JP2008134444A - 光モジュール及び光導波路構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】導波路アレイの一方の端面に実装された少なくとも２つの光素子の間隔に拘わらず、光導波路アレイと素子とのピッチ変換を簡易な構造で実現することができる光モジュール及び光導波路構造体を提供する。
【解決手段】光モジュール２０は、基板上２１に実装された複数の光受発光素子２２、２３と、前記基板２１に設けられ、複数の導波路２４を有する光導波路構造体２５と、を備え、前記光受発光素子２２、２３と前記光導波路構造体２５とは、前記光導波路構造体２５の端面２５Ａに設けられた複数のレンズ２６、２７を介して光学的に接続され、前記レンズ２６、２７の光軸は、前記レンズ２６、２７への入射光の光軸に対して所定の角度傾斜していることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、光モジュール及び光導波路構造体に関し、より具体的には、入力された電気信号を光信号に変換し、アレイ状の光ファイバを介して送信する機能（光送信機）と、光ファイバアレイを介して入力された光信号を電気信号に変換して受信する機能（光受信機）とを備えた多チャンネル光送受信機等の光モジュール、及び当該光モジュールに用いられる光導波路構造体に関する。

例えば多チャンネル光送受信機等の光モジュールにおいて、面型発光素子（例えば、ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ−Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）アレイ）や面型受光素子（例えば、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）アレイ）等の面型光素子を使用する場合、面型光素子の光入射面又は光出射面は実装基板に対して平行になるため、実装基板に対して垂直に光を入射又は出射させることになる。

一方、このような光モジュールにおいては、小型化、薄型化を図ることが必要である。小型化、薄型化を図るためには、光ファイバ（光ファイバアレイ）を実装基板に対して平行に配置するのが望ましい。この場合、光ファイバの端面と面型光素子の光入射面又は光出射面とは略直角の位置関係になる。

そこで、基板上に実装された面型光素子の光入射面又は光出射面に対して垂直に入射又は出射する光の経路（光路）を略９０度曲げて、光ファイバと面型光素子とを光学的に接続するために、以下に示すような種々の提案がなされている。

例えば、光の進行方向を曲げるための曲面上に光導波路が形成されている立体形状の光導波路構造体を用い、面型光素子に対して入射又は出射する光を、曲面に沿って導いて光ファイバアレイに結合させる態様が提案されている（特許文献１参照）。

図１は、従来の光モジュールの構造を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ｃ）に示す正面図のＡ−Ａ断面図である。

図１を参照するに、特許文献１で提案されている光モジュール１０は、基板１と、基板１に実装された２つの面型光素子２（２Ａ、２Ｂ）、及び光導波路構造体（光導波路ブロック）３を有している。光導波路構造体３は、底部にガイド構造（図示せず）を有し、当該ガイド構造に依り面型光素子２（２Ａ、２Ｂ）を挟んだ状態で基板１に固定される。

光導波路構造体３は、当該光導波路構造体３を基板１に固定した状態の基板１面に対する垂直方向の切断面が円弧状に湾曲した曲面を有する第１のクラッド部４、第１のクラッド部４に比べて高い屈折率をもつ透明材料を用いてアレイ状に形成され光の伝播経路となるコア部５、及び第１のクラッド部４とコア部５を覆う第２のクラッド部６と、を有している（図１（ｂ）（ｃ）参照）。

光導波路構造体３は、その第１のクラッド部４の凸面４Ａ側に、その曲面の湾曲方向に延びる溝４Ｂが形成され、その溝４Ｂにコア部５が形成されている。このように、光導波路構造体３に於いては、円弧状に湾曲した曲面の凸面４Ａ側に溝４Ｂを形成してそこにコア部５が設けられている。コア部５の他端側には光コネクタ７が配設され、この光コネクタ７に光ファイバ８が接続される。

面型発光素子（例えば、ＶＣＳＥＬアレイ）２Ａから出射した光がコア部５に入射しここでその進行方向を曲げられて光ファイバ８へと出射され、また、光ファイバ８から出射した光はコア部５に入射しここでその進行方向を曲げられて面型受光素子（例えば、ＰＤアレイ）２Ｂへと出射される。

そのほか、実装面に沿って設けられる光導波路と面発光レーザとを光結合するために、光の向きを９０°変換すべく、素子間を結ぶ導波路フィルムに方向変換器として４５°ミラーを形成する態様（特許文献２参照）や、導波路エッジに階段状のミラーを設けて、光の経路（光路）を略９０度曲げることと、アレイ光のピッチ変換とを同時に行う態様（特許文献３参照）が提案されている。
特開２００５−１１５３４６号公報 特開２００３−３２２７４０号公報 特開２００４−９０４６６６号公報

