説明

光モジュール及びその製造方法

【課題】光モジュールにおいて、伝播光の角度ずれが生じてしまうような場合に、アクティブアライメントによる位置決めを確実に行なえるようにして、実装精度を向上させる。
【解決手段】光モジュールを、素子実装用開口部6A(6B)を有する複数の光導波路基板1A(1B)と、複数の光導波路基板の素子実装用開口部のそれぞれに実装され、電気光学効果を有する複数の光偏向素子を備える複数の光偏向素子アレイ6A(6B)とを備えるものとし、複数の光導波路基板の端面が光学接着剤20によって接着されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光通信などに用いられる光モジュール及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、電気光学効果を有する光偏向素子を用いた光スイッチモジュールが提案されている(例えば特許文献1参照)。
このような光スイッチモジュールは、例えば図8(A),(B)に示すように、スラブ光導波路基板100上に、電気光学材料(例えばPZT,PLZTのような電気光学結晶)からなる光偏向素子101,102を実装したものとして構成される。
【0003】
つまり、例えば図8(A),(B)に示すように、スラブ光導波路基板100は、光信号を入力する入力チャネル光導波路(入力チャネル光導波路アレイ)103と、入力された光信号を平行光(コリメート光)にするコリメートレンズ(入力側レンズアレイ)104と、平行光にされた光信号を伝播させるスラブ光導波路105と、伝播されてきた平行光としての光信号を集光させる集光レンズ(出力側レンズアレイ)106と、光信号を出力する出力チャネル光導波路(出力チャネル光導波路アレイ)107とを一体的に形成したものとして構成される。また、スラブ光導波路基板100には、光偏向素子101,102を実装する第1及び第2の光偏向素子実装用開口部112,113も形成されている。なお、図8(B)中、符号111はコア層を示しており、符号114は下部クラッド層を示しており、符号115は上部クラッド層を示している。
【0004】
また、入力側光偏向素子(第1の光偏向素子アレイ)101及び出力側光偏向素子(第2の光偏向素子アレイ)102は、導電性基板108上に電気光学材料(例えばPZT、PLZTのような電気光学結晶)からなる薄膜のスラブ光導波路109を形成し、表面にプリズム型電極110を形成し、端面を研磨することによって作製される。
そして、光スイッチモジュールは、スラブ光導波路基板100上のコリメートレンズ104とスラブ光導波路105との間の第1の光偏向素子実装用開口部112に入力側光偏向素子101を実装し、スラブ光導波路105と集光レンズ106との間の第2の光偏向素子実装用開口部113に出力側光偏向素子102を実装したものとして構成される。
【0005】
このように構成される光スイッチモジュールでは、入力側光偏向素子101及び出力側光偏向素子102に形成されているプリズム型電極110に所望の電圧を印加することで、例えば図8(A)に示すように、入力チャネル光導波路103から入力され、コリメートレンズ103で平行光にされた光信号が、入力側光偏向素子101で偏向され、スラブ光導波路105を伝播し、再度、出力側光偏向素子102で偏向され、集光レンズ106で集光されて、所望の出力チャネル光導波路107に結合することになる。これにより、入力チャネル光導波路103から入力された光信号の経路が切り換えられて、所望の出力チャネル光導波路107から出力されることになる。
【特許文献1】特開2002−318398号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、上述のように構成される光スイッチモジュールの製造方法としては、まず、例えば図9(A)に示すように、入力チャネル光導波路103、入力側レンズアレイ104、第1の光偏向素子実装用開口部112、スラブ光導波路105、第2の光偏向素子実装用開口部113、出力側レンズアレイ106、出力チャネル光導波路107を一体形成したスラブ光導波路基板100を作製するとともに、第1の光偏向素子アレイ101及び第2の光偏向素子アレイ102を作製した上で、例えば図9(B),(C)に示すように、スラブ光導波路基板100の2つの光偏向素子実装用開口部112,113に、順に、第1及び第2の光偏向素子アレイ101,102を実装する方法が考えられる。
【0007】
しかしながら、このような製造方法では、接着剤による接合箇所の数が少ないため、接合部における経時的な位置ずれによる影響を抑えることができるが、スラブ光導波路基板100上に光偏向素子アレイ101,102を実装すべく、出力光の強度をモニタしながらアクティブアライメントを行なう際に、スラブ光導波路を伝播してきた光(モニタ光;伝播光)が所定の進行角度からずれてしまった場合、伝播光が出力チャネル光導波路107に結合せず、また、出力側レンズアレイ(集光レンズアレイ)106の位置調整を行なうこともできないため、第1及び第2の光偏向素子アレイ101,102のアクティブアライメントによる位置決めが困難になるという課題がある。
【0008】
なお、伝播光の角度ずれの原因としては、光偏向素子の研磨精度、光偏向素子の結晶特性(膜厚むらや屈折率むら)等がある。
