JP2022127580A - 光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】光モジュール中の光学要素を含む各部材のレイアウトの自由度を高めると共に、各部材のレイアウトを省スペース化し、さらに、配線用ワイヤの長さを短くすることができる光モジュールを提供する。【解決手段】本開示に係る光モジュール１は、受光素子４３と、前記受光素子４３と光結合する第１の光学部品３０と、前記第１の光学部品３０と光結合する第２の光学部品２０、６０と、前記第２の光学部品２０，６０への入射光を伝達する光ファイバが接続されるレセプタクルと、前記受光素子４３の出力信号を電気的に外部へ出力する端子部１２と、前記受光素子４３、前記第１及び第2の光学部品３０，２０，６０を収容し、第１面に前記レセプタクルと、前記第１面に対向する第2面に前記端子部１２と、を設けるパッケージ１０と、を備え、前記第１面側から前記２面側に延在し、前記第２の光学部品と前記端子部とを電気的に接続する配線３５が設けられてなる。【選択図】図１Ａ

Description

本開示は、光モジュールに関する。

近年、通信速度の高速化への要求から、光トランシーバ等に用いられる光モジュールには４０Ｇｂｐｓや１００Ｇｂｐｓの伝送速度に対応することが求められる。このような高速伝送では、互いに異なる波長を有する複数の信号光を波長多重した波長多重光が用いられることが多い。例えば、特許文献１に開示されている光モジュールでは、パッケージ内に種々の光学要素と受光素子を実装している。

図８に示されたとおり、特許文献１の光受信モジュール８０は、パッケージ中の光学ベース上に、収束レンズ部８１、光分波部８２、波長分離部８３、集光レンズ８４及び受光部８５が設けられている。

特開２００９－１９８９５８号公報

光受信モジュールの高機能化のためにさらに光学要素をパッケージ内に追加する場合、特許文献１に記載された光受信モジュールでは、追加する光学要素のレイアウト上の制約があると共に、配線用ワイヤを引き回す距離が長くなってしまうという問題がある。例えばワイヤ長が４ｍｍを越えた光受信モジュールに対して、数ｋＨｚの機械振動が加わった場合には、機械振動の振動数がワイヤの固有振動数と一致することにより、共振によるワイヤ破断や、ワイヤにおけるショートが生じる等の課題がある。このため、ワイヤ長を４ｍｍ以下まで短くする必要がある。

本開示は、これらの実情に鑑みてなされたものであり、光モジュール中の光学要素を含む各部材のレイアウトの自由度を高めると共に、各部材のレイアウトを省スペース化し、さらに、配線用ワイヤの長さを短くすることができる光モジュールを提供することを、その目的とする。

本開示に係る光モジュールは、光素子と、前記光素子と光結合する第１の光学部品と、前記第１の光学部品と光結合する第２の光学部品と、主面に配線が設けられ、前記主面の反対側の裏面に前記第１の光学部品が配置されてなる配線基板と、前記第２の光学部品への入射光を伝達する光ファイバが接続されるレセプタクルと、前記光素子の出力信号を電気的に外部へ出力する端子部と、前記光素子、前記第１の光学部品及び前記第２の光学部品を収容し、第１面に前記レセプタクルと、前記第１面に対向する第２面に前記端子部と、を設けるパッケージと、を備え、前記配線は、前記第１面側から前記２面側に延在し、前記第２の光学部品と前記端子部とを電気的に接続されてなる。

本開示によれば、光モジュール中の光学要素を含む各部材のレイアウトの自由度を高めると共に、各部材のレイアウトを省スペース化し、さらに、配線用ワイヤの長さを短くすることができる。

本開示の実施形態１に係る光モジュールの透視平面図である。 図１Ａに示す光モジュールの透視側面図である。 図１Ａに示す光モジュールのＩＣ－ＩＣ断面図である。 図１Ａの光モジュールの部分拡大図である。 本開示の実施形態２に係る光モジュールの透視平面図である。 図３Ａに示す光モジュールの透視側面図である。 本開示の実施形態３に係る光モジュールの透視平面図である。 図４Ａに示す光モジュールの透視側面図である。 本開示の実施形態４に係る光モジュールの透視平面図である。 図５Ａに示す光モジュールの透視側面図である。 本開示の実施形態５に係る光モジュールの透視平面図である。 図６Ａに示す光モジュールの透視側面図である。 本開示の実施形態６に係る光モジュールの透視平面図である。 図７Ａに示す光モジュールの透視側面図である。 従来技術を説明する図である。

[本開示の実施態様の説明]
最初に本開示の実施形態を列記して説明する。
（１）本開示に係る光モジュールは、光素子と、前記光素子と光結合する第１の光学部品と、前記第１の光学部品と光結合する第２の光学部品と、主面に配線が設けられ、前記主面の反対側の裏面に前記第１の光学部品が配置されてなる配線基板と、前記第２の光学部品への入射光を伝達する光ファイバが接続されるレセプタクルと、前記光素子の出力信号を電気的に外部へ出力する端子部と、前記光素子、前記第１の光学部品及び前記第２の光学部品を収容し、第１面に前記レセプタクルと、前記第１面に対向する第２面に前記端子部と、を設けるパッケージと、を備え、前記配線は、前記第１面側から前記２面側に延在し、前記第２の光学部品と前記端子部とを電気的に接続されてなる。ここで、光素子は、受光素子であっても、発光素子、例えば、面発光素子であるＶＣＳＥＬであってもよい。第１の光学部品としては、光素子が受光素子の場合には例えば光分波器であり、光素子が発光素子の場合には例えば複数の発光素子から出力された光を合波する光合波器を用いることができる。

