JP2009288614A

JP2009288614A - 平面型光導波路アレイモジュールとその製造方法

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Publication number: JP2009288614A
Application number: JP2008142313A
Authority: JP
Inventors: Yasunobu Matsuoka; 康信松岡
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2009-12-10
Also published as: US20090297095A1; US7876984B2

Abstract

【課題】データ処理装置において、光素子アレイと光導波路アレイとの高精度且つ安定な光接続を満足するとともに簡便に作製可能な平面型光導波路アレイモジュールとその製造方法を提供すること。
【解決手段】基板１７上に、光素子アレイ１５が載置され、光素子アレイ１５と、アレイ外端に位置する光導波路チャンネル１２に光路変換ミラー構造１３を具備した光導波路アレイ２６とが基板２０上にて光学接続され、光素子アレイ１５をバイアス２５の印加により駆動した状態で、光導波路アレイ２６を光素子アレイ１５に接近し、光導波路アレイチャンネル１１のそれぞれ両端に位置する光導波路チャンネル１２から、光路変換ミラー１３を介して出力される光信号２４をモニタしながら光導波路アレイチャンネル１１と光素子アレイ１６との光軸調芯を行なったのち、光信号２４の出力が所望の値となる位置で光導波路アレイ２６を基板上に固定する。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、データ処理装置などの機器間又は機器内において、配線媒体に光導波路を用いてチップ間やボード間で送受信される高速光信号を伝送する際の端末となる、平面型光導波路アレイモジュールとその製造方法に関する。

近年情報通信分野において、光を用いて大容量のデータを高速でやりとりする通信トラフィックの整備が急速に行われつつあり、これまで基幹、メトロ、アクセス系といった数ｋｍ以上の比較的長い距離について光ファイバ網が展開されてきた。今後はさらに、伝送装置間（数ｍ〜数百ｍ）或いは装置内（数ｃｍ〜数十ｃｍ）といった極めて近距離についても、大容量データを遅延なく処理するため、信号配線を光化することが有効である。

機器間／内の光配線化に関して、例えばルータ／スイッチなどの伝送装置では、イーサなど外部から光ファイバを通して伝送された高周波信号をラインカードに入力する。このラインカードは１枚のバックプレーンに対して数枚で構成されており、各ラインカードへの入力信号はさらにバックプレーンを介してスイッチカードに集められ、スイッチカード内のＬＳＩにて処理した後、再度バックプレーンを介して各ラインカードに出力している。ここで、現状の装置では各ラインカードから現状３００Ｇｂｉｔ／ｓ以上の信号がバックプレーンを介してスイッチカードに集まる。これを現状の電気配線で伝送するには、伝播損失の関係で配線１本あたり１〜３Ｇｂｉｔ／ｓ程度に分割する必要があるため、１００本以上の配線数が必要となる。

さらに、これら高周波線路に対して波形成形回路や、反射、或いは配線間クロストークの対策が必要である。今後、さらにシステムの大容量化が進み、Ｔｂｉｔ／ｓ以上の情報を処理する装置になると、従来の電気配線では配線本数やクロストーク対策等の課題がますます深刻となってくる。これに対し、装置内ラインカード〜バックプレーン〜スイッチカードのボード間、さらにはボード内チップ間の信号伝送線路を光化することによって、１０Ｇｂｐｓ以上の高周波信号を低損失で伝播可能となるため、配線本数が少なくすむことと、高周波信号に対しても上記の対策が必要無くなるため有望である。また、上記ルータ／スイッチの他にも、ビデオカメラなどの映像機器やＰＣ、携帯電話などの民生機器においても、今後画像高精細化にあたりモニタと端末間での映像信号伝送の高速・大容量化が求められるとともに、従来の電気配線では信号遅延、ノイズ対策等の課題が顕著となるため、信号伝送線路の光化が有効である。

このような高速光インターコネクション回路を実現し、機器間／内に適用するためには、安価な作製手段で性能面、小型・集積化、および部品実装性に優れる光モジュール、回路が必要となる。そこで、配線媒体に従来の光ファイバより安価で高密度化に有利な光導波路を用い、基板上に光学部品と光導波路を集積した小型、高速の平面型光導波路モジュールが提案されている。

