JP3040721B2 - 光結合モジュール - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２次元面発光レー
ザアレイと２次元光ファイバアレイとの結合を実現する
光結合モジュール及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光インターコネクションへの関心が高ま
る中で、半導体レーザアレイ（以下、単に「レーザアレ
イ」とも称する）を用いた並列光伝送に関する開発が盛
んになってきている。中でも、光源として面発光半導体
レーザ（以下、単に「面発光レーザ」とも称する）を用
いる光並列伝送が非常に注目されており、それに関する
研究開発が盛んに行われている。これは、面発光レー
ザ、例えば垂直共振器型面発光レーザが、高密度２次元
レーザアレイに集積することが可能であるとともに、低
消費電力、低コスト、出射ビームが円形であるので光フ
ァイバに結合しやすい、など、光並列伝送用の光源とし
て適した特徴を有しているためである。

【０００３】光並列伝送で使用され得る従来の光結合モ
ジュールは、例えば特開平６−３４８５３号公報に開示
されているように、一般に１次元半導体レーザアレイと
１次元光ファイバアレイとを結合して構成されている。
図１３は、上記公報に開示されている従来の光結合モジ
ュール１３００の構造を示す。

【０００４】従来の光結合モジュール１３００では、シ
リコン基板１３０１の上に１次元半導体レーザアレイ１
３０２及び複数の平行なＶ溝１３０３を形成する。それ
ぞれのＶ溝１３０３は、半導体レーザアレイ１３０２に
含まれる各レーザ素子に対応するように位置合わせされ
ている。半導体レーザアレイ１３０２は、別に形成して
シリコン基板１３０１の上に取り付けることもできる。
それぞれのＶ溝１３０３には、多芯光ファイバテープ１
３０４に含まれる各光ファイバ芯線１３０５を配置し、
接着剤により固定する。これによって、半導体レーザア
レイ１３０２に含まれる各レーザ素子と光ファイバテー
プ１３０４に含まれる各光ファイバ芯線１３０５との間
の光結合が実現される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来の
構成では、２次元面発光半導体レーザアレイを用いた場
合に、レーザアレイに含まれるすべてのレーザ素子と光
ファイバテープの光ファイバ芯線とを光結合させること
ができない。また、光ファイバテープと２次元面発光半
導体レーザアレイとを同じ基板の上に実装した上で光フ
ァイバテープを基板に平行に取り出すためには、レーザ
アレイを基板に垂直に実装する必要がある。しかし、そ
のような実装は、実際には困難である。

【０００６】さらに、上記の従来の構成におけるＶ溝を
有するシリコン基板を多段に積み重ねて、別の基板に実
装された２次元面発光半導体レーザアレイに垂直に当接
させて、レーザアレイに含まれるレーザ素子のそれぞれ
に光ファイバ芯線を光結合させようとしても、基板を積
み重ねる際に各段の基板に含まれるＶ溝の位置が水平方
向に容易にずれてしまうので、光ファイバテープに含ま
れる各光ファイバ芯線と２次元面発光レーザアレイに含
まれる各レーザ素子とを精度よく対応させることが困難
である。

【０００７】一方、特開平６−２３７０１６号公報に
は、２次元面発光レーザアレイが形成された基板に、レ
ーザアレイに含まれる各レーザ素子に対応してガイド穴
を形成し、このガイド穴に光ファイバを挿入して各レー
ザ素子と光結合させる構成を有したモジュールが提案さ
れている。しかし、この構成では、光ファイバはガイド
穴に挿入されているのみであるので結合強度が十分に強
くない。また、レーザアレイに含まれるレーザ素子の数
が多い場合には、結合させるべき光ファイバの本数も多
くなって結合作業の量が増加し、光結合を効率よく得る
ことが困難になる。

【０００８】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、（１）２次元面発光レー
ザアレイと光ファイバアレイとの間の高い結合効率を有
する光結合を容易に且つ高精度に得ることができる光結
合モジュールを提供すること、及び（２）その製造方法
を提供すること、である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の光結合モジュー
ルは、光ファイバがそれぞれ挿入される複数のガイド穴
を有する光ファイバアレイフェルールと、各ガイド穴に
挿入された光ファイバの芯線とを有する光結合モジュー
ルであって、各ガイド穴は、挿入される光ファイバの芯
線をガイドするように一方の端部に設けられたテーパ部
と、テーパ部に沿ってガイドされる光ファイバの芯線が
挿入されるように、このテーパ部に連続して設けられた
第２の直線部と、この第２の直線部の内径よりも小さな
内径で第２の直線部に連続して設けられた第１の直線部
とをそれぞれ有していることを特徴とする。 また、本発
明の光結合モジュールは、それぞれにメサを有する複数
の面発光レーザが基板の上に２次元アレイ状に形成され
た面発光レーザアレをさらに有しており、該面発光レー
ザアレイの各面発光レーザに設けられたメサが、前記光
ファイバアレイフェルールに設けられた各ガイド穴の第
１の直線部内にそれぞれ挿入た状態で、面発光レーザア
レイが光ファイバアレイフェルールと一体化されていて
いてもよい。

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】以下、本発明の作用を説明する。

【００３１】本発明における光ファイバアレイフェルー
ルとは、レーザアレイと複数の光ファイバとを光学的に
結合させるための光学素子であり、複数の光ファイバが
アレイ状に配列されて固定されている素子である。な
お、以下の説明では、光ファイバアレイフェルールによ
って固定される複数の光ファイバ（或いは光ファイバア
レイ）も、光ファイバアレイフェルールの構成要素の一
つとして説明することがある。

【００３２】以上の構成を有する光結合モジュールで
は、複数の支持体を積層することで２次元光ファイバア
レイフェルールを実現している。その際に、支持体の上
下両面に複数のＶ溝を形成してそこに光ファイバの芯線
を配置し、さらに支持体で光ファイバの芯線を挟み込
む。これにより、各支持体がお互いに位置合わせされて
横方向のずれがなくなり、面発光レーザアレイと光ファ
イバアレイとの間の高結合効率の光結合を、容易に且つ
精密に実現することができる。

【００３３】また、４５度ミラー機能とレンズ機能とを
備えたプリズムを用いることで、基板に平行に実装され
た面発光レーザアレイに光結合された２次元光ファイバ
アレイのファイバを、基板に平行に取り出すことができ
る。

【００３４】さらに、２次元状に複数のガイド穴が形成
されている光ファイバアレイフェルールを用いること
で、２次元光ファイバアレイを得るために必要な部品数
及び製造工程数を減らすことができる。また、２次元面
発光レーザアレイと上記の光ファイバアレイフェルール
とを一体的に形成することによって、個々の光ファイバ
と個々の面発光レーザとの間の光結合を、容易に且つ高
結合効率で実現することができる。この結果、高効率の
光結合モジュールが、非常に低コストで実現される。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。

【００３６】（第１の実施形態）図１は、本発明の第１
の実施形態による光結合モジュール１００の構成を模式
的に示す側面図である。

【００３７】光結合モジュール１００は、基板１３０の
上に取り付けられた光ファイバアレイフェルール１１０
を有している。光結合モジュール１００はさらに、ヒー
トシンク１４０に搭載された面発光レーザアレイ１２０
を有している。ヒートシンク１４０は、面発光レーザア
レイ１２０が光ファイバアレイフェルール１１０に相対
するように、基板１３０の上に搭載されている。言い換
えると、面発光レーザアレイ１２０は、ヒートシンク１
４０によって基板１３０に対して垂直に取り付けられて
いる。

【００３８】光ファイバアレイフェルール１１０は、第
１の支持体１１１と、第２の支持体１１２と、第３の支
持体１１３と、第１の支持体１１１と第２の支持体１１
２との間ならびに第２の支持体１１２と第３の支持体１
１３との間に挟まれた光ファイバの芯線１１４と、芯線
１１４を保護している被覆１１５と、を有している。な
お、光ファイバは、芯線１１４と被覆１１５とを含んで
いる。また、第１の支持体１１１と第２の支持体１１２
との間ならびに第２の支持体１１２と第３の支持体１１
３との間は、接着剤１５０によって固着されている。接
着剤１５０としては、例えばエポキシ系樹脂、光硬化性
樹脂などを用いることができる。面発光レーザアレイ１
２０から出力されるレーザ光１６０は、光ファイバアレ
イフェルール１１０の光ファイバの芯線１１４に光学的
に結合している。

【００３９】次に、光ファイバアレイフェルール１１０
の詳細について、図２を用いて説明する。図２は、光フ
ァイバアレイフェルール１１０の断面図である。図１と
同様の部分については同一の参照符号を付しており、そ
の説明を省略する。

