JP6122380B2 - Optical module - Google Patents
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Description
本発明は、光モジュールに関し、より詳細には、主として光ファイバ通信に適用され、レーザダイオード等の発光素子、フォトダイオード等の受光素子などの光素子と、光ファイバなどの光入出力のための部材との光学的・電気的接続を行うための光モジュールに関する。 The present invention relates to an optical module, and more particularly, is mainly applied to optical fiber communication, for optical elements such as light emitting elements such as laser diodes and light receiving elements such as photodiodes, and optical input / output such as optical fibers. The present invention relates to an optical module for optical and electrical connection with members.
近年、光ファイバ通信技術の著しい発展に伴い、小型で複数の機能が集積された光モジュールが必要とされている。例えば、光モジュールは、レーザダイオード(LD)等の発光素子、フォトダイオード(PD)等の受光素子、光学部品、光機能回路、光電変換回路などを含み、さらに光入出力のための光ファイバ、電気配線による接続が可能なように構成されている。このうち光素子は、水分や酸素等により長期信頼性が劣化する。これを防止するために、光モジュールは、気密性の高い筐体を利用して、光素子等の部品を気密封止している。 In recent years, with the remarkable development of optical fiber communication technology, a small-sized optical module in which a plurality of functions are integrated is required. For example, the optical module includes a light emitting element such as a laser diode (LD), a light receiving element such as a photodiode (PD), an optical component, an optical functional circuit, a photoelectric conversion circuit, and the like, and an optical fiber for optical input / output, It is configured to allow connection by electrical wiring. Of these, the long-term reliability of the optical element deteriorates due to moisture or oxygen. In order to prevent this, the optical module hermetically seals components such as optical elements using a highly airtight casing.
図1に、従来の光モジュールの一例を示す図である。特許文献1に記載された光モジュールであり、2種類のパッケージから構成されている。第1のパッケージは、メタル加工された筐体11内部の底面Cに実装基板12が固定され、実装基板12上に石英系の平面光波回路(PLC)13が固定されている。筐体11の開口部を蓋14により塞いで、封止している。第1のパッケージの筐体11外部の底面の一部には、第2のパッケージが取り付けられるように、面A,Bを有する切り欠き部が設けられている。この切り欠き部のうち、面Aの一部には、第2のパッケージの光を透過する蓋22を接して取り付けた時に、ちょうどPDアレイ23の受光面24への光出力が可能となるように、筐体11を貫通して開口部が設けられている。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a conventional optical module. This is an optical module described in Patent Document 1, and is composed of two types of packages. In the first package, a
第2のパッケージは、セラミックの筐体21内部の底面に、ベアチップのPDアレイ23が、AuSn半田で固定されている。筐体11と蓋22とは、AuSn半田により接合され、PDアレイ23およびトランスインピーダンスアンプ(TIA)24を気密封止している。TIA24の出力は、電気配線25と筐体21のスルーホールとを介して、筐体21の外部に引き出されたリードピン26から出力される。特に、気密性を要求される光素子を、光学部品、光機能回路とは別個の筐体にして、信頼性の向上を図っている。
In the second package, a bare
光ファイバ15から入力された信号光は、PLC13の光導波路に入力される。光導波路を伝搬した光は、PLC13の端面より第1のレンズ16、プリズムミラー17、第2のレンズ18、蓋22を介してPDアレイ23の受光面24に結合される。PDアレイ23において光電変換された電気信号は、TIA24で増幅され、光モジュール外部に出力される。
The signal light input from the
また、特許文献2には、多層構造の電気配線基板上に光素子と光導波路基板とを搭載し、薄膜の蓋基板により気密封止した光学装置が開示されている。電気配線基板から、電子部品、ドライバICを介して入力された電気信号により、LDを駆動する。LDからの信号光は、光路変換部を介して光導波路基板の光導波路に入力され、光ファイバを介して、光モジュール外部に出力される。 Patent Document 2 discloses an optical device in which an optical element and an optical waveguide substrate are mounted on an electric wiring substrate having a multilayer structure and hermetically sealed by a thin film lid substrate. The LD is driven by an electric signal input from the electric wiring board through the electronic component and the driver IC. The signal light from the LD is input to the optical waveguide of the optical waveguide substrate via the optical path conversion unit, and is output to the outside of the optical module via the optical fiber.
図1に示した光モジュールにおいて、受光素子は、光学部品、光導波路基板とは別個の筐体である第2のパッケージにより気密封止されている。しかしながら、別個の筐体を用いて光素子を収納するため、光導波路基板上の光導波路と光素子とを近接して配置することができないので、光導波路と光素子との間の距離が大きくなるため、光損失が増大する。また、高速動作を目的とした受光面が小さい光素子を用いる場合には、光導波路から出力された信号光を十分に集光して受光面に結合させるために、レンズ等の光学部品を多用する必要がある。そのため、部材の数量が多くなり、光モジュールのサイズの増大、および部材費用と組立費用の増大という問題が発生していた。 In the optical module shown in FIG. 1, the light receiving element is hermetically sealed by a second package which is a housing separate from the optical component and the optical waveguide substrate. However, since the optical element is stored using a separate casing, the optical waveguide on the optical waveguide substrate and the optical element cannot be disposed close to each other, so that the distance between the optical waveguide and the optical element is large. Therefore, optical loss increases. In addition, when using an optical element with a small light receiving surface for high-speed operation, a lot of optical components such as lenses are used to sufficiently collect the signal light output from the optical waveguide and couple it to the light receiving surface. There is a need to. For this reason, the number of members has increased, and there has been a problem of an increase in the size of the optical module, and an increase in member costs and assembly costs.
一方、特許文献2に記載された光学装置においては、光導波路基板と光素子とを一組の筐体と蓋基板とにより気密封止しているので、両者の距離を近接して配置することができる。従って、光学部品の点数を少なくすることができる。しかしながら、この光学装置は、光導波路基板、光素子のみならず電子部品等の部品も同一の筐体に収容するため、気密封止を行う面積、容積が必然的に大きくなる。気密封止の面積が増大すると、リークパスも増大することから、気密漏れの可能性が高まる。また、筐体サイズの増大による剛性の劣化、熱応力等による変形によっても、気密漏れの可能性が高まる。従って、光学装置の信頼性の劣化または製造歩留まりの劣化、これによる製造コストの増大という問題が発生していた。 On the other hand, in the optical device described in Patent Document 2, since the optical waveguide substrate and the optical element are hermetically sealed by a pair of a housing and a lid substrate, the distance between them is arranged close to each other. Can do. Therefore, the number of optical components can be reduced. However, since this optical device accommodates not only the optical waveguide substrate and the optical element but also components such as electronic components in the same casing, the area and volume for hermetic sealing are inevitably increased. If the area of the hermetic seal is increased, the leak path is also increased, thereby increasing the possibility of hermetic leakage. In addition, the possibility of airtight leakage increases due to deterioration of rigidity due to an increase in housing size and deformation due to thermal stress or the like. Therefore, there has been a problem that the reliability of the optical device is deteriorated or the manufacturing yield is deteriorated, and the manufacturing cost is thereby increased.
