WO2023047536A1 - 光モジュール及び光モジュールの製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an optical module and an optical module manufacturing method. More particularly, the present invention relates to an optical module comprising a lens and an optical waveguide and a method for manufacturing the optical module.
- An optical waveguide formed on an optical substrate is incorporated into an optical module and used as an optical modulator or optical amplifier.
- optical modulator or optical amplifier an optical modulator or optical amplifier.
- FIG. 6 is a plan view schematically showing the internal configuration of a general optical module 900.
- the optical module 900 comprises an optical substrate 920 and a lens 910 .
- Optical substrate 920 and lens 910 are mounted in storage area 931 inside package 930 .
- the optical substrate 920 is a rectangular substrate having short sides 922 and long sides 923, and includes an optical waveguide 925 inside.
- the optical waveguide 925 is formed inclined with respect to the long side 923 of the optical substrate 920 in order to suppress reflected return light from the end face on the short side 922 of the optical substrate 920 .
- the optical substrate 920 has a plurality of electrodes 940 formed on the long sides of the optical substrate 920 to drive the optical waveguides 925 .
- a plurality of electrodes 940 and a plurality of electrodes 941 provided in the storage area 931 are connected by a plurality of wirings 942 .
- Lens 910 is positioned such that optical axis 911 is parallel to long side 932 of storage area 931, which is shown as a rectangle in FIG.
- Light emitted from optical waveguide 925 couples into lens 910 and travels in the direction of optical axis 911 parallel to long side 932 of storage area 931 .
- Patent Document 1 and Patent Document 2 are known as reference technologies for the present invention.
- the optical waveguide 925 is not perpendicular to the short side 922 of the optical substrate 920, so the optical axis of the light output from the optical waveguide 925 is in a direction that is not perpendicular to the short side 922 due to refraction.
- the lens 910 In order to combine the light having the optical axis in the direction not perpendicular to the short side 922 with the lens 910, as shown in FIG. should be placed at an angle. With such an arrangement, the light output from the optical waveguide 925 can be coupled with the lens 910 with low loss.
- the optical substrate 920 is tilted with respect to the long side 932 of the storage area 931 in this way, the optical substrate 920 is arranged in the area indicated by the dashed line in FIG. As a result, the width of the storage area 931 (the length in the direction perpendicular to the long side 932 in FIG. 6) increases, making it difficult to reduce the size of the optical module 900 .
- An object of the present invention is to provide a technique for miniaturizing an optical module having an optical waveguide.
- the optical module of the present invention is a lens having a first optical axis; an optical substrate having a rectangular outline including a first side and a second side that are perpendicular to each other; an optical waveguide formed on the optical substrate and optically coupled to a second optical axis forming a predetermined angle with the first optical axis in a cross section including the first side of the optical substrate; a package comprising a storage area having a rectangular top surface for storing the lens and the optical substrate; The lens and the optical substrate are optically coupled, and both the second side and the first optical axis are arranged substantially parallel to one side of the rectangular storage area.
- the optical module manufacturing method of the present invention comprises: storing a lens having a first optical axis and an optical substrate including a rectangular outer shape including first and second sides perpendicular to each other in a package having a storage area having a rectangular top surface;
- a method of manufacturing a module comprising: forming the optical substrate so as to have an optical waveguide optically coupled to a second optical axis forming a predetermined angle with the first optical axis in a cross section including the first side; optically coupling the lens and the optical substrate; arranging the optical substrate so that both the second side and the first optical axis are substantially parallel to one side of the rectangular storage area; It is characterized by
- the present invention provides a technique for miniaturizing an optical module equipped with an optical waveguide.
- FIG. 2 is a plan view showing an example of the internal configuration of the optical module 100 of the first embodiment;
- FIG. 2 is a side view showing an example of the internal configuration of the optical module 100 of the first embodiment;
- FIG. 11 is a plan view showing an example of the internal configuration of an optical module 200 according to the second embodiment;
- FIG. 11 is a plan view showing an example of the internal configuration of an optical module 300 according to a third embodiment;
- FIG. 14 is a plan view showing an example of the internal configuration of an optical module 400 according to the fourth embodiment;
- FIG. 4 is a plan view schematically showing the internal configuration of a general optical module 900;
- FIG. 1 is a plan view showing an example of the internal configuration of the optical module 100 of the first embodiment.
- FIG. 2 is a side view showing an example of the internal configuration of the optical module 100 of the first embodiment.
- the optical module 100 includes a lens 110 , an optical substrate 120 and a package 130 .
- the optical axis 111 of lens 110 is indicated by a dashed line in FIG.
- the optical substrate 120 is a rectangular substrate including short sides 122 and long sides 123 perpendicular to the short sides 122 .
- the optical substrate 120 is, for example, a semiconductor substrate, in which an optical waveguide 125 is formed.
- the optical waveguide 125 is formed so as to be inclined with respect to the long side 123 of the optical substrate 120 in the cross section that is in contact with the short side 122 of the optical substrate 120 .
- the long side 123 is drawn to be longer than the short side 122 .
- the rectangular shape of the optical substrate 120 is not limited to that shown in FIG.
- optical substrate 120 may be a square semiconductor substrate.
- the shape of the optical waveguide 125 other than the cross-sectional portion in contact with the short side 122 is not limited to a straight line.
- the optical waveguide 125 may have curved portions.
- the optical waveguide 125 outputs light generated by the optical waveguide 125 or light input from the cross section of the other short side of the optical waveguide 125 at the short side 122 .
- the optical axis 121 in FIG. 1 is the optical axis of light output from the optical waveguide 125 .
- An optical axis 121 indicates a direction in which light output from the optical waveguide 125 is coupled with an optical system outside the optical waveguide 125 with low loss.
- Light propagating inside the optical waveguide 125 in the direction of the long side 123 that is, from the right to the left of the optical waveguide 125 in FIG. 1) is emitted in the direction of the optical axis 121 toward the lens 110 .
- the optical axis 121 and the optical axis 111 of the lens 110 form a predetermined angle A.
- Lens 110 is positioned within package 130 so as to be optically coupled with optical axis 121 .
- the optical waveguide 125 is parallel to the bottom surface of the package 130, and the heights of the optical axis 121 and the optical axis 111 from the bottom surface of the package 130 are the same.
- the package 130 is a housing whose main material is, for example, metal or ceramics.
- the package 130 has a rectangular storage area 131 inside it.
- the storage area 131 stores the lens 110 and the optical substrate 120 .
- the storage area 131 is a rectangular parallelepiped space having the depth of the package 130, as shown in FIGS.
- Storage area 131 is shown in FIG. 1 as an area with a rectangular top surface.
- the package 130 inputs or outputs light propagating through the optical waveguide 125 between the outside and inside of the optical module 100 .
- Package 130 may include a transparent window for that purpose.
- the optical module 100 may optically connect the inside and outside of the package 130 using an optical fiber passing through the package 130 .
- the package 130 may include terminals that electrically connect the inside and outside of the optical module 100 .
- the lens 110 and the optical substrate 120 are fixed to the inner bottom surface of the package 130 by pedestals 133 and 134 shown in FIG. 2, respectively.
- description of the base is abbreviate
- the long side 132 indicates the long side of the storage area 131 .
- the long side 123 of the optical substrate 120 is arranged in the package 130 so as to be substantially parallel to the long side 132 of the storage area 131 .
- the optical axis 111 of the lens 110 is also arranged within the package 130 so as to be substantially parallel to the long side 132 of the storage area 131 .
- the optical waveguide 125 outputs light in the direction of the optical axis 121 , and the light output from the optical waveguide 125 propagates through the lens 110 .
- the optical module 100 can be miniaturized as an optical module having an optical waveguide.
- the optical axis 111 of the lens 110 and the long side 123 of the optical substrate 120 are both arranged substantially parallel to the long side 132 of the storage area 131, and the optical axis 121 extends from the optical waveguide 125 in the direction of the optical axis 121.
