JP2014038199A - Optical module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光モジュールに関し、より詳細には、光ファイバとの接続を考慮して小型化を図った光モジュールに関する。 The present invention relates to an optical module, and more particularly to an optical module that is miniaturized in consideration of connection with an optical fiber.
近年、通信トラフィックの増大に伴い、幹線系の光伝送ネットワークにおいては、光ファイバ1本当たりに、より多くのデータを伝送する大容量伝送が求められている。これを実現する手段として、周波数利用効率の向上と長距離伝送とを実現するための多値変調技術およびデジタルコヒーレント受信技術が注目されている。多値変調方式においては、光の位相を考慮した高機能な光変調器の実現が必須となる。 In recent years, with an increase in communication traffic, high-capacity transmission for transmitting more data per optical fiber is required in a trunk optical transmission network. As means for realizing this, a multi-level modulation technique and a digital coherent reception technique for realizing improvement of frequency utilization efficiency and long-distance transmission have attracted attention. In the multi-level modulation method, it is essential to realize a high-performance optical modulator in consideration of the phase of light.
光変調器とは、電気信号を光の強弱信号などに変換する、光通信の基幹デバイスの一つであり、一般に高速・低損失・低消費電力・小型・高信頼性が求められている。光変調器を実現する方式は、直接変調方式と外部変調方式とに分類される。高速・基幹ネットワークにおいては、高速性と長距離伝送性といった点から、外部変調方式が主流である。外部変調方式を適用した光変調器においては、電気光学効果(以下、EOという)を利用したLiNbO3(ニオブ酸リチウム、以下、LNという)などの誘電体材料、半導体材料または有機材料、電界吸収効果を用いた半導体材料などが用いられている。 An optical modulator is one of optical communication basic devices that converts an electric signal into a light intensity signal, and generally requires high speed, low loss, low power consumption, small size, and high reliability. Methods for realizing the optical modulator are classified into a direct modulation method and an external modulation method. In high-speed and backbone networks, the external modulation method is the mainstream in terms of high speed and long-distance transmission. In an optical modulator to which an external modulation method is applied, a dielectric material such as LiNbO 3 (lithium niobate, hereinafter referred to as LN) using an electro-optic effect (hereinafter referred to as EO), a semiconductor material or an organic material, electroabsorption The semiconductor material etc. which used the effect are used.
一方、多値変調方式の光変調器においては、光の偏波などを積極的に利用する必要があるため、それらを分波・合波する受動的な光回路を備える必要がある。しかしながら、LN、半導体材料の光学的特性は、ガラス材料と比較して、低損失性、光ファイバとの接続性の観点から劣るため、機能向上に課題があった。 On the other hand, in a multi-level modulation type optical modulator, since it is necessary to actively use the polarization of light, it is necessary to provide a passive optical circuit for demultiplexing and multiplexing them. However, since the optical characteristics of LN and semiconductor materials are inferior to those of glass materials in terms of low loss and connectivity with optical fibers, there has been a problem in improving functions.
受動的な光回路を、低損失で実現するデバイスとして、石英ガラスをSi基板などの上に堆積させた平面光波回路(Planer Lightwave circuit、以下、PLCという)が知られている。石英ガラス系材料からなる石英PLCの優れた光学的特性を利用し、石英PLCと、LN等の誘電体材料または半導体材料、有機材料などからなる光機能部材とを組み合わせる技術が注目されている。 As a device for realizing a passive optical circuit with low loss, a planar lightwave circuit (hereinafter referred to as PLC) in which quartz glass is deposited on a Si substrate or the like is known. A technique in which quartz PLC is combined with an optical functional member made of a dielectric material such as LN, a semiconductor material, an organic material, or the like, using the excellent optical characteristics of quartz PLC made of a quartz glass-based material has attracted attention.
このような光変調器においては、石英PLCのチップと光機能部材のチップとの間の光入出力部が、適切に接続されて一体化されている。2つ以上のチップを集積したものを、1つのデバイス(以下、マルチチップ集積デバイスという)として扱い、外部との光入出力を行う光ファイバとマルチチップ集積デバイスとを接続する。マルチチップ集積デバイスを用いた光変調器の代表的な例としては、石英PLCとLN導波路とを組み合わせた変調器(以下、石英−LN変調器という)が知られている。 In such an optical modulator, the optical input / output unit between the quartz PLC chip and the optical functional member chip is appropriately connected and integrated. A device in which two or more chips are integrated is handled as one device (hereinafter referred to as a multi-chip integrated device), and an optical fiber that performs optical input / output with the outside is connected to the multi-chip integrated device. As a typical example of an optical modulator using a multichip integrated device, a modulator combining a quartz PLC and an LN waveguide (hereinafter referred to as a quartz-LN modulator) is known.
ここで、マルチチップ集積デバイスを通信装置内のボードに搭載する際、一般的に、信頼性、ガスバリア性などの観点から、金属、セラミックなどからなるパッケージ、ケースなどに収容している。光ファイバとマルチチップ集積デバイスとは、ガラスなどからなるファイバ接続部品により接着固定される方法が一般的である。光ファイバは、パッケージまたはケースのパイプ部を貫通して、マルチチップ集積デバイスと接続される。光ファイバに金属皮膜を付したメタルコートファイバを用いて、パイプ部をハンダ封止したり、光ファイバを接着剤などにより固定するなどして、封止することが多い。 Here, when a multichip integrated device is mounted on a board in a communication apparatus, it is generally accommodated in a package or case made of metal, ceramic, etc. from the viewpoint of reliability, gas barrier properties, and the like. In general, an optical fiber and a multichip integrated device are bonded and fixed by a fiber connecting part made of glass or the like. The optical fiber passes through the pipe portion of the package or case and is connected to the multichip integrated device. In many cases, a metal-coated fiber having a metal coating on an optical fiber is used to seal the pipe portion by soldering or fixing the optical fiber with an adhesive or the like.
