JP5922042B2

JP5922042B2 - 光モジュール

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Publication number: JP5922042B2
Application number: JP2013002991A
Authority: JP
Inventors: 直樹大庭; 大司冨田; 小林　賢二; 賢二小林; 祐子河尻; 鈴木　賢哉; 賢哉鈴木
Original assignee: NTT Electronics Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Electronics Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2013-01-10
Filing date: 2013-01-10
Publication date: 2016-05-24
Anticipated expiration: 2033-01-10
Also published as: EP2755069A3; JP2014134689A; CN203705693U; EP2755069A2; EP2755069B1; US9201194B2; US20140193114A1; CN103926662B; CN103926662A

Description

本発明は、平面型光波回路と、発光素子、受光素子または光学系の機能素子とが集積された光モジュールに関する。

光通信技術の進展に伴い、光部品の開発が益々重要となっている。とりわけ、光送受信器は、伝送速度や応答速度の高速化が検討され、通信容量の拡大が進んでいる。一般的な光送受信器の構成は、光半導体を用いて作製される発光素子または受光素子と、出力用または入力用の光ファイバとから構成され、それらがレンズを介して光結合されている。例えば、光受信器の場合、入力側の光ファイバから出射された光は、レンズにより受光素子に結像され、直接検波（強度検波）される。

光伝送システムにおける変復調処理技術に目を転ずると、位相変調方式を用いた信号伝送が広く実用化されている。位相シフトキーイング（ＰＳＫ）方式は、光の位相を変調することで信号を伝送する方法であり、変調の多値化などにより、従来に比べ、飛躍的な伝送容量の拡大が可能となる。

このようなＰＳＫ信号を受信するには、光の位相を検波する必要がある。受光素子は、信号光の強度を検波することはできるが、光の位相を検波することができない。従って、光の位相を光強度に変換する手段が必要となる。そこで、光の干渉を用いることにより、位相差を検波する方法等がある。信号光と他の光（参照光）とを干渉させ、その干渉光の光強度を受光素子で検波することにより、光の位相情報を得ることが可能となる。参照光として、別途用意した光源を用いるコヒーレント検波、信号光自体を一部分岐して参照光とし、両者を干渉させる差動検波がある。このように、従来の強度変調方式のみを用いた光受信機に比べ、近年のＰＳＫ方式の光受信機には、光の干渉により位相情報を強度情報に変換する、光干渉回路が必要となっている。

このような光干渉回路は、平面型光波回路（ＰＬＣ：Planar Light Circuit）を用いて実現できる。平面型光波回路は、量産性、低コスト性および高信頼性の面から優れた特徴をもち、様々な光干渉回路が実現可能である。実際に、ＰＳＫ方式の光受信機に用いられる光干渉回路として、光遅延干渉回路、９０度ハイブリッド回路等が実現され、実用化されている。このような平面型光波回路は、標準的なフォトグラフィー法、エッチング技術およびＦＨＤ（Flame Hydrolysis Deposition）等のガラス堆積技術によって作製されている。

具体的な製造プロセスを概観すれば、最初に、Ｓｉ等の基板上に、石英ガラス等を主原料とするアンダークラッド層と、クラッド層より高い屈折率を持つコア層とを堆積させる。その後、コア層に様々な導波路パターンを形成し、最後にオーバークラッド層によってコア層から形成された導波路を埋め込む。このようなプロセスにより、導波路型の光機能回路が作製される。信号光は、上述のようなプロセスを経て作製された導波路内に閉じ込められ、平面型光波回路内部を伝搬する。

