JP2015075734A - 光モジュール及び光モジュール製造方法。 - Google Patents

光モジュール及び光モジュール製造方法。 Download PDF

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Abstract

【課題】空間多重方式によるチャネル密度の限界を超えてチャネル数を増やし高密度化することができる光通信技術を提供する。
【解決手段】光モジュールは、基板３０５の表面に設けられた光導波路３１０と、基板３０５の表面に対して垂直な面及び傾斜した面から成る複数の溝３２５と、光導波路３１０の複数の溝３２５に位置合わせされ、光導波路３１０の上に複数の異なる波長の光にそれぞれ対応して設けられた、複数の発光及び受光素子対３３５ａ−３３５ｄと、光導波路３１０の複数の溝３２５の傾斜した面に設けられ、それぞれ、対応する発光及び受光素子対３３５ａ−３３５ｄの発光素子からの対応する波長の光を反射して光導波路３１０に入れ、光導波路３１０を伝播する伝播光から対応する波長の光を選択して対応する発光及び受光素子対３３５ａ−３３５ｄの受光素子に反射する、複数の光選択フィルター３３０ａ−３３０ｄとを含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、光通信技術に関し、特に光導波路に対して波長多重の光信号を入出力する光モジュール及びその製造方法に関する。
光通信技術、特に従来の光ＭＣＭ（Multi-Chip Module）では、信号帯域を増やすためにチャンネル数を増やす空間多重方式が採用されており、１２チャンネル２５０μｍピッチのＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）のような光送信のための発光素子とＰＤ（Photo Diode）のような光受信のための受光素子のアレイが使用されることが多い。ＶＣＳＥＬ/ＰＤチップは１２チャンネルの光導波路上に実装されるが、さらなる広帯域化のために２４チャンネル１２５μｍピッチ、４８チャンネル６２．５μｍピッチと高密度化していくことが考えられる。
光導波路は光ファイバーに接続されることが想定される。従って、現状使用されている光ファイバーのクラッド径が１２５μｍであることを考えると、高密度化は１２５μｍピッチが限界である。光ファイバーの径を小さくすることにより１２５μｍピッチの限界を乗り越えたとしても、一般的なマルチモード光ファイバーのコア幅３５μｍと光の染み出しを考えると、４８チャンネル以上の高密度化は光導波路が１層では限界がある。また、光導波路を２層以上とすると、光ビームの広がりによる接続損失が深刻な問題になる。
図１に、従来の空間多重方式で高密度化した光モジュール１００の概略的な上平面図を示す。基板１０５の表面に複数の光導波路１１０が高密度に配置されている。各光導波路１１０の一端に、例えば光を水平方向から垂直方向に反射して変える４５度に傾斜したミラーのような反射手段で実施され得る１つの光入出力部１１５が、横並びにしないで離して設けられ、各光入出力部１１５に対して入力及び出力用の電気パッド１２０がそれぞれ２つ設けられて、ＶＣＳＥＬ/ＰＤチップ１２５が構成されている。光導波路１１０が３５μｍ幅で且つ６２．５μｍピッチで配列されるのであれば、光導波路１１０間のスペースは２７．５μｍとなる。光の染み出しも考慮すると、光導波路１１０の配列に影響を与えないように電気パッド１２０から電気配線することは困難である。
非特許文献１には、１本の光ファイバーにつき４つの波長を有する並列な１２本の光ファイバーのリボンにより１０．４２Ｇｂｐｓの４８チャネルデータ伝送をする、５００Ｇｂｐｓの並列波長分割多重（ＰＷＤＭ：Parallel Wavelength Division Multiplexing）光相互接続が示されている。高密度化のため粗い波長多重を用いてＶＣＳＥＬやＰＤと光ファイバーとを接続しているが、その光相互接続では光の伝播を反射だけで制御していて、光の伝播を導波路で制御する構造は存在せず、送信機と受信機のそれぞれで挿入損失（受発光から光ファイバーまでの損失）は６−８ｄＢと大きい。