上述のような多チャンネル光送受信機等の光モジュールにおいては、面型光素子と光ファイバ（光ファイバアレイ）とを光学的に接続する部分（光結合部）のコスト削減が課題となっている。

このため、それぞれの部品の共通化も徐々に進んできている。現在、面型光デバイスアレイを構成する複数の面型光デバイス間のピッチ（アレイピッチ）及び光ファイバアレイを構成する複数の光ファイバ間のピッチ（アレイピッチ）は、いずれも、０．２５ｍｍに標準化されてきている。また、面型光デバイスアレイを構成する面型光デバイスの数（アレイ数）及び光ファイバアレイを構成する光ファイバの数（アレイ数）は、いずれも、４、８、１２、２４で標準化されてきている。

一方、例えば多チャンネル光送受信機の場合、基板上に、面型発光素子（ＶＣＳＥＬアレイ）と、面型受光素子（ＰＤアレイ）とを並べて実装することになるが、これらのアレイ間には、例えば１ｍｍ程度の実装用間隙（チップ間の間隙）が不可欠である。

この場合、面型発光素子（ＶＣＳＥＬアレイ）に光学的に接続される光ファイバ（ＶＣＳＥＬ用ファイバ）と、面型受光素子（ＰＤアレイ）に光学的に接続される光ファイバ（ＰＤ用ファイバ）との間にも、この実装用間隙に対応した隙間が必要になる。

上述のように、面型発光素子（ＶＣＳＥＬアレイ）や面型受光素子（ＰＤアレイ）と、光ファイバアレイとの間で、ピッチが０．２５ｍｍに標準化され、アレイ数も４、８、１２、２４で標準化されると、例えば８ｃｈ（４ｃｈ入力＋４ｃｈ出力）の多チャンネル光送受信機では、入出力に本来必要な８ｃｈにチップ間の隙間（例えば１ｍｍ）に対応する４ｃｈ分を加えた１２ｃｈの標準化された光ファイバアレイを採用する等の対応が必要となる。

この場合、チップ間の隙間に対応する４ｃｈ分の光ファイバは入出力には使われず、無駄となる。また、性能、価格等の全ての面で１２ｃｈの光ファイバアレイは、８ｃｈの光ファイバアレイよりも劣るため、８ｃｈの光ファイバアレイを使うことが望ましい。

このため、面型発光素子（ＶＣＳＥＬアレイ）に光学的に接続される光ファイバと、面型受光素子（ＰＤアレイ）に光学的に接続される光ファイバとの間に、実装用間隙（チップ間の隙間）に対応する隙間を設けずに、面型発光素子や面型受光素子等の面型光素子（面型光デバイスアレイ）と光ファイバ（光ファイバアレイ）とを光学的に接続しうる簡便な構造を実現することが望まれている。

なお、原理的には、面型光素子から光ファイバに至る途中で導波路間隔を狭め、８ｃｈの光ファイバアレイに結合するような部品が製造できれば、この問題は解決する。

しかしながら、特許文献１で提案されている態様のように、光の進行方向を曲げるための曲面上に光導波路が形成されている立体形状の光導波路構造体を用いる場合、光デバイスと光ファイバとを光学的に接続するための高精度な光導波路を曲面上に形成する必要があり、現在のところ、このように複雑で高精度の３次元構造を簡便に実現できる手段はなく、実用化されていない。更に、ピッチ変換までも同時に行なえる構造は製法面での制約から実現困難である。

また、特許文献２や特許文献３で提案されている態様のように、チップ間の高密度光接続とピッチ変換とをミラー（９０°曲げミラー）を介して行なうものは、ミラー部分での損失（即ち、ミラー表面での吸収損失）が大きく、アライメント精度や加工精度による影響を受けやすいという欠点がある。更に、導波路交差部でのクロストークが避けられず、光学性能も良くない。

そこで、本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、光導波路アレイの一方の端面に実装された少なくとも２つの光素子の間隔に拘わらず、光導波路アレイと素子とのピッチ変換を簡易な構造で実現することができる光モジュール及び光導波路構造体を提供することを本発明の目的とする。

