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JP2016018146A - Optical module and method for manufacturing the same - Google Patents

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JP2016018146A
JP2016018146A JP2014142244A JP2014142244A JP2016018146A JP 2016018146 A JP2016018146 A JP 2016018146A JP 2014142244 A JP2014142244 A JP 2014142244A JP 2014142244 A JP2014142244 A JP 2014142244A JP 2016018146 A JP2016018146 A JP 2016018146A
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JP
Japan
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optical
groove
optical waveguide
waveguide circuit
plc
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Pending
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JP2014142244A
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Japanese (ja)
Inventor
圭一 守田
Keiichi Morita
圭一 守田
近藤 信行
Nobuyuki Kondo
信行 近藤
啓光 陣内
Hiromitsu Jinnai
啓光 陣内
小川 育生
Ikuo Ogawa
育生 小川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Electronics Corp
NTT Inc
Original Assignee
NTT Electronics Corp
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical module having thin thickness capable of easily adjusting an optical axis and a method for manufacturing the optical module.SOLUTION: An optical module 10 includes: a planar optical waveguide circuit 22 arranged on a substrate 21; a groove 107 arranged on the surface being opposite side from the surface on which the planar optical waveguide circuit 22 of the substrate 21 is arranged; and an optical device 105 arranged in the grieve 107 for making light incident to the planar optical waveguide circuit 22, and for receiving light outgoing from the planar optical waveguide circuit 22.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、光素子を高密度で集積、実装する光モジュールおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to an optical module in which optical elements are integrated and mounted at high density and a method for manufacturing the same.

平面型光導波回路(PLC:Planar lightwave circuit)と複数個の光学装置を集積した光モジュールとして、例えば、特許文献1や特許文献2に示されている光モジュールが挙げられる。特許文献1には、基板の上に配置されたPLCの上に光学装置を配置する光モジュールが示されている。特許文献2には、PLCの端部に光学装置を配置する光モジュールが示されている。PLCを構成する層の上に光学装置を配置する場合、PLCの光導波路の中を導波し、光導波路から出射された光信号の光路を、PLCの上に配置された光学装置に向けて変換する。具体的には、マイクロミラーを用いて、PLC内部を導波する光と光学装置を光学的に結合させる。   As an optical module in which a planar lightwave circuit (PLC) and a plurality of optical devices are integrated, for example, optical modules shown in Patent Document 1 and Patent Document 2 can be cited. Patent Document 1 discloses an optical module in which an optical device is disposed on a PLC disposed on a substrate. Patent Document 2 shows an optical module in which an optical device is arranged at an end of a PLC. When an optical device is arranged on a layer constituting the PLC, the optical device is guided in the optical waveguide of the PLC, and the optical path of the optical signal emitted from the optical waveguide is directed toward the optical device arranged on the PLC. Convert. Specifically, the light guided inside the PLC and the optical device are optically coupled using a micromirror.

図1(a)に、PLC22の上に光学装置105及び電子装置106を配置した光モジュールの例を示す。図1(a)の光モジュールは、ミラー構造体104と、PLC22と、基板21と、光学装置105と、電子装置106とを備える。108はボンディングワイヤーである。ボンディングワイヤー108は、光学装置105と、電子装置106を電気的に接続する。図1(a)の光モジュールでは、基板21の上にPLC22を形成し、PLC22の上に光学装置105と電子装置106を配置する。Tp1は光学装置105又は電子装置106の厚さ、Tw1はPLC22の厚さ、Tsub1は基板21の厚さである。   FIG. 1A shows an example of an optical module in which an optical device 105 and an electronic device 106 are arranged on a PLC 22. The optical module in FIG. 1A includes a mirror structure 104, a PLC 22, a substrate 21, an optical device 105, and an electronic device 106. Reference numeral 108 denotes a bonding wire. The bonding wire 108 electrically connects the optical device 105 and the electronic device 106. In the optical module of FIG. 1A, the PLC 22 is formed on the substrate 21, and the optical device 105 and the electronic device 106 are disposed on the PLC 22. Tp1 is the thickness of the optical device 105 or the electronic device 106, Tw1 is the thickness of the PLC 22, and Tsub1 is the thickness of the substrate 21.

図1(b)に、基板21の上に光学装置105及び電子装置106を配置した光モジュールの例を示す。図1(b)の光モジュールは、ミラー構造体104と、PLC22と、基板21と、支持基板23と、光学装置105と、電子装置106とを備える。108はボンディングワイヤーである。ボンディングワイヤー108は、光学装置105と、電子装置106を電気的に接続する。図1(b)の光モジュールでは、基板21の上にPLC22を形成した後、PLC22を下面側として、基板21の上に光学装置105と電子装置106を配置する。Tp2は光学装置105又は電子装置106の厚さ、Tw2はPLC22の厚さ、Tsub2は基板21の厚さ、Tsup2は支持基板23の厚さである。   FIG. 1B shows an example of an optical module in which the optical device 105 and the electronic device 106 are arranged on the substrate 21. The optical module in FIG. 1B includes a mirror structure 104, a PLC 22, a substrate 21, a support substrate 23, an optical device 105, and an electronic device 106. Reference numeral 108 denotes a bonding wire. The bonding wire 108 electrically connects the optical device 105 and the electronic device 106. In the optical module of FIG. 1B, after the PLC 22 is formed on the substrate 21, the optical device 105 and the electronic device 106 are arranged on the substrate 21 with the PLC 22 as the lower surface side. Tp2 is the thickness of the optical device 105 or the electronic device 106, Tw2 is the thickness of the PLC 22, Tsub2 is the thickness of the substrate 21, and Tsup2 is the thickness of the support substrate 23.

図1(a)に示した光モジュール全体の厚さは、Tp1と、Tw1と、Tsub1の和であり、図1(b)に示した光モジュール全体の厚さは、Tp2と、Tw2と、Tsub2と、Tsup2の和である。光学装置105や電子装置106の厚さを薄くするのは容易ではないので、Tp1及びTp2を小さくするのは容易ではない。また、基板21の厚さTsub1及びTsub2、そして支持基板23の厚さTsup2を、機械的強度を保ちつつ薄くするのも容易ではない。そのため、光モジュールが大型化してしまうという問題があった。   The total thickness of the optical module shown in FIG. 1A is the sum of Tp1, Tw1, and Tsub1, and the total thickness of the optical module shown in FIG. 1B is Tp2, Tw2, It is the sum of Tsub2 and Tsup2. Since it is not easy to reduce the thickness of the optical device 105 and the electronic device 106, it is not easy to reduce Tp1 and Tp2. In addition, it is not easy to reduce the thicknesses Tsub1 and Tsub2 of the substrate 21 and the thickness Tsup2 of the support substrate 23 while maintaining the mechanical strength. For this reason, there is a problem that the optical module becomes large.

