WO2016051836A1 - 光部品、光モジュールおよび光部品の製造方法 - Google Patents

光部品、光モジュールおよび光部品の製造方法 Download PDF

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WO2016051836A1
WO2016051836A1 PCT/JP2015/062153 JP2015062153W WO2016051836A1 WO 2016051836 A1 WO2016051836 A1 WO 2016051836A1 JP 2015062153 W JP2015062153 W JP 2015062153W WO 2016051836 A1 WO2016051836 A1 WO 2016051836A1
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lens
prism
substrate
optical component
integrated
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PCT/JP2015/062153
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義也 佐藤
伸夫 大畠
瑞基 白尾
敬太 望月
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三菱電機株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/04—Prisms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/18—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers

Definitions

  • the present invention relates to an optical component, an optical module, and an optical component manufacturing method used for optical communication and the like.
  • a light emitting / receiving element such as a semiconductor LD (Laser Diode) or PD (Photo Diode) and optical components such as a lens, a mirror, a filter, and a planar waveguide chip are hermetically sealed having an optical input / output port such as a fiber receptacle.
  • An optical module housed in one package is used in communication equipment such as an optical transceiver.
  • the optical components inside the package are arranged with high precision, and the light emitting / receiving element and the planar waveguide chip are guided.
  • the optical path center of the optical system is necessary to align the optical path center of the optical system with the optical axes of the waveguide element and the fiber.
  • the optical axis height of the light emitting / receiving element, the planar waveguide chip, and the fiber are variations in the optical axis height of the light emitting / receiving element, the planar waveguide chip, and the fiber. Further, misalignment occurs when these are die-bonded.
  • the spatial multiplexer / demultiplexer also causes an angle deviation of the incident / exit optical axis. In order to correct these deviations, the optical path center angle of the optical system is generally corrected by adjusting the position and angle of the optical components arranged in the optical system, such as adjusting the position of the lens and the angle of the mirror and the prism. Done.
  • Patent Document 1 discloses an integrated optical module that is an optical module in which a plurality of LD elements, a plurality of lenses, and a multiplexer including a plurality of filters are integrated.
  • an integrated optical module in general, light receiving and emitting elements and optical components are two-dimensionally arranged on the same mounting board plane or within a limited height range, and the optical path center is in a direction horizontal to the mounting board. There are many. This is because it is easy to place various parts, and it is easy to form a complicated optical system such as a multiplexer / demultiplexer, and when many parts are stacked, the height tolerance of each part accumulates and it is easy to cause an optical axis shift. It is.
  • the optical axis direction in the horizontal plane horizontal to the mounting board is the Z axis
  • the direction perpendicular to the optical axis in the horizontal plane is the X axis
  • the direction perpendicular to the plane of the mounting board is the Y axis
  • the X-axis position and angle can be adjusted by horizontal movement in the XZ plane and rotation around the Y-axis
  • Y-axis position adjustment and angle adjustment around the X and Z axes it is necessary to appropriately control the thickness, that is, the height and distribution of the joining member while ensuring a sufficient joining member thickness.
  • a heat-meltable joining member such as solder or an acrylic or epoxy resin joining member that is cured by irradiation with heat or UV (Ultra Violet) light is used.
  • These joining members have several percent shrinkage when solidified or cured.
  • a vertical position shift, a change in inclination, and a horizontal position shift due to nonuniform residual stress occur due to shrinkage of the bonding agent member.
  • the thickness of the joining member is large, the joining member of the adjacent optical component flows out and interferes before curing, and the optical component cannot be fixed at a desired position with high accuracy. In order to suppress these, it is necessary to reduce the thickness of the joining member, but in this case, the necessary vertical range and angle adjustment range cannot be ensured.
  • Patent Document 2 and Patent Document 3 are examples of methods for adjusting the position and angle of the optical component in the vertical direction and correcting the optical path center angle of the optical system.
  • the optical module is configured so that the center line of curvature of the cylindrical lens is tilted around the optical axis.
  • the height of the lens surface center can be changed by moving the cylindrical lens in the horizontal direction, the difference between the center line of the lens surface and the height of the incident optical path center is changed, and the height of the optical path center is changed.
  • a method for changing the depression angle is disclosed.
  • Patent Document 3 discloses a method of forming a gonio mechanism on a reflecting plate in order to enable angle adjustment around an arbitrary axis in the reflecting plate.
  • Patent Document 2 discloses that the tilt of the lens center line is suppressed to at least 30 degrees or less in order to prevent a decrease in coupling efficiency.
  • a large horizontal direction is disclosed. Movement is necessary, and interference with adjacent optical components occurs. Further, a separate optical component is required to correct the optical path center angle in the optical axis horizontal plane.
  • Patent Document 3 when a complicated optical system is assembled, it is necessary to arrange a large number of reflecting plates and adjust each of them, and it is necessary to align the center of rotation according to the position of each reflecting plate. . In order to realize this, it is necessary to introduce a complicated mechanism in the head that temporarily holds and arranges the reflecting plate.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to obtain an optical component capable of appropriately adjusting the vertical position and the elevation angle of the optical path.
  • the present invention includes a substrate, a prism disposed in contact with the upper surface of the substrate, a lens-integrated prism in which the lens and the prism are integrated, and light transmission.
  • a lower surface that is a surface of the lens-integrated prism on the side of the prism, and an upper surface of the substrate of the prism.
  • a lower surface that is in contact with the upper surface of the substrate and the upper surface of the prism are parallel to the upper surface of the substrate, and the lens-integrated prism and the mirror surface of the prism are each non-parallel to the upper surface of the substrate and the lens is integrated
  • the lens integrated prism is not parallel to the optical axis of the lens of the prism, and the optical path center of the light incident on the prism is parallel to the upper surface of the substrate. Wherein the optical axis of the lens is parallel to the upper surface of the substrate.
  • the optical component according to the present invention has an effect that the vertical position of the optical path and the elevation angle can be appropriately adjusted.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a locus of an optical path center when light is incident from the ⁇ Z direction in the process of the optical component according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a locus of an optical path center when light is incident from the ⁇ Z direction in the process of the optical component according to the first embodiment.
  • Sectional drawing of the optical component concerning Embodiment 3 Sectional drawing of the optical component concerning Embodiment 4 Top view of optical component of Embodiment 4 having a plurality of LDs and submounts Sectional drawing of the optical component concerning Embodiment 5 Sectional drawing of the optical component concerning Embodiment 6
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an optical component according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the optical component of the present embodiment is mounted on, for example, an optical module in an optical communication device.
  • the optical component of the present embodiment includes a substrate 1 formed of a material having high surface accuracy such as ceramics or glass, a prism 2 in contact with the first surface of the substrate 1, and the prism 2 as a substrate. 1 is provided with a joining member 3 formed in contact with a surface opposite to the surface in contact with 1, and a lens integrated prism 4 joined to the prism 2 through the joining member 3.
  • FIG. 1 shows an example in which a convex lens surface is formed on the lens integrated prism 4.
  • the surface of the substrate 1 that contacts the prism 2 is defined as a substrate upper surface 1a.
  • the mirror surface of the prism 2 is a mirror surface 2a
  • the surface of the prism 2 that is in contact with the substrate 1 is a prism lower surface 2c
  • the prism lower surface 2c is the rear surface of the prism 2
  • the surface corresponding to the front side of the prism 2 is the prism upper surface 2b.
  • the mirror surface of the lens integrated prism 4 is a mirror surface 4a
  • the surface of the lens formed on the lens integrated prism 4 is a lens surface 4b
  • the surface on which the lens of the lens integrated prism 4 is formed is the lens main surface.
  • the surface of the lens-integrated prism 4 that is in contact with the bonding member 3 is referred to as a prism lower surface 4d.
  • the direction from the substrate 1 to the prism 2 is the upward direction
  • the direction from the prism 2 to the substrate 1 is the downward direction
  • the upper surface of each member is called the upper surface
  • the lower surface is called the lower surface.
