JP2005134787A - 光モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 レーザとＳＭＦとの調芯に好適な構成を有するプラットフォームタイプの光モジュールおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】 光モジュール１００は、第１のプラットフォーム基板１０１と、第１のプラットフォーム基板１０１上に実装された信号送信用のレーザダイオード１０２およびモニタ用フォトダイオード１０３と、Ｖ溝が形成された第２のプラットフォーム基板１０４と、Ｖ溝に固定された光ファイバ１０５と、光ファイバ１０５を保護するフェルール１０６を備えている。光ファイバ１０５は、シングルモードファイバの先端部に屈折率分布光ファイバが接合された合成光ファイバであり、ファイバ先端部において存在する光を広く集光してシングルモードファイバ２０１まで導くレンズとしての役割を果たすので、合成光ファイバとＬＤ１０２の光軸が少しずれている場合であってもＬＤ１０２からの光を十分に取り込むことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光モジュールおよびその製造方法に関し、より詳細には、レーザと光ファイバとの調芯に好適な構成を有するプラットフォームタイプの光モジュールおよびのその製造方法に関するものである。

情報テクノロジーは、銅線、光ファイバ、あるいは無線手段を介して大量の情報をリアルタイムに伝送することを可能にしている。現在の傾向のひとつは、各家庭や各オフィス、およびすべての個人が使用するすべての独立した家電製品にまで光通信ネットワークの利用を広げることである。

光ファイバーネットワーク基盤を構築するコストに加えて、光トランシーバ（一般に光モジュールと呼ばれる）も主要なコストの要素となるものである。光モジュールについては、例えば特開２００１−３２４６５５号公報に開示されている（特許文献１参照）。この光モジュールは、いわゆるプラットフォームタイプと呼ばれるものであり、シリコン基板上に設けられた波長1.3μｍ帯の半導体レーザ素子と、溝部を有するガラス基板と、溝部に埋め込まれた光導波路としての光ファイバと、光導波路を分断するＷＤＭフィルタなどの光分岐器と、光分岐器により導かれた入力信号光を受けてフォトカレントを出力する受光素子を備えているものである。

シングルモードの光伝送に使用される光モジュールはシングルモードファイバ（ＳＭＦ）に接続されるが、十分に高い信号パワーを確保するため、レーザダイオードとシングルモードファイバとの間には高い位置精度が要求される。この厳しい要求を達成するための２つの主な方法として、アクティブ調芯方法とパッシブ調芯方法がある。ＬＤをシングルモードファイバに光接続するには、光軸に垂直な２軸方向に１μｍ以下程度のオーダーでの位置精度が必要とされると考えられる。

ここで通常、「パッシブ」とはレーザとＳＭＦとの間の調芯工程においてレーザ光を発光させるための半導体レーザが駆動されないことを意味する。これは、調芯工程の間にファイバ内の光の強度が監視されるアクティブ調芯と異なる。アクティブ調芯では、ファイバ内の光の強度の最適値が求められると、レーザ溶接および／または接着によってレーザとＳＭＦとの相対位置が固定される。このアクティブ調芯は、ＴＯ-カン、ミニ-ＤＩＬ、バタフライといったタイプの光モジュールの製造において通常使用される確立した方法である。これは、ＬＤを駆動してファイバの一端のコアにレーザ光を照射し、ファイバの他端での光の強度の信号レベルを光強度計によって監視する。ＬＤに対するファイバの一端の相対位置（ｘｙｚ方向）は、ファイバの他端で監視される光の強度が最大値に達するまで調整される。そしてＬＤとファイバの位置構成は上述した溶接のような手段によって固定される。

ところで、光ファイバとしては、上述したシングルモードファイバの他にも特殊な光ファイバが存在している。たとえば、光通信用として光ファイバ導波路に機能光学素子、例えば光アイソレータなどを介装するにあたり、平行ビーム変換系の形成が可能な光ファイバ機能部品が知られている（特許文献２参照）。この光ファイバ機能部品は、シングルモード型光ファイバ（ＳＭファイバ）同士の対向面の各々に、グレーデッドインデックス型光ファイバ（ＧＩファイバ）による所定の長さの集束型ロッドレンズが同心に接続されたものである。この光ファイバ機能部品によれば、簡単かつ小型化された構成であるとともに、ＧＩファイバをコリメータとして機能させることができ、特に光ファイバ増幅器内に用いられる光アイソレータに本発明の技術を効果的に適用させることができる。
特開２００１−３２４６５５号公報 特開平６−１３８３４２号公報

上述したように、ＴＯ-カン、ミニ-ＤＩＬ、バタフライといったタイプの光モジュールの製造においては、アクティブ調芯が行われており、プラットフォームタイプの光モジュールにおいても、簡単かつ短時間にアクティブ調芯が行われることが望まれている。

しかしながら、レーザとＳＭＦとの調芯工程では厳格な位置精度が要求されている。また光ファイバ自体は非常に細くかつもろいため、それ自体をハンドリングしてアクティブ調芯を行うことは困難である。したがって、基板上でのレーザとＳＭＦとの調整のためのアクティブ調芯が簡単かつ短時間に行われることが望まれている。

したがって、本発明の目的は、レーザとＳＭＦとの調芯に好適な構成を有するプラットフォームタイプの光モジュールを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、アクティブ調芯を簡単かつ短時間に実施することが可能な光モジュールの製造方法を提供することにある。

