JP3786177B2 - 光装置、光モジュール、およびその製造方法 - Google Patents
光装置、光モジュール、およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3786177B2 JP3786177B2 JP2000294461A JP2000294461A JP3786177B2 JP 3786177 B2 JP3786177 B2 JP 3786177B2 JP 2000294461 A JP2000294461 A JP 2000294461A JP 2000294461 A JP2000294461 A JP 2000294461A JP 3786177 B2 JP3786177 B2 JP 3786177B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- optical fiber
- fusion layer
- light
- fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光装置、前記光装置を含む光モジュール、およびこれらの製造方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
半導体レーザやレーザダイオード等の発光素子から出射される光を光ファイバに結合するため、あるいは光ファイバによって伝送された光をフォトダイオード等の受光素子へと入射させるために、光素子と光ファイバとを結合するための光モジュールが用いられている。この光モジュールは、光通信システムを構成する上で重要なデバイスの一つであり、たとえば特開平６−１９４５４４号公報に開示された光モジュールがある。この光モジュールは、半導体レーザと、半導体レーザに面する側の端面のコアが半球状に形成された光ファイバからなる。また、この光モジュールでは、半導体レーザと光ファイバとの間に屈折率調整材が充填されている。
【０００３】
この光モジュールの場合、結合効率を高めることを目的として、光ファイバの端面のコアが半球状に形成されている。この構造によれば、結合効率を高めることができるが、レーザ素子と光ファイバとの位置ずれに対する結合効率の変化が大きく、結合効率を挙げるためには厳密な位置合わせ精度が要求されると考えられる。しかしながら、前述したように、この光モジュールでは、半導体レーザと光ファイバとの間に屈折率調整材を充填して形成しているため、半導体レーザと光ファイバとの間の距離を厳密に設定することができず、十分な位置合わせ精度が得られない場合が生じていた。その結果、レーザ素子と光ファイバとの間に位置ずれが生じ、結合効率が低下する場合があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、発光素子や受光素子等の光素子と光ファイバとの位置合わせが容易であり、位置ずれが少なく、かつ結合効率に優れた光装置、光モジュール、およびこれらの製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（光装置）
本発明の光装置は、
基体上に形成され、発光および受光の少なくとも一方の機能を有し、かつ前記基体の表面に対して所定の角度をなす方向に光を入射および／または出射する光素子を含み、
前記基体において前記光素子が設置されている側の面上に、所定の膜厚を有する融着層が形成されている。
【０００６】
ここで、所定の膜厚とは、前記光素子が発光機能を有する素子（発光素子）の場合、前記光素子と光ファイバとを結合する際に、前記光素子から所定の角度をもって出射した光が光ファイバのコアに効率良く入射するために必要な前記融着層の膜厚をいう。また、前記光素子が受光機能を有する素子（受光素子）の場合、所定の膜厚とは、光ファイバのコアから出射する光を前記光素子へと所定の角度をもって効率良く入射させるために必要な前記融着層の膜厚をいう。
【０００７】
本発明の光装置によれば、前記光素子が発光素子の場合、前記光素子と光ファイバとを結合する際に、前記融着層を所定の膜厚にすることにより、前記光素子と光ファイバとの位置合わせを行なうことなく、前記光素子から所定の角度をもって出射した光を光ファイバのコアに効率良く入射させることができる。また、前記光素子が受光素子の場合、前記光素子と光ファイバとを結合する際に、前記融着層を所定の膜厚にすることにより、前記光素子と光ファイバとの位置合わせを行なうことなく、光ファイバのコアから出射した光を前記光素子に所定の角度をもって効率良く入射させることができる。これにより、前記光素子と光ファイバとを結合する際に、結合効率を高めることができる。
【０００８】
本発明の光装置の好ましい態様としては、（１）〜（３）を例示できる。
【０００９】
（１）前記光素子は、光を入射および／または出射するための入射口および／または出射口を含むことができる。
【００１０】
（２）前記融着層は、光ファイバの端面と接合させるための表面を含むことができる。
【００１１】
この場合、前記光ファイバの端面と接合させるための表面に、凸部および／または凹部が形成されていることが望ましい。この構成によれば、この光装置を光ファイバに融着して光モジュールを形成する場合、この光装置に形成された前記凸部および／または凹部と嵌合する嵌合部を光ファイバに設け、前記凸部および／または凹部と前記嵌合部とを嵌め込むことで、前記光素子と前記光ファイバとの位置合わせを容易にすることができ、かつ位置合わせ精度を向上させることができ、その結果、結合効率を高めることができる。
【００１２】
（３）前記融着層は、前記光ファイバと屈折率がほぼ等しい材料から形成されていることが望ましい。前記融着層および前記光ファイバが、屈折率がほぼ等しい材料から形成されていることにより、前記光装置を光ファイバに融着して光モジュールを形成し、前記光素子を駆動させて光を伝播させたとき、光ファイバと融着層との間の屈折率の差に起因して光ファイバの端面で反射する光が発生するのを防止することができ、ノイズの発生を抑えることができる。
【００１３】
（光装置の製造方法）
本発明の光装置の製造方法は、以下の工程（ａ）および（ｂ）を含む。
【００１４】
（ａ）発光および受光の少なくとも一方の機能を有し、かつ基体の表面に対し所定の角度をなす方向に光を入射および／または出射する光素子を前記基体上に形成する工程、および
（ｂ）前記基体において前記光素子が設置されている側の面上に、所定の膜厚を有する融着層を形成する工程。
【００１５】
この工程によれば、前記光素子が発光素子であって、前記光素子を光ファイバに結合した場合、前記融着層を所定の膜厚にすることにより、前記光素子と光ファイバとの位置合わせを行なうことなく、前記光素子から所定の角度をもって出射した光を光ファイバのコアに効率良く入射させることができる。また、前記光素子が受光素子であって、前記光素子を光ファイバに結合した場合、前記融着層を所定の膜厚にすることにより、前記光素子と光ファイバとの位置合わせを行なうことなく、光ファイバのコアから出射した光を前記光素子に所定の角度をもって効率良く入射させることができ、結合効率を高めることができる。
【００１６】
前述した製造方法においては、さらに工程（ｃ）を含むことができる。
【００１７】
（ｃ）前記融着層の表面に、フォトリソグラフィ法により凸部および／または凹部を形成する工程。
【００１８】
（光モジュール）
本発明の光モジュールは、基体上に形成された光素子を含む光装置と、前記光装置と端面で接合する光ファイバと、を含み、
前記光素子は、発光および受光の少なくとも一方の機能を有し、かつ前記基体の表面と所定の角度をなす方向に光を入射および／または出射し、
前記光装置は、前記基体において前記光素子が設置されている側の面上に、所定の膜厚を有する融着層が形成され、かつ、前記光ファイバの端面と前記融着層を介して接合されている。
【００１９】
本発明の光モジュールによれば、前記光素子が発光素子の場合、前記融着層を所定の膜厚にすることにより、前記光素子と前記光ファイバとの位置合わせを行なうことなく、前記光素子から所定の角度をもって出射した光を前記光ファイバのコアに効率良く入射させることができる。また、前記光素子が受光素子の場合、前記融着層を所定の膜厚にすることにより、前記光素子と前記光ファイバとの位置合わせを行なうことなく、前記光ファイバのコアから出射した光を前記光素子に所定の角度をもって効率良く入射させることができる。これにより、前記光素子と前記光ファイバとの結合効率を高めることができる。
【００２０】
さらに、前記融着層を介して前記光ファイバと前記光素子とが結合されているため、前記光素子と前記光ファイバとの距離を小さくすることができる。このため、前記光素子へと入射する光または前記光素子から出射した光をレンズ等の光学系を用いて集光させる必要がない。よって、前記光素子と前記光ファイバとの位置合わせが容易であるうえ、部品数を削減することができ、製造コストの削減を図ることができる。
【００２１】
本発明の光モジュールの好ましい態様としては、（１）〜（４）を例示できる。
【００２２】
（１）前記光素子は、光を入射および／または出射するための入射口および／または出射口を含み、
