WO2005096052A1 - 光波回路モジュール - Google Patents

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Yoshiaki Nakano
Noriyoshi Hiroi
Masahiro Saito
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Namiki Seimitsu Houseki Kabushiki Kaisha
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    • G02B6/3692—Mechanical coupling means for mounting fibres to supporting carriers characterised by the manufacturing process of surface profiling of the supporting carrier with surface micromachining involving etching, e.g. wet or dry etching steps

Definitions

  • the present invention relates to a lightwave circuit module that can directly and optically couple an optical element and a waveguide array with low loss.
  • Wavelength division multiplexing is a high-speed, large-capacity communication system that can process a huge amount of data by rapidly increasing this traffic volume and transmitting multiple lights with different wavelengths to one optical fiber.
  • Communication systems have been put into practical use, and even now, research and development are being carried out around the world to reduce the cost of communication systems and achieve high reliability. Further, in the future, all-optical switches for sensing the increase and decrease of optical signals and instantaneously switching a plurality of signal paths are being studied energetically.
  • an arrayed waveguide grating (AWG) type (N X N) optical wavelength multiplexer / demultiplexer is widely used as a key device.
  • the AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer can perform high-performance processing by combining light of multiple wavelengths on the transmitting side or demultiplexing multiple lights in the optical fiber to different ports on the receiving side. is there.
  • FIG. 5 An example of a lightwave circuit module using such an AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer is shown in FIG. 5 (for example, see Patent Document 1).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-277675 (Page 4, FIG. 3)
  • AWG-type optical wavelength multiplexer / demultiplexer board 101 hereinafter referred to as AWG-type optical wavelength multiplexer / demultiplexer or simply AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer as required
  • An output waveguide group 101a having a structure (tapered waveguide) is provided.
  • a spot size conversion function structure (tapered waveguide) is provided on the pitch conversion waveguide substrate 102.
  • the input / output waveguide group that is, the input waveguide group 102a on the AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer substrate 101 side, the output waveguide group 102b on the tape type optical fiber 103 side, and the output waveguide group 102c on the optical fiber 104 side Is provided.
  • a coupling loss can be generated between the AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer substrate 101 and the pitch conversion waveguide substrate 102 or between the pitch conversion waveguide substrate 102 and the tape type optical fins 103 and 104.
  • the output waveguide group 101a on the AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer substrate 101 side or the input / output waveguide group 102a, 102b, 102c of the pitch conversion substrate 102 has a spot size conversion function. Is given.
  • the coupling portion between the AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer substrate 101 and the pitch conversion waveguide substrate 102, and the pitch conversion waveguide substrate are actually used. It was difficult to couple light without leakage at the joint between the 102 and the tape type optical fins 103 and 104. That is, due to slight axis deviation, a part of light emitted from the AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer substrate 101 or the pitch conversion waveguide substrate 102 becomes leaked light. As a result, some of the leaked light is incident on an optical fiber other than the desired optical fiber, causing deterioration of crosstalk characteristics and occurrence of coupling loss.
  • the AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer substrate 101 is used by connecting tape type optical fibers 103 and 104, and the general size of this optical fiber is As a result, it was impossible to reduce the size of the AWG type optical wavelength multiplexer / demultiplexer substrate 101 as a result.
  • the pitch conversion waveguide substrate 102 is also manufactured using a semiconductor process, an attempt to manufacture a large-sized one causes a great increase in cost, and the AWG-type optical wavelength multiplexer / demultiplexer is used.
  • the cost of reducing the size of the substrate 101 and the LD array chip (not shown) is increased again.
  • the alignment of the optical axes for three devices is performed for two devices. This is more than twice as difficult as doing it again, which again increases costs.
  • the present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to make it possible to couple a pitch P1 of a waveguide array with a pitch P2 of an active layer of an optical element or a waveguide portion.
  • An object of the present invention is to provide a lightwave circuit module capable of directly coupling an optical element and a waveguide array with low loss while having a function of performing pitch conversion.
  • the invention according to claim 1 of the present invention provides a waveguide array composed of m independent waveguides arranged at a constant pitch P1, and the pitch P is arranged at a narrow pitch P2.