図１に、従来の平面型光波回路と光受信器との光接続方法を示す。ＰＳＫ方式の光受信機における平面型光波回路と光受信器との光接続方法に目を転ずると、これらの基本的な接続方法は、図１に示すような、単純なファイバ接続である。入出力端に光ファイバ３ａ，３ｂが接続された平面型光波回路１と、入力光ファイバ３ｂを持つ光受信器２とを、光ファイバで繋ぐことにより光結合を行う。光結合に使用する光ファイバの本数は、平面型光波回路から出力される出力光の数により決まり、複数本になる場合もある。しかしながら、このような光ファイバ接続を用いた光モジュールの構成では、サイズが大きくなるという問題があった。そこで、平面型光波回路の出力と光受信器の入力とを、レンズを用いて直接的に光結合し、全体を１つのパッケージに集積することにより、小型な構成が可能となる。このような、平面型光波回路と光受信器とが直接的に光結合された形態の光モジュールを、集積型光受信機と呼ぶ。

集積型光受信機を実現するためには、平面型光波回路の固定方法が特に重要となる。平面型光波回路から出力される光を空間中に伝搬させ、レンズ等により受光素子に光結合する場合、光の出射端、レンズ、受光素子の位置関係が変化すると、全ての光を受光素子により受光できなくなり、損失となる。特に、光受信器を納めるパッケージの温度、環境温度、それぞれの素子温度等が変化した場合、熱膨張の影響によりこれらの位置が変動するため、このような問題が顕著になる。このため、低損失な光結合を実現するためには、環境温度等が変化した場合でも、それぞれの位置関係が、少なくとも相対的に、変動しないことが必要となる。

特に、平面型光波回路は、環境温度に対し、熱膨張による形状変化が受光素子等に比べ非常に大きい。さらに、平面型光波回路は、光モジュールの中で占める面積が、受光素子に比べて１桁から２桁程度大きく、熱膨張による形状の変化も１桁から２桁程度大きい。また、平面型光波回路を構成する基板と堆積された薄膜ガラスとは、大きな熱膨張係数差を持つため、温度変化によって大きな反りが発生する。このため、受光素子に対する平面型光波回路からの出射光の位置変位および出射角度変化が非常に問題となる。これらの２つの変化により平面型光波回路からの出射光の位置や角度が変化し、光軸ズレが発生する。光軸ズレは受光素子への光結合を劣化させ、損失を発生する。集積型光受信機の実現には、このような光軸ズレを解消、もしくは、無害化することが重要である。

特開２００９−１７５３６４号公報特許第４９６０２９４号公報

Kazunori Seno, et., al, "Spatial beam transformer for wavelength selective switch consisting of silica-based planar lightwave circuit," OFC/NFOEC Technical Digest, Optical Society of America, 2012

図２に、従来の光モジュールの内部構造を示す。上述したような、温度変化による光軸ズレが発生しないように、平面型光波回路の底面のほぼ全面を、しっかりと固定する方法が知られている。図２に示した集積型光受信機では、光機能回路として光干渉回路が形成された平面型光波回路１３と、レンズ１４と、受光素子１５とは、それぞれ固定用マウント１２ａ，１２ｂ，１２ｃを支持部材として、ベース基板１１に固定されている。光ファイバ１６と平面型光波回路１３とは、光ファィバ固定部品１７を介して接続されている。光ファイバ１６から入力された光は、平面型光波回路１３において干渉したのち、レンズ１４により受光素子１５に結合する。

固定用マウント１２ａと平面型光波回路１３とは、接着剤１８または半田等の接合材により固定される。平面型光波回路１３の底面のほぼ全面を、しっかりと固定用マウントに固定することにより、温度による膨張や反りの変化を抑えている。また、レンズ１４、受光素子１５も固定用マウントに固定することにより、温度変化による光軸ズレが発生しないようにしている。

しかしながら、図２に示す構成では、温度変化による光軸ズレは大きく抑制できるが、温度変化による平面型光波回路の特性変化が顕著になる。上述のように、平面型光波回路１３は、大きな熱膨張係数差を持つＳｉ基板１３ａと石英ガラス層１３ｂとから構成されているため、温度変化による反りの変化、熱膨張が大きい。図２に示した構成では、平面型光波回路１３の底面が全面固定されているため、熱膨張や反りの変化が抑制される。

