WO2024048686A1 - 光導波路パッケージ - Google Patents

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WO2024048686A1
WO2024048686A1 PCT/JP2023/031635 JP2023031635W WO2024048686A1 WO 2024048686 A1 WO2024048686 A1 WO 2024048686A1 JP 2023031635 W JP2023031635 W JP 2023031635W WO 2024048686 A1 WO2024048686 A1 WO 2024048686A1
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WO
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refractive index
cladding
core
optical waveguide
side wall
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PCT/JP2023/031635
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English (en)
French (fr)
Inventor
翔吾 松永
祥哲 板倉
Original Assignee
京セラ株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements

Definitions

  • the present disclosure relates to an optical waveguide package.
  • An optical waveguide package includes a substrate having a first surface, a cladding located on the first surface, a second surface opposite to the first surface, and a cladding located on the opposite side of the second surface.
  • a cladding having a third surface located in the cladding and having an element mounting area opened to the third surface; an entrance surface located in the cladding and facing the element mounting area; and an exit surface exposed from an end surface of the cladding.
  • a side wall that at least partially surrounds the element mounting area on the substrate, and the side wall is made of a plurality of materials having different elastic modulus from each other.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a light emitting device including an optical waveguide package according to an embodiment of the present disclosure.
  • 2 is a plan view of the light emitting device shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along section line IIIA-IIIA in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along the section line IIIB-IIIB in FIG. 2.
  • FIG. 2 is a partial perspective view showing an optical waveguide layer of the optical waveguide package shown in FIG. 1.
  • FIG. FIG. 7 is a plan view showing a light emitting device according to another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a plan view showing a light emitting device according to still another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a plan view showing a light emitting device according to still another embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a plan view showing a light emitting device according to still another embodiment of the present disclosure.
  • 9 is a sectional view taken along the section line IX-IX in FIG. 8.
  • FIG. 7 is a plan view showing a light emitting device according to still another embodiment of the present disclosure.
  • Patent Document 1 discloses that an optical waveguide is formed on a substrate, a groove is provided in a direction across the optical waveguide, a light-shielding film is provided on the inner wall of the groove, and the radiation mode generated within the optical waveguide element is a cladding mode light emission.
  • a configuration is disclosed that prevents leakage into an optical fiber facing the element.
  • Patent Document 2 discloses a configuration in which one end of the core and a gap in which an optical element is located are hermetically sealed by joining a cap to obtain gas barrier properties.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing a light emitting device including an optical waveguide package according to an embodiment of the present disclosure.
  • 2 is a plan view of the light emitting device shown in FIG. 1
  • FIG. 3A is a sectional view taken from section line IIIA-IIIA in FIG. 2
  • FIG. 3B is a sectional view taken from section line IIIB-IIIB in FIG. FIG.
  • the materials forming the side walls will be described as having different elastic modulus and light refractive index.
  • the optical waveguide package 2 of this embodiment includes a substrate 9 having a first surface 8, a cladding 12 located on the first surface 8, a second surface 10 opposite to the first surface 8, and a second surface 10 opposite to the first surface 8. a cladding 12 having a third surface 11 located on the opposite side of the cladding 10 and an element mounting area 3 opening to the third surface 11; A core 5 having an output surface 15 exposed from an end surface 14 of the cladding 12; and a side wall 16a that at least partially surrounds the element mounting area 3 on the substrate 9 and is made of a plurality of materials M1 and M2 having different elastic coefficients. , is provided.
  • the core 5 and the cladding 12 constitute an optical waveguide layer 19.
  • the substrate 9 is made of a rectangular plate-like body when viewed from above.
  • the light emitting device 1 includes the aforementioned optical waveguide package 2, a light emitting element 4 located within the element mounting area 3, a lens 6 located on the optical path of light emitted from the core 5, and covering the element mounting area 3.
  • it includes a box-shaped lid 7 with one side open.
  • the lid body 7 is not limited to a box shape, and may be, for example, a plate shape, and can adopt a different shape as appropriate.
  • FIG. 4 is a partial perspective view showing the optical waveguide layer of the optical waveguide package shown in FIG. 1.
  • the optical waveguide layer 19 may be made of, for example, glass such as quartz, resin, or the like.
  • the materials constituting the optical waveguide layer 19 may be either glass or resin, and one of the core 5 and the cladding 12 may be glass and the other resin.
  • the core 5 and the cladding 12 have different refractive indexes, and the core 5 has a higher refractive index than the cladding 12. Using this difference in refractive index, the light is totally reflected at the interface between the core 5 and the cladding 12. In other words, by making an optical waveguide using a material with a high refractive index and surrounding it with a material with a low refractive index, light can be confined within the core 5 having a high refractive index.
  • the light emitting device 1 includes: a first electrode 20 located within the element mounting area 3 and on which the light emitting element 4 is mounted; a second electrode 21 connected to the first electrode 20 and extending outward from the element mounting area 3; Furthermore, it is equipped with.
