(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体と、前記発熱体上に配置され、信号入力用の光ファイバが接着固定される第１の接着固定部分及び信号出力用の光ファイバが接着固定される第２の接着固定部分が対向する側面にそれぞれ形成された光導波路素子と、を備える光モジュールであって、
前記光導波路素子における前記発熱体側の面は、前記第１の接着固定部分及び前記第２の接着固定部分が並ぶ方向に沿って、前記発熱体における前記光導波路素子側の面よりも外側に突出しており、
前記発熱体における前記光導波路素子側の面は、前記第１の接着固定部分及び前記第２の接着固定部分が並ぶ方向と交差する方向に沿って、前記光導波路素子における前記発熱体側の面よりも外側に突出しており、
前記光導波路素子は、前記光導波路素子における前記発熱体側の面において当該発熱体に対向する部分の外周でのみ、弾性接着剤により前記発熱体に接着されており、
前記弾性接着剤は、前記光導波路素子における前記発熱体に対向する部分の前記外周において、前記発熱体における前記光導波路側の面が突出している部分に少なくとも配置されている、
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
発熱体と、前記発熱体上に配置され、信号入力用の光ファイバが接着固定される第１の接着固定部分及び信号出力用の光ファイバが接着固定される第２の接着固定部分が一側面に形成された光導波路素子と、を備える光モジュールであって、
前記光導波路素子における前記発熱体側の面は、前記第１の接着固定部分及び前記第２の接着固定部分が並ぶ方向と交差する方向に沿って、前記発熱体における前記光導波路素子側の面よりも外側に突出しており、
前記発熱体における前記光導波路素子側の面は、前記第１の接着固定部分及び前記第２の接着固定部分が並ぶ方向に沿って、前記光導波路素子における前記発熱体側の面よりも外側に突出しており、
前記光導波路素子は、前記光導波路素子における前記発熱体側の面において当該発熱体に対向する部分の外周でのみ、弾性接着剤により前記発熱体に接着されており、
前記弾性接着剤は、前記光導波路素子における前記発熱体に対向する部分の前記外周において、前記発熱体における前記光導波路側の面が突出している部分に少なくとも配置されている、
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項３】
前記弾性接着剤は、前記光導波路素子における前記発熱体に対向する部分の前記外周において、互いに離間する複数の点状となるよう配置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】
前記発熱体と前記光導波路素子との間には、サーマルグリス又はサーマルシートが設けられてい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。
【請求項５】
前記発熱体と前記光導波路素子との間には、サーマルグリスが設けられており、
前記弾性接着剤は、前記光導波路素子における前記発熱体に対向する部分の前記外周において、略全周にわたって配置されている、
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速大容量通信等において光信号処理を行うための光モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光モジュールとして特開２０００−２４９８５３号公報には、光ファイバ接続用の上板が表面に設置されている導波路チップを備え、当該導波路チップの裏面には、上板に対向する部分を除いて均熱板が接合されている光モジュールが記載されている。これにより、導波路チップに形成された導波路コアと光ファイバ端部との接続部分が均熱板による温度影響を受けにくくなるため、当該接続部分における接続損失を小さくすることができる。また、均熱板と導波路チップとの間にシリコンペーストや接着剤等の粘性を有するものを介在させることで、熱伝達をよくしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した光モジュールにあっては、均熱板と導波路チップとの間にシリコンペーストを介在させた場合には、接着力が弱いため振動等により導波路チップが均熱板からずれてしまうおそれがある。また、均熱板と導波路チップとの間に接着剤を介在させた場合には、均熱板と導波路チップとの熱膨張差により導波路チップに熱応力が発生し、光モジュールの光学特性が変化してしまうおそれがある。
