WO2009128290A1 - 光モジュール、光電変換器 - Google Patents

光モジュール、光電変換器 Download PDF

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WO2009128290A1
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light emitting
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light receiving
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白鳥　雅之
周一 藍原
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日本航空電子工業株式会社
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings

Definitions

  • the present invention relates to an optical module and a photoelectric converter for converting an electric signal and an optical signal and transmitting / receiving an optical signal.
  • optical modules having optical waveguides and electrical wiring examples include Patent Document 1 and Patent Document 2.
  • Patent Document 1 Examples of optical modules having optical waveguides and electrical wiring include Patent Document 1 and Patent Document 2.
  • a method has been proposed in which conversion between an electrical signal and an optical signal and transmission / reception of an optical signal are performed by one module.
  • JP 2006-91241 A JP 2000-214351 A
  • the optical module disclosed in Patent Document 1 aims to provide an opto-electric composite wiring component that is excellent in noise resistance and capable of high-speed, large-capacity, and high-quality information transmission. There is a problem with improvement.
  • the inclined surface of the optical waveguide In an optical module that uses the inclined surface of the optical waveguide to guide the light of the optical waveguide to the light receiving element and guides the light of the light emitting element to the optical waveguide as in Patent Document 2, the inclined surface is at the end of the optical waveguide. Therefore, it is common to arrange the light receiving element and the light emitting element side by side. Therefore, since the light emitting element and the light receiving element having a large difference in signal level are arranged in close proximity, suppression of electromagnetic crosstalk and optical (due to stray light) crosstalk in this part has been a problem. . Therefore, conventionally, it has been necessary to take measures such as sufficiently separating the light emitting element and the light receiving element by some method or providing a shield between them. These measures are the reason why the width of the optical module (width in the direction perpendicular to the light traveling direction) must be increased and the structure becomes complicated. It was an obstacle.
  • the two-axis hinge is a first axis that opens and closes the folding mobile phone, and a second axis that is perpendicular to the first axis.
  • a space through which a signal line in the hinge can pass is a circular hole having a diameter of about 3 mm.
  • a plurality of thin coaxial cables are wired in this space.
  • the function of the cellular phone is improved, the amount of signal passing through the hinge portion is increased, and the wiring with the coaxial cable is limited.
  • the conventional optical module is not sized to pass through a hole having a diameter of 3 mm. Therefore, if a conventional optical module is used, it is necessary to connect the optical fiber and the optical module during assembly of the final product.
  • the skill required for the operator differs between the assembly work of the optical component and the assembly work of the final product.
  • the optical component manufacturer and the final product manufacturer are different. Therefore, the fact that the optical module is not large enough to pass through a hole with a diameter of 3 mm has been an obstacle to using an optical fiber as an alternative signal line for a plurality of coaxial cables.
  • an object of the present invention is to provide an optical module that has a narrow lateral width (a width in a direction perpendicular to the traveling direction of light) and can be reduced in cost.
  • an object of the present invention is to provide an optical module that can pass through a hole having a diameter of 3 mm.
  • the optical module of the present invention includes an optical waveguide substrate, a light emitting element, a light receiving element, a light emitting element IC, a light receiving element IC, and a plug body.
  • the optical waveguide substrate was formed in two optical waveguides arranged in parallel, a light input / output surface formed at one end of the optical waveguide, and at a position separated from each other by a predetermined distance for each optical waveguide. It has two inclined reflective surfaces. That is, the two inclined reflecting surfaces are arranged at different distances from the light input / output surface. Further, the above-mentioned “parallel” is not limited to strictly parallel.
  • the above-mentioned “parallel” means that the width of the optical module can be narrowed (a range in which the effect of the present invention can be obtained) and includes a design-acceptable range.
  • the light emitting element is disposed at a position corresponding to one of the inclined reflecting surfaces on the optical waveguide substrate.
  • the light receiving element is disposed at a position corresponding to the other of the inclined reflecting surfaces on the optical waveguide substrate.
  • the light emitting element IC controls the light emitting element.
  • the light receiving element IC controls the light receiving element.
  • the plug body is formed of a plurality of insulator layers, and the light emitting element wiring pattern between the light emitting element and the light emitting element IC and the light receiving element and the light receiving element IC are formed on different layers of the insulator layer. And a light receiving element wiring pattern.
  • the optical waveguide substrate is disposed on the plug body, and is electrically connected between the light emitting element and the light emitting element wiring pattern or between the light receiving element and the light receiving element wiring pattern by a bonding wire or the like.
  • the length of the light receiving element wiring pattern may be equal to or shorter than the length of the light emitting element wiring pattern.
  • the optical waveguide substrate has two inclined reflecting surfaces arranged at different distances from the light input / output surface, the light emitting element and the light receiving element can be separated without increasing the lateral width. Therefore, optical crosstalk (due to stray light) can be suppressed. Further, the distance can be secured by forming the light-emitting element wiring pattern and the light-receiving element wiring pattern in different layers of the insulator layer. Therefore, electromagnetic crosstalk can also be suppressed. In addition, since an additional component such as a shield is not required, the lateral width (width in the direction perpendicular to the light traveling direction) is narrow, and the cost can be reduced.
  • the light receiving element wiring pattern is arranged so that its length is equal to or shorter than the light emitting element wiring pattern, crosstalk to a reception signal having a low signal level can be further suppressed. Improvements can also be made. Furthermore, with the configuration of the optical module of the present invention, it is possible to realize an optical module that can pass a hole having a diameter of 3 mm.
  • FIG. 3 is an upper perspective view illustrating a configuration example of a photoelectric converter using the optical module according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a lower perspective view illustrating a configuration example of a photoelectric converter using the optical module according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a configuration example of an optical module according to the first embodiment.
  • 4A is a plan view showing a configuration example of the optical module of the first embodiment excluding the plug cover
  • FIG. 4B is a cross-sectional view showing a configuration example of the optical module of the first embodiment excluding the plug cover. is there.