- the output light can be optically coupled with the lens 110 having the optical axis 111 forming a predetermined angle A with the optical axis 121 .
- the optical module 100 is not arranged with the optical substrate 120 tilted with respect to the package 130 . Efficient internal implementation.
- the optical module (100) comprises a lens (110), an optical substrate (120), an optical waveguide (125) formed on the optical substrate (120), and a package (130).
- the lens (110) has a first optical axis (111).
- the optical substrate (120) has a rectangular outline including a first side (122) and a second side (123) which are perpendicular to each other.
- the optical waveguide (125) has a second optical axis (121) forming a predetermined angle (A) with the first optical axis (111) in the cross section of the optical substrate (120) including the first side (122).
- the package (130) comprises a storage area (131) with a rectangular top surface.
- the storage area (131) stores the lens (110) and the optical substrate (120); Then, the lens (110) and the optical substrate (120) are optically coupled, and the second side (123) and the first optical axis (111) of the optical substrate (120) form a rectangular storage area. It is arranged so as to be substantially parallel to one side (132) of (131).
- the angle A shown in FIG. 1 is an angle A that is considered preferable from the viewpoint of reducing the coupling loss with the lens 110 while taking into account the amount of attenuation required for the reflected return light to the optical waveguide 125 at the end face of the optical waveguide 125.
- angle A may be a non-zero (ie, non-zero) value.
- the optical waveguide 125 may be designed such that the angle A is 5 degrees or more and 30 degrees or less.
- the aperture ratio of lens 110 may be set to 0.5 or more and 1 or less.
- the optical substrate 120 and the lens 110 can be stored in the package 130 as small as possible while considering the accuracy of their mounting positions with respect to the storage area 131 . Therefore, the angle formed by the long side 123 of the optical substrate 120 and the long side 132 of the storage area 131 may be 5 degrees or less. Also, the angle formed by the optical axis 111 of the lens 110 and the long side 132 of the storage area 131 of the package 130 may be 10 degrees or less.
- FIG. 3 is a plan view showing an example of the internal configuration of the optical module 200 according to the second embodiment of the invention.
- the optical module 200 is a light emitting module on which the light emitting element 140 is mounted.
- the optical module 200 includes a light emitting element 140 , an optical isolator 150 , a lens 160 and an optical fiber 170 in addition to the configuration of the optical module 100 .
- the optical substrate 120 is a semiconductor substrate, and the optical waveguide 125 is a semiconductor optical waveguide.
- the optical waveguide 125 has functions of, for example, an optical resonator, an optical amplifier, and an optical modulator. However, the functions of the optical waveguide 125 are not limited to these.
- Light emitting element 140 generates light that couples with optical waveguide 125 .
- the light emitting element 140 is, for example, a laser diode and formed on the optical substrate 120 .
- the light emitting element 140 is driven by a drive current supplied from the outside of the optical module 200 .
- Light generated by the light emitting element 140 is input to the optical fiber 170 via the optical waveguide 125 , the lens 110 , the optical isolator 150 and the lens 160 .
- Light (transmitting light) output from the optical waveguide 125 in the direction of the optical axis 121 is converted into parallel light (collimated light) by the lens 110 .
- the collimated light passes through the optical isolator 150 with low loss.
- the optical isolator 150 is an optical component optically coupled with the optical waveguide 125 via the lens 110 .
- the optical isolator 150 is provided to reduce return light to the light emitting element 140 and stabilize operations of the optical waveguide 125 and the light emitting element 140 .
- Lens 160 couples the transmission light that has passed through optical isolator 150 to optical fiber 170 .
- the lenses 160 and 110 may have different specifications, or may have the same specifications.
- the optical fiber 170 is, for example, a single-mode optical fiber, and outputs transmission light to the outside of the optical module 200 . That is, optical fiber 170 is the pigtail fiber of optical module 200 .
- the optical isolator 150 may be omitted if it is unnecessary to reduce the return light to the light emitting element 140 .
- lens 160 may be omitted if lens 110 is capable of coupling the transmitted light to optical fiber 170 .
- both the optical axis 111 of the lens 110 and the long side 123 of the optical substrate 120 are arranged substantially parallel to the long side 132 of the storage area 131 of the package 130. . Therefore, the optical module 200, like the optical module 100, can be miniaturized with an optical waveguide.
- the optical substrate 120 of this embodiment has a plurality of electrodes 80
- the package 130 has a plurality of electrodes 81 and input/output terminals 83 .
- the electrodes 80 are provided along the long side 123 of the optical substrate 120 and the electrodes 81 are provided along the long side 132 of the storage area 131 .
- the electrodes 81 and the input/output terminals 83 electrically connect the inside and the outside of the package 130 for each electrode.
- the electrodes 80 and 81 are connected by wires 82, respectively.
- the wiring 82 is formed by wire bonding, for example, when the optical module 200 is manufactured.
- the electrode 80 is connected to the light emitting element 140 and the optical waveguide 125 by wiring formed on the optical substrate 120 .
- the light emitting element 140 and the optical waveguide 125 are driven by an external drive circuit (not shown) connected to the input/output terminal 83 .
- the light emitting element 140 emits light by driving current applied from the driving circuit to the input/output terminal 83 connected to the light emitting element 140 .
- the optical waveguide 125 operates, for example, as an optical modulator by a driving signal applied to the input/output terminal 83 connected to the optical waveguide 125 .
- the storage area 131 has a rectangular upper surface, and its long side 132 and the long side 132 of the optical substrate 120 are substantially parallel. Therefore, the lengths of the wirings 82 between the plurality of electrodes 80 of the optical substrate 120 and the plurality of electrodes 81 of the package 130 facing them are substantially the same in all wirings.
- the optical waveguide 125 is a high-speed optical modulator
- a high-speed drive signal for driving the optical waveguide 125 is applied from an external drive circuit to the multiple electrodes 80 via the multiple wirings 82 .
- the optical substrate 920 is mounted with a large inclination with respect to the storage area 931 as in the general optical module 900 described with reference to FIG. length) varies greatly depending on the position of the electrode. This causes delay amount variations and inductance variations among the plurality of drive signals applied to the optical waveguide 925 . Such variations in the amount of delay and inductance of the drive signal may lead to deterioration of the waveform of the optical signal propagating through the optical waveguide 925 (that is, deterioration of quality).
- each wiring 82 connecting between the plurality of electrodes 80 of the optical substrate 120 and the plurality of electrodes 81 of the package 130 for driving the optical waveguide 125 and the light emitting element 140 mounted on the optical substrate 120 is arranged.
- the length can be substantially the same.
- the optical module 200 has the effect of suppressing deterioration in the function of the optical waveguide 125 and deterioration in the quality of the transmitted light due to the difference in wiring length between the plurality of wirings 82 .
- the wiring length from the electrode 80 of the optical substrate 120 to the light emitting element 140 and the optical waveguide 125 is fixed regardless of the state in which the optical substrate 120 is mounted. Therefore, the wiring length in the optical substrate 120 can be set to the same value in advance when the optical substrate 120 is designed.
- the light emitting element 140 may be formed on an optical substrate different from the optical substrate 120 .
- the light emitting element 140 and the optical substrate 120 may be arranged close to each other so as to be directly optically coupled (butt joint).
- the optical component arranged between the lens 110 and the lens 160 is not limited to the optical isolator 150 . Between lens 110 and lens 160 may be one or more optical components optically couplable with these lenses.
- FIG. 4 is a plan view showing an example of the internal configuration of an optical module 300 according to the third embodiment of the invention.
- the optical module 300 is a light receiving module on which the light receiving element 180 is mounted.
- the optical module 300 receives light from the outside of the optical module 300 unlike the optical modules 100 and 200 .
- the optical module 300 includes a light receiving element 180 and an optical filter 190 instead of the light emitting element 140 and optical isolator 150 of the optical module 200 .
- the differences from the optical module 200 will be mainly described below.
