JP2014049657A - 光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】安価な光モジュールを提供すること。
【解決手段】光モジュールは、受光素子１、伝送路２及び増幅素子３を備えている。受光素子１は、光信号を受光して電気信号に変換する。伝送路２は、電気信号を伝送する。増幅素子３は、受光素子１から出力されて伝送路２により伝送されてくる電気信号を増幅する。この光モジュールにおいて、受光素子１と増幅素子３とを接続する伝送路２の特性インピーダンスは、増幅素子３の入力インピーダンスよりも高い。
【選択図】図１

Description

この発明は、光モジュールに関する。

従来、基板に対して概ね垂直な方向の光を発光または受光する面型光デバイスと、基板に平行な方向に光を導波する光導波路とを光学的に結合させた光モジュールがある。このような光モジュールを用いる光インターコネクト技術において、例えば２０Ｇｂｐｓを超える高速光伝送を実現するため、受光素子の受光径を小さくして受光素子の浮遊容量を小さくすることが行われている。

受光素子と光導波路との結合部分に楕円球曲面ミラーやレンズを配置し、楕円球曲面ミラーやレンズの集光作用によって、受光径の小さい受光素子と光導波路とを効率よく光結合させるようにした光モジュールがある（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。しかし、楕円球曲面ミラーやレンズを設けると、コストの増大を招くという欠点がある。

また、一般的に用いられている安価な光導波路を用いることによって、コストの増大を抑えることができる。しかし、ミラーやレンズの集光作用を利用しないで受光素子と光導波路とを結合させる場合、結合効率を高めるには、受光素子の受光径を光導波路の口径よりも小さくすることができない。従って、高速光伝送を実現するのは困難である。

受光径の大きい受光素子を用いると、周波数特性が悪くなる。受光素子から出力される電気信号を伝送する伝送路にワイヤーを接続し、ワイヤーのインダクタンスと受光素子の接合容量とによって生じる共振効果を利用して周波数特性を改善することによって、高速化を図る技術がある（例えば、特許文献３参照）。

特開２００１−１４１９６５号公報 特開２００４−２４１６３０号公報 特開平２−２３８６７８号公報

しかしながら、上述した共振効果を利用して周波数特性を改善するには、ワイヤーの長さを高精度に調整する必要がある。そのため、コストの増大を招くという問題点がある。

安価な光モジュールを提供することを目的とする。

光モジュールは、受光素子、伝送路及び増幅素子を備えている。受光素子は、光信号を受光して電気信号に変換する。伝送路は、電気信号を伝送する。増幅素子は、受光素子から出力されて伝送路により伝送されてくる電気信号を増幅する。この光モジュールにおいて、受光素子と増幅素子とを接続する伝送路の特性インピーダンスは、増幅素子の入力インピーダンスよりも高い。

この光モジュールによれば、安価な光モジュールを提供することができる。

図１は、実施の形態にかかる光モジュールの一例の等価回路を示す図である。 図２は、図１に示す光モジュールの等価回路をモデル化した図である。 図３は、図２に示す回路においてＺ０がＺｉｎよりも大きい場合の入射波反射係数Ｓ１１のスミスチャートの一例を示す図である。 図４は、図３に示す入射波反射係数Ｓ１１の虚数部の周波数特性の一例を示す図である。 図５は、図２に示す回路においてＺ０がＺｉｎよりも小さい場合の入射波反射係数Ｓ１１のスミスチャートの一例を示す図である。 図６は、図５に示す入射波反射係数Ｓ１１の虚数部の周波数特性の一例を示す図である。 図７は、伝送路の透過特性の周波数特性の一例を示す図である。 図８は、伝送路の一例を示す図である。 図９は、伝送路の線幅とインピーダンスとの関係の一例を示す図である。 図１０は、実施の形態にかかる光モジュールの別の例を示す図である。 図１１は、図１０の切断線Ａ−Ａ'における断面を示す図である。 図１２は、伝送路の長さを１ｍｍとする場合の入射波透過係数Ｓ２１とＺ０との関係のシミュレーション結果を示す図である。 図１３は、伝送路の長さを１．５ｍｍとする場合の入射波透過係数Ｓ２１とＺ０との関係のシミュレーション結果を示す図である。 図１４は、信号電極の下のグランド電極のない部分の長さと伝送路の透過特性との関係の一例を示す図である。 図１５は、図１０に示す光モジュールにフォトダイオードの等価回路が追記されている図である。 図１６は、実施の形態にかかる光モジュールの別の例を示す図である。 図１７は、図１６の切断線Ｂ−Ｂ'における断面を示す図である。 図１８は、信号電極とカソード線路との間隔と伝送路のインピーダンスとの関係の一例を示す図である。 図１９は、実施の形態にかかる光モジュールの別の例を示す図である。 図２０は、図１９の切断線Ｃ−Ｃ'における断面を示す図である。 図２１は、図２０の光結合部分を拡大して示す図である。 図２２は、実施の形態にかかる光モジュールの別の例を示す図である。 図２３は、図２２の切断線Ｄ−Ｄ'における断面を示す図である。 図２４は、光導波路の変形量の解析に用いたモデルを示す図である。 図２５は、光導波路に生じる最大の曲率半径の計算結果を示す図である。 図２６は、実施の形態にかかる光モジュールの別の例を示す図である。 図２７は、図２６の切断線Ｅ−Ｅ'における断面を示す図である。 図２８は、実施の形態にかかる光モジュールの別の例を示す図である。 図２９は、図２８に示す光モジュールの入射波透過係数Ｓ２１の周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。 図３０は、実施の形態にかかる光モジュールの別の例を示す図である。 図３１は、図３０の切断線Ｆ−Ｆ'における断面を示す図である。 図３２は、実施の形態にかかる光モジュールの製造方法の一例を示す図（その１）である。 図３３は、実施の形態にかかる光モジュールの製造方法の一例を示す図（その２）である。 図３４は、実施の形態にかかる光モジュールの製造方法の一例を示す図（その３）である。

以下に添付図面を参照して、この光モジュールの好適な実施の形態を詳細に説明する。以下の各実施例の説明においては、同様の構成要素には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

・光モジュールの一例
図１は、実施の形態にかかる光モジュールの一例の等価回路を示す図である。図１に示すように、光モジュールは、受光素子１、伝送路２及び増幅素子３を備えている。

