JP6524725B2 - 光モジュール及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光モジュール及びその製造方法に関し、特に、コヒーレント光通信等に用いられる導波路型の素子を有する光モジュール及びその製造方法に関する。

コヒーレント光通信とは、微弱な受信信号光に高い強度の局部発振光を混合して受光検波を行う光通信方式である。特許文献１のコヒーレント光通信用の光受信モジュールは、偏波保持光ファイバにより受信信号光が入力される入力部と、受信信号光及び局部発振光を光結合する平面光導波路で形成された９０°ハイブリッドと、９０°ハイブリッドからの出力光を検出する光検出部と、入力部から光検出部に至る光路上に設けられた偏光ビーム分離器（PBS：Polarization Beam Splitter）と、を有する。このモジュールでは、ＰＢＳと９０°ハイブリッドとをＰＢＳから伸び出し９０°ハイブリッドに集束する平面光導波路により光接続しているので両者の光軸調芯を省略することができる。

光ファイバから自由空間に放出された光信号を平面光導波路等の導波路型の素子に結合するのは簡単ではない。従来は、導波路型の素子が形成されている基板内に、その素子の光導波路と位置整合するＶ溝を形成し、Ｖ溝内に光ファイバをセットすることで、光ファイバのコアを導波路型の素子の光導波路層と光結合させていた。

国際公開第２０１１／０２７８９５号

しかし、Ｖ溝は所謂調芯を一切行うことができない。Ｖ溝内に光ファイバをセットした段階で光ファイバと導波路型の素子との光結合効率が決定されてしまう。目的の光結合効率が得られる場合はそれで問題を生じないが、目的の効率が得られない場合にこれを補償する手立てはない。

本発明は、上述のごとき実情に鑑み、Ｖ溝を使わずに光ファイバから自由空間に出力された光を効率よく導波路型の素子に結合する光モジュール及びその製造方法を提供することをその目的とする。

本発明に係る光モジュールは、パッケージに搭載されたベースと、該ベース上に第１のキャリアを介して搭載された複数の光学部品と、ベース上に搭載された導波路型の素子と、パッケージにベースを介さずに搭載された第２のキャリアと、を備え、第２のキャリアは段差を有し、該段差の上記素子と対向する面は、上記素子の当該段差と対向する辺に平行である。

第２のキャリアは、段差を形成する二つの面それぞれに光部品を搭載することができる。第１のキャリアの第２のキャリアに対向する辺は段差に平行であるとよい。

本発明に係る光モジュールの製造方法は、光モジュールが、パッケージの所定壁に備わる入力ポートから入力した光信号を、ベース上に搭載された第１のキャリア上に配置されている複数の光学部品を介して、ベース上に搭載された導波路型の素子に光結合するものであり、当該製造方法は、ベースに形成されたマークを確認して上記素子及び第１のキャリアをベースに搭載する工程と、第１のキャリア及び上記素子を搭載したベースを、該ベースの一辺をパッケージの所定壁に押し当てた後、パッケージの所定位置に搭載する工程と、段差を有する第２のキャリアを、該第２のキャリアの一辺を上記所定壁に押し当てた後、パッケージの所定位置に搭載する工程と、複数の光学部品それぞれを、該光学部品の一辺を第２のキャリアの段差に押し当てた後、第１のキャリアの所定位置に搭載する工程と、を含む。

光モジュールがさらに別の光学部品を含み、上記製造方法は、上記複数の光学部品それぞれを第１のキャリアに搭載した後、入力ポートの位置に、上記素子に向けコリメート光を入力するダミーポートを接続する工程と、コリメート光が上記素子に光結合するように上記別の光学部品を第１のキャリア上に搭載する工程と、を含む場合がある。この場合、上記別の光学部品を第１のキャリア上に搭載する工程は、第２のキャリアの段差に上記別の光学部品の一面を押し当てる工程、を含んでもよい。

ダミーポートを、上記素子に向け発散光を提供する別のダミーポートに付替え、上記素子を介して発散光を検知し別のダミーポートの位置を決定する工程と、発散光を集束光に変換するレンズ部品を、当該収束光を前記素子により検知してレンズ部品の第２のキャリア上の位置を決定する工程と、を含むことが好ましい。