このほか、例えば図10(A)〜(D)に示すように、上述の光スイッチモジュールを構成する各部品、即ち、入力チャネル光導波路アレイ103及び入力側レンズアレイ104が形成された部品、第1の光偏向素子アレイ101が実装された部品、スラブ光導波路105が形成された部品、第2の光偏向素子アレイ102が実装された部品、出力側レンズアレイ106及び出力チャネル光導波路アレイ107が形成された部品を個別に作製した上で、これらの各部品を、順に、バットジョイントによって接合して光スイッチモジュールを製造することも考えられる。
【0009】
しかしながら、このような製造方法では、出力光の強度をモニタしながらアクティブアライメントによって各部品を接合することが可能であるが、各接合部において経時的な位置ずれが生じ、光スイッチモジュールの特性が劣化してしまうおそれがある。特に、このように接合箇所の数が多いと、各接合部における経時的な位置ずれによる特性劣化を招きやすい。
【0010】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、伝播光の角度ずれが生じてしまうような場合であっても、アクティブアライメントによる位置決めを確実に行なえるようにして、実装精度を向上させることができるようにした、光モジュール及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
このため、本発明の光モジュールは、素子実装用開口部を有する複数の光導波路基板と、複数の光導波路基板の素子実装用開口部のそれぞれに実装され、電気光学効果を有する複数の光偏向素子を備える複数の光偏向素子アレイとを備え、複数の光導波路基板の端面が光学接着剤によって接着されていることを特徴としている。
本発明の光モジュールの製造方法は、素子実装用開口部を有する複数の光導波路基板を作製し、電気光学効果を有する複数の光偏向素子を備える複数の光偏向素子アレイを、複数の光導波路基板の素子実装用開口部のそれぞれに実装し、光偏向素子アレイが実装された2つの光導波路基板の端面を近接させた状態で2つの光導波路基板のアライメントを行ない、2つの光導波路基板の端面を光学接着剤によって接着することを特徴としている。
【発明の効果】
【0012】
したがって、本発明の光モジュール及びその製造方法によれば、伝播光の角度ずれが生じてしまうような場合であっても、アクティブアライメントによる位置決めを確実に行なえるようにして、実装精度を向上させることができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる光モジュール及びその製造方法について、図1〜図7を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる光モジュールは、例えば図1に示すように、複数(ここでは2つ)のスラブ光導波路基板1A,1Bと、複数の光偏向素子2Aからなる入力側光偏向素子アレイ(第1の光偏向素子アレイ)2と、複数の光偏向素子3Aからなる出力側光偏向素子アレイ(第2の光偏向素子アレイ)3とを備える。そして、複数のスラブ光導波路基板1A,1Bの端面が光学接着剤(光学材料からなる接着剤;光透過性が高い接着剤)20によって接合(接着・固定)されている。
【0014】
つまり、本光モジュールは、複数(ここでは2つ)のスラブ光導波路基板1A,1Bを接合してなる一のスラブ光導波路基板1上に、複数(ここでは2つ)の光偏向素子アレイ2,3を実装した光スイッチモジュールとして構成される。なお、図1中、符号21は光学接着剤を示している。
ここで、スラブ光導波路基板1A(1B)は、図1に示すように、複数のチャネル光導波路4(9)、複数のレンズ5(8)、光偏向素子を実装するための一つの素子実装用開口部(凹部;はめ込み溝)6A(6B)、スラブ光導波路7A(7B)を同一基板上に形成したものとして構成される。
【0015】
本実施形態では、図1に示すように、複数の入力チャネル光導波路(入力チャネル光導波路アレイ)4,複数のコリメートレンズ(入力側レンズアレイ)5,複数(ここでは2つ)の素子実装用開口部6A,6B,共通光導波路(スラブ光導波路)7,複数の集光レンズ(出力側レンズアレイ)8,複数の出力チャネル光導波路(出力チャネル光導波路アレイ)9を備える一のスラブ光導波路基板1を、スラブ光導波路7が形成されている部分で切断し、切断面を研磨して、複数のスラブ光導波路基板1A,1Bを作製するようにしている。そして、各スラブ光導波路基板1A,1Bのそれぞれに備えられるスラブ光導波路7A,7Bの端面(切断面;研磨面)が光学接着剤20によって接着されている。
【0016】
また、複数(ここでは2つ)のスラブ光導波路基板1A,1Bのそれぞれに形成されている素子実装用開口部6A,6Bには、図1に示すように、それぞれ、入力側光偏向素子アレイ2、出力側光偏向素子アレイ3が実装されている。
そして、これらの入力側光偏向素子アレイ2及び出力側光偏向素子アレイ3を構成する各入力側光偏向素子2A及び各出力側光偏向素子3Aを用いて、一の入力チャネル光導波路4から入力された光信号の経路を切り換えて一の出力チャネル光導波路9へ出力しうるようになっている。
【0017】
