JP5654316B2 - Optical module - Google Patents

Description

Translated fromJapanese

本発明は、光信号を送信あるいは受信する光モジュールに関する。  The present invention relates to an optical module that transmits or receives an optical signal.

データ通信の高速大容量化に伴い、従来のメタルケーブルを用いた電気信号通信に代わって、光ファイバー（光導波路を含む。）用いた光信号化が普及している。  With the increase in data communication speed and capacity, optical signal conversion using optical fibers (including optical waveguides) has become widespread in place of conventional electrical signal communication using metal cables.

光信号化は、電磁ノイズレス、高速、広帯域での絶縁信号伝送、省配線等のメリットもあり、近年では機器内通信への展開がめざましい。  Optical signalization has advantages such as electromagnetic noise-less, high-speed, wideband isolated signal transmission, reduced wiring, etc., and in recent years, it has been dramatically expanded to in-device communication.

機器内への組み込みには、光モジュールの小型、低背化は必須であり、これを実現する手段として、光素子（発光素子若しくは受光素子）を基板に実装し、その真下に光路変換するためのミラー部と、光信号伝送用の光ファイバー若しくは光導波路とを集積するモジュール形態がある。  In order to incorporate it into equipment, it is essential to reduce the size and height of the optical module. As a means to achieve this, an optical element (light-emitting element or light-receiving element) is mounted on a substrate and the optical path is converted directly below it. There is a module form in which the mirror part and an optical signal transmission optical fiber or an optical waveguide are integrated.

例えば、図１２に示す光モジュールでは、基板５１の上に、受光素子５２を支持した受光素子基板５３を取付け、多チャンネル化のために、複数本の光ファイバー５４を受光素子基板５３の各Ｖ溝５５でそれぞれ位置決めして、光ファイバー保持基板５６で各光ファイバー５４を保持する。また、光ファイバー保持基板５６の凹溝５６ａに反射壁面（ミラー部）５６ｂを形成する。そして、各光ファイバー５４からの出射光を反射壁面５６ｂで反射して受光素子５２に投射するようになっている（特許文献１参照）。  For example, in the optical module shown in FIG. 12, a lightreceiving element substrate 53 supporting thelight receiving element 52 is attached on thesubstrate 51, and a plurality ofoptical fibers 54 are connected to each V groove of the lightreceiving element substrate 53 for multi-channeling. Eachoptical fiber 54 is held by an opticalfiber holding substrate 56 after being positioned by 55. Further, a reflection wall surface (mirror part) 56 b is formed in theconcave groove 56 a of the opticalfiber holding substrate 56. And the emitted light from eachoptical fiber 54 is reflected on the reflectingwall surface 56b and projected onto the light receiving element 52 (see Patent Document 1).

ここで、各光ファイバー５４の中を伝搬する光信号は、外部に漏れ出すことはほとんどない。  Here, the optical signal propagating through eachoptical fiber 54 hardly leaks to the outside.

特開昭６０−１７２００４号公報Japanese Patent Laid-Open No. 60-172004

しかしながら、凹溝５６ａによって、各光ファイバー（チャンネル）５４が光学的に繋がっているため、反射壁面（ミラー部）５６ｂの反射光の散乱成分が、隣接する光ファイバー５４に漏洩（クロストーク）しやすくなる。したがって、データ通信の高速大容量化や双方向通信に対応するための多チャンネル化に対応できないという問題があった。  However, since each optical fiber (channel) 54 is optically connected by theconcave groove 56a, the scattered component of the reflected light from the reflection wall surface (mirror part) 56b easily leaks (crosstalk) to the adjacentoptical fiber 54. . Therefore, there has been a problem that it is impossible to cope with high-speed and large-capacity data communication and multi-channel to cope with bidirectional communication.

本発明は、前記問題を解消するためになされたもので、ミラー部の反射光の散乱成分が隣接するチャンネルに漏洩（クロストーク）し難くできる光モジュールを提供することを目的とするものである。  The present invention has been made to solve the above problem, and an object of the present invention is to provide an optical module in which the scattering component of the reflected light of the mirror part can hardly leak (crosstalk) to an adjacent channel. .

前記課題を解決するために、本発明は、基板の表面に形成された溝内に設けられた内部導波路と、この溝の先端部に形成された光路変換用のミラー部と、このミラー部と対向するように基板の表面に実装され、ミラー部を介して内部導波路のコア部に光信号を発光し、若しくはミラー部を介して内部導波路のコア部からの光信号を受光する光素子と、内部導波路のコア部と光学的に結合されるファイバーコア部を有する光ファイバーを備えた光モジュールにおいて、前記コア部は、前記溝内に複数本が平行に配置され、前記溝は、複数本のコア部を一定のピッチで配置できる横幅に形成され、前記ミラー部は、各コア部に対応して形成され、前記光素子は、各ミラー部に対応して実装され、前記溝内には、内部導波路のクラッドが充填されていて、前記ミラー部の近傍の溝内に、ミラー部の反射光の散乱成分が、対応しないコア部に漏洩しないように遮蔽する遮蔽部が設けられ、前記遮蔽部は、前記隣り合うコア部の溝内に残された基板の一部で形成され、前記基板は、シリコン基板であることを特徴とする光モジュールを提供するものである。In order to solve the above-described problems, the present invention provides an internal waveguide provided in a groove formed on the surface of a substrate, an optical path conversion mirror formed at the tip of the groove, and the mirror Light that is mounted on the surface of the substrate so as to face the substrate and emits an optical signal to the core portion of the internal waveguide via the mirror portion, or receives an optical signal from the core portion of the internal waveguide via the mirror portion In an optical module including an optical fiber having an element and a fiber core portion optically coupled to the core portion of the internal waveguide, the core portion is arranged in parallel in the groove, and the groove is A plurality of core parts are formed in a width that can be arranged at a constant pitch, the mirror part is formed corresponding to each core part, and the optical element is mounted corresponding to each mirror part, Is filled with cladding of the internal waveguide Te, in the groove in the vicinity of the mirror portion, the scattering component of the reflected light of the mirror portion is provided shielding portion for shielding so as not to be leaked to the core portion not corresponding isprovided, the shield portion of the core portion to which the adjacent The optical moduleis formed of a part of a substrate left in the groove, and the substrate is a silicon substrate .

