JP2008015040A - 光導波路および光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】小型で、光結合効率の高い光導波路および光モジュールを提供する。
【解決手段】光モジュールは、発光素子１４、受光素子１５のほか、円形の複数の光ファイバからなるリボン光ファイバ７が光結合される平板状の光導波路１０を備えており、この光導波路１０は、発光素子１４及び受光素子１５からなる光素子の搭載面に対して縦長の断面形状を有する複数の発光導波路コア１１と、同様に、横長の断面形状を有する複数の受光導波路コア１２を内蔵している。光導波路１０の端部には、ミラー面１０ａが設けられており、発光導波路コア１１及び受光導波路コア１２と、発光素子１４及び受光素子１５との間で光の反射を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、光ファイバ等と発光素子や受光素子等の光素子とを導波路コアを介して光結合する光導波路および光モジュールに関する。

インターネットをはじめとする情報通信技術の普及及び発展にともない、大容量の高速伝送が可能な光ファイバ通信システムの構築が進んでいる。そして、光ファイバケーブルの多心化や高密度化にともない、多心コネクタによる接続の一括化が不可欠となっている。

このような多心コネクタとして、例えば、複数の光導波路コアを１次元または２次元状に配列した光モジュールが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

この光モジュールは、回路基板を有し、回路基板上に、複数の光導波路コアを１次元または２次元状に配列したシート状の光導波路と、発光素子または受光素子からなる複数の光電変換素子とを搭載し、光導波路の一方の端面に形成されたミラー面によって複数の光電変換素子と光結合させている。ミラー面によって光路を折り返しているので、薄型化することができる。
特開２００４−１９１５６４号公報

しかし、従来の光モジュールでは、光導波路の外装部材に対する位置ずれや熱変形や製造時のばらつきによる導波路コアの位置ずれなどの理由で、複数の導波路コアと複数の光ファイバを結合させる場合に光結合効率が低下するおそれがある。また、光電変換素子として発光素子を用いた場合、光導波路の熱膨張によってミラー面と発光素子との間に位置ずれが発生すると、光導波路コアを伝播しない光が発生し、光結合効率が低下するおそれがある。また、光電変換素子として受光素子を用いた場合、ミラー面で反射し受光素子に投影する像と受光素子との異形状に起因して光結合効率が低下するおそれがある。

従って、本発明の目的は、小型で、光結合効率の高い光導波路および光モジュールを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一態様は、以下の光導波路および光モジュールを提供する。

［１］一端に光ファイバが光結合され、他端に発光素子が光結合される光導波路において、互いに直交する方向の外径が異なる断面形状を有する発光導波路コアと、前記発光導波路コアの前記他端に設けられ、前記発光導波路コアの断面形状の外径が大なる方向に傾斜して前記発光素子に光結合されるミラー面とを備えたことを特徴とする光導波路。

上記構成の光導波路によれば、ミラー面が熱膨張によって発光導波路コアの長手方向にずれ、ミラー面と発光素子との間に位置ずれが生じても、発光素子から出射され、ミラー面で反射した光のほとんどが光導波路コアを伝播するので、位置ずれに起因する光結合効率（光損失）の低下を抑制することができる。ミラー面は、光導波路をダイシングして形成することができるが、表面に金属膜を形成してもよい。

[２]一端に光ファイバが光結合され、他端に受光素子が光結合される光導波路において、
互いに直交する方向の外径が異なる断面形状を有する受光導波路コアと、前記受光導波路コアの前記他端に設けられ、前記受光導波路コアの断面形状の外径が小なる方向に傾斜して前記受光素子に光結合されるミラー面とを備えたことを特徴とする光導波路。

上記構成の光導波路によれば、受光導波路コアを伝播し、ミラー面で反射した光は、概ね台形に歪んで受光素子に投影され、その投影像の受光導波路コアの長手方向の長さが短くなり、これにより受光素子からのはみ出し量が少なくなり、投影像と受光部との異形状に起因する光結合効率（光損失）の低下を抑制することができる。

[３]所定の方向に配列された複数の導波路コアを有し、前記複数の導波路コアの一端に複数の光ファイバが光結合され、前記複数の導波路コアの他端に発光素子および受光素子が光結合される平板状の光導波路において、前記導波路コアとして、互いに直交する方向の外径が異なる断面形状を有し、小なる外径が前記所定の方向に配置された発光導波路コアと、前記導波路コアとして、互いに直交する方向の外径が異なる断面形状を有し、大なる外径が前記所定の方向に配置された前記受光導波路コアと、前記所定の方向に垂直な方向に傾斜して、前記発光導波路コアと前記発光素子とを光結合させ、前記受光導波路コアと前記受光素子とを光結合させるミラー面とを備えたことを特徴とする光導波路。

