JP5554805B2 - 光モジュール - Google Patents

Description

本発明は、光モジュールに関し、より詳細には、光ファイバとの接続を考慮して小型化を図った光モジュールに関する。

近年、通信トラフィックの増大に伴い、幹線系の光伝送ネットワークにおいては、光ファイバ１本当たりに、より多くのデータを伝送する大容量伝送が求められている。これを実現する手段として、周波数利用効率の向上と長距離伝送とを実現するための多値変調技術およびデジタルコヒーレント受信技術が注目されている。多値変調方式においては、光の位相を考慮した高機能な光変調器の実現が必須となる。

光変調器とは、電気信号を光の強弱信号などに変換する、光通信の基幹デバイスであり、一般に高速・低損失・低消費電力・小型・高信頼性が求められている。光変調器を実現する方式は、直接変調方式と外部変調方式とに分類される。高速・基幹ネットワークにおいては、高速性と長距離伝送性といった点から、外部変調方式が主流である。外部変調方式を適用した光変調器として、ＬｉＮｂＯ_３（ニオブ酸リチウム、以下、ＬＮという）などの誘電体材料、電気光学効果（以下、ＥＯという）を利用した半導体材料または有機材料、電界吸収効果を用いた半導体材料などが用いられている。

一方、多値変調方式の光変調器においては、光の偏波などを積極的に利用する必要があるため、それらを分波・合波する受動的な光回路を備える必要がある。しかしながら、ＬＮ、半導体材料の光学的特性は、ガラス材料と比較して、低損失性、光ファイバとの接続性の観点から劣るため、機能向上に課題があった。

受動的な光回路を、低損失で実現するデバイスとして、石英ガラスをＳｉ基板などの上に堆積させた平面光波回路（Planer Lightwave circuit、以下、ＰＬＣという）が知られている。石英ガラス系材料からなる石英ＰＬＣの優れた光学的特性を利用し、石英ＰＬＣと、ＬＮ等の誘電体材料または半導体材料、有機材料などからなる光機能部材とを組み合わせる技術が注目されている。

このような光変調器においては、石英ＰＬＣのチップと光機能部材のチップとの間の光入出力部が、適切に接続されて一体化されている。２つ以上のチップを集積したものを、１つのデバイス（以下、マルチチップ集積デバイス）として扱い、外部との光入出力を行う光ファイバとマルチチップ集積デバイスとを接続する。マルチチップ集積デバイスを用いた光変調器の代表的な例としては、石英ＰＬＣとＬＮ導波路とを組み合わせた変調器（以下、石英−ＬＮ変調器という）が知られている。

ここで、マルチチップ集積デバイスを通信装置内のボードに搭載する際、一般的に、信頼性、ガスバリア性などの観点から、金属、セラミックなどからなるパッケージ、ケースなどに収容している。光ファイバとマルチチップ集積デバイスとは、ガラスなどからなるファイバ接続部品により接着固定される方法が一般的である。光ファイバは、パッケージまたはケースのパイプ部を貫通して、マルチチップ集積デバイスと接続される。光ファイバに金属皮膜を付したメタルコートファイバを用いて、パイプ部をハンダ封止したり、光ファイバを接着剤などにより固定するなどして、封止することが多い。

このような形態において、光ファイバは、パッケージ内に実装された光デバイスとの接続部品とパイプ部の２点で固定されている。パッケージに使用される金属材料と、マルチチップ集積デバイスに使用されるガラス材料、半導体材料等とは、熱膨張係数が異なるため、温度変化に応じた熱応力に起因して、光ファイバの位置が変動する。これに伴って、光ファイバ自体または光ファイバを固定する部材の機械的信頼性が低下するという問題があった。

特開平２―７３２０７号公報 特許第３０４９７８０号公報

上述した問題に対処するために、これまでに多くの研究がなされており、例えば、光デバイスとの接続部とパイプ部の間で、光ファイバを一定の長さ座屈させ、位置変動を吸収する構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、石英−ＬＮ変調器などのマルチチップ集積デバイスの場合も同様に、光ファイバは、パッケージ内の２点で固定される構成となること、および２つ以上のチップの間にも熱膨張係数の差があることから、熱応力の問題がさらに大きくなる。

図１に、従来の石英−ＬＮ変調器の構成を示す。石英−ＬＮ変調器１０は、両端部に石英ＰＬＣ１３ａ，１３ｂを接続したＬＮ変調器１２を、パッケージ１１に収容している。光ファイバ１４ａ，１４ｂは、接続用端面２１ａ，２１ｂにおいて、ファイバ接続部品２０ａ，２０ｂにより、石英ＰＬＣ１３ａ，１３ｂに接続され、パッケージ１１のパイプ部２２ａ，２２ｂに固定されている。

