JP2008020721A - 並列光送受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な部品構成と実装形態により面型発光素子及び高分子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並列光送受信装置を提供する。
【解決手段】並列光送受信装置１０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３０と、面型受光素子アレイ３１と、光導波路１０と、光導波路１０の中間部に所定の角度で配された波長選択フィルタ１４とを備えている。面型発光素子アレイ３０及び面型受光素子アレイ３１の一方が、波長選択フィルタ１４を介して光導波路１０と光学的に結合され、それらの素子アレイ３１，３０の他方が、光導波路コア端部の４５度傾斜面１５を介して光導波路１０と光学的に結合されている。面型受発光素子アレイ３０，３１の実装面と平行に信号光を入出射する。
【選択図】図４

Description

本発明は、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。
特開２００３−２３２９６７号公報 特開２００５−３７５３３号公報

ところで、並列光リンク用の光源としては、直接変調性、低消費電力、２次元アレイ構造が可能であることなどの観点から，発光部にＶＣＳＥＬ（面型の発光素子）を使用することが好適である。また、光伝送路を、マルチモードに対応したコア径の形成が容易な高分子材料により作製することで経済性の向上が期待できる。

しかしながら、上記特許文献１に記載されたパラレル光送受信モジュールは、既述したように基板上に光導波路を直接形成した構成となっている。このため、この従来のパラレル光送受信モジュールの構成では、面型の受発光素子と光導波路との光結合にしばしば用いられる４５度傾斜面による光路変更の手法は適応できない。仮に、面型の発光素子を使用しようとすると、素子の垂直実装やマイクロミラー等の光路変換用の部材を設けることなどが必要となり、実装構造が複雑化するとともに、製作コストが高騰するという問題があった。

また、受光素子は、波長選択フィルタに対向して光伝送路の直上に設置されており、受光素子と発光素子のモジュール内での位置関係の自由度が低いという問題があった。また仮に、光伝送路を高分子材料により作製した場合は、光導波路の直上に受光素子を実装してワイヤボンディングを行うと、超音波や圧力の影響で高分子光導波路を破壊してしまうという懸念があり、不安定な実装工程にならざるを得ないという不具合があった。このように、この従来のパラレル送受信モジュールの構成では、通信分野と比較して低コスト化が要求される光インターコネクション用の送受信モジュールとして適用することは、不向きである。

一方、上記特許文献２に記載されたパラレル光トランシーバにあっても、複数の受発光素子をそれぞれの光伝送路に対して光結合するように実装することから、生産性が低くなり、実装コストが嵩むという問題があった。また、この従来のパラレル光トランシーバでは、基板上に形成されたＶ溝構造によりファイバと光伝送路との結合を行っていることから、マイクロミラーや多層膜フィルタによる光路変更手段と受発光素子との間の距離は、２００μｍ以上であると考えられる。そのため、効率の良い光結合を達成するには、マイクロレンズなどの集光機能の設置が不可欠であると推察され、部品点数と実装行程の増加と相まって、作製コストが高騰するという問題を有している。従って、この従来のパラレル光トランシーバにあっても、上記特許文献１のパラレル送受信モジュールと同様に、光インターコネクション用の送受信モジュールと比較して、作製コスト等が増加するという経済的な課題が残っており、経済的な並列送受信モジュールの実現には課題が多い。

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、簡易な部品構成と実装形態により面型発光素子及び高分子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並列光送受信装置を提供することを目的としている。

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、所定の角度で配された波長選択フィルタとを備え、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、前記波長選択フィルタ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、低コスト化を達成することが可能となり、低損失で高効率の伝送容量を得ることが可能となる。

本発明の好適な一例としては、前記マルチモード光導波路が、前記光導波路コアと該光導波路コアを取り囲むように形成されたクラッドとにより構成され、前記面型受光素子アレイが、前記波長選択フィルタ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、前記面型発光素子アレイが、前記光導波路コア端部の４５度傾斜面及び前記クラッド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、前記面型発光素子アレイから出射される信号光の波長におけるＮＡ０．２の光に対する前記波長選択フィルタの透過率が、１０％以上であり、送受信装置に入射される信号光の波長におけるＮＡ０．２の光に対する前記波長選択フィルタの透過率が、３０％以下であることが好適である。

本発明の好適な他の一例としては、前記マルチモード光導波路が、前記光導波路コアと該光導波路コアを取り囲むように形成されたクラッドとにより構成され、前記面型発光素子アレイが、前記波長選択フィルタ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が、前記光導波路コア端部の４５度傾斜面及び前記クラッド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、前記面型発光素子アレイから出射される信号光の波長におけるＮＡ０．２の光に対する前記波長選択フィルタの透過率が、９０％以下であり、送受信装置に入射される信号光の波長におけるＮＡ０．２の光に対する前記波長選択フィルタの透過率が、７０％以上であることが好適である。

