JP4196790B2 - 光伝送モジュール - Google Patents

Description

本発明は、光伝送に関し、特に電気信号を光信号に変換、または光信号を電気信号に変換するための光伝送モジュールに関する。

近年、コンピュータの中央演算装置（ＣＰＵ）のクロック周波数の高周波数化に伴い、電気信号による通信に代わり、光によるデータ通信が用いられ始めている。
このとき、データを処理する各処理装置は電気信号により動作しているため、電気信号を光信号に変換、又は光信号を電気信号に変換する光伝送モジュールが必須となる。そして、この光伝送モジュールには、発光素子又は受光素子、もしくは双方が実装されており、発光素子としては、半導体レーザ素子、なかでも面発光レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser：ＶＣＳＥＬ）素子が広く用いられている。

このような光伝送が一般化するにつれて、市場では、低価格の光伝送モジュールが要求されつつあるが、そのためには、第１に、低価格の発光素子（或いは受光素子）を使用すること、第２に、低価格の光ファイバを使用すること、そして、第３に、それらを低価格で組み合わせること、等が必要になってくる。

第１の条件である、発光素子の低価格化に関しては、面発光レーザ自体の低コスト化を実現するために、１つのウェハから多数の前記面発光レーザを取得することが必要となる。そのため、面発光レーザが形成されるチップの1個あたりの面積が小さくなり、その結果、該チップ上に形成される発光素子（面発光レーザ）の配置間隔は、現状のシングルモード用の配置間隔と比べて狭くなる。

次に、第２の条件である光ファイバの低価格化のためには、安価なプラスチック製の光ファイバを使用することが有効である。
ところで、光によるデータ通信において、現在使用されている伝送方式としては、（例えば、数百メートル以内の）近距離でのデータ通信を行なうマルチモードと呼ばれる伝送方式と、（例えば、数百キロメートル以上の）遠距離で有利なシングルモードと呼ばれる伝送方式との２種類に大別される。

マルチモードでは、使用される高屈折率部（以下、コアという。）の径が５０μｍから６０μｍ程度である光ファイバが使用されるのに対し、シングルモードではコアの径が７μｍ程度とマルチモードのコアより細い光ファイバが使用される。シングルモードでコア径が細いのは、伝播する光のモードを１つに抑え、長距離伝送しても光信号の波形を崩さないようにするためである。これに対して、マルチモードでは、コア径がシングルモードよりも太く、伝播する光のモードが異なる方向に複数発生するが、伝送距離が短いため、光路長に差が生じ、光信号の波形が多少崩れても、特に問題にはならない。

従って、マルチモードの伝送方式を使用すれば、光が伝播するコア径が太いため、発光素子との位置合わせ精度が（シングルモードに比べて）緩和され、第３の条件である、発光素子と光ファイバの組み合せのコストが低価格で実現可能になる。マルチモードを選択した場合、プラスチック製の光ファイバを使用することも問題無い。

このように、複数の光伝送を低価格で実現するためには、形状（直径）の大きなマルチモードの光ファイバを１列に並べた場合の光軸間のピッチ（間隔）と、狭い間隔で並んだ複数の発光素子間のピッチとの間で、ピッチの変更が必要になる。

図１０は、このような複数の光伝送を行う場合のピッチの変換を可能にした従来の光伝送モジュールの斜視図である。図１０に示されたピッチ変換基板７では、光源部５と光ファイバ固定部３に搭載された光ファイバ２との間には、導波路構造を有するピッチ変換部４が存在する。そして、ピッチ変換部４では、光源部５のピッチを、光ファイバ固定部３に固定された光ファイバ２のピッチに変換して、光源部５からの発光光を光ファイバ２に伝送している。
特開平１１−１１９０６６号公報

しかしながら、このような光伝送モジュール１では、光源部５に搭載された端面発光型の半導体レーザ素子６からの発光光を、ピッチ変換部４において、光導波路構造によりピッチ変換しており、ピッチ変換基板７の一部に光導波路を形成することが必要になる。具体的には、ピッチ変換基板７は、シリコンＳｉ等からなるベース部分の上に、石英ガラスからなる下部クラッド層を形成し（工程ａ）、その上に所定のパターン形状を有するコア層を形成（工程ｂ）、更に、上部クラッド層を形成（工程ｃ）することにより作製される。すなわち、ベース部分を用意した後に、少なくとも上記のａ〜ｃという３工程が必要であり、製造工程が複雑になるという問題がある。

