JP3323662B2 - 光送受信モジュールの製造方法及び光送受信モジュール - Google Patents

光送受信モジュールの製造方法及び光送受信モジュール

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信、光情報処理、
光インターコネクションなどに使用する光モジュール、
より詳細には、光ファイバアレイとレンズアレイの結合
方法、該結合方法に使用して好適な光ファイバ保持部
材、更には、光素子アレイと光ファイバアレイとレンズ
アレイとを一体的に組み合わせた光送受信モジュールに
関する。
【0002】
【従来の技術】図5は、従来の光ファイバアレイとレン
ズアレイの結合方法の一例を説明するための図で、図
中、40は光ファイバ、50は光ファイバ保持部材、6
0はレンズアレイで、周知のように、光ファイバ保持部
材50には複数本の光ファイバ40が所定の間隔(ピッ
チ)をもって固定され、光ファイバアレイを構成してい
る。ファイバ保持部材50の出射端面51上のファイバ
配列線の延長線上の両端の光ファイバ出光部53からフ
ァイバ配列ピッチPに等しい位置に、それぞれ十字マー
ク52を刻印し、それぞれの十字マーク52に対応し
て、レンズアレイ60にダミーレンズ62(61はレン
ズ)を配列し、レンズアレイ60とファイバ保持部材の
出射端面51との間に所定の厚さのスペーサ70を介し
て組み合わせ、顕微鏡80でダミーレンズ62を通して
十字マーク52を観察し、十字マーク52の中心とダミ
ーレンズ62の中心とが一致するように、レンズアレイ
60を移動調整した後、光ファイバ保持部材50とレン
ズアレイ60とを固定するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の結合方法で
は、刻印マークの正確な形成やレンズアレイとファイバ
保持部材とを顕微鏡観察などのアライメント作業をおこ
なわなくてはならず、生産性に問題が残る。また、ダミ
ーレンズの作製や刻印マーク形成のためのスペースなど
を設ける必要があるなど材料の有効利用などの点でも問
題がある。本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされ
たもので、小型化に有効で生産性の良いレンズアレイと
ファイバ保持部材の結合方法を提案し、さらには、この
方法を用いた光モジュールを提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、(1)複数条のV溝を所定ピッチで有
し、各V溝が一方の端部では浅溝に形成され、他方の端
部では深溝に形成されている2枚の基板を用い、該2枚
の基板の浅溝部(又は深溝部)を対向させ、対向した浅
溝部で光ファイバを挟持して該光ファイバと前記2枚の
基板とを一体構成とし、次いで、前記V溝が対向するこ
とによって形成される前記所定ピッチの深溝側開口端エ
ッジ部に前記所定ピッチと同じピッチでレンズが形成さ
れてレンズアレイのレンズを接触させて位置決めをし、
該レンズアレイを前記基板に固定し、次いで、前記所定
のピッチと同じピッチで光素子が配設された光素子アレ
イの前記光素子を前記レンズに位置合せして固定するこ
と、或いは、(2)複数の光素子が所定のピッチで配設
されている光素子アレイを保持している光素子基板と、
複数のレンズが前記所定のピッチと同一のピッチで配設
されているレンズアレイ及び一方の端面が前記レンズの
各々に対向して配設された複数本の光ファイバから成る
光ファイバアレイを保持する光ファイバ保持部材を固定
した光ファイバアレイ基板部材であって、前記光ファイ
バ保持部材上には前記光ファイバを固定するための光フ
ァイバ固定溝とレンズ位置決め溝とが連続して一本の溝
として前記所定のピッチで複数溝形成され、前記レン
は前記レンズ位置決め溝と係合する凸部が形成されて
おり、該凸部と前記レンズ位置決め溝とを一部接触させ
ることにより前記レンズアレイが前記光ファイバ保持部
材に位置決めされて固定されている光ファイバアレイを