受光素子１は、光信号を受光して電気信号に変換する。受光素子１の一例として、例えばフォトダイオードが挙げられる。フォトダイオードは、入力される光信号の強度に対応する電流を流す電流源４に、抵抗５と接合容量６とが並列に接続されているモデルで表される。フォトダイオードの内部抵抗は例えば１００ＭΩ程度であり、フォトダイオードの出力インピーダンスはハイインピーダンスとなる。

伝送路２は、受光素子１に接続されている。伝送路２は、受光素子１から出力される電気信号を伝送する。伝送路２の一例として、例えばマイクロストリップ型伝送線路が挙げられる。マイクロストリップ型伝送線路の一例として、例えばポリイミドまたはガラスエポキシなどの誘電体基板の上面に導電体により信号電極が形成され、誘電体基板の下面に導電体によりグランド電極が設けられているものがある。

増幅素子３は、伝送路２に接続されている。増幅素子３は、受光素子１から出力されて伝送路２により伝送されてくる電気信号を増幅する。増幅素子３の一例として、トランスインピーダンスアンプが挙げられる。トランスインピーダンスアンプは、フォトダイオードから出力される電流信号を電圧信号に変換する。トランスインピーダンスアンプ内の抵抗７は、トランスインピーダンスアンプの入力インピーダンスを表す。入力インピーダンスは、トランスインピーダンスアンプの入力側から見た合成インピーダンスのことである。

上述したように、例えばフォトダイオードなどの受光素子はハイインピーダンスである。例えばマイクロストリップ型伝送線路などの伝送路２の特性インピーダンスをＺ０とし、例えばトランスインピーダンスアンプなどの増幅素子３の入力インピーダンスをＺｉｎとする。実施の形態にかかる光モジュールでは、伝送路２の特性インピーダンスＺ０が増幅素子３の入力インピーダンスＺｉｎよりも高くなっている。

このように、伝送路２の特性インピーダンスＺ０が増幅素子３の入力インピーダンスＺｉｎよりも高いことによって、伝送路２の透過特性の周波数特性が改善される。伝送路２の透過特性は、例えば伝送路２の入射波透過係数、すなわちＳパラメータのＳ２１によって表されてもよい。伝送路２の入射波透過係数は、受光素子１から伝送路２へ入力される電気信号の電力に対する、伝送路２から増幅素子３へ出力される電気信号の電力の比で表される。

本発明者らは、鋭意研究を重ね、以下に説明する知見を得ることによって、伝送路２の透過特性の周波数特性を改善することができた。以下に、その知見について説明する。

・本発明者らが得た知見に関する説明
図２は、図１に示す光モジュールの等価回路をモデル化した図である。図２には、説明を簡素化するため、受光素子１の接合容量６（図１参照）を抜き、単純なハイインピーダンス回路１１とロウインピーダンス回路１３とが伝送路１２によって接続されている系が示されている。ロウインピーダンス回路１３の特性インピーダンスは、ハイインピーダンス回路１１の特性インピーダンスよりも低い。

ハイインピーダンス回路１１は、受光素子１をモデル化したものである。ハイインピーダンス回路１１は、電流源１４に抵抗１５が並列に接続されているモデルで表される。ロウインピーダンス回路１３は、増幅素子３をモデル化したものである。ロウインピーダンス回路１３は、抵抗１７によってモデル化されている。ロウインピーダンス回路１３の特性インピーダンスをＺｉｎで表す。伝送路１２の特性インピーダンスをＺ０で表す。

一般に、高周波回路においては、伝送路１２の特性インピーダンスＺ０は、負荷であるロウインピーダンス回路１３の特性インピーダンスＺｉｎと同じになるように設計される。この場合、インピーダンスマッチングが実現されることによって、ハイインピーダンス回路１１からはロウインピーダンス回路１３の特性インピーダンスＺｉｎのみが見えることになる。従って、ハイインピーダンス回路１１からロウインピーダンス回路１３へ高周波の電気信号が無反射で、損失なく伝送される。

図３は、図２に示す回路においてＺ０がＺｉｎよりも大きい場合の入射波反射係数Ｓ１１のスミスチャートの一例を示す図である。入射波反射係数Ｓ１１は、ハイインピーダンス回路１１から伝送路１２へ入力される電気信号の電力に対する、ハイインピーダンス回路１１側へ反射される電気信号の電力の比で表される。

図３に示すスミスチャートは、ＳＰＩＣＥ（Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｐｒｏｇｒａｍ ｗｉｔｈ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｅｍｐｈａｓｉｓ）ベースの回路シミュレーターを用いて、ハイインピーダンス回路１１から見た入射波反射係数Ｓ１１を計算により求めた結果である。ただし、ハイインピーダンス回路１１のインピーダンスを５００Ωとし、ロウインピーダンス回路１３の特性インピーダンスＺｉｎを５０Ωとし、伝送路１２の特性インピーダンスＺ０を１００Ωとし、伝送路１２の長さを１．５ｍｍとする。

図４は、図３に示す入射波反射係数Ｓ１１の虚数部の周波数特性の一例を示す図である。図４に示す特性図において、縦軸は入射波反射係数Ｓ１１の虚数部であり、横軸は周波数である。入射波反射係数Ｓ１１の虚数部が正である場合には、誘導性のリアクタンス、すなわちコイル的な抵抗となる。一方、入射波反射係数Ｓ１１の虚数部が負である場合には、容量性のリアクタンス、すなわちコンデンサ的な抵抗となる。

図４において、Ｚ０＝Ｚｉｎの場合には、入射波反射係数Ｓ１１の虚数部はゼロとなり、無反射になるため、誘導性及び容量性のいずれの成分も見えない。それに対して、Ｚ０＞Ｚｉｎの場合には、インピーダンスのミスマッチが起こることによって、図４より、ある特定の周波数で誘導性が強く見えているのがわかる。これによって、あたかもワイヤーのような純粋なコイル成分を挿入する場合と同等の周波数特性の改善効果が得られる。

図５は、図２に示す回路においてＺ０がＺｉｎよりも小さい場合の入射波反射係数Ｓ１１のスミスチャートの一例を示す図である。図５に示すスミスチャートは、ＳＰＩＣＥベースの回路シミュレーターを用いて、ハイインピーダンス回路１１から見た入射波反射係数Ｓ１１を計算により求めた結果である。ただし、ハイインピーダンス回路１１のインピーダンスを５００Ωとし、ロウインピーダンス回路１３の特性インピーダンスＺｉｎを５０Ωとし、伝送路１２の特性インピーダンスＺ０を３０Ωとし、伝送路１２の長さを１．５ｍｍとする。