  • An optical device having m active layers or waveguide portions, and the pitch P1 is gradually narrowed toward the active layer or the waveguide portion of the optical device, whereby the waveguide array is formed.
  • Each of the optical elements is converged in a line at the same pitch P3 as the pitch P2 to form a converging portion, and the converging portion is positioned so as to face the active layer or the waveguide portion.
  • the present invention relates to a lightwave circuit module, wherein each waveguide of the waveguide array is optically coupled to an active layer or each waveguide portion.
  • each of the waveguides is an optical fiber
  • the optical fiber has a cladding with a core diameter as it is directed to a tip in a direction parallel to its core axis.
  • the present invention relates to a lightwave circuit module characterized in that only the diameter is reduced and the number m of the reduced tip forces is focused in a line at the pitch P3 to form a focusing portion.
  • the invention according to claim 3 of the present invention includes a substrate provided with a guide on a surface, and when m optical fibers are inserted into the guide, the tip of the optical fiber is A lightwave circuit module, wherein the lightwave circuit module is formed such that the light is converged in a line at a pitch P3 to form a converging portion, and that the starting end side of the optical fiber is arranged at the pitch P1. Things.
  • the optical element power performs pitch conversion to the tape-type optical fiber by the optical fiber itself, which is the waveguide, the optical element and the tape-type light having different pitches from each other.
  • Optical direct coupling with the fiber is enabled. Furthermore, by reducing the waveguide pitch of the converging portion of the waveguide array facing the optical device to the same size as the active layer of the optical device or the pitch of the waveguide portion, the occupation of the waveguide array inside the knocker is reduced. Space can be reduced.
  • the size of the coupling portion of the waveguide array can be reduced, and a larger mounting space for the optical element is secured. Therefore, more optical elements can be mounted inside the package, and further integration of the optical elements can be achieved. Also, with the integration, it is possible to greatly reduce the assembly cost of the optical device.
  • the tape-type optical fiber and the optical element can be directly coupled without interposing a pitch conversion optical component between the tape-type optical fiber and the optical element, the optical element and the pitch It is possible to prevent the occurrence of leakage light at the joint between the conversion optical component and the joint between the pitch conversion optical component and the tape type optical fiber. Therefore, it is possible to prevent deterioration of crosstalk characteristics and occurrence of coupling loss. Further, since an optical fiber is used, coupling with a higher power optical element is possible.
  • FIG. 1 is a plan view showing an example of an optical lead frame according to the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view showing a substrate which is one of the components of the optical lead frame of FIG. 1.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a coupling portion between the LD array chip of FIG. 1 and a focusing unit.
  • FIG. 4 A flat view schematically showing a packaged state of the optical lead frame of FIG. Area view.
  • FIG. 5 is a plan view showing a conventional lightwave circuit module.
  • a lightwave circuit module 1 of the present embodiment includes a tape type optical fiber 2 for multicore light propagation, a substrate 3 provided with a guide, and a laser diode (LD) as an example of an optical element. )
  • An array chip 4 is provided.
  • the tape type optical fiber 2 serving as a waveguide is formed of a general type of single mode optical finos in which a clad 2a surrounds a core (not shown).
  • the coating 2b is peeled off by a predetermined size, and the cladding 2a with the coating 2b removed is removed.
  • a predetermined diameter is applied to the distal end in a direction parallel to the core axis to reduce the diameter.
  • Etching may be mentioned as a means for reducing the diameter.
  • the allowable range of the propagation loss accompanying the reduction in the diameter of the cladding of the etched portion 2c to be preferably 50 m or less, it is most preferable to set the minimum diameter to 30 m. . Therefore, in the present embodiment, the description will be continued assuming that the clad diameter of the etched portion 2c is 30 m.
  • the substrate 3 is made of silicon (Si), and on its surface, as shown in FIG. 2, a number 3 m of tape-type optical fibers 2 and a guide 3 b composed of the same number of grooves 3 a are provided.
  • the shape of the guide 3b is such that the grooves 3a are formed so that the grooves 3a are arranged at a constant pitch P1 on one side of the substrate 3 and the pitch P1 is gradually narrowed toward the other side. , Is formed.
  • the grooves 3a are formed so as to be arranged in a line with a pitch P3 having the same dimension as the cladding diameter of each optical fiber having a small diameter.