  • the lens 6 is located on the optical path of the light emitted from the core 5, and may collimate or condense the light emitted from the core 5.
  • the lens 6 may be, for example, a plano-convex lens having a flat entrance surface and a convex exit surface.
  • the substrate 9 may be, for example, an organic wiring board whose dielectric layer is made of an organic material.
  • the organic wiring board include a printed wiring board, a build-up wiring board, and a flexible wiring board.
  • the organic material used for the organic wiring board include epoxy resin, polyimide resin, polyester resin, acrylic resin, phenol resin, and fluororesin.
  • the substrate 9 may be a ceramic wiring board whose dielectric layer is made of a ceramic material.
  • ceramic materials used in the ceramic wiring board include aluminum oxide sintered bodies, mullite sintered bodies, silicon carbide sintered bodies, aluminum nitride sintered bodies, and glass ceramic sintered bodies.
  • the material of the substrate 9 may be silicon, silicon dioxide, or silicon oxynitride (SiON), which is also called silicon oxynitride.
  • the light emitting element 4 includes a light emitting element 4R that emits red light R, a light emitting element 4G that emits green light G, and a light emitting element 4B that emits blue light B.
  • These light emitting elements 4R, 4G, and 4B may be, for example, light emitting diodes (LEDs) or laser diodes (LDs).
  • LEDs light emitting diodes
  • LDs laser diodes
  • Each of the light emitting elements 4R, 4G, and 4B is arranged such that the emitting end of each color of light faces the incident surface 13R, 13G, and 13B exposed toward the element mounting area 3 of the core 5.
  • the core 5 includes a plurality of dividing paths 41R, 41G, and 41B having incident surfaces 13R, 13G, and 13B, a combining section 17 where the plurality of dividing paths 41R, 41G, and 41B meet, and a combining section 17 and an output surface 15. It may also have an integrated path 18 extending between the two.
  • Each light emitting element 4R, 4G, 4B is arranged so that each optical axis of each light emitting element 4R, 4G, 4B coincides with the center of the incident end surface 4a, 4b, 4c of the optical axis dividing path 41a, 41b, 41c. It is positioned within the mounting area 3.
  • the element mounting area 3 may be a recess or a through hole opening in the third surface 11 of the cladding 12.
  • the element mounting area 3 is a through hole that penetrates from the third surface 11 to the second surface 10 of the cladding 12.
  • a bonding material 22 is positioned annularly on the third surface 11 of the cladding 12 so as to surround the opening of the element mounting area 3. 11.
  • the inside of the element mounting area 3 is hermetically sealed with a lid 7, and the light emitting element 4 is protected.
  • the lid body 7 is made of, for example, a glass material such as quartz, borosilicate, or sapphire.
  • the material for the bonding material may be any material that can bond the cladding 12 and the lid 7 together and hermetically seal them, such as Au-Sn-based or Sn-Ag-Cu-based solder, or metals such as Ag or Cu. Nanoparticle paste, glass paste, or the like can be used.
  • the core 5 of this embodiment may be made of silicon oxynitride (SiON), also called silicon oxynitride, and the cladding 12 may be made of silicon oxide (SiO 2 ).
  • SiON silicon oxynitride
  • SiO 2 silicon oxide
  • the plurality of materials M1, M2, ..., M m-1 , M m having different elastic coefficients E are a first refractive index material M1 having a first refractive index n1 and a second refractive index material M1 having a first refractive index n1, and a second refractive index material M1 having a first refractive index n1. a second refractive index material M2 having a index n2.
  • the shape restoring force of the cladding 12 deformed by the pressing force applied to the remaining structure excluding the lid 7 due to joining of the lid 7, etc. Since the shape retention force of the core 5 becomes dominant, deformation of the core 5 from the designed shape can be reduced and a predetermined shape can be reliably achieved. Furthermore, when the elastic modulus of the core 5 is smaller than the elastic modulus of the cladding 12, the cladding 12 deforms less due to the action of external force, so that less deformation is transmitted from the cladding 12 to the core 5. By reducing the deformation of the core 5, it is possible to reduce the decrease in optical transmission efficiency. By constructing the side wall 16a with a plurality of materials M1 and M2 having different elastic modulus from each other in this manner, resistance to stress caused by thermal deformation or the like can be improved, for example.
  • the first refractive index material M1 is located in the same height range as the entrance surface 13 of the core 5 in the direction perpendicular to the first surface 8. That is, the first refractive index material M1 is located at the center of the rear side wall 16a of the element mounting area 3. As a result, a small amount of unnecessary light emitted from the light emitting element 4 in the direction opposite to the incident surface of the core 5 can be emitted to the outside from the element mounting area 3 through the first refractive index material M1. It is possible to prevent the light from being reflected on the inner surface of the side wall 16a and entering into the core 5 from the entrance surface 13. In this case, in order to emit such unnecessary light from the element mounting area 3 to the outside, the first refractive index material M1 may be positioned from the inner surface to the outer surface of the side wall 16a.