ここでは、複数の入力チャネル光導波路4は、それぞれ、図示しない入力ファイバアレイを構成する各入力光ファイバに接続されており、各入力光ファイバから光信号が入力され、入力側の素子実装用開口部6Aに配置された入力側光偏向素子アレイ2へ光信号(入力光)を導くようになっている。
複数のコリメートレンズ5は、図1に示すように、各入力チャネル光導波路4に対応して設けられている。各コリメートレンズ5は、複数の入力チャネル光導波路4を導かれた光信号(入力光)をそれぞれコリメート光(平行光)にするものである。つまり、各コリメートレンズ5によって、各入力チャネル光導波路4から放射状に出射される光が、平行光に変換され、各入力側光偏向素子2Aに入射されるようになっている。
【0018】
共通光導波路7は、図1に示すように、すべての光信号が共通に伝播するスラブ光導波路として構成される。つまり、共通光導波路としてのスラブ光導波路7は、複数の素子実装用開口部6A,6Bの間に設けられており、入力側の素子実装用開口部6Aに実装された入力側光偏向素子アレイ2を構成する入力側光偏向素子2Aによって伝播方向を変えられた光信号のそれぞれを、出力側の素子実装用開口部6Bに実装された出力側光偏向素子アレイ3を構成する出力側光偏向素子3Aへ導くようになっている。
【0019】
複数の集光レンズ8は、図1に示すように、各出力チャネル光導波路9に対応して設けられている。各集光レンズ8によって、出力側の素子実装用開口部6Bに配置された出力側光偏向素子アレイ3の各出力側光偏向素子3Aで伝播方向を変えられて出力されたコリメート光がそれぞれ集光され、各出力チャネル光導波路9に結像するようになっている。
複数の出力チャネル光導波路9は、それぞれ、図示しない出力ファイバアレイを構成する各出力光ファイバに接続されており、複数の集光レンズ8によって集光された光を各出力光ファイバへ導くようになっている。つまり、複数の集光レンズ8によって各出力チャネル光導波路9に結像し、各出力チャネル光導波路9を伝播してきた光信号が、各出力光ファイバへ出力されるようになっている。
【0020】
なお、入力チャネル光導波路4と出力チャネル光導波路9は、同一の数にしても良いし、異なる数にしても良い。
ところで、入力側光偏向素子アレイ2は、図1に示すように、複数の光偏向素子2Aを備えるものとして構成され、複数(ここでは2つ)の素子実装用開口部6A,6Bのうち入力側の素子実装用開口部6Aに実装されている。つまり、入力側光偏向素子アレイ2は、複数のコリメートレンズ5が設けられている部分(スラブ光導波路)の出力側端面、及び、共通光導波路7の入力側端面に接合されている。
【0021】
ここで、各入力側光偏向素子2Aは、図1に示すように、それぞれ、各入力チャネル光導波路4及び各コリメートレンズ5に対応して設けられている。
また、入力側光偏向素子アレイ2は、図3(A),(B)に示すように、上部電極としての導電性基板10(ここではNb−STO基板)上に、電気光学効果を有する材料(ここではPLZT)によって形成されたスラブ光導波路11を形成し、さらに、スラブ光導波路11の表面に、下部電極としての一対のプリズム型電極12をチャンネル毎(ポート毎)に1個又は複数個直列に設けたものとして構成される。
【0022】
また、出力側光偏向素子アレイ3も、図1に示すように、上述の入力側光偏向素子アレイ2と同様に、複数の光偏向素子3Aを備えるものとして構成され、複数(ここでは2つ)の素子実装用開口部6A,6Bのうち出力側の素子実装用開口部6Bに実装されている。つまり、出力側光偏向素子アレイ3は、共通光導波路7の出力側端面、及び、複数の集光レンズ8が設けられている部分(スラブ光導波路)の入力側端面に接合されている。
【0023】
ここで、各出力側光偏向素子3Aは、図1に示すように、それぞれ、各出力チャネル光導波路9及び各集光レンズ8に対応して設けられている。
また、出力側光偏向素子アレイ3は、上述の入力側光偏向素子アレイ2と同様に、上部電極としての導電性基板10上に、電気光学効果を有する材料によって形成されたスラブ光導波路11を形成し、さらに、スラブ光導波路11の表面に、下部電極としての一対のプリズム型電極12をチャンネル毎(ポート毎)に1個又は複数個直列に設けたものとして構成される。
【0024】
一方、各スラブ光導波路基板1A(1B)の素子実装用開口部6A(6B)の底面には、図2に示すように、素子実装用開口部6A(6B)に実装される光偏向素子アレイ2(3)に設けられているプリズム型電極12に対向する位置に、電極パッド13が設けられている。なお、電極パッド13には、図示しない電気配線が接続されている。
また、光偏向素子アレイ2(3)のプリズム型電極12とスラブ光導波路基板1A(1B)の素子実装用開口部6A(6B)の電極パッド13とは、導電ペースト(金属ペースト;例えば銀ペースト;導電性接着剤)15によって接続される[図4(C)参照]。
【0025】
そして、スラブ光導波路基板1A(1B)の素子実装用開口部6A(6B)の底面に形成されている電極パッド13(及び図示しない電気配線)を介して、上部電極10及び下部電極12によってスラブ光導波路11に電圧を印加し、スラブ光導波路11の屈折率を変化させることで、電気光学効果を利用して、光信号の伝播方向を変えることができるようになっている。
