JP2007003817A - 光導波路構造体、光モジュールおよびレンズアレイ - Google Patents

Abstract

【課題】 光導波路構造体と光素子との間隔を一定範囲内に保つ。
【解決手段】 基板４上に設けた位置決めプレート５に面型発光素子２ａと面型受光素子２ｂを配置する際、位置決めプレート５との間に弾性体層６ａ，６ｂを設け、光導波路構造体４０の第１の突起４１ａ，４１ｂを位置決めプレート５の孔５ａ，５ｂに嵌合して固定する際には、光導波路構造体４０に所定の寸法で形成された第２の突起４４１，４４３，４４４，４４５を面型発光素子２ａと面型受光素子２ｂに突き当てる。これにより、レンズ４３１〜４３８と面型発光素子２ａおよび面型受光素子２ｂとの間隔が第２の突起４４１，４４３，４４４，４４５の寸法に応じた一定範囲内に制御される。また、突き当てによって生じる応力は、弾性体層６ａ，６ｂによって分散され、面型発光素子２ａと面型受光素子２ｂの破損が防止される。
【選択図】 図１

Description

本発明は光導波路構造体、光モジュールおよびレンズアレイに関し、特に、面発光型レーザ等の光素子と光ファイバ等の光伝送媒体との光結合に用いられる光導波路構造体、そのような光導波路構造体を用いた光モジュール、およびレンズがアレイ状に配置されたレンズアレイに関する。

面発光型レーザは、端面発光型レーザに比べてアレイ配置する場合に高集積化が可能であり、基板への実装性が優れている。現在、面発光型レーザをはじめとする各種面型光素子は、大容量伝送が必要な光通信や高集積化が必要な光情報処理のキー部品となってきている。

例えば、小型光トランシーバでは、内蔵される基板上に面発光型レーザがアレイ状に実装される。そして、そのような面発光型レーザから出射されたレーザ光は、その基板に対して平行にアレイ状に配置された光ファイバに受光される。この場合、モジュール内で光の進行方向を９０°曲げる必要があるが、これを可能にする光学系としては、従来、光の伝播経路内にミラーを傾けて配置し、面発光型レーザから出射されたレーザ光の進行方向をそのミラーで曲げ、そのレーザ光を光ファイバに光結合させるようにしたもの等が提案されている。ただし、このような目的で使用されるミラーは、高平坦度や低面粗度が要求されるため、その作製は必ずしも容易でない。

従来は、このようなミラーに代え、断面が円弧状に湾曲した曲面に光の伝播経路（光導波路）を形成した光導波路構造体を用い、略直角に配置された面型光素子と光ファイバとの光結合を行えるようにした提案もなされている（特許文献１参照）。この提案では、そのような光導波路構造体を用いることにより、ミラーの作製およびミラーを含む光軸合わせを不要とし、光モジュールの組み立ての容易化が図られている。

ところで、光モジュールの製造においては、それを構成する要素、例えば光素子や光ファイバあるいはそれらの間に設けられる光導波路構造体等を組み立てる上で、それらの位置合わせが、高い光結合効率を得るために非常に重要になってくる。

なお、従来、光モジュール組み立て時の位置合わせに関しては、例えば、部分的に光導波路が形成された基板上に端面受光型の光素子を搭載する際に、光導波路コアと光素子活性層の光軸の高さを調整するため、光素子と基板の間に絶縁層を形成して光素子活性層の基板からの高さ制御を行う提案がなされている（特許文献２参照）。また、端面発光型素子と光ファイバの間にシリコーン樹脂等を用いて形成されたテーパ型光導波路を挟み、かつ、各部品に接続ガイドを設ける等してそれらを突き合わせて接続し、温度変化に伴う各部品の相対的な位置の変化や接続部の形状変化を抑えて光の損失低減を図った提案もなされている（特許文献３参照）。
特開２００５−１１５３４６号公報 特開２００１−１０８８７１号公報 特許第３０５９１７１号公報

光モジュールを組み立てる上での位置合わせには、上記のようなもののほかにも、光素子からの出射光あるいは光素子への入射光をレンズで集光する構成とした場合には、光素子とレンズとの間隔をレンズの焦点距離近傍に制御する必要がある。

その制御方法のひとつとしては、例えば、面型光素子を基板上にアレイ状に配置し、さらに、アレイ状にレンズを設けた光導波路構造体を用いて、この光導波路構造体にあらかじめ突起構造を形成しておき、その突起を面型光素子が実装されている基板に突き当てて、面型光素子とレンズとの間隔をその突起の長さに応じた間隔に制御するといった方法が考えられる。あるいは、そのような光導波路構造体と基板との間にスペーサを設け、面型光素子とレンズとの間隔をそのスペーサの厚みに応じた間隔に制御するといった方法も考えられる。

しかし、これらの方法を用いたとしても、基板自体に反りが発生していたり、あるいは基板と光素子の間に設けられることのあるヒートシンクや接着剤層の厚さにばらつきが発生したりしていると、光素子とレンズとの間隔を精度良く制御することが難しいという問題があった。

