JP2007017751A - 光導波路モジュールおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ファイバの回転調整などのアライメント工程を行わず、アレイファイバや光素子など混載実装にも適用可能であり、光導波路と、光素子や光ファイバとの接続部において、反射の抑制が可能な光導波路モジュールおよびその製造方法を提供すること。
【解決手段】 光ファイバ62の接続側の端面は、ガラス部材63によって光ファイバ64がシリコン基板61に固定された後に形成された、シリコン基板面内の垂直面内において、光ファイバ62の光軸の垂直方向に対して傾斜角θで傾斜させた第1の斜め端面である。一方、PLC64の接続側の端面は、第1の端面とは別個に形成された、上記面内において、PLC64の光軸の垂直方向に対して上記傾斜角θと略同一の角度で傾斜させた第2の斜め端面である。PLC64は、上記端面同士が略平行となり、かつ光ファイバ62の光軸とPLC64の光軸とがほぼ一致するように、シリコン基板61に実装されている。
【選択図】 図7
【解決手段】 光ファイバ62の接続側の端面は、ガラス部材63によって光ファイバ64がシリコン基板61に固定された後に形成された、シリコン基板面内の垂直面内において、光ファイバ62の光軸の垂直方向に対して傾斜角θで傾斜させた第1の斜め端面である。一方、PLC64の接続側の端面は、第1の端面とは別個に形成された、上記面内において、PLC64の光軸の垂直方向に対して上記傾斜角θと略同一の角度で傾斜させた第2の斜め端面である。PLC64は、上記端面同士が略平行となり、かつ光ファイバ62の光軸とPLC64の光軸とがほぼ一致するように、シリコン基板61に実装されている。
【選択図】 図7
Description
本発明は、光導波路モジュールおよびその製造方法に関し、より詳細には、平面状に形成された光導波路と、光ファイバとの接続に関する。
近年、高度情報化に伴い大容量の情報を伝達したいという要望から、高速で大容量の情報が伝達可能な光通信システムが注目されている。このような光通信システムにおいて、高速で大容量な通信網を構築する伝送媒体として光ファイバが用いられており、この光ファイバを大容量化するための技術として、WDM(Wavelength Division Multiplexing)技術が注目されている。
このWDMでは、例えば半導体レーザや光ファイバ等の光素子と平面型光導波路(PLC;Planer Lightwave Circuit)とを光モジュール上に実装する場合がある。特に、光ファイバとPLCとを良好に接続(光結合)することは必要な要素である。
このような光ファイバとPLCとの接続において、非特許文献1では、PLCと一体化したシリコン基板に形成されたV溝を用いたパッシブアライメントによる光ファイバ実装が記載されている。図1は、従来の、V溝を用いた光導波路と光ファイバとの実装を示す図である。また、図2は、図1のA−A'線断面図である。
図1において、石英系やポリマー系の光導波回路1が、シリコン基板2上に形成されており、その光導波路1の一端部に光ファイバ4を固定する領域が設けられている。この光ファイバ4の固定領域では、光導波路層が除去され、シリコン基板2が露出しており、この部位のシリコン基板2に異方性エッチングによるV字状の溝(V溝)5が形成されている。
また、光導波路1の端面とV溝5が接続される境界領域は、図1及び図2に見られるように、ダイシングソー等の機械加工によって光導波路と直角方向に矩形の溝3が形成されている。このような溝3を形成することで、異方性エッチングによりV溝5を形成する際に生じる、光導波路1の端面直下からV溝方向に傾斜した(111)面を削っている。
このような、光導波路1を有するシリコン基板2に光ファイバ4を実装する際には、まず、光ファイバ4を、V溝5に沿うように置いて固定する。なお、光ファイバ4をV溝に置くだけで、シリコン基板2の垂直方向と基板面内で光ファイバ4と垂直な方向の位置合わせができる。
一方、基板面内での光ファイバ4の光軸方向の位置合わせは、光ファイバ4をV溝5に沿って導波路端面に突き当てることによってメカニカルに合わせるか、または、光ファイバ4と光導波路1の端面間距離を顕微鏡などによって観察し、所定の距離になるように合わせる。このようにして、光導波路1と光ファイバ4との接続が行われる。このとき、光導波路1と光ファイバ4との結合面では、光導波路1および光ファイバ4の端面は共に、基板面内に対して略垂直である。よって、垂直端面同士の接続となる。
また、非特許文献2では、非特許文献1に記載されているように、PLCと一体化したシリコン基板に形成されたV溝を用いて光ファイバ実装を行い、かつPLCと光素子とをハイブリッド集積した光モジュールが記載されている。図3(a)は、従来の、光ファイバと光素子が実装された、光導波路が形成された光モジュールの上面図であり、図3(b)は、図3(a)における、光素子と導波路コアとの拡大部分Sを示す図である。
図3(a)において、導波路コア25が埋め込まれた光導波回路21が、シリコン基板22上に形成されており、その光導波路21の一端部に光ファイバ24を固定する領域が設けられている。この光ファイバ24の固定領域では、光導波路層が除去され、シリコン基板22が露出しており、この部位のシリコン基板22に異方性エッチングによるV溝が形成されている。このV溝に光ファイバ24が置かれることにより、光ファイバ24のシリコン基板22への実装が行われる。
また、光導波路21の端面とV溝24が接続される境界領域は、図1や図2と同様に、ダイシングソー等の機械加工によって光導波路と直角方向に矩形の溝3が形成されている。このような溝3を形成することで、異方性エッチングによりV溝を形成する際に生じる、光導波路21の端面直下からV溝方向に傾斜した(111)面を削っている。
また、光導波路21上には光素子としてのLD26の固定領域が形成されており、この固定領域に、導波路コア25の光ファイバ24と接続されていない方の端部と接続するように、LD26が実装されている。このLD26と導波路コア25との結合の様子を図3(b)に示す。図3(b)から分かるように、LD26と導波路コア25との結合部付近における光導波路の端面は、斜め端面27が形成されている。
図3(a)、(b)においても、結合される光ファイバ24の結合側の端面と、光導波路21の結合側の端面とは共に、面内方向に対して略垂直な垂直端面である。
しかしながら、非特許文献1では、上述のように、光導波路1と光ファイバ4との接続が、光導波路1および光ファイバ4の垂直端面によって行われるので、光ファイバ−光導波路接続部の反射は大きくなっていた。
また、非特許文献2においても、光導波路21と光ファイバ24との接続が、光導波路21および光ファイバ24の垂直端面によって行われるので、光ファイバ−光導波路接続部の反射は大きくなっていた。さらに、非特許文献2では、光ファイバ24と光導波路21との接続部にはダイシングによって溝23を形成するので、光導波路端とLD26とを十分近接させてシリコン基板上に配置できず、大きな光結合損失が発生してしまう。それに加えてダイシングによって加工した垂直な導波路端は、LDへの大きな反射戻り光を生じ、LDの発振動作に悪影響を及ぼす問題がある。よって、非特許文献2では、LD26の固定部を光導波路21上の光ファイバと光導波路との接続端から離れた箇所に形成し、光導波路端にエッチングにより微小な斜め加工を施して斜め端面27を形成しているが、このような構成では、光回路が大型化してしまう問題があった。
