WO2011111387A1 - 光部品 - Google Patents

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mount
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元速 石井
直樹 大庭
和則 妹尾
芳行 土居
健 都築
高雄 福満
敦志 村澤
文博 海老澤
博 照井
智世 柴崎
祐一 菊地
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日本電信電話株式会社
Ｎｔｔエレクトロニクス株式会社
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    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/3616—Holders, macro size fixtures for mechanically holding or positioning fibres, e.g. on an optical bench

Definitions

  • the present invention relates to an optical component, and more particularly to an optical component including a waveguide type optical element.
  • a waveguide type optical device can realize various lightwave circuits by forming an optical waveguide on a substrate, and is used as a component of an optical module.
  • a hybrid that integrates waveguide-type optical elements with different functions or integrates optical components such as lenses and spatial phase modulators and waveguide-type optical elements to further enhance the functionality of optical modules.
  • An optical module is realized.
  • (1) an arrayed waveguide grating (AWG) and a variable optical attenuator (VOA) are formed on different planar lightwave circuit (PLC) substrates, and then they are optically coupled.
  • AWG module (2) RZ-DQPSK (Return to Zero Differential Shift Keying) module that optically couples waveguide type optical elements composed of different materials such as quartz glass and lithium niobate (LN), 3)
  • a TODC Tunable Optical Dispersion Compensator module in which LCOS (Liquid Crystal On Silicon), which is a spatial phase modulator, and a PLC are optically coupled to each other is included.
  • Patent Document 1 discloses a technique for reducing thermal stress on a PLC chip connection portion in an optical module in which an element to which a plurality of PLC chips are connected is fixed to a mount. Referring to FIG. 1A to FIG. 1C (corresponding to FIG. 1 of Patent Document 1), the hybrid optical module of Patent Document 1 has a PLC chip 2 and a PLC chip 3 butt-connected (PLC joint). The chip 2 is directly fixed to the convex portion of the mount 1.
  • the PLC chip 3 floats from the mount 1, thereby suppressing the thermal stress caused by the difference in thermal expansion between the PLC chip 3 and the mount 1 and reducing the coupling loss at the PLC chip connecting portion.
  • a filler 14 is filled between the PLC chip 3 and the mount 1, and the PLC chip 3 is further expanded by elastic adhesives 9 a and 9 b applied to the side surfaces of the holding projections 10 provided on the mount 1. Is retained. With this configuration, even if mechanical vibration or impact is applied to the direction perpendicular to the substrate, which is the direction that most affects the coupling loss of the PLC chip connecting portion, the PLC chip 3 does not fluctuate vertically. Yes.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to cause thermal stress and mechanical external force in an optical component in which a part of a waveguide optical element is fixed to a convex portion of a mount. It is to suppress the deterioration of optical characteristics.
  • an optical component in which a part of a waveguide optical element is fixed to a convex part of a mount. Fixed to the side wall of the portion not fixed to the part, provided on the mount, an optical element support, a pressing member disposed on the optical element support so as to face the mount, A pressing support base for fixing the pressing member, and the optical element support base is slidable in a direction parallel to the surface of the mount and the pressing member. It is characterized by being sandwiched between pressing members.
  • the pressing support base is a first pressing support base and a second pressing support base facing each other, and the first and second fixing bases fix the both ends of the pressing member.
  • the optical element support is provided with a gap between the mount and the pressing member, and is in a direction parallel to the surfaces of the mount and the pressing member. It is slidable.
  • the pressing support base and the mount are integrated to form a case for housing the waveguide type optical element.
  • the optical element support is fixed to the convex portion of the waveguide optical element by vibration of the optical component. It is characterized by being fixed in the vicinity of the antinode of the amplitude of the vibration mode generated in the non-existing portion.
  • the pressing member and the first and second members are disposed between the optical element support base and the waveguide type optical element.
  • a space between the pressing support base or between the pressing support base and the mount is fixed by ultraviolet curable adhesive, thermosetting adhesive, or solder welding.
  • the distance between the optical element support base, the mount and the pressing member is 1 ⁇ m to 10 ⁇ m, respectively.
  • the gap between the optical element support and at least one of the mount and the pressing member is filled with lubricating oil. It is characterized by being.
  • the optical element support is chamfered so that a contact area between the mount and the pressing member is small. It is characterized by.
  • the ninth aspect of the present invention is the waveguide according to any one of the first to eighth aspects, wherein a thermal expansion coefficient of a material of the optical element support base is fixed to the optical element support base.
  • the thermal expansion coefficient is substantially equal to the portion of the mold optical element that is not fixed to the convex portion.
  • the tenth aspect of the present invention is characterized in that, in any one of the first to ninth aspects, the optical element support is made of a polymer material.
  • An eleventh aspect of the present invention is an optical component manufacturing method in which a part of a waveguide type optical element is fixed to a convex part of a mount, and the waveguide type optical element is fixed to the convex part.
  • a part of the waveguide type optical element constituting the optical element is fixed to the convex part of the mount, and the remaining part is slidably held so that optical characteristics due to thermal stress and mechanical external force are obtained. Can be prevented.
  • FIG. 1A is a diagram illustrating a conventional hybrid optical module.
  • FIG. 1B is a diagram illustrating a conventional hybrid optical module.
  • FIG. 1C is a diagram illustrating a conventional hybrid optical module.
  • FIG. 2A is a diagram illustrating the optical component according to the first embodiment.
  • FIG. 2B is a diagram illustrating the optical component according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 2B.
  • FIG. 4A is a diagram illustrating the optical component according to the second embodiment.