図９に平面型光導波路モジュールの従来方式の一例として、光素子、光導波路などの各光学部品を同一基板上に配置したPLC (Planer Lightwave Circuit)モジュールの基本構成を示す。本方式では、同一プラットフォーム基板１００上に光素子１０１、１０３（1０１が例えば、ＬＤ，１０３が例えば、ＰＤである。）、フィルタ１０２などの光学部品を集積可能であるため、部品点数を少なくでき、モジュールの小型化が可能である。また、光軸合せは各光学部品をプラットフォーム基板１００上に搭載すると同時に行なうパッシブアライメント方式のため、少ない実装工数にてモジュールの作製が可能である。

さらに、平面型光導波路モジュールの従来方式の他の例として、基板上に搭載された光素子アレイに対して、別体のフィルム光導波路アレイを実装し、光学接続を行なうモジュール形態が特許文献１に開示されている。この例では、フィルム状の光導波路に対し、転写用基板を用いて凹凸部を設け、同光導波路を素子実装基板に設けた支持体に対して凹凸嵌合することによって位置固定され、光導波路と光素子との光結合が行なわれる。これにより、作製工程が簡便となり、光モジュールの低コスト化が図れる。

特開２００５−２９２３７９号公報

図９に示す平面型光導波路モジュールの従来方式の一例であるＰＬＣモジュールでは、各光素子をプラットフォーム基板１００に設けられたアライメントマーク等をモニタしながら部品の搭載位置精度のみで調芯する、パッシブアライメント方式であるため、各々の光部品の位置決め精度を同時に満たすための実装裕度が小さく、良好な光学性能の確保が困難である。さらに、光素子及び、光導波路を多チャンネル化する場合には、安定な光接続を得るための作製歩留まりの確保がますます困難となる。また、基板上に全ての光部品の実装が完了した段階で初めて性能評価が可能となる。すなわち、本構成では実装途中段階での光部品の検査は困難を極めるため、結果、光モジュールの作製歩留まりが悪化することとなる。

一方、特許文献１に開示されている平面型光導波路モジュールにおいても、別体のフィルム光導波路アレイを素子実装基板の支持体に対して凹凸嵌合することによって光素子アレイと光接続するパッシブな実装方式であり、作製工程が簡便となる反面、安定な光接続を得るための位置決め精度が光学部品の作製精度に依存するため、高精度化に限界がある。特に、シングルモード光導波路などの、コア径が数μｍと微小な光配線と光素子との高効率な光接続を満足するには、１μm前後オーダーの実装精度が求められ、アレイ化によってさらに要求精度が厳しくなる。

したがって、本発明の目的はデータ処理装置などの機器間又は機器内において、配線媒体に光導波路を用いてチップ間やボード間で送受信される高速光信号を伝送する際の端末であり、光素子アレイと光導波路アレイとの高精度且つ安定な光接続を満足するとともに簡便に作製可能な平面型光導波路アレイモジュールとその製造方法、およびそれを用いてボード上にて信号処理を行なう光電気混載回路を提供することにある。

本発明では上記課題を解決するために、少なくとも2チャンネル以上の、クラッド層に囲まれてクラッド層よりも屈折率の高い材料からなる配線コアから形成された光導波路アレイの外端に位置する光導波路チャンネルに、基板水平方向の光導波路内を伝播する光を基板垂直方向に光路変換するミラー構造を具備し、任意の曲率で曲げることが可能な材料で作製された、フレキシブル性を有する光導波路アレイと、
基板上に、少なくとも2チャンネル以上の光素子アレイが載置され、光素子アレイの外端に位置する光素子チャンネルと、上記光導波路アレイの外端に位置する光導波路チャンネルが前記光路変換ミラーを介して光学的に接続された光導波路アレイモジュールにおいて、前記光素子アレイをバイアス印加により駆動した状態で、光導波路アレイを光素子アレイに接近し、光導波路アレイの両端に位置する光導波路チャンネル、又は光素子アレイの両端に位置する光素子チャンネルからの出力信号をモニタしながら光導波路アレイと光素子アレイとの光軸調芯を行なったのち、出力信号が所望の値となる位置で光導波路アレイを基板上に固定する平面型光導波路アレイモジュールの製造方法を用いる。