例えば、これら部品の熱膨張係数（単位：×１０^−６／Ｋ）は、下表の通りである。

特に、パッケージ材料であるステンレスと石英ＰＬＣとの間の熱膨張係数の差は、ガラスからなるファイバ接続部品よりも大きく、光ファイバと石英ＰＬＣ上の光導波路、石英ＰＬＣ上の光導波路とＬＮ変調器の光導波路との接続部に応力が集中し、機械的信頼性を低下させる。ＬＮ変調器と、ステンレスからなるパッケージとを比較しても、完全に一致した熱膨張係数とはならないため、熱応力の問題が残る。

これらを鑑みて、石英−ＬＮ変調器１０において、光ファイバ１４ａ，１４ｂには、一定の長さ座屈させたファイバ余長部２３ａ，２３ｂを有している。例えば、長手方向が１００〜２００ｍｍ程度のパッケージ１１を使用する場合、ファイバ余長部２３ａ，２３ｂは、それぞれ８〜１５ｍｍ程度の長さを必要とする。

従って、光ファイバをパッケージ内で座屈させる構造をとると、ファイバ接続部品とパイプ部との間に一定長の空間を確保する必要があり、パッケージサイズの長手方向の小型化を阻害する要因となる。光ファイバの座屈量を増大すれば、この距離は短くなるが、その分ファイバの曲げが急峻になるため、ファイバ曲げ損失の増大を招いたり、信頼性の低下を招くという問題があった。

光ファイバを座屈させる方法以外にも、座屈と同様の効果を発現させるために、ファイバ接続部品とパイプ部との間にオフセットを設ける方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、光ファイバのオフセット量を増大させれば、ファイバ長は短くできるが、座屈させる方法と同様に、その分ファイバの曲げが急峻になるため、ファイバ曲げ損失の増大を招いたり、信頼性の低下を招くという問題があった。

また、光ファイバを座屈させたり、オフセットを設けるために、光ファイバを曲げた状態で２点固定すると、光ファイバは弾性体であるために、光ファイバに一定の復元力が働く。この復元力は、曲げ半径Ｒが小さくなるほど大きくなり、ファイバ接続部品またはパッケージの接続端に、この復元力が加わることになる。特に、Ｒ≦１０ｍｍで実装するようになると、この復元力の影響により実装が困難となる。

さらに、この復元力の影響により信頼性が低下し、衝撃試験、熱環境試験において、接着面に剥離が生じてしまう問題があった。

以上まとめると、パッケージサイズの長手方向の小型化のためには、ファイバ接続部品とパイプ部の間のファイバ長を短くする必要があるが、その長さを短くすると、座屈、オフセットどちらの場合でも、ファイバの曲げ半径Ｒが小さくなるために、ファイバ曲げ損失の増大や、ファイバおよび接着面の信頼性の低下、また、実装作業の困難化などを招くという問題があった。

本発明の目的は、マルチチップ集積デバイスを実装した光モジュールであっても、光ファイバとの接続を考慮して小型化を図った光モジュールを提供することにある。

このような目的を達成するために、第１及び第２の態様は、両端部に平面光波回路（ＰＬＣ）を接続した光機能部材が一体化されたマルチチップ集積デバイスをパッケージに、前記光機能部材の光軸方向が前記パッケージの長手方向となるように収容した光モジュールにおいて、前記ＰＬＣの各々は、一辺に前記光機能部材が接続され、前記一辺と接する辺のうち一方の辺であって、前記パッケージの長手方向に対向する面と接する一方の面に対向する辺に光ファイバが接続され、前記ＰＬＣの各々には、前記光機能部材に形成された光導波路と前記光ファイバとを接続するための折返し導波路が形成され、前記ＰＬＣのうち一方のＰＬＣに接続された光ファイバは、前記パッケージの長手方向に対向する面であって、前記ＰＬＣのうち他方のＰＬＣの側の面から取り出され、前記他方のＰＬＣに接続された光ファイバは、前記パッケージの長手方向に対向する面であって、前記一方のＰＬＣの側の面から取り出されることを特徴とする。

第３の態様は、両端部に平面光波回路（ＰＬＣ）を接続した光機能部材が一体化されたマルチチップ集積デバイスをパッケージに、前記光機能部材の光軸方向が前記パッケージの長手方向となるように収容した光モジュールにおいて、前記ＰＬＣの各々は、一辺に前記光機能部材が接続され、前記一辺と接する辺のうち一方の辺であって、前記パッケージの長手方向に対向する面と接する一方の面に対向する辺に光ファイバが接続され、前記ＰＬＣの各々には、前記光機能部材に形成された光導波路と前記光ファイバとを接続するための折返し導波路が形成され、前記光ファイバは、前記パッケージの前記一方の面から取り出されることを特徴とする。