  • the bonding member 3 is a transparent bonding member that transmits light, and is preferably a transparent resin bonding agent that is cured by heat or UV irradiation.
  • Thermosetting bonding agents that are cured by heat have high bonding strength and are reliable.
  • An ultraviolet curable bonding agent that is cured by UV irradiation is excellent in convenience, such as when each optical element can be individually arranged and fixed when bonding a plurality of optical elements.
  • Some UV curable adhesives can be further heated to increase the bonding strength after curing by UV irradiation. The use of such adhesives makes the UV curable adhesive convenient and reliable thermosetting adhesives. It is more preferable because it has both sex.
  • the prism lower surface 4 d of the lens integrated prism 4 is bonded to the prism upper surface 2 b of the prism 2 via the bonding member 3.
  • the prism 2 and the lens-integrated prism 4 are preferably made of the same material or a material having a similar linear expansion coefficient. When the same material or a material having a similar linear expansion coefficient is used, when heating is performed in the curing that is bonding, the prism 2 and the lens integrated prism 4 are peeled off by heating, and the prism 2 and the lens integrated prism are heated. The positional deviation before and after joining with 4 can be suppressed.
  • the material of the prism 2 and the lens-integrated prism 4 is glass, plastic, or resin, but it is preferable to use glass having a small linear expansion coefficient. By using glass with a small linear expansion coefficient, it is possible to suppress the optical axis shift with respect to temperature fluctuations during operation of the optical module on which the present embodiment is mounted.
  • the substrate upper surface 1a, the prism upper surface 2b, the prism lower surface 2c, and the prism lower surface 4d are preferably parallel, and the lens main surface 4c on which the lens surface 4b is formed is preferably perpendicular to the substrate upper surface 1a.
  • the mirror surface 2a of the prism 2 and the mirror surface 4a of the lens-integrated prism 4 are each non-parallel to the substrate upper surface 1a.
  • the mirror surface 2 a of the prism 2 and the mirror surface 4 a of the lens integrated prism 4 are each non-parallel to the optical axis of the lens of the lens integrated prism 4. Note that the mirror surface 2a of the prism 2 and the mirror surface 4a of the lens-integrated prism 4 preferably form an angle of 45 degrees with the substrate upper surface 1a.
  • the direction in which light enters the optical component is taken as the Z axis
  • the direction perpendicular to the Z axis in the plane of the substrate upper surface 1a is taken as the X axis
  • the direction perpendicular to the substrate upper surface 1a is taken as the Y axis.
  • step 2 are diagrams showing a method of manufacturing an optical component according to the present embodiment.
  • step 1 the prism 2 is disposed so that the prism lower surface 2c is in contact with the substrate upper surface 1a of the substrate 1, and the bonding member 3 is disposed on the prism upper surface 2b.
  • step 2 as shown in FIG. 3, before the bonding member 3 is cured, the lens integrated prism 4 is disposed in contact with the bonding member 3, and the lens integrated prism 4 is light-transmitted as described later.
  • the elevation angle of the light emitted from the optical component is adjusted by moving the component in the optical axis direction of the incident light.
  • Step 3 the joining member 3 is cured.
  • the prism 2 is fixed to the substrate 1 and the lens-integrated prism 4 is moved in parallel with the center of the optical path before the bonding member 3 is cured, so that the height and height of the light emitted from the optical component are increased. Adjust the depression angle.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the locus of the optical path center when light is incident from the ⁇ Z direction.
  • the optical path center at the time of incidence on the optical component that is, the optical path center of the light incident on the prism 2 is defined as an optical path center 5a.
  • the optical path center 5a is parallel to the substrate 1 (substrate upper surface 1a).
  • substrate 1 is abbreviate
  • the surface on the ⁇ Z side of the prism 2 is defined as a side surface 2d. When light enters the prism 2, it is generally refracted.
  • the optical path center of the light after entering the prism 2 is defined as an optical path center 5b.
  • the optical path center of the light reflected by the mirror surface 2a is defined as an optical path center 5c. Further, the light passes through the bonding member 3 and enters the lens integrated prism 4. It is assumed that the lens-integrated prism 4 is disposed at a position where the light passing through the optical path center 5c can be reflected by the mirror surface 4a in the ZX plane.
  • the optical path center of the light incident on the lens integrated prism 4 is defined as an optical path center 5d.
  • the light incident on the lens integrated prism 4 is reflected by the mirror surface 4a.
  • the optical path center of the light reflected by the mirror surface 4a is defined as an optical path center 5e.
  • the light reflected by the mirror surface 4a passes through the lens surface 4b.
  • the optical path center of the light that has passed through the lens surface 4b is defined as an optical path center 5f.
  • the optical axis of the lens of the lens integrated prism 4 is parallel to the substrate 1 (substrate upper surface 1a).
  • the mirror surface 2a of the prism 2 and the mirror surface 4a of the lens-integrated prism 4 are parallel and the side surface 2d of the prism 2 And the lens main surface 4c of the lens-integrated prism 4 are parallel to each other, the optical path center 5a before passing through the optical component and the optical path center 5f after passing through become parallel.
  • the prism 2 is fixed and the lens integrated prism 4 is moved in parallel with the optical path center 5a to adjust the horizontal relative position between the fixed prism 2 and the lens integrated prism 4.
  • the vertical position of the optical path center 5e that is, the position in the Y-axis direction changes according to the position of the lens integrated prism 4. If the position in the Z-axis direction of the lens integrated prism 4 in the example of FIG. 4 is the first position, the optical path center 5d is the mirror surface 4a at the second position where the lens integrated prism 4 is moved in the ⁇ Z direction. The position where the lens is integrated is higher than when the lens-integrated prism 4 is positioned at the first position.
  • the elevation angle of the optical path center 5f can be freely adjusted by moving the lens integrated prism 4 in the direction of the optical path center 5a.
  • the angle of the optical path center 5f in the horizontal plane can be adjusted by moving the lens integrated prism 4 in a direction perpendicular to the optical path center 5a in the horizontal plane of the substrate 1. As described above, the adjusted angle can be maintained by curing the bonding member 3 after adjusting the angle.
  • the optical component of the present embodiment freely controls the angle of the optical path center 5f of the outgoing beam which is the light emitted from the optical component by moving the lens integrated prism 4 horizontally on the prism 2. be able to. If the outgoing beam is collimated light, swinging the beam angle is equivalent to controlling the position of the image condensed by the lens, and corresponds to the position control of the optical path. Even in the case of non-collimated light, changing the angle of the optical path center corresponds to the fact that the positions of the real image and the virtual image can be controlled, which is sufficiently useful. For this reason, it is not a requirement that the outgoing beam is collimated light.
  • the optical module in the optical communication device is taken as an example of the device to which the optical component of the present embodiment is applied, but the device to which the optical component of the present embodiment is applied is an optical module in the optical communication device.
  • the present invention is not limited to this and can be applied to devices in various fields using an optical system.
  • the present invention may be applied to a small camera, a sensor such as a lidar, and a processing laser for focusing a laser array.
  • the lens-integrated prism 4 is not limited to the one that is integrally molded, and may be any lens that has a fixed relative height between the center of the lens and the center of the prism. May be fixed to a common substrate.
  • FIG. FIG. 5 is a sectional view of an optical component according to the second embodiment of the present invention.
  • the present embodiment is a modification of the first embodiment.
  • the optical component according to the present embodiment includes a base 6 disposed in contact with the substrate 1 and a lens 7 disposed in contact with the base 6 in addition to the optical component according to the first embodiment. is doing.
  • the lower surface of the table 6 is in contact with the substrate upper surface 1 a, and the upper surface of the table 6 is in contact with the lens 7.
  • the lens 7 is a second lens.
  • the lens 7 is disposed so as to face the lens surface 4 b of the lens integrated prism 4.