図６は、図５に示す入射波反射係数Ｓ１１の虚数部の周波数特性の一例を示す図である。図６に示す特性図において、縦軸は入射波反射係数Ｓ１１の虚数部であり、横軸は周波数である。Ｚ０＜Ｚｉｎの場合には、図６より、容量性が強くなるのがわかる。これによって、周波数特性が劣化する。

図７は、伝送路の透過特性の周波数特性の一例を示す図である。図７に示す特性図において、縦軸は透過特性であり、横軸は周波数である。透過特性が３ｄＢ減衰するときの周波数で比較すると、Ｚ０＞Ｚｉｎの場合にはＺ０＝Ｚｉｎの場合よりも周波数特性が改善される。それに対して、Ｚ０＜Ｚｉｎの場合の周波数特性はＺ０＝Ｚｉｎの場合よりも劣化する。

・伝送路の線幅とインピーダンスとの関係
図８は、伝送路の一例を示す図である。図８に示す伝送路は、例えばマイクロストリップ型伝送線路である。このマイクロストリップ型伝送線路は、例えばポリイミドまたはガラスエポキシなどの誘電体基板２１の上面に導電体により形成される信号電極２２を有し、誘電体基板２１の下面に導電体により形成されるグランド電極２３を有していてもよい。

図９は、伝送路の線幅とインピーダンスとの関係の一例を示す図である。図９に示す特性図において、縦軸は伝送路のインピーダンスであり、横軸は信号電極の線幅である。図９に示す特性図は、誘電体基板２１の厚さＨを２５μｍとし、信号電極２２の厚さＴを２０μｍとし、誘電体基板２１の誘電率を例えばポリイミドの３．３とし、信号電極２２の幅Ｗを変更して、伝送路のインピーダンスを計算により求めた結果である。有限要素法により電磁界分布を解析することによって特性インピーダンスを求めた。

図９に示すように、信号電極２２の幅Ｗが小さくなるほど伝送路のインピーダンスは大きくなる。一方、信号電極２２の厚さＴを変更しても、伝送路のインピーダンスの増大効果は小さい。それゆえ、本実施の形態では、信号電極２２の厚さＴを変更することについては省略する。信号電極２２の幅Ｗの最小値は、製造することができる線幅の限界値によって決まる。例えば誘電体基板２１としてフレキシブルプリント基板を用いる場合、現在の技術において安定して製造することができる信号電極２２の幅Ｗの最小値は３０μｍである。

図９より、信号電極２２の幅Ｗが３０μｍである場合、伝送路のインピーダンスは６０Ωであることがわかる。一般にトランスインピーダンスアンプの入力インピーダンスは５０Ωである。従って、トランスインピーダンスアンプの入力インピーダンスが５０Ωである場合、信号電極２２の幅Ｗを３０μｍにすることによって、伝送路のインピーダンスが６０Ωとなり、Ｚ０＞Ｚｉｎを満たすことができる。

つまり、信号電極２２の幅Ｗを小さくすることは、図１に示す光モジュールにおいて、伝送路２の特性インピーダンスＺ０を増幅素子３の入力インピーダンスＺｉｎよりも高くすることを実現する一手段である。なお、製造技術の進歩によって、信号電極２２の幅Ｗを３０μｍよりも小さくしても安定して信号電極２２を製造することができる場合には、信号電極２２の線幅をさらに小さくして、伝送路のインピーダンスを６０Ωよりも大きくすることができる。

また、グランド電極２３の形状を、信号電極２２の下の部分がない形状にすることによって、Ｚ０＞Ｚｉｎを満たすようにしてもよい。信号電極２２の下の部分にグランド電極２３がないことによって、信号電極２２の下の部分にもグランド電極２３がある場合に比べて、信号電極２２とグランド電極２３との間の距離が長くなる。それによって、伝送路のインピーダンスが大きくなり、Ｚ０＞Ｚｉｎを満たすことができる。

図１に示す光モジュールによれば、伝送路２の特性インピーダンスＺ０を増幅素子３の入力インピーダンスＺｉｎよりも大きくすることによって、受光素子１と増幅素子３との間の信号経路にコイル成分を挿入する場合と同じような周波数特性の改善効果が得られる。従って、コイル成分としてワイヤーを挿入し、ワイヤーの長さを高精度に調整する場合に比べて、安価な光モジュールが得られる。

伝送路２の特性インピーダンスＺ０を増幅素子３の入力インピーダンスＺｉｎよりも大きくするには、伝送路２の信号電極２２を、インピーダンスマッチングがとれる幅よりも小さくしたり、信号電極２２の下の部分にグランド電極２３がないようにすればよい。いずれも、伝送路２を作製する際に用いられるマスクのパターンを、信号電極２２が細いパターンにしたり、信号電極２２の下の部分にグランド電極２３がないパターンに変更すれば、実現することができる。従って、安価な光モジュールが得られる。

・光モジュールの別の例
図１０は、実施の形態にかかる光モジュールの別の例を示す図である。図１１は、図１０の切断線Ａ−Ａ'における断面を示す図である。図１０及び図１１に示す光モジュールは、信号電極の下の部分にグランド電極がない光モジュールの一例である。図１０及び図１１に示すように、光モジュールは、基板３１、フォトダイオードアレイ３２、信号電極３３、グランド電極３４及びトランスインピーダンスアンプ３５を有する。

基板３１の一例として、例えばポリイミドなどのコア材を有するフレキシブルプリント基板が挙げられる。基板３１の誘電体層は、伝送路の誘電体層の一例である。

フォトダイオードアレイ３２は受光素子の一例である。フォトダイオードアレイ３２は、基板３１の上面に取り付けられている。図１０に示す例では、例えば４個の図示しないフォトダイオードがフォトダイオードアレイ３２に設けられている。各フォトダイオードは、受光面を下向き、すなわち基板３１に臨ませて取り付けられている。基板３１において、各フォトダイオードの受光面に対応する領域は、光を通すように、透明であるか基板３１を貫通する孔が開けられている。

信号電極３３は、導電体でできており、基板３１の上面においてフォトダイオードアレイ３２からトランスインピーダンスアンプ３５まで形成されている。それによって、フォトダイオードアレイ３２とトランスインピーダンスアンプ３５とは、信号電極３３によって接続されている。図１０に示す例では、例えば４本の信号電極３３がフォトダイオードアレイ３２の４個のフォトダイオードのそれぞれに対応して設けられている。なお、フォトダイオード及び信号電極３３の数は、３つ以下でもよいし、５つ以上でもよく、チャネル数に応じて設定される。信号電極３３は、伝送路の第１導電体層の一例である。