特許文献１には、表面に複数の受光素子が形成され裏面に複数のＶ溝が形成された光透過性の材料から成る第１の基板と、第１の基板と同屈折率の光透過性の材料から成りＶ溝と嵌合する形状の複数の凸部が表面に形成された第２の基板が、それぞれＶ溝と凸部を嵌合して接合することにより一体に成形され、嵌合されたＶ溝と凸部を横切って通る波長多重の光は、各Ｖ溝の一方の斜面に形成された無反射膜では反射せずに通過し、各Ｖ溝の他方の斜面に形成されたバンドリジェクションフィルターでは対応する波長の光だけが反射して第１の基板中を通り受光素子に入るようにした、光受信器が示されている。光は第１の基板と第２の基板の中を伝播するが、第１の基板と第２の基板は光導波路自体ではないので、光が伝播するには各Ｖ溝の一方の斜面に無反射膜を形成する必要がある。
特開２０１１−２５７４７６号公報
B.E. Lemoff etal., 500-Gbps Parallel-WDM Optical Interconnect, in Proceedings ElectronicComponents and Technology Conference, Vol.2, 2005, pp.1027-1031
本発明は、空間多重方式によるチャネル密度の限界を超えてチャネル数を増やし高密度化することができる光通信技術の実現を目的とする。本発明の目的には、光導波路に対して波長多重の光信号を入出力する光モジュール及びその製造方法の提供が含まれる。
本発明により提供される１実施態様の光モジュールは、基板の表面に設けられた少なくとも１つの光導波路と、基板の表面で光導波路に設けられ、基板の表面に対して垂直な面及び傾斜した面から成る複数の溝と、光導波路の複数の溝に位置合わせされ、光導波路の上に複数の異なる波長の光にそれぞれ対応して設けられた、複数の発光及び受光素子対と、光導波路の複数の溝の傾斜した面に設けられ、それぞれ、対応する発光及び受光素子対の発光素子からの対応する波長の光を反射して光導波路に入れ、光導波路を伝播する伝播光から対応する波長の光を選択して対応する発光及び受光素子対の受光素子に反射する、複数の光選択フィルターとを含む。
好ましくは、複数の異なる波長の光は、少なくとも２０ｎｍの波長間隔を有する異なる波長の光であると良い。
好ましくは、傾斜した面は、基板の表面に対して４５度に傾斜した面であると良い。
好ましくは、光選択フィルターは、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector:分布ブラッグ反射）フィルターであると良い。
好ましくは、複数の発光及び受光素子対は、それぞれ対応する複数の光選択フィルターの反射面に対向して設けられていると良い。
好ましくは、複数の溝及び複数の光選択フィルターは、光透過性のアンダーフィルで覆われていると良い。
本発明により提供される１実施態様の光モジュール製造方法は、基板の表面に設けられた少なくとも１つの光導波路に、基板の表面に対して垂直な面及び傾斜した面から成る複数の溝を形成することと、複数の異なる波長の光のうちの対応する波長の光をそれぞれが反射する複数の光選択フィルターを、複数の溝の傾斜した面に対応させて形成することとを含む。
好ましくは、光モジュール製造方法は、光導波路の複数の溝に位置合わせして、光導波路の上に複数の異なる波長の光にそれぞれ対応した複数の発光及び受光素子対を設けることをさらに含むと良い。
好ましくは、複数の溝を形成することは、基板の表面に対して垂直な面及び４５度に傾斜した面から成る複数の溝を形成することであると良い。
好ましくは、複数の光選択フィルターを複数の溝の傾斜した面に対応させて形成することは、複数のＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector:分布ブラッグ反射）フィルターを複数の溝の傾斜した面に対応させて形成することであると良い。
好ましくは、複数のＤＢＲフィルターを複数の溝の傾斜した面に対応させて形成することは、複数の溝の各々の大きさに対応する開口が１つ形成されたマスクを用いて、順次、マスクの開口を複数の溝の各々に位置合わせし、複数の溝の傾斜した面にＤＢＲフィルターを蒸着することを含むと良い。
好ましくは、複数のＤＢＲフィルターを複数の溝の傾斜した面に対応させて形成することは、複数の溝の各々に対して位置合わせされ大きさが対応する複数の開口が形成された第１マスクと、全ての複数の溝をカバーする大きさの開口及びそれぞれ全ての複数の溝から溝を１つずつ少なくカバーして１つの溝をカバーするまでの異なる大きさの複数の開口が形成された第２マスクとを用いて、第１マスクは複数の開口をそれぞれ複数の溝に位置合わせして固定し、第２マスクは順次複数の開口の各々を移動させて第１マスクの複数の開口の各々に一回ずつ位置合わせし、複数の溝の傾斜した面にＤＢＲフィルターを蒸着することを含むと良い。
