JPWO2009001958A1 - 光モジュール - Google Patents
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Abstract
光モジュールの構造を、パッケージに加わる応力を緩和する構造とする。平面光波回路（３０）の導波路（３７）の端面に、光素子を収容した複数のパッケージ（４０）が、導波路と光素子とが光学的に結合するように接合された光モジュールにおいて、平面光波回路および複数のパッケージを収容する筐体（３）であって、底部に形成された突出部（２７０）の上面に平面光波回路（３０）を固定する筐体（３）を備え、複数のパッケージ（４０）と筐体（３）に配置された電気部品（２２）とは、パッケージごとにフレキシブルプリント基板（２７１ａ，２７１ｂ）を介して電気的に接続されている。
Description
本発明は、光モジュールに関し、より詳細には、温度変動に対する安定性にすぐれた光モジュールの構造に関する。
近年、光ファイバ伝送の普及に伴い、様々な光信号処理機能を実現するための技術が必要とされている。また、多数の光素子を高密度に集積する技術が求められている。この様な技術として、平面光波回路（以下、ＰＬＣという）が知られている。ＰＬＣは、主にシリコン基板または石英基板上に、光信号を伝播させるコアとクラッドとから構成される光導波路と光機能素子とを集積した光回路である。ＰＬＣは、生産性、信頼性が高く、集積化、高機能化の点で優れている。ＰＬＣと、ＬＤなどの発光素子と、ＰＤなどの受光素子とを多数高密度に集積した光モジュールの開発が活性化している。
図１に、従来の光モジュールの構成を示す。光モジュール１は、ＰＬＣ３０、ＰＤパッケージ４０およびコネクタ２２が配置されたプリント基板２０を、筐体３の内部に搭載している。一例として、ＰＬＣ３０には、光機能素子としてアレイ導波路回折格子型光合分波器（以下、ＡＷＧという）が形成されている（例えば、非特許文献１参照）。ＡＷＧは、光ファイバ２に接続された入力導波路３３と結合する入力スラブ導波路３４と、出力導波路３７と結合する出力スラブ導波路３６と、入力スラブ導波路３４と出力スラブ導波路３６とを接続するアレイ導波路３５から構成されている。
ＡＷＧの出力導波路３７の端面、すなわちＰＬＣ３０の端面には、ＰＤパッケージ４０が接合されている。光モジュール１は、光パワーモニタであり、光ファイバ２から入力された波長分割多重信号を、ＡＷＧにより、個々の波長の光信号に分波し、ＰＤパッケージ４０に収容されている個々のＰＤの受光面で受光させる。
図２に、従来のＰＤパッケージの構成を示す。ＰＤパッケージ４０は、複数の受光面４４を有するＰＤアレイ４３、すなわち複数の光素子を、セラミック筐体４１の内部に収容している。セラミック筐体４１とガラス蓋４２とは半田で接続され、ＰＤアレイ４３が気密封止されている。ＰＤアレイ４３は、電気的に接続された電気配線４５を介して、筐体４１外部の他の素子と接続される。ＰＤパッケージ４０は、チップスケールパッケージ型ＰＤアレイと呼ばれ、ＣＡＮパッケージのＰＤを複数並べたＰＤアレイモジュールと比較して、非常に小型であり、低コストで多数のＰＤを集積できる技術として注目されている（例えば、特許文献１参照）。
図３に、従来の光モジュールにおけるＰＬＣとＰＤパッケージの固定方法を示す。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面図を示している。ＰＬＣ３０は、基板３２上に光導波路層３１を有し、光導波路層３１にＡＷＧが形成されている。ＡＷＧに形成された出力導波路３７ａ，３７ｂの端面は、垂直に研磨され、ＰＤパッケージ４０のガラス蓋４２と、ＵＶ接着剤により接合されている。ＰＤアレイ４３の各々の受光面と出力導波路３７のそれぞれとが、光学的に結合される。
ＰＤアレイ４３と電気的に接続された電気配線４５は、筐体４１の外部まで引き出されており、リードピン４６が取り付けられている。電気配線４５またはリードピン４６は、プリント基板２０上に形成された電気配線２１にハンダ付けされ、コネクタ２２ａ，２２ｂと電気的に接続されている。このようにして、ＰＤパッケージ４０は、プリント基板２０の基板面に固定されるとともに、ＰＬＣ３０をプリント基板２０上に固定する役割を担っている。
従来の光モジュール１は、温度変動によって受光感度特性などの特性変動が生じやすいという問題があった。通常、基板３２上に形成されるＰＬＣ３０と、プリント基板２０および筐体３との熱膨張係数が異なるために、光モジュール１に温度変動が加わると基板３２とプリント基板２０または筐体３の寸法に差異が生じる。この寸法の差異により、ＰＬＣ３０をプリント基板２０または筐体３上に固定する役割を担っているＰＤパッケージ４０に大きな応力が加わる。この応力は、ＰＬＣ３０とＰＤパッケージ４０との接続面に位置ずれを生じさせる。この位置ずれによって、ＰＤアレイ４３の受光面４４とＰＬＣ３０の出力導波路３７の光出力端との結合効率が変動する。