また、このように光素子とレンズとの間隔を制御する場合のほか、光導波路構造体を用いる場合で例えばレンズを介さずに光導波路構造体と光素子との間で直接光のやり取りを行う光モジュールの光導波路構造体の光導波路端面と光素子との間隔を制御しようとする場合にも、同様の問題が生じ得る。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、光素子との間隔を精度良く容易に一定範囲内に保つことのできる光導波路構造体を提供することを目的とする。
また、本発明は、光導波路構造体と光素子との間隔が精度良く一定範囲内に保たれた光モジュールを提供することを目的とする。

また、本発明は、光素子との間隔を精度良く容易に一定範囲内に保つことのできるレンズアレイを提供することを目的とする。

本発明では上記課題を解決するために、光を伝播する光導波路を備える光導波路構造体において、前記光導波路端面が光素子と対向するように配置する際に前記光素子との間隔が一定範囲内になるよう、前記光素子に当接する突起構造を有することを特徴とする光導波路構造体が提供される。

このような光導波路構造体によれば、その光導波路端面が光素子と対向するように配置する際、突起構造を光素子に当接させ、その光素子との間隔が一定範囲内になるようにしたので、例えば、光素子から出射された光は効率的に光導波路へと導かれ、また、光導波路を伝播する光は効率的に光素子へと導かれるようになる。

また、本発明では、基板に実装された光素子と、前記光素子に入射する光または前記光素子から出射された光を伝播する光導波路を備える光導波路構造体と、を有する光モジュールにおいて、前記光導波路構造体は、前記光素子との間隔が一定範囲内になるように前記光素子に当接する突起構造を有することを特徴とする光モジュールが提供される。

このような光モジュールによれば、光導波路構造体を、その光導波路端面が光素子と対向するように配置する際に突起構造を光素子に当接させて光素子との間隔が一定範囲内になるようにしたので、光導波路構造体と光素子との間で効率的に光のやり取りが行えるようになる。

また、本発明では、アレイ状に配置されたレンズを備えるレンズアレイにおいて、前記レンズが光素子と対向するように配置する際に前記レンズと前記光素子との間隔が一定範囲内になるよう、前記光素子に当接する突起構造を有することを特徴とするレンズアレイが提供される。

このようなレンズアレイによれば、そのレンズが光素子と対向するように配置する際、突起構造を光素子に当接させ、その光素子との間隔が一定範囲内になるようにしたので、例えば、光素子から出射された光は効率的にレンズへと導かれ、また、レンズから出射された光は効率的に光素子へと導かれるようになる。

本発明では、光導波路構造体に、その光導波路端面が光素子と対向するように配置する際に光素子との間隔が一定範囲内になるよう、光素子に当接させる突起構造を設けるようにした。これにより、例えば光素子が実装される基板に反りが生じていたような場合であっても、光導波路構造体と光素子との間隔を確実に一定範囲内に保つことが可能になるため、光導波路構造体と光素子との間で効率的に光のやり取りを行うことができる。

また、このような突起構造を設けることにより、小型光トランシーバをはじめとする各種光モジュールの製造が格段に容易になり、歩留まりの向上およびコストダウンを図ることができる。

さらに、光素子の光導波路構造体に設けた突起構造が当接する側と反対側に弾性体層を設けるようにすれば、突起構造が光素子に当接したときに生じる応力を分散させることができ、光素子の破損を確実に防ぐことが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を、伝播する光の進行方向を略直角に曲げることのできるレンズ付き光導波路構造体を用いた光モジュールを例に、図面を参照して詳細に説明する。
図１は光モジュールの正面概略図、図２は光モジュールの左側面概略図である。また、図３は光導波路構造体の底面概略図である。

図１および図２に示す光モジュール１は、例えば４チャンネル（ｃｈ）のアレイ状の面型発光素子２ａと面型受光素子２ｂをそれぞれ１個ずつ有している。そして、この光モジュール１は、面型発光素子２ａから出射された光をコネクタ３を介して接続された光ファイバ３０へと導き、また、光ファイバ３０を伝播してきた光を面型受光素子２ｂへと導く光導波路構造体４０を有しており、送受信モジュールとして機能するようになっている。

この光モジュール１の基板４上に設けられた水平方向の位置決めプレート５には、弾性体層６ａ，６ｂ、ヒートシンク７ａ，７ｂ、導電性接着剤層８ａ，８ｂが順に積層され、その上に面型発光素子２ａ、面型受光素子２ｂがそれぞれ配置されている。

なお、基板４には、ＦＲ−４プリント基板等を用いることができる。弾性体層６ａ，６ｂには、シリコーン樹脂等の弾性率の小さな柔らかい弾性体が用いられる。ヒートシンク７ａ，７ｂには、全面を金（Ａｕ）等でメタライズした銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）合金板等が用いられる。導電性接着剤層８ａ，８ｂには、エポキシ樹脂系の銀（Ａｇ）ペースト等が用いられる。

光導波路構造体４０は、図１から図３に示すように、その底部に第１の突起４１ａ，４１ｂを有し、この第１の突起４１ａ，４１ｂが位置決めプレート５に設けられた孔５ａ，５ｂに嵌合されて、水平方向（基板４の平面方向）の位置合わせが行われた状態で基板４側に固定されるようになっている。

