JP2005195615A

JP2005195615A - 光導波路基板、光送受信モジュール並びに光伝送装置

Info

Publication number: JP2005195615A
Application number: JP2003434902A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyasu Sato; 吉保佐藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2005-07-21
Also published as: WO2005064372A1

Abstract

【課題】製造性良く光学フィルタを配置することができる光導波路基板及び光導波路基板を用いた光送受信モジュール並びに光伝送装置を提供する。
【解決手段】基板の一部に光導波路１ａ、１ｂ、３と交わるように溝部１０を形成し、溝部内に光学フィルタ４を挿入配置する光導波路基板において、溝部の少なくとも１つの側面が、溝の底面２から見て水平方向にテーパー状若しくは矩形状となっており、光導波路と交差する部分に位置する溝の幅よりも大きな幅を有することにより、光学フィルタの配置が容易となり、工数の低減、製品の歩留まり向上により価格低減が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光通信分野における光導波路基板と、その光導波路基板を用いた光送受信モジュール並びに光伝送装置に関する。

近年、１本の光ファイバを用いて上りと下りの光双方向伝送を異なる波長λ１、λ２で実現する光通信方式の開発が進められているが、本方式の光送受信モジュールには、発光素子と受光素子と波長分離と合波機能部品などを集積化する技術が必要である。

従来の光送受信モジュールは、受信波長λ２の信号を送信波長λ１と分離するために、光導波路と波長多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）フィルタを組み合わせた構造が一般的である（例えば下記の特許文献１参照）。図１５（ａ）、（ｂ）は、光導波路を用いたＷＤＭ光双方向モジュールの従来の概略構造を示す図である。図１５に示すように、Ｓｉ基板３０上には光導波路１ａ、１ｂ、３が光学フィルタ４を中心としてスター状に形成され、光導波路１ａ、１ｂ、３の各一端に対してそれぞれ光ファイバ８、受光素子（ＰＤ）６、発光素子（ＬＤ）５を、入出射光を光結合できるように２次元の高精度な位置合わせ（アライメント）により実装している。
特開平１１−６８７０５号公報（要約、図１）

ＬＤ５の波長λ１の出力光は、光導波路１ａを介して伝送され、Ｓｉ基板３０に対して垂直に形成された溝部１０に接着剤１１により接着固定された光学フィルタ４で反射された後、光導波路１ｂを通って光ファイバ８へと導入される。一方、光ファイバ８から伝送されてきた波長λ２の光信号は光導波路１ｂを介して伝送されて光学フィルタ４を透過し、光導波路３を介してＰＤ６で受光される。また、ＬＤ５の光導波路１ａの反対側からは波長λ１の出力光が出ており、この出力光は、ＬＤ５のパワーをモニタリングするモニター用ＰＤ（Ｍ−ＰＤ）７で受光される。なお、２は溝の底面、２２、２３は溝部１０の側面を示す。

しかしながら、上記従来例においては、光導波路に光学フィルタを挿入することが非常に困難であるため、工数の増大と光学フィルタ及び光導波路の破損といった問題が発生する。

本発明は上記従来例の課題を解決するもので、製造性良く光学フィルタを配置することができる光導波路基板及び光導波路基板を用いた光送受信モジュール並びに光伝送装置を提供することを目的とする。

本発明に係る光導波路基板は、基板の一部に光導波路と交わるように溝を形成し、前記溝中に光学フィルタを挿入配置する光導波路基板において、前記溝の少なくとも１つの側面が、前記溝の底面から見て水平方向にテーパー状若しくは矩形状となっており、前記光導波路と交差する部分に位置する前記溝の幅よりも大きな幅を有することを特徴とする。この構造により、光学フィルタの配置が容易となり、工数の低減、製品の歩留まり向上により価格低減が可能となる。