また、図１０の光伝送モジュールでは、半導体レーザ６として、端面発光型レーザが使用されているが、端面発光型レーザに換えて、（通常の端面発光レーザと比較してアレイ配置する場合に高集積化が可能であり、且つ基板への実装性が優れている）面発光型レーザを使用した場合、その実装面に対して垂直方向に光が発光される状態になるため、面発光レーザからの発光光の伝播方向を、ピッチ変換基板７の実装面に対して平行な方向に曲げなければいけない、という問題も生じる。

そこで、本発明の目的は、発光素子と外部の光伝送手段とのピッチ変換が簡易に低コストで行なえるとともに、高効率な光結合が可能な光伝送モジュールを提供することにある。

上記の目的は、複数の光ファイバとデータ通信を行なう光伝送モジュールにおいて、回路基板上に設けられた複数の発光素子と、前記複数の発光素子と、前記複数の光ファイバとの間に設けられた光ピッチ変換構造体とを備え、前記光ピッチ変換構造体は、前記発光素子からの光を受け、光の進行方向を変える第１の面と、前記第１の面からの光を受け、光の進行方向を変え、該光を前記光ファイバへ伝送する第２の面とを有し、前記光ファイバの直径が前記複数の発光素子の配置間隔よりも大きく、該光ファイバの中心が互い違いになるように配置され、前記第１の面が、１つおきに異なる方向に傾斜している光伝送モジュールにより達成される。

このような光伝送モジュールは、光ピッチ変換構造体を、型で形成することが可能であり、従来例のような多くの製造工程を必要としないというメリットがある。加えて、複数の発光素子から出射された複数の光は、それぞれ、光ピッチ変換構造体を通過する際に、第１の面と第２の面において、２回、その進行方向が曲げられる。そして、前記複数の光は、最終的に、複数の光伝送路の配置に合わせた間隔に広がった状態で、複数の光伝送路に伝送される。すなわち、配置間隔の異なる複数の発光素子と複数の光伝送路の間で、簡易に、複数の光を伝送することが可能になる。

また、上記の目的は、複数の光ファイバとデータ通信を行なう光伝送モジュールにおいて、回路基板上に設けられた複数の発光素子および複数の受光素子と、前記複数の発光素子および複数の受光素子と、前記複数の光ファイバとの間に設けられた光ピッチ変換構造体とを備え、前記光ピッチ変換構造体は、前記発光素子からの光を受け、光の進行方向を変える第１の面と、前記第１の面からの光を受け、光の進行方向を変え、該光を前記光ファイバへ伝送する第２の面と、前記光ファイバからの光を受け、光の進行方向を変える第３の面と、前記第３の面からの光を受け、光の進行方向を変え、該光を前記受光素子へ伝送する第４の面とを有するとともに、前記光ファイバと前記光ピッチ変換構造体との間であって、前記光伝送路からの光が通過する位置に配置されたレンズとを有するとともに、前記光ファイバの直径が前記複数の発光素子の配置間隔及び前記複数の受光素子の配置間隔よりも大きく、該光ファイバの中心が互い違いになるように配置され、前記第１の面が、１つおきに異なる方向に傾斜している光伝送モジュールにより達成される。

光伝送路から出射した光は、一般に、所定の角度で発散しながら（広がりつつ）進行するが、このように、光伝送路と光ピッチ変換構造体との間であって、該光伝送路からの光が通過する位置に、マイクロレンズを配置することにより、光伝送路からの出射された光が、マイクロレンズを通過する際に集光され、光の発散を抑えて、受光素子に、漏れ無く光を伝えることを可能にする。

この様な構成としたことで、発光素子と外部の光伝送手段とのピッチ変換が簡易に低コストで行なえるとともに、高効率な光結合が可能な光伝送モジュールが得られる。

このような発光素子と外部の光伝送手段とのピッチ変換を簡易に低コストで行うという目的を、光のピッチ（間隔）を変換させる光ピッチ変換構造体を使用することにより実現した。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
(第１の実施の形態)
図１〜図６に、第１の実施の形態を示す。

