JP2008242192A - 光モジュール及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光モジュールは、第1配線21及び第1V字溝22が形成された第1シリコン基板20と、第2配線31及び第2V字溝32が形成された第2シリコン基板30と、前記第1シリコン基板上に設けられ、前記第1配線21と接続されたレーザ素子23と、前記第2シリコン基板上に設けられ、前記第2配線31と接続され、前記第2配線31から与えられる信号に応答して前記レーザ素子23の出射光を変調する光変調素子33とを有している。更に、光軸が一致するように前記第1シリコン基板20、及び前記第2シリコン基板30がマウントされた基板40と、前記第1V字溝22に設けられ、前記レーザ素子23の出射光を平行光に変換するた第1レンズ24と、前記第2V字溝32に設けられ、前記平行光を前記光変調素子33へ集光する第2レンズとを有している。
【選択図】図1
Description
ホルダ付き第1レンズ5とホルダ付き第2レンズ6は3軸調芯後に、YAG溶接により固定される。但し、YAG溶接では自然冷却時に溶融金属の凝縮が生じるため、ミクロンオーダの位置決めは非常に困難であり、このYAG溶接時の位置ずれもホルダ付き補償レンズ12で補うこととなる。しかし、ホルダ付き補償レンズ12は大きな曲率半径を特徴としたレンズ形状をしているため、ビーム角度の微少調整についてはその機能を十分発揮できるものの、集光能力は非常に乏しく、光軸方向の位置ずれに対しては補償能力がないに等しい。このことから、光軸方向のレンズ搭載に限ってはサブミクロンオーダの精度が要求され、極めて実現困難と考えられる。
図1(a)、(b)は、本発明の実施例1を示す光モジュールの概略の構成図であり、同図(a)は平面図、及び同図(b)はその中央縦断面図である。
本実施例1における光モジュールの製造方法は、例えば、次の(a)〜(j)の工程により製造される。
予め、第1シリコン基板20の表面に、ウェットエッチング(例えば、アルカリエッチング)等によって第1V字溝22を形成すると共に、ホトリソグラフィ技術等により、銅箔等の配線パターン等により第1配線21を形成しておく。レーザ素子23を位置決めして、第1シリコン基板20上にマウントする。このレーザ素子23は、第1シリコン基板20の所定位置に画像認識又は機械的位置決め等により高精度に実装される。
第1シリコン基板20の第1配線21とレーザ素子23とを半田等で接続する。
テスタ等を用いて、第1配線21とレーザ素子23とのバーンイン試験を行う。又、必要に応じて、レーザ素子23に所定電圧を印加してこのレーザ素子23の動作チェックを行う。
予め、第2シリコン基板30の表面に、ウェットエッチング(例えば、アルカリエッチング)等によって第2V字溝32を形成すると共に、ホトリソグラフィ技術等により、銅箔等の配線パターン等により第2配線31を形成しておく。光変調素子33を位置決めして、第2シリコン基板30上にマウントする。この光変調素子33は、第2シリコン基板30の所定位置に画像認識又は機械的位置決め等により高精度に実装される。
第2シリコン基板30の第2配線31と光変調素子33とを半田等で接続する。
テスタ等を用いて、第2配線31と光変調素子33とのバーンイン試験を行う。又、必要に応じて、光変調素子33に所定の信号や光を入力してこの光変調素子33の動作チェックを行う。
図2は、図1の第1シリコン基板20と第2シリコン基板30とのそれぞれV字溝中心を合わせるための整列方法の説明図である。
前記第7工程の後に、第1シリコン基板20に形成された第1V字溝22に第1レンズ24を設ける。この際、例えば、レーザ素子23の発光端面と第1レンズ24の先端面との間の距離が適切な光学結合長となるように、第1V字溝22に第1レンズ24を画像認識又は機械的に配置させ、樹脂等により固定する。第1V字溝22は、第1シリコン基板20の表面にウェットエッチング等によって極めて高精度な加工で形成されるため、第1V字溝22上に第1レンズ24を配設することにより、高精度実装されたレーザ素子23と機械的な位置合わせが可能となる。
前記第7工程の後に、第2シリコン基板30に形成された第2V字溝32に第2レンズを設ける。この際、例えば、光変調素子33の光入力端面と第2レンズ34の先端面との間の距離が適切な光学結合長となるように、第2V字溝32上に沿って第2レンズ34をスライドさせて光学調芯を行う。光軸に対して垂直な面方向については、第2レンズ34を第2V字溝32に機械的に配設させて位置決めし、樹脂等により固定する。
前記第9工程の後に、ベースキャリア40における凹部43の底面において、第1レンズ24と第2レンズ34との間に、これらの第1レンズ24及び第2レンズ34の調芯ずれを光学的に補正するための補償レンズ50を配置し、樹脂等で固定しても良い。更に、ベースキャリア40における凹部43の底面において、第1レンズ24と補償レンズ50との間に、第1レンズ24の出射光を一方向のみ通して補償レンズ50へ与える小型アイソレータ51を配置し、樹脂等で固定しても良い。
本実施例1によれば、次の(1)〜(3)のような効果がある。
本発明は、上記実施例に限定されず、図1〜図4のレーザ素子23や光変調素子33を他の光半導体デバイスに置き換えたり、第1及び第2レンズ24,34間に設けられる小型アイソレータ50や補償レンズ51等を省略したり、あるいは、それらの小型アイソレータ50や補償レンズ51等を他の光機能部品に置き換えたりしても良い。又、光モジュールの全体の構造や形状を図示以外のものに変えたり、他の使用材料や処理等を用いた製造方法に変える等、種々の利用形態や変形が可能である。
21,31 第1、第2配線