グランド電極３４は、導電体でできており、例えば基板３１の下面において信号電極３２の下の部分を除いて形成されている。図１０において、基板３１の中央部に破線で示す領域は、グランド電極３４のない部分（領域）３６を表している。なお、図１０に示す例では、グランド電極３４のない部分３６の形状を矩形状にしているが、矩形状に限るものではない。グランド電極３４は、伝送路の第２導電体層の一例である。信号電極３３、基板３１の誘電体層及びグランド電極３４によってマイクロストリップ型伝送線路ができている。

図１１において二点鎖線で囲む部分が、基板３１の下面において、信号電極３３の下のグランド電極３４のない部分３６である。この信号電極３３の下のグランド電極３４のない部分３６は、空気層となっていてもよいし、誘電体によって充填されていてもよい。信号電極３３の下のグランド電極３４のない部分３６に充填される誘電体の一例として、例えばエポキシ系の接着剤またはその他の高分子材料が挙げられる。また、基板３１の下面において、フォトダイオードアレイ３２の各フォトダイオードの受光面に対応する領域は、光を通すように、グランド電極３４がなく、空気層となっているか、光を通す材料によって充填されていてもよい。

基板３１の誘電体層及びグランド電極３４において、各フォトダイオードの受光面に対応する領域が光を通すようになっている。それによって、各フォトダイオードは、例えば基板３１の下面側に設けられる光導波路から出射される光信号を受光することができる。基板３１の裏面において、図示しない光導波路がグランド電極３４に接着シートを介して貼り付けられている。光導波路は、フォトダイオードアレイ３２の下から信号電極３３とは反対の方向へ伸びている。

図１１に示すように、最も外側の信号電極３３の外側の端とグランド電極３４の内側の端との距離をｄｓとする。チャネル間で信号電極３３のインピーダンスのばらつきが少ないのが望ましい。従って、距離ｄｓが大きいのが望ましい。

例えば基板３１として厚さ２５μｍのフレキシブルプリント基板を用いて、信号電極３３の幅を４７μｍとし、信号電極３３間の距離を２５０μｍとする。ｄｓ＝５０μｍの場合、各信号電極３３によってできる伝送路の特性インピーダンスを計算すると、図１１において左から順に７０Ω、１３０Ω、１３０Ω及び７０Ωとなる。

ｄｓ＝７５μｍの場合、各信号電極３３によってできる伝送路の特性インピーダンスを計算すると、図１１において左から順に８５Ω、１３０Ω、１３０Ω及び８５Ωとなる。これらの結果より、ｄｓ＝７５μｍの場合の方がｄｓ＝５０μｍの場合よりも、チャネル間で伝送路の特性が均一に近くなることがわかる。これは、信号電極３３とグランド電極３４との間がある程度以上に広いと、インピーダンスの上昇量が少なくなるからである。

以上の考察より、距離ｄｓは７５μｍ以上であるのが望ましい。一般化すると、例えば距離ｄｓは基板３１の厚さの３倍以上であるのが望ましい。

ところで、高周波回路において、誘導性はωＬで表される抵抗成分に見える。従って、伝送路の誘導性が強くなり過ぎると、伝送路の透過帯域が劣化してくる。例えば、トランスインピーダンスアンプの入力インピーダンスＺｉｎを５０Ωとし、３ｄＢ帯域が１２ＧＨｚ程度のフォトダイオードを用いて、伝送路の特性インピーダンスＺ０を種々変えて電気信号の入射波透過係数Ｓ２１をシミュレーションした結果を示す。

図１２は、伝送路の長さを１ｍｍとする場合の入射波透過係数Ｓ２１とＺ０との関係のシミュレーション結果を示す図である。縦軸は入射波透過係数Ｓ２１であり、横軸は周波数である。入射波透過係数Ｓ２１が３ｄＢ減衰するときの周波数によって帯域拡大の効果を見るとする。図１２より、Ｚ０が６０Ω〜２５０Ω程度までの範囲である場合、帯域拡大の効果が確認される。Ｚ０が２５０Ωよりも高くなると、伝送路の誘導性が強くなり過ぎるため、透過帯域が劣化してくる。Ｚ０が８０Ω〜１６０Ω程度までの範囲である場合、帯域がほぼ最大になっている。

図１３は、伝送路の長さを１．５ｍｍとする場合の入射波透過係数Ｓ２１とＺ０との関係のシミュレーション結果を示す図である。縦軸は入射波透過係数Ｓ２１であり、横軸は周波数である。入射波透過係数Ｓ２１が３ｄＢ減衰するときの周波数によって帯域拡大の効果を見るとする。図１３より、Ｚ０が６０Ω〜１６０Ω程度までの範囲である場合、帯域拡大の効果が確認される。Ｚ０が７０Ω〜１２０Ω程度までの範囲である場合、帯域がほぼ最大になっている。

図１２と図１３とを比較すると、伝送路の長さが１ｍｍである方が、帯域拡大の効果が得られるインピーダンスの範囲が広く、かつ帯域が最大となる周波数が高いことがわかる。これより、伝送路の長さを短くして伝送路の特性インピーダンスを高くする方が、より効果的に帯域を拡大することができることがわかる。

例えば基板にフォトダイオード及びトランスインピーダンスアンプをフリップチップ実装する場合、伝送路の長さの最小値は、フリップチップ実装することができるフォトダイオードとトランスインピーダンスアンプとの最小の間隔によって決まる。基板にフォトダイオード及びトランスインピーダンスアンプをフリップチップ実装する場合、それぞれにアンダーフィルが設けられる。アンダーフィルを設けることによって、信頼性が向上する。

アンダーフィルのフィレット長がある程度必要であることから、現在の技術において安定して製造することができるフォトダイオードとトランスインピーダンスアンプとの最小の間隔は１ｍｍである。なお、製造技術の進歩によって、フォトダイオードとトランスインピーダンスアンプとの間隔を１ｍｍよりも短くしても安定してフリップチップ実装を行うことができる場合には、伝送路の長さをさらに短くすることができる。

図１４は、信号電極の下のグランド電極のない部分の長さと伝送路の透過特性との関係の一例を示す図である。図１４に示す特性図において、縦軸は透過特性であり、横軸は周波数である。図１０に示すように、信号電極３３の下のグランド電極３４のない部分３６の長さをＬとする。また、伝送路の特性インピーダンスを例えば８５Ωとする。