図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本発明における第１の実施の形態を示す光伝送モジュールの概略図である。なお、図１（ｂ）は、図１（ａ）を、側面方向（Ｘ方向）から見た図である。

図１（ａ）または（ｂ）に示すように、基板１３上に面発光素子１４が搭載された半導体チップ１２が、回路基板１１上に実装されている。回路基板１１は、電気信号を伝わる導体と電気信号が伝わらない絶縁部とを含み、電気信号の伝送を制御する基板である。基板１３はシリコンＳｉ等からなり、基板１３からは、図示しないリードが、面発光素子１４が実装されている面とは反対側の面に設けられ、前記回路基板１１と電気的な接続が確保されている。

また、面発光素子１４が設けられた基板１３上には、面発光素子１４からの発光光のピッチを変換して、光ファイバー３０に伝える光ピッチ変換部２１を含んだ光ピッチ変換構造体２０が搭載されている。そして、回路基板１１と光ピッチ変換構造体２０とは、例えば、光ピッチ変換構造体２０の下部２６（足部）の先端２６ａに塗布された、図示しない接着剤により固定されている。

光ピッチ変換構造体２０の上部（回路基板１１と反対側）には、光ファイバー３０と略同じ形状の凹部２９が設けられ、光ファイバー３０の先端が、凹部２９に差し込まれた状態で、凹部２９と嵌合している。このように、前記凹部２９の１部または全体に、前記複数の光ファイバの先端が嵌合して固定されることにより、光ピッチ変換構造体２０と光ファイバー３０との位置合わせを正確且つ簡易に行なうことが可能となるとともに、確実な固定状態も確保できる。そして、光ピッチ変換構造体２０と光ファイバ３０とは、必要に応じて、例えば、図示しない接着剤により固定される。

図２は、図１における光ピッチ変換構造体２０の基本形態を示したものである。なお、説明の都合上、図２では、下部２６および上部の凹部２９は省略してある。

図２に示した光ピッチ変換構造体２０は、その中央部、或いは、その全体が、プラスチック等の樹脂やガラス等、光透過が可能な材質からなる。この透明なブロックの上下面（面発光素子１４側の面と、光ファイバ３０側の面）には、複数の凹部が設けられている。その凹部は、図に示すように、開口部が円、或いはそれに類似する形状であり、且つ、一定の深さまで、その断面が該開口部と略同じ形状を有する窪みである。すなわち、井戸のような円柱状、或いはそれに類する形状に窪んだ状態になっている。更には、これら複数の凹部、すなわち、面発光素子側凹部２２および光ファイバー側凹部２３には、それぞれ、その底面に、光が乱反射しない平滑面２４および２５を有している。

更には、その平滑面２４および２５が、光ピッチ変換構造体２０における他の部分の表面よりも凹凸が少ない平滑面であることが望ましい。このように、光ピッチ変換構造体２０の表面全体を平滑に処理せずに、平滑な面を必要とする平滑面２４および２５のみを平滑にすることにより、光ピッチ変換構造体２０を低コストで作製することが可能となる。

なお、平滑面２4（本明細書中では、便宜的に、「第１の面」と呼ぶ場合も有る。）は、図１（ｂ）或いは図２のように、回路基板１１の表面に対して傾斜した面であり、面発光素子１４と同じ配置間隔で並んでいる。そして、この複数の平滑面２４は、図のように、１つおきに異なる方向に傾斜している。このように、平滑面２4を１つおきに異なる方向に傾斜させ、複数の光ファイバ３０を図のように交互に２列に配置することにより、面発光素子１４の配置間隔よりも大きな直径を有する複数の光ファイバを、コンパクトに配置することが可能になる。

一方、平滑面２５（本明細書中では、便宜的に、「第２の面」と呼ぶ場合も有る。）は、平滑面２４と同数存在し、平滑面２４と平滑面２５が１つずつで、一対になっている。その一対を構成する平滑面２４と平滑面２５とは、図のように、略同じ傾き（傾斜角）になっている。このように、平滑面２４と、平滑面２５とが、略同じ角度に傾斜していることにより、面発光素子１４から光ピッチ変換構造体２０へ入射された光が、その光軸を一定量シフトしただけで、入射された光と平行な光軸方向を保ったまま（光ピッチ変換構造体２０から）出射されることになり、光ファイバー３０を、回路基板１１に対して垂直の整列した状態で配置することが可能になる。