本発明の目的は、光モジュールの構造を、パッケージに加わる応力を緩和する構造とすることにより、熱的特性変動の少ない光モジュールを提供することにある。
本発明は、このような目的を達成するために、平面光波回路の導波路の端面に、光素子を収容した複数のパッケージが、前記導波路と前記光素子とが光学的に結合するように接合された光モジュールにおいて、第１の実施形態は、前記平面光波回路および前記複数のパッケージを収容する筐体であって、底部に形成された突出部の上面に前記平面光波回路を固定する筐体を備え、前記複数のパッケージと前記筐体に配置された電気部品とは、前記パッケージごとにフレキシブルプリント基板を介して電気的に接続されていることを特徴とする。
第１の実施形態によれば、平面光波回路を筐体の底部に形成された突出部の上面に固定し、複数のパッケージと筐体に配置された電気部品とを、パッケージごとにフレキシブルプリント基板を介して電気的に接続することにより、パッケージとＰＬＣ間の位置ずれが生じることは無い。
第１の実施形態において、前記筐体の突出部と前記平面光波回路とは、弾性接着剤を用いて固定する。好ましくは、前記平面光波回路の対向する短辺の一方のみにおいて固定する。さらに、前記平面光波回路の対向する短辺の一方であって、前記パッケージの近傍において固定する。加えて、前記筐体の突出部と前記平面光波回路との界面に、流動性を有する充填材を充填することが好ましい。
第２の実施形態は、前記平面光波回路および前記複数のパッケージを収容する筐体に搭載されたプリント基板であって、前記複数のパッケージを基板面に固定するプリント基板を備え、該プリント基板は、前記複数のパッケージを搭載する搭載部を結ぶ直線に沿って、一定の幅の間隙を有することを特徴とする。
第２の実施形態によれば、複数のパッケージの間に、プリント基板が存在しない部分、例えば、切り欠き、くり抜きなどの構造を設けることにより、プリント基板と平面光波回路との熱膨張係数の差によって生じる熱応力を抑制することができる。このようにして、光モジュールの構造を、パッケージに加わる応力を緩和する構造とすることにより、熱的特性変動を少なくすることが可能となる。
第２の実施形態において、前記プリント基板は、複数に分割され、それぞれが前記複数のパッケージの１つを基板面に固定し、前記搭載部を結ぶ直線に沿って、一定の幅の間隙を有することもできる。パッケージを、それぞれ独立したプリント基板に搭載することにより、複数のパッケージの間に、プリント基板が存在しない部分を設け、プリント基板とＰＬＣ基板との熱膨張係数の差によって生じる熱応力を抑制することができる。
また、前記複数に分割されたプリント基板の少なくとも一つは、前記搭載部を結ぶ直線に沿って、摺動させることもできる。パッケージを、それぞれ独立したプリント基板に搭載し、少なくとも１つのプリント基板が一方向に摺動することができるようにする。温度変動によりＰＬＣ基板が膨張または収縮をして寸法が変動しても、その動きに合わせて動くので、パッケージとＰＬＣ間の位置ずれが生じることは無い。
第３の実施形態は、前記平面光波回路および前記複数のパッケージを収容する筐体に搭載されたプリント基板を備え、前記複数のパッケージと前記プリント基板とは、前記パッケージごとにフレキシブルプリント基板を介して電気的に接続されていることを特徴とする。
第３の実施形態によれば、複数のパッケージとプリント基板とを、パッケージごとにフレキシブルプリント基板を介して電気的に接続ことにより、パッケージ間に加わる応力を緩和することができる。
第３の実施形態において、前記フレキシブルプリント基板を、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）により前記パッケージに接続することができる。
第４の実施形態は、前記平面光波回路および前記複数のパッケージを収容する筐体に搭載されたプリント基板であって、前記複数のパッケージを基板面に固定するプリント基板を備え、前記プリント基板は、フレキシブルプリント基板であることを特徴とする。
第４の実施形態によれば、プリント基板として、フレキシブルプリント基板を用いることにより、基板の可撓性が増し、温度変動によりＰＬＣ基板が膨張または収縮をして寸法が変動しても、その動きに合わせて伸縮し、パッケージに加わる応力を小さくすることができる。
