JP6966701B2 - 光モジュール - Google Patents
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Description
半導体レーザ素子と、
シリコン基板上にSiО2からなる導波路が形成された平面光波回路(PLC:Plannar Lightwave Circuit)と、
を備え、
前記半導体レーザ素子の発光点の位置及び前記導波路のコアの位置が略一致するように配置され、
平面視において、
前記半導体レーザ素子の出射面を表す第1の線分及びこれに対応する前記導波路の入射面を表す第2の線分が互いに傾斜して配置され、前記半導体レーザ素子の発光点が、前記第1の線分の中央に対して、前記第1の線分の延長線及び前記第2の線分またはその延長線の交点側に配置されている。
各図面中、同一の機能を有する部材には、同一符号を付している場合がある。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態や実施例に分けて示す場合があるが、異なる実施形態や実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせは可能である。後述の実施形態や実施例では、前述と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については、実施形態や実施例ごとには逐次言及しないものとする。各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張して示している場合もある。
はじめに、図1及び図2を参照しながら、本発明の1つの実施形態に係る光モジュールの構造について説明する。図1は、本発明の1つの実施形態に係る光モジュールを模式的に示す図である。図2は、図1のII−II断面を示す側面断面図である。
ただし、これに限られるものではなく、光モジュール2は、1以上の任意の数の任意の波長域の半導体レーザ素子を備えることができる。
本実施形態に係る光モジュールでは、平面視において、半導体レーザ素子4G、4B、4Rの出射面4Ag、4Ab、4Ar及びこれに対応する平面光波回路20の導波路10の入射面10Aが互いに傾斜して配置されている。この構造を、図3を参照しながら、更に詳細に説明する。図3は、半導体レーザ素子4の出射面4Aを表す第1の線分30及びこれに対応する導波路10の入射面10Aを表す第2の線分32が互いに傾斜して配置されたところを拡大して示す平面図である。
なお、図3に示す半導体レーザ素子4及びコア12は、図1に示す緑色、青色、赤色の何れの半導体レーザ素子4G、4B、4R及びコア12G、12B、12Rに適用することもできる。また、半導体レーザ素子の出射面及びこれに対応する平面光波回路の導波路の入射面が互いに傾斜して配置されているのであれば、平面光波回路の入射面が斜めにカットされている場合もあり得るし、通常の矩形の平面形状の平面光波回路を、半導体レーザ素子の出射面に対して斜めに配置する場合もあり得る。
D=(W/4)*tanθ≒5μm
となる。よって、確実に、発光効率に優れた光モジュール2を提供することができる。
Sinθmax(開口NA)=n1*SQR(2Δ)
Δ=(n12−n22)/(2*n12)
n1:コア12の屈折率
n2:クラッド14の屈折率
θ1+θ2 ≦ θmax
の関係を有する場合に、半導体レーザ素子4からコア12へ入射した光がコア12内で全反射することなる。つまり、上記の関係式を満足する場合に、半導体レーザ素子4の出射光が導波路10のコア12に入射して、コア12内を出射側に進んでいくことになる。
一方、半導体レーザ素子4からコア12へ入射する光の光軸及びコア12の光軸がなす角度がθmaxより大きい角度θ3の場合には、コア12内で反射されず、コア12内を進むことはできない。
なお、補正に当たり、角度θにずれ角α(α’)を加えるかまたは差し引くかは、コア12の光軸に対する入射光の傾きの向き及びずれ角度α(α’)の向きによって定まる。
次に、図6を参照しながら、光モジュール2がフリップチップ実装された場合の説明を行う。図6は、フリップチップ実装の光モジュール2の構造を模式的に示す側面図である。図6に示す光モジュール2では、半導体レーザ素子4が下面側に正極及び負極の電極34を備え、光源基板6上にサブマウント8を介して実装されている。半導体レーザ素子4の電極34及びサブマウント8の間、並びにサブマウント8及び光源基板6の間は、半田をはじめとする金属接合層36、38で接続されている。