本発明の前記目的は、第１のプラットフォーム基板と、前記第１のプラットフォーム基板上に実装された発光素子と、前記発光素子からのレーザ光が入力される光ファイバを少なくとも備え、前記光ファイバは、シングルモード光ファイバの先端部に屈折率分布光ファイバが接合された合成光ファイバであることを特徴とする光モジュールによって達成される。

本発明によれば、屈折率分布光ファイバがレンズとしての役割を果たし、ファイバ先端部において存在する光を広く集光してシングルモード光ファイバまで導くので、合成光ファイバと発光素子の光軸が少しずれている場合であっても発光素子からの光を十分に取り込むことができる。すなわち、光軸合わせに必要な精度が緩和されているので、部材精度のみで高さ方向の位置合わせが行われ、高さを調整する必要がない。また基板に平行な方向についても合成光ファイバにより高精度な位置決めが必要とされない。したがって、わずかな位置の調整で最適位置が決定される確率が高く、アクティブ調芯を簡単かつ短時間に行うことができる。

本発明の好ましい実施態様においては、第２のプラットフォーム基板をさらに備え、光ファイバは第２のプラットフォーム基板上に固定され、第１のプラットフォーム基板は、第２のプラットフォーム基板を搭載することができ、かつ発光素子の実装面と平行方向に移動させてその搭載位置を調整することが可能な広さを有する位置調整領域を備え、第２のプラットフォーム基板は、位置調整領域内に固定されている。

本発明の好ましい実施態様によれば、光ファイバ内の光の強度の最適値が求められると、紫外線の照射によって紫外線硬化樹脂を硬化させてレーザと光ファイバとの相対位置が固定される。したがって、光ファイバの水平方向の移動を円滑にすることができ、光ファイバのアクティブ調芯を円滑に行わせることができる。

本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記第２のプラットフォーム基板が光透過性を有し、前記第２のプラットフォーム基板は紫外線硬化樹脂を用いて固定されている。

本発明のさらに好ましい実施態様によれば、紫外線硬化樹脂を用いて第２のプラットフォーム基板を固定する際に、前記第２のプラットフォーム基板に紫外線を透過させることができ、樹脂を確実に硬化させることができる。

本発明のさらに好ましい実施態様において、前記紫外線硬化樹脂は粒状体を含んでいる。

本発明のさらに好ましい実施態様によれば、第２のプラットフォーム基板１０１の水平方向の移動を円滑にすることができ、ＬＤ１０２と光ファイバ１０５とのアクティブ調芯を円滑に行わせることができる。

本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記光ファイバの一端を収容するフェルールをさらに備え、前記光ファイバは前記フェルールに収容された状態で前記第２のプラットフォーム基板上に固定されている。

本発明のさらに好ましい実施態様によれば、アクティブ調芯時において光ファイバをハンドリングしやすく、位置決めが正確かつ容易となるのはもちろんのこと、第２のプラットフォーム基板を介することなく光ファイバをフェルールごと直接載置するので、第２のプラットフォーム基板が不要となり、部品点数を削減することができる。

本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記光ファイバを分断するように設けられたフィルタと、前記フィルタからの反射光を受光する受光素子をさらに備えている。

本発明のさらに好ましい実施態様によれば、アクティブ調芯を簡単かつ短時間に行うことが可能な構成を有する双方向タイプの光モジュールを提供することができる。

本発明のさらに好ましい実施態様において、前記受光素子は前記第１のプラットフォーム基板上に設けられている。

本発明のさらに好ましい実施態様において、前記受光素子は前記第１のプラットフォーム基板の前記位置調整領域に埋め込まれている。

本発明のさらに好ましい実施態様において、前記受光素子は前記第２のプラットフォーム基板上に設けられている。

本発明のさらに好ましい実施態様において、前記受光素子は複数設けられている。

本発明の前記目的はまた、第１のプラットフォーム基板上に発光素子を実装する工程と、シングルモード光ファイバの先端部に屈折率分布光ファイバが接合された合成光ファイバを前記第１のプラットフォーム基板上の所定の位置に搭載する工程と、前記発光素子を発光させる工程と、前記発光素子から前記合成光ファイバへ導出させた光の光量を監視しながら前記合成光ファイバを前記発光素子の実装面と平行方向に移動させて前記発光素子との相対位置を調整する工程と、調整後の前記合成光ファイバを前記第１のプラットフォーム基板上に固定する工程を含むことを特徴とする光モジュールの製造方法によっても達成される。

本発明の好ましい実施態様において、前記第１のプラットフォーム基板上へ合成光ファイバを搭載する工程は、前記合成光ファイバを直接またはフェルールに収容された状態で前記第２のプラットフォーム基板上に固定し、前記合成光ファイバを前記第２のプラットフォーム基板ごと前記第１のプラットフォーム基板上に搭載するものであり、前記発光素子と前記合成光ファイバとの相対位置を調整する工程は、前記合成光ファイバを前記第２のプラットフォーム基板とともに移動させるものである。

本発明のさらに好ましい実施態様において、前記第１のプラットフォーム基板上へ前記合成光ファイバを搭載する工程は、前記合成光ファイバをフェルールに収容し、前記合成光ファイバを前記フェルールごと前記第１のプラットフォーム基板上に搭載するものである。

本発明のさらに好ましい実施態様において、前記合成光ファイバを前記第１のプラットフォーム基板上に固定する工程は、前記第１のプラットフォーム基板または前記第２のプラットフォーム基板もしくは前記フェルールの少なくとも一方に紫外線硬化樹脂を塗布し、前記紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して、前記第２のプラットフォーム基板または前記フェルールを前記第１のプラットフォーム基板上に接着するものである。