本発明の一観点によれば、基板上に実装された複数の光受発光素子と、前記基板に設けられ、複数の導波路を有する光導波路構造体と、を備え、前記光受発光素子と前記光導波路構造体とは、前記光導波路構造体の端面に設けられた複数のレンズを介して光学的に接続され、前記レンズの光軸は、前記レンズへの入射光の光軸に対して所定の角度傾斜していることを特徴とする光モジュールが提供される。

当該光モジュールにおいて、前記光受発光素子は、発光素子と受光素子を備え、前記発光素子の光軸及び前記受光素子の光軸が互いに平行になるように、前記発光素子及び前記受光素子が前記基板に実装されていてもよい。また、前記レンズの光軸は、前記発光素子の直上で対応する導波路に向けて傾斜し、前記受光素子に対応する導波路の直下で前記受光素子に向けて傾斜していてもよい。更に、前記発光素子及び前記受光素子はアレイ素子であり、前記光導波路構造体の前記導波路間のピッチは等間隔であり、前記発光素子と前記受光素子は、前記光導波路構造体の前記導波路ピッチ以上の長さの間隔をもって前記基板に実装され、前記レンズを介して前記光導波路構造体に光学的に接続されていてもよい。

本発明の別の観点によれば、複数の光受発光素子が実装された基板に設けられ、複数の導波路を有する光導波路構造体であって、前記光受発光素子と当該光導波路構造体とを光学的に接続する複数のレンズを端面に備え、前記レンズの光軸は、前記レンズへの入射光の光軸に対して所定の角度傾斜していることを特徴とする光導波路構造体が提供される。

本発明によれば、光導波路アレイの一方の端面に実装された少なくとも２つの光素子の間隔に拘わらず、光導波路アレイと素子とのピッチ変換を簡易な構造で実現することができる光モジュール及び光導波路構造体を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図２は、ファイバコネクタが接続された本発明の実施の形態にかかる光モジュールの構造を示す図である。

図２を参照するに、本発明の実施の形態にかかる光モジュール２０は、例えば、入力された電気信号を光信号に変換し、アレイ状の光ファイバを介して送信する機能（光送信機）と、光ファイバアレイを介して入力された光信号を電気信号に変換して受信する機能（光受信機）とを備える多チャンネル光送受信機である。

光モジュール２０は、プリント基板（回路基板）２１と、表面に出射面を有する複数の面型発光素子［ここでは面発光レーザ：ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ−Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）］からなる面型発光素子アレイ（ＶＣＳＥＬアレイチップ）２２と、表面に入射面を有する複数の面型受光素子［ここではフォトダイオード（フォトディテクタ：ＰＤ：Ｐｈｏｔｏ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）］からなる面型受光素子アレイ（ＰＤアレイチップ）２３と、複数の導波路２４を備える光導波路構造体（光導波路アレイ）２５と、を備える。なお、以下では、面型受光素子、面型発光素子をまとめて面型光素子という場合がある。

面型発光素子アレイ２２及び面型受光素子アレイ２３は、複数の面型発光素子及び複数の面型受光素子の光軸が平行となるように、プリント基板２１上に実装されている。

また、プリント基板２１は、図示を省略する外部装置と電気的に接続され、電気信号が入力又は出力（電気Ｉ／Ｏ）される。

光導波路構造体２５の一の端面２５Ａには、詳細を後述する複数の傾斜レンズ２６、２７が設けられ、当該端面２５Ａは、基板２１の表面に実装された面型発光素子アレイ２２及び面型受光素子アレイ２３に対向している。

光導波路構造体２５の他の端面２５Ｂには、複数の光ファイバ２８からなる光ファイバアレイ２９がファイバコネクタ３０を介して光学的に接続される。

光導波路構造体２５に設けられた導波路２４は、光ファイバアレイ２９を構成する複数の光ファイバ２８の間隔（ピッチ）に応じた間隔（ピッチ）になるように形成されている。

このような構造を備えた光導波路構造体２５は、プリント基板２１上にスペーサ３１を介して搭載されている。

次に、図３を参照して、面型発光素子アレイ２２、面型受光素子アレイ２３、及び光導波路構造体２５の配設構造について詳述する。ここで、図３は、図２に示す面型発光素子アレイ２２、面型受光素子アレイ２３、及び光導波路構造体２５の配設構造を示す図であり、説明の便宜上、図３においては、プリント基板２１及びスペーサ３１の図示は省略する。

図３を参照するに、面型発光素子アレイ２２として、例えば、波長８５０ｎｍ、マルチモードの４ｃｈアレイを用いてもよい。この場合、アレイピッチは０．２５ｍｍであり、外形は１．０ｍｍ×０．２５ｍｍ×０．２５ｍｍである。