図1は、従来の石英−LN変調器の構成を示す上面図である。図2は、LN変調器の光導波路に沿って切断した断面図である。石英−LN変調器10は、両端部に石英PLC13a,13bを接続したLN変調器12を、パッケージ11に収容している。光ファイバ14a,14bは、接続用端面21a,21bにおいて、ファイバ接続部品20a,20bにより、石英PLC13a,13bに接続され、パッケージ11のパイプ部22a,22bに固定されている。なお、補強板15a〜15fは、ファイバ接続部品と石英PLCとの接続、石英PLCとLN変調器との接続において、接着面積を確保して、接続を強固にするためのガラスブロックである。
FIG. 1 is a top view showing a configuration of a conventional quartz-LN modulator. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the optical waveguide of the LN modulator. In the quartz-
LN変調器12には、光導波路に沿って電極が形成されており、光信号が透過する光導波路に電界を印加することにより、光信号を変調する。LN変調器のEO効果を十分に引き出すためには、光導波路に沿った電極を数cm設ける必要があり、必然的にLN変調器12の光軸方向の長さも数cm程度以上になる。
The
また、パッケージ11に使用される金属材料と、マルチチップ集積デバイスに使用されるガラス材料、半導体材料等とは、熱膨張係数が異なる。このため、温度変化が起こると各材料の熱膨張の大きさが異なってくるので、温度変化に応じた熱応力に起因して、光ファイバ自体または光ファイバを固定する部材に新たな力が加わり、機械的信頼性が低下するという問題があった。
Further, the metal material used for the
そこで、光デバイスとの接続部とパイプ部との間で、光ファイバを一定の長さ座屈させ、温度変化に伴う機械的信頼性の低下を軽減する構造が提案されている(例えば、特許文献1参照)。図1を例にすると、光ファイバ14a,14bに、一定の長さ座屈させたファイバ余長部23a,23bを設ける。従って、パッケージ11は、LN変調器12の光軸方向に沿った長さに加えて、ファイバ余長部23a,23bを設ける必要があり、さらに長尺化する必要がある。また、このような長尺化した石英−LN変調器10を、通信装置内のボードに搭載する際、他のデバイスとの接続において、実装上の制約が大きくなるという問題もあった。
Therefore, a structure has been proposed in which an optical fiber is buckled to a certain length between a connection portion with an optical device and a pipe portion to reduce a decrease in mechanical reliability due to a temperature change (for example, a patent) Reference 1). Taking FIG. 1 as an example, the
本発明の目的は、マルチチップ集積デバイスを実装した光モジュールであっても、光ファイバとの接続を考慮して小型化を図った光モジュールを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an optical module that is miniaturized in consideration of connection with an optical fiber even if it is an optical module on which a multichip integrated device is mounted.
このような目的を達成するために、第1の態様は、平面光波回路(PLC)と光機能部材とから構成されたマルチチップ集積デバイスをパッケージに収容した光モジュールにおいて、前記PLCは、光ファイバを接続するための光導波路を備え、前記光機能部材に形成された光導波路の導波路面とは反対の面で前記光機能部材と接続され、前記光機能部材に形成された光導波路の導波路端部と、前記PLCに形成された光導波路の導波路端部とには、それぞれの光導波路間を光学的に結合する折り返し機構が設けられ、前記光ファイバは、前記PLCの光導波路の導波路端部のうち、前記折り返し機構が設けられた導波路端部とは反対側の導波路端部において接続され、前記パッケージの対向する面から取り出されることを特徴とする。 In order to achieve such an object, a first aspect is an optical module in which a multichip integrated device composed of a planar lightwave circuit (PLC) and an optical functional member is housed in a package, wherein the PLC is an optical fiber. And an optical waveguide connected to the optical functional member on a surface opposite to the waveguide surface of the optical waveguide formed on the optical functional member, and guiding the optical waveguide formed on the optical functional member. A folding mechanism for optically coupling the optical waveguides is provided at the waveguide end and the waveguide end of the optical waveguide formed in the PLC, and the optical fiber is an optical waveguide of the PLC. Of the waveguide end portions, the waveguide end portion is connected to the waveguide end portion opposite to the waveguide end portion provided with the folding mechanism, and is taken out from the opposing surface of the package.