また、平滑面２４および２５には、必要に応じて、図示しない光反射防止膜が形成される。光反射防止膜は、平滑面２４、２５における光の反射を防止するための薄い膜であり、例えば、ＭｇＦ２等の誘電体を多層に積層したものからなり、スパッタや真空蒸着等により形成される。その光反射防止膜の厚さは、入射光の半波長の整数倍（例えば、波長が０．８５μｍの入射光の場合、約３．４μｍ程度の厚さ）であり、平滑面２４、２５で反射した光を、反射膜の表面でもう一度反射させて、光の減衰を少なくする。

なお、特に図示していないが、光ピッチ変換構造体２０の上下面に設けられた複数の凹部２２、２３の内部は、光ピッチ変換構造体２０本体の屈折率よりも小さな屈折率を有する光透過材により充填されていても良い。このように凹部を埋めてしまうことで、複数の凹部２２、２３に入り込んだ塵や埃が平滑面２４、２５に付着して、光路を遮るという悪影響を防ぐことが出来る。

光の伝播経路としては、面発光素子１４の発光部１６からの発光光が、光ピッチ変換構造体２０へ向けて進行し、光ピッチ変換構造体２０の面発光素子１４側凹部２２の空間を通過し、平滑面２４に到達する。平滑面２４に到達した光は、平滑面２４で所定の角度屈折して、光ピッチ変換構造体２０の内部へ入射した後、光ピッチ変換構造体２０の内部を透過し、光ファイバー側凹部２３の平滑面２５に到達する。そして、平滑面２５に到達した光は、平滑面２５で再び屈折して、光ファイバー側凹部２３の内側の空間を、上方向（光ファイバー３０の方向）へ向けて進行する。

図３に、面発光素子１４（ＶＣＳＥＬ）が搭載された半導体チップ１２の概略図を示す。図３において１４は面発光素子であり、基板１３上に各面発光素子１４が所定のピッチで直線状に配置されている。このピッチは、一般に、シングルモード用の光ファイバを、複数本、直線上に並べたときの間隔と同じ０．２５ｍｍであり、その面発光素子１４からの発行光を受ける面発光素子側凹部２２も、同ピッチ間隔で配置されている。なお、面発光素子１４は、通常、基板１３を製造する際に、基板１３と同時に形成される。

図４〜図６は、光軸がシフトして、上下のピッチを合わせる仕組み、および、光軸シフト量の計算式を説明した図である。

図４は、一列に並んだ４個の面発光素子１４が本発明の光素子モジュールに使用される場合に、光軸をシフトさせ、上下のピッチを合わせる原理を示した図である。

図４（ａ）に示すように、本発明の光軸がシフトする原理は、複数の透明板状部材２７が、その傾斜向きを交互に変えた状態で、並んで配置された構成により表現される。そして、面発光素子１４から出射された複数の発散光１５は、それぞれ、透明板状部材２７を通過した後、図４（ａ）のように交互に、光軸が所定量シフトして、同図の上方向（すなわち、光ファイバー３０が設置されている方向）に向かって誘導される。
なお、図４（ａ）の複数の透明板状部材２７は、光軸がシフトする原理を説明するためのモデルとして、例示したものであるが、前述のように、面発光素子１４のピッチが標準的なもので２５０μｍであることから、透明板状部材２７の外形寸法は、長い方の寸法が、数１００μｍ程度という微細なものになる。

また、図４（ｂ）は、図４（ａ）の上面から見た図であり、面発光素子１４と、その面発光素子１４からの伝播光２８との位置関係を示した図である。図４（ａ）または（ｂ）のように、面発光素子１４から発光された光は、光軸が図の左右方向に交互にシフトするとともに、その発散角度により、徐々に広がって伝播される。なお、面発光素子１４から発する光の発散角度は、一般に１０°程度である。