また、前記光導波路アレイの上面に電気配線を有するフレキシブルプリント回路基板が形成され、前記光路変換ミラー直上の、フレキシブルプリント回路基板に光信号モニタ用の面入射型受光素子が載置された平面型光導波路アレイモジュールとする。

さらに、前記基板上にレーザ素子アレイを載置した第一の平面型光導波路アレイモジュールと該平面型光導波路アレイモジュールに載置された光導波路アレイがボード上に配線され、光導波路アレイの他端部が、基板上に少なくとも2チャンネル以上の受光素子アレイを載置した第二の平面型光導波路アレイモジュールと光学接続されるとともに、前記ボード上で実装されていることを特徴とする光電気混載回路とする。

本発明の製造方法を用いることで、光素子アレイをバイアス印加により駆動した状態で、光導波路アレイを光素子アレイに接近し、光導波路アレイの両端に位置する光導波路チャンネル、又は光素子アレイの両端に位置する光素子チャンネルからの出力信号をモニタしながら光導波路アレイと光素子アレイとの光軸調芯が可能となる。この結果、フィルム光導波路アレイと光素子アレイとの高効率且つ安定な光接続を得ることができる。

また、導波路アレイの外端に位置する光導波路チャンネルに光路変換ミラー構造を設けることで、光素子（ここではレーザ素子）と光接続され、基板水平方向の光導波路内を伝播してきた光を光導波路の上面方向からモニタ出来るため、光導波路と光コネクタとの接続や、光導波路を治具などで支持しながら実装する際にも簡便に可能である。

また、光導波路アレイの上面に電気配線を有するフレキシブルプリント回路基板を形成し、光路変換ミラー直上の、フレキシブルプリント回路基板に光信号モニタ用の面入射型受光素子を載置した平面型光導波路アレイモジュールとすることで、光素子（ここではレーザ素子）と光接続され、基板水平方向の光導波路内を伝播し、ミラーによって光路変換された後、さらに受光素子によって光電変換された電気信号をモニタしながら光導波路アレイと光素子アレイとの光軸調芯が可能となるため、光コネクタ等の部材が省け、実装工程の簡便化による生産性が向上する。さらに、光導波路アレイを基板に実装した後も、前記面入射型受光素子はレーザ素子から光導波路を介して伝送される光信号のモニタＰＤとして使用できるため、さらなる実装工程の簡便化に有効である。

さらに、前記製造方法及び構造を用いて作製した、基板上にレーザ素子アレイを載置した第一の平面型光導波路アレイモジュールと該平面型光導波路アレイモジュールに載置された光導波路アレイと、基板上に受光素子アレイを載置した第二の平面型光導波路アレイモジュールと光学接続されるとともに、前記ボード上に実装することで、安価且つ生産性に優れる光電気混載回路を作製できる。

以下に詳細に実施例を説明する。

図１ＡおよびＢは、それぞれ本発明の第一の実施例である平面型光導波路アレイモジュールの上面図及び断面図である。基板１７上に、光素子アレイ１５が載置され、該光素子アレイ１５と、アレイ外端に位置する光導波路チャンネル１２に光路変換ミラー構造１３を具備した光導波路アレイ２６とが前記基板２０上にて光学接続されている。本モジュールの製造方法の概要として、光素子アレイ１５をバイアス２５の印加により駆動した状態で、光導波路アレイ２６を光素子アレイ１５に接近し、光導波路アレイチャンネル１１のそれぞれ両端に位置する光導波路チャンネル１２から、光路変換ミラー１３を介して出力される光信号２４をモニタしながら光導波路アレイチャンネル１１と光素子アレイ１６との光軸調芯を行なったのち、前記光信号２４の出力が所望の値となる位置で光導波路アレイ２６を基板上に固定する。

次に、図２Ａ−図２Ｉを用いて本発明の第一の実施例である平面型光導波路アレイモジュールの構成手順の詳細を説明する。

図２Ａに平面型光導波路アレイモジュールの配線部分である、光導波路アレイを示す。まず図２Ａに示す、少なくとも2チャンネル以上の、クラッド層１４に囲まれてクラッド層１４よりも屈折率の高い材料からなる配線コア１０（光導波路チャンネル）から形成された、光導波路アレイチャンネル１１を有する光導波路アレイ２６を作製する。ここで、光導波路アレイ２６の材料には、使用する光の波長に対して透明性を有し、任意の曲率で曲げることが可能なフレキシブル性を有するものであり、例えばポリマなどの樹脂を用いる。

