JP4184059B2 - 光導波路接続モジュールとその製造方法および光導波路接続モジュールを搭載した光ボード - Google Patents
光導波路接続モジュールとその製造方法および光導波路接続モジュールを搭載した光ボード Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光導波路接続モジュールとその製造方法および光導波路接続モジュールを搭載した光ボードに関し、より詳細には、電気配線の複雑化を緩和した光導波路接続モジュールとその製造方法、および、そのような光導波路接続モジュールを搭載した光ボードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信方式の多様化や通信容量の大容量化に伴い、多チャネル且つ高速な光信号処理を可能とする高機能光モジュールの開発が必要となっている。そうした中で、複数個の平面光導波路基板を用いてそれらの導波路端面を縦列に接続する作製方法（端面実装）は、大規模な光回路を実現する手段として有効である。
【０００３】
平面光導波路としては、特に、石英系平面光波回路（Planar Lightwave Circuit:PLC）は高精度な曲げ回路や光合分波器を実現可能であるといった利点を有しており、この石英系ＰＬＣを基板としたモジュール作製技術は大規模化且つ高機能化に適している。このようなＰＬＣを基本基板とした端面実装型光モジュールの実現形態としては、接続する基板も同じく石英系ＰＬＣ基板である場合やＬｉＮｂＯ３等の異なる種類の導波路基板である場合がある。
【０００４】
ＰＬＣ同士を接続した光モジュールの例としては、２基板構成による光送信用光モジュール（非特許文献１参照）や２基板構成による光受信用光モジュール（非特許文献２参照）、あるいは、３基板構成による光モジュール（非特許文献３参照）などがある。これらの光モジュールの例はハイブリッド集積技術と呼ばれ、いずれの場合も、アレイ導波路格子（Arrayed Waveguide Grating:AWG）やマッハ・ツェンダ干渉計（Mach-Zehnder Interferometer:MZI）等の光合分波器を含む機能性光回路を担うＰＬＣに、半導体レーザ（Laser Diode:LD）、フォトダイオード（Photodiode:PD）あるいは半導体光増幅器（Semiconductor Optical Amplifier:SOA）等の光半導体素子を搭載したプラットフォーム構造のもう一つのＰＬＣを端面実装している。
【０００５】
図１５は、２つのＰＬＣ基板同士を端面実装した従来のハイブリッド集積の様子を説明するための図で、この図に示すように、一方のＰＬＣ基板であるＭＺＩ（１５１）上には位相シフト用ヒータ電極１５２が形成され、他方のＰＬＣ基板であるＰＬＣプラットフォーム１５３上には光半導体素子１５４が実装されるとともに、この光半導体素子１５４の駆動や信号取出用の電気配線１５５が設けられ、これらＭＺＩ（１５１）とＰＬＣプラットフォーム１５３とは光導波路１５６によって光接続されている。
【０００６】
一方、異種導波路としてはＬＮ（Lithium Niobate）導波路が代表的であり、それらを接続した光モジュールではＬＮ導波路を位相シフタとして用いた光送信モジュール（非特許文献４参照）等が挙げられる。
【０００７】
図１６は、ＬＮモジュールにおける従来の配線の様子を説明するための図で、Ｓｉ基板１６１上に設けられ光導波路１６８を備えた第１および第２のＰＬＣ（基板）（１６２、１６３）の間にＬｉＮｂＯ３基板１６４上に設けられたＬＮ回路（基板）１６５が補強板１６９を用いて端面実装されている。このようなＬＮ回路１６５を端面実装した光モジュールでは、電気光学効果による位相シフト制御に必要な制御用電極１６６はＬＮ基板導波路上に直接形成され、その制御用電極１６６と外部接続端子となるパッドを含む展開部１６７までの展開配線も同一基板上に併せて形成されるのが一般的である。従ってＬＮ導波路の多チャネルアレイ化に伴い、電気配線の展開部（以下、外部接続パッドも含めて「展開部」と称する）の高密度化が問題となる。
【０００８】
【非特許文献１】
大山他、「石英系平面光波回路（ＰＬＣ）を用いた発振周波数制御ハイブリッド集積多波長光源」、２０００年電子情報通信学会エレクトロソサイエティ大会、Ｃ−３−１０９、ｐｐ．２３５
【０００９】
【非特許文献２】
山田他、「ＰＬＣプラットフォームを用いたピット同期強度変調ＤＰＳＫ−ＤＤ伝送システム用光受信モジュール」、２０００年電子情報通信学会エレクトロソサイエティ大会、Ｃ−３−１１１、ｐｐ．２３７
【００１０】
【非特許文献３】
小川他、「ハイブリッド集積３２ｃｈ高速波長セレクタ」、１９９９年電子情報通信学会総合大会、ＳＣ−３−９、ｐｐ．４１５
【００１１】
【非特許文献４】
A. Hirano et al., “Dispersion tolerant 80-Gbit/s carrier-suppressed return-to zero (CS-RZ) format generated by using phase- and duty-controlled optical time division multiplexing (OTDM) technique.”, IEICE Trans. Commun., vol.E85-B, no.2. pp.431-436 (2002)
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来の２つ以上の異なる光導波路基板を用いた端面実装では、熱光学効果や電気光学効果により信号光の制御を担う光導波路基板上に、制御用電極及び展開部を配置しているために、多チャネル大規模化に臨んでは展開部の構造が複雑化するという問題がある。つまり、外部接続電極パッドは制御速度や電気クロストークの影響に対応した最小面積やパッド間間隔を確保する必要があるため、多チャネルアレイ化に伴いその占有面積が増大する。従って、展開配線の占有面積も増大し、光導波路基板内の配置レイアウトが混雑する。また、外部制御回路側の接続端子配置も同時に複雑化する。
【００１３】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、異なる光導波路基板を端面実装した光信号処理モジュールにおいて、多チャネルアレイ化に伴う電極展開部の配置の複雑化を緩和した光導波路接続モジュールとその製造方法、および、そのような光導波路接続モジュールを搭載した光ボードを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光導波路接続モジュールであって、少なくとも、電気光学結晶からなる第１の導波路基板と石英系平面導波路回路である第２の導波路基板とを隣接して備え、前記第１および第２の導波路基板は主表面上に平面型光導波路を有しており、前記第１の導波路基板の主表面上には、前記第１の導波路基板の平面型光導波路の電気光学効果を制御するための制御用電極が設けられている一方、前記第２の導波路基板の主表面上には電極展開部が設けられており、前記第１の導波路基板の端面と前記第２の導波路基板の端面とが、主表面上の平面型光導波路が互いに光結合するように密着接続され、前記第１および第２の導波路基板の主表面上の接続端面近傍の領域に、所望の密着面積を確保するための補強手段が備えられ、前記制御用電極と前記電極展開部とが、前記補強手段を跨ぐように配置された接続手段を介して電気的に接続されて端面実装されていることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、光導波路接続モジュールであって、少なくとも、電気光学結晶からなる第１の導波路基板と石英系平面導波路回路である第２の導波路基板とを隣接して備え、前記第１および第２の導波路基板は主表面上に平面型光導波路を有しており、前記第１の導波路基板の主表面上には、前記第１の導波路基板の平面型光導波路の電気光学効果を制御するための制御用電極が設けられている一方、前記第２の導波路基板の主表面上には電極展開部が設けられており、前記第１の導波路基板の端面と前記第２の