- Light (received light) input from the optical fiber 170 to the optical module 300 is input to the light receiving element 180 via the lens 160 , the optical filter 190 , the lens 110 and the optical waveguide 125 .
- a light receiving element 180 is formed on the optical substrate 120 .
- the light receiving element 180 is, for example, a photodiode, and converts received light input from the optical waveguide 125 into photocurrent.
- the optical filter 190 is an optical component optically coupled with the optical waveguide 125 via the lens 110 .
- the optical filter 190 removes light in wavelength bands unnecessary for reception by transmitting only part of the spectrum of received light.
- the optical filter 190 may be omitted if it is unnecessary to remove unnecessary wavelength bands contained in the received light. If lens 110 is couplable with optical fiber 170, lens 160 may be omitted.
- the received light may be input to the optical waveguide 125 only through the optical fiber 170 and the lens 110.
- the functions of the optical waveguide 125 are, for example, an optical attenuator, an optical amplifier, a wavelength tunable optical filter, and an optical modulator, but are not limited to these.
- the optical waveguide 125 is controlled by a control circuit (not shown) connected to the input/output terminal 83 .
- the storage area 131 has a rectangular upper surface, and its long side 132 and the long side 123 of the optical substrate 120 are substantially parallel. Also, the long side 132 of the storage area 131 and the optical axis 111 of the lens 110 are substantially parallel. Therefore, the optical module 300 having such a configuration can also be miniaturized as with the optical modules 100 and 200.
- the optical module has an optical waveguide.
- the optical substrate 120 has a plurality of electrodes 80 and the package 130 has a plurality of electrodes 81 and input/output terminals 83, like the optical module 200 of the second embodiment.
- the light receiving element 180 outputs photocurrent to the outside of the optical module 300 via the electrode 80 , the wiring 82 and the electrode 81 .
- the distance of the wiring 82 between the plurality of electrodes 80 of the optical substrate 120 and the plurality of electrodes 81 of the package 130 facing them is almost identical.
- the optical module 300 receives high-speed received light or drives the optical waveguide 125 at high speed, the deterioration of the quality of the photocurrent caused by the difference in wiring length between the plurality of wirings 82 can be prevented. It has the effect of being able to suppress it.
- the light receiving element 180 may be formed on an optical substrate different from the optical substrate 120 .
- the light receiving element 180 and the optical substrate 120 may be arranged close to each other so as to be directly optically coupled.
- the optical component arranged between the lens 110 and the lens 160 is not limited to the optical filter 190 . Between lens 110 and lens 160 may be one or more optical components optically couplable with these lenses.
- FIG. 5 is a plan view showing an example of the internal configuration of an optical module 400 according to the fourth embodiment of the invention.
- the optical module 400 does not include the light emitting element 140 and the light receiving element 180 as compared with the optical module 200 of FIG. 3 and the optical module 300 of FIG.
- the optical module 400 includes a lens 410 , a lens 460 and an optical fiber 470 on the short side 124 opposite to the short side 122 of the optical substrate 120 .
- Optical fiber 470 is a single-mode optical fiber that couples with lens 460 .
- the optical module 400 processes light input from the optical fiber 170 in the optical waveguide 125 and outputs the light to the optical fiber 470 .
- Light input from the outside of the optical module 400 is input to the optical waveguide 125 from one cross section of the optical waveguide 125 (that is, the cross section of the short side 122) after passing through the lens 160 and the lens 110.
- Light output from the other cross section of the optical waveguide 125 (that is, the cross section of the short side 124 ) is output to the outside of the optical module 400 .
- the functions of the optical waveguide 125 are, for example, an optical attenuator, an optical amplifier, a wavelength tunable optical filter, and an optical modulator, but are not limited to these.
- optical axis 411 indicates the optical axis of lens 410 .
- the specifications of lenses 410 and 460 may be the same as those of lenses 110 and 160, respectively. Collimated light is coupled between lens 110 and lens 160 and between lens 410 and lens 460, respectively.
- Optical components such as an optical filter and an optical isolator may be provided between the lens 110 and the lens 160 and between the lens 410 and the lens 460, if necessary.
- lenses 160 and 460 may be omitted if lenses 110 and 410 can be coupled to optical fibers 170 and 470, respectively, without another lens.
- the optical module 400 having such a configuration has a storage area 131 with a rectangular upper surface, and the long side 132 of the storage area 131 is substantially parallel to the long side 123 of the optical substrate 120. . Also, the long side 132 of the storage area 131 and the optical axis 111 of the lens 110 are substantially parallel. Furthermore, the long side 132 of the storage area 131 and the optical axis 411 of the lens 410 are also substantially parallel. Therefore, the optical module 400 can also be miniaturized as an optical module having an optical waveguide.
- the optical substrate 120 has a plurality of electrodes 80 and the package 130 has a plurality of electrodes 81 and input/output terminals 83, like the optical modules 200 and 300 of the second and third embodiments.
- the electrode 80 is connected to the optical waveguide 125 by wiring formed on the optical substrate 120 . Therefore, similarly to the optical modules 200 and 300, the optical module 400 has the effect of suppressing deterioration in the function of the optical waveguide 125 due to the difference in wiring length between the plurality of wirings 82.
- a lens having a first optical axis (Appendix 1) a lens having a first optical axis; an optical substrate having a rectangular outline including a first side and a second side that are perpendicular to each other; an optical waveguide formed on the optical substrate and optically coupled to a second optical axis forming a predetermined angle with the first optical axis in a cross section including the first side of the optical substrate; a package comprising a storage area having a rectangular top surface for storing the lens and the optical substrate; The lens and the optical substrate are optically coupled, and both the second side and the first optical axis are arranged substantially parallel to one side of the rectangular storage area, optical module.
- Appendix 2 The optical module according to Appendix 1, wherein the first optical axis and the second optical axis form a non-zero angle.
- Appendix 4 The optical module according to any one of appendices 1 to 3, wherein the lens has a numerical aperture of 0.5 or more and 1 or less.
- Appendix 7 The optical module according to any one of Appendices 1 to 6, comprising an optical component optically coupled to the optical waveguide through the lens.
- Appendix 8 The optical module according to any one of Appendices 1 to 7, wherein the optical substrate includes a light-emitting element that generates light to be coupled with the optical waveguide.
- Appendix 9 The optical module according to any one of Appendices 1 to 8, wherein the optical substrate includes a light-receiving element that converts light propagating through the optical waveguide into a photocurrent.
- Appendix 10 Light input from the outside of the package is input to the optical waveguide from one cross section of the optical waveguide, 10.
- the optical module according to any one of Appendices 1 to 9, wherein light output from the other cross section of the optical waveguide is output to the outside of the package.
- the optical substrate comprises a plurality of first electrodes for driving the optical waveguide;
- the package comprises a plurality of second electrodes electrically connected to the outside of the package; 11.
- Appendix 12 storing a lens having a first optical axis and an optical substrate having a rectangular outer shape including a first side and a second side perpendicular to each other in a package having a storage area having a rectangular upper surface;
- a method of manufacturing a module comprising: forming the optical substrate so as to have an optical waveguide optically coupled to a second optical axis forming a predetermined angle with the first optical axis in a cross section including the first side; optically coupling the lens and the optical substrate; arranging the optical substrate so that both the second side and the first optical axis are substantially parallel to one side of the rectangular storage area; A method for manufacturing an optical module.
