JP2008020720A - 光導波路及び並列光送受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な部品構成で分波性能を向上することができる光導波路と、簡単な部品構成と簡易な実装形態により面型発光素子及び光導波路に対応可能とし、更には小型化と薄型化とを達成することが可能であり、それと同時に、高い伝送容量と低コスト化を両立した１波長による並列光送受信装置を提供する。
【解決手段】光導波路１０は、光をマルチモードで伝播可能な複数本の光導波路コア１２を有している。光導波路１０は、光伝播方向の一端部に４５度傾斜面１５を有するとともに、光伝播方向の中間部に所定の角度で光導波路コア１２を分断して配されたビームスプリッタ１４を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、光導波路及び並列光送受信装置に係わり、特に、光インターコネクションに好適に用いることができるとともに、小型化と低コスト化を可能としたマルチモード光導波路及び並列光送受信装置に関する。

従来、装置間や装置内における光インターコネクションの要素技術の一つとして、例えば比較的近距離の信号伝送をマルチモード・リボン光ファイバと並列送信／受信装置とによって構成する並列光リンクがある。

この種の並列光リンクは、送信装置から受信装置への一対一の伝送を複数並列化することで大容量光通信を実現する手段であり、一般的に、上りと下りのそれぞれの信号伝送に異なるファイバを使用する単方向伝送である。もし、この並列光リンクに１芯双方向の伝送技術を組み合わせて、それぞれのファイバで双方向伝送を行う並列光送受信モジュールを実現することができるならば、信号伝送の更なる大容量化が期待できる。

しかしながら、１芯双方向通信に使用される従来の光送受信モジュールの構造においては、通常、Ｙ分岐光導波路の分岐部に誘電体多層膜からなる波長選択フィルタが配置されており、フォトダイオードとレーザダイオードは、光学フィルタを介して対向して配置されるようになっている。そのため、フォトダイオードとレーザダイオードを接近させて配置した場合は、漏れ光によりクロストークが顕著となる。その結果、モジュールの小型化を図ることが困難となり、１芯双方向リンクを並列化するのには解決すべき課題が多い。

こうした不具合を解消するものとして、例えば通信分野で使用されるパラレル光送受信モジュールが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に記載されたパラレル光送受信モジュールは、基板上に光伝送路の間隔が増大する複数本の光伝送路を設けている。その光伝送路始端の狭隔部には、光コネクタが対向して設けられている。光伝送路の途中には、波長選択フィルタが設けられており、その波長選択フィルタの上方に受光素子が実装されている。一方、光伝送路のピッチ拡大部終端には、個別の端面発光型レーザが設けられている。この従来のパラレル光送受信モジュールによると、受信光を波長選択フィルタにより斜め上に反射して受光素子に入射させることで、モジュールの小型化を実現している。

光送受信モジュールの他の一例として、例えば特許文献2に記載されたパラレル光トランシーバは、基板上に互いに平行に設けられた複数本の光伝送路と、これらの光伝送路に設けられた光軸変換ミラーと、基板に対して直交する下方向から光軸変換ミラーに臨ませた複数の発光素子と、複数の光伝送路を横断して挿入固定され基板に対して傾斜した多層膜フィルタと、基板に対して直交する下方向から多層膜フィルタ（波長選択フィルタ）に臨ませた複数の受光素子とを備えている。基板上には、互いに平行な複数のＶ溝が設けられており、そのＶ溝内に嵌め込まれたファイバと光伝送路とが光結合されている。この従来のパラレル光トランシーバによると、発光素子と受光素子とを基板に対して直交する下部に配することで、小型化したパラレル光トランシーバが得られるとしている。

また、上記２つの技術が上りと下りで異なる波長を用いる１芯双方向伝送であるのに対し、１つの波長で上りと下りの区別無く１芯双方向通信を実現する技術も提案されている。例えば特許文献３では、送信光と受信光が通る領域を空間的に分離し、受信光を効率的に受光素子に導くことで、安価で小型の双方向通信機器が得られるとしている。
特開２００３−２３２９６７号公報 特開２００５−３７５３３号公報 特開２００２−１２４６８７号公報

