JP4759423B2 - 光伝送システム - Google Patents

Description

本発明は、例えば、面発光レーザやフォトダイオード（フォトディテクタ）などの面型光素子を備える多チャンネル光トランシーバ（例えば波長多重多チャンネル光トランシーバ）に用いて好適の光モジュール、光トランシーバ、光伝送システム、光モジュールの製造方法に関する。

例えば多チャンネル光トランシーバなどの光モジュールにおいて、面発光レーザやフォトダイオードなどの面型光素子を使用する場合、面型光素子の光入射面又は光出射面は実装基板に対して平行になるため、実装基板に対して垂直に光を入射又は出射させることになる。
一方、このような光モジュールにおいては、小型化、薄型化を図ることが必要である。

小型化、薄型化を図るためには、光ファイバ（光ファイバアレイ）を実装基板に対して平行に配置するのが望ましい。この場合、光ファイバの端面と面型光素子の光入射面又は光出射面とは略直角の位置関係になる。そこで、基板上に実装された面型光素子の光入射面又は光出射面に対して垂直に入射又は出射する光の経路（光路）を略９０度曲げて、光ファイバと面型光素子とを光学的に接続するために、以下に示すような種々の提案がなされている。

例えば、特許文献１には、光の進行方向を曲げるための曲面上に光導波路が形成されている立体形状の光導波路構造体を用い、面型光素子に対して入射又は出射する光を、曲面に沿って導いて、光ファイバアレイに結合させる技術が開示されている（例えば図２７，図２８参照）。
また、特許文献２には、実装面に沿って設けられる光導波路と面発光レーザとを光結合するために、光の向きを９０°変換する必要があり、その方法として、素子間を結ぶ導波路フィルムに方向変換器として４５°ミラーを形成することが開示されている。

ところで、伝送バンド幅の拡大を可能にする方法の一つとして、波長多重技術を導入してチャンネルあたりの伝送容量を増やす試みがあり、面発光レーザやフォトダイオードと光ファイバとの間に、光の空間伝播と反射光学系を用いた合波器や分波器を設けることが開示されている（例えば非特許文献１参照）。
特開２００５−１１５３４６号公報 特開２００３−３２２７４０号公報 Brian E. Lemoff et al. "MAUI: Enabling Fiber-to-the-Processor With Parallel Multiwavelength Optical Interconnects", JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, VOL. 22, NO. 9, SEPTEMBER 2004

ところで、上述のような多チャンネル光トランシーバなどの光モジュールにおいては、面型光素子［面型光デバイスアレイ；例えばＶＣＳＥＬ（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser）アレイやＰＤ（Photo detector）アレイ］と光ファイバ（光ファイバアレイ）とを光学的に接続する部分（光結合部）のコスト削減が課題となっている。
このため、それぞれの部品の共通化も徐々に進んできている。現在、面型光デバイスアレイを構成する複数の面型光デバイス間のピッチ（アレイピッチ）及び光ファイバアレイを構成する複数の光ファイバ間のピッチ（アレイピッチ）は、いずれも、０．２５ｍｍに標準化されてきている。また、面型光デバイスアレイを構成する面型光デバイスの数（アレイ数）及び光ファイバアレイを構成する光ファイバの数（アレイ数）は、いずれも、４、８、１２、２４で標準化されてきている。

一方、例えば多チャンネル光トランシーバの場合、基板上に、ＶＣＳＥＬアレイと、ＰＤアレイとを並べて実装することになるが、これらのアレイ間には、例えば１ｍｍ程度の実装用間隙（チップ間の間隙）が不可欠である。
この場合、ＶＣＳＥＬアレイに光学的に接続される光ファイバ（ＶＣＳＥＬ用ファイバ）と、ＰＤアレイに光学的に接続される光ファイバ（ＰＤ用ファイバ）との間にも、この実装用間隙に対応した隙間が必要になる。

上述のように、ＶＣＳＥＬアレイやＰＤアレイと、光ファイバアレイとの間で、ピッチが０．２５ｍｍに標準化され、アレイ数も４、８、１２、２４で標準化されると、例えば８ｃｈ（４ｃｈ入力＋４ｃｈ出力）の多チャンネル光トランシーバでは、本来、入出力に必要な８ｃｈにチップ間の隙間（例えば１ｍｍ）に対応する４ｃｈ分を加えた１２ｃｈの標準化された光ファイバアレイを採用するなどして対応することになる。

この場合、チップ間の隙間に対応する４ｃｈ分の光ファイバは入出力には使われず、無駄である。また、性能、価格などの全ての面で１２ｃｈの光ファイバアレイは、８ｃｈの光ファイバアレイよりも劣るため、８ｃｈの光ファイバアレイを使うのが望ましい。
このため、面型発光素子（ＶＣＳＥＬアレイ）に光学的に接続される光ファイバと、面型受光素子（ＰＤアレイ）に光学的に接続される光ファイバとの間に、チップ間の隙間（実装用間隙）に対応する隙間を設けないで、面型発光素子や面型受光素子などの面型光素子（面型光デバイスアレイ）と光ファイバ（光ファイバアレイ）とを光学的に接続しうる簡便な構造を実現することが望まれている。

なお、原理的には、面型光素子から光ファイバに至る途中で導波路間隔を狭め、８ｃｈの光ファイバアレイに結合するような部品が製造できれば、この問題は解決する。
しかしながら、例えば特許文献１のように、光の進行方向を曲げるための曲面上に光導波路が形成されている立体形状の光導波路構造体を用いる場合、光デバイスと光ファイバとを光学的に接続するための高精度な光導波路を曲面上に形成する必要があり、現在のところ、このように複雑で高精度の３次元構造を簡便に実現できる手段はなく、実用化されていない。さらに、ピッチ変換までも同時に行なえる構造は製法面での制約から実現困難である。

また、例えば特許文献２のように、チップ間の高密度光接続とピッチ変換とをミラー（９０°曲げミラー）を介して行なうものは、ミラー部分での損失（即ち、ミラー表面での吸収損失）が大きく、アライメント精度や加工精度による影響を受けやすいという欠点がある。さらに、導波路交差部でのクロストークが避けられず、光学性能も良くない。
ところで、上記の非特許文献１には、波長多重技術を導入し、光の空間伝播と反射光学系を用いた高度なモジュールが開示されているが、以下の問題点がある。

まず、空間伝播系を用いるためビーム径をあまり細くできない（例えば直径２５０μｍ）ため、モジュールの小型化に限界がある。また、空間の多重反射光学系を採用するため、位置合せが難しい。さらに、製品の耐衝撃性を確保するのが困難である。この結果、低コスト化も難しい。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、基板上に実装された面型光素子［例えば面発光レーザやフォトダイオード（フォトディテクタ）など］と、基板に対して平行に取り付けられる光ファイバとの光学的な接続を、簡単、かつ、容易に実現できるようにした、光伝送システムを提供することを目的とする。

このため、本光伝送システムは、第１基板と、第１基板上に実装された一又は複数の第１面型発光素子と、平面上に形成された一又は複数の第１発光素子用曲げ導波路を備える第１導波路ブロックとを備え、第１導波路ブロックは、第１発光素子用曲げ導波路が形成されている平面が第１基板に対して垂直になり、かつ、一の端面において第１発光素子用曲げ導波路と第１面型発光素子の出射面とが対向するように、第１基板上に実装されている第１光モジュールと、第２基板と、第２基板上に実装された一又は複数の第２面型受光素子と、平面上に形成された一又は複数の第２受光素子用曲げ導波路を備える第２導波路ブロックとを備え、第２導波路ブロックは、第２受光素子用曲げ導波路が形成されている平面が第２基板に対して垂直になり、かつ、一の端面において第２受光素子用曲げ導波路と第２面型受光素子の入射面とが対向するように、第２基板上に実装されている第２光モジュールと、第１光モジュールの一の端面に直交する他の端面と、第２光モジュールの一の端面に直交する他の端面とを光学的に接続する複数の光ファイバからなる光ファイバアレイとを備え、光ファイバアレイが、第１光モジュールの最も長い第１発光素子用曲げ導波路と第２光モジュールの最も短い第２受光素子用曲げ導波路とが接続されるように、第１光モジュールと第２光モジュールとの間で１８０度ねじって接続されていることを要件とする。

したがって、本発明の光伝送システムによれば、基板上に実装された面型光素子［例えば面発光レーザやフォトダイオード（フォトディテクタ）など］と、基板に対して平行に取り付けられる光ファイバとの光学的な接続を、簡単、かつ、容易に実現できるという利点がある。