  • the side wall 16a is made of a plurality of materials with different elastic modulus, even if a pressing force is applied from the lid 7 to the side wall 16a when joining the lid 7 onto the side wall 16a, the pressing force has a high elastic modulus. It is distributed over the entire side wall 16a along the material, and the pressing force from the dispersed material with a high elastic modulus is absorbed by the material with a low elastic modulus, thereby reducing deformation of the portion defining the element mounting area 3. can.
  • the decrease in the amount of incident light can be reduced, and the decrease in light propagation efficiency can be reduced.
  • the side wall 16a can be easily manufactured.
  • the above-mentioned side wall 16a partially surrounds the element mounting area 3 and has a C-shaped configuration at least in plan view, so that the side wall 16a is a region where the dividing paths 41R, 41G, and 41B of the core 5 are arranged. Therefore, both ends of the side wall 16a in the circumferential direction are located closer to the end surface 14 than the incident surface 13 of the core 5, and the first refractive index material M1 of the side wall 16a passes through. It is possible to prevent unnecessary light from entering the core 5 from the entrance surface 13 of the core 5. Further, when forming the side wall 16a, there is less influence of pressure on the dividing paths 41R, 41G, 41B, and the formation of the side wall 16a can be facilitated. Furthermore, since the first refractive index material M1 is separated from the core 5, unnecessary light that has passed through the first refractive index material M1 is difficult to enter the core 5 not only from the incident surface 13 but also from the side. can do.
  • FIG. 5 is a plan view showing a light emitting device according to another embodiment of the present disclosure. Note that the same reference numerals are given to parts corresponding to those in the above-described embodiment.
  • the sidewall 16b is formed in a closed loop shape in plan view, and the sidewall 16b is provided around the entire circumference of the element mounting area 3.
  • the material of the side wall 16b is the same as that of the side wall 16a described above. With this configuration, the side wall 16b is also interposed between the dividing paths 41R, 41G, and 41B of the core 5, and the effect on the dividing paths 41R, 41G, and 41B, such as the pressing force when the lid body 7 is joined, is alleviated. can do.
  • FIG. 6 is a plan view showing a light emitting device according to still another embodiment of the present disclosure. Note that the same reference numerals are given to parts corresponding to those in the above-described embodiment.
  • the optical waveguide package 2c of the present embodiment is formed roughly in a closed loop shape in a plan view, and includes regions on both sides of the side wall 16c in the short side direction parallel to the direction in which the light emitting elements 4R, 4G, and 4B are arranged, and In one region on the side facing the incident surfaces 13R, 13G, and 13B in the side direction, the side walls 16c are formed at a plurality of intervals ⁇ L in the extending direction.
  • FIG. 7 is a plan view showing a light emitting device according to still another embodiment of the present disclosure. Note that the same reference numerals are given to parts corresponding to those in the above-described embodiment.
  • the optical waveguide package 2d of this embodiment has a side wall 16c formed roughly in a closed loop shape when viewed from above.
  • the side wall 16c has a side wall 16c extending in the long side direction in an area on both sides in the short side direction parallel to the direction in which the light emitting elements 4R, 4G, and 4B are lined up and in one area on the side opposite to the incident surfaces 13R, 13G, and 13B in the long side direction.
  • a plurality of gaps 30 are formed in parallel.
  • FIG. 8 is a plan view showing a light emitting device according to still another embodiment of the present disclosure
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the section line IX-IX in FIG. 8. Note that the same reference numerals are given to parts corresponding to those in the above-described embodiment.
  • the optical waveguide package 2e of this embodiment has a side wall 16e formed in a closed loop shape when viewed from above.
  • the side wall 16e is located on the third surface 11 of the cladding 12 so as to surround the opening of the element mounting area 3.
  • the thickness T of this side wall 16e is set, for example, to 0.1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the side wall 16e may be bonded to the third surface 11 using a bonding material, for example.
  • the bonding material for example, Au--Sn based solder, Sn--Ag--Cu based solder, metallic nanoparticle paste such as Ag or Cu, or glass paste can be used.
  • Au--Sn based solder for example, Au--Sn based solder, Sn--Ag--Cu based solder, metallic nanoparticle paste such as Ag or Cu, or glass paste.
  • FIG. 10 is a plan view showing a light emitting device according to still another embodiment of the present disclosure.
  • the core 5 may be composed of three independent cores 5R, 5G, and 5B. Similar to the above embodiment, the incident surfaces 13R, 13G, 13B of the three cores 5R, 5G, 5B are connected to the center of the three incident surfaces 13R, 13G, 13B and the light of each light emitting element 4R, 4G, 4B.
  • the light emitting elements 4R, 4G, and 4B are spaced apart from each other so that their axes coincide with each other.
