JP2007094145A - 光モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】ＰＬＣから熱の影響を受けずに接続することができ、実装ボードとの電気的な接続を確保しつつ機械的な強度を確保することのできる光モジュールを提供する。
【解決手段】光素子５５の受発光面５４と光学的に結合する光ファイバ９２を保持し、光ファイバ９２の端面を含む面において、蓋５３に接合されたガラスブロック９１と、光素子５５と電気的に接続され、筐体５１内部から筐体５１外部に貫通して形成された金属配線５７と、筐体５１外部の金属配線５７に接合されたリードピン５８とを備えた。実装ボード８１の実装面と光素子５５の光軸とが平行となるように、実装ボード８１に固定されている。
【選択図】図７
【解決手段】光素子５５の受発光面５４と光学的に結合する光ファイバ９２を保持し、光ファイバ９２の端面を含む面において、蓋５３に接合されたガラスブロック９１と、光素子５５と電気的に接続され、筐体５１内部から筐体５１外部に貫通して形成された金属配線５７と、筐体５１外部の金属配線５７に接合されたリードピン５８とを備えた。実装ボード８１の実装面と光素子５５の光軸とが平行となるように、実装ボード８１に固定されている。
【選択図】図７
Description
本発明は、光モジュールに関し、より詳細には、機能素子が形成されたＰＬＣとともに実装ボードに実装され、光送受信器を構成する光モジュールに関する。
近年、光ファイバ伝送の普及に伴い、多数の光素子を高密度に集積する技術が求められており、その一つとして、平面光波回路（以下、ＰＬＣ：Planar Lightwave Circuitという）が知られている。ＰＬＣは、シリコン基板または石英基板上に、光導波路、光導波路からなる光素子を集積した光回路であり、生産性、信頼性が高く、集積化、高機能化の点で優れている。伝送端局における光送受信器には、ＬＤなどの発光素子、ＰＤなどの受光素子と、合分波器、分岐・結合器、光変調器などの機能素子が形成されたＰＬＣとが実装されている。
光送受信器において、受発光素子とＰＬＣとの接続は、発光素子モジュールおよび／または受光素子モジュール（以下、光モジュールという）とＰＬＣとを、光ディスクリート部品によって光学的に結合させたり、直接接合することが行われている。図１に、従来の光モジュールとＰＬＣとを直接接合する方法を示す。
また、図２に、従来の光モジュールの構成を示す。光モジュール１１は、一例として、発光面または受光面（以下、受発光面）１４を有する４つの発光素子または受光素子（以下、光素子という）１５を備えている。光素子１５は、箱型の筐体１２と、受発光面１４への光信号の入出力を可能にするサファイアガラスからなる蓋１３とにより封止されている（例えば、非特許文献１参照）。筐体１２と蓋１３とは、金属半田により接合され、高い気密性を有していることから、外部環境から保護され、光素子１５の信頼性を確保している。光素子１５は、受発光面１４を蓋１３に対向させ、筐体１２に金属半田等により固定され、ボンディングワイヤ１６により、筐体１２の金属配線１７に接続されている。金属配線１７は、筐体１２を貫通して、筐体１２の裏面および側面にまで延長されている。
一方、ＰＬＣ２１は、シリコン基板２２上に形成された光導波路２４を有している。ＰＬＣ２１に形成されている光導波路２４と、光素子１５の受発光面１４とが光学的に結合するように配置される。補強板としてのやとい２３がＰＬＣ２１上に接合され、ＰＬＣ２１の光導波路２４の端面を含む面において、光モジュール１１の蓋１３に接合される。光モジュール１１とＰＬＣ２１との接合には、ＵＶ硬化性接着剤等が用いられる。光モジュール１１とＰＬＣ２１とは、実装ボード３１上に固定され、光モジュール１１の金属配線１７と、実装ボード３１上に形成された金属配線３４につながる電極３２とが、ボンディングワイヤ３３により接続される。
A. Kaneko, et al, "Ultra small and low power consumption 8ch variable optical attenuator multiplexer (V-AWG) using multi-chip PLC integration technology", Proc. OFC’2005, OTuD3