固定した前記光ファイバアレイ基板部材とから成り、該
光ファイバアレイ基板部材と前記光素子基板部材とが位
置合わせされ、前記光ファイバアレイ基板部材と光素子
基板部材とが接着もしくは溶接によりその一部が固定さ
れていることを特徴とするものである。
【0005】
【作用】複数条のV溝を所定ピッチで有し、各V溝が一
方の端部では浅溝に形成され、他方の端部では深溝に形
成されている2枚の基板を用い、該2枚の基板の浅溝部
(又は深溝部)を対向させ、対向した浅溝部で光ファイ
バを狭い持して該光ファイバと前記2枚の基板とを一体
構成とし、次いで、前記V溝が対向することによって形
成される前記所定ピッチの深溝側開口端エッジ部に前記
所定ピッチと同じピッチでレンズが形成されてレンズア
レイのレンズを接触させて位置決めをし、該レンズアレ
イを前記基板に固定し、次いで、前記所定のピッチと同
じピッチで光素子が配設された光素子アレイの前記光素
子を前記レンズに位置合せして固定するようにし、もっ
て、小形化に有効で、生産性の良い光送受信モジュール
の製造方法を提供する。
【0006】
【0007】
【0008】
【0009】
【0010】
【0011】
【実施例】図1は、光ファイバアレイとレンズアレイの
結合方法の一例を説明するための図で、10はレンズア
レイ、20は光ファイバアレイで、レンズアレイ10に
は、一方の面又は両方の面(図示例の場合、一方の面)
に複数個(図示例の場合、4個)のレンズ11が所定の
ピッチで設けられている。また、光ファイバアレイ20
は、複数本の光ファイバ21が所定ピッチで配設されて
いる光ファイバケーブル22と光ファイバ保持部材23
とから成り、該光ファイバ保持部材23により光ファイ
バ21を所定ピッチで挟持固定している。なお、光ファ
イバ保持部材23は、対向する面に、それぞれ光ファイ
バ保持用のV字型の溝23a,23bを有する2つの基
板231,232とから成り、これら2つの基板231
232のV溝23a,23b内に光ファイバ21を挟
持、固定するようにしている。なお、図1において、図
1(a)は、前記レンズアレイ20の斜視図、図1
(b)は、前記光ファイバアレイの斜視図、図1(c)
は、光ファイバアレイの入射光端の正面図、図1(d)
は図1(c)のD−D線断面図である(ただし、図1
(c),(d)において、レンズアレイ10及び光ファ
イバ21,光ファイバケーブルは破線にて示してあ
る)。
【0012】図1(d)に示すように、前記V溝23
a,23bは、光ファイバ21を保持する浅溝のV字部
23a1,23b1と、レンズ11が係合される深溝のV
字部23a2,23b2とから成り、これら基板231
232の浅溝のV溝23a1と23b1とにより光ファイ
バ21を挟持し、深溝のV溝23a2,23b2とによっ
て形成される開口にレンズ11を係合させるようにして
いる。而して、光ファイバのピッチ、V溝のピッチ、及
びレンズのピッチは等しく形成されており、前述のよう
にして、光ファイバ21を光ファイバ保持部材231
232にて挟持、固定して光ファイバアレイ20を一体
構成し、この光ファイバアレイの開口部にレンズアレイ
10のレンズを係合させると、該開口にレンズが係合さ
れ、該レンズアレイ10は光ファイバアレイ20に整合
よく結合される。
【0013】図2は、前記ファイバ保持部材23の製作
方法の一例を説明するための図で、該ファイバ保持部材
の製作には、まず、結晶基板に〔100〕面を有するn
型のSi結晶基板を用い、ファイバ固定溝23a1とレ
ンズの位置決め用溝23a2をエッチングにより形成す
る。そのため、水蒸気酸化等を用いて結晶表面に酸化膜
を形成後、フォトリソグラフィの手法とエッチングによ
り酸化膜に異方性エッチング用の所定の形状を有するマ
スク開口部23a1′,23a2′を形成して(図2
(a))、KOHやEPW(エチレンジアミンピテカテ
ロール水溶液)などのエッチング液を用いて異方性エッ
チングを行い、ファイバ固定用溝23a1及び位置決め
用溝23a2を作製する(図2(b))。その後、ダイ
シングソー等によりカッテングして(図2(c)),フ