以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる光モジュール、光トランシーバ、光伝送システム、光モジュールの製造方法について説明する。
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態にかかる光モジュール、光トランシーバ、光伝送システム、光モジュールの製造方法について、図１〜図９を参照しながら説明する。

本実施形態にかかる光モジュールは、例えば、入力された電気信号を光信号に変換し、アレイ状の光ファイバを介して送信する機能（光送信機）と、光ファイバアレイを介して入力された光信号を電気信号に変換して受信する機能（光受信機）とを備える多チャンネル光トランシーバである。
本多チャンネル光トランシーバは、例えば図１に示すように、プリント基板（回路基板）１と、表面に入射面を有する複数の面型受光素子［ここではフォトダイオード（フォトディテクタ；ＰＤ；Photo detector）］からなる面型受光素子アレイ（ＰＤアレイチップ）２と、表面に出射面を有する複数の面型発光素子［ここでは面発光レーザ；ＶＣＳＥＬ（Vertical-Cavity Surface−Emitting Laser）］からなる面型発光素子アレイ（ＶＣＳＥＬアレイチップ）３と、ピッチを変換する機能を有する複数の曲げ導波路４を備える導波路ブロック（導波路アレイ）５とを備える。以下、面型受光素子、面型発光素子をまとめて面型光素子という場合がある。

ここで、面型受光素子アレイ２及び面型発光素子アレイ３は、図１に示すように、複数の面型発光素子及び複数の面型受光素子が一直線上に並ぶように、プリント基板１上に実装されている。
ここでは、１つの面型受光素子アレイ２と１つの面型発光素子アレイ３とを備えるため、複数の面型光素子アレイを備えることになる。なお、１つの面型受光素子アレイ２のみを備える多チャンネル光受信機として構成しても良いし、１つの面型発光素子アレイ３のみを備える多チャンネル光送信機として構成しても良い。また、１つの面型受光素子及び１つの面型発光素子を備える光トランシーバとして構成しても良い。さらに、１つの面型受光素子のみを備える光受信機、１つの面型発光素子のみを備える光送信機などのように、１つの面型光素子のみを備える光モジュールとして構成しても良い。この場合、導波路ブロック５は、１つの曲げ導波路が平面上に形成されたものとして構成すれば良い。

本実施形態では、図２に示すように、導波路ブロック５に備えられる複数の曲げ導波路４は、平面上に形成されている。このため、製法の自由度が高く、例えば電鋳レプリカで作製した平面状の金型をベースにしてモールド法で容易に作製できる。なお、曲げ導波路４の具体的な形成方法については後述する。
また、本実施形態では、図１，図２に示すように、複数の曲げ導波路４として、複数の面型発光素子のそれぞれに光学的に接続される複数の発光素子用曲げ導波路４Ａと、複数の面型受光素子のそれぞれに光学的に接続される複数の受光素子用曲げ導波路４Ｂとが備えられている。

このうち、複数の発光素子用曲げ導波路４Ａは、図１，図２に示すように、導波路ブロック５の一の端面５Ａにおいて複数の面型発光素子の間隔（ピッチ）に応じた間隔（ピッチ）になり、導波路ブロック５の他の端面５Ｂにおいて光ファイバアレイ（リボンファイバ）６を構成する複数の光ファイバの間隔（ピッチ）に応じた間隔（ピッチ）になるように形成されている。

一方、複数の受光素子用曲げ導波路４Ｂは、図１，図２に示すように、導波路ブロック５の一の端面５Ａにおいて複数の面型受光素子の間隔（ピッチ）に応じた間隔（ピッチ）になり、導波路ブロック５の他の端面５Ｂにおいて光ファイバアレイ６を構成する複数の光ファイバの間隔（ピッチ）に応じた間隔（ピッチ）になるように形成されている。
また、本実施形態では、図１，図２に示すように、発光素子用曲げ導波路４Ａと受光素子用曲げ導波路４Ｂとの間隔は、一の端面５Ａにおいて面型発光素子アレイ２と面型受光素子アレイ３との間隔（ピッチ）に応じた間隔（ピッチ）になり、他の端面５Ｂにおいて光ファイバアレイ６を構成する複数の光ファイバの間隔（ピッチ）に応じた間隔（ピッチ）になるように形成されている。

このように、光ファイバアレイ６のアレイピッチに整合させるように、曲げ導波路４を形成することにより、面型発光素子アレイ２と面型受光素子アレイ３との間の実装用間隙（チップ間隔）にかかわらず（面型発光素子アレイ２と面型受光素子アレイ３とを任意の間隔に配置したとしても）、任意の光ファイバピッチに変換でき、従来のように、面型発光素子アレイ２と面型受光素子アレイ３との間の実装用間隙に応じて、光ファイバアレイの一部が無駄になってしまうのを防止することができる。このため、例えば８ｃｈの光トランシーバにおいて、１２ｃｈの光ファイバアレイを用いる必要がなくなり、コスト削減効果も大きい。

本実施形態では、これらの曲げ導波路４は、図２に示すように、導波路ブロック５の一の端面５Ａから一の端面５Ａに直交する他の端面５Ｂまで延びている。つまり、これらの曲げ導波路４は、平面内で略直角に曲げられた曲げ導波路として構成される。
このように構成される導波路ブロック５は、図１に示すように、曲げ導波路４が形成されている平面がプリント基板１に対して垂直になり、かつ、一の端面５Ａにおいて曲げ導波路４とプリント基板１上に実装された面型光素子の入射面又は出射面とが対向するように、プリント基板１上に実装されている。これにより、導波路ブロック５に備えられる複数の曲げ導波路４と面型光素子アレイ２，３を構成する複数の面型光素子とが、それぞれ光学的に接続されることになる。なお、プリント基板１は、外部装置と電気的に接続されており、電気信号が入力又は出力（電気Ｉ／Ｏ）されるようになっている。

ここでは、導波路ブロック５の一の端面５Ａは、基板表面に対向することになる。一方、この一の端面５Ａに直交する他の端面５Ｂには、複数の光ファイバからなる光ファイバアレイ６が光学的に接続されることになる。
この場合、光ファイバアレイ６はプリント基板１に対して平行に取り付けられ、各光ファイバの端面と各面型光素子２，３の入射面又は出射面とは略直角の位置関係になるが、導波路ブロック５（即ち、これに備えられる複数の曲げ導波路４）を介して、複数の面型光素子アレイ２，３と光ファイバアレイ６とが光学的に接続されることによって、プリント基板１上に実装された面型光素子の入射面又は出射面に対して垂直に入射又は出射する光の経路（光路）が略９０度曲げられることになる。

ところで、このような導波路ブロック５を実際に作製する場合、上述のような光路を略直角に曲げる構造のほかに、レンズや位置決め部（例えば位置決め用凹凸など）を一体化したものとして構成するのが望ましい。この場合、導波路ブロック５の材料としては、モールド型を使用しうる透明ポリマー材料が有効である。これにより、複雑な平面導波路形状を簡便に作製できることになる。

そこで、本実施形態では、導波路ブロック５の一の端面５Ａには、図４，図５に示すように、複数の曲げ導波路４を構成する導波路コア１４の端面に対応する位置に、それぞれ、レンズ７が設けられている。また、導波路ブロック５の他の端面５Ｂには、図６，図７に示すように、複数の曲げ導波路４を構成する導波路コア１４の端面に対応する位置に、それぞれ、レンズ７が設けられている。なお、図５，図７中、符号１５は曲げ導波路４を構成するクラッドフィルムを示している。

また、導波路ブロック５は、図４，図５に示すように、一の端面５Ａ側にプリント基板１に対して位置決めを行なうための基板側位置決め部（ここでは位置合わせ用ピン８）を備えるとともに、図７に示すように、他の端面５Ｂ側に複数の光ファイバからなる光ファイバアレイ６に対する位置決めを行なうための光ファイバ側（光コネクタ側）位置決め部（ここでは位置合わせ用ピン挿入穴９）を備える。