第2の態様は、平面光波回路(PLC)と光機能部材とから構成されたマルチチップ集積デバイスをパッケージに収容した光モジュールにおいて、前記PLCは、光ファイバを接続するための光導波路を備え、前記光機能部材に形成された光導波路の導波路面とは反対の面で前記光機能部材と接続され、前記光機能部材に形成された光導波路の導波路端部と、前記PLCに形成された光導波路の導波路端部とには、それぞれの光導波路間を光学的に結合する折り返し機構が設けられ、前記PLCのうち第1のPLCには、前記光機能部材に形成された光導波路と光ファイバとを接続するための光導波路が形成され、前記PLCのうち第2のPLCには、前記光機能部材に形成された2本の光導波路を折り返し接続する光導波路が形成され、前記光ファイバは、前記第1のPLCの光ファイバを接続するための光導波路に接続され、前記パッケージの同一の面から取り出されることを特徴とする。 A second aspect is an optical module in which a multichip integrated device composed of a planar lightwave circuit (PLC) and an optical functional member is housed in a package, wherein the PLC includes an optical waveguide for connecting an optical fiber, Connected to the optical functional member on the surface opposite to the waveguide surface of the optical waveguide formed on the optical functional member, and formed on the PLC and the waveguide end portion of the optical waveguide formed on the optical functional member. The optical waveguide end portion of the optical waveguide is provided with a folding mechanism that optically couples the optical waveguides, and the first PLC of the PLCs includes an optical waveguide formed on the optical functional member. An optical waveguide for connecting the optical fiber to the optical fiber is formed, and the second PLC of the PLC is formed with an optical waveguide for connecting the two optical waveguides formed on the optical functional member in a folded manner. Optical fiber, said first connected to the optical waveguide for connecting optical fibers of PLC, characterized in that it is taken from the same surface of the package.
第3の態様は、平面光波回路(PLC)と光機能部材とから構成されたマルチチップ集積デバイスをパッケージに収容した光モジュールにおいて、前記PLCは、第1の光ファイバを接続するための光導波路を備え、前記光機能部材に形成された光導波路の導波路面とは反対の面で前記光機能部材と接続され、前記光機能部材に形成された光導波路の導波路端部と、前記PLCに形成された光導波路の導波路端部とには、それぞれの光導波路間を光学的に結合する折り返し機構が設けられ、前記折り返し機構と反対側のPLCの端部に、前記第1の光ファイバを接続するための第1の接続部品を備え、前記光機能部材の一の端部と反対側の端部において、前記光機能部材に形成された光導波路と第2の光ファイバとを接続するための第2の接続部品を備え、前記第1および第2の光ファイバが前記パッケージの同一の面から取り出されることを特徴とする。 A third aspect is an optical module in which a multichip integrated device composed of a planar lightwave circuit (PLC) and an optical functional member is accommodated in a package, wherein the PLC is an optical waveguide for connecting a first optical fiber. A waveguide end portion of the optical waveguide formed on the optical functional member, connected to the optical functional member on a surface opposite to the waveguide surface of the optical waveguide formed on the optical functional member, and the PLC A folding mechanism for optically coupling between the optical waveguides is provided at the waveguide end of the optical waveguide formed on the optical waveguide, and the first light is provided at the end of the PLC opposite to the folding mechanism. A first connecting component for connecting a fiber is provided, and an optical waveguide formed on the optical functional member is connected to a second optical fiber at an end opposite to one end of the optical functional member. Second connection to do Comprises a component, said first and second optical fibers is equal to or taken from the same surface of the package.
以上説明したように、本発明によれば、従来、石英PLCとパイプ部との間に設けていたファイバ余長部が不要となり、パッケージの長手方向の短尺化を図ることができる。 As described above, according to the present invention, the extra fiber length portion conventionally provided between the quartz PLC and the pipe portion becomes unnecessary, and the length of the package in the longitudinal direction can be shortened.
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。本実施形態においては、石英−LN変調器を実装する光モジュールを例に説明するが、LN変調器の両端部または片端部に平面光波回路(PLC)を接続した光機能部材が一体化されたマルチチップ集積デバイスであれば、これに限られない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, an optical module on which a quartz-LN modulator is mounted will be described as an example. However, an optical functional member in which a planar lightwave circuit (PLC) is connected to both ends or one end of the LN modulator is integrated. If it is a multichip integrated device, it will not be restricted to this.
図3に、本発明の第1の実施形態にかかる光モジュールの構成を示す。石英−LN変調器110は、石英PLC113a,113bを接続したLN変調器112が一体化されたマルチチップ集積デバイスであり、パッケージ111に収容されている。石英PLC113a,113bは、LN変調器112の両端部付近において、LN変調器112に形成された光導波路の導波路面(上面)とは反対の面(下面)に接続されている。図2に示した従来の構成と比較すると、LN変調器に接続された石英PLCを、LN変調器の端部において下面に折り込むように接続している。
FIG. 3 shows the configuration of the optical module according to the first embodiment of the present invention. The quartz-
石英PLC113a,113bとLN変調器112の導波路端部のそれぞれには、折り返し機構が設けられており、LN変調器112に形成された光導波路と石英PLC113a,113bに形成された光導波路とが、光学的に結合されている。石英PLC113a,113bに形成された光導波路は、折り返し機構が設けられた導波路端部の反対側の導波路端部において、ファイバ接続部品120a,120bを介して、光ファイバ114a,114bと接続される。
Each of the
光ファイバ114aは、石英PLC113bとの接続部品であるファイバ接続部品120bと、対向する遠い方のパイプ部122aとに固定され、光ファイバ114bは、ファイバ接続部品120aと、対向する遠い方のパイプ部122bに固定される。その結果、光ファイバ114a,114bは、パッケージ111の長手方向で対向するそれぞれの面から取り出される。
The
従来は、石英PLCにおいて、石英−LN変調器の接続面と、ファイバ接続部品の接続面とが対向する別々の面(PLC両端に存在)であった。第1の実施形態では、LN変調器の下面に接続された石英PLCによって形成された空間において、ファイバ接続部品を、石英PLCと接続することにより、以下のような顕著な作用効果を奏する。 Conventionally, in a quartz PLC, the connection surface of the quartz-LN modulator and the connection surface of the fiber connection component are separate surfaces (existing at both ends of the PLC). In the first embodiment, in the space formed by the quartz PLC connected to the lower surface of the LN modulator, by connecting the fiber connection component to the quartz PLC, the following significant effects can be obtained.