また、光モジュール内の部品の配置について、光ファイバへの光の出力方向(光軸)に対して、光導波路基板、光素子、電気素子、電気配線が一直線上に並ぶ構成となっている。このため、光学装置の光軸方向(長手方向)の寸法が大きいという問題があった。 Further, regarding the arrangement of the components in the optical module, the optical waveguide substrate, the optical element, the electric element, and the electric wiring are arranged in a straight line with respect to the light output direction (optical axis) to the optical fiber. For this reason, there was a problem that the dimension of the optical device in the optical axis direction (longitudinal direction) was large.
本発明の目的は、光素子を気密封止することによる高い信頼性を確保した、小型、高機能、経済的な光モジュールを提供することである。 An object of the present invention is to provide an optical module that is small, highly functional, and economical, which ensures high reliability by hermetically sealing an optical element.
本発明は、このような目的を達成するために、一実施態様は、光導波路が形成され、一方向のみが開口した開口部を有する光導波路基板と、前記光導波路基板と接合される蓋基板とを備え、前記開口部と前記蓋基板とにより形成される内部空間に光素子が実装され、前記光導波路基板は、前記光導波路と前記光素子とを光学的に結合する光路変換部を有し、前記光路変換部は、前記光導波路の出射端とすべき位置において、光軸に対して垂直に、前記光導波路を横断するように形成された約45度の斜面であり、前記光路変換部の前記斜面に、前記光導波路と光学的に結合する光ファイバを接合するための光入出力部材が接続されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to one embodiment of the present invention, an optical waveguide substrate having an optical waveguide formed and having an opening opened in only one direction, and a lid substrate bonded to the optical waveguide substrate are provided. An optical element is mounted in an internal space formed by the opening and the lid substrate, and the optical waveguide substrate has an optical path conversion unit that optically couples the optical waveguide and the optical element. The optical path changing portion is an inclined surface of about 45 degrees formed so as to cross the optical waveguide perpendicular to the optical axis at a position to be the exit end of the optical waveguide, It said slope parts, the light input and output members for bonding the optical waveguide optically coupled to the optical fiber is characterized that it is connected.
以上説明したように、本発明によれば、光路変換部を有することにより、光導波路の光軸方向に対し、光導波路基板と蓋基板とが、光軸の垂直方向に積み上げた構成となり、光モジュールの光軸方向(長手方向)の寸法を小型化することができる。その結果、気密封止の面積が低減し、高い気密性を確保することができる。 As described above, according to the present invention, since the optical path conversion unit is provided, the optical waveguide substrate and the lid substrate are stacked in the direction perpendicular to the optical axis with respect to the optical axis direction of the optical waveguide. The size of the module in the optical axis direction (longitudinal direction) can be reduced. As a result, the area of hermetic sealing is reduced and high hermeticity can be ensured.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図2に、本発明の第1の実施形態にかかる光モジュールを示す。4チャネルの波長多重光を分波して受光する多波長受光器を、光モジュールの一例として説明する。図2(a)は側面から見た断面図、図2(b)は上面から見た透視図である。光モジュールは、電気配線基板である蓋基板101の表面に、ベアチップのPDアレイ111と、電気素子であるTIA112とが実装されている。光導波路が形成された光導波路基板102と蓋基板101とを接合することにより、光素子、電気素子等を気密封止する。
(First embodiment)
FIG. 2 shows an optical module according to the first embodiment of the present invention. A multi-wavelength light receiver that demultiplexes and receives four-channel wavelength multiplexed light will be described as an example of an optical module. 2A is a cross-sectional view seen from the side, and FIG. 2B is a perspective view seen from the top. In the optical module, a bare
光導波路基板102は、石英ガラス材料からなり、光導波路121、4チャネルの波長多重光を分波する波長分波回路122(問えば、アレイ導波路回折格子(AWG)など)が形成されている。これら光機能回路は、シリコンを材料とする光導波路基板表面を熱酸化することにより形成される。また、光導波路121と光ファイバ103とは、光入出力部材(ファイバ・ビーズ等)131を介して接続されている。
The
また、光導波路基板102は、光導波路121とPDアレイ111とを光学的に結合するための光路変換部123を有する。光路変換部123は、約45度の切削角度を有するダイシング装置を用いて形成される。光導波路の出射端とすべき位置において、光軸に対して垂直に、光導波路基板上の光導波路を横断するようにダイシングして、光導波路の出射端がV溝の斜面に位置するように切削する。光路変換部123における反射特性、すなわち光路変換性能を向上するため、光路変換部123の表面には金属コーティングを施している(図示は省略)。
In addition, the
光導波路基板102は、一方向のみが開口したバスタブ形状の構造を有し、この開口部と蓋基板(電気配線基板)101とにより形成される内部空間に、PDアレイ111、TIA112、電子部品116等が気密封止される。蓋基板(電気配線基板)101と光導波路基板102との接合部には、図示は省略したが、金属コーティングが施され、両者は半田(AuSn)を介して接合されている。
The
PDアレイ111は、4チャネルのフォトダイオード集積チップであり、通信波長帯(波長1.5μm帯または1.3μm帯)において、高い受光感度と応答速度を有するインジウムリン系材料が使用されている。TIA112は、4チャネルの増幅器が集積されており、シリコン・ゲルマニウム系材料が使用されている。
The
次に、光モジュールの動作について説明する。受光されるべき信号光は、光ファイバ103から光入出力部材131を介して、光導波路基板102の端面の光導波路121に入力される。光導波路121を伝搬し、波長分波回路122において波長分波された4チャネルの光は、光路変換部123において反射して、直角に光路を変換し、光導波路基板102の開口部に向かう。波長分波された光は、光路変換部123とPDアレイ111との間の光路上に設けられたレンズ132による集光効果を受けたのち、PDアレイ111のそれぞれのチャネルに対応した受光面に結合される。
Next, the operation of the optical module will be described. The signal light to be received is input from the
PDアレイ111において光電変換された4チャネルの電気信号は、それぞれTIA112において増幅され、金属ワイヤ115b、金属配線113を介してリードピン114から光モジュール外部に出力される。
The four-channel electrical signals photoelectrically converted in the
図3に、第1の実施形態の光モジュールにおける光結合許容値の計算結果を示す。構成部材の寸法誤差によって生ずる光結合許容値(トレランス)を、計算により算出した。図3(a)は、光導波路基板102の厚さ(開口部が形成されている部分の厚さ)のトレランスの計算結果であり、図3(b)は、光素子(PD111)の厚さのトレランスの計算結果である。 FIG. 3 shows the calculation result of the allowable optical coupling value in the optical module of the first embodiment. The optical coupling tolerance (tolerance) caused by the dimensional error of the constituent members was calculated. 3A shows a calculation result of the tolerance of the thickness of the optical waveguide substrate 102 (the thickness of the portion where the opening is formed), and FIG. 3B shows the thickness of the optical element (PD 111). It is the calculation result of tolerance.