一方、この場合、大きな熱応力がＳｉ基板１３ａと石英ガラス層１３ｂとの間に発生する。応力は、光弾性効果を通じて、石英ガラス層１３ｂ内部に屈折率変化を引き起こす。平面型光波回路１３内に構成された光干渉回路は、干渉特性を制御するために、導波路の長さと屈折率が正確に調整されている。応力を介して発生する屈折率変化は、等価回路長の変化をもたらし、干渉計の特性を変化させるため、光干渉回路の特性を劣化させる。

これに対して、熱応力の発生を抑制することにより光学特性の変化を抑制するために、接着剤１８として、弾性接着剤、ペーストなどの柔らかい接着剤、または固定用ペーストを用いたとすると（例えば、特許文献１参照）、前述の光軸ズレの影響が顕著となり、損失が発生する。

また、平面型光波回路と光学系の機能素子とを集積した光モジュールとして、波長選択スイッチが知られている（例えば、特許文献２参照）。波長選択スイッチに用いられる平面型光波回路は、入出力導波路、スラブ導波路およびアレイ導波路からなるアレイ導波路型光入出力回路が形成された光回路である。図２に示した光干渉回路が形成された光回路の大きさ（長辺の長さ）が、１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度であるのに対して、アレイ導波路型光入出力回路が形成された光回路の大きさ（長辺の長さ）は、３０ｍｍ〜２００ｍｍ程度と大きい（例えば、非特許文献１参照）。

平面型光波回路の大型化は、温度変化による反りの変化の増大、熱膨張による伸張量の増大を招く。加えて、振動、衝撃、特に共振周波数の低下による信頼性の劣化、光ファィバ固定部品から平面型光波回路に加わる応力の増大により、上述した光学特性の変化が増大するという問題も生ずる。

本発明の目的は、温度変化により発生する光軸ズレと、光機能回路の特性劣化の双方を抑制することができる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、本発明の実施態様は、基板上に形成された導波路型の光機能回路を有する平面型光波回路であって、前記光機能回路からの出射光が出射される光導波路の出射端面または前記光機能回路への入射光が入射される光導波路の入射端面が形成された一辺に接して、光導波路のみが形成されている導波路領域を含む平面型光波回路と、前記導波路領域が形成された部分においてのみ、前記平面型光波回路を保持する固定用マウントと、前記出射端面または入射端面が形成された一辺と対向する辺に接して、前記平面型光波回路を保持する補助マウントとを備え、前記平面型光波回路と前記補助マウントとは、前記平面型光波回路の前記基板の面と前記補助マウントとの間、前記平面型光波回路の前記光機能回路の面と前記補助マウントとの間の２箇所において、弾性接着剤または弾性構造体により固定され、前記弾性接着剤または前記弾性構造体は、前記平面型光波回路と前記固定用マウントとを固定する接着剤または接合材の弾性率より小さい弾性率を有し、前記平面型光波回路の前記基板の面を固定する面積と、前記平面型光波回路の前記光機能回路の面を固定する面積とが異なり、温度変化により前記平面型光波回路の反りが発生して２箇所の弾性接着剤または弾性構造体が変位した後のそれぞれの厚さと、弾性接着剤または弾性構造体自体が発生する力が等しくなったときの前記２箇所の弾性接着剤または弾性構造体のそれぞれの厚さとが一致するように、２箇所の面積が決定されてい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、光導波路のみが形成されている導波路領域においてのみ固定するので、温度変化による平面型光波回路の反りの変化、熱膨張による水平方向への位置変化を受けることなく、導波路領域の出射端面または入射端面の位置を固定することができる。また、平面型光波回路の光干渉回路の領域を固定しないことにより、特性の安定化を図ることができる。

従来の平面型光波回路と光受信器との光接続方法を示す図である。従来の光モジュールの内部構造を示す図である。本発明の実施例１にかかる光モジュールの内部構造を示す図である。実施例１にかかる平面型光波回路の固定方法を示す図である。実施例１にかかる平面型光波回路の固定方法を示す図である。本発明の実施例２にかかる光モジュールの内部構造を示す図である。本発明の実施例３にかかる光モジュールの内部構造を示す図である。本発明の実施例４にかかる光モジュールの内部構造を示す図である。本発明の実施例５にかかる光モジュールの内部構造を示す図である。本発明の実施例６にかかる光モジュールの内部構造を示す図である。