上記構成の光導波路によれば、上記[１]と同様に、ミラー面と発光素子との間の位置ずれに起因する光結合効率の低下を抑制することができる。また、上記[２]と同様に、投影像と受光部との異形状に起因する光結合効率の低下を抑制することができる。従って、光結合効率の高い双方向の光導波路を構成することができる。

[４]前記発光導波路コアは、断面形状の外径が小なる方向に配列された複数の発光導波路コアであることを特徴とする前記[１]に記載の光導波路。複数の発光導波路を用いると、ミラー面と発光素子との位置ずれが起き易いが、上記の構成により光結合効率の低下の大きな抑制効果が得られる。

[５]前記受光導波路コアは、断面形状の外径が大なる方向に配列された複数の受光導波路コアであることを特徴とする前記[２]に記載の光導波路。複数の受光導波路を用いると、複数の受光素子からの投影像のはみ出し量の総量が多くなるが、上記の構成により光結合効率の低下の大きな抑制効果が得られる。

[６]前記発光導波路コアは、前記所定の方向に配列された複数の発光導波路コアであり、
前記受光導波路コアは、前記所定の方向に配列された複数の受光導波路コアであることを特徴とする前記[３]に記載の光導波路。上記の構成により光損失及び光結合効率の低下の大きな抑制効果が得られる。

[７]前記発光素子は、前記複数の発光導波路コアに対応して配置された複数の発光部を備え、前記受光素子は、前記複数の受光導波路コアに対応して配置された複数の受光部を備えたことを特徴とする前記[３]に記載の光導波路。

[８]前記発光導波路コアまたは前記受光導波路コアは、長方形の断面形状を有することを特徴とする前記[１]、[２]または[３]に記載の光導波路。コアの断面形状は、長方形に限られず、互いに直交する方向の外径が異なるなら、台形や長円形等でもよい。

[９]前記発光導波路コアまたは前記受光導波路コアは、前記長方形の断面形状の長辺と短辺の長さの差が５μｍ以上であることを特徴とする前記[８]に記載の光導波路。この構成によれば、長辺と短辺の長さの差が５μｍ以上のときに、光素子に対する光結合効率及び光損失の低下を抑制する効果が大きくなる。

[１０]前記発光導波路コアまたは前記受光導波路コアは、入射端と出射端が同一断面形状であることを特徴とする前記[１]、[２]または[３]に記載の光導波路。この構成によれば、モード変換損失が生じないので、高光効率を得ることができる。

[１１]前記発光導波路コアおよび前記受光導波路コアは、前記所定の方向に垂直な方向の外径が同じであることを特徴とする前記[３]に記載の光導波路。この構成によれば、同一のフォトリソマスクから容易に製造することができる。

[１２]高分子材料から形成されたことを特徴とする前記[１]、[２]または[３]に記載の光導波路。この構成によれば、熱膨張による変形を抑制することができる。

[１３]前記受光導波路コアは、長方形の断面形状を有し、長辺の長さが前記光ファイバのコアの直径より大きく、短辺の長さが前記光ファイバのコアの直径より小さいことを特徴とする前記[２]または[３]に記載の光導波路。

[１４]一端に光ファイバが光結合される光導波路と、前記光導波路の他端に光結合される発光素子とを有する光モジュールにおいて、前記光導波路は、互いに直交する方向の外径が異なる断面形状を有する発光導波路コアと、前記光導波路の前記他端に設けられ、前記発光導波路コアの断面形状の外径が大なる方向に傾斜して前記発光素子に光結合されるミラー面とを備えたことを特徴とする光モジュール。

上記構成の光モジュールによれば、ミラー面が熱膨張によって発光導波路コアの長手方向にずれ、ミラー面と発光素子との間に位置ずれが生じても、発光素子から出射され、ミラー面で反射した光のほとんどが光導波路コアを伝播するので、位置ずれに起因する光結合効率（光損失）の低下を抑制することができる。

[１５]一端に光ファイバが光結合される光導波路と、前記光導波路の他端に光結合される受光素子とを有する光モジュールにおいて、前記光導波路は、互いに直交する方向の外径が異なる断面形状を有する受光導波路コアと、前記光導波路の前記他端に設けられ、前記受光導波路コアの断面形状の外径が小なる方向に傾斜して前記受光素子に光結合されるミラー面とを備えたことを特徴とする光モジュール。