本発明により、空間多重方式によるチャネル密度の限界を超えてチャネル数を増やし高密度化することができる光通信技術が実現される。特に、光導波路に対して波長多重の光信号を入出力する光モジュール及びその製造方法が提供され、光導波路の数を増やさなくても、光信号の帯域を各光導波路で波長の数分だけ増やすことができる。
従来の空間多重方式で高密度化した光モジュールの構造を概略的に示す上平面図である。 本発明の１実施形態に係る光モジュールの構造を概略的に示す上平面図である。 本発明の１実施形態に係る光モジュールの構造を概略的に示す側断面図である。 （Ａ）は図３の構造の一部を拡大して示す側断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の構造の一部を拡大して示す側断面図である。 （Ａ）〜（Ｅ）は本発明の１実施形態に係る光モジュール製造方法のマスク操作を概略的に示す図である。 （Ａ）〜（Ｆ）は本発明の１実施形態に係る光モジュール製造方法の他のマスク操作を概略的に示す図である。 図６の他のマスク操作を実施するのに使用する装置を概略的に示す図である。 本発明の１実施形態に係る光モジュールに使用されるＤＢＲフィルターの波長に対する反射率の一例を示すグラフである。 本発明の１実施形態に係る光モジュールに使用されるＤＢＲフィルターの反射及び透過による損失の１例を示すグラフと表である。 本発明の１実施形態に係る光モジュールに使用されるＤＢＲフィルターの反射及び透過による損失の他の１例を示すグラフと表である。
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、記載された実施形態の内容に限定して解釈されるべきではない。なお、実施形態の説明の全体を通じて同じ構成部分乃至構成要素には同じ番号を付している。
図２に、本発明の１実施形態に係る光モジュール２００の概略的な上平面図を示す。光モジュール２００では、図１の光モジュール１００に比べて、複数の光導波路２１０は基板２０５の表面に適切な間隔でもって配置される。これは、例えば図２に示すように１つの光導波路２１０において４波長で多重化した光信号を伝送するので、１波長の光信号を伝送する光モジュール１００における光導波路１１０の間隔程までに光導波路２１０の間隔を狭くする必要がないからである。
光モジュール２００は、各光導波路２１０にそれぞれ４つのＶＣＳＥＬ/ＰＤチップ２２５が設けられる構成をなす。各ＶＣＳＥＬ/ＰＤチップ２２５は、波長が異なるため、各光導波路２１０を横切り平行に並べて設けられ、各光導波路２１０に対する光入出力部２１５は横に並んでいる。光入出力部２１５は、後で説明されるように、光導波路２１０に溝を形成してその溝に配置する光選択フィルターで実施される。図１の光モジュール１００のように光入出力部１１５を横並びにしないで離して設けるとなると、光導波路１１０に反射手段を配置するための溝は、例えばレーザーアブレーションなどで個別に形成しなければならないが、光モジュール２００では光入出力部２１５は横並びに設けられるので、光選択フィルターを配置するための溝は、例えばダイシングなどにより一括して形成することができる。また、各ＶＣＳＥＬ/ＰＤチップ２２５には、各光入出力部２１５に対して入力及び出力用の電気パッド２２０がそれぞれ２つ設けられている。各電気パッド２２０は光導波路２１０の間に光導波路２１０を貫通せず支障なく設けることができる。
図１の１波長の光信号を伝送する光モジュール１００では、６２．５μｍピッチで２５０μｍ幅に４つの光導波路１１０を設けることで４チャネルを達成するのに対して、４波長多重の光信号を入出力する光モジュール２００では、２５０μｍ幅に１つの光導波路２１０を設けることで４チャネルを達成する。光モジュール２００は、空間多重方式によるチャネル密度の限界を超えてチャネル数を増やし高密度化することができるだけでなく、光入出力部２１５の形成を簡単にして、電気パッド２２０を有するＶＣＳＥＬ/ＰＤチップ２２５の配置を容易にすることができる。