ところで、上記特許文献１及び２に記載された光送受信モジュールにあっては、波長選択フィルタの傾斜角が４５度のとき、反射された信号光は、９０度の光路変換を受ける。このとき、２次元的な位置合わせで、光伝送路面外に設置された受発光素子との光結合が可能となり、パッシブアライメントによる高い生産効率を期待することができる。

しかしながら、信号光に対する波長選択フィルタの傾斜角を４５度とすることは、浅い角度で入射する信号光を分波する他の技術と比較して、分波性能は低くなり、信号光の波長間隔を広くとる必要がある。そのため、発光素子の選択自由度が低くなるという問題があった。また、波長選択フィルタの傾斜角を４５度よりも浅くした場合には、アクティブアライメントによる実装を行うためコスト高となるという問題があった。また、上記各特許文献１，２の送受信装置は、信号伝送の上り方向と下り方向で異なる波長を用いるため、送受信の相手が限定されるばかりでなく、上記問題を解消しようとするのには、１台の機器に上り用と下り用の二つの送受信装置を搭載することが必要となる。そのため、通信機器が高価になるという問題があった。

一方、上記特許文献３の１波長のみを使用した１芯双方向の信号伝送では、信号伝送に上りと下りの区別を排除することから通信機器の低コスト化が期待できる。しかし、モジュール内で空間的に送信光と受信光を分離するため、位置調整が難しく、実用的には大口径の光ファイバに適用することしかできない。また空間的な制約から、通常２５０μｍピッチで整列しているリボン光ファイバーに対応した並列化が困難であるという問題がある。

本発明は、上記従来の課題を解消するためになされたものであり、その第１の目的は、簡単な部品構成と小さな空間で、リボン光ファイバに対応し並進する複数の伝播光の光量分配を行うことができる光導波路を提供することにあり、その第２の目的は、簡単な部品構成と簡易な実装形態により面型発光素子及び光導波路に対応可能とし、更には小型化と薄型化とを達成することが可能であり、それと同時に、高い伝送容量と低コスト化を両立した１波長による並列光送受信装置を提供することにある。

本発明は、光をマルチモードで伝播可能な複数本の光導波路コアを有する光導波路であって、前記光導波路が、光伝播方向の一端部に４５度傾斜面を有するとともに、光伝播方向の中間部に前記４５度傾斜面と同一方向に４５度傾斜し、前記光導波路コアを分断して配されたビームスプリッタを有してなることを特徴とする光導波路にある。

上記構成によると、プリズムやマイクロレンズアレイ等による複雑な構成を用いることなく、簡易な部品構成と小さな空間で、並進する複数の伝播光の光量分配と、該光量分配された伝播光の光路変換を光量分配手段から任意の距離で行うことができるようになり、信号光の波長間隔を広くとる必要もなくなる。

更に本発明は、受発光面の法線方向を一致させた面型発光素子アレイ及び面型受光素子アレイと、前記受発光面と平行に複数本の光導波路コアが延伸し、前記光導波路コアの長手方向の一端部に４５度傾斜面を有するマルチモード光導波路と、前記マルチモード光導波路の中間部に前記４５度傾斜面と同一方向に４５度傾斜して配された光量分配手段とを備え、前記面型発光素子アレイ及び前記面型受光素子アレイのいずれか一方が、前記光量分配手段を介して前記マルチモード光導波路と光学的に結合され、前記面型受光素子アレイ及び前記面型発光素子アレイのいずれか他方が、前記光導波路コア端部の４５度傾斜面を介して前記マルチモード光導波路と光学的に結合され、前記面型受光素子アレイ及び前記面型発光素子アレイの実装面と平行に信号光を入出射してなることを特徴とする並列光送受信装置にある。

上記構成によると、マルチモード光導波路と面型発光素子アレイ及び面型受光素子アレイの受発光面との間に基板を介在させることなく、面型発光素子アレイ及び面型受光素子アレイの受発光面を光導波路コアの直下に配することができるようになる。簡易な部品構成であり、構造を簡略化することができるとともに、小型化と薄型化とを達成することができる。それに加えて、高効率の伝送容量と低コスト化を両立した１波長による並列光送受信装置を得ることが可能となる。