(1)後述する折り返し機構により、従来、石英PLCとパイプ部との間に設けていたファイバ余長部が不要となる上に、LN変調器と同一平面上に接続されていた石英PLCが、LN変調器の下面に設置されるので、パッケージの長手方向の短尺化を図ることができる。例えば、一実施例では、140mm程度のパッケージを100mm程度に短縮することができる。 (1) By using a folding mechanism described later, an extra fiber length portion conventionally provided between the quartz PLC and the pipe portion becomes unnecessary, and the quartz PLC that is connected on the same plane as the LN modulator is Since it is installed on the lower surface of the LN modulator, the length of the package can be shortened. For example, in one embodiment, a package of about 140 mm can be shortened to about 100 mm.
(2)従来、出来る限りファイバ接続部品の大きさを小さくするために、光ファイバを小型のキャピラリと一体化した小型のファイバ接続部品などにより接続することが行われていた(例えば、特許文献1、非特許文献1参照)。第1の実施形態によれば、ファイバ接続部品の長さは、パッケージの長さに影響を与えないため、小型部品で接続する必要がない。また、小型部品で接続するためには、信頼性を確保するための複雑な設計と実装作業が必要であったが、第1の実施形態によれば、その必要もなく、信頼性を維持することができる。 (2) Conventionally, in order to reduce the size of the fiber connecting component as much as possible, the optical fiber is connected by a small fiber connecting component integrated with a small capillary (for example, Patent Document 1). Non-Patent Document 1). According to the first embodiment, since the length of the fiber connecting component does not affect the length of the package, it is not necessary to connect with a small component. Further, in order to connect with small parts, complicated design and mounting work for ensuring reliability are required. However, according to the first embodiment, there is no need, and reliability is maintained. be able to.
(3)パッケージ111の内部において、光ファイバ114a,114bを固定する2カ所の接続点の間の距離が必然的に長くなり、光ファイバの座屈量を減らしたり、座屈の曲げ半径を大きくすることができる。このように余長を十分に確保することができるので、熱変動による機械的信頼性の確保が容易となる。
(3) Within the
(4)光ファイバ接続部品をパッケージの内側の方向に向かって取り付ける方法として、例えば、LN変調器と光ファイバ接続部品の2つを、石英PLCの同一平面上に並べることが考えられる。この方法では、石英PLCにおける接続平面の幅を、その分広くとる必要がある。しかし、第1の実施形態によれば、三次元的な構成により石英PLCをLN変調器の下側に設置することから、石英PLCの幅を広くとる必要がない。このことは、LN変調器の横幅を現状より狭くすれば、石英PLCも、その優れた加工性から容易に幅を狭くできるので、パッケージの横幅(パッケージの長手方向に対して直角方向)についても、さらに短尺化を図ることができる。 (4) As a method of attaching the optical fiber connecting component toward the inner side of the package, for example, it is conceivable to arrange two of the LN modulator and the optical fiber connecting component on the same plane of the quartz PLC. In this method, the width of the connection plane in the quartz PLC needs to be increased accordingly. However, according to the first embodiment, since the quartz PLC is installed on the lower side of the LN modulator with a three-dimensional configuration, it is not necessary to increase the width of the quartz PLC. This is because if the lateral width of the LN modulator is made narrower than the current width, the width of the quartz PLC can also be easily narrowed due to its excellent workability. Further, shortening can be achieved.
(5)従来、石英PLCとLN変調器との接続においては、接着面積を確保して接続を強固にするために、ガラスブロックからなる補強材を設けていた。第1の実施形態によれば、石英PLCとLN変調器との接続は、図3に示す通り、十分な接着面積を有するので、補強材を設ける必要がない。 (5) Conventionally, in the connection between the quartz PLC and the LN modulator, a reinforcing material made of a glass block has been provided in order to secure a bonding area and strengthen the connection. According to the first embodiment, the connection between the quartz PLC and the LN modulator has a sufficient adhesion area as shown in FIG.
第1の実施形態で示したように、光機能部材としてLN変調器を用いると、パッケージが短尺化されるが、機能面において劣ることはなく、従来のパッケージサイズの場合と同等の変調機能を有するマルチチップ集積デバイスを実現できることが確認された。すなわち、変調機能はもちろんのこと、従来のパッケージサイズの場合と比べても遜色ない光損失、消光比などの光導波特性が実現できることが確認された。 As shown in the first embodiment, when an LN modulator is used as an optical functional member, the package is shortened, but the function is not inferior, and a modulation function equivalent to that of a conventional package size is provided. It has been confirmed that a multichip integrated device having the above can be realized. That is, it was confirmed that optical waveguide characteristics such as optical loss and extinction ratio comparable to those of the conventional package size can be realized as well as the modulation function.