第５の実施形態は、前記平面光波回路および前記複数のパッケージを収容する筐体に搭載されたプリント基板であって、前記複数のパッケージを基板面に固定するプリント基板を備え、前記プリント基板の材質は、窒化アルミニウムと炭化シリコンにいずれかであることを特徴とする。
第５の実施形態によれば、プリント基板の材質は、シリコンと熱膨張係数の近い窒化アルミニウムまたは炭化シリコンとすることもできる。温度変動によりＰＬＣ基板が膨張または収縮をして寸法が変動しても、その動きに合わせて伸縮し、パッケージに加わる応力を小さくすることができる。
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。なお、同じ機能の部材には、同じ符号を付して説明する。
図４に、本発明の実施例１にかかる光モジュールの構成を示す。光モジュール１は、１６チャンネルの光パワーモニタであり、１６本の出力導波路３７を有するＡＷＧが形成されたＰＬＣ３０を有する。ＰＬＣ３０の端面には、８チャンネルのＰＤアレイ４３を収容したＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂが２個接合されている。光モジュール１は、ＰＬＣ３０、ＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂおよびコネクタ２２ａ，２２ｂが配置されたプリント基板２００を、筐体３の内部に搭載している。光ファイバ２から入力された１６波の波長分割多重信号を、ＡＷＧにより、個々の波長の光信号に分波し、ＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂに収容されている個々のＰＤの受光面で受光させる。
図５に、実施例１にかかるＰＬＣとＰＤパッケージの固定方法を示す。図５は、図４のＶ−Ｖにおける断面図を示している。ＡＷＧの出力導波路３７の端面は、垂直に研磨され、ＰＤパッケージ４０のガラス蓋４２と、ＵＶ接着剤により接合されている。ＰＤアレイ４３の各々の受光面と出力導波路３７のそれぞれとが、光学的に結合される。
ＰＤパッケージ４０の電気配線４５またはリードピン４６は、プリント基板２００上に形成された電気配線２１にハンダ付けされ、コネクタ２２ａ，２２ｂと電気的に接続されている。ＰＤパッケージ４０は、プリント基板２００の基板面に固定されるとともに、ＰＬＣ３０をプリント基板２００上に固定する役割を担っている。プリント基板２００は、筐体３の内部の底面に、弾性接着剤を用いて固定されている。プリント基板２００と筐体３との熱膨張係数の差によって生じる応力が、弾性接着剤の変形により吸収されるので、ＰＬＣ３０とＰＤパッケージ４０との接続面における位置ずれを抑えることができる。
図６に、実施例１にかかるプリント基板の形状を示す。プリント基板２００上に設けられた２箇所のＰＤパッケージ４０の搭載部２０２ａ，２０２ｂの間に、間隙２０１を設けてある。このように、２個のＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂの間、すなわち搭載部２０２ａ，２０２ｂを結ぶ直線Ｖ−Ｖに沿って、一定の幅でプリント基板が存在しない部分を形成する。これにより、プリント基板２００と基板３２との熱膨張係数の差によって生じる熱応力が、直接、ＰＤパッケージ４０に加わることを防ぐことができる。従って、熱応力によるＰＤパッケージとＰＬＣとの間の位置ずれを回避できるので、熱的特性変動の少ない光モジュールを実現することができる。
図７に、本発明の実施例２にかかる光モジュールの構成を示す。光モジュール１は、１６チャンネルの光パワーモニタであり、１６本の出力導波路３７を有するＡＷＧが形成されたＰＬＣ３０を有する。ＰＬＣ３０の端面には、８チャンネルのＰＤアレイ４３を収容したＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂが２個接合されている。光モジュール１は、ＰＬＣ３０、ＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂおよびコネクタ２２ａ，２２ｂが配置されたプリント基板２１０を、筐体３の内部に搭載している。光ファイバ２から入力された１６波の波長分割多重信号を、ＡＷＧにより、個々の波長の光信号に分波し、ＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂに収容されている個々のＰＤの受光面で受光させる。