本発明にあっては、前記光量分配手段は、反射率が５０％以上９５％以下に設定され、前記光量分配手段に対向して配置される光素子が受光素子であってもよく、あるいは前記光量分配手段は、反射率が５％以上５０％以下に設定され、前記光量分配手段に対向して配置される光素子が発光素子であってもよい。

また本発明にあっては、前記光量分配手段が、金属薄膜からなるビームスプリッタであってもよく、前記光量分配手段が、誘電体多層膜からなるビームスプリッタであってもよい。

また本発明では、前記マルチモード光導波路が、前記受発光面に対して傾斜した傾斜面を有してなり、前記光量分配手段が、前記傾斜面に直接形成されていることが好適である。

また本発明によれば、前記光導波路コア端部の４５度傾斜面に金属薄膜又は誘電体多層膜による全反射ミラーを配することができる。

また本発明によれば、前記光量分配手段又は／及び前記光導波路コア端部の４５度傾斜面により前記光導波路コアの延伸方向と垂直な方向に入出射する信号光の光路上にマイクロレンズを設けることができる。

また本発明によると、前記マルチモード光導波路が、高分子光導波路であることが好ましい。

本発明は、簡易な部品構成と簡略化した構造とを備えることで、面型受発光素子アレイの平面実装が容易な光インターコネクション用光導波路フィルム及び並列光送受信装置を得ることができる。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。

［第１の実施の形態］
（光導波路の構成と光量分配構造）
図１は、本発明における第１の実施の形態である並列光送受信装置に使用可能な光導波路の一構成例を模式的に示しており、図１（ａ）は、信号光の光量分配と受発光素子との光接合を担う高分子光導波路フィルムの一構成例を模式的に示す斜視図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩ線矢視部に相当する部位からみた側面図である。図２は、高分子光導波路フィルムの部分拡大図である。

図１において、符号１０は、並列光送受信装置における高分子光導波路フィルムを示している。この高分子光導波路フィルム１０の基本構成は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、下部クラッド１１と、下部クラッド１１上に並列的に延在する４本の光導波路コア１２，…，１２と、光導波路コア１２を取り囲むように覆う上部クラッド１３とを備えている。高分子光導波路フィルム１０の途中には、光量分配手段である金属薄膜からなるビームスプリッタ１４が並列配置された光導波路コア１２を横断するように直線状に一体形成されている。高分子光導波路フィルム１０の光伝播方向の終端面には、ビームスプリッタ１４の傾斜面と同一方向に向けて下傾斜する４５度傾斜面によるマイクロミラー１５が設けられている。また、このビームスプリッタ１４と光導波路コア１２との間には、屈折率が光導波路コア１２と同程度である接着剤が介在している。

この高分子光導波路フィルム１０の途中には、図１（ｂ）に示すように、スリット１６が平坦な下部クラッド１１から光導波路コア１２を介して上部クラッド１３の下面に向けて形成されている。このスリット１６としては、光導波路コア１２に直交する垂直面と、光導波路コア１２の主面に対して下傾斜した傾斜面とからなる楔状の切れ込み部により構成することができる。スリット１６の傾斜面上に金属薄膜、または誘電体多層膜を直接成膜することができる。これにより、部品点数を削減することができるとともに、実装コストを抑制することができる。

以上のように構成された高分子光導波路フィルム１０では、図１（ｂ）及び図２に示すように、第１の信号光Ｌ１がビームスプリッタ１４の４５度傾斜面の真下から入射する。その第１の信号光Ｌ１の一部は、透過光Ｌ１ｔとしてビームスプリッタ１４を介して高分子光導波路フィルム１０の上方へそのまま透過する。その透過光Ｌ１ｔの残部は、反射光Ｌ１ｒとして、ビームスプリッタ１４により概ね９０度の光路変換を受け、光導波路コア１２終端のマイクロミラー１５と反対側に向けて（図１（ｂ）及び図２の左方向）光導波路コア１２内を伝播することとなる。

