JP2001228346A

JP2001228346A - 光導波路モジュール

Info

Publication number: JP2001228346A
Application number: JP2000036797A
Authority: JP
Inventors: Koji Oura; 宏治大浦; Katsutoshi Komoto; 克敏甲本; Kenichiro Asano; 健一郎浅野; Hideyuki Hosoya; 英行細谷
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2000-02-15
Filing date: 2000-02-15
Publication date: 2001-08-24

Abstract

(57)【要約】【課題】温度依存性の高い光導波路素子の安定した温
度制御を効率よく行うことができる技術を提供する。【解決手段】開口部２２ｈが設けられたパッケージ２
２内に、温度依存性を有する光導波路素子３が収めら
れ、該パッケージ２２の外部にヒートシンク２１が設け
られ、前記開口部２２ｈを介して、該光導波路素子３と
該ヒートシンク２との間に、該光導波路素子３の温度を
制御するペルチェ素子１２が配置されてなり、少なくと
も該ペルチェ素子１２の前記ヒートシンク２１との対向
面が、該パッケージ２２の外部に位置し、かつ当該パッ
ケージ２２と接触していない光導波路モジュールを構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はパッケージの中に光
導波路素子を装填した光導波路モジュールに関し、光導
波路素子の温度制御を効率よく行うものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来の光導波路モジュールの構造
の一例を示した斜視図である。この光導波路モジュール
１においては、上部に開口するパッケージ本体２ａと板
状の蓋２ｂとからなる中空直方体状のパッケージ２内に
光導波路素子３が収められている。

【０００３】光導波路素子３は、その光学特性に温度依
存性があるもので、この例の光導波路素子３はアレイド
・ウェ−ブガイド・グレーティング（以下、ＡＷＧと略
記する）である。この光導波路素子３は、基板４上に、
複数の長さの異なる弓型のアレイ導波路５…が並列さ
れ、その入射ポート８側と出射ポート９側にスラブ導波
路６、６が設けられて構成されている。具体的には、例
えば基板４はシリコン基板などからなり、この基板４の
上に形成された石英ガラス層に、ゲルマニウムなどの屈
折率上昇効果を有するドーパントを導波路パターンに沿
ってドープして製造したものである。

【０００４】この光導波路素子３の入射ポート８側に
は、ファイバ配列部品１０ａが設けられている。ファイ
バ配列部品１０ａは、複数本の光ファイバ１０…の先端
が、支持板１０ｂ上に形成された複数のＶ溝にそれぞれ
収められ、接着剤などによって一体に固定されたもので
ある。出射ポート９側に設けられたファイバ配列部品１
１ａもファイバ配列部品１０ａと同様の構造であって、
支持板１１ｂ上に複数本の光ファイバ１１…の先端が固
定されている。なお、支持板１０ｂ、１１ｂの後方の光
ファイバ１０…および光ファイバ１１…は、それぞれパ
ッケージ本体２ａに設けられた孔２ｃ、２ｄからパッケ
ージ２外部に引き出されている。

【０００５】ＡＷＧ（光導波路素子３）は波長の異なる
光の合波、分波を行うもので、例えば光ファイバ１０か
ら、入射ポート８のひとつのアレイ導波路５に複数の異
なる波長を備えた光の合波光を入射すると、この合波光
は入射側のスラブ導波路６を導波して、その出射側の各
アレイ導波路５…に分配され、さらに出射側のスラブ導
波路６で干渉して出射ポート９を構成する複数のアレイ
導波路５…に各波長毎に分配され、ファイバ配列部品１
１ａに固定された複数の光ファイバ１１…から波長の異
なる光がそれぞれ出力される。

【０００６】また、光導波路素子３の下には板状のペル
チェ素子１２が設けられている。このペルチェ素子１２
の上面は光導波路素子３の下面と面接触し、温度制御素
子１２の下面はパッケージ本体２ａの底面と面接触して
いる。また、ペルチェ素子１２には電力を印加するため
の導電線１３、１４が接続されており、これらはパッケ
ージ本体２ａに設けられた孔２ｅ、２ｄからそれぞれ外
部に引き出されている。