本発明にあっては、前記波長選択フィルタの傾斜角は、４５度であることが好ましい。

また本発明にあっては、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反射ミラーを配することができる。

また本発明によると、前記マルチモード光導波路は、前記受発光面に対して傾斜した傾斜面を有しており、前記波長選択フィルタを前記傾斜面に直接形成することができる。

また本発明では、前記波長選択フィルタ又は／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。

更に本発明にあっては、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］
（光導波路の構成と合分波構造）
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、信号光の分合波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。

これらの図において、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上に平行に延在する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、誘電体多層膜からなる波長選択フィルタ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の光伝搬方向の終端面には、波長選択フィルタ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。

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の傾斜面上に誘電体多層膜を直接積層することができる。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。

この波長選択フィルタ１４の特性は、図１（ｂ）に示すように、概ね４５度で入射した２つの波長の信号光λ１、λ２を反射光λ１と透過光λ２に分離するものとして構成することができる。光導波路コア１２内を伝搬する信号光λ２は、光導波路コア１２の途中に設けられた波長選択フィルタ１４に入射する。その信号光λ２は、波長選択フィルタ１４を透過し、光導波路コア１２の光伝搬方向の終端面に設けられたマイクロミラー１５において伝搬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。一方、光導波路コア面外より概ね４５度の角度で波長選択フィルタ１４に入射した信号光λ１は、波長選択フィルタ１４により概ね９０度の光路変換を受けて、光導波路コア１２内を伝搬する。その信号光λ１は、光導波路コア１２のマイクロミラー１５において伝搬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。

（波長選択フィルタの変形例）
図２は、波長選択フィルタにおける変形例をそれぞれ示している。図２（ａ）は、波長選択フィルタの一変形例を模式的に示す部分拡大図であり、図２（ｂ）は、波長選択フィル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２（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誘電体多層膜からなる波長選択フィルタを示している。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、波長選択フィルタ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の傾斜面に波長選択フィルタ１４を貼付けることで、波長選択フィルタ１４に入射する信号光の実効ＮＡのばらつきを低減することができるようになり、合分波性能が安定したモジュールを生産することができる。

波長選択フィルタの他の変形例としては、図２（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内に波長選択フィルタ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波長選択フィルタ１４を接着剤を介して固着することができる。

以上のように高分子光導波路フィルム１０内に装着された波長選択フィルタ１４の傾斜角は、任意の角度に設定することができる。この傾斜角が小さい程、分波性能が高くなり、傾斜角が４５度に近づく程、分波性能は低下することとなる。ただし、その傾斜角が小さい場合には、波長選択フィルタ１４及び受発光素子間の光路が長くなり、隣り合った光路とのクロストークが懸念される。また、垂直な光路変換ではない光結合は、３次元的な位置合わせが必要となる。このため、光量をモニタしながら実装するアクティブアライメントが必須となる。一方、波長選択フィルタ１４の傾斜角を４５度とした場合は、波長選択フィルタ１４により反射された信号光は、最短距離で受発光素子と結合する。そのため、クロストークの影響は小さくなる。また、光導波路コア主面に対して垂直方向の光路変換となるように２次元的な位置合わせで光結合が可能となり、パッシブアライメントによる実装を行う場合は有利である。

信号光に対する波長選択フィルタ１４の傾斜角を４５度とすることは、既述したように、実装の面からは有効であるが、分波性能は低下する。特に、信号光として使用する２波長の波長間隔が狭い場合には、高いアイソレーション効果を得ることが困難となる。ただし、良好な信号伝送のためには、受光素子に対する十分に大きな入射光量と発光素子に対する十分に小さな光量の迷光となることが肝要であり、１００％反射、もしくは１００％透過という高いアイソレーションを必ずしも必要としない。高いアイソレーションを必要としないということは、誘電体多層膜による波長選択フィルタ１４の層数低減を可能とし、モジュールの低コスト化を達成することができるようになる。

良好な信号伝送を確立するうえで必要とする分波性能としては、波長選択フィルタ１４に対向する素子が発光素子である場合は、モジュールへの入射信号光の波長における開口数ＮＡ０．２の光に対する波長選択フィルタ１４の透過率は、７０％以上であることが好ましい。より好ましくは９０％以上であることが好適である。モジュールからの出射信号光の波長における開口数ＮＡ０．２の光に対する波長選択フィルタ１４の透過率は、６０％以上であることが好ましい。より好ましくは５０％以上である。一方、波長選択フィルタ１４に対向する素子が受光素子である場合は、モジュールへの入射信号光の波長における開口数ＮＡ０．２の光に対する波長選択フィルタ１４の透過率が３０％以下あることが好ましい。より好ましくは１０％以下であることが有利である。モジュールからの出射信号光の波長における開口数ＮＡ０．２の光に対する波長選択フィルタ１４の透過率は、４０％以上であることが好ましい。より好ましくは５０％以上である。