光送受信器において、光モジュールとＰＬＣとの接続を、光ディスクリート部品によって行うと、実装スペースが大きくなってしまう。そこで、上述したように、光モジュールとＰＬＣとを直接接合することが行われている。しかし、上述した従来の方法では、ＰＬＣ２１に、熱光学効果をも用いた光スイッチなどの機能素子を搭載している場合には、多量の熱を発生する。特に、ＰＬＣ２１のシリコン基板２２は、熱伝導率が高いために、ＰＬＣ２１に接合された光モジュール１１は、ＰＬＣ２１の熱の影響を受けやすい。従って、光モジュール１１に実装されている光素子１５の特性を劣化させるという問題もあった。
また、光モジュール１１の金属配線１７と、実装ボード３１上に形成された電極３２との接続を、ボンディングワイヤ３３により行うため、機械的強度を確保することが難しく、断線しやすいという問題があった。特に、振動に対する信頼性が劣るという問題があった。
さらに、光送受信器の組立工程において、光素子１５の受発光面１４とＰＬＣ２１の光導波路２４との間を光学的に結合するためには、光素子１５を筐体１２に固定する工程と、光モジュール１１とＰＬＣ２１とを接合する工程とにおいて、取り付け位置精度を確保することが難しいという問題もあった。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ＰＬＣから熱の影響を受けずに接続することができ、実装ボードとの電気的な接続を確保しつつ機械的な強度を確保することのできる光モジュール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に記載の発明は、少なくとも一方が開口した筐体と、光を透過し、前記筐体の開口部を塞いで密封する蓋と、受発光面を前記蓋と対向させて固定された光素子を含む光モジュールにおいて、前記光素子の受発光面と光学的に結合する光ファイバを保持し、前記光ファイバの端面を含む面において、前記蓋に接合された光ファイバ接続手段を備え、実装ボードの実装面と前記光素子の光軸とが平行となるように、前記実装ボードに固定されたことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、少なくとも一方が開口した筐体と、光を透過し、前記筐体の開口部を塞いで密封する蓋と、受発光面を前記蓋と対向させて固定された光素子を含む光モジュールにおいて、前記光素子の受発光面と光学的に結合する光ファイバを保持し、前記光ファイバの端面を含む面において、前記蓋に接合された光ファイバ接続手段と、前記光素子と電気的に接続され、前記筐体内部から前記筐体外部に貫通して形成された金属配線と、前記筐体外部の前記金属配線に接合されたリードピンとを備え、実装ボードの実装面と前記光素子の光軸とが平行となるように、前記実装ボードに固定されたことを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の光モジュールにおいて、前記リードピンと前記実装ボード上に形成された電極とが、半田により固定されていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の前記リードピンは、前記実装ボード上に固定されたコネクタと勘合して、前記実装ボードに固定されていることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の前記光ファイバ接続手段は、ガラスブロックからなり、前記光ファイバの端面を含む面に凸部と凹部のいずれか一方が形成され、前記蓋は、前記光素子と前記光ファイバとが光学的に結合するために、前記凸部と凹部のいずれか一方に勘合するように凹部と凸部のいずれか一方が形成されていることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の前記光ファイバ接続手段は、ガラスブロックからなり、前記蓋と前記ガラスブロックとが接合される面が、前記光軸に対して傾斜していることを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の前記光ファイバ接続手段は、光フェルールと光コネクタのいずれか一方と勘合するコネクタであることを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の前記金属配線は、前記光素子が前記光ファイバと光学的に結合する搭載位置を確定するようにマーカパターンが形成されてい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、光素子の受発光面と光学的に結合する光ファイバを保持し、光ファイバの端面を含む面において、蓋に接合された光ファイバ接続手段を備えたので、光モジュールは、ＰＬＣと光ファイバを介して接続することにより、ＰＬＣから熱の影響を受けない。
