JPH1184183A - 光モジュール - Google Patents

光モジュール

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JPH1184183A
JPH1184183A JP9247997A JP24799797A JPH1184183A JP H1184183 A JPH1184183 A JP H1184183A JP 9247997 A JP9247997 A JP 9247997A JP 24799797 A JP24799797 A JP 24799797A JP H1184183 A JPH1184183 A JP H1184183A
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JP
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optical
array
circuit
mirror
waveguide
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JP9247997A
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Hiroshi Terui
博 照井
Yasubumi Yamada
泰文 山田
Toshikazu Hashimoto
俊和 橋本
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光通信や光情報処理の分野で用いられる光モ
ジュールの内で、特にアレイ状の光ファイバ伝送中に挿
入して光信号の出し入れを行う光タッピングモジュール
を提供することを課題とする。 【解決手段】 平坦な基板上に形成されたアレイ状の光
回路11と、該光回路11内に設けれた回路面に垂直に
該光回路に光信号を出し入れするアレイ状ミラー12
と、該光回路11の端部に接続されたアレイ状の光ファ
イバ伝送路13とからなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信や光情報処
理の分野で用いられる光モジュールの内で、特にアレイ
状の光ファイバ伝送路中に挿入して光信号の出し入れを
行う光タッピングモジュールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の光タッピングモジュールの一例を
図6に示す。図6に示すように、光モジュールの四アレ
イの光ファイバ伝送路1中を伝搬する双方向光信号をモ
ニタする場合について説明する。この場合、モジュール
は光方向性結合器による10:1程度の分岐比(光通過
側10:モニタ側1)の光カプラが作り込まれたアレイ
状光回路2、これに八アレイの接続用光ファイバブロッ
ク3によって接続された四アレイ光ファイバ伝送路1と
同じく四アレイのモニタ側光ファイバ4、および該モニ
タ側光ファイバ4の先に接続された同じく四アレイのモ
ニタ用ホトダイオード5のモジュールから構成される。
光ファイバ伝送路1は光カプラの光通過側に、モニタ側
光ファイバ4はモニタ側に接続されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
構造では以下のような問題がある。先ず第一には、ファ
イバと接続するために、アレイ状光回路2が大きくなっ
てしまう、という問題がある。光方向性結合器自体は、
長手方向(図中y方向)で20mm、幅方向(図中x方
向)で50μmもあれば十分であるにもかかわらず、光
ファイバアレイの規格が250μm間隔であるので、こ
れにあわせて方向性結合器への入出力導波路部分を一定
の曲率以上で曲げながら広げる必要があるため、回路面
積が長手方向にも幅方向にもひろくなってしまう。
【0004】第二には、図6に示すように、アレイ状光
回路2に接続されたファイバを1本毎に伝送路側とモニ
タ側とに分離しなければならないことや、アレイ状光回
路2からホトダイオード5までのファイバの実装ボード
上での領域確保の必要性等、実装上ファイバの取り回し
が煩雑であるという問題がある。
【0005】以上、第一及び第二の問題点から、光回路
のチップ単価が高価であると同時に、ファイバ取り回し
の煩雑さのために、実装上のコストも高くなってしまう
という問題がある。
【0006】本発明は、上記問題に鑑み、実装密度が高
く、従って量産性の高い光タッピング光モジュールを提