本発明のさらに好ましい実施態様において、前記紫外線硬化樹脂は粒状体を含んでいる。

以上説明したように、本発明によれば、レーザとＳＭＦとの調芯に好適な構成を有するプラットフォームタイプの光モジュールを提供することができる。

また、本発明によれば、アクティブ調芯を簡単かつ短時間に実施することが可能な光モジュールの製造方法を提供することができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施態様について詳細に説明する。

図１は、本発明の好ましい実施態様にかかる光モジュールの構造を示す略斜視図である。

図１に示されるように、この光モジュール１００は、第１のプラットフォーム基板１０１と、第１のプラットフォーム基板１０１上に実装された信号送信用のレーザダイオード（ＬＤ）１０２およびモニタ用フォトダイオード（ＰＤ）１０３と、Ｖ溝が形成された第２のプラットフォーム基板１０４と、第２のプラットフォーム基板１０４上のＶ溝に固定された光ファイバ１０５と、光ファイバ１０５を保護するフェルール１０６を備えている。

第１のプラットフォーム基板１０１は、シリコンなどからなるブロック体である。第１のプラットフォーム基板１０１には凹部が形成されることによって段差が設けられており、下段には第２のプラットフォーム基板１０４が載置され、中段にはＬＤ１０２が設けられ、上段にはモニタ用ＰＤ１０３が設けられている。下段面は、第２のプラットフォーム基板１０４を搭載することができ、かつ前記発光素子の実装面と平行方向に移動させてその搭載位置を調整することが可能な広さを有する位置調整領域となっている。

ＬＤ１０２は、光ファイバ１０５へ送出する光を発生する発光素子である。ＬＤ１０２は対向する２つの光出射面を有しており、その一方の光出射面は第２のプラットフォーム基板１０４上のＶ溝側に向けられており、他方の光出射面はモニタ用ＰＤ１０３側に向けられている。したがって、ＬＤ１０２が出射した光の一部はＶ溝によって位置決めされた光ファイバ１０５に供給され、残りはモニタ用ＰＤ１０３に供給される。ＬＤ１０２はデータ送信用に用いられ、図示されていない送信用ＩＣによって駆動される。

モニタ用ＰＤ１０３は、ＬＤ１０２の他方の光出射面からの光を受光してその強度を監視するために用いられる受光素子である。モニタ用ＰＤの出力は送信用ＩＣに供給され、ＬＤ１０２からの光の強度が最適化される。

第２のプラットフォーム基板１０４は、ＬＤ１０２に対する光ファイバ１０５の相対位置を調整するために第１のプラットフォーム基板１０１とは別に用意された基板である。第２のプラットフォーム基板１０４上のＶ溝は、光ファイバ１０５を保持することが可能な幅および深さに設定されている。第２のプラットフォーム基板１０４は光透過性を有し、例えばガラス基板が使用される。第２のプラットフォーム基板１０４が透明または半透明であることから、後の紫外線硬化樹脂を用いた接着固定の際に紫外線を透過させることができ、樹脂を確実に硬化させることができる。第２のプラットフォーム基板１０４としては、ガラス基板のほかにも、アクリルやポリカーボネートなどの樹脂を材料とする基板を用いることができる。

光ファイバ１０５は、広く知られているように、コアとその周りを取り囲むクラッドからなり、両者の屈折率差を利用して光の伝播を行うことができるように構成された繊維状の光導波路である。詳細は後述するが、本発明で使用する光ファイバ１０５は合成光ファイバであり、シングルモードファイバ（ＳＭＦ）の先端部に屈折率分布光ファイバ（ＧＩＦ）が接合されたものである。

フェルール１０６は、光ファイバ１０５を保持可能な筒状体である。光ファイバ１０５の一方の末端部はフェルール１０６内において終端しており、他のフェルールと接続することによって、２つの光ファイバを光学的に結合させることができる。

図２は、合成光ファイバ１０５の構成を概略的に示す模式図である。

図２に示されるように、本発明で使用される合成光ファイバ１０５は、二つの部分で構成される。第１の部分はシングルモードファイバ（ＳＭＦ）２０１であり、第２の部分はＳＭＦの一方の端部に接合された１または２以上の屈折率分布（グレーデッドインデックス）ファイバ（ＧＩＦ）２０２である。第２の部分であるＧＩＦ２０２はＬＤ１０２から出射されるレーザ光を受け入れるための先端部分として使用される。ＧＩＦ２０２の反射率は、光ファイバのコアから径方向への距離とともに、次式のように変化する。
ｎ^２（ｒ）＝ｎ（ｃｏｒｅ）｛１−２Δ（ｒ／α）^α｝
ここで、（ｒ）は光ファイバの中心軸から径方向への距離ｒでの反射率、ｎ（ｃｏｒｅ）は光ファイバのコアの反射率、ｒはファイバの中心からの径方向への距離、Δは｛ｎ（ｃｏｒｅ）−ｎ（ｃｌａｄ）｝／ｎ（ｃｏｒｅ）、αは定数である。なお、最も一般的なＧＩＦの反射率は、ファイバの中心軸からの径方向への距離の２次関数となる。

屈折率分布光ファイバ２０２はレンズとしての役割を果たし、ファイバ先端部において存在する光を広く集光してシングルモードファイバ２０１まで導くので、合成光ファイバとＬＤ１０２の光軸が少しずれている場合であってもＬＤ１０２からの光を十分に取り込むことができる。