【0026】
このため、入力側光偏向素子2Aで伝播方向が変えられ、共通光導波路7を伝播してきた光信号の伝播方向を、出力側光偏向素子3Aによって再び変えることで、光信号を、集光レンズ8を介して出力チャネル光導波路9に結像させることができるようになる。
このように構成される光スイッチでは、各入力側光偏向素子2A及び各出力側光偏向素子3Aに印加する電圧を制御することによって、いずれか一の入力チャネル光導波路4から入力された光信号の経路を選択して、いずれか一の出力チャネル光導波路9から出力させることが可能である。
【0027】
なお、本実施形態では、スラブ光導波路基板1を、複数の入力チャネル光導波路及び複数の出力チャネル光導波路を備えるものとして構成しているが、これに限られるものではない。例えば、スラブ光導波路基板1を、入力チャネル光導波路及び出力チャネル光導波路を備えないものとして構成し、その代わりに、入力ファイバアレイ及び出力ファイバアレイをレンズ(コリメートレンズ,集光レンズ)が設けられている領域に接続するようにしても良い。
【0028】
次に、本実施形態にかかる光モジュール(光スイッチモジュール)の製造方法について説明する。
以下、スラブ光導波路基板の製造方法、光偏向素子アレイの製造方法、光モジュール(光スイッチモジュール)の製造方法の順に説明する。
[スラブ光導波路基板の製造方法]
まず、例えばシリコン基板(あるいは石英基板;石英ウェハ)上に、例えば熱酸化法やMOCVD法などによって石英を堆積させて、スラブ光導波路基板1の下部クラッド層を形成する[図8(B)参照]。なお、下部クラッド層を兼ねた石英基板を用いても良い。
【0029】
次に、下部クラッド層上に、例えばMOCVD法などによって、ガリウムGaをドープして屈折率を調整した石英を堆積させて、コア層を形成する[図8(B)参照]。
次いで、例えばRIEなどによって、コア層をチャネル状にパターニングする[図8(A)参照]。
そして、コア層上に、例えば下部クラッド層の形成方法と同様の方法によって石英を堆積させて、上部クラッド層を形成する[図8(B)参照]。これにより、シリコン基板上に、入力チャネル光導波路4及び出力チャネル光導波路9が形成される[図8(A)参照]。
【0030】
このようにして石英光導波路を作製した後、例えばRIEなどのドライエッチングによって、コリメートレンズ領域及び集光レンズ領域に形成されている石英光導波路を加工して、複数のコリメートレンズ5(二次元レンズ;コリメートレンズアレイ)及び複数の集光レンズ8(二次元レンズ;集光レンズアレイ)を形成するとともに、入力側光偏向素子アレイ2及び出力側光偏向素子アレイ3を実装する領域に形成されている石英導波路を除去して入力側及び出力側の素子実装用開口部6A,6Bを同時に形成する[図8(B)参照]。これにより、入力側の素子実装用開口部6Aと出力側の素子実装用開口部6Bとの間に、スラブ光導波路としての共通光導波路7が形成される[図8(A)参照]。
【0031】
その後、スラブ光導波路基板1の入力側の素子実装用開口部6A及び出力側の素子実装用開口部6Bの底面に、金属膜を例えばスパッタ及びめっきによって積層させて、電極パッド13(及びこれらに接続される電気配線)を形成する(図2参照)。
なお、例えばRIEなどによって加工されたコリメートレンズ5や集光レンズ8を構成する溝部には、コア層の材料よりも屈折率の低い材料(レンズ充填材)を充填するのが好ましい。
【0032】
このようにして、複数の入力チャネル光導波路4、複数のコリメートレンズ5、複数(ここでは2つ)の素子実装用開口部6A,6B、共通光導波路(スラブ光導波路)7、複数の集光レンズ8、複数の出力チャネル光導波路9を備える一のスラブ光導波路基板1を作製した後、これをスラブ光導波路7が形成されている部分(ここでは中央部分)で切断し、切断面(スラブ光導波路7側の端面)を研磨して、図4(A)に示すように、複数のチャネル光導波路4(9),複数のレンズ5(8),一つの素子実装用開口部6A(6B),スラブ光導波路7A(7B)を同一基板上に一体形成した複数(ここでは2つ)のスラブ光導波路基板1A(1B)を作製する。なお、ここでは、各スラブ光導波路基板1A(1B)のチャネル光導波路4(9)側の端面も研磨する。
【0033】
なお、ここでは、スラブ光導波路基板を石英によって製造するようにしているが、これに限られるものではなく、ポリマーによって製造しても良い。
[光偏向素子アレイの製造方法]
まず、ニオブNbをドープして導電性を付与したSrTiO3基板(導電性基板;Nb−STO基板;これは電極として機能しうる)上に、例えばゾルゲル法、PLD法(パルスレーザ堆積法)、MOCVD法などによって、例えばPLZT(PbxLa1-x(ZryTi1-y3))を堆積させて、下部クラッド層(PLZT薄膜)を形成する[図3(B)参照]。
【0034】
次に、下部クラッド層上に、例えばPZT(Pb(ZryTi1-y3))もしくは組成を変化させて屈折率を大きくしたPLZTを同様の方法で堆積させて、コア層(PLZT薄膜)を形成する[図3(B)参照]。
そして、コア層上に、例えば下部クラッドと同じ組成のPLZTを堆積させて、上部クラッド層を形成する[図3(B)参照]。
【0035】