本発明によれば、光モジュールにおいて、Ｖ溝を使わずに光ファイバから自由空間に出力された光を効率よく導波路型の素子に結合することができる。

本発明に係る光モジュールの一例を示す構造図である。 ベースにキャリアを搭載した状態を示す斜視図である。 図２の状態のベースに、ＭＭＩ（Multi-Mode Interface）アセンブリ及び基板アセンブリを搭載した状態を示す斜視図である。 図３の状態のベースをパッケージに搭載し、さらに、ＶＯＡ（Variable Optical Attenuator）キャリアやアンプを搭載した状態を示す斜視図である。 図４の状態のベース及びＶＯＡキャリアに、調芯作業が不要な光学部品を搭載した状態を示す斜視図である。 図５の状態に、ダミーポートを設けた状態を示す斜視図である。 図６の状態のベース及びＶＯＡキャリアに調芯作業が必要な光学部品を搭載した状態を示す斜視図である。 図７の状態のベースにレンズ系の第１のレンズを搭載した状態を示す斜視図である。 図８のレンズ系を２レンズ系とした場合におけるレンズ位置のずれと光結合効率の変化を示す図である。 図８の状態のベースにレンズ系の第２のレンズを搭載した状態を示す斜視図である。 図１０のベース及びＶＯＡキャリアにコリメートレンズ及びＶＯＡを搭載した状態を示す斜視図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る光モジュール及びその製造方法に係る好適な実施の形態について説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内ですべての変更が含まれることを意図する。また、以下の説明において、異なる図面においても同じ符号を付した構成は同様のものであるとして、その説明を省略する場合がある。

図１は、本発明に係る光モジュールの一例を示す構造図である。光モジュール１は、例えば小型のコヒーレント光受信器であり、信号を多重化した入力光から個々の信号を分離するために、偏波分離や位相分離などの処理が行われる。

光モジュール１は矩形状のパッケージ２を有し、受信信号光（Signal、以下、信号光という）と局部発振光（Local、以下、局発光という）がパッケージ２の一側面からパッケージ２の内部に入力される。なお、以下では、光モジュール１の信号光などの入力側を前方側という。パッケージ２の前方面以外の側面には、例えば光信号から抽出した電気信号を光モジュール１の外部の取り出す出力端子３が複数設けられている。

信号光の入力端子は、従来の光受信モジュールと同様の構造であり、シングルモードファイバ４の先端に付属するフェルール５を受け入れるスリーブ６と、スリーブ６を保持するジョイントスリーブ７と、集光レンズ９を収容したレンズホルダ８と有し、レンズホルダ８がパッケージ２の前方面に固定されている。 集光レンズ９で集められた信号光はパッケージ２の内部に向けて出射される。なお、これらシングルモードファイバ４、フェルール５、スリーブ６、ジョイントスリーブ７と、集光レンズ９、レンズホルダ８の一体物や、後述の偏波保持ファイバ１０、フェルール１１、スリーブ１２，１３、コリメートレンズ１５、レンズホルダ１４の一体物を、以下では入力ポートという。

パッケージ２内のＶＯＡキャリア２０上やベース２１上には、偏波分離の処理を行う光学部品や位相分離の処理を行う光デバイス（以下、９０°ハイブリッドと称する）などが設けられている。

具体的には、信号光処理する光回路としてビームスプリッタ２２、ＶＯＡ２３、パワーモニタ用ＰＤ（Photodiode）２４、コリメートレンズ２５、偏波ビームスプリッタ２６、スキュー調整素子２７、レンズ系２８，３１、半波長板２９、ミラー３０が設けられている。このように信号光を処理する光回路は、集光レンズ９、コリメートレンズ２５、レンズ系２８，３１による３レンズを含み、ＶＯＡ２３の開口に対して十分に絞られたビーム径を確保し、シングルモードファイバ４の端から後述する９０°ハイブリッド３２ａ，３２ｂの光入力端までの光路について高い結合効率を確保する。

集光レンズ９で集められた信号光は、ビームスプリッタ２２で、ＶＯＡ２３に向かう光と、パワーモニタ用ＰＤ２４に向かう光とに分岐される。なお、パワーモニタ用ＰＤ２４への分岐比は１０％に満たないものであり、このＰＤ２４で過入力状態が検知された場合、ＶＯＡ２３の減衰度を大きくして９０°ハイブリッド３２ａ、３２ｂに向かう信号光の強度を減衰できる。ＶＯＡ２３を通過した信号光はコリメートレンズ２５でコリメート光に変換され、偏波ビームスプリッタ２６に向かう。すなわち、集光レンズ９によるビームウェスト位置（ビーム径が最も絞られた位置）がほぼＶＯＡ２３上に位置しており、ＶＯＡ２３による光減衰度を確保している。偏波ビームスプリッタ２６に向かった信号光は、この偏波ビームスプリッタ２６を直進して一方の９０°ハイブリッド３２ｂに向かう光と、９０°曲げられてから他方の９０°ハイブリッド３２ａに向かう光と、に分離される（分岐比５０％）。