この光導波路構造体４０は、図２に示したように、これを基板４上の位置決めプレート５に固定したときの基板４面の垂直方向の切断面が円弧状に湾曲した曲面を有し、その凸面側に、アレイ状に形成された８本の光導波路４２１，４２２，４２３，４２４，４２５，４２６，４２７，４２８を有している。各光導波路４２１，４２２，４２３，４２４，４２５，４２６，４２７，４２８は、光導波路構造体４０内での光の伝播経路となり、所定の屈折率を有するコア部をそれよりも低い屈折率を有するクラッド部で挟んで構成される。

例えば、光導波路構造体４０は、基板４面に対する垂直方向の切断面が円弧状に湾曲した曲面となる第１のクラッド部の凸面側にその曲面の湾曲方向に延びる溝を形成して、その溝に第１のクラッド部に比べて高い屈折率を有するコア部を形成し、これら第１のクラッド部とコア部を覆うように第２のクラッド部を形成することによって実現される。

また、光導波路４２１，４２２，４２３，４２４の面型発光素子２ａ側の端面近傍、および光導波路４２５，４２６，４２７，４２８の面型受光素子２ｂ側の端面近傍にはそれぞれ、レンズ４３１，４３２，４３３，４３４、およびレンズ４３５，４３６，４３７，４３８が形成されている。光導波路構造体４０を基板４側に固定したときには、レンズ４３１，４３２，４３３，４３４は面型発光素子２ａの上方に配置され、レンズ４３５，４３６，４３７，４３８は面型受光素子２ｂの上方に配置されるようになっている。また、各光導波路４２１，４２２，４２３，４２４，４２５，４２６，４２７，４２８の光ファイバ３０側の端面は、基板４面に対して略平行方向に向くように構成されている。

このような構成の光導波路構造体４０を用いることにより、ミラーを用いることなく、面型発光素子２ａから出射された光をその進行方向を９０°曲げて光ファイバ３０へと導き、光ファイバ３０を伝播してきた光をその進行方向を９０°曲げて面型受光素子２ｂへと導くことができるようになっている。

さらに、この光導波路構造体４０には、図１から図３に示したように、これを基板４側に固定した際、先端面が面型発光素子２ａおよび面型受光素子２ｂに突き当たる第２の突起４４１，４４２，４４３，４４４，４４５，４４６が設けられている。これら６つの第２の突起４４１，４４２，４４３，４４４，４４５，４４６は、図３に示したように、レンズ４３１，４３２，４３３，４３４，４３５，４３６，４３７，４３８の形成領域を除く領域に形成されている。

図４は光導波路構造体のレンズ付近の拡大図であって、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は底面図である。
例えばその先端面が面型発光素子２ａに突き当たる第２の突起４４１，４４２，４４３は、図４に示すように、レンズ４３１，４３２，４３３，４３４の近傍の領域に形成され、光導波路構造体４０を基板４側に固定したときにはその先端面が面型発光素子２ａに突き当たる長さであってレンズ４３１，４３２，４３３，４３４の焦点距離を考慮した長さ（基準面Ｓからの高さ）で形成される。

図５は光導波路構造体のレンズ付近の位置関係を示す図である。
例えば面型発光素子２ａを例にとると、光モジュール１においては、前述のように、位置決めプレート５上に弾性体層６ａ、ヒートシンク７ａ、導電性接着剤層８ａが順に積層形成され、その上に４ｃｈの面型発光素子２ａが配置されている。

面型発光素子２ａは、各ｃｈに相当する部分に光の出射口となる発光部２１１，２１２，２１３，２１４および電極２２１，２２２，２２３，２２４を有し、各電極２２１，２２２，２２３，２２４にはそれぞれ配線２３１，２３２，２３３，２３４がワイヤボンディング等で接続されている。

光導波路構造体４０のレンズ４３１，４３２，４３３，４３４は、それぞれ発光部２１１，２１２，２１３，２１４の直上に配置されるように形成されている。また、第２の突起４４１，４４２，４４３は、発光部２１１，２１２，２１３，２１４のほか、電極２２１，２２２，２２３，２２４や配線２３１，２３２，２３３，２３４が存在する領域を避けつつ面型発光素子２ａに突き当たる位置に配置されるよう、所定の寸法（直径、基準面Ｓからの高さ）および形状（ここでは円柱形状）で、形成されている。

この光導波路構造体４０では、第２の突起４４１，４４２，４４３が面型発光素子２ａに突き当てられ、さらに、面型発光素子２ａの下に設けられた弾性体層６ａの弾性力によって、発光部２１１，２１２，２１３，２１４とレンズ４３１，４３２，４３３，４３４の間隔が第２の突起４４１，４４２，４４３の長さに応じた長さに保たれるようになっている。

また、第２の突起４４１，４４２，４４３が面型発光素子２ａに突き当てられることによって第２の突起４４１，４４２，４４３と面型発光素子２ａの間に発生する応力は、弾性体層６ａによって分散され、それによって面型発光素子２ａの破損が防止されるようになっている。なお、特に弾性体層６ａを設けることなく第２の突起４４１，４４２，４４３によって発光部２１１，２１２，２１３，２１４とレンズ４３１，４３２，４３３，４３４の間隔を一定範囲内に保つことも可能ではあるが、それに起因した破損を防止するためには、このように弾性体層６ａを設けることが望ましい。