このようにして電気光学効果を有する材料によってスラブ光導波路を作製した後、上部クラッド層の表面上に、例えばスパッタ法とフォトリソグラフィ法によって、プリズム状に金属膜を形成し、一対のプリズム型電極12を1個又は複数個直列に形成する。そして、所定の寸法に研磨・加工して、研磨端面に反射防止コート(ARコート)処理を行なう。これにより、複数の光偏向素子2A(3A)を備える光偏向素子アレイ2(3)が製造される[図3(B)参照]。
【0036】
なお、このような光偏向素子アレイのより具体的な製造方法については、例えば特開2005−266638号公報に開示されている。
[光モジュール(光スイッチモジュール)の製造方法]
まず、図4(B),(C)に示すように、上述のようにして製造されたスラブ光導波路基板1A(1B)の凹部6A(6B)に、光偏向素子アレイ2(3)をはめ込んで接着・固定することで、光偏向素子アレイ2(3)をスラブ光導波路基板1A(1B)上に実装する(光偏向素子実装工程)。
【0037】
本実施形態では、このようにしてスラブ光導波路基板1A(1B)に光偏向素子アレイ2(3)を実装する際に、以下のようにして、スラブ光導波路基板1A(1B)と光偏向素子アレイ2(3)との位置合わせ(アライメント)を行なう。
つまり、まず、図4(B)に示すように、スラブ光導波路基板1の素子実装用開口部6A(6B)に形成されている電極パッド13上に、導電ペースト15(導電性接着剤;ここでは銀ペースト;例えばスリーボンド製TB3301)を、ディスペンサを用いて塗布する。
【0038】
次いで、図4(B)に示すように、ファイバアレイ25をスラブ光導波路基板1A(1B)のチャネル光導波路4(9)と近接させ、光源からの光がファイバアレイ25を経由してチャネル光導波路4(9)に入射するように位置合わせを行なった後、位置合わせされた状態で保持する。
次に、図4(B)に示すように、スラブ光導波路基板1A(1B)の素子実装用開口部6A(6B)に光偏向素子アレイ2(3)を配置する。
【0039】
具体的には、図4(B)に示すように、吸着ツールヘッドに固定した光偏向素子アレイ2(3)を、自動ステージで素子実装用開口部6A(6B)の真上まで移動させた後、ゆっくりと降下させ、スラブ光導波路基板1A(1B)の素子実装用開口部6A(6B)にプリズム型電極12側を下にした状態で挿入する。ここでは、光偏向素子アレイ2(3)のプリズム型電極12と、電極パッド13上に塗布された導電性接着剤15とが接する状態とする。
【0040】
そして、スラブ光導波路基板1A(1B)の素子実装用開口部6A(6B)内で光偏向素子アレイ2(3)の位置合わせを行なう。
ここでは、図4(C)及び図5に示すように、ファイバアレイ25を介してチャネル光導波路4(9)にアライメント光(モニタ光)を入射させ、チャネル光導波路4(9)、レンズ(レンズアレイ)5(8)、光偏向素子2(3)、スラブ光導波路7A(7B)を伝播し、スラブ光導波路7A(7B)の端面(切断面;研磨面)から出射した光(光信号)をパワーメータ又は赤外カメラでモニタしながら、出射光の強度が最大になるように、アクティブアライメントを行なって、スラブ光導波路基板1A(1B)と光偏向素子アレイ2(3)との位置合わせを行ない、実装位置を決定する。
【0041】
次に、図4(C)及び図5に示すように、導電性接着剤15を硬化させて、光偏向素子アレイ2(3)の電極12とスラブ光導波路基板1A(1B)の素子実装用開口部6A(6B)の電極パッド13とを接続する。
その後、図4(C)及び図5に示すように、例えば紫外線硬化性樹脂(UV樹脂)や熱硬化性樹脂などの接着剤[例えばGA700H(NTT−AT製)などの光学接着剤]21を、素子実装用開口部6A(6B)内に充填し、硬化させて、光偏向素子アレイ2(3)をスラブ光導波路基板1A(1B)の素子実装用開口部6A(6B)に接着・固定する。
【0042】
なお、ここでは、先に導電性接着剤15を硬化させた後、光学接着剤21を硬化させて光偏向素子アレイ2(3)を素子実装用開口部6A(6B)に接着・固定するようにしているが、これに限られるものではなく、例えば、先に光学接着剤21を硬化させて光偏向素子アレイ2(3)を素子実装用開口部6A(6B)に接着・固定した後、導電性接着剤15を硬化させるようにしても良い。
【0043】
これにより、スラブ光導波路基板1A(1B)上に光偏向素子アレイ2(3)が実装される。
このようにして、光偏向素子アレイ2,3をそれぞれ実装した2つのスラブ光導波路基板1A,1Bを作製した後、これらのスラブ光導波路基板1A,1Bを接合する。
具体的には、図4(D)に示すように、スラブ光導波路基板1A,1Bを、それらのスラブ光導波路7A,7Bの端面が互いに対向した状態で近接するように、図示しないアライメントステージ上に配置する。
【0044】
次いで、スラブ光導波路基板1A,1Bの位置合わせを行なう。
ここでは、図4(D)に示すように、ファイバアレイ25を介して一方のスラブ光導波路基板1Aのチャネル光導波路4にアライメント光(モニタ光)を入射させる。アライメント光は、チャネル光導波路4、レンズ(レンズアレイ)5、光偏向素子アレイ2、スラブ光導波路7Aを伝播し、スラブ光導波路7Aの端面(切断面;研磨面)から出射する。
【0045】