【０００７】ペルチェ素子１２はペルチェ効果と呼ばれ
る現象を利用した素子で、熱電子に電界をかけて移動さ
せ、上下面の一方の温度を下げ、かつ他方の温度を上げ
ることができるものである。上下面のいずれの温度を上
げるか下げるかは、電界方向によって決定することがで
きる。そして、光導波路素子３の温度を下げる冷却素子
として用いることもできるし、温度を上げる加温素子と
して用いることもできる。

【０００８】この例においては、光導波路素子３を冷却
する冷却素子として用いられており、光導波路素子３側
の上面が冷却面（制御面）、下面が光導波路素子３の熱
を放出する放熱面である。この下面（放熱面）はパッケ
ージ本体２ａの底面と接触しているため、放熱面から放
出された熱は、パッケージ本体２ａの底面に伝わり、こ
の底面がいわゆるヒートシンクの役割をすることによ
り、熱が外部に放出される。なお、光導波路素子３の上
には、パッケージ本体２ａに設けられた孔２ｇから棒状
の温度センサ１５が挿入されており、この温度センサ１
５の測定温度によってペルチェ素子１２が制御され、一
定の温度条件が保たれるようになっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構造の光導波路モジュールにおいては、ペルチェ素
子１２の放熱面（下面）から発生した熱がパッケージ２
の外面から十分に放出されず、パッケージ２内に温度む
らが生じるという問題があった。すなわち、光導波路素
子３の冷却を行う場合、図６に示したように、ペルチェ
素子１２の放熱面から発生した熱は、はじめにパッケー
ジ２内の放熱面との接触面に伝わり、その一部がさらに
この接触面の外側の非接触面に伝わり、パッケージ２の
内側に回り込む。その結果、十分に放熱が行われず、効
率よく温度制御を行うことができない。また、パッケー
ジ２内に温度むらを生じ、光導波路素子３の光学特性に
影響する。また、ペルチェ素子１２を光導波路素子３を
加温する加温素子として用いる場合であっても、パッケ
ージ２のペルチェ素子１２との接触面の温度が下がり、
これが伝搬してその周囲の非接触面の温度が下がるた
め、同様にパッケージ２内に温度むらが生じ、光導波路
素子３の光学特性に影響する。本発明は前記事情に鑑て
なされたもので、ＡＷＧなどの温度依存性の高い光導波
路素子の安定した温度制御を行うことができる技術を提
供することを課題とする。また、効率よく温度制御を行
うことができる技術を提供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決を解決す
るために、本発明の光導波路モジュールは、開口部が設
けられたパッケージ内に、温度依存性を有する光導波路
素子が収められ、該パッケージの外部にヒートシンクが
設けられ、前記開口部を介して、該光導波路素子と該ヒ
ートシンクとの間に、該光導波路素子の温度を制御する
ペルチェ素子が配置されてなり、少なくとも該ペルチェ
素子の前記ヒートシンクとの対向面が、該パッケージの
外部に位置し、かつ当該パッケージと接触していないこ
とを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の光導波路モジュー
ルの一例を示したものである。図５、図６に示したもの
と同様の構成については同符号を付して説明を省略す
る。図中符号２２は中空直方体状のパッケージであり、
このパッケージ２２は、上方に開口する中空有底のパッ
ケージ本体２２ａと、この開口部を覆う蓋２２ｂとから
構成されている。パッケージ２２は、好ましくはプラス
チックなどから形成されている。また、断熱性を備えた
材料を用いると、パッケージ２２内の温度が安定しやす
くなるため、好ましい。具体的には例えばベークライト
などを例示することができる。

【００１２】パッケージ２２内には、図５、図６に示し
たものと同様の光導波路素子３（この例においてはＡＷ
Ｇ）が配置され、その端部にはファイバ配列部品１０
ａ、ファイバ配列部品１１ａに支持された光ファイバ１
０、１１が複数本ずつ接続され、これらの光ファイバ１
０、１１がパッケージ２２の外部に、孔２２ｃ、２２ｄ
からそれぞれ引き出されている。また、光導波路素子３
の上には温度センサ１５が設けられている。