一方、図１（ｂ）及び図２の左方向から入射して光導波路コア１２内を伝播する信号光Ｌ２は、光導波路コア１２の途中に設けられたビームスプリッタ１４に入射する。信号光Ｌ２の一部は、透過光Ｌ２ｔとしてビームスプリッタ１４を透過し、光導波路コア１２終端のマイクロミラー１５側に向けて（図１（ｂ）及び図２の右方向）光導波路コア１２内を伝播する。その信号光Ｌ２の一部は、光導波路コア１２終端の４５度傾斜面によるマイクロミラー１５において伝播方向を概ね垂直に変換され、下部クラッド１１を通して光導波路コア面外方向へ出射されることとなる。その信号光Ｌ２の残部は、反射光Ｌ２ｒとしてビームスプリッタ１４により概ね９０度の光路変換を受けて、ビームスプリッタ１４の下方へ出射されることとなる。

ここで、ビームスプリッタ１４の反射率を５０％よりも高く設定し、ビームスプリッタ１４の下面に対向して配された受光素子を、光導波路コア終端の４５度傾斜面１５の下面に対向してレーザダイオードをそれぞれ配置することで、受光素子へ入射する信号光の光量を確保することができるとともに、受信感度を高めることができる。また、発光素子からの出射光に対しては、ビームスプリッタ１４は、装置外へ出射する光量をレーザ安全基準内に抑えるためのフィルタの代わりとなる。ビームスプリッタ１４の反射率を５０％よりも低く設定した場合には、ビームスプリッタ１４の下面に対向して配置される発光素子をレーザダイオードとすることで、上記構成と同様の作用効果を得ることができる。

（ビームスプリッタの変形例）
図３は、ビームスプリッタにおける変形例をそれぞれ示している。図３（ａ）は、ビームスプリッタの一変形例を模式的に示す部分拡大図であり、図３（ｂ）は、ビームスプリッタの他の変形例を模式的に示す部分拡大図である。なお、これらの図において上記第１の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。

図３（ａ）において、符号１４は、高分子光導波路フィルムとは別体に形成された金属薄膜からなるビームスプリッタを示している。高分子光導波路フィルム１０の途中には、楔状のスリット１６が設けられている。このスリット１６の傾斜面には、ビームスプリッタ１４が貼付固定されている。このスリット１６は、刃先に傾斜角を有するダイシングブレードを用いたダイシングソーを光導波路フィルム１０に対して垂直に押し当てて切削加工することにより形成することができる。スリット１６の傾斜面にビームスプリッタ１４を貼付けることで、ビームスプリッタ１４による光路変換の角度ばらつきを低減することができる。また、ビームスプリッタを誘電体多層膜により形成することができる。この場合は、光吸収が無く効率的な光量分配ができる。

ビームスプリッタの他の変形例としては、図３（ｂ）に示すように、楔状のスリット１６に代えて、高分子光導波路フィルム１０内にビームスプリッタ１４を接着固定することができる。高分子光導波路フィルム１０の途中には、下部クラッド１１の下面から光導波路コア１２を介して上部クラッド１３の下面に向けて上傾斜する断面矩形状のスリット１７が形成されている。このスリット１７内に、高分子光導波路フィルム１０とは別体に形成されたビームスプリッタ１４を接着剤を介して固着することができる。

図４は、高分子光導波路フィルムの端部を模式的に示す部分拡大図である。同図において、高分子光導波路フィルム１０における光伝播方向の端部下面には、光導波路コア１２に対応して４個のマイクロレンズアレイ１８，…，１８が設けられている。このマイクロレンズアレイ１８に代えて、シリンドリカルレンズであってもよい。これにより、受発光素子に対する集光性能を高めることができる。他の一例として、光路変換を行う光導波路コア端部の４５度傾斜面１５に金属薄膜からなる反射ミラーを形成することで、マイクロミラー面を保護することが可能である。更には、反射ミラーを誘電体多層膜によるミラーとすることで、光吸収がなく効率的に反射率を高めることができる。