図１４より、透過特性が３ｄＢ減衰するときの周波数で比較すると、Ｌが長いほど大きな誘導性が得られ、広帯域化の効果が得られることがわかる。光モジュールの設計に当たっては、Ｌを自由に変えることができる。従って、設計の自由度が高く、種々の周波数特性のフォトダイオードにも対応することができる。

図１５は、図１０に示す光モジュールにフォトダイオードの等価回路が追記されている図である。図１５には、１つのチャネルについてのみフォトダイオードの等価回路が追記されているが、他のチャネルに対しても同様である。

図１５に示すように、フォトダイオードアレイ３２の各フォトダイオード３７において、アノード線は信号電極３３に接続され、カソード線に電圧Ｖｃの逆バイアスが印加される。カソード線とグランド電極３４との間には、例えば１００ｐＦ程度の容量３８が接続される。図１５に示す例では、フォトダイオードのカソード線が信号電極３３の反対側に引き出されているが、カソード線が信号電極３３と同じ側に引き出されていてもよい。

図１０に示す光モジュールによれば、信号電極３３の下のグランド電極３４のない部分３６が空気層となっていたり、誘電体によって充填されていることによって、信号電極３３の下の部分にもグランド電極３４がある場合に比べて、信号電極３３とグランド電極３４との間の距離が長くなる。それによって、伝送路の特性インピーダンスをトランスインピーダンスアンプ３５の入力インピーダンスよりも大きくすることができる。信号電極３３の下の部分にグランド電極３４のないパターンのマスクを用いることによって、信号電極３３の下の部分にグランド電極３４のない形状のグランド電極３４を作製することができる。従って、安価な光モジュールが得られる。

・光モジュールの別の例
図１６は、実施の形態にかかる光モジュールの別の例を示す図である。図１７は、図１６の切断線Ｂ−Ｂ'における断面を示す図である。図１６及び図１７に示す光モジュールは、フォトダイオードのカソード線が信号電極３３と同じ側に引き出されている光モジュールの一例である。図１６には、１つのチャネルについてのみフォトダイオードの等価回路が追記されているが、他のチャネルに対しても同様である。

図１６及び図１７に示すように、フォトダイオードアレイ３２の各フォトダイオード３７において、アノード線は信号電極３３に接続され、カソード線は、フォトダイオードアレイ３２とトランスインピーダンスアンプ３５との間に信号電極３３に沿って信号電極３３から離れて設けられるカソード線路３９に接続されている。カソード線路３９は、導電体により形成されており、信号電極３３を作製する際のパターニングによって同時に形成されてもよい。図１６及び図１７において、カソード線路３９にはハッチングが付されている。

各フォトダイオードのカソード線には、電圧Ｖｃの逆バイアスが印加される。なお、フォトダイオードのカソード線がカソード線路３９によってトランスインピーダンスアンプ３５まで伸びていることによって、カソード線に接続される容量３８、及びカソード線に逆バイアスを印加する電圧Ｖｃの発生源を、トランスインピーダンスアンプ３５内に集積してもよい。

図１８は、信号電極とカソード線路との間隔と伝送路のインピーダンスとの関係の一例を示す図である。図１８に示す特性図において、縦軸は伝送路のインピーダンスであり、横軸は信号電極の線幅である。図１８に示す特性図は、基板３１として厚さ２５μｍのフレキシブルプリント基板を用いて、最も外側のカソード線路３９の外側の端とグランド電極３４の内側の端との距離ｄｓが十分に大きいと仮定し、信号電極３３とカソード線路３９との間隔Ｇを変更して、伝送路のインピーダンスを計算により求めた結果である。

図１８に示す特性図において、「裏面抜きなし」では、信号電極３３の下にグランド電極３４がある。「Ｇ＝５０μｍ」、「Ｇ＝１００μｍ」及び「カソード線路なし」では、信号電極３３の下にグランド電極３４がない。「Ｇ＝５０μｍ」及び「Ｇ＝１００μｍ」ではカソード線路３９があり、「カソード線路なし」ではカソード線路３９がない。

図１８より、カソード線路３９がないと伝送路の特性インピーダンスが１００Ωを超えるのに対して、信号電極３３の脇にカソード線路３９があると伝送路の特性インピーダンスが低くなることがわかる。伝送路の特性インピーダンスが低くなる理由は、信号電極３３の電磁界がカソード線路３９に引っ張られるからである。また、信号電極３３とカソード線路３９との間隔Ｇが狭いほど、伝送路の特性インピーダンスが低くなる。これは、信号電極３３の電磁界がより強くカソード線路３９に引っ張られるからである。

図１６に示す光モジュールによれば、信号電極３３の脇にカソード線路３９を設け、信号電極３３とカソード線路３９との間隔Ｇを調整することによって、伝送路の特性インピーダンスを制御することができる。従って、設計の自由度が高くなる。

・光モジュールの別の例
図１９は、実施の形態にかかる光モジュールの別の例を示す図である。図２０は、図１９の切断線Ｃ−Ｃ'における断面を示す図である。図２１は、図２０の光結合部分を拡大して示す図である。図１９〜図２１に示す光モジュールは、例えば図１０に示す光モジュールまたは図１６に示す光モジュールの実装例である。

図１９〜図２１に示すように、光モジュールは、ボード４１、電気コネクタ４２、フレキシブルプリント基板４３、受光素子４４、トランスインピーダンスアンプ４５、発光素子４６、発光素子駆動ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）４７及び光導波路４８を有する。

受光素子４４及びトランスインピーダンスアンプ４５を有するモジュールの部分は、例えば図１０に示す光モジュールと同様のものである。図１９及び図２０においては、受光素子４４とトランスインピーダンスアンプ４５とを接続する信号電極は省略されている。

あるいは、受光素子４４及びトランスインピーダンスアンプ４５を有するモジュールの部分は、例えば図１６に示す光モジュールと同様のものであってもよい。その場合には、図１９及び図２０において、受光素子４４とトランスインピーダンスアンプ４５とを接続する信号電極及びカソード線路が省略されている。

受光素子４４は、受光面４９を下向きにして、フレキシブルプリント基板４３の上面に電極５０を介して取り付けられている。トランスインピーダンスアンプ４５は、フレキシブルプリント基板４３の上面に取り付けられている。