  • FIG. 4B is a diagram illustrating the optical component according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line VV in FIG. 4B.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an optical component according to the third embodiment.
  • FIG. 1A is a diagram illustrating a conventional hybrid optical module.
  • FIG. 1B is a diagram illustrating a conventional hybrid optical module.
  • FIG. 1C is a diagram
  • FIG. 7A is a diagram showing a cross-sectional shape of the optical element support.
  • FIG. 7B is a diagram showing a cross-sectional shape of the optical element support base.
  • FIG. 8A is a drawing for explaining the method for manufacturing the optical component of Embodiment 1.
  • FIG. 8B is a diagram for explaining the method of manufacturing the optical component of Embodiment 1.
  • FIG. 8C is a diagram for explaining a method of manufacturing the optical component of Embodiment 1.
  • the optical component 200 includes a first waveguide type optical element 201 such as a PLC, a second waveguide type optical element 202 butt-connected to the first waveguide type optical element 201, and a first waveguide type. And a mount 210 having a convex portion 211 to which the optical element 201 is directly fixed. An optical fiber holding member 212 is built in the mount 210, and the optical fiber 230 is formed using the optical fiber holding member 212 and the optical fiber alignment member 220 connected to the first waveguide type optical element 201. The first waveguide type optical element 201 is connected.
  • a first waveguide type optical element 201 such as a PLC
  • a second waveguide type optical element 202 butt-connected to the first waveguide type optical element 201 and a first waveguide type.
  • a mount 210 having a convex portion 211 to which the optical element 201 is directly fixed.
  • An optical fiber holding member 212 is built in the mount 210, and the optical fiber 230 is formed using the optical fiber holding member
  • the second waveguide type optical element 202 is floating from the mount, thereby connecting the waveguide type optical element due to a difference in thermal expansion between the second waveguide type optical element 202 and the mount 210. And thermal stress on the second waveguide type optical element 202 itself is suppressed.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 2B, a holding structure of the second waveguide type optical element 202 will be described.
  • first and second optical element support stands 301 and 302 facing each other are fixed to the side walls on both sides by adhesion, soldering or the like.
  • the mount 210 is provided with first and second pressing support tables 311 and 312, which are also opposed to each other.
  • a pressing member 313 is disposed on the first and second optical element support bases 301 and 302, and both ends of the pressing member 313 are fixed to the first and second pressing support bases 311 and 312.
  • the second waveguide type optical element 202 and the first and second optical element support bases 301 and 302 include peripheral members (that is, the mount 210, the first and second press support bases 311 and 312 and the press member 313. ) And is slidable in a direction parallel to the surface of the mount 210 (a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 3).
  • the second waveguide type optical element 202 Since the second waveguide type optical element 202 is not floated from the mount 210 and is not fixed to the mount 210 with a filler or an elastic adhesive, the second waveguide type optical element 202 Even if there is a difference in thermal expansion between the mount 210 and the mount 210, the thermal stress on the connection portion of the waveguide type optical element and the second waveguide type optical element 202 itself can be greatly suppressed. Further, the first and second optical element support bases 301 and 302 are not fixed to the mount 210 and the pressing support base 313, but can suppress the movement of the second waveguide type optical element 202 due to thermal stress, external force, or the like.
  • the second waveguide type optical element 202 is sandwiched between the mount 210 and the holding support 313 to the extent that mechanical vibration or impact is applied in a direction perpendicular to the surface of the mount 210. Does not fluctuate in the vertical direction, and no stress is applied to the connection portion of the waveguide type optical element.
  • the optical component according to the present embodiment fixes a part of the waveguide type optical element to the convex part of the mount and holds the remaining part so as to be slidable. Deterioration of characteristics can be suppressed.
  • the first and second optical element support bases 301 and 302 are fixed to the side wall of the second waveguide type optical element 202, and therefore the waveguide layout of the second waveguide type optical element 202.
  • the first and second optical element support bases 301 and 302 can be fixed to the second waveguide type optical element 202 without greatly changing the shape.
  • the first and second optical element support bases 301 and 302 are placed on the front and back surfaces of the second waveguide type optical element 202. It is also possible to fix.
  • the waveguide type optical element 202 and the first and second optical element support bases 301 and 302 between the waveguide type optical element 202 and the first and second optical element support bases 301 and 302, between the first and second press support bases 311 and 312 and the press member 313, or the press support base.
  • the space between 313 and the mount 210 can be fixed by welding such as an ultraviolet curable adhesive, a thermosetting adhesive, or solder.
  • the gap between the first and second optical element support bases 301 and 302 and the mount 210 or the pressing member 313 may be filled with lubricating oil.
  • the first waveguide type optical element 201 is made of a PLC type VOA
  • the second waveguide type optical element 202 is made of a PLC type AWG
  • the optical output for each wavelength channel is variable.
  • An AWG module can be realized.
  • first and second optical element support bases 301 and 302 are not fixed, and the first and second optical elements 202 are placed near the antinodes of the vibration mode amplitude generated in the second waveguide optical element 202.
  • the optical element support bases 301 and 302 are fixed, the effect of suppressing the amplitude generated in the second waveguide optical element 202 is high. This corresponds to shifting the resonance frequency of the vibration mode to the high frequency side.
  • the first and second optical element support bases 301 and 302 may be made of a material that is substantially equal to the thermal expansion coefficient of the second waveguide optical element 202 to which they are fixed.