さらに、非特許文献2では、LD26と導波路コア25との接続部において、エッチングにより微小な斜め加工を施して斜め端面27を形成するが、光ファイバ24と光導波路21との接続部には、ダイシングにより溝23を形成するので、LD26をシリコン基板22上には配置できない。よって、LD26を光導波路21上に設け、光導波路21と光ファイバ24との接続端を、導波路コア25とLD26との接続端から分離して、LD26の後方(矢印方向P)に配置しなければならず、回路が大型化してしまう。
ところで、従来では、上記反射の問題を解決するために、特許文献1では、図4および図5に示すような、反射抑制構造を用いて光ファイバと光導波路との接続を行っている。
図4において、(100)面を表面とするシリコン基板42上に石英系光導波路41が形成されており、その一部領域が除去されて光ファイバ44の固定領域が形成されている。この光ファイバ44の固定領域には、シリコン基板42をKOHによってウエットエッチングして形成したV溝45が形成されている。ここで、図中に見られるV溝45の傾斜面は(111)面に相当する。
特許文献1では、非特許文献1および2と異なり、光導波路41の端部にダイシング溝を形成しておらず、光導波路41の端部直下にはシリコン基板42の表面と略54.7°の角度を有する(111)面からなる傾斜面43が存在する点と、光ファイバ44の端面をシリコン基板42の表面に対して同じく略54.7°の角度と大きく傾けてへき開してある。
また、光導波路41の端面付近に基板面内で微小な凹部を設け、光導波路41に埋め込まれた導波路コアの端近傍のみを斜め端面41aとしている。
このような構造を用いると、たとえ光導波路41の端部直下に傾斜面43があっても、これに阻害されず、光ファイバ44と光導波路41の端面間の距離を十分近接して接続できる。これにより、光導波路41と光ファイバ44との間の反射を抑制することができる。
しかしながら、特許文献1では、光ファイバ44の端面を上記略54.7°と大きな斜め角度を形成することが困難であった。また、端面が斜めに傾斜した光ファイバ44を、V溝45に嵌め込み、光導波路41と良好に結合させるためには、光ファイバ44の回転アライメントが必要であり、この回転アライメントを高精度に行うには複雑な工程を要していた。さらに、図5から分かるように、光ファイバ−光導波路結合部においける、光ファイバ44の端面と、光導波路41との端面との間には、不均一で大きなギャップが生じるために、接続部の信頼性をさらに向上させる必要があった。
このように従来では、パッシブアライメントによる実装工程の簡略化を目的として、シリコンベンチに形成されるガイド溝やガイド構造を用いた、ファイバ接続および光素子実装が各種検討されているが、光ファイバとPLCなどの光導波路との接続部、およびPDやLD等の光素子と光導波路との接続部での反射が問題となっていた。
この問題を回避するためには、上記接続部に斜め接続構造を適用することが有効であるが、斜め端を有する光ファイバを予め用意して回転調整の後にシリコン基板に固定する方法では、当初の目的に反し、むしろ、アライメントが難しくなってしまうことがあった。加えて、V溝一体型のPLCでは、回路の大型化を抑えて光素子と導波路コアとの結合部における反射を低減させることは困難であった。
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、ファイバの回転調整などのアライメント工程を行わず、アレイファイバや光素子など混載実装にも適用可能であり、光導波路と、光素子や光ファイバとの接続部において、反射の抑制が可能な光導波路モジュールおよびその製造方法を提供することにある。
本発明は、このような目的を達成するために、請求項1記載の発明は、平面状に形成された光導波路と、少なくとも1つのファイバと、前記光導波路と前記少なくとも1つのファイバとの光軸を合わせるように、前記光導波路と前記ファイバとを固定するための光学ベンチ基板とを備える光導波路モジュールであって、前記ファイバを前記光学ベンチ基板に固定する固定手段を備え、前記ファイバの、前記光導波路との接続側の端面は、前記固定手段によって前記ファイバが前記光学ベンチ基板に固定された後に形成された、所定の面内において、前記ファイバの光軸の垂直方向に対して所定の角度で傾斜させた第1の斜め端面であり、前記光導波路の、前記ファイバとの接続側の端面は、前記第1の端面とは別個に形成された、前記所定の面内において、前記光導波路の光軸の垂直方向に対して前記角度と略同一の角度で傾斜させた第2の斜め端面であり、前記光導波路は、前記第1の斜め端面と前記第2の斜め端面とを、該端面同士が略平行となり、かつ前記ファイバの光軸と前記光導波路の光軸とがほぼ一致するように、前記光学ベンチ基板に実装されていることを特徴とする。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記光導波路には、V溝構造または該V溝構造と嵌合するノッチ構造の一方が形成され、前記光学ベンチ基板には、前記V溝構造または該V溝構造と嵌合するノッチ構造の他方が形成され、前記V溝構造と前記ノッチ構造とを嵌合することにより、前記光学ベンチ基板の垂直方向、および前記光学ベンチ基板の面内における一方向の位置決めを行うことを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、前記V溝構造の長さは、前記ノッチ構造の長さよりも長く設定されており、前記V溝構造とノッチ構造の嵌合時に、前記ノッチ構造を前記V溝構造中で移動させることにより、前記ファイバの光軸と前記光導波路の光軸とを合わせることを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載の発明において、前記光学ベンチ基板には、光素子がさらに設けられており、該光素子は、前記光導波路近傍に設けられていることを特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載の発明において、前記所定の面内は、前記光学ベンチ基板面内の略垂直方向の面内、もしくは前記光学ベンチ基板面内であることを特徴とする。
請求項6記載の発明は、請求項1乃至5のいずれかに記載の発明において、前記第2の斜め端面は、前記光導波路の、前記ファイバとの接続側の端面のうち、少なくとも前記ファイバと接続する領域に形成されていることを特徴とする。
請求項7記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記固定手段は、前記光学ベンチ基板において、前記光導波路から所定の距離離れて配置されていることを特徴とする。
請求項8記載の発明は、請求項7記載の発明において、前記光学ベンチ基板において、前記固定手段と、前記光導波路との間の領域に、光素子が設けられており、該光素子と、前記固定手段との間に形成された、前記固定手段に供給された樹脂が、前記光素子へと流出するのを抑制する抑制手段をさらに備えることを特徴とする。
請求項9記載の発明は、平面状に形成された光導波路と、少なくとも1つのファイバと、前記光導波路と前記少なくとも1つのファイバとの光軸を合わせるように、前記光導波路と前記ファイバとを固定するための光学ベンチ基板とを備える光導波路モジュールであって、前記ファイバの、前記光導波路との接続側の端面は、所定の面内において、前記ファイバの光軸の垂直方向に対して所定の角度で傾斜させた第1の斜め端面であり、前記光導波路の、前記ファイバとの接続側の端面は、前記第1の端面とは別個に形成された、前記所定の面内において、前記光導波路の光軸の垂直方向に対して前記角度と略同一の角度で傾斜させた第2の斜め端面であり、前記光導波路は、前記第1の斜め端面と前記第2の斜め端面とを、該端面同士が略平行となり、かつ前記ファイバの光軸と前記光導波路の光軸とがほぼ一致するように、前記光学ベンチ基板に実装されていることを特徴とする。