22,32,35 第1、第2、第3V字溝
23 レーザ素子
24,34,36 第1、第2、第3レンズ
27,37 第1、第2狭幅V字溝
28,38 第1、第2ベア光ファイバ
33 光変調素子
40 基板
50 補償レンズ
51 小型アイソレータ
52 ビームスプリッタ
60 ガイド治具
Claims (19)
- 第1配線及び第1溝部が形成された第1シリコン基板と、
第2配線及び第2溝部が形成された第2シリコン基板と、
前記第1シリコン基板上に設けられ、前記第1配線と接続されたレーザ素子と、
前記第2シリコン基板上に設けられ、前記第2配線と接続され、前記第2配線から与えられる信号に応答して前記レーザ素子の出射光を変調する光変調素子と、
光軸が一致するように前記第1シリコン基板、及び前記第2シリコン基板が搭載された基板と、
前記第1溝部に設けられ、前記レーザ素子の出射光を平行光に変換する第1レンズと、
第2溝部に設けられ、前記平行光を前記光変調素子へ集光する第2レンズと、
を有することを特徴とする光モジュール。 - 前記1溝部、及び前記第2溝部は、前記第1シリコン基板と前記第2シリコン基板との光軸合わせ用の溝であることを特徴とする請求項1記載の光モジュール。
- 前記第1溝部、及び前記第2溝部は、断面形状がほぼV字溝であることを特徴とする請求項2記載の光モジュール。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の光モジュールは、更に、
前記第1シリコン基板と前記第2シリコン基板との間における前記基板上に配置され、前記第1レンズ及び前記第2レンズの調芯ずれを光学的に補正するための補償レンズと、
を有することを特徴とする光モジュール。 - 請求項4記載の光モジュールは、更に、
前記第1シリコン基板と前記補償レンズとの間における前記基板上に配置され、前記第1レンズの出射光を一方向のみ通して前記補償レンズへ与えるアイソレータと、
を有することを特徴とする光モジュール。 - 請求項4記載の光モジュールは、更に、
前記第1シリコン基板と前記補償レンズとの間における前記基板上に配置され、前記第1レンズの出射光を変更して前記補償レンズへ与えるビームスプリッタと、
を有することを特徴とする光モジュール。 - 請求項5又は6記載の光モジュールは、更に、
前記基板上に設けられ、前記光変調素子の出射光を収束する第3レンズを、有することを特徴とする光モジュール。 - 請求項5又は6記載の光モジュールは、更に、
前記基板上に設けられた狭幅V字溝と、
前記狭幅V字溝内に装着され、前記光変調素子の出射光を伝搬する光ベアファイバと、 を有することを特徴とする光モジュール。 - 前記第1レンズ及び前記第2レンズは、他のシリコン基板に形成された溝部により覆われていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の光モジュール。
- 前記光変調素子は、マッハツェンダー型光変調素子であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の光モジュール。
- 第1シリコン基板にレーザ素子を搭載する第1工程と、
前記第1シリコン基板の第1配線と前記レーザ素子とを接続する第2工程と、
前記第1配線と前記レーザ素子とのバーンイン試験を行う第3工程と、
第2シリコン基板に光変調素子を搭載する第4工程と、
前記第2シリコン基板の第2配線と前記光変調素子とを接続する第5工程と、
前記第2配線と前記光変調素子とのバーンイン試験を行う第6工程と、
前記第3工程、及び前記第6工程の後に、前記第1シリコン基板、及び前記第2シリコン基板を基板に搭載する第7工程と、
前記第7工程の後に、前記第1シリコン基板に形成された第1溝部に第1レンズを設ける第8工程と、
前記第7工程の後に、前記第2シリコン基板に形成された第2溝部に第2レンズを設ける第9工程と、
を有することを特徴とする光モジュールの製造方法。 - 前記第1工程は、
前記第1シリコン基板に形成された前記第1溝部と、前記第2シリコン基板に形成された前記第2溝部を用いて、前記レーザ素子と前記光変調素子との光軸を合わせながら行うことを特徴とする請求項11記載の光モジュールの製造方法。 - 前記光軸合わせは、ガイド治具により行うことを特徴とする請求項12記載の光モジュールの製造方法。
- 前記第1工程及び前記第2工程は、画像認識により行うことを特徴とする請求項11〜13のいずれか1項に記載の光モジュールの製造方法。
- 請求項11〜14のいずれか1項に記載の光モジュールの製造方法において、更に、
前記第9工程の後に、前記第1レンズと前記第2レンズとの間に、前記第1レンズ及び前記第2レンズの調芯ずれを光学的に補正するための補償レンズを前記基板上に配設することを特徴とする光モジュールの製造方法。 - 請求項15記載の光モジュールの製造方法において、更に、
前記第1レンズと前記補償レンズとの間に、前記第1レンズの出射光を一方向のみ通して前記補償レンズへ与えるアイソレータを前記基板上に配設することを特徴とする光モジュールの製造方法。 - 前記1溝部、及び前記第2溝部は、前記第1シリコン基板と前記第2シリコン基板との光軸合わせ用の溝であることを特徴とする請求項11〜16のいずれか1項に記載の光モジュールの製造方法。
- 前記第1溝部、及び前記第2溝部は、V字溝であることを特徴とする請求項17記載の光モジュールの製造方法。
- 前記光変調素子は、マッハツェンダー型光変調素子であることを特徴とする請求項11〜18のいずれか1項に記載の光モジュールの製造方法。
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