【００１３】また、パッケージ本体２２ａの底面には長
方形の開口部２２ｈが設けられている。この開口部２２
ｈには、この開口部２２ｈよりも小さい長方形板状のペ
ルチェ素子１２が、この開口部２２ｈの外縁に接触しな
いように、かつその下面（放熱面）が、パッケージ２２
の外部に位置するように配置されている。

【００１４】このペルチェ素子１２の上面（制御面）
は、長方形板状の伝熱板２０を介して光導波路素子３と
接続されている。一方このペルチェ素子１２の下面（放
熱面）は、パッケージ２２の外部に配置されたヒートシ
ンク２１の上面に固定されている。伝熱板２０は伝熱性
の良好なものであれば特に限定しないが、通常アルミニ
ウム、アルミニウム合金などの金属板などが用いられ
る。

【００１５】ヒートシンク２１の下面（放熱面）には、
突出する板状のフィン２１ａ，２１ａ…が複数、平行に
配列され、放熱面の表面積の拡大が図られている。ヒー
トシンク２１は、例えばアルミニウム製のものなどが用
いられる。なお、光導波路素子３、伝熱板２０、ペルチ
ェ素子１２、およびヒートシンク２１は、それぞれの接
触面において、例えば接着剤などによって接着、固定さ
れ、一体化されている。なお、ヒートシンク２１とパッ
ケージ２２との間に断熱材２３を充填し、ヒートシンク
２１から放出される熱がパッケージ２２内に逆流しない
ようにすると好ましい。断熱材としては例えば古河電工
製「フォームエース」（商品名）、コスモエンジニアリ
ング製「タンホーム」（商品名）などが用いられる。

【００１６】この光導波路モジュールにおいては、温度
センサ１５による温度の測定値によってペルチェ素子１
２の温度を下げると、光導波路素子３の熱は、この光導
波路素子３の下面から伝熱板２０に伝わり、ペルチェ素
子１２を経てヒートシンク２１に至り、フィン２１ａの
表面から外部に放出される。このように、ペルチェ素子
１２がパッケージ２２と分離されており、かつペルチェ
素子１２の放熱面（ヒートシンク２１との対向面）がパ
ッケージ２２の外部に位置しているため、従来のものの
ように、放出しようとした熱がパッケージ２２に伝わる
ことがなく、速やかにパッケージ２２の外部に放出され
る。その結果、効率よく温度を調節することができ、パ
ッケージ２２内の温度を均一に保つことができる。ま
た、ペルチェ素子１２の上面の温度を上げて加温素子と
して用いる場合においても、同様にパッケージ２２に、
ペルチェ素子１２の下面の温度が伝搬せず、効率よく温
度制御を行うことができる。

【００１７】なお、伝熱板２０はパッケージ２２と光導
波路素子３とが接触せず、かつペルチェ素子１２の放熱
面がパッケージ２２の外部に位置するように、サイズ調
整のために設けられているもので、必須構成ではなく、
これらの条件を満足することができれば省略することが
できる。

【００１８】パッケージ２２、ペルチェ素子１２、伝熱
板２０、ヒートシンク２１のサイズなどは、光導波路素
子３のサイズ、用途などによって自由に設計することが
できる。また、この例においてはＡＷＧを用いている
が、光ファイバ、基板型光導波路などの光導波路を用い
た素子であって、温度変化によって光学特性が変化する
ものであれば特に限定することはない。例えばこの他光
ファイバカプラ、光導波路カプラ、光導波路スプリッタ
などに本発明を適用することができる。

【００１９】また、図２に示したように、伝熱板２０を
開口部２２ｈに対応するサイズとし、伝熱板２０を開口
部２２ｈをふさぐように配置することもできる。この場
合は伝熱板２０の下面と、これに接触するペルチェ素子
１２全体がパッケージ２２の外部に位置することとな
る。