【００４０】第１の支持体１１１は、互いに平行な第１
下面２０１と第１上面２０２とを有している。第１上面
２０２の上には、それぞれが幅約133μm、深さ約66.5μ
m、及び底角約90度である複数のＶ溝が約250μm間隔で
お互いに平行に形成されている第１のＶ溝群２１１が設
けられている。第１下面２０１と第１上面２０２との間
隔（すなわち、第１の支持体１１１の厚さ）は、約150
μmである。第１下面２０１には、光ファイバアレイフ
ェルール１１０を基板１３０（図１）に実装する際にガ
イドとして機能する互いに平行な２本のＶ溝２３０が形
成されている。さらに、第１のＶ溝群２１１の各Ｖ溝に
は、光ファイバの芯線１１４が配置されている。芯線１
１４は、コア２２１とそれを取り巻くクラッド２２２と
を含んでいる。芯線１１４の直径は約125μmであり、コ
ア２２１の直径は約50μmである。

【００４１】第２の支持体１１２は、互いに平行な第２
下面２０３と第２上面２０４とを有している。第２下面
２０３には、それぞれが幅約133μm、深さ約66.5μm、
及び底角約90度である複数のＶ溝が約250μm間隔でお互
いに平行に形成されている第２のＶ溝群２１２が設けら
れている。また、第２上面２０４の上には、それぞれが
幅約133μm、深さ約66.5μm、及び底角約90度である複
数のＶ溝が約250μm間隔でお互いに平行に形成されてい
る第３のＶ溝群２１３が設けられている。第２のＶ溝群
２１２の各Ｖ溝と第３のＶ溝群２１３の各Ｖ溝とは、お
互いに相対する位置に設けられている。第２下面２０３
と第２上面２０４との間隔（すなわち、第２の支持体１
１２の厚さ）は、約206μmである。さらに、第３のＶ溝
群２１３の各Ｖ溝には、光ファイバの芯線１１４が配置
されている。芯線１１４は、コア２２１とそれを取り巻
くクラッド２２２とを含んでいる。芯線１１４の直径は
約125μmであり、コア２２１の直径は約50μmである。
この結果、第２の支持体１１２の上下に配置された光フ
ァイバの芯線１１４の間隔は、約250μmとなる。

【００４２】第３の支持体１１３は、互いに平行な第３
下面２０５と第３上面２０６とを有している。第３下面
２０５には、それぞれが幅約133μm、深さ約66.5μm、
及び底角約90度である複数のＶ溝が約250μm間隔でお互
いに平行に形成されている第４のＶ溝群２１４が設けら
れている。第３下面２０５と第３上面２０６との間隔
（すなわち、第３の支持体１１３の厚さ）は、約150μm
である。

【００４３】第１〜第３の支持体１１１〜１１３は、接
着剤１５０によってお互いに接着されている。具体的に
は、第１のＶ溝群２１１に配置された光ファイバの芯線
１１４に第２のＶ溝群２１２が接するように、第１の支
持体１１１と第２の支持体１１２とが固着されている。
また、第３のＶ溝群２１３に配置された光ファイバの芯
線１１４に第４のＶ溝群２１４が接するように、第２の
支持体１１２と第３の支持体１１３とが固着されてい
る。

【００４４】第１〜第３の支持体１１１〜１１３は、当
該技術で公知の方法で製造される。具体的には、アルミ
ニウム、チタンなどの金属材料或いはジルコニア、アル
ミナなどのセラミックス材料に対して機械加工を施すこ
とによって、サブミクロンオーダで所望の形状を加工す
ることができる。或いは、ガラス基板に対して金属プレ
スを行って、所望の形状を加工することができる。或い
は、シリコン基板などの半導体基板に異方性エッチング
を行うことにより、特定の結晶面方位を持った面でＶ溝
を形成することもできる。例えば、シリコン基板に対す
る異方性エッチングによって、（００１）面に（１１
１）面を精度よく容易に形成することができる。

【００４５】次に、図８（ａ）〜（ｄ）に示す断面図を
参照して、光ファイバアレイフェルール１１０の製造プ
ロセスを説明する。

【００４６】まず、プロセス（１）として、図８（ａ）
に示すように、第１の支持体１１１の第１上面２０２に
第１のＶ溝群２１１を形成し、さらに第１下面２０１に
ガイド用のＶ溝２３０を形成する。

【００４７】次に、プロセス（２）として、図８（ｂ）
に示すように、第１のＶ溝群２１１の各Ｖ溝に光ファイ
バの芯線１１４を配置する。

【００４８】続いて、プロセス（３）として、図８
（ｃ）に示すように、第１の支持体１１１の第１上面２
０２の上にそこに配置された光ファイバの芯線１１４を
覆うように接着剤１５０を塗布する。その後に、第２下
面２０３及び第２上面２０４のそれぞれに第２のＶ溝群
２１２及び第３のＶ溝群２１３を形成した第２の支持体
１１２を、塗布された接着剤１５０の上に配置する。

【００４９】そして、プロセス（４）として、図８
（ｄ）に示すように、第２の支持体１１２に設けられた
第２のＶ溝群２１２の各Ｖ溝が第１の支持体１１１に設
けられた第１のＶ溝群２１１に配置された光ファイバの
芯線１１４と接するように、第２の支持体１１２を第１
の支持体１１１に押さえ付ける。その後に、光ファイバ
の芯線１１４を間に挟み込んだ第１及び第２の支持体１
１１及び１１２を固着させる。

【００５０】以上のプロセス（１）〜（４）を繰り返す
ことで、多段構成を有する光ファイバアレイフェルール
１１０を製造することができる。

【００５１】上記のような光ファイバアレイフェルール
１１０の製造プロセスでは、複数の支持体を多段に積み
重ねる際に、それぞれの下面に設けられたＶ溝群（例え
ば第２及び第４のＶ溝群２１２及び２１４）が、対向す
る光ファイバの芯線（すなわちＶ溝群）との位置合わせ
のガイドとして機能する。これによって、光ファイバの
芯線１１４を、光源である面発光レーザアレイ１２０
（図１）と同一形態の２次元アレイ状に、容易且つ精密
に配置することができる。

【００５２】次に、図３を参照して、面発光レーザアレ
イ１２０について説明する。図３は、面発光レーザアレ
イ１２０を模式的に示す斜視図である。図３において、
図１と同様の部分については同一の参照番号を付してい
る。

【００５３】面発光レーザアレイ１２０は、６つの面発
光レーザメサ３１０を有している。面発光レーザメサ３
１０はそれぞれ、下部半導体ミラー３０２、活性領域３
０３、及び上部半導体ミラー３０４を含むレーザ発振の
ための積層構造を有している。下部半導体ミラー３０２
は半導体基板３０１の上に形成されており、活性領域３
０３は下部半導体ミラー３０２と上部半導体ミラー３０
４との間に挟まれて形成されている。

【００５４】半導体基板３０１は、n型GaAsで構成され
る。下部半導体ミラー３０２は、24.5対のn型GaAs層及
びn型AlAs層が積層された積層構造を有していて、分布
反射器を構成している。同様に、上部半導体ミラー３０
４は、24.5対のp型GaAs層及びp型AlAs層が積層された積
層構造を有していて、分布反射器を構成している。活性
領域３０３は、ウェル層であるInGaAs層とバリア層であ
るGaAs層とを含む歪量子井戸層を上下からAlGaAsクラッ
ド層で挟んだ構成を有しており、波長が約0.98μｍの光
を発振するように設計されている。本実施形態の構成で
は、面発光レーザメサ３１０は、図３に示す第１の方向
３２０に３列且つ第２の方向３３０に２列のアレイ構成
で配置されている。

【００５５】面発光レーザメサ３１０はさらに、上部半
導体ミラー３０４の上に形成された開口３０７を有する
p型電極３０６と、半導体基板３０１の底面に形成され
たn型電極３０５とを有している。面発光レーザメサ３
１０からの出力光であるレーザ光１６０は、開口３０７
より出射される。

【００５６】面発光レーザアレイ１２０は、当該技術で
公知の方法で製造することができる。具体的には、まず
半導体基板３０１の上に、半導体層３０２、３０３及び
３０４を、ＭＢＥ法（分子線エピタキシー法）やＭＯＣ
ＶＤ法（有機金属気相成長法）などによってエピタキシ
ャル成長させる。その後に、下部半導体ミラー３０２に
達する直径約20μmの複数のメサ３１０を、エッチング
によって形成する。この際に、第１の方向３２０に約25
0μm間隔で３列且つ第２の方向３３０に約250μmで２列
のアレイ状に、６個のメサ３１０を形成する。最後に、
n型電極３０５、及び直径約10μmの開口３０７を有する
p型電極３０６を形成して、個々の面発光レーザ１２０
の構成が完成する。