このように、光導波路構造体４０は、面型発光素子２ａからの発光を妨げることなく、発光部２１１，２１２，２１３，２１４とレンズ４３１，４３２，４３３，４３４の間隔を一定範囲内に保ち、面型発光素子２ａから出射された光を高効率でレンズ４３１，４３２，４３３，４３４に集光させることが可能になっている。

なお、上記図４および図５では、面型発光素子２ａ側を例にして説明したが、面型受光素子２ｂ側についても同様のことが言える。すなわち、光導波路構造体４０の面型受光素子２ｂ側の第２の突起４４４，４４５，４４６は、レンズ４３５，４３６，４３７，４３８の近傍領域に形成され、面型受光素子２ｂの受光部や電極および電極配線を避けつつ面型受光素子２ｂに突き当たる位置に配置されるような寸法（直径、基準面Ｓからの高さ）および形状（ここでは円柱形状）で形成されている。このような光導波路構造体４０により、面型受光素子２ｂへの光の入射を妨げることなく、面型受光素子２ｂの受光部とレンズ４３５，４３６，４３７，４３８の間隔を一定範囲内に保ち、光ファイバ３０からの光をレンズ４３５，４３６，４３７，４３８を介して高効率で面型受光素子２ｂに入射させることが可能になる。

続いて、上記構成を有する光モジュール１の形成方法を、具体例を挙げて説明する。
まず、基板４として厚さ約１．６ｍｍのＦＲ−４プリント基板上に、直径約１ｍｍの孔５ａ，５ｂを有する位置決めプレート５を、接着剤によって接着する。接着剤にはエポキシ樹脂系のものを用い、それを窒素（Ｎ_２）雰囲気中、温度約１００℃、時間約４０分間の硬化条件で加熱硬化させ、基板４上に位置決めプレート５を接着固定する。

次いで、位置決めプレート５上の所定位置に弾性体層６ａ，６ｂを形成する。例えば、二液加熱硬化型エポキシ樹脂を、面型発光素子２ａと面型受光素子２ｂが実装されることとなる２箇所の領域それぞれに自動ディスペンサで約０．１５μＬ滴下し、Ｎ_２雰囲気中、温度約１００℃、時間約１時間の硬化条件で加熱硬化させる。これにより、硬化後の位置決めプレート５上には、それぞれ縦約０．５ｍｍ、横約１．５ｍｍ、厚さ約０．２ｍｍのサイズの弾性体層６ａ，６ｂが形成される。

次いで、弾性体層６ａ，６ｂ上にそれぞれ、全面がＡｕでメタライズされた縦約０．４ｍｍ、横約１．４ｍｍ、高さ約０．４ｍｍのサイズのＣｕ−Ｗ合金製のヒートシンク７ａ，７ｂをダイボンダで実装する。ヒートシンク７ａ，７ｂの接着には弾性体層６ａ，６ｂと同じ材質の接着剤（樹脂）を用い、それを弾性体層６ａ，６ｂを形成したときと同じ条件で硬化させ、弾性体層６ａ，６ｂ上にそれぞれヒートシンク７ａ，７ｂを接着する。

次いで、ヒートシンク７ａ，７ｂ上にそれぞれ、導電性接着剤層８ａ，８ｂとしてエポキシ樹脂系Ａｇペーストを用い、２５０μｍピッチで並んだ４ｃｈの面型発光素子２ａおよび面型受光素子２ｂを実装する。その際は、ヒートシンク７ａ，７ｂ上にＡｇペーストをディスペンサで塗布した後、そこに面型発光素子２ａ、面型受光素子２ｂをそれぞれ配置して、クリーンオーブンを用い、Ｎ_２雰囲気中、温度約１５０℃、時間約５分間の硬化条件で加熱硬化させる。なお、加熱硬化は、基板４を加熱可能なダイボンダを用い、大気中でパルスヒート加熱によって行うようにしても構わない。

次いで、光導波路構造体４０をその第１の突起４１ａ，４１ｂを孔５ａ，５ｂに嵌合して位置決めプレート５に接着固定する。
ここで、光導波路構造体４０は、例えば次のようにして形成される。まず、所定の射出成形用金型に透明なクラッド材料、例えばポリオレフィン系樹脂等の熱可塑性樹脂を充填して射出成形を行い、湾曲した曲面を有する第１のクラッド部を形成する。この第１のクラッド部には、コア部が形成される湾曲方向の８本の溝、レンズ４３１，４３２，４３３，４３４，４３５，４３６，４３７，４３８、第１の突起４１ａ，４１ｂ、および第２の突起４４１，４４２，４４３，４４４，４４５，４４６が形成される。また、その内部は空洞になっており、軽量化および低コスト化が図られていると共に、その空間内に面型発光素子２ａおよび面型受光素子２ｂが収められるようになっている。このような第１のクラッド部の凸面にディスペンサを用いて適量の液状コア材料、例えばエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂等の液状紫外線硬化樹脂を滴下し、さらにこの凸面に第２のクラッド部として第１のクラッド部と屈折率が等しいクラッド材料からなるフィルムを貼り付ける。そして、上から一定の圧力で押さえ付け、その状態で紫外線を照射して液状コア材料を硬化させてコア部を形成し、光導波路４２１，４２２，４２３，４２４，４２５，４２６，４２７，４２８を形成する。これにより、光導波路構造体４０が形成される。

