JP2000304983A - 光デバイス - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光デバイスパッケージのフィードスルー部に
導波路基板を配置し、簡単な構造で気密封止ができる導
波路封止材を提供する。 【解決手段】 ガラス導波路基板１はレーザアレイ２を
一端に固定し、そのレーザアレイ２と光学的に連結され
た光導波路３は、コネクタ４に支持された光ファイバ５
とも光学的に連結されている。ガラス導波路基板１は、
パッケージ１０の側面に設けられたフィールド部１１に
挿通され、ガラス導波路基板１とフィールド部１１との
間には気密封止材１２が充填され、平板状の外周に沿っ
て広く固着され確実な気密封止がされる。
導波路基板を配置し、簡単な構造で気密封止ができる導
波路封止材を提供する。 【解決手段】 ガラス導波路基板１はレーザアレイ２を
一端に固定し、そのレーザアレイ２と光学的に連結され
た光導波路３は、コネクタ４に支持された光ファイバ５
とも光学的に連結されている。ガラス導波路基板１は、
パッケージ１０の側面に設けられたフィールド部１１に
挿通され、ガラス導波路基板１とフィールド部１１との
間には気密封止材１２が充填され、平板状の外周に沿っ
て広く固着され確実な気密封止がされる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、光素子に光ファ
イバを光学的に連結させる光デバイスに関し、詳しくは
パッケージのフィードスルー部に、光導波路を備える導
波路基板を配置した光デバイスに関する。
イバを光学的に連結させる光デバイスに関し、詳しくは
パッケージのフィードスルー部に、光導波路を備える導
波路基板を配置した光デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光デバイスにおけるフィードスル
ー部の構造としては、例えば特開平５−６６３３３号公
報に記載のものは、光ファイバアレイを位置決めするＶ
溝と、多心光コネクタの嵌合ピンを位置決めする他のＶ
溝とを加工したチップに、光ファイバアレイを半田固定
することにより一体化したブロックを設け、光ファイバ
アレイとＬＤアレイとが光結合する位置おいて光ファイ
バアレイの端面が露出したブロックの端面に、ＬＤアレ
イを半田固定したサブマウントを半田固定した後、キャ
ップにより気密封止する光伝送モジュールが開示されて
いる。また、特開平６−８２０６６０号公報に記載のも
のは、光半導体モジュールに搭載された発受光素子ある
いはＩＣの寿命を確保し腐食を防止するため、ケースに
レンズアレイを固定し、発受光素子の位置合わせをして
固定した後、ふたでケースを気密封止して多芯ファイバ
ーをレンズアレイに位置合わせしながら固定する光半導
体モジュールが記載されている。また、ケースの側壁に
挿入した平面光導波路型合分波器を固定し、ケース内側
に、所定間隔を取ってブロックに固定された発受光素子
を、ケース外側に、レンズを介した単芯ファイバーを、
それぞれ専用の冶具で掴み、平面光導波路型合分波器の
両端で位置合わせをそれぞれした後、発受光素子とファ
イバーとそれぞれ固定し、ふたでケースを気密封止する
光半導体モジュールも記載されている。
ー部の構造としては、例えば特開平５−６６３３３号公
報に記載のものは、光ファイバアレイを位置決めするＶ
溝と、多心光コネクタの嵌合ピンを位置決めする他のＶ
溝とを加工したチップに、光ファイバアレイを半田固定
することにより一体化したブロックを設け、光ファイバ
アレイとＬＤアレイとが光結合する位置おいて光ファイ
バアレイの端面が露出したブロックの端面に、ＬＤアレ
イを半田固定したサブマウントを半田固定した後、キャ
ップにより気密封止する光伝送モジュールが開示されて
いる。また、特開平６−８２０６６０号公報に記載のも
のは、光半導体モジュールに搭載された発受光素子ある
いはＩＣの寿命を確保し腐食を防止するため、ケースに
レンズアレイを固定し、発受光素子の位置合わせをして
固定した後、ふたでケースを気密封止して多芯ファイバ
ーをレンズアレイに位置合わせしながら固定する光半導