  • the second waveguide optical element 202 is a PLC, silicon, quartz glass, borosilicate glass (Pyrex (registered trademark) glass), or the like can be used as a material in which the thermal expansion coefficient is matched with the PLC. By matching the thermal expansion coefficients, it is possible to prevent the first and second optical element supporting bases 301 and 302 and the second waveguide type optical element 202 from peeling off.
  • the pressing member 313 may be a material that matches the thermal expansion coefficient of the mount 210. By matching the thermal expansion coefficients, it is possible to suppress the distortion generated due to the difference in thermal expansion coefficients between the pressing member 313 and the mount 210. When distortion occurs, the distance between the two changes, so that the first and second optical element support bases 301 and 302 cannot move or slide greatly, and a desired effect may not be obtained.
  • first and second optical element support bases 301 and 302 may be made of a polymer material (Teflon (registered trademark)) as a material that prioritizes slidability.
  • Teflon registered trademark
  • the first waveguide type optical element 201 and the second waveguide type optical element 202 are butt-connected so as to be optically coupled (not shown).
  • the first waveguide type optical element 201 is fixed to the convex portion 211 of the mount 210 (FIG. 8A).
  • the first and second optical element support bases 301 and 302 are fixed to the side wall of the second waveguide type optical element 202 floating from the mount 210 (FIG. 8B).
  • the first and second optical element support bases 301 and 302 are fixed with a gap between them. For example, it is fixed at a position 1 to 10 ⁇ m away from the mount 210.
  • the reason why the distance is 1 to 10 ⁇ m is that the connection between the first waveguide type optical element 201 and the second waveguide type optical element 202 is experimentally applied when thermal stress or mechanical external force is applied. It is the result of confirming that the optical characteristics do not deteriorate.
  • the pressing member 313 is disposed on the first and second optical element support bases 301 and 302 so as to face the mount 210.
  • the pressing member 313 is provided with a gap of, for example, about 1 to 10 ⁇ m between the first and second pressing support tables 311 and 312 facing each other and the first and second optical element support tables 301 and 302. Provide and fix (FIG. 8C).
  • the gap between the first and second optical element support bases 301 and 302 and the mount 210 or the pressing member 313 is a value determined in consideration of the mechanical strength and optical characteristics of the optical component 200. It can be controlled by using a fine movement stage or a spacer. Even if the first and second optical element support bases 301 and 302 are partially in contact with the mount 210 or the pressing member 313, the first and second optical element support bases 301 and 302 are not mounted on the mount 210. If it can be slid in the direction parallel to the surfaces of the mount 210 and the pressing member 313, a desired effect can be obtained.
  • (Embodiment 2) 4A and 4B show an optical component according to the second embodiment.
  • the optical component 400 is significantly different from the optical component 200 of the first embodiment in that the holding support base and the mount are integrally formed as a case.
  • the optical component 400 has a structure in which three waveguide optical elements are connected.
  • the optical component 400 includes a first waveguide-type optical element 401, a second waveguide-type optical element 402 that is butt-connected to the first waveguide-type optical element 401, and a first waveguide-type light.
  • a third waveguide type optical element 403 butt-connected to the other end of the element 401 and a mount 410 having a convex portion 411 to which the first waveguide type optical element 401 is directly fixed are provided.
  • the mount 410 includes an optical fiber holding member 412, and the optical fiber 430 is a second waveguide using the optical fiber holding member 412 and the optical fiber alignment member 420 connected to the second waveguide type optical element 402. It is connected to the mold optical element 402.
  • the second waveguide type optical element 402 is floating from the mount, thereby connecting the waveguide type optical element due to a difference in thermal expansion between the second waveguide type optical element 402 and the mount 410. And thermal stress on the second waveguide optical element 402 itself is suppressed.
  • FIG. 5 which is a cross-sectional view taken along the line VV in FIG. 4B shows a holding structure of the second waveguide type optical element 402, except that the holding support base is integrated with the mount.
  • the structure is the same as that of FIG. Part of the mount 410 serves as the first and second pressing support bases 410A and 410B, and the pressing member 313 is fixed to them.
  • the number of parts can be reduced by integrating the first and second pressing support bases 410A and 410B and the mount 410 as a case, the number of assembly steps can be reduced and the size can be reduced. Furthermore, since the first and second pressing support bases 410A and 410B and the mount 410 are made of the same material and without an adhesive, the difference in thermal expansion in the direction perpendicular to the mount 410 is reduced. The gap between the pressing member 313 and the mount 410 can be kept substantially constant.
  • the end face in the light beam direction of the third waveguide type optical element 403 is a free end, and becomes an antinode of the vibration mode.
  • a single optical element support base 404 is provided and held.
  • a pressing member 405 is disposed on the optical element support base 404, and the pressing member 405 has three sides fixed to three pressing support bases integrated with the mount 410. That is, in the present embodiment, the three sides of the mount 410 are pressing support bases.
  • one optical element support base 404 is fixed to the third waveguide type optical element 403.
  • the resonance frequency of the vibration mode may still be used. It is in the vibration frequency range of the environment and may deteriorate optical characteristics. In that case, an optical element support may be added so that the resonance frequency moves further to the high frequency side.
  • the number of optical element support bases fixed to the waveguide type optical element can be changed.
  • the first waveguide type optical element 401 is made of an LN substrate, and the second waveguide type optical element 402 and the third waveguide type optical element 403 are made of a silica-based PLC.
  • the RZ-DQPSK module can be realized.
  • FIG. 6 shows an optical component according to the third embodiment.
  • the optical component 600 is not formed by connecting a plurality of waveguide type optical elements as in the first and second embodiments, but a spatial phase modulator, which is a spatial optical system component, and a waveguide type optical element are optically coupled. Is.