なお、アセンブリを容易にするためには、図１に示すように、光ファイバアレイ（リボンファイバ）６の端面は例えばＭＴ（mechanically transferable）型などのアレイ対応の光コネクタ１０で終端されていることが望ましい。
この場合、光コネクタ１０には、図１に示すように、光ファイバアレイ６の延長線上外側に位置合わせ用ピン（光コネクタ側位置決め部）１１が設けられることになる。光ファイバアレイ６と複数の曲がり導波路４とは同一平面内に配置されるため、一方の位置合わせ用ピン１１を挿入するための位置合わせ用ピン挿入穴９は曲げ導波路４の上方に設けることになり、導波路ブロック５の高さが高くなってしまう。このため、できるだけ薄型化を図りたい場合には、図３に示すように、曲げ導波路４を、一旦、略直角に曲げた後、曲げ戻して、導波路ブロック５の他の端面（光ファイバ接続側の端面）５Ｂにおいて、曲げ導波路４ができるだけ下方に位置するように構成することで（即ち、曲げ導波路４を、他の端面５Ｂにおいてプリント基板１側にシフトさせるように形成することで）、曲げ導波路４の上方に設けられる位置合わせ用ピン挿入穴９の位置を下げるように構成すれば良い。これにより、光モジュールの薄型化を実現できることになる。また、光ファイバアレイ６もできるだけ下側の位置に取り付けられることになるため、光ファイバアレイを含むモジュール全体の高さ（モジュールの厚さ）も低くすることができ、薄型化を図ることができる。このような構成は、特に、チャンネル数が多い場合に有効である。

なお、図１に示すように、上述のように構成される光モジュール（同一の構成のもの）を２つ用意し、これらの光モジュールを複数の光ファイバからなる光ファイバアレイ６によって光学的に接続して、光伝送システムを構成することもできる。
但し、本光モジュールでは、複数の曲げ導波路４は長さが異なっているため（チャンネル毎に光路長が異なっているため）、光配線（光路）の等長化が必要な場合には、光ファイバアレイ６を、一方の光モジュールの最も長い曲げ導波路４と他方の光モジュールの最も短い曲げ導波路４とが接続されるように、２つの光モジュール間で１８０度ねじって接続するのが好ましい。

次に、本実施形態にかかる光モジュール（多チャンネル光トランシーバ）の製造方法について、図８，図９を参照しながら説明する。
まず、平面上に形成された複数の曲げ導波路（平面内曲げ導波路）４を備える導波路ブロック５は、例えば、以下のようにして作製することができる。
図８（Ａ）に示すように、凸形状の導波路パターン（ここでは複数の曲げ導波路を形成するためのパターン）を有する金型（モールド金型）１２を作製する。

そして、この金型１２に、下部クラッド材となるオレフィン樹脂１３（例えば、硬化後の屈折率ｎ＝１．５２）を流し込み、モールド成形する。
次に、図８（Ｂ）に示すように、透明のオレフィン樹脂製の平板状成形体１３の溝（導波路用溝）１３Ａに、導波路コアとなる紫外線硬化型のエポキシ樹脂１４（例えば、硬化後の屈折率ｎ＝１．５４）を滴下（塗布）した後、図８（Ｃ）に示すように、別に用意したオレフィン樹脂製のフィルム１５（クラッドフィルム；屈折率ｎ＝１．５２；例えば厚さ０．１ｍｍ）を貼り付ける。

そして、図８（Ｄ）に示すように、荷重をかけつつ紫外線を照射してエポキシ樹脂１４を硬化させる。
その後、端面を鏡面研磨して、図９（Ｂ）に示すように、平面上に形成された曲げ導波路４（ここでは８つの曲げ導波路）を備える導波路ブロック５（平板状成形体からなる導波路ブロック）が作製される。

ここでは、導波路ブロック５の外形寸法は１０ｍｍ×１０ｍｍ×５ｍｍである。曲げ導波路４を構成する導波路コアの寸法は０．０５ｍｍ×０．０５ｍｍである。８つの曲げ導波路４のうち、図９（Ｂ）中、左側の４つの曲げ導波路は面発光レーザアレイ（ＶＣＳＥＬアレイ）２に光学的に接続される発光素子用曲げ導波路（送信用曲げ導波路）４Ａであり、これらの送信用曲げ導波路４Ａを構成する導波路コアのピッチは０．２５ｍｍである。また、８つの曲げ導波路のうち、図９（Ｂ）中、右側の４つの曲げ導波路はフォトディテクタアレイ（ＰＤアレイ）３に光学的に接続される受光素子用曲げ導波路（受信用曲げ導波路）４Ｂであり、これらの受信用曲げ導波路４Ｂを構成する導波路コアのピッチは０．２５ｍｍである。さらに、送信用曲げ導波路４Ａを構成する導波路コアと、受信用曲げ導波路４Ｂを構成する導波路コアとの間のピッチは、導波路ブロック５の一の端面５Ａ（ＶＣＳＥＬアレイ２やＰＤアレイ３に光学的に接続される側の端面）では１．００ｍｍであり、この一の端面５Ａに直交する他の端面５Ｂ（光ファイバアレイ６に光学的に接続される側の端面）では０．２５ｍｍであり、ピッチが変換されている。

一方、図９（Ａ）に示すように、プリント基板１（デバイス実装基板）上には、予め、面発光レーザアレイ２（ＶＣＳＥＬアレイ）及びフォトディテクタアレイ（ＰＤアレイ）３を実装しておく。つまり、面発光レーザアレイ２を構成する複数の面発光レーザの発光面（出射面）及びフォトディテクタアレイ３を構成する複数のフォトディテクタの受光面（入射面）をプリント基板１に垂直な方向で上向きとし、複数の面発光レーザ及び複数のフォトディテクタが一直線上に並ぶように、面発光レーザアレイ２及びフォトディテクタアレイアレイ３を、例えば銅タングステン合金の放熱ブロック（ヒートスプレッダ；例えば厚さ０．２５ｍｍ）１６を介してプリント基板１上に導電性ペーストで接着する。

なお、面発光レーザアレイ２とフォトディテクタアレイ３との間の間隔（両チップ間の隙間）は任意の間隔で良いが、ここでは１ｍｍにしている。また、図示しないが、チップ表面の電極とプリント基板上の配線とをワイヤボンディングで結線し、給電線としている。
ここでは、面発光レーザアレイ２として、例えば、波長８５０ｎｍ、マルチモードの４ｃｈアレイを用いている。アレイピッチは０．２５ｍｍであり、外形は１．０ｍｍ×０．２５ｍｍ×０．２５ｍｍである。

また、フォトディテクタアレイ３として、例えば、波長８５０ｎｍの４ｃｈアレイを用いている。アレイピッチは０．２５ｍｍであり、外形は１．０ｍｍ×０．２５ｍｍ×０．２５ｍｍである。
このようにして作製されたチップ実装済みのプリント基板１上に、スペーサ１７（例えば厚さ０．６ｍｍ）を介して、上述のようにして作製した導波路ブロック５を実装する。例えば、導波路ブロック５はプリント基板１上に紫外線硬化性樹脂を用いて固定すれば良い。

この際、導波路ブロック５に備えられる複数の曲げ導波路４を構成する導波路コアの中心が、それぞれ、フォトディテクタの受光面の中心及び面発光レーザの発光面の中心に一致するように、例えば上下視野カメラを有するフリップチップボンダを使用して、位置合わせすれば良い。
このようにして、ポリマーを用いて平面内で曲がっている曲げ導波路４（平面内曲げ導波路）を備える導波路ブロック５を作製し、面発光レーザアレイ２及びフォトディテクタアレイ３とともにプリント基板１上に実装して光モジュールとしての多チャンネル光トランシーバを作製した後、図９（Ｃ）に示すように、光ファイバアレイ６をアセンブリして、送受信性能を評価すべく、導波路ブロック５を構成する各曲げ導波路４の挿入損失を測定したところ、チップ２，３との結合損失も含めて２．０±０．３ｄＢであり、チャンネル間のばらつきが少なく、上述のようにして作製された導波路ブロック５によるピッチ変換が有効であることが確認できた。

なお、光ファイバアレイ６は、図９（Ｃ）に示すように、プリント基板１上に実装された導波路ブロック５の端面に光コネクタ（ファイバコネクタ）１０を介して接続した。この際、面発光レーザに電流を流し、アクティブアライメントによって位置合わせを行なった。
したがって、本実施形態にかかる光モジュール、光トランシーバ、光伝送システム、光モジュールの製造方法によれば、プリント基板１上に実装された面型光素子［例えば面発光レーザやフォトダイオード（フォトディテクタ）など］と、プリント基板１に対して平行に取り付けられる光ファイバとの光学的な接続を、簡単、かつ、容易に実現できるという利点がある。

なお、本実施形態では、本発明の光モジュールを、多チャンネル光トランシーバを例に説明しているが、これに限られるものではなく、基板上に実装された面型光素子［例えば面発光レーザやフォトダイオード（フォトディテクタ）など］と、基板に対して平行に取り付けられる光ファイバとの光学的な接続を行なう必要がある光モジュールであれば、本発明を広く適用しうる。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態にかかる光モジュール、光トランシーバ、光モジュールの製造方法について、図１０〜図１９を参照しながら説明する。