図2に、光導波路の端部に光学装置105を配置した光モジュールの例を示す。図2に示した光モジュールは、PLC22と、基板21と、光学装置105と、光学ベンチ31とを備える。PLC22は、上部クラッド22cと、コア22bと、下部クラッド22aと、端面22dとを備える。コア22bは、上部クラッド22c及び下部クラッド22aよりも屈折率が高い。上部クラッド22c及び下部クラッド22aに挟まれたコア22bは、光導波路として機能する。41は、コア22bを導波して端面22dから出射される光、及び端面22dからコア22bへと入射する光の光路である。図2のようにPLC22の端部に光学装置105を配置する場合、PLC22と光学装置105を光学的に結合しなければならない。そのため、光学装置105を光学ベンチ31などの上に配置し、コア22bと光学装置105の活性層の高さを一致させる。そして、光路41を通過する光を、光学装置105が備える光学素子の活性層に入射させる。また、光学装置105が出射する光が端面22dからコア22bへと入射するようにする。   FIG. 2 shows an example of an optical module in which the optical device 105 is arranged at the end of the optical waveguide. The optical module shown in FIG. 2 includes a PLC 22, a substrate 21, an optical device 105, and an optical bench 31. The PLC 22 includes an upper clad 22c, a core 22b, a lower clad 22a, and an end face 22d. The core 22b has a higher refractive index than the upper cladding 22c and the lower cladding 22a. The core 22b sandwiched between the upper clad 22c and the lower clad 22a functions as an optical waveguide. Reference numeral 41 denotes an optical path of light that is guided through the core 22b and emitted from the end face 22d, and light that enters the core 22b from the end face 22d. When the optical device 105 is disposed at the end of the PLC 22 as shown in FIG. 2, the PLC 22 and the optical device 105 must be optically coupled. Therefore, the optical device 105 is arranged on the optical bench 31 or the like, and the heights of the active layers of the core 22b and the optical device 105 are made to coincide. Then, the light passing through the optical path 41 is incident on the active layer of the optical element included in the optical device 105. Further, the light emitted from the optical device 105 is incident on the core 22b from the end face 22d.

しかし、温度が変化すると、基板21及びPLC22の熱膨張係数と、光学ベンチ31の熱膨張係数の相違が原因で、コア22bと光学装置105の活性層の高さが一致しなくなる場合がある。そうすると、コア22bから出射されて光路41を伝搬する光が、光学装置105が備える光学素子の活性層102へ入射しなくなるという問題が生じる。また、光学装置105が出射する光がコア22bへと入射しなくなるという問題も生じる。さらに、基板の反り等によって、コア22bから出射された光が光学装置105が備える光学素子の活性層へ入射しなくなる場合や、光学装置105が出射する光がコア22bへと入射しなくなる場合があるという問題もあった。   However, when the temperature changes, the heights of the active layers of the core 22b and the optical device 105 may not match due to the difference between the thermal expansion coefficients of the substrate 21 and PLC 22 and the optical bench 31. If it does so, the problem that the light radiate | emitted from the core 22b and propagates the optical path 41 will not enter into the active layer 102 of the optical element with which the optical apparatus 105 is provided arises. There is also a problem that light emitted from the optical device 105 does not enter the core 22b. Furthermore, the light emitted from the core 22b may not enter the active layer of the optical element included in the optical device 105 or the light emitted from the optical device 105 may not enter the core 22b due to warpage of the substrate. There was also a problem.

特開2008−009302号公報JP 2008-009302 A 特開2004−177707号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-177707

前記課題を解決するために、本発明は、従来の光モジュールよりも厚さが薄く、光軸調整が容易な光モジュールとその製造方法を提供することを目的とする。   In order to solve the above-described problems, an object of the present invention is to provide an optical module that is thinner than a conventional optical module and that can easily adjust an optical axis, and a method for manufacturing the same.

上記目的を達成するために、本願発明の光モジュールは、基板に設けられた溝の内部に光学装置を配置する。本願発明の光モジュール製造方法は、本願発明の光モジュールの製造方法である。   In order to achieve the above object, in the optical module of the present invention, an optical device is disposed inside a groove provided in a substrate. The optical module manufacturing method of the present invention is an optical module manufacturing method of the present invention.

具体的には、本願発明の光モジュールは、基板の上に配置された平面光導波回路と、前記基板の前記平面光導波回路が配置された面と反対側の面に設けられた溝と、前記溝の内部に配置され、前記平面光導波回路へ光を入射させ又は前記平面光導波回路から出射される光を受光する光学装置と、を備える。   Specifically, the optical module of the present invention includes a planar optical waveguide circuit disposed on a substrate, a groove provided on a surface of the substrate opposite to the surface on which the planar optical waveguide circuit is disposed, An optical device disposed inside the groove and configured to receive light incident on the planar optical waveguide circuit or to receive light emitted from the planar optical waveguide circuit.

本願発明に係る光モジュールは、基板に溝を備え、溝の内部に光学装置を配置することで、光モジュールの厚さを薄くすることができる。基板の内部に光学装置を配置するので、温度変化による平面光導波回路と光学装置の間の光軸ずれは、光学ベンチ等の異なった材質の上に配置した場合と比べて小さい。また、溝の内部にある光学装置が配置される場所を自由に形成できるので、平面光導波回路と光学装置の間の光軸調整を容易にすることができる。したがって、本発明は、従来の光モジュールよりも厚さが薄く、光軸調整が容易な光モジュールを提供することができる。   The optical module according to the present invention can reduce the thickness of the optical module by providing the substrate with a groove and disposing the optical device inside the groove. Since the optical device is arranged inside the substrate, the optical axis deviation between the planar optical waveguide circuit and the optical device due to temperature change is small compared to the case where the optical device is arranged on a different material such as an optical bench. In addition, since the place where the optical device inside the groove is disposed can be freely formed, the optical axis adjustment between the planar optical waveguide circuit and the optical device can be facilitated. Therefore, the present invention can provide an optical module that is thinner than a conventional optical module and that allows easy adjustment of the optical axis.

本願発明の光モジュールでは、前記平面光導波回路の上面から下面へと貫通し、前記平面光導波回路の上面と前記溝を連結する貫通孔と、前記平面光導波回路と前記光学装置の間の光路に挿入され、前記光学装置からの光を反射して前記平面光導波回路へ光を入射させるか又は前記平面光導波回路からの光を反射して前記光学装置へと光を入射させるミラーと、をさらに備えてもよい。   In the optical module of the present invention, the planar optical waveguide circuit penetrates from the upper surface to the lower surface, connects the upper surface of the planar optical waveguide circuit and the groove, and between the planar optical waveguide circuit and the optical device. A mirror that is inserted into an optical path and reflects light from the optical device and makes the light incident on the planar optical waveguide circuit, or reflects light from the planar optical waveguide circuit and makes the light enter the optical device; , May be further provided.

本願発明の光モジュールでは、前記溝は、深さの異なる複数の底部を備えてもよい。   In the optical module of the present invention, the groove may include a plurality of bottom portions having different depths.

本願発明の光モジュールでは、前記平面光導波回路のうちの前記貫通孔と接する端面は、当該端面の配置される前記平面光導波回路の光軸方向に対して傾斜していてもよい。   In the optical module of the present invention, an end surface of the planar optical waveguide circuit that contacts the through hole may be inclined with respect to the optical axis direction of the planar optical waveguide circuit on which the end surface is disposed.

