光学モジュールおよび光学モジュール製造方法
【課題】製造上のバラツキがあっても光軸がずれない光部品の調整部を有する光学モジュール。
【解決手段】基板と、基板上に設けられた同一の厚みの第１および第２の調整部と、第１の調整部上に設けられた第１光学部品と、第２の調整部上に設けられた第２光学部品と、を備え、第１および第２の調整部の少なくとも一方は、第１光学部品と第２光学部品の光軸を一致させる形状を有する光学モジュールを提供する。第２の調整部は、第２光学部品の基板側の最下点の高さを、第１光学部品の基板側の最下点の高さと異ならせて第１光学部品と第２光学部品の光軸の高さを同一に保持してよい。
【解決手段】基板と、基板上に設けられた同一の厚みの第１および第２の調整部と、第１の調整部上に設けられた第１光学部品と、第２の調整部上に設けられた第２光学部品と、を備え、第１および第２の調整部の少なくとも一方は、第１光学部品と第２光学部品の光軸を一致させる形状を有する光学モジュールを提供する。第２の調整部は、第２光学部品の基板側の最下点の高さを、第１光学部品の基板側の最下点の高さと異ならせて第１光学部品と第２光学部品の光軸の高さを同一に保持してよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学モジュールおよび光学モジュール製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光通信等に用いられる半導体レーザモジュールは、基板上に形成した光学部品の高さ位置を調整する接合層上に半導体レーザ素子を載置して、同じ基板上に固定されるレンズ、光ファイバ等と光学的に結合させていた（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１ 特開２０１０−７３７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、基板上にこのような接合層を形成する段階で、接合層の厚さに製造上のバラツキ等があると、バラついた分だけ半導体レーザ素子の高さ位置がずれるので、当該半導体レーザ素子の光軸と基板上に固定されたレンズ、光ファイバ等との光軸がずれてしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、基板と、基板上に設けられた同一の厚みの第１および第２の調整部と、第１の調整部上に設けられた第１光学部品と、第２の調整部上に設けられた第２光学部品と、を備え、第１および第２の調整部の少なくとも一方は、第１光学部品と第２光学部品の光軸を一致させる形状を有する光学モジュールを提供する。
【０００５】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの構成例を示す。
【図２】第１の実施形態に係る光部品搭載部の構成例を示す。
【図３】第１の実施形態に係る光部品搭載部の上面図を示す。
【図４】図２におけるＡ−Ａ'断面を示す。
【図５】第１の実施形態に係る光部品搭載部の変形例の上面図を示す。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る光部品搭載部の構成例を示す。
【図７】第２の実施形態に係る光部品搭載部の上面図を示す。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る光部品搭載部の構成例を示す。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る光学モジュールの構成例を示す。
【図１０】第１の実施形態に係る光学モジュールの製造フローを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００８】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光学モジュール１００の構成例を示す。図１は、光学モジュール１００の筐体１１０を切り欠いて示した側面図の一例である。光学モジュール１００は、基板上に形成されて光学部品の配置を調整する調整部に複数の光部品を載置して、当該複数の光部品同士を光学的に結合する。光学モジュール１００は、光部品搭載部１０と、筐体１１０と、底板部１１２と、筒状孔部１１４と、温度調節部１２０と、ベース部１２４と、光ファイバ１５０と、ファイバ被覆部１５２と、ファイバ固定部１６０と、受光部１７０とを備える。
【０００９】
筐体１１０、底板部１１２、および筒状孔部１１４は、金属で形成される。筐体１１０、底板部１１２、および筒状孔部１１４は、一例として、アルミニウム（Ａｌ）で形成され、内部を密封する。これに代えて、筐体１１０、底板部１１２、および筒状孔部１１４は、樹脂で形成されるパッケージであってよい。これに代えて、筐体１１０および筒状孔部１１４は樹脂、底板部１１２は金属で形成されるパッケージであってよい。また、筐体１１０、底板部１１２、および筒状孔部１１４は、バタフライ型のパッケージを形成してよい。
【００１０】
温度調節部１２０は、底板部１１２上に載置され、温度調節部１２０の上面の温度を一定に保つ。温度調節部１２０は、ペルチエ素子等を用いた電子冷却装置であってよい。ベース部１２４は、温度調節部１２０の上面に載置され、ベース部１２４の上面に温度調節部１２０が一定に保つ温度を伝達する。ベース部１２４は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、銅タングステン（ＣｕＷ）、Ｓｉ、またはダイヤモンドを含む材料から形成されてよい。
【００１１】
光部品搭載部１０は、ベース部１２４の上面に載置され、光部品搭載部１０の上面に温度調節部１２０が一定に保つ温度を伝達する。光部品搭載部１０は、光部品搭載部１０の上面に搭載される複数の光部品同士を光学的に結合して固定する。
【００１２】
光ファイバ１５０は、筐体１１０の外部より筒状孔部１１４を介して筐体１１０内に挿入される。光ファイバ１５０は、筐体１１０の外部において、ファイバ被覆部１５２で覆われて保護される。ファイバ被覆部１５２は、直径２５０μｍまたは４００μｍの樹脂を含んでよい。また、ファイバ被覆部１５２は、当該樹脂で光ファイバ１５０を覆ってから、更に繊維等で覆う構造を採ってよい。
【００１３】
ファイバ固定部１６０は、筒状孔部１１４と光ファイバ１５０との間に設けられ、光ファイバ１５０を筒状孔部１１４に固定する。ファイバ固定部１６０は、樹脂、低融点ガラス、または接着剤等を用いて光ファイバ１５０を固定してよい。
【００１４】
受光部１７０は、光部品搭載部１０に搭載される半導体レーザの光出力を受光して、当該半導体レーザの光出力をモニタする。受光部１７０は、フォトダイオードでよい。以上の本実施形態に係る光学モジュール１００は、光部品搭載部１０に搭載される光部品の周囲温度を一定に保ちつつ、光部品搭載部１０に搭載される半導体レーザの光出力をモニタして安定かつ高出力なレーザ出力を得る。
【００１５】
図２は、第１の実施形態に係る光部品搭載部１０の構成例を示す。図３は、第１の実施形態に係る光部品搭載部１０の上面図を示す。光部品搭載部１０は、基板２００と、第１の調整部２１０と、第２の調整部２２０と、第３の調整部２３０と、を備え、第１光学部品１３０と、第２光学部品１４０と、第３光学部品１４２とを搭載する。
【００１６】
基板２００は、光学部品の載置面を有する。基板２００は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、銅タングステン（ＣｕＷ）、Ｓｉ、またはダイヤモンドを含む材料から形成されてよい。
【００１７】
第１〜第３の調整部２１０〜２３０は、基板２００上に同一の厚みで設けられる。第１〜第３の調整部２１０〜２３０は、基板２００上に金属を成長させたメタライズ層、または基板２００上に金属を被覆させためっき層である。第１〜第３の調整部２１０〜２３０は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｎｉ、およびＳｎのうちの１つ以上の材料を含み、また、これらのうちの２つ以上の材料の合金であってよい。これに代えて、第１〜第３の調整部２１０〜２３０は、セラミック層であってよい。
【００１８】
第１〜第３の調整部２１０〜２３０は、基板２００上において、略同一の材料で、同一の手段で形成される。また、第１〜第３の調整部２１０〜２３０は、基板２００上において、同時に形成されてよい。第１〜第３の調整部２１０〜２３０は、同一の材料で、同一の手段で、同時に形成されることにより、基板２００上において、同一の厚さＴで形成することができる。また、仮に製造上の誤差が生じても、第１〜第３の調整部２１０〜２３０は、厚みの誤差ΔＴを同一にすることができるので、結局、同一の厚みＴ＋ΔＴで形成することができる。