これにより、第１面側から第２面側に延在して第２の光学部品と端子部とを電気的に接続する配線を用いて第２の光学部品と端子部とを電気的に接続することができるため、第２の光学部品と端子部との間に第１の光学部品が配置するようなレイアウトとすることが可能であると共に、各部材のレイアウトを省スペース化することも可能である。さらに、このようなレイアウトであっても、配線を用いて第２の光学部品と端子部とを電気的に接続するので、配線用ワイヤの長さを短くすること、具体的には４ｍｍ以下に短くすることができる。ワイヤの長さを４ｍｍ以下にすることで、ワイヤの固有振動数を、光モジュールに加えられる機械振動の周波数と異ならせることにより、ワイヤの共振を防止し、ワイヤ破断や、ワイヤにおけるショートを防止することができる。

（２）本開示の光モジュールは、前記光素子が、受光素子であり、前記第１の光学部品は、前記第２の光学部品からの出力光を複数の波長に分波する光分波器を有する。これにより、第２の光学部品と端子部との間に、第２の光学部品からの出力光を複数の波長に分波する光分波器を配置するようなレイアウトが可能となる。しかも、このようなレイアウトの場合であっても、配線基板の主面に設けられた複数の配線を用いて第２の光学部品と端子部とを電気的に接続するので、配線用ワイヤの長さを短くすることができる。しかも、配線基板の主面には複数の配線が設けられているため、第２の光学部品と端子部との間で複数の電気流路を構成することにより、各部材のレイアウトの自由度を高めると共に、各部材のレイアウトを省スペース化することができる上に、配線用ワイヤの長さを短くすることができる。

（３）本開示の光モジュールは、前記配線基板を支持する支持部をさらに有し、前記配線基板の前記裏面には、前記第１の光学部品と光結合している反射器が配置され、前記光素子は、前記反射器とオーバラップした位置に配置されてなる。これにより、光素子が第１の光学部品との間で反射器を介して光結合でき、しかも、光素子を反射器とオーバラップした位置に配置できるため、各部品のレイアウトをさらに省スペース化することができる上に、配線用ワイヤの長さを短くすることができる。

（４）本開示に係る光モジュールでは、前記第２の光学部品は、光半導体増幅器または光減衰器である。これにより、光半導体増幅器または光減衰器の各部材のレイアウトの自由度を高めると共に、各部材のレイアウトを省スペース化することができる上に、配線用ワイヤの長さを短くすることができる。

（５）本開示に係る光モジュールは、前記光ファイバと前記第２の光学部品との間に設けられ、前記光ファイバおよび前記第２の光学部品と光結合される第３の光学部品をさらに備える。これにより、光ファイバと第２の光学部品との間に、さらに、光ファイバおよび第２の光学部品と光結合される第３の光学部品を配置することにより、各部材のレイアウトの自由度を高めると共に、各部材のレイアウトを省スペース化することができる上に、配線用ワイヤの長さを短くすることができる。

（６）本開示に係る光モジュールは、前記第２の光学部品は光半導体増幅器であり、前記第３の光学部品は光減衰器である。これにより、光ファイバと第２の光学部品との間に、さらに、光半導体増幅器及び光減衰器を配置することができるから、各部材のレイアウトの自由度を高めると共に、各部材のレイアウトを省スペース化することができる上に、配線用ワイヤの長さを短くすることができる。

（７）本開示に係る光モジュールは、光素子と、前記光素子と光結合する第１の光学部品と、前記第１の光学部品と光結合する第２の光学部品と、主面の反対側の裏面に前記第１の光学部品が配置されてなる支持基板と、前記支持基板の前記裏面に対向した主面に配線が設けられてなる配線基板と、前記支持基板と前記配線基板とを支持する支持部と、前記第２の光学部品への入射光を伝達する光ファイバが接続されるレセプタクルと、前記光素子の出力信号を電気的に外部へ出力する端子部と、前記光素子、前記第１の光学部品及び前記第２の光学部品を収容し、第１面に前記レセプタクルと、前記第１面に対向する第２面に前記端子部と、を設けるパッケージと、を備え、前記配線は、前記第１面側から前記２面側に延在し、前記第２の光学部品と前記端子部とを電気的に接続されてなる。これにより、支持部によって、支持基板と配線基板とを支持することができるため、各部材のレイアウトの自由度を高めると共に、各部材のレイアウトを省スペース化することができる上に、配線用ワイヤの長さを短くすることができる。例えば、第１の光学部品としての光分波器の上方だけでなく、光分波器の下方にも配線基板を配置することができ、これにより、レイアウトの自由度が一層向上すると共に、各部材のレイアウトを省スペース化することができる上に、配線用ワイヤの長さを短くすることができる。

（８）本開示に係る光モジュールは、前記配線基板の前記主面の反対側の裏面は、前記パッケージの底面と隙間がある中空構造である。これにより、光分波器の側面に支持部を設け、配線基板を第１の光学部品とパッケージ底面との間の空間に自由にレイアウトすることができる。例えば、配線基板を第１の光学部品とパッケージ底面との間の空間に、パッケージの底面と隙間がある中空構造となるようにレイアウトすることにより、各部材のレイアウトの自由度をさらに高めると共に、各部材のレイアウトを省スペース化することができる上に、配線用ワイヤの長さを短くすることができる。

（９）本開示の光モジュールは、前記第２の光学部品を搭載する温度制御装置を更に備え、前記配線は、複数設けられ、前記温度制御装置に電力を供給する第１の配線と、前記第２の光学部品に電力を供給する前記第１の配線より幅が狭い第２の配線を含む。これにより、温度制御装置の消費電力を極力抑えるためには、第１の配線の電気抵抗を低減する必要があるところ、第２の配線の幅を、第１の配線の幅よりも狭くすることにより、限られたスペースにおいて配線パターンの電気抵抗を調整することができる。