  • the lens 7 is disposed at a position where it can receive light emitted from the lens surface 4b.
  • the formation positions of the real image and the virtual image of the emitted light by moving the lens integrated prism 4 in the optical axis direction, that is, the optical path center 5a direction. Shifts in the direction of the optical axis.
  • the optical axis of the lens 7 is preferably parallel to the substrate upper surface 1a.
  • the lens 7 is disposed on the base 6, but the base 6 is not essential, and the base 6 may be shared with the prism 2, and the lens 7 is directly attached to the substrate 1. Alternatively, the step formed on the substrate 1 may be used in place of the base 6.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of an optical component according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the present embodiment is a modification of the first embodiment.
  • the optical component of the present embodiment is obtained by adding a prism 8 disposed in contact with the substrate 1 and a prism 9 disposed in contact with the prism 8 to the optical component of the first embodiment. ing.
  • the lower surface of the prism 8 is in contact with the substrate upper surface 1 a
  • the upper surface of the prism 8 is in contact with the prism 9.
  • the prism 9 is disposed at a position where it can receive light emitted from the lens surface 4b.
  • the prism 2 when the prism 2 is called a first prism, the prism 8 is a second prism and the prism 9 is a third prism.
  • Constituent elements similar to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and redundant description is omitted.
  • differences from the first embodiment will be described.
  • the mirror surfaces of the prism 8 and the prism 9 are not parallel to the substrate upper surface 1a.
  • the mirror surface of the prism 8 and the mirror surface of the prism 9 do not have to be parallel.
  • the optical axis moved upward by the prism 2 and the lens integrated prism 4 can be returned downward.
  • the alignment of the height of the optical axis is the basis of the optical system, and the height adjustment is a particularly important factor in an optical module in which the position of the exit window is defined.
  • the optical directions of the prism 8 and the prism 9 in the horizontal direction, that is, in the ZX plane, do not have to coincide with each other.
  • the horizontal direction of the outgoing beam from the optical component of the present embodiment can be swung left and right.
  • the prisms 8 and 9 are not necessarily arranged separately, and may be arranged on the substrate 1 as an integral parallel prism.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of an optical component according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the present embodiment is a modification of the first embodiment.
  • the optical component of the present embodiment includes a step 10 disposed in contact with the substrate 1 and a submount 11 disposed in contact with the step 10 in the optical component of the first embodiment.
  • An LD 12 that is a light emitting element disposed in contact with the submount 11 and a lens 13 disposed in contact with the substrate 1 are added. As shown in FIG.
  • the lower surface of the step 10 is in contact with the substrate upper surface 1 a
  • the upper surface of the step 10 is in contact with the lower surface of the submount 11
  • the upper surface of the submount 11 is in contact with the LD 12.
  • the lens 13 is disposed at a position where the light emitted from the LD 12 can be received
  • the prism 2 is disposed at a position where the light emitted from the lens 13 can be received.
  • the lens of the lens-integrated prism 4 is called a first lens
  • the lens 13 is a second lens.
  • the lens 13 is disposed so as to face the prism 2.
  • the LD 12 when a light beam having a wide outgoing divergence angle is incident, light passing through a portion other than the joint portion of the prism 2 and the lens integrated prism 4 cannot adjust the outgoing optical path, resulting in so-called vignetting loss.
  • the LD 12 that generates light having a large emission divergence angle is used as the light source, the light output from the LD 12 is converted into a light flux having a narrow emission divergence angle by the lens 13, thereby reducing vignetting loss. Can be suppressed.
  • the LD 12, the submount 11, the step 10, the prism 2, and the lens integrated prism 4 have a height tolerance.
  • the optical axis shift due to the height tolerance is integrated with the lens. Correction can be made by moving the prism 4 in the direction of the optical path center 5a. Further, by arranging each member so that the light output from the LD 12 is condensed after passing through the lens 13, vignetting loss in the prism 2 and the lens integrated prism 4 can be reduced.
  • the height of the optical axis of the LD 12 is lower than the height of the optical axis after passing through the lens-integrated prism 4, so that when the optical component is mounted as a package, the LD 12 is close to the bottom surface of the package. It is easy to dissipate the heat generated by the LD 12 to the outside of the package.
  • the light incident source is the LD 12
  • the light incident source is not limited to the LD 12
  • the light incident source is a waveguide of a multiplexer chip, a waveguide type light receiving element, a side incident type light receiving element,
  • the adjustment method using the lens 13 described above can also be applied to a fiber or the like.
  • the incident direction of light is horizontal to the substrate 1
  • the optical path parallel to the substrate 1 is reflected by a mirror or the like. By doing so, the same adjustment is possible.
  • the step 10 is used to correct the difference in height between the LD 12 and the submount 11 and the lens 13, but the step 10 may not be provided if it is not necessary to correct the difference in height. .
  • FIG. 8 is a top view of the optical component of the present embodiment including a plurality of LDs and submounts.
  • the submounts 11-1 to 11-4 are arranged in parallel on the step 10
  • the LDs 12-1 to 12-4 are arranged on the submounts 11-1 to 11-4.
  • the lenses 13-1 to 13-4 are arranged on the substrate 1, and the lens integrated prisms 4-1 to 4-4 are arranged on the prism 2.
  • Arranging a plurality of LDs and submounts in parallel in this way is generally performed in integrated optical modules, and this facilitates input / output of high-frequency electrical signals to each LD.
  • the step 10 it is desirable to make the step 10 common.
  • the submount 11 is made common and each LD is flip-arranged thereon, or a plurality of output channel ports can be integrated in the LD itself. Since the LD has a plurality of output channel ports, it can be coupled to a multi-core fiber or aggregated by a multiplexer, and the transmission capacity can be increased.
  • the lens array can be used to mount them together, improving convenience.
  • the lenses 13-1 to 13-4 may be micro lens arrays.
  • FIG. 8 shows an example in which four LDs and submounts are provided, the number of LDs and submounts is not limited to four.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of an optical component according to Embodiment 5 of the present invention.
  • This embodiment is a modification of the fourth embodiment.
  • a monitor PD 14 that is a light receiving element for measuring the light intensity is added to the optical component of the fourth embodiment.
  • the active layer surface of the monitor PD 14 is parallel to the substrate 1.
  • the structure used for fixing the monitor PD 14 is not shown. Any method may be used for fixing the monitor PD 14, but as an example, a method of placing a monitor pedestal with a pier on the substrate 1 and attaching the monitor PD 14 on the pier can be used.
  • Constituent elements similar to those in the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the fourth embodiment, and redundant description is omitted.
  • differences from the fourth embodiment will be described.
  • the reflectance of the mirror surface 4a of the lens-integrated mirror 4 is slightly lowered, and light incident on the mirror surface 4a is transmitted at a certain ratio. Thereby, a part of the light output from the LD 12 is emitted above the lens integrated mirror 4.
  • the monitor PD 14 disposed so as to face the upper surface of the lens-integrated mirror 4 receives the light emitted above the lens-integrated mirror 4 so that the light intensity of the LD 12 can be monitored.
  • the monitor PD 14 for monitoring the light intensity of the LD 12 is necessary.
  • a driver may be arranged behind the LD 12, that is, in the ⁇ Z direction. In this case, it is difficult to arrange the monitor PD behind.
  • the monitor PD When the monitor PD is arranged in the front direction, that is, in the Z direction, it is generally necessary to add a prism to partially divide the optical path. However, since the optical component of the present embodiment already includes the lens integrated prism 4, a new prism is provided. The front arrangement of the monitor PD 14 can be easily realized without adding.
  • the size of the monitor PD 14 can be reduced as compared with the case where the lens 13 is not provided, and stray light can be suppressed and the cost of the monitor PD can be reduced. can do.
  • position adjustment can be performed based on the light intensity monitored by the monitor PD 14. For example, when the light intensity monitored by the monitor PD 14 is small, it is considered that the positional deviation is large. Therefore, the position adjustment can be performed by moving the lens integrated mirror 4 so that the light intensity becomes large.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of an optical component according to Embodiment 6 of the present invention.