本実施形態にかかる光モジュールは、上述の第１実施形態の多チャンネル光トランシーバに対し、波長多重伝送を可能にするための構造である点で異なる。つまり、本実施形態にかかる光モジュールは、薄膜チャネル導波路をベースとし、その分岐・合波技術を利用した波長多重伝送が可能な構造（ＣＷＤＭ構造）を有する波長多重多チャンネル光トランシーバ（光送信機、光受信機）である点で異なる。

以下、波長多重多チャンネル光トランシーバを構成しうる光送信機について図１０〜図１４を参照しながら説明し、次に、波長多重多チャンネル光トランシーバを構成しうる光受信機について図１５〜図１９を参照しながら説明し、最後に、波長多重多チャンネル光トランシーバについて説明する。なお、図１０〜図１９では、上述の第１実施形態（図１参照）と同一のものには同一の符号を付している。
［光送信機］
まず、本実施形態にかかる光送信機は、例えば図１０に示すように、表面に出射面を有する複数の面型発光素子［ここでは面発光レーザ；ＶＣＳＥＬ（Vertical-Cavity Surface−Emitting Laser）］からなる面型発光素子アレイ２Ａ〜２Ｄ（ＶＣＳＥＬアレイチップ）と、複数の曲げ導波路２４Ａ〜２４Ｄからなる導波路型合波器２２を備える送信機用フィルム導波路２１を複数積層させてなる送信機用導波路ブロック２０（導波路アレイ）とを備える。

ここで、導波路型合波器２２は、複数の曲げ導波路２４Ａ〜２４Ｄの一端側を重ね合わせたものとして構成され、この一端側で、各曲げ導波路２４Ａ〜２４Ｄを伝播してきた光が合波されるようになっている。ここでは、フィルム導波路２１を複数積層させることで、多チャンネル合波器を構成している。
また、送信機用導波路ブロック２０は、図１０に示すように、複数の曲げ導波路２４Ａ〜２４Ｄの重ね合わされている側の端面２４Ｘがプリント基板１の表面に沿って平行に、かつ、直列に並ぶように、フィルム導波路２１を複数積層させて構成される。このように、フィルム導波路２１を多層化することで、多チャンネル導波路ブロック２０を構成し、多チャンネル光送信機を実現している。そして、複数の曲げ導波路２４Ａ〜２４Ｄが重ね合わされている側の端面２４Ｘには、図１０に示すように、光コネクタ１０を介して、複数の光ファイバからなる光ファイバアレイ（リボンファイバ）６が接続されることになる。

このため、各フィルム導波路２１の厚さ（即ち、各フィルム導波路２１の曲げ導波路を構成する導波路コア間の間隔）を、光ファイバアレイ６のファイバピッチに応じた厚さ（間隔）になるようにすることで、上述の第１実施形態のものと同様に、面型発光素子アレイ間の実装用間隙（チップ間隔）にかかわらず（複数の面型発光素子アレイを任意の間隔に配置したとしても）、任意の光ファイバピッチに変換できるようになる。これにより、設計自由度が大きくなり、また、光ファイバアレイの一部が無駄になってしまうのを防止することができる。

また、面型発光素子アレイ２Ａ〜２Ｄは、図１２に示すように、それぞれ、同じ発光波長を持つ複数の面型発光素子を備える。これらの面型発光素子の出射面がプリント基板１に対して垂直上向きになり、かつ、これらの面型発光素子が送信機用フィルム導波路２１の積層方向に沿って直列に並ぶように、面型発光素子アレイ２Ａ〜２Ｄがプリント基板１上に互いに平行に配置されている。

本実施形態では、図１１に示すように、発光波長の異なる複数の面型発光素子が、送信機用導波路ブロック２０（積層された送信機用フィルム導波路２１）の端面に沿って直列に並ぶように、プリント基板１上に実装されている。
つまり、図１２に示すように、発光波長λ１の複数の第１面型発光素子からなる第１面型発光素子アレイ２Ａ、発光波長λ２の複数の第２面型発光素子からなる第２面型発光素子アレイ２Ｂ、発光波長λ３の複数の第３面型発光素子からなる第３面型発光素子アレイ２Ｃ、発光波長λ４の複数の第４面型発光素子からなる第４面型発光素子アレイ２Ｄが、送信機用導波路ブロック２０（積層された送信機用フィルム導波路２１）の端面に沿って直列に、かつ、互いに平行に並べて、プリント基板１上に実装されている。

本実施形態では、複数の曲げ導波路２４Ａ〜２４Ｄは、送信機用フィルム導波路２１として構成されており、平面上に形成されたチャネル導波路である。このため、製法の自由度が高く、例えば電鋳レプリカで作製した平面金型をベースにしたモールド法で容易に作製できることになる。また、チャネル導波路の採用により、ビームを例えば５０μｍ程度の幅に閉じ込めることができ、モジュールの小型化を図ることが可能となる。さらに、光路を最初に２次元平面内に作り込んでしまうため、空間光の場合に比べて位置合わせや信頼性（耐衝撃性）の点で優れている。また、曲げ導波路２４Ａ〜２４Ｄを平面上に形成するため、単純な型押し技術で成形でき、低コストである。なお、曲げ導波路２４Ａ〜２４Ｄの具体的な形成方法については後述する。

また、本実施形態では、図１０に示すように、導波路型合波器２２を構成する複数の曲げ導波路２４Ａ〜２４Ｄは、送信機用導波路ブロック２０の一の端面２０Ａにおいて複数の面型発光素子のそれぞれに光学的に接続されており、この一の端面２０Ａに直交する他の端面２０Ｂにおいて光ファイバに光学的に接続されている。
これにより、図１０に示すように、発光波長の異なる複数の面型発光素子の出射面から出射された波長の異なる光が、それぞれ、導波路ブロック２０に備えられる複数の曲げ導波路２４Ａ〜２４Ｄに光結合し、それぞれ、平面内で光路を略直角に曲げられ、合波されて波長多重光とされ、光コネクタ１０を介して光ファイバに光結合するようになっている。

本実施形態では、同じ発光波長を持つ複数の面型発光素子を備え、送信機用導波路ブロック２０が同じ構成の送信機用フィルム導波路２１を複数積層した構造になっており、これに複数の光ファイバからなる光ファイバアレイ６が接続されているため、同じ構成の複数のフィルム導波路型合波器２２によって合波された各波長多重光（多チャンネル波長多重光）が、複数の光ファイバのそれぞれに向けて出射されることになる。

次に、本実施形態にかかる波長多重多チャンネル光トランシーバを構成する光送信機（光モジュール）の製造方法について、図１３，図１４を参照しながら説明する。
まず、平面上に形成された曲げ導波路２４Ａ〜２４Ｄ（平面内曲げ導波路）を備える送信機用導波路ブロック２０は、例えば、以下のようにして作製することができる。なお、図１３では、説明の便宜上、２つの曲げ導波路のみを示している。

凸形状の送信機用導波路パターン（ここでは複数の曲げ導波路を形成するためのパターン）を有する送信機用金型（モールド金型）を作製する。
そして、この金型に、下部クラッド材となるオレフィン樹脂（例えば、硬化後の屈折率ｎ＝１．５２）を流し込み、モールド成形する。これにより、図１３（Ａ）に示すように、透明のオレフィン樹脂製のフィルム状成形体２５が形成される。

次に、図１３（Ｂ）に示すように、フィルム状成形体２５の溝（導波路用溝）２５Ａに、導波路コアとなる紫外線硬化型のエポキシ樹脂２６（例えば、硬化後の屈折率ｎ＝１．５４）を充填（塗布）した後、図１３（Ｃ）に示すように、別に用意したオレフィン樹脂製のフィルム２７（クラッドフィルム；屈折率ｎ＝１．５２；厚さ０．１ｍｍ）を貼り付ける。

そして、荷重をかけつつ紫外線を照射してエポキシ樹脂を硬化させる。
その後、端面を鏡面研磨して、図１１に示すように、平面上に形成された曲げ導波路２４Ａ〜２４Ｄを備える送信機用フィルム導波路２１が作製される。そして、図１２に示すように、このようにして作製される同じ構成の送信機用フィルム導波路２１を複数積層させて送信機用導波路ブロック２０が作製される。

ここでは、送信機用導波路ブロック２０の外形寸法は１０ｍｍ×５ｍｍ×５ｍｍである。曲げ導波路２４Ａ〜２４Ｄを構成する導波路コア２６の寸法は０．０５ｍｍ×０．０５ｍｍである。
次に、上述のようにして作製される送信機用導波路ブロック２０を備える光送信機（送信モジュール）は、例えば、以下のようにして作製することができる。