第４の態様は、両端部に平面光波回路（ＰＬＣ）を接続した光機能部材が一体化されたマルチチップ集積デバイスをパッケージに、前記光機能部材の光軸方向が前記パッケージの長手方向となるように収容した光モジュールにおいて、前記ＰＬＣのうち第１のＰＬＣには、一辺に前記光機能部材が接続され、前記一辺と接する辺のうち一方の辺であって、前記パッケージの長手方向に対向する面と接する一方の面に対向する辺に光ファイバが接続され、前記光機能部材に形成された光導波路と前記光ファイバとを接続するための折返し導波路が形成され、前記ＰＬＣのうち第２のＰＬＣには、前記光機能部材に形成された２本の光導波路を接続する折返し導波路が形成され、前記光ファイバは、前記パッケージの前記一方の面から取り出されることを特徴とする。

第５の態様は、平面光波回路（ＰＬＣ）を接続した光機能部材が一体化されたマルチチップ集積デバイスをパッケージに、前記光機能部材の光軸方向が前記パッケージの長手方向となるように収容した光モジュールにおいて、前記ＰＬＣには、一辺に前記光機能部材が接続され、前記一辺と接する辺のうち一方の辺であって、前記パッケージの長手方向に対向する面と接する一方の面に対向する辺に第１の光ファイバが接続され、前記光機能部材に形成された光導波路と前記第１の光ファイバとを接続するための折返し導波路が形成され、前記光機能部材の前記ＰＬＣと接続する反対側の面において、前記光機能部材に形成された光導波路と第２の光ファイバとが接続され、前記第１および第２の光ファイバが前記パッケージの長手方向に対向する面であって、前記光機能部材の前記第２の光ファイバを接続する側の面から取り出されることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、従来、石英ＰＬＣとパイプ部との間に設けていたファイバ余長部が不要となり、パッケージの長手方向の短尺化を図ることができる。

従来の石英−ＬＮ変調器の構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態にかかる光モジュールの構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態にかかる光モジュールの構成を示す図である。 本発明の第３の実施形態にかかる光モジュールの構成を示す図である。 本発明の第４の実施形態にかかる光モジュールの構成を示す図である。 本発明の第５の実施形態にかかる光モジュールの構成を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。本実施形態においては、石英−ＬＮ変調器を実装する光モジュールを例に説明するが、両端部に平面光波回路（ＰＬＣ）を接続した光機能部材が一体化されたマルチチップ集積デバイスであれば、これに限られない。また、ＰＬＣには、上述した受動的な光回路として、変調方式に応じた合分波器、偏波合分波器などを、光入出力部の導波路間に集積されている。本実施形態では、説明の簡略化のため図面では省略している。さらに、ＬＮ変調器には、光信号を導波する光導波路の他に、変調動作を行うための電極などが取り付けられているが、これらも同様に図面では省略している。

図２に、本発明の第１の実施形態にかかる光モジュールの構成を示す。石英−ＬＮ変調器１１０は、両端部に石英ＰＬＣ１１３ａ，１１３ｂを接続したＬＮ変調器１１２が一体化されたマルチチップ集積デバイスであり、パッケージ１１１に収容されている。石英ＰＬＣ１１３ａ，１１３ｂには、光ファイバ１１４ａ，１１４ｂを接続するための接続用端面１２１ａ，１２１ｂが設けられており、この端面において、ファイバ接続部品１２０ａ，１２０ｂが接続されている。また、石英ＰＬＣ１１３ａ，１１３ｂには、ＬＮ変調器１１２を接続するための接続用端面１２３ａ，１２３ｂが設けられており、この端面において、ＬＮ変調器１１２が接続されている。また、石英ＰＬＣ１１３ａ，１１３ｂには、ＬＮ変調器１１２に形成された光導波路と光ファイバ１１４ａ，１１４ｂとを接続する折返し導波路１３１ａ，１３１ｂが形成されている。なお、接続用端面１２１ａ，１２１ｂ，１２３ａ，１２３ｂは、光ファイバ及びＬＮ変調器の光導波路との間で、低損失、高反射減衰量を達成するために、研磨処理がなされている。

光ファイバ１１４ａ，１１４ｂは、石英ＰＬＣ１１３ａ，２１３ｂとの接続部品であるファイバ接続部品１２０ａ，１２０ｂと一体化しており、パッケージ１１１のパイプ部１２２ａ，１２２ｂとに、それぞれ固定される。光ファイバ１１４ａ，１１４ｂは、ＬＮ変調器１１２の光導波路の光軸方向、すなわちパッケージ１１１の長手方向に対向する面ではなく、この面に接する面、すなわちパッケージ１１１の長辺を含む面の一方から取り出される。光ファイバ１１４ａ，１１４ｂは、ファイバ接続部品１２０ａ，１２０ｂとパッケージ１１１におけるパイプ部１２２ａ，１２２ｂとの間で屈曲するように、座屈して取り付けられている。