  • This embodiment is a modification of the fourth embodiment.
  • a table 15 that contacts the substrate 1 a lens 16 that contacts the table 15, and a waveguide 17 are added to the optical component of the fourth embodiment.
  • observation devices 18 and 19 for observing incident light are used during manufacturing.
  • the lower surface of the table 15 is in contact with the substrate upper surface 1 a
  • the upper surface of the table 15 is in contact with the lens 16 and the waveguide 17.
  • the lens 16 is disposed at a position where the light emitted from the lens surface 4b can be received, and the waveguide 17 is disposed at a position where the light emitted from the lens 16 can be received.
  • the lens 16 when the lens of the lens integrated prism 4 is referred to as a first lens and the lens 13 is referred to as a second lens, the lens 16 is a third lens.
  • the lens 16 is disposed so as to face the lens surface 4 b of the lens integrated prism 4.
  • the waveguide 17 is disposed on the exit side of the lens 16 so as to face the lens 16.
  • the lens 16 collects the light emitted from the lens surface 4b and makes it incident on the waveguide 17.
  • the lens 16 may not be provided. Since the observation devices 18 and 19 are used only at the time of manufacture, the observation devices 18 and 19 may not be components of the optical component, the optical module, and the method for manufacturing the optical component.
  • the optical axis can be adjusted by moving the lens integrated prism 4 and the lens 16 in the horizontal direction.
  • the reflectance of the mirror surface 4a of the lens-integrated prism 4 is slightly lowered, and light incident on the mirror surface 4a is transmitted at a certain ratio.
  • the observation devices 18 and 19 are arranged in the direction of the side surface and the upper surface of the lens integrated prism 4, the deviation between the optical axis of the emitted light from the LD 12 and the optical axis of the emission end surface of the waveguide 17 can be observed.
  • the light emitted from the LD 12 is condensed onto the end face of the waveguide 17 by the lens 16.
  • the condensed light is scattered by the end face of the waveguide 17, and the light can be observed by the observation device 18 through the lens-integrated prism 4.
  • the observation device 18 can observe both the light emitted from the LD 12 and the light emitted from the waveguide 17, and the optical axes of both can be adjusted.
  • the observation device 19 it is possible to observe the light emitted from the waveguide 17 and condensed by the end face of the LD 12 and scattered, and the light emitted from the LD 12. Either one or both of the observation device 18 and the observation device 19 may be used.
  • Embodiment 7 FIG. Next, an optical component according to Embodiment 7 of the present invention will be described.
  • the optical component described in Embodiments 1 to 6 is sealed in a metal or resin package. Thereby, airtightness can be ensured, impact can be absorbed, it is easy to carry, and effects such as easy connection to other parts can be obtained.
  • the configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.

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Abstract

　本発明にかかる光部品は、基板(1)と、基板上面(1a)に接して配置されたプリズム(2)と、レンズとプリズムを一体化したレンズ一体化プリズム(4)と、光を透過させる接合部材(3)と、を備え、プリズム(2)とレンズ一体化プリズム(4)は、接合部材(3)を介して接合されており、レンズ一体化プリズム(4)のプリズム下面(4d)、プリズム(2)のプリズム下面(2c)およびプリズム上面(2b)が基板(1)に対して平行であり、レンズ一体化プリズム(4)のミラー面(4a)およびプリズム(2)のミラー面(2a)が、各々基板(1)に非平行かつレンズ一体化プリズム(4)のレンズの光軸に対して非平行であり、レンズ一体化プリズム(4)のレンズの光軸が基板(1)と平行である。

Description

光部品、光モジュールおよび光部品の製造方法
　本発明は、光通信等に用いられる光部品、光モジュールおよび光部品の製造方法に関する。