光信号の光波長を1.3μm、光導波路のモードフィールド径を5μmとし、光素子における受光部に等倍率で集光するよう設定する。光導波路(石英ガラス)の厚さを50μmとし、光導波路基板とレンズの材料は、いずれもシリコンとした。レンズは、片側球面レンズとし、光素子は、裏面入射型とした。これら条件の下で、光結合許容値が0.1dB以下を満たす部材公差および実装公差は、以下のように見積もられた。
・基板の厚さ:750μm±65μm(図3(a)参照)
・光素子の厚さ:150μm±65μm(図3(b)参照)
・レンズと光素子の空間距離:150μm±20μm
・レンズ曲率半径:260μm±12μm
The optical wavelength of the optical signal is 1.3 μm, and the mode field diameter of the optical waveguide is 5 μm. The thickness of the optical waveguide (quartz glass) was 50 μm, and the optical waveguide substrate and the lens were both made of silicon. The lens was a one-side spherical lens, and the optical element was a back-illuminated type. Under these conditions, the member tolerance and mounting tolerance that satisfy the optical coupling tolerance of 0.1 dB or less were estimated as follows.
・ Thickness of substrate: 750 μm ± 65 μm (see FIG. 3A)
-Optical element thickness: 150 μm ± 65 μm (see FIG. 3B)
-Spatial distance between lens and optical element: 150μm ± 20μm
・ Lens curvature radius: 260μm ± 12μm
以上のような構成により、第1の実施形態においては、光モジュール内の部品配置について、光ファイバ103からの光の入力方向(光導波路の光軸方向)に対し、光導波路基板102と蓋基板101とが、光軸の垂直方向に積み上げた構成となっている。従って、従来例のように、一直線に部品が配置される構成に対して、光モジュールの光軸方向(長手方向)の寸法を小型化することができる。その結果、気密封止の面積が低減し、リークパスも減少するので、気密性の改善、筐体サイズの低減による剛性の改善、熱応力等による変形の低減を図ることができる。その結果、光モジュールの信頼性が改善され、製造歩留まりも改善されるので、光モジュールの製造コストの低減という大きな効果を得ることができる。また、光導波路基板が筐体を兼ね、蓋基板が電気配線基板を兼ねるため、従来例に比べて光モジュールの部品点数を削減することができる。
With the above configuration, in the first embodiment, the
第1の実施形態においては、光導波路基板を用いて光素子を気密封止する構成であるため、光素子と光導波路の距離を近接することができる。従って、光導波路から光素子までの光損失が改善するのみならず、高速動作を目的とした受光面が小さい光素子を用いる場合にも、レンズなどの光学部品を多用することなく、信号光を光素子に集光することができる。 In the first embodiment, since the optical element is hermetically sealed using the optical waveguide substrate, the distance between the optical element and the optical waveguide can be close. Therefore, not only the optical loss from the optical waveguide to the optical element is improved, but also when using an optical element having a small light receiving surface for the purpose of high-speed operation, the signal light can be transmitted without using many optical components such as lenses. It can be condensed on the optical element.
さらに、光ファイバと光導波路との接続部分を気密封止する必要がない。加えて、光入出力部材と光導波路基板との接続は、光モジュールの気密封止を行った後にできるので、この接続に用いる接着剤は、高温耐性を有する必要がない。すなわち、光入出力部材と光導波路基板との接続に用いる接着材料に制約を受けることがなくなり、最適な光接続が実施可能となる。 Furthermore, it is not necessary to hermetically seal the connection portion between the optical fiber and the optical waveguide. In addition, since the connection between the optical input / output member and the optical waveguide substrate can be made after the optical module is hermetically sealed, the adhesive used for this connection need not have high temperature resistance. That is, there is no restriction on the adhesive material used for connection between the optical input / output member and the optical waveguide substrate, and optimal optical connection can be performed.
(光モジュールの製造方法)
(1)光導波路基板としてシリコン基板を用いた場合の、光導波路基板の製造方法を説明する。最初に、シリコン基板の一方の面上に、熱酸化による石英ガラス層を作成する。石英ガラス層を所望の形状にパターニングすることにより、光導波路のコアを形成する。さらに、シリコンを堆積して上部クラッドとし、下部クラッドとなるシリコン基板とともに、光導波路を形成する。
(Optical module manufacturing method)
(1) A method for manufacturing an optical waveguide substrate when a silicon substrate is used as the optical waveguide substrate will be described. First, a quartz glass layer is formed by thermal oxidation on one surface of a silicon substrate. The core of the optical waveguide is formed by patterning the quartz glass layer into a desired shape. Further, silicon is deposited to form an upper clad, and an optical waveguide is formed together with a silicon substrate to be a lower clad.
次に、シリコン基板の光導波路が形成されていない方の面に、スピンコート法によりレジストを塗布する。フォトリソグラフィーによる露光と現像により、レジストを開口部外周の形状となるようパターニングし、エッチングによりシリコン基板を掘削して、開口部を形成する。最後にレジストを除去することで、開口部が完成する。エッチング技術としては、加速されたArイオンによりシリコン基板を物理的に掘削するイオンミリングを用いてもよい。または、CF4などの反応性ガスによりシリコン基板を化学的に掘削するプラズマエッチングを用いてもよい。 Next, a resist is applied by spin coating to the surface of the silicon substrate where the optical waveguide is not formed. By photolithography exposure and development, the resist is patterned to have the shape of the outer periphery of the opening, and the silicon substrate is excavated by etching to form the opening. Finally, the resist is removed to complete the opening. As an etching technique, ion milling in which a silicon substrate is physically excavated by accelerated Ar ions may be used. Alternatively, plasma etching in which a silicon substrate is chemically excavated with a reactive gas such as CF 4 may be used.
形成した開口部の内面であって、光路変換部で光路変換された光が開口部へ導出する位置に、レンズを接着する。なお、後述の第3、4の実施形態で述べるように、開口部にレンズを備える必要がない場合には、レンズ接着の作業は不要である。また、後述の第2の実施形態で述べるように、開口部内にレンズを一体形成する場合は、開口部にレンズを接着する代わりに、開口部をエッチングする際に球面加工したレジストを形成してエッチングすればよい。 A lens is bonded to the inner surface of the formed opening at a position where the light whose path has been changed by the optical path changing section is led to the opening. As described in the third and fourth embodiments described later, when it is not necessary to provide a lens in the opening, the lens bonding operation is not necessary. In addition, as described in the second embodiment to be described later, when a lens is integrally formed in the opening, instead of adhering the lens to the opening, a spherically processed resist is formed when the opening is etched. What is necessary is just to etch.