  • the output surfaces 15R, 15G, and 15B of the three cores 5R, 5G, and 5B are located close to each other, and the output light from the output surfaces 15R, 15G, and 15B of each core 5R, 5G, and 5B is transmitted through, for example, one lens. 6 may be emitted in parallel. Even if the three cores 5R, 5G, 5B are grouped together in close proximity between the entrance surfaces 13R, 13G, 13B and the exit surfaces 15R, 15G, 15B and extend in parallel to the exit surfaces 15R, 15G, 15B. good. In this case, images formed by the light emitted from the three emission surfaces 15R, 15G, and 15B may be combined by, for example, an external device.
  • the light emitting element 4 is not limited to a light emitting diode, and may be, for example, an LD (Laser Diode) or a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser).
  • LD Laser Diode
  • VCSEL Vertical Cavity Surface Emitting Laser
  • the side wall 16a to 16e may be made of three or more types of materials M1, M2, . . . , Mm ⁇ 1 , Mm (m is a positive integer) having different elastic moduli.
  • optical waveguide package it is possible to provide an optical waveguide package in which a decrease in optical coupling efficiency between a light emitting element and a waveguide is reduced.
  • the present disclosure can be implemented in the following configurations (1) to (6).
  • a substrate having a first surface; A cladding located on the first surface, having a second surface opposite to the first surface, and a third surface located on the opposite side of the second surface, and opening to the third surface.
  • a cladding having an element mounting area; a core located within the cladding and having an entrance surface facing the element mounting area and an exit surface exposed from an end surface of the cladding; a side wall surrounding the element mounting area on the substrate, In the optical waveguide package, the side wall is made of a plurality of materials having different elastic coefficients.
  • the plurality of materials having mutually different elastic coefficients include materials having the same refractive index difference as the refractive index difference between the core and the cladding,
  • the plurality of materials having mutually different elastic coefficients include a first refractive index material having a first refractive index and a second refractive index material having a second refractive index lower than the first refractive index,
  • the side wall includes a first material made of the same material as the core; and a second material disposed to sandwich the first material and made of the same material as the cladding;
  • the side wall includes a first material made of the same material as the core, and a second material disposed to sandwich the first material and made of the same material as the cladding,
  • the optical waveguide package according to any one of (1) to (4) above, wherein the first material has a lower elastic modulus than the second material.