ァイバ保持部材231,232を作成する。
【0014】なお、図2には、Si結晶基板を用いて光
ファイバ保持部材を製作する場合の例について説明した
が、Si結晶基板に代って樹脂を用いて製作するように
すれば、より安価に光ファイバ保持部材を製作すること
ができる。そのためには、例えば、所定の結晶方位を有
する結晶基板上にフォトリソグラフィ及び異方性エッチ
ングの手法により光ファイバ固定溝及びレンズ位置決め
溝を形成した基板を作成し、この基板をもとに、例え
ば、該基板に金属蒸着を施こした後、電鋳の手法により
金属金型を作用し、この金属金型を型に熱もしくは光に
より硬化する樹脂で複製もしくは成形することにより、
或いは、精密機械加工により光ファイバ固定溝及びレン
ズ位置決め溝を形成した金型を作成し、この金型を型に
熱もしくは光により硬化する樹脂で複製もしくは成形す
ることにより、より安価な樹脂でしかも精度よく光ファ
イバ保持部材を製作することができる。
【0015】図3は、レンズアレイ10の製作方法の一
例を説明するための図で、レンズアレイ10は、図3に
示すように、通常の光ガラス10上にレジスト13を
塗布後、フォトリソグラフィの手法により円形のメサ形
状にパターニングを行う(図3(a))。その後、百数
十度に加熱してレジスト13を溶解して該レジスト13
をドーム型に成形した後(図3(b)),これをマスク
にドライエッチング(図3(c))の手法によりガラス
基板10に形状を転写し(図3(d))、ガラス基板1
0にガラス基板10と同質のレンズ11を形成する。ま
た、上記レンズ作製方法において、図3(b)で作製さ
れたレジスト13を即レンズ11として用いることも可
能であり、更には上記作製方法で基板表裏面にレンズを
形成したものや上記レンズアレイを張り合わせて表裏面
にレンズを設けたものなどもレンズアレイとして用いる
ことが可能である。
【0016】上述のようにして、光ファイバアレイとレ
ンズアレイを作製した後、図1に示したように、レンズ
アレイ10の凸部(レンズ11)の一部と光ファイバ保
持部材23のレンズ位置決め溝23a2,23b2のエッ
ジとを接触させることにより、XYZ方向の位置決めを
し、その後、光硬化型や熱硬化型の接着剤による接着法
等を用いて固定すると、自己整合的にアライメントがな
される。
【0017】図4は、本発明による光送受信モジュール
の構成の実施例を示す図で、図4(a),(b)は上述
のごとくしてレンズアレイ10と光ファイバアレイ20
とを上述のごとくして組み合せた光ファイバモジュール
と光素子30とを結合させて光送受信モジュールを構成
したもので、図4(a)は、光素子30に端面発光型の
LEDやLDなどの発光素子を結合させたもの、また、
図4(b)は、面発光型のLEDやLD、PDなどの受
光素子等の光素子31とを結合させてモジュールを構成
したものであり、電気回路基板32とワイヤボンディン
グ33で接続された光素子30もしくは31を固定した
基板部材34もしくは35と、上述のように製作された
光ファイバアレイモジュールを固定した基板部材36も
しくは37とを光軸合わせした後、その一部を接着やレ
ーザ溶液などにより固定することにより、光素子、光フ
ァイバ及びレンズとの位置合わせが容易になり生産性が
改善される。
【0018】本発明は、上記のものに限らず種々の変形
が可能であり、例えば、図4(c)に示すように、分布
屈折率型のようなフラットなレンズ面を有するレンズ1
1aには所定の位置に位置きめ用の凸部として円形メサ
形状の膜を通常の薄膜作製法とフォトリソグラフィの手
法により形成しても良く、また、位置ぎめ用溝23
2,23b2は、図4(d)に示すように、両端のレン
ズ凸部により位置ぎめがなされるように光ファイバ配列
方向に一体化して作製しても良い。
【0019】
【発明の効果】複数条のV溝を所定ピッチで有し、各V
溝が一方の端部では浅溝に形成され、他方の端部では深
溝に形成されている2枚の基板を用い、該2枚の基板の
浅溝部(又は深溝部)を対向させ、対向した浅溝部で光