前記入射口および／または出射口が、前記光ファイバの端面のコア部分と対向することが望ましい。
【００２３】
この構成によれば、前記光素子から所定の角度をもって出射する光を前記光ファイバの端面のコア部分に効率良く入射させることができる。また、前記光ファイバの端面のコア部分から出射する光を前記光素子に所定の角度をもって効率良く入射させることができる。
【００２４】
（２）前記融着層の表面に、凸部および／または凹部が形成され、
前記光ファイバの端面に、前記凸部および／または凹部と嵌合する嵌合部が形成されていることが望ましい。この構成によれば、前記光素子と前記光ファイバとの位置合わせが容易であり、かつ位置合わせ精度を向上させることができ、その結果、結合効率を高めることができる。
【００２５】
（３）前記光装置を構成する前記基体上に、前記光素子を複数個設置させることができる。この構成によれば、複数の光素子から出射した光を同一の光ファイバのコアに導入する光モジュールを得ることができる。
【００２６】
（４）前記融着層が、前記光ファイバと屈折率がほぼ等しい材料から形成されていることが望ましい。この構成によれば、前述した光装置の場合と同様の効果を有する。
【００２７】
（光モジュールの製造方法）
本発明の光モジュールの製造方法は、以下の工程（ａ）〜（ｃ）を含む。
【００２８】
（ａ）発光および受光の少なくとも一方の機能を有し、かつ前記基体の表面に対し所定の角度をなす方向に光を入射および／または出射する光素子を前記基体上に形成する工程、
（ｂ）前記基体において前記光素子が設置されている側の面上に、所定の膜厚を有する融着層を形成する工程、および
（ｃ）前記融着層の表面と光ファイバの端面とを接合し、該接合部分を融着させる工程。
【００２９】
本発明の光モジュールの製造方法によれば、前記光装置の前記融着層を所定の膜厚にすることにより、前記光ファイバと前記光装置との間の距離を所定の値に設定することができるため、前記光素子と前記光ファイバとの間の位置合わせが容易であり、かつ位置合わせの精度が高いものとなり、結合効率を高めることができる。
【００３０】
（１）この場合、工程（ｃ）において、
前記光素子に含まれる、光を入射および／または出射するための入射口および／または出射口と、前記光ファイバの端面のコア部分とを対向させた状態で、前記融着層の表面と光ファイバの端面とを接合し、該接合部分を融着させることができる。
【００３１】
（２）また、この場合、さらに工程（ｄ）および（ｅ）を含むことができる。
【００３２】
（ｄ）前記工程（ｂ）の後、前記融着層の表面に、凸部および／または凹部を形成する工程、
（ｅ）前記工程（ｃ）において、前記光ファイバの端面に、前記凸部および／または凹部と嵌合する嵌合部を形成した後、前記光ファイバの前記嵌合部と、前記光素子の前記凸部および／または凹部とを嵌合して、前記融着層の表面と光ファイバの端面との接合部分を融着させる工程。
【００３３】
この工程によれば、前記融着層の表面の凸部および／または凹部と、前記光ファイバの端面の嵌合部とを嵌合させた状態で、前記光装置と前記光ファイバとを融着させるため、前記光素子と前記光ファイバとの位置合わせが容易である。さらに、前記光素子と前記光ファイバとを精度良く位置合わせすることができるため、結合効率を高めることができる。
【００３４】
（３）さらに、この場合、前記工程（ａ）において、前記基体上に前記光素子を複数個設置することができる。この工程によれば、複数の光素子から出射される光を同一の光ファイバのコアに導入する光モジュールを、簡便な方法で形成することができ、光モジュールの製造コストを下げることができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３６】
［第１の実施の形態］
（デバイスの構造）
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる光装置１００を含む光モジュール１０００を模式的に示す断面図である。
【００３７】
本実施の形態にかかる光モジュール１０００は、光装置１００と光ファイバ２００とを含む。光ファイバ２００は、光装置１００上に形成された融着層３００（後述する）によって光装置１００と融着されている。
【００３８】
光装置１００は、面発光レーザ（面発光型半導体レーザ）１０２と融着層３００とを含み、光ファイバ２００と接合させることにより、光モジュール１０００の一部を構成する。面発光レーザ１０２は、基体（半導体基板１０４）上に形成されている。また、面発光レーザ１０２は出射口１０１を有し、出射口１０１から基板１０４の面方向（図１のＹ方向）とほぼ垂直な方向（図１のＸ方向）へと光を出射する機能を有する。出射口１０１の径は、光ファイバ２００と面発光レーザ１０２とを結合した場合、出射口１０１から出射される光が光ファイバ２００のコア２０１に入射できるような大きさに規定される。なお、図１においては、面発光レーザ１０２が錐台状の形状を有する場合を示したが、面発光レーザ１０２の形状はこれに限定されるわけではない。
【００３９】
融着層３００は、基板１０４において面発光レーザ１０２が設置されている側の面上に形成されている。融着層３００は所定の膜厚を有し、かつ光ファイバ２００と接合するための表面３００ａを有する。光装置１００と光ファイバ２００とを接合させる際には、この表面３００ａと光ファイバ２００の端面２００ａとを接合させる。融着層３００の膜厚は、面発光レーザ１０２と光ファイバ２００のコア２０１との間の結合効率を考慮して規定される。
【００４０】
したがって、本発明の光装置１００によれば、融着層３００を、面発光レーザ１０２から出射した光が光ファイバ２００のコア２０１に効率良く入射するために必要な膜厚にすることにより、面発光レーザ１０２と光ファイバ２００とを結合させて光モジュールを形成する際、面発光レーザ１０２と光ファイバ２００との位置合わせを行なうことなく、面発光レーザ１０２から出射した光を光ファイバ２００のコア２０１に効率良く入射させることができる。
【００４１】
また、融着層３００は、戻り光によるノイズの発生を防ぐために、接合させる光ファイバ２００のコア２０１の屈折率とほぼ同じ屈折率を有する材料から形成されるのが好ましい。出射口１０１から出射した光が融着層３００中を伝播した後光ファイバ２００のコア２０１に入射する場合、融着層３００が接合させる光ファイバ２００のコア２０１の屈折率と異なる屈折率を有する材料から形成されていると、両者の屈折率の差が原因でコア２０１と融着層３００との接合面で光の反射が起こる。この反射光（戻り光）が面発光レーザ１０２の出射口１０１に入射すると、面発光レーザ１０２の動作に影響を与え、ノイズが生じることがある。これに対し、融着層３００が光ファイバ２００のコア２０１の屈折率とほぼ屈折率を有する材料から形成されていることにより、戻り光の発生を防ぐことができ、ノイズの発生を抑えることができるうえ、結合効率の向上を図ることができる。
【００４２】
融着層３００は、たとえば、結合させる光ファイバが石英ファイバである場合、石英ファイバのコアと同じ材料（ＳｉＯ2）から形成することができる。あるいは、結合させる光ファイバがプラスチックファイバからなる場合、このファイバのコアとほぼ同じ屈折率を有する樹脂から融着層３００を形成することができる。
【００４３】
光ファイバ２００は、コア２０１と、コア２０１の周囲を覆うクラッド２０２から構成される。光ファイバ２００は、その端面２００ａで光装置１００と接合する。この場合、面発光レーザ１０２の出射口１０１と光ファイバ２００のコア部分とを対向させた状態で、光ファイバ２００と光装置１００とを接合させる。
【００４４】
本実施の形態においては、光ファイバ２００がマルチモードファイバであり、コア２０１がＳｉＯ2からなる場合を示すが、光ファイバ２００の種類は特に限定されるわけではなく、シングルモードファイバ、マルチモードファイバ、プラスチックファイバのいずれであってもよい。また、光ファイバ２００の材質も特に限定されるわけではなく、たとえばＳｉＯ2、樹脂等、光ファイバのコアと同じ材料から形成することができる。
【００４５】
本発明において、光モジュール１０００内では、次のように光が伝播する。まず、面発光レーザ１０２を駆動させると、駆動信号に基づく光が出射口１０１から基板１０４と垂直な方向（図１のＸ方向）に出射する。この光は所定の放射角で広がって融着層３００内を伝播し、光ファイバ２００の端面２００ａのコア２０１部分へ入射する。コア２０１へと入射した光は、光ファイバ２００のコア２０１内を伝播する。
【００４６】
（デバイスの製造方法）
次に、図１に示す光装置１００および光モジュール１０００の製造方法の一例を、図２〜図４を参照して説明する。
【００４７】
（１）まず、基板１０４上に面発光レーザ１０２を形成する。つづいて、基板１０４において面発光レーザ１０２が設置されている側の面上に、所定の膜厚を有し、かつＳｉＯ2からなる融着層３００を形成する。融着層３００の膜厚は、前述したように、面発光レーザ１０２と光ファイバ２００のコア２０１との間の結合効率を考慮して規定される。以上の工程により、図２に示すように、面発光レーザ１０２および融着層３００を含む光装置１００が得られる。