導波路基板の端面とが、主表面上の平面型光導波路が互いに光結合するように密着接続され、前記第１および第２の導波路基板の主表面上の接続端面近傍の領域であって、前記第１の導波路基板上の制御用電極および前記第２の導波路基板上の電極展開部が設けられている領域以外の領域に、所望の密着面積を確保するための補強手段が備えられ、前記制御用電極と前記電極展開部とが接続手段を介して電気的に接続されて端面実装されていることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、光導波路接続モジュールであって、少なくとも、電気光学結晶からなる第１の導波路基板と石英系平面導波路回路である第２の導波路基板とを隣接して備え、前記第１および第２の導波路基板は主表面上に平面型光導波路を有しており、前記第１の導波路基板の主表面上には、前記第１の導波路基板の平面型光導波路の電気光学効果を制御するための制御用電極が設けられている一方、前記第２の導波路基板の主表面上には電極展開部が設けられており、前記第１の導波路基板の端面と前記第２の導波路基板の端面とが、主表面上の平面型光導波路が互いに光結合するように密着接続され、前記第１および第２の導波路基板の裏面上の接続端面近傍の領域に、所望の密着面積を確保するための補強手段が備えられ、前記制御用電極と前記電極展開部とが接続手段を介して電気的に接続されて端面実装されていることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の光導波路接続モジュールにおいて、前記接続手段は、導電性ワイヤまたは導電性リボンであることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の光導波路接続モジュールにおいて、前記補強手段上に電極パターンが形成され、前記接続手段は、前記補強手段上の電極パターンを介して前記制御用電極と前記電極展開部とを接続する導電性ワイヤまたは導電性リボンであることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の光導波路接続モジュールにおいて、前記補強手段上に電極パターンが形成され、前記接続手段の一部が、前記第１の導波路基板と前記補強手段に固定され前記制御用電極と前記補強手段上の電極パターンとを接続するグランドポストであるか、または前記第２の導波路基板と前記補強手段に固定され前記電極展開部と前記補強手段上の電極パターンとを接続するグランドポストであることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の光導波路接続モジュールにおいて、前記接続手段は、電極パターンを有する配線ブロックであることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の光導波路接続モジュールにおいて、前記接続手段は、フレキシブル配線板であることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の光導波路接続モジュールにおいて、前記フレキシブル配線板の材料がポリイミドであることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至９の何れかに記載の光導波路接続モジュールにおいて、前記制御用電極および前記電極展開部と接続手段とは、圧着により接続されていることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項１乃至９の何れかに記載の光導波路接続モジュールにおいて、前記制御用電極および前記電極展開部と接続手段とは、導電性ペーストを用いた接着により接続されていることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１乃至９の何れかに記載の光導波路接続モジュールにおいて、前記制御用電極および前記電極展開部と接続手段とは、半田を用いた接着により接続されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項１３に記載の発明は、光導波路接続モジュールであって、少なくとも、電気光学結晶からなる第１の導波路基板と石英系平面導波路回路である第２の導波路基板とを隣接して備え、
前記第１および第２の導波路基板は主表面上に平面型光導波路を有しており、
前記第１の導波路基板の主表面上には、前記第１の導波路基板の平面型光導波路の電気光学効果を制御するための制御用電極が設けられている一方、前記第２の導波路基板の主表面上には電極展開部が設けられており、
前記第１の導波路基板の端面と前記第２の導波路基板の端面とが、主表面上の平面型光導波路が互いに光結合するように密着接続され、
前記接続手段が、前記制御用電極の接続端部に形成された半田層と前記電極展開部の接続端部に形成された半田層とを互いに溶融させて電気的に接続した構造であることを特徴とする。
【００２７】
また、請求項１４に記載の発明は、請求項１乃至１３の何れかに記載の光導波路接続モジュールにおいて、前記第１の導波路基板はＬｉＮｂＯ ３ を用いた変調デバイスであることを特徴とする。
請求項１５に記載の発明は、光導波路接続モジュールの製造方法であって、請求項１３に記載された光導波路接続モジュールを製造するための方法であって、平面型光導波路を有する第１の導波路基板の主表面上に制御用電極を設ける第１のステップと、前記制御用電極の接続端部に第１の半田層を設ける第２のステップと、平面型光導波路を有する第２の導波路基板の主表面上に電極展開部を設ける第３のステップと、前記電極展開部の接続端部に第２の半田層を設ける第４のステップと、前記制御用電極と前記電極展開部とを位置合わせし、前記第１および第２の半田層を局所的に加熱溶融して接続する第５のステップと、を備えていることを特徴とする。
請求項１６に記載の発明は、光ボードであって、請求項１乃至１４の何れかに記載の光導波路接続モジュールを搭載していることを特徴とする。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（実施例１）
図１は、本発明の光導波路接続モジュールの第１の実施例を説明するための図で、この光導波路接続モジュールは、ＬＮ導波路を位相シフタとする２×２高速光変調器である。このモジュールは、Ｓｉ基板１１上に設けられ光導波路１８を備えた第１および第２のＰＬＣ（基板）（１２、１３）の間にＬｉＮｂＯ３基板１４上に設けられたＬＮ導波路基板１５が端面実装されている。ＰＬＣ（１２、１３）上に設けられた光導波路１８は方向性結合器または２×２ＭＭＩカプラによる分岐回路を構成しており、これらの光導波路１８の端面はＬＮ導波路基板１５上に設けられた直線光導波路の端面と密着接続されている。これら第１および第２のＰＬＣ（基板）（１２、１３）とＬＮ導波路基板１５との端面接続には、端面同士の十分な密着面積を確保するために、厚さ数１００μｍから１ｍｍ程度の複数の補強板１９が用いられている。これらの補強板１９は各々の光導波路基板の表面に接着剤で固定されている。
【００２９】
一般的なモジュールは、制御駆動回路である配線ボード上に光導波路基板を実装し、これらの電気的接続はワイヤボンディングやリボンボンディングによりなされる。従って、光導波路基板上には電気配線の展開部及び外部接続用電極パッドが必要となる。本発明のモジュールでは、制御用電極１６はＬＮ導波路基板１５上に形成されており、外部接続用電極パッドを含む電気配線の展開部１７は、制御用電極１６が配置されたＬＮ１５上ではなくＰＬＣ（１２、１３）上に形成され、図１６に示したような制御用電極と展開部とをＬＮ導波路基板上に設ける構成とは異なる配置構成となっている。
【００３０】
図２は、図１に示したモジュールの制御用電極１６がＴＭモード用電極である場合の制御用電極１６付近の断面構造を説明するための図で、ＬｉＮｂＯ３基板１４表面に設けられたＬｉＮｂＯ３の光導波路２０の直上に、バッファ層２３を介して信号用電極２１が設けられ、その両側にはグランド電極２２が配置されたコプレーナ配線（Coplanar Waveguide:CPW）構造とされている。この構造では動作帯域に応じて、配線の膜厚や信号線とクランド線とのギャップ間隔及び信号線幅が調整される。