また、本発明によれば、筐体外部に貫通して形成された金属配線と、この金属配線に接合されたリードピンとを備えたので、電気的な接続を確保しつつ機械的な強度を確保することが可能となる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
（光モジュールとＰＬＣの接合方法−１）
図３に、本発明の第１の実施形態にかかる光モジュールとＰＬＣの接合方法を示す。光モジュール５１は、図１に示した光モジュール１１と同じ構造を有しており、箱型の筐体５２とサファイアガラスからなる蓋５３とにより封止された光素子５５を有する。熱を発生する機能素子を搭載していないＰＬＣと光モジュールとを接合する場合には、図１に示したように、直接接合することができる。しかし、熱を発生する機能素子を搭載しているＰＬＣと光モジュールとを接合する場合には、以下に説明する方法により行う。
（光モジュールとＰＬＣの接合方法−１）
図３に、本発明の第１の実施形態にかかる光モジュールとＰＬＣの接合方法を示す。光モジュール５１は、図１に示した光モジュール１１と同じ構造を有しており、箱型の筐体５２とサファイアガラスからなる蓋５３とにより封止された光素子５５を有する。熱を発生する機能素子を搭載していないＰＬＣと光モジュールとを接合する場合には、図１に示したように、直接接合することができる。しかし、熱を発生する機能素子を搭載しているＰＬＣと光モジュールとを接合する場合には、以下に説明する方法により行う。
光モジュール５１は、実装ボード８１の実装面と、光モジュール５１の光素子５５の光軸とが平行になるように固定される。光モジュール５１の金属配線５７と実装ボード８１上に形成された電極８２とを、金属半田等で固定するので、光モジュール５１を実装ボード８１上に強固に固定することができる。
光モジュール５１の光素子５５は、その受発光面５４が、ガラスブロック９１に固定された光ファイバ９２と光学的に結合する。光ファイバ接続手段としてのガラスブロック９１は、光ファイバ９２の端面を含む面において、光モジュール５１の蓋５３に、接着剤等を用いて接合される。
一方、ＰＬＣ２１は、基板２２に接合され、ＰＬＣ２１に形成されている光導波路は、ガラスブロック９３に固定された光ファイバ９２と光学的に結合する。光ファイバ９２は、補強板としてのやとい２３がＰＬＣ２１上に接合され、ＰＬＣ２１の光導波路端面を含む面において、ガラスブロック９３に接合される。このようにして、光モジュール５１とＰＬＣ２１とを、光ファイバ９２を介して接続するので、光モジュール５１は、ＰＬＣ２１の熱の影響を受けることはない。
また、実装ボード８１の実装面と、光モジュール５１の光素子５５の光軸とが平行になるように固定されるので、実装ボード８１上の部品高さを抑えることが可能となり、例えば、薄型の光送受信器を構成することができる。
（光モジュール）
図４に、本発明の一実施形態にかかる光モジュールの構成を示す。光モジュール５１は、箱型の筐体５２と光を透過するサファイアガラスからなる蓋５３とにより封止された光素子５５を有する。筐体５２の材質として、例えば、アルミナ系セラミックスが使用される。筐体５２と蓋５３の周縁の外側には接合用の金属が、金属蒸着によって形成されている。筐体５２と蓋５３とを接合するための接合剤は、金属半田が用いられる。筐体５２と蓋５３とにより高い気密性を有していることから、外部環境から保護され、光素子５５の信頼性を確保することができる。
図４に、本発明の一実施形態にかかる光モジュールの構成を示す。光モジュール５１は、箱型の筐体５２と光を透過するサファイアガラスからなる蓋５３とにより封止された光素子５５を有する。筐体５２の材質として、例えば、アルミナ系セラミックスが使用される。筐体５２と蓋５３の周縁の外側には接合用の金属が、金属蒸着によって形成されている。筐体５２と蓋５３とを接合するための接合剤は、金属半田が用いられる。筐体５２と蓋５３とにより高い気密性を有していることから、外部環境から保護され、光素子５５の信頼性を確保することができる。
光素子５５は、ＬＤなどの発光素子またはＰＤなどの受光素子である。光素子５５は、受発光面５４を蓋５３に対向させ、筐体５２に金属半田等により固定され、ボンディングワイヤ５６により、筐体５２の金属配線５７に接続されている。金属配線５７は、筐体５２を貫通して、筐体５２の裏面および側面にまで延長されている。筐体５２の裏面の金属配線５７には、リードピン５８が溶接（ろう付け等）により固定されている。