本発明における高分子光導波路フィルム１０としては、上記第１の実施の形態のごとく構成された高分子光導波路コア１２の構造及び形状を満足するものであれば、素材及び加工方法などについては、特に限定されるものではないことは勿論である。樹脂材料により構成される高分子光導波路フィルム１０をダイシングソーによって切削加工することで、低コストで作製が可能である。高分子光導波路フィルム１０の作製方法としては、特に制限はなく、例えば一般によく用いられるフォトリソグラフィやＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を利用した方法で作製可能である。特に、本出願人等が既に提案した特開２００４−２９５０７号公報等に記載されている鋳型を用いた作製工程により効率的に製造することができる。この製造方法を用いることで、剛体基板を用いることなく高分子光導波路フィルム１０の作製が可能である。このため、その後のダイシングソーによる外郭形成と同時に、光学端面の形成が可能となる。

［第２の実施の形態］
（光送受信装置の構成）
図５（ａ）は、本発明における第２の実施の形態である並列光送受信装置の一構成例を模式的に示す上面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の側面図である。図６は、並列光送受信装置の一構成部品であるサブマウント基板を模式的に示す斜視図である。

図５において、符号２０は、光インターコネクション用の並列光送受信装置を示している。この光送受信装置２０の基本構成は、図５に示すように、平面実装型のセラミックパッケージ２１と、ファイバアレイのアタッチメントからなる図示しないＭＴコネクタと、ＭＴコネクタに２本のガイドピンを介して接続されるＭＴ互換アダプタ２２とを備えている。セラミックパッケージ２１は、上面に開口する開口部を有する有底ケース体からなっている。この開口部の底面には、４チャンネル・アレイの面型発光素子３０及び面型受光素子３１と、口径が４５μｍの４本の光導波路コア１２が２５０μｍピッチで並んだ高分子光導波路フィルム１０とが設けられている。

この第２の実施の形態では、４チャンネルの送受信装置を例示しているが、本発明は図示例に限定されるものではなく、例えばチャンネル数は任意に設定することができる。面型発光素子３０としては、ガリウムヒ素系の垂直共振型面発光レーザダイオードやＬＥＤなどを使用することができるが、その他の素子であってもよい。受光素子３１としては、フォトダイオード、例えば高速なシリコン系、またはガリウムヒ素系のＰＩＮフォトダイオードやＭＳＭ（Ｍｅｔａｌ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｍｅｔａｌ）型フォトダイオードを用いることができるが、その他の素子であってもよい。

セラミックパッケージ２１の内部に高分子光導波路フィルム１０、二次元アレイ化した面型発光素子３０及び受光素子３１を実装するためには、高分子光導波路フィルム１０、面型発光素子３０及び受光素子３１をシリコンからなるサブマウント基板２３に保持することが好適である。このサブマウント基板２３の中間部には、図５及び図６に示すように、面型発光素子３０を保持するための直線状の凹溝部２３ａが形成されている。その凹溝部２３ａは、両側壁面と平坦な底面とからなり、その底面には、電気配線２４が形成されている。その電気配線２４の一部には、十文字状をなす２個の面型発光素子位置決め用のアライメントマーク２５，２５が形成されている。サブマウント基板本体の一端部には、受光素子３１を保持するための段差部２３ｂが形成されている。この段差部２３ｂは、サブマウント基板本体よりも薄肉に形成された階段状をなしており、その段差部２３ｂの平面には、十文字状をなす２個の受光素子位置決め用のアライメントマーク２６，２６が形成されている。段差部２３ｂの設定高さ寸法は、凹溝部２３ａの深さと同一寸法に設定されている。

更にセラミックパッケージ２１の内部には、図５に示すように、サブマウント基板２３の先端寄りにボンディングワイヤを介して受光素子３１と電気的に接続されるフォトダイオード用アンプ２７が実装されている。セラミックパッケージ２１におけるサブマウント基板２３の周辺部には、複数の電極２８，…，２８を有しており、面型発光素子３０、受光素子３１及びフォトダイオード用アンプ２７のそれぞれが、所定の電極２８に配線されている。セラミックパッケージ２１の内部に実装された各構成部品は、蓋体２１ａにより気密に封入されている。ＭＴコネクタに２本のガイドピンを介して接続されるＭＴ互換アダプタ２２に高分子光導波路フィルム１０の端部が嵌入固定されている。