  • each optical fiber bends in the groove 3a. Therefore, the curved shape of the groove 3a should be determined in consideration of the bending loss of the optical fiber. In the present embodiment, the bending loss of each optical fiber is determined so as to be less than 1.3 dB.
  • the LD array chip 4 is a chip having the same number m of active layers 4 a as the number m of the tape-type optical fibers 2, and the active layers 4 a are also arranged at the pitch P and the pitch P 2. ing.
  • the specific value of the pitch P2 is 30 / zm, which is the same as the pitch P3.
  • the substrate 3 is mounted on a base substrate 6 inside a package 5 containing the LD array chip 4, and the focusing portion 2 d faces the active layer 4 a of the LD array chip 4
  • the substrate 3 is fixed to the base substrate 6 with solder or an adhesive.
  • the tape type optical fiber 2 is extended outside the knockout 5.
  • a protective resin (not shown) is filled in the frame of the package 5 and epoxy-sealed. Note that there is no problem even if the base substrate 6 and the package 5 are the same.
  • the light emitted from each active layer 4a is optically coupled to each optical fiber of the converging section 2d, and propagates to the start end side.
  • the present invention provides the LD array chip 4 force with a tape.
  • the pitch conversion to the type 2 optical fiber 2 is performed by the waveguide (optical fiber) itself.
  • an optical circuit module having a waveguide structure that is directly coupled to an optical element (in the present embodiment, an LD array chip) and also serves as a pitch converter is referred to as an optical lead frame (abbreviated as optical lead frame).
  • optical lead frame 1 instead of lightwave circuit module 1.
  • the optical fiber is bent so that the waveguide converging portion 2 d has the same pitch P 3 as the pitch P 2 of the active layer 4 a of the LD array chip 4.
  • the LD array chip 4 and the tape type optical fiber 2 having different pitches from each other can be directly optically coupled, and the pitch P3 is changed to the pitch.
  • the idea of the present invention is that the space occupied by the waveguide array inside the knockout 5 is reduced by reducing the size to the same size as P2.
  • the size of the coupling portion of the waveguide array can be reduced, and the mounting space for the LD array chip 4 is secured by that much. You. Therefore, many LD array chips can be mounted inside the knockout 5, and further integration of the LD array chips can be achieved. In addition, with the integration, the assembly cost of LD array chips can be significantly reduced.
  • a tape-type optical fiber 2 without a pitch-conversion optical component (for example, a pitch-conversion waveguide substrate 102 in FIG. 5) interposed between the tape-type optical fiber 2 and the LD array chip 4.
  • the LD array chip 4 can be directly connected, so that leakage light at the connection between the LD array chip and the pitch conversion optical component and the connection between the pitch conversion optical component and the tape-type optical fiber can be reduced. It is possible to prevent occurrence. Therefore, it is possible to prevent the deterioration of the crosstalk characteristic and the occurrence of the coupling loss. Furthermore, direct coupling enables coupling to a higher power LD array chip.
  • an etched optical fiber for which mass production technology has been established is used for a waveguide having a reduced diameter. Accordingly, an optical lead frame 1 having uniform characteristics can be realized.
  • an independent waveguide is used for the optical lead frame 1 according to the present invention. Independent means that the waveguide can be formed independently for each waveguide and can be used for each waveguide, such as an optical fiber. Therefore, for example, a tape-type optical fiber in which optical fibers are integrated into an array is a waveguide in which optical fibers that can be formed and used independently for each waveguide are originally integrated. Is defined as
  • the present embodiment can be variously modified according to its technical concept.
  • the pitch P3 of the focusing unit 2d has been described as 30 ⁇ m, but the pitch P3 is not limited to this dimension. From the viewpoint of changing the pitch P2 due to the change in the LD array chip used and suppressing crosstalk, the optimum P3 may be determined.
  • the optical element described by taking an LD array chip as an example of an optical element is not limited to an LD array chip, but includes an optical element such as a light receiving element, a light emitting element, or an AWG.
  • the focusing section 2d should be positioned so that the focusing section 2d faces the waveguide section.
  • the size of the coupling portion of the waveguide array can be reduced, so that the AWG can be reduced in size.