偏波ビームスプリッタ２６を直進した信号光は、スキュー調整素子２７で他方の９０°ハイブリッド３２ａに向かう信号光との間の遅れ時間を補償した後、例えば２段階のレンズ系２８で集光されて一方の９０°ハイブリッド３２ｂに到達する。偏波ビームスプリッタ２６で９０°その光軸を曲げられた信号光は、半波長板２９でその偏光方向が偏波ビームスプリッタ２６で直進した信号光に対して９０°回転され、ミラー３０で再び９０°曲げられた後、例えば２段階のレンズ系３１で集光されて他方の９０°ハイブリッド３２ａに到達する。

これに対し、局発光の光学系は、偏波保持ファイバ１０の先端付属するフェルール１１を受け入れるスリーブ１２，１３と、スリーブ１３を保持しコリメートレンズ１５を収容するレンズホルダ１４と有し、レンズホルダ１４がパッケージ２の前方面に固定されている。

偏波保持ファイバ１０で偏光その偏光方向が維持された局発光は、コリメートレンズ１５でコリメート光に変換された後、パッケージ２の内部に向けて出射される。局発光の光学系は偏光子３３、ビームスプリッタ３４、スキュー調整素子３５、レンズ系３６，３８、ミラー３７を含む。

コリメート光に変換された局発光は、偏光子３３でその偏光方向が確定される。これにより、偏波保持ファイバ１０で維持した偏光方向が仮にパッケージ２の組み立て時にずれたとしても、偏光方向が０°か９０°のみの成分を抽出することができる。偏光方向が確定された局発光は、ビームスプリッタ３４により、一方の９０°ハイブリッド３２ｂに向かう光と、直進して他方の９０°ハイブリッド３２ａに向かう光とに分岐される（分岐比５０％）。

一方の９０°ハイブリッド３２ｂに向かう局発光は、ミラー３７で再び９０°曲げられた後、例えば２段階のレンズ系３８で集光されて一方の９０°ハイブリッド３２ｂに到達する。ビームスプリッタ３４を直進した局発光は、スキュー調整素子３５で一方の９０°ハイブリッド３２ｂに向かう局発光との間の遅延時間を補償した後、例えば２段階のレンズ系３６で集光されて他方の９０°ハイブリッド３２ａに到達する。

このように、パッケージ２の内部に入力した信号光および局発光は、２個の９０°ハイブリッド３２ａ，３２ｂに振り分けられる。各９０°ハイブリッド３２ａ，３２ｂは、例えばインジウムリン（ＩｎＰ）製の半導体基板を用いたＰＤ集積型マルチモードハイブリッドであり、この９０°ハイブリッド３２ａ，３２ｂに集積されたＰＤで生成された光電流はアンプ３９で電圧信号に変換され、出力端子３から出力される。これら９０°ハイブリッド３２ａ，３２ｂは、本発明の「導波路型の素子」の一例である。ここで「導波路型の素子」とは、少なくとも入力端に光導波路、すなわち屈折率が周辺に対し大きく設定され光が閉じ込められる領域が設けられている素子をいう。

次いで、図１を参照しつつ、図２〜図１１を用いて、以上のような各種部品をベース上に搭載する光モジュール１の製造方法について説明する。図２は、ベースに後述のキャリアを搭載した状態を示す斜視図である。図３は、図２の状態のベースに、後述のＭＭＩアセンブリ及び基板アセンブリを搭載した状態を示す斜視図である。図４は、図３の状態のベースをパッケージに搭載し、さらに、ＶＯＡキャリアやアンプを搭載した状態を示す斜視図である。図５は、図４の状態のベース及びＶＯＡキャリアに、調芯作業が不要な光学部品を搭載した状態を示す斜視図である。図６は、図５の状態に、ダミーポートを設けた状態を示す斜視図である。図７は、図６の状態のベース及びＶＯＡキャリアに調芯作業が必要な光学部品を搭載した状態を示す斜視図である。図８は、図７の状態のベースにレンズ系の第１のレンズを搭載した状態を示す斜視図である。図９については後述する。図１０は、図８の状態のベースにレンズ系の第２のレンズを搭載した状態を示す斜視図である。図１１は、図１０のベース及びＶＯＡキャリアにコリメートレンズ及びＶＯＡを搭載した状態を示す斜視図である。