このようにして形成される光導波路構造体４０をその第１の突起４１ａ，４１ｂを孔５ａ，５ｂに嵌合して位置決めプレート５に接着固定する際は、嵌合時の加重をモニタし、１ｇ以上の加重をかけた状態で光導波路構造体４０と位置決めプレート５を紫外線硬化型樹脂で接着する。これにより、光導波路構造体４０は、その第２の突起４４１，４４２，４４３が面型発光素子２ａの３点に突き当てられ、第２の突起４４４，４４５，４４６が面型受光素子２ｂの３点に突き当てられて、位置決めプレート５および基板４に固定される。

ここで一例として、２５０μｍピッチで並んだ４ｃｈの面型発光素子と４ｃｈの曲率半径１３０μｍのレンズアレイとの間で光結合させ、集光されたレーザ光を光導波路に入射させる場合を想定する。その場合、光導波路に結合する最大光強度に対して−０．５ｄＢの光出力を得るためには、面型発光素子とレンズアレイとの理想的な間隔２８０μｍに対し、その間隔を±２０μｍの範囲に制御する必要がある。

光導波路構造体４０は、ここではその第２の突起４４１，４４２，４４３，４４４，４４５，４４６を直径が約０．２ｍｍで、基準面Ｓ（図４参照）からの高さが約０．３３ｍｍの円柱形状に構成した。さらに、ここでは、アレイ状に形成された曲率半径１３０μｍのレンズ４３１，４３２，４３３，４３４が面型発光素子２ａの上方に、また、アレイ状に形成された曲率半径１３０μｍのレンズ４３５，４３６，４３７，４３８が面型受光素子２ｂの上方に、それぞれ配置されるように構成した。

このような構成を有する光導波路構造体４０を上記の手順で位置決めプレート５および基板４に固定したところ、面型発光素子２ａの各ｃｈの発光部２１１，２１２，２１３，２１４とレンズ４３１，４３２，４３３，４３４との間隔の理想値からのズレ、および面型受光素子２ｂの各ｃｈの受光部とレンズ４３５，４３６，４３７，４３８との間隔の理想値からのズレを、第２の突起４４１，４４２，４４３，４４４，４４５，４４６の寸法公差範囲内であって±２０μｍの範囲に制御することができた。

以上のような方法を用いて形成される光モジュール１について、弾性体層６ａ，６ｂの材料としてスリーボンド社製１２３０Ｈを使用し、熱サイクル試験を行った。熱サイクル試験は、−４０℃〜＋８５℃の昇降温サイクルを−４０℃での１時間保持と＋８５℃での１時間保持を行いながら１００回繰り返すことにより行った。この熱サイクル試験の前後での弾性体層６ａ，６ｂの針入度を同一条件で測定したところ、熱サイクル試験前後の針入度変化は５％程度であった。

したがって、光モジュール１の長期使用によってゲル状の弾性体層６ａ，６ｂの劣化による体積収縮が発生したとしても、その厚みの変化は、弾性体層６ａ，６ｂの厚さが０．２ｍｍのときに１０μｍ程度であり、面型発光素子２ａおよび面型受光素子２ｂとレンズ４３１，４３２，４３３，４３４，４３５，４３６，４３７，４３８との間隔制御にほとんど影響を及ぼすことはない。

なお、弾性体層６ａ，６ｂに比較的経時劣化が大きい弾性体を用いるような場合には、第２の突起４４１，４４２，４４３，４４４，４４５，４４６とヒートシンク７ａ，７ｂの間を接着剤等を用いて固定するようにしてもよい。

図６は第２の突起とヒートシンクとの間を固定する場合の説明図である。なお、図６では、図５に示した要素と同一の要素については同一の符号を付し、その説明の詳細は省略する。

例えば面型発光素子２ａの側を例にとると、まず、図６において、面型発光素子２ａ、レンズ４３１，４３２，４３３，４３４、第２の突起４４１，４４２，４４３の位置関係は、上記図５に示したものと同じとする。そして、この図６においては、面型発光素子２ａに突き当てられている第２の突起４４１，４４２と面型発光素子２ａの下層に設けられているヒートシンク７ａとが接着剤５０ａによって接続され、同様に第２の突起４４３とヒートシンク７ａとが接着剤５０ｂによって接続されている。接着剤５０ａ，５０ｂには、例えば紫外線硬化型接着剤を用いることができる。

図７は第２の突起とヒートシンクとの間を接着剤で固定した場合の光モジュールの正面図である。なお、図７では、図１に示した要素と同一の要素については同一の符号を付し、その説明の詳細は省略する。

図７に示す光モジュール１ａにおいては、上記図６に示したような接着剤５０ａ，５０ｂによる固定を、面型受光素子２ｂの側についても行い、第２の突起４４４とヒートシンク７ｂとを接着剤５１ａによって接続し、第２の突起４４５，４４６（図７には第２の突起４４５のみを図示）とヒートシンク７ｂとを接着剤５１ｂによって接続する。