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Abstract

第１面（８）を有する基板（９）と、第１面上に位置するクラッド（１２）であって、第１面に対向する第２面（１０）と、第２面の反対側に位置する第３面（１１）とを有し、第３面に開口する素子搭載領域（３）を有するクラッドと、クラッド内に位置し、素子搭載領域に臨む入射面（１３）およびクラッドの端面から露出する出射面（１５）を有するコア（５）と、基板上で素子搭載領域を外囲する側壁（１６ａ）と、を備える。側壁は、互いに弾性係数が異なる複数の材料から成る側壁、を備える。

Description

光導波路パッケージ
　本開示は、光導波路パッケージに関する。
特開平１０－０５４９１７号公報 特開２００７－３２８２０１号公報
　本開示に係る光導波路パッケージは、第１面を有する基板と、前記第１面上に位置するクラッドであって、前記第１面に対向する第２面と、前記第２面の反対側に位置する第３面とを有し、前記第３面に開口する素子搭載領域を有するクラッドと、前記クラッド内に位置し、前記素子搭載領域に臨む入射面および前記クラッドの端面から露出する出射面を有するコアと、前記基板上で前記素子搭載領域を少なくとも部分的に外囲する側壁と、を備え、前記側壁は、互いに弾性係数が異なる複数の材料から成る。
　本開示の目的、特色、及び利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。
本開示の一実施形態の光導波路パッケージを備えた発光装置を示す分解斜視図である。 図１に示される発光装置の平面図である。 図２の切断面線ＩＩＩＡ－ＩＩＩＡから見た断面図である。 図２の切断面線ＩＩＩＢ－ＩＩＩＢから見た断面図である。 図１に示される光導波路パーケージの光導波層を示す一部の斜視図である。 本開示の他の実施形態の発光装置を示す平面図である。 本開示のさらに他の実施形態の発光装置を示す平面図である。 本開示のさらに他の実施形態の発光装置を示す平面図である。 本開示のさらに他の実施形態の発光装置を示す平面図である。 図８の切断面線ＩＸ－ＩＸから見た断面図である。 本開示のさらに他の実施形態の発光装置を示す平面図である。
　従来技術の光導波路パッケージは、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１には、基板上に光導波路が形成され、光導波路を横切る方向に溝を設け、溝の内壁に遮光性の膜を設け、光導波路素子内で発生する放射モードがクラッドモードの発光素子と対向する光ファイバへの漏れ込みを防止する構成が開示されている。
　他の従来技術の光導波路パッケージは、例えば特許文献２に記載されている。特許文献２には、コアの一端および光素子が位置する空隙をキャップを接合して気密に封止し、ガスバリア性を得るようにした構成が開示されている。
　上記の特許文献１，２の従来技術では、素子搭載領域に蓋体が接合されているので、蓋体接合時の応力によって搭載領域が変形し、発光素子と導波路との光結合効率が低下してしまう。したがって、従来から発光素子と導波路との光結合効率の低下を低減することができる光導波路パッケージが求められる。
　図１は、本開示の一実施形態の光導波路パッケージを備えた発光装置を示す分解斜視図である。図２は、図１に示される発光装置の平面図であり、図３Ａは図２の切断面線ＩＩＩＡ－ＩＩＩＡから見た断面図であり、図３Ｂは図２の切断面線ＩＩＩＢ－ＩＩＩＢから見た断面図である。以下の実施形態では、側壁を構成する材料について、弾性係数と光の屈折率が異なるものとして説明する。
　本実施形態の光導波路パッケージ２は、第１面８を有する基板９と、第１面８上に位置するクラッド１２であって、第１面８に対向する第２面１０と、第２面１０の反対側に位置する第３面１１とを有し、第３面１１に開口する素子搭載領域３を有するクラッド１２と、クラッド１２内に位置し、素子搭載領域３に臨む入射面１３およびクラッド１２の端面１４から露出する出射面１５を有するコア５と、基板９上で素子搭載領域３を少なくとも部分的に外囲し、互いに弾性係数が異なる複数の材料Ｍ１，Ｍ２から成る側壁１６ａと、を備える。コア５とクラッド１２とは、光導波層１９を構成する。基板９は、平面視において、矩形の板状体からなる。
　発光装置１は、前述の光導波路パッケージ２と、素子搭載領域３内に位置する発光素子４と、コア５から出射される光の光路上に位置するレンズ６と、素子搭載領域３を覆う、例えば一面が開口した箱状の蓋体７とを含む。蓋体７は、箱状に限るものではなく、例えば板状であってもよく、適宜異なる形状を採用することができる。
　図４は、図１に示される光導波路パッケージの光導波層を示す一部の斜視図である。光導波層１９は、例えば、石英などのガラス、樹脂等であってもよい。光導波層１９を構成する材料としては、いずれもガラスあるいは樹脂であってもよく、コア５およびクラッド１２のうち、一方がガラスで一方が樹脂であってもよい。コア５およびクラッド１２の屈折率が異なっており、コア５はクラッド１２よりも屈折率が高い。この屈折率の違いを利用して、光をコア５とクラッド１２との界面で全反射をさせる。つまり、屈折率の高い材料で光導波路を作り、周りを屈折率の低い材料で囲んでおくと、光を屈折率の高いコア５内に閉じ込めことができる。
　発光装置１は、素子搭載領域３内に位置し、発光素子４が搭載される第１電極２０と、第１電極２０に接続され、素子搭載領域３から外方に延びる第２電極２１と、をさらに備える。レンズ６は、コア５から出射される光の光路上に位置し、コア５から出射される光を平行化してもよく、あるいは集光してもよい。レンズ６は、例えば入射面が平面に形成され、出射面が凸面の平凸レンズであってもよい。
　基板９は、例えば誘電体層が有機材料から成る有機配線基板であってもよい。有機配線基板は、例えば、プリント配線基板、ビルドアップ配線基板、フレキシブル配線基板等である。有機配線基板に用いられる有機材料としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。
　基板９は、誘電体層がセラミック材料から成るセラミック配線基板であってもよい。セラミック配線基板で用いられるセラミック材料としては、例えば、酸化アルミニウム質焼結体、ムライト質焼結体、炭化ケイ素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、ガラスセラミック焼結体等が挙げられる。また、基板９の材料は、シリコンや、二酸化ケイ素、シリコンオキシナイトライドとも称される酸窒化珪素（ＳｉＯＮ）であってもよい。