図１４（Ａ）に示すように、プリント基板１上には、予め、複数（ここでは２つ）の面発光レーザアレイ２Ａ，２Ｂを実装しておく。つまり、面発光レーザアレイ２Ａ，２Ｂを構成する複数の面発光レーザの発光面（出射面）をプリント基板１に垂直な方向で上向きとし、複数の面発光レーザアレイ２Ａ，２Ｂが平行に並ぶように、面発光レーザアレイ２Ａ，２Ｂを、例えば銅タングステン合金の放熱ブロック１６（例えば厚さ０．２５ｍｍ）を介してプリント基板１上に導電性ペーストで接着する。

なお、面発光レーザアレイ２Ａと面発光レーザアレイ２Ｂとの間の間隔（両チップ間の隙間）は任意の間隔で良く、例えば１ｍｍとすれば良い。また、ここでは、チップ表面の電極とプリント基板上の配線とをワイヤボンディングで結線し、給電線としている。
ここでは、例えば、波長８５０ｎｍと波長９８０ｎｍの２種類のマルチモード面発光レーザアレイ２Ａ，２Ｂを用いている。これらの面発光レーザアレイ２Ａ，２Ｂの外形寸法は０．２５ｍｍ×０．２５ｍｍ×０．２５ｍｍである。

このようにして作製されたチップ実装済みのプリント基板１上に、図１４（Ｂ）に示すように、スペーサ１７（例えば厚さ０．６ｍｍ）を介して、上述のようにして作製した送信機用導波路ブロック（送信側導波路ブロック）２０を実装する。例えば、送信機用導波路ブロック２０はプリント基板１上に紫外線硬化性樹脂を用いて固定すれば良い。
この際、送信機用導波路ブロック２０に備えられる複数の曲げ導波路２４Ａ〜２４Ｄを構成する導波路コアの中心が、それぞれ、面発光レーザの発光面の中心に一致するように、例えば上下視野カメラを有するフリップチップボンダを使用して、位置合わせすれば良い。
［光受信機］
次に、本実施形態にかかる光受信機は、例えば図１５に示すように、表面に入射面を有する複数（ここでは４つ）の面型受光素子［ここではフォトダイオード（フォトディテクタ；ＰＤ；Photo detector）］からなる面型受光素子アレイ（ＰＤアレイチップ）３Ａ〜３Ｄと、複数（ここでは４つ）の曲げ導波路３４Ａ〜３４Ｄ及び導波路型分波器３２を備える受信機用フィルム導波路３１を複数積層させてなる受信機用導波路ブロック（導波路アレイ）３０とを備える。

ここで、導波路型分波器３２は、図１６に示すように、複数の曲げ導波路３４Ａ〜３４Ｄに接続される複数（ここでは４つ）の波長フィルタ３５Ａ〜３５Ｄと、受信機用導波路ブロック３０（積層された受信機用フィルム導波路３１）の端面に設けられるミラー３６と、波長フィルタ３５Ａ〜３５Ｄとミラー３６との間に形成されるチャネル導波路３７とを備える。そして、導波路型分波器３２は、チャネル導波路３７の入射側端面３７Ｘを介して入射された波長多重光を波長毎に分波して、複数の曲げ導波路３４Ａ〜３４Ｄのそれぞれに出射するようになっている。ここでは、フィルム導波路３１を複数積層させることで、多チャンネル分波器を構成している。

本実施形態では、波長フィルタ３５Ａ〜３５Ｄは、横長のチップ部品として形成される薄膜フィルタを用いている。ここでは、波長フィルタ３５Ａ〜３５Ｄは、ｎチャンネル共用チップを用いており、積層された複数の受信機用フィルム導波路３１を貫通するように実装することで、異なるチャンネル間で部品を共有するようにしている。また、波長フィルタ３５Ａ〜３５Ｄは、それぞれ、一の波長の光のみを透過し、他の波長の光を反射するように構成されている。ここでは、複数の波長フィルタ３５Ａ〜３５Ｄは、それぞれ、異なる波長の光を透過するようになっている。

このように構成される導波路型分波器３２では、以下のようにして波長多重光に含まれる各波長の光が分波される。
つまり、図１６に示すように、チャネル導波路３７の入射側端面３７Ｘを介して入射された波長多重光に含まれる第１の波長λ１を持つ光のみが、第１波長フィルタ３５Ｄを透過して分波され、第１曲げ導波路３４Ｄへ導かれる。

一方、残りの波長多重光は第１波長フィルタ３５Ｄで反射され、チャネル光導波路３７を導かれ、ミラー３６で反射され、さらにチャネル光導波路３７を導かれて、第２の波長λ２を持つ光のみが、第２波長フィルタ３５Ｃを透過して分波され、第２曲げ導波路３４Ｃへ導かれる。
さらに、残りの波長多重光は第２波長フィルタ３５Ｃで反射され、チャネル光導波路３７を導かれ、ミラー３６で反射され、さらにチャネル光導波路３７を導かれて、第３の波長λ３を持つ光のみが第３波長フィルタ３５Ｂを透過して分波され、第３曲げ導波路３４Ｂへ導かれる。

そして、残りの第４の波長λ４を持つ光は第３波長フィルタ３５Ｂで反射され、チャネル光導波路３７を導かれ、ミラー３６で反射され、さらにチャネル光導波路３７を導かれて、第４波長フィルタ３５Ａを透過して分波され、第４曲げ導波路３４Ａへ導かれる。
なお、このように構成される導波路型分波器３２では、波長間で光路長差が生じてしまうが、この光路長差は、曲げ導波路３４Ａ〜３４Ｄの設計によって解消することができ、波長毎の光路長の等長化を図ることが可能である。また、上述の曲げ導波路２４Ａ〜２４Ｄを備える光送信機と接続される場合には、光送信機の曲げ導波路２４Ａ〜２４Ｄの設計によっても、光路長差を解消することもできる。

また、受信機用導波路ブロック３０は、図１７に示すように、受信機用フィルム導波路３１の端面でチャネル導波路３７の入射側端面３７Ｘがプリント基板１の表面に沿って平行に、かつ、直列に並ぶように、フィルム導波路３１を複数積層させて構成される。このように、フィルム導波路３１を多層化することで、多チャンネル導波路ブロック３０を構成し、多チャンネル光受信機を実現している。そして、複数のチャネル導波路３７の入射側端面３７Ｘには、図１５に示すように、光コネクタ１０を介して、複数の光ファイバからなる光ファイバアレイ（リボンファイバ）６が接続されることになる。

このため、各フィルム導波路３１の厚さ（即ち、各フィルム導波路３１の曲げ導波路を構成する導波路コア間の間隔）を、光ファイバアレイ６のファイバピッチに応じた厚さ（間隔）になるようにすることで、上述の第１実施形態のものと同様に、面型発光素子アレイ間の実装用間隙（チップ間隔）にかかわらず（複数の面型発光素子アレイを任意の間隔に配置したとしても）、任意の光ファイバピッチに変換できるようになる。これにより、設計自由度が大きくなり、また、光ファイバアレイの一部が無駄になってしまうのを防止することができる。

また、面型受光素子アレイ３Ａ〜３Ｄは、図１７に示すように、それぞれ、複数の面型受光素子を備える。これらの面型受光素子の入射面がプリント基板１に対して垂直上向きになり、かつ、これらの面型受光素子が受信機用フィルム導波路３１の積層方向に沿って直列に並ぶように、面型受光素子アレイ３Ａ〜３Ｄがプリント基板１上に互いに平行に配置されている。

本実施形態では、図１７に示すように、異なる面型受光素子アレイ３Ａ〜３Ｄを構成する複数の面型受光素子が、受信機用導波路ブロック３０（積層された受信機用フィルム導波路３１）の端面に沿って直列に並ぶように、プリント基板１上に実装されている。
つまり、図１７に示すように、複数の第１面型受光素子からなる第１面型受光素子アレイ３Ａ、複数の第２面型受光素子からなる第２面型受光素子アレイ３Ｂ、複数の第３面型受光素子からなる第３面型受光素子アレイ３Ｃ、複数の第４面型受光素子からなる第４面型受光素子アレイ３Ｄが、受信機用導波路ブロック３０（積層された受信機用フィルム導波路３１）の端面に沿って直列に、かつ、互いに平行に並べて、プリント基板１上に実装されている。