最後に、シリコン基板の光導波路が形成された面のうち、光導波路の出射端とすべき位置において、光軸に対して垂直に、光導波路を横断するようにダイシングする。ダイシングして形成した面のうち、少なくとも光導波路の出射端となる面には金属薄膜を蒸着して、光路変換部を形成する。 Finally, dicing is performed so as to cross the optical waveguide perpendicular to the optical axis at a position to be the output end of the optical waveguide in the surface of the silicon substrate on which the optical waveguide is formed. Of the surfaces formed by dicing, a metal thin film is vapor-deposited on at least the surface serving as the emission end of the optical waveguide to form an optical path changing portion.
(2)蓋基板(電気配線基板)の製造方法を説明する。絶縁体基板に貫通孔を設け、絶縁体基板の表面、裏面および貫通孔の内面に所望の金属配線を形成する。絶縁体基板の表面、光導波路基板の開口部と対向する面上に、所望の電気素子および光素子等を実装する。電気素子、光素子および金属配線間を、金(Au)などの金属ワイヤを用いたワイヤボンディングにより接続する。 (2) A method for manufacturing the lid substrate (electrical wiring substrate) will be described. A through hole is provided in the insulator substrate, and desired metal wiring is formed on the front surface, the back surface, and the inner surface of the through hole of the insulator substrate. Desired electrical elements, optical elements, and the like are mounted on the surface of the insulating substrate and the surface facing the opening of the optical waveguide substrate. The electrical element, the optical element, and the metal wiring are connected by wire bonding using a metal wire such as gold (Au).
(3)光導波路基板と蓋基板とを接合する。光導波路基板および蓋基板の双方を接合させる面に、それぞれ金属薄膜を蒸着(金属コーティング)する。光導波路基板および蓋基板の金属コーティングされた位置を接触させ、半田(AuSn)により接着する。光導波路基板のうち、光導波路の入射端面に光入出力部材を接着剤により接着して、光ファイバを接続することにより、光モジュールが完成する。 (3) Bonding the optical waveguide substrate and the lid substrate. Metal thin films are vapor-deposited (metal coating) on the surfaces to which both the optical waveguide substrate and the lid substrate are bonded. The metal-coated positions of the optical waveguide substrate and the lid substrate are brought into contact with each other and bonded by solder (AuSn). The optical module is completed by bonding the optical input / output member to the incident end face of the optical waveguide of the optical waveguide substrate with an adhesive and connecting the optical fiber.
(その他の応用例)
第1の実施形態では、4チャネル集積型の光モジュールを例示するが、チャネル数は用途に応じて増減して使用して構わない。第1の実施形態の光モジュールは、受光器の例であるが、光素子をレーザ、LED、電気素子をドライバICに変更することにより発光器としても適用可能である。
(Other application examples)
In the first embodiment, a four-channel integrated optical module is illustrated, but the number of channels may be increased or decreased depending on the application. The optical module of the first embodiment is an example of a light receiver, but can also be applied as a light emitter by changing the optical element to a laser, LED, and the electric element to a driver IC.
第1の実施形態においては、光導波路および光導波路基板の材料をそれぞれ石英ガラス、シリコンとした。例えば、両方をシリコンにすること、または両方を石英ガラスにすることもでき、有機高分子(ポリマー)を適用することもできる。また、光機能回路として、AWGによる光分波回路を示したが、他の機能を持つ回路、例えば、強度分岐回路(カプラまたはスプリッタ)、光干渉回路(マッハ・ツェンダ型干渉計など)に変更することもできる。 In the first embodiment, the materials of the optical waveguide and the optical waveguide substrate are quartz glass and silicon, respectively. For example, both can be silicon, or both can be quartz glass, and an organic polymer (polymer) can be applied. In addition, although an optical demultiplexing circuit based on AWG is shown as an optical functional circuit, it is changed to a circuit having other functions, for example, an intensity branching circuit (coupler or splitter), an optical interference circuit (Mach-Zehnder interferometer, etc.) You can also
第1の実施形態においては、光路変換部をダイシングにより形成した。例えば、エッチングによる形成、金型形状の転写によるナノインプリント法を適用することもできる。ここでは、光路変換部の角度を光導波路に対し45度とした。例えば、各部品の界面で生ずる反射戻り光による特性劣化を削減するために、44度または46度などの角度を適用することもできる。光路変換部には金属コーティングを施したが、その他に、誘電体多層膜による全反射コートを適用することもできる。 In the first embodiment, the optical path conversion unit is formed by dicing. For example, the formation by etching and the nanoimprint method by transferring the mold shape can be applied. Here, the angle of the optical path conversion unit is 45 degrees with respect to the optical waveguide. For example, an angle such as 44 degrees or 46 degrees can be applied in order to reduce characteristic deterioration due to reflected return light generated at the interface of each component. A metal coating is applied to the optical path conversion unit, but a total reflection coating using a dielectric multilayer film can also be applied.
第1の実施形態においては、レンズとしてシリコン製の片側球面レンズを用いたが、他の材料、構成を適用することもできる。例えば、材料としては石英ガラス、樹脂を用いることができ、レンズ構成として屈折率分布型レンズ(GRIN)、フレネルレンズ、非球面レンズを用いることもできる。 In the first embodiment, the one-side spherical lens made of silicon is used as the lens, but other materials and configurations may be applied. For example, quartz glass or resin can be used as the material, and a gradient index lens (GRIN), a Fresnel lens, or an aspherical lens can be used as the lens configuration.
第1の実施形態においては、気密封止にAuSn半田による接合を用いた。例えば、錫銀銅(SnAgCu)半田、低融点ガラスも適用可能である。気密性は劣るがエポキシ、アクリルなどの樹脂を用いることもできる。 In the first embodiment, bonding with AuSn solder is used for hermetic sealing. For example, tin silver copper (SnAgCu) solder and low melting point glass are also applicable. Although the airtightness is inferior, resins such as epoxy and acrylic can also be used.