ファイバを狭い持して該光ファイバと前記2枚の基板と
を一体構成とし、次いで、前記V溝が対向することによ
って形成される前記所定ピッチの深溝側開口端エッジ部
に前記所定ピッチと同じピッチでレンズが形成されてレ
ンズアレイのレンズを接触させて位置決めをし、該レン
ズアレイを前記基板に固定し、次いで、前記所定のピッ
チと同じピッチで光素子が配設された光素子アレイの前
記光素子を前記レンズに位置合せして固定するようにし
たので、小型化に有効でかつ生産性の良いレンズアレイ
と光ファイバアレイの結合方法を提供することが可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】ファイバアレイとレンズアレイとの結合方法
一例を説明するための図である。
【図2】光ファイバ保持部材の製作方法の一例を説明す
るための図である。
【図3】レンズアレイの製作方法の一例を説明するため
の図である。
【図4】本発明による光送受信モジュールの一構成例を
説明するための図である。
【図5】従来の光ファイバアレイとレンズアレイとの結
合方法の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
10…レンズアレイ、11…レンズ、13…レジスト、
20…光ファイバアレイ、21…光ファイバ、22…光
ファイバケーブル、23,231,232…光ファイバ保
持部材、23a,23b…V溝、30,31…光素子、
32…電気回路基板、33…ワイヤボンデング、34,
35…光素子用基板、36,37…光ファイバアレイ用
基板、40…光ファイバ、50…光ファイバ保持部材、
60…レンズアレイ、70…スペーサ、80…顕微鏡。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数条のV溝を所定ピッチで有し、各V
    溝が一方の端部では浅溝に形成され、他方の端部では深
    溝に形成されている2枚の基板を用い、該2枚の基板の
    浅溝部(又は深溝部)を対向させ、対向した浅溝部で光
    ファイバを挟持して該光ファイバと前記2枚の基板とを
    一体構成とし、次いで、前記V溝が対向することによっ
    て形成される前記所定ピッチの深溝側開口端エッジ部に
    前記所定ピッチと同じピッチでレンズが形成されてレン
    ズアレイのレンズを接触させて位置決めをし、該レンズ
    アレイを前記基板に固定し、次いで、前記所定のピッチ
    と同じピッチで光素子が配設された光素子アレイの前記
    光素子を前記レンズに位置合せして固定することを特徴
    とする光送受信モジュールの製造方法。
  2. 【請求項2】 複数の光素子が所定のピッチで配設され
    ている光素子アレイを保持している光素子基板と、複数
    のレンズが前記所定のピッチと同一のピッチで配設され
    ているレンズアレイ及び一方の端面が前記レンズの各々
    に対向して配設された複数本の光ファイバから成る光フ
    ァイバアレイを保持する光ファイバ保持部材を固定した
    光ファイバアレイ基板部材であって、前記光ファイバ保
    持部材上には前記光ファイバを固定するための光ファイ
    固定溝とレンズ位置決め溝とが連続して一本の溝とし
    て前記所定のピッチで複数溝形成され、前記レンズに
    前記レンズ位置決め溝と係合する凸部が形成されてお
    り、該凸部と前記レンズ位置決め溝とを一部接触させる
    ことにより前記レンズアレイが前記光ファイバ保持部材
    に位置決めされて固定されている光ファイバアレイを固
    定した前記光ファイバアレイ基板部材とから成り、該光
    ファイバアレイ基板部材と前記光素子基板部材とが位置
    合わせされ、前記光ファイバアレイ基板部材と光素子基
    板部材とが接着もしくは溶接によりその一部が固定され
    ていることを特徴とする光送受信モジュール。
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