  • Sectional drawing which shows the structural example of the optical module of the modification of Example 1 except a plug cover.
  • the top view which shows the structural example of the optical module of Example 2 except a plug cover.
  • FIG. 1 is an upper perspective view showing a configuration example of a photoelectric converter using the optical module of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a lower perspective view illustrating a configuration example of a photoelectric converter using the optical module according to the first embodiment.
  • the photoelectric converter 10 includes an optical module 100, a receptacle 200, and a locking cover 300.
  • the optical module 100 is connected to the facing optical module 500 through the optical waveguide 400.
  • the optical modules 100 and 500 include a plurality (16 pieces in FIG. 2) of electrical contacts 160 and 560. In the example of FIGS. 1 and 2, the electrical contacts 160 and 560 are provided on the back surface of the optical modules 100 and 500, but it is not necessary to be limited to this position.
  • the receptacle 200 is electrically connected to a receptacle body 201 for determining the position of the optical module 100 and a plurality (16 in FIG. 1 and FIG. 2) of contacts 202 that are in electrical contact with the electrical contact 160.
  • a plurality (16 in FIG. 1 and FIG. 2) of terminals 203 for electrical connection with a substrate or the like is provided.
  • the locking cover 300 is a cover for fixing the optical module 100 while being positioned on the receptacle 200.
  • the locking cover 300 includes a cover part 310 and receptacle holding parts 301 to 305.
  • the cover portion 310 includes four notches 306 in order to widen the movable range of the receptacle holding portions 304 and 305.
  • the method for positioning and fixing the optical module 100 need not be limited to the method shown in FIGS. 1 and 2, and may be designed as appropriate.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a configuration example of the optical module 100.
  • FIGS. 4A and 4B are diagrams illustrating a configuration example of the optical module 100 excluding the plug cover 101.
  • FIG. 4A shows a plan view
  • FIG. 4B shows a cross-sectional view along AA.
  • the optical module 100 includes an optical waveguide substrate 103, a light emitting element 104, a light receiving element 105, a light emitting element IC 107, a light receiving element IC 106, a plug body 102, and a plug cover 101.
  • the plug cover 101 is a cover for covering the inside of the plug body 102.
  • the optical waveguide substrate 103 has two optical waveguides 131 and 132 arranged in parallel, a light input / output surface 133 formed at one end of the optical waveguides 131 and 132, and two inclined reflection surfaces 124 and 126.
  • the two inclined reflecting surfaces 124 and 126 are formed for each of the optical waveguides 131 and 132 and at positions separated from each other by a predetermined distance. That is, the two inclined reflection surfaces 124 and 126 are arranged at different distances from the light input / output surface 133. Further, the above-mentioned “parallel” is not limited to strictly parallel.
  • the above-mentioned “parallel” means that the width of the optical module can be narrowed (a range in which the effect of the present invention can be obtained) and includes a design-acceptable range.
  • the light emitting element 104 is disposed at a position corresponding to the inclined reflection surface 124 on the optical waveguide substrate 103.
  • the light receiving element 105 is disposed at a position corresponding to the inclined reflection surface 126 on the optical waveguide substrate 103.
  • the light emitting element 104 and the light receiving element 105 are optically coupled to the optical waveguide substrate 103 by the inclined reflecting surfaces 124 and 126.
  • the light emitting element IC 107 has a plurality of input / output terminals 137 and controls the light emitting element 104.
  • the light receiving element IC 106 has a plurality of input / output terminals 136 and controls the light receiving element 105.
  • the plug body 102 is formed by a plurality of insulator layers 102-1 to 102-4, and a light emitting element wiring pattern 121 between the light emitting element and the light emitting element IC, a light receiving element, and a light receiving element are formed on different layers of the insulator layer. And a light receiving element wiring pattern 120 between the element ICs.
  • Insulator layers 102-1 to 10-4 are preferably made of ceramic. In the example of FIG.
  • the light emitting element wiring pattern 121 is formed on the insulator layer 102-1, and the light receiving element wiring pattern 120 is formed on the insulator layer 102-2. Further, a ground pattern 122 is also formed on the insulator layer 102-2.
  • the optical waveguide substrate 103 is disposed on the plug body 102 and is electrically connected between the light emitting element 104 and the light emitting element wiring pattern 121 and between the light receiving element 105 and the light receiving element wiring pattern 120 by a bonding wire or the like as will be described later. Connected.
  • the insulator layers 102-3 and 102-4 of the plug body 102 are U-shaped.
  • the optical waveguide substrate 103, the light emitting element IC 107, and the light receiving element IC 106 are disposed on the insulator layer 102-2 and surrounded by the insulator layers 102-3 and 102-4.
  • a plurality of electrical contacts 160 are formed on the back surface of the plug body 102, and are connected to a part of the terminal 137 of the light emitting element IC 107 and a part of the terminal 136 of the light receiving element IC 106 by wiring (not shown). Has been.
  • the terminal 137 of the light-emitting element IC 107 and the terminal 136 of the light-receiving element IC 106 are electrically connected to the terminal 203 of the receptacle 200, so that power can be supplied from a circuit board or the like and an electric signal can be transmitted and received.
  • the optical waveguide substrate 103 faces the optical waveguide 400 at the light input / output surface 133, and the core 401 of the optical waveguide 400 and the core 131 of the optical waveguide substrate 103 are optically connected. Further, the core 402 of the optical waveguide 400 and the core 132 of the optical waveguide substrate 103 are optically connected.
  • a clad 141 is formed around the core 131, and an inclined reflecting surface 124 is formed by forming a cavity 123 in a part of the core 131.
  • a clad 142 is formed around the core 132, and the inclined reflection surface 126 is formed by forming the cavity 125 in a part of the core 132. Note that the cavities 123 and 125 may be formed by a method such as laser processing.