具体的には、本願発明の光モジュールの製造方法は、基板の上に平面光導波回路を形成する平面光導波回路形成工程と、前記基板に溝を形成する溝形成工程と、前記平面光導波回路へ光を入射させ又は前記平面光導波回路から出射される光を受光する光学装置を、前記溝の内部に設置する光学装置設置工程と、を順に有する。   Specifically, the optical module manufacturing method of the present invention includes a planar optical waveguide circuit forming step of forming a planar optical waveguide circuit on a substrate, a groove forming step of forming a groove in the substrate, and the planar optical waveguide. An optical device installation step in which an optical device that makes light incident on the circuit or receives light emitted from the planar optical waveguide circuit is installed inside the groove;

溝形成工程及び光学装置設置工程を有するため、基板に溝を形成し、溝の内部に光学装置を設置することができる。そのため、厚さが薄い光モジュールを製造することができる。光学装置設置工程において、基板に光学装置を設置するため、温度変化による平面光導波回路と光学装置の間の光軸ずれを、光学ベンチ等の異なった材質の上に設置した場合と比べて小さくすることができる。また、溝形成工程において、溝の内部にある光学装置が配置される場所を自由に形成できるため、平面光導波回路と光学装置の間の光軸調整を容易にすることができる。したがって、本発明は、従来の光モジュールよりも厚さが薄く、光軸調整が容易な光モジュールの製造方法を提供することができる。   Since the groove forming step and the optical device installing step are included, the groove can be formed on the substrate, and the optical device can be installed inside the groove. Therefore, an optical module with a small thickness can be manufactured. In the optical device installation process, since the optical device is installed on the substrate, the optical axis shift between the planar optical waveguide circuit and the optical device due to temperature change is smaller than when the optical device is installed on a different material such as an optical bench. can do. Further, in the groove forming step, a place where the optical device inside the groove is disposed can be freely formed, so that the optical axis adjustment between the planar optical waveguide circuit and the optical device can be facilitated. Therefore, the present invention can provide a method of manufacturing an optical module that is thinner than a conventional optical module and that allows easy adjustment of the optical axis.

本願発明の光モジュールの製造方法は、前記平面光導波回路形成工程で形成された前記平面光導波回路の上面から下面へと貫通し、前記平面光導波回路の上面と、前記溝形成工程で形成された前記溝を連結する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、前記平面光導波回路と前記光学装置の間の光路に、前記平面光導波回路からの光を反射して前記光学装置へと入射させ又は前記光学装置からの光を反射して前記平面光導波回路へ入射させるミラーを設置するミラー設置工程と、を前記溝形成工程の後に有してもよい。   The optical module manufacturing method of the present invention is formed by penetrating from the upper surface to the lower surface of the planar optical waveguide circuit formed in the planar optical waveguide circuit forming step, and formed in the upper surface of the planar optical waveguide circuit and the groove forming step. A through-hole forming step for forming a through-hole that connects the grooves, and a light path between the planar optical waveguide circuit and the optical device to reflect light from the planar optical waveguide circuit to the optical device And a mirror installation step of installing a mirror that enters or reflects the light from the optical device and enters the planar optical waveguide circuit, after the groove forming step.

本願発明の光モジュールの製造方法は、前記溝形成工程において、深さの異なる複数の底部を形成してもよい。   In the method for manufacturing an optical module of the present invention, a plurality of bottom portions having different depths may be formed in the groove forming step.

本願発明の光モジュールの製造方法は、前記貫通孔形成工程において、前記貫通孔と接する端面を、当該端面の配置される前記平面光導波回路の光軸方向に対して傾斜させてもよい。   In the method for manufacturing an optical module according to the present invention, in the through hole forming step, an end surface in contact with the through hole may be inclined with respect to the optical axis direction of the planar optical waveguide circuit on which the end surface is arranged.

なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。   The above inventions can be combined as much as possible.

本発明によれば、従来の光モジュールよりも厚さが薄く、光軸調整が容易な光モジュールとその製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an optical module that is thinner than a conventional optical module and that can easily adjust the optical axis, and a method for manufacturing the same.

本発明に関連する表面実装型光モジュールの構成図であり、(a)はPLC22の上に光学装置105及び電子装置106を配置した光モジュールの一例を示し、(b)は、基板21の上に光学装置105及び電子装置106を配置した光モジュールの一例を示す。FIG. 2 is a configuration diagram of a surface-mount optical module related to the present invention, where (a) shows an example of an optical module in which an optical device 105 and an electronic device 106 are arranged on a PLC 22, and (b) 1 shows an example of an optical module in which the optical device 105 and the electronic device 106 are arranged. 本発明に関連する端面実装型光モジュールの一例の構成図を示す。The block diagram of an example of the end surface mounting type optical module relevant to this invention is shown. 本発明の第一の実施形態に係る光モジュールの構成図であり、(a)は、本発明の第一の実施形態に係る光モジュール10の断面図の一例を示し、(b)に104zで示した領域の一例の拡大図を示す。It is a block diagram of the optical module which concerns on 1st embodiment of this invention, (a) shows an example of sectional drawing of the optical module 10 which concerns on 1st embodiment of this invention, (b) is 104z An enlarged view of an example of the indicated area is shown. 本発明の第一の実施形態に係る光モジュール10の透過図であり、(a)は、マッハツェンダー干渉計24の2本の光導波路に等しい影響を与える溝107の配置の一例を示し、(b)は、マッハツェンダー干渉計24の2本の光導波路に異なった影響を与える溝107の配置の一例を示し、(c)は、マッハツェンダー干渉計24ではない部分の光導波路に対し線対称に配置した溝107の配置の一例を示し、(d)は、マッハツェンダー干渉計24ではない部分の光導波路に対し非線対称に配置した溝107の配置の一例を示す。It is a permeation | transmission figure of the optical module 10 which concerns on 1st embodiment of this invention, (a) shows an example of arrangement | positioning of the groove | channel 107 which has the same influence on the two optical waveguides of the Mach-Zehnder interferometer 24, ( b) shows an example of the arrangement of the grooves 107 that have different influences on the two optical waveguides of the Mach-Zehnder interferometer 24, and (c) shows line symmetry with respect to the portion of the optical waveguide that is not the Mach-Zehnder interferometer 24. (D) shows an example of the arrangement of the grooves 107 arranged axisymmetrically with respect to the portion of the optical waveguide that is not the Mach-Zehnder interferometer 24. 本発明の第一の実施形態に係る光モジュール10の一例の構成図であり、(a)は、光学装置105と電子装置106の間のボンディングワイヤー108がある部分の壁107aの高さを示す図の一例であり、(b)はボンディングワイヤー108が無い部分の壁107aの高さを示す図の一例である。It is a block diagram of an example of the optical module 10 which concerns on 1st embodiment of this invention, (a) shows the height of the wall 107a of the part with the bonding wire 108 between the optical apparatus 105 and the electronic apparatus 106. It is an example of a figure, (b) is an example of the figure which shows the height of the wall 107a of the part which does not have the bonding wire 108. FIG. 本発明の第二の実施形態に係る光モジュールの一例の構成図であり、(a)は断面図を示し、(b)は下面図を示す。It is a block diagram of an example of the optical module which concerns on 2nd embodiment of this invention, (a) shows sectional drawing, (b) shows a bottom view. 本発明の第三の実施形態に係る光モジュールのPLC22の端面22dの一例の構成図を示す。The block diagram of an example of the end surface 22d of PLC22 of the optical module which concerns on 3rd embodiment of this invention is shown. 本発明の第三の実施形態に関連する光モジュールのPLC22の端面22dの一例の構成図を示す。The block diagram of an example of the end surface 22d of PLC22 of the optical module relevant to 3rd embodiment of this invention is shown. 本発明の第一の実施形態、又は第二の実施形態、又は第三の実施形態に係る光モジュールを用いたDP−QPSK(Dual Polarization Quadrature Phase Shift Keying)受信モジュールの一例の構成図であり、(a)は上面図を示し、(b)は下面図を示す。It is a block diagram of an example of a DP-QPSK (Dual Polarization Quadrature Phase Shift Keying) receiving module using the optical module according to the first embodiment, the second embodiment, or the third embodiment of the present invention, (A) shows a top view and (b) shows a bottom view.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to embodiment shown below. These embodiments are merely examples, and the present invention can be implemented in various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art. In the present specification and drawings, the same reference numerals denote the same components.