- optical module 110 160, 410, 460, 910 lens 111, 411, 911 optical axis 120, 920 optical substrate 121 Optical axis 122, 124, 922 Short side 123, 132, 923, 932 Long side 125, 925 Optical waveguide 130, 930 Package 131, 931 Storage area 133, 134 Pedestal 140 Light emitting element 150 Optical isolator 170, 470 Optical fiber 180 Light receiving element 190 optical filter 900 optical module
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Abstract
光導波路（１２５）を備える光モジュール（１００）を小型化するために、光モジュール（１００）は、第１の光軸（１１１）を持つレンズ（１１０）と、互いに直角をなす第１の辺（１２２）及び第２の辺（１２３ ）を含む矩形の外形を持つ光基板（１２０）と、光基板（１２０）に形成され、光基板（１２０）の前記第１の辺（１２２）を含む断面において、第１の光軸（１１１）と所定の角度（Ａ）をなす第２の光軸（１２１）と光学的に結合する光導波路（１２５）と、矩形の上面を持つ格納領域（１３１）を備え、レンズ（１１０）及び光基板（１２０）を格納するパッケージ（１３０）と、を備え、レンズ（１１０）と光基板（１２０）とが光学的に結合されるとともに、第２の辺（１２３）及び第１の光軸（１１１）がいずれも矩形の格納領域（１３１）の一辺と略平行となるように配置される。
Description
本発明は、光モジュール及び光モジュールの製造方法に関する。本発明は、特に、レンズ及び光導波路を備える光モジュール及び光モジュールの製造方法に関する。
光基板に形成された光導波路は、光モジュールに組み込まれて光変調器や光増幅器として用いられる。一方、光通信装置の大規模化及び高機能化に伴い、光通信装置で用いられる光モジュールには小型化が求められている。このため、光導波路を備える光モジュールの設計に際しても、光モジュールが小型となるように光基板を配置することが望ましい。
図６は、一般的な光モジュール９００の内部構成を模式的に示す平面図である。光モジュール９００は、光基板９２０とレンズ９１０とを備える。光基板９２０及びレンズ９１０は、パッケージ９３０の内部の格納領域９３１に実装される。
光基板９２０は短辺９２２と長辺９２３を持つ矩形の基板であり、内部に光導波路９２５を備える。光導波路９２５は、光基板９２０の短辺９２２における端面からの反射戻り光を抑制するために、光基板９２０の長辺９２３に対して傾いて形成される。光基板９２０は、光導波路９２５を駆動するために、光基板９２０の長辺に形成された複数の電極９４０を備える。複数の電極９４０と、格納領域９３１に備えられた複数の電極９４１とは、複数の配線９４２によって接続される。
レンズ９１０の光軸９１１は図６に一点鎖線で示される。レンズ９１０は、光軸９１１が、図６に矩形で示される格納領域９３１の長辺９３２と平行となるように配置される。光導波路９２５から放射された光は、レンズ９１０と結合し、格納領域９３１の長辺９３２と平行な光軸９１１の方向へ進む。
なお、特許文献１および特許文献２に記載の技術が本願発明の参考技術として知られている。
図６に示すように、光導波路９２５は光基板９２０の短辺９２２と垂直でないため、光導波路９２５から出力される光の光軸は、屈折によって、短辺９２２とは垂直でない方向となる。このような、短辺９２２と垂直でない方向の光軸を持つ光をレンズ９１０と結合させるためには、図６に示すように、光基板９２０を、格納領域９３１の内部で長辺９３２に対して傾けて配置する必要がある。このような配置により、光導波路９２５から出力される光を、レンズ９１０と低損失で結合させることができる。
しかしながら、このように光基板９２０を格納領域９３１の長辺９３２に対して傾けると、光基板９２０を図６の破線で示される領域に配置される。その結果、格納領域９３１の幅（図６においては長辺９３２と垂直な方向の長さ）が増加し、光モジュール９００の小型化が困難となるという課題が生じる。
（発明の目的）
本発明は、光導波路を備える光モジュールを小型化するための技術を提供することを目的とする。
本発明は、光導波路を備える光モジュールを小型化するための技術を提供することを目的とする。
本発明の光モジュールは、
第１の光軸を持つレンズと、
互いに直角をなす第１の辺及び第２の辺を含む矩形の外形を持つ光基板と、
前記光基板に形成され、前記光基板の前記第１の辺を含む断面において、前記第１の光軸と所定の角度をなす第２の光軸と光学的に結合する光導波路と、
矩形の上面を持つ格納領域を備え、前記レンズ及び前記光基板を格納するパッケージと、を備え、
前記レンズと前記光基板とが光学的に結合されるとともに、前記第２の辺及び前記第１の光軸がいずれも前記矩形の格納領域の一辺と略平行となるように配置される。
第１の光軸を持つレンズと、
互いに直角をなす第１の辺及び第２の辺を含む矩形の外形を持つ光基板と、
前記光基板に形成され、前記光基板の前記第１の辺を含む断面において、前記第１の光軸と所定の角度をなす第２の光軸と光学的に結合する光導波路と、
矩形の上面を持つ格納領域を備え、前記レンズ及び前記光基板を格納するパッケージと、を備え、
前記レンズと前記光基板とが光学的に結合されるとともに、前記第２の辺及び前記第１の光軸がいずれも前記矩形の格納領域の一辺と略平行となるように配置される。
本発明の光モジュールの製造方法は、
第１の光軸を持つレンズと、互いに直角をなす第１の辺及び第２の辺を含む矩形の外形を含む光基板と、を矩形の上面を持つ格納領域を備えるパッケージに格納する、光モジュールの製造方法であって、
前記光基板を、前記第１の辺を含む断面において、前記第１の光軸と所定の角度をなす第２の光軸と光学的に結合する光導波路を備えるように形成し、
前記レンズと前記光基板とを光学的に結合し、
前記第２の辺及び前記第１の光軸が、いずれも前記矩形の格納領域の一辺と略平行となるように前記光基板を配置する、
ことを特徴とする。
第１の光軸を持つレンズと、互いに直角をなす第１の辺及び第２の辺を含む矩形の外形を含む光基板と、を矩形の上面を持つ格納領域を備えるパッケージに格納する、光モジュールの製造方法であって、
前記光基板を、前記第１の辺を含む断面において、前記第１の光軸と所定の角度をなす第２の光軸と光学的に結合する光導波路を備えるように形成し、
前記レンズと前記光基板とを光学的に結合し、
前記第２の辺及び前記第１の光軸が、いずれも前記矩形の格納領域の一辺と略平行となるように前記光基板を配置する、
ことを特徴とする。
本発明は、光導波路を備える光モジュールを小型化する技術を提供する。
本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。図中に示された矢印の方向は例示であり、方向の限定を意図しない。各実施形態及び図面では既出の要素には同一の参照符号を付して、重複する説明は省略する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の光モジュール１００の内部構成の例を示す平面図である。図２は、第１の実施形態の光モジュール１００の内部構成の例を示す側面図である。光モジュール１００は、レンズ１１０、光基板１２０及びパッケージ１３０を備える。レンズ１１０の光軸１１１は、図１に一点鎖線で示される。光基板１２０は、短辺１２２と、短辺１２２と直角な長辺１２３とを含む矩形状の基板である。光基板１２０は例えば半導体基板であり、その内部に光導波路１２５が形成される。光導波路１２５は、光基板１２０の短辺１２２と接する断面において、光基板１２０の長辺１２３に対して傾いて形成される。図１では長辺１２３は短辺１２２よりも長いように描かれている。しかし、光基板１２０の矩形の形状は図１に限定されない。例えば、光基板１２０は正方形の半導体基板でもよい。また、光導波路１２５の、短辺１２２と接する断面部分以外の形状は、直線に限定されない。例えば、光導波路１２５は、曲線の部分を有してもよい。