図５に、光モジュールの実装方法の一例を示す。あらかじめリードピン５８と嵌合する電気コネクタを用意する。電気コネクタは、実装ボードに固定されるコネクタ６０であってもよいし、フレキシブルケーブル６２等と接続されるコネクタ６１を用いてもよい。例えば、コネクタ６１を用いて、フレキシブルケーブル６２の一方に測定器等を接続すれば、光モジュール５１の特性評価または動作試験を簡単に実施することができる。この方法によれば、光モジュール５１の出荷前検査工程を簡便に実施することできるようになり、コスト削減につながる。
図６に、光モジュールの構成の他の応用例を示す。光モジュール７１は、２方向が開口している箱型の筐体７２と、２方向の開口を封止するサファイアガラスからなる蓋７３ａ，７３ｂとを有する。光素子７５は、受発光面７４ａ，７４ｂを２方向に有し、それぞれ蓋７３ａ，７３ｂに対向させて、筐体７２に金属半田等により固定され、ボンディングワイヤ７６ａ，７６ｂにより、筐体７２の金属配線７７ａ，７７ｂに接続されている。金属配線７７ａ，７７ｂは、筐体７２を貫通して、筐体７２の側面にまで延長されている。筐体７２の側面の金属配線７７ａ，７７ｂには、リードピン７８ａ，７８ｂが溶接（ろう付け等）により固定されている。
（光モジュールとＰＬＣの接合方法−２）
図７に、本発明の第２の実施形態にかかる光モジュールとＰＬＣの接合方法を示す。光モジュール５１は、図４に示した光モジュール５１と同じ構造を有しており、箱型の筐体５２とサファイアガラスからなる蓋５３とにより封止された光素子５５を有する。熱を発生する機能素子を搭載していないＰＬＣと光モジュールとを接合する場合には、図１に示したように、直接接合することができる。しかし、熱を発生する機能素子を搭載しているＰＬＣと光モジュールとを接合する場合には、以下に説明する方法により行う。
図７に、本発明の第２の実施形態にかかる光モジュールとＰＬＣの接合方法を示す。光モジュール５１は、図４に示した光モジュール５１と同じ構造を有しており、箱型の筐体５２とサファイアガラスからなる蓋５３とにより封止された光素子５５を有する。熱を発生する機能素子を搭載していないＰＬＣと光モジュールとを接合する場合には、図１に示したように、直接接合することができる。しかし、熱を発生する機能素子を搭載しているＰＬＣと光モジュールとを接合する場合には、以下に説明する方法により行う。
光モジュール５１は、実装ボード８１の実装面と、光モジュール５１の光素子５５の光軸とが平行になるように固定される。光モジュール５１の金属配線５７と実装ボード８１上に形成された電極８２とを、リードピン５８を介して金属半田等で固定するので、光モジュール５１を実装ボード８１上に強固に固定することができる。リードピン５８を実装ボード８１に固定するための固定剤は、金属半田に限らず、導電性接着剤でもよい。好ましくは、機械的強度が確保され、リペア可能な半田を用いる。
光モジュール５１の光素子５５は、その受発光面５４が、ガラスブロック９１に固定された光ファイバ９２と光学的に結合する。光ファイバ接続手段としてのガラスブロック９１は、光ファイバ９２の端面を含む面において、光モジュール５１の蓋５３に、接着剤等を用いて接合される。
一方、ＰＬＣ２１は、基板２２に接合され、ＰＬＣ２１に形成されている光導波路は、ガラスブロック９３に固定された光ファイバ９２と光学的に結合する。補強板としてのやとい２３がＰＬＣ２１上に接合され、ＰＬＣ２１の光導波路端面を含む面において、ガラスブロック９３に接合される。このようにして、光モジュール５１とＰＬＣ２１とを、光ファイバ９２を介して接続するので、光モジュール５１は、ＰＬＣ２１の熱の影響を受けることはない。
また、実装ボード８１の実装面と、光モジュール５１の光素子５５の光軸とが平行になるように固定されるので、実装ボード８１上の部品高さを抑えることが可能となり、例えば、薄型の光送受信器を構成することができる。
図８に、光モジュールとガラスブロックの接合方法を示す。光モジュール５１は、４つの光素子５５を集積し、光学的に結合する光ファイバ９２は、４心のテープ型光ファイバアレイである。光ファイバ９２の心線の配列ピッチと、光素子５５の受発光面５４の配列ピッチとが一致している。光モジュール５１の金属配線５７と、実装ボード８１上に形成された電極８２との接続は、リードピン５８を介して金属半田等で固定する。