【００３１】
図３〜５は、本発明のモジュールが備える制御用電極と展開部とを、汎用的な導電性のワイヤまたはリボンを用いて接続した接続構造を説明するための拡大図である。
【００３２】
図３に示した第１の接続構造では、光導波路基板であるＰＬＣ１２上の展開部１７とＬＮ導波路基板１５上の制御用電極１６とが、補強板１９を跨ぐように配置された導電性リボン２４によって接続されている。このような接続構造では、補強板１９の厚さ及び幅を調整することにより導電性リボン２４の長さで規定されるボンディング長を短くすることが可能であり、Ｇｂｉｔ／ｓオーダーの応答速度を実現可能となる。
【００３３】
図４に示した第２の接続構造では、補強板１９上にも電極パターンが形成されており、ＬＮ導波路基板１５と補強板１９、補強板１９同士、及び、補強板１９とＰＬＣ１２がそれぞれ導電性リボン２４により接続されている。この図に示した接続構造では、展開部１７と制御用電極１６とのボンディングは補強板１９上に設けられた電極パターンを介してなされることとなるため、図３に示した構造と比較してボンディング長を低減することが可能である。また、補強板１９上の電極パターンは、補強板１９の材料や配線幅を最適化することにより光導波路基板上の配線との間のインピーダンス整合が容易に可能であり、高速駆動に適応可能である。
【００３４】
図５に示した第３の接続構造はグランドポストを併用した接続構造で、図４に示した構造と同様に補強板１９表面にも電極パターンが形成されており、補強板１９相互間の接続は導電性リボン２４で行われるが、ＬＮ導波路基板１５と補強板１９及びＰＬＣ１２と補強板１９の接続にはグランドポスト２５を用いている。なお、グランドポスト２５は、光導波路基板（１２、１３、１５）および補強板１９に導電性ぺーストで固定されている。この構造でのボンディング長はグランドポスト２５のサイズで規定されるため、図４に示した構造と比較して更にボンディング長の低減が可能であり、１０Ｇｂｉｔ／ｓ程度の高速駆動にも十分に対応可能である。
【００３５】
（実施例２）
図６は、本発明の光導波路接続モジュールの第２の実施例を説明するための図で、このモジュールの光回路構成及び補強板の位置は実施例１と同じであるが、本構造では、補強板１９の内側に電極パターン２６を備えた配線ブロック２７を用いて光導波路基板を端面接続していることを特徴としている。
【００３６】
この構造によれば、配線ブロック２７の材料や内側に設けられた電極パターン２６の配線幅を最適化することにより、光導波路基板上の配線との間のインピーダンスを容易に整合することが可能である。例えば、配線ブロック２７と補助板１９とが密着する場合には、実効誘電率が上がり特性インピーダンスが高くなるため信号線とグランド線とのギャップを信号線幅に対して相対的に大きくすることによりインピーダンス整合を行う。また、本構造では電気接続のための導電性のワイヤやリボンを全く用いていないため、インダクタンス成分を除くことが可能であり共振抑制にも効果があるという利点がある。
【００３７】
（実施例３）
図７および図８は、本発明の光導波路接続モジュールの第３の実施例を説明するための図で、光回路構成及び補強板の位置は実施例１に同じであるが、本構造では、柔軟性を有する誘電体表面に金等で配線を形成したフレキシブル配線板２８を用いて補強板１９を跨いで接続することを特徴としている。このようなフレキシブル誘電体に利用可能な材料として例えばポリイミドがあり、ポリイミドは、スピンコート等により膜厚調整が容易で、その薄膜は強靭性、柔軟性及び耐熱性を併せもつことに加え、クロムなどの金属との密着性も良好であり、フレキシブル誘電体材料として適している。
【００３８】
図７に示した第１の構成例では、光導波路基板上の配線構造と同様にＣＰＷ構造のフレキシブル配線板を用いている。フレキシブル配線板２８の裏面には配線が設けられており、この裏面配線とＰＬＣ１２上の展開部１７およびＬＮ導波路基板１５上の制御用電極１６との接続は、導電性ペーストまたは半田を用いて接着するか、あるいは圧着によって行なう。なお、これらの接続部分については図示していない。
【００３９】
図８に示した第２の構成例が備えるフレキシブル配線板２８には、図８（ｂ）に示すように、その表裏面にグランド配線２９と信号線３０とが配置されたマイクロストリップ構造を有している。これらのグランド配線２９と信号線３０の両者とも断線することなく曲げることが可能であり、光導波路基板間の段差に対しても柔軟に対応できる。また、ポリイミドの耐熱性は４００℃以上であるため光導波路基板上への固定及び電気的接続には導電性ぺースト３１や半田を用いることが可能である。なお、本構造においても、導電性のワイヤやリボンを全く用いておらず、高周波配線構造を採用しているため１０Ｇｂｉｔ／ｓ以上の高速動作が可能である。
【００４０】
（実施例４）
図９は、本発明の光導波路接続モジュールの第４の実施例を説明するための図で、光回路構成は実施例１に同じであるが、本構造では補強板１９が電極を除く一部の表面にのみ形成されていることを特徴としている。
【００４１】
図１０は、図９に示したモジュールの電気配線の接続部の拡大図で、本接続構造では、実施例１と同様に、電気的な接続は導電性リボン２４（またはワイヤ）を用いて行うが、電極上に補強板１９が無いためボンディング長を極端に短くすることが可能である。従って、接続部の電気的な共振を抑制することが可能となり高速駆動への適応が可能となる。
【００４２】
（実施例５）
図１１は、本発明の光導波路接続モジュールの第５の実施例を説明するための図で、光回路構成は実施例１に同じであるが、本構造では補強板１９が光導波路が形成されているＰＬＣ基板（１２、１３）およびＬＮ導波路基板１５の面とは反対の面（基板裏面）に配置されていることを特徴としている。
【００４３】
図１２は、図１１に示したモジュールの電気配線の接続部の拡大図で、本接続構造では、実施例１と同様に、電気的な接続は導電性リボン２４（または導電性ワイヤ）を用いて行うが、補強板１９が光導波路基板の裏面にあり、光導波路基板表面に設けられた電極の表面が剥き出しであるためにボンディング長を短くすることが可能である。従って、接続部の電気的な共振を抑制することが可能となり高速駆動への適応が可能となる。
【００４４】
なお、実施例４および実施例５では、導電性のリボンやワイヤを用いて接続する場合について説明したが、実施例３で説明したようにフレキシブル配線板を用いて接続するようにしてもよいことは言うまでもない。
【００４５】
また、平面型光導波路を有する基板同士を接続する際には、それぞれの導波路基板に設けられている互いに対応する光導波路同士の位置に相対的なずれが生じる場合もあるが、本発明の実施例で説明した接続構造によれば、導電性のリボンやワイヤによってそのような相対的なずれを吸収することが可能となるため、光導波路基板同士の端面位置のずれを問題とすることなく電気接続することができるという効果もある。
【００４６】
（実施例６）
図１３は、本発明の光導波路接続モジュールの第６の実施例を説明するための図で、その接続部の拡大図である。なお、本実施例では補強板は光導波路基板の表裏どちらに貼り付けても構わないため、図中では省略されている。
【００４７】
図１３（ａ）はＰＬＣ１２とＬＮ導波路基板１５の接続前の状態を示しており、ＰＬＣ１２側およびＬＮ導波路基板１５側の電気配線の接続端部に半田層３２を形成する。半田は融点の低い材質であることが望ましいが、局所加熱が可能であれば図示しない補強板接着用の接着剤や接続面自体への熱ダメージが低減可能なため特に限定されることはない。また、半田層３２よりも内側の配線領域に、白金やニッケルを材料としたバリア層３３を形成することとすれば電気配線全体への半田の溶融拡散を防止することが可能である。
【００４８】