上記構成の光モジュールによれば、受光導波路コアを伝播し、ミラー面で反射した光は、概ね台形に歪んで受光素子に投影され、その投影像の受光導波路コアの長手方向の長さが短くなり、これにより受光素子からのはみ出し量が少なくなり、投影像と受光部との異形状に起因する光結合効率（光損失）の低下を抑制することができる。

[１６]一端に複数の光ファイバが光結合され、所定の方向に配列された複数の導波路コアを有する平板状の光導波路と、前記光導波路の他端に光結合される発光素子および受光素子とを有する光モジュールにおいて、前記光導波路は、前記導波路コアとして、互いに直交する方向の外径が異なる断面形状を有し、小なる外径が前記所定の方向に配置された発光導波路コアと、前記導波路コアとして、互いに直交する方向の外径が異なる断面形状を有し、大なる外径が前記所定の方向に配置された前記受光導波路コアと、前記所定の方向に垂直な方向に傾斜して、前記発光導波路コアと前記発光素子とを光結合させ、前記受光導波路コアと前記受光素子とを光結合させるミラー面とを備えたことを特徴とする光モジュール。

上記構成の光モジュールによれば、上記[１４]と同様に、ミラー面と発光素子との間の位置ずれに起因する光結合効率の低下を抑制することができる。また、上記[１５]と同様に、投影像と受光部との異形状に起因する光結合効率の低下を抑制することができる。従って、光結合効率の高い双方向の光モジュールを構成することができる。

[１７]前記光導波路は、多芯光ファイバ用フェルールとして用いられているＭＴ（Mechanically Transferable）フェルールを光導波路用に拡張した外装部材（以下、ＭＴ形フェルール）に保持され、前記ＭＴ形フェルールは、前記光ファイバとの位置合わせを行うためのガイドピンを備えることを特徴とする前記[１４]、[１５]または[１６]に記載の光モジュール。この構成によれば、ＭＴ形フェルールと光ファイバとの位置合わせが正確に行えるようになる。

本発明によれば、小型で、光結合効率の高い光導波路および光モジュールを得ることができる。

［第１の実施の形態］
（光モジュールの構成）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光モジュールの構成を示す。この光モジュール１００は、光導波路及び光素子を備える光サブアセンブリ１と、光サブアセンブリ１に光学的に結合されると共に外部からの光ファイバが接続される光コネクタ２と、図示しない電子部品が搭載されると共に光サブアセンブリ１の下側に配設された回路基板３と、回路基板３の下側に配設されて他の基板等に電気的に接続するためのフラットケーブル等が接続される電気コネクタ４と、上記各部材を収納する筐体５と、筐体５に被せられる蓋６と備えている。

（光サブアセンブリの構成）
図２は、光サブアセンブリの構成を示す。同図中、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

光サブアセンブリ１は、各複数からなる発光導波路コア１１及び受光導波路コア１２を有する板状の光導波路１０と、光導波路１０を内蔵すると共にその両側に一対のガイドホール１３ａが設けられたＭＴ形フェルール１３と、レーザダイオード（ＬＤ）等からなり、光導波路１０の端部に配設され発光素子１４と、フォトダイオード（ＰＤ）等からなり、発光素子１４に隣接配置された受光素子１５と、光素子である発光素子１４及び受光素子１５が搭載されたホルダ１６と、ホルダ１６に隣接して配設された基板１７と、基板１７に実装されて発光素子１４を変調して発光させる駆動回路１８と、受光素子１５で光電変換された電気信号を増幅する増幅回路１９と、上記各部材、各光素子及び各回路を収納すると共に蓋２０ａを付属する筐体２０とを備えて構成されている。

（光導波路及びＭＴ形フェルールの構成）
図３は、光導波路及びＭＴ形フェルールの詳細を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は光導波路の正面図である。光導波路１０は、上記発光導波路コア１１及び上記受光導波路コア１２が、クラッド１０ｂの中心部の同一平面上に所定間隔に設けられている。光導波路１０の一端には、図１の光コネクタ２に挿入されたリボン光ファイバ７の端部が光結合されている。

リボン光ファイバ７は、例えば、コアの断面形状が円形のマルチモード光ファイバ７ａの複数本をリボン状にして構成されている。

光導波路１０は、他端にミラー面１０ａが設けられている。ミラー面１０ａは、アルミ蒸着等により鏡面が形成され、発光素子１４の発光部１４ａからの光を発光導波路コア１１へ導くと共に、受光導波路コア１２からの光を受光素子１５の受光部１５ａへ導くことができる角度、例えば、４５°に設定されている。なお、ミラー面１０ａの角度は４５°に限定されない。