ここでは、光素子５５の駆動用の電極８２ａ〜８２ｄのみならず、例えば、アース電極８２ｅ，８２ｆを使用して、リードピン５８ａ〜５８ｆを固定することにより、より強固に固定することができる。より強度を必要とする場合には、リードピンの数を増やしてもよい。また、リードピンの配置は、図８において、３方向のみとしているが、４方向に配置してもよい。
（光送受信器）
図９に、本発明の一実施形態にかかる光送受信器の構成を示す。光送受信器１００は、複数の発光素子が内臓された光モジュール１１２および複数の受光素子が内蔵された光モジュール１１３が固定された実装ボード１１１と、ＡＷＧ型光合分波器１３１とを備えている。光モジュール１１２および光モジュール１１３は、ガラスブロック１１４ａ，１１４ｂにより、テープ型光ファイバ１２１，１２２と光学的に結合し、ＡＷＧ型光合分波器１３１に接続されている。ＡＷＧ型光合分波器１３１は、ペルチエ素子１３２により温度制御されているが、光モジュール１１２，１１３とは、光ファイバ１２１，１２２を介して接続されているので、光モジュール１１２，１１３に熱の影響を与えることはない。
図９に、本発明の一実施形態にかかる光送受信器の構成を示す。光送受信器１００は、複数の発光素子が内臓された光モジュール１１２および複数の受光素子が内蔵された光モジュール１１３が固定された実装ボード１１１と、ＡＷＧ型光合分波器１３１とを備えている。光モジュール１１２および光モジュール１１３は、ガラスブロック１１４ａ，１１４ｂにより、テープ型光ファイバ１２１，１２２と光学的に結合し、ＡＷＧ型光合分波器１３１に接続されている。ＡＷＧ型光合分波器１３１は、ペルチエ素子１３２により温度制御されているが、光モジュール１１２，１１３とは、光ファイバ１２１，１２２を介して接続されているので、光モジュール１１２，１１３に熱の影響を与えることはない。
また、光モジュール１１２，１１３は、実装ボード１１１の実装面と、光モジュール１１２，１１３の発光素子および受光素子の光軸とが平行になるように固定されているので、光送受信器１００の高さを抑えることができる。また、光モジュール１１２，１１３とＡＷＧ型光合分波器１３１との接続は、光送受信器１００に予め設けられているファイバ余長処理部１４１を介して行うので、実装スペースを効率的に利用することができる。
以下、光モジュールとガラスブロックの接合方法について、具体的な実施例を挙げて説明する。
（実施例１）
図１０に、実施例１にかかる光モジュールとガラスブロックの接合方法を示す。光モジュール５１は、図４に示した光モジュール５１と同じ構造を有しており、箱型の筐体５２とサファイアガラスからなる蓋５３とにより封止された光素子５５を有する。図７に示した接合方法と異なる点は、実装ボード８１の実装面に固定されたコネクタ６０と、リードピン５８とを嵌合して、光モジュール５１を実装ボード８１に装着固定した点である。
（実施例１）
図１０に、実施例１にかかる光モジュールとガラスブロックの接合方法を示す。光モジュール５１は、図４に示した光モジュール５１と同じ構造を有しており、箱型の筐体５２とサファイアガラスからなる蓋５３とにより封止された光素子５５を有する。図７に示した接合方法と異なる点は、実装ボード８１の実装面に固定されたコネクタ６０と、リードピン５８とを嵌合して、光モジュール５１を実装ボード８１に装着固定した点である。
この方法によれば、光送受信器の組立工程において、光モジュール５１の実装を容易にすることができる。図７に示した接合方法では、実装ボード上の電極と位置あわせを行った後、半田をリフローして光モジュールを固定する工程が必要である。半田リフロー工程は、リフロー時の熱を直接光モジュールが被ってしまうため、光素子の特性が劣化してしまう場合もある。そこで、実装ボード８１上に配したコネクタ６０に装着することより、半田リフロー時の熱の問題を回避することができる。
さらに、光送受信器の組立後において、光モジュール５１が故障した場合であっても、光モジュール５１の交換を容易に脱着して行うことができる。実施例１では、光モジュール５１に光ファイバ９２が取り付けられた例を示したが、光モジュール５１にＰＬＣを直接取り付けた場合でも適用できることはいうまでもない。
（実施例２）
図１１に、実施例２にかかる光モジュールとガラスブロックの接合方法を示す。実施例２においては、ガラスブロックの代わりに、フェルールまたは光コネクタを用いる。光モジュール５１にリードピン５８を備えたことにより、実装ボードへの固定が強固になったため、フェルールまたは光コネクタの度重なる挿抜にも耐える機械的強度を有している。従って、実装ボードに光モジュールを固定する場合に、取り扱いが煩雑であった光ファイバ等の光コードを、後工程で取り付けることが可能となり、光送受信器の組立工程における工数を大幅に削減することができ、製造コストを低減することが可能となる。