【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、上述したような問題を解決し、信頼性の高い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、発熱体と、発熱体上に配置され、信号入力用の光ファイバが接着固定される第１の接着固定部分及び信号出力用の光ファイバが接着固定される第２の接着固定部分が対向する側面にそれぞれ形成された光導波路素子と、を備える光モジュールであって、光導波路素子における発熱体側の面は、第１の接着固定部分及び第２の接着固定部分が対向する方向に沿って、発熱体における光導波路素子側の面よりも外側に突出しており、発熱体における光導波路素子側の面は、第１の接着固定部分及び第２の接着固定部分が対向する方向と直交する方向に沿って、光導波路素子における発熱体側の面よりも外側に突出しており、光導波路素子は、光導波路素子における発熱体側の面において当該発熱体に対向する部分の外周でのみ、弾性接着剤により発熱体に接着されており、弾性接着剤は、光導波路素子における発熱体に対向する部分の外周において、発熱体における光導波路側の面が突出している部分に少なくとも配置されている、ことを特徴とする。また、本発明に係る光モジュールは、発熱体と、発熱体上に配置され、信号入力用の光ファイバが接着固定される第１の接着固定部分及び信号出力用の光ファイバが接着固定される第２の接着固定部分が一側面に形成された光導波路素子と、を備える光モジュールであって、光導波路素子における発熱体側の面は、第１の接着固定部分及び第２の接着固定部分が並ぶ方向と交差する方向に沿って、発熱体における光導波路素子側の面よりも外側に突出しており、発熱体における光導波路素子側の面は、第１の接着固定部分及び第２の接着固定部分が並ぶ方向に沿って、光導波路素子における発熱体側の面よりも外側に突出しており、光導波路素子は、光導波路素子における発熱体側の面において当該発熱体に対向する部分の外周でのみ、弾性接着剤により発熱体に接着されており、弾性接着剤は、光導波路素子における発熱体に対向する部分の外周において、発熱体における光導波路側の面が突出している部分に少なくとも配置されている、ことを特徴とする。
【０００６】
これらの光モジュールにおいては、発熱体と光導波路素子とが、光導波路素子における発熱体側の面において当該発熱体に対向する部分の外周でのみ、弾性接着剤により接着されている。これにより、振動等を起因とする光導波路素子の発熱体からのずれが防止されるとともに、従来構成のような発熱体と光導波路素子との間に接着剤を介在させたものに比べ、光導波路素子を発熱体で温度調節した際に発熱体と光導波路素子との熱膨張差により光導波路素子に発生する熱応力が軽減される。したがって、光学特性の安定化等、信頼性を向上させることができる。また、発熱体における光導波路素子側の面が、光導波路素子における発熱体側の面よりも外側に突出しており、弾性接着剤は、光導波路素子における発熱体に対向する部分の外周において、発熱体における光導波路素子側の面が突出している部分に配置されている。これにより、弾性接着剤のすわりがよくなるため、弾性接着剤を配置する際の作業性を向上させることができるとともに、発熱体と光導波路素子との固定を確実なものとすることができる。
【０００７】
なお、弾性接着剤とは、シリコーンゴムを含むゴム状の接着剤等、硬さ（ＪＩＳＡ）６５〜１００程度の接着剤を意味する。
【０００８】
上記光モジュールにおいて、弾性接着剤は、光導波路素子における発熱体に対向する部分の外周において、互いに離間する複数の点状となるよう配置されていることが好ましい。このように、互いに離間する複数の点状に弾性接着剤を配置すれば、発熱体と光導波路素子との熱膨張差により光導波路素子に発生する熱応力の軽減を図りつつ、発熱体と光導波路素子との固定を確実なものとすることができる。さらには、光導波路素子において外力等が作用しても光学特性への影響が少ない部分を選択し、当該部分に弾性接着剤を配置することが可能となる。
【００１０】
さらに、発熱体と光導波路素子との間には、サーマルグリス又はサーマルシートが設けられていることが好ましい。これにより、例えば光導波路素子がそり等により変形しているような場合にも、サーマルグリスは半固体状のものであり、サーマルシートは容易に変形可能なものであるため、いずれによっても発熱体と光導波路素子との間に生じる間隙を埋めることができ、発熱体からの熱を均一に且つ効率よく光導波路素子に伝達させることが可能となる。
【００１１】
なお、発熱体と光導波路素子との間にサーマルグリスが設けられた場合、弾性接着剤は、光導波路素子における発熱体に対向する部分の外周において、略全周にわたって配置されていることが好ましい。サーマルグリスの油分の揮発が防止され、長期間にわたってサーマルグリスの熱伝導特性が安定することとなるからである。
【００１２】
【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。
【００１３】
［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の平面図であり、図２は、図１のII−II線に沿っての断面図であり、図３は、図１のIII−III線に沿っての断面図である。図示するように、光モジュール１０は、ヒータ１２と、ヒータ１２上に配置された光導波路素子１４とを有している。光導波路素子１４の両側面それぞれには、ファイバアレイ１６が互いに対向するよう接着固定されている。
【００１４】
ヒータ１２は、矩形状の窒化アルミヒータである。ヒータ１２は、例えば、その四方に配設された樹脂製のスペーサ（図示しない）等を介して、ＢＴレジン等の樹脂製のベース（図示しない）上に接着固定される。そして、当該ベースには、樹脂製の筐体（図示しない）がヒータ１２や光導波路素子１４等を覆うよう取り付けられる。
【００１５】