また、基板の一部に光導波路と交わるように溝を形成し、前記溝中に光学フィルタを挿入配置する光導波路基板において、前記溝の少なくとも１つの側面が、前記溝の底面から見て垂直方向にテーパー状若しくは矩形状となっており、前記溝の底面における溝幅よりも前記溝の上部における溝幅が大きいことを特徴とする。この構造により、本発明を適用した光導波路基板において、光学フィルタの配置が容易となり、工数の低減、製品の歩留まり向上により価格低減が可能となる。

また、前記光学フィルタが挿入配置される前記溝の側面の一部又は全面が平坦であることを特徴とする。この構造により、光学フィルタの位置決め、角度決め、固定が容易かつ正確となり、安定した特性を得ることが可能となる。

また、前記溝は、４面以上で形成されていることを特徴とする。この構造により、光学フィルタの位置決め、固定が容易かつ正確となり安定した特性を得ることが可能となる。

また、前記溝は、直径の異なる複数のブレードを一体化したブレードを用いて形成されることを特徴とする。この構造により、溝の幅を変化させるためにブレードを交換する手間が省けるため、工数の低減、すなわち生産性向上が図れる。

また、上述した特徴を有する光導波路基板を用いた光送受信モジュールを構成する。この構成により、光送受信モジュールの価格低減が可能となる。

さらに、上述した光送受信モジュールを用いた光伝送装置を構成する。この構成により、光伝送装置の価格低減が可能となる。

本発明によれば、溝に光学フィルタを配置する際、溝の少なくとも１つの側面を、溝の底面から見て水平方向又は垂直方向にテーパー状若しくは矩形状とし、光ファイバと交差する部分に位置する溝の幅よりも大きな幅とすることにより、光学フィルタの配置が容易となり、工数の低減、製品の歩留まり向上により価格低減が可能となり、製造性のよい光導波路基板及び光導波路基板を用いた光送受信モジュール並びに光伝送装置を構成することができる。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光導波路基板を説明するためのＷＤＭ機能を有する送受信モジュールの斜視図であり、図２（ａ）、（ｂ）はその補足説明用の図である。図１に示すように、光送受信モジュールは、光導波路１ａ、１ｂ、３、光学フィルタ４、発光素子（ＬＤ）５、受光素子（ＰＤ）６、発光素子のモニター用ＰＤ（Ｍ−ＰＤ）７、光ファイバ８、接着剤１１、Ｖ溝を有する光導波路基板３０から構成されている。

光送受信モジュールのパッケージからはＬＤ５と光学的に結合するようにアライメントされた光ファイバ８が出ている。図２に示すように、光導波路１ａ、１ｂと光導波路３の間には溝部１０が形成されており、そこに光学フィルタ４を挿入後、ＵＶ又は熱硬化型などの接着剤１１にて、光学フィルタ４と溝の底面２若しくは溝の側面部のうち光学フィルタ４が配置される側面部分１２とを接着固定する。

光学フィルタ４の波長透過特性の例を図３に示す。この光学フィルタ４は、λ１＜λ２であるような波長λ１、λ２の光信号に関して、波長λ１付近では透過率が低く、波長λ２付近では透過率が高いという特徴を有している。そのため、ＬＤ５から出た波長λ１の光信号は、光導波路１ａを伝わった後、光学フィルタ４にて反射し、その先にある光導波路１ｂへと導かれた後に、光導波路１ｂの先に配置された光ファイバ８へと伝達される。一方、光ファイバ８から入射されたλ２の光信号は、光導波路１ｂへ導かれた後にそのほとんどすべてが光学フィルタ４を透過して、その先にある光導波路３へと導かれる。その後、光導波路３の先に配置されたＰＤ６へと導かれた後に受光され、ＯＥ変換されて電気信号として処理される。