更に、発光導波路コア１１の端面１１ａは、図３（ｂ）に示すように、光導波路１０の水平面に対して、換言すれば、光素子の搭載面に対して縦長の長方形（ｈ１＞ｗ１）の断面形状を有し、受光導波路コア１２の端面１２ａは横長の長方形（ｈ２＜ｗ２）の断面形状を有している。発光導波路コア１１及び受光導波路コア１２の断面形状は、全長にわたって同一である。また、発光導波路コア１１と受光導波路コア１２の高さは等しく構成されている（ｈ１＝ｈ２）。このように、発光導波路コア１１と受光導波路コア１２の断面形状を、縦長と横長の長方形の組み合せにしたことにより、本発明の実施の形態では、後記するような効果が得られている。

ＭＴ形フェルール１３は、樹脂成型等によって板状に作られており、後部には、発光素子１４及び受光素子１５を配置するための凹部１３ｂが設けられている。また、ＭＴ形フェルール１３は、図示しない一対のガイドピンが一対のガイドホール１３ａに挿入され、上記ガイドピン及び図示しないクランプ部材によってリボン光ファイバ７を保持するコネクタ（図示せず）を固定する。

発光素子１４は、光導波路１０のミラー面１０ａの下方に一列に配設された複数の発光部１４ａを備える。また、受光素子１５は、ミラー面１０ａの下方に一列に配設された複数の受光部１５ａを備える。複数の発光部１４ａは、それぞれが独立に駆動され、複数の受光部１５ａは、それぞれが独立に受光する。

（光導波路の製造方法）
次に、光導波路の製造方法について説明する。図４（ａ）〜（ｇ）は、光導波路の製造工程図である。

まず、図４の（ａ）に示すように、発光導波路コア１１及び受光導波路コア１２に対応する凸部１０２が形成された原盤１０１を、例えば、フォトリソグラフィー法を用いて作製する。

次に、図４の（ｂ）に示すように、原盤１０１の凸部１０２が形成された面に、例えば、５００〜７０００ｍＰａ・ｓ程度の粘度で、紫外領域や可視領域において光透過性を有する硬化性樹脂、例えば、分子中にメチルシロキサン基、エチルシロキサン基、フェニルシロキサン基を含む硬化性オルガノポリシロキサンの層を塗布等により設け、その後、硬化させて硬化層１０３を構成する。

次に、図４の（ｃ）に示すように、硬化層１０３を原盤１０１から剥離し、凸部１０２に対応する凹部１０４を有した鋳型１０５を作製する。

次に、図４の（ｄ）に示すように、鋳型１０５に、この鋳型１０５との密着性に優れる樹脂、例えば、脂環式アクリル樹脂フィルム、脂環式オレフィン樹脂フィルム、三酢酸セルロースフィルム、フッ素樹脂フィルム等からなるクラッド用フィルム基材１０６を密着させる。

次に、図４の（ｅ）に示すように、鋳型１０５の凹部１０４に、例えば、紫外線硬化性又は熱硬化性のモノマー、オリゴマー若しくはモノマーとオリゴマーの混合物、エポキシ系、ポリイミド系、アクリル系の紫外線硬化性樹脂等からなる硬化性樹脂１０７を充填する。

次に、図４の（ｆ）に示すように、凹部１０４内の硬化性樹脂１０７を硬化させて発光導波路コア１１及び受光導波路コア１２とした後、鋳型１０５を剥離する。これにより、クラッド用フィルム基材１０６上に発光導波路コア１１及び受光導波路コア１２が残される。

次に、図４の（ｇ）に示すように、クラッド用フィルム基材１０６、発光導波路コア１１及び受光導波路コア１２を覆うようにクラッド層１０８を設ける。クラッド層１０８として、例えば、フィルム、クラッド用硬化性樹脂を塗布して硬化させた層、高分子材料の溶剤溶液を塗布し乾燥してなる高分子膜等が挙げられる。最後に、光導波路１０の発光導波路コア１１及び受光導波路コア１２が露出する片面をダイサーによって垂直に切断し、更に、対向する他方の面をダイサーによって所定の角度に切削してミラー面１０ａを形成する。更に光導波路コアに平行にダイサーで切り出すことにより、クラッド用フィルム基材１０６及びクラッド層１０８をクラッド１０ｂとした光導波路１０が完成する。

（光モジュールの組み立て）
次に、光モジュール１００の組み立てについて説明する。まず、図２に示すように、光導波路１０を内蔵したＭＴ形フェルール１３を用意する。次に、駆動回路１８及び増幅回路１９が実装された基板１７を筐体２０内に設置する。また、筐体２０内にホルダ１６を設置し、ホルダ１６に発光素子１４及び受光素子１５を搭載する。なお、発光素子１４及び受光素子１５は、予めホルダ１６に実装されていてもよい。次に、ＭＴ形フェルール１３を筐体２０の所定位置に設置し、光導波路１０と、発光素子１４及び受光素子１５との位置合わせを行う。これにより、光サブアセンブリ１が完成する。