図５に、上記透明板状部材２７を使用して、平滑面２４および２５の傾きと光軸のシフト量との関係を示す。

図のように、
透明板状部材２７の厚さをｔ、屈折率をｎ、
透明板状部材２７の傾斜角をθ、
透明板状部材２７に対するレーザ光の入射角度をβ、
レーザ光の光軸シフト量をｄ、とすると、
β＝ｓｉｎ−１[（ｓｉｎθ）／ｎ] ・・・（１）
ｄ＝（ｔ／ｃｏｓβ）×ｓｉｎ（θ−β） ・・・（２）
の関係が成り立つ。

ここで、一例として、所定条件下において、計算式（１）および（２）を使用した計算例を示す。透明板状部材２７の屈折率が１.５、厚さが０．６ｍｍ、傾斜角が４５度とすると、ｎ＝１．５、t＝０．６５ｍｍ、θ＝４５度であるから、計算式（１）により、レーザ光の入射角度β＝２８度となる。そして、このβの算出値を（２）に代入し、レーザ光の光軸シフト量ｄ＝０．２２ｍｍを得る。

図６は、図４（ｂ）と同様、光伝送モジュールを上側から見た場合の基板１２と光ファイバ３０との配置関係を示した図である。

図６の配置関係において、光ファイバ３０の直径を求めると、以下のようになる。上述の計算により、レーザ光の光軸シフト量ｄが０．２２ｍｍであることから、互いに最外形部で接する光ファイバの半径ｒを求めると、ｒ＝０．２２／ｃｏｓ３０°＝０．２５ｍｍとなる。すなわち、光ファイバの直径はｒ×２＝０．５ｍｍである。

なお、図６のように、光ファイバ３０は、中心部のコア３１に対してクラッド３２がその周囲を覆う構成であり、上記で求めたような半径＝０．２５ｍｍの光ファイバ３０が、その外側表面で接した状態で、互い違いに配置されている。

(第２の実施の形態)
図７に、本発明における第２の実施の形態を示す。
本実施の形態では、半導体チップ１２として、２個の面発光素子１４ａ、１４ｂと、２個の受光素子(光検知器)１４ｃ、１４ｄを組み合わせたものを使用し、光の送受信が可能なトランシーバの機能を有する光伝送モジュール１０について説明する。

光ファイバ３０へ伝送すべき情報を、ｃｈ１とｃｈ２の面発光素子１４ａ、１４ｂからの発光光によって伝送するとともに、光ファイバ３０から伝送されてくる情報を、ｃｈ３とｃｈ４の受光素子１４ｃ、１４ｄにより受け取り、その情報を、回路基板１１へ伝達する。そして、図７（ａ）に示すように、ｃｈ３とｃｈ４における光ピッチ変換構造体２０と光ファイバ３０との間に、マイクロレンズ付プレート４０を搭載する。

図７（ｂ）は、マイクロレンズ付プレートの詳細を表わした図である。図のように、マイクロレンズ付プレート４０は、例えば、プラスチック等の樹脂やガラス等、光を透過する材質からなるプレート４１の一方の面に、光を屈折させて集光するマイクロレンズ４２を設けたものである。マイクロレンズ４２は、光ファイバ３０からの伝播光が通過する光路（光検知用光路）に対応する位置に配置される。

なお、マイクロレンズ付プレート４０は、樹脂モールド等の材料を使用して、（マイクロレンズ４２とプレート４１とを併せた）一体成型により作製することが可能であるが、マイクロレンズ４２とプレート４１とを別々に作製し、それらを光透過性の接着剤により固定しても良い。

マイクロレンズ付プレート４０を光伝送モジュール１０に取り付ける際には、光ピッチ変換構造体２０の光ファイバ側凹部２３に、マイクロレンズ４２の凸部を嵌め込み、マイクロレンズ付プレート４０のマイクロレンズ実装面を、光ピッチ変換構造体２０の上面に密着させ、マイクロレンズ４２（の凸部）の周囲の平面部と光ピッチ変換構造体２０とを、接着剤等により固定する。

このようなマイクロレンズ４２を光路中に設けることにより、直径６０μｍ程の小さな受光面積を備えた受光素子１４ｃ、１４ｄに対しても、光ファイバ３０からの伝播光を効率良く導くことが可能になる。