光導波路素子１４は、シリコン単結晶や石英ガラス等からなる基板上の導波路層にＡＷＧ（アレイ導波路型回折格子）が形成された矩形状の素子（ＡＷＧ素子）である。光導波路素子１４におけるファイバアレイ１６が接着固定された両側面それぞれは、ヒータ１２から外側に突出している。これにより、当該接着固定部分がヒータ１２により直接加熱されないため、接着剤の劣化を防止することができる。また、ファイバアレイ１６が互いに対向する方向に対し横方向においては、ヒータ１２の両側面それぞれが光導波路素子１４から外側に突出している。すなわち、ヒータ１２における光導波路素子１４側の面は、光導波路素子１４におけるヒータ１２側の面よりも外側に突出している。
【００１６】
光導波路素子１４の導波路層には、信号光を通すための信号入力用導波路１８ａと、信号出力用導波路１８ｂと、信号入力用導波路１８ａの一端に接続されたスラブ導波路２０ａと、信号出力用導波路１８ｂの一端に接続されたスラブ導波路２０ｂと、スラブ導波路２０ａ及び２０ｂに接続されたアレイ導波路２２とが形成されている。信号入力用導波路１８ａ及び信号出力用導波路１８ｂの他端それぞれは、ファイバアレイ１６が接着固定された接着固定部分それぞれに向かって延びており、導波路層における当該接着固定部分の上部には、石英ガラス等からなるリッド部２４が設けられている。
【００１７】
なお、本実施形態では、信号入力用導波路１８ａは１本、信号出力用導波路１８ｂは４本であり、光導波路素子１４は、波長の異なる複数の光信号を波長毎に分波する。勿論、光信号を信号出力用導波路１８ｂから入力させれば、光導波路素子１４を合波器に適用することもできる。
【００１８】
光導波路素子１４の両側面それぞれに接着固定されたファイバアレイ１６のうち、信号入力用導波路１８ａが延びている側のファイバアレイ１６は、１本の光ファイバ２６を保持しており、当該光ファイバ２６の先端は、信号入力用導波路１８ａの上記他端に調心された状態で接着固定されている。一方、信号出力用導波路１８ｂが延びている側のファイバアレイ１６は、４本の光ファイバが収容されたテープ状光ファイバ２８を保持しており、当該テープ状光ファイバ２８から突出した各光ファイバの先端は、信号出力用導波路１８ｂの上記他端それぞれに調心された状態で接着固定されている。これらの光ファイバと信号入出力用導波路との接着固定には、例えば紫外線硬化接着剤等の接着剤が用いられる。
【００１９】
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３０が光導波路素子のリッド部２４に対向するよう設けられている。これにより、光導波路素子１４とファイバアレイ１６との接着固定における接着面積が増加し、安定した接着固定を行うことができる。
【００２０】
図２及び３に示すように、ヒータ１２と光導波路素子１４との間には、サーマルグリス３２が配置されている。図２に示すように、光導波路素子１４におけるヒータ１２側の面においてヒータ１２に対向する部分の外周のうち、ヒータ１２における光導波路素子１４側の面が外側に突出している部分に沿っては、弾性接着剤３４が配置され、ヒータ１２と光導波路素子１４とが接着されている。一方、図３に示すように、光導波路素子１４におけるヒータ１２側の面においてヒータ１２に対向する部分の外周のうち、光導波路素子１４におけるヒータ１２側の面が外側に突出している部分に沿っては、弾性接着剤３４は配置されていない。なお、本実施形態では、弾性接着剤３４としてシリコーン接着剤を用いた。
【００２１】
上述した光モジュール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、外気温（−５〜６５℃を想定）による影響を防止するために、ヒータ１２によって光導波路素子１４を加熱し、その温度が７０〜９０℃のうちの所定温度に安定するよう（例えば所定温度±０．５℃となるよう）調節する。これは、光導波路素子１４がＡＷＧ素子であるため、その温度状態が変化すると中心波長等の光学特性が変化してしまうからである。
【００２２】
このとき、ヒータ１２と光導波路素子１４との間には熱膨張差が生じるが、両者は、光導波路素子１４におけるヒータ１２側の面においてヒータ１２に対向する部分の外周のうち、ヒータ１２における光導波路素子１４側の面が外側に突出している部分に沿ってのみ、弾性接着剤３４により接着されているため、当該弾性接着剤３４が弾性変形することで、両者間の熱膨張差により光導波路素子１４に発生する熱応力が軽減される。したがって、中心波長の変動や偏波依存損失の悪化を防止することができ、光学特性の安定化を図り光モジュール１０の信頼性を向上させることが可能となる。また、弾性接着剤３４によれば、光モジュール１０に何らかの要因で振動が生じた場合でも、光導波路素子１４がヒータ１２からずれるのを効果的に防止することができる。
【００２３】
さらに、ヒータ１２と光導波路素子１４との間には半固体状であるサーマルグリス３２が設けられているため、両者間に間隙が生じるようなことが防止され、ヒータ１２からの熱が均一に且つ効率よく光導波路素子１４に伝達される。そして、サーマルグリス３２を介在させることによっても、ヒータ１２と光導波路素子１４との熱膨張差により発生する熱応力を軽減することができる。なお、サーマルグリス３２の代わりにサーマルシートを用いてもよい。サーマルシートは容易に変形可能であり且つ効率よく熱を伝達するため、上記同様の作用効果を得ることができる。