体モジュールが記載されている。また、ケースの側壁に
挿入した平面光導波路型合分波器を固定し、ケース内側
に、所定間隔を取ってブロックに固定された発受光素子
を、ケース外側に、レンズを介した単芯ファイバーを、
それぞれ専用の冶具で掴み、平面光導波路型合分波器の
両端で位置合わせをそれぞれした後、発受光素子とファ
イバーとそれぞれ固定し、ふたでケースを気密封止する
光半導体モジュールも記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平５−６
６３３３号公報に記載のものは、構造が複雑になるう
え、Ｓｉ基板を結晶異方性エッチング加工により形成し
たＶ溝の端部などは非常に脆いからマイクロクラックな
どが生じて気密性が保持されずに信頼性に欠ける面があ
る。また、特開平６−８２６６０号公報のものは、レン
ズと発受光素子との接続位置と、レンズとファイバーア
レイとの接続位置の２カ所で位置合わせが必要なので組
み立て工程数が多くなる上、発受光素子とファイバーと
の間に高価なレンズを介するために、光半導体モジュー
ルの製造コストが高価になってしまう。
６３３３号公報に記載のものは、構造が複雑になるう
え、Ｓｉ基板を結晶異方性エッチング加工により形成し
たＶ溝の端部などは非常に脆いからマイクロクラックな
どが生じて気密性が保持されずに信頼性に欠ける面があ
る。また、特開平６−８２６６０号公報のものは、レン
ズと発受光素子との接続位置と、レンズとファイバーア
レイとの接続位置の２カ所で位置合わせが必要なので組
み立て工程数が多くなる上、発受光素子とファイバーと
の間に高価なレンズを介するために、光半導体モジュー
ルの製造コストが高価になってしまう。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は、光
デバイスのフィードスルー部に、光導波路を備える導波
路基板を用いてハーメチック構造とした光デバイスを提
供するものである。本願の請求項１に係る発明は、光素
子を装着したパッケージにフィードスルー部を設け、そ
のフィードスルー部から該光素子と光ファイバとを光学
的に連結する光デバイスにおいて、該フィードスルー部
に、光導波路を備える導波路基板を使用した光デバイス
である。この光ファイバを装着した光デバイスの用途と
しては、各種光通信機器、すなわち、光ファイバを伝送
路として用いる電話伝送線その他の幹線系通信、ファク
トリーオートメーション、オフィスオートメーション、
構内通信網、加入者テレビジョンケーブル（ＣＡＴＶ）
システム、無線アナログ伝送システム、装置間を単芯又
は多芯の光ファイバで接続する光インタコネクトシステ
ムなど、さらに、将来の広帯域サービスにおけるＢ−Ｉ
ＳＤＮサービスを各家庭まで提供するための加入者シス
テム等に使用されるものであり、広く電子的データの通
信システムにおいて光学的に結合される光ファイバをい
う。また、光デバイスには、レーザーダイオードその他
の発光素子又は又は受光素子を光ファイバに光学的に結
合させる光伝送モジュールが含まれ、光学的に連結され
る光ファイバには単心又は並列に配列させた多心の光デ
バイスがある。また、請求項２に係る発明は、上記導波
路基板の、フィードスルー部との近接する外周にメタラ
イズ層を設け、該メタライズ層部分と該パッケージとを
気密封止材にて気密封止した光デバイスである。
デバイスのフィードスルー部に、光導波路を備える導波
路基板を用いてハーメチック構造とした光デバイスを提
供するものである。本願の請求項１に係る発明は、光素
子を装着したパッケージにフィードスルー部を設け、そ
のフィードスルー部から該光素子と光ファイバとを光学
的に連結する光デバイスにおいて、該フィードスルー部
に、光導波路を備える導波路基板を使用した光デバイス
である。この光ファイバを装着した光デバイスの用途と
しては、各種光通信機器、すなわち、光ファイバを伝送
路として用いる電話伝送線その他の幹線系通信、ファク
トリーオートメーション、オフィスオートメーション、
構内通信網、加入者テレビジョンケーブル（ＣＡＴＶ）
システム、無線アナログ伝送システム、装置間を単芯又