【００４８】
つぎに、図３に示すように、光装置１００と光ファイバ２００とを接合する。ここで、面発光レーザ１０２の出射口１０１と、光ファイバ２００の端面２００ａのコア２０１の部分とを対向させて、融着層３００の表面３００ａと光ファイバ２００の端面２００ａとを接合する。つづいて、図４に示すように、当該接合部分を加熱することにより、融着層３００の表面３００ａと光ファイバ２００の端面２００ａとを融着させる。
【００４９】
光ファイバ２００のコア２０１が、融着層３００と同じＳｉＯ2からなる場合、たとえば１６００〜２０００℃にて、図４に示す矢印方向にレーザ照射するか、あるいはアーク放電を行ない、融着層３００と光ファイバ２００とを融着する。また、光ファイバ２００にプラスチックファイバを、融着層３００に樹脂をそれぞれ用いる場合、上述した方法のほかに、ヒータによりたとえば２００℃〜３００℃に加熱して融着層３００と光ファイバ２００とを融着することもできる。以上の工程により、図１に示す光モジュール１０００が得られる。
【００５０】
本実施の形態によれば、光装置１００の融着層３００を所定の膜厚にすることにより、光ファイバ２００と光装置１００との間の距離を所定の値に設定することができるため、面発光レーザ１０２と光ファイバ２００との間の位置合わせが容易であり、かつ位置ずれが少なく結合でき、結合効率を高めることができる。
【００５１】
また、融着層３００を介して光ファイバ２００の端面２００ａと面発光レーザ１０２の出射面１０１とを結合するので、面発光レーザ１０２の出射面１０１と光ファイバ２００の端面２００ａとの距離が小さく、面発光レーザ１０２から出射した光をレンズ等の光学系を用いて集光させる必要がない。よって、面発光レーザ１０２と光ファイバ２００との位置合わせが容易であるうえ、部品数を削減することができ、製造コストの削減を図ることができる。
【００５２】
［第２の実施の形態］
（デバイスの構造）
図５は、本発明の第２の実施の形態にかかる光装置１１０を含む光モジュール２０００を模式的に示す断面図である。
【００５３】
本実施の形態にかかる光モジュール２０００は、光装置１１０と光ファイバ２１０とを含み、光ファイバ２１０が、光装置１１０上に形成された融着層３１０を介して面発光レーザ１０２と結合されている点で、第１の実施の形態にかかる光モジュール１０００と同様である。しかしながら、光モジュール２０００では、融着層３１０の表面３１０ａおよび光ファイバ２１０の端面２１０ａの形状が、第１の実施の形態にかかる光モジュール１０００のものと異なる。以下、第１の実施の形態の光モジュール１０００と同様の符号を有する部分は、同様の構成、作用、および効果を有する部分であるため、説明を省略する。また、光モジュール２０００内の光の伝播は、光モジュール１０００とほぼ同様であるため、説明を省略する。
【００５４】
光装置１１０は、面発光レーザ１０２と融着層３１０とを含む。融着層３１０は、基板１０４において面発光レーザ１０２が設置されている側の面上に形成されている。また、融着層３１０は、光ファイバ２１０と接合するための表面３１０ａを有し、光ファイバ２１０と融着させる際、表面３１０ａと光ファイバ２１０の端面２１０ａとを接合させた状態でこれらを融着する。さらに、融着層３１０の表面３１０ａには凸部３１１が形成されている。この凸部３１１は、光ファイバ２１０の端面２１０ａに形成された嵌合部２１３（後述する）と嵌合する形状を有する。なお、融着層３１０の表面３１０ａには、凸部３１１のかわりに凹部（図示せず）、あるいはこれらの両方を設けることもできる。
【００５５】
融着層３１０の膜厚は、第１の実施の形態にかかる光装置１００に含まれる融着層３００と同様に、面発光レーザ１０２と光ファイバ２１０のコア２１１との間の結合効率を考慮して規定される。また、融着層３１０は、融着層３００と同様の材料で形成され、融着層３００と同様の作用および効果を有する。
【００５６】
本発明の光装置１１０によれば、第１の実施の形態の光装置１００と同様の作用および効果を有するのに加えて、融着層３１０の表面３１０ａに、光ファイバ２１０の端面２１０ａの嵌合部２１３と嵌合する凸部３１１が形成されているため、光装置１１０と光ファイバとを融着して光モジュールを形成する際、面発光レーザ１０２と光ファイバとの位置合わせが容易であり、かつ位置合わせ精度を向上させることができ、その結果、結合効率を高めることができる。
【００５７】
光ファイバ２１０は、コア２１１と、コア２１１の周囲を覆うクラッド２０２とから構成される。光ファイバ２１０は、その端面２１０ａで光装置１１０と接合する。光ファイバ２１０の端面２１０ａには嵌合部２１３が形成されている。嵌合部２１３は、光装置１１０に形成された融着層３１０の表面３１０ａに形成された凸部３１１と嵌合する形状を有する。したがって、融着層３１０の表面３１０ａに、凸部３１１のかわりに凹部が形成されている場合、あるいはこれらの両方が形成されている場合、嵌合部はこれらの形状に嵌合する形状を有する。すなわち、光ファイバ２１０の端面２１０ａは、融着層３１０の表面３１０ａに嵌合する形状を有する。また、光ファイバ２１０は、第１の実施の形態にかかる光ファイバ２００と同様の材料で形成される。
【００５８】
（デバイスの製造方法）
次に、図５に示す光装置１１０、および光装置１１０を含む光モジュール２０００の製造方法の一例を、図６〜図８を参照して説明する。
【００５９】
まず、第１の実施の形態と同様に、基板１０４上に面発光レーザ１０２を形成し、つづいて、基板１０４において面発光レーザ１０２が設置されている側の面上に、所定の膜厚を有し、かつＳｉＯ2からなる融着層（図示せず）を形成する。さらに、この融着層の表面にフォトリソグラフィ法により凸部３１１を形成する。すなわち、この融着層上に、所定のパターンのレジスト（図示せず）を形成した後、レジスト層をマスクとして、前記融着層を選択的にエッチングする。これにより、図６に示すように、表面３１０ａに凸部３１１を含む融着層３１０が得られる。
【００６０】
融着層３１０の膜厚は、融着層３００の膜厚と同様に、面発光レーザ１０２と光ファイバ２１０のコア２１１との間の結合効率を考慮して規定される。以上の工程により、図６に示すように、面発光レーザ１０２および融着層３１０を含む光装置１１０が得られる。
【００６１】
つぎに、図７に示すように、光装置１１０と光ファイバ２１０とを接合する。ここで、面発光レーザ１０２の出射口１０１と、光ファイバ２１０の端面２１０ａのコア２１１の部分とを対向させ、融着層３１０の表面３１０ａの凸部３１１と、光ファイバ２１０の端面２１０ａの嵌合部２１３とを嵌合させた状態で、図８に示すように、表面３１０ａと端面２１０ａとの接合部分を融着する。融着は、第１の実施の形態に示したものと同様の方法および条件で行なう。以上の工程により、図５に示す光モジュール２０００が得られる。
【００６２】
本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の作用および効果を有するうえ、融着層３１０の表面３１０ａの凸部３１１と、光ファイバ２１０の端面２１０ａの嵌合部２１３とを嵌合させた状態で、融着層３１０と光ファイバ２１０とを融着させるため、面発光レーザ１０２と光ファイバ２１０との位置合わせが容易であり、かつ精度良く位置合わせを行うことができるため、結合効率を高めることができる。
【００６３】
［第３の実施の形態］
（デバイスの構造）
図９は、本発明の第３の実施の形態にかかる光装置１２０を含む光モジュール３０００を模式的に示す断面図である。図１０は、図９に示す光モジュール３０００を矢印Ａ方向からみた平面図である。図１１は、図９に示す光モジュール３０００の一変形例を示す平面図である。なお、図１０は、光モジュール３０００において、光ファイバ２００のコア２０１部分のみを抜き出して示している。
【００６４】
図９および図１０に示すように、光モジュール３０００は、光装置１２０と光ファイバ２００を含む。光モジュール３０００においては、光装置１２０が複数の面発光レーザ１０２を含む点で、第１および第２の実施の形態にかかる光モジュールと異なる。その他の構成は、第１の実施の形態と同様であるため、説明は省略する。
【００６５】
図１０に示すように、光装置１２０には複数の面発光レーザ１０２がアレイ状に形成されている。複数の面発光レーザ１０２は、それぞれの出射口１０１から出射される光が光ファイバ２００のコア２０１に入射するように配置されている。なお、図１０において、面発光レーザ１０２の配置方法および配置数はこれに限定されない。
【００６６】
光装置１２０および光モジュール３０００は、第１の実施の形態と同様の方法にて形成することができる。すなわち、基板１０４上に複数の面発光レーザ１０２をアレイ状に形成した後、第１の実施の形態と同様の方法にて融着層３００を形成して、光装置１２０を形成する。さらに、第１の実施の形態と同様の方法にて融着層３００と光ファイバ２００を融着して、光モジュール３０００を形成する。
【００６７】
光モジュール３０００によれば、複数の面発光レーザから出射される光を同一の光ファイバのコアに導入する光モジュールを、簡便な方法で形成することができ、光モジュールの製造コストを下げることができる。