請求項10記載の発明は、平面状に形成された光導波路と、少なくとも1つのファイバと、前記光導波路と前記少なくとも1つのファイバとの光軸を合わせるように、前記光導波路と前記ファイバとを固定するための光学ベンチ基板とを備える光導波路モジュールを製造する光導波路モジュールの製造方法であって、前記少なくとも1つのファイバが形成された光学ベンチ基板を用意する第1の工程と、前記ファイバを前記光学ベンチ基板に固定する第2の工程と、前記光学ベンチ基板の一部、および前記固定されたファイバの、前記光導波路との接続側の端面をカットすることによって、前記端面を、所定の面内において、前記ファイバの光軸の垂直方向に対して所定の角度で傾斜させた第1の斜め端面にする第3の工程と、前記ファイバとの接続側の端面を、前記所定の面内において、前記光導波路の光軸の垂直方向に対して前記角度と略同一の角度で傾斜させた第2の斜め端面とした、前記光導波路を用意する第4の工程と、前記光導波路を、前記第1の斜め端面と前記第2の斜め端面とを、該端面同士が略平行となり、かつ前記ファイバの光軸と前記光導波路の光軸とがほぼ一致するように、前記光学ベンチ基板に実装する第5の工程とを有することを特徴とする。
請求項11記載の発明は、請求項10記載の発明において、前記光導波路には、V溝構造または該V溝構造と嵌合するノッチ構造の一方が形成され、前記光学ベンチ基板には、前記V溝構造または該V溝構造と嵌合するノッチ構造の他方が形成され、前記V溝構造と前記ノッチ構造とを嵌合することにより、前記光学ベンチ基板の垂直方向、および前記光学ベンチ基板の面内における一方向の位置決めを行うことを特徴とする。
請求項12記載の発明は、請求項11記載の発明において、前記V溝構造の長さは、前記ノッチ構造の長さよりも長く設定されており、前記V溝構造とノッチ構造の嵌合時に、前記ノッチ構造を前記V溝構造中で移動させることにより、前記ファイバの光軸と前記光導波路の光軸とを合わせることを特徴とする。
請求項13記載の発明は、請求項10乃至12のいずれかに記載の発明において、前記第2の斜め端面は、前記光導波路の、前記ファイバとの接続側の端面のうち、少なくとも前記ファイバと接続する領域に形成されており、前記第4の工程は、前記第2の端面が形成されていない第2の光導波路に対して、V字刃ブレードにより、前記第2の光導波路の光軸に対して略垂直になるように、かつ少なくとも前記第2の斜め端面が形成されるような深さだけV字状の溝を形成する工程と、前記V字状の溝に対して、並行刃ブレードを挿入することにより前記第2の光導波路を切断する工程とを有することを特徴とする。
以上説明したように、本発明によれば、前記ファイバの、光導波路との接続側の端面を、ファイバが光学ベンチ基板に固定された後に形成された第1の斜め端面とし、光導波路の、ファイバとの接続側の端面を、第1の端面とは別個に形成され、第1の斜め端面とほぼ同一の傾斜となるような第2の斜め端面とし、光導波路を、上記端面同士が略平行となり、かつファイバの光軸と光導波路の光軸とがほぼ一致するように、光学ベンチ基板に実装するので、ファイバの回転調整などのアライメント工程を行わなくても、反射を抑制することができる。また、このようなファイバと導波路との接続は、アレイファイバや光素子など混載実装にも適用できる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
本発明の一実施形態では、光ファイバと、PLC等の光導波路との接続部において、光ファイバおよび光導波路双方の接続側の端面を斜め端面としている。このような光ファイバの端面と、光導波路の端面とは、それぞれ別個に形成する。すなわち、光ファイバにおいては、まず、実装するシリコン基板(シリコンベンチ)に形成されたV溝に光ファイバを置き、その光ファイバをファイバ押さえ用ガラス部材でシリコン基板に固定する。次いで、固定された光ファイバをシリコン基板ごと、光ファイバの端面が基板面内に対する垂直面内または基板面内で斜め傾斜を有するように、斜め端面を形成する。すなわち、光ファイバの光軸に対して略垂直だった光ファイバの結合部側の端面を、基板の垂直面内または基板面内で上記光軸の垂直方向に対して傾斜させるような斜め端面とするのである。
本発明の一実施形態では、光ファイバと、PLC等の光導波路との接続部において、光ファイバおよび光導波路双方の接続側の端面を斜め端面としている。このような光ファイバの端面と、光導波路の端面とは、それぞれ別個に形成する。すなわち、光ファイバにおいては、まず、実装するシリコン基板(シリコンベンチ)に形成されたV溝に光ファイバを置き、その光ファイバをファイバ押さえ用ガラス部材でシリコン基板に固定する。次いで、固定された光ファイバをシリコン基板ごと、光ファイバの端面が基板面内に対する垂直面内または基板面内で斜め傾斜を有するように、斜め端面を形成する。すなわち、光ファイバの光軸に対して略垂直だった光ファイバの結合部側の端面を、基板の垂直面内または基板面内で上記光軸の垂直方向に対して傾斜させるような斜め端面とするのである。
一方、光導波路においては、シリコン基板への実装の前に予め、光ファイバに形成された傾斜と同一の面内で(光ファイバの斜め端面が基板の垂直面内である場合は、光導波路の端面にも基板の垂直面内で傾斜を形成し、光ファイバの斜め端面が基板面内である場合は、光導波路の端面にも基板面内で傾斜を形成する)、光ファイバとの結合部側の端面に、斜め端面を形成する。
光ファイバの斜め端面と、光導波路の斜め端面との関係は、光ファイバと光導波路との結合時に、それらの端面が略平行となり、かつ光ファイバの光軸と、光導波路に含まれる導波路コアとの光軸とがほぼ一致するような関係である。よって、光ファイバの光軸方向と光ファイバの斜め端面の傾斜とのなす角度と、導波路コアの光軸方向と光導波路の斜め端面とのなす角度は、ほぼ同一にする。
このような斜め端面を有する光導波路を、斜め端面を有する光ファイバと斜め端面同士が略平行となり、それらの光軸がほぼ一致するようにシリコン基板に実装すれば、光導波路との接続部において、光ファイバの端面は斜め端面となるので、上記接続部における反射は抑えることができる。また、光ファイバをシリコン基板に固定した後に斜め端面を形成するので、斜め端面を有する光ファイバの実装で従来必要であった回転アライメントを行う必要がなくなる。また、光導波路の結合部の端面は一面、斜め端面となるので、LDやPD等の光素子を、光ファイバの接続部と分離して、光導波路と接続させる必要がなくなるので、回路の大型化も抑制できる。
さらに、結合時に、上記斜め端面同士を略平行にしているので、それら端面間に樹脂を充填する場合は、その樹脂層を均一に、かつ薄くすることができるので、接続の信頼性を向上することができる。また、上記樹脂層が無い場合は、上記斜め端面同士をほぼ接するようにすることができるので、光の損失を抑えることができる。この場合、回路の制限上、上記端面を接することができなくても、上記端面間の空気層の厚さを回路の許す限り小さくできるので、また上記空気層を飛ぶ光の距離を小さくできるので、光の損失を抑えることができる。
なお、本発明の一実施形態では、光導波路をすべて石英系光導波路としているが、本発明はこれに限定されるものではない。また、以下の実施形態ではすべて光ファイバと光導波路の端面間には、光ファイバと概ね等しい屈折率を有する接着剤または樹脂が充填されている。すなわち、屈折率整合剤と接着剤との役割を有する樹脂が充填されている。これは、本発明の一実施形態で用いる、光ファイバの斜め端面で生じる屈折により光軸がずれて過剰損失が発生することを防止するのに極めて有効である。ただし、本発明の一実施形態により、光ファイバと光導波路とはほぼ接することができるので、上記屈折率整合剤として機能しない通常の接着剤を充填してもよい。また、この接着剤を用いずに、光ファイバと光導波路とを結合するようにしても良い。