（１）９０°ハイブリッド３２ａ，３２ｂやアンプ３９の実装
まず、パッケージ２外で、図２に示すように、ベース２１上に本発明の「第１のキャリア」に相当するキャリア４０を搭載する。ベース２１は例えば銅タングステン（ＣｕＷ）を材料とし、キャリア４０は例えば酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）とし、両者の固着にはＡｕＳｎ共晶半田を用いることができる。ベース２１上にはキャリア４０の搭載領域と９０°ハイブリッド３２ａ，３２ｂ等（図１参照）の搭載領域を区画する溝２１ａが予め形成されている。この溝２１ａの前縁にキャリア４０の後端を目視で合わせることで、パッケージ２の長軸に沿った方向（図１のＺ方向にあたる方向）のベース２１とキャリア４０の相対位置を決定する。これに代えて、ベース２１の前縁とキャリア４０の前縁を合致させるアライメントを行ってもよい。

パッケージ２の短軸に沿った方向（図１のＸ方向にあたる方向）のアライメントは、ベース２１の中ほどに括れ（幅狭部位２１ｂ）が形成されており、その狭くなった幅にキャリア４０をアライメントする。幅狭部位２１ｂを設けた理由は、ベース２１の幅がパッケージ２の内壁の間隔にほぼ合致しており、後工程のベース２１（その上面に種々部材が搭載されている）をパッケージ２内に搭載する際に、この幅狭部位２１ｂを把持してベース２１をパッケージ２の底面２ａ（図１参照）に載置する必要性のためである。

ついで、下記のＭＭＩアセンブリ及び基板アセンブリを作製する。図３のＣｕＷ製のＭＭＩキャリア４１上に、９０°ハイブリッド３２ａおよび９０°ハイブリッド３２ｂをＡｕＳｎ共晶半田を用いてダイマウントし、ＭＭＩアセンブリ４２を作製する。このダイマウントには、通常の半導体デバイスをＣｕＷベースの上にマウントする公知の工程と同様の技術を用いることができる。ＭＭＩキャリア４１上にはＭＭＩキャリア４１の前方側と後方側を分離する溝４１ａが形成されている。９０°ハイブリッド３２ａ，３２ｂの裏面電極（不図示）はこの溝４１ａによりＦＧ（Frame Ground）とＳＧ（Signal Ground）が分離される。

ＭＭＩアセンブリ４２の組立と平行して、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）製の配線基板４３上に複数のダイキャパシタ（平行平板コンデンサ）を搭載し、基板アセンブリを作製する。この搭載の際、ＡｕＳｎペレットを使用することができ、また、公知のソルダリング工程を採用してもよい。

そして、作製したＭＭＩアセンブリ４２及び基板アセンブリを、図３に示すように、ベース２１上に搭載する。図では、基板アセンブリの配線基板４３のうち９０°ハイブリッド３２ａ側のものしか図示されていないが、９０°ハイブリッド３２ｂ側についても搭載する。ベース２１上には予めＭＭＩアセンブリ４２の搭載領域を囲むように溝２１ｃが形成されており、ＭＭＩアセンブリ４２は当該溝２１ｃに対して目視アライメントにより搭載される。この溝２１ｃと前述の溝２１ａは本発明の「マーク」の一例である。配線基板４３はコの字の平面形状をしており、コの字の各辺で囲まれた内部にＭＭＩアセンブリ４２を囲い込んで基板アセンブリはベース２１上に搭載される。基板アセンブリのアライメントは目視アライメントの精度で十分である。

上述のようにしてＭＭＩアセンブリ４２及び基板アセンブリを搭載したベース２１を、図４に示すように、パッケージ２内に搭載する。図４では、パッケージ２については底壁２ｃのみ示している。図５以降でも同様である。具体的なパッケージ２への搭載方法は、例えば、ベース２１の前端（キャリア４０のアライメントが両部材の前縁を用いて行われた場合にはキャリア４０の前端も一緒に）をパッケージ２の所定壁すなわち前壁２ｂ（図１参照）の内面に突き当てベース２１とパッケージ２とのアライメント（ラフアライメント）を行った後、所定寸法前壁２ｂから離した状態でパッケージ２の底面２ａに搭載する。

同様に、本発明の「第２のキャリア」に相当するＶＯＡキャリア２０もパッケージ２内に搭載する。ＶＯＡキャリア２０の前端をパッケージ２の前壁２ｂの所定位置の内面に突き当て、当該位置から所定量後退させてパッケージ２の底面２ａに搭載する。上述の突き当てにより、キャリア４０のＶＯＡキャリア２０に対向する辺はＶＯＡキャリア２０の後述の段差２０ａに平行となっている。なお、ベース２１及びＶＯＡキャリア２０のパッケージ２の底面２ａへの固定は例えば半田を用いて行うことができる。