(第一の実施形態)
図3(a)に、本発明の第一の実施形態に係る光モジュール10の断面図を示す。また、図3(b)に104zで示した領域の拡大図を示す。本実施形態に係る光モジュール10は、基板21と、PLC22と、ミラー構造体104と、光学装置105と、電子装置106とを備える。PLC22は端面22dを備える。
(First embodiment)
FIG. 3A shows a cross-sectional view of the optical module 10 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3B shows an enlarged view of the area indicated by 104z. The optical module 10 according to the present embodiment includes a substrate 21, a PLC 22, a mirror structure 104, an optical device 105, and an electronic device 106. The PLC 22 includes an end face 22d.

基板21の上にPLC22が配置される。基板21と接するPLC22の一方の面がPLC22の下面、PLC22の他方の面がPLC22の上面である。また、基板21のPLC22と接する一方の面が基板21の上面である。PLC22は光を導波する。基板21及びPLC22は貫通孔109を備える。貫通孔109はPLC22の上面と下面を貫通する。PLC22は、PLC22と貫通孔109とが接する部分に、PLC22へ入射する光を入射させ又はPLC22から出射する光を出射する端面22dを備える。   The PLC 22 is disposed on the substrate 21. One surface of the PLC 22 in contact with the substrate 21 is a lower surface of the PLC 22, and the other surface of the PLC 22 is an upper surface of the PLC 22. One surface of the substrate 21 that contacts the PLC 22 is the upper surface of the substrate 21. The PLC 22 guides light. The substrate 21 and the PLC 22 include a through hole 109. The through hole 109 penetrates the upper surface and the lower surface of the PLC 22. The PLC 22 includes an end face 22 d that makes light incident on the PLC 22 incident or emits light emitted from the PLC 22 at a portion where the PLC 22 and the through hole 109 are in contact with each other.

貫通孔109は、PLC22の端面22dから出射される光の光路、及び端面22dからPLC22へ入射する光の光路として機能する。ミラー構造体104は、ミラー104aを備える。ミラー104aは、基板21の上面に対し傾きをもって配置され、端面22dから出射した光を反射し、光の光路を光路42a(水平方向)から光路42b(垂直方向)に変換する。また、ミラー104aは、端面22dへと入射する光を反射し、光の光路を光路42bから光路42aに変換する。   The through hole 109 functions as an optical path of light emitted from the end face 22d of the PLC 22 and an optical path of light incident on the PLC 22 from the end face 22d. The mirror structure 104 includes a mirror 104a. The mirror 104a is disposed with an inclination with respect to the upper surface of the substrate 21, reflects light emitted from the end face 22d, and changes the optical path of the light from the optical path 42a (horizontal direction) to the optical path 42b (vertical direction). The mirror 104a reflects the light incident on the end face 22d, and converts the optical path of the light from the optical path 42b to the optical path 42a.

貫通孔109の形状は任意である。しかし、貫通孔109は、PLC22から出射した光路42aの光がミラー104aで反射され光学装置105へ入射されるまでの経路及び光学装置105から出射した光路42aの光がミラー104aで反射されPLC22に入射するまでの経路で減衰しない形状であることを要する。例えば、PLC22から出射した光路42aの光が貫通孔109の側面に当たって散乱されるような形状としてはならない。   The shape of the through hole 109 is arbitrary. However, in the through hole 109, the light path 42a emitted from the PLC 22 is reflected by the mirror 104a and incident on the optical device 105, and the light path 42a emitted from the optical device 105 is reflected by the mirror 104a and reflected on the PLC 22. It is necessary to have a shape that does not attenuate in the path to the incidence. For example, the light path 42 a emitted from the PLC 22 should not be shaped so as to be scattered by hitting the side surface of the through hole 109.

基板21は、溝107を備える。溝107は、PLC22が配置された基板21の上面とは反対側の面である基板21の下面に設けられ、光学装置105と電子装置106とを収容する。PLC22の上面と下面を貫通する貫通孔109は、PLC22の上面と溝107を連結する。D1は溝107の深さである。ここで、溝107の深さとは、基板21の下面から溝107の底107bまでの距離である。溝107の底107bは面であり、底部として機能する。   The substrate 21 includes a groove 107. The groove 107 is provided on the lower surface of the substrate 21, which is a surface opposite to the upper surface of the substrate 21 on which the PLC 22 is disposed, and accommodates the optical device 105 and the electronic device 106. A through hole 109 that penetrates the upper surface and the lower surface of the PLC 22 connects the upper surface of the PLC 22 and the groove 107. D 1 is the depth of the groove 107. Here, the depth of the groove 107 is a distance from the lower surface of the substrate 21 to the bottom 107 b of the groove 107. The bottom 107b of the groove 107 is a surface and functions as a bottom.

光学装置105は、例えば、フォトダイオード(PD:Photo Diode)又はレーザーダイオード(LD:Laser Diode)を備える。光学装置105は、PLC22へ入射する光を出射し、またPLC22から出射される光を受光する。光学装置105は、光の入出射面にレンズ105aを備えてもよい。光学装置105が、レンズ105aを備える場合、光学装置105内の光学素子から出射される光は、レンズ105aを介してPLC22へと入射する。また、PLC22内を伝搬する光は、レンズ105aを介して光学装置105内の光学素子(不図示)へと入射する。   The optical device 105 includes, for example, a photodiode (PD: Photo Diode) or a laser diode (LD: Laser Diode). The optical device 105 emits light incident on the PLC 22 and receives light emitted from the PLC 22. The optical device 105 may include a lens 105a on the light incident / exit surface. When the optical device 105 includes the lens 105a, light emitted from the optical element in the optical device 105 enters the PLC 22 via the lens 105a. The light propagating through the PLC 22 is incident on an optical element (not shown) in the optical device 105 through the lens 105a.

電子装置106は、例えば、Trans―Impedance Amplifier(TIA)を備える。電子装置106は光学装置105から出力される電気信号、又は光学装置105へ入力される電気信号に対し、所定の電気的変換を行う。108はボンディングワイヤーである。ボンディングワイヤー108は、光学装置105と、電子装置106を電気的に接続する。   The electronic device 106 includes, for example, a Trans-Impedance Amplifier (TIA). The electronic device 106 performs predetermined electrical conversion on the electrical signal output from the optical device 105 or the electrical signal input to the optical device 105. Reference numeral 108 denotes a bonding wire. The bonding wire 108 electrically connects the optical device 105 and the electronic device 106.

PLC22は、例えば、半導体単結晶の基板21の上に形成される。基板21の材料の例として、Si単結晶、GaAs単結晶、InP単結晶などの半導体単結晶基板や、ガラス、セラミック、プラスチック、金属が挙げられる。基板21の厚さは、概ね500μm以上1000μm以下である。光学装置105を構成する光学素子や電子装置106を構成する電子部品の厚さが数百μm程度である。つまり、基板21の厚さは、光学装置105や電子装置106を構成する光学素子や電子部品の厚さの数倍である。   The PLC 22 is formed on, for example, a semiconductor single crystal substrate 21. Examples of the material of the substrate 21 include semiconductor single crystal substrates such as Si single crystal, GaAs single crystal, and InP single crystal, glass, ceramic, plastic, and metal. The thickness of the substrate 21 is approximately 500 μm or more and 1000 μm or less. The thickness of the optical element constituting the optical device 105 and the electronic component constituting the electronic device 106 is about several hundred μm. That is, the thickness of the substrate 21 is several times the thickness of the optical elements and electronic components that constitute the optical device 105 and the electronic device 106.