図１は、第１の実施形態の光モジュール１００の内部構成の例を示す平面図である。図２は、第１の実施形態の光モジュール１００の内部構成の例を示す側面図である。光モジュール１００は、レンズ１１０、光基板１２０及びパッケージ１３０を備える。レンズ１１０の光軸１１１は、図１に一点鎖線で示される。光基板１２０は、短辺１２２と、短辺１２２と直角な長辺１２３とを含む矩形状の基板である。光基板１２０は例えば半導体基板であり、その内部に光導波路１２５が形成される。光導波路１２５は、光基板１２０の短辺１２２と接する断面において、光基板１２０の長辺１２３に対して傾いて形成される。図１では長辺１２３は短辺１２２よりも長いように描かれている。しかし、光基板１２０の矩形の形状は図１に限定されない。例えば、光基板１２０は正方形の半導体基板でもよい。また、光導波路１２５の、短辺１２２と接する断面部分以外の形状は、直線に限定されない。例えば、光導波路１２５は、曲線の部分を有してもよい。
光導波路１２５は、短辺１２２において、光導波路１２５が生成した光、あるいは光導波路１２５の他方の短辺の断面から入力された光を出力する。図１の光軸１２１は光導波路１２５が出力する光の光軸である。光軸１２１は、光導波路１２５が出力する光が、光導波路１２５の外部の光学系と低損失で結合する方向を示す。光導波路１２５の内部を長辺１２３の方向（すなわち、図１の光導波路１２５の右から左の方向）に伝搬した光は、レンズ１１０に向かう光軸１２１の方向に放射される。
図１において、光軸１２１とレンズ１１０の光軸１１１とは所定の角度Ａをなす。レンズ１１０は、光軸１２１と光学的に結合されるようにパッケージ１３０内に配置される。また、図２及び以降の実施形態において、光導波路１２５はパッケージ１３０の底面と平行であり、光軸１２１と光軸１１１との、パッケージ１３０の底面からの高さは一致する。
パッケージ１３０は、例えば金属やセラミックスを主な材料とする筐体である。パッケージ１３０は、その内部に矩形の格納領域１３１を備える。格納領域１３１は、レンズ１１０及び光基板１２０を格納する。格納領域１３１は、図１及び図２に示されるように、パッケージ１３０の深さを持つ直方体状の空間である。格納領域１３１は、図１では矩形の上面を持つ領域として示される。
パッケージ１３０は、光モジュール１００の外部と内部との間で光導波路１２５を伝搬する光を入力あるいは出力する。パッケージ１３０は、そのための透明な窓を備えてもよい。あるいは、光モジュール１００は、パッケージ１３０を貫通する光ファイバを用いて、パッケージ１３０の内部と外部を光学的に接続してもよい。パッケージ１３０は、光モジュール１００の内部と外部とを電気的に接続する端子を備えてもよい。レンズ１１０及び光基板１２０は、それぞれ、図２に示される台座１３３及び台座１３４によってパッケージ１３０の内部の底面と固定される。なお、図１では台座の記載は省略されている。パッケージ１３０は、レンズ１１０及び光基板１２０等の必要な部品が格納されたのち、カバー（不図示）によって開口部が気密封止される。
図１において、長辺１３２は、格納領域１３１の長辺を示す。光基板１２０の長辺１２３は、格納領域１３１の長辺１３２と略平行となるように、パッケージ１３０内に配置される。さらに、レンズ１１０の光軸１１１も、格納領域１３１の長辺１３２と略平行となるように、パッケージ１３０内に配置される。そして、光導波路１２５は光軸１２１の方向へ光を出力し、光導波路１２５から出力された光はレンズ１１０を介して伝搬する。
光基板１２０をこのように配置することにより、矩形の光基板１２０を矩形の格納領域１３１に効率的に格納できる。すなわち、光モジュール１００は、光導波路を備える光モジュールを小型化することができる。その理由は、レンズ１１０の光軸１１１及び光基板１２０の長辺１２３が、いずれも格納領域１３１の長辺１３２に対して略平行に配置されるとともに、光導波路１２５から光軸１２１の方向に出力された光を、光軸１２１と所定の角度Ａをなす光軸１１１を持つレンズ１１０と光学的に結合できるからである。このような構成により、光モジュール１００は、光軸１１１と光軸１２１とが所定の角度Ａをなす場合でも光基板１２０をパッケージ１３０に対して傾けて配置されないため、光基板１２０をパッケージ１３０の内部に効率よく実装できる。
（第１の実施形態の他の表現）
図１で説明した光モジュール１００の構成は、以下のようにも表現されうる。従って、下記の光モジュールも、光モジュール１００と同様の効果を奏する。括弧内に、図１における、対応する構成要素の参照符号を示す。
図１で説明した光モジュール１００の構成は、以下のようにも表現されうる。従って、下記の光モジュールも、光モジュール１００と同様の効果を奏する。括弧内に、図１における、対応する構成要素の参照符号を示す。
光モジュール（１００）は、レンズ（１１０）と、光基板（１２０）と、光基板（１２０）に形成された光導波路（１２５）と、パッケージ（１３０）と、を備える。
レンズ（１１０）は第１の光軸（１１１）を持つ。光基板（１２０）は、互いに直角をなす第１の辺（１２２）及び第２の辺（１２３）を含む矩形の外形を持つ。
光導波路（１２５）は、第１の辺（１２２）を含む光基板（１２０）の断面において、第１の光軸（１１１）と所定の角度（Ａ）をなす第２の光軸（１２１）と光学的に結合する。パッケージ（１３０）は、矩形の上面を持つ格納領域（１３１）を備える。格納領域（１３１）は、レンズ（１１０）及び光基板（１２０）を格納する、
そして、レンズ（１１０）と光基板（１２０）とが光学的に結合されるとともに、光基板（１２０）の第２の辺（１２３）及び第１の光軸（１１１）は、矩形の格納領域（１３１）の一辺（１３２）と略平行となるように配置される。
そして、レンズ（１１０）と光基板（１２０）とが光学的に結合されるとともに、光基板（１２０）の第２の辺（１２３）及び第１の光軸（１１１）は、矩形の格納領域（１３１）の一辺（１３２）と略平行となるように配置される。
（第１の実施形態の変形例）
図１に示す角度Ａは、光導波路１２５の端面における光導波路１２５への反射戻り光に求められる減衰量を考慮しつつ、レンズ１１０との結合損失の低減の観点から好ましいと考えられる角度Ａによって規定される。例えば、角度Ａは非零の（すなわち、ゼロでない）値でもよい。レンズ１１０と光導波路１２５との間の結合損失を低減するために、角度Ａが５度以上かつ３０度以下となるように光導波路１２５が設計されてもよい。
図１に示す角度Ａは、光導波路１２５の端面における光導波路１２５への反射戻り光に求められる減衰量を考慮しつつ、レンズ１１０との結合損失の低減の観点から好ましいと考えられる角度Ａによって規定される。例えば、角度Ａは非零の（すなわち、ゼロでない）値でもよい。レンズ１１０と光導波路１２５との間の結合損失を低減するために、角度Ａが５度以上かつ３０度以下となるように光導波路１２５が設計されてもよい。
また、一般に、レンズ１１０の開口率（Numerical Aperture、ＮＡ）が高いほど、レンズ１１０の光軸１１１と異なる角度をなす光軸に沿って伝搬する光と、レンズ１１０と、を低い結合損失で結合できる。すなわち、開口率を高くすることにより、角度Ａが大きい場合でも光導波路１２５とレンズ１１０との結合損失を低減できる。好ましい結合損失を得るために、レンズ１１０の開口率を、０．５以上かつ１以下としてもよい。
また、光基板１２０及びレンズ１１０は、格納領域１３１に対するこれらの実装位置の精度を考慮しつつ、できるだけ小型のパッケージ１３０に格納可能なことが好ましい。このため、光基板１２０の長辺１２３と格納領域１３１の長辺１３２とのなす角を５度以下としてもよい。また、レンズ１１０の光軸１１１とパッケージ１３０の格納領域１３１の長辺１３２とのなす角を１０度以下としてもよい。
(第２の実施形態)
図３は、本発明の第２の実施形態の光モジュール２００の内部構成の例を示す平面図である。光モジュール２００は、発光素子１４０を搭載した発光モジュールである。光モジュール２００は、光モジュール１００の構成に加えて、発光素子１４０、光アイソレータ１５０、レンズ１６０、光ファイバ１７０を備える。
