JPH11237533A - 光モジュール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置の小型化を図れる光モジュール及びその
製造方法を提供する。 【解決手段】 プラットフォーム３の一主面に設けられ
たＶ溝３２の第１の端部に面して光素子１を設置する素
子設置工程と、フェルールに挿入固定されたカーボン被
覆光ファイバ２を屈曲させて、光ファイバ２の端部側の
部分をＶ溝３２に、光ファイバ２の端面を光素子１と対
向させて設置するファイバ設置工程と、光ファイバ２の
端部側に部分をプラットフォーム３に固定する固定工程
と、光ファイバ２が挿入されたフェルール４をべーず５
の主面に設けられた台形溝３１に設置すると共に、ファ
イバ設置工程でＶ溝３２に設置されていない残りの光フ
ァイバ２をＶ溝３２に設置するフェルール設置工程と、
を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クラッド側面がカ
ーボンにて被覆された光ファイバを備える光モジュール
及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光モジュールは、光ファイバの側
面を被覆する樹脂を剥して、クラッド側面を露出され
た、いわゆる裸線の状態にした光ファイバをフェルール
に挿入固定して、光モジュールに使用していた。フェル
ールに挿入固定された光ファイバとそのフェルールは、
光ファイバ用のＶ溝とフェルール用のＶ溝とに設置され
ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光ファ
イバをプラットフォーム基板に載せる際に、過度の曲げ
応力が加えることなく所定の曲率半径の範囲で光ファイ
バを屈曲させてＶ溝に設置しているので、この光ファイ
バを屈曲させてに被覆が剥されたクラッドが露出した光
ファイバ部分を短くすることができず、このためこの光
ファイバが搭載される基板を小さくすることができなか
った。したがって、光モジュールの小型化を図ることが
できなかった。

【０００４】そこで、本発明の目的は、装置の小型化を
図ることができる光モジュール及びその製造方法を提供
することをである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては以下のようにした。

【０００６】本発明の光モジュールの製造方法は、基体
の一主面に設けられた光ファイバ支持部の第１の端部に
面して光素子を設置する素子設置工程と、クラッド側面
がカーボンにて被覆されフェルールに挿入固定された光
ファイバを屈曲させて、この光ファイバの端面を光素子
と対向させて、光ファイバの端部側の一部分を光ファイ
バ支持部に設置するファイバ設置工程と、光ファイバ支
持部に設置された光ファイバの端部側の部分を基体に固
定する固定工程と、光ファイバが挿入されたフェルール
を基体の主面に設けられたフェルール支持部に設置する
と共に、ファイバ設置工程で光ファイバ支持部に設置さ
れていない残りの光ファイバを光ファイバ支持部に設置
するフェルール設置工程と、を備える。

【０００７】このように、光ファイバ支持部に設置され
る光ファイバにカーボンにて被覆を施した光ファイバを
用いると、この光ファイバを屈曲させて光ファイバ支持
部に合わせて設置する際に、従来に比べて小さな曲率半
径で光ファイバを曲げることができる。このため、フェ
ルールに挿入されていない光ファイバの部分を短くでき
るので、これが設置される光ファイバ支持部の長さも短
くできる。したがって、基体の長さを短くできる。

【０００８】本発明の光モジュールの製造方法では、固
定工程は、紫外線が透過する固定部材と基体との間に紫
外線硬化樹脂を配置し、光ファイバの設置位置が決定さ
れた後に、紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して、光ファ
イバを固定する工程を、有するようにしてもよい。

【０００９】このように、紫外線を透過する固定部材と
紫外線硬化樹脂を用いると、光ファイバの基体への位置
合わせ及び固定が容易になる。

【００１０】本発明の光モジュールの製造方法では、フ
ァイバ設置工程における光ファイバの屈曲は、曲率半径
において１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲であるように
してもよい。

【００１１】このような範囲にすれば、信頼性を十分に
確保しつつ、基体の小型化を図ることができる。

【００１２】本発明の光モジュールは、一方向に延びる
光ファイバ支持部、光ファイバ支持部の一端部に面して
設けられた素子搭載部、を一主面に有する基体と、端面
が素子搭載部に面して光ファイバ支持部に固定されると
共に、クラッド側面がカーボンにて被覆され且つフェル
ールに挿入固定された光ファイバと、光ファイバの一端
面に面して素子搭載部に設置され、光ファイバの端面と
光学的に結合する光素子と、を備える。