面型受光素子アレイ２３として、例えば、波長８５０ｎｍの４ｃｈアレイを用いていてもよい。この場合、アレイピッチは０．２５ｍｍであり、外形は１．０ｍｍ×０．２５ｍｍ×０．２５ｍｍである。

面型発光素子アレイ２２を構成する複数の面型発光素子（出射面）及び面型受光素子アレイ２３を構成する複数の面型受光素子の受光面（入射面）をプリント基板２１（図２参照）に垂直な方向で上向きとし、複数の面型発光素子及び複数の面型受光素子の光軸が平行となるように、面型発光素子アレイ２２及び面型受光素子アレイ２３はプリント基板２１（図２参照）上に設けられている。

面型発光素子アレイ２２及び面型受光素子アレイ２３は、プリント基板２１（図２参照）上に、例えば銅タングステン合金から成り、厚さが約０．２５ｍｍのヒートスプレッダ等の放熱ブロック（図示を省略）を介して、導電性ペーストで接着されている。

なお、図示を省略するが、面型発光素子アレイ２２及び面型受光素子アレイ２３の表面の電極とプリント基板２１上の配線とはワイヤボンディングで結線され、給電線とされている。

面型発光素子アレイ２２と面型受光素子アレイ２３との間の間隔、即ち、実装用間隙（チップ間の隙間）は０．２５ｍｍにされている。

次に、光導波路構造体２５の構造について説明する。

光導波路構造体２５は、例えばオレフィン樹脂等の透明樹脂で全体が形成され、導波路２４のコアの部分にのみ紫外線硬化型のエポキシ樹脂等の屈折率の高い樹脂が充填された構造を有する。

また、光導波路構造体２５は、長さが１．００ｍｍの導波路２４が０．２５ｍｍピッチで設けられた８ｃｈアレイである。

光導波路構造体２５の端面２５Ａには複数の傾斜レンズ２６、２７が設けられ、導波路２４の終端（面型発光素子アレイ２２及び面型受光素子アレイ２３側の端部）から０．６０ｍｍ離れた箇所に複数の傾斜レンズ２６、２７の頂点が位置している。傾斜レンズ２６、２７は、非球面レンズであり、面型発光素子アレイ２２を構成する複数の面型発光素子及び面型受光素子アレイ２３を構成する複数の面型受光素子と、対応する導波路２４とを効率よく接続・結合する。

即ち、傾斜レンズ２６、２７においては、個々の入射光及び出射光の光軸に対して、レンズの光軸を所定の角度で傾斜させており、面型発光素子アレイ２２を構成する複数の面型発光素子の直上で対応する導波路２４に向けて傾け、面型受光素子アレイ２３を構成する複数の面型受光素子に対応する導波路２４の直下で当該面型受光素子に向けて傾けている。

具体的には、面型発光素子アレイ２２を構成する複数の面型発光素子に対応する４つの傾斜レンズ２６は、導波路２４の光軸の延長線から例えば０．１２５ｍｍ外側にずれた位置に配設され、例えば０．５７ｒａｄ外向きに傾斜している。

また、面型受光素子アレイ２３を構成する複数の面型受光素子に対応する４つの傾斜レンズ２７は、導波路２４の光軸の延長線上に配設され、例えば０．３６ｒａｄ外向きに傾斜している。

ここで、面型発光素子アレイ２２を構成する面型発光素子に対応する傾斜レンズ２６の傾斜角θ_０及び面型受光素子アレイ２３を構成する面型受光素子に対応する傾斜レンズ２７の傾斜角θ_０'の算出の仕方について説明する。

図４は、面型発光素子アレイ２２を構成する面型発光素子に対応する傾斜レンズ２６の傾斜角θ_０の算出の仕方（図４（ａ））及び面型受光素子アレイ２３を構成する面型受光素子に対応する傾斜レンズ２７の傾斜角θ_０'の算出の仕方（図４（ｂ））を説明するための図であり、図３の部分拡大図である。