【００５７】最後に、上記の構成が形成されているウエ
ハを劈開して、個々の面発光レーザアレイ１２０を得
る。この際に、第１の劈開面３４０とこの劈開面に最も
近い列のメサの中心との距離Ｄ１が約100μmとなり、第
２の劈開面３５０とこの劈開面に最も近い列のメサの中
心との距離Ｄ２が約50μmとなるように、ウエハを劈開
する。この劈開工程は、ホトリソグラフィとエッチング
と併用して半導体基板３０１にガイド溝（不図示）を形
成すれば、容易にサブミクロンオーダで実現することが
できる。

【００５８】次に、図４を参照して、ヒートシンク１４
０について説明する。図４は、ヒートシンク１４０を模
式的に示す斜視図である。

【００５９】ヒートシンク１４０の側面４０１には、面
発光レーザアレイ１２０（図３）を固着するために使用
されるＬ字形ガイド４０６が設けられている。Ｌ字形ガ
イド４０６は、第１のガイド面４０２及び第２のガイド
面４０３を有している。第１のガイド面４０２とヒート
シンク１４０の底面４０４との間隔ｄ１は、約72μmで
ある。また、第２のガイド面４０３を有する部分のＬ字
形ガイド４０６の幅は、約50μmである。一方、ヒート
シンク１４０の底面４０４には、ヒートシンク１４０を
基板に実装する際の位置合わせに使用される、互いに平
行な２本のＶ字形のガイド溝４０５が設けられている。

【００６０】ヒートシンク１４０の製造は、当該技術で
公知の方法で行うことができる。ヒートシンク１４０の
構成材料としては、Cuやダイヤモンドなど熱伝導率の高
い材料を用いる。また、ヒートシンク１４０の表面は、
Auでコーティングされている。

【００６１】次に、図７を参照して、基板１３０につい
て説明する。図７は、基板１３０を模式的に示す斜視図
である。

【００６２】基板１３０の上面７０２には、互いに平行
な２本のＶ字形レール７０１が形成されている。これら
のレール７０１は、光ファイバアレイフェルール１１０
に含まれる第１の支持体１１１の第１下面２０１に設け
られたＶ溝（Ｖ字形ガイド溝）２３０と、ヒートシンク
１４０の底面４０４に設けられたＶ字形のガイド溝４０
５とに、それぞれ合致するように作られている。これら
のレール７０１は、基板１３０の上に光ファイバアレイ
フェルール１１０とヒートシンク１４０とを実装する際
に、レール７０１とそれぞれのＶ字形ガイド溝２３０及
び４０５とが対向して位置合わせされるように使用され
る。

【００６３】次に、光結合モジュール１００の製造方法
を説明する。

【００６４】まず、プロセス（１）として、ヒートシン
ク１４０の側面４０１と面発光レーザアレイ１２０のn
型電極３０５とが接するように、面発光レーザアレイ１
２０をヒートシンク１４０に固着する。その際には、面
発光レーザアレイ１２０の第１の劈開面３４０がヒート
シンク１４０の第１のガイド面４０２に接し、かつ、面
発光レーザアレイ１２０の第２の劈開面３５０がヒート
シンク１４０の第２のガイド面４０３に接するように、
ヒートシンク１４０と面発光レーザアレイ１２０とを位
置合わせする。

【００６５】次に、プロセス（２）として、面発光レー
ザアレイ１２０を固着したヒートシンク１４０の底面４
０４を、基板１３０の上に固着する。その際には、底面
４０４に形成されたガイド溝４０５が基板１３０の上に
設けられたＶ字形レール７０１に対応するように、ヒー
トシンク１４０と基板１３０とを位置あわせする。

【００６６】続いて、プロセス（３）として、先に述べ
た方法で構成された光ファイバアレイフェルール１１０
を、基板１３０の上に設置する。その際には、光ファイ
バアレイフェルール１１０の第１の支持体１１１の第１
下面２０１に設けられたＶ溝（Ｖ字形ガイド溝）２３０
が基板１３０の上のＶ字形レール７０１に対応するよう
に、光ファイバアレイ１１０と基板１３０とを位置合わ
せする。これによって、図１に示された光結合モジュー
ル１００が完成する。

【００６７】図９は、上記のプロセス（１）〜（３）で
製造された光結合モジュール１００を上方より見た図で
ある。図９では、これまでに説明したものと同じ構成要
素には同じ参照番号を付している。

【００６８】図９に示されるように、光結合モジュール
１００では、基板１３０の上に設けられたＶ字形レール
７０１と、ヒートシンク１４０に設けられたＬ字形ガイ
ド及びＶ字形ガイド溝を用いることで、レール７０１に
直角な方向及び基板１３０の上面７０２に垂直な方向に
ついて、光軸合わせが不要となる。これによって、面発
光レーザアレイ１２０の光結合モジュール１００への組
み込み及び固着を、容易に且つ精密に行うことができ
る。この結果、アライメントフリーの光結合モジュール
１００が実現される。

【００６９】以上のように、本実施形態の光結合モジュ
ール１００は、光ファイバアレイフェルール１１０に含
まれる複数の支持体それぞれの上下両面にＶ溝を形成し
て光ファイバの芯線をＶ溝に配置し、さらに配置された
光ファイバの芯線を支持体で上下から挟み込む構成を有
している。これによって、光ファイバアレイフェルール
１１０では、１次元光ファイバアレイを多段に積層して
２次元光ファイバアレイが構成される。各面のＶ溝を、
支持体の積層時に上下の支持体の対向する面のＶ溝が相
対するように形成することによって、積層時に各支持体
が横方向にずれることなく、光ファイバの芯線の位置を
垂直方向に容易且つ精密に揃えることができる。この結
果、光ファイバアレイフェルール１１０では、光源とな
る面発光レーザアレイ１２０のアレイ形態と完全に一致
した２次元光ファイバアレイが実現される。

【００７０】また、光結合モジュール１００において
は、面発光レーザアレイ１２０が基板１３０に垂直に固
着される一方で、光ファイバアレイフェルール１１０
は、そこに含まれる光ファイバが基板１３０と平行にな
るように基板１３０に固着される。面発光レーザアレイ
１２０から発せられるレーザ光１６０は、光ファイバア
レイフェルール１１０の光ファイバに結合され、基板１
３０に平行な方向に光出力を取り出すことができる。そ
の結果、例えばコンピュータ間を接続する光配線のため
のボードなど光結合システムを構成する際に、光結合モ
ジュール１００をボードに搭載するだけで、ボードに対
して平行な方向に光ファイバを取り出すことができる。
これによってボードを薄くすることができ、よりコンパ
クトな光結合システムの構成が可能になる。

【００７１】（第２の実施形態）図５は、本発明の第２
の実施形態による光結合モジュール５００の構成を、模
式的に示す側面図である。なお、光結合モジュール５０
０において、第１の実施形態の光結合モジュール１００
と同じ構成要素には同じ参照符号を付しており、ここで
はその説明を省略する。

【００７２】光結合モジュール５００は、基板５１０の
上に取り付けられた光ファイバアレイフェルール６１０
と、基板５１０に平行に取り付けられた面発光レーザア
レイ１２０と、面発光レーザアレイ１２０から出力され
るレーザ光１６０を光ファイバアレイフェルール６１０
の２次元光ファイバアレイに導くプリズム５２０と、を
有している。

【００７３】光ファイバアレイフェルール６１０は、第
１の支持体５１１と、第２の支持体５１２と、第３の支
持体５１３と、第１の支持体５１１と第２の支持体５１
２との間ならびに第２の支持体５１２と第３の支持体５
１３との間に挟まれた光ファイバの芯線１１４と、芯線
１１４を保護している被覆１１５と、を有している。な
お、光ファイバは、芯線１１４と被覆１１５とを含んで
いる。面発光レーザアレイ１２０から出力されるレーザ
光１６０は、プリズム５２０を介して光ファイバアレイ
フェルール６１０の２次元光ファイバアレイに導かれ、
光ファイバの芯線１１４に光学的に結合している。

【００７４】次に、光ファイバアレイフェルール６１０
の詳細について、図６を用いて説明する。図６は、光フ
ァイバアレイフェルール６１０の断面図である。これま
でに説明した構成においてと同じ構成要素には同じ参照
符号を付しており、ここではその説明を省略する。

【００７５】第１の支持体５１１は、互いに平行な第１
下面６０１と第１上面６０２とを有している。第１上面
６０２の上には、それぞれが幅約240μm、深さ約120μ
m、及び底角約90度である複数のＶ溝が約250μm間隔で
お互いに平行に形成されている第１のＶ溝群６１１が設
けられている。第１下面６０１と第１上面６０２との間
隔（すなわち、第１の支持体５１１の厚さ）は、約200
μmである。さらに、第１のＶ溝群６１１の各Ｖ溝に
は、コア２２１とそれを取り巻くクラッド２２２とを含
む光ファイバの芯線１１４が配置されている。