　半導体ＬＤ（Laser　Diode）またはＰＤ（Photo　Diode）等の受発光素子と、レンズ、ミラー、フィルタ、平面導波路チップ等の光部品とを、ファイバレセプタクル等の光入出力ポートを有する気密封止された１つのパッケージ内に収めた光モジュールは、光トランシーバ等の通信用機器内で使用されている。光モジュールでは、受発光素子と光入出力ポートに挿入されたファイバ間の高効率の接続を実現するため、パッケージ内部の光学部品を高精度で配置し、受発光素子、平面導波路チップの導波路素子およびファイバの光軸に光学系の光路中心を合わせる必要がある。しかし受発光素子および平面導波路チップ、ファイバの光軸高さにはばらつきがある。また、これらをダイボンディングする際にも位置ずれが生じる。また空間型合分波器では入出射光軸の角度ずれも生じる。これらのずれを補正するため、レンズの位置、ミラーおよびプリズムの角度を調整する等、光学系に配置する光学部品の位置および角度を調整することで光学系の光路中心角を補正することが一般的に行われる。
　近年では光モジュールの小型化および集積化が進んでいる。例えば特許文献１では、複数のＬＤ素子と複数のレンズと複数のフィルタからなる合波器とを集積した光モジュールである集積光モジュールが開示されている。集積光モジュールでは、一般に、受発光素子および光学部品は、同一実装基板平面上、または限られた高さの範囲内に２次元的に配置され、光路中心は実装基板に水平な方向であることが多い。これは各種部品を配置しやすく、合分波器のような複雑な光学系を形成しやすいことに加え、部品を多数積み上げると各部品の高さ公差が累積して光軸ずれを引き起こしやすいためである。
　ここで光学部品の配置においては、実装基板平面に垂直な方向の位置および仰俯角の調整が課題となる。具体的には、実装基板に水平な水平面内の光軸方向をＺ軸とし、水平面内で光軸に垂直な方向をＸ軸とし、実装基板の平面に直交する方向をＹ軸とするとき、Ｘ軸の位置および角度調整がＸ－Ｚ平面内での水平移動およびＹ軸周りの回転を施すことによって可能であるのに対して、Ｙ軸の位置調整およびＸ，Ｚ軸周りの角度調整には十分な接合部材厚を確保しつつ接合部材の厚みすなわち高さと分布を適切に制御する必要がある。一般に接合部材としては、半田等の加熱溶融性の接合部材、または、熱またはＵＶ（Ultra　Violet：紫外線）光照射により硬化するアクリル系またはエポキシ系等の樹脂の接合部材が用いられているが、これらの接合部材では固化または硬化時の収縮が数％ある。接合部材厚が厚いと、接合剤部材収縮に伴う垂直位置ずれ、傾きの変化、不均一残留応力による水平位置ずれが生じる。また接合部材厚が厚い場合、隣接光学部品の接合部材が硬化前に流れ出して干渉し、光学部品を高い精度で所望の位置に固定することができない。これらを抑制するためには接合部材厚を薄くする必要があるが、この場合必要な垂直方向の位置および角度の調整範囲を確保できない。
　垂直方向の光学部品の位置および角度の調整を実現し、光学系の光路中心角を補正する方式として、特許文献２および特許文献３が挙げられる。特許文献２では、シリンドリカルレンズの曲率中心線を光軸周りに傾けるように光モジュールを構成している。特許文献２には、シリンドリカルレンズを水平方向に動かすことでレンズ面中心の高さを変化させることができ、レンズ面の中心線と入射光路中心の高さとの差を変化させ、光路中心の仰俯角を変化させる方法が開示されている。また、特許文献３には、反射板において任意軸周りの角度調整を可能とするため、ゴニオ機構を反射板に形成する方法が開示されている。
特開２０１４－１０２４９８号公報 特開２０１２－０８３４０１号公報 特開２０１３－２０５６２９号公報
　しかしながら、上記特許文献２に記載の方法では、レンズ面中心線の傾き方向に光束の歪みが生じ、光軸が合っていても結合効率が低下してしまう。特許文献２には、結合効率の低下を防ぐためにレンズ中心線の傾きを少なくとも３０度以下に抑えることが開示されているが、この場合、所望の光軸補正角を得るために大きな水平方向への移動が必要であり、隣接光学部品との干渉が生じてしまう。また光軸水平面内の光路中心角の補正には別途光学部品が必要である。
　また、特許文献３に記載の方法では、複雑な光学系を組む場合に多数の反射板を配置して各々を調整する必要があり、各反射板の位置に合わせて回転中心を揃える必要がある。これを実現するには、反射板を一時的に保持し配置するヘッドに煩雑な機構を導入する必要がある。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光路の垂直位置および仰俯角を適切に調整できる光部品を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、基板と、前記基板の上面に接して配置されたプリズムと、レンズとプリズムを一体化したレンズ一体化プリズムと、光を透過させる接合部材と、を備え、前記プリズムと前記レンズ一体化プリズムは、前記接合部材を介して接合されており前記レンズ一体化プリズムの前記プリズム側の面である下面、前記プリズムの前記基板の上面と接する面である下面、および前記プリズムの上面が、前記基板の上面に対して平行であり、前記レンズ一体化プリズムおよびプリズムのミラー面が、各々前記基板の上面に非平行かつ前記レンズ一体化プリズムのレンズの光軸に対して非平行であり、前記プリズムへ入射する光の光路中心は前記基板の上面と平行であり、前記レンズ一体化プリズムのレンズの光軸が前記基板の上面と平行であることを特徴とする。
　本発明にかかる光部品は、光路の垂直位置および仰俯角を適切に調整できるという効果を奏する。
実施の形態１にかかる光部品の断面図 実施の形態１にかかる光部品の製造方法の一例を示す図 実施の形態１にかかる光部品の製造方法の一例を示す図 実施の形態１にかかる光部品の過程で－Ｚ方向から光を入射した場合の光路中心の軌跡の一例を示す図 実施の形態２にかかる光部品の断面図を示す図 実施の形態３にかかる光部品の断面図 実施の形態４にかかる光部品の断面図 ＬＤおよびサブマウントを複数備える実施の形態４の光部品の上面図 実施の形態５にかかる光部品の断面図 実施の形態６にかかる光部品の断面図
　以下に、本発明にかかる光部品、光モジュールおよび光部品の製造方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため各部材の縮尺が現実と異なる場合があり、各図面間においても同様である。
実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１にかかる光部品の断面図を示す図である。本実施の形態の光部品は、例えば光通信装置における光モジュールに搭載される。図１に示すように、本実施の形態の光部品は、セラミックスまたはガラス等の面精度の高い材料で形成された基板１と、基板１の第１面に接するプリズム２と、プリズム２が基板１に接する面と反対の面に接して形成された接合部材３と、接合部材３を介してプリズム２に接合されたレンズ一体化プリズム４とを備える。図１では、レンズ一体化プリズム４に凸レンズ面を形成する例を示している。
　図１に示すように、基板１のプリズム２が接する面を基板上面１ａとする。また、プリズム２のミラー面をミラー面２ａとし、プリズム２の基板１に接する面をプリズム下面２ｃとし、プリズム下面２ｃをプリズム２の裏面とするときプリズム２の表側面にあたる面をプリズム上面２ｂとする。また、レンズ一体化プリズム４のミラー面をミラー面４ａとし、レンズ一体化プリズム４に形成されたレンズの表面をレンズ面４ｂとし、レンズ一体化プリズム４のレンズが形成される面をレンズ主面４ｃとし、レンズ一体化プリズム４の接合部材３に接する面をプリズム下面４ｄとする。なお、基板１からプリズム２へ向かう方向を上方向とし、プリズム２から基板１へ向かう方向を下方向とし、各部材の上方向の面を上面と呼び下方向の面を下面と呼ぶ。
　接合部材３は透明なすなわち光を透過させる接合部材であり、熱またはＵＶ照射により硬化する透明樹脂接合剤が好ましい。熱により硬化する熱硬化性接合剤は高い接合強度を有し信頼性がある。ＵＶ照射により硬化する紫外線硬化性接合剤は複数の光学素子を接合する際に、各光学素子を個別に配置して固定できるなど、利便性に優れている。ＵＶ硬化接合剤の中にはＵＶ照射により硬化後に、さらに熱を加えて接合強度を高めるものもあり、このような接合剤を用いると、ＵＶ硬化接合剤の利便性と熱硬化接合剤の信頼性の両方を有しているためさらに好ましい。
　レンズ一体化プリズム４のプリズム下面４ｄは、接合部材３を介してプリズム２のプリズム上面２ｂへ接合される。プリズム２とレンズ一体化プリズム４は同一の材料もしくは線膨張係数が近い材料であることが好ましい。同一の材料もしくは線膨張係数が近い材料を用いる場合、接合である硬化において加熱が行われる場合に、加熱によるプリズム２とレンズ一体化プリズム４との剥がれ、および加熱によるプリズム２とレンズ一体化プリズム４との接合前後の位置ずれを抑制できる。
　一般にプリズム２、レンズ一体化プリズム４の材料は、ガラス、プラスチック、樹脂であるが、線膨張係数が小さいガラスを用いることが好ましい。線膨張係数が小さいガラスを用いることにより、本実施の形態が搭載される光モジュールの動作時の温度の変動に対する光軸ずれを抑制できる。