図４（ａ）を参照するに、面型発光素子アレイ２２を構成する面型発光素子に対応する傾斜レンズ２６の傾斜角θ_０にあっては、光導波路構造体２５の端面２５Ａに設けられた傾斜レンズ２６の頂点と光導波路構造体２５において導波路２４の終端が位置する箇所との間の長さをＬ（図３に示す例では、０．６０ｍｍ）、傾斜レンズ２６の頂点が位置する箇所と導波路２４の光軸との間の長さをｘ（図３に示す例では、０．１２５ｍｍ）、光導波路構造体２５の内部の光の屈折率をｎ_１、光導波路構造体２５の内部の光の屈折率をｎ_０としたときに、以下の式（１）及び（２）から算出される。
ｎ_０ｓｉｎθ_０＝ｎ_１ｓｉｎθ_１・・・・・・・・式（１）
ｔａｎθ_２＝ｔａｎ（θ_０−θ_２）＝ｘ／Ｌ・・・式（２）
また、図４（ｂ）を参照するに、面型受光素子アレイ２３を構成する面型受光素子に対応する傾斜レンズ２７の傾斜角θ_０'にあっては、光導波路構造体２５の端面２５Ａに設けられた傾斜レンズ２７の頂点と光導波路構造体２５において導波路２４の終端が位置する箇所との間の長さをＬ'（図３に示す例では、０．６０ｍｍ）、面型受光素子と導波路２４の光軸との間の長さをｘ' （図３に示す例では、０．１２５ｍｍ）、光導波路構造体２５の内部の光の屈折率をｎ_１、光導波路構造体２５の内部の光の屈折率をｎ_０としたときに、以下の式（３）及び（４）から算出される。
ｎ_０ｓｉｎθ_０'＝ｎ_１ｓｉｎθ_１'・・・・・・・・・・式（３）
ｔａｎθ_２'＝ｔａｎ（θ_０'−θ_２'）＝ｘ'／Ｌ'・・・式（４）
このような構造を備えた光導波路構造体２５は、図２に示すように、一の端面２５Ａに設けられた傾斜レンズ２６、２７とプリント基板２１上に実装された面型光素子２２，２３の入射面又は出射面とが、離間長さ０．６０ｍｍ（図３参照）をもって対向するように、スペーサ３１を介してプリント基板１上に実装されて、光導波路構造体２５の導波路２４と面型発光素子アレイ２２を構成する複数の面型発光素子及び面型受光素子アレイ２３を構成する複数の面型受光素子とが光学的に接続される。

このように、本実施の形態では、面型発光素子アレイ２２を構成する複数の面型発光素子及び面型受光素子アレイ２３を構成する複数の面型受光素子と導波路２４とを１対１で結合するための非球面レンズである複数の傾斜レンズ２６、２７が、光導波路構造体２５の端面２５Ａに設けられている。

かかる傾斜レンズ２６、２７においては、個々の入射光及び出射光の光軸に対して、レンズの光軸を所定の角度で傾斜させており、面型発光素子アレイ２２を構成する複数の面型発光素子の直上で対応する導波路２４に向けて傾け、面型受光素子アレイ２３を構成する複数の面型受光素子に対応する導波路２４の直下で当該面型受光素子に向けて傾けている。従って、面型発光素子アレイ２２と面型受光素子アレイ２３とを任意の間隔に配置したとしても、任意の光ファイバピッチに変換できる。

本発明の発明者は、光ファイバアレイ２９（図２参照）をアセンブリして、送受信性能を評価すべく、光導波路構造体２５を構成する導波路２４の挿入損失を測定したところ、面型発光素子アレイ２２及び面型受光素子アレイ２３との結合損失も含めて２．０±０．３ｄＢであり、チャンネル間のばらつきが少なく、上述のようにして作製された光導波路構造体２５によるピッチ変換が有効であることを確認することができた。

ここで、本発明の実施の形態に係る光モジュール２０と、従来の光モジュールとを比較して、本発明の実施の形態に係る光モジュール２０の効果を更に説明する。

図５は、本発明の実施の形態に係る光モジュール２０の効果を説明するための図であり、（ａ）は従来の光モジュールを示し、（ｂ）は本発明の実施の形態に係る光モジュール２０を示す。なお、説明の便宜上、図５においては、プリント基板及びスペーサの図示は省略する。

上述したように、プリント基板上に実装された面型発光素子と、面型受光素子との間には、例えば１ｍｍ程度の実装用間隙（チップ間の間隙）が不可欠である。

図５（ａ）に示すように、従来の光モジュール５０においては、面型発光素子５２に光学的に接続される光導波路構造体５５の導波路５４ａと、面型受光素子５３に光学的に接続される光導波路構造体５５の導波路５４ｂとの間にも、この実装用間隙（チップ間の間隙）に対応した隙間が必要であった。