　発光素子４は、赤色光Ｒを放出する発光素子４Ｒと、緑色光Ｇを放出する発光素子４Ｇと、青色光Ｂを放出する発光素子４Ｂとを含む。これらの発光素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂは、例えば発光ダイオード（Light Emitting Diode；ＬＥＤ）やレーザーダイオード（Laser Diode；ＬＤ）であってもよい。各発光素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂは、各色の光の出射端がコア５の素子搭載領域３に臨んで露出する入射面１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂに対向するように配置される。コア５は、入射面１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂを有する複数の分割路４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂと、複数の分割路４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂが会合する合波部１７と、合波部１７および出射面１５間にわたって延びる統合路１８とを有していてもよい。各発光素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの各光軸が、光軸の分割路４１ａ，４１ｂ，４１ｃの入射端面４ａ，４ｂ，４ｃの中心に一致するように、各発光素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂは素子搭載領域３内に位置決めされている。
　素子搭載領域３は、クラッド１２の第３面１１に開口する凹部または貫通孔であってよい。本実施形態では、素子搭載領域３は、クラッド１２の第３面１１から第２面１０まで貫通する貫通孔である。平面視において、クラッド１２の第３面１１には、接合材２２が、素子搭載領域３の開口を取り囲むように環状に位置しており、接合材２２によって蓋体７がクラッド１２の第３面１１に接合される。素子搭載領域３内は、蓋体７によって気密に封止され、発光素子４が保護される。
　蓋体７は、例えば、石英、ホウ珪酸、サファイア等のガラス材料で構成される。接合材の材料は、クラッド１２と蓋体７とを接合し、気密封止可能な材料であればよく、例えば、Ａｕ－Ｓｎ系、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ系のはんだ、ＡｇまたはＣｕなどの金属系ナノ粒子ペースト、あるいはガラスペーストなどを用いることができる。
　本実施形態のコア５は、シリコンオキシナイトライドとも称される酸窒化珪素（ＳｉＯＮ）からなり、クラッド１２は、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）から成っていてもよい。
　互いに弾性係数が異なる複数の材料Ｍ１，Ｍ２，…，Ｍｍ－１，Ｍｍ（ｍは、正の整数）は、コア５（屈折率ｎ１１）およびクラッド１２（屈折率ｎ１２）の屈折率差Δｎ１（＝ｎ１１－ｎ１２）と同じ屈折率差Δｎ２（＝Δｎ１）を有する材料を含む。互いに弾性係数Ｅが異なる複数の材料Ｍ１，Ｍ２，…，Ｍｍ－１，Ｍｍは、第１屈折率ｎ１を有する第１屈折率材料Ｍ１と、第１屈折率ｎ１よりも低い第２屈折率ｎ２を有する第２屈折率材料Ｍ２とを含む。
　コア５の弾性係数がクラッド１２の弾性係数よりも大きい場合、蓋体７の接合などによる蓋体７を除く残余の構成への押圧力の作用によって変形したクラッド１２の形状復元力よりも、コア５の形状保持力が優勢となるため、設計形状からのコア５の変形を低減して、所定の形状を確実に実現することができる。また、コア５の弾性係数がクラッド１２の弾性係数よりも小さい場合、外力の作用によるクラッド１２の変形が少なく、これによってクラッド１２からコア５に伝わる変形も少なくて済む。コア５の変形が少ないことによって、光伝送効率の低下を低減することができる。このように側壁１６ａを互いに弾性係数が異なる複数の材料Ｍ１，Ｍ２によって構成することによって、例えば熱変形等による応力に対する耐性を向上することができる。
　互いに弾性係数が異なる複数の材料をコア５およびクラッド１２の屈折率差Δｎ１と同じ屈折率差Δｎ２を有する材料を用いることによって、素子搭載領域３内の反射光などの不要な光を素子搭載領域３から外部へ放出し、不要な光がコア５に入射してしまうことを防止することができる。
　第１屈折率材料Ｍ１は、第１面８に垂直な方向にコア５の入射面１３と同一の高さ範囲に位置している。すなわち第１屈折率材料Ｍ１が素子搭載領域３の後方の側壁１６ａの中心に位置している。これによって、発光素子４からコア５の入射面とは反対方向へわずかながら出射される不要な光を、第１屈折率材料Ｍ１を通して素子搭載領域３から外部へ放出することができるため、不要な光が側壁１６ａの内面等で反射して、入射面１３からコア５内へ入射してしまうことを防止することができる。この場合、このような不要光を素子搭載領域３から外部へ放出するために、第１屈折率材料Ｍ１が側壁１６ａの内面から外面に至るように位置してもよい。
　側壁１６ａが互いに弾性係数が異なる複数の材料から成るので、蓋体７を側壁１６ａ上に接合する際に蓋体７から側壁１６ａに押圧力が作用しても、その押圧力が弾性係数の高い材料を伝って側壁１６ａ全体に分散されるとともに、分散された弾性係数の高い材料からの押圧力が弾性係数の低い材料によって吸収され、素子搭載領域３を規定する部位の変形を低減することができる。これによって基板９の変形を低減し、入射面１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂに対する各発光素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの変位を低減し、各発光素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂから各入射面１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂへの光の入射光量の低下が低減され、光伝播効率の低下を低減することができる。
　また、側壁１６ａを構成する互いに弾性係数の異なる材料のうちの少なくとも一つをコア５およびクラッド１２と同じ材料によって形成することによって、側壁１６ａを容易に製造することができる。