本実施形態では、複数の曲げ導波路３４Ａ〜３４Ｄは、受信機用フィルム導波路３１として構成されており、平面上に形成されたチャネル導波路である。このため、製法の自由度が高く、例えば電鋳レプリカで作製した平面金型をベースにしたモールド法で容易に作製できることになる。また、チャネル導波路の採用により、ビームを例えば５０μｍ程度の幅に閉じ込めることができ、モジュールの小型化を図ることが可能となる。さらに、光路を最初に２次元平面内に作り込んでしまうため、空間光の場合に比べて位置合わせや信頼性（耐衝撃性）の点で優れている。また、曲げ導波路３４Ａ〜３４Ｄを平面上に形成するため、単純な型押し技術で成形でき、低コストである。なお、曲げ導波路３４Ａ〜３４Ｄの具体的な形成方法については後述する。

また、本実施形態では、図１５に示すように、複数の曲げ導波路３４Ａ〜３４Ｄは、受信機用導波路ブロック３０の一の端面３０Ａにおいて複数の面型受光素子のそれぞれに光学的に接続されている。一方、これらの曲げ導波路３４Ａ〜３４Ｄの他端はいずれも導波路型分波器３２に接続されている。そして、受信機用導波路ブロック３０の一の端面３０Ａに直交する他の端面３０Ｂにおいて、導波路型分波器３２を構成するチャネル導波路３７の入射側端面３７Ｘに光ファイバが光学的に接続されている。

これにより、図１５に示すように、光ファイバを導かれた波長多重光が、導波路型分波器３２を構成するチャネル導波路３７の入射側端面３７Ｘに光結合し、このチャネル導波路３７を導かれる際に、薄膜波長フィルタ３５Ａ〜３５Ｄによってフィルタリングされて、波長毎に分波され、それぞれ、平面内で光路を略直角に曲げる複数の曲げ導波路３４Ａ〜３４Ｄを導かれ、複数の面型受光素子のそれぞれに波長の異なる光が光結合するようになっている。

本実施形態では、複数の面型受光素子を備え、受信機用導波路ブロック３０が同じ構成の受信機用フィルム導波路３１を複数積層した構造になっており、これに複数の光ファイバからなる光ファイバアレイ６が接続されているため、複数の光ファイバのそれぞれから導かれた各波長多重光（多チャンネル波長多重光）が、同じ構成の複数のフィルム導波路型分波器３２によって分波され、複数の曲げ導波路３４Ａ〜３４Ｄを介して、複数の面型受光素子のそれぞれに向けて出射されることになる。

次に、本実施形態にかかる波長多重多チャンネル光トランシーバを構成する光送信機（光モジュール）の製造方法について、図１８，図１９を参照しながら説明する。
まず、平面上に形成された曲げ導波路（平面内曲げ導波路）３４Ａ〜３４Ｄを備える受信機用導波路ブロック３０は、例えば、以下のようにして作製することができる。なお、図１８では、説明の便宜上、２つの曲げ導波路のみを示している。

凸形状の受信機用導波路パターン（ここでは複数の曲げ導波路を形成するためのパターン）を有する受信機用金型（モールド金型）を作製する。
そして、この金型に、下部クラッド材となるオレフィン樹脂（例えば、硬化後の屈折率ｎ＝１．５２）を流し込み、モールド成形する。これにより、図１８（Ａ）に示すように、透明のオレフィン樹脂製のフィルム状成形体３８が形成される。

次に、図１８（Ｂ）に示すように、フィルム状成形体３８の溝（導波路用溝）３８Ａに、導波路コアとなる紫外線硬化型のエポキシ樹脂３９（例えば、硬化後の屈折率ｎ＝１．５４）を充填（塗布）した後、図１８（Ｃ）に示すように、別に用意したオレフィン樹脂製のフィルム４０（クラッドフィルム；屈折率ｎ＝１．５２；厚さ０．１ｍｍ）を貼り付ける。

そして、荷重をかけつつ紫外線を照射してエポキシ樹脂を硬化させる。
その後、薄膜フィルタ挿入用溝を形成した後、図１８（Ｄ）に示すように、例えば９８０ｎｍ用の狭帯域波長フィルタ３５（３５Ａ〜３５Ｄ）を挿入し、透明接着剤で固定する。
続いて、図１８（Ｅ）に示すように、光ファイバを接続する側の端面に、例えば透明接着剤によってミラー３６を貼り付ける。

最後に、端面を鏡面研磨して、図１６に示すように、平面上に形成された曲げ導波路３４Ａ〜３４Ｄを備える受信機用フィルム導波路３１が作製される。そして、図１７に示すように、このようにして作製される同じ構成の受信機用フィルム導波路３１を複数積層させて受信機用導波路ブロック３０が作製される。
ここでは、受信機用導波路ブロック３０の外形寸法は１０ｍｍ×５ｍｍ×５ｍｍである。曲げ導波路３４Ａ〜３４Ｄを構成する導波路コア３９の寸法は０．０５ｍｍ×０．０５ｍｍである。

次に、上述のようにして作製される受信機用導波路ブロック３０を備える光受信機（受信モジュール）は、例えば、以下のようにして作製することができる。
図１９（Ａ）に示すように、プリント基板１上には、予め、複数（ここでは２つ）のフォトディテクタアレイ３Ａ，３Ｂを実装しておく。つまり、フォトディテクタアレイ３Ａ，３Ｂを構成する複数のフォトディテクタの受光面（入射面）をプリント基板１に垂直な方向で上向きとし、複数のフォトディテクタアレイ３Ａ，３Ｂが平行に並ぶように、フォトディテクタアレイ３Ａ，３Ｂを、例えば銅タングステン合金の放熱ブロック１６（例えば厚さ０．２５ｍｍ）を介してプリント基板１上に導電性ペーストで接着する。

なお、フォトディテクタアレイ３Ａとフォトディテクタアレイ３Ｂとの間の間隔（両チップ間の隙間）は任意の間隔で良く、例えば１ｍｍとすれば良い。また、ここでは、チップ表面の電極とプリント基板上の配線とをワイヤボンディングで結線し、給電線としている。
ここでは、例えば、波長８５０〜９８０ｎｍに感度を有する２つのフォトディテクタアレイ３Ａ，３Ｂを用いている。これらのフォトディテクタアレイ３Ａ，３Ｂの外形寸法は０．２５ｍｍ×０．２５ｍｍ×０．２５ｍｍである。

このようにして作製されたチップ実装済みのプリント基板１上に、図１９（Ｂ）に示すように、スペーサ１７（例えば厚さ０．６ｍｍ）を介して、上述のようにして作製した受信機用導波路ブロック（受信側導波路ブロック）３０を実装する。例えば、受信機
用導波路ブロック３０はプリント基板１上に紫外線硬化性樹脂を用いて固定すれば良い。
この際、受信機用導波路ブロック３０に備えられる複数の曲げ導波路３４Ａ〜３４Ｄを構成する導波路コアの中心が、それぞれ、フォトディテクタの受光面の中心に一致するように、例えば上下視野カメラを有するフリップチップボンダを使用して、位置合わせすれば良い。
［評価］
上述のようにして、ポリマーを用いて平面内で曲がっている曲げ導波路（平面内曲げ導波路）を備える送信機用導波路ブロック２０及び受信機用導波路ブロック３０を作製し、送信機用導波路ブロック２０を面発光レーザアレイ２とともにプリント基板１上に実装して多チャンネル光送信機を作製するとともに、受信機用導波路ブロック３０をフォトディテクタアレイ３とともにプリント基板１上に実装して多チャンネル光受信機を作製した後、図１４（Ｃ），図１９（Ｃ）に示すように、光ファイバアレイ６をアセンブリして、送受信性能を評価すべく、導波路ブロック２０，３０を構成する各曲げ導波路の挿入損失を測定したところ、チップとの結合損失も含めて、光送信機（送信側光モジュール）で５．０ｄＢ（９８０ｎｍ），４．８ｄＢ（８５０ｎｍ）、光受信機（受信側光モジュール）で２．５ｄＢ（９８０ｎｍ），３．２ｄＢ（８５０ｎｍ）であり、上述のようにして作製された導波路ブロック２０，３０の有効性が確認できた。