そのため、従来の光モジュール５０においては、入出力に必要な８ｃｈに、例えば１ｍｍ等の実装用間隙（チップ間の間隙）に対応する無駄な４ｃｈ分を加えた１２ｃｈの標準化された光ファイバアレイを採用する、等の対応が必要となっていた。

一方、図５（ｂ）に示すように、本発明の実施の形態に係る光モジュール２０においては、面型発光素子アレイ２２を構成する複数の面型発光素子及び面型受光素子アレイ２３を構成する複数の面型受光素子と導波路２４とを１対１で結合するための非球面レンズである複数の傾斜レンズ２６、２７が、光導波路構造体２５の端面２５Ａに設けられている。そして、かかる傾斜レンズ２６、２７においては、個々の入射光及び出射光の光軸に対して、レンズの光軸を所定の角度で傾斜させている。

従って、面型発光素子アレイ２２と面型受光素子アレイ２３との間の実装用間隙（チップ間隔）に拘わらず、任意の光ファイバピッチに変換することができる。よって、図５（ａ）に示す従来の光モジュール５０のように、面型発光素子アレイ５２と面型受光素子アレイ５３との間の実装用間隙に応じて光ファイバアレイの一部が無駄になってしまうことを防止することができる。

このため、例えば８ｃｈの光送受信機において、１２ｃｈの光ファイバアレイを用いる必要がなくなり、コスト削減効果も大きい。

特に、面型発光素子アレイ２２と面型受光素子アレイ２３を、光ファイバピッチ（チャンネルピッチ）以上の間隔に離して配置した構成であっても、傾斜レンズ２６、２７を介して、光ファイバピッチ（チャネルピッチ）が等間隔の光導波路構造体２５に、面型発光素子アレイ２２と面型受光素子アレイ２３を結合させることができ、面型発光素子アレイ２２と面型受光素子アレイ２３との間の実装用間隙（チップ間隔）部分に対応する光導波路構造体２５の箇所にも導波路２４を設けることができる。

即ち、面型発光素子２２に光学的に接続される導波路２４と、面型受光素子２３に光学的に接続される導波路２４との間に、実装用間隙（チップ間隔）に対応する隙間を設けることなく、当該実装用間隙（チップ間隔）を解消させることができ、面型発光素子２２や面型受光素子２３等の面型光素子と導波路２４とを光学的に接続することができる。

次に、本発明の実施形態にかかる光モジュール２０の製造方法について、説明する。

図６は、本発明の実施形態にかかる光モジュール２０の製造方法を説明するための図である。図６において、図２乃至図５を参照して説明した箇所と同じ箇所の構造は、既に説明した通りであり、ここでは省略する。

図６を参照するに、まず、端面２５Ａに複数の傾斜レンズ２６、２７を備えた光導波路構造体２５を用意する（図６（ａ））。

凸形状の導波路パターン（複数の導波路を形成するためのパターン）及び凹形状のレンズパターンを備えたモールド金型に、下部クラッド材となるオレフィン樹脂（例えば、硬化後の屈折率ｎ＝１．５２）を流し込み、モールド成形する。

次に、透明のオレフィン樹脂製の平板状成形体の導波路用溝に、導波路コアとなる紫外線硬化型のエポキシ樹脂（例えば、硬化後の屈折率ｎ＝１．５４）を滴下（塗布）した後、別に用意したオレフィン樹脂製のフィルム（クラッドフィルム；屈折率ｎ＝１．５２；例えば厚さ０．１ｍｍ）を貼り付けて、荷重をかけつつ紫外線を照射して前記エポキシ樹脂を硬化させる。なお、導波路２４を構成する導波路コアの寸法は、例えば０．０５ｍｍ×０．０５ｍｍにすることができる。

しかる後、導波路構造体２５の傾斜レンズ２６、２７と反対側の端面を鏡面研磨して、光導波路構造体２５が完成される。

一方、図６（ｂ）に示すように、プリント基板２１上には、予め、面型発光素子アレイ２２と面型受光素子アレイ２３を実装しておく。

即ち、面型発光素子アレイ２２を構成する複数の面型発光素子（出射面）及び面型受光素子アレイ２３を構成する面型受光素子（入射面）をプリント基板２１に垂直な方向で上向きとし、複数の面型発光素子及び複数の面型受光素子の光軸が平行となるように、面型発光素子アレイ２２及び面型受光素子アレイ２３をプリント基板２１（図２参照）上に設ける。このとき、面型発光素子アレイ２２及び面型受光素子アレイ２３を、例えば銅タングステン合金から成り、厚さが約０．２５ｍｍのヒートスプレッダ等の放熱ブロック（図示を省略）を介して、プリント基板２１上に導電性ペーストで接着する。