【００１９】
第１光学部品１３０は、第１の調整部２１０上に設けられる。第１の実施形態において、第１光学部品１３０は半導体レーザ素子である。一例として、半導体レーザ素子は、リッジ構造を有するリッジ型半導体レーザ素子である。半導体レーザ素子は、外部からの電流注入に応じて当該レーザ素子の端面より、図中の一点鎖線で示した光軸上にレーザ光を出射する。第１の実施形態において、第１光学部品１３０から出射されたレーザ光によって決められる光軸は、基板２００上において、第１の調整部２１０の厚さＴに第１光学部品１３０のレーザ出射位置の高さｈを加えたＴ＋ｈの高さに位置する。
【００２０】
第２光学部品１４０は、第２の調整部２２０上に設けられる。第１の実施形態において、第２光学部品１４０は、球または円筒形である。また、第１の実施形態において、第２光学部品１４０は、半導体レーザ素子が出力するレーザ光を集光するレンズである。例えば、第２光学部品１４０は、中心軸がレーザ光によって決められた光軸と垂直に交わるように載置される、石英系ガラス等で形成された円柱型レンズである。
【００２１】
第３光学部品１４２は、第３の調整部２３０上に設けられる。第１の実施形態において、第３光学部品１４２は、基板２００に固定される光ファイバ１５０である。即ち、第３光学部品１４２は、筐体１１０内部において基板２００上で第３の調整部上で固定され、筐体１１０において筒状孔部１１４でファイバ固定部１６０により固定される光ファイバ１５０の一端である。光ファイバ１５０は、入射端面のコア中心部とレーザ光によって決められた光軸とが一致するように載置される。
【００２２】
第１光学部品１３０、第２光学部品１４０、および第３光学部品１４２は、それぞれ対応する調整部に載置されて、光結合された後に、当該調節部に固定される。第１光学部品１３０、第２光学部品１４０、および第３光学部品１４２は、接着剤等で固定される。ここで、接着剤は、紫外線を照射することによって固化する樹脂であってよい。また、接着剤は、光透過性であることが望ましい。
【００２３】
ここで、第１の調整部２１０および第２の調整部２２０の少なくとも一方は、第１光学部品１３０と第２光学部品１４０の光軸を一致させる形状を有する。第１の実施形態において、第２の調整部２２０が、第２光学部品１４０の光軸を一致させる形状を有する。また、第１の調整部２１０および第２の調整部２２０の少なくとも一方は、複数の保持部を有し、第１光学部品１３０または第２光学部品１４０を、複数の保持部のそれぞれが接して保持する。第１の実施形態において、第２の調整部２２０が、複数の保持部２２２を有し、第２光学部品１４０を当該複数の保持部２２２のそれぞれが接して保持する。
【００２４】
即ち、第２の調整部２２０は、第２光学部品１４０の基板２００側の最下点の高さｔ１を、第１光学部品１３０の基板２００側の最下点の高さＴと異ならせて第１光学部品１３０と第２光学部品１４０の光軸の高さを同一に保持する。ここで、第２光学部品１４０の光軸高さがｒ１の場合、第２の調整部２２０は、ｔ１＋ｒ１とＴ＋ｈとを一致させるように、複数の保持部２２２のそれぞれが第２光学部品１４０に接して保持する。
【００２５】
例えば、厚さＴの２つの保持部２２２は、光軸と平行の間隔Ｄ１を空けて基板２００上に形成される。ここで、間隔Ｄ１の半分の距離を底辺として、第１光学部品１３０の光軸高さｈを高さとした直角三角形の斜辺が、第２光学部品１４０の光軸高さｒ１と一致すれば、ｔ１＋ｒ１とＴ＋ｈとは一致する。
【００２６】
即ち、Ｄ１＝２×（ｒ１２＋ｈ２）１／２とすることで、２つの保持部２２２は、第１光学部品１３０および第２光学部品１４０の光軸の高さを同一にして保持することができる。ここで、仮に、第１の調整部２１０および第２の調整部２２０に製造上の誤差が重畳したとしても、第１の調整部２１０および第２の調整部２２０の厚さが同一のＴ＋ΔＴで形成されるので、第１光学部品１３０および第２光学部品１４０の光軸の高さを同一にして保持できる。
【００２７】
このように、第１光学部品１３０が設けられる第１の調整部２１０と同一の厚さＴの第２の調整部２２０に設けられ、第１光学部品１３０の光軸高さｈとは異なる光軸高さｒ１を有する第２光学部品１４０は、第１光学部品１３０の光軸と一致して第１光学部品１３０と光結合する。第２光学部品１４０は、第１光学部品１３０が出射したレーザ光を集光して第３光学部品１４２へと伝達する。
【００２８】
図４は、図２におけるＡ−Ａ'断面を示す。第３の調整部２３０は、第３光学部品１４２と第１光学部品１３０または第２光学部品１４０との光軸を一致させる形状を有する。また、第３の調整部２３０は、複数の保持部２３２を有し、第３光学部品１４２を当該複数の保持部２３２のそれぞれで接して保持する。
【００２９】
第３の調整部２３０は、第２の調整部２２０と同様に、第３光学部品１４２の光軸と、第１光学部品１３０および第２光学部品１４０の光軸とを同一にして保持する。即ち、第３の調整部２３０は、第３光学部品１４２の基板２００側の最下点の高さｔ２を、第１光学部品１３０の基板２００側の最下点の高さＴと異ならせる。
【００３０】
例えば、厚さＴの２つの保持部２３２は、光軸と垂直の間隔Ｄ２を空けて基板２００上に形成される。ここで、間隔Ｄ２の半分の距離を底辺として、第１光学部品１３０の光軸高さｈを高さとした直角三角形の斜辺が、第３光学部品１４２の光軸高さｒ２と一致すれば、ｔ２＋ｒ２とＴ＋ｈとは一致する。即ち、Ｄ２＝２×（ｒ２２＋ｈ２）１／２とすることで、２つの保持部２３２は、第１光学部品１３０および第３光学部品１４２の光軸の高さを同一にして保持することができる。
【００３１】
このように、第３光学部品１４２は、第１光学部品１３０および第２光学部品１４０の光軸と一致して第２光学部品１４０と光結合する。第３光学部品１４２は、第２光学部品１４０から伝達されたレーザ光を受け取って筐体１１０の外部へと伝達する。以上のように、第１光学部品１３０、第２光学部品１４０、および第３光学部品１４２は、基板２００上に光軸をそれぞれ一致させて光結合される。また、各調整部に製造上の誤差が重畳したとしても、各調整部の厚さは同一のＴ＋ΔＴで形成され、各光学部品の光軸の高さを同一にすることができる。
【００３２】
図５は、第１の実施形態に係る光部品搭載部１０の変形例の上面図を示す。本変形例の光部品搭載部１０において、図３に示された第１の実施形態に係る光部品搭載部１０の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
【００３３】
第１の実施形態において、第２の調整部２２０は、２つの保持部２２２を有して第２光学部品を保持する例を説明した。これに代えて、第１の調整部２１０、第２の調整部２２０、および第３の調整部２３０の少なくとも一つは、少なくとも３つの保持部を有し、第１光学部品１３０、第２光学部品１４０、または第３光学部品１４２を、当該少なくとも３つの保持部のそれぞれが接して保持する。
【００３４】
本変形例の光部品搭載部１０において、第２の調整部２２０は、４つの保持部２２２を有して第２光学部品１４０を保持する。ここで、本変形例の第２光学部品１４０は、石英系ガラス等で形成された半径ｒ３のボール型レンズである。
【００３５】
図２で説明した方法と同様に、複数の保持部２２２の間隔を適切に決めることで、第２光学部品１４０の光軸を、第１光学部品１３０の光軸に合わせることができる。例えば、複数の保持部２２２の光軸と平行方向の間隔と、光軸に垂直方向の間隔を同一のＤ３として、Ｄ３＝２×（ｒ３２＋ｈ２）１／２とすることで、４つの保持部２２２は、第１光学部品１３０および第２光学部品１４０の光軸の高さを同一にして保持することができる。
【００３６】
また、本変形例の第２光学部品１４０をボール型レンズとして説明したが、これに代えて、第２光学部品１４０は、水平軸と垂直軸で曲率の異なるバイコニックレンズであってもよい。このような楕円を含む形状の場合、４つの保持部２２２は、光軸と平行方向の間隔と、光軸に垂直方向の間隔を異ならせて、第１光学部品１３０と第２光学部品１４０の光軸の高さを同一に保持することができる。
【００３７】