次に図２Ｂ，Ｃのように、光導波路アレイチャンネル１１のそれぞれ外端に位置する光導波路チャンネル１２に、基板水平方向の光導波路内を伝播する光を基板垂直方向に光路変換するミラー構造１３を設ける。光路変換ミラー部１３の作製方法は任意であるが、ダイシングによる切削やレーザ照射、リソグラフィによるパタン加工、或いは別体でミラー形状に作製された部材を光導波路に直接実装する方法でも良い。傾斜角は、基板平行方向伝播光を９０度折り曲げるために、４５度前後であることが望ましい。

次に図２Ｄに、光導波路アレイチャンネル１１のそれぞれ外端に位置する光導波路チャンネル１２の外側に、位置合せ用のガイド穴３０を形成した際の上面図を示す。同ガイド穴３０に、後述するガイドピン構造を有する光ファイバコネクタを載置することによって、光導波路アレイチャンネル１１と光素子チャンネルとの光軸調芯が可能となる。ガイド穴３０の作製方法についても任意であるが、エッチングやドリル或いはレーザによる加工によって可能である。

図２Ｅには、基板１７上に、光素子アレイ１５を実装する形態の図を示す。基板１７材料はセラミック或いはＳｉなどの半導体を用いて、表面に電気配線１８と、光素子搭載部に半田パタン３１を形成し、光素子アレイ１５を半田パタン３１と密着させた後に、加熱溶融にて素子搭載を行なう。搭載する光素子は、送信モジュールの場合は端面発光型レーザ素子を用い、受信モジュールの場合には端面入射型受光素子を用いる。

次に図２Ｆ，Ｇのように、光導波路アレイ２６に形成したガイド穴３０にガイドピン構造を有する光ファイバコネクタ２１を取り付け、光素子アレイ１５を載置した基板１７に接近する。さらに、電極パッド１９、電気配線１８を介してバイアス２５を印加することによって光素子アレイ１５（ここではレーザ素子）を駆動（発光）した状態で、光素子アレイ１５のそれぞれ外端に位置する光素子チャンネル１６からの光信号を、光導波路アレイチャンネルのそれぞれ外端に位置する光導波路チャンネル１２、及び光路変換ミラー１３を介して光ファイバ２２に入力する。その後、光ファイバに入力された光信号をモニタしながら光導波路アレイ２６をＸ，Ｙ、Ｚ方向に移動させながら光素子アレイ１５との光軸調芯を行ない、光信号が所望の値となる位置で光導波路アレイ２６を基板１７上に固定する。

図２Ｈ，Ｉは、図２Ａ〜図２Ｇで示した製造方法を用いて作製した平面型光導波路アレイモジュールの完成形を示す図である。図２Ｆ，Ｇで説明した、光素子アレイ１５と光導波路アレイ２６との光軸位置合せを行ない、光導波路アレイ２６を基板１７上に固定した後は、光コネクタ２１を光導波路アレイ２６より取り外す。また、光導波路アレイ２６と基板１７との固定は接着剤３３などを用いる。

図３Ａ，Ｂは、本発明の第二の実施例である、光素子に面発光素子アレイを用いた場合の平面型光導波路アレイモジュールの上面図及び断面図である。本例では、基板１７上に搭載するレーザ素子アレイ４０に、光が素子の面方向に出射される面発光素子アレイ４０を用い、光導波路アレイチャンネルのそれぞれ外端に位置する光導波路チャンネル１６に設けられた第一の光路変換ミラー１３とは別の、光導波路アレイの先端部に第二のミラー構造４２が形成された光導波路アレイ２６を接近する。その後は図２Ａ〜図２Ｆで示した製造方法と同様に、電極パッド１９、電気配線１８を介してバイアス２５を印加することによって面発光素子アレイ４０を駆動した状態で、面発光素子アレイ４０のそれぞれ外端に位置する光素子チャンネル１６からの光信号を、第二のミラー構造４２にて光路変換した後、光導波路アレイチャンネルのそれぞれ外端に位置する光導波路チャンネル１２、及び第一の光路変換ミラー１３を介して光ファイバ２２に入力する。その後、光ファイバに入力された光信号をモニタしながら光導波路アレイ２６をＸ，Ｙ、Ｚ方向に移動させながら面発光素子アレイ４０との光軸調芯を行ない、光信号２４が所望の値となる位置で光導波路アレイ２６を基板１７上の支持部材４１に固定する製造方法とする。光導波路アレイ２６を載置する基板１７との間に実装する支持部材４１は、面発光素子アレイ４０と光導波路アレイ２６とが所望の距離となる厚みを有し、材料として、光導波路アレイ２６と基板１７のそれぞれに対して同じ乃至中間の熱膨張係数を有することによって、実装時の熱膨張による位置ズレ等の影響を抑制できるため、有効である。