第１の実施形態によれば、以下のような顕著な作用効果を奏する。
（１）パッケージ１１１の長手方向に直交する面の幅（パッケージ１１１の短辺の長さ）は、大きくなるが、長手方向の短尺化を図ることができる。例えば、一実施例では、従来１４０ｍｍ程度のパッケージに対して、幅が１０ｍｍ増加するものの、長手方向は１１５ｍｍ程度に短縮することができる。

（２）石英―ＬＮ変調器１１０を通信装置内のボードに搭載する際、他のデバイスとの接続において、実装上の制約を緩和することができる。従来、石英―ＬＮ変調器をボード上に搭載した後に、パッケージの両端から出る光ファイバを、ボード上の他の素子と接続するための取り回しが必要であった。取り回しとは、ボード上で光ファイバを一定の半径Ｒ以上で曲げながら、素子と素子との間を接続することである。従って、従来のパッケージを用いると、ボード上に、パッケージの長手方向にさらに半径Ｒ以上の取り回しのための空間が必要であった。第１の実施形態によれば、パッケージ１１１の長手方向に直交する面から光ファイバを取り出すことができるので、パッケージの長手方向に取り回しのための空間を設ける必要がない。第１の実施形態によれば、パッケージの長手方向の短尺化だけでなく、通信装置内のボードの小型化にも資することができる。

次に、第１の実施形態にかかる光モジュールの実装方法の一例を説明する。
最初に、石英ＰＬＣ１１３ａ，１１３ｂのＬＮ変調器１１２を接続する１辺に研磨処理を施す。接着面積を増加させるための補強ガラスを、研磨処理した端面に沿って接着固定し、接続用端面１２３ａ,１２３ｂを形成する。その後、この１辺と接して、光ファイバを接続するための辺に研磨処理を施し、補強ガラスを接着固定して、接続用端面１２１ａと１２１ｂとを形成する。

次に、各々の石英ＰＬＣ１１３ａ，１１３ｂに形成された折り返し導波路と、ＬＮ変調器１１２に形成された光導波路とを接続して接着固定する。このとき、一方の光導波路から光信号を入力して、他方の光導波路からの出力光信号をモニタし、出力光信号の強度が最大となるように調心する。このようにして、両端部に石英ＰＬＣ１１３ａ，１１３ｂを接続したＬＮ変調器１１２が一体化されたマルチチップ集積デバイスを作製する。

パッケージ１１１内に、一体化されたマルチチップ集積デバイスを搭載し、ファイバ接続部品１２０ａ，１２０ｂと一体化された光ファイバ１１４ａ、１１４ｂを接着固定する。これは、上記と同様に、一方の光ファイバから光信号を入力して、他方の光ファイバからの出力光信号をモニタしながら調心する。

ここで、折り返し導波路１３１ａ，１３１ｂは、接続用端面１２１ａ，１２１ｂに対し、斜め方向に８度傾けた導波路とした。ファイバ接続部品１２０ａ，１２０ｂの端面も斜め８度に傾けた形状に研磨加工し、これらを斜め接続している。これにより、接続点での高反射減衰量を実現している。

接続用端面１２１ａ，１２１ｂとパイプ部１２２ａ，１２２ｂとの間の空間の長さは１０ｍｍとし、光ファイバ１１４ａ、１１４ｂをパイプ部１２２ａ，１２２ｂから１００μｍほど突き出して固定し、光ファイバを一部座屈させた。光ファイバ１１４ａ，１１４ｂのパイプ部１２２ａ，１２２ｂに当たる前後には、あらかじめ厚さ１μｍ程度のメタルコート処理を施しておき、座屈させた状態を保ちながらパイプ部に半田固定する。最後に、パッケージ１１１に蓋をかぶせて、全体を封止することにより実装を完了する。

なお、他の実装方法として、石英ＰＬＣとＬＮ変調器とを一体化した後、パッケージに収容する前に、あらかじめファイバ接続部品を調心して、固定しておく。その後、光ファイバをパイプ部の穴に通して、一体化されたマルチチップ集積デバイスをパッケージに実装し、光ファイバを座屈させて固定してもよい。

第１の実施形態では、光ファイバを座屈させて、熱膨張係数差を吸収させる手法をとった。接続用端面１２１ａ，１２１ｂにおけるファイバ接続部品１２０ａ，１２０ｂの取り付け位置と、パッケージ１１１の長辺におけるパイプ部１２２ａ，１２２ｂの位置とを、光ファイバ１１４ａ，１１４ｂが屈曲するように、オフセットを設けて設定してもよい。

第１の実施形態で示したように、光機能部材としてＬＮ変調器を用いると、パッケージが短尺化された上で、従来のパッケージサイズの場合と同等の変調機能を有するマルチチップ集積デバイスを実現できることが確認された。すなわち、変調機能はもちろんのこと、従来のパッケージサイズの場合と比べても遜色ない光損失、消光比などの光導波特性が実現できることが確認された。