次いで、アンプ３９を配線基板４３上に、銀ペースト等の導電性樹脂を使用して公知のマウント方法により搭載する。

アンプ３９の搭載後に昇温（〜１２０℃）して銀ペースト中の溶剤を気化する。その後、アンプ３９の電極パッドとパッケージ２の後方側の出力端子３（図１参照）と電気接続するためのワイヤリングを行う。後方側の出力端子は、例えば信号ピン（Ｓ）８本、グランドピン（Ｇ）５本からなる。Ｇ−Ｓ−Ｓ−Ｇを４組、隣接する組との間でグランド端子を共有する。これのワイヤリングにより次工程以降における光学部品のアクティブ調芯が可能となる。

（２）調芯作業が不要な光学部品の樹脂固定
次いで、調芯作業を伴わない光部品を図５に示すようにキャリア４０やＶＯＡキャリア２０上に搭載する。これら部品は、パワーモニタ用ＰＤ２４、偏光子３３、半波長板２９、ビームスプリッタ３４、偏波ビームスプリッタ２６及びスキュー調整素子２７、３５である。これらは比較的広い光透過領域を有する部材に相当する。

これら光学部品は紫外線硬化樹脂を用いてキャリア４０上に、パワーモニタ用ＰＤ２４についてはＶＯＡキャリア２０上に固定される。キャリア４０上には各部品搭載領域を囲むように溝４０ａ、もしくは金属パターン４０ｂが予め形成されている。

各光学部品をコレットで把持した後、ＶＯＡキャリア２０の後面に突き当て、当該後面との平行度を確保した後、各部品搭載領域に搭載される。より具体的には、ＶＯＡキャリア２０には段差２０ａが形成されており、当該段差２０ａに各部品の側面を突き当てて平行度を確保した後、各部品をそれぞれの搭載領域に移動して固定する。各光学部品が突き当てられるＶＯＡキャリア２０の段差２０ａの後面と、パッケージ２の前壁２ｂの内面に突き当てられるＶＯＡキャリアの前面とは平行に形成されている。

予めキャリア４０及びＶＯＡキャリア２０の所定箇所に紫外線硬化樹脂を一定量塗布しておき、各光学部品をこの樹脂上に搭載した後紫外線を照射して樹脂を硬化する。また、先に述べたように、各部品搭載領域を囲むように溝４０ａや金属パターン４０ｂが形成されており、これらが紫外線硬化樹脂の拡がりを防止する。パワーモニタ用ＰＤ２４については搭載後にワイヤリングを行う。

（３）ダミーファイバの調整
パワーモニタ用ＰＤ２４への入射光量の調整が必要なビームスプリッタ２２や、高い光結合強度が必要な９０°ハイブリッド３２ａ，３２ｂに対してレンズ群を調芯するため、図６に示すようにコリメート光源となるダミーポート５０ａ、５０ｂをパッケージ２の外側に設ける。具体的には、ダミーポート５０ａ，５０ｂを専用冶具に固定させ、該ポート５０ａ，５０ｂのコリメート光の出射端と実際の信号光及び局発光の入射端が実質的に一致するように、ダミーポート５０ａ，５０ｂとパッケージ２との相対位置を調整する。そして、信号光用のダミーポート５０ｂからダミー光を入力し、９０°ハイブリッド３２ｂのＰＤの出力（アンプ３９の出力）が最大となる位置にダミーポート５０ｂを調整する。また、局発光用のダミーポート５０ａからダミー光を入力し、９０°ハイブリッド３２ａのＰＤの出力（アンプ３９の出力）が最大となる位置にこのダミーポート５０ａの位置を調整する。なお、ダミーポート５０ａ，５０ｂは、コリメート光を出射するためにコリメートレンズ（不図示）を内蔵している。

（４）調芯作業が必要な光学部品（レンズ除く）の樹脂固定
まず、図７に示すように、ビームスプリッタ２２をＶＯＡキャリア２０上に搭載する。コレットでビームスプリッタ２２を把持し、信号光用のダミーポート５０ｂから実際にダミー光を入力し、パワーモニタ用ＰＤ２４の出力が最大となる位置及び向きにビームスプリッタ２２を固定する。９０°ハイブリッド３２ａ，３２ｂ、アンプ３９、パワーモニタ用ＰＤ２４は既にワイヤリングが為されているので、上述のようにダミー光を用いたアクティブ調芯が可能である。

次いでミラー３０の調芯を行う。ミラー３０についてそのＸ方向すなわち（パッケージ２の短軸に平行な方向）の調芯を行う。具体的には、ビームスプリッタ２２と同様にＶＯＡキャリア２０の段差２０ａに一旦このミラー３０を突き当ててその角度を決定した後、所定箇所に移動してＸ方向のアクティブ調芯を行う。信号光用のダミーポート５０ｂから実際にダミー光を入射し、Ｘ方向にミラー３０をスライドしつつ、９０°ハイブリッド３２ａ（アンプ３９）の出力が最大となる位置を決定する。ここで、θ角（キャリア４０の主面すなわち実装面に垂直な軸を中心とする回転角）、及びＲ角（キャリア４０の主面に対する角度、煽り角）の調芯を行ってもよい。行わなくとも、少なくともアンプ３９の極大出力が得られる位置にミラー３０を固定することで、後に行われるレンズ系３１の調芯により十分な光結合を得ることができる。