前記遮蔽部は、前記ミラー部の近傍から内部導波路に沿って、さらに光ファイバーの方向に延伸されている構成とすることができる。  The shielding part may be configured to extend in the direction of the optical fiber along the internal waveguide from the vicinity of the mirror part.

前記遮蔽部の表面には、前記溝の表面も含めて酸化膜層が形成されている構成とすることができる。  An oxide film layer including the surface of the groove may be formed on the surface of the shielding part.

前記遮蔽部の表面に、酸化膜層の除去部分が形成されている構成とすることができる。  The removal part of the oxide film layer may be formed on the surface of the shielding part.

前記遮蔽部の表面に、この遮蔽部に沿った光吸収体が配置されている構成とすることができる。  It can be set as the structure by which the light absorber along this shielding part is arrange | positioned on the surface of the said shielding part.

本発明によれば、複数本のコア部を１本の溝内に配置した、多チャンネルの光モジュールにおいて、ミラー部の近傍の溝内に、ミラー部の反射光の散乱成分が、対応しないコア部に漏洩しないように遮蔽する遮蔽部を設けたものである。したがって、遮蔽部によって、ミラー部の反射光の散乱成分が、対応しないコア部、つまり隣接するチャンネルに漏洩（クロストーク）し難くなる。これにより、データ通信の高速大容量化や双方向通信に対応するための多チャンネル化に対応できるようになる。また、複数本のコア部を１本の溝内に配置することで、コア部を狭ピッチ化できるので、光モジュールの小型化に寄与できるようになる。
また、遮蔽部は、隣り合うコア部の溝内に残された基板の一部で形成され、基板がシリコン基板であるから、エッチング加工によって、平滑で高精度なミラー部と、隆起状の遮蔽部を有する溝とが同時にかつ容易に形成できるようになる。According to the present invention, in a multi-channel optical module in which a plurality of core portions are arranged in one groove, a core in which the reflected light scattering component of the mirror portion does not correspond in the groove near the mirror portion. The shielding part which shields so that it may not leak to a part is provided. Therefore, the shielding component makes it difficult for the scattered component of the reflected light from the mirror portion to leak (crosstalk) to the incompatible core portion, that is, the adjacent channel. As a result, it is possible to cope with an increase in the speed and capacity of data communication and an increase in the number of channels for supporting bidirectional communication. In addition, by arranging a plurality of core portions in one groove, the pitch of the core portions can be reduced, so that the optical module can be miniaturized.
In addition, the shielding part is formed by a part of the substrate left in the groove of the adjacent core part, and the substrate is a silicon substrate. Therefore, a smooth and high-precision mirror part and a raised shielding are obtained by etching. A groove having a portion can be formed simultaneously and easily.

本発明に係る光モジュールの概略側面図である。1 is a schematic side view of an optical module according to the present invention.図１の発光側の光モジュールの第１基板であり、（ａ）は側面断面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＩＩ−ＩＩ線断面図である。It is the 1st board | substrate of the optical module of the light emission side of FIG. 1, (a) is side surface sectional drawing, (b) is II sectional view taken on the line of (a), (c) is II-II line of (a). It is sectional drawing.図２の第１基板であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は内部導波路を形成した斜視図である。2A is a perspective view of the first substrate of FIG. 2, and FIG. 3B is a perspective view in which an internal waveguide is formed.第１基板であり、（ａ）は発光素子を実装した斜視図、（ｂ）は光ファイバーを挿入した斜視図である。FIG. 3A is a perspective view in which a light emitting element is mounted, and FIG. 3B is a perspective view in which an optical fiber is inserted.（ａ）は第１基板に押さえブロックを固定した斜視図、（ｂ）は光ファイバーの斜視図である。(A) is the perspective view which fixed the pressing block to the 1st board | substrate, (b) is the perspective view of an optical fiber.遮蔽部を設けた第１基板の斜視図である。It is a perspective view of the 1st board | substrate which provided the shielding part.（ａ）は、（ｂ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図、（ｂ）は図６のコア部とクラッド部の平面図である。(A) is the III-III sectional view taken on the line of (b), (b) is a top view of the core part and clad part of FIG.（ａ）は遮蔽部に酸化膜層を形成した第１基板の断面図、（ｂ）は遮蔽部の酸化膜層の除去部分を形成した第１基板の断面図である。(A) is sectional drawing of the 1st board | substrate which formed the oxide film layer in the shielding part, (b) is sectional drawing of the 1st board | substrate which formed the removal part of the oxide film layer of the shielding part.遮蔽部に光吸収体を配置した第１基板の断面図である。It is sectional drawing of the 1st board | substrate which has arrange | positioned the light absorber to the shielding part.比較例の第１基板の斜視図である。It is a perspective view of the 1st substrate of a comparative example.（ａ）は、（ｂ）のＩＶ−ＩＶ線断面図、（ｂ）は図１０のコア部とクラッド部の平面図である。(A) is the IV-IV sectional view taken on the line of (b), (b) is a top view of the core part and clad part of FIG.従来の光モジュールであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。It is the conventional optical module, (a) is a perspective view, (b) is sectional drawing.

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明に係る光モジュールの概略側面図である。図２は図１の発光側の光モジュールの第１基板１であり、（ａ）は側面断面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線断面図、（ｃ）は（ａ）のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図３は第１基板１であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は内部導波路１６を形成した斜視図である。図４は第１基板１であり、（ａ）は発光素子１２ａを実装した斜視図、（ｂ）は光ファイバー２を挿入した斜視図である。図５（ａ）は押さえブロック２４を固定した斜視図、図５（ｂ）は光ファイバー２の斜視図である。  Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic side view of an optical module according to the present invention. 2 is afirst substrate 1 of the light-emitting side optical module of FIG. 1, (a) is a side sectional view, (b) is a sectional view taken along line II of (a), and (c) is a sectional view of (a). It is II-II sectional view taken on the line. 3A and 3B show thefirst substrate 1. FIG. 3A is a perspective view, and FIG. 3B is a perspective view in which aninternal waveguide 16 is formed. 4A and 4B show thefirst substrate 1, in which FIG. 4A is a perspective view in which thelight emitting element 12a is mounted, and FIG. 4B is a perspective view in which theoptical fiber 2 is inserted. FIG. 5A is a perspective view in which theholding block 24 is fixed, and FIG. 5B is a perspective view of theoptical fiber 2.