本実施形態では、光機能部材としては、ＬＮ以外の誘電材料、例えば、ＬｉＴａＯ_３（以下、「ＬＴ」という）からなるＬＴ変調器を用いても、同等の短尺化および変調機能を実現することができる。さらに、半導体材料であるＧａＮからなるＧａＮ変調器、ＩｎＰからなるＩｎＰ変調器を用いても、それらの高いＥＯ効率を活かしたまま、同等の作用効果を得ること、および、有機ＥＯ材料を用いても、その高速応答性の利点を低減させることなく、同等の作用効果を得ることができる。

光機能部材は、第１の実施形態で示した変調機能に限られず、例えば、有機材料、半導体材料からなるＥＯスイッチ導波路や、Ｓｉからなる熱光学スイッチ導波路を用いることもできる。これらの場合でも、光スイッチ機能を維持したまま、パッケージの長手方向の短尺化を図ることが可能である。

図３に、本発明の第２の実施形態にかかる光モジュールの構成を示す。第１の実施形態との相違点は、光ファイバ２１４ａ、２１４ｂにある。すなわち、光ファイバ２１４ａ、２１４ｂは、ファイバ接続部品２２０ａ，２２０ｂからパッケージ２１１のパイプ部２２２ａ，２２２ｂに当たる前後までメタルコート処理が施されている。

ここで、光ファイバ２１４ａ，２１４ｂについて説明する。光ファイバは、高屈折率差（Δ）ファイバまたはＨＡＦ（Hole Assisted Fiber）であって、通常の光ファイバよりも細径化した、細径ファイバを用いる。さらに、高Δ細径ファイバには、ファイバに厚膜の（数μｍ〜数１００μｍ）のメタルコート処理が施されている。

具体的には、エッチングあるいは延伸により１０〜８０μｍ程度まで細径化し、比屈折率差を０．５〜１.２％程度とした高Δ細径ファイバを用いる。さらに、高Δ細径ファイバには、５〜２００μｍ程度の厚いメタルコート加工（例えば、ニッケル、銅、金、銀、錫、ハンダのいずれか、またはこれらの複合物）を施し、出来上がり寸法は、直径８０μｍ〜２５０μｍ程度とする。このような高Δ細径の光ファイバ２１４ａ，２１４ｂを用いることにより、以下のような顕著な作用効果を奏する。
（１）高Δ化により光の閉じ込め効果が増大し、曲げ損失を低下させることができる。
（２）細径化により、剛性を低め、ファイバを曲げやすくし、かつ接続部への復元力を低下させることができるので、ファイバ接続部品２２０ａ，２２０ｂとパイプ部２２２ａ，２２２ｂとの距離を短くすることができる。パッケージ２１１の長手方向に直交する幅はやや大きくなるが、長手方向の短尺化を図ることができる。
（３）従来、ファイバを細径化すると剛性が低くなる分、ファイバの機械強度が劣化するという問題があった。本実施形態によれば、厚いメタルコート層を導入することにより、細径ファイバの機械的強度を増強することができる。
（４）また、光ファイバを細径化すると剛性が低くなる分、光ファイバ自体の取り扱いが難しくなり、またファイバ接続部品の作製が非常に困難となるという問題があった。一方、従来、パッケージを封止するために、光ファイバをパイプ部において半田により封止していた。このために、光ファイバに１００ｎｍ〜１μｍ程度のメタルコートを施していた。本実施形態では、５〜２００μｍ程度の厚いメタルコートを施すので、メタルコートを含めたファイバ径は通常の光ファイバと同程度の径となり、ファイバ自体の取り扱いが容易になり、ファイバ接続部品の作製も容易になる。
（５）従来、光ファイバを固定する部分に復元力を発現させずに、光ファイバ自体に曲げ加工を施す方法として、ガラスが溶融する温度（１２００〜１５００℃）付近まで光ファイバを加熱して、曲げ癖をつける方法があった。しかし、このような曲げ加工ファイバは、ファイバ自体を曲げた状態で固定しており、曲げた部分の機械的強度が劣化することが知られている。第２の実施形態によれば、メタルコートされた部分は、針金のごとく容易に曲がり、曲げ癖がつきやすく、メタルコート層が厚いために、形状記憶の効果が大きい。細径ファイバによりファイバ自体が発現する復元力が小さいために、細径ファイバ自体に曲げ癖を設けなくても、曲げ形状を安定して保持することができる。なお、メタルコートファイバは、熱を加えて曲げてもよく、比較的低温（１００℃〜２００℃程度）で曲げられる。
（６）細径ファイバに残存する復元力は、厚いメタルコートにより吸収することができ、メタルコートファイバ自体には復元力がほとんど加わらない。そのため、メタルコートファイバを接続する部分の応力による信頼性も確保することができる。これにより、パッケージ２１１内部の狭い領域でも、信頼性を維持したままファイバ自体を曲げることができ、座屈量またはオフセット量を大きくとる、すなわち、ファイバ接続部品２２０ａ，２２０ｂとパイプ部２２２ａ，２２２ｂとの距離を短くすることができる。なお、メタルコートされた高Δ細径ファイバを用いる場合には、光ファイバに座屈を加えるよりも、ファイバ接続部品２２０ａ，２２０ｂとパイプ部２２２ａ，２２２ｂの位置にオフセットを加える方が、実装作業が容易である。

