JP2012068533A - 導波路型光素子を収納するための筐体および光部品 - Google Patents

Abstract

【課題】導波路型光素子を、熱応力および機械的外力による光学特性の劣化を抑制して収納することのできる筐体を提供すること。
【解決手段】筐体２００は、底部２０１と、底部２０１の４辺に設けられた第１〜第４の側部２０２Ａ〜２０２Ｄと、第１の側部２０２Ａ及び第１の側部２０２Ａに対向する第２の側部２０２Ｂにそれぞれ固定された、第１の保持部材２０３Ａ及び第２の保持部材２０３Ｂとを備える。第１の保持部材２０３Ａは、底部２０１に平行に配置される第２の導波路型光素子２１２と嵌合する溝部２０３Ａ’を有する。第２の保持部材２０３Ｂも同様である。第２の保持部材２０３Ｂは、第２の側部２０２Ｂに設けられた凹部２０３Ｂ’に固定される。この際、接着剤による接着固定または溶接固定を用いることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、導波路型光素子を収納するための筐体および光部品に関する。

光通信システムの高度化に伴い、高機能な光モジュール（光部品）の需要が高まっている。導波路型光素子は、基板上に光導波路を形成することによって様々な光波回路を実現することができ、光モジュールの構成部品として用いられている。光モジュールの更なる高機能化のために、異なる機能を有する導波路型光素子を集積化したり、レンズ・空間位相変調器等の空間光学系部品と導波路型光素子とを集積化したハイブリッド光モジュールが実現されている。具体的な光モジュールの例としては、（１）アレイ導波路格子（ＡＷＧ）と可変光減衰器（ＶＯＡ）を異なる平面光波回路（ＰＬＣ）基板上に形成した後、それらを光結合したＶ−ＡＷＧモジュール、（２）石英系ガラスとニオブ酸リチウム（ＬＮ）のように異なる材料で構成された導波路型光素子を光結合したＲＺ−ＤＱＰＳＫ（Ｒｅｔｕｒｎ ｔｏ Ｚｅｒｏ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）モジュール、（３）空間位相変調器であるＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）とＰＬＣとを光結合したＴＯＤＣ（Ｔｕｎａｂｌｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ）モジュール等が挙げられる。

ハイブリッド光モジュールは、機械的な振動や衝撃などの外力による影響を低減するため、ＰＬＣ等の導波路型光素子をマウント上に固定して作製されるが、導波路型光素子・マウント間の熱膨張係数の差により発生する熱応力の問題がある。特許文献１には、複数のＰＬＣチップが接続された素子をマウントに固定した光モジュールにおいて、ＰＬＣチップ接続部に対する熱応力を軽減する技術が開示されている。図１（特許文献１の図１に対応）を参照して説明すると、特許文献１のハイブリッド光モジュールは、ＰＬＣチップ２とＰＬＣチップ３が突き合わせ接続（バットジョイント）されており、ＰＬＣチップ２がマウント１の凸部に直接固定されている。ＰＬＣチップ３はマウント１から浮いており、これにより、ＰＬＣチップ３とマウント１との間の熱膨張の差に起因する熱応力を抑制し、ＰＬＣチップ接続部における結合損失を低減している。ＰＬＣチップ３とマウント１との間には充填材１４が充填されており、ＰＬＣチップ３は、マウント１に設けられた保持用凸部１０の側面に塗布された弾性接着剤９ａ、９ｂによりさらに保持されている。当該構成により、ＰＬＣチップ接続部の結合損失に最も影響する方向である、基板に垂直な方向に対して機械的な振動や衝撃が加わっても、ＰＬＣチップ３が上下方向に変動しないようにしている。

特開２００９−１７５３６４号公報

しかしながら、熱応力の十分な軽減を確保しながら、且つ、ＰＬＣチップ３に対して機械的な振動等が加わった場合に光モジュールの光学特性を劣化させないように弾性接着剤９ａ、９ｂ及び充填材１４を最適化するのは容易でなく、さらなる改善が望まれている。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、導波路型光素子を、熱応力および機械的外力による光学特性の劣化を抑制して収納することのできる筐体を提供することにある。また、本発明の目的は、そのような筐体に導波路型光素子を収納した光部品を提供することにある。

なお、上述の説明では、ハイブリッド光モジュールを例に挙げたが、本発明は、基板上に光導波路を形成した光波回路である導波路型光素子一般に適用できる筐体を意図している。

このような目的を達成するために、本発明の第１の態様は、導波路型光素子を収納するための筐体であって、底部と、前記底部の少なくとも１辺に設けられた少なくとも１つの側部と、前記少なくとも１つの側部に固定された少なくとも１つの保持部材とを備え、前記保持部材は、前記底部に平行に配置される導波路型光素子と嵌合する溝部を有し、前記底部に垂直な側面で、前記少なくとも１つの側部に設けられた凹部に接着固定または溶接固定されていることを特徴とする。