本実施形態では、光機能部材としては、LN以外の誘電材料、例えば、LiTaO3(以下、「LT」という)からなるLT変調器を用いても、同等の短尺化および変調機能を実現することができる。さらに、半導体材料であるGaNからなるGaN変調器、InPからなるInP変調器を用いても、それらの高いEO効率を活かしたまま、同等の作用効果を得ること、および、有機EO材料を用いても、その高速応答性の利点を低減させることなく、同等の作用効果を得ることができる。 In this embodiment, even if an LT modulator made of a dielectric material other than LN, for example, LiTaO 3 (hereinafter referred to as “LT”) is used as the optical functional member, the same shortening and modulation function can be realized. Can do. Furthermore, even if a GaN modulator made of GaN, which is a semiconductor material, and an InP modulator made of InP are used, the same effect can be obtained while utilizing their high EO efficiency, and an organic EO material is used. However, an equivalent effect can be obtained without reducing the advantage of the high-speed response.
光機能部材は、第1の実施形態で示した変調機能に限られず、例えば、有機材料、半導体材料からなるEOスイッチ導波路や光−光スイッチ導波路、Siからなる熱光学スイッチ導波路を用いることもできる。これらの場合でも、光スイッチ機能を維持したまま、パッケージの長手方向の短尺化を図ることが可能である。 The optical functional member is not limited to the modulation function shown in the first embodiment, and for example, an EO switch waveguide, an optical-optical switch waveguide made of an organic material or a semiconductor material, or a thermo-optic switch waveguide made of Si is used. You can also. Even in these cases, it is possible to shorten the package in the longitudinal direction while maintaining the optical switch function.
図4に、光モジュールの折り返し機構の実施例を示す。図4(a)は、第1実施例であり、第1の実施形態で示した光モジュールのLN変調器112の右端部を拡大した図である。LN変調器112の端面と石英PLC113bの端面とは、それぞれ45度の角度で研削され、光学研磨されている。すなわち端面133,134は、45度ミラーを形成している。これにより、LN変調器112に形成された光導波路131と石英PLC113bに形成された光導波路132とが光学的に結合される。なお、45度ミラーの反射率を向上させるために、端面133,134に金属膜を蒸着しておくこともできる。
FIG. 4 shows an embodiment of the optical module folding mechanism. FIG. 4A is a first example, and is an enlarged view of the right end portion of the LN modulator 112 of the optical module shown in the first embodiment. The end face of the
図4(b)に、第2の実施例にかかる折り返し機構を示す。LN変調器212の端部と石英PLC213の端部とに、それぞれ45度の斜面を有するV溝233,234を形成する。V溝233,234の斜面により、45度ミラーを形成し、LN変調器212に形成された光導波路231と石英PLC213に形成された光導波路232とを光学的に結合する。第1の実施形態と同様に、V溝233,234に金属膜を蒸着しておくこともできる。
FIG. 4B shows a folding mechanism according to the second embodiment. V-
図4(c)に、第3の実施例にかかる折り返し機構を示す。LN変調器312の端部と石英PLC313の端部とに対向する位置に、金属膜が蒸着された45度の斜面を有するガラスブロック335を固定する。ガラスブロック335の斜面は、45度ミラーを形成し、LN変調器312に形成された光導波路331と石英PLC313に形成された光導波路332とを光学的に結合する。
FIG. 4C shows a folding mechanism according to the third embodiment. A
図5に、光モジュールの折り返し機構の他の実施例を示す図である。図5(a)は、図4(a)に示した第1実施例において、さらに石英PLC113bに集光レンズ135を形成した例である。石英PLCの導波路端面とLN変調器の導波路端面の距離が大きくなることに伴って、光導波路から出射されたビームが拡がり、入射側の光導波路との光学的な結合特性が劣化する。そこで、集光レンズを設けて、入射側の光導波路端面にビームを集光させ、結合特性の向上を図る。集光レンズの他に、モードフィールド径変換用のレンズを形成したり、光学フィルタを挿入することもできる。
FIG. 5 is a view showing another embodiment of the folding mechanism of the optical module. FIG. 5A shows an example in which a
図5(b)は、図4(a)に示した第1実施例において、石英PLC113bの上面、LN変調器112と接する面の一部を切削した例である。LN変調器112と石英PLC113bとの接続部の面積を、両者の接着のための補強材が不要となる程度を限界として、第1実施例の場合と比較して小さくした形態である。LNと石英ガラス系材料とは、熱膨張係数の差が大きいので、温度変化による形状変化に伴って、LN変調器112と石英PLC113bとの接続部に応力が集中する。そこで、接続部の面積を小さくすることにより、形状変化に伴う歪や破断を抑制することができる。
FIG. 5B is an example in which a part of the upper surface of the
図6に、本発明の第2の実施形態にかかる光モジュールの構成を示す。石英−LN変調器410は、石英PLC413,416を接続したLN変調器412が一体化されたマルチチップ集積デバイスであり、パッケージ411に収容されている。石英PLC413,416は、LN変調器412の両端部付近において、LN変調器412に形成された光導波路の導波路面(上面)とは反対の面(下面)に接続されている。図2に示した従来の構成と比較すると、LN変調器に接続された石英PLCを、LN変調器の端部において下面に折り込むように接続している。
FIG. 6 shows a configuration of an optical module according to the second embodiment of the present invention. The quartz-