図３（ａ）乃至（ｄ）は、合成光ファイバ１０５の構造の具体例を示す断面図である。

図３（ａ）に示される合成光ファイバ１０５Ａは、ＳＭＦ２０１およびＧＩＦ２０２を有し、ＧＩＦ２０２の先端面が平坦になっているものである。ＳＭＦ２０１はコア２０１ａおよびクラッド２０１ｂを有している。またＧＩＦ２０２はコア２０２ａおよびクラッド２０２ｂを有している。ＧＩＦ２０２のコア２０２ａの径は、ＳＭＦ２０１のコア２０１ａの径よりも大きく設定されている。

図３（ｂ）に示される合成光ファイバ１０５Ｂは、ＳＭＦ２０１およびＧＩＦ２０２を有し、ＧＩＦ２０２の先端部がテーパ状になっているものである。そのため、ＧＩＦ２０２のコア２０２ａもテーパ状となっている。その他の特徴は図３（ａ）に示した合成光ファイバ１０５Ａと同様である。

図３（ｃ）に示される合成光ファイバ１０５Ｃは、ＳＭＦ２０１およびＧＩＦ２０２を有し、ＧＩＦ２０２の先端部が略球面状になっているものである。その他の特徴は図３（ａ）に示した合成光ファイバ１０５Ａと同様である。ＧＩＦ２０２の先端部の形状としては、その他にも種々のものが考えられる。

図３（ｄ）に示される合成光ファイバ１０５Ｄは、ＳＭＦ２０１、第１のＧＩＦ２０２および第２のＧＩＦ２０３を有している。第１のＧＩＦ２０２のコア径２０２および第２のＧＩＦ２０３のコア径は互いに異なっている。最も先端である第１のＧＩＦ２０２の先端部は球面状となっており、そのコア２０２ａは第２のＧＩＦ２０３のコア２０３ａよりも細くなっている。

以上のような合成光ファイバ１０５は、ＳＭＦおよびＧＩＦをそれぞれ独立に用意し、両者を融着した後、ＧＩＦが所定の長さとなるように切断することによって完成する。

図４は、図１に示した光モジュール１００のＹ−Ｙ線に沿った側面断面図である。

図４に示されるように、第１のプラットフォーム基板１０１の下段面１０１ｃには第２のプラットフォーム基板１０４が載置されており、第２のプラットフォーム基板１０４は紫外線硬化樹脂１０８によって第１のプラットフォーム基板１０１上に固定されている。第１のプラットフォーム基板１０１の下段面１０１ｃから中段面１０１ｂまでの高さ、第２のプラットフォーム基板１０４の厚みおよびＶ溝の深さは、ＬＤ１０２の光の出射位置と光ファイバ１０５のコアの高さ方向の位置が一致するように、それぞれ適切な値に設定されている。また、ＬＤ１０２から出射した光がモニタ用ＰＤ１０３へ導かれるように、第１のプラットフォーム基板１０１の上段面１０１ａと中段面１０１ｂの間には反射面１０１ｄが設けられている。

以上のように構成された光モジュール１００は、合成光ファイバにより光軸合わせに必要な精度が緩和されているので、部材精度のみで高さ方向の位置合わせが行われ、高さを調整する必要がない。さらに、第２のプラットフォーム基板上に光ファイバが固定されているので、アクティブ調芯時において光ファイバをハンドリングしやすく、光ファイバの位置決めが正確かつ容易となる。

次に、上述した光モジュール１００の製造について説明する。

図５は、光モジュールの製造工程を模式的に示す略斜視図である。

図５に示されるように、光モジュール１００の製造では、まず第１のプラットフォーム基板１０１となるシリコンのブロック体が用意され、化学的なエッチングや機械的なダイシングによってブロック体を加工し、ブロック体の上面に第２のプラットフォーム基板１０４を配置することが可能な幅および深さを有する凹部やその他の段差を形成する。その後、基板表面に酸化膜や窒化膜などの絶縁皮膜を形成し、さらに絶縁皮膜上にボンディングパッド等の電極や配線パターンを形成する。第１のプラットフォーム基板１０１の上段面１０１ａおよび中段面１０１ｂにはモニタ用ＰＤ１０３およびＬＤ１０２がそれぞれ実装される。

こうして作製されたプラットフォームは、サブパッケージ内に収容される。

図６は、サブパッケージの構成を示す略斜視図であり、プラットフォームが搭載される前の状態を示している。

図６に示されるように、このサブパッケージ１６０は、リードフレーム１６１に樹脂からなる枠部材１６２が取り付けられたものである。

サブパッケージの製造では、まずダイパッド１６１ａおよびリード１６１ｂを含むリードフレーム１６１が用意される。このようなリードフレーム１６１は、金属板の打ち抜き加工またはエッチング加工によって作製することができる。次に、ＰＰＳ（Polyphenylene Sulfide）などの耐熱性樹脂によってダイパッド１６１ａとリード１６１ｂの一方の先端部分とが機械的に連結され、さらに各リード端子とリードフレームの外側フレームとが機械的に連結される。このような処理はプリモールドと呼ばれる。ダイパッド１６１ａとリード１６１ｂならびに各リード１６１ｂどうしは物理的に分離され、電気的には絶縁されているが、プリモールドによって機械的には一体的な状態が保たれている。サブパッケージ本体１６２ａはダイパッド１６１ａを囲む樹脂であり、サブパッケージ１６１ａをさらに囲む外側の樹脂がリード支持部材１６２ｂである。サブパッケージ本体１６２の一部には、フェルールを引き出すことが可能な凹部１６２Ｙが設けられている。