出射した光(光信号)は、他方のスラブ光導波路基板1Bのスラブ導波路7Bの端面(切断面;研磨面)から入射し、スラブ光導波路7B、光偏向素子アレイ3、レンズ(レンズアレイ)8、チャネル光導波路9を伝播し、チャネル光導波路9の端面から出射する。
このようにして、一方のスラブ光導波路基板1Aのチャネル光導波路4から入射し、他方のスラブ光導波路基板1Bのチャネル光導波路9から出射するアライメント光(出射光)をパワーメータ又は赤外カメラでモニタしながら、出射光の強度が最大になるように、アライメントステージを移動させ(即ち、いずれか一方又は両方のスラブ光導波路基板を横方向へスライドさせ)、スラブ光導波路基板1A,1Bの位置合わせを行なって(即ち、アクティブアライメントを行なって)、スラブ光導波路基板1A,1Bの接着位置を決定する。
【0046】
このように、アライメントステージを用いて横方向(水平方向)での位置合わせを行なうことによって、伝播光の角度ずれを解消することができる。
なお、出射光はチャネル光導波路9に近接させたファイバアレイ(図示せず)を介してパワーメータでモニタするようにしても良いし、チャネル光導波路9にパワーメータ又は赤外カメラを近接させてモニタするようにしても良い。
【0047】
次に、図4(D)に示すように、スラブ光導波路基板1A,1Bのスラブ導波路7A,7Bの端面(切断面;研磨面)同士を光学接着剤20で接着・固定(接合)する。
次いで、図4(E)及び図6に示すように、各スラブ光導波路基板1A,1Bのチャネル光導波路4,9の端面に、それぞれ、ファイバアレイ25,26を光学接着剤22によって接着・固定(接合)する。
【0048】
なお、ここでは、スラブ光導波路基板1A,1B同士を接着・固定した後にファイバアレイ25,26を接着・固定するようにしているが、これに限られるものではなく、例えば、スラブ光導波路基板1A,1B同士を接着・固定する前に、各スラブ光導波路基板1A,1Bにファイバアレイ25,26を接着・固定するようにしても良い。
最後に、図4(E)及び図6に示すように、上述のようにして接着・固定されたスラブ光導波路基板1A,1Bを、スラブ光導波路基板1A,1B同士の接着部分やスラブ光導波路基板1A,1Bとファイバアレイ25,26との接着部分において位置ずれが生じないように、台座用の基板30に接着・固定する。
【0049】
ここでは、台座用基板30は、光スイッチモジュールの温度特性の影響を低減するために、例えばペルチェ素子などを用いた温調機能付きの台座基板を用いている。
したがって、本実施形態にかかる光モジュール及びその製造方法によれば、伝播光の角度ずれが生じてしまうような場合であっても、アクティブアライメントによる位置決めを確実に行なえるようにして、実装精度を向上させることができるという利点がある。特に、接合箇所の数が少ないため、各接合部における経時的な位置ずれによる特性劣化を抑えることができるという利点がある。この結果、光偏向素子2,3を実装して光モジュールを作製する場合に、伝播損失の低い光モジュール(光スイッチモジュール)を実現できることになる。また、光偏向素子の歩留まりも向上し、製造コストを低減できることになる。
【0050】
なお、上述の実施形態では、本発明を、スラブ光導波路基板1に2つの光偏向素子2,3を実装した光スイッチモジュールに適用した場合を例に説明しているが、これに限られるものではなく、1つの光偏向素子を実装した光モジュールであっても良いし、3つ以上の光偏向素子を実装した光モジュールであっても良い。
また、上述の実施形態では、スラブ光導波路基板同士を接合する際のコアの位置合わせを容易に行なえるように、2つのスラブ光導波路基板1A,1Bを、一のスラブ光導波路基板1のスラブ光導波路部分で切断することによって作製しているが、これに限られるものではなく、例えば、図2及び図4(A)に示すようなスラブ光導波路基板1A,1Bを別個に作製するようにしても良い。この場合もスラブ光導波路基板を構成するスラブ光導波路の端面は研磨を施して研磨面とする。
【0051】
また、上述の実施形態では、2つのスラブ光導波路基板1A,1Bのスラブ光導波路7A,7Bの端面をそのまま接合するようにしているが、これに限られるものではなく、例えば、図7(A)に示すように、スラブ光導波路7A(7B)の表面上に例えば石英板を接着剤によって接着することによって、スラブ光導波路7A(7B)の接着面となる端面に連なる平面を有し、かつ、表面から突出する突起部31A(31B)をスラブ光導波路7A(7B)に設け、図7(B)に示すように、スラブ光導波路7A(7B)の端面及び突起部31A(31B)の平面(側面)を光学接着剤によって接着するようにして、接着面積を増やし、接着強度を上げるようにしても良い。なお、スラブ光導波路7A(7B)の切断面を研磨する前に突起部31A(31B)を設け、スラブ光導波路7A(7B)の切断面とともに突起部31A(31B)の側面も研磨するのが好ましい。この場合、突起部31A(31B)はヤトイとして機能することになる。
【0052】
また、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することができる。
以下、上述の実施形態に関し、更に、付記を開示する。
(付記1)
素子実装用開口部を有する複数の光導波路基板と、