次に、図１に示すように、光コネクタ２、回路基板３及び電気コネクタ４が実装済の筐体５内に光サブアセンブリ１を搬入し、光コネクタ２に光導波路１０の端面１１ａ，１２ｂを位置合わせし、更に、ミラー面１０ａを発光素子１４の発光部１４ａ及び受光素子１５の受光部１５ａに位置合わせをした後、回路基板３上に固定する。最後に、蓋６を筐体５に取り付けることにより、光モジュール１００が完成する。

（光ファイバと光導波路の光結合）
光導波路コアは前述のような製造方法で形成されるが、この工程中の熱変形やプロセスばらつきにより光導波路コア間の距離に一定のばらつきが生じる。また、光導波路の外形は前述のようにダイサーなどにより形成されるため、ダイシング時のばらつきにより光導波路端面から光導波路コアまでの距離が一定のばらつきを持つ。また、形成された光導波路は周囲環境に応じた熱膨張などにより光導波路コアの位置にずれが生じる。これらの位置ずれが光導波路コアの配列方向（図３（ｂ）のＸ方向）において大きくなるが、図３（ｂ）に示すように、発光導波路コアの端面は縦長の長方形（ｈ１＞ｗ１）の断面形状を有し、受光導波路コア１２の端面１２ａは横長の長方形（ｈ２＜ｗ２）の断面形状を有しているので、Ｘ方向の位置ずれが生じても光ファイバとの光結合の低下を生じにくい。

（受光動作）
図５は、光導波路から受光素子に光を入射したときの光経路を示す。同図中、（ａ）は本実施の形態における受光導波路コアの場合であり、（ｂ）は受光導波路コアの断面形状が正方形を成した比較例の場合である。

図５の（ａ）に示すように、横長の長方形の断面形状を有する受光導波路コア１２からの光は、ミラー面１０ａで反射した後、受光素子１５の受光部１５ａに投影像１５ｂを投影する。ミラー面１０ａによる反射光は、概ね台形に歪むため、光結合効率が悪化し易いが、投影像１５ｂの短辺方向のはみ出し量が少ないため、光結合効率の悪化を抑制することができる。

一方、図５の（ｂ）に示すように、断面形状が正方形である受光導波路コア１２’の場合、受光部１５ａのサイズが（ａ）の場合と同じ受光素子１５に対する投影像１５ｂは、受光部１５ａの全体をカバーする様になるため、受光部１５ａから漏れ出る光量が多くなり、光結合効率が悪化する。このため、図５の（ａ）の構成に比べ、受光効率が低下する。なお、光導波路コアの断面形状を図５（ａ）の受光導波路コア１２の短辺を一辺とする正方形とすれば、光導波路と受光素子との光結合効率を受光効率を更に改善することは可能であるが、その場合には、前述の光ファイバと光導波路との光結合効率が悪化してしまう。

（発光動作）
図６は、発光素子から光導波路へ光を照射したときの光経路を示す。同図中、（ａ）は本実施の形態における発光導波路コアの場合であり、（ｂ）は発光導波路コアの断面形状が正方形を成した比較例の場合である。

図６の（ａ）に示すように、縦長の長方形の断面形状を有する発光素子１４からの光は、ミラー面１０ａで反射した後、発光導波路コア１１に入射する。仮に、発光素子１４の発熱によって光導波路１０が発光導波路コア１１の長さ方向に熱膨張して発光素子１４と発光導波路コア１１との間に位置ずれが生じたとしても、発光導波路コア１１が縦長であるため、発光素子１４と発光導波路コア１１との間の光結合効率の低下は抑制される。

一方、図６の（ｂ）に示すように、断面形状が正方形である発光導波路コア１１’の場合、（ａ）の場合と同様にして、発光素子１４からの光は、ミラー面１０ａで反射した後、発光導波路コア１１’に入射する。このとき、発光導波路コア１１’の断面形状が正方形であるため、光導波路１０と発光素子１４との間に位置ずれが生じていた場合、発光素子１４からの光の一部が発光導波路コア１１’の上部から漏れ出るため、発光素子１４から発光導波路コア１１’に入射する光量が図６の（ａ）の場合に比べて減少する。つまり、光結合効率が低下する。なお、ミラー面の位置ずれによる光結合効率の低下は、受光素子側でも起こりうるが、図５において同様にミラー面位置をずらしてみればわかるように、本発明の方が位置ずれが生じても光結合効率が低下しにくい。