第２の実施形態の具体例として、屈折率差Δ＝１．０％、直径８０μｍのシングルモードファイバを、濃度２５％のフッ化水素酸に２時間程度浸漬させ、直径３９μｍの細径ファイバを作製した。その後、この細径ファイバに、厚さ１μｍ程度の薄膜の一次メタルコート層を設けた。次に、厚さ８５μｍの厚膜の２次メタルコート層を設け、これにより、全体径として１２５μｍ程度のメタルコートされた高Δ細径ファイバを作製した。なお、メタルコートの方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法（無電解メッキ、電解メッキ）等の各種方法が知られており、用途に応じて使い分けることができる。

メタルコートされた高Δ細径の光ファイバ２１４ａ，２１４ｂを用いて、第１の実施形態と同じ方法により実装する。第２の実施形態では、接続用端面２２１ａ，２２１ｂとパイプ部２２２ａ，２２２ｂとの間の距離を４ｍｍとし、２つの固定点をパッケージ長手方向に０．５ｍｍ分オフセットさせた。これにより、パッケージの長手方向に直交する面の幅の増加を５ｍｍ以下とし、長手方向を１４０ｍｍから１１５ｍｍまで短尺化することができた。また、第１の実施形態と同様に、変調機能はもちろんのこと、従来と比べても遜色ない光損失、消光比などの光導波特性を実現することができ、−４０℃〜８５℃のサイクルで熱変動した際も、特性劣化がみられず、高い信頼性を確保できた。

第２の実施形態で用いたメタルコートされた高Δ細径ファイバは、パッケージ内などの狭い領域において２点間を固定し、曲げた状態を維持する用途に有効な手段であり、図１で示した従来のパッケージにおける光ファイバ予長部２３ａ，２３ｂの長さを短くする用途に用いてもよい。

図４に、本発明の第３の実施形態にかかる光モジュールの構成を示す。石英―ＬＮ変調器３１０は、両端部に石英ＰＬＣ１３１３ａ，３１３ｂを接続したＬＮ変調器３１２が一体化されたマルチチップ集積デバイスであり、パッケージ３１１に収容されている。石英ＰＬＣ３１３ａ，３１３ｂには、光ファイバ３１４ａ，３１４ｂを接続するための接続用端面３２１ａ，３２１ｂが設けられており、この端面において、ファイバ接続部品３２０ａ，３２０ｂが接続されている。また、石英ＰＬＣ３１３ａ，３１３ｂには、ＬＮ変調器３１２を接続するための接続用端面３２３ａ，３２３ｂが設けられており、この端面において、ＬＮ変調器３１２が接続されている。また、石英ＰＬＣ３１３ａ，３１３ｂには、ＬＮ変調器３１２に形成された光導波路と光ファイバ３１４ａ，３１４ｂとを接続する折返し導波路３３１ａ，３３１ｂが形成されている。なお、第１の実施形態と同様に、接続用端面３２１ａ，３２１ｂ，３２３ａ，３２３ｂは、光ファイバ及びＬＮ変調器の光導波路との間で、低損失、高反射減衰量を達成するために、研磨処理がなされている。

光ファイバ３１４ａ，３１４ｂは、石英ＰＬＣ３１３ａ，３１３ｂとの接続部品であるファイバ接続部品３２０ａ，３２０ｂと一体化しており、パッケージ３１１のパイプ部３２２ａ，３２２ｂとに、それぞれ固定される。第３の実施形態では、光ファイバ３１４ａ，３１４ｂを、ＬＮ変調器３１２の光導波路の光軸方向、すなわちパッケージ３１１の長手方向に対向する面から取り出している。

光ファイバ３１４ａ，３１４ｂは、第２の実施形態と同様に、メタルコートが施された高Δ細径ファイバを用いて、同様の方法で実装される。

第１の実施形態と同様に、パッケージ３１１の長手方向に直交する幅はやや大きくなるが、長手方向の短尺化を図ることができる。また、ファイバ接続部品３２０ａ，３２０ｂとパイプ部３２２ａ，３２２ｂとの距離を長くとることができるので、オフセットを設ける代わりに、光ファイバの座屈の曲げ半径を大きくすることができる。このように余長を十分に確保することができるので、熱変動による機械的信頼性の確保を容易にできる。