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、平面型光波回路上の光回路のうち、特に光軸ズレを防ぐために強固に固定しなければならない光入出力用の導波路領域のみを固定用マウントに固定する。応力の影響を受けやすい光干渉回路などの光機能回路が形成された領域は、固定用マウントには固定されない。これにより、温度変化により歪みや反りが発生しても、光機能回路の部分は、応力の影響が最小限で済み、光機能回路の特性劣化を抑制することができる。また、導波路領域は、固定用マウントに固定されているので、温度変化により発生する光軸ズレを抑制することができ、光モジュールとして温度変化に対する動作マージンを大きく取ることが可能となる。

さらに、固定用マウントに固定された領域と対向する領域において、平面型光波回路を補助マウントに固定する。このとき、弾性接着剤を用いて固定することにより、温度による膨張や反りの変化を吸収するだけでなく、平面型光波回路の振動を抑制し、光ファィバ固定部品から加わる力も吸収することができる。

図３に、本発明の実施例１にかかる光モジュールの内部構造を示す。光機能回路として光干渉回路が形成された平面型光波回路３３と、レンズ３４と、受光素子３５とは、それぞれ固定用マウント３２ａ，３２ｂ，３２ｃを支持部材として、ベース基板３１に固定されている。光ファイバ３６と平面型光波回路３３とは、光ファィバ固定部品３７を介して接続されている。集積型光受信機では、光ファイバ３６から入力された光は、平面型光波回路３３において干渉等の光信号処理がなされた後、レンズ３４により受光素子３５に結合する。平面型光波回路３３は、Ｓｉ基板３３ａ上に、コア、クラッドからなる導波路型の光機能回路が形成された石英ガラス層３３ｂが積層されている。

図４に、実施例１にかかる平面型光波回路の固定方法を示す。図３に示した平面型光波回路３３の固定方法を詳細に示す。図４（ａ）に示すように、平面型光波回路３３の石英ガラス層３３ｂには、光機能回路として光干渉回路が形成されている領域３３ｙと、レンズ３４への出射光が出射される光導波路の出射端面が形成された一辺に接して、光導波路のみが形成されている（光干渉回路が形成されていない）導波路領域３３ｘとが形成されている。固定用マウント３２ａは、図３に示したように、側面から見ると、逆Ｌ字形状または鉤型の形状しており、平面型光波回路３３上の光回路のうち、導波路領域３３ｘのみを接着剤３８または半田等の接合材により固定する（図４（ｂ）参照）。

平面型光波回路３３の光干渉回路の領域３３ｙは、固定用マウント３２ａには固定されず、固定用マウント３２ａから浮いた状態になっている。温度変化によって平面型光波回路３３に反りが生じても、自在に変化することができるので（図４（ｃ），（ｄ）参照）、応力の影響を受け難い。これにより、温度変化による平面型光波回路３３の反りの変化、熱膨張による水平方向（平面型光波回路３３の回路平面に対して）への位置変化を受けることなく、導波路領域３３ｘの出射端の位置を固定することができる。レンズ３４、受光素子３５も固定用マウントに固定されているので、温度変化による光軸ズレが発生しない。

実装により発生する応力や応力変化は、光導波路の複屈折変化を引き起こす。光干渉回路は複屈折変化に対して敏感であり、特性劣化を受けやすいため、光干渉回路の領域３３ｙを固定用マウント３２ａに固定しないことにより、特性の安定化を図ることができる。一方、導波路領域３３ｘは、固定用マウント３２ａに固定しているが、平面型光波回路３３の反りの変化による応力の影響が、全面を固定している場合と比較して小さいので、複屈折変化による特性劣化は小さくすることができる。