【００２４】
ところで、光モジュール１０においては、弾性接着剤３４が、光導波路素子１４におけるヒータ１２側の面においてヒータ１２に対向する部分の外周のうち、ヒータ１２における光導波路素子１４側の面が外側に突出している部分に沿って配置されるため、弾性接着剤３４のすわりがよくなり、したがって、弾性接着剤３４を配置する際の作業性が向上するとともに、ヒータ１２と光導波路素子１４との固定が確実なものとなる。
【００２５】
［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における図１のIII−III線に相当する線に沿っての断面図である。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、図１のIII−III線に相当する線に沿っての断面図が異なっている。
【００２６】
すなわち、図示するように光モジュール１０においては、光導波路素子１４におけるヒータ１２側の面においてヒータ１２に対向する部分の外周のうち、ヒータ１２における光導波路素子１４側の面が外側に突出している部分とともに（図２参照）、光導波路素子１４におけるヒータ１２側の面が外側に突出している部分に沿っても、弾性接着剤３４が配置され、ヒータ１２と光導波路素子１４とが接着されている。
【００２７】
この光モジュール１０おいては、光導波路素子１４におけるヒータ１２に対向する部分の外周において、弾性接着剤３４が全周にわたって配置されているため、ヒータ１２と光導波路素子１４との間に配置されたサーマルグリス３２の油分の揮発が防止される。したがって、長期間にわたるサーマルグリス３２の熱伝導特性の安定化を図ることができる。
【００２８】
［第３の実施形態］
図５は、本発明の第３の実施形態に係る光モジュールの平面図である。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、弾性接着剤３４の配置の態様が異なっている。
【００２９】
すなわち、図示するように光モジュール１０においては、弾性接着剤３４が、光導波路素子１４におけるヒータ１２側の面においてヒータ１２に対向する部分の外周のうち、ヒータ１２における光導波路素子１４側の面が外側に突出している部分に沿って、互いに離間する複数の点状となるよう配置されている。
【００３０】
このように、互いに離間する複数の点状に弾性接着剤３４を配置すれば、ヒータ１２と光導波路素子１４との熱膨張差により光導波路素子１４に発生する熱応力のさらなる軽減を図りつつ、ヒータ１２と光導波路素子１４との固定を確実なものとすることができる。そして、光導波路素子１４において、アレイ導波路２２の近傍等、外力等が作用すると光学特性に影響が生じる部分の近傍を避けるよう、弾性接着剤３４を配置する位置を選択することが可能となる。
【００３１】
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。例えば、上記実施形態はいずれも、ファイバアレイによって保持された光ファイバが光導波路素子の両側面に接着固定された光モジュールであったが、本発明はこのような構成の光モジュールに限られず、例えば、ファイバアレイによって保持された光ファイバが光導波路素子の一側面に接続された光モジュール等、種々の光モジュールに適用可能である。また、上記実施形態はいずれも、窒化アルミ製のヒータ１２によって光導波路素子１４を加熱する構成であったが、本発明は、例えばペルチェ素子等の温度調節可能な素子を用いて光導波路素子１４を加熱する構成としてもよい。
【００３２】
なお、上記第１〜３の実施形態に係る光モジュール１０によれば、外気温が０〜６０℃に変化した場合でも、特定チャネルの中心波長の変動量は±０．０１ｎｍ以内であった。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、発熱体と光導波路素子とが、光導波路素子における発熱体側の面において当該発熱体に対向する部分の外周でのみ、弾性接着剤により接着されているため、振動等を起因とする光導波路素子の発熱体からのずれが防止されるとともに、従来構成のような発熱体と光導波路素子との間に接着剤を介在させたものに比べ、光導波路素子を発熱体で温度調節した際に発熱体と光導波路素子との熱膨張差により光導波路素子に発生する熱応力が軽減される。したがって、光学特性の安定化等、信頼性を向上させることができる。
【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】図１のII−II線に沿っての断面図である。
【図３】図１のIII−III線に沿っての断面図である。
【図４】第２の実施形態に係る光モジュールにおける図１のIII−III線に相当する線に沿っての断面図である。
【図５】第３の実施形態に係る光モジュールの平面図である。
【符号の説明】
１０…光モジュール、１２…ヒータ（発熱体）、１４…光導波路素子、１６…ファイバアレイ、２６…光ファイバ、２８…テープ状光ファイバ、３２…サーマルグリス、３４…弾性接着剤。
【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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