  • the optical component 600 includes a waveguide optical element 601 and a mount 610 having a convex portion 611 to which a part of the waveguide optical element 601 is directly fixed.
  • An optical fiber holding member 612 is built in the mount 610, and the optical fiber 630 is a waveguide type using the optical fiber holding member 612 and the optical fiber alignment member 620 connected to the waveguide type optical element 601. It is connected to the optical element 601.
  • An unfixed portion of the waveguide type optical element 601 is floating from the mount 610, whereby the waveguide type optical element 601 is caused by a difference in thermal expansion between the waveguide type optical element 601 and the mount 610. Thermal stress is suppressed. Since the holding structure of the waveguide type optical element 601 is the same as that described with reference to FIG. 3, it will not be described here.
  • a first lens 641 is fixed to the waveguide-type optical element 601 on the end surface opposite to that to which the optical fiber alignment member 620 is connected.
  • the waveguide type optical element 601 is fixed in the vicinity of the end face to which the first lens 641 is fixed.
  • the light that has passed through the first lens 641 passes through the second lens 642 that is fixed to the mount 610 and enters the spatial phase modulator 650 such as LCOS on the mount 610.
  • the mount 610 for fixing the spatial optical system components such as the second lens 641 and the spatial phase modulator 650 is generally made of a material having a low thermal expansion coefficient (such as Invar).
  • optical element support base one having a quadrangular cross section, a chamfered quadrilateral, or the like can be applied (see FIGS. 7A and 7B).
  • chamfered the contact area between the optical element support, the mount, and the pressing member is reduced. The same applies to the first and second embodiments.
  • the expression “part of the waveguide type optical element” is used in this specification, this is one of a plurality of connected waveguide type optical elements as in the first and second embodiments. It should be noted that the case includes one or several cases and a case of a part of a single waveguide type optical element as in the third embodiment.
  • a TODC module can be realized by manufacturing a waveguide type optical element with a PLC type AWG.

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Abstract

　導波路型光素子の一部がマウントの凸部に固定された光部品において、熱応力および機械的外力による光学特性の劣化を抑制する。第２の導波路型光素子（２０２）には、互いに対向する第１及び第２の光素子支持台（３０１、３０２）がマウント（２１０）との間に間隙を設けて固定される。マウント（２１０）には、第１及び第２の押さえ支持台（３１１、３１２）が設けられ、これらも互いに対向する。第１及び第２の光素子支持台（３０１、３０２）の上に押さえ部材（３１３）が配置され、これは、第１及び第２の押さえ支持台（３１１、３１２）により、第１及び第２の光素子支持台（３０１、３０２）との間に間隙を設けて固定される。第２の導波路型光素子（２０２）並びに第１及び第２の光素子支持台（３０１、３０２）は、周囲の部材と固定されておらず、マウント（２１０）の表面に平行な方向に摺動可能である。

Description

光部品