また、光ファイバおよび光導波路を実装する基板は、シリコン基板に限らず、光学ベンチとして機能するものであればいずれであっても良い。
(第1の実施形態)
図6は、本実施形態に係る、光モジュールの上面を示す図である。図7は、図6のC−C'線断面図であり、図8は、図6のD−D'線断面図である。
図6および図7において、シリコン基板61上にはV溝が2つ形成されており、このV溝には、光ファイバ62が置かれている。光ファイバ62上には、光ファイバをシリコン基板61に固定する手段としてのファイバ押さえ用のガラス部材63が設けられており、ガラス部材63において、その直下の領域を接着剤により固定して、光ファイバ62をシリコン基板61に固定している。光ファイバ62のPLC64との接続部側の端面は、シリコン基板61の垂直面内に斜めに傾斜するように斜め端面が形成されている。光ファイバ62の光軸方向と光ファイバ62の斜め端面の傾斜とのなす角度(、本明細書では「傾斜角θ」とも呼ぶ)は、光ファイバ62のモードフィールドに応じて決めればよく、例えば、光ファイバ62のコア径が10μmの場合は、傾斜角θを8°位に設定すればよい。
図6は、本実施形態に係る、光モジュールの上面を示す図である。図7は、図6のC−C'線断面図であり、図8は、図6のD−D'線断面図である。
図6および図7において、シリコン基板61上にはV溝が2つ形成されており、このV溝には、光ファイバ62が置かれている。光ファイバ62上には、光ファイバをシリコン基板61に固定する手段としてのファイバ押さえ用のガラス部材63が設けられており、ガラス部材63において、その直下の領域を接着剤により固定して、光ファイバ62をシリコン基板61に固定している。光ファイバ62のPLC64との接続部側の端面は、シリコン基板61の垂直面内に斜めに傾斜するように斜め端面が形成されている。光ファイバ62の光軸方向と光ファイバ62の斜め端面の傾斜とのなす角度(、本明細書では「傾斜角θ」とも呼ぶ)は、光ファイバ62のモードフィールドに応じて決めればよく、例えば、光ファイバ62のコア径が10μmの場合は、傾斜角θを8°位に設定すればよい。
上述の光ファイバ62の斜め端面を形成する際には、ガラス部材63と光ファイバ62とを共に、上記傾斜角θとなるように、ブレード等によりそれら端面をカットするが、光ファイバ62の下部でちょうど上記カットを終了させるのは難しい。よって、上記カットの際には、シリコン基板61をハーフカット(シリコン基板61を貫通しない程度にカットする意)するので、シリコン基板61には、上記カットにより形溝66が形成される。上記カットの際に、このような溝63を形成することで、異方性エッチングによりV溝を形成する際に生じる、V溝の端面の(111)面を除去することができる。
また、シリコン基板61の、ガラス部材63が形成されていない所定の領域には、光素子としてのLD65が設けられている。
一方、導波路コアを含むPLC64において、光ファイバ62およびLD65と結合する側の端面には、光ファイバの斜め端面とほぼ同一の傾斜角θの斜め斜面が形成されている。よって、光ファイバ62の斜め端面が形成された後に、光ファイバ62の斜め端面とPLC64の斜め端面との端面同士で接続するように、PLC64をシリコン基板61に実装すれば、上記斜め端面同士は略平行となる。従って、上記斜め端面同士を均一に理想的に接続される。
よって、上記端面間に、接着および/または屈折率整合の機能を有する樹脂を充填する場合は、その樹脂層の厚さをほぼ均一に薄くすることができるので、結合の信頼性を向上することができる。上記樹脂としては、上記端面間は、略平行となるので、屈折率整合の機能を含まない、従来の接着剤であっても、光の損失を抑えた良好な接続が可能である。
また、上記樹脂層が無い場合は、上記斜め端面同士をほぼ接するようにすることができるので、光の損失を抑えることができる。この場合、回路の制限上、上記端面を接することができなくても、上記端面間の空気層の厚さを回路の許す限り小さくできるので、また上記空気層を飛ぶ光の距離を小さくできるので、光の損失を抑えることができる。さらに、光ファイバ62の結合側の端面を斜め端面としているので、結合における反射を低減することができる。
また、このとき、図8に示すように、PLC64とLD65との結合部においても、PLC64の端面は上記斜め端面となっているので、結合時の反射を低減することができる。また、溝66がPLC64の下部へもぐりこむように、PLC端面を溝66の光ファイバ62およびLD63が配置された側に近接させることができるので、溝66に阻害されずLD63をシリコン基板61上に設けることができ、その場合もLDとPLC導波路との距離を十分小さくすることができる。このため従来例の図3のように回路が大型化することなく、シリコン基板上に光ファイバと光素子とを混載することが可能となる。
次に、本実施形態に係る光モジュールの製造方法について説明する。
まず、シリコン基板61に対して、KOH溶液等により異方性エッチングを行い、V溝を形成する。次いで、光ファイバ62を、V溝に置き、V溝に沿ってPLCが形成される側のV溝の端面に突き当てる。次いで、ガラス部材63を光ファイバ62を固定するようにシリコン基板61と接着する。次いで、光ファイバ62について、シリコン基板61の垂直面内で、傾斜角θとなる斜め端面を形成するように、ガラス部材63の上面からブレードを斜めに入れて、ガラス部材63の端面、光ファイバ62の端面をカットする。このとき、ブレードによるカットは、シリコン基板61に対しても行うが、シリコン基板61へのカットはハーフカットとなるようにする。このハーフカットにより、光ファイバ62の端面の全面を斜め端面とすることができ、かつ異方性エッチングによりV溝を形成する際に生じる、V溝の端面の(111)面を除去することができる。
まず、シリコン基板61に対して、KOH溶液等により異方性エッチングを行い、V溝を形成する。次いで、光ファイバ62を、V溝に置き、V溝に沿ってPLCが形成される側のV溝の端面に突き当てる。次いで、ガラス部材63を光ファイバ62を固定するようにシリコン基板61と接着する。次いで、光ファイバ62について、シリコン基板61の垂直面内で、傾斜角θとなる斜め端面を形成するように、ガラス部材63の上面からブレードを斜めに入れて、ガラス部材63の端面、光ファイバ62の端面をカットする。このとき、ブレードによるカットは、シリコン基板61に対しても行うが、シリコン基板61へのカットはハーフカットとなるようにする。このハーフカットにより、光ファイバ62の端面の全面を斜め端面とすることができ、かつ異方性エッチングによりV溝を形成する際に生じる、V溝の端面の(111)面を除去することができる。
このブレードによるカットは、V字ブレードによって行っても良い。このV字ブレードによってカットすると、シリコン基板61に形成される溝は、図9に示すように、V字状の溝67となる。
次いで、LD65をシリコン基板61の所定の領域に設ける。このLD65の載置は、上記カットの前の所定のタイミングで行っても良い。
次いで、光ファイバ62およびLD65と結合する側の端面に、光ファイバの斜め端面とほぼ同一の傾斜角θの斜め斜面が形成された、PLC64を用意し、該PLC64を、光ファイバ62の斜め端面とPLC64の斜め端面との端面同士で接続するように、かつ光ファイバ62の光軸とPLC64の光軸とがほぼ一致するようにシリコン基板61に実装する。このとき、当然、PLCの、LD65側の導波路コアとLD65とは良好に接続している。