（第１の実施の形態の効果）
第１の実施の形態によれば、下記の効果を奏する。
（イ）発光導波路コア１１の断面形状を、光素子の搭載面に対して縦長にしたため、発光導波路コア１１と光ファイバ７ａの間に位置ずれが生じていても、また、発光導波路コア１１と発光素子１４の間に位置ずれが生じていても、光損失の低下を抑制することができる。
（ロ）受光導波路コア１２の断面形状を、光素子の搭載面に対して横長にしたため、受光導波路コア１２と光ファイバ７ａの間に位置ずれが生じていても、また、受光部１５ａとの光結合効率を向上させることができる。
（ハ）発光導波路コア１１及び受光導波路コア１２は、高さが同じであるため、同一のフォトリソマスクから容易に製造することができる。
（ニ）発光導波路コア１１及び受光導波路コア１２の断面形状は、全長にわたって一定に保たれているため、断面形状が変化することに伴うモード変換損失の発生を抑制することができる。
（ホ）ミラー面１０ａにより折り返して発光素子１４および受光素子１５と光学的に結合しているので、薄型の光モジュールを実現することができる。

［第２の実施の形態］
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る光モジュールの光導波路及びＭＴ形フェルールの構成を示す。同図中、（ａ）は発光側アセンブリを示し、（ｂ）は受光側アセンブリを示す。本実施の形態は、第１の実施の形態において、発光側アセンブリ８と受光側アセンブリ９に分離独立させ、これらと駆動回路１８及び増幅回路１９を組み合わせ、発光用と受光用の光サブアセンブリ１を構成するようにしたものであり、その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。

発光側アセンブリ８における光導波路１０は、図７の（ａ）に示すように、縦長の長方形の断面形状を成した複数（ここでは８つ）の発光導波路コア１１のみからなり、発光素子１４は、上記コア数に合わせた個数の発光部１４ａを有している。

同様に、受光側アセンブリ９における光導波路１０は、図７の（ｂ）に示すように、横長の長方形の断面形状を成した複数（ここでは８つ）の受光導波路コア１２のみからなり、受光素子１５は、上記コア数に合わせた個数の受光部１５ａを有している。

（受光側アセンブリを用いた光サブアセンブリの構成）
図８は、受光側アセンブリを用いて構成した受光用の光サブアセンブリの構成を示す。この受光用の光サブアセンブリ１は、第１の実施の形態の図２において、光導波路１０を受光導波路コア１２のみからなる構成とし、ホルダ１６に８つの受光部１５ａを有する受光素子１５を配設したものである。

また、発光側アセンブリ８を用いた発光用の光サブアセンブリ１は、図８において、光導波路１０を発光導波路コア１１のみからなる構成とし、ホルダ１６に８つの発光部１４ａを有する発光素子１４を配設し、更に、増幅回路１９に代えて駆動回路１８を基板１７に実装することにより、構成することができる。なお、発光導波路コア１１と受光導波路コア１２の高さを同一にしておけば、発光側と受光側で同一のＭＴ形フェルールを利用できる。

第２の実施の形態によれば、用途等に応じて受光用または発光用に特化した光モジュール１００を構成することができる。

図９は、発光及び受光導波路コアの断面形状と光結合効率（Ｆｒｅｓｎｅｌ損を除いたオーバーラップ損失）の関係を示し、（ａ）は本実施例における光結合効率特性を示し、（ｂ）は比較例の光結合効率特性を示す。同図中、ＴＸは発光導波路コア、ＲＸは受光導波路コアを示している。また、リボン光ファイバ７を光ファイバと表記している。

本実施の形態に係る図９の（ａ）の特性は、直径５０μｍのマルチモード光ファイバに光モジュール１００を光結合した場合であり、光導波路１０は、発光導波路コア１１が幅３０μｍ、高さ４５μｍ、そして、受光導波路コア１２が、幅６０μｍ、高さ４５μｍの仕様になっている。

図９の（ａ）から明らかなように、本発明の実施例によれば、光ファイバと光導波路コアの位置が、位置ずれが問題となる面内方向（Ｘ方向）に対して、例えば、１０μｍずれても、０．６ｄＢ以下の光損失で済むことが分かる。

一方、図９の（ｂ）に示す比較例は、発光導波路コア１１及び受光導波路コア１２が、共に４５μｍ角の正方形の仕様による光導波路１０の場合である。この比較例は、光結合の観点では、最も効率的であるが、１０μｍずれただけで、１.３ｄＢ以上の損失を発生することが分かる。