は多芯の光ファイバで接続する光インタコネクトシステ
ムなど、さらに、将来の広帯域サービスにおけるＢ−Ｉ
ＳＤＮサービスを各家庭まで提供するための加入者シス
テム等に使用されるものであり、広く電子的データの通
信システムにおいて光学的に結合される光ファイバをい
う。また、光デバイスには、レーザーダイオードその他
の発光素子又は又は受光素子を光ファイバに光学的に結
合させる光伝送モジュールが含まれ、光学的に連結され
る光ファイバには単心又は並列に配列させた多心の光デ
バイスがある。また、請求項２に係る発明は、上記導波
路基板の、フィードスルー部との近接する外周にメタラ
イズ層を設け、該メタライズ層部分と該パッケージとを
気密封止材にて気密封止した光デバイスである。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の光デバイスを光モ
ジュールに実施した形態を詳細に説明する。図１は、多
心ファイバーを光導波路封止材で固着しカバーを省略し
た状態を示す光モジュールの説明図である。１は、レー
ザアレイ２を一端に固定したガラス導波路基板であり、
そのレーザアレイ２に光導波路３は光学的に連結されて
いる。４は、光ファイバ５と光学的に連結されているコ
ネクタであり、ガラス導波路基板１の他端に、図示しな
いガイドピンを介して無調心で接続されている。ガラス
導波路基板１は、パッケージ１０の側面に設けられたフ
ィードスルー部１１に挿通され、ガラス導波路基板１と
フィードスルー部１１との間には気密封止材１２が平板
外周に沿って広い面積で充填され、省略しているカバー
がパッケージ１０の上方開口部を塞ぐと、内部のレーザ
アレイ２他の光デバイスや電極、配線ワイヤは気密封止
されて劣化や腐食がされることがない。なお、気密封止
材としては、半田、熱硬化樹脂及びＵＶ硬化樹脂があ
る。
ジュールに実施した形態を詳細に説明する。図１は、多
心ファイバーを光導波路封止材で固着しカバーを省略し
た状態を示す光モジュールの説明図である。１は、レー
ザアレイ２を一端に固定したガラス導波路基板であり、
そのレーザアレイ２に光導波路３は光学的に連結されて
いる。４は、光ファイバ５と光学的に連結されているコ
ネクタであり、ガラス導波路基板１の他端に、図示しな
いガイドピンを介して無調心で接続されている。ガラス
導波路基板１は、パッケージ１０の側面に設けられたフ
ィードスルー部１１に挿通され、ガラス導波路基板１と
フィードスルー部１１との間には気密封止材１２が平板
外周に沿って広い面積で充填され、省略しているカバー
がパッケージ１０の上方開口部を塞ぐと、内部のレーザ
アレイ２他の光デバイスや電極、配線ワイヤは気密封止
されて劣化や腐食がされることがない。なお、気密封止
材としては、半田、熱硬化樹脂及びＵＶ硬化樹脂があ
る。
【０００６】図２は、図１の光モジュールの製造工程を
示す説明図である。工程（１）及び（２）では所望の外
形及び光導波路３を形成したガラス導波路基板１を作成
する。詳しくは、火炎堆積法（ＦＨＤ法）によりSi又は
石英基板上にガラス微粒子を、SiO2下部クラッド層とSi
O2−GeO2コア層として堆積し、その基板を１０００℃以
上に加熱してガラス膜を溶融透明化させた後、そのガラ
ス膜の上面に、フォトリソグラフィ技術とＲＩＥ法（反
応性イオンエッチング法）を用いて所望の導波路パター
ンのコア部３ａを形成する。なお、コア部３ａの厚み方
向は図示を省略している。次の工程（２）では、再びＦ
ＨＤ法により上部クラッド層でコア部３ａを覆って埋込
形光導波路３を形成する。そして工程（３）では、ガラ
ス導波路基板１の、光導波路３が直交する片側面から所
望のシール幅でガラス導波路基板１の外周にメタライズ
層を施す。最後の工程（４）では、パッケージ１０の中
に、内蔵機器に接続されたレーザアレイ２を半田でブロ
ック１３の上端縁に固定した後で、フィードスルー部１
１からガラス導波路基板１をパッケ−ジ１０の内部へ挿
入し、レーザアレイ２とガラス導波路基板１とを光学的
に固定し、カバーとメタライズ層とをパッケージ１０に
半田で固定して不活性ガス雰囲気中で完全に気密封止す
る。