ここで、図１〜図５は、１本のコア部１７を第１基板１，３の１本の第１溝１ａ内に配置した、単チャンネルの光モジュールであるが、この図１〜図５によって、先ず、光モジュールの概要を説明する。その後、本発明に係る複数本のコア部１７（Ａ，Ｂ）を第１基板１，３の１本の第１溝１ａ内に配置した、多チャンネルの光モジュールについて、図６〜図１１で詳細に説明する。  Here, FIGS. 1 to 5 are single-channel optical modules in which onecore portion 17 is arranged in onefirst groove 1a of thefirst substrates 1 and 3, but FIGS. 5, the outline of the optical module will be described first. Thereafter, a multi-channel optical module in which a plurality of core portions 17 (A, B) according to the present invention are arranged in onefirst groove 1a of thefirst substrates 1 and 3 will be described with reference to FIGS. This will be described in detail.

図１において、光モジュールは、発光側の第１基板（マウント基板）１と、受光側の第１（マウント）基板３と、この第１基板１，３を光学的に結合する光ファイバー２とを備えている。  In FIG. 1, an optical module includes a first substrate (mount substrate) 1 on a light emitting side, a first (mount)substrate 3 on a light receiving side, and anoptical fiber 2 that optically couples thefirst substrates 1 and 3. I have.

第１基板１，３は、実装時の熱の影響や使用環境による応力の影響を避けるために、剛性が必要である。また、光伝送の場合は、発光素子から受光素子までの光結合効率が必要になるので、光素子を高精度に実装することや使用中の位置変動を極力抑制する必要がある。このため、第１基板１，３として、本実施形態ではシリコン（Ｓｉ）基板が採用されている。  Thefirst substrates 1 and 3 need to have rigidity in order to avoid the influence of heat during mounting and the influence of stress due to the use environment. Further, in the case of optical transmission, since optical coupling efficiency from the light emitting element to the light receiving element is required, it is necessary to mount the optical element with high accuracy and to suppress position fluctuation during use as much as possible. For this reason, a silicon (Si) substrate is employed as thefirst substrates 1 and 3 in this embodiment.

特にシリコン基板であれば、シリコンの結晶方位を利用して表面に高精度のエッチング溝加工が可能〔この溝を利用して高精度なミラー部１５（後述）、溝内に内部導波路１６（後述）を形成する。〕となる。また、シリコン基板は、平坦性も良好である。  In particular, in the case of a silicon substrate, it is possible to process a highly accurate etching groove on the surface by utilizing the crystal orientation of silicon [a highly accurate mirror portion 15 (described later) using this groove, and an internal waveguide 16 ( (To be described later). ]. In addition, the silicon substrate has good flatness.

第１基板１，３は、それよりもサイズが大きい第２基板（インタポーザ基板）６の表面（上面）にそれぞれ設置されている。各第２基板６の裏面（下面）には、他の回路装置に電気的に接続するためのコネクタ７がそれぞれ取付けられている。  Thefirst substrates 1 and 3 are respectively installed on the surface (upper surface) of a second substrate (interposer substrate) 6 having a larger size.Connectors 7 for electrically connecting to other circuit devices are respectively attached to the back surface (lower surface) of eachsecond substrate 6.

第１基板１の表面（上面）には、電気信号を光信号に変換する発光素子１２ａが発光面を下向きとしてバンプ１２ｃ（図２参照）でフリップチップ実装されている。また、第２基板６の表面には、この発光素子１２ａに電気信号を送信するためのＩＣ回路が形成されたＩＣ基板（信号処理部）４ａが実装されている。  On the surface (upper surface) of thefirst substrate 1, alight emitting element 12a that converts an electrical signal into an optical signal is flip-chip mounted withbumps 12c (see FIG. 2) with the light emitting surface facing downward. An IC substrate (signal processing unit) 4a on which an IC circuit for transmitting an electrical signal to thelight emitting element 12a is formed is mounted on the surface of thesecond substrate 6.

発光素子１２ａとして、本実施形態では、半導体レーザである面発光レーザ〔ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）〕が採用されている。この発光素子１２ａはＬＥＤ等でもよい。  In the present embodiment, a surface emitting laser (VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser)) that is a semiconductor laser is employed as thelight emitting element 12a. Thelight emitting element 12a may be an LED or the like.

ＩＣ基板４ａは、前記ＶＣＳＥＬを駆動させるドライバＩＣであり、発光素子１２ａの近傍に配設されている。そして、発光素子１２ａおよびＩＣ基板４ａは、第１基板１の表面と第２基板６の表面に形成されたメタル回路（銅や金スパッタによるパターニング回路）に接続されている。  TheIC substrate 4a is a driver IC that drives the VCSEL, and is disposed in the vicinity of thelight emitting element 12a. Thelight emitting element 12a and theIC substrate 4a are connected to a metal circuit (patterning circuit by copper or gold sputtering) formed on the surface of thefirst substrate 1 and the surface of thesecond substrate 6.

第１基板１の表面には、図３（ａ）に示すように、略台形状の第１溝（導波路形成用溝）１ａと、第１溝１ａよりも深い略Ｖ字形状の第２溝１ｂが前後方向に連なって形成されている。  On the surface of thefirst substrate 1, as shown in FIG. 3 (a), a substantially trapezoidal first groove (waveguide forming groove) 1a and a substantially V-shaped second deeper than thefirst groove 1a. Thegroove 1b is formed continuously in the front-rear direction.