　本発明は、光部品（ｏｐｔｉｃａｌ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）に関し、より詳細には、導波路型光素子を備える光部品に関する。
　光通信システムの高度化に伴い、高機能な光モジュール（光部品）の需要が高まっている。導波路型光素子（ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　ｔｙｐｅ　ｏｐｔｉｃａｌ　ｄｅｖｉｃｅ）は、基板上に光導波路を形成することによって様々な光波回路を実現することができ、光モジュールの構成部品として用いられている。光モジュールの更なる高機能化のために、異なる機能を有する導波路型光素子を集積化したり、レンズ・空間位相変調器等の空間光学系部品と導波路型光素子とを集積化したハイブリッド光モジュールが実現されている。具体的な光モジュールの例としては、（１）アレイ導波路格子（ＡＷＧ）と可変光減衰器（ＶＯＡ）を異なる平面光波回路（ＰＬＣ）基板上に形成した後、それらを光結合したＶ－ＡＷＧモジュール、（２）石英系ガラスとニオブ酸リチウム（ＬＮ）のように異なる材料で構成された導波路型光素子を光結合したＲＺ－ＤＱＰＳＫ（Ｒｅｔｕｒｎ　ｔｏ　Ｚｅｒｏ　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ　Ｐｈａｓｅ　Ｓｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）モジュール、（３）空間位相変調器であるＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｏｎ　Ｓｉｌｉｃｏｎ）とＰＬＣとを光結合したＴＯＤＣ（Ｔｕｎａｂｌｅ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ　Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ）モジュール等が挙げられる。
　ハイブリッド光モジュールは、機械的な振動や衝撃などの外力による影響を低減するため、ＰＬＣ等の導波路型光素子をマウント上に固定して作製されるが、導波路型光素子・マウント間の熱膨張係数の差により発生する熱応力の問題がある。特許文献１には、複数のＰＬＣチップが接続された素子をマウントに固定した光モジュールにおいて、ＰＬＣチップ接続部に対する熱応力を軽減する技術が開示されている。図１Ａ～図１Ｃ（特許文献１の図１に対応）を参照して説明すると、特許文献１のハイブリッド光モジュールは、ＰＬＣチップ２とＰＬＣチップ３が突き合わせ接続（ｂｕｔｔ　ｊｏｉｎｔ）されており、ＰＬＣチップ２がマウント１の凸部に直接固定されている。ＰＬＣチップ３はマウント１から浮いており、これにより、ＰＬＣチップ３とマウント１との間の熱膨張の差に起因する熱応力を抑制し、ＰＬＣチップ接続部における結合損失を低減している。ＰＬＣチップ３とマウント１との間には充填材１４が充填されており、ＰＬＣチップ３は、マウント１に設けられた保持用凸部１０の側面に塗布された弾性接着剤９ａ、９ｂによりさらに保持されている。当該構成により、ＰＬＣチップ接続部の結合損失に最も影響する方向である、基板に垂直な方向に対して機械的な振動や衝撃が加わっても、ＰＬＣチップ３が上下方向に変動しないようにしている。
特開２００９－１７５３６４号公報
　しかしながら、ＰＬＣチップ３に対して機械的な振動等が加わった場合に光モジュールの光学特性を劣化させないように弾性接着剤９ａ、９ｂ及び充填材１４を最適化するのは容易でなく、さらなる改善が望まれている。
　本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、導波路型光素子の一部がマウントの凸部に固定された光部品において、熱応力および機械的外力による光学特性の劣化を抑制することにある。
　このような目的を達成するために、本発明の第１の態様は、導波路型光素子の一部がマウントの凸部に固定された光部品において、前記導波路型光素子の、前記凸部に固定されていない部分の側壁に固定された、光素子支持台と、前記マウントに対向するように、前記光素子支持台の上に配置された押さえ部材と、前記マウントに設けられた、前記押さえ部材を固定する押さえ支持台とを備え、前記光素子支持台は、前記マウント及び前記押さえ部材の表面に対して平行な方向には摺動可能な（ｓｌｉｄａｂｌｅ）程度に、前記マウント及び前記押さえ部材に挟まれていることを特徴とする。
　また、本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記押さえ支持台が、互いに対向する第１及び第２の押さえ支持台であって、前記押さえ部材の両端を固定する第１及び第２の押さえ支持台を備え、前記光素子支持台は、前記マウントと前記押さえ部材との間に間隙を設けて挟まれており、前記マウント及び前記押さえ部材の表面に対して平行な方向に摺動可能であることを特徴とする。
　また、本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様において、前記押さえ支持台と前記マウントは、一体化されており、前記導波路型光素子を収納するケースを構成することを特徴とする。
　また、本発明の第４の態様は、第１乃至第３のいずれかの態様において、前記光素子支持台が、前記光部品の振動によって前記導波路型光素子の前記凸部に固定されていない部分に発生する振動モードの振幅の腹近傍に固定されていることを特徴とする。
　また、本発明の第５の態様は、第１乃至第４のいずれかの態様において、前記光素子支持台と前記導波路型光素子との間、前記押さえ部材と前記第１及び第２の押さえ支持台との間、又は前記押さえ支持台と前記マウントとの間が、紫外線硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、又は半田の溶接によって固定されていることを特徴とする。
　また、本発明の第６の態様は、第１乃至第５のいずれかの態様において、前記光素子支持台と、前記マウント及び前記押さえ部材との間の間隔がそれぞれ１μｍから１０μｍであることを特徴とする。
　また、本発明の第７の態様は、第１乃至第６のいずれかの態様において、前記光素子支持台と、前記マウント及び前記押さえ部材の少なくとも一方との間の前記間隙に潤滑オイルが充填されていることを特徴とする。
　また、本発明の第８の態様は、第１乃至第７のいずれかの態様において、前記光素子支持台が、前記マウント及び前記押さえ部材との接触面積が小さくなるように面取りされていることを特徴とする。