  • optical lead frame of the present invention in a wiring portion of optical communication or inside a chip package, it is possible to increase the amount of propagation data, reduce coupling loss, and reduce the size of the optical coupling portion.

Abstract

　導波路アレイのピッチP1を、光素子の活性層又は導波路部のピッチP2との結合が可能となるようにピッチ変換する機能を有しつつ、光素子と導波路アレイとを直接、且つ、低損失に光学的に結合可能となる光波回路モジュールを提供する。 　一定のピッチP1で配列するｍ本の独立した導波路から構成される導波路アレイと、ピッチP1より狭いピッチP2で配列するｍ個の活性層又は導波路部を有する光素子とを備え、光素子の活性層又は導波路部に向かうに従いピッチP1を漸次狭めて、導波路アレイをピッチP2と同一のピッチP3で一列状に集束させて集束部を形成し、その集束部が前記活性層又は前記導波路部に臨むように位置合わせすることによって、光素子の各活性層又は各導波路部と、導波路アレイの各導波路とを、光学的に結合する光波回路モジュールとする。

Description

明 細 書
光波回路モジュール
技術分野
[0001] 本発明は、光素子と導波路アレイとを直接、且つ、低損失で光学的に結合出来る 光波回路モジュールに関するものである。
背景技術
[0002] 近年、インターネットが爆発的に普及している中、これに伴い通信回線のトラフィック 量が激増して 、る。このトラフィック量を激増させて 、る膨大なデータを処理する高速 大容量通信方式として、 1本の光ファイバに波長の異なる複数の光を伝送することが 出来る波長分割多重（Wavelength Division Multiplex： WDM)通信システムが実用 化されており、また現在でも通信システムの低コスト化'高信頼ィ匕に向けて、世界中で 研究開発が行われている。更に、将来的には光信号の増減を感知し、複数ある信号 経路を瞬間的に切り替えるための全光スィッチ等も精力的に研究されている。
[0003] WDM通信システムでは、アレイ導波路格子（Arrayed Waveguide Grating： AWG) 型 (N X N)光波長合分波器がキーデバイスとして広く使用されて 、る。 AWG型光波 長合分波器は、送信側で複数の波長の光を合波する、或いは受信側で光ファイバ 中の複数の光を異なるポートに分波するといつた高機能な処理が可能である。
[0004] このような AWG型光波長合分波器を用いた光波回路モジュールの一例を図 5に示 す (例えば、特許文献 1参照)。
[0005] 特許文献 1 :特開 2002— 277675号公報 (第 4頁、第 3図）
[0006] 図 5に示す光波回路モジュール 100は、 AWG型光波長合分波器基板 101 (1 X N、 ここでは N = 256ch)、 AWG型光波長合分波器基板 101と多芯（128芯)テープ型光フ アイバ 103及び 104を低損失に結合するためのピッチ変換用導波路基板 102とから構 成されている。 AWG型光波長合分波器基板 101 (以下、 AWG型光波長合分波器又 は AWG型光波長合分波器基板を必要に応じて、単に AWGと記す）にはスポットサイ ズ変換機能構造 (テーパ導波路)を有する出力導波路群 101aが設けられて 、る。又 、ピッチ変換用導波路基板 102にはスポットサイズ変換機能構造 (テーパ導波路)を 有する入出力導波路群、即ち AWG型光波長合分波器基板 101側の入力導波路群 102a,テープ型光ファイバ 103側の出力導波路群 102b、及び光ファイバ 104側の出力 導波路群 102cが設けられて 、る。
[0007] AWG型光波長合分波器基板 101とピッチ変換用導波路基板 102との間、又はピッ チ変換用導波路基板 102とテープ型光ファイノ 103及び 104との間における結合損失 を出来るだけ小さくするために、 AWG型光波長合分波器基板 101側の出力導波路群 101a又はピッチ変換用基板 102の入出力導波路群 102a、 102b, 102cに、スポットサイ ズ変換機能を有する構造を付与する。