図１１に、実施例２にかかる光モジュールとガラスブロックの接合方法を示す。実施例２においては、ガラスブロックの代わりに、フェルールまたは光コネクタを用いる。光モジュール５１にリードピン５８を備えたことにより、実装ボードへの固定が強固になったため、フェルールまたは光コネクタの度重なる挿抜にも耐える機械的強度を有している。従って、実装ボードに光モジュールを固定する場合に、取り扱いが煩雑であった光ファイバ等の光コードを、後工程で取り付けることが可能となり、光送受信器の組立工程における工数を大幅に削減することができ、製造コストを低減することが可能となる。
図１１（ａ）は、ＭＴフェルール３０２を用いて、光モジュール５１の光素子と光ファイバとを光学的に結合する。光モジュール５１には、接続ピン３１１ａ，３１１ｂを有するコネクタ３０１が接合されている。接続ピン３１１ａ，３１１ｂが、ＭＴフェルール３０２の接続ピンホール３２１ａ，３２１ｂと勘合するように接続して、金属性の板ばね３０３により圧着する。
図１１（ｂ）は、ＭＰＯコネクタまたはＭＰＸコネクタなどの光コネクタ３０４を用いて、光モジュール５１の光素子と光ファイバとを光学的に結合する。光モジュール５１には、接続ピン３５１ａ，３５１ｂを有するコネクタ３０５が接合されている。接続ピン３５１ａ，３５１ｂが、光コネクタ３０４の接続ピンホール３４１ａ，３４１ｂと勘合するように接続する。
フェルールまたは光コネクタの光ファイバ芯線数は、光モジュールに内蔵した光素子と同数であり、芯線数には制限はない。また、フェルールまたは光コネクタによる着脱が必要でない場合には、光モジュールの蓋に直接フェルール端面を、接着剤を用いて接合してもよい。
（実施例３）
図１２に、実施例３にかかる光モジュールとガラスブロックの接合方法を示す。光モジュール１５１の光素子１５５は、ガラスブロック１６１に固定された光ファイバ１６２と光学的に結合する。ガラスブロック１６１は、光ファイバ１６２の端面を含む面において、光モジュール１５１の蓋１５３に接合される。
図１２に、実施例３にかかる光モジュールとガラスブロックの接合方法を示す。光モジュール１５１の光素子１５５は、ガラスブロック１６１に固定された光ファイバ１６２と光学的に結合する。ガラスブロック１６１は、光ファイバ１６２の端面を含む面において、光モジュール１５１の蓋１５３に接合される。
ガラスブロック１６１の端面に凸部１６３を設け、蓋１５３には凹部１５５を設ける。凸部１６３と凹部１５５とは、光素子１５５の受発光面１５４と光ファイバ１６２のコアとが、光学的に結合するように勘合される。このようにして、光素子１５５と光ファイバ１６２とのアライメントを容易にすることができる。もちろん、ガラスブロック１６１の端面に凹部を設け、蓋１５３の端面に凸部を設けてもよい。
なお、光モジュールとＰＬＣとを直接接続する場合において、光素子の受発光面とＰＬＣの光導波路とが光学的に結合するように、ＰＬＣの端面に凸部（または凹部）を形成すれば、受発光面と光導波路とのアライメントを容易にすることができる。
（実施例４）
図１３に、実施例４にかかる光モジュールとガラスブロックの接合方法を示す。光モジュール１７１の光素子１７５は、ガラスブロック１８１に固定された光ファイバ１８２と光学的に結合する。ガラスブロック１８１は、光ファイバ１８２の端面を含む面において、光モジュール１７１の蓋１７３に接合される。
図１３に、実施例４にかかる光モジュールとガラスブロックの接合方法を示す。光モジュール１７１の光素子１７５は、ガラスブロック１８１に固定された光ファイバ１８２と光学的に結合する。ガラスブロック１８１は、光ファイバ１８２の端面を含む面において、光モジュール１７１の蓋１７３に接合される。
光ファイバ１８２からの光入出力により、端面において反射が生じるため、ガラスブロック１８１の端面と蓋１７３とに、例えば、８度の傾斜面を設ける。この傾斜面によって光素子１７５への戻り光、および光ファイバ１８２への戻り光を防止することができる。なお、蓋１７３の表面に、薄膜フィルタを接着してもよい。
なお、光モジュールとＰＬＣとを直接接続する場合において、端面において発生する戻り光を防止するために、ＰＬＣの端面と光モジュールの蓋とに傾斜面を設けてもよく、蓋１７３の表面に、薄膜フィルタを接着してもよい。
（実施例５）