前記複数の光導波路基板の素子実装用開口部のそれぞれに実装され、電気光学効果を有する複数の光偏向素子を備える複数の光偏向素子アレイとを備え、
前記複数の光導波路基板の端面が光学接着剤によって接着されていることを特徴とする光モジュール。
【0053】
(付記2)
前記複数の光導波路基板の端面は、複数の素子実装用開口部を有する一の光導波路基板を切断し、研磨した切断研磨面であることを特徴とする、付記1記載の光モジュール。
(付記3)
前記光導波路基板が、接着面となる端面に連なる平面を有し、かつ、表面から突出する突起部を有し、
前記複数の光導波路基板の端面及び前記突起部の平面が前記光学接着剤によって接着されていることを特徴とする、付記1又は2に記載の光モジュール。
【0054】
(付記4)
素子実装用開口部を有する複数の光導波路基板を作製し、
電気光学効果を有する複数の光偏向素子を備える複数の光偏向素子アレイを、前記複数の光導波路基板の素子実装用開口部のそれぞれに実装し、
前記光偏向素子アレイが実装された2つの光導波路基板の端面を近接させた状態で前記2つの光導波路基板のアライメントを行ない、
前記2つの光導波路基板の端面を光学接着剤によって接着することを特徴とする光モジュールの製造方法。
【0055】
(付記5)
複数の素子実装用開口部を有する一の光導波路基板を切断し、切断面を研磨して、前記複数の光導波路基板を作製することを特徴とする、付記4記載の光モジュールの製造方法。
(付記6)
前記一の光導波路基板は、
2つの素子実装用開口部と、
信号光を入力する複数の入力チャネル光導波路と、
前記複数の入力チャネル光導波路を伝播した信号光をコリメート光にする複数のコリメートレンズと、
コリメート光を導くスラブ光導波路と、
前記スラブ光導波路を伝播したコリメート光を集光する複数の集光レンズと、
前記複数の集光レンズによって集光された光を出力する複数の出力チャネル光導波路とを備え、
前記一の光導波路基板を前記スラブ光導波路が形成されている部分で切断し、切断面を研磨して、2つの光導波路基板を作製することを特徴とする、付記5記載の光モジュールの製造方法。
【0056】
(付記7)
前記2つの光導波路基板のそれぞれに備えられるスラブ光導波路の切断研磨面を前記光学接着剤によって接着することを特徴とする、付記6記載の光モジュールの製造方法。
(付記8)
前記光偏向素子アレイを前記素子実装用開口部に挿入し、前記入力チャネル光導波路又は前記出力チャネル光導波路から光を入射させ、前記スラブ導波路の切断研磨面から出射される光をモニタしながら前記光偏向素子アレイのアライメントを行なって、前記素子実装用開口部に前記光偏向素子アレイを実装することを特徴とする、付記6又は7記載の光モジュールの製造方法。
【0057】
(付記9)
前記2つの光導波路基板のアライメントは、一方の光導波路基板の前記入力チャネル光導波路から光を入射させ、前記一方の光導波路基板のスラブ光導波路の切断研磨面から出射される光を他方の光導波路基板のスラブ光導波路の切断研磨面に入射させ、前記他方の光導波路基板の出力チャネル光導波路から出射される光をモニタしながら行なうことを特徴とする、付記6〜8のいずれか1項に記載の光モジュールの製造方法。
【0058】
(付記10)
前記複数の光導波路基板を、接着面となる端面に連なる平面を有し、かつ、表面から突出する突起部を有するものとして作製し、
前記複数の光導波路基板の端面及び前記突起部の平面を前記光学接着剤によって接着することを特徴とする、付記4〜9のいずれか1項に記載の光モジュールの製造方法。
【図面の簡単な説明】
【0059】
【図1】本発明の一実施形態にかかる光モジュールを示す模式的平面図である。
【図2】本発明の一実施形態にかかる光モジュールを構成するスラブ光導波路基板を示す模式的平面図である。
【図3】(A),(B)は、本発明の一実施形態にかかる光モジュールを構成する光偏向素子アレイを示す模式図であって、(A)は平面図、(B)は断面図である。
【図4】(A)〜(E)は、本発明の一実施形態にかかる光モジュールの製造方法を説明するための模式的断面図である。
【図5】本発明の一実施形態にかかる光モジュールの製造方法を説明するための図であって、図4(C)で示す工程における模式的平面図である。
【図6】本発明の一実施形態にかかる光モジュールの製造方法を説明するための図であって、図4(E)で示す工程における模式的平面図である。
【図7】(A)は、本発明の一実施形態にかかる光モジュールを構成するスラブ光導波路基板の変形例を示す模式的断面図であり、(B)は、(A)に示す2つのスラブ光導波路基板同士を接合した状態を示す模式的断面図である。
【図8】(A),(B)は、従来の光スイッチモジュールの構成を示す模式図であって、(A)はその平面図であり、(B)は(A)のA−A′線に沿う断面図である。
【図9】(A)〜(C)は、従来の光スイッチモジュールの製造方法を説明するための模式図である。
【図10】(A)〜(D)は、従来の光スイッチモジュールの製造方法を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【0060】
1,1A,1B スラブ光導波路基板
2 入力側光偏向素子アレイ
2A 入力側光偏向素子
3 出力側光偏向素子アレイ