第１溝１ａの先端部には、発光素子１２ａの真下となる位置に、光路を９０度屈曲させるための光路変換用のミラー部１５が形成されている。  At the tip of thefirst groove 1a, an opticalpath changing mirror 15 for bending the optical path by 90 degrees is formed at a position directly below thelight emitting element 12a.

第１基板１の第１溝１ａ内には、図３（ｂ）に示すように、第１基板１の発光素子１２ａと光学的に結合する内部導波路１６が設けられている。この内部導波路１６は、ミラー部１５から第２溝１ｂの方向に延在していて、第１溝１ａの後端部１ｄと面一となっている。  As shown in FIG. 3B, aninternal waveguide 16 that is optically coupled to thelight emitting element 12a of thefirst substrate 1 is provided in thefirst groove 1a of thefirst substrate 1. Theinternal waveguide 16 extends from themirror portion 15 in the direction of thesecond groove 1b and is flush with therear end portion 1d of thefirst groove 1a.

内部導波路１６は、光が伝播する屈折率の高い断面略正方形状のコア部１７と、それよりも屈折率の低いクラッド部１８とから構成されている。図２（ｃ）のように、コア部１７の左右の両面は、クラッド部１８で覆われている。  Theinternal waveguide 16 includes acore portion 17 having a substantially square cross section with a high refractive index through which light propagates, and acladding portion 18 having a refractive index lower than that. As shown in FIG. 2C, the left and right surfaces of thecore portion 17 are covered with thecladding portion 18.

図４（ａ）のように、内部導波路１６が設けられた第１基板１の表面の所定位置には、発光素子１２ａが実装され、この発光素子１２ａとコア部１７との間の空間には、図２（ａ）のように、光学透明樹脂１３が充填されている。  As shown in FIG. 4A, alight emitting element 12a is mounted at a predetermined position on the surface of thefirst substrate 1 on which theinternal waveguide 16 is provided, and the space between the light emittingelement 12a and thecore portion 17 is mounted. As shown in FIG. 2A, the opticaltransparent resin 13 is filled.

図１に戻って、受光側の第１基板３について説明する。この受光側の第１基板３の基本的な構成は、発光側の第１基板１と同様に構成されている。ただし、受光側の第１基板３の表面（上面）に、光信号を電気信号に変換する受光素子１２ｂが受光面を下向きとしてバンプでフリップチップ実装されている。また、第２基板６の表面に、この受光素子１２ｂに電気信号を送信するためのＩＣ回路が形成されたＩＣ基板（信号処理部）４ｂが実装されている点で、発光側の第１基板１と異なる。この受光素子１２ｂとしては、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）が採用されており、ＩＣ基板４ｂは、電流・電圧の変換を行うＴＩＡ（Ｔｒａｎｓ−ｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）などの素子である。  Returning to FIG. 1, thefirst substrate 3 on the light receiving side will be described. The basic structure of thefirst substrate 3 on the light receiving side is the same as that of thefirst substrate 1 on the light emitting side. However, on the surface (upper surface) of thefirst substrate 3 on the light receiving side, alight receiving element 12b for converting an optical signal into an electric signal is flip-chip mounted with bumps with the light receiving surface facing downward. In addition, on the surface of thesecond substrate 6, an IC substrate (signal processing unit) 4b on which an IC circuit for transmitting an electric signal to thelight receiving element 12b is formed is mounted. Different from 1. As thislight receiving element 12b, PD (Photo Diode) is adopted, and theIC substrate 4b is an element such as a TIA (Trans-impedance Amplifier) that performs current / voltage conversion.

発光側の第１基板１と受光側の第１基板３およびＩＣ基板４ａ，４ｂは、第２基板６の表面に取付けたシールドケース８でそれぞれシールドされていて、光ファイバー２は、シールドケース８の貫通孔８ａを貫通させている。  Thefirst substrate 1 on the light emitting side, thefirst substrate 3 on the light receiving side, and theIC substrates 4 a and 4 b are shielded by ashield case 8 attached to the surface of thesecond substrate 6, respectively. The throughhole 8a is penetrated.

次に、光ファイバー２を説明する。光ファイバー２は、図１および図５に示すように、発光側の第１基板１の内部導波路１６のコア部１７と、受光側の第１基板３の内部導波路１６のコア部１７とを光学的に結合可能なファイバーコア部２１を内部に有している。そして、このファイバーコア部２１の外周を包囲するファイバークラッド部２２と、このファイバークラッド部２２の外周を被覆する被覆部２３とで構成されるコードタイプである。このファイバーコア部２１とファイバークラッド部２２と被覆部２３は円形状である。  Next, theoptical fiber 2 will be described. As shown in FIGS. 1 and 5, theoptical fiber 2 includes acore portion 17 of theinternal waveguide 16 of thefirst substrate 1 on the light emitting side and acore portion 17 of theinternal waveguide 16 of thefirst substrate 3 on the light receiving side. An optically connectablefiber core portion 21 is provided inside. And it is a cord type comprised by thefiber cladding part 22 surrounding the outer periphery of thisfiber core part 21, and the coating |coated part 23 which coat | covers the outer periphery of thisfiber cladding part 22. FIG. Thefiber core portion 21, the fiber cladportion 22, and the coveringportion 23 are circular.

光ファイバー２は、図１のように、シールドケース８の貫通孔８ａを貫通して第１基板１の第２溝１ｂの手前付近で被覆部２３が剥がされて、ファイバークラッド部２２が露出されている。  As shown in FIG. 1, theoptical fiber 2 penetrates the throughhole 8a of theshield case 8 and the coveringportion 23 is peeled off in the vicinity of thesecond groove 1b of thefirst substrate 1 so that the fiber cladportion 22 is exposed. Yes.