図３は、本発明の第２の実施形態の光モジュール２００の内部構成の例を示す平面図である。光モジュール２００は、発光素子１４０を搭載した発光モジュールである。光モジュール２００は、光モジュール１００の構成に加えて、発光素子１４０、光アイソレータ１５０、レンズ１６０、光ファイバ１７０を備える。
光基板１２０は半導体基板であり、光導波路１２５は半導体光導波路である。光導波路１２５は、例えば、光共振器、光増幅器、光変調器の機能を備える。しかし、光導波路１２５の機能はこれらに限定されない。発光素子１４０は、光導波路１２５と結合する光を生成する。発光素子１４０は例えばレーザダイオードであり、光基板１２０上に形成される。発光素子１４０は、光モジュール２００の外部から供給される駆動電流によって駆動される。発光素子１４０が生成した光は、光導波路１２５、レンズ１１０、光アイソレータ１５０及びレンズ１６０を介して光ファイバ１７０に入力される。
光導波路１２５から光軸１２１の方向へ出力された光（送信光）はレンズ１１０によって平行光（コリメート光）に変換される。コリメート光は光アイソレータ１５０を低損失で透過する。光アイソレータ１５０は、レンズ１１０を介して光導波路１２５と光学的に結合する光部品である。光アイソレータ１５０は、発光素子１４０への戻り光を低減し、光導波路１２５及び発光素子１４０の動作を安定化するために設けられる。レンズ１６０は、光アイソレータ１５０を透過した送信光を光ファイバ１７０と結合させる。レンズ１６０とレンズ１１０とは異なる仕様のレンズでもよく、同一の仕様のレンズでもよい。光ファイバ１７０は例えばシングルモード光ファイバであり、送信光を光モジュール２００の外部へ出力する。すなわち、光ファイバ１７０は光モジュール２００のピグテールファイバである。
発光素子１４０への戻り光の低減が不要な場合には、光アイソレータ１５０は省略されてもよい。また、レンズ１１０が送信光を光ファイバ１７０と結合させることが可能である場合には、レンズ１６０は省略されてもよい。
このような構成を備える光モジュール２００も、レンズ１１０の光軸１１１及び光基板１２０の長辺１２３は、いずれも、パッケージ１３０の格納領域１３１の長辺１３２と略平行となるように配置される。このため、光モジュール２００は、光モジュール１００と同様に、光導波路を備える光モジュールを小型化できる。
また、本実施形態の光基板１２０は、複数の電極８０を備え、パッケージ１３０は複数の電極８１及び入出力端子８３を備える。電極８０は、光基板１２０の長辺１２３に沿って設けられ、電極８１は格納領域１３１の長辺１３２に沿って設けられる。電極８１と入出力端子８３とによって、パッケージ１３０の内部と外部とが、電極毎に電気的に接続される。電極８０と電極８１とはそれぞれ配線８２によって接続される。配線８２は、例えば、光モジュール２００の製造時にワイヤボンディングによって形成される。電極８０は、光基板１２０に形成された配線によって発光素子１４０及び光導波路１２５に接続される。
発光素子１４０及び光導波路１２５は入出力端子８３に接続された外部の駆動回路（不図示）によって駆動される。例えば、発光素子１４０は、発光素子１４０に接続された入出力端子８３に駆動回路から印加された駆動電流により発光する。光導波路１２５は、光導波路１２５に接続された入出力端子８３に印加された駆動信号により、例えば光変調器として動作する。ここで、第１の実施形態で説明したように、格納領域１３１は矩形の上面を持ち、その長辺１３２と光基板１２０の長辺１３２は略平行である。このため、光基板１２０の複数の電極８０と、それらに対向するパッケージ１３０の複数の電極８１との間の配線８２の長さは、いずれの配線においてもほぼ同一となる。
光導波路１２５が高速の光変調器である場合には、光導波路１２５を駆動するための高速の駆動信号が、複数の配線８２を介して外部の駆動回路から複数の電極８０に印加される。しかしながら、図６で説明した一般的な光モジュール９００のように、光基板９２０が格納領域９３１に対して大きく傾いて実装されると、電極９４０と電極９４１との間の距離（すなわち、配線９４２の長さ）が電極の位置によって大きく異なるものとなる。これは、光導波路９２５に印加される複数の駆動信号の間に、遅延量のばらつきとインダクタンスのばらつきとを生じさせる。このような、駆動信号の遅延量及びインダクタンスのばらつきは、光導波路９２５を伝搬する光信号の波形の劣化（すなわち、品質の低下）を招く恐れがある。発光素子１４０を高速の駆動電流によって直接変調する場合も、発光素子に接続された２本の配線８２の配線長の差により、光信号の波形が劣化する恐れがある。
しかし、本実施形態の光モジュール２００では、図３に示されるように、光基板１２０の長辺が格納領域１３１の長辺１３２と略平行となるように光基板１２０が配置される。このため、光基板１２０に搭載された光導波路１２５や発光素子１４０を駆動するために光基板１２０の複数の電極８０とパッケージ１３０の複数の電極８１との間を接続するそれぞれの配線８２の配線長を略同一とすることができる。その結果、光モジュール２００は、複数の配線８２の間の配線長の違いによる光導波路１２５の機能の低下、及び、送信光の品質の低下を抑制できるという効果を奏する。
光基板１２０の電極８０から発光素子１４０及び光導波路１２５までの配線長は、光基板１２０の実装される状態に依存せず固定である。このため、光基板１２０内の配線長はあらかじめ光基板１２０の設計の際に同一の値とすることができる。
なお、発光素子１４０は、光基板１２０とは異なる光基板に形成されてもよい。この場合、発光素子１４０と光基板１２０とは直接光学的に結合（バットジョイント）するように近接して配置されてもよい。また、レンズ１１０とレンズ１６０との間に配置される光部品は、光アイソレータ１５０に限定されない。レンズ１１０とレンズ１６０との間には、これらのレンズと光学的に結合可能な１個または複数の光部品が配置されてもよい。
（第３の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態の光モジュール３００の内部構成の例を示す平面図である。光モジュール３００は、受光素子１８０を搭載した受光モジュールである。光モジュール３００は、光モジュール１００及び２００とは異なり、光モジュール３００の外部から光を受信する。光モジュール３００は、光モジュール２００の発光素子１４０及び光アイソレータ１５０に代えて、受光素子１８０及び光フィルタ１９０を備える。光モジュール３００について、以下では光モジュール２００との相違点について主に説明する。
図４は、本発明の第３の実施形態の光モジュール３００の内部構成の例を示す平面図である。光モジュール３００は、受光素子１８０を搭載した受光モジュールである。光モジュール３００は、光モジュール１００及び２００とは異なり、光モジュール３００の外部から光を受信する。光モジュール３００は、光モジュール２００の発光素子１４０及び光アイソレータ１５０に代えて、受光素子１８０及び光フィルタ１９０を備える。光モジュール３００について、以下では光モジュール２００との相違点について主に説明する。
光ファイバ１７０から光モジュール３００に入力された光（受信光）は、レンズ１６０、光フィルタ１９０、レンズ１１０及び光導波路１２５を介して受光素子１８０に入力される。受光素子１８０は光基板１２０上に形成される。受光素子１８０は例えばフォトダイオードであり、光導波路１２５から入力された受信光を光電流に変換する。
光フィルタ１９０は、レンズ１１０を介して光導波路１２５と光学的に結合する光部品である。光フィルタ１９０は、受信光のスペクトルの一部のみを透過することで、受信に不要な波長帯域の光を除去する。受信光に含まれる不要な波長帯域の除去が不要な場合には、光フィルタ１９０は省略されてもよい。レンズ１１０が光ファイバ１７０と結合可能である場合には、レンズ１６０は省略されてもよい。
すなわち、受信光は光ファイバ１７０及びレンズ１１０のみを介して光導波路１２５へ入力されてもよい。本実施形態において、光導波路１２５の機能は、例えば光減衰器、光増幅器、波長可変光フィルタ、光変調器であるが、これらには限定されない。光導波路１２５は、入出力端子８３に接続された制御回路（不図示）によって制御される。