図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにおける断面図は、図３と同じである。実施例２と従来の光モジュールとの相違は、プリント基板にある。実施例２のプリント基板２１０の材質は、窒化アルミニウムである。プリント基板の材質として、シリコンと熱膨張係数の近い窒化アルミニウムを用いたことにより、温度変動が生じても、熱膨張によるプリント基板２１０と基板３２との寸法差が小さくなる。このため、温度変動が生じてもＰＤパッケージ４０に加わる応力は小さく、ＰＤパッケージとＰＬＣ間の位置ずれを回避できるので、熱的特性変動の少ない光モジュールを実現することができる。なお、プリント基板の材質として、炭化シリコンを用いてもよい。
図８に、本発明の実施例３にかかる光モジュールの構成を示す。光モジュール１は、１６チャンネルの光パワーモニタであり、１６本の出力導波路３７を有するＡＷＧが形成されたＰＬＣ３０を有する。ＰＬＣ３０の端面には、８チャンネルのＰＤアレイ４３を収容したＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂが２個接合されている。光モジュール１は、ＰＬＣ３０、ＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂおよびコネクタ２２ａ，２２ｂがそれぞれ配置されたプリント基板２２０ａ，２２０ｂを、筐体３の内部に搭載している。光ファイバ２から入力された１６波の波長分割多重信号を、ＡＷＧにより、個々の波長の光信号に分波し、ＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂに収容されている個々のＰＤの受光面で受光させる。
図８のＶ−Ｖにおける断面図は、図５と同じである。実施例３と実施例１の光モジュールとの相違は、プリント基板にある。実施例３においては、プリント基板を分割し、２個のＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂが、それぞれ独立した２枚のプリント基板２２０ａ，２２０ｂに搭載されている。実施例１と同様に、２個のＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂの間、すなわち搭載部２０２ａ，２０２ｂを結ぶ直線Ｖ−Ｖに沿って、一定の幅でプリント基板が存在しない部分を形成する。温度変動が生じても、２個のＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂ間に加わる応力は小さくＰＤパッケージとＰＬＣ間の位置ずれを回避できるので、熱的特性変動の少ない光モジュールを実現することができる。
図９に、本発明の実施例４にかかる光モジュールの構成を示す。光モジュール１は、１６チャンネルの光パワーモニタであり、１６本の出力導波路３７を有するＡＷＧが形成されたＰＬＣ３０を有する。ＰＬＣ３０の端面には、８チャンネルのＰＤアレイ４３を収容したＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂが２個接合されている。光モジュール１は、ＰＬＣ３０、ＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂ、コネクタ２２ａ，２２ｂ、サブプリント基板２３１ａ，２３１ｂおよびプリント基板２３０を、筐体３の内部に搭載している。光ファイバ２から入力された１６波の波長分割多重信号を、ＡＷＧにより、個々の波長の光信号に分波し、ＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂに収容されている個々のＰＤの受光面で受光させる。
図１０に、実施例４にかかるＰＬＣとＰＤパッケージの固定方法を示す。図１０は、図９のＸ−Ｘにおける断面図を示している。ＡＷＧの出力導波路３７の端面は、垂直に研磨され、ＰＤパッケージ４０のガラス蓋４２と、ＵＶ接着剤により接合されている。２個のＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂが、それぞれ独立した２枚のプリントサブ基板２３１ａ，２３１ｂに搭載されている。ＰＤパッケージ４０の電気配線４５またはリードピン４６は、プリントサブ基板２３１上に形成された電気配線２１にハンダ付けされている。
プリントサブ基板２３１ｂは、プリント基板２３０の上に固定されている。プリントサブ基板２３１ｂには、コネクタ２２ｂが配置されている。ＰＤパッケージ４０ｂの電気配線４５またはリードピン４６は、プリントサブ基板２３１ｂ上に形成された電気配線を介して、コネクタ２２ｂと電気的に接続されている。