固定用マウント３２ａのうち平面型光波回路３３が固定されていない部分（非固定部分）は、温度変化による平面型光波回路３３の反りの変化が発生しても、平面型光波回路３３と非固定部分の上面が接触しない用に、固定部分と高低差をつける必要がある。反りの変化が生じた時に、固定用マウント３２ａに平面型光回路３３が接触すると、基板への応力が発生し、特性劣化に繋がるからである。平面型光波回路３３が、Ｓｉ基板と石英系ガラス材料から作成されている場合、非固定部分と固定部分との段差ｈ（図４（ｃ）参照）は、数１００μｍ程度、設ける必要がある。

なお、平面型光波回路３３が、Ｓｉ基板と石英系ガラス材料から作成されている場合について述べたが、全てを半導体材料またはガラス系材料などで構成してもよいし、ＬｉＮｂＯ₃などの誘電体材料などで構成してもよい。いずれの場合であっても、平面型光波回路の実装時、温度変化時の応力の影響を抑制することができる。

また、温度変化や実装時に特性が劣化しないように、さらに、平面型光波回路と固定用マウントの固定部分を限定することもできる。具体的には、図５（ａ）に示すように、図４に示した固定用マウント３２ａよりも、固定部分の形状を限定した固定用マウント４２ａを用いる。図５（ｂ）に示すように、平面型光回路３３の導波路領域３３ｚを、固定用マウント４２ａの固定部分の形状に合わせて出射端面の一辺の一部に限定すると、熱膨張による水平方向への位置変化を受けることなく、導波路領域３３ｚの出射端の位置を固定することができる。これにより、図４に示した構成と比較して、さらに実装時の応力や、温度変化に対する応力変化を抑制することができる。

なお、平面型光波回路と固定用マウントの固定部分は、領域３３ｙを除く光出射端近傍であれば同様の効果が得られる。従って、固定部分は、平面型光回路３３のＳｉ基板３３ａの下面に限定されるものではなく、石英ガラス層３３ｂの上面、光出射端の端面でも構わない。

図６に、本発明の実施例２にかかる光モジュールの内部構造を示す。光機能回路としてアレイ導波路型光入出力回路が形成された平面型光波回路５３と、レンズ５４と、光機能素子５５とは、それぞれ固定用マウント５２ａ，５２ｂ，５２ｃを支持部材として、ベース基板５１に固定されている。光ファイバ５６と平面型光波回路５３とは、光ファィバ固定部品５７を介して接続されている。波長選択スイッチでは、光ファイバ５６から入力された光は、平面型光波回路５３において合分波、光ビームサイズの整形等の光信号処理がなされた後、レンズ５４により光機能素子５５に結合する。平面型光波回路５３は、Ｓｉ基板５３ａ上に、コア、クラッドからなる導波路型の光機能回路が形成された石英ガラス層５３ｂが積層されている。

平面型光波回路５３の固定方法について説明する。固定用マウント５２ａは、実施例１と同様に、平面型光波回路５３上の光回路のうち、導波路領域のみを接着剤５８により固定する。固定用マウント５２ａは、図４に示したように、レンズ５４への出射光が出射される光導波路の出射端面が形成された一辺を固定するようにしたり、図５に示したように、固定部分の形状を限定してもよい。接着剤５８は、アクリル系またはエポキシ系等の一般的な接着剤を使用し、硬化した後の弾性率は１０ＭＰａ程度以上あればよい。このような接着剤５８により強固に固定することにより、平面型光波回路５３、レンズ５４および光機能素子５５の光学的な結合が、温度変化によって影響を受けないようにする。また、強固な固定が可能であれば、接着剤に限らず、半田等の接合剤、溶接による固定も適用することができる。固定用マウント５２ａは、平面型光波回路５３を強固に固定することができればよいので、例えば、４００×１００ｍｍの基板に対して、図５に示したように固定部分の形状を限定する場合には、３〜１０ｍｍ角程度の固定用マウント５２ａを使用する。