図１３（ｂ）はＰＬＣ１２とＬＮ導波路基板１５とを接続した後の状態を示しており、この図のように、導波路端面を突き当て、ＰＬＣ１２側とＬＮ導波路基板１５側の半田層３２同士をその融点まで加熱して互いに溶融させて溶融半田３４として電気的な接続を得る。本構造においても導電性のリボンやワイヤを全く用いておらず、配線構造そのものが接続構造となることから帯域劣化がないという利点を有する。
【００４９】
（実施例７）
図１４は本発明の光ボードの構成を説明するための図で、この光ボードは、コネクタ１４２を備えたボード１４１上に、実施例１〜６で説明した光導波路接続モジュール１４３の何れかを搭載したもので、本発明の光導波路接続モジュール１４３は制御用電極のある基板１４３ａから隣接する基板１４３ｂへ電極展開部が電気接続されているので、基板１４３ｂからボード１４１上へ直接例えば金のワイヤ１４４で電気配線されている。
【００５０】
従来の光導波路接続モジュールでは制御用電極と電極展開部とが同一基板上に形成されていたために、電極展開部からボードヘ金ワイヤで接続する際に金ワイヤの混み合いや切断などが生じたりする問題に加え、ボード上での配線パターンが混み合って複雑になったり配線パターンが極細となったりして作製が困難となっていたが、本発明の光導波路接続モジュール１４３をボード１４１上に搭載した光ボードでは、金ワイヤ１４４の混み合いもなく金ワイヤの間隔を適宜拡大することも可能となるため、ボード上の配線パターンが簡易化されるとともに、配線パターンを極細にする必要もなくなり、配線パターンの最適化が容易となる。
【００５１】
なお、上記実施例１〜７においては、ＬＮ基板とＰＬＣ基板との接続を例に説明したが、ＬＮ基板同士やＰＬＣ基板同士の接続の場合にも本発明の適用が可能であることは言うまでもない。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、互いに隣接する第１の導波路基板と第２の導波路基板の第１の導波路基板の主表面上に制御用電極を設ける一方、第２の導波路基板の主表面上に電極展開部を設け、これらの制御用電極と電極展開部とを、導電性のワイヤまたはリボン、フレキシブル配線板、グランドポスト、電極パターンを有する配線ブロック等により接続することとしたので、異なる光導波路基板を端面実装した光信号処理モジュールにおいて、多チャネルアレイ化に伴う電極展開部の配置の複雑化を緩和した光導波路接続モジュールとその製造方法、および、そのような光導波路接続モジュールを搭載した光ボードを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光導波路接続モジュールの第１の実施例を説明するための図である。
【図２】図１に示したモジュールの制御用電極がＴＭモード用電極である場合の電極付近の断面構造を説明するための図である。
【図３】制御用電極と展開部とを、汎用的な導電性ワイヤまたはリボンを用いて接続した第１の接続構造を説明するための拡大図である。
【図４】制御用電極と展開部とを、汎用的な導電性ワイヤまたはリボンを用いて接続した第２の接続構造を説明するための拡大図である。
【図５】制御用電極と展開部とを、汎用的な導電性ワイヤまたはリボンを用いて接続した第３の接続構造を説明するための拡大図である。
【図６】本発明の光導波路接続モジュールの第２の実施例を説明するための図である。
【図７】本発明の光導波路接続モジュールの第３の実施例の第１の構成を説明するための図である。
【図８】本発明の光導波路接続モジュールの第３の実施例の第２の構成を説明するための図である。
【図９】本発明の光導波路接続モジュールの第４の実施例を説明するための図である。
【図１０】図９に示したモジュールの電気配線の接続部の拡大図である。
【図１１】本発明の光導波路接続モジュールの第５の実施例を説明するための図である。
【図１２】図１１に示したモジュールの電気配線の接続部の拡大図である。
【図１３】本発明の光導波路接続モジュールの第６の実施例を説明するための図である。
【図１４】本発明の光ボードの構成を説明するための図である。
【図１５】２つのＰＬＣ基板同士を端面実装した従来のハイブリッド集積の様子を説明するための図である。
【図１６】ＬＮモジュールにおける従来の配線の様子を説明するための図である。
【符号の説明】
１１、１６１ Ｓｉ基板
１２、１３、１６２、１６３ ＰＬＣ（基板）
１４、１６４ ＬｉＮｂＯ３基板
１５、１６５ ＬＮ導波路基板
１６、１６６ 制御用電極
１７、１６７ 展開部
１８、２０、１５６、１６８ 光導波路
１９、１６９ 補強板
２１ 信号用電極
２２ グランド電極
２３ バッファ層
２４ 導電性リボン
２５ グランドポスト
２６ 電極パターン
２７ 配線ブロック
２８ フレキシブル配線板
２９ グランド配線
３０ 信号線
３１ 導電性ぺースト
３２ 半田層
３３ バリア層
３４ 溶融半田
１４１ ボード
１４２ コネクタ
１４３ 光導波路接続モジュール
１４４ 金ワイヤ
１５１ ＭＺＩ
１５２ 位相シフト用ヒータ電極
１５３ ＰＬＣプラットフォーム
１５４ 光半導体素子
１５５ 電気配線
【発明の属する技術分野】
本発明は、光導波路接続モジュールとその製造方法および光導波路接続モジュールを搭載した光ボードに関し、より詳細には、電気配線の複雑化を緩和した光導波路接続モジュールとその製造方法、および、そのような光導波路接続モジュールを搭載した光ボードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信方式の多様化や通信容量の大容量化に伴い、多チャネル且つ高速な光信号処理を可能とする高機能光モジュールの開発が必要となっている。そうした中で、複数個の平面光導波路基板を用いてそれらの導波路端面を縦列に接続する作製方法（端面実装）は、大規模な光回路を実現する手段として有効である。
【０００３】
平面光導波路としては、特に、石英系平面光波回路（Planar Lightwave Circuit:PLC）は高精度な曲げ回路や光合分波器を実現可能であるといった利点を有しており、この石英系ＰＬＣを基板としたモジュール作製技術は大規模化且つ高機能化に適している。このようなＰＬＣを基本基板とした端面実装型光モジュールの実現形態としては、接続する基板も同じく石英系ＰＬＣ基板である場合やＬｉＮｂＯ３等の異なる種類の導波路基板である場合がある。
【０００４】
ＰＬＣ同士を接続した光モジュールの例としては、２基板構成による光送信用光モジュール（非特許文献１参照）や２基板構成による光受信用光モジュール（非特許文献２参照）、あるいは、３基板構成による光モジュール（非特許文献３参照）などがある。これらの光モジュールの例はハイブリッド集積技術と呼ばれ、いずれの場合も、アレイ導波路格子（Arrayed Waveguide Grating:AWG）やマッハ・ツェンダ干渉計（Mach-Zehnder Interferometer:MZI）等の光合分波器を含む機能性光回路を担うＰＬＣに、半導体レーザ（Laser Diode:LD）、フォトダイオード（Photodiode:PD）あるいは半導体光増幅器（Semiconductor Optical Amplifier:SOA）等の光半導体素子を搭載したプラットフォーム構造のもう一つのＰＬＣを端面実装している。
【０００５】
図１５は、２つのＰＬＣ基板同士を端面実装した従来のハイブリッド集積の様子を説明するための図で、この図に示すように、一方のＰＬＣ基板であるＭＺＩ（１５１）上には位相シフト用ヒータ電極１５２が形成され、他方のＰＬＣ基板であるＰＬＣプラットフォーム１５３上には光半導体素子１５４が実装されるとともに、この光半導体素子１５４の駆動や信号取出用の電気配線１５５が設けられ、これらＭＺＩ（１５１）とＰＬＣプラットフォーム１５３とは光導波路１５６によって光接続されている。
【０００６】
一方、異種導波路としてはＬＮ（Lithium Niobate）導波路が代表的であり、それらを接続した光モジュールではＬＮ導波路を位相シフタとして用いた光送信モジュール（非特許文献４参照）等が挙げられる。
【０００７】