　基板上面１ａ、プリズム上面２ｂ、プリズム下面２ｃ、プリズム下面４ｄは平行であることが好ましく、レンズ面４ｂが形成されるレンズ主面４ｃは基板上面１ａに垂直であることが好ましい。またプリズム２のミラー面２ａとレンズ一体化プリズム４のミラー面４ａは、各々が基板上面１ａと非平行である。また、プリズム２のミラー面２ａとレンズ一体化プリズム４のミラー面４ａは、各々がレンズ一体化プリズム４のレンズの光軸と非平行である。なお、プリズム２のミラー面２ａとレンズ一体化プリズム４のミラー面４ａは、各々が基板上面１ａと４５度の角度をなすことが好ましい。
　また、光部品へ光の入射する方向をＺ軸とし、基板上面１ａの面内でＺ軸に垂直な方向をＸ軸とし、基板上面１ａに直交する方向をＹ軸とする。ここでは、基板上面１ａに平行に－Ｚ方向から光を入射するとする。
　次に、本実施の形態にかかる光部品の製造方法について説明する。図２、３は、本実施の形態にかかる光部品の製造方法を示す図である。まず、図２に示すように、ステップ１として、基板１の基板上面１ａにプリズム下面２ｃが接するようにプリズム２を配置し、プリズム上面２ｂに接合部材３を配置する。次に、ステップ２として、図３に示すように、接合部材３が硬化する前に、レンズ一体化プリズム４を接合部材３に接して配置し、後述するように、レンズ一体化プリズム４を光部品の入射光の光軸方向に移動させることにより光部品から出射される光の仰俯角を調整する。その後、ステップ３として、接合部材３を硬化させる。
　次に、上述したステップ２における本実施の形態の光学系の高さおよび仰俯角の調整方法について説明する。本実施の形態では、基板１にプリズム２を固定して、接合部材３を硬化させる前にレンズ一体化プリズム４を光路中心に平行に動かすことにより、光部品から出射する光の高さおよび仰俯角を調整する。
　図４は、－Ｚ方向から光を入射した場合の光路中心の軌跡の一例を示す図である。図４に示すように、光部品への入射時の光路中心すなわちプリズム２へ入射する光の光路中心を光路中心５ａとする。光路中心５ａは、基板１（基板上面１ａ）と平行である。なお、図４では、基板１の図示を省略している。プリズム２の－Ｚ側の面を側面２ｄとする。光はプリズム２に入射すると一般には屈折する。プリズム２に入射した後の光の光路中心を光路中心５ｂとする。そして、光はミラー面２ａで反射される。ミラー面２ａで反射された光の光路中心を光路中心５ｃとする。さらに、光は接合部材３を透過し、レンズ一体化プリズム４に入射する。なお、レンズ一体化プリズム４は、ＺＸ面内において光路中心５ｃを通過した光がミラー面４ａで反射可能な位置に配置されているとする。レンズ一体化プリズム４に入射した光の光路中心を光路中心５ｄとする。レンズ一体化プリズム４に入射した光は、ミラー面４ａで反射される。ミラー面４ａで反射された光の光路中心を光路中心５ｅとする。ミラー面４ａで反射された光は、レンズ面４ｂを通過する。レンズ面４ｂを通過した光の光路中心を光路中心５ｆとする。レンズ一体化プリズム４のレンズの光軸は、基板１（基板上面１ａ）と平行である。
　レンズ面４ｂの曲率半径が無限大の場合、すなわちレンズ面４ｂがフラットな極限の場合、プリズム２のミラー面２ａとレンズ一体化プリズム４のミラー面４ａとが平行でありかつプリズム２の側面２ｄとレンズ一体化プリズム４のレンズ主面４ｃとが平行であれば、この光学部品の通過前の光路中心５ａと通過後の光路中心５ｆとは平行になる。ここで、プリズム２を固定してレンズ一体化プリズム４を光路中心５ａに平行に動かし、固定されたプリズム２とレンズ一体化プリズム４の水平相対位置を調整することを考える。この場合、光路中心５ｅの垂直位置すなわちＹ軸方向の位置は、レンズ一体化プリズム４の位置に応じて変化する。図４の例のレンズ一体化プリズム４のＺ軸方向の位置を第１の位置とすると、－Ｚ方向にレンズ一体化プリズム４を移動させた第２の位置では、光路中心５ｄがミラー面４ａで反射する位置が、第１の位置にレンズ一体化プリズム４が位置する場合より高くなる。
　ここでレンズ面４ｂの曲率半径が有限である場合、光路中心５ｅの高さが変わるとレンズ面４ｂの中心からずれて入射するため、光路中心５ｆの出射角が変化する。このように、光路中心５ａの方向にレンズ一体化プリズム４を動かすことで、光路中心５ｆの仰俯角を自在に調整できる。また基板１の水平面内で光路中心５ａに垂直な方向にレンズ一体化プリズム４を動かすことで、水平面内における光路中心５ｆの角度を調整できる。以上のように、角度の調整を行った後に、接合部材３を硬化させることにより、調整された角度を保つことができる。
　以上のように、本実施の形態の光部品は、レンズ一体化プリズム４をプリズム２上で水平に動かすことによって光部品から出射する光である出射ビームの光路中心５ｆの角度を自在に制御することができる。そして出射ビームがコリメート光であれば、ビーム角度を振ることはレンズで集光された像の位置を制御できることと等価であり、光路の位置制御に対応する。また非コリメート光であっても、光路中心の角度が変わることは実像および虚像の位置を制御できることに対応しており、十分有用である。このため、出射ビームがコリメート光であることは必要要件ではない。
　さらに非コリメート光をレンズでコリメート光に変換する場合、一般にレンズを光軸方向に動かすことは焦点距離の関係上できない。しかし、本実施の形態の光学部品では、プリズム２のミラー面２ａとレンズ一体化プリズム４のミラー面４ａとが平行である場合には、光路中心５ａ方向にレンズを動かしているにも関わらず、コリメート条件を満たすことができる。すなわち、光路方向にレンズ一体化プリズム４とプリズム２の水平相対位置に依らず、光路中心５ｄと、光路中心５ｅとの距離の和を固定できるため、出射ビームがコリメートな状態を実現することは容易である。
　以上に述べた制御はプリズム２上で水平方向にのみレンズ一体化プリズム４を動かすことによって実現できるため、接合部材３を厚くする必要が無い。このため、接合部材３が硬化した際の収縮を抑制でき、高い位置精度での実装が期待できる。
　なお、ここでは、本実施の形態の光部品を適用する装置として光通信装置における光モジュールを例に挙げたが、本実施の形態の光部品を適用する装置は、光通信装置における光モジュールに限らず、光学系を用いる様々な分野の装置に適用可能である。一例として、小型のカメラ、ライダ等のセンサ、レーザアレイを集束させる加工用レーザに適用してもよい。
　また、図１では、レンズ一体化プリズム４に凸レンズ面を形成する例を示したが、レンズ一体化プリズム４に凹レンズ面を形成してもよい。また、レンズ一体化プリズム４は一体成型されたものに限らず、レンズ中心とプリズム中心の相対高さが固定されているものであれば良く、レンズとプリズムを貼り合わせたもの、またはレンズとプリズムが共通の基板に固定されたもの等であってもよい。
実施の形態２．
　図５は、本発明の実施の形態２にかかる光部品の断面図を示す図である。本実施の形態は、実施の形態１の変形例である。図５に示すように、本実施の形態の光部品は、実施の形態１の光部品に、基板１に接して配置される台６と、台６に接して配置されるレンズ７とを追加している。図５に示すように、台６の下面は基板上面１ａに接し、台６の上面はレンズ７に接する。なお、本実施の形態では、レンズ一体化プリズム４のレンズを第１のレンズと呼ぶとき、レンズ７は第２のレンズである。レンズ７は、レンズ一体化プリズム４のレンズ面４ｂに対向するよう配置される。レンズ７は、レンズ面４ｂから出射される光を受光可能な位置に配置される。実施の形態１と同様の構成要素は実施の形態１と同一の符号を付して重複する説明を省略する。以下、実施の形態１と異なる点を説明する。
　実施の形態１の場合、レンズ面４ｂを出射した光がコリメート光でない場合は、レンズ一体化プリズム４を光軸方向すなわち光路中心５ａ方向に動かすことで出射後の光線の実像および虚像の形成位置が光軸方向にずれる。レンズ７を光軸方向に動かすことで、実像および虚像の形成位置を補正できる。なお、レンズ７の光軸は、基板上面１ａに平行であることが好ましい。また、本実施の形態によれば、レンズ面４ｂで集光された光線を再びコリメート光に戻すなど、光軸方向の光束形状の柔軟な調整が可能となる。
　なお、図５の構成例では、レンズ７は台６の上に配置されているが、台６は必須ではなく、台６をプリズム２と共通化させてもよく、レンズ７を直接基板１に配置してもよく、基板１に形成した段差を台６の替わりに用いてもよい。
実施の形態３．