プリントサブ基板２３１ａは、プリント基板２３０の上に固定されておらず、ＰＤパッケージ４０の搭載部を結ぶ直線Ｘ−Ｘに沿って一定の長さだけ摺動することができる。プリントサブ基板２３１ａには、長円形の穴２３３が設けられており、ネジ２３２が穴２３３を通して、プリント基板２３０に固定されている。温度変動により基板３２が膨張または収縮をして寸法が変動しても、その動きに合わせて、プリントサブ基板２３１ａがプリント基板２３０上を動く。ＰＤパッケージ４０ａの電気配線４５またはリードピン４６は、プリントサブ基板２３１ａ上に形成された電気配線、フレキシブルプリント基板２３４、およびプリント基板２３０上に形成された電気配線を介して、コネクタ２２ａと電気的に接続されている。
実施例１と同様に、２個のＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂの間、すなわちＸ−Ｘに沿って一定の幅でプリント基板が存在しない部分が形成され、温度変動が生じても、２個のＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂ間に加わる応力は小さい。加えて、上記の構成により、２個のＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂ間に応力が加わることが無く、ＰＤパッケージとＰＬＣ間の位置ずれが生じることは無いので、熱的特性変動の少ない光モジュールを実現することができる。
図１１に、本発明の実施例５にかかる光モジュールの構成を示す。光モジュール１は、１６チャンネルの光パワーモニタであり、１６本の出力導波路３７を有するＡＷＧが形成されたＰＬＣ３０を有する。ＰＬＣ３０の端面には、８チャンネルのＰＤアレイ４３を収容したＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂが２個接合されている。光モジュール１は、ＰＬＣ３０、ＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂおよびコネクタ２２ａ，２２ｂが配置されたプリント基板２４０を、筐体３の内部に搭載している。光ファイバ２から入力された１６波の波長分割多重信号を、ＡＷＧにより、個々の波長の光信号に分波し、ＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂに収容されている個々のＰＤの受光面で受光させる。
図１１のＩＩＩ−ＩＩＩにおける断面図は、図３と同じである。実施例５と従来の光モジュールとの相違は、プリント基板にある。実施例５では、フレキシブルプリント基板２４０を用いる。フレキシブルプリント基板２４０は、例えば、絶縁体としてポリイミド膜を使用し、電気配線２１として銅箔を用いることができる。フレキシブルプリント基板２４０は、応力に対して可撓性があるため、温度変動により基板３２が膨張または収縮をして寸法が変動しても、その動きに合わせて伸縮する。温度変動が生じても、２個のＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂ間に加わる応力は小さく、ＰＤパッケージとＰＬＣ間の位置ずれを回避できるので、熱的特性変動の少ない光モジュールを実現することができる。
図１２に、本発明の実施例６にかかる光モジュールの構成を示す。光モジュール１は、４８チャンネルの光パワーモニタであり、４８本の出力導波路３７を有するＡＷＧが形成されたＰＬＣ３０を有する。ＰＬＣ３０の端面には、２４チャンネルのＰＤアレイ４３を収容したＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂが２個接合されている。光モジュール１は、ＰＬＣ３０、ＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂおよびコネクタ２２ａ，２２ｂが配置されたプリント基板２５０を、筐体３の内部に搭載している。光ファイバ２から入力された４８波の波長分割多重信号を、ＡＷＧにより、個々の波長の光信号に分波し、ＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂに収容されている個々のＰＤの受光面で受光させる。
図１３に、実施例６にかかるＰＬＣとＰＤパッケージの固定方法を示す。図１３は、図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩにおける断面図を示している。ＡＷＧの出力導波路３７の端面は、垂直に研磨され、ＰＤパッケージ４０のガラス蓋４２と、ＵＶ接着剤により接合されている。ＰＬＣ３０は、図示していないが、基板３２の四隅をプリント基板２５０に接着剤を用いて固定されている。