このように第２の突起４４１，４４２，４４３，４４４，４４５，４４６とヒートシンク７ａ，７ｂとの間を接着剤５０ａ，５０ｂ，５１ａ，５１ｂによって接続して固定することにより、たとえ弾性体層６ａ，６ｂが比較的劣化しやすい材質で構成されていた場合でも、レンズ４３１，４３２，４３３，４３４と面型発光素子２ａとの間隔およびレンズ４３５，４３６，４３７，４３８と面型受光素子２ｂとの間隔を共に一定範囲内にすることができる。そのため、長期にわたって使用しても、面型発光素子２ａから出射された光を高効率でレンズ４３１，４３２，４３３，４３４に集光して光導波路４２１，４２２，４２３，４２４に導くことができ、また、光導波路４２５，４２６，４２７，４２８を伝播する光をレンズ４３５，４３６，４３７，４３８を介して高効率で面型受光素子２ｂに入射させることができるようになる。

なお、このような接着剤５０ａ，５０ｂ，５１ａ，５１ｂを用いた固定方法は、弾性体層６ａ，６ｂに比較的経時劣化が大きい弾性体が用いられている場合のほか、弾性体層６ａ，６ｂに経時劣化の心配がほとんどない弾性体が用いられているような場合にも、同様に適用可能である。

以上説明したように、上記光モジュール１，１ａは、基板４とそれに実装される面型発光素子２ａおよび面型受光素子２ｂとの間にそれぞれ弾性体層６ａ，６ｂを設けると共に、レンズ４３１，４３２，４３３，４３４，４３５，４３６，４３７，４３８を備えた光導波路構造体４０に水平方向の位置決め用の第１の突起４１ａ，４１ｂに加えて面型発光素子２ａおよび面型受光素子２ｂに突き当てられる第２の突起４４１，４４２，４４３，４４４，４４５，４４６を設けるようにした。

これにより、レンズ４３１，４３２，４３３，４３４，４３５，４３６，４３７，４３８と面型発光素子２ａおよび面型受光素子２ｂとの間隔を一定範囲内に保つことが可能になるため、光導波路構造体４０と面型発光素子２ａおよび面型受光素子２ｂとの間で光を高効率でやり取りすることが可能になる。また、突き当てによって面型発光素子２ａおよび面型受光素子２ｂに生じる応力を下層に設けた弾性体層６ａ，６ｂによって分散させ、過剰な応力による面型発光素子２ａおよび面型受光素子２ｂの破損を防止することが可能になる。

図８は第２の突起を設けない場合の光モジュールの正面概略図、図９は第２の突起を設けない場合の光モジュールの左側面概略図である。ただし、図８および図９においては、図１および図２に示した要素と同一の要素については同一の符号を付し、その説明の詳細は省略する。

上記図１および図２に示したような第２の突起４４１，４４２，４４３，４４４，４４５，４４６を設けないこととした場合、図８および図９に示すように、光モジュール１００は、例えば、基板４上に設けられた位置決めプレート５の上にエポキシ樹脂系接着剤層１０１ａ，１０１ｂ、ヒートシンク７ａ，７ｂ、導電性接着剤層８ａ，８ｂが順に積層形成され、その上に面型発光素子２ａおよび面型受光素子２ｂがそれぞれ配置される。そして、位置決めプレート５に設けられた孔５ａ，５ｂに、第２の突起を有しない光導波路構造体１１０の水平方向の位置決め用の第１の突起４１ａ，４１ｂが嵌合され、光導波路構造体１１０が基板４側に接着固定される。

このような構成の光モジュール１００では、面型発光素子２ａおよび面型受光素子２ｂの高さ方向の位置が、位置決めプレート５の上面が基準面Ｓ´となり、エポキシ樹脂系接着剤層１０１ａ，１０１ｂ、ヒートシンク７ａ，７ｂ、導電性接着剤層８ａ，８ｂ、面型発光素子２ａおよび面型受光素子２ｂの厚み公差と共に、位置決めプレート５や基板４の反り量によって変動する。したがって、そのような厚み公差や反り量が、光導波路構造体１１０のレンズ４３１，４３２，４３３，４３４，４３５，４３６，４３７，４３８と面型発光素子２ａおよび面型受光素子２ｂとの間隔のズレ量となって現れ、精密な間隔制御が難しい場合があった。

それに対し、上記光モジュール１，１ａは、上記図１から図７に示したように、弾性体層６ａ，６ｂと共に、光導波路構造体４０に第２の突起４４１，４４２，４４３，４４４，４４５，４４６を設けるようにしたため、レンズ４３１，４３２，４３３，４３４，４３５，４３６，４３７，４３８と面型発光素子２ａおよび面型受光素子２ｂとの間隔を一定範囲内に保ち、また、突き当て時の応力を分散させて面型発光素子２ａおよび面型受光素子２ｂの破損を防止することができる。

なお、以上の説明では、一方の面型発光素子２ａに円柱形状の３個の第２の突起４４１，４４２，４４３を突き当て、もう一方の面型受光素子２ｂに同じく円柱形状の別の３個の第２の突起４４４，４４５，４４６を突き当てるようにしたが、突起の形状、個数、形成位置等は、実装される面型光素子の形態に応じて任意に変更可能である。