図３に、本発明の１実施形態に係る光モジュール３００の概略的な側断面図を示す。光モジュール３００でも、複数の光導波路３１０は基板３０５の表面に適切な間隔でもって配置される。光導波路３１０は、例えば３５μｍサイズのコア３１５とクラッド３２０から成る。各光導波路３１０には、基板３０５の表面に対して垂直な面及び傾斜した面から成る溝３２５が、光信号の多重化する波長の数に対応して複数設けられる。例えば、９４０ｎｍ、９８０ｎｍ、１０２０ｎｍ及び１０６０ｎｍの波長で多重化するとすると、各光導波路３１０には４つの溝３２５が形成される。
光導波路３１０の上には、それら４つの異なる波長の光にそれぞれ対応して、４つの発光及び受光素子対である例えばＶＣＳＥＬ/ＰＤチップ３３５ａ（９４０ｎｍ）、３３５ｂ（９８０ｎｍ）、３３５ｃ（１０２０ｎｍ）、３３５ｄ（１０６０ｎｍ）が、光導波路３１０の４つの溝３２５に位置合わせされ設けられる。４つの溝３２５の傾斜した面には、それぞれ、４つの光選択フィルターであるＤＢＲフィルター３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃ、３３０ｄが設けられる。４つのＤＢＲフィルター３３０ａ−３３０ｄは、対応するＶＣＳＥＬ/ＰＤチップ３３５ａ−３３５ｄの発光素子であるＶＣＳＥＬから出て当たる対応する波長の光を反射して光導波路３１０に入れ、光導波路３１０を伝播し溝３２５の垂直な面を出て当たる伝播光から対応する波長の光を選択して対応するＶＣＳＥＬ/ＰＤチップ３３５ａ−３３５ｄの受光素子であるＰＤに反射する。
特に、９４０ｎｍ、９８０ｎｍ、１０２０ｎｍ及び１０６０ｎｍの波長で多重化した光信号が入力されるとする。ＤＢＲフィルター３３０ｄは、光導波路３１０を右側から伝播し溝３２５の垂直な面を出て当たる伝播光から対応する１０６０ｎｍの波長の光を反射し、残りの９４０ｎｍ、９８０ｎｍ及び１０２０ｎｍの波長の光を通す。ＤＢＲフィルター３３０ｃは、光導波路３１０を右側から伝播し溝３２５の垂直な面を出て当たる伝播光から対応する１０２０ｎｍの波長の光を反射し、残りの９４０ｎｍ及び９８０ｎｍの波長の光を通す。ＤＢＲフィルター３３０ｂは、光導波路３１０を右側から伝播し溝３２５の垂直な面を出て当たる伝播光から対応する９８０ｎｍの波長の光を反射し、残りの９４０ｎｍの波長の光を通す。ＤＢＲフィルター３３０ａは、光導波路３１０を右側から伝播し溝３２５の垂直な面を出て当たる伝播光から対応する９４０ｎｍの波長の光を反射する。
逆に、９４０ｎｍ、９８０ｎｍ、１０２０ｎｍ及び１０６０ｎｍの波長で多重化した光信号が出力されるとする。ＤＢＲフィルター３３０ａは、ＶＣＳＥＬ/ＰＤチップ３３５ａから出て当たる対応する９４０ｎｍの波長の光を反射して光導波路３１０に入れる。ＤＢＲフィルター３３０ｂは、光導波路３１０を左側から伝播する９４０ｎｍの波長の光を通し、またＶＣＳＥＬ/ＰＤチップ３３５ｂから出て当たる対応する９８０ｎｍの波長の光を反射し、９４０ｎｍ及び９８０ｎｍの波長の光を光導波路３１０に入れる。ＤＢＲフィルター３３０ｃは、光導波路３１０を左側から伝播する９４０ｎｍ及び９８０ｎｍの波長の光を通し、またＶＣＳＥＬ/ＰＤチップ３３５ｃから出て当たる対応する１０２０ｎｍの波長の光を反射し、９４０ｎｍ、９８０ｎｍ及び１０２０ｎｍの波長の光を光導波路３１０に入れる。ＤＢＲフィルター３３０ｄは、光導波路３１０を左側から伝播する９４０ｎｍ、９８０ｎｍ及び１０２０ｎｍの波長の光を通し、またＶＣＳＥＬ/ＰＤチップ３３５ｄから出て当たる対応する１０６０ｎｍの波長の光を反射し、９４０ｎｍ、９８０ｎｍ、１０２０ｎｍ及び１０６０ｎｍの波長の光を光導波路３１０に入れる。
ＶＣＳＥＬ/ＰＤチップ３３５ａ−３３５ｄにはそれぞれ電気接続のための配線３４０が設けられるが、配線３４０は光導波路３１０を貫通するようなことはない。光導波路３１０を伝播する伝播光は溝３２５の垂直な面を通って出るので、そこでの伝播光の反射は小さく、反射による損失を抑えることができ、無反射膜などの光学フィルターをさらに用いる必要はない。溝３２５及びＤＢＲフィルター３３０ａ−３３０ｄは、光透過性のアンダーフィル３４５で覆われている。伝播光は、溝３２５の垂直な面を通って出るときに、空気中ではなくてアンダーフィル３４５中に入るようにすると、光の発散を抑えてさらに損失を減らせる。