図７は、サブパッケージ１６０の構成を示す略斜視図であり、プラットフォームが搭載された後の状態を示している。

次に図７に示されるように、サブパッケージ１６０内のダイパッド上にはＬＤ１０２およびモニタ用ＰＤ１０３が実装された第１のプラットフォーム基板１０１が搭載され、第１のプラットフォーム基板１０１上の電極パターンと所定のリードとがボンディングワイヤによって電気的に接続される。ここで、ボンディングワイヤに接続されたリードを介してＬＤ１０２に電子信号を流し、スクリーニングテストが行われることが好ましい。スクリーニングテストは、ＬＤ１０２に例えば数百ｍＡの動作電流を数時間にわたって流し続けることでＬＤ１０２の初期不良を発見することを目的とするものである。モニタ用ＰＤ１０３より得られる検出信号の強度を監視することによって、ＬＤ１０２の初期不良を発見することができる。以降の製造工程は、スクリーニングテストをパスした仕掛品についてのみ行われ、初期不良品は排除されるので、無駄な工程を省くことができる。

図８は、サブパッケージ１６０の構成を示す略斜視図であり、第２のプラットフォーム基板１０４とともに光ファイバ１０５が搭載された状態を示している。

まず光ファイバ１０５のＧＩＦが設けられていない方の端部がフェルール１０６に挿入されて固定される。次いで、光ファイバ１０５は第２のプラットフォーム基板１０４上のＶ溝に沿って収容され、溶接や接着によってＶ溝内に固定される。なお、はんだで固定する場合には、固定面に金（Au）などの金属膜を形成しておく必要がある。また図示されていないが、調芯用の光強度計の光ファイバもフェルール１０６の他方に接続される。そして、第２のプラットフォーム基板１０４の底面もしくは第１のプラットフォーム基板１０１側または両方に紫外線硬化樹脂が塗布された後、図８に示されるように光ファイバ１０５は第２のプラットフォーム基板１０４ごと第１のプラットフォーム基板１０１上に載置される。このとき、第２のプラットフォーム基板１０４はマウント装置の吸着タイプのコレットチャックによってハンドリングされ、第１のプラットフォーム基板１０１上の所定の位置に高精度に位置決めされて確実に載置される。これにより、光ファイバの端面はＬＤの発光面とほぼ対向した状態となる。次いで、ＬＤと光ファイバのアクティブ調芯が行われる。

図９は、アクティブ調芯システムを説明するための略ブロック図である。

アクティブ調芯では、まずＬＤ１０２に信号を入力することでＬＤ１０２を駆動して発光させる。光ファイバ１０５の一端のコアにはレーザ光が照射され、光ファイバ１０５の他端に接続された光強度計で光の強度が監視される。ここで、光の強度が所定のレベル以上であれば、ＬＤ１０２と光ファイバ１０５の相対位置は適切であると判断して、ＵＶランプによる紫外線の照射によって紫外線硬化樹脂を硬化させてＬＤと光ファイバとの相対位置が固定される。

一方、光の強度が所定レベルよりも小さければ、光ファイバ１０５の他端で監視される光の強度が最大値に達するまで光ファイバ１０５の位置を第２のプラットフォーム基板１０４とともに光ファイバ１０５の延在方向と直交する水平方向（ｘ方向）に移動させて、ＬＤ１０２に対する光ファイバ１０５の相対位置が調整される。第２のプラットフォーム基板１０４の厚さやＶ溝の寸法、ＬＤ１０２の発光部の高さなどの部材寸法は、光ファイバ１０５とＬＤ１０２の光学的結合に必要な精度（数十μｍ程度）に比べて比較的高い精度で管理されていることから、第２のプラットフォーム基板１０４の上下方向（ｚ方向）の調整は必要がなく、また光軸方向（ｙ方向）の要求精度は緩いので、調整もほとんど必要がない。光ファイバ１０５内の光の強度の最適値が求められると、紫外線の照射によって紫外線硬化樹脂を硬化させてレーザと光ファイバとの相対位置が固定される。本実施態様にかかる光モジュールでは、先端部がＧＩＦで構成された合成光ファイバが使用されていることから、わずかな位置の調整で最適位置が決定される確率が高く、アクティブ調芯を簡単にかつ短時間に行うことができる。

次に、ＰＤ１０３やＬＤ１０２などのすべての光学素子上にシリコーンジェルが塗布される。このシリコーンジェルは、主にＰＤ１０３と光ファイバとの間の光信号の伝播を確保すると共に、ＬＤ１０２などの各光学素子を外部からの機械的なストレスから保護する緩衝材としての役割を果たす。したがって、外部からの機械的ストレスはシリコーンジェルによって吸収される。そしてサブパッケージの開口がトランスファモールドによって封止される。以上の工程により光モジュール１００は完成する。

図１０は、本発明の他の好ましい実施態様にかかる光モジュールの構成を示す略模式図である。

図１０に示されるように、この光モジュール３００は双方向通信タイプものであり、図１に示した光モジュール１００の構成に加えて、光ファイバを分断するスリット１１１と、このスリット内に挿入されたＷＤＭフィルタ１１２と、ＷＤＭフィルタ１１２によって分離された光の進行方向に配置された受信用ＰＤ１１３をさらに備えている。例えば、光通信におけるユーザ側の送信波長は1.31μｍ、受信波長は1.55μｍとされており、ＷＤＭフィルタ１１２は、送信波長1.31μｍの光を透過し、受信波長1.55μｍの光を反射するように構成されている。ＷＤＭフィルタ１１２で反射した光は受信用ＰＤ１１３によって受光される。また特に、本実施態様においては受信用ＰＤ１１３が第２のプラットフォーム基板の上面に配置されている。その他の構成は図１に示した光モジュール１００と同様であり、光ファイバ１０５としては合成光ファイバが使用されている。