【００１３】このように、光モジュールの基体上に設け
られた光ファイバ支持部に設置される光ファイバとして
クラッド側面がカーボンにて被覆された光ファイバを使
用すると、基体が長さを小さくできる。したがって、小
型化された光モジュールが提供される。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態に係る光モジ
ュールについて、図１〜図６を用いて説明する。

【００１５】図１は、主要部材を描いた光モジュールの
斜視図である。

【００１６】光モジュールは、所定の軸方向に延びるフ
ェルール支持部３１を一主面に有するベース５と、この
軸方向に延び、フェルール支持部３１と中心軸を合わせ
てフェルール支持部３１の一端部と接合される光ファイ
バ支持部３２、フェルール支持部３１の上記端部と接合
される光ファイバ支持部３２の一端部とは異なる別の端
部に面して設けられた素子搭載部、を一主面に有するプ
ラットフォーム３と、この別の端部に一端面を面して光
ファイバ支持部３２に設置されると共にクラッド側面が
カーボンにて被覆された光ファイバ（カーボン被覆光フ
ァイバ）２と、光ファイバ２の一端面に面して素子搭載
部に搭載され、光ファイバ２の端面と光学的に結合する
第１の端面を有する光素子１と、を備える。プラットフ
ォーム３は、ベース５に搭載されて、両者３、５は一体
の基体を構成する。フェルール４はフェルール支持部３
１に固定されると共に、光ファイバ２は光ファイバ支持
部３２に固定されている。プラットフォーム３は、微細
な加工が容易なので、例えばシリコン基板を加工して形
成することが好ましい。また、ベース５は、例えば金属
で形成することが好ましい。また、プラットフォーム３
は、光ファイバ支持部の方向と直交する方向に延びる凹
断面が直方体あるいは正方形である溝１５を備え、この
溝の側面１３に光ファイバ端面が接している。更に、フ
ェルール４は、光ファイバ２を挿入のための円筒形の中
空部をフェルール４が延びる方向に沿って中心に有して
いる円柱殻の形状であって、カーボン被覆光ファイバ２
は、このフェルール４に挿入固定されている。

【００１７】また、光モジュールは、光素子１が発光素
子の場合には、発光素子１の第１の端面とは異なる第２
の端面に面して配置され発光素子１と光学的に結合する
モニタ用受光素子６を備えていてもよい。図１によれ
ば、光モジュールは、プラットフォーム３及びベース５
とは異なるチップキャリア９の側面に搭載されたモニタ
用受光素子６を備え、チップキャリア９はモニタ用受光
素子６の受光面を光素子１の第１の端面の裏面となる第
２の端面に面するように配置する。更に、光素子１の第
２の端面からのレーザ光（入射光）を入射光と異なる方
向に反射してレーザの発振を不安定化を防止するよう
に、入射光の光軸と受光面との成す角が直角から所定の
角度で傾斜するように配置してもよい。

【００１８】光素子１として、発光素子を例示すれば、
光ファイバと光学的な結合が容易に行えるので、例えば
端面発光型のレーザダイオード（ＬＤ）であることが好
ましく、また受光素子を例示すれば、端面から光が入射
する導波路型フォトダイオードが光ファイバとの光学的
な結合が容易なので好ましい。更に、モニタ用受光素子
６は、面受光型のフォトダイオード（ＰＤ）が好まし
い。以下、特に光素子として、発光素子の場合について
説明する。

【００１９】光ファイバ２は、クラッド側面にカーボン
膜を被覆したものである。このため、カーボン被覆光フ
ァイバ２は、被覆されていないものに比べて曲げ応力に
対して耐久性を備えている。尚、カーボン膜の膜厚は、
例えば０．０３〜０．０５μｍ程度である。

【００２０】光ファイバ支持部３２は、２側面に接して
光ファイバを支持すると共にプラットフォーム３の主面
上に設けられた凹部断面を有する溝であって、その断面
形状は、例えばＶ字形状叉は主面方向に開いた台形形状
とすることができる。発光素子１は、発光素子１と光フ
ァイバ２が光学的に結合するように、光ファイバ支持部
３２に設置された光ファイバ２のコア部の中心軸と発光
素子１の光軸とが左右方向に合わされて、位置決めされ
る。また、光ファイバ支持部の凹部３２の深さは、発光
素子１と光ファイバ２が光学的に結合するように、この
光ファイバの端面と対向する発光素子１の端面から出射
する光の光軸と光ファイバ２のコア部の中心軸とが上下
方向に合わされて、位置決めされる。このため、光ファ
イバ２と発光素子１との光学的な結合が密接になる。