　図６は、本発明の実施の形態３にかかる光部品の断面図である。本実施の形態は、実施の形態１の変形例である。図６に示すように、本実施の形態の光部品は、実施の形態１の光部品に、基板１に接して配置されるプリズム８とプリズム８に接して配置されるプリズム９とを追加している。図６に示すように、プリズム８の下面は基板上面１ａに接し、プリズム８の上面はプリズム９に接する。また、プリズム９は、レンズ面４ｂから出射される光を受光可能な位置に配置される。なお、本実施の形態では、プリズム２を第１のプリズムと呼ぶとき、プリズム８は第２のプリズム、プリズム９は第３のプリズムである。実施の形態１と同様の構成要素は実施の形態１と同一の符号を付して重複する説明を省略する。以下、実施の形態１と異なる点を説明する。
　プリズム８とプリズム９のミラー面は、それぞれ基板上面１ａに対して非平行である。プリズム８のミラー面とプリズム９のミラー面とは平行でなくてもよい。本実施の形態では、プリズム２およびレンズ一体化プリズム４によって上方に移動された光軸を下方に戻すことができる。光軸の高さを揃えることは光学系の基本であり、また出射窓の位置が規定されている光モジュールでは高さの調整は特に重要な要素である。プリズム８とプリズム９の水平方向すなわちＺＸ面内での光軸は一致していなくてもよい。例えば、プリズム９の光軸をプリズム８の光軸に対してＹ軸まわりに回転させることにより、本実施の形態の光部品からの出射ビームの水平向きを左右に振ることもできる。またプリズム８，９は必ずしも別々に配置する必要は無く、一体の平行プリズムとして基板１上に配置されてもよい。
実施の形態４．
　図７は、本発明の実施の形態４にかかる光部品の断面図である。本実施の形態は、実施の形態１の変形例である。図７に示すように、本実施の形態の光部品は、実施の形態１の光部品に、基板１に接して配置される段差１０と、段差１０に接して配置されるサブマウント１１と、サブマウント１１に接して配置される発光素子であるＬＤ１２と、基板１に接して配置されるレンズ１３とを追加している。図７に示すように、段差１０の下面は基板上面１ａに接し、段差１０の上面はサブマウント１１の下面に接し、サブマウント１１の上面はＬＤ１２に接する。また、レンズ１３は、ＬＤ１２から出射される光を受光可能な位置に配置され、プリズム２はレンズ１３から出射される光を受光可能な位置に配置される。なお、本実施の形態では、レンズ一体化プリズム４のレンズを第１のレンズと呼ぶとき、レンズ１３は第２のレンズである。レンズ１３は、プリズム２に対向するよう配置される。実施の形態１と同様の構成要素は実施の形態１と同一の符号を付して重複する説明を省略する。以下、実施の形態１と異なる点を説明する。
　実施の形態１では出射広がり角の広い光束が入射されると、プリズム２とレンズ一体化プリズム４の接合部以外を通る光は出射光路の調整ができず、所謂ケラレ損失となる。本実施の形態では、光源として出射広がり角の大きい光を生成するＬＤ１２を用いる場合であっても、ＬＤ１２から出力された光をレンズ１３により出射広がり角の狭い光束にすることにより、ケラレ損失を抑制できる。通常、ＬＤ１２、サブマウント１１、段差１０、プリズム２、レンズ一体化プリズム４には高さ公差が生じるが、高さ公差による光軸のずれは実施の形態１で述べたように、レンズ一体化プリズム４を光路中心５ａの方向に移動させることにより補正できる。また、ＬＤ１２から出力された光がレンズ１３の通過後は集光されるように各部材を配置することで、プリズム２およびレンズ一体化プリズム４でのケラレ損失を低減することができる。
　また本実施の形態では、レンズ一体化プリズム４透過後の光軸の高さに比べＬＤ１２の光軸の高さが低いため、光部品がパッケージとして実装された場合、ＬＤ１２がパッケージの底面に近く、ＬＤ１２の発熱をパッケージ外へと放熱させることが容易となる。
　本実施の形態では、光の入射元がＬＤ１２である例を説明したが、ＬＤ１２に限らず、光の入射元が合波器チップの導波路、導波路型受光素子、側面入射型受光素子、ファイバ等である場合にも上述したレンズ１３を用いた調整方法を適用できる。また、本実施の形態では、光の入射方向が基板１に水平な例を説明したが、光の入射方向が基板１に垂直であった場合でもミラーで反射させる等により基板１に平行な光路とすることにより、同様の調整が可能である。
　なお、段差１０は、ＬＤ１２およびサブマウント１１とレンズ１３の高さの差を補正するために用いているが、高さの差の補正が必要の無い場合には段差１０を備えなくてもよい。
　また、ＬＤおよびサブマウントは１つに限らず、ＬＤおよびサブマウントを並列に複数配置した構成としてもよい。図８は、ＬＤおよびサブマウントを複数備える本実施の形態の光部品の上面図である。図８に示すように、段差１０の上にサブマウント１１－１～１１－４を並列に配置し、各サブマウント１１－１～１１－４の上にＬＤ１２－１～１２－４を配置する。また、ＬＤ１２－１～１２－４にそれぞれ対応して、レンズ１３－１～１３－４を基板１上に配置し、レンズ一体化プリズム４－１～４－４をプリズム２上に配置する。このようにＬＤとサブマウントを並列に複数配置することは、集積光モジュールでは一般的に行われており、これにより各ＬＤへの高周波電気信号の入出力が容易になる。なお、高さ方向のばらつきを抑えるために、段差１０を共通化することが望ましい。サブマウント１１を共通化し、その上に各ＬＤをフリップ配置すること、またはＬＤ自体に複数の出射チャネルポートを集積できるとさらに好ましい。ＬＤが複数の出射チャネルポートを有することで、多芯ファイバへ結合させたり、合波器で集約したりすることができ、伝送容量を大きくすることができる。特に、複数の出射チャネルポートの相対高さと相対間隔を精密に合わせた状態でＬＤを配置できると、レンズアレイを用いることでまとめて実装することができ利便性が向上する。また、レンズ１３－１～１３－４はマイクロレンズアレイであってもよい。図８では、ＬＤおよびサブマウントを４つ備える例を示したが、ＬＤおよびサブマウントの数は４つに限定されない。
実施の形態５．
　図９は、本発明の実施の形態５にかかる光部品の断面図である。本実施の形態は、実施の形態４の変形例である。図９に示すように、本実施の形態の光部品は、実施の形態４の光部品に、光強度を測定する受光素子であるモニタＰＤ１４を追加している。モニタＰＤ１４の活性層面は基板１に平行である。なお、図９ではモニタＰＤ１４の固定に用いる構造物の図示を省略している。モニタＰＤ１４の固定方法はどのような方法を用いてもよいが、一例として、基板１に橋脚を立て、橋脚の上にモニタＰＤ１４を貼り付けたモニタＰＤ基板を乗せる方法を用いることができる。実施の形態４と同様の構成要素は実施の形態４と同一の符号を付して重複する説明を省略する。以下、実施の形態４と異なる点を説明する。
　本実施の形態では、レンズ一体化ミラー４のミラー面４ａの反射率をわずかに下げて、ミラー面４ａへ入射された光を一定比率透過させる。これにより、レンズ一体化ミラー４の上方にＬＤ１２から出力された光の一部が出射される。レンズ一体化ミラー４の上面に対向するよう配置されたモニタＰＤ１４が、レンズ一体化ミラー４の上方に出射された光を受光することでＬＤ１２の光強度をモニタリングすることができる。光モジュールでは、このようにＬＤ１２の光強度をモニタするモニタＰＤ１４が必要である。ＬＤ１２の後方すなわち－Ｚ方向にはドライバが配置される場合があり、その場合モニタＰＤを後方に配置することは困難である。モニタＰＤを前方すなわちＺ方向に配置する場合は一般にプリズムを付加して光路を一部分ける必要があるが、本実施の形態の光部品は既にレンズ一体化プリズム４を備えているため、新たにプリズムを付加することなく、モニタＰＤ１４の前方配置を容易に実現できる。
　またレンズ１３によるＬＤ１２の実像をモニタＰＤ１４上に結合させるように配置することができるため、レンズ１３を備えない場合に比べモニタＰＤ１４のサイズを縮小でき、迷光の抑制およびモニタＰＤのコスト削減を実現することができる。またモニタＰＤ１４でモニタリングした光強度を基準として、位置調整を行うことができる。例えば、モニタＰＤ１４でモニタリングした光強度が小さい場合には位置ずれが大きいと考えられるため、光強度が大きくなるようにレンズ一体化ミラー４を移動させることにより、位置調整を行うことができる。
実施の形態６．
　図１０は、本発明の実施の形態６にかかる光部品の断面図を示す図である。本実施の形態は、実施の形態４の変形例である。図１０に示すように、本実施の形態の光部品は、実施の形態４の光部品に、基板１に接する台１５と、台１５に接するレンズ１６および導波路１７とを追加している。また、本実施の形態では、製造時に、入射される光を観測する観測装置１８，１９を用いる。図１０に示すように、台１５の下面は基板上面１ａに接し、台１５の上面はレンズ１６および導波路１７に接する。また、レンズ１６は、レンズ面４ｂから出射される光を受光可能な位置に配置され、導波路１７はレンズ１６から出射される光を受光可能な位置に配置される。なお、本実施の形態では、レンズ一体化プリズム４のレンズを第１のレンズと呼び、レンズ１３を第２のレンズと呼ぶとき、レンズ１６は第３のレンズである。レンズ１６は、レンズ一体化プリズム４のレンズ面４ｂに対向するよう配置される。また、導波路１７はレンズ１６に対向するようレンズ１６の出射側に配置される。実施の形態４と同様の構成要素は実施の形態４と同一の符号を付して重複する説明を省略する。以下、実施の形態４と異なる点を説明する。