【００６８】
（光モジュールの一変形例）
図９および図１０は、光ファイバ２００がマルチモードファイバである場合を示したが、光モジュール３０００に光ファイバはこれに限定されるわけではなく、たとえば図１１に示すように、光ファイバ２２０がプラスチックファイバであっても、図９および図１０に示す光モジュール３０００と同様の作用および効果を奏する。
【００６９】
図１１は、図１０と同様の方向からみた平面図である。図１１に示す光ファイバ２２０は、図１０に示す光ファイバ２００と同様に、複数の面発光レーザ１０２のそれぞれの出射口１０１から出射される光が光ファイバ２２０のコア２２１に入射するように配置されている。なお、図１１において、面発光レーザ１０２の配置方法および配置数はこれに限定されるわけではなく、種々の態様をとることができる。
【００７０】
なお、第１〜第３の実施の形態では、光素子として、発光素子である面発光レーザを用いた。しかしながら、本発明においては、光素子は面発光レーザに限定されるわけではなく、基体上に形成され、かつ前記基体の表面に対して所定の角度をなす方向に光を出射する発光素子であればよい。たとえば、端面発光レーザ、ＬＥＤ、有機または無機のＥＬ素子（electroluminescent device）等の発光素子を光素子として適用することができる。
【００７１】
また、第１〜第３の実施の形態において、光素子として用いた面発光レーザは発光素子である。しかしながら、本発明においては、光素子は発光素子に限定されるわけではなく、基体上に形成され、かつ前記基体の表面に対して所定の角度をなす方向に光が入射する受光素子を用いることができる。受光素子としては、たとえばＰＤを用いることができる。本発明の光モジュールに受光素子を用いる場合、発光素子を用いる場合と同じように、受光素子を含む光装置と光ファイバとを接合する際に、受光素子の光の入射口が光ファイバの端面のコア部分と対向するように設置する。
【００７２】
あるいは、光素子として受発光素子を用いてもよいし、または発光素子と受光素子とを組み合わせたものを光素子として用いることができる。組み合わせの一態様として、光ファイバの一方の端部と発光素子とを融着層を介して接続し、光ファイバの他方の端部と受光素子とを融着層を介して接続する場合等が例示できる。この場合、光信号は一方向に伝送される。組み合わせの他の態様として、光ファイバの一方の端部に発光素子および受光素子を、融着層を介して接続し、光ファイバの他方の端部に発光素子および受光素子を、融着層を介して接続する場合等が例示できる。この場合、光信号は双方向に伝送される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる光装置を含む光モジュールを模式的に示す断面図である。
【図２】図１に示す光装置、ならびに前記光装置を含む光モジュールの一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図３】図１に示す光モジュールの一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図４】図１に示す光モジュールの一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態にかかる光装置を含む光モジュールを模式的に示す断面図である。
【図６】図５に示す光装置、ならびに前記光装置を含む光モジュールの一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図７】図５に示す光モジュールの一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図８】図５に示す光モジュールの一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態にかかる光装置を含む光モジュールを模式的に示す断面図である。
【図１０】図９の矢印Ａ方向からみた光素子部分を示す平面図である。
【図１１】図９に示す光モジュールの一変形例を示す平面図である。
【符号の説明】
１００，１１０，１２０ 光装置
１０１ 出射口
１０２ 面発光レーザ（面発光型半導体レーザ）
１０４ 基板
２００，２１０，２２０ 光ファイバ
２００ａ，２１０ａ 端面
２０１，２１１，２２１ コア
２０２，２２２ クラッド
２１３ 嵌合部
３００，３１０ ファイバ融着層
３００ａ，３１０ａ 表面
３１１ 凸部
１０００，２０００，３０００ 光モジュール
【発明の属する技術分野】
本発明は光装置、前記光装置を含む光モジュール、およびこれらの製造方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
半導体レーザやレーザダイオード等の発光素子から出射される光を光ファイバに結合するため、あるいは光ファイバによって伝送された光をフォトダイオード等の受光素子へと入射させるために、光素子と光ファイバとを結合するための光モジュールが用いられている。この光モジュールは、光通信システムを構成する上で重要なデバイスの一つであり、たとえば特開平６−１９４５４４号公報に開示された光モジュールがある。この光モジュールは、半導体レーザと、半導体レーザに面する側の端面のコアが半球状に形成された光ファイバからなる。また、この光モジュールでは、半導体レーザと光ファイバとの間に屈折率調整材が充填されている。
【０００３】
この光モジュールの場合、結合効率を高めることを目的として、光ファイバの端面のコアが半球状に形成されている。この構造によれば、結合効率を高めることができるが、レーザ素子と光ファイバとの位置ずれに対する結合効率の変化が大きく、結合効率を挙げるためには厳密な位置合わせ精度が要求されると考えられる。しかしながら、前述したように、この光モジュールでは、半導体レーザと光ファイバとの間に屈折率調整材を充填して形成しているため、半導体レーザと光ファイバとの間の距離を厳密に設定することができず、十分な位置合わせ精度が得られない場合が生じていた。その結果、レーザ素子と光ファイバとの間に位置ずれが生じ、結合効率が低下する場合があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、発光素子や受光素子等の光素子と光ファイバとの位置合わせが容易であり、位置ずれが少なく、かつ結合効率に優れた光装置、光モジュール、およびこれらの製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（光装置）
本発明の光装置は、
基体上に形成され、発光および受光の少なくとも一方の機能を有し、かつ前記基体の表面に対して所定の角度をなす方向に光を入射および／または出射する光素子を含み、
前記基体において前記光素子が設置されている側の面上に、所定の膜厚を有する融着層が形成されている。
【０００６】
ここで、所定の膜厚とは、前記光素子が発光機能を有する素子（発光素子）の場合、前記光素子と光ファイバとを結合する際に、前記光素子から所定の角度をもって出射した光が光ファイバのコアに効率良く入射するために必要な前記融着層の膜厚をいう。また、前記光素子が受光機能を有する素子（受光素子）の場合、所定の膜厚とは、光ファイバのコアから出射する光を前記光素子へと所定の角度をもって効率良く入射させるために必要な前記融着層の膜厚をいう。
【０００７】
本発明の光装置によれば、前記光素子が発光素子の場合、前記光素子と光ファイバとを結合する際に、前記融着層を所定の膜厚にすることにより、前記光素子と光ファイバとの位置合わせを行なうことなく、前記光素子から所定の角度をもって出射した光を光ファイバのコアに効率良く入射させることができる。また、前記光素子が受光素子の場合、前記光素子と光ファイバとを結合する際に、前記融着層を所定の膜厚にすることにより、前記光素子と光ファイバとの位置合わせを行なうことなく、光ファイバのコアから出射した光を前記光素子に所定の角度をもって効率良く入射させることができる。これにより、前記光素子と光ファイバとを結合する際に、結合効率を高めることができる。
【０００８】
本発明の光装置の好ましい態様としては、（１）〜（３）を例示できる。
【０００９】
（１）前記光素子は、光を入射および／または出射するための入射口および／または出射口を含むことができる。
【００１０】
（２）前記融着層は、光ファイバの端面と接合させるための表面を含むことができる。
【００１１】
この場合、前記光ファイバの端面と接合させるための表面に、凸部および／または凹部が形成されていることが望ましい。この構成によれば、この光装置を光ファイバに融着して光モジュールを形成する場合、この光装置に形成された前記凸部および／または凹部と嵌合する嵌合部を光ファイバに設け、前記凸部および／または凹部と前記嵌合部とを嵌め込むことで、前記光素子と前記光ファイバとの位置合わせを容易にすることができ、かつ位置合わせ精度を向上させることができ、その結果、結合効率を高めることができる。
【００１２】