石英PLC413,416とLN変調器412の導波路端部のそれぞれには、折り返し機構が設けられており、LN変調器412に形成された光導波路と石英PLC413,416に形成された光導波路とが、光学的に結合されている。石英PLC413に形成された光導波路は、折り返し機構が設けられた導波路端部の反対側の導波路端部において、ファイバ接続部品420を介して、光ファイバ414a,414bと接続される。石英PLC416には、LN変調器412に形成された2本の光導波路を、折り返して接続するための光導波路が形成されている。
A folding mechanism is provided at each of the waveguide ends of the
このような構成により、第1の実施形態で示した(1)−(5)の作用効果を奏することができる。また、パッケージ411の同一面から2本の光ファイバ414a,414bを取り出すことができるので、通信装置内のボードに搭載する際に実装上の制約を緩和することができる。
With such a configuration, the effects (1) to (5) described in the first embodiment can be achieved. In addition, since the two
さらに、石英PLC416による折り返し接続により、変調動作を行うためのLN変調器412の光導波路の実効的作用長を2倍にすることができる。加えて、石英PLCと光ファイバとの接続を、1カ所のファイバ接続部品で接続できるので、さらに製造コストの低減も図ることができる。
Furthermore, the effective working length of the optical waveguide of the
図7に、本発明の第3,4の実施形態にかかる光モジュールの構成を示す。図7(a)に示した第3の実施形態においては、第1の実施形態に示した光モジュールの2本の光ファイバ514a,514bの取り出し口を、パッケージ511の長手方向に対向する面(第1面)ではなく、第1面に接する側面(第2面)に設けている。図7(b)に示した第4の実施形態においては、第2の実施形態に示した光モジュールの2本の光ファイバ614a,614bの取り出し口を、パッケージ611の長手方向の一方の面(第1面)ではなく、第1面に接する側面(第2面)に設けている。
FIG. 7 shows the configuration of the optical module according to the third and fourth embodiments of the present invention. In the third embodiment shown in FIG. 7 (a), the two
この構成によれば、第1,2の実施形態と比較して、さらにパッケージのパイプ部にかかる部分の長さを短縮することができる。また、通信装置内のボードに搭載する際に、他のデバイスとの接続において、光ファィバの余長処理が容易になり、実装上の制約を緩和することができる。 According to this configuration, it is possible to further reduce the length of the portion of the package that corresponds to the pipe portion as compared with the first and second embodiments. Further, when mounting on a board in the communication apparatus, the extra length processing of the optical fiber becomes easy in connection with other devices, and the mounting restrictions can be relaxed.
図8に、本発明の第5の実施形態にかかる光モジュールの構成を示す。石英−LN変調器710は、石英PLC713とLN変調器712とが接続されて一体化されたマルチチップ集積デバイスであり、パッケージ711に収容されている。石英PLC713は、LN変調器712の片端部付近において、LN変調器712に形成された光導波路の導波路面(上面)とは反対の面(下面)に接続されている。石英PLC713とLN変調器712の導波路端部のそれぞれには、折り返し機構が設けられており、LN変調器712に形成された光導波路と石英PLC713に形成された光導波路とが、光学的に結合されている。LN導波路712において、石英PLC713と光学的に接続している面と対向する端面には、ファイバ接続部品720bと一体化した光ファイバ714bが接続されている。2本の光ファイバ714a,714bは、パイプ部722から取り出される。支持台715は、石英ガラス等からなり、LN変調器712をパッケージ711に固定するための部材であり、石英PLC713と同じ高さを有している。
FIG. 8 shows a configuration of an optical module according to the fifth embodiment of the present invention. The quartz-
従来の2チップ型のマルチチップ集積モジュールにおいては、LN変調器の両端部に石英PLCが接続され、それぞれの石英PLCにおいて、LN変調器が接続された端面とは反対の接続端面に光ファイバを接続していたので、パッケージの長手方向で対向する面から、2本の光ファイバをそれぞれ取り出す必要があった。第5の実施形態によれば、以下のような作用効果を奏することができる。 In a conventional two-chip multi-chip integrated module, a quartz PLC is connected to both ends of the LN modulator, and an optical fiber is connected to the connection end surface opposite to the end surface to which the LN modulator is connected in each quartz PLC. Since they were connected, it was necessary to take out the two optical fibers from the opposing surfaces in the longitudinal direction of the package. According to 5th Embodiment, there can exist the following effects.
(1)従来、石英PLCとパイプ部との間に設けていたファイバ余長部の一方が不要となる上に、LN変調器と同一平面上に接続されていた石英PLCが、LN変調器の下面に設置されるので、パッケージの長手方向の短尺化、すなわちパッケージの小型化を図ることができる。例えば、一実施例では、従来の2チップ型のマルチチップ集積モジュールを収容するパッケージの長さを、130mmから110mm程度に短縮することができる。 (1) Conventionally, one of the extra fiber length portions provided between the quartz PLC and the pipe portion is not necessary, and the quartz PLC connected on the same plane as the LN modulator is an LN modulator. Since it is installed on the lower surface, the package can be shortened in the longitudinal direction, that is, the package can be reduced in size. For example, in one embodiment, the length of a package that accommodates a conventional two-chip type multi-chip integrated module can be reduced from about 130 mm to about 110 mm.