　本実施の形態では、ＬＤ１２から出射されレンズ面４ｂを透過した後の光がコリメート光である場合、レンズ１６がレンズ面４ｂから出射された光を集光して導波路１７へ入射させる。レンズ面４ｂを透過した後の光が非コリメート光である場合、レンズ１６を備えなくてもよい。観測装置１８，１９は、製造時のみ使用するため、光部品、光モジュールおよび光部品の製造方法の構成要素でなくてよい。
　ＬＤ１２と導波路１７の配置を固定した後、レンズ一体化プリズム４およびレンズ１６を水平方向に移動させることで光軸を調整することができる。ここで、レンズ一体化プリズム４のミラー面４ａの反射率をわずかに下げて、ミラー面４ａへ入射された光を一定比率透過させる。そして、観測装置１８，１９をレンズ一体化プリズム４の側面、上面方向に各々配置すると、ＬＤ１２からの出射光の光軸と導波路１７の出射端面の光軸とのずれを観測できる。具体的には、ＬＤ１２からの出射光をレンズ１６で導波路１７の端面へと集光させる。この集光された光は導波路１７の端面で散乱され、その光はレンズ一体化プリズム４を透過して観測装置１８で観測できる。ここで、導波路１７からも反対方向すなわち－Ｚ方向へと光を出射させると、この出射光はレンズ一体化プリズム４を透過して観測装置１８で観測できる。この結果、観測装置１８は、ＬＤ１２からの出射光と導波路１７の出射光との両方を観測することができ、両者の光軸の調整が可能である。観測装置１９を用いる場合は、導波路１７からの出射光がＬＤ１２端面で集光されて散乱された光と、ＬＤ１２からの出射光とを観測することができる。観測装置１８と観測装置１９はいずれか一方を用いてもよいし、両方を用いてもよい。
実施の形態７．
　次に、本発明の実施の形態７にかかる光部品について説明する。本実施の形態では、実施の形態１～実施の形態６で述べた光部品を金属または樹脂パッケージに封入する。これにより、気密性を確保することができる、衝撃を吸収することができる、持ち運びやすい、他の部品へ接続しやすいなどの効果が得られる。
　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１　基板、１ａ　基板上面、２，８，９　プリズム、２ａ，４ａ　ミラー面、２ｂ　プリズム上面、２ｃ，４ｄ　プリズム下面、３　接合部材、４，４－１～４－４　レンズ一体化プリズム、４ｂ　レンズ面、４ｃ　レンズ主面、５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆ　光路中心、６，１５　台、７，１３，１３－１～１３－４，１６　レンズ、１０　段差、１１，１１－１～１１－４　サブマウント、１２，１２－１～１２－４　ＬＤ、１４　モニタＰＤ、１７　導波路。

Claims (15)

  1. 　基板と、
    　前記基板の上面に接して配置されたプリズムと、
    　レンズとプリズムを一体化したレンズ一体化プリズムと、
    　光を透過させる接合部材と、
    　を備え、
    　前記プリズムと前記レンズ一体化プリズムは、前記接合部材を介して接合されており、
    　前記レンズ一体化プリズムの前記プリズム側の面である下面、前記プリズムの前記基板の上面と接する面である下面、および前記プリズムの上面が、前記基板の上面に対して平行であり、
    　前記レンズ一体化プリズムおよびプリズムのミラー面が、各々前記基板の上面に非平行かつ前記レンズ一体化プリズムのレンズの光軸に対して非平行であり、
    　前記プリズムへ入射する光の光路中心は前記基板の上面と平行であり、前記レンズ一体化プリズムのレンズの光軸が前記基板の上面と平行であることを特徴とする光部品。
  2. 　前記接合部材は、熱硬化性接合剤または紫外線硬化接合剤であることを特徴とする請求項１に記載の光部品。
  3. 　前記レンズ一体化プリズムのレンズは、凸レンズであることを特徴とする請求項１または２に記載の光部品。
  4. 　前記レンズ一体化プリズムのレンズは、凹レンズであることを特徴とする請求項１または２に記載の光部品。
  5. 　前記レンズ一体化プリズムのレンズである第１のレンズのレンズ面に対向するよう配置された第２のレンズ、
    　をさらに備え、
    　前記第２のレンズは、前記基板の上面に配置され、
    　前記第２のレンズの光軸は、前記基板の上面と平行であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の光部品。
  6. 　前記基板の上面に配置された台と、
    　前記レンズ一体化プリズムのレンズである第１のレンズのレンズ面に対向するよう配置された第２のレンズ、
    　をさらに備え、
    　前記第２のレンズは、前記台の上面に配置され、
    　前記第２のレンズの光軸は、前記基板の上面と平行であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の光部品。
  7. 　前記プリズムを第１のプリズムとし、
    　前記基板の上面に接して配置された第２のプリズムと、
    　前記第２のプリズムの上面に接して配置された第３のプリズムと、
    　をさらに備え、
    　前記第２のプリズムおよび前記第３のプリズムのミラー面が各々前記基板に対して非平行であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の光部品。
  8. 　前記レンズ一体化プリズムのレンズを第１のレンズとし、
    　発光素子と、
    　前記発光素子から出射される光を集光し前記プリズムへ入射させる第２のレンズと、
    　をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の光部品。
  9. 　前記レンズ一体化プリズム、前記第２のレンズおよび前記発光素子を各々複数備えることを特徴とする請求項８に記載の光部品。
  10. 　前記プリズムの上面に対向するよう配置された受光素子、
    　をさらに備え、
    　前記受光素子の活性層面は前記基板に平行であることを特徴とする請求項８に記載の光部品。
  11. 　前記第１のレンズのレンズ面に対向するよう配置された第３のレンズと、
    　前記第３のレンズより出射側に前記第３のレンズのレンズ面に対向するよう配置された導波路と、
    　をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の光部品。
  12. 　前記レンズ一体化プリズムのミラー面と前記プリズムのミラー面とが平行であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１つに記載の光部品。
  13. 　金属または樹脂パッケージに封入されたことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１つに記載の光部品。
  14. 　請求項１から１３のいずれか１つに記載の光部品を備えることを特徴とする光モジュール。
  15. 　光部品の製造方法であって、
    　基板の上面に接してプリズムを配置し、前記プリズムとレンズ一体化プリズムを接合するための接合部材を配置する第１のステップと、
    　前記接合部材が硬化する前に、前記レンズ一体化プリズムを前記接合部材に接して配置し前記レンズ一体化プリズムを前記光部品の入射光の光軸方向に移動させることにより前記光部品から出射される光の仰俯角を調整する第２のステップと、
    　前記第２のステップの後に前記接合部材を硬化させる第３のステップと
    　を含み、
    　前記接合部材は光を透過させる部材であり、
    　前記レンズ一体化プリズムの前記プリズム側の面である下面、前記プリズムの前記基板の上面と接する面である下面、および前記プリズムの上面が、前記基板の上面に対して平行であり、
    　前記レンズ一体化プリズムおよびプリズムのミラー面が、各々前記基板に非平行かつ前記レンズ一体化プリズムのレンズの光軸に対して非平行であり、
    　前記プリズムへ入射する光の光路中心は前記基板の上面と平行であり、前記レンズ一体化プリズムのレンズの光軸が前記基板の上面と平行であることを特徴とする光部品の製造方法。
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