  • the inclined reflecting surfaces 124 and 126 may be formed so that the incident angle of light transmitted through the optical waveguides 131 and 132 is 45 degrees. Since the inclined reflecting surfaces 124 and 126 are boundary surfaces between the waveguide and air, the light transmitted through the optical waveguides 131 and 132 is totally reflected. Further, the optical waveguide substrate 103 is formed with a notch 134 for wiring. The notch may be a hole.
  • two wires (not shown) coming out of the light emitting element 104 are connected to two light emitting element bonding pads 110.
  • the two light emitting element bonding pads 110 are respectively connected to the two light emitting element IC bonding pads 111 by two light emitting element bonding wires 108.
  • the two light emitting element IC bonding pads 111 are connected to one of the terminals 137 of the light emitting element IC 107 via the light emitting element wiring pattern 121.
  • the two light emitting element IC bonding pads 111 are formed in a space formed by the notch 134 on the insulator layer 102-2. Further, two wires (not shown) coming out from the light receiving element 105 are connected to two light receiving element bonding pads 112.
  • the two light receiving element bonding pads 112 are connected to the two light receiving element IC bonding pads 113 by two light receiving element bonding wires 109, respectively.
  • the two light receiving element IC bonding pads 113 are each connected to one of the terminals 136 of the light receiving element IC 106 via the light receiving element wiring pattern 120.
  • the light emitting element 104 (light receiving element 105) is connected to an FCB (flip chip bonding) pad formed on the optical waveguide substrate 103, and is used for the light emitting element depending on the wiring pattern of the surface layer or the inner layer of the optical waveguide substrate 103. What is necessary is just to connect to the bonding pad 110 (bonding pad 112 for light receiving elements).
  • the optical waveguide substrate has the two inclined reflection surfaces 124 and 126 arranged at different distances from the light input / output surface 133, the light emitting element 104 and the light receiving element 105 are separated without increasing the lateral width. be able to. Therefore, optical crosstalk (due to stray light) can be suppressed. Further, the distance can be secured by forming the light-emitting element wiring pattern 121 and the light-receiving element wiring pattern 120 in different layers of the insulator layers 120-1 to 120-4. Therefore, electromagnetic crosstalk can also be suppressed. In addition, since an additional component such as a shield is not required, the lateral width (width in the direction perpendicular to the light traveling direction) is narrow, and the cost can be reduced.
  • the length of the light receiving element wiring pattern 120 is extremely shorter than the length of the light emitting element wiring pattern 121. Since the level of the transmission signal is several hundred to several thousand times the level of the reception signal, the reception signal having a low signal level is more susceptible to crosstalk. In the case of the optical module 100, the length of the light receiving element wiring pattern 120 is very short, so that crosstalk can be further suppressed and high frequency characteristics can be improved.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA of the optical module according to the modification.
  • the plug body 102 ′ of the optical module 100 ′ of this modification also has an insulator 151 at the position of the notch 134.
  • the optical module 100 ′ includes a light emitting element IC bonding pad 152 formed on the insulator 151, and a light emitting element IC bonding pad 152 that connects the light emitting element IC bonding pad 152 and the terminal 137 of the light emitting element IC 107.
  • the wiring pattern 153 includes a light emitting element bonding wire 154 for connecting the light emitting element IC bonding pad 152 and the light emitting element bonding pad 110.
  • the optical module 100 ′ is different from the optical module 100 in that it has an insulator 151, and a light emitting element IC bonding pad 152, a light emitting element wiring pattern 153, and a light emitting element bonding wire 154. Other configurations are the same as those of the optical module 100.
  • the optical module 100 ′ has the same effect as the first embodiment. Furthermore, since the insulator 151 and the notch 134 are in a fitting relationship, the optical waveguide substrate 103 is also positioned and prevented from being pulled out.
  • FIG. 6 is a plan view showing an example of the structure of the optical module of Example 2 excluding the plug cover.
  • the optical module 700 includes an optical waveguide substrate 703, a light emitting element 704, a light receiving element 705, a light emitting element IC 707, a light receiving element IC 706, a plug body 702, and a plug cover (not shown).
  • the optical module 700 differs from the optical fiber module 100 in the arrangement of components. Specifically, in the optical fiber module 100, the light emitting element 104, the light receiving element 105, the light receiving element IC 106, and the light emitting element IC 107 are arranged in this order from the light input / output surface 133 of the optical waveguide substrate 103.
  • the light receiving element 705, the light receiving element IC 706, the light emitting element IC 707, and the light emitting element 704 are arranged in this order from the light input / output surface 733 of the optical waveguide substrate 703.
  • the optical waveguide substrate 703 is larger than the optical waveguide substrate 103
  • the notch 734 is also larger than the notch 134.
  • each component of the optical module 700 is the same as each component of the optical fiber module 100 except for changes due to the difference in arrangement.
  • the optical waveguide substrate 703 has a light input / output surface 733 and two inclined reflection surfaces (not shown) arranged at different distances from the light input / output surface 733 in the same manner as the optical waveguide substrate 103.
  • the light emitting element 704 is disposed at a position corresponding to an inclined reflection surface (not shown) on the optical waveguide substrate 703.
  • the light receiving element 705 is disposed at a position corresponding to an inclined reflection surface (not shown) on the optical waveguide substrate 703.
  • the light emitting element 704 and the light receiving element 705 are optically coupled to the optical waveguide substrate 703 through an inclined reflection surface.
  • the light emitting element IC 707 controls the light emitting element 704.
  • the light receiving element IC 706 controls the light receiving element 705.
  • the plug body 702 is formed of a plurality of insulator layers, and a light-emitting element wiring pattern between the light-emitting element and the light-emitting element IC and a light-receiving element and the light-receiving element IC are formed on different layers of the insulator layer. Light receiving element wiring pattern.
  • the optical waveguide substrate 703 faces the optical waveguide 400 at the optical input / output surface 733, and the core 401 of the optical waveguide 400 and the core 731 of the optical waveguide substrate 703 are optically connected. Further, the core 402 of the optical waveguide 400 and the core 732 of the optical waveguide substrate 703 are optically connected.