光モジュール３００の製造では、第２のプラットフォーム基板１０１上のＶ溝に光ファイバ１０５が固定された後、光ファイバ１０５を分断するスリットが形成され、スリット内にＷＤＭフィルタ１１２が固定され、また第２のプラットフォーム基板１０１上の所定の位置に受信用ＰＤ１１３も固定される。この第２のプラットフォーム基板１０１が第１のプラットフォーム基板上に搭載され、図９に示したシステムのもとで第２のプラットフォーム基板１０４の位置を動かして、ＬＤ１０２と光ファイバ１０５のアクティブ調芯が行われる。このように、本発明は送信専用光モジュールのみならず双方向型光モジュールにも適用することができる。

図１１は、図１０に示した光モジュール３００にシリコーンジェルが塗布された状態を示す略斜視図である。

図１１に示されるように、ＰＤ１０３、ＬＤ１０２、ＷＤＭフィルタ１１２などの光学素子や光ファイバ１０５上にはシリコーンジェル１１４が塗布される。このシリコーンジェル１１４は、主にＰＤ１０３と光ファイバ１０５との間の光信号の伝播を確保すると共に、ＬＤ１０２などの各光学素子を外部からの機械的なストレスから保護する緩衝材としての役割を果たす。したがって、外部からの機械的ストレスはシリコーンジェルによって吸収される。

図１２は、双方向型光モジュールのさらに他の実施態様を示す略斜視図である。

図１２に示されるように、この双方向型光モジュール４００は、特性の異なる２つのＷＤＭフィルタおよび２つの受信用ＰＤ１１３Ａ、１１３Ｂを備えている点が図１０に示した光モジュール３００と異なっている。光ファイバ１０５を分断する２つのスリット１１１Ａおよび１１１Ｂも形成されており、各スリットには受信波長の異なる２つのＷＤＭフィルタ１１２Ａ、１１２Ｂが設けられている。受信波長として1.55μｍと1.49μｍの２波長が使用される場合には、送信波長1.31μｍの光を透過し、受信波長1.49μｍの光を反射するように構成された第１のＷＤＭフィルタ１１２Ａと、送信波長1.31μｍの光を透過し、受信波長1.55μｍの光を反射するように構成された第２のＷＤＭフィルタ１１２Ｂが使用される。またこれらに対応して第１の受信用ＰＤ１１３Ａおよび第２の受信用ＰＤ１１３Ｂが第２のプラットフォーム基板上に設けられている。その他の点については図１０に示した光モジュールと同様である。

光モジュール４００の製造でも、第２のプラットフォーム基板１０４上のＶ溝に光ファイバ１０５が固定された後、光ファイバ１０５を分断する２つのスリット１１１Ａおよび１１１Ｂが形成され、各スリット内にはＷＤＭフィルタ１１２Ａおよび１１２Ｂがそれぞれ固定されるとともに第２のプラットフォーム基板１０４上の所定の位置に２つの受信用ＰＤ１１３Ａおよび１１３Ｂもそれぞれ固定される。この第２のプラットフォーム基板１０４が第１のプラットフォーム基板１０１上に搭載され、図９に示したシステムのもとで第２のプラットフォーム基板１０１の位置を動かして、ＬＤ１０２と光ファイバ１０５のアクティブ調芯が行われる。このように、本発明は種々の光モジュールに適用することができる。

図１３は、本発明のさらに他の好ましい実施態様にかかる光モジュールの構成を示す略断面図である。

図１３に示されるように、この光モジュール５００においては、第２のプラットフォーム基板１０４を第１のプラットフォーム基板１０１上に接着する場合に、粒状体１０９ｚが混入された紫外線硬化樹脂１０９が使用される。その他の構成は図４に示した光モジュールと同様である。粒状体１０９ｚはスペーサとして作用するものであり、光ファイバ１０５の調芯時において第２のプラットフォーム基板１０１の水平方向の移動を円滑にする役割を果たす。そのため、この粒状体１０９ｚは球状であることが好ましいが厳密に球状でなくても構わない。このように、粒状体入り紫外線硬化樹脂１０９を使用すれば、ＬＤ１０２と光ファイバ１０５とのアクティブ調芯を円滑に行わせることができる。

図１４は、本発明の他の好ましい実施態様にかかる光モジュールの構成を示す略斜視図である。

図１４に示されるように、この光モジュール６００は、合成光ファイバ１０５が挿入されたフェルール１０６が第１のプラットフォーム基板１０１上に直接載置されている。第１のプラットフォーム基板１０１上へのフェルール１０６の固定には紫外線硬化樹脂が使用される。その他の構成は図１に示した光モジュール１００と同様である。本実施態様によれば、第２のプラットフォーム基板上に光ファイバが固定されている場合と同様に、アクティブ調芯時において光ファイバをハンドリングしやすく、位置決めが正確かつ容易となるのはもちろんのこと、第２のプラットフォーム基板を介することなく光ファイバをフェルールごと直接載置するので、第２のプラットフォーム基板が不要となり、部品点数を削減することができる。