（１０）本開示の光モジュールは、前記第１面側から前記第２面側の間でワイヤを介して接続され、前記ワイヤで前記配線を跨いで設けられてなる別の配線を備える。これにより、特定の配線パターンからなる配線を用いながら、この配線をワイヤにより跨いで設けられる別の配線を用いることにより、配線のレイアウトの自由度を大幅に向上することができ、さらに、配線用ワイヤの長さを短くすることができる。

[本願発明の実施形態の詳細]
本開示に係る光モジュールの具体例を、以下に図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、複数の実施形態について組み合わせが可能である限り、本発明は任意の実施形態を組み合わせたものを含む。なお、以下の説明において、異なる図面においても同じ符号を付した構成は同様のものであるとして、その説明を省略する場合がある。

（実施形態１）
以下の説明では、光モジュールとして、互いに波長の異なる複数の信号光が多重化された多重光信号を受光し、光分波器３４によってそれぞれの信号光に分波した後、各信号光を電気信号に変換する光モジュールを例に説明する。図１Ａは、本開示の実施形態１に係る光モジュールの透視平面図であり、パッケージ１０の上面を透明化して、パッケージ１０内部の様子を示した図面である。また、図１Ｂは、図１Ａに示す光モジュールの透視側面図であり、図１Ｃは、図１Ａに示す光モジュールのＩＣ－ＩＣ断面図である。

本実施形態の光モジュール１は、パッケージ１０、光アイソレータ部１３、光増幅部２０、光分波部３０、受光部４０及び端子部１２を備えている。パッケージ１０の光入力側の面である第１面には、ブッシュ１１が設けられている。そして、パッケージ１０の第１面には、ブッシュ１１を介して、光ファイバを接続するためのレセプタクル（図示省略）が設けられている。また、第１面と対向する第２面には端子部１２が設けられている。パッケージ１０は、セラミック製の電気配線基板、金属フレーム、放熱板、光透過用窓部、及び、ブッシュ（封止用リッド）１１等を備えている。

光増幅部２０は、光アイソレータ部１３の第２面側に設けられている。光増幅部２０は、半導体光増幅器（以下「ＳＯＡ」という。）２３、ＳＯＡ２３を載置するＳＯＡ載置部２５、ＳＯＡ載置部２５に設けられたサーミスタ５３、ＳＯＡ載置部２５が載置されるＳＯＡレンズ載置部２４、ＳＯＡレンズ載置部２４に載置されたＳＯＡ入力レンズ２１とＳＯＡ出力レンズ２２、ＳＯＡレンズ載置部２４が上面（図１Ｂ等の断面図における各部材の上側の面を「上面」という。以下同様。）に載置されたペルチェ素子２６、及び、ペルチェ素子２６に設けられたペルチェ素子第１端子２７とペルチェ素子第２端子２８を備えている。ペルチェ素子２６の下面（図１Ｂ等の断面図における各部材の下側の面を「下面」という。以下同様。）は、パッケージ１０の底面に固定されている。ペルチェ素子２６により、ＳＯＡ２３の温度制御を行う。

光分波部３０は、光増幅部２０の第２面側に設けられている。光分波部３０は、支持ポスト３１に下面が支持された支持基板３２、支持基板３２の下面に設けられた光分波器３４、支持基板３２の下面であって、光分波器３４の光出力側に設けられたプリズムミラー３６、支持基板３２の上面に設けられた配線３５、支持基板３２の下面を支持する断面コ字状の支持ポスト３１、及び、支持ポスト３１が載置されるベース基板３３が設けられている。ベース基板３３の下面は、パッケージ１０の底面に固定されている。なお、ベース基板３３は省略することができ、この場合には、支持ポスト３１がパッケージ１０の底面に固定される。また、支持ポスト３１の底面側は、絶縁性樹脂を介して固定される。断面コ字状の支持ポスト３１の底部上面には、中段基板載置部３８が設けられ、底部下面には、支持ポスト底面３７が設けられている。光分波器３４としては、例えばODMUXを使用することができる。ODMUXは、ガラスと薄膜フィルタで構成され、LAN-WDMグリッドの波長に対応している。

配線３５は、支持基板３２の上面に金属層を設けることで構成される。配線３５は、支持基板３２の上面に、第１面側から第２面側に延在する複数の配線として、第１配線３５ａ、第２配線３５ｂ、第３配線３５ｃ、第４配線３５ｄ、及び、第５配線３５ｅを含んでいる。図１Ａでは、５本の配線が直線状に図示されているが、配線の態様はこれに限定されるものではなく、例えば１本以上であれば、何本でもよく、直線状で以外の曲線や屈曲等でもよい。

第１配線３５ａ、第２配線３５ｂ、第３配線３５ｃ、第４配線３５ｄ、及び、第５配線３５ｅの各抵抗値は、電気信号の損失を低減し、発熱を低減するという観点から、所定の抵抗値（例えば０．１Ω）以下に低減するように設定されている。

受光部４０は、光分波部３０の第２面側に設けられている。受光部４０は、プリズムミラー３６から受光する位置に設けられたレンズアレイ４１、レンズアレイ４１の下面に設けられた例えばフォトダイオード（Pin PD）等からなる受光素子４３、及び、受光素子４３の出力信号を増幅する増幅ＩＣ４２を備えている。