また、以上の説明では、光導波路構造体４０に８本の光導波路４２１，４２２，４２３，４２４，４２５，４２６，４２７，４２８を設けると共に、８個のレンズ４３１，４３２，４３３，４３４，４３５，４３６，４３７，４３８を設ける構成としたが、光導波路の数やレンズの数についても、実装される面型光素子の形態に応じて任意に変更可能である。

また、この光導波路構造体４０には、面型発光素子２ａや面型受光素子２ｂの側にレンズ４３１，４３２，４３３，４３４，４３５，４３６，４３７，４３８を設ける構成としたが、コネクタ３が接続される側にもレンズを設けるようにしてもよい。あるいは、いずれの側にもレンズを設けないような構成とすることも可能であり、上記のような突起構造を形成することにより、光導波路構造体と面型光素子との間隔を一定範囲内に保つことは可能である。このほか、光導波路構造体４０には、テーパ構造の光導波路を形成したり、スラブ型の光導波路を形成したりすることも可能である。

また、上記の例では基板４にＦＲ−４プリント基板を用いたが、基板４には他の種類のガラスエポキシ系基板、セラミック基板、ガラス基板、シリコン基板等を用いてもよい。また、弾性体層６ａ，６ｂに用いる材料は、上記のシリコーン樹脂に限らず、弾性率、生産性、品質等を考慮して任意に選択することができる。また、上記の例においては種々の接着剤を用いているが、光モジュール１，１ａの機能や性能を損なわない限り、その種類は特に限定されない。

また、上記の例では、光モジュール１，１ａを送受信モジュールとして構成した場合を例にして述べたが、面型光素子として面型発光素子のみを実装して送信モジュールとしたり、面型受光素子のみを実装して受信モジュールとしたりすることも可能である。それらの場合においても、上記光導波路構造体４０と同様の構成の光導波路構造体を用い、同等の効果を得ることが可能である。

また、面型光素子の個数は２個に限定されるものではなく、その個数に応じて光導波路構造体４０の構成（光導波路の数やレンズの数等）も任意に変更可能である。
なお、以上の説明では、伝播する光の進行方向をほぼ９０°曲げることのできるレンズ４３１，４３２，４３３，４３４，４３５，４３６，４３７，４３８の付いた光導波路構造体４０を用いた場合を例にして述べた。このほかにも、他の構成の光導波路構造体、例えば光の進行方向を９０°曲げるようなものでない光導波路構造体であっても、面型光素子側に弾性体層を設けて光導波路構造体側に面型光素子の突き当て用の突起構造を設けた構成とすることにより、上記同等の効果を得ることが可能である。また、このような光導波路構造体のほか、面型光素子側に弾性体層を設けてレンズアレイの一部に同様に面型光素子の突き当て用の突起構造を設けた構成とすることによっても、上記同等の効果を得ることが可能である。

また、以上の説明では、光モジュールに面型光素子を用いるようにしたが、その他種々の形態の光素子を用いた光モジュールに対しても同様に適用可能である。
（付記１） 光を伝播する光導波路を備える光導波路構造体において、
前記光導波路端面が光素子と対向するように配置する際に前記光素子との間隔が一定範囲内になるよう、前記光素子に当接する突起構造を有することを特徴とする光導波路構造体。

（付記２） 前記光素子との対向位置に一体化されたレンズを有し、前記突起構造は、前記光素子に当接して前記レンズと前記光素子との間隔が一定範囲内になるように構成されることを特徴とする付記１記載の光導波路構造体。

（付記３） 前記突起構造は、前記光導波路と前記光素子との間を伝播する光の伝播経路外に形成されていることを特徴とする付記１記載の光導波路構造体。
（付記４） 前記光導波路は、断面円弧状に湾曲した曲面の凸面側に前記曲面の湾曲方向に延びる構造を有することを特徴とする付記１記載の光導波路構造体。

（付記５） 前記光導波路は、断面円弧状に湾曲した曲面の凸面側に前記曲面の湾曲方向に延びる溝を有する第１のクラッド部と、前記溝を埋め入射した光が伝播されるコア部と、前記コア部を覆って前記曲面の凸面側に形成された第２のクラッド部とによって構成されることを特徴とする付記１記載の光導波路構造体。

（付記６） 基板に実装された光素子と、前記光素子に入射する光または前記光素子から出射された光を伝播する光導波路を備える光導波路構造体と、を有する光モジュールにおいて、
前記光導波路構造体は、前記光素子との間隔が一定範囲内になるように前記光素子に当接する突起構造を有することを特徴とする光モジュール。

（付記７） 前記光導波路構造体は、前記光素子との対向位置に一体化されたレンズを有し、前記突起構造は、前記光素子に当接して前記レンズと前記光素子との間隔が一定範囲内になるように構成されることを特徴とする付記６記載の光モジュール。

（付記８） 前記突起構造は、前記光導波路と前記光素子との間を伝播する光の伝播経路外に形成されていることを特徴とする付記６記載の光モジュール。
（付記９） 前記基板と前記光素子との間に、前記突起構造が前記光素子に当接したときに生じる応力を分散させる弾性体層を有することを特徴とする付記６記載の光モジュール。