また、本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記凹部が、前記保持部材の位置を調整してから接着固定または溶接固定することができる大きさを有することを特徴とする。

また、本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様において、前記保持部材に、前記溝部の長さが、前記凹部に固定されている部分の長さよりも短くなるように切欠きが設けられていることを特徴とする。

また、本発明の第４の態様は、第１から第３のいずれかの態様において、前記凹部が仕切り板を有し、前記保持部材は、前記仕切り板とかみ合う仕切り溝を有することを特徴とする。

また、本発明の第５の態様は、第１から第４のいずれかの態様の筐体と、前記保持部材の前記溝部に嵌合して保持された導波路型光素子とを備える光部品であって、前記導波路型光素子は、前記溝部の底との間に隙間を設けて嵌合していることを特徴とする。

また、本発明の第６の態様は、第１から第４のいずれかの態様の筐体と、前記保持部材の前記溝部に嵌合して保持された導波路型光素子とを備える光部品であって、記導波路型光素子の熱膨張係数と前記筐体の熱膨張係数が異なることを特徴とする。

本発明によれば、底部と側部を有する筐体において、底部に平行に配置される導波路型光素子と嵌合する溝部を有する保持部材を、当該保持部材の当該底部に垂直な側面で、側部に設けられた凹部に接着固定または溶接固定することにより、導波路型光素子を、熱応力および機械的外力による光学特性の劣化を抑制して収納することができる。

従来のハイブリッド光モジュールを示す図である。 本発明の実施形態１に係る筐体を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＩＩＢ―ＩＩＢ線に沿った断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＩＩＣ―ＩＩＣ線に沿った断面図である。 保持部材近傍の拡大図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＩＩＩＢ―ＩＩＩＢ線に沿った断面図である。 実施形態１の変形形態に係る筐体を示す図である。 （Ａ）は実施形態１に係る筐体の保持部材近傍の拡大図であり、（Ｂ）は実施形態２に係る筐体の保持部材近傍の拡大図である。 （Ａ）は実施形態３に係る筐体の保持部材近傍の拡大図を示す図であり、（Ｂ）〜（Ｄ）はその断面図である。 本発明に係る保持部材の作製方法を説明するための図である。

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。

（実施形態１）
図２に、本発明の実施形態１に係る筐体を示す。筐体２００は、底部２０１と、底部２０１の４辺に設けられた第１〜第４の側部２０２Ａ〜２０２Ｄと、第１の側部２０２Ａ及び第１の側部２０２Ａに対向する第２の側部２０２Ｂにそれぞれ固定された、第１の保持部材２０３Ａ及び第２の保持部材２０３Ｂとを備える。説明のため、筐体２００と熱膨張率係数が近い材料で構成された第１の導波路型素子２１１が底部２０１に設けられた凸部２０１Ａに固定され、第１の導波路型光素子２１１に突き合わせ接続された第２の導波路型光素子２１２が底部２０１から浮いている場合を例として取り上げるが、本発明の筐体をこのような用途に限定する意図はない。

図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＩＩＢ―ＩＩＢ線に沿った断面図である。第１の保持部材２０３Ａは、底部２０１に平行に配置される第２の導波路型光素子２１２と嵌合する溝部２０３Ａ’を有する。第２の保持部材２０３Ｂも同様である。このような構成により、第２の導波路型光素子２１２は、長手方向には自由に動くことができる一方で、縦方向および横方向においては固定されており、縦横双方の振動耐性を確保することができる。溝部２０３Ａ’の幅は、第２の導波路型光素子２１２が長手方向に摺動可能な大きさであることが必要であることを付記しておく。

図３を参照して保持部材についてさらに詳細に説明する。ここでは、第２の保持部材２０３Ｂについて説明するが、第１の保持部材２０３Ａに関しても同様である。第２の保持部材２０３Ｂは、第２の側部２０２Ｂに設けられた凹部２０２Ｂ’に固定される。この際、接着剤による接着固定または溶接固定を用いることができるが、第２の保持部材２０３Ｂの位置を調整してから接着固定または溶接固定することにより、横方向、縦方向双方のトレランスを確保することができる。長手方向は固定していないのでトレランスの問題は生じない。換言すると、凹部２０２Ｂ’は、第２の保持部材２０３Ｂの位置を調整してから接着固定または溶接固定することができる大きさを有することが好ましい。