【００７６】第２の支持体５１２は、互いに平行な第２
下面６０３と第２上面６０４とを有している。第２下面
６０３には、それぞれが幅約120μm、深さ約60μm、及
び底角約90度である複数のＶ溝が約250μm間隔でお互い
に平行に形成されている第２のＶ溝群６１２が設けられ
ている。また、第２上面６０４の上には、それぞれが幅
約240μm、深さ約120μm、及び底角約90度である複数の
Ｖ溝が約250μm間隔でお互いに平行に形成されている第
３のＶ溝群６１３が設けられている。第２のＶ溝群６１
２の各Ｖ溝と第３のＶ溝群６１３の各Ｖ溝とは、お互い
に相対する位置に設けられている。第２下面６０３と第
２上面６０４との間隔（すなわち、第２の支持体５１２
の厚さ）は、約250μmである。さらに、第３のＶ溝群６
１３の各Ｖ溝には、コア２２１とそれを取り巻くクラッ
ド２２２とを含む光ファイバの芯線１１４が配置されて
いる。この結果、第２の支持体５１２の上下に配置され
た光ファイバの芯線１１４の間隔は、約250μmとなる。

【００７７】第３の支持体５１３は、互いに平行な第３
下面６０５と第３上面６０６とを有している。第３下面
６０５には、それぞれが幅約120μm、深さ約60μm、及
び底角約90度である複数のＶ溝が約250μm間隔でお互い
に平行に形成されている第４のＶ溝群６１４が設けられ
ている。第３下面６０５と第３上面６０６との間隔（す
なわち、第３の支持体５１３の厚さ）は、約150μmであ
る。

【００７８】第１〜第３の支持体５１１、５１２、及び
５１３は、お互いに接するように結合されている。この
結合は、第１上面６０２、第２下面６０３、第２上面６
０４及び第３下面６０５のそれぞれにおいて、Ｖ溝群が
形成されていない部分にAuなどの金属をあらかじめ蒸着
し、この蒸着された金属同士を融着させることで実現で
きる。

【００７９】上記のようにして構成されている光ファイ
バアレイフェルール６１０では、各支持体の上面と下面
とで、形成されるＶ溝の形状が異なる。上面に形成され
るＶ溝を下面に形成されるＶ溝よりも大きく且つ深くす
ることで、光ファイバの芯線をＶ溝により確実に配置す
ることができる。

【００８０】次に、プリズム５２０について図５を参照
して説明する。

【００８１】プリズム５２０は、４５度ミラー５２１と
レンズ５２２とを含んでいる。４５度ミラー５２１は、
具体的にはアルミなどの金属が蒸着された面であって、
基板５１０に対して垂直に出射された面発光レーザアレ
イ１２０からのレーザ光１６０を反射して、基板５１０
に対して平行に配置された光ファイバアレイフェルール
６１０の光ファイバの芯線１１４に結合させる。レンズ
５２２は、ある程度の拡がり角を持ったレーザ光１６０
を、光ファイバの芯線１１４のコアに効率よく結合させ
る。レンズ５２２を含むプリズム５２０は、金型を使用
した一体成形など、当該技術で公知の方法によって製造
することができる。

【００８２】次に、光結合モジュール５００の製造方法
について説明する。

【００８３】まず、プロセス（１）として、基板５１０
の上に面発光レーザアレイ１２０を基板５１０に対して
水平に固着する。次に、光ファイバの芯線１１４が基板
５１０に対して平行になるように、光ファイバアレイフ
ェルール６１０を基板５１０に固着する。

【００８４】その後に、プロセス（２）として、面発光
レーザアレイ１２０を発振させてレーザ光１６０を光フ
ァイバの芯線１１４に結合させながら、対角線上にある
２つの光ファイバの芯線１１４を通じて出力されるレー
ザ光１６０のパワーが最大になるように、プリズム５２
０の配置を調節する。

【００８５】上記のようにして構成されている本実施形
態の光結合モジュール５００においては、光ファイバア
レイフェルール６１０に含まれる各支持体の上面と下面
とで、形成されるＶ溝の形状が異なる。上面に形成され
るＶ溝を下面に形成されるＶ溝よりも大きく且つ深くす
ることで、光ファイバの芯線をＶ溝により確実に安定し
て配置することができる。

【００８６】さらに、４５度ミラー機能とレンズ機能と
を兼ね備えたプリズム５２０を用いることで、基板５１
０に平行に固着された面発光レーザアレイ１２０から基
板５１０に垂直に出力されたレーザ光１６０を、光ファ
イバアレイフェルール６１０に含まれる基板５１０に平
行に配置された２次元光ファイバアレイに、効率よく結
合させることができる。

【００８７】また、面発光レーザアレイ１２０からレー
ザ光１６０を発振させて、対角線上にある２つの光ファ
イバに結合されるレーザ光１６０の強度が最大になるよ
うに、プリズム５２０を調整する。これによって、その
他の光ファイバへのレーザ光１６０の結合も自動的に最
大となり、面発光レーザアレイ１２０と光ファイバアレ
イフェルール６１０に含まれる光ファイバアレイとの間
の高効率の光結合を容易に実現することができる。

【００８８】（第３の実施形態）図１０は、本発明の第
３の実施形態による光結合モジュール１０００の構成を
模式的に示す側面図である。これまでに説明した構成に
おいてと同じ構成要素には同じ参照番号を付しており、
ここではその説明を省略する。

【００８９】光結合モジュール１０００は、基板１０１
０の上に取り付けられた光ファイバアレイフェルール１
１１０と、基板１０１０に平行に取り付けられた面発光
レーザアレイ１２０と、面発光レーザアレイ１２０から
出力されるレーザ光１６０を光ファイバアレイフェルー
ル１１１０の２次元光ファイバアレイに導くプリズム５
２０と、を有している。基板１０１０には穴１０２０が
設けられており、その穴１０２０の中に面発光レーザ１
２０を設置している。また、プリズム５２０は、穴１０
２０を覆い隠すように基板１０１０の上に固着されてい
る。

【００９０】光ファイバアレイフェルール１１１０は、
第１の支持体１１１１と、第２の支持体１１１２と、第
３の支持体１１１３と、第１の支持体１１１１と第２の
支持体１１１２との間ならびに第２の支持体１１１２と
第３の支持体１１１３との間に挟まれた光ファイバの芯
線１１４と、芯線１１４を保護している被覆１１５と、
を有している。なお、光ファイバは、芯線１１４と被覆
１１５とを含んでいる。面発光レーザアレイ１２０から
出力されるレーザ光１６０は、プリズム５２０を介して
光ファイバアレイフェルール１１１０の２次元光ファイ
バアレイに導かれ、光ファイバの芯線１１４に光学的に
結合している。

【００９１】次に、光ファイバアレイフェルール１１１
０の詳細について、図１１を用いて説明する。図１１
は、光ファイバアレイフェルール１１１０の断面図であ
る。これまでの構成に含まれるものと同じ構成要素には
同じ参照符号を付しており、ここではその説明を省略す
る。

【００９２】第１の支持体１１１１は、互いに平行な第
１下面１１６１と第１上面１１６２とを有している。第
１上面１１６２の上には、それぞれが幅約240μm、深さ
約120μm、及び底角約90度である複数のＶ溝が約250μm
間隔でお互いに平行に形成されている第１のＶ溝群１１
０１が設けられている。第１下面１１６１と第１上面１
１６２との間隔（すなわち、第１の支持体１１１１の厚
さ）は、約200μmである。さらに、第１のＶ溝群１１０
１の各Ｖ溝には、コア２２１とそれを取り巻くクラッド
２２２とを含む光ファイバの芯線１１４が配置されてい
る。

【００９３】第２の支持体１１１２は、互いに平行な第
２下面１１６３と第２上面１１６４とを有している。第
２下面１１６３には、それぞれが幅約120μm、深さ約60
μm、及び底角約90度である複数のＶ溝が約250μm間隔
でお互いに平行に形成されている第２のＶ溝群１１０２
が設けられている。また、第２上面１１６４の上には、
それぞれが幅約240μm、深さ約120μm、及び底角約90度
である複数のＶ溝が約250μm間隔でお互いに平行に形成
されている第３のＶ溝群１１０３が設けられている。さ
らに、第３のＶ溝群１１０３の各Ｖ溝には、コア２２１
とそれを取り巻くクラッド２２２とを含む光ファイバの
芯線１１４が配置されている。

【００９４】第２のＶ溝群１１０２の各Ｖ溝と第３のＶ
溝群１１０３の各Ｖ溝とは相対しておらず、第２のＶ溝
群１１０２の各Ｖ溝の中間に第３のＶ溝群１１０３の各
Ｖ溝が位置している。これによって、上下のＶ溝を相対
して形成する場合に比べて、上下のＶ溝の間隔、すなわ
ち第２の支持体１１１２の厚さを薄くすることができ
る。具体的には、第２の支持体１１１２の厚さに相当す
る第２下面１１６３と第２上面１１６４との間隔は、約
２００μmである。さらに、第２の支持体１１１２の上
下に配置されている光ファイバの芯線１１４の間隔は、
約２００μmとなる。