図3(a)のように、基板21の中に設けられた溝107の内部に、光学装置105や電子装置106の少なくとも一部を収容することができる。また、基板21は、光学装置105や電子装置106を収容し、保持する機械的強度も有する。つまり、溝107を形成する空間に光学装置105等を配置することで、光モジュール10としての厚さは、PLC22の上面に光学装置105等を配置した場合に比べて、数百μm程度低減できる。そして、溝107の内部に光学装置105や電子装置106を構成する光学素子や電子部品を完全に収容すれば、光モジュールの厚さは、光学装置105や電子装置106の厚さとPLC22と基板21の厚さの和から、PLC22と基板21の厚さの和となる。したがって、光モジュールの厚さを削減するために、溝107の深さは、光学装置105及び電子装置106の高さよりも深くする。そして、溝107の内部に、光学装置105及び電子装置106を収容する。しかし、溝107の深さを、光学装置105及び電子装置106の高さよりも深くするのは必須の要件ではない。   As shown in FIG. 3A, at least a part of the optical device 105 and the electronic device 106 can be accommodated in a groove 107 provided in the substrate 21. The substrate 21 also has mechanical strength for housing and holding the optical device 105 and the electronic device 106. That is, by disposing the optical device 105 or the like in the space where the groove 107 is formed, the thickness as the optical module 10 can be reduced by about several hundred μm compared to the case where the optical device 105 or the like is disposed on the upper surface of the PLC 22. . If the optical elements and electronic components constituting the optical device 105 and the electronic device 106 are completely accommodated in the groove 107, the thickness of the optical module is equal to the thickness of the optical device 105 or the electronic device 106, the PLC 22 and the substrate 21. Is the sum of the thicknesses of the PLC 22 and the substrate 21. Therefore, in order to reduce the thickness of the optical module, the depth of the groove 107 is made deeper than the height of the optical device 105 and the electronic device 106. The optical device 105 and the electronic device 106 are accommodated in the groove 107. However, it is not an essential requirement to make the depth of the groove 107 deeper than the height of the optical device 105 and the electronic device 106.

光学装置105が配置される部分の溝107の深さD1は、可能な限り深くする。これは、溝107の内部に光学装置105や電子装置106を完全に収容するためだけではなく、光学装置105とミラー104aの距離を短くするためである。光学装置105とミラー104aの距離を短くすることで、光路42bが短くなる。光路42bが長いほど、光路42bを通過する光が拡散し、光学装置105と、ミラー構造体104の光軸調整が難しくなる。そのため、光学装置105が配置される部分の溝107の深さが深いほど、光学装置105と、ミラー構造体104の光軸調整が容易となる。例えば、溝107は、PLC22の下面から、PLC22の厚みとほぼ等しい約50μm程度の位置まで達する場合もある。   The depth D1 of the groove 107 where the optical device 105 is disposed is as deep as possible. This is not only for completely accommodating the optical device 105 and the electronic device 106 in the groove 107 but also for shortening the distance between the optical device 105 and the mirror 104a. By shortening the distance between the optical device 105 and the mirror 104a, the optical path 42b is shortened. As the optical path 42b is longer, the light passing through the optical path 42b is diffused, and the optical axis adjustment of the optical device 105 and the mirror structure 104 becomes difficult. Therefore, as the depth of the groove 107 where the optical device 105 is disposed is deeper, the optical axis of the optical device 105 and the mirror structure 104 can be adjusted easily. For example, the groove 107 may reach from the lower surface of the PLC 22 to a position of about 50 μm that is substantially equal to the thickness of the PLC 22.

溝107を配置する際には、PLC22内の光導波路の位置を考慮する。これは、溝107を配置する場所によって、光導波路の実効屈折率に影響を及ぼす場合があるからである。例えば、2本の光導波路がマッハツェンダー干渉計を構成するとする。その場合には、マッハツェンダー干渉計を構成する2本の光導波路に対して対称又は均等に影響を与える位置に溝107を配置するか、2本の光導波路に影響を及ぼさない位置に溝107を配置する。ここで、2本の光導波路に対して対称又は均等に影響を与えるとは、例えば、同じ実効屈折率の変化を及ぼすことである。   When the groove 107 is arranged, the position of the optical waveguide in the PLC 22 is taken into consideration. This is because the effective refractive index of the optical waveguide may be affected depending on where the groove 107 is disposed. For example, assume that two optical waveguides constitute a Mach-Zehnder interferometer. In that case, the groove 107 is disposed at a position that affects the two optical waveguides constituting the Mach-Zehnder interferometer symmetrically or evenly, or at a position that does not affect the two optical waveguides. Place. Here, to affect the two optical waveguides symmetrically or evenly means, for example, that the same effective refractive index change is exerted.

図4を用いて、溝107を配置する位置について説明する。図4は、PLC22を上面から見た透視図である。24はマッハツェンダー干渉計である。マッハツェンダー干渉計24は、2本の光導波路として、光導波路24bと、光導波路24cとを備える。光導波路24b及び24cが交わる部分に、光導波路24a及び光導波路24dが配置されている。光導波路24aと光導波路24dは接しないが、同一直線状に配置される。また、光導波路24aと光導波路24dを結ぶ直線L0からの距離は、光導波路24bと光導波路24cで同じである。L1は、L0から光導波路24b方向の溝107の側壁面までの距離である。L2はL0から光導波路24c方向の溝107の側壁面までの距離である。貫通孔109は、溝107の内側に配置される。   The position where the groove 107 is disposed will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a perspective view of the PLC 22 as viewed from above. Reference numeral 24 denotes a Mach-Zehnder interferometer. The Mach-Zehnder interferometer 24 includes an optical waveguide 24b and an optical waveguide 24c as two optical waveguides. An optical waveguide 24a and an optical waveguide 24d are disposed at a portion where the optical waveguides 24b and 24c intersect. The optical waveguide 24a and the optical waveguide 24d are not in contact but are arranged in the same straight line. The distance from the straight line L0 connecting the optical waveguide 24a and the optical waveguide 24d is the same for the optical waveguide 24b and the optical waveguide 24c. L1 is the distance from L0 to the side wall surface of the groove 107 in the direction of the optical waveguide 24b. L2 is the distance from L0 to the side wall surface of the groove 107 in the direction of the optical waveguide 24c. The through hole 109 is disposed inside the groove 107.