以上の第１の実施形態に係る光部品搭載部１０の変形例によれば、第２の調整部２２０が３つ以上の保持部２２２を有することで、種々の形状の第２光学部品１４０は、第１光学部品１３０との光軸の高さを同一に保持して第１光学部品１３０と光結合することができる。本変形例において、第２の調整部２２０が３つ以上の保持部２２２を有することを説明したが、これに代えて、第１の調整部２１０および／または第３の調整部２３０が３つ以上の保持部を有してもよい。また、全ての調整部が３つ以上の保持部を有してもよい。
【００３８】
図６は、本発明の第２の実施形態に係る光部品搭載部１０の構成例を示す。図７は、第２の実施形態に係る光部品搭載部の上面図を示す。第２の実施形態に係る光部品搭載部１０において、図２および図３に示された第１の実施形態に係る光部品搭載部１０の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
【００３９】
第１の実施形態において、第２の調整部２２０は、２つの保持部２２２を有して第２光学部品１４０を保持する例を説明した。これに代えて、第２の調整部２２０は、第２光学部品１４０を保持する溝状の保持部２２２を有し、第２光学部品１４０を溝状の保持部２２２に搭載して第２光学部品１４０の位置を溝方向に調整可能とする。
【００４０】
第２の実施形態において、第２の調整部２２０は、第２光学部品１４０を保持する溝状の保持部２２２を有し、第２光学部品１４０を溝状の保持部２２２に搭載して第２光学部品１４０の位置を溝方向に調整可能とする。例えば、第２光学部品１４０は、溝状の保持部２２２上を光軸に対して垂直となる溝方向に調整できる。
【００４１】
また、溝状の保持部２２２は、基板２００上の予め定められた位置で溝の形成が中断されてよい。そして、第２光学部品１４０は、溝方向に移動させて溝の形成が中断された位置に突き当たり、保持部２２２上で位置決めされてよい。この場合、第２光学部品１４０は、第１光学部品１３０と光結合される位置で位置決めされる。
【００４２】
第２の実施形態において、第３の調整部２３０は、第３光学部品１４２を保持する溝状の保持部２３２を有し、第３光学部品１４２を溝状の保持部２３２に搭載して第３光学部品１４２の位置を溝方向に調整可能とする。例えば、第３光学部品１４２は、溝状の保持部２３２上を光軸に対して平行となる溝方向に調整できる。
【００４３】
また、溝状の保持部２３２は、基板２００上の予め定められた位置で溝の形成が中断されてよい。そして、第３光学部品１４２は、溝方向に移動させて溝の形成が中断された位置に突き当たり、保持部２３２上で位置決めされてよい。この場合、第３光学部品１４２は、第２光学部品１４０と光結合される位置で位置決めされる。
【００４４】
また、第２の実施形態において、第１の調整部２１０、第２の調整部２２０、および第３の調整部２３０は、基板２００上において、一体に形成される。例えば、図中の調整部は、説明の便宜上、第１〜第３の調整部に分けているが、基板２００上に形成される１つの調整部として形成される。これにより、当該調整部は、製造過程においてバリ、割れ、ヒビ、または欠け等の製造不良の発生を低減させ、製造歩留まりを向上させることができる。
【００４５】
また、第２の実施形態において、基板２００は、第１の調整部２１０および第２の調整部２２０が形成される第１面とは反対側の面に、第１の調整部２１０または第２の調整部２２０と略同一の材料で設けられる第４の調整部２４０を更に備える。第４の調整部２４０は、第１面に形成される複数の調整部と略同一の形状で形成されてよい。また、第４の調整部２４０は、第１面に形成される複数の調整部と略同一の厚さで形成されてよい。
【００４６】
このように、第４の調整部２４０は、第１面に形成される複数の調整部と略同一の材料、略同一の形状、および略同一の厚さで形成されるので、第１面に調整部が形成されたことによって生じる基板２００の応力または歪みを緩和することができる。ここで、第４の調整部２４０は、基板２００の応力または歪みを緩和する目的で形成されるので、第１面に形成される複数の調整部の材料、形状、および厚さと完全に一致させなくてもよい。第４の調整部２４０は、第１面に形成される複数の調整部の体積に略等しい体積を有する均一な厚さの層構造を採ってもよい。
【００４７】
図８は、本発明の第３の実施形態に係る光部品搭載部１０の構成例を示す。第３の実施形態に係る光部品搭載部１０において、図２および図３に示された第１の実施形態に係る光部品搭載部１０の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
【００４８】
第１の実施形態において、第１の調整部２１０および第２の調整部２２０は、基板２００の同一面上に形成される例を説明した。これに代えて、基板２００は、第１の調整部２１０が設けられる第１面と、基板２００上において第１面とは異なる高さに設けられ、第２の調整部２２０が設けられる第２面と、を有する。
【００４９】
第３の実施形態において、基板２００は、第１の調整部２１０および第３の調整部２３０が形成される第１面と、第１面とは高さ方向にｔ４だけ異なり、第２の調整部２２０が形成される第２面とを有する。第１の調整部２１０、第２の調整部２２０、および第３の調整部２３０は、第１の実施形態と同様に、同一の厚さＴでそれぞれ形成される。また、第２光学部品１４０は、円柱型レンズまたはボール型レンズである。
【００５０】
第３の実施形態において、第２光学部品１４０を第１光学部品１３０に光結合するべく、第２の調整部２２０は、第２光学部品１４０の基板２００側の最下点の高さｔ３を、第１光学部品１３０の基板２００側の最下点の高さＴと異ならせて第１光学部品１３０と第２光学部品１４０の光軸の高さを同一に保持する。ここで、第２光学部品１４０の光軸高さがｒ１の場合、第２の調整部２２０は、ｔ３＋ｒ１とＴ＋ｈ＋ｔ４とを一致させるように、複数の保持部２２２のそれぞれが第２光学部品１４０に接して保持する。
【００５１】
例えば、厚さＴの２つの保持部２２２は、光軸と平行の間隔Ｄ４を空けて基板２００の第２面上に形成される。ここで、間隔Ｄ４の半分の距離を底辺として、基板の２００の第１面と第２面の高さの差分であるｔ４と、第１光学部品１３０の光軸高さｈとの和を高さとした直角三角形の斜辺が、第２光学部品１４０の光軸高さｒ１と一致すれば、ｔ３＋ｒ１とＴ＋ｈ＋ｔ４とは一致する。即ち、Ｄ４＝２×（ｒ１２＋（ｈ＋ｔ４）２）１／２とすることで、２つの保持部２２２は、第１光学部品１３０および第２光学部品１４０の光軸の高さを同一にして保持することができる。
【００５２】
このように、第１光学部品１３０が設けられる第１の調整部２１０と同一の厚さＴで、第１光学部品１３０が設けられる第１面とは異なる第２面に形成された第２の調整部２２０に設けられる第２光学部品１４０は、第１光学部品１３０の光軸と一致して載置され、第１光学部品１３０と光結合する。第３の実施形態において、第２の調整部２２０は、第１面とはｔ４の高さだけ異なる第２面に形成されるので、第２光学部品１４０は、ｔ４に応じて大きな光軸高さｒ１を有することができる。
【００５３】
図９は、本発明の第４の実施形態に係る光学モジュール１００の構成例を示す。第４の実施形態に係る光学モジュール１００において、図１に示された第１の実施形態に係る光学モジュール１００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
【００５４】
第１の実施形態において、光ファイバ１５０は、第３光学部品１４２として、光部品搭載部１０上の第３の調整部２３０に固定されることを説明した。これに代えて、光ファイバ１５０は、光部品搭載部１０とは独立して筐体１１０に固定される。
【００５５】
第３の実施形態において、光部品搭載部１０は、第１光学部品１３０が設けられる第１の調整部２１０と、第２光学部品１４０が設けられる第２の調整部２２０とを有する。第１光学部品１３０は、第１光学部品１３０の光軸が光ファイバ１５０の光軸と一致するように、第１の調整部２１０上に載置されて固定される。また、第２光学部品１４０は、第１光学部品１３０の光軸と一致するように、第２の調整部２２０上に載置されて固定される。ここで、第２光学部品１４０は、第１光学部品１３０と光結合しつつ、光ファイバ１５０とも光結合する。
【００５６】
このように、第３の実施形態に係る光部品搭載部１０は、光部品搭載部１０に搭載される複数の光部品の光軸を一致させて光結合させつつ、光部品搭載部１０とは独立して固定される他の光部品とも光結合する。光部品搭載部１０は、複数の光部品が載置される複数の調整部を、同一の材料、同一の手段、かつ、同時に形成することにより、基板２００上において、同一の厚さＴで正確に形成することで、このような複数の光部品を光結合させることができる。
【００５７】