　また、本発明の第９の態様は、第１乃至第８のいずれかの態様において、前記光素子支持台の材料の熱膨張係数が、前記光素子支持台が固定されている、前記導波路型光素子の前記凸部に固定されていない前記部分の熱膨張係数にほぼ等しいことを特徴とする。
　また、本発明の第１０の態様は、第１乃至第９のいずれかの態様において、前記光素子支持台が、高分子材料で構成されていることを特徴とする。
　また、本発明の第１１の態様は、導波路型光素子の一部がマウントの凸部に固定された光部品の作製方法であって、前記導波路型光素子を、前記凸部に固定するステップと、光素子支持台を、前記導波路型光素子の前記マウントに固定されていない部分に固定するステップと、前記光素子支持台の上に、前記マウントと対向するように押さえ部材を配置するステップと、前記押さえ部材を前記マウント上の押さえ支持台で固定するステップとを含み、前記光素子支持台は、前記マウント及び前記押さえ部材の表面に対して平行な方向には摺動可能な程度に、前記マウント及び前記押さえ部材に挟まれていることを特徴とする。
　本発明によれば、光素子を構成する導波路型光素子の一部をマウントの凸部に固定し、残りの部分を摺動可能に保持することにより、熱応力および機械的外力による光学特性の劣化を抑制することができる。
図１Ａは、従来のハイブリッド光モジュールを示す図である。 図１Ｂは、従来のハイブリッド光モジュールを示す図である。 図１Ｃは、従来のハイブリッド光モジュールを示す図である。 図２Ａは、実施形態１に係る光部品を示す図である。 図２Ｂは、実施形態１に係る光部品を示す図である。 図３は、図２ＢのＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。 図４Ａは、実施形態２に係る光部品を示す図である。 図４Ｂは、実施形態２に係る光部品を示す図である。 図５は、図４ＢのＶ－Ｖ線に沿った断面図である。 図６は、実施形態３に係る光部品を示す図である。 図７Ａは、光素子支持台の断面形状を示す図である。 図７Ｂは、光素子支持台の断面形状を示す図である。 図８Ａは、実施形態１の光部品の作製方法を説明するための図である。 図８Ｂは、実施形態１の光部品の作製方法を説明するための図である。 図８Ｃは、実施形態１の光部品の作製方法を説明するための図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
　（実施形態１）　
　図２Ａ及び図２Ｂに、実施形態１に係る光部品を示す。光部品２００は、ＰＬＣ等の第１の導波路型光素子２０１と、第１の導波路型光素子２０１に突き合わせ接続された第２の導波路型光素子２０２と、第１の導波路型光素子２０１が直接固定された凸部２１１を有するマウント２１０とを備える。マウント２１０には、光ファイバ保持部材２１２が作り込まれており、光ファイバ保持部材２１２と、第１の導波路型光素子２０１に接続された光ファイバ整列部材２２０とを用いて光ファイバ２３０が第１の導波路型光素子２０１に接続されている。第２の導波路型光素子２０２はマウントから浮いており、これにより、第２の導波路型光素子２０２とマウント２１０との間の熱膨張の差に起因する、導波路型光素子の接続部や、第２の導波路型光素子２０２自体に対する熱応力を抑制している。
　本実施形態に係る光部品では、第２の導波路型光素子２０２の保持に弾性接着剤や充填材を用いていない。図２ＢのＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である図３を参照して、第２の導波路型光素子２０２の保持構造を説明する。第２の導波路型光素子２０２には、両側の側壁に互いに対向する第１及び第２の光素子支持台３０１、３０２が接着、半田付け等によって固定されている。マウント２１０には、第１及び第２の押さえ支持台３１１、３１２が設けられ、これらも互いに対向している。第１及び第２の光素子支持台３０１、３０２の上に押さえ部材３１３が配置され、押さえ部材３１３の両端が第１及び第２の押さえ支持台３１１、３１２に固定される。第２の導波路型光素子２０２並びに第１及び第２の光素子支持台３０１、３０２は、周囲の部材（すなわち、マウント２１０、第１及び第２の押さえ支持台３１１、３１２、押さえ部材３１３）と固定されておらず、マウント２１０の表面に平行な方向（図３の紙面に垂直な方向）に摺動可能である。
　第２の導波路型光素子２０２は、マウント２１０から浮いていていることに加えて、充填材や弾性接着剤でマウント２１０に固定されてもいないため、第２の導波路型光素子２０２とマウント２１０との間に熱膨張の差が存在しても導波路型光素子の接続部や、第２の導波路型光素子２０２自体に対する熱応力を大幅に抑制することができる。また、第１及び第２の光素子支持台３０１、３０２は、マウント２１０及び押さえ支持台３１３に固定はされないが、熱応力、外力等による第２の導波路型光素子２０２の動きを抑制できる程度にマウント２１０及び押さえ支持台３１３に近接して挟まれているため、マウント２１０の表面に垂直な方向に対して機械的な振動や衝撃が加わっても、第２の導波路型光素子２０２が上下方向に変動して、導波路型光素子の接続部に応力がかかることはない。このように、本実施形態の光部品は、導波路型光素子の一部をマウントの凸部に固定し、残りの部分を摺動可能に保持することにより、熱応力および機械的外力による光学特性の劣化を抑制することができる。
　本実施形態では、第１及び第２の光素子支持台３０１、３０２が第２の導波路型光素子２０２の側壁に固定されているため、第２の導波路型光素子２０２の導波路レイアウトや形状を大きく変更することなく、第１及び第２の光素子支持台３０１、３０２を第２の導波路型光素子２０２に固定することが可能となっている。
　第２の導波路型光素子２０２の導波路レイアウトや形状に制約が無い場合は、第１及び第２の光素子支持台３０１、３０２を第２の導波路型光素子２０２の表面および裏面に固定することも可能である。
　なお、導波路型光素子２０２と第１及び第２の光素子支持台３０１、３０２との間、第１及び第２の押さえ支持台３１１、３１２と押さえ部材３１３との間、又は押さえ支持台３１３とマウント２１０との間は、紫外線硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、半田等の溶接によって固定することができる。
　また、第１及び第２の光素子支持台３０１、３０２と、マウント２１０または押さえ部材３１３との間隙に潤滑オイルを充填してもよい。