図４は、本発明の第三の実施例である、光素子に端面入射型受光素子アレイを用いた場合の平面型光導波路アレイモジュールの断面図である。本例では、電極パッド１９、電気配線１８を介してバイアス２５（ここでは逆バイアス）を印加することによって端面入射型受光素子アレイ５０を駆動した状態とする。そこで、光ファイバ２２から出力された光信号２４を光路変換ミラー１３、光導波路アレイチャンネルのそれぞれ外端に位置する光導波路チャンネルを介して端面入射型受光素子アレイ５０のそれぞれ外端に位置する光素子チャンネルに入力する。さらに、光素子チャンネルから出力される光電変換された電気信号５１をモニタしながら光軸調芯を行ない、電気信号５１が所望の値となる位置で光導波路アレイ２６を基板１７上に固定する製造方法としている。

図５は、本発明の第四の実施例である、光素子に面受光素子アレイを用いた場合の平面型光導波路アレイモジュールの断面図である。本例では、基板１７上に搭載する光素子アレイに、光を素子の面方向に入射する面型受光素子アレイ６０を用い、電極パッド１９、電気配線１８を介してバイアス２５（ここでは逆バイアス）を印加し、面型受光素子アレイ６０を駆動した状態とする。そこで、光ファイバ２２から出力された光信号２４を第一の光路変換ミラー１３、光導波路アレイチャンネルのそれぞれ外端に位置する光導波路チャンネル、及び光導波路アレイの先端部に設けた第二の光路変換ミラー１３を介し面型受光素子アレイ６０のそれぞれ外端に位置する光素子チャンネルに入力する。さらに、光素子チャンネルから出力される光電変換された電気信号５１をモニタしながら光軸調芯を行ない、電気信号５１が所望の値となる位置で光導波路アレイ２６を基板１７上の支持部材４１に固定する製造方法としている。

図６Ａ，Ｂは、本発明の第五の実施例である、光導波路アレイの上面にフレキシブルプリント回路基板を形成した形態の平面型光導波路アレイモジュールの上面図及び断面図である。

本例では、光導波路アレイ２６の上面に電気配線７１を形成したフレキシブルプリント回路基板７３を形成し、光導波路アレイチャンネルのそれぞれ外端に位置する光導波路チャンネル１２に設けた光路変換ミラー１３直上の、フレキシブルプリント回路基板表面に受光素子７０を搭載している。この構成においてレーザ素子アレイ７４のそれぞれ外端に位置する光素子チャンネル１６からの光信号を、光導波路アレイチャンネル１１のそれぞれ外端に位置する光導波路チャンネル１２および光路変換ミラー１３、さらにはフレキシブルプリント回路基板７３を介して受光素子７０に入力する。その後、受光素子７０で光電変換され、電気配線７１及び電極パッド７２を通して伝送された電気信号をモニタしながら光軸調芯を行ない、光導波路アレイ２６を基板１７上に固定する製造方法とする。本構成において、フレキシブルプリント回路基板７３は光導波路チャンネル１２より出射される信号光を通すため、レーザ素子アレイ７４の発光波長に対して少なくとも１０%以上の透過率を有する材料を用いる。また、受光素子７０は基板１７上に光導波路アレイ26及びフレキシブルプリント回路基板７３を搭載した後も、そのままレーザ素子アレイ７４のモニタＰＤとして用いることができる。