次に、図１及び図２を用いて本発明の説明を行う。図１のうち、Ｃ面とＤ面の間の部分を、Ａ方向から見た図とＢ方向から見た図がそれぞれ図２（ａ）、（ｂ）である。ダイシング装置によってＳｉ基板３０に光導波路１ａ、１ｂ、３と交差するように溝部１０を形成する。そのとき、図１、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、溝部１０の側面若しくは側面の一部をテーパー状（若しくは矩形状）とし、光導波路１ａ、１ｂ、３と交差する部分に位置する溝の幅よりも大きな幅とすることによって、光学フィルタ４を溝部１０内に挿入することが容易になる。光学フィルタ４を溝部１０内へ挿入し、位置調整を行った後に、ＵＶ樹脂又は熱硬化樹脂などの接着剤１１を用いてＳｉ基板３０と光学フィルタ４を固定することにより構成される。ここで、溝部１０の側面のうち光学フィルタ４と接合される部分の一部又は全部分が平坦面であることにより、光学フィルタ４の位置決め、固定が容易かつ正確となり、安定した特性を得ることが可能となる。

以下、Ｓｉ基板３０のうちＣ面とＤ面で挟まれた部分について、Ａ方向から見た図とＢ方向から見た図で説明する。また、以下では光導波路として、図１に示すように、光導波路１ａ、１ｂ、３から構成される場合について説明したが、本発明においては、光導波路の形状を限定するものではなく、いかなる導波路のパターンにおいて適用してもよい。

図４（ａ）、（ｂ）は図１のＡ方向から見たときの溝の底面２に対する側面のうち、溝の底面２に対して水平方向に側面２０ａ部分がテーパー状になっている場合のＡ方向、Ｂ方向からそれぞれ見た様子を示す。また、図５（ａ）、（ｂ）は図１のＡ方向から見たときの溝の底面２に対する側面のうち、溝の底面２に対して水平方向に側面２０ｂ部分がテーパー状になっている場合のＡ方向、Ｂ方向からそれぞれ見た様子を示す。さらに、図６（ａ）、（ｂ）は図１のＡ方向から見たときの溝の底面２に対する側面のうち、溝の底面２に対して水平方向に側面２０ａ部分、２０ｂ部分が共にテーパー状になっている場合のＡ方向、Ｂ方向からそれぞれ見た様子を示す。上記テーパー部分は、すべて矩形状若しくはテーパー状と矩形状を組み合わせた構成も可能である。これらテーパー状又は矩形状部分は、光導波路１ａ、１ｂ、３と交差する部分に位置する溝の幅よりも大きな幅を有している。

したがって、上述した第１の実施の形態によれば、溝部１０の少なくとも１つの側面が、溝の底面２から見て水平方向にテーパー状（若しくは矩形状）となっており、光導波路１ａ、１ｂ、３と交差する部分に位置する溝の幅よりも大きな幅を有することにより、光学フィルタ４の配置が容易となり、工数の低減、製品の歩留まり向上により価格低減が可能となる。

また、光学フィルタ４が挿入配置される溝部１０の側面の一部又は全面が平坦面１２であることにより、光学フィルタ４の位置決め、角度決め、固定が容易かつ正確となり、安定した特性を得ることが可能となる。

＜第２の実施の形態＞
次に、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、図８（ａ）、（ｂ）及び図９（ａ）、（ｂ）は、図４（ａ）、（ｂ）、図５（ａ）、（ｂ）及び図６（ａ）、（ｂ）の第１の実施の形態に対応して示す第２の実施の形態を説明する概略構成図である。図７（ａ）、（ｂ）は図１のＡ方向から見たときの溝の底面２に対する側面のうち、溝の底面２に対して垂直方向に側面２１ａ部分がテーパー状になっている場合のＡ方向、Ｂ方向からそれぞれ見た様子を示す。図７（ｂ）のような導波管部分にデーパー部２１ａが形成される構造以外に、図７（ｃ）のように導波管の上に堆積部１３が形成されており、堆積部分にデーパー部２１ａが形成される構造も可能である。