図４の（Ａ）に、図３の光モジュール３００の一部を拡大した側断面図を示す。溝３２５は、基板３０５の表面に対して垂直な面３２６及び傾斜した面３２７から成る。傾斜した面３２７の傾斜角αは好ましくは４５度であると良い。図４の（Ｂ）に、ＤＢＲフィルター３３０ａを含む（Ａ）の一部を拡大した側断面図を示す。図４の（Ｂ）に示すように、ＤＢＲフィルター３３０ａ−３３０ｄは、例えば屈折率がｎ１である誘電体４０５と屈折率がｎ２である誘電体４１０とを交互に重ねた多層膜４００から成る。誘電体４０５と誘電体４１０の境界面での多重反射光の干渉によって反射率に波長依存性ができる。誘電体４０５と誘電体４１０の1層ごとの厚さを変えることにより、反射率の波長依存性を変えることができる。例えば層の厚さを厚くすると、より長い波長を反射するようになる。
図５の（Ａ）〜（Ｅ）に、本発明の１実施形態に係る光モジュール製造方法のマスク操作を概略的に示す。左側には側断面図が、そして右側にはマスクの上平面図がそれぞれ示されている。（Ａ）では、基板３０５の表面に設けられた少なくとも１つの光導波路３１０に、基板３０５の表面に対して垂直な面及び傾斜した面から成る４つの溝３２５が形成される。好ましくは、溝３２５の傾斜した面は４５度に傾斜して形成されると良い。（Ｂ）〜（Ｅ）では、４つの異なる波長の光のうちの対応する波長の光をそれぞれが反射する４つの光選択フィルターであるＤＢＲフィルター３３０ａ−３３０ｄが、４つの溝３２５の傾斜した面に対応させて形成される。
（Ｂ）では、ＤＢＲフィルター３３０ａを形成するために、溝３２５の大きさに対応する開口５１０が１つ形成されたマスク５０５を用いて、ＤＢＲフィルター３３０ａを形成する溝３２５に位置合わせし、溝３２５の傾斜した面にＤＢＲフィルター３３０ａを蒸着する。蒸着の際は、溝３２５の垂直な面にＤＢＲフィルターの誘電体が付着しないように全体を少し傾ける。（Ｃ）では、マスク５０５を移動して開口５１０をＤＢＲフィルター３３０ｂを形成する溝３２５に位置合わせし、溝３２５の傾斜した面にＤＢＲフィルター３３０ｂを蒸着する。（Ｄ）では、マスク５０５をさらに移動して開口５１０をＤＢＲフィルター３３０ｃを形成する溝３２５に位置合わせし、溝３２５の傾斜した面にＤＢＲフィルター３３０ｃを蒸着する。（Ｅ）では、マスク５０５をさらに移動して開口５１０をＤＢＲフィルター３３０ｄを形成する溝３２５に位置合わせし、溝３２５の傾斜した面にＤＢＲフィルター３３０ｄを蒸着する。
図５には示していないが、好ましくは、光導波路の４つの溝３２５に位置合わせして、光導波路３１０の上に４つの異なる波長の光にそれぞれ対応した４つの発光及び受光素子対であるＶＣＳＥＬ/ＰＤチップ３３５ａ−３３５ｄを設けると良い。
図６の（Ａ）〜（Ｆ）に、本発明の１実施形態に係る光モジュール製造方法の他のマスク操作を概略的に示す。左側には側断面図が、そして右側にはマスクの上平面図がそれぞれ示されている。図５と同様に、（Ａ）では、基板３０５の表面に設けられた少なくとも１つの光導波路３１０に、基板３０５の表面に対して垂直な面及び傾斜した面から成る４つの溝３２５が形成される。そして、好ましくは、溝３２５の傾斜した面は４５度に傾斜して形成されると良い。（Ｂ）〜（Ｆ）では、４つの異なる波長の光のうちの対応する波長の光をそれぞれが反射する４つの光選択フィルターであるＤＢＲフィルター３３０ａ−３３０ｄが、４つの溝３２５の傾斜した面に対応させて形成される。
（Ｂ）では、４つの溝３２５の各々に対して位置合わせされ大きさが対応する４つの開口６１０が形成された第１マスク６０５を、４つの開口６１０をそれぞれ４つの溝３２５に位置合わせして固定する。（Ｃ）では、全ての４つの溝３２５をカバーする大きさの開口６２０及びそれぞれ全ての４つの溝３２５から溝３２５を１つずつ少なくカバーして１つの溝３２５をカバーするまでの異なる大きさの３つの開口６２５、６３０、６３５が形成された第２マスク６１５を、固定した第１マスク６０５の上に、第２マスク６１５の開口６２０に全ての４つの開口６１０が入るように位置合わせして、全ての４つの溝３２５の傾斜した面にＤＢＲフィルター３３０ａの形成に必要な誘電体を蒸着する。（Ｄ）では、第２マスク６１５を移動させて、固定した第１マスク６０５におけるＤＢＲフィルター３３０ａの形成位置の１つの開口６１０を覆う第２マスク６１５の開口６２５に残りの３つの開口６１０が入るように位置合わせして、残りの３つの溝３２５の傾斜した面にＤＢＲフィルター３３０ｂの形成に必要な誘電体をさらに蒸着する。