  • Two wires (not shown) coming out from the light emitting element 704 are connected to two bonding pads 711 for the light emitting element.
  • the two light emitting element bonding pads 711 are respectively connected to the two light emitting element IC bonding pads 710 by two light emitting element bonding wires 708.
  • the two light emitting element IC bonding pads 710 are respectively connected to the light emitting element IC 707 via the light emitting element wiring pattern 720.
  • two wires (not shown) coming out from the light receiving element 705 are connected to two light receiving element bonding pads 712.
  • the two light receiving element bonding pads 712 are connected to the two light receiving element IC bonding pads 713 by two light receiving element bonding wires 709, respectively.
  • the two light receiving element IC bonding pads 713 are respectively connected to the light receiving element IC 706 via the light receiving element wiring pattern 721.
  • the light emitting element 704 (light receiving element 705) is connected to an FCB (flip chip bonding) pad formed on the optical waveguide substrate 703, and is used for the light emitting element depending on the wiring pattern of the surface layer or the inner layer of the optical waveguide substrate 703. What is necessary is just to connect to the bonding pad 711 (bonding pad 712 for light receiving elements).
  • the optical waveguide substrate 703 has two inclined reflection surfaces arranged at different distances from the light input / output surface 733, and the notch 734 is larger than the optical module 100, the lateral width is widened.
  • the light emitting element 704 and the light receiving element 705 can be separated from those of the first embodiment without any problem. Therefore, optical crosstalk (due to stray light) can be further suppressed.
  • the light-emitting element wiring pattern and the light-receiving element wiring pattern can be formed at separate positions, the distance can be further increased than when they are formed in different layers of the insulator layer. Therefore, electromagnetic crosstalk can be further suppressed.
  • the lateral width width in the direction perpendicular to the light traveling direction
  • the cost can be reduced.
  • the length of the light receiving element wiring pattern can be shortened, the high frequency characteristics can be improved.
  • Prototype Result Trial manufacture was performed to confirm whether an optical module capable of passing through a hole with a diameter of 3 mm could be manufactured.
  • the optical module The thickness of was able to be 0.8 mm.
  • a diagonal line of the cross section of the optical module (cross section perpendicular to the light traveling direction) was made 2.7 to 2.8 mm.