供し、より安価な光通信網を実現することができる光モ
ジュールを提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する[請
求項1]の発明は、平坦な基板上に形成されたアレイ状
の光回路と、該光回路内に設けられた回路面に垂直に該
光回路に光信号を出し入れするアレイ状ミラーと、該光
回路の端部に接続されたアレイ状の光ファイバとからな
ることを特徴とする。
【0008】[請求項2]の発明は、請求項1におい
て、上記アレイ状ミラーが導波路端と対向する位置に設
けられ、傾斜角度が45°の反射膜であることを特徴と
する。
【0009】
【発明の実施の形態】以下本発明の発明の実施の形態を
説明する。
【0010】図1は本発明の光モジュールの実施の形態
を示している。図1に示すように、本実施の形態は、平
坦な基板上に形成されたアレイ状の光回路11と、該光
回路11内に設けられた回路面に垂直に該光回路に光信
号を出し入れするアレイ状ミラー12と、該光回路11
の端部に接続されたアレイ状の光ファイバ伝送路13と
からなるものである。すなわち、図1に示すように、並
列に配置された四個の光方向性結合器からなるアレイ状
光回路11において、光方向性結合器への入出力導波路
の光通過側は導波路端まで伸びており、一方モニタ側は
隣接する光回路間に設けられたマイクロミラー12に達
している。該マイクロミラー12は、図中拡大断面図に
示すように、液状硬化樹脂13と液状硬化樹脂13の表
面に被覆された反射材14からなるミラー角度が45°
に設定されており、モニタの信号光Lは回路面に垂直に
出射するようになっている。なお、図中符号15は接続
用光ファイバブロックを図示する。
【0011】このような構成の場合、マイクロミラー1
2の幅Wがアレイ状光回路11の大きさを左右すること
になるが、当該回路に接続されるべき光ファイバアレイ
の規格間隔250μmより小さく設定できる。このマイ
クロミラー12を隣接導波路間にファイバアレイ間隔と
同じ250μmでアレイ状に配置すれば、回路サイズは
必要最小限で済むこととなる。
【0012】この結果、ホトダイオードは250μm間
隔のアレイ状のものを直接アレイ状光回路11上に設置
すればよいことになる。また、接続すべきファイバアレ
イは、上述した図6の従来例で示したような八アレイで
はなく、四アレイで済むことになる。
【0013】
【実施例】以下本発明の発明の実施例を説明する。本発
明はこれに限定されるものではない。
【0014】[実施例1]図1は実施例1の光モジュー
ルを示している。本実施例では、上記した幅Wが250
μm以下のマイクロミラー12を形成した光導波路につ
いて述べる。基板としてSi基板20を用い、これにS
iO2 を主成分とするガラスからなる石英系光導波回路
を火炎直接堆積法、及びドライエッチング法にて作製し
た。導波路23のコア−クラッド間の比屈折率差は0.5
%、下部クラッドの厚みは20μm、導波路コア24は
7μm角、上下両クラッドを含む全厚みは40μmであ
る。このアレイ状光回路11の面内のマイクロミラー1
2を形成しようとする箇所に、図2に示すような、コの
字状のSi基板20まで達する深さ40μmのミラー形
成溝21をドライエッチングによって形成した。図中の
Wは、ミラー幅となるべき長さであり、190μmと
し、また導波路23の端部と対向壁面との距離dは50
μmとした。上記コの字状のミラー形成溝21には、樹
脂供給溝22が連通されており、その溝幅は40μmと
している。
【0015】上述したような溝21,22を形成して、
下記方法により、導波路端の対向部にマイクロミラー1
2を形成した。 図2(a)の座標軸に示した太線矢印、すなわち、
xy軸と45度(χ=45°)をなし、且つ上方35.
3度の角度(ψ=35.3°)からTiを0.1μmの厚
みに斜めに、蒸着する。すると、図の網点の部分は影と
なって、ここにはTiはつかないこととなる。 次に、光回路11を回転させながら、影ができない
ようにして回路全面にCrを0.1μmの厚みに蒸着す
る。 次に、希フッ酸液に浸漬して、TiでCrをリフト
オフすると、図中の網点の部分すなわち、Ti斜め蒸着
時に影になった部分にCrが残る。 次に、全面に表面処理を施して、後に使用する液状
硬化樹脂13に対する接触を45度以上にする。 次に、エッチング液で表面処理膜をリフトオフする
と、図2(a)の網点のTiがつかなかった領域は、液