２個のＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂは、それぞれ独立した２枚のフレキシブルプリント基板２５１ａ，２５１ｂに接続されている。フレキシブルプリント基板２５１は、プリント基板２５０に配置されたコネクタ２２と電気的に接続されている。ＰＤパッケージ４０毎に個別のフレキシブルプリント基板２５１を用いることにより、予め、配線処理を施した後にＰＤパッケージ４０を組み立てることができる。実施例４と比較して、ＰＤパッケージ４０の組み立て時の作業性が向上する。
また、フレキシブルプリント基板２５１は、応力に対して可撓性があるため、光モジュールを組み立てる際に生じる応力、温度変動により基板３２が膨張または収縮をして生じた応力を緩和することができる。温度変動が生じても、２個のＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂ間に加わる応力は小さく、ＰＤパッケージとＰＬＣ間の位置ずれを回避できるので、熱的特性変動の少ない光モジュールを実現することができる。
図１４に、本発明の実施例７にかかる光モジュールの構成を示す。光モジュール１は、４８チャンネルの光パワーモニタであり、４８本の出力導波路３７を有するＡＷＧが形成されたＰＬＣ３０を有する。ＰＬＣ３０の端面には、２４チャンネルのＰＤアレイ４３を収容したＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂが２個接合されている。光モジュール１は、ＰＬＣ３０、ＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂおよびコネクタ２２ａ，２２ｂが配置されたプリント基板２６０を、筐体３の内部に搭載している。光ファイバ２から入力された４８波の波長分割多重信号を、ＡＷＧにより、個々の波長の光信号に分波し、ＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂに収容されている個々のＰＤの受光面で受光させる。
図１４のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩにおける断面図は、図１３と同じである。実施例７と実施例６の光モジュールとの相違は、フレキシブルプリント基板の実装にある。実施例７では、ＰＤパッケージ４０をフレキシブルプリント基板２６１に結線する際に、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）を用いる。実施例６のように、半田で固定する場合と比較して、より低温で結線作業が行えるため作業性が向上する。従って、量産性にすぐれた光モジュールを実現することができる。
実施例１〜７では、波長分割多重信号をＡＷＧにより個々の波長の光信号に分波し、ＰＤパッケージの個々のＰＤで受光する光パワーモニタを例に説明した。実施例８では、多波長光源について説明する。実施例１〜７のＰＤパッケージを、複数の半導体レーザが集積されたＬＤアレイを収容したＬＤパッケージに替える。個々のＬＤから出射されたレーザ光は、ＡＷＧにより合波され、波長分割多重信号として光ファイバから出力される。実施例１〜７を光源に適用した場合であっても、熱応力によるＬＤパッケージとＰＬＣとの間の位置ずれを回避できるので、熱的特性変動の少ない光モジュールを実現することができる。
図１５に、本発明の実施例９にかかる光モジュールの構成を示す。光モジュール１は、４８チャンネルの光パワーモニタであり、４８本の出力導波路３７を有するＡＷＧが形成されたＰＬＣ３０を有する。ＰＬＣ３０の端面には、２４チャンネルのＰＤアレイ４３を収容したＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂが２個接合されている。光モジュール１は、ＰＬＣ３０、ＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂおよびコネクタ２２ａ，２２ｂを、筐体３の内部に搭載している。光ファイバ２から入力された４８波の波長分割多重信号を、ＡＷＧにより、個々の波長の光信号に分波し、ＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂに収容されている個々のＰＤの受光面で受光させる。
図１６に、実施例９にかかるＰＬＣとＰＤパッケージの固定方法を示す。図１６は、図１５のＸＶＩ−ＸＶＩにおける断面図を示している。ＡＷＧの出力導波路３７の端面は、垂直に研磨され、ＰＤパッケージ４０のガラス蓋４２と、ＵＶ接着剤により接合されている。ＰＬＣ３０は、筐体３の底部に形成された突出部２７０の上面に固定され、ＰＤパッケージ４０とフレキシブルプリント基板２７１とが筐体３に接触しないように固定されている。突出部２７０は、図示のように台形状であってもよいし、凸形状であってもよい。