（Ｅ）では、第２マスク６１５をさらに移動させて、固定した第１マスク６０５におけるＤＢＲフィルター３３０ａ−３３０ｂの形成位置の２つの開口６１０を覆う第２マスク６１５の開口６３０に残りの２つの開口６１０が入るように位置合わせして、残りの２つの溝３２５の傾斜した面にＤＢＲフィルター３３０ｃの形成に必要な誘電体をさらに蒸着する。（Ｆ）では、第２マスク６１５をさらに移動させて、固定した第１マスク６０５におけるＤＢＲフィルター３３０ａ−３３０ｃの形成位置の３つの開口６１０を覆う第２マスク６１５の開口６３５に残りの１つの開口６１０が入るように位置合わせして、残りの１つの溝３２５の傾斜した面にＤＢＲフィルター３３０ｄの形成に必要な誘電体をさらに蒸着する。（Ｃ）〜（Ｆ）の誘電体の蒸着を繰り返してＤＢＲフィルター３３０ａ−３３０ｄの多層膜４００を形成する。
図７に、図６のマスク操作を実施するのに使用する装置７００を概略的に示す。誘電体の蒸着は真空チャンバー７０５内で行われる。真空チャンバー７０５内では、誘電体の蒸着源７１０から誘電体物質が上方に位置する光導波路３１０へ放出される。第２マスク６１５をＸＹステージ７１５で移動させて、光導波路３１０の上に固定した第１マスク６０５の開口６１０に対して第２マスク６１５の開口６２０、６２５、６３０、６３５をそれぞれ位置合わせする。ＸＹステージ７１５はステージコントローラ７２０で制御する。このように、第１マスク６０５の開口６１０と第２マスク６１５の開口６２０、６２５、６３０、６３５との位置合わせは、ＸＹステージ７１５をステージコントローラ７２０で制御することで迅速に行え、誘電体の蒸着を効率良く繰り返してＤＢＲフィルター３３０ａ−３３０ｄの多層膜４００を形成することができる。
図８に、光モジュール３００に使用されるＤＢＲフィルター３３０ａ−３３０ｄについての波長に対する反射率の一例のグラフを示す。ＤＢＲフィルター３３０ａ−３３０ｄの特性として、特定の波長付近で反射率が高く、それ以外の波長域では反射率が低くなるようなフィルターを例に挙げて示したが、特定の波長に対して反射率の高いフィルターには、それより長い波長の光は通らない構造になっているため、フィルター特性は、図８に示すように、用いる波長、例えば１０００ｎｍを境にその前後の波長間にステップがあり、長波長側では反射率が高く、短波長側では反射率が低いものであれば良い。ＶＣＳＥＬ/ＰＤチップの配置が示した例と逆の場合は、上記と逆のフィルター特性のもの、即ち長波長側では反射率が低く、短波長側では反射率が高いものにしなければならない。
図９に、光モジュール３００に使用されるＤＢＲフィルター３３０ａ−３３０ｄについての反射及び透過による損失の１例のグラフと表を示す。この例には光がＳ偏光の場合が示されている。第１フィルターはＤＢＲフィルター３３０ａ（９４０ｎｍ）であり、第２フィルターはＤＢＲフィルター３３０ｂ（９８０ｎｍ）であり、第３フィルターはＤＢＲフィルター３３０ｃ（１０２０ｎｍ）であり、第４フィルターはＤＢＲフィルター３３０ｄ（１０６０ｎｍ）である。ＤＢＲフィルターの構成は、誘電体ペア（対）を２０ペアにした多層膜構造である。その誘電体ペアは、例えばＭｇＦ２（フッ化マグネシウム）のような屈折率が１．３８の誘電体を光の波長の０．２６０８倍の厚さにしたものと、例えばＳｉＯ２（二酸化ケイ素）のような屈折率が１．４５の誘電体を光の波長の０．２４８２倍の厚さにしたものとで構成している。
グラフに示されるように、第１フィルターは、波長が９４０ｎｍ〜９８０ｎｍで反射率は高くなっていて波長が９８０ｎｍの光も反射するが、波長が９８０ｎｍの光は第２フィルターで反射されて第１フィルターには達しないので、動作上は問題ない。第２フィルターも、波長が９８０ｎｍ〜１０２０ｎｍで反射率は高くなっていて波長が１０２０ｎｍの光も反射するが、波長が１０２０ｎｍの光は第３フィルターで反射されて第２フィルターには達しないので、動作上は問題ない。第３フィルターも、波長が１０２０ｎｍ〜１０６０ｎｍで反射率は高くなっていて波長が１０６０ｎｍの光も反射するが、波長が１０６０ｎｍの光は第４フィルターで反射されて第３フィルターには達しないので、動作上は問題ない。