図５に、本発明の第４の実施形態にかかる光モジュールの構成を示す。石英―ＬＮ変調器３１０は、両端部に石英ＰＬＣ４１３ａ，４１３ｂを接続したＬＮ変調器４１２が一体化されたマルチチップ集積デバイスであり、パッケージ４１１に収容されている。石英ＰＬＣ４１３には、光ファイバ４１４ａ，４１４ｂを接続するための接続用端面４２１が設けられており、この端面において、ファイバ接続部品４２０ａ，４２０ｂが接続されている。また、石英ＰＬＣ４１３ａ，４１３ｂには、ＬＮ変調器４１２を接続するための接続用端面４２３ａ，４２３ｂが設けられており、この端面において、ＬＮ変調器４１２が接続されている。なお、第１の実施形態と同様に、接続用端面４２１，４２３ａ，４２３ｂは、光ファイバ及びＬＮ変調器の光導波路との間で、低損失、高反射減衰量を達成するために、研磨処理がなされている。

また、石英ＰＬＣ４１３には、ＬＮ変調器４１２に形成された光導波路と光ファイバ４１４ａ，４１４ｂとを接続する折返し導波路４３１，４３２が形成されている。石英ＰＬＣ４１５には、ＬＮ変調器４１２に形成された２本の光導波路を接続する折返し導波路４３３が形成されている。

光ファイバ４１４ａ，４１４ｂは、石英ＰＬＣ４１３との接続部品であるファイバ接続部品４２０と、パッケージ４１１のパイプ部４２２ａ，４２２ｂとに、それぞれ固定される。光ファイバ４１４ａ，４１４ｂは、パッケージ４１１の長辺を含む面の一方から取り出される。ファイバ接続部品４２０とパイプ部４２２ａ，４２２ｂの位置は、光ファイバ４１４ａ，４１４ｂが屈曲するように、オフセットを設けて設定されている。

このような構成により、パッケージ４１１の同一面の近接した位置から、２本の光ファイバ４１４ａ，４１４ｂを取り出すことができるので、通信装置内のボードに搭載する際に実装上の制約を緩和することができる。

なお、第４の実施形態では、光ファイバ接続部品４２０ａ，４２０ｂは、それぞれに１本ずつ光ファイバを一体化した部品を用いたが、２本の光ファイバを同時に一体化し、１つの光ファイバ接続部品により２本の光ファイバを一括して接続してもよい。

図６に、本発明の第５の実施形態にかかる光モジュールの構成を示す。石英−ＬＮ変調器５１０は、石英ＰＬＣ５１３とＬＮ変調器５１２とが接続されて一体化されたマルチチップ集積デバイスであり、パッケージ５１１に収容されている。石英ＰＬＣ５１３には、ＬＮ変調器５１２に形成された光導波路と光ファイバ５１４ａとを接続する折返し導波路５３１が形成されている。石英ＰＬＣ５１３に接続されたＬＮ変調器５１２は、接続用端面５２３で接続され、ファイバ接続部品５２０ａで固定された光ファイバ５１４ａは、接続用端面５２１で接続される。一方、ＬＮ導波路５１２の石英ＰＬＣ５１３と接続している面と対向する端面には、ファイバ接続部品５２０ｂと一体化した光ファイバ５１４ｂが接続されている。２本の光ファイバ５１４ａ，５１４ｂは、パイプ部５２２から取り出される。

ここで、光ファイバ５１４ａは、通常の光ファイバを用い、光ファイバ５１４ｂは、第２の実施形態と同様のメタルコートされた高Δ細径ファイバを用いた。

従来の２チップ型のマルチチップ集積モジュールでは、ＰＬＣと変調器との接続端面とは反対の端面において光ファイバを接続し、パッケージの長手方向で対向するそれぞれの面から、２本の光ファイバを取り出す必要があった。第５の実施形態によれば、以下のような作用効果を奏することができる。
（１）石英ＰＬＣの幅はやや大きくなるが、従来、石英ＰＬＣとパイプ部との間に設けていたファイバ余長部が片端分不要となり、パッケージの長手方向の短尺化、すなわちパッケージの小型化を図ることができる。例えば、一実施例では、従来の２チップ型のマルチチップ集積モジュールを収容するパッケージの長さが１２０ｍｍであったものを、第５の実施形態によれば、長さ１００ｍｍとすることができる。
（２）パッケージ５１１のパイプ部５２２が１カ所であり、パッケージ５１１の同一面から２本の光ファイバ５１４ａ，５１４ｂを取り出すことができる。従って、石英―ＬＮ変調器５１０を通信装置内のボードに搭載する際、他のデバイスとの接続において、実装上の制約を緩和することができる。