なお、面型発光素子アレイ２２と面型受光素子アレイ２３との間の間隔（両チップ間の隙間）は、上述のように、本実施の形態では０．２５ｍｍに設定されている。また、図示を省略するが、チップ表面の電極とプリント基板上の配線とをワイヤボンディングで結線し、給電線としている。

このようにして作製された面型発光素子アレイ２２と面型受光素子アレイ２３が実装されたプリント基板２１の上に、スペーサ３１（例えば厚さ１．０ｍｍ）を介して、上述のようにして作製された光導波路構造体２５を実装する（図６（ｃ））。

このとき、面型発光素子アレイ２２を構成する複数の面型発光素子の発光中心が対応する傾斜レンズ２６の中心に一致するように、更に、面型受光素子アレイ２３を構成する面型受光素子の受光中心が対応する点（図３に示す例では傾斜レンズ２７から０．１２５ｍｍずらした点）に一致するように、例えば上下視野カメラを有するフリップチップボンダを使用して、位置合わせすれば良い。

また、例えば紫外線硬化性樹脂を用いて、光導波路構造体２５が固定される。

図６（ａ）乃至図６（ｃ）に示す工程を経て、光導波路構造体２５が作製され、面型発光素子アレイ２２と面型受光素子アレイ２３が実装されたプリント基板２１の上に当該光導波路構造体２５を実装して光モジュール２０を作製した後、面型発光素子アレイ２２を構成する面型発光素子に電流を流しつつアクティブアライメントすることにより、ファイバコネクタ３０を介して光ファイバアレイ２９を光モジュール２０に実装することができる（図６（ｄ））。

上述のように、本発明の実施の形態に係わる光モジュール２０においては、傾斜レンズ２６、２７を光導波路構造体２５に設けて、面型発光素子アレイ２２と面型受光素子アレイ２３との間の実装用間隙（チップ間隔）に拘わらず（面型発光素子アレイ２２と面型受光素子アレイ２３とを任意の間隔に配置したとしても）、任意の光ファイバピッチに変換することができる。かかる光モジュール２０の製造においては、傾斜レンズ２６、２７をモールド成形により形成している。従って、当該傾斜レンズ２６、２７に対応した凹形状のレンズパターンを有する金型に差し替えて従来のように射出成形することにより、簡易に、傾斜レンズ２６、２７の形成を実現することができる。

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。

例えば、上述した面型発光素子アレイ２２、面型受光素子アレイ２３、光導波路構造体２５等を構成する部分の寸法や材質、傾斜レンズ２６、２７の傾斜角度は、あくまでも例示であり、本発明はかかる例示に限定されない。

以上の説明に関し、更に以下の項を開示する。
（付記１） 基板上に実装された複数の光受発光素子と、
前記基板に設けられ、複数の導波路を有する光導波路構造体と、を備え、
前記光受発光素子と前記光導波路構造体とは、前記光導波路構造体の端面に設けられた複数のレンズを介して光学的に接続され、
前記レンズの光軸は、前記レンズへの入射光の光軸に対して所定の角度傾斜していることを特徴とする光モジュール。
（付記２） 付記１記載の光モジュールであって、
前記光受発光素子は、発光素子と受光素子を備え、
前記発光素子の光軸及び前記受光素子の光軸が互いに平行になるように、前記発光素子及び前記受光素子が前記基板に実装されていることを特徴とする光モジュール。
（付記３） 付記２記載の光モジュールであって、
前記レンズの光軸は、前記発光素子の直上で対応する導波路に向けて傾斜し、前記受光素子に対応する導波路の直下で前記受光素子に向けて傾斜していることを特徴とする光モジュール。
（付記４） 付記３記載の光モジュールであって、
光軸が前記発光素子の直上で対応する前記導波路に向けて傾斜している前記レンズは、当該導波路の光軸の延長線からずれた位置に配設され、
光軸が前記受光素子に対応する前記導波路の直下で前記受光素子に向けて傾斜している前記レンズは、当該導波路の光軸の延長線上に配設されていることを特徴とする光モジュール。
（付記５） 付記２乃至４いずれか一項記載の光モジュールであって、
前記発光素子及び前記受光素子はアレイ素子であり、
前記光導波路構造体の前記導波路間のピッチは等間隔であり、
前記発光素子と前記受光素子は、前記光導波路構造体の前記導波路ピッチ以上の長さの間隔をもって前記基板に実装され、前記レンズを介して前記光導波路構造体に光学的に接続されることを特徴とする光モジュール。
（付記６） 付記１乃至５いずれか一項記載の光モジュールであって、
前記レンズが設けられた前記光導波路構造体の前記端面は、前記基板に実装された前記光受発光素子に対向していることを特徴とする光モジュール。
（付記７） 付記１乃至６いずれか一項記載の光モジュールであって、
前記レンズは非球面レンズであることを特徴とする光モジュール。
（付記８） 複数の光受発光素子が実装された基板に設けられ、複数の導波路を有する光導波路構造体であって、
前記光受発光素子と当該光導波路構造体とを光学的に接続する複数のレンズを端面に備え、
前記レンズの光軸は、前記レンズへの入射光の光軸に対して所定の角度傾斜していることを特徴とする光導波路構造体。
（付記９） 付記８記載の光導波路構造体であって、
前記光受発光素子は、発光素子と受光素子を備え、
前記レンズの光軸は、前記発光素子の直上で対応する導波路に向けて傾斜し、前記受光素子に対応する導波路の直下で前記受光素子に向けて傾斜していることを特徴とする光導波路構造体。
（付記１０） 付記９記載の光導波路構造体であって、
光軸が前記発光素子の直上で対応する前記導波路に向けて傾斜している前記レンズは、当該導波路の光軸の延長線からずれた位置に配設され、
光軸が前記受光素子に対応する前記導波路の直下で前記受光素子に向けて傾斜している前記レンズは、当該導波路の光軸の延長線上に配設されていることを特徴とする光導波路構造体。