図4(a)に、マッハツェンダー干渉計24を構成する2本の光導波路である光導波路24b及び光導波路24cに対して対称又は均等に影響を与える溝107の配置例を示す。図4(a)では、溝107は、L1とL2が等しくなるような位置に配置されている。L1とL2が等しいので、溝107は光導波路24dに対して線対称に配置される。溝107は光導波路24dに対して線対称に配置されるので、溝107の配置による光導波路24b及び24cの実効屈折率変化は同じである。しかし、図4(b)のように溝107を配置してはならない。これは、図4(b)では、L1よりもL2の方が大きいため、光導波路24bと光導波路24cで実効屈折率が異なるためである。   FIG. 4A shows an arrangement example of the optical waveguide 24b which is the two optical waveguides constituting the Mach-Zehnder interferometer 24 and the groove 107 which affects the optical waveguide 24c symmetrically or equally. In FIG. 4A, the groove 107 is arranged at a position where L1 and L2 are equal. Since L1 and L2 are equal, the groove 107 is arranged symmetrically with respect to the optical waveguide 24d. Since the groove 107 is arranged symmetrically with respect to the optical waveguide 24d, the effective refractive index change of the optical waveguides 24b and 24c due to the arrangement of the groove 107 is the same. However, the groove 107 should not be arranged as shown in FIG. This is because, in FIG. 4B, L2 is larger than L1, and the effective refractive index is different between the optical waveguide 24b and the optical waveguide 24c.

図4(c)及び図4(d)に、マッハツェンダー干渉計24を構成する2本の光導波路である光導波路24b及び光導波路24cに影響を及ぼさない溝107の配置例を示す。図4(c)及び図4(d)では、溝107は光導波路24b及び光導波路24cと重ならない位置に配置されている。マッハツェンダー干渉計24の特性に影響のない場所や、光導波路の実効屈折率が多少変化してもマッハツェンダー干渉計24の特性に影響のない場合には、溝107の配置場所は任意である。例えば、図4(d)に示すように、L1とL2が等しくなくても、マッハツェンダー干渉計24の特性に影響はない。   FIG. 4C and FIG. 4D show an example of arrangement of the optical waveguide 24b, which is the two optical waveguides constituting the Mach-Zehnder interferometer 24, and the groove 107 that does not affect the optical waveguide 24c. 4C and 4D, the groove 107 is disposed at a position that does not overlap the optical waveguide 24b and the optical waveguide 24c. If the Mach-Zehnder interferometer 24 has no influence on the characteristics, or if the optical waveguide has a slight change in the effective refractive index and does not affect the characteristics of the Mach-Zehnder interferometer 24, the groove 107 may be arranged at any location. . For example, as shown in FIG. 4D, even if L1 and L2 are not equal, the characteristics of the Mach-Zehnder interferometer 24 are not affected.

なお、溝107の配置にあたっては、基板21が欠けるなど基板21の機械的強度の弱い部分ができないように設計し、機械的強度が保持できる基板21の厚みを確保する。基板21の機械的強度をより強くするために、溝107の内部に壁107aを設けてもよい。また、溝107の内部を、壁107aによって光学装置105を配置する場所と電子装置106を配置する場所に2つに分けても良い。   In arranging the grooves 107, the substrate 21 is designed so as not to have a portion having a weak mechanical strength such as a chipping of the substrate 21, and the thickness of the substrate 21 capable of maintaining the mechanical strength is ensured. In order to increase the mechanical strength of the substrate 21, a wall 107 a may be provided inside the groove 107. Further, the inside of the groove 107 may be divided into two locations by the wall 107a, where the optical device 105 is disposed and where the electronic device 106 is disposed.

図5に、溝107に壁107aを配置する場合の例を示す。光学装置105及び電子装置106が溝107に完全に収容される場合には、図5(a)のように、壁107aの高さH107を、ボンディングワイヤー108が接触しない高さとすることが望ましい。例えば、壁107の高さH107を光学装置105の高さH105及び電子装置106の高さH106未満とする。なお、図5(a)のように、壁107aの高さH107、光学装置105の高さH105及び電子装置106の高さH106を一定としてもよい。 FIG. 5 shows an example in which the wall 107 a is disposed in the groove 107. When the optical device 105 and the electronic device 106 are completely accommodated in the groove 107, it is desirable that the height H 107 of the wall 107a is set to a height at which the bonding wire 108 does not contact as shown in FIG. . For example, the height H 107 of the wall 107 with a height less than H 106 height H 105 and the electronic device 106 of the optical device 105. Note that as in FIG. 5 (a), the height H 107 of the wall 107a, may be a constant height H 106 of the height H 105 and the electronic device 106 of the optical device 105.

また、図5(b)のように、壁107aの高さH107を、溝107の深さD1と等しくしてもよい。これにより、溝107が壁107aで支えられるため、溝107の配置されている基板21の変形を防ぐことができる。この場合、ボンディングワイヤー108を壁107に接触させないために、壁107aにボンディングワイヤー108を通過させるための開口部又は切り欠きを設けることが望ましい。 Further, as shown in FIG. 5B, the height H 107 of the wall 107 a may be equal to the depth D 1 of the groove 107. Thereby, since the groove | channel 107 is supported by the wall 107a, a deformation | transformation of the board | substrate 21 with which the groove | channel 107 is arrange | positioned can be prevented. In this case, in order not to bring the bonding wire 108 into contact with the wall 107, it is desirable to provide an opening or a cutout for allowing the bonding wire 108 to pass through the wall 107a.

また、光学装置105が配置される溝107は基板21の下面に配置され、PLC22は基板21の上面に配置されるため、温度変化による基板21の膨張、及び収縮による影響は、PLC22と光学装置105とで等しい。このように、本実施形態では溝107の内部に光学装置105を配置することで、温度変化によるPLC22と光学装置105の間の光軸ずれを、光学ベンチ31等の異なった材質の上に光学装置105を配置した場合と比べて小さくすることができる。   In addition, since the groove 107 in which the optical device 105 is disposed is disposed on the lower surface of the substrate 21 and the PLC 22 is disposed on the upper surface of the substrate 21, the influence of expansion and contraction of the substrate 21 due to temperature change is affected by the PLC 22 and the optical device. It is equal to 105. As described above, in the present embodiment, the optical device 105 is disposed inside the groove 107, so that the optical axis shift between the PLC 22 and the optical device 105 due to temperature change can be optically applied to different materials such as the optical bench 31. Compared with the case where the apparatus 105 is arrange | positioned, it can be made small.

また、ミラー構造体104が配置される部分と、光学装置105が配置される部分はエッチングにより形成することが望ましい。エッチングでは、配置部位の形状、位置、大きさを精度よく加工できるからである。そのため、ミラー構造体104が配置される部分又は光学装置105が配置される部分を填め合わせができる形状にすることや、アライメントマーカーを形成することは容易である。この加工により、ミラー構造体104や光学装置105を所定の位置へ配置できるため、光軸調整が容易となる。また、例えば、ミラー構造体104や光学装置105の形状に合致するような枠構造を、ミラー構造体104や光学装置105を配置する部分に形成することも容易である。そのため、ミラー構造体104や光学装置105を枠に填め合わせれば、光軸調整は容易に行える。   Further, it is desirable to form the portion where the mirror structure 104 is disposed and the portion where the optical device 105 is disposed by etching. This is because the shape, position, and size of the arrangement site can be processed with high precision by etching. For this reason, it is easy to make a shape in which the portion where the mirror structure 104 is arranged or the portion where the optical device 105 is arranged can be fitted, or to form an alignment marker. By this processing, the mirror structure 104 and the optical device 105 can be arranged at predetermined positions, so that the optical axis can be easily adjusted. In addition, for example, it is easy to form a frame structure that matches the shape of the mirror structure 104 or the optical device 105 in a portion where the mirror structure 104 or the optical device 105 is disposed. Therefore, if the mirror structure 104 and the optical device 105 are fitted in a frame, the optical axis can be easily adjusted.