(第2の実施形態)
図4に、本発明の第2の実施形態にかかる光モジュールを示す。本モジュールは、4チャネルの波長多重光を合波して出力する多波長発光器である。図4(a)は側面から見た断面図、図4(b)は上面から見た透視図である。光モジュールは、電気配線基板である蓋基板201の表面に、ベアチップのLDアレイ211と、電気素子であるドライバIC212とが実装され、光導波路基板202により気密封止されている。
(Second Embodiment)
FIG. 4 shows an optical module according to the second embodiment of the present invention. This module is a multi-wavelength light emitter that multiplexes and outputs 4-channel wavelength multiplexed light. 4A is a cross-sectional view seen from the side, and FIG. 4B is a perspective view seen from the top. In the optical module, a bare
光導波路基板202は、石英ガラス材料からなり、光導波路221、4チャネルの波長多重光を分波する波長合波回路222(問えば、アレイ導波路回折格子(AWG)など)が形成されている。これら光機能回路は、シリコンを材料とする光導波路基板表面を熱酸化することにより形成される。また、光導波路221と光ファイバ203とは、光入出力部材(レンズ等)233を介して接続されている。
The
また、光導波路基板202は、光導波路221とLDアレイ211とを光学的に結合するための光路変換部223を有する。光路変換部223は、約45度の研磨角度を有する研磨装置を用いて形成される。光導波路の出射端とすべき位置において、光軸に対して垂直に、光導波路基板上の光導波路を横断するように研磨して、光導波路の出射端が約45度の斜面に位置するように研磨する。光路変換部223における反射特性、すなわち光路変換性能を向上するため、光路変換部223の表面には金属コーティングを施している(図示は省略)。
The
光導波路基板202は、一方向のみが開口したバスタブ形状の構造を有し、この開口部と蓋基板(電気配線基板)201とにより形成される内部空間に、LDアレイ211、ドライバIC212、電子部品216等が気密封止される。蓋基板(電気配線基板)201と光導波路基板202との接合部には、図示は省略したが、金属コーティングが施され、両者は半田(AuSn)を介して接合されている。
The
LDアレイ211は、4チャネルのレーザダイオード集積チップであり、通信波長帯(波長1.5μm帯または1.3μm帯)において、それぞれ異なる発光波長と高い応答速度を有するインジウムリン系材料が使用されている。ドライバIC212は、4チャネルの電流駆動回路が集積されており、シリコン・ゲルマニウム系材料が使用されている。
The
次に、光モジュールの動作について説明する。BGA(Ball Grid Array)217、金属配線213、金属ワイヤ215bを介して、4チャネルの電気信号が、ドライバIC212に入力される。ドライバIC212がLDアレイ211を駆動して、発光されるべき信号光が出力される。
Next, the operation of the optical module will be described. A four-channel electrical signal is input to the
信号光は、LDアレイ211と光路変換部223との間の光路上に設けられたレンズ224による集光効果を受けたのち、光導波路基板202端面の光導波路に入力される。光導波路を伝搬した光は、波長合波回路222で波長多重された後、光入出力部材(レンズ)233を介して光ファイバ203へ出力される。
The signal light receives a light condensing effect by the
以上のような構成により、第2の実施形態においては、第1の実施形態で示した光モジュールと同様の効果を有する。すなわち、光モジュールの光軸方向(長手方向)の寸法を小型化することができ、気密封止の面積が低減し、リークパスも減少するので、気密性の改善、筐体サイズの低減による剛性の改善、熱応力等による変形の低減を図ることができる。その結果、光モジュールの信頼性が改善され、製造歩留まりも改善されるので、光モジュールの製造コストの低減という大きな効果を得ることができる。また、光導波路基板が筐体を兼ね、蓋基板が電気配線基板を兼ねるため、従来例に比べて光モジュールの部品点数を削減することができる。 With the configuration as described above, the second embodiment has the same effect as the optical module shown in the first embodiment. That is, the size of the optical module in the optical axis direction (longitudinal direction) can be reduced, the area of hermetic sealing is reduced, and the leak path is also reduced. Improvement and reduction of deformation due to thermal stress can be achieved. As a result, the reliability of the optical module is improved and the manufacturing yield is also improved, so that a great effect of reducing the manufacturing cost of the optical module can be obtained. In addition, since the optical waveguide substrate also serves as the casing and the lid substrate also serves as the electrical wiring substrate, the number of parts of the optical module can be reduced as compared with the conventional example.
また、第1の実施形態と同様に、光導波路基板を用いて光素子を気密封止する構成であるため、光素子と光導波路の距離を近接することができる。従って、光導波路から光素子までの光損失が改善するのみならず、レンズなどの光学部品を多用する必要がない。また、光入出力部材と光導波路基板との接続は、光モジュールの気密封止を行った後にできるので、この接続に用いる接着剤は、高温耐性を有する必要がない。 In addition, since the optical element is hermetically sealed using the optical waveguide substrate as in the first embodiment, the distance between the optical element and the optical waveguide can be made close. Therefore, not only the optical loss from the optical waveguide to the optical element is improved, but there is no need to use many optical components such as lenses. Further, since the connection between the optical input / output member and the optical waveguide substrate can be made after the optical module is hermetically sealed, the adhesive used for this connection does not need to have high temperature resistance.
さらに、第2の実施形態においては、光導波路基板の開口部の内面にレンズを一体形成する。従って、第1の実施形態の構成に比べて部材数量および作業工数の低減が可能となる。レンズの作製方法については、光導波路基板にエッチングによって開口部を形成する際に、あらかじめレジスト形状を球面加工することにより、その形状を反映したレンズ構造が形成される。なおエッチングの代わりにサンドブラストやレーザビームによる食刻を適用することも可能である。 Furthermore, in the second embodiment, a lens is integrally formed on the inner surface of the opening of the optical waveguide substrate. Therefore, the number of members and the number of work steps can be reduced as compared with the configuration of the first embodiment. As for the lens manufacturing method, when the opening is formed in the optical waveguide substrate by etching, the resist shape is spherically processed in advance to form a lens structure reflecting the shape. It is also possible to apply etching by sandblasting or laser beam instead of etching.