また、図８（ａ）、（ｂ）は図１のＡ方向から見たときの溝の底面２に対する側面のうち、溝の底面２に対して垂直方向に側面２１ｂ部分がテーパー状になっている場合のＡ方向、Ｂ方向からそれぞれ見た様子を示す。さらに、図９（ａ）、（ｂ）は図１のＡ方向から見たときの溝の底面２に対する側面のうち、溝の底面２に対して垂直方向に側面２１ａ部分、側面２１ｂ部分が共にテーパー状になっている場合のＡ方向、Ｂ方向からそれぞれ見た図を示す。上記テーパー部分は、すべて矩形状若しくはテーパー状と矩形状を組み合わせた構成も可能である。これらテーパー状又は矩形状部分は溝の底面２における溝幅よりも溝の上部における溝幅の方が大きい。

また、図４（ａ）、（ｂ）、図５（ａ）、（ｂ）、図６（ａ）、（ｂ）で示される第１の実施の形態と、図７（ａ）、（ｂ）、図８（ａ）、（ｂ）、図９（ａ）、（ｂ）で示される第２の実施の形態を組み合わせた構成も可能である。ここでは、溝部１０の一部が矩形状になっている場合の一例を示す。図１０（ａ）、（ｂ）は、その斜視図を示す図１０（ｃ）のＡ方向から見たときの溝の底面２に対する側面のうち、溝の底面２に対して水平方向に側面２０ａ部分、２０ｂ部分が共に矩形状になっており、さらに、溝の底面２に対して垂直方向に側面２１ａ部分、側面２１ｂ部分が共に矩形状になっている場合についてＡ方向、Ｂ方向からそれぞれ見た様子を示す。

また、この第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、溝部１０の側面のうち光学フィルタ４と接合される部分１２の全部分（又は一部分）が平坦面となっている。すなわち、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、溝部１０の側面若しくは側面の一部を矩形状（若しくはテーパー状）とすることによって光学フィルタ４を溝部１０内に挿入することが容易になるが、光学フィルタ４を固定する際に、光学フィルタ４を光導波路１ａ、１ｂ、３と所望の角度（この図では水平、垂直方向に共に９０度）に配置する必要性がある。ここで、溝部１０の側面のうち光学フィルタ４と接合される部分１２の一部又は全部分を平坦面とする。光学フィルタ４を溝部１０内へ挿入後、その平坦面に光学フィルタ４を沿わせた後に、ＵＶ樹脂又は熱硬化樹脂などの接着剤１１を用いてフェルール１と光学フィルタ４を固定することにより、容易かつ正確な光学フィルタ４の位置決め、角度決め、固定が可能となる。

したがって、上述した第２の実施の形態によれば、溝部１０の側面が溝の底面２から見て垂直方向に矩形状（若しくはテーパー状）となっており、溝の底面２における溝幅よりも溝の上部における溝幅の方が大きな幅を有することにより、光学フィルタ４の配置が容易となり、工数の低減、製品の歩留まり向上により価格低減が可能となる。

また、光学フィルタ４が挿入配置される溝部１０の側面１２の一部又は全面が平坦面であることにより、光学フィルタ４の位置決め、角度決め、固定が容易かつ正確となり、安定した特性を得ることが可能となる。

＜第３の実施の形態＞
図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）と、図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、第３の実施の形態の概略構成図を示している。図１１（ａ）、（ｂ）はその斜視図である図１１（ｃ）の、図１２（ａ）、（ｂ）はその斜視図である図１２（ｃ）のＡ方向、Ｂ方向からそれぞれ見た様子を示す。ただし、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の平面Ｘ−Ｙでの断面図となる。また、図１１（ａ）、（ｂ）はＡ方向から見たときの溝の底面２に対する側面のうち、溝の底面２に対して水平方向に側面２０ａ部分、２０ｂ部分が共にテーパー状になっている場合を示しており、図１２（ａ）、（ｂ）はＡ方向から見たときの溝の底面２に対する側面のうち、溝の底面２に対して垂直方向に側面２１ａ部分、側面２１ｂ部分が共にテーパー状になっている場合を示している。