図１６は、ＬＮモジュールにおける従来の配線の様子を説明するための図で、Ｓｉ基板１６１上に設けられ光導波路１６８を備えた第１および第２のＰＬＣ（基板）（１６２、１６３）の間にＬｉＮｂＯ３基板１６４上に設けられたＬＮ回路（基板）１６５が補強板１６９を用いて端面実装されている。このようなＬＮ回路１６５を端面実装した光モジュールでは、電気光学効果による位相シフト制御に必要な制御用電極１６６はＬＮ基板導波路上に直接形成され、その制御用電極１６６と外部接続端子となるパッドを含む展開部１６７までの展開配線も同一基板上に併せて形成されるのが一般的である。従ってＬＮ導波路の多チャネルアレイ化に伴い、電気配線の展開部（以下、外部接続パッドも含めて「展開部」と称する）の高密度化が問題となる。
【０００８】
【非特許文献１】
大山他、「石英系平面光波回路（ＰＬＣ）を用いた発振周波数制御ハイブリッド集積多波長光源」、２０００年電子情報通信学会エレクトロソサイエティ大会、Ｃ−３−１０９、ｐｐ．２３５
【０００９】
【非特許文献２】
山田他、「ＰＬＣプラットフォームを用いたピット同期強度変調ＤＰＳＫ−ＤＤ伝送システム用光受信モジュール」、２０００年電子情報通信学会エレクトロソサイエティ大会、Ｃ−３−１１１、ｐｐ．２３７
【００１０】
【非特許文献３】
小川他、「ハイブリッド集積３２ｃｈ高速波長セレクタ」、１９９９年電子情報通信学会総合大会、ＳＣ−３−９、ｐｐ．４１５
【００１１】
【非特許文献４】
A. Hirano et al., “Dispersion tolerant 80-Gbit/s carrier-suppressed return-to zero (CS-RZ) format generated by using phase- and duty-controlled optical time division multiplexing (OTDM) technique.”, IEICE Trans. Commun., vol.E85-B, no.2. pp.431-436 (2002)
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来の２つ以上の異なる光導波路基板を用いた端面実装では、熱光学効果や電気光学効果により信号光の制御を担う光導波路基板上に、制御用電極及び展開部を配置しているために、多チャネル大規模化に臨んでは展開部の構造が複雑化するという問題がある。つまり、外部接続電極パッドは制御速度や電気クロストークの影響に対応した最小面積やパッド間間隔を確保する必要があるため、多チャネルアレイ化に伴いその占有面積が増大する。従って、展開配線の占有面積も増大し、光導波路基板内の配置レイアウトが混雑する。また、外部制御回路側の接続端子配置も同時に複雑化する。
【００１３】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、異なる光導波路基板を端面実装した光信号処理モジュールにおいて、多チャネルアレイ化に伴う電極展開部の配置の複雑化を緩和した光導波路接続モジュールとその製造方法、および、そのような光導波路接続モジュールを搭載した光ボードを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光導波路接続モジュールであって、少なくとも、電気光学結晶からなる第１の導波路基板と石英系平面導波路回路である第２の導波路基板とを隣接して備え、前記第１および第２の導波路基板は主表面上に平面型光導波路を有しており、前記第１の導波路基板の主表面上には、前記第１の導波路基板の平面型光導波路の電気光学効果を制御するための制御用電極が設けられている一方、前記第２の導波路基板の主表面上には電極展開部が設けられており、前記第１の導波路基板の端面と前記第２の導波路基板の端面とが、主表面上の平面型光導波路が互いに光結合するように密着接続され、前記第１および第２の導波路基板の主表面上の接続端面近傍の領域に、所望の密着面積を確保するための補強手段が備えられ、前記制御用電極と前記電極展開部とが、前記補強手段を跨ぐように配置された接続手段を介して電気的に接続されて端面実装されていることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、光導波路接続モジュールであって、少なくとも、電気光学結晶からなる第１の導波路基板と石英系平面導波路回路である第２の導波路基板とを隣接して備え、前記第１および第２の導波路基板は主表面上に平面型光導波路を有しており、前記第１の導波路基板の主表面上には、前記第１の導波路基板の平面型光導波路の電気光学効果を制御するための制御用電極が設けられている一方、前記第２の導波路基板の主表面上には電極展開部が設けられており、前記第１の導波路基板の端面と前記第２の導波路基板の端面とが、主表面上の平面型光導波路が互いに光結合するように密着接続され、前記第１および第２の導波路基板の主表面上の接続端面近傍の領域であって、前記第１の導波路基板上の制御用電極および前記第２の導波路基板上の電極展開部が設けられている領域以外の領域に、所望の密着面積を確保するための補強手段が備えられ、前記制御用電極と前記電極展開部とが接続手段を介して電気的に接続されて端面実装されていることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、光導波路接続モジュールであって、少なくとも、電気光学結晶からなる第１の導波路基板と石英系平面導波路回路である第２の導波路基板とを隣接して備え、前記第１および第２の導波路基板は主表面上に平面型光導波路を有しており、前記第１の導波路基板の主表面上には、前記第１の導波路基板の平面型光導波路の電気光学効果を制御するための制御用電極が設けられている一方、前記第２の導波路基板の主表面上には電極展開部が設けられており、前記第１の導波路基板の端面と前記第２の導波路基板の端面とが、主表面上の平面型光導波路が互いに光結合するように密着接続され、前記第１および第２の導波路基板の裏面上の接続端面近傍の領域に、所望の密着面積を確保するための補強手段が備えられ、前記制御用電極と前記電極展開部とが接続手段を介して電気的に接続されて端面実装されていることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の光導波路接続モジュールにおいて、前記接続手段は、導電性ワイヤまたは導電性リボンであることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の光導波路接続モジュールにおいて、前記補強手段上に電極パターンが形成され、前記接続手段は、前記補強手段上の電極パターンを介して前記制御用電極と前記電極展開部とを接続する導電性ワイヤまたは導電性リボンであることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の光導波路接続モジュールにおいて、前記補強手段上に電極パターンが形成され、前記接続手段の一部が、前記第１の導波路基板と前記補強手段に固定され前記制御用電極と前記補強手段上の電極パターンとを接続するグランドポストであるか、または前記第２の導波路基板と前記補強手段に固定され前記電極展開部と前記補強手段上の電極パターンとを接続するグランドポストであることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の光導波路接続モジュールにおいて、前記接続手段は、電極パターンを有する配線ブロックであることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の光導波路接続モジュールにおいて、前記接続手段は、フレキシブル配線板であることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の光導波路接続モジュールにおいて、前記フレキシブル配線板の材料がポリイミドであることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至９の何れかに記載の光導波路接続モジュールにおいて、前記制御用電極および前記電極展開部と接続手段とは、圧着により接続されていることを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項１乃至９の何れかに記載の光導波路接続モジュールにおいて、前記制御用電極および前記電極展開部と接続手段とは、導電性ペーストを用いた接着により接続されていることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１乃至９の何れかに記載の光導波路接続モジュールにおいて、前記制御用電極および前記電極展開部と接続手段とは、半田を用いた接着により接続されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項１３に記載の発明は、光導波路接続モジュールであって、少なくとも、電気光学結晶からなる第１の導波路基板と石英系平面導波路回路である第２の導波路基板とを隣接して備え、