[0008] これにより、極めて低損失な光波回路モジュールを実現することが出来るとしている 発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0009] し力しながら、前述した光波回路モジュール 100では、実際には AWG型光波長合 分波器基板 101とピッチ変換用導波路基板 102との結合部、及びピッチ変換用導波 路基板 102とテープ型光ファイノ 103及び 104との結合部において、光を漏れなく結合 させることが困難であった。即ち、僅かな軸ずれにより、 AWG型光波長合分波器基板 101又はピッチ変換用導波路基板 102からの出射光の一部が漏れ光となる。結果とし て、一部の漏れ光は所望の光ファイバ以外の光ファイバに入射するので、クロストー ク特性の劣化や結合損失の発生の原因となっている。
[0010] 又、近年、 AWG型光波長合分波器基板 101に対して、モジュール全体の損失の増 大を伴わな 、一層の多重化（多チャネル化）が望まれるようになってきた。しかし従来 の設計をそのまま使用して多チャネルィ匕を行うと、 AWG型光波長合分波器基板 101 内での損失が大きくなつてしまうという問題があった。又、 AWG型光波長合分波器基 板 101は半導体プロセスを用いて作製されるため、 1つの素子サイズが大きくなると加 速度的にコストが増加し、また歩留まりが低下するという問題がある。
[0011] このため、 AWG型光波長合分波器基板 101の多チャンネルィ匕を実現するためには lchあたりのサイズを小さくする必要が生じる。しかし AWG型光波長合分波器基板 101 はテープ型光ファイバ 103、 104を接続して使用され、この光ファイバの一般的な大き さが決まっていたため、 AWG型光波長合分波器基板 101の小型化も結果として不可 能であった。
[0012] 更に、ピッチ変換用導波路基板 102も半導体プロセスを使用して作製されるため、 大型のものを作製しょうとすると多大なコストの増加を招いてしまい、 AWG型光波長 合分波器基板 101や図示しない LDアレイチップを小型化して抑えたコストを再び押し 上げてしまう。又、光軸合わせを 3つのデバイス (AWG型光波長合分波器基板 101、 ピッチ変換用導波路基板 102、テープ型光ファイバ 103と 104)に対して行うのは、 2つ のデバイスに対して行うよりも難易度が 2倍以上になり、ここでもコスト増加を招く。
[0013] 本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は導波路アレイの ピッチ P1を、光素子の活性層又は導波路部のピッチ P2との結合が可能となるようにピ ツチ変換する機能を有しつつ、光素子と導波路アレイとを直接、且つ、低損失に光学 的に結合可能となる光波回路モジュールを提供することである。
課題を解決するための手段
[0014] 本発明の請求項 1記載の発明は、一定のピッチ P1で配列される m本の独立した導 波路から構成される導波路アレイと、前記ピッチ Pはり狭!ゝピッチ P2で配列される m 個の活性層又は導波路部を有する光素子とを備え、前記光素子の活性層又は導波 路部に向かうに従!、、前記ピッチ P1が漸次狭められることによって前記導波路アレイ が前記ピッチ P2と同一のピッチ P3で一列状に集束されて集束部が形成され、その集 束部が前記活性層又は前記導波路部に臨むように位置合わせされることによって、 前記光素子の各活性層又は各導波路部に対して前記導波路アレイの各導波路が、 光学的に結合されることを特徴とする光波回路モジュールに関するものである。
[0015] 更に、本発明の請求項 2記載の発明は、前記各導波路が光ファイバであり、更に前 記光ファイバ力 そのコア軸と平行方向に先端に向力つてコア径はそのままでクラッド 径のみ細径化され、細径化された m本の前記先端力 前記ピッチ P3で一列状に集束 されて集束部が形成されることを特徴とする光波回路モジュールに関するものである