(第二の実施形態)
図6に、本発明の第二の実施形態に係る光モジュール40の断面図及び下面図を示す。本発明の第一の実施形態に係る光モジュール10と、本発明の第二の実施形態に係る光モジュール40の相違点は溝107の深さである。図3(a)に示した第一の実施形態に係る光モジュール10では、光学装置105と電子装置106が配置される部分の溝107の深さは、D1で同じである。しかし、図6に示した本実施形態に係る光モジュール40は、溝107が複数の底部を備え、1つの底部には、光学装置105が配置され、1つの底部には、電子装置106が配置される。光学装置105が配置される部分の溝107の深さはD1であるが、電子装置106が配置される部分の溝107の深さはD2である。光学装置105の高さH105は、電子装置106の高さH106よりも高く、D1はD2よりも大きい。
(Second embodiment)
FIG. 6 shows a cross-sectional view and a bottom view of an optical module 40 according to the second embodiment of the present invention. The difference between the optical module 10 according to the first embodiment of the present invention and the optical module 40 according to the second embodiment of the present invention is the depth of the groove 107. In the optical module 10 according to the first embodiment shown in FIG. 3A, the depth of the groove 107 where the optical device 105 and the electronic device 106 are arranged is the same at D1. However, in the optical module 40 according to this embodiment shown in FIG. 6, the groove 107 has a plurality of bottom portions, the optical device 105 is disposed on one bottom portion, and the electronic device 106 is disposed on one bottom portion. Is done. The depth of the groove 107 where the optical device 105 is disposed is D1, while the depth of the groove 107 where the electronic device 106 is disposed is D2. The height H 105 of the optical device 105 is higher than the height H 106 of the electronic device 106, D1 is greater than D2.

複数の底部のうちの最大の深さである深さD1は、可能な限り深くすることが望ましい。溝107の深さD1を深くすることで、溝107の内部に光学装置105や電子装置106を完全に収容し、光学装置105とミラー104aの距離を短くすることができる。しかし、最適なD2は、電子装置106が備える電子部品の高さに応じて変わる。具体的には、D2は、ボンディングワイヤー108で光学装置105と電子装置106を接続でき、ボンディングワイヤー108の長さを短くできる深さとすることが望ましい。例えば、D2は、光学装置105及び電子装置106の下面の高さが略同じとなるように決定する。例えば、D1とD2の差は、H105と、H106の差に等しい。溝107の深さは、図3(a)ではD1のみの1種類であり、図6では、D1とD2の2種類である。電子装置106が複数の素子で構成される場合等には、溝107の深さは、1種類又は2種類だけではなく、任意の数の溝107の深さの種類を有してもよい。また、溝107の中に、第一の実施形態と同じように壁107aを配置してもよい。 It is desirable to make the depth D1 that is the maximum depth of the plurality of bottom portions as deep as possible. By increasing the depth D1 of the groove 107, the optical device 105 and the electronic device 106 are completely accommodated in the groove 107, and the distance between the optical device 105 and the mirror 104a can be shortened. However, the optimum D2 varies depending on the height of the electronic component included in the electronic device 106. Specifically, it is desirable that D2 has such a depth that the optical device 105 and the electronic device 106 can be connected by the bonding wire 108 and the length of the bonding wire 108 can be shortened. For example, D2 is determined so that the heights of the lower surfaces of the optical device 105 and the electronic device 106 are substantially the same. For example, the difference between D1 and D2, and H 105, equal to the difference between the H 106. The depth of the groove 107 is only one type of D1 in FIG. 3A, and is two types of D1 and D2 in FIG. When the electronic device 106 includes a plurality of elements, etc., the depth of the groove 107 is not limited to one type or two types, but may have any number of types of the depth of the groove 107. Moreover, you may arrange | position the wall 107a in the groove | channel 107 similarly to 1st embodiment.

第一の実施形態に係る光モジュール10及び本実施形態に係る光モジュール40では、PLC22を導波する光は端面22dから出射し、光路42aを通り、ミラー104aで反射され、光路42bを通り、光学装置105に入射する。また、PLC22へ入射する光は、光学装置105から出射し、光路42bを通り、ミラー104aで反射され、光路42aを通り、端面22dからPLC22へと入射する。   In the optical module 10 according to the first embodiment and the optical module 40 according to the present embodiment, the light guided through the PLC 22 is emitted from the end face 22d, passes through the optical path 42a, is reflected by the mirror 104a, passes through the optical path 42b, The light enters the optical device 105. The light incident on the PLC 22 is emitted from the optical device 105, passes through the optical path 42b, is reflected by the mirror 104a, passes through the optical path 42a, and enters the PLC 22 from the end face 22d.

ここで、光モジュール10及び光モジュール40では、光がPLC22と光学装置105の間を伝搬する場合、光が通過する屈折率の異なる界面は、端面22dが構成するPLC22と空気の界面と光学装置105と空気の界面の2つのみであることが望ましい。例えば、光モジュール10及び光モジュール40の貫通孔109に樹脂が充填されている場合には、光が通過する屈折率の異なる界面は、光学装置105と空気の界面に加え、PLC22と樹脂の界面と、樹脂と空気の界面となり、1つ増える。   Here, in the optical module 10 and the optical module 40, when light propagates between the PLC 22 and the optical device 105, the interfaces having different refractive indexes through which the light passes are the interface between the PLC 22 and the air formed by the end face 22d, and the optical device. Desirably, there are only two interfaces, 105 and air. For example, when the through hole 109 of the optical module 10 and the optical module 40 is filled with resin, the interface with different refractive index through which light passes is the interface between the PLC 22 and the resin in addition to the interface between the optical device 105 and the air. It becomes an interface between resin and air, and increases by one.

また、光モジュール10及び光モジュール40の光学素子105と基板21の間に、さらに光学素子105を固定するための透明基板を配置している場合には、光が通過する屈折率の異なる界面は、光学装置105と空気の界面に加え、PLC22と樹脂の界面と、樹脂と透明基板の界面と、透明基板と空気の界面となり、更に1つ増える。光が通過する屈折率の異なる界面の数が増えるほど、光の反射、損失等が増える原因となる。したがって、光が通過する屈折率の異なる界面の数が二つである光モジュール10及び光モジュール40は、伝搬する光の反射、損失を抑えることができる。   In addition, when a transparent substrate for fixing the optical element 105 is further disposed between the optical element 105 and the substrate 21 of the optical module 10 and the optical module 40, the interfaces having different refractive indexes through which light passes are In addition to the interface between the optical device 105 and the air, the interface between the PLC 22 and the resin, the interface between the resin and the transparent substrate, and the interface between the transparent substrate and the air are further increased by one. As the number of interfaces having different refractive indexes through which light passes increases, light reflection and loss increase. Therefore, the optical module 10 and the optical module 40 having two interfaces having different refractive indexes through which light passes can suppress reflection and loss of propagating light.