発光素子４６は、フレキシブルプリント基板４３の上面に、光を下向きに出射するように取り付けられている。発光素子４６の一例として、例えばレーザーダイオードが挙げられる。発光素子駆動ＩＣ４７は、フレキシブルプリント基板４３の上面に取り付けられている。発光素子駆動ＩＣ４７は、発光素子４６を駆動する信号を出力する。図１９においては、発光素子駆動ＩＣ４７と発光素子４６とを接続する信号電極が省略されている。

ボード４１は、例えばサーバー装置などのコンピュータや、コンピュータに接続される周辺装置に内蔵されるプリント基板であってもよい。ボード４１には電気コネクタ４２が取り付けられており、この電気コネクタ４２にフレキシブルプリント基板４３の一端が接続されている。

光導波路４８は、フレキシブルプリント基板４３の裏面のグランド電極５１に、図示省略する接着シートを介して貼り付けられている。光導波路４８はコア５２及びクラッド５３を有する。光信号は、コア５２とクラッド５３との界面で反射しながらコア５２内を進む。光導波路４８の端部には、ミラー面５４が形成されている。光がミラー面５４で反射することによって、光の進行方向が例えば９０°の方向に曲げられる。

光導波路４８のコア５２内を進む光信号は、ミラー面５４によって反射され、フレキシブルプリント基板４３を透過して受光素子４４の受光面４９に入射する。発光素子４６から出射される光信号は、フレキシブルプリント基板４３を透過して光導波路４８のミラー面５４によって反射され、光導波路４８のコア５２内を進む。フレキシブルプリント基板４３において、受光素子４４及び発光素子４６に対応する部分は、例えば透明になっていたり、貫通する孔が開けられていたりすることによって、光を通すようになっている。

図１９に示す光モジュールによれば、受光素子４４及び発光素子４６が設けられているので、光信号の送信及び受信を行うことができる。従って、図１６に示す光モジュールを有するサーバー装置同士またはサーバー装置と周辺装置との間で光信号の授受を行うことができる。

・光モジュールの別の例
図２２は、実施の形態にかかる光モジュールの別の例を示す図である。図２３は、図２２の切断線Ｄ−Ｄ'における断面を示す図である。図２２及び図２３に示す光モジュールでは、光導波路４８は、基板３１の裏面においてフォトダイオードアレイ３２の下から信号電極３３と同じ方向へ伸び、信号電極３３の下のグランド電極３４のない部分３６の下を通ってトランスインピーダンスアンプ３５側へ至る。

図２２に示す光モジュールによれば、光導波路４８がフォトダイオードアレイ３２とトランスインピーダンスアンプ３５との間の信号電極３３の下に配置される。この場合でも、図１０に示す光モジュールと同様に、伝送路の特性インピーダンスをトランスインピーダンスアンプ３５の入力インピーダンスよりも大きくすることができる。従って、安価な光モジュールが得られる。

ところで、本発明者らは、図２２に示す光モジュールに対してシミュレーションを行った。その結果、光導波路４８の損失が劣化することがわかった。光導波路４８の損失が劣化する理由は、以下の通りであると考えられる。

図２２に示す光モジュールにおいて、信号電極３３の下のグランド電極３４のない部分３６は、空気層となっていたり、誘電体によって充填されている。従って、信号電極３３の下のグランド電極３４のない部分３６は、周囲のグランド電極３４よりも柔らかくなっている。そのため、例えばラミネート加工など、プレス処理を行う製造方法によってフレキシブルプリント基板に光導波路４８を貼り付ける場合、図２３に示すように、信号電極３３の下のグランド電極３４のない部分３６において光導波路４８が湾曲してしまうことがある。

光導波路に曲がり半径が加わると、光導波路の損失が劣化することが知られている。例えば一般的なポリマー光導波路では、曲がり半径がおよそ２ｍｍ以下になると、損失が急激に劣化する。

そこで、本発明者らは、図２４に示すようなモデルを用いて光導波路４８の変形量の解析を行った。図２４は、光導波路の変形量の解析に用いたモデルを示す図であり、図２２の切断線Ｄ−Ｄ'における断面を表している。図２４に示すように、フォトダイオードアレイ３２とトランスインピーダンスアンプ３５との間隔を１０００μｍとし、信号電極３３の下のグランド電極３４のない部分３６の長さをＬ_GAPμｍとし、グランド電極３４と接着シートなどの接着層５５とを合わせた厚さをｄμｍとする。解析では、光導波路４８に加わる最大の曲率半径を計算している。光導波路４８に生じる最大の曲率半径の計算結果を図２５に示す。

計算条件として、光導波路４８を貼り付ける際の応力σを１ｋｇｆ／ｍｍとし、光導波路４８のヤング率Ｅを３０８ｋｇｆ／ｍｍ²とし、光導波路４８の総厚さを１００μｍとし、ｄを６０μｍとする。光導波路４８の総厚さ及びｄの値については、製造しやすい値を選択している。また、光導波路４８を両端固定の梁と仮定し、光導波路４８が最大に変形した状態で接着シートに固定されると仮定して、１次元の光導波路４８の変形シミュレーションを行っている。

光導波路４８の最大変位量をＹμｍとすると、Ｙは次の（１）式で近似される。ただし、Ｉｍｍ⁴は断面２次モーメントであり、本解析ではより悪い条件となる厚さ０．１ｍｍ、幅０．３ｍｍの光導波路シートを仮定して計算する。
Ｙ＝（１／３８４）×（σ×（Ｌ_GAP／１０００）⁴）／（Ｉ×Ｅ）×１０００ ・・・（１）

光導波路４８に生じる最大の曲率半径Ｒｍｍは、次の（２）式、（３）式、（４）式で表される。
Ｒ＝Ｉ×Ｅ／（σ×（Ｌ_GAP／１０００）²／１２） ・・・（２）
σ＝１（Ｙ＜ｄの場合） ・・・（３）
σ＝３８４×ｄ×（Ｉ×Ｅ）／１０００／（Ｌ_GAP／１０００）⁴） （Ｙ＞ｄの場合） ・・・（４）

図２５は、光導波路に生じる最大の曲率半径の計算結果を示す図である。図２５に示す特性図において、縦軸は、光導波路に生じる最大の曲率半径Ｒであり、横軸は、信号電極の下のグランド電極のない部分の長さＬ_GAPである。図２５に示すように、Ｌ_GAPが１４００μｍよりも大きい場合、光導波路４８の変形は、グランド電極３４と接着層５５とを合わせた厚さｄの値で止まる。そして、光導波路４８の最大曲率半径は大きくなっていく。