そして、図２（ａ）（ｃ）および図４（ｂ）のように、第１基板１の第２溝１ｂに光ファイバー２のファイバークラッド部２２を設置して、第１溝１ａとの境部分の立ち上がり傾斜部でファイバークラッド部２２の位置決めをする。このときに、第１基板１の内部導波路１６のコア部１７と光ファイバー２のファイバーコア部２１の光軸が一致した位置決め状態で光学的に結合されるようになる。  Then, as shown in FIGS. 2A, 2C, and 4B, the fiber cladportion 22 of theoptical fiber 2 is installed in thesecond groove 1b of thefirst substrate 1, and the boundary portion with thefirst groove 1a. The fiber cladportion 22 is positioned at the rising slope portion. At this time, it is optically coupled with the optical axis of thecore part 17 of theinternal waveguide 16 of thefirst substrate 1 and thefiber core part 21 of theoptical fiber 2 being aligned.

第１基板１の内部導波路１６のコア部１７の端面と光ファイバー２のファイバーコア部２１の端面との間の隙間は、２００μｍ以下となる。一般的には、光結合効率が１００％となる、隙間０が好ましいが、本構成においては、第１基板１５の溝幅と光ファイバークラッド部２６の外径サイズの制約上、隙間は６０μｍから１００μｍとなる。The gap between the end surface of thecore portion 17 of theinternal waveguide 16 of thefirst substrate 1 and the end surface of thefiber core portion 21 of theoptical fiber 2 is 200μm or less . In general, the gap 0 where the optical coupling efficiency is 100% is preferable. However, in this configuration, the gap is 60 μm to 100 μm due to restrictions on the groove width of thefirst substrate 15 and the outer diameter size of the optical fiber clad portion 26. It becomes.

第１基板１の表面の位置において、図２（ａ）および図５のように、光ファイバー２のファイバークラッド部２２の上部には押えブロック２４が配置され、この押えブロック２４と第２溝１ｂとの間の空間には、接着剤１４が充填されている。  At the position of the surface of thefirst substrate 1, as shown in FIGS. 2A and 5, a holdingblock 24 is disposed on the upper portion of thefiber cladding portion 22 of theoptical fiber 2, and the holdingblock 24 and thesecond groove 1 b are arranged. The space between is filled with the adhesive 14.

このように、光ファイバー２のファイバークラッド部２２の先端側は、押えブロック２４で第２溝１ｂに押え付けられた状態で、押えブロック２４とともに第１基板１に接着剤１４で接着固定されるようになる。  As described above, the front end side of the fiber cladportion 22 of theoptical fiber 2 is bonded and fixed to thefirst substrate 1 together with thepressing block 24 with the adhesive 14 while being pressed against thesecond groove 1 b by thepressing block 24. become.

一方、図６および図７は、本発明に係る複数本のコア部１７（Ａ，Ｂ）を１本の第１溝１ａ内に配置した、多チャンネルの光モジュールである。なお、図７（ｂ）はコア部１７（Ａ，Ｂ）とクラッド部１８の平面図であるが、クラッド部１８の範囲をわかりやすくするために、クラッド部１８にハッチングを施している。後述する図１１（ｂ）も同様である。  6 and 7 show a multi-channel optical module in which a plurality of core portions 17 (A, B) according to the present invention are arranged in onefirst groove 1a. FIG. 7B is a plan view of the core portion 17 (A, B) and the cladportion 18. In order to make the range of the cladportion 18 easy to understand, the cladportion 18 is hatched. The same applies to FIG. 11B described later.

複数本（本例では２本）のコア部１７（Ａ，Ｂ）は、第１基板１の表面の略台形状の第１溝１ａ内に平行に配置されている。第１溝１ａは、複数本のコア部１７（Ａ，Ｂ）を一定のピッチＰで配置できる横幅Ｗに形成されている。  A plurality (two in this example) of core portions 17 (A, B) are arranged in parallel in a substantially trapezoidalfirst groove 1 a on the surface of thefirst substrate 1. The 1st groove |channel 1a is formed in the horizontal width W which can arrange | position the several core part 17 (A, B) with the fixed pitch P. As shown in FIG.

また、ミラー部１５は、各コア部１７（Ａ，Ｂ）に対応して形成されている。同様に、発光素子１２ａは、各ミラー部１５に対応して実装されている。具体的には、各ミラー部１５に対応する２個の発光素子１２ａを保持するホルダー１１が設けられ、このホルダー１１の各発光素子１２ａの回路がバンプ１２ｃでメタル回路（銅や金スパッタによるパターニング回路）１０にフリップチップ実装されている。  Moreover, themirror part 15 is formed corresponding to each core part 17 (A, B). Similarly, thelight emitting element 12a is mounted corresponding to eachmirror portion 15. Specifically, aholder 11 for holding two light emittingelements 12a corresponding to eachmirror portion 15 is provided, and a circuit of each light emittingelement 12a of theholder 11 is formed by abump 12c with a metal circuit (patterning by copper or gold sputtering). Circuit) 10 is flip-chip mounted.

そして、隣り合うミラー部１５の近傍の第１溝１ａ内には、ミラー部１５の反射光の散乱成分〔図７（ａ）の矢印ａを参照〕が、対応しないコア部１７（Ａ）または１７（Ｂ）に漏洩しないように遮蔽する遮蔽部３０が形成されている。  And in the 1st groove |channel 1a of the vicinity of theadjacent mirror part 15, the scattering part (refer arrow a of FIG. 7A) of the reflected light of themirror part 15 does not correspond, or the core part 17 (A) or The shieldingpart 30 which shields so that it may not leak to 17 (B) is formed.

この遮蔽部３０は、隣り合うミラー部１５の近傍の間に、第１溝１ａを形成しないで、第１基板１を残した、つまり、第１基板１の一部を利用して、第１溝１ａの底から上向き隆起状の遮蔽部３０としたものである。  This shieldingpart 30 does not form thefirst groove 1a in the vicinity of theadjacent mirror part 15 and leaves thefirst substrate 1, that is, thefirst substrate 1 is partially utilized to make the first This is ashield 30 that is raised upward from the bottom of thegroove 1a.

そして、第１溝１ａ内に内部導波路１６のクラッドを充填して、クラッド部１８を形成している。  Then, the cladportion 18 is formed by filling the clad of theinternal waveguide 16 into thefirst groove 1a.