【００９５】第３の支持体１１１３は、互いに平行な第
３下面１１６５と第３上面１１６６とを有している。第
３下面１１６５には、それぞれが幅約120μm、深さ約60
μm、及び底角約90度である複数のＶ溝が約250μm間隔
でお互いに平行に形成されている第４のＶ溝群１１０４
が設けられている。第３下面１１６５と第３上面１１６
６との間隔（すなわち、第３の支持体１１１３の厚さ）
は、約150μmである。

【００９６】上記のようにして構成されている本実施形
態の光結合モジュール１０００においては、光ファイバ
アレイフェルール１１１０に含まれる各支持体の上面と
下面とでＶ溝の形成位置をずらして、支持体を薄くして
いる。これによって、光ファイバアレイフェルール１１
１０を薄く構成することができ、その結果、光結合モジ
ュール１０００を小型化することができる。

【００９７】（第４の実施形態）図１２（ａ）は、本発
明の第４の実施形態による光ファイバアレイフェルール
を構成する支持体１２１０の構成を模式的に示す斜視図
であり、図１２（ｂ）は、本発明の第４の実施形態によ
る光結合モジュール１２２０の構成を模式的に示す断面
図である。

【００９８】図１２（ａ）に示す支持体１２１０がこれ
までの実施形態における支持体と異なる点は、Ｖ溝１２
０１の片端が半円状の溝１２０２になっている点であ
る。この半円状の溝１２０２の直径は、面発光レーザア
レイ１２０５の各面発光レーザのメサ１２０６（図１２
（ｂ）参照）の直径よりわずかに大きくなるように設計
されている。光ファイバアレイフェルールは、これまで
の実施形態の場合と同様に、この支持体１２１０を多段
に積層して、各Ｖ溝１２０１に光ファイバの芯線１２０
３を配置して構成する（図１２（ｂ）参照）。なお、光
ファイバは、芯線１２０３と被覆（不図示）とを含んで
いる。さらに、支持体１２１０を積層することによって
半円状の溝１２０２が合わさって形成される円柱状の穴
に面発光レーザのメサ１２０６が丁度挿入されるよう
に、面発光レーザアレイ１２０５を光ファイバアレイフ
ェルールに固着する。この結果、面発光レーザのメサ１
２０６を、支持体１２１０のＶ溝１２０１に配置される
光ファイバの芯線１２０３のコア１２０４の直近に、容
易に且つ精度よく配置することができる。

【００９９】以上のように、本実施形態の光結合モジュ
ールでは、光ファイバアレイフェルールを構成する支持
体として、Ｖ溝の片端に半円状の溝を設けた支持体を用
いる。これにより、支持体の積層によって円筒状の穴を
形成し、この穴に面発光レーザのメサを挿入するように
して面発光レーザアレイを実装する。これによって、面
発光レーザと光ファイバとの間の高効率の光結合を、容
易且つ高精度に実現することができる。

【０１００】（第５の実施形態）これまでに説明した第
１〜第４の実施形態の光結合モジュールでは、面発光レ
ーザアレイと光ファイバアレイフェルールとは独立に構
成されている。従って、光結合モジュールを完成させる
ためには、両者を位置合わせして基板上に設置する必要
がある。また、光結合モジュールを構成する部品の数が
多くなるので、全体の組立工程数が多くなる。既に説明
したように、本発明によれば、光ファイバアレイフェル
ールの組立工程や、面発光レーザアレイと光ファイバア
レイフェルールの光ファイバアレイとの位置合わせ工
程、及びそれらの基板への取付け工程は、容易に精度よ
く行うことができる。しかし、これらの工程を簡略化或
いは省略することができれば、光結合モジュールの組立
をさらに簡単に行うことが可能になる。

【０１０１】そこで、以下では、本発明の第５の実施形
態として、上記の点を解決することができる光結合モジ
ュールを説明する。

【０１０２】図１４（ａ）は、本発明の第５の実施形態
による光結合モジュール２０００の構成を模式的に示す
斜視図であり、その一部については内部構造を示してい
る。一方、図１４（ｂ）は、光結合モジュール２０００
の構成を模式的に示す断面図である。

【０１０３】光結合モジュール２０００は、２次元面発
光レーザアレイ２１１０、光ファイバアレイフェルール
２１２０、及び光ファイバ２１３０を有している。面発
光レーザアレイ２１１０と光ファイバアレイフェルール
２１２０とは、接着剤２１４０で固着されて一体化して
いる。また、光ファイバアレイフェルール２１２０と光
ファイバ２１３０とは、接着剤２１５０で固着されてい
る。接着剤２１４０及び２１５０としては、例えばエポ
キシ系樹脂、光硬化性樹脂などを用いることができる。
光ファイバアレイフェルール２１２０は、アルミニウ
ム、チタンなどの金属材料、ジルコニア、アルミナなど
のセラミックス材料、或いはシリコンなどの半導体材料
によって構成される。

【０１０４】光ファイバ２１３０は、芯線を構成してい
るコア２１３１及びクラッド２１３２と、芯線を保護す
る被覆２１３３と、を有している。光ファイバ２１３０
の芯線の直径（すなわち、クラッド２１３２の外径）は
約125μmであり、コア２１３１の直径は約50μmであ
る。

【０１０５】面発光レーザアレイ２１１０では、直径が
それぞれ約30μmである６つの面発光レーザメサ２１０
５が、約500μm間隔でアレイ状に配列されている。それ
ぞれの面発光レーザメサ２１０５は、下部半導体ミラー
２１０２、活性領域２１０３、及び上部半導体ミラー２
１０４を含むレーザ発振のための積層構造を有してい
る。下部半導体ミラー２１０２は半導体基板２１０１の
上に形成されており、活性領域２１０３は、下部半導体
ミラー２１０２と上部半導体ミラー２１０４との間に挟
まれて形成されている。また、半導体基板２１０１の裏
面には、それぞれの面発光レーザメサ２１０５に相対す
る位置に、光ファイバ２１３０を挿入するためのガイド
穴２１０６が設けられている。ガイド穴２１０６は、直
径が約130μmであり、深さが約15μmである。

【０１０６】２次元面発光レーザアレイ２１１０はジャ
ンクションアップ、すなわち発振されたレーザ光を基板
２１０１の裏面から取り出すように、光ファイバアレイ
フェルール２１２０に接着剤２１４０によって接着され
ている。なお、面発光レーザアレイ２１１０の詳細な構
成や製造方法は、例えば第１の実施形態として説明した
ものと同じであり、ここではその説明は省略する。

【０１０７】光ファイバアレイフェルール２１２０は、
光ファイバ２１３０（正確にはその芯線）を挿入するた
めの６個のガイド穴２１２３を有している。個々のガイ
ド穴２１２３は、光ファイバ２１３０を固定するための
直線部２１２１と、光ファイバの挿入をガイドするテー
パ部２１２２と、を有している。ガイド穴２１２３の直
線部２１２１の内径は、光ファイバ２１３０の芯線の直
径よりも少し大きい約127μmである。一方、テーパ部２
１２２の開口部の直径は約400μmであり、光ファイバを
ガイド穴２１２３に挿入しやすいように拡がっている。

【０１０８】次に、図１５（ａ）〜（ｃ）を参照して、
光結合モジュール２０００の製造工程を説明する。

【０１０９】まず、プロセス（１）として、図１５
（ａ）に示すように、光ファイバアレイフェルール２１
２０の６つのガイド穴２１２３のうちで対角線上に位置
する２つに、ガイド棒２２０１をそれぞれ挿入し、その
先端を光ファイバアレイフェルール２１２０の端面から
わずかに突出させる。さらに、これらのガイド棒２２０
１の突出した先端が２次元面発光レーザアレイ２１１０
の裏面に形成されているガイド穴２１０６（図１４
（ｂ）参照）に挿入されるように、２次元面発光レーザ
アレイ２１１０と光ファイバアレイフェルール２１２０
とを位置合わせする。

【０１１０】次に、プロセス（２）として、図１５
（ｂ）に示されているように、位置合わせされている２
次元面発光レーザアレイ２１１０と光ファイバアレイフ
ェルール２１２０とを接着剤２１４０で接着する。その
後に、ガイド棒２２０１をガイド穴から抜き取る。

【０１１１】続いて、プロセス（３）として、図１５
（ｃ）に示されているように、２次元面発光光ファイバ
アレイ２１１０と接着剤２１４０で一体化されている光
ファイバアレイフェルール２１２０のすべてのガイド穴
に、光ファイバ２１３０（正確にはその芯線）をそれぞ
れ挿入する。その後に、接着剤によって、光ファイバ２
１３０と光ファイバアレイフェルール２１２０とを接着
する。これによって、光結合モジュール２０００が完成
する。