なお、上記端面間に、接着剤などの樹脂を充填する場合は、上記接続の前に、光ファイバ62の斜め端面に予め上記樹脂を薄く塗布しておけば良い。
また、PLC64の実装後に、ガラス部材63を除去しても良い。
また、PLC64の実装後に、ガラス部材63を除去しても良い。
このように、本実施形態によれば、光ファイバ62をシリコン基板61に固定した後に、斜め端面を形成しているので、従来必要であった回転アライメントを行う必要がなくなる。
また、本実施形態は、PLC64と接続するファイバの端面を、斜め端面とすれば、シリコン基板61に実装される光ファイバとして、単心ファイバでもアレイファイバでも良い。
(第2の実施形態)
本実施形態では、第1の実施形態にて説明した光モジュールについて、さらに、高さ方向および面内の光軸に垂直な方向の位置決め構造を備えたものである。
図10は、本実施形態に係る、光モジュールの上面を示す図である。図11は、図10のE−E'線断面図である。
図10および図11において、PLC64は、その長手方向が、導波路コアの長手方向(光軸方向)に対して略平行であるノッチ構造69が2つ形成されている。これらノッチ構造69は方形形状であるが、台形形状であっても良い。ノッチ構造69の個数は2つの限定されるものではなく、いずれの個数であっても良いが、導波路コアの両側に、少なくとも1つずつ配置するのが好ましい。
本実施形態では、第1の実施形態にて説明した光モジュールについて、さらに、高さ方向および面内の光軸に垂直な方向の位置決め構造を備えたものである。
図10は、本実施形態に係る、光モジュールの上面を示す図である。図11は、図10のE−E'線断面図である。
図10および図11において、PLC64は、その長手方向が、導波路コアの長手方向(光軸方向)に対して略平行であるノッチ構造69が2つ形成されている。これらノッチ構造69は方形形状であるが、台形形状であっても良い。ノッチ構造69の個数は2つの限定されるものではなく、いずれの個数であっても良いが、導波路コアの両側に、少なくとも1つずつ配置するのが好ましい。
一方、シリコン基板61には、PLC64をノッチ構造69が形成されている面をひっくり返してシリコン基板61に実装する際に、ノッチ構造69が嵌合するように、V溝68が形成されている。V溝68の長手方向(溝が形成される方向)は、導波路コアの長手方向に対して略平行である。
なお、ノッチ構造69とV溝68とが嵌合すると、光ファイバ62の光軸とPLC61の光軸とがほぼ一致するように、ノッチ構造69はPLC64に形成され、また、V溝68はシリコン基板61に形成されている。
上述のように配置されたノッチ構造69とV溝68とを嵌合すれば、シリコン基板61の面内において、光軸と略垂直方向の位置決めを高精度に行うことができる。
本実施形態では、V溝68の長手方向の長さを、ノッチ構造69の長手方向の長さよりも長く設定することは、光ファイバ62とPLC64との接続を高精度に行うために有効である。このように、V溝68の長さを、ノッチ構造69の長さよりも長くしておけば、V溝68とノッチ構造69とを嵌合した後において、V溝68の中においてノッチ構造69を移動させることができるので、上記嵌合後に、PLC64を光軸方向に移動させることができる。
よって、PLC64をシリコン基板61に実装し、次いで、ノッチ構造69をV溝68中で移動させることによってPLC64をスライドさせ、PLC64の斜め端面が、光ファイバ62の斜め端面に突き当たるまでPLC64をスライドさせれば、より高精度な接続を行うことができる。
(第3の実施形態)
第1の実施形態では、光ファイバ62とPLC64との結合部において左側に光ファイバ62があり、右側にPLC64がある場合に、光ファイバ62の端面の傾斜は右肩下がりになっており、PLC64の端面の傾斜は左肩上がりになっている。すなわち、結合時において、光ファイバ62については、傾斜による斜面の出っ張り部は、光ファイバ62の下部側であり、PLC64については、傾斜による斜面の出っ張り部は、PLC64の上部側である。
第1の実施形態では、光ファイバ62とPLC64との結合部において左側に光ファイバ62があり、右側にPLC64がある場合に、光ファイバ62の端面の傾斜は右肩下がりになっており、PLC64の端面の傾斜は左肩上がりになっている。すなわち、結合時において、光ファイバ62については、傾斜による斜面の出っ張り部は、光ファイバ62の下部側であり、PLC64については、傾斜による斜面の出っ張り部は、PLC64の上部側である。
本実施形態では、光ファイバ62とPLCの斜め斜面の傾斜を、第1の実施形態と垂直逆にした構造である。すなわち、本実施形態では、光ファイバ62とPLC64との結合部において左側に光ファイバ62があり、右側にPLC64がある場合に、光ファイバ62の端面の傾斜は右肩上がりになっており、PLC64の端面の傾斜は左肩下がりになっている。
このように端面を形成すると、図12に示すように、PLC64における傾斜による斜面の出っ張り部は、PLC64の下部側となる。ところで、LD65は、高さ方向の精度を出すために活性層側表面をシリコン基板61に接するようにフリップチップマウントしているので、PLC64の導波路コアとLD65との間の距離をより近くすることができ、結合損失をさらに低減することができる。
また、PLCを実装する際に、PLC64の上面はその端面の下部が出っ張るような傾斜により、LD65の上面にPLC64が覆い被さらないので、LD65とPLC64との接続部のアライメント検査を容易に行うことが可能となる。
さらに、上述のように、LD65の上面にPLC64が覆い被さらないので、LD65へのワイヤボンディングもPLC実装後に容易に行うことができる。
さらに、上述のように、LD65の上面にPLC64が覆い被さらないので、LD65へのワイヤボンディングもPLC実装後に容易に行うことができる。
(第4の実施形態)
第1〜第3の実施形態では、シリコン基板61の一方端近傍に光ファイバ62を設ける場合について説明したが、本実施形態では、図13および図14に示すように、シリコン基板61の両端のそれぞれの近傍に光ファイバ62をそれぞれ設ける場合にも適用できる。
第1〜第3の実施形態では、シリコン基板61の一方端近傍に光ファイバ62を設ける場合について説明したが、本実施形態では、図13および図14に示すように、シリコン基板61の両端のそれぞれの近傍に光ファイバ62をそれぞれ設ける場合にも適用できる。
その際は、シリコン基板61の両端側に形成された光ファイバ62ついて、第1の実施形態にて説明した方法により、光ファイバ62の、PLC64との結合部側の端面を斜め端面に形成すればよい。また、PLC64についても、それぞれの光ファイバ62と結合する端面について、第1の実施形態にて説明した方法により斜め端面とすればよい。
なお、図13において、シリコン基板61の両端側に形成された光ファイバ62の間の領域に、PLC64が実装されるわけだが、その領域になるべくぴったりとPLC64を嵌め込めるようにPLC64の寸法を制御し、図13の形態とすれば、光学ベンチとして用いるシリコン基板の高さ方向の精度がそれほど高くなくても、PLC64を、シリコン基板61の光ファイバ62同士間の領域にPLC64を置くだけで、高さ方向のアライメントを行うことができる。この高さ方向のアライメントについては、図14の形態ついても当てはまることについては言うまでもない。