[0016] 更に、本発明の請求項 3記載の発明は、面上にガイドを設けた基板を備えると共に 、 m本の前記光ファイバを前記ガイドに挿入したとき、前記光ファイバの先端は前記 ピッチ P3で一列状に集束されて集束部が形成されると共に、前記光ファイバの始端 側は前記ピッチ P1で配列されるように、前記ガイドの形状を形成することを特徴とする 光波回路モジュールに関するものである。
発明の効果
[0017] 本発明の光波回路モジュールに依れば、光素子力もテープ型光ファイバへのピッ チ変換を導波路である光ファイバそのもので行っているので、互いにピッチの異なる 光素子とテープ型光ファイバとを光学的に直接結合可能になる。更に、光素子に対 畤する導波路アレイの集束部の導波路ピッチを、光素子の活性層又は導波路部のピ ツチと同一まで小型化することにより、ノ ッケージ内部における導波路アレイの占有 空間を減少することが可能となる。
[0018] パッケージ内部における導波路アレイの占有空間を減少させることにより、導波路 アレイの結合部のサイズを小型化することが可能となり、光素子の実装空間がその分 多く確保される。よって、パッケージ内部により多くの光素子を実装可能となり、光素 子の更なる集積ィ匕を図ることが出来る。又、その集積ィ匕に伴い、光素子の組立コスト を大幅に下げることも可能となる。
[0019] 更に、テープ型光ファイバと光素子との間に、ピッチ変換用光学部品を介在させる ことなぐテープ型光ファイバと光素子とを直接、結合させることが出来るので、光素 子とピッチ変換用光学部品との結合部、及びピッチ変換用光学部品とテープ型光フ アイバとの結合部における漏れ光の発生を防止することが可能となる。従って、クロス トーク特性の劣化や結合損失の発生を防止することが出来る。更に光ファイバを用い るため、よりハイパワーな光素子との結合が可能となる。
[0020] 更に、細径化を施した導波路に、量産技術の確立したエッチド光ファイバを使用す ることにより、特性の均一な光波回路モジュールを実現することが出来る。
図面の簡単な説明
[0021] [図 1]本発明に係るオプティカルリードフレームの一例を示す平面図。
[図 2]図 1のオプティカルリードフレームの構成部品の一つである基板を示す平面図。
[図 3]図 1の LDアレイチップと集束部との結合部の拡大図。
[図 4]図 1のオプティカルリードフレームを、パッケージ化した状態を模式的に示す平 面図。
[図 5]従来の光波回路モジュールを示す平面図。
符号の説明
[0022] 1 オプティカルリードフレーム
2 テープ型光ファイバ
3 基板
4 LDアレイチップ
5 ノ ッケージ
6 ベース基板
発明を実施するための最良の形態
[0023] 以下、本発明に係る光波回路モジュールの一例を、図 1〜図 4を参照しながら説明 する。図 1に示すように、本実施の形態の光波回路モジュール 1は、多芯光伝搬用の テープ型光ファイバ 2と、ガイドを設けた基板 3と、光素子の一例であるレーザダイォ ード (LD)アレイチップ 4とを備えて構成される。
[0024] 導波路の役目をするテープ型光ファイバ 2は、図示しないコアの周りをクラッド 2aが 包囲する一般的な型式の単一モード光ファイノからなる。テープ型光ファイバ 2の始 端側（図 1の矢印 s側)から先端 (図 1の矢印 t側）に向かって、所定寸法分だけ被覆 2b を剥ぎ取り、被覆 2bを取り除いたクラッド 2a部分の先端付近を、所定寸法分、そのコ ァ軸と平行方向に先端に向力つて細径ィ匕する。細径ィ匕手段としてはエッチング等が 挙げられ、コアを非エッチング箇所とすることでコア径はそのままに維持しながら、クラ ッド径のみをエッチングして細径化を行う。
[0025] エッチング箇所 2cのクラッド径は 50 m以下に細径ィ匕することが望ましぐ細径化に 伴う伝搬損失の許容範囲を考慮すると、 30 mまで最小径ィヒすることが最も好ましい 。従って、本実施の形態ではエッチング箇所 2cのクラッド径を 30 mとして説明を続 ける。テープ型光ファイバ 2の光ファイバの本数 mは、 4本、 8本、 12本、 16本' · 'など 4の倍数で設定されるのが一般的であり、本実施の形態では m= 8とした。各光フアイ バの非エッチング箇所 (被覆 2b部分を含む）のクラッド間隔は 250 mなので、始端側 における各光ファイバはピッチ P1 = 250 μ mで一定に配列される。 [0026] 基板 3はシリコン (Si)から成り、その面上には図 2に示すようにテープ型光ファイバ 2の本数 mと、同数の溝 3aから構成されるガイド 3bが設けられる。ガイド 3bの形状は、 基板 3の一方側では一定のピッチ P1で溝 3aが配列するように、もう一方の側に進むに つれてピッチ P1が漸次、狭められるように溝 3aを形成することで、形成されている。基 板 3のもう一方側では、溝 3aは細径ィ匕された各光ファイバのクラッド径と同一寸法のピ ツチ P3で一列状に配列するように形成される。