端子部１２は、受光部４０の第２面側に設けられており、第２面側からパッケージ１０の外側に電気信号を引き出すように構成されている。端子部１２は、パッケージ１０の外側に設けられたＤＣ端子１２ａとＲＦ端子１２ｂ、及び、パッケージ１０の内側に設けられた端部導電パターン１２ｃと側部導電パターン１２ｄを備えている。

光増幅部２０と端子部１２との間では、配線３５を介して電気的に接続されている。光増幅部２０のランドないし端子は、配線３５の第１面側に入力側ワイヤ５１により結線されている。また、端子部１２の側部導電パターン１２ｄと配線３５の第２面側との間は、出力側ワイヤ５２によって結線されている。なお、光増幅部２０の結線には、アース用ランド５８との間のワイヤも含まれている。

次に、本開示の実施形態１に係る光モジュールの動作について説明する。光ファイバからの４波多重光信号は、コリメートレンズを備えるレセプタクルにより平行光に変換され、光アイソレータ部１３に入射される。光アイソレータ部１３としては、例えば、パッケージ１０内の部品からの反射によるＯＲＬ（Optical Return Loss）を低減するための偏波無依存型のものを採用することができる。光アイソレータ部１３に入射された４波多重光信号は、ＳＯＡ入力レンズ２１によって集光されると共にＳＯＡ２３の導波路に結合され、次に、ＳＯＡ２３によって増幅される。ＳＯＡ２３から出射される発散光は、ＳＯＡ出力レンズ２２によって、再度、平行光に変換された後、光分波器３４によって各波長の光信号に分波される。光分波器３４によって分波された各波長の光信号は、プリズムミラー３６によって９０度光路を曲げられた後、レンズアレイ４１によって、受光素子４３に集光される。

受光素子４３は、例えば各波長の光信号に対応した４個のフォトダイオードを備えており、受光素子４３により各波長の光信号は電気信号に変換される。受光素子４３から出力された電気信号は、増幅ＩＣ４２、例えばＴＩＡによって増幅され、端子部１２の端部導電パターン１２ｃを介して、ＲＦ端子１２ｂからパッケージ１０の外部へ出力される。

（実施形態１の変形例）
図２を参照して、本開示に係る実施形態１の変形例を説明する。図２は、図１Ａの光モジュールの部分拡大図である。図１Ａでは、配線３５が直線状であったが、図２では、幅が異なり、かつ、屈曲した部分を含むパターンを採用している。

第４配線３５ｄ、及び、第５配線３５ｅは、最も幅方向に広くなっており、次に、第３配線３５ｃの幅が広く、第１配線３５ａ、及び、第２配線３５ｂが、最も幅方向に狭くなっている。

第４配線３５ｄ、及び、第５配線３５ｅは、それぞれペルチェ素子第１端子２７、及び、ペルチェ素子第２端子２８に接続されており、ペルチェ素子２６による冷却のための電力を伝送するために十分に幅方向に広いパターンとなっている。

ＳＯＡ２３は、ＳＯＡ中継用ランド５４を介して、第３配線３５ｃに接続されている。ＳＯＡ中継用ランド５４を介することにより、入力側ワイヤ５１がＳＯＡ出力レンズ２２に干渉するのを防ぎ、入力側ワイヤ５１の長さをより短くすることができる。

また、ＳＯＡアース端子５５は、パッケージ１０の底面に設けられたアース用ランド５８に接続されている。そして、本実施形態では、第２配線３５ｂは使用しておらず、第２配線３５ｂにはいずれのワイヤも結線されていない。なお、使用しない配線は任意に選択可能であり、例えば図１Ａでは第３配線３５ｃを使用しないようにしている。

端部導電パターン１２ｃには、例えば４つのフォトダイオードに対応した８個の端部ランド１２ｅが設けられている。側部導電パターン１２ｄには受光部４０の両側にそれぞれ６個の側部ランド１２ｆが設けられている。側部ランド１２ｆは、ＤＣ端子１２ａに接続されており、端部導電パターン１２ｃは、ＲＦ端子１２ｂに接続されている。ＤＣ端子１２ａ及びＲＦ端子１２ｂはそれぞれフレキシブル基板によって構成されており、トランシーバ基板（図示省略）との接続用に用いられる。

増幅ＩＣ４２の上面中央部には中継用ランド載置部５７が設けられており、中継用ランド載置部５７には、第１出力側中継用ランド５７ａ、第２出力側中継用ランド５７ｂ、及び、第３出力側中継用ランド５７ｃが設けられている。そして、第３配線３５ｃ、第４配線３５ｄ、及び、第５配線３５ｅは、それぞれ第１出力側中継用ランド５７ａ、第２出力側中継用ランド５７ｂ、及び、第３出力側中継用ランド５７ｃに出力側ワイヤ５２により結線されている。また、第１出力側中継用ランド５７ａ、第２出力側中継用ランド５７ｂ、及び、第３出力側中継用ランド５７ｃは、それぞれ対応する側部ランド１２ｆに端子側ワイヤ５６により結線されている。このように第１出力側中継用ランド５７ａ、第２出力側中継用ランド５７ｂ、及び、第３出力側中継用ランド５７ｃを介して各ワイヤを結線することにより、各ランド等の高さ方向の位置のずれを少なくし、出力側ワイヤ５２及び端子側ワイヤ５６の長さをより短くすることができる。また、配線３５を光分波部３０の支持基板３２の上面に設けることができるため、各部材のレイアウトを省スペース化することも可能であると共に、各部材のレイアウトの自由度を高めることができる。さらに、このようなレイアウトであっても、配線３５を用いた配線ができるので、配線用ワイヤの長さを短くすること、具体的には４ｍｍ以下に短くすることができる。ワイヤの長さを４ｍｍ以下にすることで、配線用ワイヤの固有振動数を、光モジュールに加えられる機械振動の周波数と異ならせることにより、ワイヤの共振を防止し、ワイヤ破断や、ワイヤにおけるショートを防止することができる。