図１０は、光ファイバと光導波路コアの位置がＸ方向に１０μｍずれたときの光結合効率を、長方形断面の長辺と短辺の長さの差に対してプロットした図である。図から明らかなように、正方形（差＝０）に対して長方形（差＞０）の方が光結合効率の低下が少なく、差が５μｍ以上あれば０．３ｄＢ以上の改善効果のあることが分かる。

次に、光導波路底面から光導波路コア下端までの距離ｈ０（図３（ｂ））が５０μｍで、受光素子の直径が８０μｍのとき、ミラー面で反射されて光導波路を出た光が受光素子に入射する際の光損失（オーバーラップ損失）は、約０.６ｄＢであった（図５（ａ）に相当）。これに対して光導波路コアの断面が６０μｍ角の正方形の場合（図５（ｂ）に相当）には、同様の光損失が約１．０ｄＢであり、本実施の形態の構造とすることによって受光素子に対する光結合効率の低下を抑制できることが分かる。

以上の結果から、発光導波路コア１１及び受光導波路コア１２は、光導波路１０の切削精度、及びＭＴ形フェルール１３の機械精度を考慮すると、長方形断面の長辺と短辺の長さの差を５μｍ以上にすれば、光結合効率の低下を抑制する効果が高められることが分かる。

［他の実施の形態］
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、その要旨を変更しない範囲内で種々な変形が可能である。例えば、各実施の形態間の構成要素の組合せは任意に行うことができる。

本発明の第１の実施の形態に係る光モジュールの構成を示す断面図である。 光サブアセンブリの構成を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）Ａ−Ａ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 光導波路及びＭＴ形フェルールの詳細を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は光導波路の正面図である。 光導波路の製造方法を示し、（ａ）〜（ｇ）は製造工程図である。 光導波路から受光素子に光を入射したときの光経路を示し、（ａ）は本実施の形態における受光導波路コアの経路図、（ｂ）は受光導波路コアの断面形状が正方形を成した比較例の経路図である。 発光素子から光導波路へ光を照射したときの光経路を示し、（ａ）は本実施の形態における発光導波路コアの経路図、（ｂ）は発光導波路コアの断面形状が正方形を成した比較例の経路図である。 本発明の第２の実施の形態に係る光モジュールの光導波路及びＭＴ形フェルールの構成を示し、（ａ）は発光側のアセンブリを示す斜視図、（ｂ）は受光側のアセンブリを示す斜視図である。 受光側アセンブリを用いて構成した受光用の光サブアセンブリの構成を示す断面図である。 発光及び受光導波路コアの断面形状と光結合効率の関係を示し、（ａ）は本実施の形態における特性図、（ｂ）は比較例の特性図である。 光ファイバと光導波路コアの位置がＸ方向に１０μｍずれたときの光結合効率を、長方形断面の長辺と短辺の長さの差に対してプロットした図である。

符号の説明

１ 光サブアセンブリ
２ 光コネクタ
３ 回路基板
４ 電気コネクタ
５ 筐体
６ 蓋
７ リボン光ファイバ
７ａ 光ファイバ
８ 発光側アセンブリ
９ 受光側アセンブリ
１０ 光導波路
１０ａ ミラー面
１０ｂ クラッド
１１，１１’ 発光導波路コア
１１ａ，１２ｂ 端面
１２，１２’ 受光導波路コア
１３ ＭＴ形フェルール
１３ａ ガイドホール
１３ｂ 凹部
１４ 発光素子
１４ａ 発光部
１５ 受光素子
１５ａ 受光部
１５ｂ 投影像
１６ ホルダ
１７ 基板
１８ 駆動回路
１９ 増幅回路
２０ 筐体
２０ａ 蓋
１００ 光モジュール
１０１ 原盤
１０２ 凸部
１０３ 硬化層
１０４ 凹部
１０５ 鋳型
１０６ クラッド用フィルム基材
１０７ 硬化性樹脂
１０８ クラッド層

Claims (17)