前記第１および第２の導波路基板は主表面上に平面型光導波路を有しており、
前記第１の導波路基板の主表面上には、前記第１の導波路基板の平面型光導波路の電気光学効果を制御するための制御用電極が設けられている一方、前記第２の導波路基板の主表面上には電極展開部が設けられており、
前記第１の導波路基板の端面と前記第２の導波路基板の端面とが、主表面上の平面型光導波路が互いに光結合するように密着接続され、
前記接続手段が、前記制御用電極の接続端部に形成された半田層と前記電極展開部の接続端部に形成された半田層とを互いに溶融させて電気的に接続した構造であることを特徴とする。
【００２７】
また、請求項１４に記載の発明は、請求項１乃至１３の何れかに記載の光導波路接続モジュールにおいて、前記第１の導波路基板はＬｉＮｂＯ ３ を用いた変調デバイスであることを特徴とする。
請求項１５に記載の発明は、光導波路接続モジュールの製造方法であって、請求項１３に記載された光導波路接続モジュールを製造するための方法であって、平面型光導波路を有する第１の導波路基板の主表面上に制御用電極を設ける第１のステップと、前記制御用電極の接続端部に第１の半田層を設ける第２のステップと、平面型光導波路を有する第２の導波路基板の主表面上に電極展開部を設ける第３のステップと、前記電極展開部の接続端部に第２の半田層を設ける第４のステップと、前記制御用電極と前記電極展開部とを位置合わせし、前記第１および第２の半田層を局所的に加熱溶融して接続する第５のステップと、を備えていることを特徴とする。
請求項１６に記載の発明は、光ボードであって、請求項１乃至１４の何れかに記載の光導波路接続モジュールを搭載していることを特徴とする。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（実施例１）
図１は、本発明の光導波路接続モジュールの第１の実施例を説明するための図で、この光導波路接続モジュールは、ＬＮ導波路を位相シフタとする２×２高速光変調器である。このモジュールは、Ｓｉ基板１１上に設けられ光導波路１８を備えた第１および第２のＰＬＣ（基板）（１２、１３）の間にＬｉＮｂＯ３基板１４上に設けられたＬＮ導波路基板１５が端面実装されている。ＰＬＣ（１２、１３）上に設けられた光導波路１８は方向性結合器または２×２ＭＭＩカプラによる分岐回路を構成しており、これらの光導波路１８の端面はＬＮ導波路基板１５上に設けられた直線光導波路の端面と密着接続されている。これら第１および第２のＰＬＣ（基板）（１２、１３）とＬＮ導波路基板１５との端面接続には、端面同士の十分な密着面積を確保するために、厚さ数１００μｍから１ｍｍ程度の複数の補強板１９が用いられている。これらの補強板１９は各々の光導波路基板の表面に接着剤で固定されている。
【００２９】
一般的なモジュールは、制御駆動回路である配線ボード上に光導波路基板を実装し、これらの電気的接続はワイヤボンディングやリボンボンディングによりなされる。従って、光導波路基板上には電気配線の展開部及び外部接続用電極パッドが必要となる。本発明のモジュールでは、制御用電極１６はＬＮ導波路基板１５上に形成されており、外部接続用電極パッドを含む電気配線の展開部１７は、制御用電極１６が配置されたＬＮ１５上ではなくＰＬＣ（１２、１３）上に形成され、図１６に示したような制御用電極と展開部とをＬＮ導波路基板上に設ける構成とは異なる配置構成となっている。
【００３０】
図２は、図１に示したモジュールの制御用電極１６がＴＭモード用電極である場合の制御用電極１６付近の断面構造を説明するための図で、ＬｉＮｂＯ３基板１４表面に設けられたＬｉＮｂＯ３の光導波路２０の直上に、バッファ層２３を介して信号用電極２１が設けられ、その両側にはグランド電極２２が配置されたコプレーナ配線（Coplanar Waveguide:CPW）構造とされている。この構造では動作帯域に応じて、配線の膜厚や信号線とクランド線とのギャップ間隔及び信号線幅が調整される。
【００３１】
図３〜５は、本発明のモジュールが備える制御用電極と展開部とを、汎用的な導電性のワイヤまたはリボンを用いて接続した接続構造を説明するための拡大図である。
【００３２】
図３に示した第１の接続構造では、光導波路基板であるＰＬＣ１２上の展開部１７とＬＮ導波路基板１５上の制御用電極１６とが、補強板１９を跨ぐように配置された導電性リボン２４によって接続されている。このような接続構造では、補強板１９の厚さ及び幅を調整することにより導電性リボン２４の長さで規定されるボンディング長を短くすることが可能であり、Ｇｂｉｔ／ｓオーダーの応答速度を実現可能となる。
【００３３】
図４に示した第２の接続構造では、補強板１９上にも電極パターンが形成されており、ＬＮ導波路基板１５と補強板１９、補強板１９同士、及び、補強板１９とＰＬＣ１２がそれぞれ導電性リボン２４により接続されている。この図に示した接続構造では、展開部１７と制御用電極１６とのボンディングは補強板１９上に設けられた電極パターンを介してなされることとなるため、図３に示した構造と比較してボンディング長を低減することが可能である。また、補強板１９上の電極パターンは、補強板１９の材料や配線幅を最適化することにより光導波路基板上の配線との間のインピーダンス整合が容易に可能であり、高速駆動に適応可能である。
【００３４】
図５に示した第３の接続構造はグランドポストを併用した接続構造で、図４に示した構造と同様に補強板１９表面にも電極パターンが形成されており、補強板１９相互間の接続は導電性リボン２４で行われるが、ＬＮ導波路基板１５と補強板１９及びＰＬＣ１２と補強板１９の接続にはグランドポスト２５を用いている。なお、グランドポスト２５は、光導波路基板（１２、１３、１５）および補強板１９に導電性ぺーストで固定されている。この構造でのボンディング長はグランドポスト２５のサイズで規定されるため、図４に示した構造と比較して更にボンディング長の低減が可能であり、１０Ｇｂｉｔ／ｓ程度の高速駆動にも十分に対応可能である。
【００３５】
（実施例２）
図６は、本発明の光導波路接続モジュールの第２の実施例を説明するための図で、このモジュールの光回路構成及び補強板の位置は実施例１と同じであるが、本構造では、補強板１９の内側に電極パターン２６を備えた配線ブロック２７を用いて光導波路基板を端面接続していることを特徴としている。
【００３６】
この構造によれば、配線ブロック２７の材料や内側に設けられた電極パターン２６の配線幅を最適化することにより、光導波路基板上の配線との間のインピーダンスを容易に整合することが可能である。例えば、配線ブロック２７と補助板１９とが密着する場合には、実効誘電率が上がり特性インピーダンスが高くなるため信号線とグランド線とのギャップを信号線幅に対して相対的に大きくすることによりインピーダンス整合を行う。また、本構造では電気接続のための導電性のワイヤやリボンを全く用いていないため、インダクタンス成分を除くことが可能であり共振抑制にも効果があるという利点がある。
【００３７】
（実施例３）
図７および図８は、本発明の光導波路接続モジュールの第３の実施例を説明するための図で、光回路構成及び補強板の位置は実施例１に同じであるが、本構造では、柔軟性を有する誘電体表面に金等で配線を形成したフレキシブル配線板２８を用いて補強板１９を跨いで接続することを特徴としている。このようなフレキシブル誘電体に利用可能な材料として例えばポリイミドがあり、ポリイミドは、スピンコート等により膜厚調整が容易で、その薄膜は強靭性、柔軟性及び耐熱性を併せもつことに加え、クロムなどの金属との密着性も良好であり、フレキシブル誘電体材料として適している。