（付記１０） 前記光導波路構造体は、断面円弧状に湾曲した曲面の凸面側に前記曲面の湾曲方向に延びる溝を有する第１のクラッド部と、前記溝を埋め入射した光が伝播されるコア部と、前記コア部を覆って前記曲面の凸面側に形成された第２のクラッド部と、を有することを特徴とする付記６記載の光モジュール。

（付記１１） 前記光素子は、面型発光素子または面型受光素子であることを特徴とする付記６記載の光モジュール。
（付記１２） アレイ状に配置されたレンズを備えるレンズアレイにおいて、
前記レンズが光素子と対向するように配置する際に前記レンズと前記光素子との間隔が一定範囲内になるよう、前記光素子に当接する突起構造を有することを特徴とするレンズアレイ。

（付記１３） 前記突起構造は、前記レンズの領域外に形成されていることを特徴とする付記１２記載のレンズアレイ。

光モジュールの正面概略図である。 光モジュールの左側面概略図である。 光導波路構造体の底面概略図である。 光導波路構造体のレンズ付近の拡大図であって、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は底面図である。 光導波路構造体のレンズ付近の位置関係を示す図である。 第２の突起とヒートシンクとの間を固定する場合の説明図である。 第２の突起とヒートシンクとの間を接着剤で固定した場合の光モジュールの正面図である。 第２の突起を設けない場合の光モジュールの正面概略図である。 第２の突起を設けない場合の光モジュールの左側面概略図である。

符号の説明

１，１ａ，１００ 光モジュール
２ａ 面型発光素子
２ｂ 面型受光素子
３ コネクタ
４ 基板
５ 位置決めプレート
５ａ，５ｂ 孔
６ａ，６ｂ 弾性体層
７ａ，７ｂ ヒートシンク
８ａ，８ｂ 導電性接着剤層
３０ 光ファイバ
４０，１１０ 光導波路構造体
４１ａ，４１ｂ 第１の突起
５０ａ，５０ｂ，５１ａ，５１ｂ 接着剤
１０１ａ，１０１ｂ エポキシ樹脂系接着剤層
２１１，２１２，２１３，２１４ 発光部
２２１，２２２，２２３，２２４ 電極
２３１，２３２，２３３，２３４ 配線
４２１，４２２，４２３，４２４，４２５，４２６，４２７，４２８ 光導波路
４３１，４３２，４３３，４３４，４３５，４３６，４３７，４３８ レンズ
４４１，４４２，４４３，４４４，４４５，４４６ 第２の突起
Ｓ，Ｓ´ 基準面

Claims (10)

1. 光を伝播する光導波路を備える光導波路構造体において、
   前記光導波路端面が光素子と対向するように配置する際に前記光素子との間隔が一定範囲内になるよう、前記光素子に当接する突起構造を有することを特徴とする光導波路構造体。
2. 前記光素子との対向位置に一体化されたレンズを有し、前記突起構造は、前記光素子に当接して前記レンズと前記光素子との間隔が一定範囲内になるように構成されることを特徴とする請求項１記載の光導波路構造体。
3. 前記光導波路は、断面円弧状に湾曲した曲面の凸面側に前記曲面の湾曲方向に延びる構造を有することを特徴とする請求項１記載の光導波路構造体。
4. 前記光導波路は、断面円弧状に湾曲した曲面の凸面側に前記曲面の湾曲方向に延びる溝を有する第１のクラッド部と、前記溝を埋め入射した光が伝播されるコア部と、前記コア部を覆って前記曲面の凸面側に形成された第２のクラッド部とによって構成されることを特徴とする請求項１記載の光導波路構造体。
5. 基板に実装された光素子と、前記光素子に入射する光または前記光素子から出射された光を伝播する光導波路を備える光導波路構造体と、を有する光モジュールにおいて、
   前記光導波路構造体は、前記光素子との間隔が一定範囲内になるように前記光素子に当接する突起構造を有することを特徴とする光モジュール。
6. 前記光導波路構造体は、前記光素子との対向位置に一体化されたレンズを有し、前記突起構造は、前記光素子に当接して前記レンズと前記光素子との間隔が一定範囲内になるように構成されることを特徴とする請求項５記載の光モジュール。
7. 前記突起構造は、前記光導波路と前記光素子との間を伝播する光の伝播経路外に形成されていることを特徴とする請求項５記載の光モジュール。
8. 前記基板と前記光素子との間に、前記突起構造が前記光素子に当接したときに生じる応力を分散させる弾性体層を有することを特徴とする請求項５記載の光モジュール。
9. 前記光導波路構造体は、断面円弧状に湾曲した曲面の凸面側に前記曲面の湾曲方向に延びる溝を有する第１のクラッド部と、前記溝を埋め入射した光が伝播されるコア部と、前記コア部を覆って前記曲面の凸面側に形成された第２のクラッド部と、を有することを特徴とする請求項５記載の光モジュール。
10. アレイ状に配置されたレンズを備えるレンズアレイにおいて、
    前記レンズが光素子と対向するように配置する際に前記レンズと前記光素子との間隔が一定範囲内になるよう、前記光素子に当接する突起構造を有することを特徴とするレンズアレイ。

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