(第3の実施形態)
図5に、本発明の第3の実施形態にかかる光モジュールを示す。4チャネルの波長多重光を分波して受光する多波長受光器を、光モジュールの一例として説明する。図5(a)は側面から見た断面図、図5(b)は上面から見た透視図である。光モジュールは、電気配線基板である蓋基板301の表面に、ベアチップのPDアレイ311と、電気素子であるTIA312とが実装され、光導波路基板302により気密封止されている。
(Third embodiment)
FIG. 5 shows an optical module according to the third embodiment of the present invention. A multi-wavelength light receiver that demultiplexes and receives four-channel wavelength multiplexed light will be described as an example of an optical module. FIG. 5A is a cross-sectional view seen from the side, and FIG. 5B is a perspective view seen from the top. In the optical module, a bare
光導波路基板302は、石英ガラス材料からなり、光導波路321、4チャネルの波長多重光を分波する波長分波回路322(問えば、アレイ導波路回折格子(AWG)など)が形成されている。これら光機能回路は、シリコンを材料とする光導波路基板表面を熱酸化することにより形成される。
The
また、光導波路基板302は、光導波路321とPDアレイ311とを光学的に結合するための光路変換部323を有する。光路変換部323は、約45度の研磨角度を有する研磨装置を用いて形成される。光導波路の出射端とすべき位置において、光軸に対して垂直に、光導波路基板上の光導波路を横断するように研磨して、光導波路の出射端が約45度の斜面に位置するように研磨する。光路変換部323における反射特性、すなわち光路変換性能を向上するため、光路変換部323の表面には金属コーティングを施している(図示は省略)。
In addition, the
また、光導波路321と光ファイバ303とは、光入出力部材(ファイバ・ビーズ等)331を介して接続されている。第1の実施形態とは異なり、光入出力部材331は、光路変換部323となる約45度の斜面(研磨面)に配置された光導波路321の端面に接続される。
The
光導波路基板302は、一方向のみが開口したバスタブ形状の構造を有し、この開口部と蓋基板(電気配線基板)301とにより形成される内部空間に、PDアレイ311、TIA312、電子部品316等が気密封止される。蓋基板(電気配線基板)301と光導波路基板302との接合部には、図示は省略したが、金属コーティングが施され、両者は半田(AuSn)を介して接合されている。
The
PDアレイ311は、4チャネルのフォトダイオード集積チップであり、通信波長帯(波長1.5μm帯または1.3μm帯)において、高い受光感度と応答速度を有するインジウムリン系材料が使用されている。TIA312は、4チャネルの増幅器が集積されており、シリコン・ゲルマニウム系材料が使用されている。
The
次に、光モジュールの動作について説明する。受光されるべき信号光は、光ファイバ303から光入出力部材331を介して、光導波路基板302の端面の光導波路321に入力される。光導波路321を伝搬し、波長分波回路322において波長分波された4チャネルの光は、光路変換部323において反射して、直角に光路を変換し、光導波路基板302の開口部に向かう。波長分波された光は、PDアレイ311の受光面に形成されているレンズ311aによる集光効果を受けたのち、PDアレイ311のそれぞれのチャネルに対応した受光面に結合される。
Next, the operation of the optical module will be described. The signal light to be received is input from the
PDアレイ311において光電変換された4チャネルの電気信号は、それぞれTIA312において増幅され、金属ワイヤ315b、金属配線313を介してフレキシブル配線基板(FPC)318から光モジュール外部に出力される。
The four-channel electrical signals photoelectrically converted in the
以上のような構成により、第3の実施形態においては、第1および第2の実施形態で示した光モジュールと同様の効果を有する。すなわち、光モジュールの光軸方向(長手方向)の寸法を小型化することができ、気密封止の面積が低減し、リークパスも減少するので、気密性の改善、筐体サイズの低減による剛性の改善、熱応力等による変形の低減を図ることができる。その結果、光モジュールの信頼性が改善され、製造歩留まりも改善されるので、光モジュールの製造コストの低減という大きな効果を得ることができる。また、光導波路基板が筐体を兼ね、蓋基板が電気配線基板を兼ねるため、従来例に比べて光モジュールの部品点数を削減することができる。 With the configuration as described above, the third embodiment has the same effect as the optical modules shown in the first and second embodiments. That is, the size of the optical module in the optical axis direction (longitudinal direction) can be reduced, the area of hermetic sealing is reduced, and the leak path is also reduced. Improvement and reduction of deformation due to thermal stress can be achieved. As a result, the reliability of the optical module is improved and the manufacturing yield is also improved, so that a great effect of reducing the manufacturing cost of the optical module can be obtained. In addition, since the optical waveguide substrate also serves as the casing and the lid substrate also serves as the electrical wiring substrate, the number of parts of the optical module can be reduced as compared with the conventional example.
また、第1および第2の実施形態と同様に、光導波路基板を用いて光素子を気密封止する構成であるため、光素子と光導波路の距離を近接することができる。従って、光導波路から光素子までの光損失が改善するのみならず、レンズなどの光学部品を多用する必要がない。また、光入出力部材と光導波路基板との接続は、光モジュールの気密封止を行った後にできるので、この接続に用いる接着剤は、高温耐性を有する必要がない。 In addition, since the optical element is hermetically sealed using the optical waveguide substrate, as in the first and second embodiments, the distance between the optical element and the optical waveguide can be close. Therefore, not only the optical loss from the optical waveguide to the optical element is improved, but there is no need to use many optical components such as lenses. Further, since the connection between the optical input / output member and the optical waveguide substrate can be made after the optical module is hermetically sealed, the adhesive used for this connection does not need to have high temperature resistance.
第3の実施形態においては、光路変換部となる研磨面に光入出力部材を接続する。光路変換部を形成するために除去された空間に、光入出力部材が配置されるので、光モジュールの長手方向の寸法をより低減することができる。光導波路基板において、光路変換部の研磨面以外の面は、表面の平坦度に制約がないため、例えば、ダイシングによる切り出しのみとして、表面を荒くすることが可能となり、作業工数の低減が図れる。 In the third embodiment, a light input / output member is connected to a polishing surface that serves as an optical path conversion unit. Since the light input / output member is disposed in the space removed to form the optical path conversion unit, the longitudinal dimension of the optical module can be further reduced. In the optical waveguide substrate, the surface other than the polished surface of the optical path changing unit is not limited in the flatness of the surface. For example, the surface can be roughened only by cutting by dicing, and the number of work steps can be reduced.
第3の実施形態においては、受光素子上にレンズを一体形成する。従って、第1および第2の実施形態の構成に比べて部材数量および作業工数の低減が可能となる。レンズの作製方法については、光素子表面にエッチングを行う際、あらかじめレジスト形状を球面加工することにより、その形状を反映したレンズ構造が形成される。なおエッチングの代わりにサンドブラストやレーザビームによる食刻を適用することも可能である。 In the third embodiment, a lens is integrally formed on the light receiving element. Therefore, the number of members and the number of work steps can be reduced as compared with the configurations of the first and second embodiments. As for the lens manufacturing method, when the surface of the optical element is etched, the resist shape is spherically processed in advance to form a lens structure reflecting the shape. It is also possible to apply etching by sandblasting or laser beam instead of etching.