表に示されるように、波長が９４０ｎｍの光については、第１フィルターでの損失は反射による０．６ｄＢで、第２フィルターでの損失は透過による０．３ｄＢで、第３フィルターでの損失は透過による０．１ｄＢで、第４フィルターでの損失は透過によるものはなく０．０ｄＢであり、損失合計は１．０ｄＢである。波長が９８０ｎｍの光については、第１フィルターまで達しないので第１フィルターでの損失は存在せず、第２フィルターでの損失は反射による０．４ｄＢで、第３フィルターでの損失は透過による０．３ｄＢで、第４フィルターでの損失は透過による０．２ｄＢであり、損失合計は０．９ｄＢである。波長が１０２０ｎｍの光については、第１及び第２フィルターまで達しないので第１及び第２フィルターでの損失は存在せず、第３フィルターでの損失は反射による０．４ｄＢで、第４フィルターでの損失は透過による０．５ｄＢであり、損失合計は０．９ｄＢである。波長が１０６０ｎｍの光については、第１、第２及び第３フィルターまで達しないので第１、第２及び第３フィルターでの損失は存在せず、第４フィルターでの損失は反射による０．６ｄＢであり、損失合計は０．６ｄＢである。光がＳ偏光の場合に、それら４波長の多重化において、１ｄＢ以下の接続損失が実現できている。
図１０に、光モジュール３００に使用されるＤＢＲフィルター３３０ａ−３３０ｄについての反射及び透過による損失の他の１例のグラフと表を示す。この例には光がＰ偏光の場合が示されている。第１フィルターはＤＢＲフィルター３３０ａ（９４０ｎｍ）であり、第２フィルターはＤＢＲフィルター３３０ｂ（９８０ｎｍ）であり、第３フィルターはＤＢＲフィルター３３０ｃ（１０２０ｎｍ）であり、第４フィルターはＤＢＲフィルター３３０ｄ（１０６０ｎｍ）である。ＤＢＲフィルターの構成は、誘電体ペア（対）を１８ペアにした多層膜構造である。その誘電体ペアは、例えばＭｇＦ２（フッ化マグネシウム）のような屈折率が１．３８の誘電体を光の波長の０．２６４１倍の厚さにしたものと、例えばＭｇＯ（酸化マグネシウム）のような屈折率が１．７４の誘電体を光の波長の０．２０９５倍の厚さにしたものとで構成している。
グラフに示されるように、第１フィルターは、波長が９４０ｎｍ〜１０２０ｎｍで反射率は高くなっていて波長が９８０ｎｍ及び１０２０ｎｍの光も反射するが、波長が９８０ｎｍ及び１０２０ｎｍの光はそれぞれ第２及び第３フィルターで反射されて第１フィルターには達しないので、動作上は問題ない。第２フィルターも、波長が９８０ｎｍ〜１０６０ｎｍで反射率は高くなっていて波長が１０２０ｎｍ及び１０６０ｎｍの光も反射するが、波長が１０２０ｎｍ及び１０６０ｎｍの光はそれぞれ第３及び第４フィルターで反射されて第２フィルターには達しないので、動作上は問題ない。第３フィルターも、波長が１０２０ｎｍ〜１０８０ｎｍで反射率は高くなっていて波長が１０６０ｎｍの光も反射するが、波長が１０６０ｎｍの光は第４フィルターで反射されて第３フィルターには達しないので、動作上は問題ない。
表に示されるように、波長が９４０ｎｍの光については、第１フィルターでの損失は反射による０．３ｄＢで、第２フィルターでの損失は透過による０．６ｄＢで、第３フィルターでの損失は透過による０．１ｄＢで、第４フィルターでの損失は透過によるものはなく０．０ｄＢであり、損失合計は１．０ｄＢである。波長が９８０ｎｍの光については、第１フィルターまで達しないので第１フィルターでの損失は存在せず、第２フィルターでの損失は反射による０．２ｄＢで、第３フィルターでの損失は透過による０．３ｄＢで、第４フィルターでの損失は透過による０．３ｄＢであり、損失合計は０．８ｄＢである。波長が１０２０ｎｍの光については、第１及び第２フィルターまで達しないので第１及び第２フィルターでの損失は存在せず、第３フィルターでの損失は反射による０．２ｄＢで、第４フィルターでの損失は透過による０．６ｄＢであり、損失合計は０．８ｄＢである。波長が１０６０ｎｍの光については、第１、第２及び第３フィルターまで達しないので第１、第２及び第３フィルターでの損失は存在せず、第４フィルターでの損失は反射による０．３ｄＢであり、損失合計は０．３ｄＢである。光がＰ偏光の場合に、それら４波長の多重化において、１ｄＢ以下の接続損失が実現できている。
以上、実施態様を用いて本発明の説明をしたが、本発明の技術的範囲は実施態様について記載した範囲には限定されない。実施態様に種々の変更又は改良を加えることが可能であり、そのような変更又は改良を加えた態様も当然に本発明の技術的範囲に含まれる。