示す説明図である。工程（１）及び（２）では所望の外
形及び光導波路３を形成したガラス導波路基板１を作成
する。詳しくは、火炎堆積法（ＦＨＤ法）によりSi又は
石英基板上にガラス微粒子を、SiO2下部クラッド層とSi
O2−GeO2コア層として堆積し、その基板を１０００℃以
上に加熱してガラス膜を溶融透明化させた後、そのガラ
ス膜の上面に、フォトリソグラフィ技術とＲＩＥ法（反
応性イオンエッチング法）を用いて所望の導波路パター
ンのコア部３ａを形成する。なお、コア部３ａの厚み方
向は図示を省略している。次の工程（２）では、再びＦ
ＨＤ法により上部クラッド層でコア部３ａを覆って埋込
形光導波路３を形成する。そして工程（３）では、ガラ
ス導波路基板１の、光導波路３が直交する片側面から所
望のシール幅でガラス導波路基板１の外周にメタライズ
層を施す。最後の工程（４）では、パッケージ１０の中
に、内蔵機器に接続されたレーザアレイ２を半田でブロ
ック１３の上端縁に固定した後で、フィードスルー部１
１からガラス導波路基板１をパッケ−ジ１０の内部へ挿
入し、レーザアレイ２とガラス導波路基板１とを光学的
に固定し、カバーとメタライズ層とをパッケージ１０に
半田で固定して不活性ガス雰囲気中で完全に気密封止す
る。
【０００７】図３は、他の製造方法を示している。工程
（１）には、図２に示した工程（１）及び（２）により
形成されたガラス導波路基板１が示されている。次の工
程（２）では、そのガラス導波路基板１の下面に、溶接
可能な金属、例えばコバールやＳＵＳなどの金属板６を
リークパスが発生しないように半田で貼り付け、ほぼ矩
形状に形成する。そして、工程（３）では、光導波路３
が直交する片側面から所望のシール幅でガラス導波路基
板１の外周にメタライズ層を形成するとともに、その片
側面に光学的に調心しながらレーザアレイ２をＹＡＧ溶
接で金属板６に固定する。なお、レーザーアレイ２の側
面にも予めメタライズ層を形成しておく。最後に工程
（４）では、不活性ガス雰囲気中で加熱しながら、フィ
ードスルー部１１からガラス導波路基板１と金属板６と
をパッケ−ジ１０の内部へ挿入し、内蔵機器に接続した
レーザアレイ２とガラス導波路基板１とを固定し、不活
性ガス雰囲気中でメタライズ層をパッケージ１０と半田
で固定して完全に気密封止する。
（１）には、図２に示した工程（１）及び（２）により
形成されたガラス導波路基板１が示されている。次の工
程（２）では、そのガラス導波路基板１の下面に、溶接
可能な金属、例えばコバールやＳＵＳなどの金属板６を
リークパスが発生しないように半田で貼り付け、ほぼ矩
形状に形成する。そして、工程（３）では、光導波路３
が直交する片側面から所望のシール幅でガラス導波路基
板１の外周にメタライズ層を形成するとともに、その片
側面に光学的に調心しながらレーザアレイ２をＹＡＧ溶
接で金属板６に固定する。なお、レーザーアレイ２の側
面にも予めメタライズ層を形成しておく。最後に工程
（４）では、不活性ガス雰囲気中で加熱しながら、フィ
ードスルー部１１からガラス導波路基板１と金属板６と
をパッケ−ジ１０の内部へ挿入し、内蔵機器に接続した
レーザアレイ２とガラス導波路基板１とを固定し、不活
性ガス雰囲気中でメタライズ層をパッケージ１０と半田
で固定して完全に気密封止する。
【０００８】図４以下は、光導波路３の配置を変更した
実施の形態を示す。図４では、レーザーアレイ２と光フ
ァイバ５とのモードサイズが異なってモードミスマッチ
による損失を低減させるために、発光素子側の光導波路
３のモードサイズを十分の大きくしてアライメントし易
くしている。一方、図５では、フォトアレイ７の受光素
子側のガラス導波路からの光モードを小さくし、受光素
子の受光径に関わらず十分な結合効率を得ることがで
き、パッシブアライメントも容易となる。また、発光素
子は光量の大きいレーザダイオードばかりでなく半値幅
がブロードなＬＥＤといった光源を利用することができ
る。なお、モードサイズを変換するための手段として、
光導波路３の外形幅が連続状に増減する形状、例えば図
面に示すラッパ管形状や、半紡錘形状を、フォトリソグ
ラフィーで用いるフォトマスクにより連続状に形成し、