(2)第5の実施形態によれば、第1の実施形態で示した(2)、(4)、(5)と同じ効果を奏することができる。第1の実施形態で示した(3)の効果に関しても、光ファイバ714aを固定する接続点間の距離が必然的に長くなり、光ファイバの座屈量を減らしたり、座屈の曲げ半径を大きくすることができる。
(2) According to the fifth embodiment, the same effects as (2), (4), and (5) shown in the first embodiment can be obtained. Regarding the effect (3) shown in the first embodiment, the distance between the connection points for fixing the
(3)パッケージ711のパイプ部722が1カ所であり、パッケージ711の同一面から2本の光ファイバ714a,714bを取り出すことができる。従って、石英−LN変調器710を通信装置内のボードに搭載する際、他のデバイスとの接続において、実装上の制約を緩和することができる。
(3) There is one
次に、図9を参照して、第1〜4の実施形態のマルチチップ集積デバイスをパッケージに収容する方法について説明する。第1〜4の実施形態においては、パッケージの材料としてステンレス(例えば、SUS303)を用いる。この場合、石英ガラス系材料とステンレスとの熱膨張係数の差は大きいことから、熱応力の問題により、石英PLCを、パッケージの底面に直接固定することは好ましくない。そこで、図9(a)に示すように、石英PLC813a,813bを接続したLN変調器812が一体化されたマルチチップ集積デバイスを、支持台841に固定し、この支持台841をパッケージの底面に固定する。支持台841は、LNからなり、LN変調器812と同じ長さを有する。
Next, with reference to FIG. 9, a method for accommodating the multichip integrated device of the first to fourth embodiments in a package will be described. In the first to fourth embodiments, stainless steel (for example, SUS303) is used as the package material. In this case, since the difference in thermal expansion coefficient between the quartz glass-based material and stainless steel is large, it is not preferable to directly fix the quartz PLC to the bottom surface of the package due to the problem of thermal stress. Therefore, as shown in FIG. 9A, the multichip integrated device in which the
この構成によれば、LN変調器812と支持台841とが、温度変化に伴って、同じ分量の熱膨張を行うことから位置ずれが生じない。ただし、石英PLC813a、814bと支持台841との熱膨張係数が異なることから、石英PLC813a、814bと支持台841との接着面積を、最小限にすることが重要である。支持台841とパッケージ811との熱膨張係数も若干ながら異なることから、両者の接着面積も最少にすることが好ましい。
According to this configuration, since the
図9(b)に示すように、石英PLC913a,913bを、ステンレス(例えば、SUS303)からなる支持台942を介して、LN変調器912と一体化することができる。支持台942は、パッケージ911の底面に設けた凸型の支持台941の上に固定されている。石英PLC913a,913bは、支持台942にのみ接着されており、パッケージ911とは接着しない。
As shown in FIG. 9B, the
この構成によれば、支持台942が強固である上に、ステンレスとLN変調器912との熱膨張係数がほぼ同じであることから、両者の位置ずれを小さく抑えることができる。また、石英PLC913a,913bは、パッケージ911の底面上を摺動することができるので、熱応力の影響を抑制することができる。一方、LN変調器912と石英PLC913a、914bとの距離が、支持台942の厚さの分だけ遠くなり、ビーム拡がりの問題が生じうる。この問題は、図5(a)で示したような集光レンズを設けることにより容易に解決しうる。従って、支持台942に強固に固定できるメリットは、ビーム拡がりの問題を補って余りある。
According to this configuration, since the
また、支持台941を、パッケージ911とは別個の部材とし、材質を石英PLCと同一にすることもできる。両者の熱膨張係数が同じであり、かつ、厚みも同一であることから、縦方向への変位が同一となる結果、石英PLC913a、913bが、パッケージ911の底面から浮いてしまうことはない。逆に、石英PLC913a、913bが、パッケージ911と支持台942との間で圧力をうけることも起こらない。
Further, the
図9(c)に示すように、パッケージ1011の底面に、石英ガラスからなる支持台1041を設置し、この上にLN変調器1012を固定することもできる。熱応力の問題から、支持台1041とLN変調器1012との接着面積は最小限とし、石英PLC1013a,1013bは、パッケージ1011の底面には固定しない。
As shown in FIG. 9C, a
この構成によれば、温度変化による形状変化が起こっても、支持柱1041と石英PLC1013a,1013bとの熱膨張係数が同じであり、かつ、厚みも同一であることから、縦方向への変位が同一となる。すなわち、LN変調器1012を、水平に保ったまま上方に持ち上げたり、または下方に引き下げるように動かすので、LN変調器1012には、撓みを生じさせないようにすることができる。
According to this configuration, even if a shape change due to a temperature change occurs, the
加えて、石英PLC1013a,1013bは、パッケージ1011に固定されていないので、温度変化が起こっても、パッケージ1011の底面上を摺動するだけであり、熱応力の影響を抑制することができる。
In addition, since the
なお、第5の実施形態におけるマルチチップ集積デバイスのパッケージへの収容についても、図9と同じ構成を採ることができる。すなわち、第5の実施形態では、第1〜4の実施形態のマルチチップ集積デバイスにおいて、2つの石英PLCのうち、1つの石英PLCの代わりに、同じ大きさ、材質からなる支持台を使用すると考えれば、図9と同様の構成とすることができる。 Note that the same configuration as in FIG. 9 can be adopted for accommodating the multichip integrated device in the package in the fifth embodiment. That is, in the fifth embodiment, in the multichip integrated device of the first to fourth embodiments, a support base made of the same size and material is used instead of one quartz PLC among the two quartz PLCs. If considered, the same configuration as in FIG. 9 can be obtained.