以上の説明において、光部品搭載部１０上に形成される各調整部の形状を、矩形で形成して説明した。これに代えて、各調整部の形状は、それぞれの調整部に設けられる光学部品の形状に合わせて、曲率を持たせた形状等をそれぞれ有してよい。また、以上の説明において、第１光学部品１３０を半導体レーザ素子として説明したが、これに代えて、第１光学部品１３０は、フォトダイオードであってよい。この場合、光学モジュール１００は、外部から光ファイバ１５０を介して伝送された光信号を受光する受光デバイスである。
【００５８】
図１０は、第１の実施形態に係る光学モジュール１００の製造フローを示す。まず、基板２００上に、同一の厚さの第１の調整部２１０、第２の調整部２２０、および第３の調整部２３０を形成する（Ｓ１０００）。各調整部は、メッキまたはセラミックの堆積成長によって形成する。各調整部は、略同一の材料で、略同一の手段で、かつ、同時（同一バッチ）に形成することが望ましい。
【００５９】
これによって、基板２００上に、同一の厚さＴで各調整部を形成することができる。また、仮に製造上の誤差が生じても、形成される各調整部の厚みの誤差ΔＴを同一にすることができるので、結局、各調整部を同一の厚さＴ＋ΔＴで形成することができる。また、各調整部は、各調整部にそれぞれ設けられる光学部品の光軸を一致させる形状を有する。
【００６０】
次に、第１光学部品１３０、第２光学部品１４０、および第３光学部品１４２を、対応する調整部上に実装する（Ｓ１０１０）。即ち、第１の調整部２１０上に第１光学部品１３０を、第２の調整部２２０上に第２光学部品１４０を、第３の調整部２３０上に第３光学部品１４２を設ける。
【００６１】
ここで、第３光学部品１４２が光ファイバ１５０の場合、基板２００を筐体１１０内に収容してから、第３の調整部２３０上に第３光学部品１４２を設けてもよい。ここで、各調整部の形状と配置は、各光学部品の光軸の高さを同一にして、隣り合う光学部品同士を光結合するように形成されるので、複雑な光軸あわせ等の作業無しに、各光学部品を実装することができる。
【００６２】
各光学部品の配置が決まった段階で、接着剤等を用いて調整部と光学部品とを固定する。この場合、接着剤を光学部品と調整部との接触箇所、または光学部品と調整部との隙間に接着剤を流し込んで固定する。これに代えて、予め紫外線を照射することで固化する樹脂を塗布してから各光学部品を配置して、各光学部品の配置が決まってから紫外線を照射して樹脂を固化させてよい。以上により、光部品搭載部１０が形成される。
【００６３】
次に、光部品搭載部１０を筐体１１０内に収容してパッケージングする（Ｓ１０２０）。筐体１１０には、予め温度調節部１２０およびベース部１２４を形成させ、ベース部１２４上に光部品搭載部１０を固定する。第３光学部品１４２が光ファイバ１５０の場合、光部品搭載部１０を固定した後に、第３の調整部２３０上に光ファイバ１５０を載置して固定してよい。また、ベース部１２４上に、受光部１７０を固定してよい。また、ベース部１２４上または光部品搭載部１０上に、温度モニタ用の温度検出部を設けてもよい。
【００６４】
筐体１１０内に収容すべき部品を固定した後に、筐体１１０の蓋を閉めて密封する。ここで、筐体１１０内部を窒素ガス等で満たしてしてから筐体１１０を封止してよい。以上の第１の実施形態に係る製造フローによれば、基板２００上に形成する調節部に製造上のバラツキがあっても、光学部品の光軸をずらさずに載置できるので、基板２００上に載置する複数の光学部品の光軸調整を容易にかつ安価に実施して光学モジュール１００を形成することができる。
【００６５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００６６】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００６７】
１０ 光部品搭載部、１００ 光学モジュール、１１０ 筐体、１１２ 底板部、１１４ 筒状孔部、１２０ 温度調節部、１２４ ベース部、１３０ 第１光学部品、１４０ 第２光学部品、１４２ 第３光学部品、１５０ 光ファイバ、１５２ ファイバ被覆部、１６０ ファイバ固定部、１７０ 受光部、２００ 基板、２１０ 第１の調整部、２２０ 第２の調整部、２２２ 保持部、２３０ 第３の調整部、２３２ 保持部、２４０ 第４の調整部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学モジュールおよび光学モジュール製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光通信等に用いられる半導体レーザモジュールは、基板上に形成した光学部品の高さ位置を調整する接合層上に半導体レーザ素子を載置して、同じ基板上に固定されるレンズ、光ファイバ等と光学的に結合させていた（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１ 特開２０１０−７３７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、基板上にこのような接合層を形成する段階で、接合層の厚さに製造上のバラツキ等があると、バラついた分だけ半導体レーザ素子の高さ位置がずれるので、当該半導体レーザ素子の光軸と基板上に固定されたレンズ、光ファイバ等との光軸がずれてしまうという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、基板と、基板上に設けられた同一の厚みの第１および第２の調整部と、第１の調整部上に設けられた第１光学部品と、第２の調整部上に設けられた第２光学部品と、を備え、第１および第２の調整部の少なくとも一方は、第１光学部品と第２光学部品の光軸を一致させる形状を有する光学モジュールを提供する。
【０００５】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光学モジュールの構成例を示す。
【図２】第１の実施形態に係る光部品搭載部の構成例を示す。
【図３】第１の実施形態に係る光部品搭載部の上面図を示す。
【図４】図２におけるＡ−Ａ'断面を示す。
【図５】第１の実施形態に係る光部品搭載部の変形例の上面図を示す。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る光部品搭載部の構成例を示す。
【図７】第２の実施形態に係る光部品搭載部の上面図を示す。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る光部品搭載部の構成例を示す。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る光学モジュールの構成例を示す。
【図１０】第１の実施形態に係る光学モジュールの製造フローを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００８】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光学モジュール１００の構成例を示す。図１は、光学モジュール１００の筐体１１０を切り欠いて示した側面図の一例である。光学モジュール１００は、基板上に形成されて光学部品の配置を調整する調整部に複数の光部品を載置して、当該複数の光部品同士を光学的に結合する。光学モジュール１００は、光部品搭載部１０と、筐体１１０と、底板部１１２と、筒状孔部１１４と、温度調節部１２０と、ベース部１２４と、光ファイバ１５０と、ファイバ被覆部１５２と、ファイバ固定部１６０と、受光部１７０とを備える。
【０００９】
筐体１１０、底板部１１２、および筒状孔部１１４は、金属で形成される。筐体１１０、底板部１１２、および筒状孔部１１４は、一例として、アルミニウム（Ａｌ）で形成され、内部を密封する。これに代えて、筐体１１０、底板部１１２、および筒状孔部１１４は、樹脂で形成されるパッケージであってよい。これに代えて、筐体１１０および筒状孔部１１４は樹脂、底板部１１２は金属で形成されるパッケージであってよい。また、筐体１１０、底板部１１２、および筒状孔部１１４は、バタフライ型のパッケージを形成してよい。
【００１０】
温度調節部１２０は、底板部１１２上に載置され、温度調節部１２０の上面の温度を一定に保つ。温度調節部１２０は、ペルチエ素子等を用いた電子冷却装置であってよい。ベース部１２４は、温度調節部１２０の上面に載置され、ベース部１２４の上面に温度調節部１２０が一定に保つ温度を伝達する。ベース部１２４は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、銅タングステン（ＣｕＷ）、Ｓｉ、またはダイヤモンドを含む材料から形成されてよい。