一方、ベース基板５１には、平面型光波回路５３の出射端面が形成された一辺と対向する辺に接して平面型光波回路５３を保持する補助マウント６１を設置する。ここで、平面型光波回路５３と補助マウント６１とは、弾性接着剤６２により固定する。弾性接着剤６２は、硬化した後の弾性率が接着剤５８の弾性率より小さく、０．１ＭＰａ程度以下の接着剤を使用する。このような接着剤として、例えば、変成シリコーン系接着剤等が知られている。また、接着剤５８の厚さが５〜２０μｍであるのに対して、弾性接着剤６２は、温度による膨張や反りの変化を吸収するために、厚さを１００μｍ〜１ｍｍ程度とする。

また、弾性接着剤の代わりに、同程度の弾性率を有するバネ等の弾性構造体を用いて固定することにより、同等の効果を得ることができる。

アレイ導波路型光入出力回路が形成された平面型光波回路５３は、長辺の長さが３０ｍｍ〜２００ｍｍ程度と大きいため、実施例１のように固定用マウントのみで固定すると、平面型光波回路５３の共振周波数が低くなり（２ｋＨｚ以下）、振動に対する信頼性が低下する。また、光ファィバ固定部品５７を介して接続される光ファイバ５６が、複数のコアを有するファイバアレイの場合、これらの部材から平面型光波回路５３にかかる力が増大する。固定用マウント５２ａから離れた位置、すなわち出射端面が形成された一辺と対向する辺において、これらの部材を支えるのは、強度的に難しい場合がある。

実施例２では、出射端面が形成された一辺と対向する辺において、弾性接着剤６２を用いて補助マウント６１に固定することにより、平面型光波回路５３の振動を抑制し、光ファィバ固定部品５７から加わる力を吸収することができる。平面型光波回路５３とベース基板５１の熱膨張係数に差が有る場合であっても、弾性接着剤６２により、熱膨張による伸張量の差を吸収することができる。従って、補助マウント６１は、これら振動や応力を吸収することができればよいので、例えば、４０×１００ｍｍの基板に対して、５ｍｍ角程度の固定用マウント５２ａを、１〜２個使用する。

図７に、本発明の実施例３にかかる光モジュールの内部構造を示す。光機能回路として光合分波回路が形成された平面型光波回路５３と、レンズ５４と、光機能素子５５とは、それぞれ固定用マウント５２ａ，５２ｂ，５２ｃを支持部材として、ベース基板５１に固定されている。光ファイバ５６と平面型光波回路５３とは、光ファィバ固定部品５７を介して接続されている。固定用マウント５２ａは、実施例２と同様に、平面型光波回路５３上の光回路のうち、導波路領域のみを接着剤５８により固定する。一方、平面型光波回路５３と補助マウント６１とは、中間補助マウント６３を介して接続する。

平面型光波回路５３を固定する手順は、最初に、平面型光波回路５３を固定用マウント５２ａに固定して、平面型光波回路５３と光学系との光学的な接続を確立する。次に、平面型光波回路５３と補助マウント６１とを固定する。しかしながら、実施例２に示した構成において、平面型光波回路５３と補助マウント６１との間に弾性接着剤６２を塗布して硬化させると、硬化する際に収縮して平面型光波回路５３に応力を与える可能性がある。または、硬化の際の収縮により弾性接着剤が伸びてしまい、振動や応力を吸収するための弾力を有しない状態になる可能性もある。

そこで、実施例２においては、平面型光波回路５３と中間補助マウント６３とを弾性接着剤６２で固定しておいてから、平面型光波回路５３を固定用マウント５２ａに固定して、平面型光波回路５３と光学系との光学的な接続を確立する。次に、中間補助マウント６３と補助マウント６１とを接着剤６４により固定する。これにより、弾性接着剤６２が、平面型光波回路５３に対して不要な応力を与えることを防止する。

中間補助マウント６３と補助マウント６１との固定方法は、接着剤に限定されるものではなく、ネジ止め、溶接などの方法によっても、不要な応力を与えることを防止する効果を得ることができる。