同様に局発光用のダミーポート５０ａから実際にダミー光を入射してアンプ３９の出力をモニタしつつ、ミラー３７についてＸ方向、θ、Ｒ角の調芯を行う。θ、Ｒ角については先のミラー３０と同様に省略することは可能である。なお、調芯装置には、水平方向（ＸＹ方向）・角度方向、あおり角を調整する機構が備わっている。

この工程（４）で搭載する光部品についても、段差２０ａに各部品の側面を突き当てて平行度を確保した後に搭載するようにしてもよい。

（５）レンズ部品の樹脂固定
次いで、レンズ系２８，３１，３６，３８及びコリメートレンズ２５の調芯を行う。既にこれまでの調芯作業で９０°ハイブリッド３２ａ，３２ｂの４つの光入力ポートすなわち光導波路とダミーポート５０ａ、５０ｂの光結合は確保されている。ダミーポート５０ａ、５０ｂから入力した光は確かに９０°ハイブリッド３２ａ，３２ｂに結合する。レンズ系２８，３１，３６，３８の調芯作業により両者の光結合を極大にする。まず、図８に示すように、レンズ系２８，３１，３６，３８それぞれの９０°ハイブリッドに近接して配置される４つの第１のレンズ２８ａ，３１ａ，３６ａ，３８ａについて最大光結合を与える位置を決定する。

図９は、レンズ系２８，３１，３６，３８のような２レンズ系でのレンズ位置のずれと光結合効率の変化を示す図である。図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は第１レンズ２８ａ，３１ａ，３６ａ，３８ａの位置ずれによる結合効率の挙動を示し、図９（Ｃ）及び図９（Ｄ）は９０°ハイブリッドに対して離間した側に配置される第２レンズ２８ｂ，３１ｂ，３６ｂ，３８ｂの位置ずれによる結合効率の挙動を示している。Ｘシフトとは光軸に垂直な方向であり、Ｚシフトは光軸に平行な方向に対応している。図９（Ｃ）、９（Ｄ）については第１レンズ２８、３１、３６、３８が予めその設計位置に配置されていると仮定している。

図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示すように、第１レンズ２８ａ，３１ａ，３６ａ，３８ａについて、特にＸ方向について数μｍの位置ずれであっても結合効率の極端な劣化が認められる。効率３０％の劣化は〜１μｍで現れる。レンズを固定する際に用いるのは紫外線硬化樹脂である。紫外線硬化樹脂は固化時に数μｍの収縮が必須である。図９（Ａ）及び図９（Ｂ）を参照すると、数μｍの収縮は当然に第１レンズ２８ａ，３１ａ，３６ａ，３８ａの位置ずれを招き、その結果として大きな結合効率の劣化を来してしまう。

一方、第２レンズ２８ｂ，３１ｂ，３６ｂ，３８ｂの位置ズレに伴う結合効率の劣化については、図９（Ｃ）及び図９（Ｄ）に示すように、第１レンズ２８ａ，３１ａ，３６ａ，３８ａのそれに対して格段に尤度が確保される。第１レンズ２８ａ，３１ａ，３６ａ，３８ａに対して数倍（〜５倍）の位置ずれも許容される。また、Ｚ方向にいたっては、数１０μｍの位置ずれをも許容される特性である。実質Ｚ方向のアライメント精度は無視できる。従って、第１レンズ２８ａ，３１ａ，３６ａ，３８ａの固定の際に生じる結合効率の劣化を第２レンズ２８ｂ，３１ｂ，３６ｂ，３８ｂは十分に補償できることになる。そこで、光モジュール１では、上述のようにレンズ系２８，３１，３６，３８を上述のような２レンズ系としている。

レンズの樹脂固定の説明に戻る。局発光用のダミーポート５０ａから実際にダミー光を入射してアンプ３９の出力をモニタし、二つの第１レンズ３６ａ，３８ａのアライメントをその最大結合効率が得られる位置にそれぞれ固定する。また、同様のアライメントを、信号光用のダミーポート５０ｂからのダミー光を用いて、２つの第１レンズ２８ａ，３１ａについて行い、それぞれ固定する。そして、同様のアライメントを、局発光及び信号光用のダミー光を用いて、図１０に示すように第２レンズ２８ｂ，３１ｂ，３６ｂ，３８ｂについて行い、それぞれ固定する。