【００１１】
光部品搭載部１０は、ベース部１２４の上面に載置され、光部品搭載部１０の上面に温度調節部１２０が一定に保つ温度を伝達する。光部品搭載部１０は、光部品搭載部１０の上面に搭載される複数の光部品同士を光学的に結合して固定する。
【００１２】
光ファイバ１５０は、筐体１１０の外部より筒状孔部１１４を介して筐体１１０内に挿入される。光ファイバ１５０は、筐体１１０の外部において、ファイバ被覆部１５２で覆われて保護される。ファイバ被覆部１５２は、直径２５０μｍまたは４００μｍの樹脂を含んでよい。また、ファイバ被覆部１５２は、当該樹脂で光ファイバ１５０を覆ってから、更に繊維等で覆う構造を採ってよい。
【００１３】
ファイバ固定部１６０は、筒状孔部１１４と光ファイバ１５０との間に設けられ、光ファイバ１５０を筒状孔部１１４に固定する。ファイバ固定部１６０は、樹脂、低融点ガラス、または接着剤等を用いて光ファイバ１５０を固定してよい。
【００１４】
受光部１７０は、光部品搭載部１０に搭載される半導体レーザの光出力を受光して、当該半導体レーザの光出力をモニタする。受光部１７０は、フォトダイオードでよい。以上の本実施形態に係る光学モジュール１００は、光部品搭載部１０に搭載される光部品の周囲温度を一定に保ちつつ、光部品搭載部１０に搭載される半導体レーザの光出力をモニタして安定かつ高出力なレーザ出力を得る。
【００１５】
図２は、第１の実施形態に係る光部品搭載部１０の構成例を示す。図３は、第１の実施形態に係る光部品搭載部１０の上面図を示す。光部品搭載部１０は、基板２００と、第１の調整部２１０と、第２の調整部２２０と、第３の調整部２３０と、を備え、第１光学部品１３０と、第２光学部品１４０と、第３光学部品１４２とを搭載する。
【００１６】
基板２００は、光学部品の載置面を有する。基板２００は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、銅タングステン（ＣｕＷ）、Ｓｉ、またはダイヤモンドを含む材料から形成されてよい。
【００１７】
第１〜第３の調整部２１０〜２３０は、基板２００上に同一の厚みで設けられる。第１〜第３の調整部２１０〜２３０は、基板２００上に金属を成長させたメタライズ層、または基板２００上に金属を被覆させためっき層である。第１〜第３の調整部２１０〜２３０は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｎｉ、およびＳｎのうちの１つ以上の材料を含み、また、これらのうちの２つ以上の材料の合金であってよい。これに代えて、第１〜第３の調整部２１０〜２３０は、セラミック層であってよい。
【００１８】
第１〜第３の調整部２１０〜２３０は、基板２００上において、略同一の材料で、同一の手段で形成される。また、第１〜第３の調整部２１０〜２３０は、基板２００上において、同時に形成されてよい。第１〜第３の調整部２１０〜２３０は、同一の材料で、同一の手段で、同時に形成されることにより、基板２００上において、同一の厚さＴで形成することができる。また、仮に製造上の誤差が生じても、第１〜第３の調整部２１０〜２３０は、厚みの誤差ΔＴを同一にすることができるので、結局、同一の厚みＴ＋ΔＴで形成することができる。
【００１９】
第１光学部品１３０は、第１の調整部２１０上に設けられる。第１の実施形態において、第１光学部品１３０は半導体レーザ素子である。一例として、半導体レーザ素子は、リッジ構造を有するリッジ型半導体レーザ素子である。半導体レーザ素子は、外部からの電流注入に応じて当該レーザ素子の端面より、図中の一点鎖線で示した光軸上にレーザ光を出射する。第１の実施形態において、第１光学部品１３０から出射されたレーザ光によって決められる光軸は、基板２００上において、第１の調整部２１０の厚さＴに第１光学部品１３０のレーザ出射位置の高さｈを加えたＴ＋ｈの高さに位置する。
【００２０】
第２光学部品１４０は、第２の調整部２２０上に設けられる。第１の実施形態において、第２光学部品１４０は、球または円筒形である。また、第１の実施形態において、第２光学部品１４０は、半導体レーザ素子が出力するレーザ光を集光するレンズである。例えば、第２光学部品１４０は、中心軸がレーザ光によって決められた光軸と垂直に交わるように載置される、石英系ガラス等で形成された円柱型レンズである。
【００２１】
第３光学部品１４２は、第３の調整部２３０上に設けられる。第１の実施形態において、第３光学部品１４２は、基板２００に固定される光ファイバ１５０である。即ち、第３光学部品１４２は、筐体１１０内部において基板２００上で第３の調整部上で固定され、筐体１１０において筒状孔部１１４でファイバ固定部１６０により固定される光ファイバ１５０の一端である。光ファイバ１５０は、入射端面のコア中心部とレーザ光によって決められた光軸とが一致するように載置される。
【００２２】
第１光学部品１３０、第２光学部品１４０、および第３光学部品１４２は、それぞれ対応する調整部に載置されて、光結合された後に、当該調節部に固定される。第１光学部品１３０、第２光学部品１４０、および第３光学部品１４２は、接着剤等で固定される。ここで、接着剤は、紫外線を照射することによって固化する樹脂であってよい。また、接着剤は、光透過性であることが望ましい。
【００２３】
ここで、第１の調整部２１０および第２の調整部２２０の少なくとも一方は、第１光学部品１３０と第２光学部品１４０の光軸を一致させる形状を有する。第１の実施形態において、第２の調整部２２０が、第２光学部品１４０の光軸を一致させる形状を有する。また、第１の調整部２１０および第２の調整部２２０の少なくとも一方は、複数の保持部を有し、第１光学部品１３０または第２光学部品１４０を、複数の保持部のそれぞれが接して保持する。第１の実施形態において、第２の調整部２２０が、複数の保持部２２２を有し、第２光学部品１４０を当該複数の保持部２２２のそれぞれが接して保持する。
【００２４】
即ち、第２の調整部２２０は、第２光学部品１４０の基板２００側の最下点の高さｔ１を、第１光学部品１３０の基板２００側の最下点の高さＴと異ならせて第１光学部品１３０と第２光学部品１４０の光軸の高さを同一に保持する。ここで、第２光学部品１４０の光軸高さがｒ１の場合、第２の調整部２２０は、ｔ１＋ｒ１とＴ＋ｈとを一致させるように、複数の保持部２２２のそれぞれが第２光学部品１４０に接して保持する。
【００２５】
例えば、厚さＴの２つの保持部２２２は、光軸と平行の間隔Ｄ１を空けて基板２００上に形成される。ここで、間隔Ｄ１の半分の距離を底辺として、第１光学部品１３０の光軸高さｈを高さとした直角三角形の斜辺が、第２光学部品１４０の光軸高さｒ１と一致すれば、ｔ１＋ｒ１とＴ＋ｈとは一致する。
【００２６】
即ち、Ｄ１＝２×（ｒ１２＋ｈ２）１／２とすることで、２つの保持部２２２は、第１光学部品１３０および第２光学部品１４０の光軸の高さを同一にして保持することができる。ここで、仮に、第１の調整部２１０および第２の調整部２２０に製造上の誤差が重畳したとしても、第１の調整部２１０および第２の調整部２２０の厚さが同一のＴ＋ΔＴで形成されるので、第１光学部品１３０および第２光学部品１４０の光軸の高さを同一にして保持できる。
【００２７】
このように、第１光学部品１３０が設けられる第１の調整部２１０と同一の厚さＴの第２の調整部２２０に設けられ、第１光学部品１３０の光軸高さｈとは異なる光軸高さｒ１を有する第２光学部品１４０は、第１光学部品１３０の光軸と一致して第１光学部品１３０と光結合する。第２光学部品１４０は、第１光学部品１３０が出射したレーザ光を集光して第３光学部品１４２へと伝達する。
【００２８】
図４は、図２におけるＡ−Ａ'断面を示す。第３の調整部２３０は、第３光学部品１４２と第１光学部品１３０または第２光学部品１４０との光軸を一致させる形状を有する。また、第３の調整部２３０は、複数の保持部２３２を有し、第３光学部品１４２を当該複数の保持部２３２のそれぞれで接して保持する。
【００２９】
第３の調整部２３０は、第２の調整部２２０と同様に、第３光学部品１４２の光軸と、第１光学部品１３０および第２光学部品１４０の光軸とを同一にして保持する。即ち、第３の調整部２３０は、第３光学部品１４２の基板２００側の最下点の高さｔ２を、第１光学部品１３０の基板２００側の最下点の高さＴと異ならせる。
【００３０】