図８に、本発明の実施例４にかかる光モジュールの内部構造を示す。光機能回路として光合分波回路が形成された平面型光波回路５３と、レンズ５４と、光機能素子５５とは、それぞれ固定用マウント５２ａ，５２ｂ，５２ｃを支持部材として、ベース基板５１に固定されている。光ファイバとの接続は、図面の簡略化のため省略する。固定用マウント５２ａは、実施例２と同様に、平面型光波回路５３上の光回路のうち、導波路領域のみを接着剤５８により固定する。一方、補助マウント６５は、図８に示したように、側面から見るとコの字の形状を有し、平面型光波回路５３と補助マウント６５とは、Ｓｉ基板５３ａの面と石英ガラス層５３ｂの面との２箇所で固定する。

実施例２および３においては、光モジュールを使用する環境温度の変化により、弾性接着剤６２が熱膨張／収縮すると、平面型光波回路５３に応力を与える可能性がある。そこで、実施例４では、平面型光波回路５３を補助マウント６５に固定する際に、Ｓｉ基板５３ａの面と石英ガラス層５３ｂの面とに同量の弾性接着剤６２ａ，６２ｂを、ほぼ同時に塗布して硬化させる。これにより、Ｓｉ基板５３ａの面に与えられる応力と石英ガラス層５３ｂの面に与えられる応力とがほぼ等しくなり、平面型光波回路５３に加わる応力が相殺される。また、弾性接着剤６２ａ，６２ｂを同時に硬化させるので、実施例３において説明したように、弾性接着剤が硬化する際の収縮による応力も、相殺することができる。

なお、平面型光波回路５３を補助マウント６５との間隙は、上述したように、１００μｍ〜１ｍｍ程度である。また、コの字の形状の補助マウント６５と平面型光波回路５３とが、平面上重なる部分、すなわち弾性接着剤６２ａ，６２ｂの塗布面積は、上述したように５ｍｍ角程度である。従って、硬化前の弾性接着剤を、表面張力を利用して塗布することにより、ほぼ同量の接着剤を塗布することができる。なお、弾性接着剤６２ａと弾性接着剤６２ｂとの間の厚さが異なっていても、原理的には、上下方向の応力のバランスには影響しないので、平面型光波回路５３を光モジュール内に組み入れる際に、高い機械精度が不要であるという利点もある。

図９に、本発明の実施例５にかかる光モジュールの内部構造を示す。光機能回路として光合分波回路が形成された平面型光波回路５３と、レンズ５４と、光機能素子５５とは、それぞれ固定用マウント５２ａ，５２ｂ，５２ｃを支持部材として、ベース基板５１に固定されている。光ファイバとの接続は、図面の簡略化のため省略する。固定用マウント５２ａは、実施例２と同様に、平面型光波回路５３上の光回路のうち、導波路領域のみを接着剤５８により固定する。一方、補助マウント６６は、側面から見るとコの字の形状を有している。平面型光波回路５３と補助マウント６６とは、Ｓｉ基板５３ａの面と石英ガラス層５３ｂの面との２箇所で固定するが、Ｓｉ基板５３ａの面（下面）を固定する面積の方が、石英ガラス層５３ｂの面（上面）を固定する面積よりも大きい。

平面型光波回路５３は異種材料の層構造のため、温度変化により反りが変化する可能性がある。反りの温度依存性が十分に小さい場合には、実施例４に記載した構造が好ましい。しかしながら、反りの温度依存性が大きい場合には、補助マウントにより平面型光波回路５３を強制的に押さえることになるので、温度変化により新たな応力が発生する。

そこで、実施例５では、温度変化により平面型光波回路５３の反りが発生して、弾性接着剤６２ａ，６２ｂが変位した（それぞれ圧縮と伸張）後のそれぞれの厚さと、弾性接着剤自体が発生する力が等しくなったときの弾性接着剤６２ａ，６２ｂのそれぞれの厚さとが一致するように、上面および下面の接着面積を変える。