前記のような光モジュールは、複数本のコア部１７（Ａ，Ｂ）を１本の第１溝１ａ内に配置した、多チャンネルの光モジュールである。そして、ミラー部１５の近傍の第１溝１ａ内に、ミラー部１５の反射光の散乱成分ａが、対応しないコア部１７（Ａ）または１７（Ｂ）に漏洩しないように遮蔽する遮蔽部３０を形成したものである。  The optical module as described above is a multi-channel optical module in which a plurality of core portions 17 (A, B) are arranged in onefirst groove 1a. Then, in thefirst groove 1a in the vicinity of themirror unit 15, the shieldingunit 30 shields the scattered component a of the reflected light of themirror unit 15 from leaking to the non-corresponding core unit 17 (A) or 17 (B). Is formed.

したがって、遮蔽部３０によって、ミラー部１５の反射光の散乱成分ａが遮蔽されるようになる。すなわち、図７（ａ）（ｂ）の例では、コア部１７（Ｂ）のミラー部１５の反射光の散乱成分ａが、隣接するチャンネルであるコア部１７（Ａ）に漏洩（クロストーク）し難くなる。  Therefore, the scattering component a of the reflected light from themirror unit 15 is shielded by the shieldingunit 30. That is, in the example of FIGS. 7A and 7B, the scattered component a of the reflected light of themirror portion 15 of the core portion 17 (B) leaks (crosstalk) to the core portion 17 (A) which is an adjacent channel. It becomes difficult to do.

これにより、データ通信の高速大容量化や双方向通信に対応するための多チャンネル化に対応できるようになる。また、複数本のコア部１７（Ａ，Ｂ）を１本の第１溝１ａ内に配置することで、コア部１７（Ａ，Ｂ）を狭ピッチ化できるので、光モジュールの小型化に寄与できるようになる。なお、図６および図７（以下の図も同様。）では、遮蔽部３０の横幅をコア部１７（Ａ，Ｂ）の横幅よりも広く描いているが、実際には、コア部１７（Ａ，Ｂ）の横幅よりも狭くできるものである。  As a result, it is possible to cope with an increase in the speed and capacity of data communication and an increase in the number of channels for supporting bidirectional communication. In addition, since the core portions 17 (A, B) can be narrowed by arranging a plurality of core portions 17 (A, B) in onefirst groove 1a, it contributes to miniaturization of the optical module. become able to. 6 and 7 (the same applies to the following drawings), the horizontal width of the shieldingportion 30 is drawn wider than the horizontal width of the core portion 17 (A, B), but in reality, the core portion 17 (A , B) can be made narrower than the lateral width.

この遮蔽部３０は、ミラー部１５の近傍から内部導波路１６に沿って、さらに光ファイバー２の方向に適当な長さで延伸させれば〔図７（ｂ）の矢印ｃを参照〕、コア部１７（Ａ，Ｂ）の直線部分からの漏洩も抑制できるようになる。  If the shieldingportion 30 is extended from the vicinity of themirror portion 15 along theinternal waveguide 16 and further in the direction of the optical fiber 2 (see arrow c in FIG. 7B), the core portion Leakage from the straight portion 17 (A, B) can also be suppressed.

さらに、遮蔽部３０は、隣り合うコア部１７（Ａ，Ｂ）の第１溝１ａ内に残された第１基板１の一部で形成したものである。そして、第１基板１がシリコン基板であれば、エッチング加工によって、平滑で高精度なミラー部１５と、隆起状の遮蔽部３０を有する第１溝１ａとが同時にかつ容易に形成できるようになる。  Furthermore, the shieldingpart 30 is formed by a part of thefirst substrate 1 left in thefirst groove 1a of the adjacent core parts 17 (A, B). If thefirst substrate 1 is a silicon substrate, the smooth and highlyaccurate mirror portion 15 and thefirst groove 1a having the raised shieldingportion 30 can be simultaneously and easily formed by etching. .

因みに、図６に対応する図１０と、図７に対応する図１１に示す光モジュールは、比較のために示した、遮蔽部３０の無いタイプをある。このタイプによれば、ミラー部１５の反射光の散乱成分ａが遮蔽されないので、図１１（ａ）（ｂ）の例では、コア部１７（Ｂ）のミラー部１５の反射光の散乱成分ａが、隣接するチャンネルであるコア部１７（Ａ）に漏洩（クロストーク）することが分かる。  Incidentally, the optical module shown in FIG. 10 corresponding to FIG. 6 and FIG. 11 corresponding to FIG. 7 is the type without the shieldingpart 30 shown for comparison. According to this type, since the scattering component a of the reflected light of themirror unit 15 is not shielded, in the example of FIGS. 11A and 11B, the scattered component a of the reflected light of themirror unit 15 of the core unit 17 (B). However, it is understood that leakage (crosstalk) occurs in the core portion 17 (A) which is an adjacent channel.

図８（ａ）は、第１基板１の隆起状の遮蔽部３０の表面に、第１溝１ａの表面も含めて酸化膜層３４を形成したものである。なお、酸化膜層３４は、ミラー部１５の近傍の遮蔽部３０の表面だけに限られず、第１基板１の表面全体に形成してもよい。  FIG. 8A shows anoxide film layer 34 formed on the surface of the raised shieldingportion 30 of thefirst substrate 1 including the surface of thefirst groove 1a. Theoxide film layer 34 is not limited to the surface of the shieldingpart 30 in the vicinity of themirror part 15, and may be formed on the entire surface of thefirst substrate 1.

これによれば、酸化膜層３４が反射層となるので、散乱成分ａの漏洩をより抑制できるようになる。また、コア部１７（Ａ，Ｂ）の屈折率を遮蔽部３０である酸化膜層の屈折率よりも高くすることで、酸化膜層３４を下部クラッドとすることができる。  According to this, since theoxide film layer 34 becomes a reflective layer, the leakage of the scattering component a can be further suppressed. Further, by making the refractive index of the core portion 17 (A, B) higher than the refractive index of the oxide film layer that is the shieldingportion 30, theoxide film layer 34 can be used as the lower cladding.