1. 一端に光ファイバが光結合され、他端に発光素子が光結合される光導波路において、
   互いに直交する方向の外径が異なる断面形状を有する発光導波路コアと、
   前記発光導波路コアの前記他端に設けられ、前記発光導波路コアの断面形状の外径が大なる方向に傾斜して前記発光素子に光結合されるミラー面とを備えたことを特徴とする光導波路。
2. 一端に光ファイバが光結合され、他端に受光素子が光結合される光導波路において、
   互いに直交する方向の外径が異なる断面形状を有する受光導波路コアと、
   前記受光導波路コアの前記他端に設けられ、前記受光導波路コアの断面形状の外径が小なる方向に傾斜して前記受光素子に光結合されるミラー面とを備えたことを特徴とする光導波路。
3. 所定の方向に配列された複数の導波路コアを有し、前記複数の導波路コアの一端に複数の光ファイバが光結合され、前記複数の導波路コアの他端に発光素子および受光素子が光結合される平板状の光導波路において、
   前記導波路コアとして、互いに直交する方向の外径が異なる断面形状を有し、小なる外径が前記所定の方向に配置された発光導波路コアと、
   前記導波路コアとして、互いに直交する方向の外径が異なる断面形状を有し、大なる外径が前記所定の方向に配置された前記受光導波路コアと、
   前記所定の方向に垂直な方向に傾斜して、前記発光導波路コアと前記発光素子とを光結合させ、前記受光導波路コアと前記受光素子とを光結合させるミラー面とを備えたことを特徴とする光導波路。
4. 前記発光導波路コアは、断面形状の外径が小なる方向に配列された複数の発光導波路コアであることを特徴とする請求項１に記載の光導波路。
5. 前記受光導波路コアは、断面形状の外径が大なる方向に配列された複数の受光導波路コアであることを特徴とする請求項２に記載の光導波路。
6. 前記発光導波路コアは、前記所定の方向に配列された複数の発光導波路コアであり、
   前記受光導波路コアは、前記所定の方向に配列された複数の受光導波路コアであることを特徴とする請求項３に記載の光導波路。
7. 前記発光素子は、前記複数の発光導波路コアに対応して配置された複数の発光部を備え、
   前記受光素子は、前記複数の受光導波路コアに対応して配置された複数の受光部を備えたことを特徴とする請求項３に記載の光導波路。
8. 前記発光導波路コアまたは前記受光導波路コアは、長方形の断面形状を有することを特徴とする請求項１、２または３に記載の光導波路。
9. 前記発光導波路コアまたは前記受光導波路コアは、前記長方形の断面形状の長辺と短辺の長さの差が５μｍ以上であることを特徴とする請求項８に記載の光導波路。
10. 前記発光導波路コアまたは前記受光導波路コアは、入射端と出射端が同一断面形状であることを特徴とする請求項１、２または３に記載の光導波路。
11. 前記発光導波路コアおよび前記受光導波路コアは、前記所定の方向に垂直な方向の外径が同じであることを特徴とする請求項３に記載の光導波路。
12. 高分子材料から形成されたことを特徴とする請求項１、２または３に記載の光導波路。
13. 前記受光導波路コアは、長方形の断面形状を有し、長辺の長さが前記光ファイバのコアの直径より大きく、短辺の長さが前記光ファイバのコアの直径より小さいことを特徴とする請求項２または３に記載の光導波路。
14. 一端に光ファイバが光結合される光導波路と、前記光導波路の他端に光結合される発光素子とを有する光モジュールにおいて、
    前記光導波路は、互いに直交する方向の外径が異なる断面形状を有する発光導波路コアと、前記光導波路の前記他端に設けられ、前記発光導波路コアの断面形状の外径が大なる方向に傾斜して前記発光素子に光結合されるミラー面とを備えたことを特徴とする光モジュール。
15. 一端に光ファイバが光結合される光導波路と、前記光導波路の他端に光結合される受光素子とを有する光モジュールにおいて、
    前記光導波路は、互いに直交する方向の外径が異なる断面形状を有する受光導波路コアと、前記光導波路の前記他端に設けられ、前記受光導波路コアの断面形状の外径が小なる方向に傾斜して前記受光素子に光結合されるミラー面とを備えたことを特徴とする光モジュール。
16. 一端に複数の光ファイバが光結合され、所定の方向に配列された複数の導波路コアを有する平板状の光導波路と、前記光導波路の他端に光結合される発光素子および受光素子とを有する光モジュールにおいて、
    前記光導波路は、前記導波路コアとして、互いに直交する方向の外径が異なる断面形状を有し、小なる外径が前記所定の方向に配置された発光導波路コアと、前記導波路コアとして、互いに直交する方向の外径が異なる断面形状を有し、大なる外径が前記所定の方向に配置された前記受光導波路コアと、前記所定の方向に垂直な方向に傾斜して、前記発光導波路コアと前記発光素子とを光結合させ、前記受光導波路コアと前記受光素子とを光結合させるミラー面とを備えたことを特徴とする光モジュール。
17. 前記光導波路は、ＭＴ（Mechanically Transferable）形フェルールに保持され、前記ＭＴ形フェルールは、前記光ファイバとの位置合わせを行うためのガイドピンを備えることを特徴とする請求項１４、１５または１６に記載の光モジュール。

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