[0027] その各溝 3aに各光ファイバを挿入し、光硬化接着剤又は半田で固定することで、 8 本の光ファイバから構成される導波路アレイが形成される。前述の通り、各溝 3aは基 板 3の一方の側に進むにつれてピッチ P1が漸次、狭まるように形成されているので、 その溝 3aに挿入される各光ファイバのピッチ P1も、 LDアレイチップ 4の活性層 4aに向 力うに従い、漸次狭められていく。即ち、細径ィ匕された光ファイバの各先端のコア軸 間距離は、活性層 4aに近づくにつれて徐々に短くなるように形成される。そして図 3 に示すように、各光ファイバの先端において、ピッチ P3 = 30 mで一列状に集束され て集束部 2dを形成する。一方、始端側の光ファイバは、ピッチ Ρ1 = 250 /ζ πιで一定に 配列される。
[0028] ガイド 3bが漸次、狭められるように形成されているため、溝 3a内で各光ファイバは彎 曲する。従って、溝 3aの彎曲形状は、光ファイバの曲げ損失を考慮して決定されるべ きである。本実施の形態では各光ファイバの曲げ損失が、それぞれ 1.3dB未満となる ように決定している。
[0029] LDアレイチップ 4は、テープ型光ファイバ 2の本数 mと同一個数の m個の活性層 4a を有するチップであり、各活性層 4aは前記ピッチ Pはりも狭 、ピッチ P2で配列されて いる。具体的なピッチ P2の数値は、ピッチ P3と同一の 30 /z mとする。
[0030] 次に図 4に示すように、基板 3を LDアレイチップ 4を収納するパッケージ 5内部のベ ース基板 6上にマウントし、集束部 2dが LDアレイチップ 4の活性層 4aに臨むように位 置合わせを行って位置決めをした上で、基板 3をベース基板 6に半田又は接着剤で 固定する。ノ ッケージ 5外部にはテープ型光ファイバ 2が延ばされている。更に、図示 しない保護用榭脂をパッケージ 5の枠内に充填してエポキシ封止する。なお、ベース 基板 6とパッケージ 5は同一であっても何ら問題は無い。 [0031] 各活性層 4aから出射された光は、集束部 2dの各光ファイバに光学的に結合され、 始端側へと伝搬されていく。 LDアレイチップ 4力 の出射光を光ファイバに直接結合 させ、更に、その光ファイバのピッチを、ピッチ P3力 ピッチ P1へと漸次変化させてい くことにより、本発明では、 LDアレイチップ 4力もテープ型光ファイバ 2へのピッチ変換 を導波路 (光ファイバ）そのもので行っている。このように、光素子 (本実施の形態では 、 LDアレイチップ)と直接結合し、且つ、ピッチ変換も兼ねる導波路構造を有する光 波回路モジュールを、オプティカルリードフレーム（Optical Lead Frame :略して
OPLEAF)という言葉で定義し、以下、光波回路モジュール 1に換えてオプティカルリ ードフレーム 1と記す。
[0032] テープ型光ファイバ 2から LDアレイチップ 4へと至る空間において、光ファイバを彎 曲させて、 LDアレイチップ 4の活性層 4aのピッチ P2と同一のピッチ P3で導波路の集束 部 2dを形成し、その集束部 2dを LDアレイチップ 4に対畤させることで、互いにピッチ の異なる LDアレイチップ 4とテープ型光ファイバ 2とを光学的に直接結合可能にする と共に、ピッチ P3をピッチ P2と同一になるまで小型化することにより、ノ ッケージ 5内部 における導波路アレイの占有空間を減少させたところが本発明の着想の妙である。