【００２０】この光導波路モジュールは、パッケージ２
２内に光導波路素子３を収めた後、開口部２２ｈを介し
て、この光導波路素子３の下面に伝熱板２０を接着し、
さらに順次、ペルチェ素子１２およびヒートシンク２１
を接着して製造することができる。このように、この光
導波路モジュールは、衝撃などによって光学特性が変化
しやすいデリケートな光導波路素子３を、まずパッケー
ジ２２内に収めて保護した状態で、他の構成部材の組立
を行うことができる。したがって、光導波路素子３の取
り扱いが簡便となり、製造操作性が向上し、製品歩留ま
りが向上し、低コスト化を図ることができる。

【００２１】また、図３に示したような形状のヒートシ
ンク３１を用いることもできる。このヒートシンク３１
は、直方体状の本体３１ｂの一対の対向側面に、それぞ
れ突出する板状のフィン３１ａ,３１ａ…が、複数、平
行に配列されてなるものである。これらのフィン３１ａ
…の上下面はパッケージ２２の底面と平行に配設されて
いる。また、断熱材３３が開口部２２ｈの周囲とヒート
シンク３１の間に設けられている。

【００２２】図４に示したような形状のヒートシンク４
１を用いることもできる。このヒートシンク４１は、パ
ッケージ２２よりも大きな長方形板状の本体４１ａを有
し、この本体４１ａがパッケージ２２の下に位置してい
る。そして、パッケージ２２の外側の本体４１ａの上面
に、突出する板状のフィン４１ｂ,４１ｂ…が、複数、
平行に配列されているものである。また、断熱材４３が
開口部２２ｈの周囲とヒートシンク４１の間に設けられ
ている。このようにヒートシンクの形状は特に限定せ
ず、放出する熱量などによっては単なる板状体を用いる
こともできる。また、ペルチェ素子１２のヒートシンク
との対向面を、パッケージ２２の外部に、かつこのパッ
ケージ２２と接触していないように配置することができ
れば、開口部２２ｈの形状は特に限定しない。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
ペルチェ素子がパッケージと分離されており、かつペル
チェ素子のヒートシンクとの対向面がパッケージの外部
に位置しているため、この対向面の温度がパッケージに
与える影響を小さくすることができる。その結果、効率
よく温度調節をすることができ、パッケージ内の温度を
均一に保つことができる。また、衝撃などによって光学
特性が変化しやすいデリケートな光導波路素子を、まず
パッケージ内に収めて保護した状態で、開口部を介して
他の構成部材の組立を行うことができる。したがって、
光導波路素子の取り扱いが簡便となり、製造操作性が向
上し、製品歩留まりが向上し、低コスト化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光導波路モジュールの一例を示した
側断面図である。

【図２】本発明の光導波路モジュールの他の例を示し
た側断面図である。

【図３】本発明の光導波路モジュールの他の例を示し
た側断面図である。

【図４】本発明の光導波路モジュールの他の例を示し
た側断面図である。

【図５】従来の光導波路モジュールの構造の一例を示
した斜視図である。

【図６】図５に示した光導波路モジュールの側断面図
である。

【符号の説明】

３…光導波路素子、１２…ペルチェ素子、２１、３１、
４１…ヒートシンク、２２…パッケージ、２２ｈ…開口
部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者浅野健一郎千葉県佐倉市六崎1440番地株式会社フジクラ佐倉事業所内 (72)発明者細谷英行千葉県佐倉市六崎1440番地株式会社フジクラ佐倉事業所内Ｆターム(参考） 2H037 BA24 DA35 DA38 2H047 MA05 TA00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】開口部が設けられたパッケージ内に、温
度依存性を有する光導波路素子が収められ、該パッケー
ジの外部にヒートシンクが設けられ、前記開口部を介し
て、該光導波路素子と該ヒートシンクとの間に、該光導
波路素子の温度を制御するペルチェ素子が配置されてな
り、少なくとも該ペルチェ素子の前記ヒートシンクとの対向
面が、該パッケージの外部に位置し、かつ当該パッケー
ジと接触していないことを特徴とする光導波路モジュー
ル。