例えば、厚さＴの２つの保持部２３２は、光軸と垂直の間隔Ｄ２を空けて基板２００上に形成される。ここで、間隔Ｄ２の半分の距離を底辺として、第１光学部品１３０の光軸高さｈを高さとした直角三角形の斜辺が、第３光学部品１４２の光軸高さｒ２と一致すれば、ｔ２＋ｒ２とＴ＋ｈとは一致する。即ち、Ｄ２＝２×（ｒ２２＋ｈ２）１／２とすることで、２つの保持部２３２は、第１光学部品１３０および第３光学部品１４２の光軸の高さを同一にして保持することができる。
【００３１】
このように、第３光学部品１４２は、第１光学部品１３０および第２光学部品１４０の光軸と一致して第２光学部品１４０と光結合する。第３光学部品１４２は、第２光学部品１４０から伝達されたレーザ光を受け取って筐体１１０の外部へと伝達する。以上のように、第１光学部品１３０、第２光学部品１４０、および第３光学部品１４２は、基板２００上に光軸をそれぞれ一致させて光結合される。また、各調整部に製造上の誤差が重畳したとしても、各調整部の厚さは同一のＴ＋ΔＴで形成され、各光学部品の光軸の高さを同一にすることができる。
【００３２】
図５は、第１の実施形態に係る光部品搭載部１０の変形例の上面図を示す。本変形例の光部品搭載部１０において、図３に示された第１の実施形態に係る光部品搭載部１０の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
【００３３】
第１の実施形態において、第２の調整部２２０は、２つの保持部２２２を有して第２光学部品を保持する例を説明した。これに代えて、第１の調整部２１０、第２の調整部２２０、および第３の調整部２３０の少なくとも一つは、少なくとも３つの保持部を有し、第１光学部品１３０、第２光学部品１４０、または第３光学部品１４２を、当該少なくとも３つの保持部のそれぞれが接して保持する。
【００３４】
本変形例の光部品搭載部１０において、第２の調整部２２０は、４つの保持部２２２を有して第２光学部品１４０を保持する。ここで、本変形例の第２光学部品１４０は、石英系ガラス等で形成された半径ｒ３のボール型レンズである。
【００３５】
図２で説明した方法と同様に、複数の保持部２２２の間隔を適切に決めることで、第２光学部品１４０の光軸を、第１光学部品１３０の光軸に合わせることができる。例えば、複数の保持部２２２の光軸と平行方向の間隔と、光軸に垂直方向の間隔を同一のＤ３として、Ｄ３＝２×（ｒ３２＋ｈ２）１／２とすることで、４つの保持部２２２は、第１光学部品１３０および第２光学部品１４０の光軸の高さを同一にして保持することができる。
【００３６】
また、本変形例の第２光学部品１４０をボール型レンズとして説明したが、これに代えて、第２光学部品１４０は、水平軸と垂直軸で曲率の異なるバイコニックレンズであってもよい。このような楕円を含む形状の場合、４つの保持部２２２は、光軸と平行方向の間隔と、光軸に垂直方向の間隔を異ならせて、第１光学部品１３０と第２光学部品１４０の光軸の高さを同一に保持することができる。
【００３７】
以上の第１の実施形態に係る光部品搭載部１０の変形例によれば、第２の調整部２２０が３つ以上の保持部２２２を有することで、種々の形状の第２光学部品１４０は、第１光学部品１３０との光軸の高さを同一に保持して第１光学部品１３０と光結合することができる。本変形例において、第２の調整部２２０が３つ以上の保持部２２２を有することを説明したが、これに代えて、第１の調整部２１０および／または第３の調整部２３０が３つ以上の保持部を有してもよい。また、全ての調整部が３つ以上の保持部を有してもよい。
【００３８】
図６は、本発明の第２の実施形態に係る光部品搭載部１０の構成例を示す。図７は、第２の実施形態に係る光部品搭載部の上面図を示す。第２の実施形態に係る光部品搭載部１０において、図２および図３に示された第１の実施形態に係る光部品搭載部１０の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
【００３９】
第１の実施形態において、第２の調整部２２０は、２つの保持部２２２を有して第２光学部品１４０を保持する例を説明した。これに代えて、第２の調整部２２０は、第２光学部品１４０を保持する溝状の保持部２２２を有し、第２光学部品１４０を溝状の保持部２２２に搭載して第２光学部品１４０の位置を溝方向に調整可能とする。
【００４０】
第２の実施形態において、第２の調整部２２０は、第２光学部品１４０を保持する溝状の保持部２２２を有し、第２光学部品１４０を溝状の保持部２２２に搭載して第２光学部品１４０の位置を溝方向に調整可能とする。例えば、第２光学部品１４０は、溝状の保持部２２２上を光軸に対して垂直となる溝方向に調整できる。
【００４１】
また、溝状の保持部２２２は、基板２００上の予め定められた位置で溝の形成が中断されてよい。そして、第２光学部品１４０は、溝方向に移動させて溝の形成が中断された位置に突き当たり、保持部２２２上で位置決めされてよい。この場合、第２光学部品１４０は、第１光学部品１３０と光結合される位置で位置決めされる。
【００４２】
第２の実施形態において、第３の調整部２３０は、第３光学部品１４２を保持する溝状の保持部２３２を有し、第３光学部品１４２を溝状の保持部２３２に搭載して第３光学部品１４２の位置を溝方向に調整可能とする。例えば、第３光学部品１４２は、溝状の保持部２３２上を光軸に対して平行となる溝方向に調整できる。
【００４３】
また、溝状の保持部２３２は、基板２００上の予め定められた位置で溝の形成が中断されてよい。そして、第３光学部品１４２は、溝方向に移動させて溝の形成が中断された位置に突き当たり、保持部２３２上で位置決めされてよい。この場合、第３光学部品１４２は、第２光学部品１４０と光結合される位置で位置決めされる。
【００４４】
また、第２の実施形態において、第１の調整部２１０、第２の調整部２２０、および第３の調整部２３０は、基板２００上において、一体に形成される。例えば、図中の調整部は、説明の便宜上、第１〜第３の調整部に分けているが、基板２００上に形成される１つの調整部として形成される。これにより、当該調整部は、製造過程においてバリ、割れ、ヒビ、または欠け等の製造不良の発生を低減させ、製造歩留まりを向上させることができる。
【００４５】
また、第２の実施形態において、基板２００は、第１の調整部２１０および第２の調整部２２０が形成される第１面とは反対側の面に、第１の調整部２１０または第２の調整部２２０と略同一の材料で設けられる第４の調整部２４０を更に備える。第４の調整部２４０は、第１面に形成される複数の調整部と略同一の形状で形成されてよい。また、第４の調整部２４０は、第１面に形成される複数の調整部と略同一の厚さで形成されてよい。
【００４６】
このように、第４の調整部２４０は、第１面に形成される複数の調整部と略同一の材料、略同一の形状、および略同一の厚さで形成されるので、第１面に調整部が形成されたことによって生じる基板２００の応力または歪みを緩和することができる。ここで、第４の調整部２４０は、基板２００の応力または歪みを緩和する目的で形成されるので、第１面に形成される複数の調整部の材料、形状、および厚さと完全に一致させなくてもよい。第４の調整部２４０は、第１面に形成される複数の調整部の体積に略等しい体積を有する均一な厚さの層構造を採ってもよい。
【００４７】
図８は、本発明の第３の実施形態に係る光部品搭載部１０の構成例を示す。第３の実施形態に係る光部品搭載部１０において、図２および図３に示された第１の実施形態に係る光部品搭載部１０の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
【００４８】
第１の実施形態において、第１の調整部２１０および第２の調整部２２０は、基板２００の同一面上に形成される例を説明した。これに代えて、基板２００は、第１の調整部２１０が設けられる第１面と、基板２００上において第１面とは異なる高さに設けられ、第２の調整部２２０が設けられる第２面と、を有する。
【００４９】
第３の実施形態において、基板２００は、第１の調整部２１０および第３の調整部２３０が形成される第１面と、第１面とは高さ方向にｔ４だけ異なり、第２の調整部２２０が形成される第２面とを有する。第１の調整部２１０、第２の調整部２２０、および第３の調整部２３０は、第１の実施形態と同様に、同一の厚さＴでそれぞれ形成される。また、第２光学部品１４０は、円柱型レンズまたはボール型レンズである。
【００５０】
第３の実施形態において、第２光学部品１４０を第１光学部品１３０に光結合するべく、第２の調整部２２０は、第２光学部品１４０の基板２００側の最下点の高さｔ３を、第１光学部品１３０の基板２００側の最下点の高さＴと異ならせて第１光学部品１３０と第２光学部品１４０の光軸の高さを同一に保持する。ここで、第２光学部品１４０の光軸高さがｒ１の場合、第２の調整部２２０は、ｔ３＋ｒ１とＴ＋ｈ＋ｔ４とを一致させるように、複数の保持部２２２のそれぞれが第２光学部品１４０に接して保持する。