(第4の実施形態)
図6に、本発明の第4の実施形態にかかる光モジュールを示す。4チャネルの波長多重光を分波して受光する多波長受光器を、光モジュールの一例として説明する。図6(a)は側面から見た断面図、図6(b)は上面から見た透視図である。光モジュールは、光導波路基板402の開口部内にベアチップのPDアレイ411と、電気素子であるTIA412とが実装され、蓋基板401の表面により気密封止されている。
(Fourth embodiment)
FIG. 6 shows an optical module according to the fourth embodiment of the present invention. A multi-wavelength light receiver that demultiplexes and receives four-channel wavelength multiplexed light will be described as an example of an optical module. 6A is a cross-sectional view seen from the side, and FIG. 6B is a perspective view seen from the top. In the optical module, a bare
光導波路基板402は、石英ガラス材料からなり、光導波路421、4チャネルの波長多重光を分波する波長分波回路422(問えば、アレイ導波路回折格子(AWG)など)が形成されている。これら光機能回路は、シリコンを材料とする光導波路基板表面を熱酸化することにより形成される。
The
また、光導波路基板402は、光導波路421とPDアレイ411とを光学的に結合するための光路変換部423を有する。光路変換部423は、約45度の研磨角度を有する研磨装置を用いて形成する。光導波路の出射端とすべき位置において、光軸に対して垂直に、光導波路基板上の光導波路を横断するように研磨して、光導波路の出射端が約45度の斜面に位置するように研磨する。光路変換部423における反射特性、すなわち光路変換性能を向上するため、光路変換部423の表面には金属コーティングを施している(図示は省略)。
In addition, the
また、光導波路421と光ファイバ403とは、光入出力部材(レンズ)433を介して接続されている。第3の実施形態と同様に、光入出力部材433は、光路変換部423となる約45度の斜面(研磨面)に配置された光導波路421の端面に接続される。
The
光導波路基板402は、一方向のみが開口したバスタブ形状の構造を有し、この開口部と蓋基板401とにより形成される内部空間に、PDアレイ411、TIA412、電子部品416等が気密封止される。蓋基板401と光導波路基板402との接合部には、図示は省略したが、金属コーティングが施され、両者は半田(AuSn)を介して接合されている。第1ないし第3の実施形態とは異なり、第4の実施形態においては、光導波路基板に光素子などを実装して、蓋基板により気密封止する構成とする。
The
PDアレイ411は、4チャネルのフォトダイオード集積チップであり、通信波長帯(波長1.5μm帯または1.3μm帯)において、高い受光感度と応答速度を有するインジウムリン系材料が使用されている。TIA412は、4チャネルの増幅器が集積されており、シリコン・ゲルマニウム系材料が使用されている。
The
次に、光モジュールの動作について説明する。受光されるべき信号光は、光ファイバ403から光入出力部材433を介して、光導波路基板402の端面の光導波路421に入力される。光導波路421を伝搬し、波長分波回路422において波長分波された4チャネルの光は、光路変換部423において反射して、直角に光路を変換し、PDアレイ411のそれぞれのチャネルに対応した受光面に結合される。
Next, the operation of the optical module will be described. The signal light to be received is input from the
PDアレイ411において光電変換された4チャネルの電気信号は、それぞれTIA412において増幅され、金属ワイヤ415b、金属配線413を介してフレキシブル配線基板(FPC)418から光モジュール外部に出力される。
The four-channel electrical signals photoelectrically converted in the
以上のような構成により、第4の実施形態においては、第1ないし第3の実施形態で示した光モジュールと同様の効果を有する。すなわち、光モジュールの光軸方向(長手方向)の寸法を小型化することができ、気密封止の面積が低減し、リークパスも減少するので、気密性の改善、筐体サイズの低減による剛性の改善、熱応力等による変形の低減を図ることができる。その結果、光モジュールの信頼性が改善され、製造歩留まりも改善されるので、光モジュールの製造コストの低減という大きな効果を得ることができる。また、光導波路基板が筐体を兼ね、蓋基板が電気配線基板を兼ねるため、従来例に比べて光モジュールの部品点数を削減することができる。 With the configuration as described above, the fourth embodiment has the same effects as the optical modules shown in the first to third embodiments. That is, the size of the optical module in the optical axis direction (longitudinal direction) can be reduced, the area of hermetic sealing is reduced, and the leak path is also reduced. Improvement and reduction of deformation due to thermal stress can be achieved. As a result, the reliability of the optical module is improved and the manufacturing yield is also improved, so that a great effect of reducing the manufacturing cost of the optical module can be obtained. In addition, since the optical waveguide substrate also serves as the casing and the lid substrate also serves as the electrical wiring substrate, the number of parts of the optical module can be reduced as compared with the conventional example.
また、蓋基板により気密封止する構成とし、光導波路基板に光素子などを実装するため、光素子と光導波路の距離を近接することができる。従って、光導波路から光素子までの光損失が改善するのみならず、レンズなどの光学部品を設ける必要がない。また、光入出力部材と光導波路基板との接続は、光モジュールの気密封止を行った後にできるので、この接続に用いる接着剤は、高温耐性を有する必要がない。 In addition, since the optical element and the like are mounted on the optical waveguide substrate by being hermetically sealed with the lid substrate, the distance between the optical element and the optical waveguide can be close. Therefore, not only the optical loss from the optical waveguide to the optical element is improved, but there is no need to provide an optical component such as a lens. Further, since the connection between the optical input / output member and the optical waveguide substrate can be made after the optical module is hermetically sealed, the adhesive used for this connection does not need to have high temperature resistance.
第4の実施形態においては、光路変換部となる研磨面に光入出力部材を接続する。光路変換部を形成するために除去された空間に、光入出力部材が配置されるので、光モジュールの長手方向の寸法をより低減することができる。光導波路基板において、光路変換部の研磨面以外の面は、表面の平坦度に制約がないため、例えば、ダイシングによる切り出しのみとして、表面を荒くすることが可能となり、作業工数の低減が図れる。 In the fourth embodiment, a light input / output member is connected to a polishing surface that serves as an optical path conversion unit. Since the light input / output member is disposed in the space removed to form the optical path conversion unit, the longitudinal dimension of the optical module can be further reduced. In the optical waveguide substrate, the surface other than the polished surface of the optical path changing unit is not limited in the flatness of the surface. For example, the surface can be roughened only by cutting by dicing, and the number of work steps can be reduced.
第4の実施形態においては、蓋基板に光素子などを実装するのではなく、光導波路基板上に金属配線を設けて、光素子などを実装した。従って、光導波路基板のみの加工で済み、蓋基板の作製が容易となる。ここで、光導波路基板上への金属配線の実装は、エッチングによって配線の必要な箇所に貫通孔を形成して、金属を蒸着する。他の方法として、サンドブラスト、レーザビーム食刻を適用することもできる。 In the fourth embodiment, instead of mounting an optical element or the like on the lid substrate, a metal wiring is provided on the optical waveguide substrate to mount the optical element or the like. Therefore, only the optical waveguide substrate needs to be processed, and the lid substrate can be easily manufactured. Here, the metal wiring is mounted on the optical waveguide substrate by forming a through-hole at a necessary position of the wiring by etching and depositing the metal. As other methods, sandblasting or laser beam etching can be applied.
また、第4の実施形態においては、電気素子(TIA)と光導波路基板の接触領域にも金属配線を配置した。これは電気素子の接地(グランド)を強化するのみならず、電気素子で発生する熱を金属配線より放出するためである。このような金属配線は、光素子と光導波路基板の接触領域にも設置することができ、光素子のグランド強化と熱放出の効果を得ることができる。 In the fourth embodiment, the metal wiring is also arranged in the contact area between the electric element (TIA) and the optical waveguide substrate. This is because not only the grounding (ground) of the electric element is strengthened, but also the heat generated in the electric element is released from the metal wiring. Such a metal wiring can also be installed in the contact area between the optical element and the optical waveguide substrate, and the effect of strengthening the ground of the optical element and heat dissipation can be obtained.
以上述べたように、本実施形態によれば、光素子を気密封止することによる高い信頼性を確保し、小型、高機能、経済的な光モジュールを提供することができる。本実施形態においては、光モジュール内の部品配置について、光モジュールの光入出力方向(光軸方向)に対し、光導波路基板と蓋基板(電気配線基板)とを、鉛直方向に積み上げた構成となっている。そのため、従来例のように、光軸方向に一直線に部品が配置される構成に対して、光モジュールの光軸方向(長手方向)の寸法を小型化することができる。 As described above, according to the present embodiment, high reliability can be ensured by hermetically sealing the optical element, and a small, high-performance, and economical optical module can be provided. In the present embodiment, with respect to the component arrangement in the optical module, the optical waveguide substrate and the lid substrate (electrical wiring substrate) are stacked in the vertical direction with respect to the optical input / output direction (optical axis direction) of the optical module; It has become. Therefore, the dimension of the optical module in the optical axis direction (longitudinal direction) can be reduced compared to the configuration in which components are arranged in a straight line in the optical axis direction as in the conventional example.