光モジュール１００及び２００と同様に、格納領域１３１は矩形の上面を持ち、その長辺１３２と光基板１２０の長辺１２３とは略平行である。また、格納領域１３１の長辺１３２とレンズ１１０の光軸１１１とは略平行である。従って、このような構成を備える光モジュール３００も、光モジュール１００及び２００と同様に、光導波路を備える光モジュールを小型化できる。
第２の実施形態の光モジュール２００と同様に、光モジュール３００において、光基板１２０は複数の電極８０を備えるとともにパッケージ１３０は複数の電極８１及び入出力端子８３を備える。受光素子１８０は、電極８０、配線８２、電極８１を介して光電流を光モジュール３００の外部へ出力する。
また、光モジュール３００では、光モジュール２００と同様に、光基板１２０の複数の電極８０と、それらに対向するパッケージ１３０の複数の電極８１との間の配線８２の距離は、いずれの配線においてもほぼ同一となる。その結果、光モジュール３００は、高速の受信光を受信する場合や光導波路１２５を高速で駆動する場合でも、複数の配線８２の間の配線長の違いに起因する、光電流の品質の低下を抑制できるという効果を奏する。
なお、受光素子１８０は、光基板１２０とは異なる光基板に形成されてもよい。この場合、受光素子１８０と光基板１２０とは直接光学的に結合するように近接して配置されてもよい。また、レンズ１１０とレンズ１６０との間に配置される光部品は、光フィルタ１９０に限定されない。レンズ１１０とレンズ１６０との間には、これらのレンズと光学的に結合可能な１個または複数の光部品が配置されてもよい。
（第４の実施形態）
図５は、本発明の第４の実施形態の光モジュール４００の内部構成の例を示す平面図である。光モジュール４００は、図３の光モジュール２００及び図４の光モジュール３００と比較して、発光素子１４０及び受光素子１８０を備えない。そして、光モジュール４００は、光基板１２０の短辺１２２の反対側の短辺１２４の側にレンズ４１０、レンズ４６０及び光ファイバ４７０を備える。光ファイバ４７０は、レンズ４６０と結合するシングルモード光ファイバである。光モジュール４００は、光ファイバ１７０から入力された光を、光導波路１２５において処理し、光ファイバ４７０へ出力する。
図５は、本発明の第４の実施形態の光モジュール４００の内部構成の例を示す平面図である。光モジュール４００は、図３の光モジュール２００及び図４の光モジュール３００と比較して、発光素子１４０及び受光素子１８０を備えない。そして、光モジュール４００は、光基板１２０の短辺１２２の反対側の短辺１２４の側にレンズ４１０、レンズ４６０及び光ファイバ４７０を備える。光ファイバ４７０は、レンズ４６０と結合するシングルモード光ファイバである。光モジュール４００は、光ファイバ１７０から入力された光を、光導波路１２５において処理し、光ファイバ４７０へ出力する。
光モジュール４００の外部から入力された光は、レンズ１６０及びレンズ１１０を透過した後に、光導波路１２５の一方の断面（すなわち、短辺１２２の断面）から光導波路１２５に入力される。そして、光導波路１２５の他方の断面（すなわち、短辺１２４の断面）から出力された光は、光モジュール４００の外部へ出力される。光導波路１２５の機能は、例えば光減衰器、光増幅器、波長可変光フィルタ、光変調器であるが、これらには限定されない。
図５において、光軸４１１はレンズ４１０の光軸を示す。レンズ４１０及び４６０の仕様は、それぞれ、レンズ１１０及び１６０の仕様と同一でもよい。レンズ１１０とレンズ１６０との間、及び、レンズ４１０とレンズ４６０との間はそれぞれ、コリメート光で結合される。レンズ１１０とレンズ１６０との間、及び、レンズ４１０とレンズ４６０との間には、必要に応じて、光フィルタ、光アイソレータ等の光部品が備えられてもよい。また、レンズ１１０及び４１０がそれぞれ光ファイバ１７０及び４７０と、他のレンズを介することなく結合可能である場合には、レンズ１６０及び４６０は省略されてもよい。
このような構成を備える光モジュール４００も、光モジュール１００、２００及び３００と同様に、格納領域１３１は矩形の上面を持ち、その長辺１３２と光基板１２０の長辺１２３とは略平行である。また、格納領域１３１の長辺１３２とレンズ１１０の光軸１１１とは略平行である。さらに、格納領域１３１の長辺１３２とレンズ４１０の光軸４１１とも略平行である。このため、光モジュール４００も、光導波路を備える光モジュールを小型化できる。
第２及び第３の実施形態の光モジュール２００及び３００と同様に、光モジュール４００において、光基板１２０は複数の電極８０を備えるとともにパッケージ１３０は複数の電極８１及び入出力端子８３を備える。電極８０は光基板１２０に形成された配線によって光導波路１２５に接続される。従って、光モジュール４００は、光モジュール２００及び３００と同様に、複数の配線８２の間の配線長の違いによる、光導波路１２５の機能の低下を抑制できるという効果を奏する。
なお、本発明の実施形態は以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限定されない。
（付記１）
第１の光軸を持つレンズと、
互いに直角をなす第１の辺及び第２の辺を含む矩形の外形を持つ光基板と、
前記光基板に形成され、前記光基板の前記第１の辺を含む断面において、前記第１の光軸と所定の角度をなす第２の光軸と光学的に結合する光導波路と、
矩形の上面を持つ格納領域を備え、前記レンズ及び前記光基板を格納するパッケージと、を備え、
前記レンズと前記光基板とが光学的に結合されるとともに、前記第２の辺及び前記第１の光軸がいずれも前記矩形の格納領域の一辺と略平行となるように配置された、
光モジュール。
第１の光軸を持つレンズと、
互いに直角をなす第１の辺及び第２の辺を含む矩形の外形を持つ光基板と、
前記光基板に形成され、前記光基板の前記第１の辺を含む断面において、前記第１の光軸と所定の角度をなす第２の光軸と光学的に結合する光導波路と、
矩形の上面を持つ格納領域を備え、前記レンズ及び前記光基板を格納するパッケージと、を備え、
前記レンズと前記光基板とが光学的に結合されるとともに、前記第２の辺及び前記第１の光軸がいずれも前記矩形の格納領域の一辺と略平行となるように配置された、
光モジュール。
（付記２）
前記第１の光軸と前記第２の光軸とは非零の角度をなす、付記１に記載された光モジュール。
前記第１の光軸と前記第２の光軸とは非零の角度をなす、付記１に記載された光モジュール。
（付記３）
前記第１の光軸と前記第２の光軸とは５度以上かつ３０度の角度をなす、付記１又は２に記載された光モジュール。
前記第１の光軸と前記第２の光軸とは５度以上かつ３０度の角度をなす、付記１又は２に記載された光モジュール。
（付記４）
前記レンズの開口率は０．５以上かつ１以下である、付記１乃至３のいずれか１項に記載された光モジュール。
前記レンズの開口率は０．５以上かつ１以下である、付記１乃至３のいずれか１項に記載された光モジュール。
（付記５）
前記矩形の格納領域の一辺と前記第２の辺とは５度以下の角度をなす、付記１乃至４のいずれか１項に記載された光モジュール。
前記矩形の格納領域の一辺と前記第２の辺とは５度以下の角度をなす、付記１乃至４のいずれか１項に記載された光モジュール。
（付記６）
前記矩形の格納領域の一辺と前記第１の光軸とは１０度以下の角度をなす、付記１乃至５のいずれか１項に記載された光モジュール。
前記矩形の格納領域の一辺と前記第１の光軸とは１０度以下の角度をなす、付記１乃至５のいずれか１項に記載された光モジュール。
（付記７）
前記レンズを介して前記光導波路と光学的に結合する光部品を備える、付記１乃至６のいずれか１項に記載された光モジュール。
前記レンズを介して前記光導波路と光学的に結合する光部品を備える、付記１乃至６のいずれか１項に記載された光モジュール。
（付記８）
前記光基板は前記光導波路と結合する光を生成する発光素子を含む、付記１乃至７のいずれか１項に記載された光モジュール。
前記光基板は前記光導波路と結合する光を生成する発光素子を含む、付記１乃至７のいずれか１項に記載された光モジュール。
（付記９）
前記光基板は前記光導波路を伝搬した光を光電流に変換する受光素子を含む、付記１乃至８のいずれか１項に記載された光モジュール。