１０，１１０，２１０，３１０，４１０，５１０ 石英ＰＬＣ―ＬＮ変調器
１１，１１１，２１１，３１１，４１１，５１１ パッケージ
１２，１１２，２１２，３１２，４１２，５１２ ＬＮ変調器
１３，１１３，２１３，３１３，４１３，４１５，５１３ 石英ＰＬＣ
１４，１１４，２１４，３１４，４１４，５１４ 光ファイバ
２０，１２０，２２０，３２０，４２０，５２０ ファイバ接続部品
２１，１２１，１２３．２２１，２２３，３２１，３２３，４２１，４２３．５２１，５２３ 接続用端面
２２，１２２，２２２，３２２，４２２，５２２ パイプ部
２３ ファイバ余長部
１３１，２３１，３３１，４３１−４３３，５３１ 折返し導波路

Claims (9)

1. 両端部に平面光波回路（ＰＬＣ）を接続した光機能部材が一体化されたマルチチップ集積デバイスをパッケージに、前記光機能部材の光軸方向が前記パッケージの長手方向となるように収容した光モジュールにおいて、
   前記ＰＬＣの各々は、一辺に前記光機能部材が接続され、前記一辺と接する辺のうち一方の辺であって、前記パッケージの長手方向に対向する面と接する一方の面に対向する辺に光ファイバが接続され、
   前記ＰＬＣの各々には、前記光機能部材に形成された光導波路と前記光ファイバとを接続するための折返し導波路が形成され、
   前記ＰＬＣのうち一方のＰＬＣに接続された光ファイバは、前記パッケージの長手方向に対向する面であって、前記ＰＬＣのうち他方のＰＬＣの側の面から取り出され、前記他方のＰＬＣに接続された光ファイバは、前記パッケージの長手方向に対向する面であって、前記一方のＰＬＣの側の面から取り出されることを特徴とする光モジュール。
2. 両端部に平面光波回路（ＰＬＣ）を接続した光機能部材が一体化されたマルチチップ集積デバイスをパッケージに、前記光機能部材の光軸方向が前記パッケージの長手方向となるように収容した光モジュールにおいて、
   前記ＰＬＣの各々は、一辺に前記光機能部材が接続され、前記一辺と接する辺のうち一方の辺であって、前記パッケージの長手方向に対向する面と接する一方の面に対向する辺に光ファイバが接続され、
   前記ＰＬＣの各々には、前記光機能部材に形成された光導波路と前記光ファイバとを接続するための折返し導波路が形成され、
   前記光ファイバは、前記パッケージの前記一方の面から取り出されることを特徴とする光モジュール。
3. 両端部に平面光波回路（ＰＬＣ）を接続した光機能部材が一体化されたマルチチップ集積デバイスをパッケージに、前記光機能部材の光軸方向が前記パッケージの長手方向となるように収容した光モジュールにおいて、
   前記ＰＬＣのうち第１のＰＬＣには、一辺に前記光機能部材が接続され、前記一辺と接する辺のうち一方の辺であって、前記パッケージの長手方向に対向する面と接する一方の面に対向する辺に光ファイバが接続され、前記光機能部材に形成された光導波路と前記光ファイバとを接続するための折返し導波路が形成され、
   前記ＰＬＣのうち第２のＰＬＣには、前記光機能部材に形成された２本の光導波路を接続する折返し導波路が形成され、
   前記光ファイバは、前記パッケージの前記一方の面から取り出されることを特徴とする光モジュール。
4. 平面光波回路（ＰＬＣ）を接続した光機能部材が一体化されたマルチチップ集積デバイスをパッケージに、前記光機能部材の光軸方向が前記パッケージの長手方向となるように収容した光モジュールにおいて、
   前記ＰＬＣには、一辺に前記光機能部材が接続され、前記一辺と接する辺のうち一方の辺であって、前記パッケージの長手方向に対向する面と接する一方の面に対向する辺に第１の光ファイバが接続され、前記光機能部材に形成された光導波路と前記第１の光ファイバとを接続するための折返し導波路が形成され、
   前記光機能部材の前記ＰＬＣと接続する反対側の面において、前記光機能部材に形成された光導波路と第２の光ファイバとが接続され、
   前記第１および第２の光ファイバが前記パッケージの長手方向に対向する面であって、前記光機能部材の前記第２の光ファイバを接続する側の面から取り出されることを特徴とする光モジュール。
5. 前記光ファイバは、比屈折率差０．５〜１．２％の高屈折率差を有する直径１０〜８０μｍの細径ファイバであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光モジュール。
6. 前記光ファイバは、メタルコートされていることを特徴とする請求項５に記載の光モジュール。
7. 前記ＰＬＣにおいて前記光ファイバが接続されている位置と、前記パッケージの前記一方の面における前記光ファイバの取り出し位置とは、前記光ファイバが屈曲するように設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の光モジュール。
8. 前記光機能部材は、石英ガラス系材料、誘電体材料、半導体材料または有機材料のうちのいずれかであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の光モジュール。
9. 前記ＰＬＣはガラス系材料からなり、前記光機能部材はＬｉＮｂＯ₃であり、前記マルチチップ集積デバイスは光変調器であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の光モジュール。

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