  • an optical module capable of passing a hole having a diameter of 3 mm could be realized. Therefore, an optical fiber can be used as an alternative to a plurality of thin coaxial cables. Since this optical module has a thickness of about 0.8 mm, it can be used for a thin mobile phone.
  • the optical cord provided with the optical module of the present invention can be easily wired even in a narrow space in a small electronic device, has excellent high frequency characteristics, and is used as a signal line that can suppress crosstalk. it can.

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Abstract

　本発明の目的は、横幅が狭く、かつ低コスト化が可能な光モジュールを提供することである。本発明の光モジュールは、光導波路基板、発光素子、受光素子、発光素子用ＩＣ、受光素子用ＩＣ、プラグボディを備える。光導波路基板は、光入出力面と、光入出力面から異なる距離に配置された２つの傾斜反射面を有する。発光素子は、光導波路基板上の傾斜反射面の一方に対応する位置に配置される。受光素子は、光導波路基板上の傾斜反射面の他方に対応する位置に配置される。発光素子用ＩＣは、発光素子を制御する。受光素子用ＩＣは、受光素子を制御する。プラグボディは、複数の絶縁体層によって形成され、絶縁体層の異なる層に、発光素子と発光素子用ＩＣとの間の発光素子用配線パターンと、受光素子と受光素子用ＩＣとの間の受光素子用配線パターンとを有する。

Description

光モジュール、光電変換器
　本発明は、電気信号と光信号との変換、光信号の送受を行うための光モジュール、光電変換器に関する。
　光導波路と電気配線を有する光モジュールとしては、特許文献１、特許文献２の例がある。これらの光モジュールでは、電気信号と光信号との変換、光信号の送受を１つのモジュールで行う方法が提案されている。
特開２００６－９１２４１号公報 特開２０００－２１４３５１号公報
　特許文献１の光モジュールは、耐ノイズ性に優れると共に、高速・大容量・高品質な情報伝送が可能な光電気複合配線部品を提供することを目的としているが、更なる小型化や高周波特性向上に問題がある。
　特許文献２のように、光導波路の傾斜面を用いて光導波路の光を受光素子に導いたり、発光素子の光を光導波路に導いたりする光モジュールでは、傾斜面が光導波路の端にあるので、受光素子と発光素子とを横並びに配置させることが一般的であった。したがって、信号レベルの差が大きい発光素子と受光素子が近接した位置に配置されるため、この部分での電磁気的なクロストークおよび光学的な（迷光による）クロストークの抑制が課題となってきた。そこで、従来は発光素子と受光素子とを何らかの方法で十分に離す、または間にシールドを設けるなどの対策が必要であった。これらの対策は、光モジュールの横幅（光の進行方向に垂直な方向の幅）を広くせざるをえないことや構造が複雑になることの原因であり、光モジュールの小型化や低コスト化の障害となっていた。
　また、折りたたみ式の携帯電話などでは、ヒンジ内に信号線を通す必要がある。特に、最近の折りたたみ式の携帯電話のヒンジは、１軸の回転ではなく、２軸の回転が求められることが多い。なお、２軸のヒンジとは、第１軸は折りたたみ携帯電話を開閉する軸であり、第２軸は第１軸と垂直な軸である。折りたたみ式の携帯電話のヒンジの場合、ヒンジ内の信号線を通すことのできるスペースは、直径３ｍｍ程度の円形の穴である。従来は、このスペースに細い同軸ケーブルが複数本配線されている。しかし、携帯電話の機能が向上するのに伴って、ヒンジ部分を通過させる信号量が多くなっており、同軸ケーブルでの配線は限界となっている。複数の同軸ケーブルの代替の信号線として光ファイバを用いる方法がある。しかし、従来の光モジュールは、直径３ｍｍの穴に通る大きさではない。したがって、従来の光モジュールを用いるのであれば、最終製品の組立作業の中で光ファイバと光モジュールの接続作業を行う必要がある。ところが、一般的に光部品の組立作業と最終製品の組立作業とでは、作業者に必要なスキルが異なる。あるいは、光部品の製造者と最終製品の製造者とが異なる。したがって、光モジュールが直径３ｍｍの穴に通る大きさではないことが、複数の同軸ケーブルの代替の信号線として光ファイバを用いることの障害となっていた。
　本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、横幅（光の進行方向に垂直な方向の幅）が狭く、かつ低コスト化が可能な光モジュールを提供することを目的とする。特に、直径３ｍｍの穴を通すことのできる光モジュールの提供を目的とする。
　本発明の光モジュールは、光導波路基板、発光素子、受光素子、発光素子用ＩＣ、受光素子用ＩＣ、プラグボディを備える。光導波路基板は、平行に配置された２つの光導波路と、前記光導波路の一端に形成された光入出力面と、光導波路ごとに、かつ、所定の距離だけ互いに離れた位置に形成された２つの傾斜反射面を有する。つまり、２つの傾斜反射面は、光入出力面から異なる距離に配置されている。また、上述の「平行」とは、厳密な平行に限定するものではない。上述の「平行」とは、光モジュールの幅を細くできる範囲（本願発明の効果が得られる範囲）で、設計上許容される範囲を含む意味である。発光素子は、光導波路基板上の傾斜反射面の一方に対応する位置に配置される。受光素子は、光導波路基板上の傾斜反射面の他方に対応する位置に配置される。発光素子用ＩＣは、発光素子を制御する。受光素子用ＩＣは、受光素子を制御する。プラグボディは、複数の絶縁体層によって形成され、絶縁体層の異なる層に、発光素子と発光素子用ＩＣとの間の発光素子用配線パターンと、受光素子と受光素子用ＩＣとの間の受光素子用配線パターンとを有する。光導波路基板は、プラグボディ上に配置され、発光素子と発光素子用配線パターンの間や受光素子と受光素子用配線パターンの間は、ボンディングワイヤなどによって電気的に接続される。また、受光素子用配線パターンの長さを、発光素子用配線パターンの長さ以下とすればなおよい。