状硬化樹脂13に対してヌレが良く、一方それ以外の領
域は接触角が45度となって液状硬化樹脂13に対して
ヌレが悪くなる。このようなヌレ性を呈するコの字状溝
21に、樹脂供給溝22を伝って液状硬化樹脂13を供
給すると、図2(b)に示すように、導波路端と対向す
る部位に45度の平坦斜面が形成される(特願平8−1
43585号参照)。上記斜面角度が45度となるの
は、上記蒸着角度の関係から図2(a)の座標軸に示し
た角度φが45度となるからである。この斜面上に反射
材14として金(Au)を付着することで、ミラー作用
をなし、導波路端から出射した信号光Lは回路面に直交
する方向(z方向)に出射する。
【0016】ところで、上記方法では、図1において、
図の+y方向に進む導波光に対するミラーのみ形成でき
る。本発明の構成では、−y方向に進む導波光に対する
ミラーも形成する必要がある。このためには、図1に示
すように、左側のミラーアレイ形成用コの字状溝21を
右側のそれを180度回転した形状にしておき、Ti斜
め蒸着の際に、右側ミラー形成部を対象とする際には左
側ミラー形成部を覆っておき、一方の左側ミラーを形成
するためのTi斜め蒸着時には、蒸着方向を反転させる
と共に、右側ミラー形成すためのTi斜め蒸着時には、
蒸着方向を反転させると共に右側ミラー形成部を覆って
おけばよい。
【0017】ここで、樹脂供給溝22について説明す
る。図3に示すように、ウエーハの回路パターンの境界
線上とそこから導波路間の間を通してコの字状のミラー
形成部まで延ばせばよい。液状硬化樹脂13は、表面処
理後、ウエーハ端の供給溝22上に滴下して供給する。
供給液滴の表面形状が常に凸状となるように保ちながら
液を供給し、しかる後硬化させれば、導波路端面に平坦
45度斜面が形成される。導波路端に形成される斜面
は、供給液滴の半径をRとしたとき、R/2となるが、
Rを数十mmとすれば、ミラー形成部の段差は40μm
であるため、この段差に比較すれば、平坦とみなせる斜
面形状となる。次に、反射材14としてCr−Au膜を
0.2μmの厚みに蒸着し、図2(b)に示すように、ミ
ラーの部分だけ蒸着膜が残るようにパターン化して、マ
イクロミラー12を形成した。このようにして図1に示
すような形状の10:1の分枝比(通過側10:モニタ
側1)の四アレイ方向性結合回路が形成された接続導波
路間隔、及びモニタ用ミラー間隔250μmの光回路1
1を作製した。
【0018】さらに、図1に示す実施例にホトダイオー
ドを直接実装するため、図4に示すような形状に金電極
配線をパターン化した。ホトダイオード25と金電極配
線26の電気的コンタクトと位置固定のため、コンタク
ト部には、金−スズ薄膜半田をパターン化した。これに
片面電極構造の面型四アレイInGaAsPDを実装し
た。図4では判りやすくするため、PDアレイは透視図
とした。その後、PD保護とミラーとPD間への異物混
入を防止するため、PD部をシリコン樹脂でポッティン
グした。最後に。光回路11の両端に250μm間隔四
アレイの接続用光ファイバブロックを紫外線硬化樹脂に
て接続した。
【0019】光回路のサイズは、図6に示した従来例で
は、長手方向で30mm、幅方向で3mmであったのに
対し、本実施例では1/4の長手方向で15mm、幅方
向で1.5mmとサイズを小さくすることができた。な
お、挿入損失、受光感度等の性能は、従来例を全く同一
であった。
【0020】[実施例2]図5は実施例2の光モジュー
ルを示している。上述した実施例では、信号光Lをモニ
タするモジュールであるが、逆に以下に示す実施例2の
ように、信号光Lを導入するタッピングモジュールも可
能である。
【0021】近年、導波光のスポットサイズが大きい
(上記導波路で波長1.3μmで8μm)ガラス導波路
に、レンズを介さず直接光結合可能なスポット拡大半導
体レーザが開発されている。このレーザは図5の拡大断
面図に示すように、活性層の前部に導波層厚みがテーパ
状になったスポット拡大部を備えており、波長1.3μm
で2μm→7μmのスポットサイズ変換が可能である。
そのため、出射ビームの広がり角も10度前後と小さ
く、レーザと導波路間の光軸方向のトレランスが大き
い。したがって、本実施例で用いたミラーのようにミラ
ーが十分小型でレーザと導波路間の光路長が50μm
(ミラー角45度の場合、前記したdと等しい)であれ
ば、導波路への光垂直入射でも実用的なレベルの結合率
が実現した。