【００５１】
例えば、厚さＴの２つの保持部２２２は、光軸と平行の間隔Ｄ４を空けて基板２００の第２面上に形成される。ここで、間隔Ｄ４の半分の距離を底辺として、基板の２００の第１面と第２面の高さの差分であるｔ４と、第１光学部品１３０の光軸高さｈとの和を高さとした直角三角形の斜辺が、第２光学部品１４０の光軸高さｒ１と一致すれば、ｔ３＋ｒ１とＴ＋ｈ＋ｔ４とは一致する。即ち、Ｄ４＝２×（ｒ１２＋（ｈ＋ｔ４）２）１／２とすることで、２つの保持部２２２は、第１光学部品１３０および第２光学部品１４０の光軸の高さを同一にして保持することができる。
【００５２】
このように、第１光学部品１３０が設けられる第１の調整部２１０と同一の厚さＴで、第１光学部品１３０が設けられる第１面とは異なる第２面に形成された第２の調整部２２０に設けられる第２光学部品１４０は、第１光学部品１３０の光軸と一致して載置され、第１光学部品１３０と光結合する。第３の実施形態において、第２の調整部２２０は、第１面とはｔ４の高さだけ異なる第２面に形成されるので、第２光学部品１４０は、ｔ４に応じて大きな光軸高さｒ１を有することができる。
【００５３】
図９は、本発明の第４の実施形態に係る光学モジュール１００の構成例を示す。第４の実施形態に係る光学モジュール１００において、図１に示された第１の実施形態に係る光学モジュール１００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。
【００５４】
第１の実施形態において、光ファイバ１５０は、第３光学部品１４２として、光部品搭載部１０上の第３の調整部２３０に固定されることを説明した。これに代えて、光ファイバ１５０は、光部品搭載部１０とは独立して筐体１１０に固定される。
【００５５】
第３の実施形態において、光部品搭載部１０は、第１光学部品１３０が設けられる第１の調整部２１０と、第２光学部品１４０が設けられる第２の調整部２２０とを有する。第１光学部品１３０は、第１光学部品１３０の光軸が光ファイバ１５０の光軸と一致するように、第１の調整部２１０上に載置されて固定される。また、第２光学部品１４０は、第１光学部品１３０の光軸と一致するように、第２の調整部２２０上に載置されて固定される。ここで、第２光学部品１４０は、第１光学部品１３０と光結合しつつ、光ファイバ１５０とも光結合する。
【００５６】
このように、第３の実施形態に係る光部品搭載部１０は、光部品搭載部１０に搭載される複数の光部品の光軸を一致させて光結合させつつ、光部品搭載部１０とは独立して固定される他の光部品とも光結合する。光部品搭載部１０は、複数の光部品が載置される複数の調整部を、同一の材料、同一の手段、かつ、同時に形成することにより、基板２００上において、同一の厚さＴで正確に形成することで、このような複数の光部品を光結合させることができる。
【００５７】
以上の説明において、光部品搭載部１０上に形成される各調整部の形状を、矩形で形成して説明した。これに代えて、各調整部の形状は、それぞれの調整部に設けられる光学部品の形状に合わせて、曲率を持たせた形状等をそれぞれ有してよい。また、以上の説明において、第１光学部品１３０を半導体レーザ素子として説明したが、これに代えて、第１光学部品１３０は、フォトダイオードであってよい。この場合、光学モジュール１００は、外部から光ファイバ１５０を介して伝送された光信号を受光する受光デバイスである。
【００５８】
図１０は、第１の実施形態に係る光学モジュール１００の製造フローを示す。まず、基板２００上に、同一の厚さの第１の調整部２１０、第２の調整部２２０、および第３の調整部２３０を形成する（Ｓ１０００）。各調整部は、メッキまたはセラミックの堆積成長によって形成する。各調整部は、略同一の材料で、略同一の手段で、かつ、同時（同一バッチ）に形成することが望ましい。
【００５９】
これによって、基板２００上に、同一の厚さＴで各調整部を形成することができる。また、仮に製造上の誤差が生じても、形成される各調整部の厚みの誤差ΔＴを同一にすることができるので、結局、各調整部を同一の厚さＴ＋ΔＴで形成することができる。また、各調整部は、各調整部にそれぞれ設けられる光学部品の光軸を一致させる形状を有する。
【００６０】
次に、第１光学部品１３０、第２光学部品１４０、および第３光学部品１４２を、対応する調整部上に実装する（Ｓ１０１０）。即ち、第１の調整部２１０上に第１光学部品１３０を、第２の調整部２２０上に第２光学部品１４０を、第３の調整部２３０上に第３光学部品１４２を設ける。
【００６１】
ここで、第３光学部品１４２が光ファイバ１５０の場合、基板２００を筐体１１０内に収容してから、第３の調整部２３０上に第３光学部品１４２を設けてもよい。ここで、各調整部の形状と配置は、各光学部品の光軸の高さを同一にして、隣り合う光学部品同士を光結合するように形成されるので、複雑な光軸あわせ等の作業無しに、各光学部品を実装することができる。
【００６２】
各光学部品の配置が決まった段階で、接着剤等を用いて調整部と光学部品とを固定する。この場合、接着剤を光学部品と調整部との接触箇所、または光学部品と調整部との隙間に接着剤を流し込んで固定する。これに代えて、予め紫外線を照射することで固化する樹脂を塗布してから各光学部品を配置して、各光学部品の配置が決まってから紫外線を照射して樹脂を固化させてよい。以上により、光部品搭載部１０が形成される。
【００６３】
次に、光部品搭載部１０を筐体１１０内に収容してパッケージングする（Ｓ１０２０）。筐体１１０には、予め温度調節部１２０およびベース部１２４を形成させ、ベース部１２４上に光部品搭載部１０を固定する。第３光学部品１４２が光ファイバ１５０の場合、光部品搭載部１０を固定した後に、第３の調整部２３０上に光ファイバ１５０を載置して固定してよい。また、ベース部１２４上に、受光部１７０を固定してよい。また、ベース部１２４上または光部品搭載部１０上に、温度モニタ用の温度検出部を設けてもよい。
【００６４】
筐体１１０内に収容すべき部品を固定した後に、筐体１１０の蓋を閉めて密封する。ここで、筐体１１０内部を窒素ガス等で満たしてしてから筐体１１０を封止してよい。以上の第１の実施形態に係る製造フローによれば、基板２００上に形成する調節部に製造上のバラツキがあっても、光学部品の光軸をずらさずに載置できるので、基板２００上に載置する複数の光学部品の光軸調整を容易にかつ安価に実施して光学モジュール１００を形成することができる。
【００６５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００６６】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００６７】
１０ 光部品搭載部、１００ 光学モジュール、１１０ 筐体、１１２ 底板部、１１４ 筒状孔部、１２０ 温度調節部、１２４ ベース部、１３０ 第１光学部品、１４０ 第２光学部品、１４２ 第３光学部品、１５０ 光ファイバ、１５２ ファイバ被覆部、１６０ ファイバ固定部、１７０ 受光部、２００ 基板、２１０ 第１の調整部、２２０ 第２の調整部、２２２ 保持部、２３０ 第３の調整部、２３２ 保持部、２４０ 第４の調整部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられた同一の厚みの第１および第２の調整部と、
前記第１の調整部上に設けられた第１光学部品と、
前記第２の調整部上に設けられた第２光学部品と、
を備え、
前記第１および前記第２の調整部の少なくとも一方は、前記第１光学部品と前記第２光学部品の光軸を一致させる形状を有する光学モジュール。
【請求項２】
前記第２の調整部は、前記第２光学部品の前記基板側の最下点の高さを、前記第１光学部品の前記基板側の最下点の高さと異ならせて前記第１光学部品と前記第２光学部品の光軸の高さを同一に保持する請求項１に記載の光学モジュール。
【請求項３】
前記第１および前記第２の調整部の少なくとも一方は、複数の保持部を有し、前記第１光学部品または前記第２光学部品を、前記複数の保持部のそれぞれが接して保持する請求項１または２に記載の光学モジュール。
【請求項４】
前記第１および前記第２の調整部の少なくとも一方は、少なくとも３つの保持部を有し、前記第１光学部品または前記第２光学部品を、前記少なくとも３つの保持部のそれぞれが接して保持する請求項３に記載の光学モジュール。