２個のＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂは、それぞれ独立した２枚のフレキシブルプリント基板２７１ａ，２７１ｂに接続されている。フレキシブルプリント基板２７１は、筐体３に配置されたコネクタ２２などの電気部品と電気的に接続されている。ＰＤパッケージ４０毎に個別のフレキシブルプリント基板２７１を用いることにより、予め、配線処理を施した後にＰＤパッケージ４０を組み立てることができる。実施例４と比較して、ＰＤパッケージ４０の組み立て時の作業性が向上する。
また、フレキシブルプリント基板２７１は、応力に対して可撓性があるため、光モジュールを組み立てる際に生じる応力、温度変動により基板３２が膨張または収縮をして生じた応力を緩和することができる。さらに、ＰＤパッケージが筐体と直接接触していないので、温度変動が生じても、ＰＤパッケージとＰＬＣ間の位置ずれが生じることはなく、熱的特性変動の少ない光モジュールを実現することができる。
図１７に、本発明の実施例１０にかかる光モジュールの構成を示す。光モジュール１は、４８チャンネルの光パワーモニタであり、４８本の出力導波路３７を有するＡＷＧが形成されたＰＬＣ３０を有する。ＰＬＣ３０の端面には、２４チャンネルのＰＤアレイ４３を収容したＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂが２個接合されている。光モジュール１は、ＰＬＣ３０、ＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂおよびコネクタ２２ａ，２２ｂを、筐体３の内部に搭載している。光ファイバ２から入力された４８波の波長分割多重信号を、ＡＷＧにより、個々の波長の光信号に分波し、ＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂに収容されている個々のＰＤの受光面で受光させる。
図１８に、実施例１０にかかるＰＬＣとＰＤパッケージの固定方法を示す。図１８は、図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩにおける断面図を示している。ＡＷＧの出力導波路３７の端面は、垂直に研磨され、ＰＤパッケージ４０のガラス蓋４２と、ＵＶ接着剤により接合されている。ＰＬＣ３０は、筐体３の底部に形成された凸部２８０に、弾性接着剤２８２，２８３を用いて固定されている。弾性接着剤による衝撃力緩和効果により、衝撃振動に対する耐性を高めることができる。さらに、ＰＬＣ３０と凸部２８０との界面には、流動性を有する充填材を充填する。
２個のＰＤパッケージ４０ａ，４０ｂは、それぞれ独立した２枚のフレキシブルプリント基板２８１ａ，２８１ｂに接続されている。フレキシブルプリント基板２８１は、筐体３に配置されたコネクタ２２と電気的に接続されている。ＰＤパッケージ４０毎に個別のフレキシブルプリント基板２８１を用いることにより、予め、配線処理を施した後にＰＤパッケージ４０を組み立てることができる。実施例４と比較して、ＰＤパッケージ４０の組み立て時の作業性が向上する。
弾性接着剤２８２は、ＰＤパッケージ４０の近傍で、ＰＬＣ３０と凸部２８０とを固定する。光モジュールに振動衝撃が加わった際に、ＰＬＣ３０とＰＤパッケージ４０とを接続した部分に生じる変位を、ＰＤパッケージ４０の近傍で吸収することにより、振動衝撃による故障が発生しにくくなる。
さらに、ＰＬＣ３０と凸部２８０との間に充填材を充填すると、ＰＬＣ３０と筐体３との間に吸着力が生じるので、光モジュールの鉛直方向に衝撃が加わった場合でも、衝撃耐性を向上することができる。充填材を流動性のあるものとすると、温度変動、応力緩和による緩やかな変動に対しては、充填材の変形により筐体３からの応力が緩和される。一方、振動衝撃などの急激な変位に対しては、充填材の変形が追従せずに筐体３と一緒にＰＬＣ３０が変位するので、衝撃耐性を向上することができる。
弾性接着剤２８２は、ＰＬＣ３０の対向する一方の短辺において、ＰＬＣ３０と凸部２８０とを固定する。弾性接着剤２８３は、他方の短辺ではなく、直交する長辺において、ＰＬＣ３０と凸部２８０とを固定する。温度変動が生じると、筐体３と基板３２との熱膨張係数の差によって、ＰＬＣ３０を接着剤で固定している固定部に変位が生じる。この変位は、ＰＬＣ３０の長手方向で大きい。従って、ＰＬＣ３０の対向する短辺で固定すると、長手方向の変位を妨げるため、ＰＬＣ３０に大きな応力が働く。この応力によって、ＰＬＣ３０に形成された光回路のひずみは、光モジュールの光学的特性を劣化させる。実施例１０によれば、ＰＬＣ３０の対向する一方の短辺のみを接着剤で固定するので、長手方向の応力を緩和することができる。