このようなアライメントを考慮すると、第1の実施形態のように、シリコン基板61の片側の端面近傍にのみ光ファイバ62が形成されている場合であっても、シリコン基板61における、光ファイバ62が形成されていない方の、PLC64との接続面を斜め端面とし、該端面と接続するように、PLC64の、光ファイバ62との接続面とは反対側の端面も斜め端面とすることは有効である。
(第5の実施形態)
第1〜第4の実施形態では、光導波路に形成される斜め端面は、光ファイバや光素子と接続する端面前面に渡って形成している。本実施形態では、光導波路の結合部側の端面のうち、光ファイバや光素子と結合する領域を含む所定の領域以外の領域には傾斜を形成しない。すなわち、図15に示されるように、PLC64の結合部(接続部)側の端面において、少なくとも光ファイバ62と結合(接続)する領域に傾斜を設ける。
第1〜第4の実施形態では、光導波路に形成される斜め端面は、光ファイバや光素子と接続する端面前面に渡って形成している。本実施形態では、光導波路の結合部側の端面のうち、光ファイバや光素子と結合する領域を含む所定の領域以外の領域には傾斜を形成しない。すなわち、図15に示されるように、PLC64の結合部(接続部)側の端面において、少なくとも光ファイバ62と結合(接続)する領域に傾斜を設ける。
PLC64の斜め端面をこのように設定すると、第1の実施形態と同様な効果を実現することができ、その上さらに、図15に示されるように、LD65とPLC64との距離を近づけることができるので、LD65とPLC64との結合損失をさらに低減することができる。
また、PLCを実装する際に、PLC64の傾斜部は、PLC64の下部にのみ形成されることになるので、LD65の上面にPLC64が覆い被さる領域を無くすもしくは低減することができるので、LD65とPLC64との接続部のアライメント検査を容易に行うことが可能となる。
さらに、上述のように、LD65の上面にPLC64が覆い被さる領域を無くすもしくは低減することができるので、LD65へのワイヤボンディングも容易に行うことができる。
さらに、上述のように、LD65の上面にPLC64が覆い被さる領域を無くすもしくは低減することができるので、LD65へのワイヤボンディングも容易に行うことができる。
図16(a)および(b)は、本実施形態に係る、光導波路の少なくとも一部に斜め端面を形成する様子を示す図である。
まずは、図16(a)に示すように、PLC70に対して、V字刃ブレード71により、PLC70に含まれる導波路コアに対して略垂直になるように、かつ、PLCのうち光ファイバ62と接続する領域には少なくとも傾斜が形成されるような深さだけV字状の溝72を形成する。
まずは、図16(a)に示すように、PLC70に対して、V字刃ブレード71により、PLC70に含まれる導波路コアに対して略垂直になるように、かつ、PLCのうち光ファイバ62と接続する領域には少なくとも傾斜が形成されるような深さだけV字状の溝72を形成する。
次いで、図16(b)に示すように、V字刃ブレード71によって形成されたV字状の溝72に対して並行刃ブレード73を挿入することによりPLC70を切断し、端面において少なくとも光ファイバ62と結合する領域が斜め端面となっているPLC64を形成する。
(第6の実施形態)
第1〜第5の実施形態では、光ファイバおよび光導波路の光軸に対して略垂直だった光ファイバおよび光導波路の結合部側の端面を、シリコン基板の垂直面内で上記光軸に対して傾斜させるような斜め端面としている。本実施形態では、上記光ファイバおよび光導波路の結合部側の端面を、シリコン基板の基板面内で上記光軸に対して傾斜させるような斜め端面としている。
第1〜第5の実施形態では、光ファイバおよび光導波路の光軸に対して略垂直だった光ファイバおよび光導波路の結合部側の端面を、シリコン基板の垂直面内で上記光軸に対して傾斜させるような斜め端面としている。本実施形態では、上記光ファイバおよび光導波路の結合部側の端面を、シリコン基板の基板面内で上記光軸に対して傾斜させるような斜め端面としている。
図17は、本実施形態に係る、光モジュールの上面を示す図である。
図17において、シリコン基板171上には、V溝がシリコン基板171の両端部にそれぞれ形成されており、該V溝のそれぞれには、光ファイバ172aおよび172bが置かれている。光ファイバ172aおよび172b上にはそれぞれ、ファイバ押さえ用のガラス部材173aおよび173bが設けられており、ガラス部材173aおよび173bにおいて、その直下の領域を接着剤により固定して、各光ファイバをシリコン基板171に固定している。光ファイバ172aおよび172bのPLC174との接続部側の端面には、シリコン基板171の基板面内で各光ファイバの光軸に対して傾斜角θで傾斜させるような斜め端面が形成されている。
図17において、シリコン基板171上には、V溝がシリコン基板171の両端部にそれぞれ形成されており、該V溝のそれぞれには、光ファイバ172aおよび172bが置かれている。光ファイバ172aおよび172b上にはそれぞれ、ファイバ押さえ用のガラス部材173aおよび173bが設けられており、ガラス部材173aおよび173bにおいて、その直下の領域を接着剤により固定して、各光ファイバをシリコン基板171に固定している。光ファイバ172aおよび172bのPLC174との接続部側の端面には、シリコン基板171の基板面内で各光ファイバの光軸に対して傾斜角θで傾斜させるような斜め端面が形成されている。
一方、導波路コアを含むPLC174において、光ファイバ172aおよび172bと結合する側の端面には、シリコン基板171の基板面内で、光ファイバの斜め端面とほぼ同一の傾斜角θの斜め斜面が形成されている。よって、光ファイバ172aおよび172bの斜め端面が形成された後に、光ファイバ172aおよび172bの斜め端面とPLC174の斜め端面との端面同士で接続するように、PLC174をシリコン基板171に実装すれば、上記斜め端面同士は略平行となる。従って、第1の実施形態と同様に、上記斜め端面同士を均一に理想的に接続される。一般に、基板垂直面内で斜め端面を形成するためには、ダイシングソーのブレードを基板に対して傾斜させる必要があるため、通常10度以上の角度を取ることは作業上難しい。しかしながら、本実施形態のように、基板水平面内で斜め端面を形成する場合は、水平面内で基板を回転させてダイシングの方向を変えるだけなので、このような制約なく大きな斜め角でも容易に実現できる利点がある。
本実施形態においても、第4の実施形態と同様に、光ファイバ172aおよび172bの間のシリコン基板171の領域に、PLC174が実装されるわけだが、その領域になるべくぴったりとPLC174を嵌め込めるようにPLC174の寸法を制御すれば、PLC174を、シリコン基板171の光ファイバ172aおよび172b間の領域にPLC174を置くだけで、シリコン基板面内方向のアライメントを行うことができる。
また、本実施形態では、さらに、図18に示すように、高さ方向および面内の光軸に水平な方向の位置決め構造を備えるようにしても良い。
図18において、PLC184には、その長手方向が、導波路コアの長手方向(光軸方向)に対して略垂直であるノッチ構造が2つ形成されている。これらノッチ構造は方形形状であるが、台形形状であっても良い。また、光ファイバ182と結合する側の端面には、シリコン基板181の基板面内で、傾斜角θの斜め斜面が形成されている。
図18において、PLC184には、その長手方向が、導波路コアの長手方向(光軸方向)に対して略垂直であるノッチ構造が2つ形成されている。これらノッチ構造は方形形状であるが、台形形状であっても良い。また、光ファイバ182と結合する側の端面には、シリコン基板181の基板面内で、傾斜角θの斜め斜面が形成されている。