面型発光素子３０は、図５に示すように、高分子光導波路フィルム１０のビームスプリッタ１４と垂直方向に対向して設置される。ビームスプリッタ面と面型発光素子３０の発光面の空間には、屈折率が光導波路コア１２と同程度である接着剤が介在されている。面型発光素子３０を、透過率が０％でないビームスプリッタ１４と対向させることで、レーザ光の光量を安全基準内に抑えるように調整することができる。また、面型受光素子３１を光導波路コア終端の４５度傾斜面１５と垂直方向に対向して設置することで、受光素子３１の後端部近傍にフォトダイオード用アンプ２７を配置することが可能となる。このことは、外部ノイズによる影響を抑えるうえで、極めて有効である。また、光導波路コア１２の上面にビームスプリッタ１４と対向して面型受光素子３１を配置することができる。この場合は、面型発光素子３０の光量をモニタし、信号光出力を一定に保つことが可能となる。

面型発光素子３０と面型受光素子３１は、パッシブアライメント用のアライメントマークもしくはセルフアライメント用の突き当てによる位置決め機構を有するサブマウント基板２３により相互の位置を精密に調整して実装することができる。また、サブマウント基板２３に電気配線２４を施すことで、面型発光素子３０からのボンディグワイヤが、高分子光導波路フィルム１０と干渉することなく実装することができる。光送受信装置２０では、面型受光素子３１と面型発光素子３０の受発光面の法線方向が同一方向に向くように配置することができる。これにより、素子を９０度方向に立設する必要がなくなるため、同一のサブマウント基板２３上への実装、あるいはセラミックパッケージ２１の内部への実装が容易となり、実装コストを削減することができるようになる。

高分子光導波路フィルム１０は、面型受発光素子３１，３０間の光接続と、面型受発光素子３１，３０の電気結線とを考慮して設計される。この第２の実施の形態では、面型受発光素子３１，３０との光接続に関しては、面型受発光素子３１，３０及び光導波路コア１２の４５度傾斜面１５間の距離を接近させることができる。マイクロレンズを介さない面型発光素子３０からの出射光は、平行光ではなく、広がり角をもつことから、面型発光素子３０の発光面と該発光面に接続される光導波路コア１２との間の距離の増加に伴い、良好な光結合のために必要とされる実装位置の公差は厳しくなる。光導波路コア１２と面型受光素子３１との光結合に関しても同様であり、例えばＮＡが０．２である信号光が、光導波路コア１２の４５度傾斜面１５による光路変換を受けて、有効受光径が７０μｍのフォトダイオードへ入射する場合は、実装公差を±１０μｍ程度確保することが必要である。このために、光導波路コア１２及びフォトダイオードの受光面間の距離を１５０μｍよりも小さくする必要がある。光導波路コア１２から面外方向へ出射される、もしくは光導波路コア面外方向から入射される信号光の光路となる光導波路コア１２の表面にマイクロレンズを設けることにより、光結合時の実装トレランスの向上が可能になる。

一方、面型受発光素子３１，３０の電気結線に関しては、面型受発光素子３１，３０の上面に接近して設置される高分子光導波路フィルム１０が、図７（ａ）に示すように、面型受発光素子３１，３０の電極３１ａ，３０ａ面と干渉しないように配することができる。面型受発光素子３１，３０の受発光面３１ｂ，３０ｂ及び電極３１ａ，３０ａ間の間隔距離が小さい場合には、図７（ｂ）に示すように、光導波路コア１２の４５度傾斜面１５の下部を垂直に切り落とすことも有効である。この垂直面は、光導波路コア１２にかからないようにすることが肝要である。

以下に、本発明の更に具体的な実施例について図１〜図７を参照しながら説明する。

コア材料及びクラッド材料としては、硬化時の屈折率のそれぞれが、１．５３と１．５１の紫外線硬化樹脂を使用した。また、フィルム基材としては、厚さ１００μｍのアートンフィルム（屈折率１．５１）を使用した。そして、本出願人等が先に提案した上記特開２００４−２９５０７号公報等に記載されている鋳型を用いた作製工程により、一辺４５μｍの正方形断面の光導波路コアが、２５０μｍピッチで４本並列した厚さ２９０μｍの高分子光導波路フィルムを作製した。