　この実施形態によって、たとえば、第１の導波路型光素子２０１をＰＬＣ型ＶＯＡ、第２の導波路型光素子２０２をＰＬＣ型ＡＷＧで作製し、波長チャネル毎の光出力を可変とするＶ－ＡＷＧモジュールを実現することができる。
　また、第１及び第２の光素子支持台３０１、３０２を固定していない状態で、第２の導波路型光素子２０２に発生する振動モードの振幅の腹近傍に、第１及び第２の光素子支持台３０１、３０２を固定すると、第２の導波路型光素子２０２に発生する振幅を抑制する効果が高い。これは振動モードの共振周波数を高周波側にずらしたことに相当する。
　また、第１及び第２の光素子支持台３０１、３０２を、それらが固定された第２の導波路型光素子２０２の熱膨張係数にほぼ等しい材料で作製してもよい。第２の導波路型光素子２０２がＰＬＣの場合、ＰＬＣに熱膨張係数を合わせた材料として、シリコン、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス（パイレックス（登録商標）ガラス）などが適用できる。熱膨張係数を合わせることによって、第１及び第２の光素子支持台３０１、３０２と第２の導波路型光素子２０２が剥がれることを抑制することができる。
　また、押さえ部材３１３は、マウント２１０の熱膨張係数に合わせた材料としてもよい。熱膨張係数を合わせることによって、押さえ部材３１３とマウント２１０の熱膨張係数差で発生する歪みを抑制することができる。歪みが生じると両者の距離が変化するため、第１及び第２の光素子支持台３０１、３０２が大きく動いたり摺動できない等して、所望の効果が得られなくなる可能性がある。
　また、第１及び第２の光素子支持台３０１、３０２を、摺動性を優先した材料として、高分子材料（テフロン（登録商標）など）で作製してもよい。
　最後に、本実施形態の光部品の作製方法を説明する（図８Ａ～図８Ｃ参照）。まず、第１の導波路型光素子２０１と第２の導波路型光素子２０２とを光結合するように突き合わせ接続する（図示せず）。次いで、第１の導波路型光素子２０１を、マウント２１０の凸部２１１に固定する（図８Ａ）。次に、マウント２１０から浮いている第２の導波路型光素子２０２の側壁に、第１及び第２の光素子支持台３０１、３０２を固定する（図８Ｂ）。この際、第１及び第２の光素子支持台３０１、３０２はマウント２１０との間に間隙を設けて固定する。たとえば、マウント２１０から１～１０μｍ離れた位置に固定する。ここで、１～１０μｍ離している理由は、実験的に、熱応力や機械的外力が加わった際に第１の導波路型光素子２０１と第２の導波路型光素子２０２の接続部の光学特性が劣化しないことを確認した結果である。次いで、押さえ部材３１３を、第１及び第２の光素子支持台３０１、３０２の上に、マウント２１０と対向するように配置する。最後に、押さえ部材３１３を、互いに対向する第１及び第２の押さえ支持台３１１、３１２に、第１及び第２の光素子支持台３０１、３０２との間に例えば１～１０μｍ程度の間隙を設けて固定する（図８Ｃ）。ここで、第１及び第２の光素子支持台３０１、３０２とマウント２１０又は押さえ部材３１３との間の間隙は、光部品２００の機械的強度と光学的特性を考慮して決まる値であり、微動ステージ又はスペーサを用いることによって制御可能である。なお、第１及び第２の光素子支持台３０１、３０２が、マウント２１０または押さえ部材３１３と部分的に接していたとしても、第１及び第２の光素子支持台３０１、３０２は、マウント２１０と押さえ部材３１３との間に挟まれており、かつ、マウント２１０及び押さえ部材３１３の表面に対して平行な方向に摺動可能であれば、所望の効果を得ることができる。
　（実施形態２）　
　図４Ａ及び図４Ｂに、実施形態２に係る光部品を示す。光部品４００は、押さえ支持台とマウントがケースとして一体に形成されている点が実施形態１の光部品２００と大きく異なる。また、光部品４００では、導波路型光素子が３つ接続された構造となっている。
　光部品４００は、第１の導波路型光素子４０１と、第１の導波路型光素子４０１に一端に突き合わせ接続された第２の導波路型光素子４０２と、第１の導波路型光素子４０１の他端に突き合わせ接続された第３の導波路型光素子４０３と、第１の導波路型光素子４０１が直接固定された凸部４１１を有するマウント４１０とを備える。マウント４１０は、光ファイバ保持部材４１２を備え、光ファイバ保持部材４１２と、第２の導波路型光素子４０２に接続された光ファイバ整列部材４２０とを用いて光ファイバ４３０が第２の導波路型光素子４０２に接続されている。第２の導波路型光素子４０２はマウントから浮いており、これにより、第２の導波路型光素子４０２とマウント４１０との間の熱膨張の差に起因する、導波路型光素子の接続部や、第２の導波路型光素子４０２自体に対する熱応力を抑制している。
　図４ＢのＶ－Ｖ線に沿った断面図である図５に、第２の導波路型光素子４０２の保持構造を示すが、押さえ支持台がマウントと一体化されている点を除いて、図３の構造と同一である。マウント４１０の一部が第１及び第２の押さえ支持台４１０Ａ、４１０Ｂとしての役割を果たし、これらに押さえ部材３１３が固定される。
　第１及び第２の押さえ支持台４１０Ａ、４１０Ｂとマウント４１０をケースとして一体化することで部品点数が削減できるため、組立工数が削減でき小型化も可能となる。更に、第１及び第２の押さえ支持台４１０Ａ、４１０Ｂとマウント４１０が同一の材料でかつ接着剤などを介さずに構成されているため、マウント４１０に対して垂直な方向の熱膨張差を小さくすることができ、押さえ部材３１３とマウント４１０との間隙をほぼ一定に保つことができる。
　なお、潤滑オイルを間隙に充填してもよい点等は、実施形態１と同様である。
　また、図４Ａ及び図４Ｂの第３の導波路型光素子４０３では、第３の導波路型光素子４０３の光線方向の端面が、自由端となっており、振動モードの腹になるので、単一の光素子支持台４０４を設けて保持している。
　光素子支持台４０４の上には、押さえ部材４０５が配置されており、押さえ部材４０５は、その３辺が、マウント４１０と一体化された３つの押さえ支持台に固定されている。つまり、本実施形態では、マウント４１０の３辺が押さえ支持台となっている。
　本実施形態では、第３の導波路型光素子４０３に１個の光素子支持台４０４を固定しているが、導波路型光素子４０３の構造によっては、まだ振動モードの共振周波数が、使用環境の振動周波数範囲にあり、光学特性を劣化させる場合がある。その場合は、共振周波数が更に高周波側に移動するように光素子支持台を追加すれば良い。
　すなわち、各導波路型光素子の振動モードに応じて、その導波路型光素子に固定される光素子支持台の数は変えることができる。