一方、シリコン基板181上には、V溝が4つ形成されており、該V溝のそれぞれには、光ファイバ182が置かれている。光ファイバ182上には、ファイバ押さえ用のガラス部材183が設けられており、ガラス部材183において、その直下の領域を接着剤により固定して、各光ファイバをシリコン基板181に固定している。光ファイバ182のPLC184との接続部側の端面にはそれぞれ、シリコン基板181の基板面内で各光ファイバの光軸に対してPLC184とほぼ同一の傾斜角で傾斜させるような斜め端面が形成されている。
シリコン基板181には、PLC184をノッチ構造が形成されている面をひっくり返してシリコン基板181に実装する際に、ノッチ構造が嵌合するように、V溝185が形成されている。V溝185の長手方向(溝が形成される方向)は、導波路コアの長手方向に対して略垂直である。
このように、ノッチ構造およびV溝185を用いて位置合わせ行うことにより、第2の実施形態と同様に、高さ方向および面内の光軸に水平方向な方向の位置決めを良好に行うことができる。
また、本実施形態においても、第2の実施形態と同様に、V溝185の長手方向の長さを、ノッチ構造の長手方向の長さよりも長く設定することは、光ファイバ182とPLC184との接続を高精度に行うために有効である。このように、V溝185の長さを、ノッチ構造の長さよりも長くしておけば、V溝185とノッチ構造とを嵌合した後において、V溝185の中においてノッチ構造を移動させることができるので、上記嵌合後に、PLC184を光軸方向に移動させることができる。
よって、PLC184をシリコン基板181に実装し、次いで、ノッチ構造をV溝185中で移動させることによってPLC184をスライドさせ、PLC184の斜め端面が、光ファイバ182の斜め端面と接するまでPLC184をスライドさせれば、より高精度な接続を行うことができる。
(第7の実施形態)
本発明では、光ファイバをシリコン基板に固定する手段として、ファイバ押さえ用のガラス部材を用いており、上述の実施形態では、ファイバ押さえ用のガラス部材の端面を、光ファイバの、光導波路との結合部側の端面と一致するように配置しているが、これに限定されない。上述のファイバ押さえ用のガラス部材によって、光ファイバに対して斜め端面を形成する際に、光ファイバをシリコン基板などの光学ベンチ基板に固定できればよいので、光ファイバを光学ベンチ基板に固定できる配置であれば、いずれの配置であっても良い。また、上述のように、光ファイバをシリコン基板に固定する手段について、その材質が本質ではなく、光ファイバの固定が目的であるので、上記手段として、ガラス部材でなくても、光ファイバをシリコン基板に適切に固定できる材料であればいずれの材料を用いることができる。
本発明では、光ファイバをシリコン基板に固定する手段として、ファイバ押さえ用のガラス部材を用いており、上述の実施形態では、ファイバ押さえ用のガラス部材の端面を、光ファイバの、光導波路との結合部側の端面と一致するように配置しているが、これに限定されない。上述のファイバ押さえ用のガラス部材によって、光ファイバに対して斜め端面を形成する際に、光ファイバをシリコン基板などの光学ベンチ基板に固定できればよいので、光ファイバを光学ベンチ基板に固定できる配置であれば、いずれの配置であっても良い。また、上述のように、光ファイバをシリコン基板に固定する手段について、その材質が本質ではなく、光ファイバの固定が目的であるので、上記手段として、ガラス部材でなくても、光ファイバをシリコン基板に適切に固定できる材料であればいずれの材料を用いることができる。
図19は、本実施形態に係る、ファイバ押さえ用のガラス部材の配置の様子を示す上面図である。
図19において、シリコン基板191上には、第1の実施形態で説明したように、光ファイバ192が置かれており、光ファイバ192の、PLC194との結合部側の端面から所定の距離離れて、ファイバ押さえ用のガラス部材193が形成されている。このガラス部材193を接着剤により固定することにより、光ファイバ192をシリコン基板191に固定している。この固定の後に、光ファイバ192の上面から、ブレードによりカットすることで、ファイバ194の、結合部側の端面に斜め端面を形成する。このカットにより、シリコン基板191には溝196が形成される。
図19において、シリコン基板191上には、第1の実施形態で説明したように、光ファイバ192が置かれており、光ファイバ192の、PLC194との結合部側の端面から所定の距離離れて、ファイバ押さえ用のガラス部材193が形成されている。このガラス部材193を接着剤により固定することにより、光ファイバ192をシリコン基板191に固定している。この固定の後に、光ファイバ192の上面から、ブレードによりカットすることで、ファイバ194の、結合部側の端面に斜め端面を形成する。このカットにより、シリコン基板191には溝196が形成される。
また、光ファイバ192との結合部側の端面が斜め端面となっているPLC194は、光ファイバ192とPLC194との斜め端面同士が結合するように、シリコン基板191上に形成されている。シリコン基板191上の、ガラス部材193とPLC194との間の領域には、光素子としての、LD195およびPD197が設けられている。
ところで、LD等の光素子は、PLCとの接続を考慮すると、光ファイバと同様に、なるべくPLCに近づけることが望ましい。また、装置をより小型化するためには、光ファイバおよび光素子と、PLCとの結合部付近において、光ファイバとLDとをなるべく近づけることが望ましい。
本実施形態では、ガラス部材193をPLC194から離れて配置し、ガラス部材193とPLC194との間に、LD195やPD197等の光素子を配置しているので、結合部付近において、光ファイバ192とLD195およびPD197とを近づけることが可能となる。よって、ガラス部材193により光ファイバ192を固定しながら、光ファイバと光素子とを近づけることができるので、光ファイバの接着強度を落とさずに、小型化を行うことが可能となる。
本実施形態では、ガラス部材193のシリコン基板191への固定は、接着剤等の樹脂によって行っているが、このガラス部材193の固定に用いられた接着剤が、PD197やLD195に到達するのを防止するために、ガラス部材193は、PD197からある程度離れて配置しなければならない。
本実施形態では、図20に示すように、シリコン基板191の、ガラス部材193とPD197との間に、樹脂の広がりを抑制するための手段として、溝198を、光ファイバ192の実装の前に形成しておくのが有効である。このように、溝198を設けておけば、ガラス部材193の固定の際に用いた接着剤がPL197の方へと流れ出しても、その接着剤は溝198に流れ落ちるので、上記接着剤がPD197やLD195へと広がるのを、防止ないしは緩和することができる。よって、ガラス部材を可能な限り、光素子に近づけることが可能となるので、さらなる装置の小型化を実現できる。
なお、例えば、図6のように、光ファイバ62の端面とガラス部材の端面とをほぼ一致するように、ガラス部材62を配置する場合も、上記ガラス部材を固定するのに用いる接着剤の広がりが起こる場合がある。しかしながら、光ファイバ62とPLC64との接続部においては、PLC64の実装の前に、光ファイバ62に斜め端面を形成する工程において、光ファイバ62の端面部に付着した接着剤は削り取られ、また、シリコン基板61についても溝66を形成するようにハーフカットを行うので、ガラス部材63からシリコン基板61へと広がった接着剤についてもほとんど、あるいは完全に除去される。よって、ガラス部材を固定するための接着剤の影響を抑制、ないしは無くすことができる。