その結果、気密封止面積が低減し、リークパスも減少するので、気密性の改善、筐体サイズの低減による剛性の改善、熱応力等による変形の低減を図ることができる。その結果、高い気密性を確保することができ、光モジュールの信頼性が改善され、製造歩留まりも改善されるので、光モジュールの製造コストの低減という大きな効果を得ることができる。また、光導波路基板、蓋基板が筐体を兼ね、光導波路基板、蓋基板のいずれかが電気配線基板を兼ねるため、従来例に比べて光モジュールの部品点数を削減することができる。 As a result, since the hermetic sealing area is reduced and the leak path is also reduced, it is possible to improve hermeticity, improve rigidity by reducing the housing size, and reduce deformation due to thermal stress and the like. As a result, high airtightness can be ensured, the reliability of the optical module is improved, and the manufacturing yield is also improved, so that a great effect of reducing the manufacturing cost of the optical module can be obtained. In addition, since the optical waveguide substrate and the lid substrate also serve as the housing, and either the optical waveguide substrate or the lid substrate also serves as the electrical wiring substrate, the number of parts of the optical module can be reduced as compared with the conventional example.
光導波路基板と蓋基板とが筐体として、光素子を気密封止する構成であるため、光素子と光導波路の距離を近接することができる。従って、光導波路から光素子までの光損失が改善するのみならず、高速動作を目的とした受光面が小さい光素子を用いる場合にも、レンズなどの光学部品を多用することなく、信号光を光素子に集光することができる。 Since the optical waveguide substrate and the lid substrate serve as a casing and the optical element is hermetically sealed, the distance between the optical element and the optical waveguide can be close. Therefore, not only the optical loss from the optical waveguide to the optical element is improved, but also when using an optical element having a small light receiving surface for the purpose of high-speed operation, the signal light can be transmitted without using many optical components such as lenses. It can be condensed on the optical element.
さらに、光ファイバと光導波路との接続部分を気密封止する必要がない。加えて、光入出力部材と光導波路基板との接続は、光モジュールの気密封止を行った後にできるので、この接続に用いる接着剤は、高温耐性を有する必要がない。すなわち、光入出力部材と光導波路基板との接続に用いる接着材料に制約を受けることがなくなり、最適な光接続が実施可能となる。 Furthermore, it is not necessary to hermetically seal the connection portion between the optical fiber and the optical waveguide. In addition, since the connection between the optical input / output member and the optical waveguide substrate can be made after the optical module is hermetically sealed, the adhesive used for this connection need not have high temperature resistance. That is, there is no restriction on the adhesive material used for connection between the optical input / output member and the optical waveguide substrate, and optimal optical connection can be performed.
(その他の実施形態)
ここまで述べてきた各実施形態においては、光モジュールを構成する光路変換部、レンズ、光素子、電気素子などの構成部品に関する種々の形態ならびに組み合わせを開示した。これら構成部品の取りうる形態の組み合わせについては、第1ないし第4の実施形態で説明してきたものに限定されるものではない。
(Other embodiments)
In each of the embodiments described so far, various forms and combinations relating to components such as an optical path conversion unit, a lens, an optical element, and an electric element constituting the optical module have been disclosed. The combinations of the forms that these component parts can take are not limited to those described in the first to fourth embodiments.
例えば、第1の実施形態では、図1に示したように、光導波路基板をダイシングして溝部(ダイシングライン)を形成することにより、光路変換部とする構成を開示した。この光路変換部を、第2ないし第4の実施形態で説明したように、光導波路基板の端部を研磨することにより研磨面を光変換部とする構成としてもよい。また、第1の実施形態では、蓋基板である電気配線基板に光素子、電気素子等を実装する構成を開示した。この構成を、第4の実施形態で説明したように、光導波路基板の開口部に面した面に配置するように構成してもよい。これらの例示に限定されるものでなく、第1ないし第4の実施形態で説明してきた種々の形態の組み合わせであってもよいことは、言うまでもない。 For example, in the first embodiment, as shown in FIG. 1, a configuration is disclosed in which an optical waveguide substrate is diced to form a groove (dicing line) to form an optical path conversion unit. As described in the second to fourth embodiments, the optical path conversion unit may have a configuration in which the polishing surface is used as the light conversion unit by polishing the end of the optical waveguide substrate. In the first embodiment, a configuration in which an optical element, an electrical element, and the like are mounted on an electrical wiring substrate that is a lid substrate is disclosed. As described in the fourth embodiment, this configuration may be configured to be arranged on the surface facing the opening of the optical waveguide substrate. Needless to say, the present invention is not limited to these examples, and may be a combination of various forms described in the first to fourth embodiments.
101,201,301,401 蓋基板
102,202,302,402 光導波路基板
103,203,303,403 光ファイバ
111,311,411 PDアレイ
112,312,412 TIA
113,213,313,413 金属配線
114 リードピン
115,215,315,415 金属ワイヤ
116,216,316,416 電子部品
121,221,321,421 光導波路
122,322,422 波長分波回路
123,223,323,423 光路変換部
131,331 光入出力部材
132,224,311a レンズ
211 LDアレイ
212 ドライバIC
217 BGA
222 波長合波回路
233,433 光入出力部材(レンズ)
318,418 FPC
101, 201, 301, 401
113, 213, 313, 413
217 BGA
222 Wavelength multiplexing circuit 233,433 Optical input / output member (lens)
318, 418 FPC
Claims (4)
前記光導波路基板と接合される蓋基板とを備え、
前記開口部と前記蓋基板とにより形成される内部空間に光素子が実装され、前記光導波路基板は、前記光導波路と前記光素子とを光学的に結合する光路変換部を有し、
前記光路変換部は、前記光導波路の出射端とすべき位置において、光軸に対して垂直に、前記光導波路を横断するように形成された約45度の斜面であり、
前記光路変換部の前記斜面に、前記光導波路と光学的に結合する光ファイバを接合するための光入出力部材が接続されていることを特徴とする光モジュール。 An optical waveguide substrate having an opening in which an optical waveguide is formed and opened in only one direction;
A lid substrate joined to the optical waveguide substrate;
Wherein the opening is the optical element is mounted inside space formed by the cover substrate, the optical waveguide substrate, have a light path changing unit for coupling the optical element and the optical waveguide optically,
The optical path changing part is a slope of about 45 degrees formed so as to cross the optical waveguide perpendicular to the optical axis at a position to be the exit end of the optical waveguide;
It said inclined surface of said optical path changing unit, an optical module optical output member is characterized that it is connected for joining the optical fiber to be coupled to the optical waveguide and optical.
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