ほぼ均等な添加物割合のコア部を形成する手段の他に、
導波路の外形は直線状に形成し、導波路のコア部に含ま
れる添加物の割合を連続的に変化させることにより、コ
ア部の屈折率を連続して変化させモードサイズを変換さ
せる手段も可能である。
実施の形態を示す。図４では、レーザーアレイ２と光フ
ァイバ５とのモードサイズが異なってモードミスマッチ
による損失を低減させるために、発光素子側の光導波路
３のモードサイズを十分の大きくしてアライメントし易
くしている。一方、図５では、フォトアレイ７の受光素
子側のガラス導波路からの光モードを小さくし、受光素
子の受光径に関わらず十分な結合効率を得ることがで
き、パッシブアライメントも容易となる。また、発光素
子は光量の大きいレーザダイオードばかりでなく半値幅
がブロードなＬＥＤといった光源を利用することができ
る。なお、モードサイズを変換するための手段として、
光導波路３の外形幅が連続状に増減する形状、例えば図
面に示すラッパ管形状や、半紡錘形状を、フォトリソグ
ラフィーで用いるフォトマスクにより連続状に形成し、
ほぼ均等な添加物割合のコア部を形成する手段の他に、
導波路の外形は直線状に形成し、導波路のコア部に含ま
れる添加物の割合を連続的に変化させることにより、コ
ア部の屈折率を連続して変化させモードサイズを変換さ
せる手段も可能である。
【０００９】図６は、光ファイバ５の長手方向に対しガ
ラス導波路基板１でほぼ９０度に光導波路３を曲げて配
置し、その先端にレーザアレイ２とフォトアレイ７とを
それぞれ光学的に連結させて小型化された送受信モジュ
ールを作成できる。
ラス導波路基板１でほぼ９０度に光導波路３を曲げて配
置し、その先端にレーザアレイ２とフォトアレイ７とを
それぞれ光学的に連結させて小型化された送受信モジュ
ールを作成できる。
【００１０】図７は、単心の光ファイバ５を両端に連結
したLiNbO3変調器であって、パッケージ１０の両端にあ
るフィードスルー部１１にはガラス導波路基板１が気密
封止材１２に固定され、その光導波路３は両端の光ファ
イバ５とファイバアレイ８を介して光学的に連結されて
いる。
したLiNbO3変調器であって、パッケージ１０の両端にあ
るフィードスルー部１１にはガラス導波路基板１が気密
封止材１２に固定され、その光導波路３は両端の光ファ
イバ５とファイバアレイ８を介して光学的に連結されて
いる。
【００１１】
【発明の効果】以上説明した通り、本願発明によれば、
光デバイスのパッケージに設けたフィードスルー部に、
光導波路を備える導波路基板を使用しているから、簡単
な構造でありながら導波路基板に広くメタライズ層を形
成し半田その他の気密封止材により広い面積で固定でき
るので完全な気密構造の光デバイスを提供できる。特
に、光ファイバーに対し発光素子及び受光素子の大きさ
やモードサイズが違う場合、光導波路間の間隔や光導波
路自体の路幅を調整することにより、光デバイスの設計
の自由度が高まる上、発光素子及び受光素子での結合効
率を高めることができる。
光デバイスのパッケージに設けたフィードスルー部に、
光導波路を備える導波路基板を使用しているから、簡単
な構造でありながら導波路基板に広くメタライズ層を形
成し半田その他の気密封止材により広い面積で固定でき
るので完全な気密構造の光デバイスを提供できる。特
に、光ファイバーに対し発光素子及び受光素子の大きさ
やモードサイズが違う場合、光導波路間の間隔や光導波
路自体の路幅を調整することにより、光デバイスの設計
の自由度が高まる上、発光素子及び受光素子での結合効
率を高めることができる。
【図１】カバーを開けた光デバイスの説明図である。
【図２】導波路基板を用いた光デバイスの製造工程を示
す説明図である。
す説明図である。
【図３】他の製造工程を示す説明図である。
【図４】他の光導波路の配置を示す説明図である。
【図５】他の光導波路の配置を示す説明図である。
【図６】他の光導波路の配置を示す説明図である。
【図７】他の単心光ファイバーを連結する光デバイスの
説明図である。
説明図である。
１・・導波路基板、２・・レーザアレイ、３・・光導波
路、３ａ・・コア部、４・・コネクタ、５・・光ファイ