図１５は、本発明のさらに他の実施態様にかかる光モジュールの構成を示す略斜視図である。

図１５に示されるように、この光モジュール７００は、受信用ＰＤを備えた双方向型光モジュールであって、フェルールに形成されたスリット１１１と、スリットに挿入されたＷＤＭフィルタ１１２と、ＷＤＭフィルタ１１２で反射した光の進行方向に配置された受信用ＰＤ１１３をさらに備えている。受信用ＰＤ１１３は、図１０に示した双方向型光モジュールの場合と異なり、フェルール１０６の側部の第１のプラットフォーム基板上に設けられている。光ファイバを伝送されてきた信号光は、図示のように、ＷＤＭフィルタ１１２で反射して右９０度方向に進行方向を曲げられ、その方向にある受信用ＰＤ１１３によって受光される。このように、第２のプラットフォーム基板を用いることなく構成された光モジュールであって、受信用ＰＤが搭載された双方向型光モジュールにも本発明を適用することができる。

図１６は、本発明のさらに他の実施態様にかかる光モジュールの構成を示す略斜視図である。

図１６に示されるように、この光モジュール８００は受信用ＰＤを備えた双方向型光モジュールであるが、受信用ＰＤが第１のプラットフォーム基板の下段面に形成された凹部１０１ｇ内に収容されている点が図１５に示した光モジュール７００と異なっている。そのため、スリット１１１およびＷＤＭフィルタ１１２の向きとしては、反射光が受信用ＰＤ１１３に照射される向きに設定される。その他の構成については図１５に示した光モジュール７００と略同様である。このように構成した場合には、第１のプラットフォーム基板１０１の上段面に受信用ＰＤ１１３の実装領域を確保する必要がなくなるため、当該領域を他の部品の実装領域として使用することができる。

図１７は、本発明のさらに他の好ましい実施態様にかかる光モジュールの構成を示す略斜視図である。

図１７に示されるように、この光モジュール９００は、合成光ファイバが挿入されたフェルール１０６が第２のプラットフォーム基板１０４上のＶ溝に固定され、この第２のプラットフォーム基板１０４が第１のプラットフォーム基板１０１上に直接載置されている。その他の構成は図１に示した光モジュールと同様である。本実施態様によれば、合成光ファイバが挿入されたフェルール１０６が第２のプラットフォーム基板１０４を介して第１のプラットフォーム基板１０１上に載置されるので、組立時において光ファイバをハンドリングしやすく、位置決めが正確かつ容易となる。

本発明は、以上の実施態様に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更を加えることが可能であり、これらも本発明に包含されるものであることは言うまでもない。

例えば、前記実施態様においては、第２のプラットフォーム基板がガラス基板などの光透過性を有する基板である場合を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、光透過性を有しない基板を第２のプラットフォーム基板として用いても構わない。

また、前記実施態様において、第１のプラットフォーム基板上が上段面、中段面、下段面からなる段差を有する場合を例に説明したが、段差の数はいくつであっても構わない。すなわち、本発明においては、第１のプラットフォーム基板が、ＬＤの実装面よりも下方に、前記第２のプラットフォーム基板を搭載することができ、かつＬＤの実装面と平行方向に移動させてその搭載位置を調整することが可能な広さを有する位置調整領域を備えていればよい。

さらに、前記実施態様においては、第２のプラットフォーム基板が第１のプラットフォーム基板上に搭載されている場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ダイパッドなどの共通の基板上に第１のプラットフォーム基板と第２のプラットフォーム基板がそれぞれ独立して搭載されていてもよい。

図１は、本発明の好ましい実施態様にかかる光モジュールの構造を示す略斜視図である。 図２は、合成光ファイバ１０５の構成を概略的に示す模式図である。 図３（ａ）乃至（ｄ）は、合成光ファイバ１０５の構造の具体例を示す断面図である。 図４は、図１に示した光モジュール１００のＹ−Ｙ線に沿った側面断面図である。 図５は、光モジュールの製造工程を模式的に示す略斜視図である。 図６は、サブパッケージの構成を示す略斜視図であり、プラットフォームが搭載される前の状態を示している。 図７は、サブパッケージの構成を示す略斜視図であり、プラットフォームが搭載された後の状態を示している。 図８は、サブパッケージの構成を示す略斜視図であり、第２のプラットフォーム基板とともに光ファイバが搭載された状態を示している。 図９は、アクティブ調芯システムを説明するための略ブロック図である。 図１０は、本発明の他の好ましい実施態様にかかる光モジュールの構成を示す略模式図である。 図１１は、図１０に示した光モジュール３００にシリコーンジェルが塗布された状態を示す略斜視図である。 図１２は、双方向型光モジュールのさらに他の実施態様を示す略斜視図である。 図１３は、本発明のさらに他の好ましい実施態様にかかる光モジュールの構成を示す略断面図である。 図１４は、本発明の他の好ましい実施態様にかかる光モジュールの構成を示す略斜視図である。 図１５は、本発明のさらに他の実施態様にかかる光モジュールの構成を示す略斜視図である。 図１６は、本発明のさらに他の実施態様にかかる光モジュールの構成を示す略斜視図である。 図１７は、本発明のさらに他の好ましい実施態様にかかる光モジュールの構成を示す略斜視図である。