次に、刃先に４５度の傾斜角を有する厚さ３００μｍのダイシングブレードを用いて、切り込み量１３０μｍのスリットを高分子光導波路フィルムの下面に形成した。次に、光導波路下面に形成されたスリットの４５度傾斜面のみが露出するようにメタルマスクを設置し、真空蒸着により金薄膜からなるビームスプリッタを４５度傾斜面に着膜した。ビームスプリッタは、波長が８５０ｎｍの光が４５度入射した場合の反射率が２０〜２５％となるように調整した。

次に、上述と同様の４５度の傾斜角を有するダイシングブレードと、刃先が９０度であり、厚みが４０μｍであるダイシングブレードとを用いて、高分子光導波路フィルムの上面より外形形成を行い、長さ２１ｍｍ、幅３ｍｍの図１に示すような外郭形態を有する光導波路フィルムを作製した。次に、定法に従い、光導波路コア終端部の４５度傾斜面に金を蒸着した。

以上のように作製された高分子光導波路フィルムの４５度傾斜面と反対側の垂直端面に対して、ＮＡ０．２、コア径５０μｍのＧＩ型マルチモードファイバが２５０μｍピッチで４本並んだ光ファイバアレイを設置し、高分子光導波路フィルムのスリットに配されたビームスプリッタに対向させて、波長８５０ｎｍの導波路アレイ（ＶＣＳＥＬ）を設置したところ、光ファイバに対して、ＶＣＳＥＬからの出射光が、損失７ｄＢ以下で光ファイバに到達した。次に、光ファイバからの波長８５０ｎｍの光をＶＣＳＥＬアレイに入力し、ビームスプリッタからの反射光と、光導波路コア終端の４５度傾斜面からの反射光の測定を行った。その反射光は、アパーチャを介したＮＡ０．４のＨ−ＰＣＦ（ハードプラスチッククラッドファイバ）により受光した。アパーチャの開口径は、ビームスプリッタと４５度傾斜面について、それぞれ１０μｍと７０μｍとした。このとき、ビームスプリッタ側への到達光の損失は、２４ｄＢ以上であり、光導波路終端の４５度傾斜面への到達光の損失は、３ｄＢ以下であった。

厚さ６２５μｍのＳｉウェハをＲＩＥ法により形成し、図５に示すようなシリコンサブマウント基板を作製した。このシリコンサブマウント基板に受光素子と面型発光素子をパッシブアライメントにより実装した後、シリコンサブマウント基板とフォトダイオード用アンプを平面実装用のセラミックパッケージ内に固定し、ワイヤボンディングにより電気配線を施した。

次に、上記実施例１で作製した高分子光導波路フィルムをシリコンサブマウント基板上に紫外線硬化型接着剤を使用して接着した。その後、屈折率が光導波路コアと同等である紫外線硬化樹脂を高分子光導波路フィルムのスリット内に滴下して充填し、紫外線露光により硬化した。最後に、高分子光導波路フィルムの垂直端面にＭＴコネクタとガイドピン及び光導波路コア位置に互換性のあるアダプタを差し込み、図５に示すような並列送受信モジュールを作製した。

更に、上記実施例２に記載された高分子光導波路フィルムを用いて、図５に示すような並列送受信モジュールと対になるモジュールを作製した。この２つのモジュールを、コア径５０μｍのＧＩ型マルチモードファイバを２５０μｍピッチで４本並べて、その両端をＭＴコネクタとした長さ３０ｍのリボンファイバで接続した。それらのモジュール間で光ファイバ１本あたり、３．１２５Ｇｂｐｓ×２の双方向通信が支障なく可能であった。

なお、本発明に係わる高分子光導波路フィルム及び並列光送受信装置は、上記実施の形態、実施例及び図示例などに限定されるものではなく、その発明の趣旨を逸脱しない範囲内で様々な設計変更が可能である。