なお、本実施形態において、ＰＬＣの基板としては、シリコン基板に限定されるものでなく、例えば、石英基板を用いてもよい。また、ＰＬＣは、ポリマーを主成分とする平面光波回路であってもよい。ＰＬＣに形成される光回路としては、ＡＷＧに限定されるものではなく、例えば、光スイッチ、分岐結合回路など、ＰＬＣの回路構成になんら限定を加えるものではない。
Claims (12)
- 平面光波回路の導波路の端面に、光素子を収容した複数のパッケージが、前記導波路と前記光素子とが光学的に結合するように接合された光モジュールにおいて、
前記平面光波回路および前記複数のパッケージを収容する筐体であって、底部に形成された突出部の上面に前記平面光波回路を固定する筐体を備え、
前記複数のパッケージと前記筐体に配置された電気部品とは、前記パッケージごとにフレキシブルプリント基板を介して電気的に接続されていることを特徴とする光モジュール。 - 前記筐体の突出部と前記平面光波回路とは、弾性接着剤を用いて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。
- 前記筐体の突出部と前記平面光波回路とは、前記平面光波回路の対向する短辺の一方のみが、前記弾性接着剤を用いて固定されていることを特徴とする請求項２に記載の光モジュール。
- 前記筐体の突出部と前記平面光波回路とは、前記平面光波回路の対向する短辺の一方であって、前記パッケージの近傍において固定されていることを特徴とする請求項３に記載の光モジュール。
- 前記筐体の突出部と前記平面光波回路との界面には、流動性を有する充填材が充填されてい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。
- 平面光波回路の導波路の端面に、光素子を収容した複数のパッケージが、前記導波路と前記光素子とが光学的に結合するように接合された光モジュールにおいて、
前記平面光波回路および前記複数のパッケージを収容する筐体に搭載されたプリント基板であって、前記複数のパッケージを基板面に固定するプリント基板を備え、
該プリント基板は、前記複数のパッケージを搭載する搭載部を結ぶ直線に沿って、一定の幅の間隙を有することを特徴とする光モジュール。 - 前記プリント基板は、複数に分割され、それぞれが前記複数のパッケージの１つを基板面に固定し、前記搭載部を結ぶ直線に沿って、一定の幅の間隙を有することを特徴とする請求項６に記載の光モジュール。
- 前記複数に分割されたプリント基板の少なくとも一つは、前記搭載部を結ぶ直線に沿って、摺動することができることを特徴とする請求項７に記載の光モジュール。
- 平面光波回路の導波路の端面に、光素子を収容した複数のパッケージが、前記導波路と前記光素子とが光学的に結合するように接合された光モジュールにおいて、
前記平面光波回路および前記複数のパッケージを収容する筐体に搭載されたプリント基板を備え、
前記複数のパッケージと前記プリント基板とは、前記パッケージごとにフレキシブルプリント基板を介して電気的に接続されていることを特徴とする光モジュール。 - 前記フレキシブルプリント基板は、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）により前記パッケージに接続されていることを特徴とする請求項９に記載の光モジュール。
- 平面光波回路の導波路の端面に、光素子を収容した複数のパッケージが、前記導波路と前記光素子とが光学的に結合するように接合された光モジュールにおいて、
前記平面光波回路および前記複数のパッケージを収容する筐体に搭載されたプリント基板であって、前記複数のパッケージを基板面に固定するプリント基板を備え、
前記プリント基板は、フレキシブルプリント基板であることを特徴とする光モジュール。 - 平面光波回路の導波路の端面に、光素子を収容した複数のパッケージが、前記導波路と前記光素子とが光学的に結合するように接合された光モジュールにおいて、
前記平面光波回路および前記複数のパッケージを収容する筐体に搭載されたプリント基板であって、前記複数のパッケージを基板面に固定するプリント基板を備え、
前記プリント基板の材質は、窒化アルミニウムと炭化シリコンにいずれかであることを特徴とする光モジュール。
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