また、図７には光導波路アレイ及びフレキシブルプリント回路基板の一端にコネクタを実装した形態の平面型光導波路アレイモジュールを示す。本例では、光導波路アレイ２６の基板１７上に載置した端部の他端に光コネクタ８２を実装し、フレキシブルプリント回路基板７３の光信号モニタ用の受光素子７０が載置された部分の他端には電気コネクタ８０を実装する。これによって、信号入出力端子の取り外しが可能なレセプタクル型光モジュールとしての機能を成し、取扱いの簡便性が向上する。さらに図７のように、光導波路アレイ２６の光導波路チャンネル８１が、基板１７上実装部より離れた部分にて分離する構造とすることによって、各チャンネルの光信号を個別に取り出すことが可能な光モジュールを実現できる。

図８は、本発明の第六の実施例である、本発明の平面型光導波路アレイモジュールをボード上に構成した光電気混載回路の斜視図を示す。本例では、基板上にレーザ素子アレイを載置した、送信機としての第一の平面型光導波路アレイモジュール９１と、それに載置された光導波路アレイ２６がボード９０上に配線され、同ボード９０上の平面型光導波路アレイモジュール９１から離れた場所に、基板上に受光素子アレイを載置した、受信機としての第二の平面型光導波路アレイモジュール９２を実装した光電気混載回路としている。簡単な機能として、第一の平面型光導波路アレイモジュール９１と電気配線７１によって電気的に接続された集積回路９３からの信号が、第一の平面型光導波路アレイモジュール９１にて光電変換され、光信号が光導波路アレイ２６内を伝送する。その後、再度第一の平面型光導波路アレイモジュール９2で光電変換された電気信号が、電気配線７１を介して集積回路９４に伝達され、処理される。

本発明の第一の実施例である平面型光導波路アレイモジュールの上面図である。及び断面図である。本発明の第一の実施例である平面型光導波路アレイモジュールの断面図である。平面型光導波路アレイモジュールの配線部分である、光導波路アレイを示す図である。光導波路アレイチャンネルのそれぞれ外端に位置する光導波路チャンネルに、光路変換ミラー構造設けた形態を示す上面図である。光導波路アレイチャンネルのそれぞれ外端に位置する光導波路チャンネルに、光路変換ミラー構造設けた形態を示す断面図である。光導波路アレイチャンネルのそれぞれ外端に位置する光導波路チャンネルの外側に、位置合せ用のガイド穴を形成した際の上面図を示す。基板上に、光素子アレイを実装する形態を示す図である。光導波路アレイのガイド穴に光ファイバコネクタを取り付け、光素子アレイを載置した基板接近する形態を示す上面図である。光導波路アレイのガイド穴に光ファイバコネクタを取り付け、光素子アレイを載置した基板接近する形態を示す断面図である。図２Ａ〜図２Ｇで示した製造方法を用いて作製した平面型光導波路アレイモジュールの完成形を示す上面図である。図２Ａ〜図２Ｅで示した製造方法を用いて作製した平面型光導波路アレイモジュールの完成形を示す断面図である。本発明の第二の実施例である、光素子に面発光素子アレイを用いた場合の平面型光導波路アレイモジュールの上面図である。本発明の第二の実施例である、光素子に面発光素子アレイを用いた場合の平面型光導波路アレイモジュールの断面図である。本発明の第三の実施例である、光素子に端面入射型受光素子アレイを用いた場合の平面型光導波路アレイモジュールの断面図である。本発明の第四の実施例である、光素子に面受光素子アレイを用いた場合の平面型光導波路アレイモジュールの断面図である。本発明の第五の実施例である、光導波路アレイの上面にフレキシブルプリント回路基板を形成した形態の平面型光導波路アレイモジュールの上面図である。本発明の第五の実施例である、光導波路アレイの上面にフレキシブルプリント回路基板を形成した形態の平面型光導波路アレイモジュールの断面図である。光導波路アレイ及びフレキシブルプリント回路基板の一端にコネクタを実装した形態の平面型光導波路アレイモジュールを示す。本発明の第六の実施例である、本発明の平面型光導波路アレイモジュールをボード上に構成した光電気混載回路の斜視図を示す。平面型光導波路モジュールの従来方式の一例である、PLCモジュールの基本構成を示す。