【請求項５】
前記第２の調整部は、前記第２光学部品を保持する溝状の保持部を有し、前記第２光学部品を前記溝状の保持部に搭載して前記第２光学部品の位置を溝方向に調整可能とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光学モジュール。
【請求項６】
前記第２光学部品は、球、円筒形、または楕円を含む形状である請求項１から５のいずれか１項に記載の光学モジュール。
【請求項７】
前記第１光学部品は半導体レーザ素子であり、前記第２光学部品は前記半導体レーザ素子が出力するレーザ光を集光するレンズである請求項１から６のいずれか１項に記載の光学モジュール。
【請求項８】
前記基板は、
前記第１の調整部が設けられる第１面と、
前記基板上において第１面とは異なる高さに設けられ、前記第２の調整部が設けられる第２面と、を有する請求項１から７のいずれか１項に記載の光学モジュール。
【請求項９】
前記第１および前記第２の調整部は、前記基板上に金属を成長させたメタライズ層、または前記基板上に金属を被覆させためっき層である請求項１から８のいずれか１項に記載の光学モジュール。
【請求項１０】
前記第１および前記第２の調整部は、セラミック層である請求項１から８のいずれか１項に記載の光学モジュール。
【請求項１１】
前記第１および前記第２の調整部は、前記基板上において、略同一の材料で、同一の手段で形成される請求項９または１０に記載の光学モジュール。
【請求項１２】
前記第１および前記第２の調整部は、前記基板上において、同時に形成される請求項１１に記載の光学モジュール。
【請求項１３】
前記第１および前記第２の調整部は、前記基板上において、一体に形成される請求項１１または１２に記載の光学モジュール。
【請求項１４】
前記光学モジュールは、
前記基板上に設けられた前記第１および前記第２の調整部と同一の厚みの第３の調整部と、
前記第３の調整部上に設けられた第３光学部品と、
を更に備え、
前記第３の調整部は、前記第３光学部品と前記第１光学部品または前記第２光学部品との光軸を一致させる形状を有する請求項１から１３のいずれか１項に記載の光学モジュール。
【請求項１５】
前記第３光学部品は、前記基板に固定される光ファイバである請求項１４に記載の光学モジュール。
【請求項１６】
前記基板は、前記第１および前記第２の調整部が形成される面とは反対側の面に、前記第１または前記第２の調整部と略同一の材料で設けられる第４の調整部を更に備える請求項１から１５のいずれか１項に記載の光学モジュール。
【請求項１７】
基板上に同一の厚みの第１および第２の調整部を設ける調整部形成段階と、
前記第１の調整部上に第１光学部品を設け、前記第２の調整部上に第２光学部品を設ける光学部品搭載段階と、
を備え、
前記第１および前記第２の調整部の少なくとも一方は、前記第１光学部品と前記第２光学部品の光軸を一致させる形状を有する光学モジュール製造方法。
【請求項１８】
前記調整部形成段階は、前記第１および前記第２の調整部を、前記基板上において、略同一の材料で、同一の手段で形成する請求項１７に記載の光学モジュール製造方法。
【請求項１９】
前記調整部形成段階は、前記第１および前記第２の調整部を、前記基板上において、同時に形成する請求項１７または１８に記載の光学モジュール製造方法。
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられた同一の厚みの第１および第２の調整部と、
前記第１の調整部上に設けられた第１光学部品と、
前記第２の調整部上に設けられた第２光学部品と、
を備え、
前記第１および前記第２の調整部の少なくとも一方は、前記第１光学部品と前記第２光学部品の光軸を一致させる形状を有する光学モジュール。
【請求項２】
前記第２の調整部は、前記第２光学部品の前記基板側の最下点の高さを、前記第１光学部品の前記基板側の最下点の高さと異ならせて前記第１光学部品と前記第２光学部品の光軸の高さを同一に保持する請求項１に記載の光学モジュール。
【請求項３】
前記第１および前記第２の調整部の少なくとも一方は、複数の保持部を有し、前記第１光学部品または前記第２光学部品を、前記複数の保持部のそれぞれが接して保持する請求項１または２に記載の光学モジュール。
【請求項４】
前記第１および前記第２の調整部の少なくとも一方は、少なくとも３つの保持部を有し、前記第１光学部品または前記第２光学部品を、前記少なくとも３つの保持部のそれぞれが接して保持する請求項３に記載の光学モジュール。
【請求項５】
前記第２の調整部は、前記第２光学部品を保持する溝状の保持部を有し、前記第２光学部品を前記溝状の保持部に搭載して前記第２光学部品の位置を溝方向に調整可能とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光学モジュール。
【請求項６】
前記第２光学部品は、球、円筒形、または楕円を含む形状である請求項１から５のいずれか１項に記載の光学モジュール。
【請求項７】
前記第１光学部品は半導体レーザ素子であり、前記第２光学部品は前記半導体レーザ素子が出力するレーザ光を集光するレンズである請求項１から６のいずれか１項に記載の光学モジュール。
【請求項８】
前記基板は、
前記第１の調整部が設けられる第１面と、
前記基板上において第１面とは異なる高さに設けられ、前記第２の調整部が設けられる第２面と、を有する請求項１から７のいずれか１項に記載の光学モジュール。
【請求項９】
前記第１および前記第２の調整部は、前記基板上に金属を成長させたメタライズ層、または前記基板上に金属を被覆させためっき層である請求項１から８のいずれか１項に記載の光学モジュール。
【請求項１０】
前記第１および前記第２の調整部は、セラミック層である請求項１から８のいずれか１項に記載の光学モジュール。
【請求項１１】
前記第１および前記第２の調整部は、前記基板上において、略同一の材料で、同一の手段で形成される請求項９または１０に記載の光学モジュール。
【請求項１２】
前記第１および前記第２の調整部は、前記基板上において、同時に形成される請求項１１に記載の光学モジュール。
【請求項１３】
前記第１および前記第２の調整部は、前記基板上において、一体に形成される請求項１１または１２に記載の光学モジュール。
【請求項１４】
前記光学モジュールは、
前記基板上に設けられた前記第１および前記第２の調整部と同一の厚みの第３の調整部と、
前記第３の調整部上に設けられた第３光学部品と、
を更に備え、
前記第３の調整部は、前記第３光学部品と前記第１光学部品または前記第２光学部品との光軸を一致させる形状を有する請求項１から１３のいずれか１項に記載の光学モジュール。
【請求項１５】
前記第３光学部品は、前記基板に固定される光ファイバである請求項１４に記載の光学モジュール。
【請求項１６】
前記基板は、前記第１および前記第２の調整部が形成される面とは反対側の面に、前記第１または前記第２の調整部と略同一の材料で設けられる第４の調整部を更に備える請求項１から１５のいずれか１項に記載の光学モジュール。
【請求項１７】
基板上に同一の厚みの第１および第２の調整部を設ける調整部形成段階と、
前記第１の調整部上に第１光学部品を設け、前記第２の調整部上に第２光学部品を設ける光学部品搭載段階と、
を備え、
前記第１および前記第２の調整部の少なくとも一方は、前記第１光学部品と前記第２光学部品の光軸を一致させる形状を有する光学モジュール製造方法。
【請求項１８】
前記調整部形成段階は、前記第１および前記第２の調整部を、前記基板上において、略同一の材料で、同一の手段で形成する請求項１７に記載の光学モジュール製造方法。
【請求項１９】
前記調整部形成段階は、前記第１および前記第２の調整部を、前記基板上において、同時に形成する請求項１７または１８に記載の光学モジュール製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−４１９５７（Ｐ２０１３−４１９５７Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７７４５１（Ｐ２０１１−１７７４５１）
【出願日】平成２３年８月１５日（２０１１．８．１５）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１５日（２０１１．８．１５）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
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