従来例の溝部１０の構成面では、溝部１０は、図１５（ｂ）において、溝の底面２と、側面２２、２３の合計３面から構成されているのに対して、図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）では、溝の底面２と、側面２２、２３、２４の合計４面から構成されており、図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）では、溝の底面２と、側面２２、２３、２４、２５の合計５面から構成されている。側面２０ａ部分、２０ｂ部分、側面２１ａ部分、側面２１ｂ部分がテーパー状ではなく、矩形状の場合は６面以上の面で溝部１０が構成されることも可能である。

また、第３の実施の形態においても、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）又は図８（ａ）、（ｂ）又は図９（ａ）、（ｂ）で示される第２の実施の形態と図１１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）で示される第３の実施の形態とをそれぞれ組み合わせた構成も可能である。

したがって、第３の実施の形態によれば、溝部１０は、４面以上で形成されていることにより、光学フィルタ４の位置決め、固定が容易かつ正確となり安定した特性を得ることが可能となる。

＜第４の実施の形態＞
図１３（ａ）、（ｂ）は、第４の実施の形態に係る光導波路基板の製造方法を説明する図である。また、図１４（ａ）、（ｂ）は第４の実施の形態に係る光導波路基板の概略構成図である。図１３（ａ）、（ｂ）において、溝部１０を形成するために用いるダイシング用のブレードは、大きめの直径であるブレード３１とブレード３１よりも直径の小さいブレード３２ａ、３２ｂの合計３枚が中心部３３を軸として回転するという構成である。ここで、ブレード３１とブレード３２ａ又はブレード３１とブレード３２ｂの２枚で構成されるブレードも可能である。このブレードを用いて光導波路基板３０に溝部１０を形成する過程を図１３（ｂ）に示す。また、図１４（ａ）、（ｂ）では、図１３（ａ）、（ｂ）で示されるブレードを用いて構成した溝部１０に光学フィルタ４を配置した状態を示している。図１４（ａ）、（ｂ）はそれぞれＡ方向、Ｂ方向から見た図面である。

ここでは、図９（ａ）、（ｂ）でＡ方向から見たときの溝の底面２に対する側面のうち、溝の底面２に対して垂直方向に側面２１ａ部分、側面２１ｂ部分が共に矩形状になっている場合を例として示したが、矩形部分がテーパー状である構成や、Ａ方向から見たときの溝の底面２に対する側面のうち、溝の底面２に対して水平方向に側面２０ａ部分、２０ｂ部分がテーパー状又は矩形状になっている構成も可能である。

したがって、第４の実施の形態によれば、光学フィルタ４を配置する溝部１０を形成する際に、溝の幅を変化させるためにブレードを交換する手間が省けるため、工数の低減、すなわち生産性向上が図れる。

上述したようにして形成された光導波路基板を用いた光送受信モジュール及び光伝送装置を構成すれば、価格低減が可能となる。

本発明によれば、光学フィルタの配置が容易となり、工数の低減、製品の歩留まり向上により価格低減が可能となり、製造性のよい光導波路基板及び光導波路基板を用いた光送受信モジュール並びに光伝送装置を構成することができるので、本発明は、光通信分野などにおいて広く有用である。