3A 出力側光偏向素子
4 入力チャネル光導波路
5 コリメートレンズ
6A,6B 素子実装用開口部
7,7A,7B 共通光導波路(スラブ光導波路)
8 集光レンズ
9 出力チャネル光導波路
10 上部電極としての導電性基板
11 スラブ光導波路
12 下部電極としてのプリズム型電極
13 電極パッド
15 導電ペースト(導電性接着剤)
20,21,22 光学接着剤
25,26 ファイバアレイ
30 台座基板
31A,31B 突起部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
素子実装用開口部を有する複数の光導波路基板と、
前記複数の光導波路基板の素子実装用開口部のそれぞれに実装され、電気光学効果を有する複数の光偏向素子を備える複数の光偏向素子アレイとを備え、
前記複数の光導波路基板の端面が光学接着剤によって接着されていることを特徴とする光モジュール。
【請求項2】
前記複数の光導波路基板の端面は、複数の素子実装用開口部を有する一の光導波路基板を切断し、研磨した切断研磨面であることを特徴とする、請求項1記載の光モジュール。
【請求項3】
前記光導波路基板が、接着面となる端面に連なる平面を有し、かつ、表面から突出する突起部を有し、
前記複数の光導波路基板の端面及び前記突起部の平面が前記光学接着剤によって接着されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の光モジュール。
【請求項4】
素子実装用開口部を有する複数の光導波路基板を作製し、
電気光学効果を有する複数の光偏向素子を備える複数の光偏向素子アレイを、前記複数の光導波路基板の素子実装用開口部のそれぞれに実装し、
前記光偏向素子アレイが実装された2つの光導波路基板の端面を近接させた状態で前記2つの光導波路基板のアライメントを行ない、
前記2つの光導波路基板の端面を光学接着剤によって接着することを特徴とする光モジュールの製造方法。
【請求項5】
複数の素子実装用開口部を有する一の光導波路基板を切断し、切断面を研磨して、前記複数の光導波路基板を作製することを特徴とする、請求項4記載の光モジュールの製造方法。
【請求項6】
前記一の光導波路基板は、
2つの素子実装用開口部と、
信号光を入力する複数の入力チャネル光導波路と、
前記複数の入力チャネル光導波路を伝播した信号光をコリメート光にする複数のコリメートレンズと、
コリメート光を導くスラブ光導波路と、
前記スラブ光導波路を伝播したコリメート光を集光する複数の集光レンズと、
前記複数の集光レンズによって集光された光を出力する複数の出力チャネル光導波路とを備え、
前記一の光導波路基板を前記スラブ光導波路が形成されている部分で切断し、切断面を研磨して、2つの光導波路基板を作製することを特徴とする、請求項5記載の光モジュールの製造方法。
【請求項7】
前記2つの光導波路基板のそれぞれに備えられるスラブ光導波路の切断研磨面を前記光学接着剤によって接着することを特徴とする、請求項6記載の光モジュールの製造方法。
【請求項8】
前記光偏向素子アレイを前記素子実装用開口部に挿入し、前記入力チャネル光導波路又は前記出力チャネル光導波路から光を入射させ、前記スラブ導波路の切断研磨面から出射される光をモニタしながら前記光偏向素子アレイのアライメントを行なって、前記素子実装用開口部に前記光偏向素子アレイを実装することを特徴とする、請求項6又は7記載の光モジュールの製造方法。
【請求項9】
前記2つの光導波路基板のアライメントは、一方の光導波路基板の前記入力チャネル光導波路から光を入射させ、前記一方の光導波路基板のスラブ光導波路の切断研磨面から出射される光を他方の光導波路基板のスラブ光導波路の切断研磨面に入射させ、前記他方の光導波路基板の出力チャネル光導波路から出射される光をモニタしながら行なうことを特徴とする、請求項6〜8のいずれか1項に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項10】
前記複数の光導波路基板を、接着面となる端面に連なる平面を有し、かつ、表面から突出する突起部を有するものとして作製し、
前記複数の光導波路基板の端面及び前記突起部の平面を前記光学接着剤によって接着することを特徴とする、請求項4〜9のいずれか1項に記載の光モジュールの製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【公開番号】特開2008−170528(P2008−170528A)
【公開日】平成20年7月24日(2008.7.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−1330(P2007−1330)
【出願日】平成19年1月9日(2007.1.9)
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】(出願人による申告)平成18年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「フォトニックネットワーク技術の開発事業」委託研究、産業再生法第30条の適用を受ける特許出願
【出願人】(000005223)富士通株式会社 (25,993)
【Fターム(参考)】