図３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における光伝搬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４（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４（ｂ）は、図４（ａ）の側面図である。図５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４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４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、二次元アレー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４及び図５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。凹溝部２３ａの深さ寸法および段差部２３ｂの高さ寸法は、サブマウント基板２３の上面に接して取り付けられる高分子光導波路１０の下面と受発光素子および受発光素子電極面に接続されるボンディングワイヤが干渉することのないように設定されている。

更にセラミックパッケージ２１の内部には、図４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４に示すように、高分子光導波路フィルム１０の波長選択フィルタ１４と垂直方向に対向して設置される。波長選択フィル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％でない波長選択フィルタ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の上面に波長選択フィルタ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の上方に接近して設置される高分子光導波路フィルム１０が、図６（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６（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。なお、図７は、波長選択フィルタの透過率特性を示すグラフであり、透過率（％）を縦軸として、波長帯域（ｎｍ）を横軸としてそれぞれ表している。また、このグラフは、入射光ＮＡ０．２、両面媒質ｎ＝１．５の波長選択フィルタに対して、ｓ偏光・ｐ偏光を４５度で入射した場合の平均値をプロットしている。

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、断面形状が一辺４５μｍの正方形の光導波路コアが、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、図７（ａ）に示す特性を有するポリイミドフィルム上に形成された波長選択フィルタを、高分子光導波路フィルムの下面に形成されたスリットの４５度傾斜面に、コア形成用紫外線硬化樹脂と同様の樹脂を用いて接着固定した。

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波長選択フィルタに対向させて、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３．５ｄＢ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８１５ｎｍの光を光導波路アレイに入力し、波長選択フィルタからの反射光と、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、波長選択フィルタと４５度傾斜面について、それぞれ１０μｍと７０μｍとした。このとき、波長選択フィルタ側への到達光の損失は、２８ｄＢ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。

波長選択フィルタを図７（ｂ）に示す特性のものに代えた以外は、上記実施例１と同様の作製方法により、高分子光導波路フィルムを作製した。また、ＶＣＳＥＬの発振波長を８１５ｎｍとし、光ファイバからの入射光の波長を８５０ｎｍとして、上記実施例１と同様の評価を行ったところ、ほぼ同等の性能を得ることができた。

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４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４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。 （ａ）、（ｂ）は、波長選択フィルタの変形例を模式的に示す部分拡大図である。 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。 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。 （ａ）、（ｂ）は、波長選択フィルタの透過率特性を示すグラフである。

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 波長選択フィルタ
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
λ１，λ２ 信号光

Claims (8)

1. 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、所定の角度で配された波長選択フィルタとを備え、
   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、前記波長選択フィルタ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。
2. 前記マルチモード光導波路が、前記光導波路コアと該光導波路コアを取り囲むように形成されたクラッドとにより構成され、
   前記面型受光素子アレイが、前記波長選択フィルタ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、
   前記面型発光素子アレイが、前記光導波路コア端部の４５度傾斜面及び前記クラッド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、
   前記面型発光素子アレイから出射される信号光の波長におけるＮＡ０．２の光に対する前記波長選択フィルタの透過率が、１０％以上であり、
   送受信装置に入射される信号光の波長におけるＮＡ０．２の光に対する前記波長選択フィルタの透過率が、３０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の並列光送受信装置。
3. 前記マルチモード光導波路が、前記光導波路コアと該光導波路コアを取り囲むように形成されたクラッドとにより構成され、
   前記面型発光素子アレイが、前記波長選択フィルタ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が、前記光導波路コア端部の４５度傾斜面及び前記クラッド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、
   前記面型発光素子アレイから出射される信号光の波長におけるＮＡ０．２の光に対する前記波長選択フィルタの透過率が、９０％以下であり、
   送受信装置に入射される信号光の波長におけるＮＡ０．２の光に対する前記波長選択フィルタの透過率が、７０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の並列光送受信装置。
4. 前記波長選択フィルタの傾斜角が、４５度であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の並列光送受信装置。
5. 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反射ミラーを配してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の並列光送受信装置。
6. 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、
   前記波長選択フィルタが、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１〜４のいずれかに記載の並列光送受信装置。
7. 前記波長選択フィルタ又は／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１〜６のいずれかに記載の並列光送受信装置。
8. 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１〜７のいずれかに記載の並列光送受信装置。

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