３００ 光モジュール
３０５ 基板
３１０ 光導波路
３２５ 溝
３３０ａ−３３０ｄ 光選択フィルター
３３５ａ−３３５ｄ 発光及び受光素子対

Claims (12)

  1. 基板の表面に設けられた少なくとも１つの光導波路と、
    前記基板の表面で前記光導波路に設けられ、前記基板の表面に対して垂直な面及び傾斜した面から成る複数の溝と、
    前記光導波路の前記複数の溝に位置合わせされ、前記光導波路の上に複数の異なる波長の光にそれぞれ対応して設けられた、複数の発光及び受光素子対と、
    前記光導波路の前記複数の溝の前記傾斜した面に設けられ、それぞれ、対応する前記発光及び受光素子対の発光素子からの対応する波長の光を反射して前記光導波路に入れ、前記光導波路を伝播する伝播光から対応する波長の光を選択して対応する前記発光及び受光素子対の受光素子に反射する、複数の光選択フィルターと、
    を含む、光モジュール。
  2. 前記複数の異なる波長の光は、少なくとも２０ｎｍの波長間隔を有する異なる波長の光である、請求項１に記載の光モジュール。
  3. 前記傾斜した面は、前記基板の表面に対して４５度に傾斜した面である、請求項１又は２に記載の光モジュール。
  4. 前記光選択フィルターは、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector:分布ブラッグ反射）フィルターである、請求項１、２又は３に記載の光モジュール。
  5. 前記複数の発光及び受光素子対は、それぞれ対応する前記複数の光選択フィルターの反射面に対向して設けられている、請求項１、２、３又は４に記載の光モジュール。
  6. 前記複数の溝及び前記複数の光選択フィルターは、光透過性のアンダーフィルで覆われている、請求項１、２、３、４又は５に記載の光モジュール。
  7. 基板の表面に設けられた少なくとも１つの光導波路に、前記基板の表面に対して垂直な面及び傾斜した面から成る複数の溝を形成することと、
    複数の異なる波長の光のうちの対応する波長の光をそれぞれが反射する複数の光選択フィルターを、前記複数の溝の前記傾斜した面に対応させて形成することと、
    を含む、光モジュール製造方法。
  8. 前記光導波路の前記複数の溝に位置合わせして、前記光導波路の上に前記複数の異なる波長の光にそれぞれ対応した複数の発光及び受光素子対を設けることをさらに含む、請求項７に記載の光モジュール製造方法。
  9. 前記複数の溝を形成することは、前記基板の表面に対して垂直な面及び４５度に傾斜した面から成る複数の溝を形成することである、請求項７又は８に記載の光モジュール製造方法。
  10. 前記複数の光選択フィルターを前記複数の溝の前記傾斜した面に対応させて形成することは、複数のＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector:分布ブラッグ反射）フィルターを前記複数の溝の前記傾斜した面に対応させて形成することである、請求項７、８又は９に記載の光モジュール製造方法。
  11. 前記複数のＤＢＲフィルターを前記複数の溝の前記傾斜した面に対応させて形成することは、前記複数の溝の各々の大きさに対応する開口が１つ形成されたマスクを用いて、順次、前記マスクの前記開口を前記複数の溝の各々に位置合わせし、前記複数の溝の前記傾斜した面に前記ＤＢＲフィルターを蒸着することを含む、請求項１０に記載の光モジュール製造方法。
  12. 前記複数のＤＢＲフィルターを前記複数の溝の前記傾斜した面に対応させて形成することは、前記複数の溝の各々に対して位置合わせされ大きさが対応する複数の開口が形成された第１マスクと、全ての前記複数の溝をカバーする大きさの開口及びそれぞれ全ての前記複数の溝から溝を１つずつ少なくカバーして１つの溝をカバーするまでの異なる大きさの複数の開口が形成された第２マスクとを用いて、前記第１マスクは前記複数の開口をそれぞれ前記複数の溝に位置合わせして固定し、前記第２マスクは順次前記複数の開口の各々を移動させて前記第１マスクの前記複数の開口の各々に一回ずつ位置合わせし、前記複数の溝の前記傾斜した面に前記ＤＢＲフィルターを蒸着することを含む、請求項１０に記載の光モジュール製造方法。
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