　本発明の光モジュールによれば、光導波路基板が光入出力面から異なる距離に配置された２つの傾斜反射面を有するので、横幅を広げることなく発光素子と受光素子とを離すことができる。したがって、光学的な（迷光による）クロストークを抑制できる。また、発光素子用配線パターンと受光素子用配線パターンに対しては、絶縁体層の異なる層に形成することによっても距離を確保できる。したがって、電磁気的なクロストークも抑制できる。しかも、シールドなどの付加的な構成部を必要としないので、横幅（光の進行方向に垂直な方向の幅）が狭く、かつ低コスト化が可能である。また、受光素子用配線パターンの長さが、発光素子用配線パターンの長さ以下となるように配置すれば、信号レベルの低い受信信号へのクロストークをさらに抑えることができるので、高周波特性の改善も図れる。さらに、本発明の光モジュールの構成であれば、直径３ｍｍの穴を通すことのできる光モジュールの実現も可能である。
実施例１の光モジュールを用いた光電変換器の構成例を示す上方斜視図。 実施例１の光モジュールを用いた光電変換器の構成例を示す下方斜視図。 実施例１の光モジュールの構成例を示す斜視図。 図４（Ａ）はプラグカバーを除いた実施例１の光モジュールの構成例を示す平面図、図４（Ｂ）はプラグカバーを除いた実施例１の光モジュールの構成例を示す断面図である。 プラグカバーを除いた実施例１の変形例の光モジュールの構成例を示す断面図。 プラグカバーを除いた実施例２の光モジュールの構成例を示す平面図。
符号の説明
１０　　光電変換器
１００、１００’、５００、７００　光モジュール
１０１　プラグカバー　　　　　　　　　　　１０２、７０２　プラグボディ
１０２－１～４　絶縁体層　　　　　　　　　１０３、７０３　光導波路基板
１０４、７０４　発光素子　　　　　　　　　１０５、７０５　受光素子
１０６、７０６　受光素子用ＩＣ　　　　　　１０７、７０７　発光素子用ＩＣ
１０８、１５４、７０８　発光素子用ボンディングワイヤ
１０９、７０９　受光素子用ボンディングワイヤ
１１０、７１１　発光素子用ボンディングパド
１１１、１５２、７１０　発光素子用ＩＣ用ボンディングパド
１１２、７１２　受光素子用ボンディングパド
１１３、７１３　受光素子用ＩＣ用ボンディングパド
１２０、７２１　受光素子用配線パターン
１２１、１５３、７２０　発光素子用配線パターン
１２２　グランドパターン　　　　　　　　　１２３、１２５　キャビティ
１２４、１２６　傾斜反射面　　　　　　　　１３１、１３２、７３１、７３２　コア
１３３、７３３　光入出力面　　　　　　　　１３４、７３４　切り欠き部
１３６、１３７　端子　　　　　　　　　　　１４１、１４２　クラッド
１５１　絶縁体部
１６０、５６０　電気接点
２００　レセプタクル　　　　　　　　　　　２０１　レセプタクルボディー
２０２　コンタクト　　　　　　　　　　　　２０３　端子
３００　ロッキングカバー　　　　　　　　　３０１～３０５　レセプタクル保持部
３０６　切れ込み　　　　　　　　　　　　　３１０　カバー部
４００　光導波路　　　　　　　　　　　　　４０１、４０２　コア
　以下に、本発明の実施例を説明する。
　図１は、実施例１の光モジュールを用いた光電変換器の構成例を示す上方斜視図である。図２は、実施例１の光モジュールを用いた光電変換器の構成例を示す下方斜視図である。光電変換器１０は、光モジュール１００、レセプタクル２００、ロッキングカバー３００から構成される。光モジュール１００は、光導波路４００を介して対向する光モジュール５００と接続されている。光モジュール１００、５００は、複数（図２では１６個）の電気接点１６０、５６０を備えている。図１、図２の例では、電気接点１６０、５６０は光モジュール１００、５００の裏面に備えられているが、この位置に限定する必要はない。
　レセプタクル２００は、光モジュール１００の位置を決めるためのレセプタクルボディー２０１と、電気接点１６０と電気的に接触する複数（図１、図２では１６個）のコンタクト２０２と電気的につながっており、回路基板などと電気的に接続するための複数（図１、図２では１６個）の端子２０３を備えている。
　ロッキングカバー３００は、光モジュール１００をレセプタクル２００に位置決めされた状態で固定するためのカバーである。ロッキングカバー３００は、カバー部３１０とレセプタクル保持部３０１～３０５を備える。図１、図２の例では、レセプタクル保持部３０４、３０５の可動範囲を広くするために、カバー部３１０は４つの切れ込み３０６を備えている。なお、光モジュール１００を位置決めする方法や固定する方法は、図１、図２の方法に限定する必要はなく、適宜設計すれば良い。
　図３は、光モジュール１００の構成例を示す斜視図である。図４（Ａ）と図４（Ｂ）は、プラグカバー１０１を除いた光モジュール１００の構成例を示す図である。図４（Ａ）は平面図を示しており、図４（Ｂ）はＡ－Ａ断面図を示している。光モジュール１００は、光導波路基板１０３、発光素子１０４、受光素子１０５、発光素子用ＩＣ１０７、受光素子用ＩＣ１０６、プラグボディ１０２、プラグカバー１０１を備える。プラグカバー１０１は、プラグボディ１０２の内部を覆うためのカバーである。光導波路基板１０３は、平行に配置された２つの光導波路１３１、１３２と、光導波路１３１、１３２の一端に形成された光入出力面１３３と、２つの傾斜反射面１２４、１２６を有する。２つの傾斜反射面１２４、１２６は、光導波路１３１、１３２ごとに、かつ、所定の距離だけ互いに離れた位置に形成されている。つまり、２つの傾斜反射面１２４、１２６は、光入出力面１３３から異なる距離に配置されている。また、上述の「平行」とは、厳密な平行に限定するものではない。上述の「平行」とは、光モジュールの幅を細くできる範囲（本願発明の効果が得られる範囲）で、設計上許容される範囲を含む意味である。発光素子１０４は、光導波路基板１０３上の傾斜反射面１２４に対応する位置に配置される。受光素子１０５は、光導波路基板１０３上の傾斜反射面１２６に対応する位置に配置される。発光素子１０４と受光素子１０５は、傾斜反射面１２４、１２６によって光導波路基板１０３と光学的に結合している。
　発光素子用ＩＣ１０７は、複数の入出力用の端子１３７を有し、発光素子１０４を制御する。受光素子用ＩＣ１０６は、複数の入出力用の端子１３６を有し、受光素子１０５を制御する。プラグボディ１０２は、複数の絶縁体層１０２－１～４によって形成され、絶縁体層の異なる層に、発光素子と発光素子用ＩＣとの間の発光素子用配線パターン１２１と、受光素子と受光素子用ＩＣとの間の受光素子用配線パターン１２０とを有する。なお、絶縁体層１０２－１～４はセラミックで構成するのが好ましい。図４（Ｂ）の例では、発光素子用配線パターン１２１は絶縁体層１０２－１上に形成されており、受光素子用配線パターン１２０は絶縁体層１０２－２上に形成されている。さらに、絶縁体層１０２－２上には、グランドパターン１２２も形成されている。光導波路基板１０３は、プラグボディ１０２上に配置され、発光素子１０４と発光素子用配線パターン１２１の間や受光素子１０５と受光素子用配線パターン１２０の間は、後述するようにボンディングワイヤなどによって電気的に接続される。