【０１１２】以上の構成を有する本実施形態の光結合モ
ジュールでは、２次元状に複数のガイド穴が形成されて
いる光ファイバアレイフェルールを用いることで、２次
元光ファイバアレイを得るために必要な部品数及び製造
工程数を減らすことができる。また、２次元面発光レー
ザアレイ基板の裏面にガイド穴を作成し、ジャンクショ
ンアップで光ファイバアレイフェルールに接着して両者
を一体化することによって、個々の光ファイバと個々の
面発光レーザとの間の光結合を、容易に且つ高結合効率
で実現することができる。この結果、高効率の光結合モ
ジュールが、非常に低コストで実現される。

【０１１３】（第６の実施形態）図１６は、本発明の第
６の実施形態による光結合モジュール３０００の構成を
模式的に示す断面図である。第５の実施形態の光結合モ
ジュール２０００に含まれるものと同じ構成要素には同
じ参照符号を付しており、その詳細な説明はここでは省
略する。

【０１１４】光結合モジュール３０００は、２次元面発
光レーザアレイ２１１０、光ファイバアレイフェルール
２１２０、及び光ファイバ２１３０を有している。光フ
ァイバアレイフェルール２１２０と光ファイバ２１３０
とは、接着剤２１５０で固着されて一体化している。光
ファイバアレイフェルール２１２０及びそこに含まれる
光ファイバ２１３０の構成は、第５の実施形態の光結合
モジュール２０００の場合と同じである。

【０１１５】２次元面発光レーザアレイ２１１０の基本
的な構成も、第５の実施形態の光結合モジュール２００
０の場合と同じである。但し、本実施形態では、基板裏
面にはガイド穴は形成されていない。

【０１１６】２次元面発光レーザアレイ２１１０と光フ
ァイバアレイフェルール２１２０との接着は、インジウ
ム（Ｉｎ）はんだ３３０３を用いてセルフアラインで行
う。具体的には、２次元面発光レーザアレイ２１１０の
接合面に接合パッド３３０１を設け、光ファイバアレイ
フェルール２１２０の接合面に接合パッド３３０２を設
ける。接合パッド３３０１及び３３０２は、金属膜、例
えばＡｕ膜を接合面に蒸着することで形成されている。
接合パッド３３０１及び３３０２は、お互いに対応する
位置に設けられて対をなしており、対になっている２次
元面発光レーザアレイ２１１０の接合面の接合パッド３
３０１と光ファイバアレイフェルール２１２０の接合面
の接合パッド３３０２とを接着すると、２次元面発光レ
ーザアレイ２１１０のメサ２１０５の光軸と光ファイバ
アレイフェルール２１２０のガイド穴２１２３に配置さ
れる光ファイバ２１３０（正確にはその芯線）の光軸と
が一致するように、パターニングされている。

【０１１７】接合パッド３３０１及び３３０２は、フォ
トリソグラフィなど当該技術で公知の方法によって、ミ
クロンオーダで精度よく形成することができる。この結
果、対になっている接合パッド３３０１と３３０２とを
Ｉｎはんだ３３０３で固着するだけで、２次元面発光レ
ーザアレイ２１１０と光ファイバアレイフェルール２１
２０との位置合わせを、高精度に行うことができる。ま
た、固着の際に接合パッド３３０１及び３３０２の位置
が多少ずれても、Ｉｎはんだ３３０３が有するセルフア
ライン作用によってお互いに正確な位置に固着させるこ
とができる。

【０１１８】或いは、位置合わせに際して、先に第２の
実施形態に関連して説明したように、２次元面発光レー
ザアレイ２１１０で対角線上にある面発光レーザを発光
させて、その出力光を対応する位置にある光ファイバ２
１３０に結合させて光ファイバ２１３０からの出力光の
強度をモニタし、最大強度が得られる位置で２次元面発
光レーザアレイ２１１０と光ファイバアレイフェルール
２１２０とを固着させてもよい。

【０１１９】以上のように、本実施形態の光結合モジュ
ール３０００では、レーザアレイ２１１０の接合面と光
ファイバアレイフェルール２１２０の接合面とにそれぞ
れ接合パッド３３０１及び３３０２を設けて、これらを
Ｉｎはんだ３３０３を介して接合させる。これによっ
て、第５の実施形態のように２次元レーザアレイ２１１
０の基板２１０１の裏面にガイド穴を設けなくても、２
次元レーザアレイ２１１０と光ファイバアレイフェルー
ル２１２０に含まれる光ファイバ２１３０とを容易に且
つ高結合効率で結合させることができる。

【０１２０】（第７の実施形態）図１７（ａ）は、本発
明の第７の実施形態による光結合モジュール４０００の
構成を模式的に示す斜視図であり、その一部については
内部構造を示している。一方、図１７（ｂ）は、光結合
モジュール４０００の構成を模式的に示す断面図であ
る。第５或いは第６の実施形態の光結合モジュール２０
００或いは３０００に含まれるものと同じ構成要素には
同じ参照符号を付しており、その詳細な説明はここでは
省略する。

【０１２１】光結合モジュール４０００は、２次元面発
光レーザアレイ４４１０、光ファイバアレイフェルール
４４２０、及び光ファイバ２１３０を有している。面発
光レーザアレイ４４１０と光ファイバアレイフェルール
４４２０とは、接着剤２１４０で固着されて一体化して
いる。また、光ファイバアレイフェルール４４２０と光
ファイバ２１３０とは、接着剤２１５０で固着されてい
る。

【０１２２】光ファイバ２１３０は、第５或いは第６の
実施形態においてと同様の構成を有している。具体的に
は、光ファイバ２１３０は、芯線を構成しているコア２
１３１及びクラッド２１３２と、芯線を保護する被覆２
１３３と、を有している。光ファイバ２１３０の芯線の
直径（すなわち、クラッド２１３２の外径）は約125μm
であり、コア２１３１の直径は約50μmである。

【０１２３】面発光レーザアレイ４４１０では、直径が
それぞれ約30μmである６つの面発光レーザメサ４４０
５が、約500μm間隔でアレイ状に配列されている。それ
ぞれの面発光レーザメサ４４０５は、下部半導体ミラー
４４０２、活性領域４４０３、及び上部半導体ミラー４
４０４を含むレーザ発振のための積層構造を有してい
る。下部半導体ミラー４４０２は半導体基板４４０１の
上に形成されており、活性領域４４０３は下部半導体ミ
ラー４４０２と上部半導体ミラー４４０４との間に挟ま
れて形成されている。

【０１２４】２次元面発光レーザアレイ４４１０はジャ
ンクションダウン、すなわち発振されたレーザ光を面発
光レーザメサ４４０５の上面から取り出すように、光フ
ァイバアレイフェルール４４２０に接着剤２１４０によ
って接着されている。なお、面発光レーザアレイ４４１
０の各部の構成材料やその製造方法は、例えば第１の実
施形態として説明したものと同じにすることができる。
ここでは、その説明は省略する。

【０１２５】光ファイバアレイフェルール４４２０は、
光ファイバ２１３０（正確にはその芯線）を挿入するた
めの６個のガイド穴４４２４を有している。個々のガイ
ド穴４４２４は、面発光レーザメサ４４０５を挿入する
ための第１の直線部４４２１と、光ファイバ２１３０を
固定するための第２の直線部４４２２と、光ファイバの
挿入をガイドするテーパ部４４２３と、を有している。
ガイド穴４４２４の第２の直線部４４２２の内径は、光
ファイバ２１３０の芯線の直径よりも少し大きい約127
μmである。一方、テーパ部４４２３の開口部の直径は
約400μmであり、光ファイバをガイド穴４４２４に挿入
しやすいように拡がっている。さらに、第１の直線部４
４２１の内径は、面発光レーザメサ４４０５の直径より
もわずかに大きく、且つ、光ファイバ２１３０のコア２
１３１の直径よりもわずかに小さい値に設定されてい
る。具体的には、第１の直線部４４２１の内径は、例え
ば約３５μmにする。図１７（ｂ）に示すように、光フ
ァイバアレイフェルール４４２０に設けられているガイ
ド穴４４２４の第１の直線部４４２１に面発光レーザメ
サ４４０５を挿入することで、面発光レーザメサ４４０
５と光ファイバ２１３０のコア２１３１との間の距離
を、顕著に小さくすることができる。

【０１２６】このように、以上の構成を有する本実施形
態の光結合モジュールでは、光ファイバを配置するため
のガイド穴の先端部が面発光レーザメサを挿入するよう
に形成されている光ファイバアレイフェルールを用いる
ことで、面発光レーザメサを光ファイバのコアの直近に
配置することが可能になる。これによって、個々の光フ
ァイバと個々の面発光レーザとの間の非常に高効率な光
結合を容易に実現することができる。