[0033] パッケージ 5内部における導波路アレイの占有空間を減少させることにより、導波路 アレイの結合部のサイズを小型化することが可能となり、 LDアレイチップ 4の実装空 間がその分多く確保される。よって、ノ ッケージ 5内部に多くの LDアレイチップを実装 可能となり、 LDアレイチップの更なる集積ィ匕を図ることが出来る。又、その集積化に 伴い、 LDアレイチップの組立コストを大幅に下げることも可能となる。
[0034] 更に、テープ型光ファイバ 2と LDアレイチップ 4との間に、ピッチ変換用光学部品（ 例えば、図 5のピッチ変換用導波路基板 102)を介在させることなぐテープ型光フアイ ノ 2と LDアレイチップ 4とを直接、結合させることが出来るので、 LDアレイチップとピッ チ変換用光学部品との結合部、及びピッチ変換用光学部品とテープ型光ファイバと の結合部における漏れ光の発生を防止することが可能となる。従って、クロストーク特 性の劣化や結合損失の発生を防止することが出来る。更に直接結合により、よりハイ パワーな LDアレイチップとの結合が可能となる。
[0035] 更に、細径化を施した導波路に、量産技術の確立したエッチド光ファイバを使用す ることにより、特性の均一なオプティカルリードフレーム 1を実現することが出来る。な お、本発明に係るオプティカルリードフレーム 1の導波路には、独立したものを用いる こととする。独立したという意味は、光ファイバのように一導波路毎に独立形成可能で あると共に一導波路毎に使用可能な導波路ということである。従って、例えば光フアイ バをアレイ状に一つにまとめたテープ型光ファイバも、元々、一導波路毎に独立形成 可能であり使用可能でもある光ファイバをまとめた導波路なので、独立したという意味 に入るものと定義する。
[0036] なお、本実施の形態はその技術的思想により種々変更可能であり、例えば集束部 2dのピッチ P3を 30 μ mとして説明したが、ピッチ P3はこの寸法に限定されることはなく 、使用する LDアレイチップの変更に伴うピッチ P2の変更や、クロストークの抑制という 観点から、最適の P3を決定すれば良い。
[0037] 又、本実施の形態では光素子として LDアレイチップを例に取り説明した力 光素子 は LDアレイチップに限らず、受光素子 ·発光素子 ·又は AWG等の光素子も含むもの とする。 AWGを用いた場合は、その導波路部に集束部 2dが臨むように、集束部 2dの 位置合わせをすれば良 、。前記のように導波路アレイの結合部のサイズを小型化す ることが可能となるので、 AWGの小型化も可能になる。
[0038] 又、ピッチ P1は様々な物が有り、本発明は勿論それにも適用できる。
産業上の利用可能性
[0039] 本発明のオプティカルリードフレームを、光通信の配線部や、チップパッケージ内 部に用いることにより、伝搬データ量の増大や結合損失の低減、光結合部の小型化 を図ることが出来る。

Claims

請求の範囲
[1] 一定のピッチ PIで配列される m本の独立した導波路力 構成される導波路アレイと 、前記ピッチ Pはり狭 、ピッチ P2で配列される m個の活性層又は導波路部を有する 光素子とを備え、前記光素子の活性層又は導波路部に向かうに従い、前記ピッチ P1 が漸次狭められることによって前記導波路アレイが前記ピッチ P2と同一のピッチ P3で 一列状に集束されて集束部が形成され、その集束部が前記活性層又は前記導波路 部に臨むように位置合わせされることによって、前記光素子の各活性層又は各導波 路部に対して前記導波路アレイの各導波路が、光学的に結合されることを特徴とす る光波回路モジュール。
[2] 前記各導波路が光ファイバであり、更に前記光ファイバが、そのコア軸と平行方向 に先
端に向力つてコア径はそのままでクラッド径のみ細径ィ匕され、
細径化された m本の前記先端が、前記ピッチ P3で一列状に集束されて集束部が形 成されることを特徴とする請求項 1に記載の光波回路モジュール。
[3] 面上にガイドを設けた基板を備えると共に、 m本の前記光ファイバを前記ガイドに挿 入したとき、前記光ファイバの先端は前記ピッチ P3で一列状に集束されて集束部が 形成されると共に、前記光ファイバの始端側は前記ピッチ P1で配列されるように、前 記ガイドの形状を形成することを特徴とする請求項 2に記載の光波回路モジュール。
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