なお、光ファイバアレイ６は、図１４（Ｃ），図１９（Ｃ）に示すように、プリント基板１上に実装された送信機用導波路ブロック２０の端面、及び、プリント基板１上に実装された受信機用導波路ブロック３０の端面のそれぞれに、光コネクタ（図示せず）を介して接続した。この際、面発光レーザに電流を流し、アクティブアライメントによって位置合わせを行なった。
［光トランシーバ］
本実施形態にかかる波長多重多チャンネル光トランシーバは、上述のように構成される光送信機と、上述のように構成される光受信機とを、プリント基板の裏面側で貼り合わせて一体化することによって構成することができる。
［作用・効果］
したがって、本実施形態にかかる光モジュール、光トランシーバ、光モジュールの製造方法によれば、上述の第１実施形態のものと同様に、プリント基板１上に実装された面型光素子［例えば面発光レーザやフォトダイオード（フォトディテクタ）など］と、プリント基板１に対して平行に取り付けられる光ファイバとの光学的な接続を、簡単、かつ、容易に実現できるという利点がある。

特に、上述のような構成を採用することで、小型の波長多重多チャンネル光トランシーバを簡便に実現でき、低コストで、伝送帯域の飛躍的な向上を達成できることになる。
［その他］
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することができる。

（付記１）
基板と、
前記基板上に実装された一又は複数の面型光素子と、
平面上に形成された一又は複数の曲げ導波路を備える導波路ブロックとを備え、
前記導波路ブロックは、前記曲げ導波路が形成されている平面が前記基板に対して垂直になり、かつ、一の端面において前記曲げ導波路と前記面型光素子の入射面又は出射面とが対向するように、前記基板上に実装されており、前記一の端面に直交する他の端面に光ファイバが接続されるように構成されていることを特徴とする、光モジュール。

（付記２）
前記一又は複数の曲げ導波路が、前記導波路ブロックの前記一の端面から前記他の端面まで延びていることを特徴とする、付記１記載の光モジュール。
（付記３）
前記複数の面型光素子が、複数の面型発光素子及び複数の面型受光素子であり、
前記複数の面型発光素子及び前記複数の面型受光素子が一直線上に並ぶように配置されていることを特徴とする、付記１又は２記載の光モジュール。

（付記４）
前記複数の曲げ導波路が、前記複数の面型発光素子のそれぞれに光学的に接続される複数の発光素子用曲げ導波路を備え、
前記複数の発光素子用曲げ導波路が、前記一の端面において前記複数の面型発光素子の間隔に応じた間隔になり、前記他の端面において光ファイバアレイを構成する複数の光ファイバの間隔に応じた間隔になるように形成されていることを特徴とする、付記３記載の光モジュール。

（付記５）
前記複数の曲げ導波路が、前記複数の面型受光素子のそれぞれに光学的に接続される複数の受光素子用曲げ導波路を備え、
前記複数の受光素子用曲げ導波路が、前記一の端面において前記複数の面型受光素子の間隔に応じた間隔になり、前記他の端面において光ファイバアレイを構成する複数の光ファイバの間隔に応じた間隔になるように形成されていることを特徴とする、付記３又は４記載の光モジュール。

（付記６）
前記発光素子用曲げ導波路と前記受光素子用曲げ導波路との間隔は、前記一の端面において前記複数の面型発光素子からなる面型発光素子アレイと前記複数の面型受光素子からなる面型受光素子アレイとの間隔に応じた間隔になり、前記他の端面において光ファイバアレイを構成する複数の光ファイバの間隔に応じた間隔になるように形成されていることを特徴とする、付記４又は５記載の光モジュール。

（付記７）
前記曲げ導波路が、略直角に曲げた後、曲げ戻して、前記他の端面において前記基板側にシフトさせて形成されていることを特徴とする、付記１〜６のいずれか１項に記載の光モジュール。
（付記８）
前記他の端面に複数の光ファイバからなる光ファイバアレイが光学的に接続されていることを特徴とする、付記１〜７のいずれか１項に記載の光モジュール。

（付記９）
前記導波路ブロックが、前記一の端面及び前記他の端面の前記曲げ導波路の導波路コアに対向する位置にレンズを備えることを特徴とする、付記１〜８のいずれか１項に記載の光モジュール。
（付記１０）
前記導波路ブロックが、前記一の端面に前記基板に対して位置決めを行なうための基板側位置決め部を備えるとともに、前記他の端面に複数の光ファイバからなる光ファイバアレイに対する位置決めを行なうための光ファイバ側位置決め部を備えることを特徴とする、付記１〜９のいずれか１項に記載の光モジュール。

（付記１１）
付記１〜１０のいずれか１項に記載の光モジュールを２つ備え、前記２つの光モジュールを複数の光ファイバからなる光ファイバアレイによって光学的に接続してなる光伝送システムであって、
前記光ファイバアレイが、一方の光モジュールの最も長い曲げ導波路と他方の光モジュールの最も短い曲げ導波路とが接続されるように、前記２つの光モジュール間で１８０度ねじって接続されていることを特徴とする、光伝送システム。

（付記１２）
前記複数の面型光素子が、前記導波路ブロックの端面に沿って直列に発光波長の異なる複数の面型発光素子であり、
前記導波路ブロックが、前記複数の曲げ導波路の一端側を重ね合わせたものとして構成される導波路型合波器を備えることを特徴とする、付記１、８〜１０のいずれか１項に記載の光モジュール。

（付記１３）
前記導波路ブロックが、前記導波路型合波器を備えるフィルム導波路を複数積層させたものとして構成され、
前記複数のフィルム導波路が、複数の光ファイバからなる光ファイバアレイを接続できるように、前記複数の曲げ導波路の重ね合わされている側の端面が前記基板の表面に沿って直列に並ぶように積層されていることを特徴とする、付記１２記載の光モジュール。

（付記１４）
前記複数の面型光素子が、前記導波路ブロックの端面に沿って直列に複数の面型受光素子であり、
前記導波路ブロックが、前記複数の曲げ導波路のそれぞれに接続される導波路型分波器を備え、
前記導波路型分波器が、前記複数の曲げ導波路に接続される複数の波長フィルタと、前記導波路ブロックの端面に設けられるミラーと、前記複数の波長フィルタと前記ミラーとの間に形成されるチャネル光導波路とを備えることを特徴とする、付記１、８〜１０のいずれか１項に記載の光モジュール。

（付記１５）
前記導波路ブロックが、前記導波路型分波器を備えるフィルム導波路を複数積層させたものとして構成され、
前記複数のフィルム導波路が、複数の光ファイバからなる光ファイバアレイを接続できるように、前記フィルム導波路の端面で前記チャネル光導波路の入射側端面が前記基板の表面に沿って直列に並ぶように積層されていることを特徴とする、付記１４記載の光モジュール。

（付記１６）
同じ発光波長を持つ複数の面型発光素子からなる面型発光素子アレイを複数備え、
前記複数の面型発光素子アレイは、互いに異なる発光波長を持ち、前記同じ発光波長を持つ複数の面型発光素子が前記フィルム導波路の積層方向に沿って直列に並び、かつ、前記異なる発光波長を持つ複数の面型発光素子が前記フィルム導波路の端面に沿って直列に並ぶように、配置されていることを特徴とする、付記１２又は１３記載の光モジュール。

（付記１７）
複数の面型受光素子からなる面型受光素子アレイを複数備え、
前記複数の面型受光素子アレイは、同一の面型受光素子アレイを構成する複数の面型受光素子が前記フィルム導波路の積層方向に沿って直列に並び、かつ、異なる面型受光素子アレイを構成する複数の面型受光そしが前記フィルム導波路の端面に沿って直列に並ぶように、配置されていることを特徴とする、付記１４又は１５記載の光モジュール。

（付記１８）
付記１２、１３、１６のいずれか１項に記載の光モジュールと、付記１４、１５、１７のいずれか１項に記載の光モジュールとを、前記基板の裏面側で貼り合わせて一体化してなることを特徴とする、光トランシーバ。
（付記１９）
平面上に一又は複数の曲げ導波路を備える導波路ブロックを作製し、
基板上に一又は複数の面型光素子を実装し、
前記導波路ブロックを、前記曲げ導波路が形成されている平面が前記基板に対して垂直になり、かつ、一の端面において前記曲げ導波路と前記面型光素子の入射面又は出射面とが対向するように、前記基板上に実装することを特徴とする、光モジュールの製造方法。