符号の説明

１０…配線コア、１１…光導波路アレイチャンネル、１２,８１…光導波路チャンネル、１３,４２…光路変換ミラー、１４…クラッド層、１５…光素子アレイ、１６…光素子チャンネル、１７,１００…基板、１８,７１…電気配線、１９,７２…電極パッド、２１…光コネクタ、２２,１０４…光ファイバ、２４…信号光、２５…バイアス、２６…光導波路アレイ、３０…ガイド穴、３１…半田、３２…ガイドピン、３３…接着剤、４０…面発光レーザ素子アレイ、４１…支持部材、５０…端面入射型受光素子アレイ、５１…電気信号、６０…面入射型受光素子アレイ、７０,１０３…受光素子、７３…フレキシブルプリント回路基板、７４…端面発光型レーザ素子アレイ、８０…電気コネクタ、８２…光コネクタ、９０…ボード、９1,９２…平面型光導波路アレイモジュール、９３,９４…集積回路、１０１…発光素子、１０２…フィルタ、１０５…光導波路。

Claims

クラッド層に囲まれて該クラッド層よりも屈折率の高い材料からなる配線コアから構成された少なくとも２つの光導波路チャネルを有する第１の光導波路チャネルと、並置された前記第１の光導波路チャネルの最外側の一方および他方にそれぞれ並置されてなる一対の光導波路チャンネルを有する第２の光導波路チャンネルとが自在に曲げることが可能な材料で構成されたフレキシブル基板上に設けられた光導波路アレイを準備する工程と、
少なくとも２つの光素子が並置されてなる第１の光素子アレイと、前記第１の光素子アレイの最外側の一方および他方のそれぞれに並置された一対の光素子からなる第２の光素子アレイとが光モジュール基板上に設けられた光素子アレイを準備する工程とを有し、
前記第２の光導波路チャンネルのそれぞれの光導波路チャンネルは、その光導波路内を伝播する光を前記光導波路の進行方向に対して垂直方向に光路変換する第１のミラー構造を具備し、
前記第１および第２の光素子アレイをバイアス印加により駆動した状態で、前記光導波路アレイを前記光素子アレイに接近させて、前記第２の光素子アレイから出力され前記第１のミラー構造で光路変換された出力信号、または前記第１のミラー構造で光路変換され前記第２の光導波路チャンネルから出力された出力信号をモニタしながら前記第２の光導波路チャンネルと前記第２の光素子アレイとの光軸調芯を行なったのち、前記出力信号が所望の値となる位置で前記光導波路アレイを前記光モジュール基板上に固定することを特徴とする平面型光導波路アレイ光モジュールの製造方法。
前記第２の光導波路チャンネルの一方のチャネルと前記フレキシブル基板の一側端との間および前記第２の光導波路チャンネルの他方のチャネルと前記フレキシブル基板の他側端との間の前記フレキシブル基板上にそれぞれ設けられた位置合せ用のガイド穴を有し、
前記位置合せ用のガイド穴に嵌合するガイドピン構造を有する光ファイバコネクタを用いて、前記出力信号を前記第１のミラー構造を介してモニタすることを特徴とする請求項１記載の平面型光導波路アレイ光モジュールの製造方法。
前記第１および第２の光素子アレイが、バイアス印加により発光するレーザ素子で構成されていることを特徴とする請求項１記載の平面型光導波路アレイ光モジュールの製造方法。
前記光素子アレイが、入射した光信号を電気信号に変換する受光素子アレイであり、
前記第１のミラー構造で光路変換され前記第２の光導波路チャンネルから出力された光信号が前記受光素子アレイで電気信号に光電変換され、前記電気信号をモニタしながら前記第２の光導波路チャンネルと前記第２の光素子アレイとの光軸調芯を行なうことを特徴とする請求項１記載の平面型光導波路アレイ光モジュール製造方法。
前記第１のミラー構造で光路変換された光を受光する受光素子が搭載され、前記受光素子と電気的に接続された電気配線とが設けられ、前記フレキシブル基板とその一部領域で接するように積層された別のフレキシブル基板をさらに有し、
前記第１および第２の光素子アレイがバイアス印加により発光するレーザ素子アレイであり、
前記受光素子で光電変換された電気信号をモニタしながら前記第２の光導波路チャンネルと前記第２の光素子アレイとの光軸調芯を行なったのち、前記出力信号が所望の値となる位置で前記光導波路アレイを前記光モジュール基板上に固定することを特徴とする請求項１記載の平面型光導波路アレイ光モジュールの製造方法。