しかし、Ｌ_GAPが１９００μｍ以上になると、フォトダイオードアレイ３２及びトランスインピーダンスアンプ３５のバンプ部分が、信号電極３３の下のグランド電極３４のない部分３６にかかってしまう。そのため、フレキシブルプリント基板にフォトダイオードアレイ３２やトランスインピーダンスアンプ３５をフリップチップ実装することができない。

一方、Ｌ_GAPが２００μｍ以下である場合、光導波路４８の変形量自体が小さくなる。従って、光導波路４８に生じる最大の曲率半径が大きくなる。例えばポリマー光導波路において、コア５２及びクラッド５３が積層されている方向に対する曲げ半径が２ｍｍ以上であれば、過剰な損失が発生しないことが知られている。従って、図２５より、Ｌ_GAPが２００μｍ以下であれば、光導波路４８の曲げ半径が２ｍｍ以上となり、過剰な損失が発生しないことがわかる。

・光モジュールの別の例
図２６は、実施の形態にかかる光モジュールの別の例を示す図である。図２７は、図２６の切断線Ｅ−Ｅ'における断面を示す図である。図２６及び図２７に示す光モジュールは、光導波路４８の変形量の解析から得た知見を反映して、光導波路４８の損失の劣化を抑制するようにしたものである。

図２６及び図２７に示すように、信号電極３３の下のグランド電極３４のない部分３６が複数に分割されている。それぞれの信号電極３３の下のグランド電極３４のない部分３６は、空気層となっているか、誘電体によって充填されていてもよい。光導波路４８の変形量の解析結果によれば、それぞれの信号電極３３の下のグランド電極３４のない部分３６の長さは２００μｍ以下であるのが望ましい。

図２７において、図を見やすくするため、グランド電極３４にはハッチングが付されている。なお、図２６及び図２７に示す例では、信号電極３３の下のグランド電極３４のない部分３６が１チャネルあたり９箇所ずつ示されているが、８箇所以下ずつでもよいし、１０箇所以上ずつでもよい。また、信号電極３３の下のグランド電極３４のない部分３６が全てのチャネルで同じ数でなくてもよい。

図２６に示す光モジュールによれば、信号電極３３の下のグランド電極３４のない部分３６が複数個に細かく分割されていることによって、光導波路４８に生じる曲率半径が大きくなる。それによって、光導波路４８の損失の劣化を抑制することができる。また、各チャネルにおいて、信号電極３３の下のグランド電極３４のない部分３６が複数個設けられていることによって、信号電極３３の下のグランド電極３４のない部分３６が分割されていない場合と同様に誘導性が得られる。従って、伝送路の透過特性の周波数特性を改善することができる。なお、それぞれの信号電極３３の下のグランド電極３４のない部分３６の形状は、矩形状に限らない。

・光モジュールの別の例
図２８は、実施の形態にかかる光モジュールの別の例を示す図である。図２８に示す光モジュールでは、フォトダイオードアレイ３２の各フォトダイオードのアノード線が信号電極３３に接続され、カソード線がカソード線路３９に接続され、信号電極３３の下のグランド電極３４のない部分３６が複数に分割されている。カソード線路３９は、信号電極３３に沿って信号電極３３から離れて設けられている。

図２８には、１つのチャネルについてのみ信号電極３３及びカソード線路３９が示されているが、他のチャネルについても同様である。なお、図示しない光導波路は、フォトダイオードアレイ３２の下から信号電極３３と同じ方向へ伸びていてもよいし、信号電極３３と反対の方向へ伸びていてもよい。

一例として、図２８に示す光モジュールにおいて、フォトダイオードアレイ３２とトランスインピーダンスアンプ３５との間の伝送路の長さ、すなわち信号電極３３及びカソード線路３９の長さを１ｍｍとする。また、信号電極３３の下のグランド電極３４のない部分３６の長さを０．０５ｍｍとし、フォトダイオードアレイ３２とトランスインピーダンスアンプ３５との間の中央部分の０．８ｍｍの区間に、信号電極３３の下のグランド電極３４のない部分３６を０．０５ｍｍピッチで設けるとする。また、フォトダイオードアレイ３２及びトランスインピーダンスアンプ３５が実装される図示省略する基板の厚さを２５μｍとし、信号電極３３の線幅を４０μｍとし、カソード線路３９と信号電極３３との間隔を５０μｍとする。

図２９は、図２８に示す光モジュールの入射波透過係数Ｓ２１の周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。縦軸は入射波透過係数Ｓ２１であり、横軸は周波数である。図２８に示す光モジュールでは、信号電極３３の下のグランド電極３４のない部分３６が設けられていることによって、伝送路の特性インピーダンスＺ０がトランスインピーダンスアンプ３５の入力インピーダンスＺｉｎよりも高くなる。それに対して、信号電極３３の下のグランド電極３４のない部分３６がない場合、Ｚ０はＺｉｎと等しくなる。

図２９より、入射波透過係数Ｓ２１が３ｄＢ減衰するときの周波数によって帯域拡大の効果を見ると、Ｚ０＞Ｚｉｎの場合にはＺ０＝Ｚｉｎの場合よりも周波数特性が改善されるのがわかる。つまり、信号電極３３の下のグランド電極３４のない部分３６を細分化しても、伝送路の透過特性の周波数特性を改善することができる。従って、図２８に示す光モジュールによれば、信号電極３３の下のグランド電極３４のない部分３６が細分化されていることによって、光導波路の損失の劣化を抑制するとともに、広帯域化が可能となる。

・光モジュールの別の例
図３０は、実施の形態にかかる光モジュールの別の例を示す図である。図３１は、図３０の切断線Ｆ−Ｆ'における断面を示す図である。図３０及び図３１に示す光モジュールは、例えば図２２に示す光モジュール、図２６に示す光モジュールまたは図２８に示す光モジュールの実装例である。

図３０及び図３１に示すように、光導波路４８は、フレキシブルプリント基板４３の裏面において受光素子４４の下からトランスインピーダンスアンプ４５側へ至り、さらにその先へ伸びている。受光素子４４と発光素子４６とは、光導波路４８が伸びる方向に対して例えば９０°の角度をなして交差する方向に並んで配置されていてもよい。また、発光素子駆動ＩＣ４７とトランスインピーダンスアンプ４５とが、発光素子４６と受光素子４４との並びに対して反対側に配置されていてもよい。