本発明における第１の実施の形態である並列光送受信装置の光導波路の一構成例を模式的に示し（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。 光導波路の部分拡大図である。 （ａ）、（ｂ）は、光導波路の端部を模式的に示す部分拡大図である。 ビームスプリッタの変形例を模式的に示す部分拡大図である。 本発明における第２の実施の形態である並列光送受信装置の一構成例を模式的に示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。 並列光送受信装置の一構成部品であるサブマウントを模式的に示す斜視図である。 高分子光導波路フィルムの端部における受発光素子の電気結線を説明するための一構成例を模式的に示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。

符号の説明

１０ 高分子光導波路フィルム
１１ 下部クラッド
１２ 光導波路コア
１３ 上部クラッド
１４ ビームスプリッタ
１５ ４５度傾斜面
１６，１７ スリット
１８ マイクロレンズアレイ
２０ 並列光送受信装置
２１ セラミックパッケージ
２１ａ 蓋体
２２ ＭＴ互換アダプタ
２３ サブマウント基板
２３ａ 凹溝部
２３ｂ 段差部
２４ 電気配線
２５，２６ アライメントマーク
２７ アンプ
２８ 電極
３０ 面型発光素子
３０ａ，３１ａ 電極
３０ｂ，３１ｂ 受光面，発光面
３１ 面型受光素子
Ｌ１，Ｌ２ 信号光

Claims (10)

1. 光をマルチモードで伝播可能な複数本の光導波路コアを有する光導波路であって、
   前記光導波路が、光伝播方向の一端部に４５度傾斜面を有するとともに、光伝播方向の中間部に前記４５度傾斜面と同一方向に４５度傾斜し、前記光導波路コアを分断して配されたビームスプリッタを有してなることを特徴とする光導波路。
2. 受発光面の法線方向を一致させた面型発光素子アレイ及び面型受光素子アレイと、
   前記受発光面と平行に複数本の光導波路コアが延伸し、前記光導波路コアの長手方向の一端部に４５度傾斜面を有するマルチモード光導波路と、
   前記マルチモード光導波路の中間部に前記４５度傾斜面と同一方向に４５度傾斜して配された光量分配手段とを備え、
   前記面型発光素子アレイ及び前記面型受光素子アレイのいずれか一方が、前記光量分配手段を介して前記マルチモード光導波路と光学的に結合され、前記面型受光素子アレイ及び前記面型発光素子アレイのいずれか他方が、前記光導波路コア端部の４５度傾斜面を介して前記マルチモード光導波路と光学的に結合され、
   前記面型受光素子アレイ及び前記面型発光素子アレイの実装面と平行に信号光を入出射してなることを特徴とする並列光送受信装置。
3. 前記光量分配手段は、反射率が５０％以上９５％以下に設定され、前記光量分配手段に対向して配置される光素子が受光素子であることを特徴とする請求項２に記載の並列光送受信装置。
4. 前記光量分配手段は、反射率が５％以上５０％以下に設定され、前記光量分配手段に対向して配置される光素子が発光素子であることを特徴とする請求項２に記載の並列光送受信装置。
5. 前記光量分配手段が、金属薄膜からなるビームスプリッタであることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の並列光送受信装置。
6. 前記光量分配手段が、誘電体多層膜からなるビームスプリッタであることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の並列光送受信装置。
7. 前記マルチモード光導波路が、前記受発光面に対して傾斜した傾斜面を有してなり、
   前記光量分配手段が、前記傾斜面に直接形成されてなることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の並列光送受信装置。
8. 前記光導波路コア端部の４５度傾斜面に金属薄膜又は誘電体多層膜による全反射ミラーを配してなることを特徴とする請求項２に記載の並列光送受信装置。
9. 前記光量分配手段又は／及び前記光導波路コア端部の４５度傾斜面により前記光導波路コアの延伸方向と垂直な方向に入出射する信号光の光路上にマイクロレンズを設けてなることを特徴とする請求項２〜８のいずれかに記載の並列光送受信装置。
10. 前記マルチモード光導波路が、高分子光導波路であることを特徴とする請求項２〜９のいずれかに記載の並列光送受信装置。

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