前記フレキシブル基板および前記別のフレキシブル基板の材料は、前記レーザ素子アレイの発光波長に対して少なくとも１０％以上の透過率を有することを特徴とする請求項５記載の平面型光導波路アレイ光モジュールの製造方法。
前記光導波路アレイは、ポリマ材料を用いて形成されていることを特徴とする請求項１記載の平面型光導波路アレイ光モジュールの製造方法。
前記光導波路アレイと、前記光モジュール基板との間に、前記光導波路アレイと前記光モジュール基板のそれぞれに対して同じ、または中間の熱膨張係数を有する材料で構成された支持部材が載置されていることを特徴とする請求項１記載の平面型光導波路アレイ光モジュールの製造方法。
クラッド層に囲まれて該クラッド層よりも屈折率の高い材料からなる配線コアから構成された少なくとも２つの光導波路チャネルを有する第１の光導波路チャネルと、並置された前記第１の光導波路チャネルの最外側の一方および他方にそれぞれ並置されてなる一対の光導波路チャンネルを有する第２の光導波路チャンネルとが自在に曲げることが可能な材料で構成されたフレキシブル基板上に設けられた光導波路アレイを準備する工程と、
少なくとも２つの光素子が並置されてなる第１の光素子アレイと、前記第１の光素子アレイの最外側の一方および他方のそれぞれに並置された一対の光素子からなる第２の光素子アレイとが光モジュール基板上に設けられた光素子アレイを準備する工程とを有し、
前記第２の光導波路チャンネルの入力端に、前記光モジュール基板に対して垂直な方向から入出力する光を前記光モジュール基板に対して水平方向に光路変換し、前記第２の光導波路チャンネルの光導波路内を伝播させるための第２のミラー構造を有し、
前記第２のミラー構造を経由して前記第１のミラー構造で光路変換された出力信号をモニタしながら前記第２の光導波路チャンネルと前記第２の光素子アレイとの光軸調芯を行なったのち、前記出力信号が所望の値となる位置で前記光導波路アレイを前記光モジュール基板上に固定することを特徴とする平面型光導波路アレイ光モジュールの製造方法。
前記第１および第２の光素子アレイが、光が素子の面方向に出射される面発光素子アレイであることを特徴とする請求項９記載の平面型光導波路アレイ光モジュールの製造方法。
前記第１および第２の光素子アレイが、入射した光信号を電気信号に変換する受光素子アレイであることを特徴とする請求項９記載の平面型光導波路アレイ光モジュールの製造方法。
クラッド層に囲まれて該クラッド層よりも屈折率の高い材料からなる配線コアから構成された少なくとも２つの光導波路チャネルを有する第１の光導波路チャネルと、
並置された前記第１の光導波路チャネルの最外側の一方および他方にそれぞれ並置され、その光導波路内を伝播する光を前記光導波路の進行方向に対して垂直方向に光路変換する第１のミラー構造を具備してなる一対の光導波路チャンネルを有する第２の光導波路チャンネルとが搭載された第１のフレキシブル基板と、
前記第１のミラー構造で光路変換された光を受光する受光素子と、前記受光素子と電気的に接続された電気配線とが設けられた第２のフレキシブル基板と、
前記第１のフレキシブル基板と前記第２のフレキシブル基板とがその一部領域で接するように積層された光導波路アレイと、
少なくとも２つの光素子が並置されてなる第１の光素子アレイと、前記第１の光素子アレイの最外側の一方および他方のそれぞれに並置された一対の光素子からなる第２の光素子アレイとが光モジュール基板上に設けられた光素子アレイとを有し、
前記第１および第２の光素子アレイがバイアス印加により発光するレーザ素子アレイであり、
前記第１のミラー構造の光路を含む領域の、前記第２のフレキシブル基板上に前記受光素子が設けられていることを特徴とする平面型光導波路アレイ光モジュール。
前記光モジュール基板上に載置された前記第１のフレキシブル基板の端部が光コネクタに実装され、
前記受光素子が載置された前記第２のフレキシブル基板の端部が電気コネクタに実装されていることを特徴とする請求項１２記載の平面型光導波路アレイ光モジュール。
前記光導波路アレイの各光導波路チャンネルが、前記光モジュール基板より離れた部分にて分離されていることを特徴する請求項１３記載の平面型光導波路アレイ光モジュール。