符号の説明

１００ 光モジュール
１０１ 第１のプラットフォーム基板
１０１ａ 上段面
１０１ｂ 中段面
１０１ｃ 下段面
１０１ｃ 上段面
１０１ｄ 反射面
１０１ｇ 凹部
１０２ レーザダイオード（ＬＤ）
１０３ 光ファイバ
１０４ 第２のプラットフォーム基板
１０５ （合成）光ファイバ
１０５Ａ 合成光ファイバ
１０５Ｂ 合成光ファイバ
１０５Ｃ 合成光ファイバ
１０５Ｄ 合成光ファイバ
１０６ フェルール
１０８ 紫外線硬化樹脂
１０９ 紫外線硬化樹脂
１０９ｚ 粒状体
１１１ スリット
１１１Ａ スリット
１１１Ｂ スリット
１１２ ＷＤＭフィルタ
１１２Ａ ＷＤＭフィルタ
１１２Ｂ ＷＤＭフィルタ
１１４ シリコーンジェル
１６０ サブパッケージ
１６１ リードフレーム
１６１ａ ダイパッド
１６１ｂ リード
１６２ａ サブパッケージ本体
１６２ｂ リード支持部材
１６２Ｙ サブパッケージ本体の凹部
２０１ シングルモードファイバ
２０２ 屈折率分布光ファイバ
３００ 光モジュール
４００ 光モジュール
４００ 光モジュール
５００ 光モジュール
６００ 光モジュール
７００ 光モジュール
８００ 光モジュール
９００ 光モジュール

Claims (17)

1. 第１のプラットフォーム基板と、
   前記第１のプラットフォーム基板上に実装された発光素子と、
   前記発光素子からのレーザ光が入力される光ファイバを少なくとも備え、
   前記光ファイバは、シングルモード光ファイバの先端部に屈折率分布光ファイバが接合された合成光ファイバであることを特徴とする光モジュール。
2. 第２のプラットフォーム基板をさらに備え、
   前記光ファイバは前記第２のプラットフォーム基板上に固定され、
   前記第１のプラットフォーム基板は、
   前記第２のプラットフォーム基板を搭載することができ、かつ前記発光素子の実装面と平行方向に移動させてその搭載位置を調整することが可能な広さを有する位置調整領域を備え、
   前記第２のプラットフォーム基板は、前記位置調整領域内に固定されている請求項１に記載の光モジュール。
3. 前記第２のプラットフォーム基板は光透過性を有し、
   前記第２のプラットフォーム基板は紫外線硬化樹脂を用いて固定されている請求項２に記載の光モジュール。
4. 前記紫外線硬化樹脂は粒状体を含んでいる請求項３に記載の光モジュール。
5. 前記光ファイバの一端を収容するフェルールをさらに備え、
   前記光ファイバは前記フェルールに収容された状態で前記第２のプラットフォーム基板上に固定されている請求項２ないし４に記載の光モジュール。
6. 前記光ファイバを分断するように設けられたフィルタと、
   前記フィルタからの反射光を受光する受光素子をさらに備えている請求項２ないし５のいずれか１項に記載の光モジュール。
7. 前記受光素子は、前記第１のプラットフォーム基板上に設けられている請求項６に記載の光モジュール。
8. 前記受光素子は、前記第１のプラットフォーム基板の前記位置調整領域に埋め込まれている請求項６に記載の光モジュール。
9. 前記受光素子は、前記第２のプラットフォーム基板上に設けられている請求項６に記載の光モジュール。
10. 前記受光素子を複数備えている請求項６乃至９のいずれか１項に記載の光モジュール。
11. 前記光ファイバの一端を収容するフェルールをさらに備え、
    前記光ファイバは前記フェルールに収容された状態で前記第１のプラットフォーム基板上に固定されている請求項１に記載の光モジュール。
12. 前記光ファイバを分断するように設けられたフィルタと、
    前記フィルタからの反射光を受光する受光素子をさらに備えている請求項１１に記載の光モジュール。
13. 第１のプラットフォーム基板上に発光素子を実装する工程と、
    シングルモード光ファイバの先端部に屈折率分布光ファイバが接合された合成光ファイバを前記第１のプラットフォーム基板上の所定の位置に搭載する工程と、
    前記発光素子を発光させる工程と、
    前記発光素子から前記合成光ファイバへ導出させた光の光量を監視しながら前記合成光ファイバを前記発光素子の実装面と平行方向に移動させて前記発光素子との相対位置を調整する工程と、
    調整後の前記合成光ファイバを前記第１のプラットフォーム基板上に固定する工程を含むことを特徴とする光モジュールの製造方法。
14. 前記第１のプラットフォーム基板上へ合成光ファイバを搭載する工程は、
    前記合成光ファイバを直接またはフェルールに収容された状態で前記第２のプラットフォーム基板上に固定し、
    前記合成光ファイバを前記第２のプラットフォーム基板ごと前記第１のプラットフォーム基板上に搭載するものであり、
    前記発光素子と前記合成光ファイバとの相対位置を調整する工程は、
    前記合成光ファイバを前記第２のプラットフォーム基板とともに移動させるものである請求項１３に記載の光モジュールの製造方法。
15. 前記第１のプラットフォーム基板上へ前記合成光ファイバを搭載する工程は、
    前記合成光ファイバをフェルールに収容し、
    前記合成光ファイバを前記フェルールごと前記第１のプラットフォーム基板上に搭載するものである請求項１３に記載の光モジュールの製造方法。
16. 前記合成光ファイバを前記第１のプラットフォーム基板上に固定する工程は、
    前記第１のプラットフォーム基板または前記第２のプラットフォーム基板もしくは前記フェルールの少なくとも一方に紫外線硬化樹脂を塗布し、前記紫外線硬化樹脂に紫外線を照射して、前記第２のプラットフォーム基板または前記フェルールを前記第１のプラットフォーム基板上に接着するものである請求項１４または１５に記載の光モジュールの製造方法。
17. 前記紫外線硬化樹脂は粒状体を含んでいる請求項１３に記載の光モジュールの製造方法。

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