（３）前記融着層は、前記光ファイバと屈折率がほぼ等しい材料から形成されていることが望ましい。前記融着層および前記光ファイバが、屈折率がほぼ等しい材料から形成されていることにより、前記光装置を光ファイバに融着して光モジュールを形成し、前記光素子を駆動させて光を伝播させたとき、光ファイバと融着層との間の屈折率の差に起因して光ファイバの端面で反射する光が発生するのを防止することができ、ノイズの発生を抑えることができる。
【００１３】
（光装置の製造方法）
本発明の光装置の製造方法は、以下の工程（ａ）および（ｂ）を含む。
【００１４】
（ａ）発光および受光の少なくとも一方の機能を有し、かつ基体の表面に対し所定の角度をなす方向に光を入射および／または出射する光素子を前記基体上に形成する工程、および
（ｂ）前記基体において前記光素子が設置されている側の面上に、所定の膜厚を有する融着層を形成する工程。
【００１５】
この工程によれば、前記光素子が発光素子であって、前記光素子を光ファイバに結合した場合、前記融着層を所定の膜厚にすることにより、前記光素子と光ファイバとの位置合わせを行なうことなく、前記光素子から所定の角度をもって出射した光を光ファイバのコアに効率良く入射させることができる。また、前記光素子が受光素子であって、前記光素子を光ファイバに結合した場合、前記融着層を所定の膜厚にすることにより、前記光素子と光ファイバとの位置合わせを行なうことなく、光ファイバのコアから出射した光を前記光素子に所定の角度をもって効率良く入射させることができ、結合効率を高めることができる。
【００１６】
前述した製造方法においては、さらに工程（ｃ）を含むことができる。
【００１７】
（ｃ）前記融着層の表面に、フォトリソグラフィ法により凸部および／または凹部を形成する工程。
【００１８】
（光モジュール）
本発明の光モジュールは、基体上に形成された光素子を含む光装置と、前記光装置と端面で接合する光ファイバと、を含み、
前記光素子は、発光および受光の少なくとも一方の機能を有し、かつ前記基体の表面と所定の角度をなす方向に光を入射および／または出射し、
前記光装置は、前記基体において前記光素子が設置されている側の面上に、所定の膜厚を有する融着層が形成され、かつ、前記光ファイバの端面と前記融着層を介して接合されている。
【００１９】
本発明の光モジュールによれば、前記光素子が発光素子の場合、前記融着層を所定の膜厚にすることにより、前記光素子と前記光ファイバとの位置合わせを行なうことなく、前記光素子から所定の角度をもって出射した光を前記光ファイバのコアに効率良く入射させることができる。また、前記光素子が受光素子の場合、前記融着層を所定の膜厚にすることにより、前記光素子と前記光ファイバとの位置合わせを行なうことなく、前記光ファイバのコアから出射した光を前記光素子に所定の角度をもって効率良く入射させることができる。これにより、前記光素子と前記光ファイバとの結合効率を高めることができる。
【００２０】
さらに、前記融着層を介して前記光ファイバと前記光素子とが結合されているため、前記光素子と前記光ファイバとの距離を小さくすることができる。このため、前記光素子へと入射する光または前記光素子から出射した光をレンズ等の光学系を用いて集光させる必要がない。よって、前記光素子と前記光ファイバとの位置合わせが容易であるうえ、部品数を削減することができ、製造コストの削減を図ることができる。
【００２１】
本発明の光モジュールの好ましい態様としては、（１）〜（４）を例示できる。
【００２２】
（１）前記光素子は、光を入射および／または出射するための入射口および／または出射口を含み、
前記入射口および／または出射口が、前記光ファイバの端面のコア部分と対向することが望ましい。
【００２３】
この構成によれば、前記光素子から所定の角度をもって出射する光を前記光ファイバの端面のコア部分に効率良く入射させることができる。また、前記光ファイバの端面のコア部分から出射する光を前記光素子に所定の角度をもって効率良く入射させることができる。
【００２４】
（２）前記融着層の表面に、凸部および／または凹部が形成され、
前記光ファイバの端面に、前記凸部および／または凹部と嵌合する嵌合部が形成されていることが望ましい。この構成によれば、前記光素子と前記光ファイバとの位置合わせが容易であり、かつ位置合わせ精度を向上させることができ、その結果、結合効率を高めることができる。
【００２５】
（３）前記光装置を構成する前記基体上に、前記光素子を複数個設置させることができる。この構成によれば、複数の光素子から出射した光を同一の光ファイバのコアに導入する光モジュールを得ることができる。
【００２６】
（４）前記融着層が、前記光ファイバと屈折率がほぼ等しい材料から形成されていることが望ましい。この構成によれば、前述した光装置の場合と同様の効果を有する。
【００２７】
（光モジュールの製造方法）
本発明の光モジュールの製造方法は、以下の工程（ａ）〜（ｃ）を含む。
【００２８】
（ａ）発光および受光の少なくとも一方の機能を有し、かつ前記基体の表面に対し所定の角度をなす方向に光を入射および／または出射する光素子を前記基体上に形成する工程、
（ｂ）前記基体において前記光素子が設置されている側の面上に、所定の膜厚を有する融着層を形成する工程、および
（ｃ）前記融着層の表面と光ファイバの端面とを接合し、該接合部分を融着させる工程。
【００２９】
本発明の光モジュールの製造方法によれば、前記光装置の前記融着層を所定の膜厚にすることにより、前記光ファイバと前記光装置との間の距離を所定の値に設定することができるため、前記光素子と前記光ファイバとの間の位置合わせが容易であり、かつ位置合わせの精度が高いものとなり、結合効率を高めることができる。
【００３０】
（１）この場合、工程（ｃ）において、
前記光素子に含まれる、光を入射および／または出射するための入射口および／または出射口と、前記光ファイバの端面のコア部分とを対向させた状態で、前記融着層の表面と光ファイバの端面とを接合し、該接合部分を融着させることができる。
【００３１】
（２）また、この場合、さらに工程（ｄ）および（ｅ）を含むことができる。
【００３２】
（ｄ）前記工程（ｂ）の後、前記融着層の表面に、凸部および／または凹部を形成する工程、
（ｅ）前記工程（ｃ）において、前記光ファイバの端面に、前記凸部および／または凹部と嵌合する嵌合部を形成した後、前記光ファイバの前記嵌合部と、前記光素子の前記凸部および／または凹部とを嵌合して、前記融着層の表面と光ファイバの端面との接合部分を融着させる工程。
【００３３】
この工程によれば、前記融着層の表面の凸部および／または凹部と、前記光ファイバの端面の嵌合部とを嵌合させた状態で、前記光装置と前記光ファイバとを融着させるため、前記光素子と前記光ファイバとの位置合わせが容易である。さらに、前記光素子と前記光ファイバとを精度良く位置合わせすることができるため、結合効率を高めることができる。
【００３４】
（３）さらに、この場合、前記工程（ａ）において、前記基体上に前記光素子を複数個設置することができる。この工程によれば、複数の光素子から出射される光を同一の光ファイバのコアに導入する光モジュールを、簡便な方法で形成することができ、光モジュールの製造コストを下げることができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３６】
［第１の実施の形態］
（デバイスの構造）
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる光装置１００を含む光モジュール１０００を模式的に示す断面図である。
【００３７】
本実施の形態にかかる光モジュール１０００は、光装置１００と光ファイバ２００とを含む。光ファイバ２００は、光装置１００上に形成された融着層３００（後述する）によって光装置１００と融着されている。
【００３８】
光装置１００は、面発光レーザ（面発光型半導体レーザ）１０２と融着層３００とを含み、光ファイバ２００と接合させることにより、光モジュール１０００の一部を構成する。面発光レーザ１０２は、基体（半導体基板１０４）上に形成されている。また、面発光レーザ１０２は出射口１０１を有し、出射口１０１から基板１０４の面方向（図１のＹ方向）とほぼ垂直な方向（図１のＸ方向）へと光を出射する機能を有する。出射口１０１の径は、光ファイバ２００と面発光レーザ１０２とを結合した場合、出射口１０１から出射される光が光ファイバ２００のコア２０１に入射できるような大きさに規定される。なお、図１においては、面発光レーザ１０２が錐台状の形状を有する場合を示したが、面発光レーザ１０２の形状はこれに限定されるわけではない。
【００３９】
融着層３００は、基板１０４において面発光レーザ１０２が設置されている側の面上に形成されている。融着層３００は所定の膜厚を有し、かつ光ファイバ２００と接合するための表面３００ａを有する。光装置１００と光ファイバ２００とを接合させる際には、この表面３００ａと光ファイバ２００の端面２００ａとを接合させる。融着層３００の膜厚は、面発光レーザ１０２と光ファイバ２００のコア２０１との間の結合効率を考慮して規定される。
【００４０】