【０１２７】さらに、本実施形態の光結合モジュール４
０００に含まれる２次元面発光レーザアレイ４４１０
は、上述のようにジャンクションダウン構造を有してい
る。このジャンクションダウン構造は、先の実施形態で
使用しているジャンクションアップ構造に比べて、発光
部分、すなわち活性層４４０３を含むレーザ発振のため
の積層構造が、光ファイバアレイフェルール４４２０の
近くに位置する。光ファイバアレイフェルール４４２０
はヒートシンクとしても機能することから、上記の配置
によって放熱がよくなり、熱飽和によるレーザ特性の劣
化が生じ難くなる。

【０１２８】また、発振されるレーザ光は基板４４０１
を介さずに直接に外部に取り出されるので、基板４４０
１によるレーザ光の吸収が生じない。例えば、エネルギ
ーバンド構造によって決定される光吸収端が約830ｎｍ
であるＧａＡｓ基板を用いたジャンクションアップ構造
の２次元面発光レーザアレイでは、波長が約830ｎｍよ
りも短い光は、ＧａＡｓ基板に吸収される。このため、
発振されるレーザ光の利用効率が著しく低下する。これ
に対して、本実施形態の光結合モジュール４０００のよ
うに、ジャンクションダウン構造の２次元面発光レーザ
アレイ４４１０を用いれば、面発光レーザメサ４４０５
と光ファイバ２１３０とが直接に向かい合わせて配置さ
れるので、基板材料の光吸収端よりも短い波長を有する
レーザ光であっても、基板に吸収されることなく光ファ
イバ２１３０に光学的に結合させることができる。従っ
て、発振するレーザ光の波長を選択する際の自由度が、
より大きくなる。

【０１２９】（第８の実施形態）図１８（ａ）は、本発
明の第８の実施形態による光結合モジュール５０００の
構成を模式的に示す断面図である。一方、図１８（ｂ）
は、光結合モジュール５０００に含まれる２次元面発光
レーザアレイ４４１５と光ファイバアレイフェルール４
４２５とを組み合わせる工程を模式的に示す斜視図であ
る。第７の実施形態の光結合モジュール４０００に含ま
れるものと同じ構成要素には同じ参照符号を付してお
り、その詳細な説明はここでは省略する。

【０１３０】光結合モジュール５０００は、２次元面発
光レーザアレイ４４１５、光ファイバアレイフェルール
４４２５、及び光ファイバ２１３０を有している。面発
光レーザアレイ４４１５と光ファイバアレイフェルール
４４２５とは、接着剤２１４０で固着されて一体化して
いる。また、光ファイバアレイフェルール４４２５と光
ファイバ２１３０とは、接着剤２１５０で固着されてい
る。

【０１３１】光ファイバ２１３０は、第５〜第７の実施
形態においてと同様の構成を有している。具体的には、
光ファイバ２１３０は、芯線を構成しているコア２１３
１及びクラッド２１３２と、芯線を保護する被覆２１３
３と、を有している。光ファイバ２１３０の芯線の直径
（すなわち、クラッド２１３２の外径の合計）は約125
μmであり、コア２１３１の直径は約50μmである。

【０１３２】面発光レーザアレイ４４１５では、直径が
それぞれ約30μmである６つの面発光レーザメサ４４０
５が、約500μm間隔でアレイ状に配列されている。それ
ぞれの面発光レーザメサ４４０５は、下部半導体ミラー
４４０２、活性領域４４０３、及び上部半導体ミラー４
４０４を含むレーザ発振のための積層構造を有してい
る。下部半導体ミラー４４０２は半導体基板４４０１の
上に形成されており、活性領域４４０３は下部半導体ミ
ラー４４０２と上部半導体ミラー４４０４との間に挟ま
れて形成されている。

【０１３３】さらに、半導体基板４４０１の上には、２
次元面発光レーザアレイ４４１５を光ファイバアレイフ
ェルール４４２５に組み合わせる際の位置合わせのため
のガイド用メサ４４０８が形成されている。このガイド
用メサ４４０８は、直径が面発光レーザメサ４４０５と
同じ約30μmであって、面発光レーザメサ４４０５と同
時に形成される。従って、ガイド用メサ４４０８は、面
発光レーザメサ４４０５と同じ積層構造を有している。

【０１３４】２次元面発光レーザアレイ４４１５は、ジ
ャンクションダウンで光ファイバアレイフェルール４４
２５に接着剤２１４０によって接着されている。なお、
面発光レーザアレイ４４１５の各部の構成材料やその製
造方法は、例えば第１の実施形態として説明したものと
同じにすることができる。ここでは、その説明は省略す
る。

【０１３５】光ファイバアレイフェルール４４２５は、
光ファイバ２１３０（正確にはその芯線）を挿入するた
めの６個の第１のガイド穴４４３０を有している。個々
の第１のガイド穴４４３０は、面発光レーザメサ４４０
５を挿入するための第１の直線部４４３１と、光ファイ
バ２１３０を固定するための第２の直線部４４２２と、
光ファイバの挿入をガイドするテーパ部４４２３と、を
有している。第１のガイド穴４４３０の第２の直線部４
４２２の内径は、光ファイバ２１３０の芯線の直径より
も少し大きい約127μmである。一方、テーパ部４４２３
の開口部の直径は約400μmであり、光ファイバを第１の
ガイド穴４４３０に挿入しやすいように拡がっている。
さらに、第１の直線部４４３１の内径は約100μmであっ
て、面発光レーザメサ４４０５の直径よりも大きく設定
されている。この場合にも、図１８（ａ）に示すよう
に、光ファイバアレイフェルール４４２５の第１のガイ
ド穴４４３０の第１の直線部４４３１に面発光レーザメ
サ４４０５を挿入することで、面発光レーザメサ４４０
５と光ファイバ２１３０のコア２１３１との間の距離を
顕著に小さくすることができる。

【０１３６】さらに、光ファイバアレイフェルール４４
２５には、２次元面発光レーザアレイ４４１５のガイド
用メサ４４０８に対応する位置に、直径が約35μmの第
２のガイド穴４４３５が設けられている。光ファイバア
レイフェルール４４２５と２次元面発光レーザアレイ４
４１５との位置合わせは、図１８（ｂ）に矢印によって
示しているように、ガイド用メサ４４０８を第２のガイ
ド穴４４３５に挿入することで実現される。この際に
は、面発光レーザメサ４４０５を第１のガイド穴４４３
０の第１の直線部４４３１に慎重に位置合わせしなくて
も、面発光レーザメサ４４０５は第１の直線部４４３１
に挿入される。この結果、面発光レーザアレイ４４１５
の面発光レーザメサ４４０８と光ファイバアレイフェル
ール４４２５の光ファイバ２１３０との位置合わせが容
易になり、作業時間が短縮される。

【０１３７】また、位置合わせのためのガイド用メサ４
４０８及び第２のガイド穴４４３５が設けられているの
で、面発光レーザメサ４４０５が挿入される第１のガイ
ド穴４４３０の先端の第１の直線部４４３１の直径を、
面発光レーザメサ４４０５の実際の直径値よりも大きく
設定することができる。これによって、面発光レーザメ
サ４４０５を第１のガイド穴４４３０に挿入する際に、
レーザメサ４４０５と第１のガイド穴４４３０とが接触
してレーザメサ４４０５にダメージが与えられることが
防がれる。また、面発光レーザメサ４４０５の数が増え
ても、実際に位置合わせ作業が必要になるのは、ガイド
用メサ４４０８と第２のガイド穴４４３５との間だけで
あって、その数は変わらない。

【０１３８】光ファイバアレイフェルール４４２５の第
２のガイド穴４４３５は、第１のガイド穴４４３０と同
様に機械加工で形成することができ、特に製造工程や製
造時間を増加させるものではない。また、２次元面発光
レーザアレイ４４１５に設けられるガイド用メサ４４０
８は、先に述べたように、面発光レーザメサ４４０５と
同一の工程で同時に形成することができる。従って、ガ
イド用メサ４４０８の形成のために、製造工程が増加す
ることはない。また、上記で説明したように、ガイド用
メサ４４０８の直径と面発光レーザメサ４４０５の直径
とを同じにすれば、パターニングなど必要な工程がより
容易に実施できる。

【０１３９】以上のように、本実施形態の光結合モジュ
ール５０００では、２次元面発光レーザアレイ４４１５
にガイド用メサ４４０８を設け、光ファイバアレイフェ
ルール４４２５の対応する位置には、ガイド用メサ４４
０８を挿入するためのガイド穴４４３５を形成する。こ
れらのガイド用メサ４４０８とガイド穴４４３５とを用
いて２次元面発光レーザアレイ４４１５と光ファイバア
レイフェルール４４２５とを位置合わせして組み合わせ
ることによって、両者の間の高結合効率の光結合を、歩
留まりよく且つ容易に得ることができる。