【0022】以下にその手順を示す。 先ず、250μm間隔四アレイの1.3μm帯スポッ
ト拡大レーザ31を図5に示すように、成長面を下(図
では−y方向)にして窒化アルミニウム製のサブキャリ
ア32に金−スズ半田でキャリア32とレーザ31の端
面が一致するように装着してサブモジュール化した。サ
ブキャリア上には、図のように電極がパターン化されて
おり、四アレイは電気的に分離されている。レーザ31
の成長面をキャリア側にして装着したのは、ハンドリン
グ時の欠け等で素子が劣化するのを防ぐためである。 次に、通電してレーザ31を発光させながらサブモ
ジュールを光回路11の上をすべらせると同時に、光回
路端出射光をモニタして位置合せを行った。最適位置に
あわせた後、紫外線硬化樹脂33にて固定した。ワイヤ
ボンデングの後、レーザ31とミラー12への異物混入
を防止するため、レーザ部をシリコン樹脂でポッティン
グした。このような構造において、レーザ31と光回路
11の結合効率を測定したところ、60%であった。こ
れは、半導体レーザとガラス導波路の結合効率として
は、十分実用的値である。
【0023】以上の実施例では、比較的単純な機能の光
回路でのタッピングであったが、方向性光結合器が多数
段含まれて微妙なトリミングが必要な複雑な光回路のか
らむタッピングの場合も想定される。このような場合に
は、歩留りを向上させるため、複雑な光回路部分とタッ
ピング部分とを分離する。すなわち、タッピング部分
は、単純な平行導波路アレイとしてタッピング専用光回
路とし、これを複雑な光回路とを導波路−導波路接続す
ればよい。
【0024】本実施例においては、液状硬化樹脂を用い
て45度のマイクロミラーを作製した一例を説明した
が、本発明は何等これに限定されるものではなく、Ti
を蒸着する際の角度を適宜所望の角度に設定して、例え
ば30度或いは60度のミラーを作製するようにしても
よい。これにより、導波路の端から出射される信号光L
を所望の方向に導波することが可能となる。
【0025】
【発明の効果】上記説明したように、本発明では、光回
路の導波路間に光垂直取り出しが可能なマイクロミラー
を設けることで、アレイ状光回路の中の所望の回路の光
信号を回路面に垂直方向にタッピングできるため、光回
路が小さくなり(例えば実施例では従来の1/4)、光
回路単価を低く抑えることができる。さらに、接続すべ
きファイバ本数が半分となり、また、タッピング先に別
個にモニタ用ホトダイオードやレーザのモジュールを設
置する必要が無く、光回路と一体化できるため、コンパ
クト化が図れると共に実装コストも大幅に低下する。こ
の結果、安価で且つコンパクトな光タッピングモジュー
ルが実現でき、本発明は光伝送路用部品の低価格化、さ
らには、多機能化に資するところ大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】光モジュールの概略図である。
【図2】マイクロミラー作製過程の概略図である。
【図3】液状硬化樹脂の供給法の概略図である。
【図4】第1の実施の形態を示す概略図である。
【図5】第2の実施の形態を示す概略図である。
【図6】従来技術の光モジュールの一例である。
【符号の説明】
1 四アレイの光ファイバ伝送路 2 アレイ状光回路 3 八アレイの接続用光ファイバブロック 4 モニタ側光ファイバ 5 四アレイのモニタ用ホトダイオード 11 アレイ状光回路 12 マイクロミラー 13 液状硬化樹脂 14 接続用光ファイバブロック 21 ミラー形成溝 22 樹脂供給溝 23 導波路 25 ホトダイオード 26 金電極配線 31 スポット拡大半導体レーザ 32 キャリア 33 紫外線硬化樹脂 L 信号光

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平坦な基板上に形成されたアレイ状の光
    回路と、該光回路内に設けられた回路面に垂直に該光回
    路に光信号を出し入れするアレイ状ミラーと、該光回路
    の端部に接続されたアレイ状の光ファイバとからなるこ
    とを特徴とする光モジュール。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 上記アレイ状ミラーが導波路端と対向する位置に設けら
    れ、傾斜角度が45°の反射膜であることを特徴とする
    光モジュール。
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