受光素子４４及びトランスインピーダンスアンプ４５を有するモジュールの部分は、例えば図２２に示す光モジュールまたは図２６に示す光モジュールと同様のものである。図３０及び図３１においては、受光素子４４とトランスインピーダンスアンプ４５とを接続する信号電極は省略されている。

あるいは、受光素子４４及びトランスインピーダンスアンプ４５を有するモジュールの部分は、例えば図２８に示す光モジュールと同様のものであってもよい。その場合には、図３０及び図３１において、受光素子４４とトランスインピーダンスアンプ４５とを接続する信号電極及びカソード線路が省略されている。

図３０に示す光モジュールによれば、発光素子駆動ＩＣ４７とトランスインピーダンスアンプ４５とが離れていることによって、送信と受信の間のクロストークを低減することができる。また、発光素子４６と受光素子４４とが並んで配置される場合に比べて、光導波路４８が伸びる方向における発光素子駆動ＩＣ４７とトランスインピーダンスアンプ４５との間隔を狭くすることができる。それによって、光モジュールをより一層、小型化することができる。

・光モジュールの製造方法
図３２〜図３４は、実施の形態にかかる光モジュールの製造方法の一例を示す図である。図３２に示すように、例えばポリイミドなどの誘電体層の両面に銅箔が貼り付けられている基板を用意する。そして、基板の両面に対して例えばフォトリソグラフィによるレジスト転写と銅箔のエッチングによって、信号電極３３やカソード線路などの伝送路のパターンと、グランド電極３４のパターンとを形成する。

次いで、図３３に示すように、フォトダイオードアレイ３２及びトランスインピーダンスアンプ３５の各素子にフリップチップ用のバンプを形成する。そして、超音波を利用する工法やＣ４工法などのフリップチップ実装工法によって、フォトダイオードアレイ３２及びトランスインピーダンスアンプ３５などの各素子を基板３１に実装する。各素子の実装後、各素子の下にアンダーフィルやサイドフィルを設ける。図３３において、電極５０は、フリップチップ用のバンプによってできる接合部分である。

次いで、図３４に示すように、基板３１の裏面に接着層５５を介して光導波路４８を貼り付ける。接着層５５は接着シートでもよいし、接着剤でもよい。接着シートを用いる場合、予め接着シートの一部を切り取ってグランド電極３４の形状に合わせておいてもよいし、接着シートの一部を切り取っておかなくてもよい。

以上の手順によって、例えば図１０、図１６、図２２、図２６または図２８に示すような光モジュールができあがる。また、図１０、図１６、図２２、図２６または図２８に示すような光モジュールをサーバー装置などのボードの電気コネクタに接続することによって、例えば図１９または図３０に示すような光モジュールができあがる。

上述した各実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）光信号を受光して電気信号に変換する受光素子と、電気信号を伝送する伝送路と、前記受光素子から出力されて前記伝送路により伝送されてくる電気信号を増幅する増幅素子と、を備え、前記受光素子と前記増幅素子とを接続する前記伝送路の特性インピーダンスが前記増幅素子の入力インピーダンスよりも高いことを特徴とする光モジュール。

（付記２）前記伝送路は、誘電体層、前記誘電体層の上面に前記伝送路のパターンに形成された第１導電体層、及び前記誘電体層の下面に形成された第２導電体層を有し、前記第２導電体層のうち、前記受光素子と前記増幅素子とを接続する前記伝送路のパターンに対応する部分の一部または全部が空気層または誘電体層になっていることを特徴とする付記１に記載の光モジュール。

（付記３）発光素子を駆動する駆動素子と、前記駆動素子から出力されて前記伝送路により伝送されてくる電気信号を光信号に変換する発光素子と、を備え、前記発光素子と前記受光素子とが並んで配置され、前記駆動素子と前記増幅素子とが、前記発光素子と前記受光素子との並びに対して反対側に配置されていることを特徴とする付記２に記載の光モジュール。

（付記４）前記第２導電体層の下面に、前記受光素子と光学的に結合する光導波路が、前記受光素子と前記増幅素子とを接続する前記伝送路のパターンに沿って設けられており、前記第２導電体層のうちの前記空気層または前記誘電体層は、前記受光素子と前記増幅素子とを接続する前記伝送路のパターンに沿って複数箇所に分割して設けられていることを特徴とする付記３に記載の光モジュール。

（付記５）前記受光素子と前記増幅素子とを接続する前記伝送路のパターンに沿う方向における、それぞれの前記第２導電体層のうちの前記空気層または前記誘電体層の長さが２００μｍ以下であることを特徴とする付記４に記載の光モジュール。

１，４４ 受光素子
２ 伝送路
３ 増幅素子
３２ フォトダイオードアレイ
３３ 信号電極
３４ グランド電極
３５，４５ トランスインピーダンスアンプ
４６ 発光素子
４７ 発光素子駆動ＩＣ
４８ 光導波路

Claims (4)

1. 光信号を受光して電気信号に変換する受光素子と、
   電気信号を伝送する伝送路と、
   前記受光素子から出力されて前記伝送路により伝送されてくる電気信号を増幅する増幅素子と、
   を備え、
   前記受光素子と前記増幅素子とを接続する前記伝送路の特性インピーダンスが前記増幅素子の入力インピーダンスよりも高いことを特徴とする光モジュール。
2. 前記伝送路は、誘電体層、前記誘電体層の上面に前記伝送路のパターンに形成された第１導電体層、及び前記誘電体層の下面に形成された第２導電体層を有し、
   前記第２導電体層のうち、前記受光素子と前記増幅素子とを接続する前記伝送路のパターンに対応する部分の一部または全部が空気層または誘電体層になっていることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
3. 発光素子を駆動する駆動素子と、
   前記駆動素子から出力されて前記伝送路により伝送されてくる電気信号を光信号に変換する発光素子と、
   を備え、
   前記発光素子と前記受光素子とが並んで配置され、前記駆動素子と前記増幅素子とが、前記発光素子と前記受光素子との並びに対して反対側に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の光モジュール。
4. 前記第２導電体層の下面に、前記受光素子と光学的に結合する光導波路が、前記受光素子と前記増幅素子とを接続する前記伝送路のパターンに沿って設けられており、
   前記第２導電体層のうちの前記空気層または前記誘電体層は、前記受光素子と前記増幅素子とを接続する前記伝送路のパターンに沿って複数箇所に分割して設けられていることを特徴とする請求項３に記載の光モジュール。

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