上述のように、第１レンズ２８ａ，３１ａ，３６ａ，３８ａの固定に際し、固定樹脂の収縮に伴い結合効率の劣化を招くが、引き続いて第２レンズ２８ｂ，３１ｂ，３６ｂ，３８ｂの調芯を行い、第１レンズ２８ａ，３１ａ，３６ａ，３８ａの固定時に導入される位置ずれを補償する。

以上の例では、４つの第１レンズ２８ａ，３１ａ，３６ａ，３８ａ全てを調芯してから第２レンズ２８ｂ，３１ｂ，３６ｂ，３８ｂを調芯していたが、局発光用のダミー光を用いて２つの第１レンズ３６ａ，３８ａを調芯してから２つの第２レンズ３６ｂ，３８ｂを調芯し、その後信号光用のダミー光を用いて第１レンズ２８ａ，３１ａ及び第２レンズ２８ｂ，３１ｂの調芯をする方が一般的である。調芯の過程でダミー光を切り替える必要がなくなるためである。また、信号光用のダミー光を用いて調芯を行った後に、局発光用のダミー光を用いて調芯を行ってもよい。

次いでコリメートレンズ２５の調芯を行う。信号光の入力光学系は最終的に集束光学系を採用する。すなわち、実際の信号光の入力ポート内に集光レンズ９（図１参照）が搭載されており、この集光レンズ９の一方の焦点とコリメートレンズ２５の焦点が一致するようにコリメートレンズ２５を搭載する。この二つの焦点が一致する位置をＶＯＡ２３の最狭位置に対応させることで、ＶＯＡ２３での消光比を最大にする。

そのため、コリメートレンズ２５の調芯を行う前に信号光のダミーポートを実際の光学系を反映させたダミーポート、少なくともコリメートレンズではなく集光レンズを有するダミーポートに付け代える。この際、レンズ系２８，３１，３６，３８及び他の光学部品はすでに調芯が終了しており、その位置を再度シフトすることはできない。新たなダミーポートを既にアライメントの終了しているこれら光学部品に対して調芯する。これは、新たなダミーポートから実際に発散光（パッケージ２内の集光点を過ぎた後は発散光になっている）を入力し、９０°ハイブリッド３２ａまたは９０°ハイブリッド３２ｂにて最大光強度が得られる位置に上記新たなダミーポートをセットする。

次いで、コリメートレンズ２５について、９０°ハイブリッド３２ａまたは９０°ハイブリッド３２ｂにおいて最大光結合が得られる位置に調芯する。この調芯はＸＹＺの三方向について行う。

（６）ＶＯＡ２３の実装
レンズ系２８，３１，３６，３８、コリメートレンズ２５固定後に、ＶＯＡ２３をＶＯＡキャリア２０上に導電性接着材により固定する。ＶＯＡ２３はキャリア２３ａ上にＶＯＡ素子２３ｂを搭載しその上をカバー２３ｃで保護した形状を有する。キャリア２０上の配線を介してＶＯＡ素子２３ｂに電界を印加すると、ＶＯＡ素子２３ｂの中央に形成されている開口の開口度が変化し光透過量を制御することができる。

ＶＯＡ２３は光軸に対して所定角（〜７°）傾けて搭載される。反射光を信号光用の光ファイバに回帰させないためである。また、印加電圧に対して最大の消光比を得るために、実際にキャリア２３ａ上の電極に信号を印加しつつ、信号光のダミーポートからダミー光を入力させ、それを９０°ハイブリッド３２ａ，３２ｂで検知してもよい。このようにＶＯＡキャリア２０では、段差２０ａを形成する上下二つの面にそれぞれ光部品を搭載しており、具体的には、段差２０ａを形成する一方の面には、ビームスプリッタ２２とパワーモニタ用ＰＤ２４を搭載し、他方の面にはＶＯＡ２３を搭載する。

なお、全ての部品の搭載が終了した後に、パッケージ２の蓋（図示せず）をシームシールにより取り付ける。

（７）ダミーポートの置き換え等
最後にダミーポートを真の入力ポートに置き換える。すなわち局発光の入力ポートについては、該ポートら引き出されたファイバに実際に局発光を導入し、該ポートに入力される信号光が９０°ハイブリッド３２ａ，３２ｂに対して最大光結合を与える位置に固定する。信号光の入力ポートについても同様である。

本発明のポイントは次の２点にある。

（１） ベース２１自体をパッケージ２の前壁２ｂの内面に押し当て、ベース２１の前端とパッケージ２の二つの入力ポートとの間のラフアライメントを行うことで、パッケージ２の前壁２ｂとベース２１が略平行な位置関係を有することになる。