【００２１】フェルール支持部３１は、フェルール４を
２側面で支持すると共にベース５の主面上に設けられた
凹部断面を有する溝であって、その断面形状を、例えば
Ｖ字形状叉は主面方向に開いた台形形状とすることがで
きる。凹部３１の深さは、フェルール４に挿入固定され
た光ファイバが光ファイバ支持部３２に設置され、且つ
フェルール４がフェルール支持部３１に設置されたとき
に、光ファイバ支持部３２における光ファイバのコア中
心の位置とフェルール支持部３１における光ファイバの
コア中心の位置とが合うように決定される。このような
断面凹部の構造にすると、凹部３２は、フェルール４の
外周上に２線分で接して、このフェルール４を支持し、
凹部３１は、光ファイバ２の外周上に２線分で接して、
この光ファイバ２を支持する。

【００２２】次に、本発明の実施の形態に係る光モジュ
ールの製造方法について説明する。図２〜図５は、本発
明の実施の形態に係る光モジュールの組み立て側面図で
あり、図６は、図４の上面説明図である。なお、光ファ
イバ支持部３２がＶ字断面形状であり、フェルール支持
部３１が主面に向いて開いた台形断面形状の場合につい
て以下説明する。

【００２３】本発明の光モジュールの製造方法によれ
ば、第１の軸の沿って延びるフェルール支持部３１を一
主面に有するベース５と、この第１の軸の沿って延びそ
れぞれの中心軸を合わせて一端部がフェルール支持部３
１の一端部と接合される光ファイバ支持部３２、光ファ
イバ支持部３２の上記一端部とは異なる別の端部に面し
て設けられた素子搭載部、を一主面に有するプラットフ
ォーム３と、を備える基体３、５を用いる。

【００２４】まず、この基体３、５の一主面上の素子搭
載部に、光ファイバ支持部の第１の端部に面して発光素
子１を搭載固定する。図２は、このようにして基体３、
５上に固定された発光素子１と、この基体３、５上の主
面上に形成された光ファイバ支持部３１に配置される前
のカーボン被覆光ファイバ２及びこの光ファイバ２が中
心に挿入固定されたフェルール４と、を示している。図
２は側面図であるため、光ファイバ支持部３２及びフェ
ルール支持部３１は図面には現れないが、図２では特に
これらを破線で示している。

【００２５】次に、フェルールに挿入固定されたカーボ
ン被覆光ファイバ２のフェルールに覆われていない先端
側の端面を断面凹形状の溝１５の一側面１３に接触させ
て、且つ光ファイバ２を屈曲させ光ファイバ２の先端側
の長さＬの部分を光ファイバ支持部であるＶ溝３２内に
配置する。図３は、このようにしてＶ溝３２内に配置さ
れた光ファイバ２を示し、この状態では、光ファイバ２
の上記先端側の端面を含む端面は発光素子１の一端面と
対向して設置されている。図３によれば、光ファイバ２
の先端部分の長さＬの部分は、Ｖ溝３２内に沿って設置
されている。そして、先端部分の長さＬの部分以降のフ
ェルール側の部分は、Ｖ溝３２から離れて所定の曲率半
径Ｒの範囲で屈曲されながら延びて、フェルール４の端
面Ｂに至り、そこでフェルール４に挿入される。光ファ
イバ２は、フェルール４内では屈曲することなく直線を
保つ。ファイバ２の上記先端側の端部から点Ａまでの第
１の直線部分とフェルール内の第２の直線部分は、光フ
ァイバ２の屈曲部の両側に存在する点Ａ（ファイバ水平
部と屈曲部の境界）及び点Ｂ（フェルール４の端面に光
ファイバ２が挿入されている位置）において、それぞれ
接線となっている。このため、点Ａ、Ｂにおいては、い
わゆる滑らかに成っている。