また、上述の説明は、第２の導波路型光素子２１２を両側面から保持部材により保持する例であったが、図４に示すようなものも考えられる。長手方向の第３の側部２０２Ｃに保持部材２０３Ｃが固定されており、第２の導波路型光素子２１２の一端と嵌合する。この際、溝部２０３Ｃ’の底との間に隙間を設けて嵌合させると、導波路型光素子２１２と底部２０１の熱膨張差による長手方向の伸び縮みによる応力を回避することができる。

（実施形態２）
図５（Ｂ）に、実施形態２に係る筐体の保持部材近傍の拡大図を示す。図５（Ａ）は、比較のため、実施形態１に係る筐体の保持部材近傍の拡大図を示したものである。実施形態２に係る筐体の第２の保持部材２０３Ｂには、切欠きが設けられており、これにより、溝部の長さが、第２の側部２０２Ｂの凹部に接着剤２０４により接着固定されている部分の長さよりも短くなる。切欠きがあることにより、図５（Ａ）に示すような表面張力による接着剤２０４の回り込みを防止することができる。回り込みが発生すると、保持部材２０３Ｂと導波路型光素子２１２が接着固定されてしまい、長手方向への摺動性が失われてしまう。

（実施形態３）
図６（Ａ）に、実施形態３に係る筐体の保持部材近傍の拡大図を示す。実施形態３に係る筐体の第２の側部２０２Ｂの凹部２０２Ｂ’には仕切り板６１０が設けられ、また、第２の保持部材２０３Ｂには、この仕切りにかみ合う様に設けられた仕切り溝６２０が設けられている。仕切り溝６２０は、溝部２０３Ｂ’が設けられた面と対向する面に設けられる。この仕切り板６１０に仕切り溝６２０を接着剤２０４により接着固定、或いは溶接固定することにより、接着面積を増加、或いは溶接固定部の固定箇所を増やすことができる。従って、前述の実施形態よりも保持部材の固定強度を増すことができる。本図では、仕切り板、及び仕切り溝は一組設けただけであるが、固定強度を更に増す為に、加工上問題の無い範囲で複数組を設けて固定を行っても、もちろん良い。

（作製方法）
最後に、図７を参照して本発明に係る保持部材の作製方法を説明する。保持部材は切削（ダイシング）により簡易に作製可能である。材質は、ＰＬＣのシリコン基板とほぼ同じ熱膨張係数を有するパイレックスガラスが好ましい。

まず、横方向にダイサーで切削を行う（図７（１））。次に、縦方向にダイサーで切削を行う（図７（２））。最後に、個別部材を切り出す（図７（３））。

尚、本図では特に実施形態２での保持部材の作製方法について説明したが、実施形態３に係る保持部材を作製する場合には、裏面からの仕切り溝形成工程を工程（２）と工程（３）の間に行えばよい。

２００ 筐体
２０１ 底部
２０１Ａ 凸部
２０２Ａ、２０２Ｂ、２０２Ｃ、２０２Ｄ 側部
２０２Ａ’、２０２Ｂ’ 凹部
２０３Ａ、２０３Ｂ、２０３Ｃ 保持部材
２０３Ａ’、２０３Ｂ’、２０３Ｃ’ 溝部
２０４ 接着剤
２１１、２１２ 導波路型光素子
６１０ 仕切り板
６２０ 仕切り溝

Claims (6)

1. 導波路型光素子を収納するための筐体であって、
   底部と、
   前記底部の少なくとも１辺に設けられた少なくとも１つの側部と、
   前記少なくとも１つの側部に固定された少なくとも１つの保持部材と
   を備え、
   前記保持部材は、前記底部に平行に配置される導波路型光素子と嵌合する溝部を有し、前記底部に垂直な側面で、前記少なくとも１つの側部に設けられた凹部に接着固定または溶接固定されていることを特徴とする筐体。
2. 前記凹部は、前記保持部材の位置を調整してから接着固定または溶接固定することができる大きさを有することを特徴とする請求項１に記載の筐体。
3. 前記保持部材に、前記溝部の長さが、前記凹部に固定されている部分の長さよりも短くなるように切欠きが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の筐体。
4. 前記凹部は仕切り板を有し、前記保持部材は、前記仕切り板とかみ合う仕切り溝を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の筐体。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の筐体と、
   前記保持部材の前記溝部に嵌合して保持された導波路型光素子と
   を備える光部品であって、
   前記導波路型光素子は、前記溝部の底との間に隙間を設けて嵌合していることを特徴とする光部品。
6. 請求項１〜４のいずれかに記載の筐体と、
   前記保持部材の前記溝部に嵌合して保持された導波路型光素子と
   を備える光部品であって、
   前記導波路型光素子の熱膨張係数と前記筐体の熱膨張係数が異なることを特徴とする光部品。