【００３８】
図７に示した第１の構成例では、光導波路基板上の配線構造と同様にＣＰＷ構造のフレキシブル配線板を用いている。フレキシブル配線板２８の裏面には配線が設けられており、この裏面配線とＰＬＣ１２上の展開部１７およびＬＮ導波路基板１５上の制御用電極１６との接続は、導電性ペーストまたは半田を用いて接着するか、あるいは圧着によって行なう。なお、これらの接続部分については図示していない。
【００３９】
図８に示した第２の構成例が備えるフレキシブル配線板２８には、図８（ｂ）に示すように、その表裏面にグランド配線２９と信号線３０とが配置されたマイクロストリップ構造を有している。これらのグランド配線２９と信号線３０の両者とも断線することなく曲げることが可能であり、光導波路基板間の段差に対しても柔軟に対応できる。また、ポリイミドの耐熱性は４００℃以上であるため光導波路基板上への固定及び電気的接続には導電性ぺースト３１や半田を用いることが可能である。なお、本構造においても、導電性のワイヤやリボンを全く用いておらず、高周波配線構造を採用しているため１０Ｇｂｉｔ／ｓ以上の高速動作が可能である。
【００４０】
（実施例４）
図９は、本発明の光導波路接続モジュールの第４の実施例を説明するための図で、光回路構成は実施例１に同じであるが、本構造では補強板１９が電極を除く一部の表面にのみ形成されていることを特徴としている。
【００４１】
図１０は、図９に示したモジュールの電気配線の接続部の拡大図で、本接続構造では、実施例１と同様に、電気的な接続は導電性リボン２４（またはワイヤ）を用いて行うが、電極上に補強板１９が無いためボンディング長を極端に短くすることが可能である。従って、接続部の電気的な共振を抑制することが可能となり高速駆動への適応が可能となる。
【００４２】
（実施例５）
図１１は、本発明の光導波路接続モジュールの第５の実施例を説明するための図で、光回路構成は実施例１に同じであるが、本構造では補強板１９が光導波路が形成されているＰＬＣ基板（１２、１３）およびＬＮ導波路基板１５の面とは反対の面（基板裏面）に配置されていることを特徴としている。
【００４３】
図１２は、図１１に示したモジュールの電気配線の接続部の拡大図で、本接続構造では、実施例１と同様に、電気的な接続は導電性リボン２４（または導電性ワイヤ）を用いて行うが、補強板１９が光導波路基板の裏面にあり、光導波路基板表面に設けられた電極の表面が剥き出しであるためにボンディング長を短くすることが可能である。従って、接続部の電気的な共振を抑制することが可能となり高速駆動への適応が可能となる。
【００４４】
なお、実施例４および実施例５では、導電性のリボンやワイヤを用いて接続する場合について説明したが、実施例３で説明したようにフレキシブル配線板を用いて接続するようにしてもよいことは言うまでもない。
【００４５】
また、平面型光導波路を有する基板同士を接続する際には、それぞれの導波路基板に設けられている互いに対応する光導波路同士の位置に相対的なずれが生じる場合もあるが、本発明の実施例で説明した接続構造によれば、導電性のリボンやワイヤによってそのような相対的なずれを吸収することが可能となるため、光導波路基板同士の端面位置のずれを問題とすることなく電気接続することができるという効果もある。
【００４６】
（実施例６）
図１３は、本発明の光導波路接続モジュールの第６の実施例を説明するための図で、その接続部の拡大図である。なお、本実施例では補強板は光導波路基板の表裏どちらに貼り付けても構わないため、図中では省略されている。
【００４７】
図１３（ａ）はＰＬＣ１２とＬＮ導波路基板１５の接続前の状態を示しており、ＰＬＣ１２側およびＬＮ導波路基板１５側の電気配線の接続端部に半田層３２を形成する。半田は融点の低い材質であることが望ましいが、局所加熱が可能であれば図示しない補強板接着用の接着剤や接続面自体への熱ダメージが低減可能なため特に限定されることはない。また、半田層３２よりも内側の配線領域に、白金やニッケルを材料としたバリア層３３を形成することとすれば電気配線全体への半田の溶融拡散を防止することが可能である。
【００４８】
図１３（ｂ）はＰＬＣ１２とＬＮ導波路基板１５とを接続した後の状態を示しており、この図のように、導波路端面を突き当て、ＰＬＣ１２側とＬＮ導波路基板１５側の半田層３２同士をその融点まで加熱して互いに溶融させて溶融半田３４として電気的な接続を得る。本構造においても導電性のリボンやワイヤを全く用いておらず、配線構造そのものが接続構造となることから帯域劣化がないという利点を有する。
【００４９】
（実施例７）
図１４は本発明の光ボードの構成を説明するための図で、この光ボードは、コネクタ１４２を備えたボード１４１上に、実施例１〜６で説明した光導波路接続モジュール１４３の何れかを搭載したもので、本発明の光導波路接続モジュール１４３は制御用電極のある基板１４３ａから隣接する基板１４３ｂへ電極展開部が電気接続されているので、基板１４３ｂからボード１４１上へ直接例えば金のワイヤ１４４で電気配線されている。
【００５０】
従来の光導波路接続モジュールでは制御用電極と電極展開部とが同一基板上に形成されていたために、電極展開部からボードヘ金ワイヤで接続する際に金ワイヤの混み合いや切断などが生じたりする問題に加え、ボード上での配線パターンが混み合って複雑になったり配線パターンが極細となったりして作製が困難となっていたが、本発明の光導波路接続モジュール１４３をボード１４１上に搭載した光ボードでは、金ワイヤ１４４の混み合いもなく金ワイヤの間隔を適宜拡大することも可能となるため、ボード上の配線パターンが簡易化されるとともに、配線パターンを極細にする必要もなくなり、配線パターンの最適化が容易となる。
【００５１】
なお、上記実施例１〜７においては、ＬＮ基板とＰＬＣ基板との接続を例に説明したが、ＬＮ基板同士やＰＬＣ基板同士の接続の場合にも本発明の適用が可能であることは言うまでもない。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、互いに隣接する第１の導波路基板と第２の導波路基板の第１の導波路基板の主表面上に制御用電極を設ける一方、第２の導波路基板の主表面上に電極展開部を設け、これらの制御用電極と電極展開部とを、導電性のワイヤまたはリボン、フレキシブル配線板、グランドポスト、電極パターンを有する配線ブロック等により接続することとしたので、異なる光導波路基板を端面実装した光信号処理モジュールにおいて、多チャネルアレイ化に伴う電極展開部の配置の複雑化を緩和した光導波路接続モジュールとその製造方法、および、そのような光導波路接続モジュールを搭載した光ボードを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光導波路接続モジュールの第１の実施例を説明するための図である。
【図２】図１に示したモジュールの制御用電極がＴＭモード用電極である場合の電極付近の断面構造を説明するための図である。
【図３】制御用電極と展開部とを、汎用的な導電性ワイヤまたはリボンを用いて接続した第１の接続構造を説明するための拡大図である。
【図４】制御用電極と展開部とを、汎用的な導電性ワイヤまたはリボンを用いて接続した第２の接続構造を説明するための拡大図である。
【図５】制御用電極と展開部とを、汎用的な導電性ワイヤまたはリボンを用いて接続した第３の接続構造を説明するための拡大図である。
【図６】本発明の光導波路接続モジュールの第２の実施例を説明するための図である。
【図７】本発明の光導波路接続モジュールの第３の実施例の第１の構成を説明するための図である。
【図８】本発明の光導波路接続モジュールの第３の実施例の第２の構成を説明するための図である。
【図９】本発明の光導波路接続モジュールの第４の実施例を説明するための図である。
【図１０】図９に示したモジュールの電気配線の接続部の拡大図である。