【００２６】図３に従って、点Ｂは、プラットフォーム
３の主面から高さδの位置にあり、またフェルール４内
の光ファイバ２の中心軸の延長線とプラットフォーム３
の主面との成す角度をθとする。また、光ファイバ２の
屈曲部をプラットフォーム３に主面に射影したときの長
さをＩとする。

【００２７】この工程において、図３のＡ部とＢ部にお
いて、屈曲部の両端における接線がファイバ中心軸或い
はフェルール中心軸と一致するように配置している。こ
のような配置とするためには、Ｒ，δ，Ｉ，θを適切に
設定する必要がある。θが微小な時には近似的に、この
関係は、 Ｒ＝（３δ）／（２θ²） Ｉ＝（３δ）／θ で表される。これを図に示したものを図８、図９に示
す。図８は、Ｒに対するＩとδの関係を示すグラフであ
り、図９は、Ｒに対するδとθの関係を示すグラフであ
る。例えば、δ＝０．１ｍｍの高さで、Ｒ＝１０ｍｍの
屈曲を実現しようとすると、図９を用いて角度θを求め
ることができ、θ＝７°程度とする必要があることがわ
かる。このときのＩの値は、図８を用いて求めることが
でき、Ｉ＝２．５ｍｍ程度が実現できる。

【００２８】このようにＩを小さくできると、プラット
フォーム３（シリコン基板）の長手方向の長さを短くで
きる。例えば、プラットフォーム３をシリコンで形成す
る場合には、１枚のシリコン基板から製造できるプラッ
トフォーム３の収量を増加させ、コストが低減できる。

【００２９】このＩを小さくするためには、Ｒ及びδを
小さくすることが有効である。一方、Ｒを小さくし過ぎ
ないことが、光ファイバの特性にとって好ましい。一般
に、クラッド径１２５μｍの石英系ファイバでは、Ｒと
して３０ｍｍ以上を確保することが望ましいとされてい
るのに対して、カーボン被覆光ファイバ２では、優れた
静疲労特性を示すものであることから、Ｒとして１０〜
１５ｍｍ程度まで許容される。

【００３０】上記工程の後に、光ファイバ２をプラット
フォーム３に固定する。光ファイバの固定は、例えば、
図４に示すように、紫外線を透過でき光ファイバを固定
するための固定部材１０（例えば、押さえ板）を紫外線
硬化樹脂によってプラットフォーム３に固定することに
よって行う方法がある。図６を用いて説明すれば、光フ
ァイバ２の先端部が配置されているプラットフォーム３
のＶ溝の両側の主面上に光ファイバ２を挟んで紫外線硬
化樹脂１１を滴下し、これらの樹脂１１及び光ファイバ
２上を固定部材１０によって覆う。この態様で、光ファ
イバ２の位置決めを行う。光ファイバの適切な位置が決
定されたら、加圧しながら紫外線硬化樹脂１１に紫外線
を照射し樹脂１１を固化させると、光ファイバ２を固定
できる。なお、固定部材の材料としては、石英等が好ま
しい。図７は、光ファイバ２をプラットフォーム３に固
定した後の光モジュールの斜視図である。このように、
紫外線を透過する固定部材１０と紫外線硬化樹脂１１を
用いると、光ファイバ２の基体３、５への位置合わせと
固定とが容易になる。

【００３１】次いで、光ファイバ２が挿入されたフェル
ール４をベース５の主面に設けられた断面台形の溝３１
に設置すると共に、ファイバを設置した工程において光
ファイバ用Ｖ溝３２に設置されなかった残りの光ファイ
バ２をＶ溝３２に設置する。

【００３２】このような方法によれば、光ファイバ２に
極度の小さなＲ（曲率半径）で屈曲することなく、上記
長手方向に小型化された基体上に設けられた断面Ｖ形状
の溝３２にカーボン被覆光ファイバ２を確実に接触させ
ることができる。

【００３３】この後は、従来の光モジュールの製造工程
と同じようにできるので、その説明を省略する。

【００３４】このように、光ファイバ支持部３２に設置
される光ファイバ２にカーボン被覆光ファイバを用いる
と、この光ファイバ２を屈曲させて光ファイバ支持部３
２に合わせて設置する際に、樹脂被覆が剥がされクラッ
ド側面が露出していてカーボンにて被覆されていない光
ファイバに比べて小さな曲率半径Ｒで光ファイバを曲げ
ることができる。このため、フェルールに挿入されてい
ない光ファイバの部分を短くできる。つまり、この光フ
ァイバが設置される光ファイバ支持部の長さが短くでき
るため、Ｉを短くできる。すなわち、プラットフォーム
基板３を短くして光モジュールを小型化できる。