　この実施形態によれば、たとえば、第１の導波路型光素子４０１をＬＮ基板で、第２の導波路型光素子４０２及び第３の導波路型光素子４０３を石英系ＰＬＣで作製することによって、ＲＺ－ＤＱＰＳＫモジュールを実現することができる。
　（実施形態３）　
　図６に、実施形態３に係る光部品を示す。光部品６００は、実施形態１及び２のように複数の導波路型光素子を接続したものではなく、空間光学系部品である空間位相変調器と、導波路型光素子とを光結合させたものである。
　光部品６００は、導波路型光素子６０１と、導波路型光素子６０１の一部が直接固定された凸部６１１を有するマウント６１０とを備える。マウント６１０には、光ファイバ保持部材６１２が作り込まれており、光ファイバ保持部材６１２と、導波路型光素子６０１に接続された光ファイバ整列部材６２０とを用いて光ファイバ６３０が導波路型光素子６０１に接続されている。導波路型光素子６０１の固定されていない部分はマウント６１０から浮いており、これにより、導波路型光素子６０１とマウント６１０との間の熱膨張の差に起因する導波路型光素子６０１に対する熱応力を抑制している。導波路型光素子６０１の保持構造は、図３を参照して説明したものと同一であるのでここでは説明しない。
　導波路型光素子６０１には、光ファイバ整列部材６２０が接続されたのとは反対の端面に、第１のレンズ６４１が固定されている。導波路型光素子６０１の固定は、第１のレンズ６４１が固定される端面の近傍で行う。第１のレンズ６４１を通過した光は、マウント６１０に固定された第２のレンズ６４２を通過して、マウント６１０上のＬＣＯＳ等の空間位相変調器６５０に入射する。
　第２のレンズ６４１、空間位相変調器６５０等の空間光学系部品を固定するマウント６１０は一般に、熱膨張係数が小さな材料（インバーなど）で作製される。
　光素子支持台は、断面形状が四角形、面取りされた四角形等のものを適用できる（図７Ａ及び図７Ｂ参照）。面取りされている場合、光素子支持台とマウント及び押さえ部材との接触面積が小さくなる。これは、実施形態１及び２に関しても同様である。
　なお、「導波路型光素子の一部」という表現を本明細書では用いているが、これは、実施形態１及び２のように、接続された複数の導波路型光素子のうちの１つ又はいくつかという場合と、実施形態３のように、単一の導波路型光素子のうちの一部分という場合の両方を包含することに留意されたい。
　この実施形態によれば、たとえば、導波路型光素子をＰＬＣ型ＡＷＧで作製することによって、ＴＯＤＣモジュールを実現することができる。

Claims (11)

  1. 　導波路型光素子の一部がマウントの凸部に固定された光部品において、
    　前記導波路型光素子の、前記凸部に固定されていない部分の側壁に固定された、光素子支持台と、
    　前記マウントに対向するように、前記光素子支持台の上に配置された押さえ部材と、
    　前記マウントに設けられた、前記押さえ部材を固定する押さえ支持台と
    を備え、
    　前記光素子支持台は、前記マウント及び前記押さえ部材の表面に対して平行な方向に摺動可能な程度に、前記マウント及び前記押さえ部材に挟まれていることを特徴とする光部品。
  2. 　前記押さえ支持台は、互いに対向する第１及び第２の押さえ支持台であって、前記押さえ部材の両端を固定する第１及び第２の押さえ支持台を備え、
    　前記光素子支持台は、前記マウントと前記押さえ部材との間に間隙を設けて挟まれており、前記マウント及び前記押さえ部材の表面に対して平行な方向に摺動可能であることを特徴とする請求項１に記載の光部品。
  3. 　前記押さえ支持台と前記マウントは、一体化されており、前記導波路型光素子を収納するケースを構成することを特徴とする請求項１又は２に記載の光部品。
  4. 　前記光素子支持台は、前記光部品の振動によって前記導波路型光素子の前記凸部に固定されていない部分に発生する振動モードの振幅の腹近傍に固定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光部品。
  5. 　前記光素子支持台と前記導波路型光素子との間、前記押さえ部材と前記第１及び第２の押さえ支持台との間、又は前記押さえ支持台と前記マウントとの間が、紫外線硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、又は半田の溶接によって固定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光部品。
  6. 　前記光素子支持台と、前記マウント及び前記押さえ部材との間の間隔がそれぞれ１μｍから１０μｍであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の光部品。
  7. 　前記光素子支持台と、前記マウント及び前記押さえ部材の少なくとも一方との間の前記間隙に潤滑オイルが充填されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光部品。
  8. 　前記光素子支持台は、前記マウント及び前記押さえ部材との接触面積が小さくなるように面取りされていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の光部品。
  9. 　前記光素子支持台の材料の熱膨張係数は、前記光素子支持台が固定されている、前記導波路型光素子の前記凸部に固定されていない前記部分の熱膨張係数にほぼ等しいことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の光部品。
  10. 　前記光素子支持台は、高分子材料で構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の光部品。
  11. 　導波路型光素子の一部がマウントの凸部に固定された光部品の作製方法であって、
    　前記導波路型光素子を、前記凸部に固定するステップと、
    　光素子支持台を、前記導波路型光素子の前記マウントに固定されていない部分に固定するステップと、
    　前記光素子支持台の上に、前記マウントと対向するように押さえ部材を配置するステップと、
    　前記押さえ部材を前記マウント上の押さえ支持台で固定するステップと
    を含み、
    　前記光素子支持台は、前記マウント及び前記押さえ部材の表面に対して平行な方向には摺動可能な程度に、前記マウント及び前記押さえ部材に挟まれていることを特徴とする作製方法。
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