特に、半導体レーザ素子4のサブマウント8の出射面側の側面8Aが、導波路10の入射面10Aと略平行に配置されている。これにより、半導体レーザ素子4及びサブマウント8の突き出し量を同じにすることができ、容易に、半導体レーザ素子4を平面光波回路20(導波路10)に近接して配置することができる。よって、半導体レーザ素子4及び平面光波回路20の光学的な結合効率の低下を効果的に抑制できる。
4 半導体レーザ素子
4B 青色半導体レーザ素子
4G 緑色半導体レーザ素子
4R 赤色半導体レーザ素子
6 光源基板
8 サブマウント
8A 出射面
10 導波路
10A 入射面
12 コア
12B 青色対応コア
12G 緑色対応コア
12R 赤色対応コア
12M 合波対応コア
14 クラッド
14A アンダークラッド層
14B オーバークラッド層
20 平面光波回路(PLC: Plannar Lightwave Circuit)
22 シリコン基板
30 第1の線分
32 第2の線分
34 電極
36 半田
38 金属接合層
L 第1の線分の長さ
D 距離
P 発光点
M 中点
C 交点(傾斜中心)
Q 合流点
θ 第1の線分及び第2の線分がなす角度
θ1 半導体レーザ素子からコアへ入射する光の光軸及びコアの光軸がなす角度
θ2 半導体レーザ素子の出射光の広がり角(半値)
θMax 導波路の最大受光角(半値)
Claims (8)
- 半導体レーザ素子と、
基板上に導波路が形成された平面光波回路(PLC:Plannar Lightwave Circuit)と、
を備え、
前記半導体レーザ素子の発光点の位置及び前記導波路のコアの位置が略一致するように配置され、
平面視において、
前記半導体レーザ素子の出射面を表す第1の線分及びこれに対応する前記導波路の入射面を表す第2の線分が互いに傾斜して配置され、前記半導体レーザ素子の発光点が、前記第1の線分の中央に対して、前記第1の線分の延長線及び前記第2の線分またはその延長線の交点側に配置されており、
前記半導体レーザ素子の出射光が前記導波路の入射面に斜めの方向から入射することを特徴とする光モジュール。
- 前記半導体レーザ素子の発光点が、前記第1の線分の中央に対して、前記第1の線分の延長線及び前記第2の線分の交点側に配置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。
- 前記半導体レーザ素子の出射面上の前記発光点の位置及び前記平面光波回路の入射面上の前記コアの位置の距離が5μm以下である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。
- 前記半導体レーザ素子から前記コアへ入射する光の光軸、及び前記コアの光軸がなす角度をθ1とし、
前記半導体レーザ素子の出射光の広がり角(半値)をθ2とし、
前記導波路の最大受光角(半値)をθmaxとするとき、
θ1+θ2 ≦ θmax
の関係を有することを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の光モジュール。
- 前記θ2が、前記半導体レーザ素子のファーフィールドパターンの短軸方向の広がり角(半値)であることを特徴とする請求項4に記載の光モジュール。
- 前記半導体レーザ素子及び前記平面光波回路がフリップチップ実装されており、
前記半導体レーザ素子のサブマウントの出射面側の側面が、前記平面光波回路の入射面と略平行に配置されていることを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の光モジュール。
- 前記第1の線分の長さをLとすると、前記発光点が前記第1の線分の前記交点側の端部から距離L/4以内の領域に配置されていることを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載の光モジュール。
- 青色光域、緑色光域及び赤色光域の光を出射する複数の前記半導体レーザ素子を備え、
前記平面光波回路が、各々の波長の前記半導体レーザ素子に対応したにコア及び該コアが合流したコアを有する導波路を備え、
前記平面光波回路により各々の波長の光が合波されることを特徴とする請求項1から7の何れか1項に記載の光モジュール。
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