図１０に、本発明の実施例６にかかる光モジュールの内部構造を示す。実施例１〜５においては、平面型光波回路５３をベース基板５１上に水平に載置していたが、実施例６ではベース基板５１に対して垂直に載置する。光機能回路として、レンズ５４と光機能素子５５と備え、それぞれ固定用マウント５２ａ，５２ｂ，５２ｃを支持部材として、ベース基板５１に固定する点は、実施例１〜５に同じである。光ファイバ５６と平面型光波回路５３とは、光ファィバ固定部品５７を介して接続されている。光ファイバ５６は、複数のコアを有するテープ状のファイバアレイである。

固定用マウント５２ａは、実施例１〜５と同様に、平面型光波回路５３上の光回路のうち、導波路領域のみを接着剤５８により固定する。一方、補助マウント６７ａ，６７ｂは、図１０（ｃ）に示したように、側面から見るとコの字の形状を有し、平面型光波回路５３と補助マウント６７ａ，６７ｂとは、Ｓｉ基板５３ａの面と石英ガラス層５３ｂの面との２箇所で固定する。

実施例６では、平面型光波回路５３の出射端面が形成された一辺と対向する辺において、弾性接着剤６２を用いて補助マウント６７ａに固定することにより、平面型光波回路５３の振動を抑制し、光ファィバ固定部品５７から加わる力を吸収することができる。また、平面型光波回路５３の出射端面が形成された一辺と、対向する辺との間においても補助マウント６７ｂに固定することにより、平面型光波回路５３が振動したときに、振幅の大きい箇所を押さえることができる。

１１，３１，５１ベース基板
１２，３２，４２，５２固定用マウント
１３，３３，４３，５３平面型光波回路
１３ａ，３３ａ，５３ａＳｉ基板
１３ｂ，３３ｂ，５３ｂ石英ガラス層
３３ｘ，３３ｚ導波路領域
３３ｙ光干渉回路の領域
１４，３４，５４レンズ
１５，３５受光素子
１６，３６，５６光ファイバ
１７，３７，５７光ファィバ固定部品
１８，３８，５８，６４接着剤
５５光機能素子
６１，６５〜６７補助マウント
６２弾性接着剤
６３中間補助マウント

Claims

基板上に形成された導波路型の光機能回路を有する平面型光波回路であって、前記光機能回路からの出射光が出射される光導波路の出射端面または前記光機能回路への入射光が入射される光導波路の入射端面が形成された一辺に接して、光導波路のみが形成されている導波路領域を含む平面型光波回路と、
前記導波路領域が形成された部分においてのみ、前記平面型光波回路を保持する固定用マウントと、
前記出射端面または入射端面が形成された一辺と対向する辺に接して、前記平面型光波回路を保持する補助マウントとを備え、
前記平面型光波回路と前記補助マウントとは、前記平面型光波回路の前記基板の面と前記補助マウントとの間、前記平面型光波回路の前記光機能回路の面と前記補助マウントとの間の２箇所において、弾性接着剤または弾性構造体により固定され、前記弾性接着剤または前記弾性構造体は、前記平面型光波回路と前記固定用マウントとを固定する接着剤または接合材の弾性率より小さい弾性率を有し、前記平面型光波回路の前記基板の面を固定する面積と、前記平面型光波回路の前記光機能回路の面を固定する面積とが異なり、温度変化により前記平面型光波回路の反りが発生して２箇所の弾性接着剤または弾性構造体が変位した後のそれぞれの厚さと、弾性接着剤または弾性構造体自体が発生する力が等しくなったときの前記２箇所の弾性接着剤または弾性構造体のそれぞれの厚さとが一致するように、２箇所の面積が決定されていることを特徴とする光モジュール。
前記平面型光波回路と前記補助マウントとの間に挿入された中間補助マウントをさらに備え、
前記平面型光波回路と前記中間補助マウントとが弾性接着剤または弾性構造体により固定され、前記中間補助マウントと前記補助マウントとが接着剤または接合材により固定されていることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
複数の補助マウントを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の光モジュール。
前記弾性接着剤または前記弾性構造体の厚さは１００μｍ〜１ｍｍであることを特徴とする請求項１、２または３に記載の光モジュール。