本発明の第１の実施の形態に係る光導波路基板を説明するためのＷＤＭ機能を有する送受信モジュールの斜視図本発明を適用した光送受信モジュールの説明図で、（ａ）は平面図（ｂ）は断面図光学フィルタの波長透過特性の例を示すグラフ本発明の第１の実施の形態に係る光導波路基板の概略構成図で、（ａ）は平面図（ｂ）は断面図本発明の第１の実施の形態に係る光導波路基板の概略構成図で、（ａ）は平面図（ｂ）は断面図本発明の第１の実施の形態に係る光導波路基板の概略構成図で、（ａ）は平面図（ｂ）は断面図本発明の第２の実施の形態に係る光導波路基板の概略構成図で、（ａ）は平面図（ｂ）は断面図（ｃ）は変形例による断面図本発明の第２の実施の形態に係る光導波路基板の概略構成図で、（ａ）は平面図（ｂ）は断面図本発明の第２の実施の形態に係る光導波路基板の概略構成図で、（ａ）は平面図（ｂ）は断面図本発明の第２の実施の形態に係る光導波路基板の概略構成図で、（ａ）は平面図（ｂ）は断面図（ｃ）は斜視図本発明の第３の実施の形態に係る光導波路基板の概略構成図で、（ａ）は平面図（ｂ）は断面図（ｃ）は斜視図本発明の第３の実施の形態に係る光導波路基板の概略構成図で、（ａ）は平面図（ｂ）は断面図（ｃ）は斜視図本発明の第４の実施の形態に係る光導波路基板の加工方法を示す図で、（ａ）はブレードの斜視図（ｂ）は光導波路基板とブレードの関係を示す断面図本発明の第４の実施の形態に係る光導波路基板の概略構成図で、（ａ）は平面図（ｂ）は断面図光導波路を用いたＷＤＭ光双方向モジュールの従来の概略構造を示す図で、（ａ）は斜視図（ｂ）は断面図

符号の説明

１フェルール
１ａ、１ｂ、３光導波路
２溝の底面
４光学フィルタ
５発光素子（ＬＤ）
６受光素子（ＰＤ）
７モニター用ＰＤ（Ｍ−ＰＤ）
８光ファイバ
１０溝部
１１接着剤
１２フィルタが配置される側面部分
１３堆積部
２０ａ溝の底面に対して水平方向に形成される側面のうち光導波路１ａ、１ｂ側に形成されるテーパー部分
２０ｂ溝の底面に対して水平方向に形成される側面のうち光導波路３側に形成されるテーパー部分
２１ａ溝の底面に対して垂直方向に形成される側面のうち光導波路１ａ、１ｂ側に形成されるテーパー部分
２１ｂ溝の底面に対して垂直方向に形成される側面のうち光導波路３側に形成されるテーパー部分
２２溝の底面に対して垂直方向に形成される側面のうち光導波路１ａ、１ｂ側の側面
２３溝の底面に対して垂直方向に形成される側面のうち光導波路３側の側面
２４溝の底面に対して垂直方向に形成される側面のうち光導波路と交わらないような側面のうちの一方の側面
２５溝の底面に対して垂直方向に形成される側面のうち光導波路と交わらないような側面のうちのもう一方の側面
３０光導波路基板（Ｓｉ基板）
３１ブレード
３２ａ、３２ｂ溝を形成するためのブレードのうちブレード３１よりも直径の小さいブレード
３３ブレード３１、３２ａ、３２ｂの中心部

Claims

基板の一部に光導波路と交わるように溝を形成し、前記溝中に光学フィルタを挿入配置する光導波路基板において、
前記溝の少なくとも１つの側面が、前記溝の底面から見て水平方向にテーパー状若しくは矩形状となっており、前記光導波路と交差する部分に位置する前記溝の幅よりも大きな幅を有することを特徴とする光導波路基板。
基板の一部に光導波路と交わるように溝を形成し、前記溝中に光学フィルタを挿入配置する光導波路基板において、
前記溝の少なくとも１つの側面が、前記溝の底面から見て垂直方向にテーパー状若しくは矩形状となっており、前記溝の底面における溝幅よりも前記溝の上部における溝幅の方が大きいことを特徴とする光導波路基板。
前記光学フィルタが挿入配置される前記溝の側面の一部又は全面が平坦であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光導波路基板。
前記溝は、４面以上で形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の光導波路基板。
前記溝は、直径の異なる複数のブレードを一体化したブレードを用いて形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の光導波路基板。
請求項１から５のいずれか１つに記載の光導波路基板を有することを特徴とする光送受信モジュール。
請求項６に記載の光送受信モジュールを用いることを特徴とする光伝送装置。