【００３５】本発明の実施の形態に係る光モジュールに
よれば、光モジュールのプラットフォーム基板３に設置
される光ファイバをカーボン被覆光ファイバ２としてい
るので、光ファイバに傷が付き難いため光ファイバを取
り扱う上での注意が従来の光ファイバに比べて軽減で
き、また曲げ応力に対して耐久性を有する。このため、
信頼性をさらに向上させることができる。また、プラッ
トフォーム基板３を短くできるので、光モジュールを小
型化できる。したがって、コストを低減できる。

【００３６】また、本光モジュールの製造方法によれ
ば、光ファイバに傷が付き難いので光ファイバの取り扱
いに従来ほど注意を払う必要がなく、また曲げ応力に対
して耐久性を有するため、信頼性を向上させることがで
きる共に、プラットフォーム基板３を短くできる。この
ため、光モジュールを小型化できる製造方法が提供でき
る。

【００３７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の光
ファイバの製造方法によれば、光モジュールの基板に設
置される光ファイバをカーボン被覆光ファイバとしてい
るので、プラットフォームを短くできるため、光モジュ
ールを小型化できる製造方法を提供できる。

【００３８】また、本発明の光モジュールによれば、プ
ラットフォームを短くできるため、光モジュールを小型
化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の光モジュール主要部の斜視図
である。

【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る光モジュー
ルの組み立て側面図である。

【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る光モジュー
ルの組み立て側面図である。

【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る光モジュー
ルの組み立て側面図である。

【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る光モジュー
ルの組み立て側面図である。

【図６】図６は、図４の上面図である。

【図７】図７は、図４の斜視図である。

【図８】図８は、Ｒに対するＩとδの関係を示すグラフ
である。

【図９】図９は、Ｒに対するδとθの関係を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１…ＬＤ、２…カーボン被覆光ファイバ、３…プラット
フォーム基板、４…フェルール、５…ベース、６…モニ
ターＰＤ、１０…押さえ板、３１…フェルール支持部、
３２…光ファイバ支持部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基体の一主面に設けられた光ファイバ支
   持部の第１の端部に面して光素子を設置する素子設置工
   程と、 クラッド側面がカーボンにて被覆されフェルールに挿入
   固定された光ファイバを屈曲させて、この光ファイバの
   端面を前記光素子と対向させて、前記光ファイバの端部
   側の一部分を前記光ファイバ支持部に設置するファイバ
   設置工程と、 前記光ファイバ支持部に設置された光ファイバの端部側
   の部分を前記基体に固定する固定工程と、 前記光ファイバが挿入された前記フェルールを前記基体
   の前記主面に設けられたフェルール支持部に設置すると
   共に、前記ファイバ設置工程で光ファイバ支持部に設置
   されていない残りの光ファイバを前記光ファイバ支持部
   に設置するフェルール設置工程と、を備えることを特徴
   とする光モジュールの製造方法。
2. 【請求項２】 前記固定工程は、紫外線が透過する固定
   部材と前記基体との間に紫外線硬化樹脂を配置し、前記
   光ファイバの設置位置が決定された後に、前記紫外線硬
   化樹脂に紫外線を照射して、前記光ファイバを固定する
   工程を、有することを特徴とする請求項１に記載の光モ
   ジュールの製造方法。
3. 【請求項３】 前記ファイバ設置工程における光ファイ
   バの屈曲は、曲率半径において１０ｍｍ以上３０ｍｍ以
   下の範囲である、ことを特徴とする請求項１または請求
   項２に記載の光モジュールの製造方法。
4. 【請求項４】 一方向に延びる光ファイバ支持部、前記
   光ファイバ支持部の一端部に面して設けられた素子搭載
   部、を一主面に有する基体と、 端面が前記素子搭載部に面して前記光ファイバ支持部に
   固定されると共に、クラッド側面がカーボンにて被覆さ
   れ且つフェルールに挿入固定された光ファイバと、 前記光ファイバの一端面に面して前記素子搭載部に設置
   され、前記光ファイバの端面と光学的に結合する光素子
   と、を備えることを特徴とする光モジュール。