ｂに対して非対称になり、従来のように弾性接着剤９ａ、９ｂが体積変化する際に上下方向の力が発生する。そのため、保持用凸部１０の弾性接着剤９ａ、９ｂを塗布したい箇所に接着剤塗布用凸部１１を設けることにより、表面張力の効果によって弾性接着剤９ａ、９ｂの液垂れを防いで、弾性接着剤９ａ、９ｂを理想的な形状で保持用凸部に容易に塗布することを可能にしている。
【００２０】
（実施形態３）
図３（ａ）、（ｂ）に、本発明の一実施形態に係る弾性接着剤の体積変化による結合損失の変動が抑制された光モジュールの側面図を示す。実施形態３は、保持用凸部１２、凸部１３の部材の熱膨張係数が下記のように調整されている以外は実施形態１又は２と同じ構成であり、上面図は省略する。
【００２１】
図３（ａ）の保持用凸部１２は、マウント１とは別に熱膨張係数を調整された部材が用いられている。すなわち、温度変化が生じた時に、マウント１の底面を基準とするＰＬＣチップ２の厚みの中心とＰＬＣチップ３の厚みの中心の上下方向の変位が等しくなるように熱膨張率係数を調整する。具体的には、マウント１上に形成されＰＬＣチップ２が固定されている凸部の熱膨張係数がＫ１であり、高さがＨ１である。この凸部の高さＨ１とは、マウント１の充填材１４が塗布されている面の高さから凸部とＰＬＣチップ２との接続面までの高さである。また、ＰＬＣチップ２とＰＬＣチップ３の熱膨張係数がＫ０であり、厚さがＴであり、保持用凸部１２の熱膨張係数がＫ２であり、保持用凸部１２の下面、すなわち保持用凸部１２とマウント１との接続面からＰＬＣチップ３の厚みの中心までの長さがＨ２だとした場合に、（式１）が成立するように保持用凸部１２の熱膨張係数を調整する。
（式１）  Ｋ２＝（Ｋ１×Ｈ１＋Ｋ０×Ｔ／２）／Ｈ２
【００２２】
さらに、図３（ｂ）のように、保持用凸部１２に加え、マウント１の凸部１３も熱膨張係数を調整された部材にしてもよい。具体的には、凸部１３の熱膨張係数がＫ３であり、高さがＨ３であり、ＰＬＣチップ２とＰＬＣチップ３の熱膨張係数がＫ０であり、厚さがＴであり、保持用凸部１２の熱膨張係数がＫ２であり、保持用凸部１２の下面、すなわち保持用凸部１２とマウント１との接続面から、ＰＬＣチップ３の厚みの中心までの長さがＨ２だとした場合に、（式２）が成立するように保持用凸部１２の熱膨張係数を調整する。
（式２）  Ｋ２＝（Ｋ３×Ｈ３＋Ｋ０×Ｔ／２）／Ｈ２
【００２３】
これにより、図３（ａ）に記した保持用凸部１２の膨張係数のみを調整する場合に比べて、凸部の寸法と熱膨張係数の分だけ設計の自由度が上がり、熱変形によるＰＬＣチップ２とＰＬＣチップ３の上下方向の変位を容易に揃えることができる。また、材料の選定方法によって、モジュールの厚みを小さくしたり、軽量化や低コスト化が図れたりする効果も得られる。
【００２４】
ここでは、マウント１上に形成されたＰＬＣチップ２が固定されている凸部として、熱膨張係数が調整されたマウント１とは別の部材を使用し、保持用凸部１２はマウント１と同じ材料にする場合を記載しなかったが、この場合も上記の実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、弾性接着剤９ａ、９ｂが温度変化や経時変化によって体積が変化した時にＰＬＣチップ３に加わる力は、主に水平方向に互いに打ち消し合って、ＰＬＣチップ２に対するＰＬＣチップ３の位置を変化させず、ＰＬＣチップ２とＰＬＣチップ３の接続部に軸ずれを生じさせるような力を生じさせることがない。そのため、温度変化や時間経過による接続損失の変動を小さく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態に係る弾性接着剤の体積変化による結合損失の変動が抑制された光モジュールの上面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す光モジュールの側面図であり、（ｃ）は（ａ）に示す光モジュールのＡ−Ａ′断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る凸部を有する保持用凸部の断面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る保持用凸部、凸部の部材の熱膨張係数が調整された光モジュールの側面図である。
【図４】（ａ）は、従来の一方のＰＬＣチップを弾性接着剤で保持した光モジュールの上面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す光モジュールの側面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  マウント
２、３  ＰＬＣチップ
４ａ  光ファイバアレイ
４ｂ  光ファイバ
５ａ、７ａ  入力光導波路アレイ
５ｂ  出力光導波路アレイ
６  ＶＯＡアレイ
７ｂ  出力光導波路
８  ＡＷＧ（アレイ導波路回折格子）
９ａ、９ｂ  弾性接着剤
１０、１２  保持用凸部
１１、１３  凸部
１４  充填材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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