　プラグボディ１０２の絶縁体層１０２－３と１０２－４は、コの字型である。光導波路基板１０３、発光素子用ＩＣ１０７、受光素子用ＩＣ１０６は、絶縁体層１０２－２上の絶縁体層１０２－３と１０２－４に囲まれた部分に配置されている。プラグボディ１０２の裏面には、複数の電気接点１６０が形成されており、図示されていない配線によって、発光素子用ＩＣ１０７の端子１３７の一部や受光素子用ＩＣ１０６の端子１３６の一部とそれぞれ接続されている。したがって、発光素子用ＩＣ１０７の端子１３７や受光素子用ＩＣ１０６の端子１３６は、レセプタクル２００の端子２０３と電気的に接続されており、回路基板などからの給電や電気信号の授受が可能となる。
　光導波路基板１０３は、光入出力面１３３で光導波路４００と対向しており、光導波路４００のコア４０１と光導波路基板１０３のコア１３１とが光学的に接続される。また、光導波路４００のコア４０２と光導波路基板１０３のコア１３２とが光学的に接続される。コア１３１の周りにはクラッド１４１が形成されており、コア１３１の一部にキャビティ１２３が形成されることによって、傾斜反射面１２４が形成されている。コア１３２の周りにはクラッド１４２が形成されており、コア１３２の一部にキャビティ１２５が形成されることによって、傾斜反射面１２６が形成されている。なお、キャビティ１２３、１２５は、レーザ加工などの方法によって形成すればよい。たとえば、光導波路１３１、１３２を伝わる光の入射角が４５度になるように傾斜反射面１２４、１２６を形成すればよい。このような傾斜反射面１２４、１２６は導波路と空気との境界面なので、光導波路１３１、１３２を伝わった光は全反射される。また、光導波路基板１０３には、配線用の切り欠き部１３４が形成されている。なお、切り欠き部は、穴でもよい。
　図３、図４の例では、発光素子１０４から出た２本の配線（図示されていない）は、２つの発光素子用ボンディングパド１１０に接続されている。２つの発光素子用ボンディングパド１１０は、２本の発光素子用ボンディングワイヤ１０８によって、それぞれ２つの発光素子用ＩＣ用ボンディングパド１１１に接続されている。２つの発光素子用ＩＣ用ボンディングパド１１１は、発光素子用配線パターン１２１を介して、それぞれ発光素子用ＩＣ１０７の端子１３７のいずれかに接続されている。なお、２つの発光素子用ＩＣ用ボンディングパド１１１は、絶縁体層１０２－２上の切り欠き部１３４によって生じたスペースに形成されている。また、受光素子１０５から出た２本の配線（図示されていない）は、２つの受光素子用ボンディングパド１１２に接続されている。２つの受光素子用ボンディングパド１１２は、２本の受光素子用ボンディングワイヤ１０９によって、それぞれ２つの受光素子用ＩＣ用ボンディングパド１１３に接続されている。２つの受光素子用ＩＣ用ボンディングパド１１３は、受光素子用配線パターン１２０を介して、それぞれ受光素子用ＩＣ１０６の端子１３６のいずれかに接続されている。なお、例えば、発光素子１０４（受光素子１０５）は、光導波路基板１０３上に形成されたＦＣＢ（フリップチップボンディング）用パドに接続され、光導波路基板１０３の表層または内層の配線パターンによって発光素子用ボンディングパド１１０（受光素子用ボンディングパド１１２）に接続すればよい。
　光モジュール１００によれば、光導波路基板が光入出力面１３３から異なる距離に配置された２つの傾斜反射面１２４、１２６を有するので、横幅を広げることなく発光素子１０４と受光素子１０５とを離すことができる。したがって、光学的な（迷光による）クロストークを抑制できる。また、発光素子用配線パターン１２１と受光素子用配線パターン１２０に対しては、絶縁体層１２０－１～４の異なる層に形成することによっても距離を確保できる。したがって、電磁気的なクロストークも抑制できる。しかも、シールドなどの付加的な構成部を必要としないので、横幅（光の進行方向に垂直な方向の幅）が狭く、かつ低コスト化が可能である。
　また、受光素子用配線パターン１２０の長さが、発光素子用配線パターン１２１の長さよりも極めて短い配置である。送信信号のレベルは、受信信号のレベルの数１００～数１０００倍なので、信号レベルの低い受信信号の方がクロストークの影響を受けやすい。光モジュール１００の場合、受光素子用配線パターン１２０の長さが非常に短いので、クロストークをさらに抑えることができ、高周波特性の改善も図れる。
［変形例］
　図５は、変形例の光モジュールのＡ－Ａ断面図を示している。本変形例の光モジュール１００’のプラグボディ１０２’は、切り欠き部１３４の位置に絶縁体部１５１も有する。そして、光モジュール１００’は、絶縁体部１５１上に形成された発光素子用ＩＣ用ボンディングパド１５２と、発光素子用ＩＣ用ボンディングパド１５２と発光素子用ＩＣ１０７の端子１３７とを接続する発光素子用配線パターン１５３と、発光素子用ＩＣ用ボンディングパド１５２と発光素子用ボンディングパド１１０とを接続する発光素子用ボンディングワイヤ１５４とを有する。光モジュール１００’は、絶縁体部１５１を有する点と、発光素子用ＩＣ用ボンディングパド１５２、発光素子用配線パターン１５３、発光素子用ボンディングワイヤ１５４が、光モジュール１００と異なる。その他の構成は光モジュール１００と同じである。
　光モジュール１００’も実施例１と同じ効果を持つ。さらに、絶縁体部１５１と切り欠
き部１３４とが、嵌め合いの関係になるので、光導波路基板１０３を位置決めする効果および抜け防止の効果も有する。
　図６は、プラグカバーを除いた実施例２の光モジュールの構造例を示す平面図である。光モジュール７００は、光導波路基板７０３、発光素子７０４、受光素子７０５、発光素子用ＩＣ７０７、受光素子用ＩＣ７０６、プラグボディ７０２、プラグカバー（図示されていない）を備える。光モジュール７００は、光ファイバモジュール１００と構成部の配置が異なる。具体的には、光ファイバモジュール１００では、光導波路基板１０３の光入出力面１３３から、発光素子１０４、受光素子１０５、受光素子用ＩＣ１０６、発光素子用ＩＣ１０７の順番で配置されている。一方、光モジュール７００では、光導波路基板７０３の光入出力面７３３から、受光素子７０５、受光素子用ＩＣ７０６、発光素子用ＩＣ７０７、発光素子７０４の順番で配置されている。この構成の場合、光導波路基板７０３は光導波路基板１０３よりも大きくなり、切り欠き部７３４も切り欠き部１３４よりも大きくなる。ただし、光モジュール７００の各構成部は、配置の違いに伴う変更以外は、光ファイバモジュール１００の各構成部と同じである。