なお、本図７（ａ）では省略したが、光ファイバ３０は、図１と同様、或いはその他の固定方法により、マイクロレンズ付プレート４０、光ピッチ変換構造体２０および回路基板１１と固定されている。
(第３の実施の形態)
図８は、本発明における第３の実施の形態を示す光伝送モジュールの概略図である。図８のように、基板１３上に面発光素子１４ａ、１４ｂおよび受光素子１４ｃ、１４ｄが形成された半導体チップ１２が、図示しないリードにより、回路基板１１上に実装されている。そして、回路基板１１上であって、その回路基板上に実装されている半導体チップ１２の外側には、光ファイバ３０と回路基板１１との位置合わせを簡易に行うための枠体５４が搭載されている。

光ファイバ３０には、その先端に、上記枠体５４との組合せを可能とする先端部５０が取り付けられており、その先端部５０の凹部５１に、光ファイバ３０の先端が嵌合して、光ファイバ３０と先端部５０とは、図示しない接着剤等により固定されている。先端部５０には、その凹部５１に取り付けられた光ファイバ３０の先端面３１の先に、光導波路構造からなる光伝送部５２が形成されている。なお、先端部５０の厚さｌが薄い場合には、光伝送部５２は、光導波路構造でなく、単に、光が透過可能な物質からなる構造であっても良い。

また、その先端部５０において、光ファイバ３０が取り付けられている面と反対側の面には、枠体５４との位置合わせを行うための位置合わせ用ピン５３が設けられている。なお、位置合わせ用ピン５３は、先端部５０の本体と異なる材質のものを、枠体５４とは別に作製し、その後に取り付けたものでも良く、先端部５０の本体と同じ材質からなり、先端部５０を作成する際に、同時に形成されたものであっても良い。

枠体５４には、上記ピン５３と対向する位置に、位置決め用孔５５が設けられ、図中の矢印で示したように、枠体５４に、位置合わせ用ピン５３を嵌合させることにより、光ファイバの先端部５０と枠体５４との位置合わせが行われる。

枠体５４には、光ファイバ３０の先端部３０と対向する面と、その反対面（すなわち、回路基板１１と対向する面）との両面に、窪み部５６ａ、５６ｂがそれぞれ設けられており、図８（ａ）のように、光ファイバ３０の先端部３０と対向する面に設けられた窪み部５６ａには、光ピッチ変換構造体２０が装着され、回路基板１１と対向する面に設けられた窪み部５６ｂには、半導体チップ１２が装着される。

また、窪み部５６ａと窪み部５６ｂとの間の中間部（中間凸部５７）は、その中央が貫通して空洞状になっており、半導体チップ１２と光ピッチ変換構造体２０との間で光伝播が可能な構造になっている。

図８のように、枠体５４における窪み部５６ａの内面と光ピッチ変換構造体２０の側面との間には、隙間５９ａが設けられ、枠体５４に対する光ピッチ変換構造体２０の装着位置を、前後左右にずらすことができる構造になっている。同様に、枠体５４における窪み部５６ｂの内面と半導体チップ１２の側面との間にも、隙間５９ｂが設けられ、枠体５４に対する光ピッチ変換構造体２０の装着位置を、前後左右にずらすことができ、光軸結合の調整が可能になっている。

実際に、回路基板１１に光ファイバを搭載する場合には、次の手順により行う。

最初に、枠体５４に光ピッチ変換構造体２０を装着した後、枠体５４の位置決め用孔５５に、光ファイバ３０の先端部５０のピン５３を嵌合し、光硬化性の接着剤等により固定する（工程１）。

次に、光ファイバ３０における先端部５０と反対側の端と、光ピッチ変換構造体２０の半導体チップ１２と対向する面に、図示しない試験治具を取り付けて、それぞれの側から、光の送受信を行い、光の結合試験を行う（工程２）。

工程２で光の送受信試験を行っている間、図８のように、光ファイバ３０の先端部５０と枠体５４との間から、調整治具５８を差し込んで、（枠体５４の窪み部５６ａに装着した）光ピッチ変換構造体２０の位置を移動させ、光の結合が最大になった位置で、光硬化接着剤等により固定する（工程３）。

次に、光ファイバー３０および光ピッチ変換構造体２０が固定された枠体５４に、半導体チップ１２が実装された基板１１を当接する。その際、枠体５４の窪み部５６ｂに半導体チップ１２が装着されるような状態で当接する（工程４）。