したがって、本発明の光装置１００によれば、融着層３００を、面発光レーザ１０２から出射した光が光ファイバ２００のコア２０１に効率良く入射するために必要な膜厚にすることにより、面発光レーザ１０２と光ファイバ２００とを結合させて光モジュールを形成する際、面発光レーザ１０２と光ファイバ２００との位置合わせを行なうことなく、面発光レーザ１０２から出射した光を光ファイバ２００のコア２０１に効率良く入射させることができる。
【００４１】
また、融着層３００は、戻り光によるノイズの発生を防ぐために、接合させる光ファイバ２００のコア２０１の屈折率とほぼ同じ屈折率を有する材料から形成されるのが好ましい。出射口１０１から出射した光が融着層３００中を伝播した後光ファイバ２００のコア２０１に入射する場合、融着層３００が接合させる光ファイバ２００のコア２０１の屈折率と異なる屈折率を有する材料から形成されていると、両者の屈折率の差が原因でコア２０１と融着層３００との接合面で光の反射が起こる。この反射光（戻り光）が面発光レーザ１０２の出射口１０１に入射すると、面発光レーザ１０２の動作に影響を与え、ノイズが生じることがある。これに対し、融着層３００が光ファイバ２００のコア２０１の屈折率とほぼ屈折率を有する材料から形成されていることにより、戻り光の発生を防ぐことができ、ノイズの発生を抑えることができるうえ、結合効率の向上を図ることができる。
【００４２】
融着層３００は、たとえば、結合させる光ファイバが石英ファイバである場合、石英ファイバのコアと同じ材料（ＳｉＯ2）から形成することができる。あるいは、結合させる光ファイバがプラスチックファイバからなる場合、このファイバのコアとほぼ同じ屈折率を有する樹脂から融着層３００を形成することができる。
【００４３】
光ファイバ２００は、コア２０１と、コア２０１の周囲を覆うクラッド２０２から構成される。光ファイバ２００は、その端面２００ａで光装置１００と接合する。この場合、面発光レーザ１０２の出射口１０１と光ファイバ２００のコア部分とを対向させた状態で、光ファイバ２００と光装置１００とを接合させる。
【００４４】
本実施の形態においては、光ファイバ２００がマルチモードファイバであり、コア２０１がＳｉＯ2からなる場合を示すが、光ファイバ２００の種類は特に限定されるわけではなく、シングルモードファイバ、マルチモードファイバ、プラスチックファイバのいずれであってもよい。また、光ファイバ２００の材質も特に限定されるわけではなく、たとえばＳｉＯ2、樹脂等、光ファイバのコアと同じ材料から形成することができる。
【００４５】
本発明において、光モジュール１０００内では、次のように光が伝播する。まず、面発光レーザ１０２を駆動させると、駆動信号に基づく光が出射口１０１から基板１０４と垂直な方向（図１のＸ方向）に出射する。この光は所定の放射角で広がって融着層３００内を伝播し、光ファイバ２００の端面２００ａのコア２０１部分へ入射する。コア２０１へと入射した光は、光ファイバ２００のコア２０１内を伝播する。
【００４６】
（デバイスの製造方法）
次に、図１に示す光装置１００および光モジュール１０００の製造方法の一例を、図２〜図４を参照して説明する。
【００４７】
（１）まず、基板１０４上に面発光レーザ１０２を形成する。つづいて、基板１０４において面発光レーザ１０２が設置されている側の面上に、所定の膜厚を有し、かつＳｉＯ2からなる融着層３００を形成する。融着層３００の膜厚は、前述したように、面発光レーザ１０２と光ファイバ２００のコア２０１との間の結合効率を考慮して規定される。以上の工程により、図２に示すように、面発光レーザ１０２および融着層３００を含む光装置１００が得られる。
【００４８】
つぎに、図３に示すように、光装置１００と光ファイバ２００とを接合する。ここで、面発光レーザ１０２の出射口１０１と、光ファイバ２００の端面２００ａのコア２０１の部分とを対向させて、融着層３００の表面３００ａと光ファイバ２００の端面２００ａとを接合する。つづいて、図４に示すように、当該接合部分を加熱することにより、融着層３００の表面３００ａと光ファイバ２００の端面２００ａとを融着させる。
【００４９】
光ファイバ２００のコア２０１が、融着層３００と同じＳｉＯ2からなる場合、たとえば１６００〜２０００℃にて、図４に示す矢印方向にレーザ照射するか、あるいはアーク放電を行ない、融着層３００と光ファイバ２００とを融着する。また、光ファイバ２００にプラスチックファイバを、融着層３００に樹脂をそれぞれ用いる場合、上述した方法のほかに、ヒータによりたとえば２００℃〜３００℃に加熱して融着層３００と光ファイバ２００とを融着することもできる。以上の工程により、図１に示す光モジュール１０００が得られる。
【００５０】
本実施の形態によれば、光装置１００の融着層３００を所定の膜厚にすることにより、光ファイバ２００と光装置１００との間の距離を所定の値に設定することができるため、面発光レーザ１０２と光ファイバ２００との間の位置合わせが容易であり、かつ位置ずれが少なく結合でき、結合効率を高めることができる。
【００５１】
また、融着層３００を介して光ファイバ２００の端面２００ａと面発光レーザ１０２の出射面１０１とを結合するので、面発光レーザ１０２の出射面１０１と光ファイバ２００の端面２００ａとの距離が小さく、面発光レーザ１０２から出射した光をレンズ等の光学系を用いて集光させる必要がない。よって、面発光レーザ１０２と光ファイバ２００との位置合わせが容易であるうえ、部品数を削減することができ、製造コストの削減を図ることができる。
【００５２】
［第２の実施の形態］
（デバイスの構造）
図５は、本発明の第２の実施の形態にかかる光装置１１０を含む光モジュール２０００を模式的に示す断面図である。
【００５３】
本実施の形態にかかる光モジュール２０００は、光装置１１０と光ファイバ２１０とを含み、光ファイバ２１０が、光装置１１０上に形成された融着層３１０を介して面発光レーザ１０２と結合されている点で、第１の実施の形態にかかる光モジュール１０００と同様である。しかしながら、光モジュール２０００では、融着層３１０の表面３１０ａおよび光ファイバ２１０の端面２１０ａの形状が、第１の実施の形態にかかる光モジュール１０００のものと異なる。以下、第１の実施の形態の光モジュール１０００と同様の符号を有する部分は、同様の構成、作用、および効果を有する部分であるため、説明を省略する。また、光モジュール２０００内の光の伝播は、光モジュール１０００とほぼ同様であるため、説明を省略する。
【００５４】
光装置１１０は、面発光レーザ１０２と融着層３１０とを含む。融着層３１０は、基板１０４において面発光レーザ１０２が設置されている側の面上に形成されている。また、融着層３１０は、光ファイバ２１０と接合するための表面３１０ａを有し、光ファイバ２１０と融着させる際、表面３１０ａと光ファイバ２１０の端面２１０ａとを接合させた状態でこれらを融着する。さらに、融着層３１０の表面３１０ａには凸部３１１が形成されている。この凸部３１１は、光ファイバ２１０の端面２１０ａに形成された嵌合部２１３（後述する）と嵌合する形状を有する。なお、融着層３１０の表面３１０ａには、凸部３１１のかわりに凹部（図示せず）、あるいはこれらの両方を設けることもできる。
【００５５】
融着層３１０の膜厚は、第１の実施の形態にかかる光装置１００に含まれる融着層３００と同様に、面発光レーザ１０２と光ファイバ２１０のコア２１１との間の結合効率を考慮して規定される。また、融着層３１０は、融着層３００と同様の材料で形成され、融着層３００と同様の作用および効果を有する。
【００５６】
本発明の光装置１１０によれば、第１の実施の形態の光装置１００と同様の作用および効果を有するのに加えて、融着層３１０の表面３１０ａに、光ファイバ２１０の端面２１０ａの嵌合部２１３と嵌合する凸部３１１が形成されているため、光装置１１０と光ファイバとを融着して光モジュールを形成する際、面発光レーザ１０２と光ファイバとの位置合わせが容易であり、かつ位置合わせ精度を向上させることができ、その結果、結合効率を高めることができる。
【００５７】
光ファイバ２１０は、コア２１１と、コア２１１の周囲を覆うクラッド２０２とから構成される。光ファイバ２１０は、その端面２１０ａで光装置１１０と接合する。光ファイバ２１０の端面２１０ａには嵌合部２１３が形成されている。嵌合部２１３は、光装置１１０に形成された融着層３１０の表面３１０ａに形成された凸部３１１と嵌合する形状を有する。したがって、融着層３１０の表面３１０ａに、凸部３１１のかわりに凹部が形成されている場合、あるいはこれらの両方が形成されている場合、嵌合部はこれらの形状に嵌合する形状を有する。すなわち、光ファイバ２１０の端面２１０ａは、融着層３１０の表面３１０ａに嵌合する形状を有する。また、光ファイバ２１０は、第１の実施の形態にかかる光ファイバ２００と同様の材料で形成される。
【００５８】
（デバイスの製造方法）
次に、図５に示す光装置１１０、および光装置１１０を含む光モジュール２０００の製造方法の一例を、図６〜図８を参照して説明する。
【００５９】