図１４に、実施例５にかかる光モジュールとガラスブロックの接合方法を示す。ガラスブロック２１２は、３本の４心テープ型光ファイバ２１３ａ〜２１３ｃを固定し、光ファイバ２１３の端面を含む面において、３つの光モジュール２０１ａ〜２０１ｃに接合される。３つの光モジュール２０１ａ〜２０１ｃは、図７，８に示したように、実装ボード２１２に固定される。
図１４に、実施例５にかかる光モジュールとガラスブロックの接合方法を示す。ガラスブロック２１２は、３本の４心テープ型光ファイバ２１３ａ〜２１３ｃを固定し、光ファイバ２１３の端面を含む面において、３つの光モジュール２０１ａ〜２０１ｃに接合される。３つの光モジュール２０１ａ〜２０１ｃは、図７，８に示したように、実装ボード２１２に固定される。
光モジュール２０１ａ〜２０１ｃは、複数の光素子を集積した光モジュールであり、複数個の光モジュールに対して一つのブロックで接続することから、実装ボード上の実装スペースを小さくすることができる。光モジュール２０１ａ〜２０１ｃは、リードピンを介して実装ボード２１２に固定されることから、強固に固定することができる。
複数個の光モジュールとＰＬＣを直接接続する場合にも、光素子の受発光面と光導波路とが光学的に結合するように、ＰＬＣの端面において、複数個の光モジュールを接続してもよい。
（実施例６）
図１５に、実施例６にかかる光モジュールとガラスブロックの接合方法を示す。ガラスブロック２３２は、実施例５と同じ構造である。光モジュール２２１は、１つの筐体に１２個の光素子を集積している。全ての光素子を気密封止することができるとともに、実施例５に示したように、個別に気密封止した光素子をアレイ化して配設するよりも小型化することができる。
図１５に、実施例６にかかる光モジュールとガラスブロックの接合方法を示す。ガラスブロック２３２は、実施例５と同じ構造である。光モジュール２２１は、１つの筐体に１２個の光素子を集積している。全ての光素子を気密封止することができるとともに、実施例５に示したように、個別に気密封止した光素子をアレイ化して配設するよりも小型化することができる。
（光素子の配置）
光モジュールとガラスブロックとのアライメントの精度を確保するためには、光モジュール内部において、光素子を正確に配置しなければならない。図１６に、光モジュールにおける光素子の配置を示す。上述したように、光モジュール４０１には、光素子４０５と実装ボード上の電極パターンとを接続するための金属配線が形成されている。この金属配線を利用して、光素子の位置を確定する。光素子４０５に電気的に接続される金属配線４１１ａ，４１１ｂを形成するときに、例えば、マーカパターン４１２ａ〜４１２ｆを形成する。マーカパターン４１２ａ４〜１２ｆにより、光素子４０５の受発光面４０４の中心を、常に一定の精度でアライメントして、筐体４０２に固定することができる。
光モジュールとガラスブロックとのアライメントの精度を確保するためには、光モジュール内部において、光素子を正確に配置しなければならない。図１６に、光モジュールにおける光素子の配置を示す。上述したように、光モジュール４０１には、光素子４０５と実装ボード上の電極パターンとを接続するための金属配線が形成されている。この金属配線を利用して、光素子の位置を確定する。光素子４０５に電気的に接続される金属配線４１１ａ，４１１ｂを形成するときに、例えば、マーカパターン４１２ａ〜４１２ｆを形成する。マーカパターン４１２ａ４〜１２ｆにより、光素子４０５の受発光面４０４の中心を、常に一定の精度でアライメントして、筐体４０２に固定することができる。
本実施形態において、筐体の材質としてアルミナ系セラミックスを用いたが、例えば、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミ、ジルコニア等の他のセラミックスを用いてもよい。また、石英、サファイア等のガラスを用いてもよい。また、筐体と蓋とを接合する接合剤は、金錫や金ゲルマニウム、錫鉛といった金属半田に限らず、例えば、低融点ガラスやロウ剤などを用いることができる。蓋の材質は、上述したサファイアに限らず、例えば、石英ガラス、ホウ酸塩ガラスなどを用いることができる。筐体と蓋とにより、光モジュール内部に配置した光素子の特性が劣化しないように気密性が確保できれば、その材料・部材を問わない。
１１，５１，７１，１１２，１１３，１５１，１７１，２０１，２２１，４０１ 光モジュール
１２，５２，７２，１５２，１７２，４０２ 筐体
１３，５３，７３，１５３，１７３ 蓋