本発明の第１実施形態にかかる光モジュールの構成を示す模式図である。 本発明の第１実施形態にかかる光モジュールに備えられる導波路ブロックの構成を示す模式図である。 本発明の第１実施形態にかかる光モジュールに備えられる導波路ブロックの変形例を示す模式図である。 本発明の第１実施形態にかかる光モジュールに備えられる導波路ブロックの構成を示す模式図であって、図１のＡ部を拡大して示す拡大正面図である。 本発明の第１実施形態にかかる光モジュールに備えられる導波路ブロックの構成を示す模式図であって、図４のＡ−Ａ矢視断面図である。 本発明の第１実施形態にかかる光モジュールに備えられる導波路ブロックの構成を示す模式図であって、図１のＢ部を拡大して示す拡大正面図である。 本発明の第１実施形態にかかる光モジュールに備えられる導波路ブロックの構成を示す模式図であって、図１のＢ部を拡大して示す拡大右側面図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の第１実施形態にかかる光モジュールに備えられる導波路ブロックの製造方法を説明するための模式図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の第１実施形態にかかる光モジュールの製造方法を説明するための模式図である。 本発明の第２実施形態にかかる光モジュールとしての光送信機の構成を示す模式図である。 本発明の第２実施形態にかかる光モジュールとしての光送信機に備えられる送信機用フィルム導波路の構成を示す模式図である。 本発明の第２実施形態にかかる光モジュールとしての光送信機に備えられる送信機用導波路ブロック及び面型発光素子アレイの構成を示す模式図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第２実施形態にかかる光モジュールに備えられる送信機用フィルム導波路（送信機用導波路ブロック）の製造方法を説明するための模式図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第２実施形態にかかる光モジュール（光送信機）の製造方法を説明するための模式図である。 本発明の第２実施形態にかかる光モジュールとしての光受信機の構成を示す模式図である。 本発明の第２実施形態にかかる光モジュールとしての光受信機に備えられる受信機用フィルム導波路の構成を示す模式図である。 本発明の第２実施形態にかかる光モジュールとしての光受信機に備えられる受信機用導波路ブロック及び面型受光素子アレイの構成を示す模式図である。 （Ａ）〜（Ｅ）は、本発明の第２実施形態にかかる光モジュールに備えられる受信機用フィルム導波路（受信機用導波路ブロック）の製造方法を説明するための模式図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第２実施形態にかかる光モジュール（光受信機）の製造方法を説明するための模式図である。

符号の説明

１ プリント基板
２，２Ａ〜２Ｄ 面型発光素子アレイ（ＶＣＳＥＬアレイ）
３，３Ａ〜３Ｄ 面型受光素子アレイ（ＰＤアレイ）
４ 曲げ導波路
４Ａ 複数の発光素子用曲げ導波路
４Ｂ 複数の受光素子用曲げ導波路
５ 導波路ブロック
５Ａ 導波路ブロックの一の端面
５Ｂ 導波路ブロックの他の端面
６ 光ファイバアレイ
７ レンズ
８ 位置合わせ用ピン（基板側位置決め部）
９ 位置合わせ用ピン挿入穴（位置決め部）
１０ 光コネクタ
１１ 位置合わせ用ピン（光コネクタ側位置決め部）
１２ 金型（モールド金型）
１３ オレフィン樹脂製の平板状成形体
１４ 紫外線硬化型のエポキシ樹脂（導波路コア）
１５ オレフィン樹脂製のフィルム（クラッドフィルム）
１６ ヒートスプレッダ
１７ スペーサ
２０，３０ 導波路ブロック
２０Ａ，３０Ａ 導波路ブロックの一の端面
２０Ｂ，３０Ｂ 導波路ブロックの他の端面
２１，３１ フィルム導波路
２２ 導波路型合波器
２４Ａ〜２４Ｄ，３４Ａ〜３４Ｄ 曲げ導波路
２４Ｘ 曲げ導波路の端面
２５，３８ オレフィン樹脂製のフィルム状成形体
２５Ａ，３８Ａ フィルム状成形体の溝
２６，３９ 紫外線硬化型のエポキシ樹脂
２７，４０ オレフィン樹脂製のフィルム（クラッドフィルム）
３２ 導波路型分波器
３５，３５Ａ〜３５Ｄ 波長フィルタ
３６ ミラー
３７ チャネル導波路
３７Ｘ チャネル導波路３７の入射側端面

Claims (4)

1. 第１基板と、
   前記第１基板上に実装された一又は複数の第１面型発光素子と、
   平面上に形成された一又は複数の第１発光素子用曲げ導波路を備える第１導波路ブロックとを備え、
   前記第１導波路ブロックは、前記第１発光素子用曲げ導波路が形成されている平面が前記第１基板に対して垂直になり、かつ、一の端面において前記第１発光素子用曲げ導波路と前記第１面型発光素子の出射面とが対向するように、前記第１基板上に実装されている第１光モジュールと、
   第２基板と、
   前記第２基板上に実装された一又は複数の第２面型受光素子と、
   平面上に形成された一又は複数の第２受光素子用曲げ導波路を備える第２導波路ブロックとを備え、
   前記第２導波路ブロックは、前記第２受光素子用曲げ導波路が形成されている平面が前記第２基板に対して垂直になり、かつ、一の端面において前記第２受光素子用曲げ導波路と前記第２面型受光素子の入射面とが対向するように、前記第２基板上に実装されている第２光モジュールと、
   前記第１光モジュールの前記一の端面に直交する他の端面と、前記第２光モジュールの前記一の端面に直交する他の端面とを光学的に接続する複数の光ファイバからなる光ファイバアレイとを備え、
   前記光ファイバアレイが、前記第１光モジュールの最も長い前記第１発光素子用曲げ導波路と前記第２光モジュールの最も短い前記第２受光素子用曲げ導波路とが接続されるように、前記第１光モジュールと前記第２光モジュールとの間で１８０度ねじって接続されていることを特徴とする、光伝送システム。
2. 前記複数の第１発光素子用曲げ導波路が、前記一の端面において前記複数の第１面型発光素子の間隔に応じた間隔になり、前記他の端面において前記光ファイバアレイを構成する前記複数の光ファイバの間隔に応じた間隔になるように形成されていることを特徴とする、請求項１記載の光伝送システム。
3. 前記複数の第２受光素子用曲げ導波路が、前記一の端面において前記複数の第２面型受光素子の間隔に応じた間隔になり、前記他の端面において前記光ファイバアレイを構成する前記複数の光ファイバの間隔に応じた間隔になるように形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光伝送システム。
4. 前記第１光モジュールは、前記第１基板上に実装された一又は複数の第１面型受光素子を備え、
   前記第１導波路ブロックは、前記平面上に形成された一又は複数の第１受光素子用曲げ導波路を備え、前記第１発光素子用曲げ導波路及び前記第１受光素子用曲げ導波路が形成されている前記平面が前記第１基板に対して垂直になり、かつ、前記一の端面において前記第１発光素子用曲げ導波路と前記第１面型発光素子の出射面とが対向するとともに前記第１受光素子用曲げ導波路と前記第１面型受光素子の入射面とが対向するように、前記第１基板上に実装されており、
   前記第２光モジュールは、前記第２基板上に実装された一又は複数の第２面型発光素子を備え、
   前記第２導波路ブロックは、前記平面上に形成された一又は複数の第２発光素子用曲げ導波路を備え、前記第２発光素子用曲げ導波路及び前記第２受光素子用曲げ導波路が形成されている前記平面が前記第２基板に対して垂直になり、かつ、前記一の端面において前記第２発光素子用曲げ導波路と前記第２面型発光素子の出射面とが対向するとともに前記第２受光素子用曲げ導波路と前記第２面型受光素子の入射面とが対向するように、前記第２基板上に実装されており、
   前記光ファイバアレイが、前記第１光モジュールの最も長い前記第１発光素子用曲げ導波路と前記第２光モジュールの最も短い前記第２受光素子用曲げ導波路とが接続されるとともに前記第１光モジュールの最も長い前記第１受光素子用曲げ導波路と前記第２光モジュールの最も短い前記第２発光素子用曲げ導波路とが接続されるように、前記第１光モジュールと前記第２光モジュールとの間で１８０度ねじって接続されており、
   前記第１発光素子用曲げ導波路と前記第１受光素子用曲げ導波路との間隔は、前記一の端面において前記複数の第１面型発光素子からなる第１面型発光素子アレイと前記複数の第１面型受光素子からなる第１面型受光素子アレイとの間隔に応じた間隔になり、前記他の端面において前記光ファイバアレイを構成する前記複数の光ファイバの間隔に応じた間隔になるように形成されており、
   前記第２発光素子用曲げ導波路と前記第２受光素子用曲げ導波路との間隔は、前記一の端面において前記複数の第２面型発光素子からなる第２面型発光素子アレイと前記複数の第２面型受光素子からなる第２面型受光素子アレイとの間隔に応じた間隔になり、前記他の端面において前記光ファイバアレイを構成する前記複数の光ファイバの間隔に応じた間隔になるように形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光伝送システム。

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