【０１４０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、上述の
構成を有する光ファイバアレイフェルールを使用するこ
とによって、２次元面発光レーザアレイとの間の光結合
が得られるように光ファイバを２次元アレイ状に配置し
た光ファイバアレイが実現される。

【０１４１】また、基板表面に対して垂直な方向にレー
ザ光を発する面発光レーザアレイと基板に平行な方向に
光ファイバを取り出す光ファイバアレイとを同一の基板
上に実装しながら、面発光レーザアレイと光ファイバア
レイとの間の高効率な光結合を容易且つ精度よく得るこ
とができる光結合モジュールが実現される。

【０１４２】或いは、２次元面発光レーザアレイと上記
の光ファイバアレイフェルールとを一体的に形成するこ
とによって、個々の光ファイバと個々の面発光レーザと
の間の光結合を、容易に且つ高結合効率で実現すること
ができる。この結果、高効率の光結合モジュールが、非
常に低コストで実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による光結合モジュー
ルの構成を模式的に示す側面図である。

【図２】図１に示す光結合モジュールに搭載される光フ
ァイバアレイフェルールの構成を模式的に示す断面図で
ある。

【図３】図１に示す光結合モジュールに搭載される面発
光レーザアレイの構成を模式的に示す斜視図である。

【図４】図１に示す光結合モジュールに搭載されるヒー
トシンクの構成を模式的に示す斜視図である。

【図５】本発明の第２の実施形態による光結合モジュー
ルの構成を模式的に示す側面図である。

【図６】図５に示す光結合モジュールに搭載される光フ
ァイバアレイフェルールの構成を模式的に示す断面図で
ある。

【図７】図１に示す光結合モジュールに搭載される基板
の構成を模式的に示す斜視図である。

【図８】（ａ）〜（ｄ）は、図２に示す光ファイバアレ
イフェルールの製造工程を説明するための断面図であ
る。

【図９】図１に示す光結合モジュールの構成を模式的に
示す上面図である。

【図１０】本発明の第３の実施形態による光結合モジュ
ールの構成を模式的に示す側面図である。

【図１１】図１０に示す光結合モジュールに搭載される
光ファイバアレイフェルールの構成を模式的に示す断面
図である。

【図１２】（ａ）は、本発明の第４の実施形態による光
結合モジュールに含まれる光ファイバアレイフェルール
に用いられる支持体の構成を模式的に示す斜視図であ
り、（ｂ）は、本発明の第４の実施形態による光結合モ
ジュールの構成を模式的に示す断面図である。

【図１３】従来の１次元光結合モジュールの構成を模式
的に示す平面図である。

【図１４】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第５の実施形
態による光結合モジュールの構成を模式的に示す斜視図
及び断面図である。

【図１５】（ａ）〜（ｃ）は、図１４に示す光結合モジ
ュールの製造工程を説明するための斜視図である。

【図１６】本発明の第６の実施形態による光結合モジュ
ールの構成を模式的に示す断面図である。

【図１７】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第７の実施形
態による光結合モジュールの構成を模式的に示す斜視図
及び断面図である。

【図１８】（ａ）は、本発明の第８の実施形態による光
結合モジュールの構成を模式的に示す断面図であり、
（ｂ）は、（ａ）の光結合モジュールに含まれる２次元
面発光レーザアレイと光ファイバアレイフェルールとを
組み合わせる工程を模式的に示す斜視図である。

【符号の説明】

１００ 光結合モジュール １１０ 光ファイバアレイフェルール １１１ 第１の支持体 １１２ 第２の支持体 １１３ 第３の支持体 １１４ 光ファイバ芯線 １１５ 被覆 １２０ 面発光レーザアレイ １３０ 基板 １４０ ヒートシンク １５０ 接着剤 １６０ レーザ光 ２０１ 第１下面 ２０２ 第１上面 ２０３ 第２下面 ２０４ 第２上面 ２０５ 第３下面 ２０６ 第３上面 ２１１ 第１のＶ溝群 ２１２ 第２のＶ溝群 ２１３ 第３のＶ溝群 ２１４ 第４のＶ溝群 ２２１ コア ２２２ クラッド ２３０ Ｖ溝 ３０１ 半導体基板 ３０２ 下部半導体ミラー ３０３ 活性領域 ３０４ 上部半導体ミラー ３０５ n型電極 ３０６ p型電極 ３０７ 開口 ３１０ 面発光レーザメサ ３２０ 第１の方向 ３３０ 第２の方向 ３４０ 第１の劈開面 ３５０ 第２の劈開面 ４０１ ヒートシンクの側面 ４０２ 第１のガイド面 ４０３ 第２のガイド面 ４０４ ヒートシンクの底面 ４０５ ガイド溝 ４０６ Ｌ字形ガイド ５００ 光結合モジュール ５１０ 基板 ５１１ 第１の支持体 ５１２ 第２の支持体 ５１３ 第３の支持体 ５２０ プリズム ５２１ ４５度ミラー ５２２ レンズ ６０１ 第１下面 ６０２ 第１上面 ６０３ 第２下面 ６０４ 第２上面 ６０５ 第３下面 ６０６ 第３上面 ６１０ 光ファイバアレイフェルール ６１１ 第１のＶ溝群 ６１２ 第２のＶ溝群 ６１３ 第３のＶ溝群 ６１４ 第４のＶ溝群 ７０１ Ｖ字形レール １０００ 光結合モジュール １０１０ 基板 １１０１ 第１のＶ溝群 １１０２ 第２のＶ溝群 １１０３ 第３のＶ溝群 １１０４ 第４のＶ溝群 １１１０ 光ファイバアレイフェルール １１１１ 第１の支持体 １１１２ 第２の支持体 １１１３ 第３の支持体 １１６１ 第１下面 １１６２ 第１上面 １１６３ 第２下面 １１６４ 第２上面 １１６５ 第３下面 １１６６ 第３上面 １２０１ Ｖ溝 １２０２ 半円状溝 １２０３ 光ファイバ芯線 １２０４ 光ファイバコア １２０５ 面発光レーザアレイ １２０６ メサ １２１０ 支持体 ２０００ 光結合モジュール ２１０１ 半導体基板 ２１０２ 下部半導体ミラー ２１０３ 活性領域 ２１０４ 上部半導体ミラー ２１０５ 面発光レーザメサ ２１０６ ガイド穴 ２１１０ ２次元面発光レーザアレイ ２１２０ 光ファイバアレイフェルール ２１２３ ガイド穴 ２１３０ 光ファイバ ２１３１ コア ２１３２ クラッド ２１３３ 被覆 ２１４０ 接着剤 ２１５０ 接着剤 ２２０１ ガイド棒 ３０００ 光結合モジュール ３３０１ 接合パッド ３３０２ 接合パッド ３３０３ Ｉｎはんだ ４０００ 光結合モジュール ４４０１ 半導体基板 ４４０２ 下部半導体ミラー ４４０３ 活性領域 ４４０４ 上部半導体ミラー ４４０５ 面発光レーザメサ ４４０８ ガイド用メサ ４４１０ ２次元面発光レーザアレイ ４４１５ ２次元面発光レーザアレイ ４４２０ 光ファイバアレイフェルール ４４２４ ガイド穴 ４４２５ 光ファイバアレイフェルール ４４３０ 第１のガイド穴 ４４３５ 第２のガイド穴 ５０００ 光結合モジュール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−196842（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−148612（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−237016（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−226607（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−11107（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−120408（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−153520（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−54112（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 6/24 - 6/42

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバがそれぞれ挿入される複数の
   ガイド穴を有する光ファイバアレイフェルールと、各ガ
   イド穴に挿入された光ファイバの芯線とを有する光結合
   モジュールであって、 各ガイド穴は、挿入される光ファイバの芯線をガイドす
   るように一方の端部に設けられたテーパ部と、テーパ部
   に沿ってガイドされる光ファイバの芯線が挿入されるよ
   うに、このテーパ部に連続して設けられた第２の直線部
   と、この第２の直線部の内径よりも小さな内径で第２の
   直線部に連続して設けられた第１の直線部とをそれぞれ
   有していることを特徴とする光結合モジュール。
2. 【請求項２】 それぞれにメサを有する複数の面発光レ
   ーザが基板の上に２次元アレイ状に形成された面発光レ
   ーザアレをさらに有しており、該面発光レーザアレイの
   各面発光レーザに設けられたメサが、前記光ファイバア
   レイフェルールに設けられた各ガイド穴の第１の直線部
   内にそれぞれ挿入た状態で、面発光レーザアレイが光フ
   ァイバアレイフェルールと一体化されている請求項１に
   記載の光結合モジュール。