まず、第１の実施の形態と同様に、基板１０４上に面発光レーザ１０２を形成し、つづいて、基板１０４において面発光レーザ１０２が設置されている側の面上に、所定の膜厚を有し、かつＳｉＯ2からなる融着層（図示せず）を形成する。さらに、この融着層の表面にフォトリソグラフィ法により凸部３１１を形成する。すなわち、この融着層上に、所定のパターンのレジスト（図示せず）を形成した後、レジスト層をマスクとして、前記融着層を選択的にエッチングする。これにより、図６に示すように、表面３１０ａに凸部３１１を含む融着層３１０が得られる。
【００６０】
融着層３１０の膜厚は、融着層３００の膜厚と同様に、面発光レーザ１０２と光ファイバ２１０のコア２１１との間の結合効率を考慮して規定される。以上の工程により、図６に示すように、面発光レーザ１０２および融着層３１０を含む光装置１１０が得られる。
【００６１】
つぎに、図７に示すように、光装置１１０と光ファイバ２１０とを接合する。ここで、面発光レーザ１０２の出射口１０１と、光ファイバ２１０の端面２１０ａのコア２１１の部分とを対向させ、融着層３１０の表面３１０ａの凸部３１１と、光ファイバ２１０の端面２１０ａの嵌合部２１３とを嵌合させた状態で、図８に示すように、表面３１０ａと端面２１０ａとの接合部分を融着する。融着は、第１の実施の形態に示したものと同様の方法および条件で行なう。以上の工程により、図５に示す光モジュール２０００が得られる。
【００６２】
本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の作用および効果を有するうえ、融着層３１０の表面３１０ａの凸部３１１と、光ファイバ２１０の端面２１０ａの嵌合部２１３とを嵌合させた状態で、融着層３１０と光ファイバ２１０とを融着させるため、面発光レーザ１０２と光ファイバ２１０との位置合わせが容易であり、かつ精度良く位置合わせを行うことができるため、結合効率を高めることができる。
【００６３】
［第３の実施の形態］
（デバイスの構造）
図９は、本発明の第３の実施の形態にかかる光装置１２０を含む光モジュール３０００を模式的に示す断面図である。図１０は、図９に示す光モジュール３０００を矢印Ａ方向からみた平面図である。図１１は、図９に示す光モジュール３０００の一変形例を示す平面図である。なお、図１０は、光モジュール３０００において、光ファイバ２００のコア２０１部分のみを抜き出して示している。
【００６４】
図９および図１０に示すように、光モジュール３０００は、光装置１２０と光ファイバ２００を含む。光モジュール３０００においては、光装置１２０が複数の面発光レーザ１０２を含む点で、第１および第２の実施の形態にかかる光モジュールと異なる。その他の構成は、第１の実施の形態と同様であるため、説明は省略する。
【００６５】
図１０に示すように、光装置１２０には複数の面発光レーザ１０２がアレイ状に形成されている。複数の面発光レーザ１０２は、それぞれの出射口１０１から出射される光が光ファイバ２００のコア２０１に入射するように配置されている。なお、図１０において、面発光レーザ１０２の配置方法および配置数はこれに限定されない。
【００６６】
光装置１２０および光モジュール３０００は、第１の実施の形態と同様の方法にて形成することができる。すなわち、基板１０４上に複数の面発光レーザ１０２をアレイ状に形成した後、第１の実施の形態と同様の方法にて融着層３００を形成して、光装置１２０を形成する。さらに、第１の実施の形態と同様の方法にて融着層３００と光ファイバ２００を融着して、光モジュール３０００を形成する。
【００６７】
光モジュール３０００によれば、複数の面発光レーザから出射される光を同一の光ファイバのコアに導入する光モジュールを、簡便な方法で形成することができ、光モジュールの製造コストを下げることができる。
【００６８】
（光モジュールの一変形例）
図９および図１０は、光ファイバ２００がマルチモードファイバである場合を示したが、光モジュール３０００に光ファイバはこれに限定されるわけではなく、たとえば図１１に示すように、光ファイバ２２０がプラスチックファイバであっても、図９および図１０に示す光モジュール３０００と同様の作用および効果を奏する。
【００６９】
図１１は、図１０と同様の方向からみた平面図である。図１１に示す光ファイバ２２０は、図１０に示す光ファイバ２００と同様に、複数の面発光レーザ１０２のそれぞれの出射口１０１から出射される光が光ファイバ２２０のコア２２１に入射するように配置されている。なお、図１１において、面発光レーザ１０２の配置方法および配置数はこれに限定されるわけではなく、種々の態様をとることができる。
【００７０】
なお、第１〜第３の実施の形態では、光素子として、発光素子である面発光レーザを用いた。しかしながら、本発明においては、光素子は面発光レーザに限定されるわけではなく、基体上に形成され、かつ前記基体の表面に対して所定の角度をなす方向に光を出射する発光素子であればよい。たとえば、端面発光レーザ、ＬＥＤ、有機または無機のＥＬ素子（electroluminescent device）等の発光素子を光素子として適用することができる。
【００７１】
また、第１〜第３の実施の形態において、光素子として用いた面発光レーザは発光素子である。しかしながら、本発明においては、光素子は発光素子に限定されるわけではなく、基体上に形成され、かつ前記基体の表面に対して所定の角度をなす方向に光が入射する受光素子を用いることができる。受光素子としては、たとえばＰＤを用いることができる。本発明の光モジュールに受光素子を用いる場合、発光素子を用いる場合と同じように、受光素子を含む光装置と光ファイバとを接合する際に、受光素子の光の入射口が光ファイバの端面のコア部分と対向するように設置する。
【００７２】
あるいは、光素子として受発光素子を用いてもよいし、または発光素子と受光素子とを組み合わせたものを光素子として用いることができる。組み合わせの一態様として、光ファイバの一方の端部と発光素子とを融着層を介して接続し、光ファイバの他方の端部と受光素子とを融着層を介して接続する場合等が例示できる。この場合、光信号は一方向に伝送される。組み合わせの他の態様として、光ファイバの一方の端部に発光素子および受光素子を、融着層を介して接続し、光ファイバの他方の端部に発光素子および受光素子を、融着層を介して接続する場合等が例示できる。この場合、光信号は双方向に伝送される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる光装置を含む光モジュールを模式的に示す断面図である。
【図２】図１に示す光装置、ならびに前記光装置を含む光モジュールの一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図３】図１に示す光モジュールの一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図４】図１に示す光モジュールの一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態にかかる光装置を含む光モジュールを模式的に示す断面図である。
【図６】図５に示す光装置、ならびに前記光装置を含む光モジュールの一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図７】図５に示す光モジュールの一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図８】図５に示す光モジュールの一製造工程を模式的に示す断面図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態にかかる光装置を含む光モジュールを模式的に示す断面図である。
【図１０】図９の矢印Ａ方向からみた光素子部分を示す平面図である。
【図１１】図９に示す光モジュールの一変形例を示す平面図である。
【符号の説明】
１００，１１０，１２０ 光装置
１０１ 出射口
１０２ 面発光レーザ（面発光型半導体レーザ）
１０４ 基板
２００，２１０，２２０ 光ファイバ
２００ａ，２１０ａ 端面
２０１，２１１，２２１ コア
２０２，２２２ クラッド
２１３ 嵌合部
３００，３１０ ファイバ融着層
３００ａ，３１０ａ 表面
３１１ 凸部
１０００，２０００，３０００ 光モジュール
Claims (4)
- （ａ）発光および受光の少なくとも一方の機能を有し、かつ前記基体の表面に対し所定の角度をなす方向に光を入射および／または出射する光素子を前記基体上に形成する工程、
（ｂ）前記基体において前記光素子が設置されている側の面上に、所定の膜厚を有し、かつ凸部および／または凹部を有する融着層を形成する工程、および
（ｃ）前記融着層の表面と光ファイバの端面とを接合し、該接合部分を融着させる工程を含み、
前記工程（ｃ）において、前記光ファイバの端面には、前記融着層の前記凸部および／または凹部と嵌合するための嵌合部が設けられており、
前記融着層の前記凸部および／または凹部と、前記光ファイバの前記嵌合部とを嵌合させた状態で、前記光ファイバおよび前記融着層をともに加熱することにより、前記融着層および前記光ファイバを融着させる、光モジュールの製造方法。 - 請求項１において、
前記工程（ｃ）において、