ここで、工程２で使用した光ファイバ３０側の試験治具を使用し、該試験治具と、前工程で枠体５２に当接させた半導体チップ１２とを動作させて光の送受信を行い、光の結合が最大になった位置で、接着剤等により固定する（工程５）。

以上、（工程１）〜（工程５）の工程により、光ファイバ３０を回路基板１１に搭載することにより、簡易な製造工程で、高い光結合を備えた光伝送モジュール１０を提供することが可能になる。

(第４の実施の形態)
図９は、本発明における第４の実施形態を示す光伝送モジュールの概略図である。

図９に示すように、光伝送モジュール６０において、回路基板１１上には、面発光素子１４等が搭載された半導体チップ１２の他にも、複数の半導体集積回路６２が実装されている。

半導体集積回路６２は、例えば、面発光素子１４を駆動するためのドライバ回路や、光ファイバ３０からの伝播信号（シリアル信号）を時分割で複数の電気信号（パラレル信号）に分割するシリアル／パラレル変換回路を含む回路である。

以下に本発明の特徴を付記する。

（付記１） 複数の光伝送路とデータ通信を行なう光伝送モジュールにおいて、
回路基板上に設けられた複数の発光素子と、
前記複数の発光素子と、前記複数の光伝送路との間に設けられた光ピッチ変換構造体とを備え、
前記光ピッチ変換構造体は、前記発光素子からの光を受け、光の進行方向を変える第１の面と、
前記第１の面からの光を受け、光の進行方向を変え、該光を前記伝送路へ伝送する第２の面とを有することを特徴とする光伝送モジュール。
（付記２） 前記光ピッチ変換構造体は、光が透過する材質からなることを特徴とする付記１に記載の光伝送モジュール。
（付記３） 前記第１の面と、前記第２の面とが、略同じ角度に傾斜していることを特徴とする付記１に記載の光伝送モジュール。
（付記４） 前記第１の面または第２の面が、前記光ピッチ変換構造体における他の部分の表面よりも凹凸が少ない平滑面であることを特徴とする光伝送モジュール。
（付記５） 前記第１の面または前記第２の面上に、光の反射を抑える光反射防止膜が設けられていることを特徴とする付記１に記載の光伝送モジュール。
（付記６） 前記光ピッチ変換構造体における第１の面および第２の面が、前記光ピッチ変換構造体に設けた凹部の底面であることを特徴とする付記１に記載の光伝送モジュール。
（付記７） 前記凹部が、前記光ピッチ変換構造体の屈折率よりも小さな屈折率を有する光透過材によって充填されていることを特徴とする付記４に記載の光伝送モジュール。
（付記８） 前記凹部の１部または全体に、前記複数の光ファイバの先端が嵌合して固定されていることを特徴とする付記４に記載の光伝送モジュール。
（付記９） 前記複数の発光素子は基板上に形成され、前記発光素子が形成された基板が回路基板上に実装されていることを特徴とする付記１に記載の光伝送モジュール。
（付記１０） 前記光伝送路が光ファイバであるとともに、その直径が前記複数の発光素子の配置間隔よりも大きく、該光ファイバの中心が互い違いになるように２列に配置され、
前記第１の面が、１つおきに異なる方向に傾斜していることを特徴とする付記１に記載の光伝送モジュール。
（付記１１） 複数の光伝送路とデータ通信を行なう光伝送モジュールにおいて、
回路基板上に設けられた複数の発光素子および複数の受光素子と、
前記複数の発光素子および複数の受光素子と、前記複数の光伝送路との間に設けられた光ピッチ変換構造体とを備え、
前記光ピッチ変換構造体は、
前記発光素子からの光を受け、光の進行方向を変える第１の面と、
前記第１の面からの光を受け、光の進行方向を変え、該光を前記伝送路へ伝送する第２の面と、
前記伝送路からの光を受け、光の進行方向を変える第３の面と、
前記第３の面からの光を受け、光の進行方向を変え、該光を前記受光素子へ伝送する第４の面とを有するとともに、
前記伝送路と前記光ピッチ変換構造体との間であって、前記光伝送路からの光が通過する位置に、レンズを配置したことを特徴とする光伝送モジュール。
（付記１２） 前記回路基板上には、複数の発光素子とともに、複数の半導体集積回路が実装されていることを特徴とする付記１に記載の光伝送モジュール。