10,110,410,510,610,710,810,910,1010 石英−LN変調器
11,111,411,511,611,711,811,911,1011 パッケージ
12,112,212,312,412,512,612,712,812,912,1012 LN変調器
13,113,213,313,413,416,713,813,913,1013 石英PLC
14,114,214,314,414,514,614,714 光ファイバ
20,120,220,320,420 ファイバ接続部品
21,121,221,321,421 接続用端面
22,122,422,522,622,722 パイプ部
23 ファイバ余長部
135 集光レンズ
715,841,941,942,1041 支持台
10, 110, 410, 510, 610, 710, 810, 910, 1010 Quartz-
14, 114, 214, 314, 414, 514, 614, 714
Claims (12)
前記PLCは、光ファイバを接続するための光導波路を備え、前記光機能部材に形成された光導波路の導波路面とは反対の面で前記光機能部材と接続され、
前記光機能部材に形成された光導波路の導波路端部と、前記PLCに形成された光導波路の導波路端部とには、それぞれの光導波路間を光学的に結合する折り返し機構が設けられ、
前記光ファイバは、前記PLCの光導波路の導波路端部のうち、前記折り返し機構が設けられた導波路端部とは反対側の導波路端部において接続され、前記パッケージの対向する面から取り出されることを特徴とする光モジュール。 In an optical module in which a multichip integrated device composed of a planar lightwave circuit (PLC) and an optical functional member is accommodated in a package,
The PLC includes an optical waveguide for connecting an optical fiber, and is connected to the optical functional member on a surface opposite to a waveguide surface of the optical waveguide formed on the optical functional member.
A folding mechanism for optically coupling the optical waveguides is provided at the waveguide end of the optical waveguide formed on the optical functional member and the waveguide end of the optical waveguide formed on the PLC. ,
The optical fiber is connected at the waveguide end opposite to the waveguide end provided with the folding mechanism among the waveguide ends of the optical waveguide of the PLC, and is taken out from the opposing surface of the package. An optical module characterized by the above.
前記PLCは、光ファイバを接続するための光導波路を備え、前記光機能部材に形成された光導波路の導波路面とは反対の面で前記光機能部材と接続され、
前記光機能部材に形成された光導波路の導波路端部と、前記PLCに形成された光導波路の導波路端部とには、それぞれの光導波路間を光学的に結合する折り返し機構が設けられ、
前記PLCのうち第1のPLCには、前記光機能部材に形成された光導波路と光ファイバとを接続するための光導波路が形成され、前記PLCのうち第2のPLCには、前記光機能部材に形成された2本の光導波路を折り返し接続する光導波路が形成され、
前記光ファイバは、前記第1のPLCの光ファイバを接続するための光導波路に接続され、前記パッケージの同一の面から取り出されることを特徴とする光モジュール。 In an optical module in which a multichip integrated device composed of a planar lightwave circuit (PLC) and an optical functional member is accommodated in a package,
The PLC includes an optical waveguide for connecting an optical fiber, and is connected to the optical functional member on a surface opposite to a waveguide surface of the optical waveguide formed on the optical functional member.
A folding mechanism for optically coupling the optical waveguides is provided at the waveguide end of the optical waveguide formed on the optical functional member and the waveguide end of the optical waveguide formed on the PLC. ,
An optical waveguide for connecting an optical waveguide formed in the optical functional member and an optical fiber is formed in the first PLC of the PLC, and the optical function is provided in a second PLC of the PLC. An optical waveguide is formed that folds back and connects two optical waveguides formed on the member,
The optical module is connected to an optical waveguide for connecting the optical fiber of the first PLC, and is taken out from the same surface of the package.
前記PLCは、第1の光ファイバを接続するための光導波路を備え、前記光機能部材に形成された光導波路の導波路面とは反対の面で前記光機能部材と接続され、
前記光機能部材に形成された光導波路の導波路端部と、前記PLCに形成された光導波路の導波路端部とには、それぞれの光導波路間を光学的に結合する折り返し機構が設けられ、
前記折り返し機構と反対側のPLCの端部に、前記第1の光ファイバを接続するための第1の接続部品を備え、
前記光機能部材の一の端部と反対側の端部において、前記光機能部材に形成された光導波路と第2の光ファイバとを接続するための第2の接続部品を備え、
前記第1および第2の光ファイバが前記パッケージの同一の面から取り出されることを特徴とする光モジュール。 In an optical module in which a multichip integrated device composed of a planar lightwave circuit (PLC) and an optical functional member is accommodated in a package,
The PLC includes an optical waveguide for connecting the first optical fiber, and is connected to the optical functional member on a surface opposite to the waveguide surface of the optical waveguide formed on the optical functional member,
A folding mechanism for optically coupling the optical waveguides is provided at the waveguide end of the optical waveguide formed on the optical functional member and the waveguide end of the optical waveguide formed on the PLC. ,
A first connection component for connecting the first optical fiber to an end of the PLC opposite to the folding mechanism;
A second connection component for connecting the optical waveguide formed in the optical functional member and the second optical fiber at an end opposite to the one end of the optical functional member;
The optical module, wherein the first and second optical fibers are extracted from the same surface of the package.
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