各配線３５の幅方向の寸法、厚み方向の寸法は、許容可能な抵抗値に応じて設定されている。許容可能な抵抗値は、光増幅部２０から各配線３５を介して端子部１２に至るまでの全体の抵抗値によって規定される。ペルチェ素子２６に対応する第４配線３５ｄ及び第５配線３５ｅについては、この全体の抵抗値は、０．１Ω以下とするように設定されている。図２では、入力側ワイヤ５１、出力側ワイヤ５２及び端子側ワイヤ５６は１本として示されているが、実際には、光増幅部２０から各配線３５を介して端子部１２に至るまでの全体の抵抗値を低減するために、同じランド間の結線のために複数本のワイヤを用いることが望ましい。なお、本実施形態では、光分波部３０からの熱の流入を抑え、ペルチェ素子２６の電力を低減している。このために、光分波部３０の支持ポスト３１及び支持基板３２の材質として、放熱性のよい材料、例えばアルミナや窒化アルミ等が用いられている。

また、各配線３５の寸法を異ならせることも可能である。例えば、図２においては幅方向寸法が大きい第４配線３５ｄ、及び、第５配線３５ｅは、幅方向寸法が小さい第１配線３５ａ、及び、第２配線３５ｂの２倍以上、好ましくは４倍以上の幅方向寸法としている。また、サーミスタ５３に対応する第１配線３５ａ、及び、ＳＯＡ２３に対応する第３配線３５ｃについては、ペルチェ素子２６に対応する第４配線３５ｄ及び第５配線３５ｅと比較すると、幅方向寸法を小さく設定することが可能である。例えば、ＳＯＡ２３に対応する第３配線３５ｃについては、ＳＯＡ２３に給電される５０～１００ｍＡ程度の電流を許容するように抵抗値が決定される。

（実施形態２）
図３Ａ及び図３Ｂを参照して、本開示の実施形態２に係る光モジュール１Ａについて説明する。図３Ａは、本開示の実施形態２に係る光モジュールの透視平面図であり、図３Ｂは、図３Ａに示す光モジュールの透視側面図である。本実施形態では、光増幅部２０を用いない替りに、可変光減衰部６０を設けている点で、実施形態１とは異なる。

可変光減衰部６０は、可変光減衰器（以下「ＶＯＡ」という。）６３、ＶＯＡ６３を支持するＶＯＡ支持部６２、ＶＯＡ支持部６２及びＶＯＡ６３を載置するＶＯＡ基板６１、ＶＯＡ基板６１上のＶＯＡ６３よりも第１面側に設けられたＶＯＡ入力レンズ６４、及び、ＶＯＡ基板６１上のＶＯＡ６３よりも第２面側に設けられたＶＯＡ出力レンズ６５を備えている。ＶＯＡ６３としては、例えば集光用又はコリメート光用のシャッター式のＶＯＡを用いることができる。

光アイソレータ部１３に入射された４波多重光信号は、ＶＯＡ入力レンズ６４によって集光されると共にＶＯＡ６３へ入力される。光信号は、ＶＯＡ６３によって所定量だけ減衰されると共に、収束光に変換される。その後、ＶＯＡ６３を通過することによって発散した光信号は、ＶＯＡ出力レンズ６５によって収光されて、光分波器３４に入射される。

ＶＯＡ支持部６２に設けられたＶＯＡ６３の２つの端子は、入力側ワイヤ５１によって、それぞれ第１配線３５ａ、及び、第３配線３５ｃの第１面側に結線されている。また、第１配線３５ａ、及び、第３配線３５ｃの第２面側は、それぞれ対応する側部導電パターン１２ｄと出力側ワイヤ５２により結線されている。このように、ＶＯＡ６３の端子と、端子部１２とを、配線３５を介して電気的に接続することにより、入力側ワイヤ５１及び出力側ワイヤ５２の長さを短くすることができる。また、配線の態様（形状や寸法）を変更することにより、各部品のレイアウトの自由度を向上すると共に、各部材のレイアウトを省スペース化することもできる。

（実施形態３）
図４Ａ及び図４Ｂを参照して、本開示の実施形態３に係る光モジュール１Ｂについて説明する。図４Ａは、本開示の実施形態３に係る光モジュールの透視平面図であり、図４Ｂは、図４Ａに示す光モジュールの透視側面図である。本実施形態は、可変光減衰部６０及び光増幅部２０を両方とも設けた点で、実施形態１及び実施形態２と異なる。

本実施形態３に係る光モジュール１Ｂでは、ＶＯＡ出力レンズ６５が省略されており、ＶＯＡ基板６１を設ける替りに、光増幅部２０と共通のペルチェ素子２６の上面にＶＯＡ６３が載置されている。

光ファイバからの４波多重光信号は、コリメートレンズを備えるレセプタクルにより平行光に変換され、光アイソレータ部１３に入射される。光アイソレータ部１３に入射された４波多重光信号は、ＶＯＡ入力レンズ６４によって集光されると共にＶＯＡ６３へ入力される。光信号は、ＶＯＡ６３によって所定量だけ減衰されると共に、収束光に変換される。その後、ＶＯＡ６３を通過することによって発散した光信号は、ＳＯＡ入力レンズ２１によって集光されると共にＳＯＡ２３の導波路に結合され、次に、ＳＯＡ２３によって増幅される。ＳＯＡ２３から出射される発散光は、ＳＯＡ出力レンズ２２によって、再度、平行光に変換された後、光分波器３４によって各波長の光信号に分波される。光分波器３４によって分波された各波長の光信号は、プリズムミラー３６によって９０度光路を曲げられた後、レンズアレイ４１によって、受光素子４３に集光される。その後の動作は実施形態１と同様である。