　光導波路基板７０３は、光導波路基板１０３と同じように、光入出力面７３３と、光入出力面７３３から異なる距離に配置された２つの傾斜反射面（図示されていない）を有する。発光素子７０４は、光導波路基板７０３上の傾斜反射面（図示されていない）に対応する位置に配置される。受光素子７０５は、光導波路基板７０３上の傾斜反射面（図示されていない）に対応する位置に配置される。発光素子７０４と受光素子７０５は、傾斜反射面によって光導波路基板７０３と光学的に結合している。発光素子用ＩＣ７０７は、発光素子７０４を制御する。受光素子用ＩＣ７０６は、受光素子７０５を制御する。プラグボディ７０２は、複数の絶縁体層によって形成され、絶縁体層の異なる層に、発光素子と発光素子用ＩＣとの間の発光素子用配線パターンと、受光素子と受光素子用ＩＣとの間の受光素子用配線パターンとを有する。
　光導波路基板７０３は、光入出力面７３３で光導波路４００と対向しており、光導波路４００のコア４０１と光導波路基板７０３のコア７３１とが光学的に接続される。また、光導波路４００のコア４０２と光導波路基板７０３のコア７３２とが光学的に接続される。
　発光素子７０４から出た２本の配線（図示されていない）は、２つの発光素子用ボンディングパド７１１に接続されている。２つの発光素子用ボンディングパド７１１は、２本の発光素子用ボンディングワイヤ７０８によって、それぞれ２つの発光素子用ＩＣ用ボンディングパド７１０に接続されている。２つの発光素子用ＩＣ用ボンディングパド７１０は、発光素子用配線パターン７２０を介して、それぞれ発光素子用ＩＣ７０７に接続されている。また、受光素子７０５から出た２本の配線（図示されていない）は、２つの受光素子用ボンディングパド７１２に接続されている。２つの受光素子用ボンディングパド７１２は、２本の受光素子用ボンディングワイヤ７０９によって、それぞれ２つの受光素子用ＩＣ用ボンディングパド７１３に接続されている。２つの受光素子用ＩＣ用ボンディングパド７１３は、受光素子用配線パターン７２１を介して、それぞれ受光素子用ＩＣ７０６に接続されている。なお、例えば、発光素子７０４（受光素子７０５）は、光導波路基板７０３上に形成されたＦＣＢ（フリップチップボンディング）用パドに接続され、光導波路基板７０３の表層または内層の配線パターンによって発光素子用ボンディングパド７１１（受光素子用ボンディングパド７１２）に接続すればよい。
　光モジュール７００によれば、光導波路基板７０３が光入出力面７３３から異なる距離に配置された２つの傾斜反射面を有し、かつ切り欠き部７３４が光モジュール１００よりも大きいので、横幅を広げることなく、発光素子７０４と受光素子７０５とを実施例１以上に離すことができる。したがって、光学的な（迷光による）クロストークをさらに抑制できる。また、発光素子用配線パターンと受光素子用配線パターンとを、離れた位置に形成できるので、絶縁体層の異なる層に形成すること以上に距離を離すことができる。したがって、電磁気的なクロストークもさらに抑制できる。しかも、シールドなどの付加的な構成部を必要としないので、横幅（光の進行方向に垂直な方向の幅）が狭く、かつ低コスト化が可能である。また、受光素子用配線パターンの長さも短くできるので、高周波特性の改善も図れる。
試作結果
　直径３ｍｍの穴を通すことのできる光モジュールが製造できるのかを確認するために試作を行った。プラグボディの厚さを０．４～０．５ｍｍ（各層の厚さを約０．１ｍｍ）とし、厚さが０．１～０．２ｍｍの発光素子と受光素子を選択することで、光モジュールの厚さを０．８ｍｍにできた。また、プラグボディの幅を２．６～２．７ｍｍとし、幅が０．３ｍｍ程度の発光素子と受光素子を選択することで、光モジュールの断面（光の進行方向に垂直な断面）の対角線の長さを、２．７～２．８ｍｍにできた。したがって、直径３ｍｍの穴を通すことのできる光モジュールを実現できることが確認できた。よって、複数の細い同軸ケーブルの代替として光ファイバを用いることができる。なお、この光モジュールは厚さが０．８ｍｍ程度なので、薄型の携帯電話に使用することも可能である。
　つまり、本発明の光モジュールが具備された光コードは、小型の電子機器内の狭いスペースであっても配線が容易であり、高周波特性にも優れ、クロストークを抑えることができる信号線として利用できる。

Claims (7)

  1. 　平行に配置された２つの光導波路と、前記光導波路の一端に形成された光入出力面と、前記光導波路ごとに、かつ、所定の距離だけ互いに離れた位置に形成された２つの傾斜反射面とを有する光導波路基板と、
    　前記光導波路基板上の前記傾斜反射面の一方に対応する位置に配置された発光素子と、
    　前記光導波路基板上の前記傾斜反射面の他方に対応する位置に配置された受光素子と、
    　前記発光素子を制御する発光素子用ＩＣと、
    　前記受光素子を制御する受光素子用ＩＣと、
    　複数の絶縁体層によって形成され、前記絶縁体層の異なる層に、前記発光素子と前記発光素子用ＩＣとの間の発光素子用配線パターンと、前記受光素子と前記受光素子用ＩＣとの間の受光素子用配線パターンとを有し、前記光導波路基板が配置されるプラグボディと
    　を備える光モジュール。
  2. 　請求項１記載の光モジュールであって、
    　前記受光素子用配線パターンの長さは、前記発光素子用配線パターンの長さ以下である
    　ことを特徴とする光モジュール。
  3. 　請求項１記載の光モジュールであって、
    　前記光導波路基板の前記光入出力面から、前記発光素子、前記受光素子、前記受光素子用ＩＣ、前記発光素子用ＩＣの順番で配置されている
    　ことを特徴とする光モジュール。
  4. 　請求項１記載の光モジュールであって、
    　前記光導波路基板の前記光入出力面から、前記受光素子、前記受光素子用ＩＣ、前記発光素子用ＩＣ、前記発光素子の順番で配置されている
    　ことを特徴とする光モジュール。
  5. 　請求項１から４のいずれかに記載の光モジュールであって、
    　前記光導波路基板は、配線用の切り欠き部または穴を有する
    　ことを特徴とする光モジュール。
  6. 　請求項１から５のいずれかに記載の光モジュールであって、
    　前記絶縁体層は、セラミックである
    　ことを特徴とする光モジュール。
  7. 　電気接点も有する請求項１から６のいずれかに記載の光モジュールと、
    　前記電気接点と電気的に接触するコンタクトを有するレセプタクルと
    　を備える光電変換器。
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