バ、６・・金属板、７・・フォトアレイ、８・・メタラ
イズ層、１０・・パッケージ、１１・・フィードスルー
部、１２・・気密封止材、１３・・ブロック。
路、３ａ・・コア部、４・・コネクタ、５・・光ファイ
バ、６・・金属板、７・・フォトアレイ、８・・メタラ
イズ層、１０・・パッケージ、１１・・フィードスルー
部、１２・・気密封止材、１３・・ブロック。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松廣 啓治 名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日本碍子 株式会社内 Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA05 BA14 BA31 CA34 DA03 DA04 DA06 DA16 DA36 5F073 AB02 BA02
Claims (2)
- 【請求項１】 光素子を装着したパッケージにフィード
スルー部を設け、そのフィードスルー部から該光素子と
光ファイバとを光学的に連結する光デバイスにおいて、
該フィードスルー部に、光導波路を備える導波路基板を
使用したことを特徴とする光デバイス。 - 【請求項２】 前記導波路基板の外周にメタライズ層を
設け、該メタライズ層部分と該パッケージとを気密封止
材にて気密封止した請求項１記載の光デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11111378A JP2000304983A (ja) | 1999-04-19 | 1999-04-19 | 光デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11111378A JP2000304983A (ja) | 1999-04-19 | 1999-04-19 | 光デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000304983A true JP2000304983A (ja) | 2000-11-02 |
Family
ID=14559677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11111378A Pending JP2000304983A (ja) | 1999-04-19 | 1999-04-19 | 光デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000304983A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2386432A (en) * | 2002-03-11 | 2003-09-17 | Bookham Technology Plc | Sealed optic fibre package containing optics chip |
| CN112305678A (zh) * | 2019-08-02 | 2021-02-02 | 住友电气工业株式会社 | 光学连接器 |
-
1999
- 1999-04-19 JP JP11111378A patent/JP2000304983A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2386432A (en) * | 2002-03-11 | 2003-09-17 | Bookham Technology Plc | Sealed optic fibre package containing optics chip |
| CN112305678A (zh) * | 2019-08-02 | 2021-02-02 | 住友电气工业株式会社 | 光学连接器 |
| CN112305678B (zh) * | 2019-08-02 | 2024-02-23 | 住友电气工业株式会社 | 光学连接器 |
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