次に、本実施形態の配線３５の接続について説明する。実施形態１では使用していなかった第３配線３５ｃの第１面側は、ＶＯＡ支持部６２のＶＯＡ端子の一方に入力側ワイヤ５１によって結線されている。ＶＯＡ端子の他方は、ＳＯＡ載置部２５に設けられた共通アースランド部に入力側ワイヤ５１によって結線されており、さらに、共通アースランド部はアース用ランド５８に入力側ワイヤ５１によって結線されている。第１配線３５ａ、第２配線３５ｂ、第３配線３５ｃ、第４配線３５ｄ、及び、第５配線３５ｅの第２面側は、それぞれ対応する側部導電パターン１２ｄに出力側ワイヤ５２により結線されている。このように、可変光減衰部６０及び光増幅部２０の各ランド及び各端子等と、端子部１２とを、配線３５を介して電気的に接続することにより、入力側ワイヤ５１及び出力側ワイヤ５２の長さを短くすることができる。また、限られた寸法のパッケージ１０内に、可変光減衰部６０及び光増幅部２０を両方とも設けることができると共に、配線３５を用いることにより、各部材のレイアウトの自由度を高めることができる。

（実施形態４）
図５Ａ及び図５Ｂを参照して、本開示の実施形態４に係る光モジュール１Ｃについて説明する。図５Ａは、本開示の実施形態４に係る光モジュールの透視平面図である。図５Ａでは、配線が見えるように、支持基板３２と光分波器３４を透過した図面である。図５Ｂは、図５Ａに示す光モジュールの透視側面図であり、支持基板３２と光分波器３４を含めて示した図面である。本実施形態は、ベース基板３３の上面の、支持ポスト底面３７との対向面に配線７０を設けた点で、実施形態３と異なる。図５Ａに示されているように、第１配線７０ａ、第２配線７０ｂ、第３配線７０ｃ、第４配線７０ｄ、及び、第５配線７０ｅは、第２面側において、出力側ワイヤ５２の接続用のランド部が、幅方向のいずれかの端部に集中するようなパターンとなっている。これにより、出力側ワイヤ５２の接続用のランド部が、側部導電パターン１２ｄに近づくため、出力側ワイヤ５２の長さをより短くすることができる。

本実施形態４に係る光モジュール１Ｃでは、ベース基板３３の上面の、支持ポスト底面３７（図１Ｃ参照。）との対向面に配線７０が設けられているため、配線の高さ方向の位置をベース基板３３の厚みによって調整可能となるため、ワイヤの長さをより短くすることができる。また、配線の高さ方向の位置することにより、各部材のレイアウトの自由度を高めると共に、各部材のレイアウトを省スペース化することができる。さらに、配線基板をパッケージ１０底面に配置できるため、配線基板の幅を広くとることができる。

（実施形態５）
図６Ａ及び図６Ｂを参照して、本開示の実施形態５に係る光モジュール１Ｄについて説明する。図６Ａは、本開示の実施形態５に係る光モジュールの透視平面図であり、図６Ａでは、配線が見えるように、支持基板３２と光分波器３４を透過した図面である。図６Ｂは、図６Ａに示す光モジュールの透視側面図であり、支持基板３２と光分波器３４を含めて示した図面である。本実施形態は、支持ポスト３１の中段基板載置部３８に載置した中段基板７１の上面に配線７２を設けた点で、実施形態３と異なる。図６Ａに示されているように、第１配線７２ａ、第２配線７２ｂ、第３配線７２ｃ、第４配線７２ｄ、及び、第５配線７２ｅは、第２面側において、出力側ワイヤ５２の接続用のランド部が、幅方向のいずれかの端部に集中するようなパターンとなっている。これにより、出力側ワイヤ５２の接続用のランド部が、側部導電パターン１２ｄに近づくため、出力側ワイヤ５２の長さをより短くすることができる。

本実施形態の光モジュール１Ｄでは、支持ポスト３１の中段基板載置部３８（図１Ｃ参照。）に載置した中段基板７１の上面に配線７２が設けられているため、配線７２からワイヤを引き出す高さ位置を、各部品からのワイヤを引き出す高さ位置に近づけることができるため、ワイヤの長さをより短くすることができる。また、配線７２の高さ位置の設定により、各部品のレイアウトを省スペース化することが可能とした上に、配線用ワイヤの長さを短くすることができ、しかも、配線基板のレイアウト自由がさらに向上する。なお、中段基板７１と中段基板載置部３８との間に隙間を設けるように、中段基板７１を配置してもよい。

（実施形態６）
図７Ａ及び図７Ｂを参照して、本開示の実施形態６に係る光モジュール１Ｅについて説明する。図７Ｂは、図７Ａに示す光モジュールの透視側面図であり、支持基板３２と光分波器３４を含めて示した図面である。本実施形態は、図４Ａ及び図４Ｂを参照して説明した実施形態３の光モジュール１Ｂと比較して、配線３５のパターンを変更したものである。実施形態３と同様の構成については同じ図面を付し、その説明は省略する。

本実施形態の光モジュール１Ｅは、実施形態３の光モジュール１Ｂと比較すると、配線９０のパターンが異なり、サーミスタ５３と接続する第１配線９０ａ、第２の光学部品としての可変光減衰部６０及び光増幅部２０の各素子に電力を供給する第２配線９０ｂ、第３配線９０ｃと、温度制御装置としてのペルチェ素子２６に電力を供給する第１の配線としての第４配線９０ｄ、第５配線９０ｅとが、設けられている。第２の配線としての第１配線９０ａ、第２配線９０ｂ、第３配線９０ｃは、第１の配線としての第４配線９０ｄ、第５配線９０ｅよりも配線の幅が狭い。