図８（ｂ）は、図８（ａ）の隆起状の遮蔽部３０の表面に、酸化膜層３４の除去部分３２を形成したものである。  FIG. 8B shows a structure in which the removedportion 32 of theoxide film layer 34 is formed on the surface of the raised shieldingportion 30 shown in FIG.

これによれば、ホルダー１１（発光素子１２ａ）とクラッド部１８を多重反射する漏洩光ｄが発生した場合、この漏洩光ｄを酸化膜層３４の除去部分３２から第１基板１に吸収させることができる。  According to this, when the leaked light d that multi-reflects the holder 11 (light emitting element 12a) and the cladportion 18 is generated, the leaked light d is absorbed from the removedportion 32 of theoxide film layer 34 into thefirst substrate 1. Can do.

図９は、第１基板１の隆起状の遮蔽部３０の表面に、この遮蔽部３０に沿った光吸収体３５を配置したものである。光吸収体３５としては、例えば不透光性のアクリル若しくはエポキシ樹脂がある。  In FIG. 9, alight absorber 35 along the shieldingportion 30 is disposed on the surface of the raised shieldingportion 30 of thefirst substrate 1. As thelight absorber 35, for example, there is an opaque acrylic or epoxy resin.

これによれば、発光素子１２ａとクラッド部１８を多重反射する漏洩光ｄが発生した場合、この漏洩光ｄを光吸収体３５で吸収させることができる。  According to this, when the leaked light d that multi-reflects thelight emitting element 12 a and the cladportion 18 is generated, the leaked light d can be absorbed by thelight absorber 35.

前記実施形態では、第１基板１の一部を利用して、第１溝１ａの底から上向き隆起状の遮蔽部３０としたものであったが、これに限らない。例えば、隣り合うコア部１７（Ａ，Ｂ）の間に、別の遮蔽シート等を介在させた遮蔽部であってもよい。  In the above-described embodiment, a part of thefirst substrate 1 is used to form the shieldingportion 30 that protrudes upward from the bottom of thefirst groove 1a. However, the present invention is not limited to this. For example, a shielding part in which another shielding sheet or the like is interposed between adjacent core parts 17 (A, B) may be used.

以上のように、本発明に係る光モジュールは、基板の表面に形成された溝内に設けられた内部導波路と、この溝の先端部に形成された光路変換用のミラー部と、このミラー部と対向するように基板の表面に実装され、ミラー部を介して内部導波路のコア部に光信号を発光し、若しくはミラー部を介して内部導波路のコア部からの光信号を受光する光素子と、内部導波路のコア部と光学的に結合されるファイバーコア部を有する光ファイバーを備えた光モジュールにおいて、前記コア部は、前記溝内に複数本が平行に配置され、前記溝は、複数本のコア部を一定のピッチで配置できる横幅に形成され、前記ミラー部は、各コア部に対応して形成され、前記光素子は、各ミラー部に対応して実装され、前記溝内には、内部導波路のクラッドが充填されていて、前記ミラー部の近傍の溝内に、ミラー部の反射光の散乱成分が、対応しないコア部に漏洩しないように遮蔽する遮蔽部が形成され、前記遮蔽部は、前記隣り合うコア部の溝内に残された基板の一部で形成され、前記基板は、シリコン基板であることを特徴とするものである。As described above, the optical module according to the present invention includes the internal waveguide provided in the groove formed on the surface of the substrate, the optical path conversion mirror formed at the tip of the groove, and the mirror. Mounted on the surface of the substrate so as to face the part, emits an optical signal to the core part of the internal waveguide via the mirror part, or receives an optical signal from the core part of the internal waveguide via the mirror part In an optical module including an optical element and an optical fiber having a fiber core portion optically coupled to a core portion of an internal waveguide, a plurality of the core portions are arranged in parallel in the groove, A plurality of core parts are formed in a width that can be arranged at a constant pitch, the mirror part is formed corresponding to each core part, the optical element is mounted corresponding to each mirror part, and the groove Inside is filled with cladding of internal waveguide Have been thecore in the groove in the vicinity of the mirror portion, the scattering component of the reflected light of the mirror portion is shielded section for shielding so as not to be leaked to the core portion not corresponding isformed, the shielding portion, wherein the adjacent A part of the substrate left in the groove of the part is formed, and the substrate is a silicon substrate .

これによれば、複数本のコア部を１本の溝内に配置した、多チャンネルの光モジュールにおいて、ミラー部の近傍の溝内に、ミラー部の反射光の散乱成分が、対応しないコア部に漏洩しないように遮蔽する遮蔽部を形成したものである。したがって、遮蔽部によって、ミラー部の反射光の散乱成分が、対応しないコア部、つまり隣接するチャンネルに漏洩（クロストーク）し難くなる。これにより、データ通信の高速大容量化や双方向通信に対応するための多チャンネル化に対応できるようになる。また、複数本のコア部を１本の溝内に配置することで、コア部を狭ピッチ化できるので、光モジュールの小型化に寄与できるようになる。
また、遮蔽部は、隣り合うコア部の溝内に残された基板の一部で形成され、基板がシリコン基板であるから、エッチング加工によって、平滑で高精度なミラー部と、隆起状の遮蔽部を有する溝とが同時にかつ容易に形成できるようになる。According to this, in a multi-channel optical module in which a plurality of core parts are arranged in one groove, the core part to which the reflected light scattering component of the mirror part does not correspond in the groove near the mirror part The shielding part which shields so that it may not leak is formed. Therefore, the shielding component makes it difficult for the scattered component of the reflected light from the mirror portion to leak (crosstalk) to the incompatible core portion, that is, the adjacent channel. As a result, it is possible to cope with an increase in the speed and capacity of data communication and an increase in the number of channels for supporting bidirectional communication. In addition, by arranging a plurality of core portions in one groove, the pitch of the core portions can be reduced, so that the optical module can be miniaturized.
In addition, the shielding part is formed by a part of the substrate left in the groove of the adjacent core part, and the substrate is a silicon substrate. Therefore, a smooth and high-precision mirror part and a raised shielding are obtained by etching. A groove having a portion can be formed simultaneously and easily.