【図１１】本発明の光導波路接続モジュールの第５の実施例を説明するための図である。
【図１２】図１１に示したモジュールの電気配線の接続部の拡大図である。
【図１３】本発明の光導波路接続モジュールの第６の実施例を説明するための図である。
【図１４】本発明の光ボードの構成を説明するための図である。
【図１５】２つのＰＬＣ基板同士を端面実装した従来のハイブリッド集積の様子を説明するための図である。
【図１６】ＬＮモジュールにおける従来の配線の様子を説明するための図である。
【符号の説明】
１１、１６１ Ｓｉ基板
１２、１３、１６２、１６３ ＰＬＣ（基板）
１４、１６４ ＬｉＮｂＯ３基板
１５、１６５ ＬＮ導波路基板
１６、１６６ 制御用電極
１７、１６７ 展開部
１８、２０、１５６、１６８ 光導波路
１９、１６９ 補強板
２１ 信号用電極
２２ グランド電極
２３ バッファ層
２４ 導電性リボン
２５ グランドポスト
２６ 電極パターン
２７ 配線ブロック
２８ フレキシブル配線板
２９ グランド配線
３０ 信号線
３１ 導電性ぺースト
３２ 半田層
３３ バリア層
３４ 溶融半田
１４１ ボード
１４２ コネクタ
１４３ 光導波路接続モジュール
１４４ 金ワイヤ
１５１ ＭＺＩ
１５２ 位相シフト用ヒータ電極
１５３ ＰＬＣプラットフォーム
１５４ 光半導体素子
１５５ 電気配線
Claims (16)
- 少なくとも、電気光学結晶からなる第１の導波路基板と石英系平面導波路回路である第２の導波路基板とを隣接して備え、
前記第１および第２の導波路基板は主表面上に平面型光導波路を有しており、
前記第１の導波路基板の主表面上には、前記第１の導波路基板の平面型光導波路の電気光学効果を制御するための制御用電極が設けられている一方、前記第２の導波路基板の主表面上には電極展開部が設けられており、
前記第１の導波路基板の端面と前記第２の導波路基板の端面とが、主表面上の平面型光導波路が互いに光結合するように密着接続され、
前記第１および第２の導波路基板の主表面上の接続端面近傍の領域に、所望の密着面積を確保するための補強手段が備えられ、
前記制御用電極と前記電極展開部とが、前記補強手段を跨ぐように配置された接続手段を介して電気的に接続されて端面実装されていることを特徴とする光導波路接続モジュール。 - 少なくとも、電気光学結晶からなる第１の導波路基板と石英系平面導波路回路である第２の導波路基板とを隣接して備え、
前記第１および第２の導波路基板は主表面上に平面型光導波路を有しており、
前記第１の導波路基板の主表面上には、前記第１の導波路基板の平面型光導波路の電気光学効果を制御するための制御用電極が設けられている一方、前記第２の導波路基板の主表面上には電極展開部が設けられており、
前記第１の導波路基板の端面と前記第２の導波路基板の端面とが、主表面上の平面型光導波路が互いに光結合するように密着接続され、
前記第１および第２の導波路基板の主表面上の接続端面近傍の領域であって、前記第１の導波路基板上の制御用電極および前記第２の導波路基板上の電極展開部が設けられている領域以外の領域に、所望の密着面積を確保するための補強手段が備えられ、
前記制御用電極と前記電極展開部とが接続手段を介して電気的に接続されて端面実装されていることを特徴とする光導波路接続モジュール。 - 少なくとも、電気光学結晶からなる第１の導波路基板と石英系平面導波路回路である第２の導波路基板とを隣接して備え、
前記第１および第２の導波路基板は主表面上に平面型光導波路を有しており、
前記第１の導波路基板の主表面上には、前記第１の導波路基板の平面型光導波路の電気光学効果を制御するための制御用電極が設けられている一方、前記第２の導波路基板の主表面上には電極展開部が設けられており、
前記第１の導波路基板の端面と前記第２の導波路基板の端面とが、主表面上の平面型光導波路が互いに光結合するように密着接続され、
前記第１および第２の導波路基板の裏面上の接続端面近傍の領域に、所望の密着面積を確保するための補強手段が備えられ、
前記制御用電極と前記電極展開部とが接続手段を介して電気的に接続されて端面実装されていることを特徴とする光導波路接続モジュール。 - 前記接続手段は、導電性ワイヤまたは導電性リボンであることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の光導波路接続モジュール。
- 前記補強手段上に電極パターンが形成され、
前記接続手段は、前記補強手段上の電極パターンを介して前記制御用電極と前記電極展開部とを接続する導電性ワイヤまたは導電性リボンであることを特徴とする請求項１に記載の光導波路接続モジュール。 - 前記補強手段上に電極パターンが形成され、
前記接続手段の一部が、前記第１の導波路基板と前記補強手段に固定され前記制御用電極と前記補強手段上の電極パターンとを接続するグランドポストであるか、または前記第２の導波路基板と前記補強手段に固定され前記電極展開部と前記補強手段上の電極パターンとを接続するグランドポストであることを特徴とする請求項１に記載の光導波路接続モジュール。 - 前記接続手段は、電極パターンを有する配線ブロックであることを特徴とする請求項１に記載の光導波路接続モジュール。
- 前記接続手段は、フレキシブル配線板であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の光導波路接続モジュール。
- 前記フレキシブル配線板の材料がポリイミドであることを特徴とする請求項８に記載の光導波路接続モジュール。
- 前記制御用電極および前記電極展開部と接続手段とは、圧着により接続されていることを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の光導波路接続モジュール。
- 前記制御用電極および前記電極展開部と接続手段とは、導電性ペーストを用いた接着により接続されていることを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の光導波路接続モジュール。
- 前記制御用電極および前記電極展開部と接続手段とは、半田を用いた接着により接続されていることを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の光導波路接続モジュール。
- 少なくとも、電気光学結晶からなる第１の導波路基板と石英系平面導波路回路である第２の導波路基板とを隣接して備え、
前記第１および第２の導波路基板は主表面上に平面型光導波路を有しており、
前記第１の導波路基板の主表面上には、前記第１の導波路基板の平面型光導波路の電気光学効果を制御するための制御用電極が設けられている一方、前記第２の導波路基板の主表面上には電極展開部が設けられており、
前記第１の導波路基板の端面と前記第２の導波路基板の端面とが、主表面上の平面型光導波路が互いに光結合するように密着接続され、
前記接続手段が、前記制御用電極の接続端部に形成された半田層と前記電極展開部の接続端部に形成された半田層とを互いに溶融させて電気的に接続した構造であることを特徴とする光導波路接続モジュール。 - 前記第１の導波路基板はＬｉＮｂＯ ３ を用いた変調デバイスであることを特徴とする請求項１乃至１３の何れかに記載の光導波路接続モジュール。
- 請求項１３に記載された光導波路接続モジュールを製造するための方法であって、
平面型光導波路を有する第１の導波路基板の主表面上に制御用電極を設ける第１のステップと、
前記制御用電極の接続端部に第１の半田層を設ける第２のステップと、
平面型光導波路を有する第２の導波路基板の主表面上に電極展開部を設ける第３のステップと、
前記電極展開部の接続端部に第２の半田層を設ける第４のステップと、
前記制御用電極と前記電極展開部とを位置合わせし、前記第１および第２の半田層を局所的に加熱溶融して接続する第５のステップと、を備えていることを特徴とする光導波路接続モジュールの製造方法。 - 請求項１乃至１４の何れかに記載の光導波路接続モジュールを搭載していることを特徴とする光ボード。
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