温度制御装置であるペルチェ素子２６の消費電力を極力抑えるためには、ペルチェ素子第１端子２７及びペルチェ素子第２端子２８とそれぞれ接続する第４配線９０ｄ及び第５配線９０ｅの配線の電気抵抗を低減する必要がある。そこで、第１の配線としての第４配線９０ｄ及び第５配線９０ｅの配線の幅を、第２の配線としての第１配線９０ａ、第２配線９０ｂ、第３配線９０ｃよりも広くすることにより、限られた配線９０の設置スペースの中で、第１の配線の電気抵抗を低減した。

配線９０及び各素子、又は、配線間を結ぶ配線用ワイヤは、入力側ワイヤ５１及び出力側ワイヤ５２からなるところ、この出力側ワイヤ５２は、一側面側ワイヤ５２ａ、他側面側ワイヤ５２ｂ、及び、配線間ワイヤ５２ｃからなる。配線間ワイヤ５２ｃを設けることにより、配線のレイアウトの自由度を大幅に向上することができ、さらに、配線用ワイヤの長さを短くすることができる。これにより、配線９０が特定された配線パターン、すなわち、異なる仕様の光モジュール１Ｅに共通に用いられる配線である場合でも、この配線をワイヤにより跨いで設けられる別の配線としての配線間ワイヤ５２ｃを用いることにより、一側面側ワイヤ５２ａが配線されるランドに対しても、他側面側ワイヤ５２ｂが配線されるランドに対しても、配線９０との間に用いる配線用ワイヤを短くすることができる。

配線９０には、配線用ランド部が複数箇所設けられており、この配線用ランド部を用いることにより、配線間ワイヤ５２ｃを他の配線を跨ぐように接続して、一側面側ワイヤ５２ａが配線されるランドにも、他側面側ワイヤ５２ｂが配線されるランドにも短い配線長さの配線用ワイヤで接続することができる。図７Ａの例では、ＶＯＡ６３のプラス側端子を、入力側ワイヤ５１を介して第２配線９０ｂに接続し、さらに、第２配線９０ｂから、配線間ワイヤ５２ｃ及び複数箇所の配線用ランド部を介して、一側面側ワイヤ５２ａが配線されるランドまで配線を行っている。このように、配線９０の配線パターンが、各素子に電力を供給する第２の配線としての第１配線９０ａ、第２配線９０ｂ、第３配線９０ｃが、他側面側ワイヤ５２ｂが配線されるランド寄りに偏って配置されるようなものである場合でも、配線間ワイヤ５２ｃ及び複数の配線用ランド部を利用することにより、反対の側面よりに配置されている一側面側ワイヤ５２ａが配線されるランドまで、短い配線長さの配線用ワイヤで接続することができる。

（実施形態７）
本開示の実施形態７に係る光モジュール１Ｆについて説明する。本実施形態の光モジュール１Ｆは、光素子として受光素子４３ではなく、発光素子４３ａを用いている点で、実施形態１～６とは異なる。本実施形態の光モジュール１Fでは、発光素子４３ａとして、面発光素子、例えばＶＣＳＥＬを用いている。また、本実施形態の光モジュール１Ｆでは、光分波部３０に替えて、複数の発光素子４３ａから出力された光を合波する光合波器を含む光合波部３０を備えている。

図１Ａ－図１Ｃに示された実施形態１との比較で、本実施形態の一例を説明する。発光素子制御ＩＣは、端子部１２からの信号に基づき、発光素子４３ａの発光を制御する。複数の発光素子４３ａから出力された光は、第１の光学部品としての光合波部３０において合波され、第２の光学部品である光増幅部２０に送られて、増幅される。合波され、増幅された後の光は、出力部１３を介してブッシュ１１に接続されたレセプタクルを介して、光ファイバに出力される。

光合波部３０の支持基板３２の上面に設けられた配線３５は、実施形態１と同様に、第１配線３５ａ、第２配線３５ｂ、第３配線３５ｃ、第４配線３５ｄ、及び、第５配線３５ｅを含んでいる。第２の光学部品としての光増幅部２０の各部には、配線３５を介して、側部導電パターン１２ｄから、駆動電力ないし制御信号が供給される。これにより、第１面側から第２面側に延在して第２の光学部品と端子部１２とを電気的に接続する配線を用いて第２の光学部品としての光増幅部２０と端子部１２とを電気的に接続することができるため、第２の光学部品と端子部１２との間に第１の光学部品としての発光素子４３ａを配置するようなレイアウトとすることが可能であると共に、各部材のレイアウトを省スペース化することも可能である。さらに、このようなレイアウトであっても、配線を用いて第２の光学部品と端子部１２とを電気的に接続するので、配線用ワイヤの長さを短くすること、具体的には４ｍｍ以下に短くすることができる。ワイヤの長さを４ｍｍ以下にすることで、ワイヤの固有振動数を、光モジュールに加えられる機械振動の周波数と異ならせることにより、ワイヤの共振を防止し、ワイヤ破断や、ワイヤにおけるショートを防止することができる。

また、配線３５の配置は実施形態１で挙げられた図１Ａのものに限られるものではなく、実施形態２～６について説明した様々な配線３５の配置、様々な配線３５のパターンのものを採用することが可能である。本実施形態では、図１Ａ－図１Ｃを用いて光素子が発光素子４３ａである例を説明しているため、例えばＳＯＡ入力レンズ２２、ＳＯＡ出力レンズ２１の配置等、他の実施形態とは異なる点があり、また、発光素子４３ａから出力された光を合波し、増幅して、光ファイバに出力するために必要な他の光学要素を設けることもできる。