また、前記遮蔽部は、前記ミラー部の近傍から内部導波路に沿って、さらに光ファイバーの方向に延伸されている構成とすることができる。  Moreover, the said shielding part can be set as the structure extended | stretched further in the direction of the optical fiber along the internal waveguide from the vicinity of the said mirror part.

これによれば、コア部の直線部分からの漏洩も抑制できるようになる。  According to this, the leakage from the straight part of the core part can also be suppressed.

また、前記遮蔽部の表面には、前記溝の表面も含めて酸化膜層が形成されている構成とすることができる。  In addition, an oxide film layer may be formed on the surface of the shielding portion including the surface of the groove.

これによれば、酸化膜層が反射層となるので、散乱成分の漏洩をより抑制できるようになる。また、コア部の屈折率を酸化膜層の屈折率よりも高くすることで、酸化膜層を下部クラッドとすることができる。  According to this, since the oxide film layer becomes the reflective layer, the leakage of the scattering component can be further suppressed. Further, by making the refractive index of the core portion higher than the refractive index of the oxide film layer, the oxide film layer can be a lower clad.

また、前記遮蔽部の表面に、酸化膜層の除去部分が形成されている構成とすることができる。  Moreover, it can be set as the structure by which the removal part of the oxide film layer is formed in the surface of the said shielding part.

これによれば、光素子とクラッド部を多重反射する漏洩光が発生した場合、この漏洩光を酸化膜層の除去部分から基板に吸収させることができる。  According to this, in the case where leakage light that multi-reflects the optical element and the clad portion is generated, this leakage light can be absorbed by the substrate from the removed portion of the oxide film layer.

また、前記遮蔽部の表面に、この遮蔽部に沿った光吸収体が配置されている構成とすることができる。  Moreover, it can be set as the structure by which the light absorber along this shielding part is arrange | positioned on the surface of the said shielding part.

これによれば、光素子とクラッドを多重反射する漏洩光が発生した場合、この漏洩光を光吸収体で吸収させることができる。  According to this, in the case where leakage light that multi-reflects the optical element and the clad is generated, this leakage light can be absorbed by the light absorber.

１ 第１基板
１ａ 第１溝
２ 光ファイバー
１２ａ 発光素子（光素子）
１５ ミラー部
１６ 内部導波路
１７（Ａ，Ｂ） コア部
１８ クラッド部
２１ ファイバーコア部
３０ 遮蔽部
３２ 除去部分
３４ 酸化膜層
３５ 光吸収体
ａ，ｄ 散乱成分
Ｐ ピッチ
Ｗ 横幅DESCRIPTION OFSYMBOLS 1 1st board |substrate 1a 1st groove |channel 2Optical fiber 12a Light emitting element (optical element)
15Mirror part 16 Internal waveguide 17 (A,B) Core part 18Clad part 21Fiber core part 30Shielding part 32Removal part 34Oxide film layer 35 Light absorber a, d Scattering component P Pitch W Horizontal width

Claims (5)

Translated fromJapanese

基板の表面に形成された溝内に設けられた内部導波路と、この溝の先端部に形成された光路変換用のミラー部と、このミラー部と対向するように基板の表面に実装され、ミラー部を介して内部導波路のコア部に光信号を発光し、若しくはミラー部を介して内部導波路のコア部からの光信号を受光する光素子と、内部導波路のコア部と光学的に結合されるファイバーコア部を有する光ファイバーを備えた光モジュールにおいて、
前記コア部は、前記溝内に複数本が平行に配置され、前記溝は、複数本のコア部を一定のピッチで配置できる横幅に形成され、前記ミラー部は、各コア部に対応して形成され、前記光素子は、各ミラー部に対応して実装され、前記溝内には、内部導波路のクラッドが充填されていて、
前記ミラー部の近傍の溝内に、ミラー部の反射光の散乱成分が、対応しないコア部に漏洩しないように遮蔽する遮蔽部が設けられ、
前記遮蔽部は、前記隣り合うコア部の溝内に残された基板の一部で形成され、前記基板は、シリコン基板であることを特徴とする光モジュール。An internal waveguide provided in a groove formed on the surface of the substrate, an optical path conversion mirror formed at the tip of the groove, and mounted on the surface of the substrate so as to face the mirror, An optical element that emits an optical signal to the core part of the internal waveguide through the mirror part or receives an optical signal from the core part of the internal waveguide through the mirror part, and the optical part and the optical part of the internal waveguide In an optical module comprising an optical fiber having a fiber core portion coupled to
A plurality of the core parts are arranged in parallel in the groove, the groove is formed in a width that allows a plurality of core parts to be arranged at a constant pitch, and the mirror part corresponds to each core part. Formed, the optical element is mounted corresponding to each mirror portion, the groove is filled with a clad of an internal waveguide,
In the groove in the vicinity of the mirror part, a shielding part that shields the scattered component of the reflected light of the mirror part from leaking to the non-corresponding core part is provided,
The optical module is characterized in that theshielding part is formed by a part of a substrate left in the groove of the adjacent core part, and the substrate is a silicon substrate . 前記遮蔽部は、前記ミラー部の近傍から内部導波路に沿って、さらに光ファイバーの方向に延伸されていることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。  2. The optical module according to claim 1, wherein the shielding portion is further extended in the direction of the optical fiber along the internal waveguide from the vicinity of the mirror portion. 前記遮蔽部の表面には、前記溝の表面も含めて酸化膜層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。The optical module according to claim1, wherein the surface of the shielding portion, wherein the oxide layer, including the surface of the groove is formed. 前記遮蔽部の表面に、酸化膜層の除去部分が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の光モジュール。The optical module according to claim3 , wherein a removed portion of the oxide film layer is formed on the surface of the shielding portion. 前記遮蔽部の表面に、この遮蔽部に沿った光吸収体が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。  The optical module according to claim 1, wherein a light absorber along the shielding portion is disposed on a surface of the shielding portion.

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