前記光素子に含まれる、光を入射および／または出射するための入射口および／または出射口と、前記光ファイバの端面のコア部分とを対向させた状態で、前記融着層の表面と光ファイバの端面とを接合し、該接合部分を融着させる、光モジュールの製造方法。 - 請求項１または２において、
前記工程（ａ）において、前記基体上に前記光素子を複数個設置する、光モジュールの製造方法。 - 請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記工程（ｂ）において、前記凸部および／または凹部をフォトリソグラフィ法により形成する、光モジュールの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000294461A JP3786177B2 (ja) | 2000-09-27 | 2000-09-27 | 光装置、光モジュール、およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000294461A JP3786177B2 (ja) | 2000-09-27 | 2000-09-27 | 光装置、光モジュール、およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002107581A JP2002107581A (ja) | 2002-04-10 |
| JP3786177B2 true JP3786177B2 (ja) | 2006-06-14 |
Family
ID=18777067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000294461A Expired - Fee Related JP3786177B2 (ja) | 2000-09-27 | 2000-09-27 | 光装置、光モジュール、およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3786177B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4193709B2 (ja) | 2004-01-28 | 2008-12-10 | 富士ゼロックス株式会社 | 面発光型半導体レーザを光源に用いた光送信装置 |
| JP4967911B2 (ja) * | 2007-08-03 | 2012-07-04 | セイコーエプソン株式会社 | 光源装置およびその製造方法、プロジェクタ、モニター装置 |
| AU2012218003B2 (en) * | 2011-02-17 | 2015-07-30 | CommScope Connectivity Belgium BV | Portable device for attaching a connector to an optical fiber and method |
-
2000
- 2000-09-27 JP JP2000294461A patent/JP3786177B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002107581A (ja) | 2002-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108027480B (zh) | 纤维到芯片的光耦合器 | |
| JP6029115B2 (ja) | 光デバイス、光コネクタ・アセンブリおよび光接続方法 | |
| US6511235B2 (en) | Integrated surface-emitting optoelectronic module and the method for making the same | |
| JP4043477B2 (ja) | 光伝送モジュール及びその製造方法 | |
| US6256437B1 (en) | Optical device and its production method | |
| TWI624705B (zh) | 包含矽光晶片和耦合器晶片的光學模組 | |
| JP2004085913A (ja) | 光接続装置 | |
| US20100111468A1 (en) | Optical integrated circuit and optical integrated circuit module | |
| JP2009069668A (ja) | 光導波路搭載基板及びその製造方法 | |
| JP2002214460A (ja) | 光導波路デバイスおよびその製造方法 | |
| TW201234066A (en) | Optical interposer | |
| CN101501543A (zh) | 晶片等级的光学组件对准 | |
| US6775441B2 (en) | Optical waveguide connecting structure, optical element mounting structure and optical fiber mounting structure | |
| US7519243B2 (en) | Substrate, substrate adapted for interconnecting optical elements and optical module | |
| JP3786177B2 (ja) | 光装置、光モジュール、およびその製造方法 | |
| US7212711B2 (en) | Fiber optic transceiver module and electronic equipment | |
| JP5244585B2 (ja) | 光伝送基板及びその製造方法並びに光伝送装置 | |
| JP4828015B2 (ja) | 光モジュール作製方法 | |
| JP2004233687A (ja) | 光導波路基板および光モジュール | |
| JP2017142352A (ja) | 光分岐部材及びそれを用いた光デバイス | |
| JP4894579B2 (ja) | レンズ筐体及び光モジュール | |
| TW201634965A (zh) | 光波導和其製造方法、及使用該光波導的光學器件 | |
| JP2004251976A (ja) | 光モジュール | |
| JP2008032931A (ja) | 光結合素子 | |
| JP2006039255A (ja) | 光結合装置及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050207 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050215 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050322 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050907 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050930 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20051104 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051124 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051208 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20051219 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060301 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060314 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090331 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100331 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100331 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110331 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120331 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120331 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130331 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140331 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |