JP4100923B2 - 光モジュール - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システム等に用いられる光モジュールに関するものである。
【０００２】
【背景技術】
光通信において、光の分岐や光スイッチ、波長合分波等の機能を持つ光部品が広く用いられている。光部品は、様々に形成されているが、中でも基板上に光導波路の回路を形成した光導波回路を有する光部品は、その集積性、量産性から期待されている。なお、光導波回路は、従来、シリコンや石英等の基板上に石英系の材料等から成る光導波路の回路を設けて形成していたが、最近では、基板や光導波路の形成領域をポリイミド系の材料を用いた光導波回路も形成されるようになった。
【０００３】
図５、図６は、それぞれ、光導波回路の例を示す図であり、これらの光導波回路は、基板１１上に導波路形成領域１０を形成して成る。
【０００４】
図５は、光導波路の回路として、１×８光分岐導波路回路を形成した光導波回路の構成例を示すものである。図６は、光導波路の回路としてアレイ導波路回折格子の回路を形成した光導波回路の構成例を示す。アレイ導波路回折格子は、波長多重通信用として用いられており、その回路構成も様々なものが提案されている。
【０００５】
図５に示すように、１×８光分岐導波路回路は１本の光入力導波路１２と８本の光出力導波路１６とを有しており、光入力導波路１２と光出力導波路１６との間に複数の分岐部１７を有している。
【０００６】
また、図６に示すように、アレイ導波路回折格子の回路は、少なくとも１本の光入力導波路１２と、該光入力導波路１２の出力端に接続された第１のスラブ導波路１３と、該第１のスラブ導波路１３の出力端に接続されたアレイ導波路１４と、該アレイ導波路１４の出力端に接続された第２のスラブ導波路１５と、該第２のスラブ導波路１５の出力端に接続されて複数並設された光出力導波路１６を有している。
【０００７】
前記アレイ導波路１４は、第１のスラブ導波路１３から導出された光を伝搬するものであり、複数のチャンネル導波路１４ａを並設して形成されており、隣り合うチャンネル導波路１４ａの長さは互いに設定量（ΔＬ）異なっている。
【０００８】
なお、光出力導波路１６は、例えばアレイ導波路回折格子によって分波あるいは合波される互いに異なる波長の信号光の数に対応させて設けられるものであり、アレイ導波路１４を構成するチャンネル導波路１４ａは、通常、例えば１００本といったように多数設けられる。ただし、図６においては、図の簡略化のために、これらのチャンネル導波路１４ａ、光出力導波路１６および光入力導波路１２の各々の本数を簡略的に示してある。
【０００９】
アレイ導波路回折格子の回路において、例えば図６に示すように、１本の光入力導波路１２に波長多重光が導入されると、この波長多重光は光入力導波路１２を通って第１のスラブ導波路１３に導入され、その回折効果によって広がってアレイ導波路１４に入力し、アレイ導波路１４を伝搬する。
【００１０】
このアレイ導波路１４を伝搬した光は、第２のスラブ導波路１５に達し、さらに、光出力導波路１６に集光されて出力されるが、アレイ導波路１４の全てのチャンネル導波路１４ａの長さが互いに異なることから、アレイ導波路１４を伝搬した後に個々の光の位相にずれが生じ、このずれ量に応じて集束光の波面が傾き、この傾き角度により集光する位置が決まる。したがって、異なる光出力導波路１６から、それぞれ異なる波長の光を出力することができる。
【００１１】
例えば図７に示すように、上記アレイ導波路回折格子の回路や光分岐導波路回路を備えた光導波回路を有する光部品１は、パッケージ２内に収容され、光モジュールとして用いられる。なお、同図の（ａ）は光モジュールの斜視図、同図の（ｂ）は光モジュールをその上部から内部を透かして見た図、同図の（ｃ）は同図の（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
【００１２】
同図に示す光モジュールは、光部品１の一端側に接続された第１光ファイバ３（３ａ）と、光部品１の他端側に接続された第２光ファイバ３（３ｂ）とを有している。これらの光ファイバ３（３ａ，３ｂ）は、それぞれ、一端側が光部品１に接続され、他端側がパッケージ２からパッケージ外部に引き出されている。光ファイバ３（３ａ，３ｂ）は、パッケージ２に接着剤２３により固定されている。
【００１３】
第１、第２光ファイバ３ａ，３ｂは、それぞれ、例えば複数の光ファイバを並列配設して成る光ファイバテープにより形成されており、光ファイバテープの接続端面には光ファイバアレイ２１が設けられている。第１、第２光ファイバ３ａ，３ｂと光部品１との接続、すなわち、光ファイバアレイ２１と光部品１との接続は接着剤を用いた接着剤固定により行なわれている。
【００１４】
また、光部品１の接続端面にはチップ上板２０が貼り付けられ、光部品１と第１、第２光ファイバ３ａ，３ｂのそれぞれの端部の光ファイバアレイ２１との接続をより安定なものとしている。
【００１５】
パッケージ２はパッケージ本体２ａと蓋部２ｂを有している。パッケージ２は、主に、アルミニウムやステンレス等の金属やプラスチックにより形成されており、パッケージ２内に光部品１および光部品１と光ファイバ３（３ａ，３ｂ）との接続部を収容することにより、これらを保護している。
【００１６】
光モジュールは、例えば０℃〜７０℃といった温度範囲で使用されることを前提とするため、その温度範囲内で特性が変化しないことが要求されている。そのため、アレイ導波路回折格子をはじめとし、温度変化が光学特性に大きな影響を与える光部品１に関しては、温度調節が必要となる。
【００１７】
そこで、図７に示すような光モジュールにおいて、パッケージ２内にヒーター等の温度調節素子（図示せず）を設け、光部品１を例えば７０〜８０℃といった一定の値に加熱保持する方式を適用した構成が使用されている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような光モジュールには、パッケージサイズを小さくする（特に、その厚みを小さくする）ことと、温度調節素子の消費電力をできるだけ小さくすることが求められている。例えば使用温度範囲内において、温度調節素子の最大消費電力を５Ｗ以下にすることが求められている。
【００１９】
しかしながら、従来の光モジュールにおいて、その厚みが小さく、かつ、温度調節素子を有してその消費電力が小さい光モジュールは提案されていなかった。
【００２０】
そこで、本発明者は、上記光モジュールの構成を検討し、まず、光モジュールのパッケージ２を、熱伝導率が小さいポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂により形成することを試みた。つまり、この構成により、ヒーター等の温度調節素子によって加熱される光部品１の熱がパッケージ２からパッケージ外部に放出される割合を小さくし、温度調節素子の消費電力を小さくすることを考えた。
【００２１】
しかしながら、ポリエチレンテレフタレート樹脂により形成したパッケージ２を有する光モジュールは、湿熱環境下におくと、パッケージ２の劣化が生じ、パッケージ２内の光部品１の特性に影響を与えることが分かった。
【００２２】
例えば、図７に示す構成の光モジュールにおいて、温度８５℃、湿度８５％の環境下で２０００時間さらした結果、表１に示すように、２０００時間経過後にはパッケージ２にひび割れが発生した。
【００２３】
【表１】
【００２４】
また、表１に示すように、パッケージ２をＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）樹脂、ポリアセタール樹脂、紙ベークライトにより形成した場合も、同様に、温度８５℃、湿度８５％の環境下で２０００時間さらした結果、２０００時間経過後にはいずれのパッケージ２もひび割れが発生した。
【００２５】
このように、湿熱環境下においてパッケージ２にひび割れが生じると、パッケージ２内の光部品１の特性劣化が生じることになるため、非常に問題である。
【００２６】
本発明は上記従来の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、耐吸湿性に優れ、消費電力が小さい小型の光モジュールを提供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明は、パッケージ本体とその蓋部とにより構成されたパッケージと、該パッケージ内に収容された光部品とを有し、前記パッケージ本体の底壁の内面と前記蓋部の内面のそれぞれ対向する位置から光部品保持部がパッケージ内に向けて突出形成され、前記光部品は前記それぞれ対向し合うパッケージ本体側の光部品保持部と蓋部側の光部品保持部とによって挟まれて保持されており、前記パッケージは吸水率が０．０２４％以下の低吸水プラスチックにより形成されている構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２８】
なお、ここで述べる吸水率は、試験規格をＡＳＴＭ Ｄ５７０として測定される値であり、プラスチックのサンプルを２３℃、２４時間浸漬したときの値である。
【００２９】
また、第２の発明は、上記第１の発明の構成に加え、前記低吸水プラスチックの熱伝導率を０．６６Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下とした構成をもって課題を解決する手段としている。
【００３０】
さらに、第３の発明は、上記第１または第２の発明の構成に加え、前記低吸水プラスチックの主成分をポリフェニレンサルファイド樹脂とした構成をもって課題を解決する手段としている。
【００３１】
さらに、第４の発明は、上記第１または第２または第３の発明の構成に加え、前記光部品の温度を調節する温度調節素子を有する構成をもって課題を解決する手段としている。
【００３２】
さらに、第５の発明は、上記第１乃至第４のいずれか一つの発明の構成に加え、前記光部品は基板上に光導波路の回路を形成した光導波路回路を有する構成をもって課題を解決する手段としている。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、本実施形態例の説明において、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略または簡略化する。
【００３４】
図１の（ａ）〜（ｃ）には、本発明に係る光モジュールの一実施形態例の要部構成が示されている。同図の（ａ）は、本実施形態例の光モジュールを、上部から内部を透かして見た図である。同図の（ｂ）は図１の（ａ）のＡ−Ａ断面図、同図の（ｃ）は図１の（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００３５】
これらの図に示すように、本実施形態例の光モジュールは、パッケージ２と、該パッケージ２内に固定されずに収容された光部品１を有している。光部品１は、図６に示したような、基板１１上にアレイ導波路回折格子の回路を形成した光導波路回路である。
【００３６】
本実施形態例は、パッケージ２の少なくとも一部（ここでは全部）を、吸水率が０．０２４％以下の低吸水プラスチックにより形成されていることを特徴とする。本実施形態例に適用されている低吸水プラスチックの主成分はポリフェニレンサルファイド樹脂であり、本実施形態例に適用しているポリフェニレンサルファイド樹脂の吸水率は０．０１％である。
【００３７】
なお、この吸水率の値は、試験規格をＡＳＴＭ Ｄ５７０として測定される値であり、一般に、ポリフェニレンサルファイド樹脂の吸水率は０．００５〜０．０２４％である。
【００３８】
また、本実施形態例で適用しているポリフェニレンサルファイド樹脂の熱伝導率は０．２７Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、０．６６Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の熱伝導率を有する。この熱伝導率の値は、試験規格をＡＳＴＭ Ｃ１７７として測定された値であり、一般に、ポリフェニレンサルファイド樹脂の熱伝導率は０．２７〜０．６６Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。
【００３９】
図１に示すように、光部品１の基板側の面には、そのほぼ中央に、光部品１の温度を調節する温度調節素子５が設けられており、温度調節素子５は光部品１と直接接合されている。また、光部品１の表面側には測温体４０が設けられて接着固定されている。これらの温度調節素子５や測温体４０を設けることにより、本実施形態例は、光部品１を例えば７０〜８０℃といった一定温度に保つことができる。
【００４０】
温度調節素子５は、シリコンラバーヒーターにより形成されており、その電気抵抗値は３Ω、サイズは３０ｍｍ×２０ｍｍ×２ｍｍである。測温体４０は白金抵抗素子であり、０℃における電気抵抗値が１００Ω、サイズは１．６ｍｍ×３．２ｍｍ×１．０ｍｍである。また、パッケージ２のサイズは、１２７×５８×１２ｍｍである。
【００４１】
パッケージ２内には光部品保持部７が設けられており、図１の（ｃ）に示すように、光部品保持部７はパッケージ２の内壁側から光部品１のエッジ部側に向けて突出形成されている。これらの光部品保持部７の突出先端側がそれぞれ、同図に示すＣ部で、光部品１のエッジ部に線接触している（Ｃ部において、紙面に垂直な線で接触している）。光部品保持部７は、ポリフェニレンサルファイド樹脂の部材により形成されている。
【００４２】
光部品１は光部品保持部７により上下両側から支持される態様で保持されており、光部品１の表面（図１（ｂ）、（ｃ）における光部品１の上側の面）とパッケージ２の蓋部２ｂとの間隔は２ｍｍ、光部品１の基板側の面（図１（ｂ）、（ｃ）における光部品１の下側の面）とパッケージ本体２ａとの間隔は２ｍｍである。
【００４３】
図２の（ａ）は、光部品保持部７による光部品１の保持形態を斜視図により示す図であり、この図に示すように、それぞれ光部品保持部７は斜面９を有するブロック形状の保持部材８（８ａ〜８ｈ）により形成されている。なお、図２の（ｂ）には、１つの保持部材８の斜視図が示されており、このように、保持部材８は７面体である。
【００４４】
図２の（ａ）に示す、保持部材８（８ａ〜８ｄ）の上面１８はパッケージ２（同図には図示せず）の蓋部２ｂの内壁に接着固定され、保持部材８（８ｅ〜８ｈ）の底面１９はパッケージ２のパッケージ本体２ａの内壁に接着固定されている。
【００４５】
そして、それぞれの保持部材８（８ａ〜８ｈ）はパッケージ２の内壁側から光部品１のエッジ部側に向けて突出形成され、前記上面１８および底面１９の反対側に形成された斜面９が、チップ上板２０を含む光部品１のエッジ部に線接触している。この線接触領域は、図２の（ｃ）の太線で示す領域Ｃであり、接触線長は５ｍｍである。
【００４６】
光部品１には、少なくとも１本（ここでは２本）の光ファイバ３（３ａ，３ｂ）の一端側が接続されており、これらの光ファイバ３（３ａ，３ｂ）の他端側は前記パッケージ２からパッケージ外部に引き出されている。
【００４７】
第１光ファイバ３ａは光部品１の一端側に接続され、第２光ファイバ３ｂは光部品１の他端側に接続されており、第１光ファイバ３ａがパッケージ２の一端側から引き出され、第２光ファイバ３ｂがパッケージ２の他端側から引き出されている。第１、第２光ファイバ３（３ａ，３ｂ）は、それぞれ、８本の光ファイバ心線を並列配設して成る光ファイバテープである。
【００４８】
パッケージ２の光ファイバ引き出し領域にはパッケージ２に抜け止め状態で光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）が配置されている。光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）は、いずれも図３に示す形状を有している。光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）とパッケージ２とは、Ｘ方向、Ｙ方向にそれぞれ若干の間隔を介して配置されている。
【００４９】
前記光ファイバ３（３ａ，３ｂ）は、それぞれ、光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）に挿通され、接着剤２３により固定されている。図１の（ｂ）に示すように、接着剤２３は光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）の長手方向のほぼ全領域に設けられているが、接着剤２３は光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）の長手方向の一部に設けられていてもよい。第１光ファイバ３ａが第１光ファイバ引き留め部材４ａに固定され、第２光ファイバ３ｂが第２光ファイバ引き留め部材４ｂに固定されている。
【００５０】
第１光ファイバ引き留め部材４（４ａ）と第２光ファイバ引き留め部材４（４ｂ）は、それぞれ光ファイバ長手方向（図のＺ方向）に互いに間隔を介した位置において光ファイバ長手方向と交わる方向に張り出した第１鍔部４ａ１，４ｂ１と第２鍔部４ａ２，４ｂ２とを有し、これら第１鍔部４ａ１，４ｂ１と第２鍔部４ａ２，４ｂ２とによって前記パッケージ２の光ファイバ引き出し領域の壁を両側から間隔を介して挟む態様と成している。
【００５１】
上記構成によって、本実施形態例では、光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）と前記パッケージ２とが光ファイバ長手方向に相対移動可能と成し、かつ、前記の如く、光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）がパッケージ２に抜け止め状態で配置されている。
【００５２】
第１光ファイバ引き留め部材４（４ａ）と第２光ファイバ引き留め部材４（４ｂ）には、第１鍔部４ａ１，４ｂ１にそれぞれ隣接して光ファイバ引き出し部４ａ３，４ｂ３が設けられ、光ファイバ引き出し部４ａ３は接着剤によって第１鍔部４ａ１に固定され、光ファイバ引き出し部４ｂ３は接着剤によって第１鍔部４ｂ１に固定されている。
【００５３】
光ファイバ引き出し部４ａ３，４ｂ３はバイトン（ゴム）により形成されており、第１、第２光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）の光ファイバ引き出し部４ａ３，４ｂ３を除く部分は、ポリフェニレンサルファイド樹脂により形成されている。
【００５４】
第１鍔部４ａ１，４ｂ１はパッケージ２の外部に、第２鍔部４ａ２，４ｂ２はパッケージ２の内部にそれぞれ配置されている。第１光ファイバ引き留め部材４ａの第１鍔部４ａ１とパッケージ２との間隔はｄ１、第１光ファイバ引き留め部材４ａの第２鍔部４ａ２とパッケージ２との間隔はｄ２、第２光ファイバ引き留め部材４ｂの第２鍔部４ｂ２とパッケージ２との間隔はｄ３、第２光ファイバ引き留め部材４ｂの第１鍔部４ｂ１とパッケージ２との間隔はｄ４である。
【００５５】
上記間隔ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４の値は、いずれも変数であり、これらの間隔の関係は、ｄ１>ｄ３、かつ、ｄ４>ｄ２と成している。なお、光モジュール作製時において、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４の値はそれぞれ、０．５ｍｍ、０．５ｍｍ、０、１．０ｍｍとしており、第１、第２光ファイバ引き留め部材４ａ，４ｂの移動可能距離は０．５ｍｍである。
【００５６】
本実施形態例において、光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）とパッケージ２との間隔を上記のように形成することによって、光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）とパッケージ２との相対移動範囲が、光ファイバ３（３ａ，３ｂ）に引っ張り応力を加えたときに該引っ張り応力が光部品１および光部品１と光ファイバ３（３ａ，３ｂ）との接続部に付与されることを抑制できる範囲と成している。
【００５７】
また、本実施形態例では、光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）とパッケージ２との間隔を上記のように形成することにより、光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）とパッケージ２との相対移動範囲が、使用温度範囲内の温度変化に伴うパッケージ２の熱伸縮によるパッケージ２と光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）との相対変位量より大きく形成されている。
【００５８】
なお、光ファイバ３（３ａ，３ｂ）のパッケージ２からの引き出し部において、上記のように、光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）を設け、この光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）とパッケージ２との間隔を上記のように形成する構成は、本出願人が以前に提案した特願２００１−３０６５２４（未だ公開になっていない）に記載されている。
【００５９】
また、上記構成による作用、効果は、この提案に詳細に記載されている通りであり、本明細書においては、上記光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）の配設構成による作用、効果の説明は省略する。
【００６０】
本実施形態例は、以上のように構成されており、本発明者は、本実施形態例の構成を提案するに当たり、従来の光モジュールにおいて、光モジュールを高温高湿雰囲気下においたときにパッケージ２のひび割れ等の劣化が生じる理由を以下のように考察した。つまり、上記パッケージ２の劣化は、表１に示すように、パッケージ２の形成材料の吸水率が高く、パッケージ２が湿熱環境下において、多量に吸水してしまったために生じたと考えた。
【００６１】
したがって、たとえ上記のような厳しい湿熱環境下でもパッケージ２にひび割れ等が生じることのない、耐環境特性に優れた光モジュールを提案するために、パッケージ２の形成材料を様々に検討し、パッケージ２を、吸水率が小さいポリフェニレンサルファイド樹脂により形成することにした。
【００６２】
本実施形態例は、上記のように、パッケージ２を、吸水率が０．０２４％以下（ここでは０．０１％）のポリフェニレンサルファイド樹脂により形成したので、たとえ湿熱環境下においても、吸水によりひび割れが生じることはなく、長期信頼性の高い光モジュールとすることができる。
【００６３】
実際に、温度８５℃、湿度８５％の非常に厳しい環境下に本実施形態例の光モジュールを放置したが、２０００時間後も５０００時間後も、ひび割れが生じることはなく、パッケージ２内の光部品の光学特性も非常に安定していた。
【００６４】
また、本実施形態例では、パッケージ２を形成しているポリフェニレンサルファイド樹脂の熱伝導率は０．２７Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、非常に熱伝導率が小さいので、温度調節素子５により加熱した光部品１の熱が光部品１からパッケージ２側へ伝導する割合を小さくすることができる。したがって、本実施形態例は、光部品１を効率的に加熱保温することができ、温度調節素子５の消費電力を小さくすることができる。
【００６５】
さらに、本実施形態例によれば、光部品保持部７は、光部品１と線接触で光部品１を保持しているので、光部品１からパッケージ２側への熱伝導をより一層小さくすることができる。したがって、光部品１を効率的に加熱保温することができ、温度調節素子５の消費電力をより一層小さくすることができる。
【００６６】
さらに、本実施形態例によれば、光部品保持部７は光部品１の四隅のエッジ部に線接触しているので、光部品保持部７と光部品１との接触部を温度調節素子５による加熱部中心から遠ざけることができ、より一層低消費電力化を可能としている。
【００６７】
実際に、本発明者が、環境温度０℃の雰囲気下に本実施形態例の光モジュールを配置し、温度調節素子５の設定温度を８０℃としてその消費電力を測定したところ、３．８２Ｗであり、システム側からの要求である消費電力５Ｗ以下を達成できた。なお、本実施形態例の光モジュールの使用温度範囲は０℃〜７０℃であり、温度調節素子５によって調節する光部品１の設定温度は７０℃〜８０℃である。
【００６８】
図４には、光モジュールの温度特性を向上させるための参考例が示されている。この参考例は上記実施形態例とほぼ同様に構成されており、この参考例が上記実施形態例と異なる特徴的なことは、温度調節素子をペルチェモジュールとし、パッケージ本体２ａをアルミニウムにより形成したことである。
【００６９】
光モジュールの使用温度範囲を０〜７０℃とすると、ペルチェモジュールは、光部品１の温度を４０〜５０℃に保つように制御することが一般的である。したがって、ペルチェモジュールは使用温度範囲内で光部品１を冷却することもあり、この冷却時の冷却効率を考慮してこの参考例ではパッケージ本体２ａをアルミニウムにより形成した。
【００７０】
つまり、ペルチェモジュールの温度調節素子５は、その表面側が均熱板２２を介して光部品１の基板側に貼り付けられており、温度調節素子５の裏面はパッケージ本体２ａに貼り付けられている。温度調節素子５によって光部品１を冷却するときに温度調節素子５の裏面側に発生する熱は、高熱伝導性のアルミニウムのパッケージ本体２ａを通って効率良く放熱される。
【００７１】
また、温度調節素子５によって光部品１を加熱する際の熱がパッケージ２内から逃げにくいように、パッケージ２の蓋部２ｂは上記実施形態例と同様に、熱伝導率が小さいポリフェニレンサルファイド樹脂により形成した。
【００７２】
この参考例は以上のように構成されており、この参考例も上記実施形態例と同様の効果を奏することができる。実際に、温度８５℃、湿度８５％の非常に厳しい環境下にこの参考例の光モジュールを放置したが、２０００時間後も５０００時間後も、ひび割れが生じることはなく、パッケージ２内の光部品の光学特性も非常に安定していた。
【００７３】
また、この参考例もパッケージ２の蓋部２ｂを熱伝導率が小さいポリフェニレンサルファイド樹脂により形成したので、上記実施形態例と同様に、温度調節素子５の消費電力を小さくすることができる。
【００７４】
なお、本発明は上記実施形態例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記実施形態例では、パッケージ２をポリフェニレンサルファイド樹脂により形成したが、本発明は、これを、吸水率が０．０２４％以下の低吸水プラスチックにより形成すればよい。
【００７５】
例えば、本発明の光モジュールは、パッケージ２を、ポリフェニレンサルファイド樹脂を主成分とし、フィラー等が混合された樹脂により形成してもよい。
【００７６】
なお、低吸水プラスチックの熱伝導率は特に限定されるものでなく適宜設定されるものであるが、パッケージ２を熱伝導率が小さい樹脂（例えばポリフェニレンサルファイド樹脂）を主成分とする低吸水性プラスチックにより形成すると、温度調節素子５の消費電力を小さくできる。
【００７８】
さらに、上記実施形態例では、光ファイバ３（３ａ，３ｂ）のパッケージ２からの引き出し部に、図３に示したような構成の光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）を設けたが、光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）の構成は特に限定されるものでなく適宜設定されるものである。また、光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）を省略し、光ファイバ３（３ａ，３ｂ）をパッケージ２に固定する構成としてもよい。
【００７９】
さらに、上記実施形態例では、光部品１の両端側に光ファイバ３（３ａ，３ｂ）を接続したが、光部品１の一端側にのみ光ファイバ３を接続してもよい。
【００８０】
さらに、上記実施形態例では、光ファイバ３（３ａ，３ｂ）は光ファイバテープとしたが、本発明の光モジュールに適用される光ファイバは１本の光ファイバとしてもよい。
【００８１】
さらに、上記実施形態例では、光部品１は、アレイ導波路回折格子の回路を有する光導波路回路の光部品１としたが、本発明の光モジュールに適用される光部品は特に限定されるものではなく適宜設定されるものであり、例えば１×８光導波路回路を有する光導波路回路としてもよい。
【００８２】
また、光導波路回路以外の光部品を適用して光モジュールを形成してもよい。光部品の例としては、光ファイバ型カプラ、光ファイバグレーティング、といった光ファイバを主とした光部品、光学結晶、多層膜フィルタを用いた光部品等がある。
【００８３】
さらに、上記実施形態例では、温度調節素子５はヒーターを有する構成としたが、温度調節素子５の構成は、特に限定されるものでなく適宜設定されるものである。
【００８４】
【発明の効果】
本発明によれば、パッケージは吸水率が０．０２４％以下の低吸水プラスチックにより形成されているので、たとえ光モジュールを高温高湿雰囲気下においても、吸水によるパッケージの劣化が生じることを抑制でき、パッケージ内の光部品の特性劣化を抑制できる。
【００８５】
また、本発明において、低吸水プラスチックの熱伝導率を０．６６Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下とした構成によれば、光部品からパッケージを通って熱がパッケージ外に伝導する割合を抑制できるので、パッケージ内の保温性を良好にし、光部品の温度調節を効率的に行うことができる。
【００８６】
さらに、本発明において、低吸水プラスチックの主成分をポリフェニレンサルファイド樹脂とした構成によれば、上記効果を確実に発揮できる光部品を容易に構成することができる。
【００８７】
さらに、本発明において、光部品の温度を調節する温度調節素子を有する構成によれば、上記効果によって、温度調節素子により、小さい消費電力で光部品の温度を調節することができ、例えば光部品が温度に依存して特性が変化する光部品であっても、その特性を維持することができる。
【００８８】
さらに、本発明において、光部品は基板上に光導波路の回路を形成した光導波路回路を有する構成によれば、光導波路回路に形成する様々な回路構成を適宜設定することにより、光の分岐、合分波等、様々な機能を有する光モジュールを正確に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る光モジュールの一実施形態例を示す要部構成図である。
【図２】 上記実施形態例の光モジュールにおける光部品保持部と、その光部品保持形態の説明図である。
【図３】 上記実施形態例の光モジュールに適用されている光ファイバ引き留め部材を示す説明図である。
【図４】 光モジュールの温度特性を向上させるための参考例の要部構成を断面図により示す説明図である。
【図５】 １×８光導波路回路を有する光導波路回路の例を示す説明図である。
【図６】 アレイ導波路回折格子の回路を有する光導波路回路の例を示す説明図である。
【図７】 従来の光モジュールの構成例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 光部品
２ パッケージ
２ａ パッケージ本体
２ｂ 蓋部
３ 光ファイバ
３ａ 第１光ファイバ
３ｂ 第２光ファイバ
４ 光ファイバ引き留め部材
５ 温度調節素子
７ 光部品保持部
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システム等に用いられる光モジュールに関するものである。
【０００２】
【背景技術】
光通信において、光の分岐や光スイッチ、波長合分波等の機能を持つ光部品が広く用いられている。光部品は、様々に形成されているが、中でも基板上に光導波路の回路を形成した光導波回路を有する光部品は、その集積性、量産性から期待されている。なお、光導波回路は、従来、シリコンや石英等の基板上に石英系の材料等から成る光導波路の回路を設けて形成していたが、最近では、基板や光導波路の形成領域をポリイミド系の材料を用いた光導波回路も形成されるようになった。
【０００３】
図５、図６は、それぞれ、光導波回路の例を示す図であり、これらの光導波回路は、基板１１上に導波路形成領域１０を形成して成る。
【０００４】
図５は、光導波路の回路として、１×８光分岐導波路回路を形成した光導波回路の構成例を示すものである。図６は、光導波路の回路としてアレイ導波路回折格子の回路を形成した光導波回路の構成例を示す。アレイ導波路回折格子は、波長多重通信用として用いられており、その回路構成も様々なものが提案されている。
【０００５】
図５に示すように、１×８光分岐導波路回路は１本の光入力導波路１２と８本の光出力導波路１６とを有しており、光入力導波路１２と光出力導波路１６との間に複数の分岐部１７を有している。
【０００６】
また、図６に示すように、アレイ導波路回折格子の回路は、少なくとも１本の光入力導波路１２と、該光入力導波路１２の出力端に接続された第１のスラブ導波路１３と、該第１のスラブ導波路１３の出力端に接続されたアレイ導波路１４と、該アレイ導波路１４の出力端に接続された第２のスラブ導波路１５と、該第２のスラブ導波路１５の出力端に接続されて複数並設された光出力導波路１６を有している。
【０００７】
前記アレイ導波路１４は、第１のスラブ導波路１３から導出された光を伝搬するものであり、複数のチャンネル導波路１４ａを並設して形成されており、隣り合うチャンネル導波路１４ａの長さは互いに設定量（ΔＬ）異なっている。
【０００８】
なお、光出力導波路１６は、例えばアレイ導波路回折格子によって分波あるいは合波される互いに異なる波長の信号光の数に対応させて設けられるものであり、アレイ導波路１４を構成するチャンネル導波路１４ａは、通常、例えば１００本といったように多数設けられる。ただし、図６においては、図の簡略化のために、これらのチャンネル導波路１４ａ、光出力導波路１６および光入力導波路１２の各々の本数を簡略的に示してある。
【０００９】
アレイ導波路回折格子の回路において、例えば図６に示すように、１本の光入力導波路１２に波長多重光が導入されると、この波長多重光は光入力導波路１２を通って第１のスラブ導波路１３に導入され、その回折効果によって広がってアレイ導波路１４に入力し、アレイ導波路１４を伝搬する。
【００１０】
このアレイ導波路１４を伝搬した光は、第２のスラブ導波路１５に達し、さらに、光出力導波路１６に集光されて出力されるが、アレイ導波路１４の全てのチャンネル導波路１４ａの長さが互いに異なることから、アレイ導波路１４を伝搬した後に個々の光の位相にずれが生じ、このずれ量に応じて集束光の波面が傾き、この傾き角度により集光する位置が決まる。したがって、異なる光出力導波路１６から、それぞれ異なる波長の光を出力することができる。
【００１１】
例えば図７に示すように、上記アレイ導波路回折格子の回路や光分岐導波路回路を備えた光導波回路を有する光部品１は、パッケージ２内に収容され、光モジュールとして用いられる。なお、同図の（ａ）は光モジュールの斜視図、同図の（ｂ）は光モジュールをその上部から内部を透かして見た図、同図の（ｃ）は同図の（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
【００１２】
同図に示す光モジュールは、光部品１の一端側に接続された第１光ファイバ３（３ａ）と、光部品１の他端側に接続された第２光ファイバ３（３ｂ）とを有している。これらの光ファイバ３（３ａ，３ｂ）は、それぞれ、一端側が光部品１に接続され、他端側がパッケージ２からパッケージ外部に引き出されている。光ファイバ３（３ａ，３ｂ）は、パッケージ２に接着剤２３により固定されている。
【００１３】
第１、第２光ファイバ３ａ，３ｂは、それぞれ、例えば複数の光ファイバを並列配設して成る光ファイバテープにより形成されており、光ファイバテープの接続端面には光ファイバアレイ２１が設けられている。第１、第２光ファイバ３ａ，３ｂと光部品１との接続、すなわち、光ファイバアレイ２１と光部品１との接続は接着剤を用いた接着剤固定により行なわれている。
【００１４】
また、光部品１の接続端面にはチップ上板２０が貼り付けられ、光部品１と第１、第２光ファイバ３ａ，３ｂのそれぞれの端部の光ファイバアレイ２１との接続をより安定なものとしている。
【００１５】
パッケージ２はパッケージ本体２ａと蓋部２ｂを有している。パッケージ２は、主に、アルミニウムやステンレス等の金属やプラスチックにより形成されており、パッケージ２内に光部品１および光部品１と光ファイバ３（３ａ，３ｂ）との接続部を収容することにより、これらを保護している。
【００１６】
光モジュールは、例えば０℃〜７０℃といった温度範囲で使用されることを前提とするため、その温度範囲内で特性が変化しないことが要求されている。そのため、アレイ導波路回折格子をはじめとし、温度変化が光学特性に大きな影響を与える光部品１に関しては、温度調節が必要となる。
【００１７】
そこで、図７に示すような光モジュールにおいて、パッケージ２内にヒーター等の温度調節素子（図示せず）を設け、光部品１を例えば７０〜８０℃といった一定の値に加熱保持する方式を適用した構成が使用されている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような光モジュールには、パッケージサイズを小さくする（特に、その厚みを小さくする）ことと、温度調節素子の消費電力をできるだけ小さくすることが求められている。例えば使用温度範囲内において、温度調節素子の最大消費電力を５Ｗ以下にすることが求められている。
【００１９】
しかしながら、従来の光モジュールにおいて、その厚みが小さく、かつ、温度調節素子を有してその消費電力が小さい光モジュールは提案されていなかった。
【００２０】
そこで、本発明者は、上記光モジュールの構成を検討し、まず、光モジュールのパッケージ２を、熱伝導率が小さいポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂により形成することを試みた。つまり、この構成により、ヒーター等の温度調節素子によって加熱される光部品１の熱がパッケージ２からパッケージ外部に放出される割合を小さくし、温度調節素子の消費電力を小さくすることを考えた。
【００２１】
しかしながら、ポリエチレンテレフタレート樹脂により形成したパッケージ２を有する光モジュールは、湿熱環境下におくと、パッケージ２の劣化が生じ、パッケージ２内の光部品１の特性に影響を与えることが分かった。
【００２２】
例えば、図７に示す構成の光モジュールにおいて、温度８５℃、湿度８５％の環境下で２０００時間さらした結果、表１に示すように、２０００時間経過後にはパッケージ２にひび割れが発生した。
【００２３】
【表１】
また、表１に示すように、パッケージ２をＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）樹脂、ポリアセタール樹脂、紙ベークライトにより形成した場合も、同様に、温度８５℃、湿度８５％の環境下で２０００時間さらした結果、２０００時間経過後にはいずれのパッケージ２もひび割れが発生した。
【００２５】
このように、湿熱環境下においてパッケージ２にひび割れが生じると、パッケージ２内の光部品１の特性劣化が生じることになるため、非常に問題である。
【００２６】
本発明は上記従来の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、耐吸湿性に優れ、消費電力が小さい小型の光モジュールを提供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明は、パッケージ本体とその蓋部とにより構成されたパッケージと、該パッケージ内に収容された光部品とを有し、前記パッケージ本体の底壁の内面と前記蓋部の内面のそれぞれ対向する位置から光部品保持部がパッケージ内に向けて突出形成され、前記光部品は前記それぞれ対向し合うパッケージ本体側の光部品保持部と蓋部側の光部品保持部とによって挟まれて保持されており、前記パッケージは吸水率が０．０２４％以下の低吸水プラスチックにより形成されている構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２８】
なお、ここで述べる吸水率は、試験規格をＡＳＴＭ Ｄ５７０として測定される値であり、プラスチックのサンプルを２３℃、２４時間浸漬したときの値である。
【００２９】
また、第２の発明は、上記第１の発明の構成に加え、前記低吸水プラスチックの熱伝導率を０．６６Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下とした構成をもって課題を解決する手段としている。
【００３０】
さらに、第３の発明は、上記第１または第２の発明の構成に加え、前記低吸水プラスチックの主成分をポリフェニレンサルファイド樹脂とした構成をもって課題を解決する手段としている。
【００３１】
さらに、第４の発明は、上記第１または第２または第３の発明の構成に加え、前記光部品の温度を調節する温度調節素子を有する構成をもって課題を解決する手段としている。
【００３２】
さらに、第５の発明は、上記第１乃至第４のいずれか一つの発明の構成に加え、前記光部品は基板上に光導波路の回路を形成した光導波路回路を有する構成をもって課題を解決する手段としている。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、本実施形態例の説明において、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略または簡略化する。
【００３４】
図１の（ａ）〜（ｃ）には、本発明に係る光モジュールの一実施形態例の要部構成が示されている。同図の（ａ）は、本実施形態例の光モジュールを、上部から内部を透かして見た図である。同図の（ｂ）は図１の（ａ）のＡ−Ａ断面図、同図の（ｃ）は図１の（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００３５】
これらの図に示すように、本実施形態例の光モジュールは、パッケージ２と、該パッケージ２内に固定されずに収容された光部品１を有している。光部品１は、図６に示したような、基板１１上にアレイ導波路回折格子の回路を形成した光導波路回路である。
【００３６】
本実施形態例は、パッケージ２の少なくとも一部（ここでは全部）を、吸水率が０．０２４％以下の低吸水プラスチックにより形成されていることを特徴とする。本実施形態例に適用されている低吸水プラスチックの主成分はポリフェニレンサルファイド樹脂であり、本実施形態例に適用しているポリフェニレンサルファイド樹脂の吸水率は０．０１％である。
【００３７】
なお、この吸水率の値は、試験規格をＡＳＴＭ Ｄ５７０として測定される値であり、一般に、ポリフェニレンサルファイド樹脂の吸水率は０．００５〜０．０２４％である。
【００３８】
また、本実施形態例で適用しているポリフェニレンサルファイド樹脂の熱伝導率は０．２７Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、０．６６Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の熱伝導率を有する。この熱伝導率の値は、試験規格をＡＳＴＭ Ｃ１７７として測定された値であり、一般に、ポリフェニレンサルファイド樹脂の熱伝導率は０．２７〜０．６６Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。
【００３９】
図１に示すように、光部品１の基板側の面には、そのほぼ中央に、光部品１の温度を調節する温度調節素子５が設けられており、温度調節素子５は光部品１と直接接合されている。また、光部品１の表面側には測温体４０が設けられて接着固定されている。これらの温度調節素子５や測温体４０を設けることにより、本実施形態例は、光部品１を例えば７０〜８０℃といった一定温度に保つことができる。
【００４０】
温度調節素子５は、シリコンラバーヒーターにより形成されており、その電気抵抗値は３Ω、サイズは３０ｍｍ×２０ｍｍ×２ｍｍである。測温体４０は白金抵抗素子であり、０℃における電気抵抗値が１００Ω、サイズは１．６ｍｍ×３．２ｍｍ×１．０ｍｍである。また、パッケージ２のサイズは、１２７×５８×１２ｍｍである。
【００４１】
パッケージ２内には光部品保持部７が設けられており、図１の（ｃ）に示すように、光部品保持部７はパッケージ２の内壁側から光部品１のエッジ部側に向けて突出形成されている。これらの光部品保持部７の突出先端側がそれぞれ、同図に示すＣ部で、光部品１のエッジ部に線接触している（Ｃ部において、紙面に垂直な線で接触している）。光部品保持部７は、ポリフェニレンサルファイド樹脂の部材により形成されている。
【００４２】
光部品１は光部品保持部７により上下両側から支持される態様で保持されており、光部品１の表面（図１（ｂ）、（ｃ）における光部品１の上側の面）とパッケージ２の蓋部２ｂとの間隔は２ｍｍ、光部品１の基板側の面（図１（ｂ）、（ｃ）における光部品１の下側の面）とパッケージ本体２ａとの間隔は２ｍｍである。
【００４３】
図２の（ａ）は、光部品保持部７による光部品１の保持形態を斜視図により示す図であり、この図に示すように、それぞれ光部品保持部７は斜面９を有するブロック形状の保持部材８（８ａ〜８ｈ）により形成されている。なお、図２の（ｂ）には、１つの保持部材８の斜視図が示されており、このように、保持部材８は７面体である。
【００４４】
図２の（ａ）に示す、保持部材８（８ａ〜８ｄ）の上面１８はパッケージ２（同図には図示せず）の蓋部２ｂの内壁に接着固定され、保持部材８（８ｅ〜８ｈ）の底面１９はパッケージ２のパッケージ本体２ａの内壁に接着固定されている。
【００４５】
そして、それぞれの保持部材８（８ａ〜８ｈ）はパッケージ２の内壁側から光部品１のエッジ部側に向けて突出形成され、前記上面１８および底面１９の反対側に形成された斜面９が、チップ上板２０を含む光部品１のエッジ部に線接触している。この線接触領域は、図２の（ｃ）の太線で示す領域Ｃであり、接触線長は５ｍｍである。
【００４６】
光部品１には、少なくとも１本（ここでは２本）の光ファイバ３（３ａ，３ｂ）の一端側が接続されており、これらの光ファイバ３（３ａ，３ｂ）の他端側は前記パッケージ２からパッケージ外部に引き出されている。
【００４７】
第１光ファイバ３ａは光部品１の一端側に接続され、第２光ファイバ３ｂは光部品１の他端側に接続されており、第１光ファイバ３ａがパッケージ２の一端側から引き出され、第２光ファイバ３ｂがパッケージ２の他端側から引き出されている。第１、第２光ファイバ３（３ａ，３ｂ）は、それぞれ、８本の光ファイバ心線を並列配設して成る光ファイバテープである。
【００４８】
パッケージ２の光ファイバ引き出し領域にはパッケージ２に抜け止め状態で光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）が配置されている。光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）は、いずれも図３に示す形状を有している。光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）とパッケージ２とは、Ｘ方向、Ｙ方向にそれぞれ若干の間隔を介して配置されている。
【００４９】
前記光ファイバ３（３ａ，３ｂ）は、それぞれ、光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）に挿通され、接着剤２３により固定されている。図１の（ｂ）に示すように、接着剤２３は光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）の長手方向のほぼ全領域に設けられているが、接着剤２３は光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）の長手方向の一部に設けられていてもよい。第１光ファイバ３ａが第１光ファイバ引き留め部材４ａに固定され、第２光ファイバ３ｂが第２光ファイバ引き留め部材４ｂに固定されている。
【００５０】
第１光ファイバ引き留め部材４（４ａ）と第２光ファイバ引き留め部材４（４ｂ）は、それぞれ光ファイバ長手方向（図のＺ方向）に互いに間隔を介した位置において光ファイバ長手方向と交わる方向に張り出した第１鍔部４ａ１，４ｂ１と第２鍔部４ａ２，４ｂ２とを有し、これら第１鍔部４ａ１，４ｂ１と第２鍔部４ａ２，４ｂ２とによって前記パッケージ２の光ファイバ引き出し領域の壁を両側から間隔を介して挟む態様と成している。
【００５１】
上記構成によって、本実施形態例では、光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）と前記パッケージ２とが光ファイバ長手方向に相対移動可能と成し、かつ、前記の如く、光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）がパッケージ２に抜け止め状態で配置されている。
【００５２】
第１光ファイバ引き留め部材４（４ａ）と第２光ファイバ引き留め部材４（４ｂ）には、第１鍔部４ａ１，４ｂ１にそれぞれ隣接して光ファイバ引き出し部４ａ３，４ｂ３が設けられ、光ファイバ引き出し部４ａ３は接着剤によって第１鍔部４ａ１に固定され、光ファイバ引き出し部４ｂ３は接着剤によって第１鍔部４ｂ１に固定されている。
【００５３】
光ファイバ引き出し部４ａ３，４ｂ３はバイトン（ゴム）により形成されており、第１、第２光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）の光ファイバ引き出し部４ａ３，４ｂ３を除く部分は、ポリフェニレンサルファイド樹脂により形成されている。
【００５４】
第１鍔部４ａ１，４ｂ１はパッケージ２の外部に、第２鍔部４ａ２，４ｂ２はパッケージ２の内部にそれぞれ配置されている。第１光ファイバ引き留め部材４ａの第１鍔部４ａ１とパッケージ２との間隔はｄ１、第１光ファイバ引き留め部材４ａの第２鍔部４ａ２とパッケージ２との間隔はｄ２、第２光ファイバ引き留め部材４ｂの第２鍔部４ｂ２とパッケージ２との間隔はｄ３、第２光ファイバ引き留め部材４ｂの第１鍔部４ｂ１とパッケージ２との間隔はｄ４である。
【００５５】
上記間隔ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４の値は、いずれも変数であり、これらの間隔の関係は、ｄ１>ｄ３、かつ、ｄ４>ｄ２と成している。なお、光モジュール作製時において、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４の値はそれぞれ、０．５ｍｍ、０．５ｍｍ、０、１．０ｍｍとしており、第１、第２光ファイバ引き留め部材４ａ，４ｂの移動可能距離は０．５ｍｍである。
【００５６】
本実施形態例において、光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）とパッケージ２との間隔を上記のように形成することによって、光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）とパッケージ２との相対移動範囲が、光ファイバ３（３ａ，３ｂ）に引っ張り応力を加えたときに該引っ張り応力が光部品１および光部品１と光ファイバ３（３ａ，３ｂ）との接続部に付与されることを抑制できる範囲と成している。
【００５７】
また、本実施形態例では、光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）とパッケージ２との間隔を上記のように形成することにより、光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）とパッケージ２との相対移動範囲が、使用温度範囲内の温度変化に伴うパッケージ２の熱伸縮によるパッケージ２と光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）との相対変位量より大きく形成されている。
【００５８】
なお、光ファイバ３（３ａ，３ｂ）のパッケージ２からの引き出し部において、上記のように、光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）を設け、この光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）とパッケージ２との間隔を上記のように形成する構成は、本出願人が以前に提案した特願２００１−３０６５２４（未だ公開になっていない）に記載されている。
【００５９】
また、上記構成による作用、効果は、この提案に詳細に記載されている通りであり、本明細書においては、上記光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）の配設構成による作用、効果の説明は省略する。
【００６０】
本実施形態例は、以上のように構成されており、本発明者は、本実施形態例の構成を提案するに当たり、従来の光モジュールにおいて、光モジュールを高温高湿雰囲気下においたときにパッケージ２のひび割れ等の劣化が生じる理由を以下のように考察した。つまり、上記パッケージ２の劣化は、表１に示すように、パッケージ２の形成材料の吸水率が高く、パッケージ２が湿熱環境下において、多量に吸水してしまったために生じたと考えた。
【００６１】
したがって、たとえ上記のような厳しい湿熱環境下でもパッケージ２にひび割れ等が生じることのない、耐環境特性に優れた光モジュールを提案するために、パッケージ２の形成材料を様々に検討し、パッケージ２を、吸水率が小さいポリフェニレンサルファイド樹脂により形成することにした。
【００６２】
本実施形態例は、上記のように、パッケージ２を、吸水率が０．０２４％以下（ここでは０．０１％）のポリフェニレンサルファイド樹脂により形成したので、たとえ湿熱環境下においても、吸水によりひび割れが生じることはなく、長期信頼性の高い光モジュールとすることができる。
【００６３】
実際に、温度８５℃、湿度８５％の非常に厳しい環境下に本実施形態例の光モジュールを放置したが、２０００時間後も５０００時間後も、ひび割れが生じることはなく、パッケージ２内の光部品の光学特性も非常に安定していた。
【００６４】
また、本実施形態例では、パッケージ２を形成しているポリフェニレンサルファイド樹脂の熱伝導率は０．２７Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、非常に熱伝導率が小さいので、温度調節素子５により加熱した光部品１の熱が光部品１からパッケージ２側へ伝導する割合を小さくすることができる。したがって、本実施形態例は、光部品１を効率的に加熱保温することができ、温度調節素子５の消費電力を小さくすることができる。
【００６５】
さらに、本実施形態例によれば、光部品保持部７は、光部品１と線接触で光部品１を保持しているので、光部品１からパッケージ２側への熱伝導をより一層小さくすることができる。したがって、光部品１を効率的に加熱保温することができ、温度調節素子５の消費電力をより一層小さくすることができる。
【００６６】
さらに、本実施形態例によれば、光部品保持部７は光部品１の四隅のエッジ部に線接触しているので、光部品保持部７と光部品１との接触部を温度調節素子５による加熱部中心から遠ざけることができ、より一層低消費電力化を可能としている。
【００６７】
実際に、本発明者が、環境温度０℃の雰囲気下に本実施形態例の光モジュールを配置し、温度調節素子５の設定温度を８０℃としてその消費電力を測定したところ、３．８２Ｗであり、システム側からの要求である消費電力５Ｗ以下を達成できた。なお、本実施形態例の光モジュールの使用温度範囲は０℃〜７０℃であり、温度調節素子５によって調節する光部品１の設定温度は７０℃〜８０℃である。
【００６８】
図４には、光モジュールの温度特性を向上させるための参考例が示されている。この参考例は上記実施形態例とほぼ同様に構成されており、この参考例が上記実施形態例と異なる特徴的なことは、温度調節素子をペルチェモジュールとし、パッケージ本体２ａをアルミニウムにより形成したことである。
【００６９】
光モジュールの使用温度範囲を０〜７０℃とすると、ペルチェモジュールは、光部品１の温度を４０〜５０℃に保つように制御することが一般的である。したがって、ペルチェモジュールは使用温度範囲内で光部品１を冷却することもあり、この冷却時の冷却効率を考慮してこの参考例ではパッケージ本体２ａをアルミニウムにより形成した。
【００７０】
つまり、ペルチェモジュールの温度調節素子５は、その表面側が均熱板２２を介して光部品１の基板側に貼り付けられており、温度調節素子５の裏面はパッケージ本体２ａに貼り付けられている。温度調節素子５によって光部品１を冷却するときに温度調節素子５の裏面側に発生する熱は、高熱伝導性のアルミニウムのパッケージ本体２ａを通って効率良く放熱される。
【００７１】
また、温度調節素子５によって光部品１を加熱する際の熱がパッケージ２内から逃げにくいように、パッケージ２の蓋部２ｂは上記実施形態例と同様に、熱伝導率が小さいポリフェニレンサルファイド樹脂により形成した。
【００７２】
この参考例は以上のように構成されており、この参考例も上記実施形態例と同様の効果を奏することができる。実際に、温度８５℃、湿度８５％の非常に厳しい環境下にこの参考例の光モジュールを放置したが、２０００時間後も５０００時間後も、ひび割れが生じることはなく、パッケージ２内の光部品の光学特性も非常に安定していた。
【００７３】
また、この参考例もパッケージ２の蓋部２ｂを熱伝導率が小さいポリフェニレンサルファイド樹脂により形成したので、上記実施形態例と同様に、温度調節素子５の消費電力を小さくすることができる。
【００７４】
なお、本発明は上記実施形態例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記実施形態例では、パッケージ２をポリフェニレンサルファイド樹脂により形成したが、本発明は、これを、吸水率が０．０２４％以下の低吸水プラスチックにより形成すればよい。
【００７５】
例えば、本発明の光モジュールは、パッケージ２を、ポリフェニレンサルファイド樹脂を主成分とし、フィラー等が混合された樹脂により形成してもよい。
【００７６】
なお、低吸水プラスチックの熱伝導率は特に限定されるものでなく適宜設定されるものであるが、パッケージ２を熱伝導率が小さい樹脂（例えばポリフェニレンサルファイド樹脂）を主成分とする低吸水性プラスチックにより形成すると、温度調節素子５の消費電力を小さくできる。
【００７８】
さらに、上記実施形態例では、光ファイバ３（３ａ，３ｂ）のパッケージ２からの引き出し部に、図３に示したような構成の光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）を設けたが、光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）の構成は特に限定されるものでなく適宜設定されるものである。また、光ファイバ引き留め部材４（４ａ，４ｂ）を省略し、光ファイバ３（３ａ，３ｂ）をパッケージ２に固定する構成としてもよい。
【００７９】
さらに、上記実施形態例では、光部品１の両端側に光ファイバ３（３ａ，３ｂ）を接続したが、光部品１の一端側にのみ光ファイバ３を接続してもよい。
【００８０】
さらに、上記実施形態例では、光ファイバ３（３ａ，３ｂ）は光ファイバテープとしたが、本発明の光モジュールに適用される光ファイバは１本の光ファイバとしてもよい。
【００８１】
さらに、上記実施形態例では、光部品１は、アレイ導波路回折格子の回路を有する光導波路回路の光部品１としたが、本発明の光モジュールに適用される光部品は特に限定されるものではなく適宜設定されるものであり、例えば１×８光導波路回路を有する光導波路回路としてもよい。
【００８２】
また、光導波路回路以外の光部品を適用して光モジュールを形成してもよい。光部品の例としては、光ファイバ型カプラ、光ファイバグレーティング、といった光ファイバを主とした光部品、光学結晶、多層膜フィルタを用いた光部品等がある。
【００８３】
さらに、上記実施形態例では、温度調節素子５はヒーターを有する構成としたが、温度調節素子５の構成は、特に限定されるものでなく適宜設定されるものである。
【００８４】
【発明の効果】
本発明によれば、パッケージは吸水率が０．０２４％以下の低吸水プラスチックにより形成されているので、たとえ光モジュールを高温高湿雰囲気下においても、吸水によるパッケージの劣化が生じることを抑制でき、パッケージ内の光部品の特性劣化を抑制できる。
【００８５】
また、本発明において、低吸水プラスチックの熱伝導率を０．６６Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下とした構成によれば、光部品からパッケージを通って熱がパッケージ外に伝導する割合を抑制できるので、パッケージ内の保温性を良好にし、光部品の温度調節を効率的に行うことができる。
【００８６】
さらに、本発明において、低吸水プラスチックの主成分をポリフェニレンサルファイド樹脂とした構成によれば、上記効果を確実に発揮できる光部品を容易に構成することができる。
【００８７】
さらに、本発明において、光部品の温度を調節する温度調節素子を有する構成によれば、上記効果によって、温度調節素子により、小さい消費電力で光部品の温度を調節することができ、例えば光部品が温度に依存して特性が変化する光部品であっても、その特性を維持することができる。
【００８８】
さらに、本発明において、光部品は基板上に光導波路の回路を形成した光導波路回路を有する構成によれば、光導波路回路に形成する様々な回路構成を適宜設定することにより、光の分岐、合分波等、様々な機能を有する光モジュールを正確に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る光モジュールの一実施形態例を示す要部構成図である。
【図２】 上記実施形態例の光モジュールにおける光部品保持部と、その光部品保持形態の説明図である。
【図３】 上記実施形態例の光モジュールに適用されている光ファイバ引き留め部材を示す説明図である。
【図４】 光モジュールの温度特性を向上させるための参考例の要部構成を断面図により示す説明図である。
【図５】 １×８光導波路回路を有する光導波路回路の例を示す説明図である。
【図６】 アレイ導波路回折格子の回路を有する光導波路回路の例を示す説明図である。
【図７】 従来の光モジュールの構成例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 光部品
２ パッケージ
２ａ パッケージ本体
２ｂ 蓋部
３ 光ファイバ
３ａ 第１光ファイバ
３ｂ 第２光ファイバ
４ 光ファイバ引き留め部材
５ 温度調節素子
７ 光部品保持部
Claims (5)
- パッケージ本体とその蓋部とにより構成されたパッケージと、該パッケージ内に収容された光部品とを有し、前記パッケージ本体の底壁の内面と前記蓋部の内面のそれぞれ対向する位置から光部品保持部がパッケージ内に向けて突出形成され、前記光部品は前記それぞれ対向し合うパッケージ本体側の光部品保持部と蓋部側の光部品保持部とによって挟まれて保持されており、前記パッケージは吸水率が０．０２４％以下の低吸水プラスチックにより形成されていることを特徴とする光モジュール。
- 低吸水プラスチックの熱伝導率を０．６６Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下としたことを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
- 低吸水プラスチックの主成分をポリフェニレンサルファイド樹脂としたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の光モジュール。
- 光部品の温度を調節する温度調節素子を有することを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３記載の光モジュール。
- 光部品は基板上に光導波路の回路を形成した光導波路回路を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の光モジュール。
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