従来の光モジュールの構造を示す図である。 ファイバコネクタが接続された本発明の実施の形態にかかる光モジュールの構造を示す図である。 図２に示す面型発光素子アレイ、面型受光素子アレイ、及び光導波路構造体の配設構造を示す図である。 面型発光素子アレイを構成する面型発光素子に対応する傾斜レンズの傾斜角θ_０及び面型受光素子アレイを構成する面型受光素子に対応する傾斜レンズの傾斜角θ_０'の算出の仕方を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る光モジュールの効果を説明するための図である。 本発明の実施形態にかかる光モジュールの製造方法を説明するための図である。

符号の説明

２０、５０ 光モジュール
２１ プリント基板
２２、５２ 面型発光素子アレイ
２３、５３ 面型受光素子アレイ
２４、５４ 導波路
２５、５５ 光導波路構造体
２５Ａ、２５Ｂ 端面
２６、２７ 傾斜レンズ
２８ 光ファイバ
２９ 光ファイバアレイ
３０ ファイバコネクタ
３１ スペーサ

Claims (5)

1. 基板上に実装された複数の光受発光素子と、
   前記基板に設けられ、複数の導波路を有する光導波路構造体と、を備え、
   前記光受発光素子と前記光導波路構造体とは、前記光導波路構造体の端面に設けられた複数のレンズを介して光学的に接続され、
   前記レンズの光軸は、前記レンズへの入射光の光軸に対して所定の角度傾斜していることを特徴とする光モジュール。
2. 請求項１記載の光モジュールであって、
   前記光受発光素子は、発光素子と受光素子を備え、
   前記発光素子の光軸及び前記受光素子の光軸が互いに平行になるように、前記発光素子及び前記受光素子が前記基板に実装されていることを特徴とする光モジュール。
3. 請求項２記載の光モジュールであって、
   前記レンズの光軸は、前記発光素子の直上で対応する導波路に向けて傾斜し、前記受光素子に対応する導波路の直下で前記受光素子に向けて傾斜していることを特徴とする光モジュール。
4. 請求項２又は３記載の光モジュールであって、
   前記発光素子及び前記受光素子はアレイ素子であり、
   前記光導波路構造体の前記導波路間のピッチは等間隔であり、
   前記発光素子と前記受光素子は、前記光導波路構造体の前記導波路ピッチ以上の長さの間隔をもって前記基板に実装され、前記レンズを介して前記光導波路構造体に光学的に接続されることを特徴とする光モジュール。
5. 複数の光受発光素子が実装された基板に設けられ、複数の導波路を有する光導波路構造体であって、
   前記光受発光素子と当該光導波路構造体とを光学的に接続する複数のレンズを端面に備え、
   前記レンズの光軸は、前記レンズへの入射光の光軸に対して所定の角度傾斜していることを特徴とする光導波路構造体。

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