なお、上述の実施形態において、ノッチ構造およびV溝による位置決めの際に、ノッチ構造を光導波路側に、また、V溝を光学ベンチ基板側に形成しているが、これに限定されない。本発明の一実施形態では、ノッチ構造を光学ベンチ側に形成し、V溝を光導波路側に形成するようにしても良い。
また、本明細書において、「(光素子を)設ける」とは、基板上に光素子を半田や接着剤などを介して実装することを含む。また、基板に凹部等を形成するなど、加工された基板に光素子を実装する場合も含む。
61、171 シリコン基板
62、172a、172b 光ファイバ
63、173a、173b ガラス部材
64、174 PLC
65 LD
66 溝
62、172a、172b 光ファイバ
63、173a、173b ガラス部材
64、174 PLC
65 LD
66 溝
Claims (13)
- 平面状に形成された光導波路と、少なくとも1つのファイバと、前記光導波路と前記少なくとも1つのファイバとの光軸を合わせるように、前記光導波路と前記ファイバとを固定するための光学ベンチ基板とを備える光導波路モジュールであって、
前記ファイバを前記光学ベンチ基板に固定する固定手段を備え、
前記ファイバの、前記光導波路との接続側の端面は、前記固定手段によって前記ファイバが前記光学ベンチ基板に固定された後に形成された、所定の面内において、前記ファイバの光軸の垂直方向に対して所定の角度で傾斜させた第1の斜め端面であり、
前記光導波路の、前記ファイバとの接続側の端面は、前記第1の端面とは別個に形成された、前記所定の面内において、前記光導波路の光軸の垂直方向に対して前記角度と略同一の角度で傾斜させた第2の斜め端面であり、
前記光導波路は、前記第1の斜め端面と前記第2の斜め端面とを、該端面同士が略平行となり、かつ前記ファイバの光軸と前記光導波路の光軸とがほぼ一致するように、前記光学ベンチ基板に実装されていることを特徴とする光導波路モジュール。 - 前記光導波路には、V溝構造または該V溝構造と嵌合するノッチ構造の一方が形成され、
前記光学ベンチ基板には、前記V溝構造または該V溝構造と嵌合するノッチ構造の他方が形成され、
前記V溝構造と前記ノッチ構造とを嵌合することにより、前記光学ベンチ基板の垂直方向、および前記光学ベンチ基板の面内における一方向の位置決めを行うことを特徴とする請求項1記載の光導波路モジュール。 - 前記V溝構造の長さは、前記ノッチ構造の長さよりも長く設定されており、
前記V溝構造とノッチ構造の嵌合時に、前記ノッチ構造を前記V溝構造中で移動させることにより、前記ファイバの光軸と前記光導波路の光軸とを合わせることを特徴とする請求項2記載の光導波路モジュール。 - 前記光学ベンチ基板には、光素子がさらに設けられており、
該光素子は、前記光導波路近傍に設けら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導波路モジュール。 - 前記所定の面内は、前記光学ベンチ基板面内の略垂直方向の面内、もしくは前記光学ベンチ基板面内であ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導波路モジュール。
- 前記第2の斜め端面は、前記光導波路の、前記ファイバとの接続側の端面のうち、少なくとも前記ファイバと接続する領域に形成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導波路モジュール。
- 前記固定手段は、前記光学ベンチ基板において、前記光導波路から所定の距離離れて配置されていることを特徴とする請求項1記載の光導波路モジュール。
- 前記光学ベンチ基板において、前記固定手段と、前記光導波路との間の領域に、光素子が設けられており、
該光素子と、前記固定手段との間に形成された、前記固定手段に供給された樹脂が、前記光素子へと流出するのを抑制する抑制手段をさらに備えることを特徴とする請求項7記載の光導波路モジュール。 - 平面状に形成された光導波路と、少なくとも1つのファイバと、前記光導波路と前記少なくとも1つのファイバとの光軸を合わせるように、前記光導波路と前記ファイバとを固定するための光学ベンチ基板とを備える光導波路モジュールであって、
前記ファイバの、前記光導波路との接続側の端面は、所定の面内において、前記ファイバの光軸の垂直方向に対して所定の角度で傾斜させた第1の斜め端面であり、
前記光導波路の、前記ファイバとの接続側の端面は、前記第1の端面とは別個に形成された、前記所定の面内において、前記光導波路の光軸の垂直方向に対して前記角度と略同一の角度で傾斜させた第2の斜め端面であり、
前記光導波路は、前記第1の斜め端面と前記第2の斜め端面とを、該端面同士が略平行となり、かつ前記ファイバの光軸と前記光導波路の光軸とがほぼ一致するように、前記光学ベンチ基板に実装されていることを特徴とする光導波路モジュール。 - 平面状に形成された光導波路と、少なくとも1つのファイバと、前記光導波路と前記少なくとも1つのファイバとの光軸を合わせるように、前記光導波路と前記ファイバとを固定するための光学ベンチ基板とを備える光導波路モジュールを製造する光導波路モジュールの製造方法であって、
前記少なくとも1つのファイバが形成された光学ベンチ基板を用意する第1の工程と、
前記ファイバを前記光学ベンチ基板に固定する第2の工程と、
前記光学ベンチ基板の一部、および前記固定されたファイバの、前記光導波路との接続側の端面をカットすることによって、前記端面を、所定の面内において、前記ファイバの光軸の垂直方向に対して所定の角度で傾斜させた第1の斜め端面にする第3の工程と、
前記ファイバとの接続側の端面を、前記所定の面内において、前記光導波路の光軸の垂直方向に対して前記角度と略同一の角度で傾斜させた第2の斜め端面とした、前記光導波路を用意する第4の工程と、
前記光導波路を、前記第1の斜め端面と前記第2の斜め端面とを、該端面同士が略平行となり、かつ前記ファイバの光軸と前記光導波路の光軸とがほぼ一致するように、前記光学ベンチ基板に実装する第5の工程と
を有することを特徴とする光導波路モジュールの製造方法。 - 前記光導波路には、V溝構造または該V溝構造と嵌合するノッチ構造の一方が形成され、
前記光学ベンチ基板には、前記V溝構造または該V溝構造と嵌合するノッチ構造の他方が形成され、
前記V溝構造と前記ノッチ構造とを嵌合することにより、前記光学ベンチ基板の垂直方向、および前記光学ベンチ基板の面内における一方向の位置決めを行うことを特徴とする請求項10記載の光導波路モジュールの製造方法。 - 前記V溝構造の長さは、前記ノッチ構造の長さよりも長く設定されており、
前記V溝構造とノッチ構造の嵌合時に、前記ノッチ構造を前記V溝構造中で移動させることにより、前記ファイバの光軸と前記光導波路の光軸とを合わせることを特徴とする請求項11記載の光導波路モジュールの製造方法。 - 前記第2の斜め端面は、前記光導波路の、前記ファイバとの接続側の端面のうち、少なくとも前記ファイバと接続する領域に形成されており、
前記第4の工程は、
前記第2の端面が形成されていない第2の光導波路に対して、V字刃ブレードにより、前記第2の光導波路の光軸に対して略垂直になるように、かつ少なくとも前記第2の斜め端面が形成されるような深さだけV字状の溝を形成する工程と、
前記V字状の溝に対して、並行刃ブレードを挿入することにより前記第2の光導波路を切断する工程と
を有することを特徴とする請求項10乃至12のいずれかに記載の光導波路モジュールの製造方法。
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