　前述の側壁１６ａは、素子搭載領域３を部分的に外囲する、少なくとも平面視においてＣ字状の構成とすることによって、側壁１６ａをコア５の分割路４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂが配置される領域を避けて形成することができるので、コア５の入射面１３よりも端面１４側に側壁１６ａの周方向両端部が位置することになり、側壁１６ａの第１屈折率材料Ｍ１内を通ってきた不要な光がコア５の入射面１３からコア５内に混入することを防止することができる。また、側壁１６ａの形成時に分割路４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂへの加圧などの影響が少なくて済み、側壁１６ａの形成を容易化することができる。また、第１屈折率材料Ｍ１がコア５から離隔しているので、第１屈折率材料Ｍ１内を通ってきた不要な光が入射面１３だけでなく側方からもコア５内に混入し難くすることができる。
　図５は、本開示の他の実施形態の発光装置を示す平面図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符号を付す。本実施形態の光導波路パッケージ２ｂは、側壁１６ｂが、平面視において、閉ループ状に形成され、素子搭載領域３の全周に側壁１６ｂが設けられる。側壁１６ｂの素材は、前述の側壁１６ａと同一である。このような構成によって、コア５の各分割路４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂ間にも側壁１６ｂが介在され、蓋体７の接合時の押圧力などの各分割路４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂへの作用を緩和することができる。
　図６は、本開示のさらに他の実施形態の発光装置を示す平面図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符号を付す。本実施形態の光導波路パッケージ２ｃは、平面視において大略的には閉ループ状に形成され、側壁１６ｃの、各発光素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂが並ぶ方向に平行な短辺方向の両側の領域および長辺方向の入射面１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂに対向する側の一方領域には、側壁１６ｃが延びる方向に複数の間隔ΔＬをあけて形成される。このような構成によって、側壁１６ｃが発光素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂからの熱によって熱膨張しても、熱膨張による歪みを各間隔ΔＬによって吸収することができ、これによって、熱膨張による基板９の変形を低減し、コア５への光結合効率の低下を低減することができる。
　図７は、本開示のさらに他の実施形態の発光装置を示す平面図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符号を付す。本実施形態の光導波路パッケージ２ｄは、平面視において大略的には閉ループ状に形成された側壁１６ｃを有する。側壁１６ｃは、各発光素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂが並ぶ方向に平行な短辺方向の両側の領域および長辺方向の入射面１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂに対向する側の一方領域に、長辺方向に平行に複数の隙間３０が形成される。このような構成によって、側壁１６ｃが発光素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂからの熱によって熱膨張しても、熱膨張による歪みを各隙間３０によって吸収することができる。このため、熱膨張による基板９の変形を低減し、コア５への光結合効率の低下を低減することができる。
　図８は、本開示のさらに他の実施形態の発光装置を示す平面図であり、図９は、図８の切断面線ＩＸ－ＩＸから見た断面図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符号を付す。本実施形態の光導波路パッケージ２ｅは、平面視において閉ループ状に形成された側壁１６ｅを有する。側壁１６ｅは、クラッド１２の第３面１１上に素子搭載領域３の開口を外囲するように位置する。この側壁１６ｅの厚みＴは、例えば０．１μｍ以上１０μｍ以下に設定される。側壁１６ｅは、例えば接合材によって第３面１１に接合されてもよい。接合材としては、例えばＡｕ－Ｓｎ系、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ系のはんだ、ＡｇまたはＣｕなどの金属系ナノ粒子ペースト、あるいはガラスペーストなどを用いることができる。このような構成によって、既存の光導波路パッケージの構成を大きく変更せずに光結合効率に優れた光導波路パッケージおよびそれを用いた発光装置を提供することができる。
　図１０は、本開示のさらに他の実施形態の発光装置を示す平面図である。なお、前述の実施形態と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明は省略する。本実施形態では、コア５は独立した３つのコア５Ｒ，５Ｇ，５Ｂで構成されていてもよい。上述の実施形態と同様に、３つのコア５Ｒ，５Ｇ，５Ｂそれぞれの入射面１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂは、３つの入射面１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの中心と、各発光素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの光軸とが一致するように、各発光素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの位置に合わせて互いに離れて位置している。３つのコア５Ｒ，５Ｇ，５Ｂそれぞれの出射面１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂは近接して位置し、各コア５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの出射面１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂからの出射光は、例えば、１つのレンズ６によって平行に出射されてもよい。入射面１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂと出射面１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂとの間において、３つのコア５Ｒ，５Ｇ，５Ｂが近接するように集約されて出射面１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂまで平行に延びていてもよい。この場合は、３つの出射面１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂからの出射光による画像等は、例えば外部の装置によって合成されてもよい。