以上、本開示の各実施形態の説明から、光モジュール中の光学要素を含む各部材のレイアウトの自由度を高めると共に、各部材のレイアウトを省スペース化し、さらに、配線用ワイヤの長さを短くすることができるという効果が得られることが明らかである。また、本開示はこれらの実施形態に限定されるものではなく、各実施形態の組み合わせたものや、各実施形態において各部品のレイアウトを変更したもの等も含まれる。

１ 光モジュール
１０ パッケージ
１１ ブッシュ
１２ 端子部
１２ａ ＤＣ端子
１２ｂ ＲＦ端子
１２ｃ 端部導電パターン
１２ｄ 側部導電パターン
１２ｅ 端部ランド
１２ｆ 側部ランド
１３ 光アイソレータ部
２０ 光増幅部
２１ ＳＯＡ入力レンズ
２２ ＳＯＡ出力レンズ
２３ ＳＯＡ
２４ ＳＯＡレンズ載置部
２５ ＳＯＡ載置部
２６ ペルチェ素子
２７ ペルチェ素子第１端子
２８ ペルチェ素子第２端子
３０ 光分波部
３１ 支持ポスト
３２ 支持基板
３３ ベース基板
３４ 光分波器
３５ 配線
３６ プリズムミラー
３７ 支持ポスト底面
３８ 中段基板載置部
４０ 受光部
４１ レンズアレイ
４２ 増幅ＩＣ
４３ 受光素子
４３ａ 発光素子
５１ 入力側ワイヤ
５２ 出力側ワイヤ
５４ ＳＯＡ中継用ランド
５５ ＳＯＡアース端子
５６ 端子側ワイヤ
５７ 中継用ランド載置部
５８ アース用ランド
６０ 可変光減衰部
６１ ＶＯＡ基板
６２ ＶＯＡ支持部
６３ ＶＯＡ
６４ ＶＯＡ入力レンズ
６５ ＶＯＡ出力レンズ
７０ 配線
７１ 中段基板
７２ 配線
８０ 光モジュール
８１ 光学ベース
８２ 光分波部
８３ 波長分離部
８４ 集光レンズ
８５ 受光部

Claims (10)

1. 光素子と、
   前記光素子と光結合する第１の光学部品と、
   前記第１の光学部品と光結合する第２の光学部品と、
   主面に配線が設けられ、前記主面の反対側の裏面に前記第１の光学部品が配置されてなる配線基板と、
   前記第２の光学部品への入射光を伝達する光ファイバが接続されるレセプタクルと、
   前記光素子の出力信号を電気的に外部へ出力する端子部と、
   前記光素子、前記第１の光学部品及び前記第２の光学部品を収容し、第１面に前記レセプタクルと、前記第１面に対向する第２面に前記端子部と、を設けるパッケージと、
   を備え、
   前記配線は、前記第１面側から前記２面側に延在し、前記第２の光学部品と前記端子部とを電気的に接続されてなる、光モジュール。
2. 前記光素子は、受光素子であり、
   前記第１の光学部品は、前記第２の光学部品からの出力光を複数の波長に分波する光分波器を有する、請求項１に記載の光モジュール。
3. 前記配線基板を支持する支持部をさらに有し、前記配線基板の前記裏面には、前記第１の光学部品と光結合している反射器が配置され、
   前記光素子は、前記反射器とオーバラップした位置に配置されてなる、請求項２に記載の光モジュール。
4. 前記第２の光学部品は、光半導体増幅器または光減衰器である、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光モジュール。
5. 前記光ファイバと前記第２の光学部品との間に設けられ、前記光ファイバおよび前記第２の光学部品と光結合される第３の光学部品をさらに備える、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光モジュール。
6. 前記第２の光学部品は光半導体増幅器であり、前記第３の光学部品は光減衰器である、請求項５に記載の光モジュール。
7. 光素子と、
   前記光素子と光結合する第１の光学部品と、
   前記第１の光学部品と光結合する第２の光学部品と、
   主面の反対側の裏面に前記第１の光学部品が配置されてなる支持基板と、
   前記支持基板の前記裏面に対向した主面に配線が設けられてなる配線基板と、
   前記支持基板と前記配線基板とを支持する支持部と、
   前記第２の光学部品への入射光を伝達する光ファイバが接続されるレセプタクルと、
   前記光素子の出力信号を電気的に外部へ出力する端子部と、
   前記光素子、前記第１の光学部品及び前記第２の光学部品を収容し、第１面に前記レセプタクルと、前記第１面に対向する第２面に前記端子部と、を設けるパッケージと、
   を備え、
   前記配線は、前記第１面側から前記２面側に延在し、前記第２の光学部品と前記端子部とを電気的に接続されてなる、光モジュール。
8. 前記配線基板の前記主面の反対側の裏面は、前記パッケージの底面と隙間がある中空構造である、請求項７に記載の光モジュール。
9. 前記第２の光学部品を搭載する温度制御装置を更に備え、
   前記配線は、複数設けられ、前記温度制御装置に電力を供給する第１の配線と、
   前記第２の光学部品に電力を供給する前記第１の配線より幅が狭い第２の配線を含む、請求項１又は請求項７に記載の光モジュール。
10. 前記第１面側から前記２面側の間でワイヤを介して接続され、前記ワイヤで前記配線を跨いで設けられてなる別の配線を備える、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の光モジュール。

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