（２）ベース２１より前方側に実装されたＶＯＡキャリア２０は、ベース２１に対して十分な設計精度が保証されており、また、９０°ハイブリッド３２ａ，３２ｂの前端とＶＯＡキャリア２０の段差２０ａの後面とは実質的に平行な位置関係にある。光学調芯を行う部品に関しては、９０°ハイブリッド３２ａ，３２ｂの出力をモニタすることでアクティブ調芯を行う事が可能である。しかし、アクティブ調芯を行わない光学部品は、レンズの樹脂固定に先んじて、ベース２１上に実装する必要がある。そこで、これら部品の一面をＶＯＡの段差２０ａの後面に押し当てることによって、間接的に９０°ハイブリッド３２ａ，３２ｂの光入力端に対して平行度を確保することができる。

１…光モジュール、２…パッケージ、２０…ＶＯＡキャリア、２０…キャリア、２０ａ…段差、２１…ベース、２１ａ…溝、２１ｂ…幅狭部位、２１ｃ…溝、２２…ビームスプリッタ、２３…ＶＯＡ、２３ａ…キャリア、２３ｂ…ＶＯＡ素子、２３ｃ…カバー、２４…パワーモニタ用ＰＤ、２５…コリメートレンズ、２６…偏波ビームスプリッタ、２７，３５…スキュー調整素子、２８，３１，３６，３８…レンズ系、２８ａ，３１ａ，３６ａ，３８ａ…第１のレンズ、２８ｂ，３１ｂ，３６ｂ，３８ｂ…第２のレンズ、２９…半波長板、３…出力端子、３０，３７…ミラー、３２ａ，３２ｂ…９０°ハイブリッド、３３…偏光子、３４…ビームスプリッタ、３７…ミラー、３９…アンプ、４０…キャリア、４１…ＭＭＩキャリア、４２…ＭＭＩアセンブリ、４３…配線基板。

Claims (7)

1. パッケージに搭載されたベースと、該ベース上に第１のキャリアを介して搭載された複数の光学部品と、前記ベース上に搭載された導波路型の素子と、前記パッケージに前記ベースを介さずに搭載された第２のキャリアと、を備え、
   前記第２のキャリアは段差を有し、該段差の前記素子と対向する面は、前記素子の当該段差と対向する辺に平行である、光モジュール。
2. 前記第２のキャリアは、前記段差を形成する二つの面それぞれに光部品を搭載する、請求項１に記載の光モジュール。
3. 前記第１のキャリアの前記第２のキャリアに対向する辺は前記段差に平行である、請求項１または２に記載の光モジュール。
4. パッケージの所定壁に備わる入力ポートから入力した光信号を、ベース上に搭載された第１のキャリア上に配置されている複数の光学部品を介して、前記ベース上に搭載された導波路型の素子に光結合する光モジュールの製造方法であって、
   前記ベースに形成されたマークを確認して前記素子及び前記第１のキャリアを前記ベースに搭載する工程と、
   前記第１のキャリア及び前記素子を搭載した前記ベースを、該ベースの一辺を前記パッケージの所定壁に押し当てた後、前記パッケージの所定位置に搭載する工程と、
   段差を有する第２のキャリアを、該第２のキャリアの一辺を前記所定壁に押し当てた後、前記パッケージの所定位置に搭載する工程と、
   前記複数の光学部品それぞれを、該光学部品の一辺を前記第２のキャリアの段差に押し当てた後、前記第１のキャリアの所定位置に搭載する工程と、を含む光モジュールの製造方法。
5. 前記光モジュールはさらに別の光学部品を含み、
   前記製造方法は、前記複数の光学部品それぞれを前記第１のキャリアに搭載した後、
   前記入力ポートの位置に、前記素子に向けコリメート光を入力するダミーポートを接続する工程と、
   前記コリメート光が前記素子に光結合するように前記別の光学部品を前記第１のキャリア上に搭載する工程と、を含む請求項４に記載の光モジュールの製造方法。
6. 前記別の光学部品を前記第１のキャリア上に搭載する工程は、前記第２のキャリアの前記段差に前記別の光学部品の一面を押し当てる工程、を含む請求項５に記載の光モジュールの製造方法。
7. 前記ダミーポートを、前記素子に向け発散光を提供する別のダミーポートに付替え、前記素子を介して前記発散光を検知し前記別のダミーポートの位置を決定する工程と、
   前記発散光を集束光に変換するレンズ部品を、当該集束光を前記素子により検知して前記レンズ部品の前記第２のキャリア上の位置を決定する工程と、を含む請求項４〜６のいずれか１項に記載の製造方法。

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