　さらに他の実施形態では、発光素子４は、発光ダイオードに限るものではなく、例えば、ＬＤ（Laser Diode）、ＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）などであってもよい。
　前述の各実施形態では、側壁１６ａ～１６ｅを構成する材料として、互いの弾性係数の異なる第１屈折率材料Ｍ１と第２屈折率材料Ｍ２との２種類の材料を用いる場合について述べたが、本開示の他の実施形態では、３種類以上の弾性係数の異なる材料Ｍ１，Ｍ２，…，Ｍｍ－１，Ｍｍ（ｍは正の整数）によって側壁を構成するようにしてもよい。
　本開示に係る光導波路パッケージによれば、発光素子と導波路との光結合効率の低下が低減された光導波路パッケージを提供することができる。
　本開示は、以下の構成（１）～（６）の態様で実施可能である。
（１）第１面を有する基板と、
　前記第１面上に位置するクラッドであって、前記第１面に対向する第２面と、前記第２面の反対側に位置する第３面とを有し、前記第３面に開口する素子搭載領域を有するクラッドと、
　前記クラッド内に位置し、前記素子搭載領域に臨む入射面および前記クラッドの端面から露出する出射面を有するコアと、
　前記基板上で前記素子搭載領域を外囲する側壁と、を備え、
　前記側壁は、互いに弾性係数が異なる複数の材料から成る、光導波路パッケージ。
（２）前記側壁は、前記複数の材料のうちの少なくとも１つが、平面視においてＣ字状の部分を含む、上記（１）に記載の光導波路パッケージ。
（３）前記互いに弾性係数が異なる複数の材料は、前記コアと前記クラッドとの屈折率差と同じ屈折率差を有する材料を含み、
　前記互いに弾性係数が異なる複数の材料は、第１屈折率を有する第１屈折率材料と、前記第１屈折率よりも低い第２屈折率を有する第２屈折率材料とを含み、
　前記第１屈折率材料は、前記第１面に垂直な方向に前記コアの前記入射面と同一の高さ範囲に位置している、上記（１）または（２）に記載の光導波路パッケージ。
（４）前記第１屈折率材料は、前記コアから離隔して位置している、上記（３）に記載の光導波路パッケージ。
（５）前記側壁は、前記コアと同じ材質の第１材料と、前記第１材料を挟むように配設され、前記クラッドと同じ材質の第２材料と、を含み、
　前記第１材料は、前記第２材料よりも高い弾性係数を有する、上記（１）～（４）のいずれか１つに記載の光導波路パッケージ。
（６）前記側壁は、前記コアと同じ材質の第１材料と、前記第１材料を挟むように配設され、前記クラッドと同じ材質の第２材料と、を含み、
　前記第１材料は、前記第２材料よりも低い弾性係数を有する、上記（１）～（４）のいずれか１つに記載の光導波路パッケージ。
　以上、本開示の実施形態について詳細に説明したが、また、本開示は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。上記各実施形態をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。
　１　発光装置
　２　光導波路パッケージ
　３　素子搭載領域
　４；４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ　発光素子
　５；５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ　コア
　６　レンズ
　８　第１面
　９　基板
　１０　第２面
　１１　第３面
　１２　クラッド
　１３；１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ　入射面
　１４　端面
　１５　出射面
　１６ａ～１６ｅ　側壁
　１７　合波部
　１８　統合路
　１９　光導波層
　２０第１電極
　２１　第２電極
　４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂ　分割路
　Ｍ１　第１屈折率材料
　Ｍ２　第２屈折率材料

Claims (6)

  1. 　第１面を有する基板と、
    　前記第１面上に位置するクラッドであって、前記第１面に対向する第２面と、前記第２面の反対側に位置する第３面とを有し、前記第３面に開口する素子搭載領域を有するクラッドと、
    　前記クラッド内に位置し、前記素子搭載領域に臨む入射面および前記クラッドの端面から露出する出射面を有するコアと、
    　前記基板上で前記素子搭載領域を少なくとも部分的に外囲する側壁と、を備え、
    　前記側壁は、互いに弾性係数が異なる複数の材料から成る、光導波路パッケージ。
  2. 　前記側壁は、前記複数の材料のうちの少なくとも１つが、平面視においてＣ字状の部分を含む、請求項１に記載の光導波路パッケージ。
  3. 　前記互いに弾性係数が異なる複数の材料は、前記コアと前記クラッドとの屈折率差と同じ屈折率差を有する材料を含み、
    　前記互いに弾性係数が異なる複数の材料は、第１屈折率を有する第１屈折率材料と、前記第１屈折率よりも低い第２屈折率を有する第２屈折率材料とを含み、
    　前記第１屈折率材料は、前記第１面に垂直な方向に前記コアの前記入射面と同一の高さ範囲に位置している、請求項１または２に記載の光導波路パッケージ。
  4. 　前記第１屈折率材料は、前記コアから離隔して位置している、請求項３に記載の光導波路パッケージ。
  5. 　前記側壁は、前記コアと同じ材質の第１材料と、前記第１材料を挟むように配設され、前記クラッドと同じ材質の第２材料と、を含み、
    　前記第１材料は、前記第２材料よりも高い弾性係数を有する、請求項１～４のいずれか１つに記載の光導波路パッケージ。
  6. 　前記側壁は、前記コアと同じ材質の第１材料と、前記第１材料を挟むように配設され、前記クラッドと同じ材質の第２材料と、を含み、
    　前記第１材料は、前記第２材料よりも低い弾性係数を有する、請求項１～４のいずれか１つに記載の光導波路パッケージ。
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