１４，５４，７４，１５４，１７４，４０４ 受発光面
１５，５５，７５，１５５，１７５，４０５ 光素子
１６，３３，５６，７６ ボンディングワイヤ
１７，３４，５７，７７，８３，４１１，４１２ 金属配線
２１ ＰＬＣ
２２ 基板
２３ やとい
２４ 光導波路
３１，８１，１１１，２１１，２３１ 実装ボード
３２，８２，９２ 電極
５８，７８ リードピン
６０，６１，３０１，３０５ コネクタ
６２，９２，１２１，１２２，１６２，１８２，２１３，２３３ 光ファイバ
９１，９３，１１４，１６１，１８１，２１２，２３２ ガラスブロック
１００ 光送受信器
１３１ ＡＷＧ型光合分波器
１３２ ペルチエ素子
１４１ ファイバ余長処理部
１６４ 凸部
１５５ 凹部
３０２ ＭＴフェルール
３０３ 板ばね
３０４ 光コネクタ
１２，５２，７２，１５２，１７２，４０２ 筐体
１３，５３，７３，１５３，１７３ 蓋
１４，５４，７４，１５４，１７４，４０４ 受発光面
１５，５５，７５，１５５，１７５，４０５ 光素子
１６，３３，５６，７６ ボンディングワイヤ
１７，３４，５７，７７，８３，４１１，４１２ 金属配線
２１ ＰＬＣ
２２ 基板
２３ やとい
２４ 光導波路
３１，８１，１１１，２１１，２３１ 実装ボード
３２，８２，９２ 電極
５８，７８ リードピン
６０，６１，３０１，３０５ コネクタ
６２，９２，１２１，１２２，１６２，１８２，２１３，２３３ 光ファイバ
９１，９３，１１４，１６１，１８１，２１２，２３２ ガラスブロック
１００ 光送受信器
１３１ ＡＷＧ型光合分波器
１３２ ペルチエ素子
１４１ ファイバ余長処理部
１６４ 凸部
１５５ 凹部
３０２ ＭＴフェルール
３０３ 板ばね
３０４ 光コネクタ
Claims (8)
- 少なくとも一方が開口した筐体と、光を透過し、前記筐体の開口部を塞いで密封する蓋と、受発光面を前記蓋と対向させて固定された光素子を含む光モジュールにおいて、
前記光素子の受発光面と光学的に結合する光ファイバを保持し、前記光ファイバの端面を含む面において、前記蓋に接合された光ファイバ接続手段を備え、
実装ボードの実装面と前記光素子の光軸とが平行となるように、前記実装ボードに固定されたことを特徴とする光モジュール。 - 少なくとも一方が開口した筐体と、光を透過し、前記筐体の開口部を塞いで密封する蓋と、受発光面を前記蓋と対向させて固定された光素子を含む光モジュールにおいて、
前記光素子の受発光面と光学的に結合する光ファイバを保持し、前記光ファイバの端面を含む面において、前記蓋に接合された光ファイバ接続手段と、
前記光素子と電気的に接続され、前記筐体内部から前記筐体外部に貫通して形成された金属配線と、
前記筐体外部の前記金属配線に接合されたリードピンとを備え、
実装ボードの実装面と前記光素子の光軸とが平行となるように、前記実装ボードに固定されたことを特徴とする光モジュール。 - 前記リードピンと前記実装ボード上に形成された電極とが、半田により固定されていることを特徴とする請求項２に記載の光モジュール。
- 前記リードピンは、前記実装ボード上に固定されたコネクタと勘合して、前記実装ボードに固定されていることを特徴とする請求項２に記載の光モジュール。
- 前記光ファイバ接続手段は、ガラスブロックからなり、前記光ファイバの端面を含む面に凸部と凹部のいずれか一方が形成され、
前記蓋は、前記光素子と前記光ファイバとが光学的に結合するために、前記凸部と凹部のいずれか一方に勘合するように凹部と凸部のいずれか一方が形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光モジュール。 - 前記光ファイバ接続手段は、ガラスブロックからなり、前記蓋と前記ガラスブロックとが接合される面が、前記光軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光モジュール。
- 前記光ファイバ接続手段は、光フェルールと光コネクタのいずれか一方と勘合するコネクタであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光モジュール。
- 前記金属配線は、前記光素子が前記光ファイバと光学的に結合する搭載位置を確定するようにマーカパターンが形成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の光モジュール。
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