前記光基板は前記光導波路を伝搬した光を光電流に変換する受光素子を含む、付記１乃至８のいずれか１項に記載された光モジュール。
（付記１０）
前記パッケージの外部から入力された光が前記光導波路の一方の断面から前記光導波路に入力され、
前記光導波路の他方の断面から出力された光が前記パッケージの外部へ出力される、付記１乃至９のいずれか１項に記載された光モジュール。
前記パッケージの外部から入力された光が前記光導波路の一方の断面から前記光導波路に入力され、
前記光導波路の他方の断面から出力された光が前記パッケージの外部へ出力される、付記１乃至９のいずれか１項に記載された光モジュール。
（付記１１）
前記光基板は前記光導波路を駆動する複数の第１の電極を備え、
前記パッケージは前記パッケージの外部と電気的に接続された複数の第２の電極を備え、
前記複数の第１の電極のそれぞれと前記複数の第２の電極のそれぞれとの間が、略同一の配線長の導体で接続された、付記１乃至１０のいずれか１項に記載された光モジュール。
前記光基板は前記光導波路を駆動する複数の第１の電極を備え、
前記パッケージは前記パッケージの外部と電気的に接続された複数の第２の電極を備え、
前記複数の第１の電極のそれぞれと前記複数の第２の電極のそれぞれとの間が、略同一の配線長の導体で接続された、付記１乃至１０のいずれか１項に記載された光モジュール。
（付記１２）
第１の光軸を持つレンズと、互いに直角をなす第１の辺及び第２の辺を含む矩形の外形を持つ光基板と、を矩形の上面を持つ格納領域を備えるパッケージに格納する、光モジュールの製造方法であって、
前記光基板を、前記第１の辺を含む断面において、前記第１の光軸と所定の角度をなす第２の光軸と光学的に結合する光導波路を備えるように形成し、
前記レンズと前記光基板とを光学的に結合し、
前記第２の辺及び前記第１の光軸が、いずれも前記矩形の格納領域の一辺と略平行となるように前記光基板を配置する、
光モジュールの製造方法。
第１の光軸を持つレンズと、互いに直角をなす第１の辺及び第２の辺を含む矩形の外形を持つ光基板と、を矩形の上面を持つ格納領域を備えるパッケージに格納する、光モジュールの製造方法であって、
前記光基板を、前記第１の辺を含む断面において、前記第１の光軸と所定の角度をなす第２の光軸と光学的に結合する光導波路を備えるように形成し、
前記レンズと前記光基板とを光学的に結合し、
前記第２の辺及び前記第１の光軸が、いずれも前記矩形の格納領域の一辺と略平行となるように前記光基板を配置する、
光モジュールの製造方法。
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記の実施形態に限定されない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
また、それぞれの実施形態に記載された構成は、必ずしも互いに排他的なものではない。本発明の作用及び効果は、上述の実施形態の全部又は一部を組み合わせた構成によって実現されてもよい。
８０、８１、９４０、９４１ 電極
８２、９４２ 配線
８３ 入出力端子
１００、２００、３００、４００、９００ 光モジュール
１１０、１６０、４１０、４６０、９１０ レンズ
１１１、４１１、９１１ 光軸
１２０、９２０ 光基板
１２１ 光軸
１２２、１２４、９２２ 短辺
１２３、１３２、９２３、９３２ 長辺
１２５、９２５ 光導波路
１３０、９３０ パッケージ
１３１、９３１ 格納領域
１３３、１３４ 台座
１４０ 発光素子
１５０ 光アイソレータ
１７０、４７０ 光ファイバ
１８０ 受光素子
１９０ 光フィルタ
９００ 光モジュール
８２、９４２ 配線
８３ 入出力端子
１００、２００、３００、４００、９００ 光モジュール
１１０、１６０、４１０、４６０、９１０ レンズ
１１１、４１１、９１１ 光軸
１２０、９２０ 光基板
１２１ 光軸
１２２、１２４、９２２ 短辺
１２３、１３２、９２３、９３２ 長辺
１２５、９２５ 光導波路
１３０、９３０ パッケージ
１３１、９３１ 格納領域
１３３、１３４ 台座
１４０ 発光素子
１５０ 光アイソレータ
１７０、４７０ 光ファイバ
１８０ 受光素子
１９０ 光フィルタ
９００ 光モジュール
Claims (12)
- 第１の光軸を持つレンズと、
互いに直角をなす第１の辺及び第２の辺を含む矩形の外形を持つ光基板と、
前記光基板に形成され、前記光基板の前記第１の辺を含む断面において、前記第１の光軸と所定の角度をなす第２の光軸と光学的に結合する光導波路と、
矩形の上面を持つ格納領域を備え、前記レンズ及び前記光基板を格納するパッケージと、を備え、
前記レンズと前記光基板とが光学的に結合されるとともに、前記第２の辺及び前記第１の光軸がいずれも前記矩形の格納領域の一辺と略平行となるように配置された、
光モジュール。 - 前記第１の光軸と前記第２の光軸とは非零の角度をなす、請求項１に記載された光モジュール。
- 前記第１の光軸と前記第２の光軸とは５度以上かつ３０度の角度をなす、請求項１又は２に記載された光モジュール。
- 前記レンズの開口率は０．５以上かつ１以下である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載された光モジュール。
- 前記矩形の格納領域の一辺と前記第２の辺とは５度以下の角度をなす、請求項１乃至４のいずれか１項に記載された光モジュール。
- 前記矩形の格納領域の一辺と前記第１の光軸とは１０度以下の角度をなす、請求項１乃至５のいずれか１項に記載された光モジュール。
- 前記レンズを介して前記光導波路と光学的に結合する光部品を備える、請求項１乃至６のいずれか１項に記載された光モジュール。
- 前記光基板は前記光導波路と結合する光を生成する発光素子を含む、請求項１乃至７のいずれか１項に記載された光モジュール。
- 前記光基板は前記光導波路を伝搬した光を光電流に変換する受光素子を含む、請求項１乃至８のいずれか１項に記載された光モジュール。
- 前記パッケージの外部から入力された光が前記光導波路の一方の断面から前記光導波路に入力され、
前記光導波路の他方の断面から出力された光が前記パッケージの外部へ出力される、請求項１乃至９のいずれか１項に記載された光モジュール。 - 前記光基板は前記光導波路を駆動する複数の第１の電極を備え、
前記パッケージは前記パッケージの外部と電気的に接続された複数の第２の電極を備え、
前記複数の第１の電極のそれぞれと前記複数の第２の電極のそれぞれとの間が、略同一の配線長の導体で接続された、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載された光モジュール。 - 第１の光軸を持つレンズと、互いに直角をなす第１の辺及び第２の辺を含む矩形の外形を含む光基板と、を矩形の上面を持つ格納領域を備えるパッケージに格納する、光モジュールの製造方法であって、
前記光基板を、前記第１の辺を含む断面において、前記第１の光軸と所定の角度をなす第２の光軸と光学的に結合する光導波路を備えるように形成し、
前記レンズと前記光基板とを光学的に結合し、
前記第２の辺及び前記第１の光軸が、いずれも前記矩形の格納領域の一辺と略平行となるように前記光基板を配置する、
光モジュールの製造方法。
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Applications Claiming Priority (1)
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2021
- 2021-09-24 JP JP2023549260A patent/JPWO2023047536A1/ja active Pending
- 2021-09-24 WO PCT/JP2021/035096 patent/WO2023047536A1/ja active Application Filing
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| Publication number | Publication date |
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