本発明における第１の実施の形態を示す光伝送モジュールの概略図である。 本発明の光伝送モジュールで使用される光ピッチ変換構造体である。 面発光素子（ＶＣＳＥＬ）が搭載された半導体チップの概略図である。 光軸ピッチ変換ブロックの構成原理を示した図である。 本発明における光軸シフトの原理を示した図である。 面発光素子と光ファイバの位置関係を示した図である。 本発明における第２の実施の形態を示す光伝送モジュール概略図である。 本発明における第３の実施の形態を示す光伝送モジュール概略図である。 本発明における第３の実施の形態を示す光伝送モジュール概略図である。 従来の光伝送モジュールの斜視図である。

符号の説明

１ 光伝送モジュール
２ 光ファイバ
３ 光ファイバ固定部
４ ピッチ変換部
５ 光源部
６ 半導体レーザ素子
７ ピッチ変換基板
１０ 光伝送モジュール
１１ 回路基板
１２ 半導体チップ
１３ 基板
１４、１４ａ、１４ｂ 面発光素子
１４ｃ、１４ｄ 受光素子
１６ 発光部
１７ 発散光
２０ 光ピッチ変換構造体
２１ 光ピッチ変換部
２２ 面光素子側凹部
２３ 光ファイバー側凹部
２４ 平滑面（第１の面）
２５ 平滑面（第２の面）
２６ 下部
２６ａ 下部の先端
２７ 透明板状部材
２８ 伝播光
２９ 光軸
３０ 光ファイバ
３１ コア
３２ クラッド
４０ マイクロレンズ付プレート
４１ プレート
４２ マイクロレンズ
５０ 先端部
５１ 凹部
５２ 光伝送部
５３ 位置合わせ用ピン
５４ 枠体
５５ 位置決め用孔
５６ａ、５６ｂ 窪み部
５７ 中間凸部
５８ 調整治具
５９ａ、５９ｂ 隙間
６０ 光伝送モジュール
６２ 半導体集積回路

Claims (4)

1. 複数の光ファイバとデータ通信を行なう光伝送モジュールにおいて、
   回路基板上に設けられた複数の発光素子と、
   前記複数の発光素子と、前記複数の光ファイバとの間に設けられた光ピッチ変換構造体とを備え、
   前記光ピッチ変換構造体は、前記発光素子からの光を受け、光の進行方向を変える第１の面と、
   前記第１の面からの光を受け、光の進行方向を変え、該光を前記光ファイバへ伝送する第２の面とを有し、
   前記光ファイバの直径が前記複数の発光素子の配置間隔よりも大きく、該光ファイバの中心が互い違いになるように配置され、前記第１の面が、１つおきに異なる方向に傾斜していることを特徴とする光伝送モジュール。
2. 前記第１の面と、前記第２の面とが、略同じ角度に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の光伝送モジュール。
3. 前記光ピッチ変換構造体における第１の面および第２の面が、前記光ピッチ変換構造体に設けた凹部の底面であることを特徴とする請求項１に記載の光伝送モジュール。
4. 複数の光ファイバとデータ通信を行なう光伝送モジュールにおいて、
   回路基板上に設けられた複数の発光素子および複数の受光素子と、
   前記複数の発光素子および複数の受光素子と、前記複数の光ファイバとの間に設けられた光ピッチ変換構造体とを備え、
   前記光ピッチ変換構造体は、
   前記発光素子からの光を受け、光の進行方向を変える第１の面と、
   前記第１の面からの光を受け、光の進行方向を変え、該光を前記光ファイバへ伝送する第２の面と、
   前記光ファイバからの光を受け、光の進行方向を変える第３の面と、
   前記第３の面からの光を受け、光の進行方向を変え、該光を前記受光素子へ伝送する第４の面と、
   前記光ファイバと前記光ピッチ変換構造体との間であって、前記光伝送路からの光が通過する位置に配置されたレンズとを有するとともに、
   前記光ファイバの直径が前記複数の発光素子の配置間隔及び前記複数の受光素子の配置間隔よりも大きく、該光ファイバの中心が互い違いになるように配置され、前記第１の面が、１つおきに異なる方向に傾斜している
   ことを特徴とする光伝送モジュール。

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