(第三の実施形態)
図7に、本発明の第三の実施形態に係る光モジュールの傾斜した端面22dの一例を示す。本実施形態では、傾斜した端面22dの角度をα1とし、ミラー104aの角度をβ1とする。α1は、PLC22の上面とPLC22の端面22dがなす角であり、β1はミラー構造体104の上面とミラー104aが配置される面がなす角である。ここで、ミラー構造体104の上面とは、ミラー構造体104の面のうち、ミラー構造体104と基板21が接する面と対向する面である。
(Third embodiment)
FIG. 7 shows an example of the inclined end face 22d of the optical module according to the third embodiment of the present invention. In the present embodiment, the angle of the inclined end surface 22d is α1, and the angle of the mirror 104a is β1. α1 is an angle formed by the upper surface of the PLC 22 and the end surface 22d of the PLC 22, and β1 is an angle formed by the upper surface of the mirror structure 104 and the surface on which the mirror 104a is disposed. Here, the upper surface of the mirror structure 104 is a surface facing the surface of the mirror structure 104 where the mirror structure 104 and the substrate 21 are in contact.

図8のようにミラー104aの角度β1が45度である場合、PLC22から出射された光43aは光学装置105へ垂直に入射する。そのため、光43aが光学装置105で反射され、光43bとなり、PLC22に入射する場合がある。この場合、図8に示す光学装置105の入射面又は出射面を入射光43aに対して傾けて配置すれば、光43bがPLC22に入射する問題は解決できる。しかし、光学装置105は半田や接着剤で基板21に固定されるため、光学装置105の入射面又は出射面を光43aに対して、精度よく傾けて配置するのは容易ではない。   As shown in FIG. 8, when the angle β1 of the mirror 104a is 45 degrees, the light 43a emitted from the PLC 22 enters the optical device 105 perpendicularly. For this reason, the light 43a is reflected by the optical device 105, becomes light 43b, and may enter the PLC 22. In this case, if the incident surface or the exit surface of the optical device 105 shown in FIG. 8 is arranged to be inclined with respect to the incident light 43a, the problem of the light 43b entering the PLC 22 can be solved. However, since the optical device 105 is fixed to the substrate 21 with solder or an adhesive, it is not easy to accurately place the incident surface or the light emitting surface of the optical device 105 with respect to the light 43a.

そこで、本実施形態では、図7のように、端面22dを傾斜させる。傾斜した端面22dは、光43a及び光43bで形成される光路面に垂直で、PLC22の上面となす角がα1となるように傾斜している。また、ミラー104aの角度をβ1とする。α1、β1は、90度より小さい角度、例えば80度、45度である。α1とβ1のそれぞれの角度は、PLC22と光学装置105の光結合が最大となるように決められる。   Therefore, in this embodiment, the end face 22d is inclined as shown in FIG. The inclined end surface 22d is perpendicular to the optical path surface formed by the light 43a and the light 43b, and is inclined so that an angle formed with the upper surface of the PLC 22 is α1. The angle of the mirror 104a is β1. α1 and β1 are angles smaller than 90 degrees, for example, 80 degrees and 45 degrees. The angles α1 and β1 are determined so that the optical coupling between the PLC 22 and the optical device 105 is maximized.

本実施形態では、PLC22が傾斜した端面22dを備えるので、光43aは光学装置105へ斜めに入射し、反射光43bはPLC22の導波路コア22bから外れた端面22dに入射するため、光43bがPLC22の導波路コア22bに入射するのを防止することができる。したがって、本実施形態では、PLC22が傾斜した端面22dを備えることにより、PLC22内を伝搬する信号の劣化を防止することができる。   In the present embodiment, since the PLC 22 includes the inclined end surface 22d, the light 43a is incident on the optical device 105 at an angle, and the reflected light 43b is incident on the end surface 22d off the waveguide core 22b of the PLC 22. It can prevent entering into the waveguide core 22b of PLC22. Therefore, in the present embodiment, the PLC 22 having the inclined end face 22d can prevent the signal propagating in the PLC 22 from deteriorating.

本実施形態に係る傾斜した端面22dは、第一の実施形態に係る光モジュール10及び第二の実施形態に係る光モジュール40と組み合わせて用いることができる。   The inclined end surface 22d according to this embodiment can be used in combination with the optical module 10 according to the first embodiment and the optical module 40 according to the second embodiment.

(第四の実施形態)
図9に、本実施形態に係る光モジュール50の一例の構成図を示す。本実施形態に係る光モジュール50は、本発明の第一の実施形態から第三の実施形態に係る光モジュールをDual Polarization Quadrature Phase Shift Keying(DP−QPSK)モジュールに適用した例である。
(Fourth embodiment)
FIG. 9 shows a configuration diagram of an example of the optical module 50 according to the present embodiment. The optical module 50 according to the present embodiment is an example in which the optical module according to the first to third embodiments of the present invention is applied to a dual polarization quadrature phase shifting keying (DP-QPSK) module.

光モジュール50は、光信号処理部51と、OE(Optical/Electrical)変換部52と、配線基板511と、フレキシブル基板(FPC:Flexible printed circuits)512とを備える。光信号処理部51は、偏波分離器(PBS:Polarization Beam Splitter)501と、2分岐器(BS:Beam Splitter)502と、90度光ハイブリッド503と、ミラー構造体104とを備える。図9では明示していないが、ミラー構造体104は、ミラー104aを備える。OE変換部52は、光学装置105と、電子装置106とを備える。   The optical module 50 includes an optical signal processing unit 51, an OE (Optical / Electrical) conversion unit 52, a wiring board 511, and a flexible printed circuit (FPC) 512. The optical signal processor 51 includes a polarization beam splitter (PBS) 501, a beam splitter (BS) 502, a 90-degree optical hybrid 503, and a mirror structure 104. Although not explicitly shown in FIG. 9, the mirror structure 104 includes a mirror 104a. The OE conversion unit 52 includes an optical device 105 and an electronic device 106.

光信号処理部51のうち、PBS501と、BS502と、90度光ハイブリッド503は、PLC22内に配置される。OE変換部52はPLC22が配置された面と反対側の面に設けられた溝107に配置される。   Of the optical signal processing unit 51, the PBS 501, the BS 502, and the 90-degree optical hybrid 503 are arranged in the PLC 22. The OE converter 52 is disposed in the groove 107 provided on the surface opposite to the surface on which the PLC 22 is disposed.

光モジュール50へ入力された信号光及び局発光のうち、信号光はPBS501に入射され、局発光はBS502に入射される。PBS501は入射された信号光のTE偏波成分と、TM偏波成分を分離して出力する。BS502は、入力された局発光を光強度が等しくなるように二つに分離して出力する。PBS501からのTE偏波成分とBS502のからの局発光は、90度光ハイブリッド503TEに入力される。
PBS501からのTM偏波成分とBS502のからの局発光は、90度光ハイブリッド503TMに入力される。90度光ハイブリッド503TE及び503TMは、入射された光を合波して出力する。90度光ハイブリッド503TE及び503TMからの各出力光は、ミラー構造体104が有するミラー104aでPLC22が配置された面と反対側の面に導かれ、光学装置105に入力される。光学装置105に入射された光は電気信号へ変換され、電子装置106に入力される。電子装置106の出力信号は、配線基板511を介してフレキシブル基板512に出力される。
Of the signal light and local light input to the optical module 50, the signal light is incident on the PBS 501 and the local light is incident on the BS 502. The PBS 501 separates and outputs the TE polarization component and the TM polarization component of the incident signal light. The BS 502 divides the input local light into two so that the light intensities are equal and outputs the light. The TE polarization component from the PBS 501 and the local light from the BS 502 are input to the 90-degree optical hybrid 503TE.
The TM polarization component from the PBS 501 and the local light from the BS 502 are input to the 90-degree optical hybrid 503TM. The 90-degree optical hybrids 503TE and 503TM combine and output incident light. The respective output lights from the 90-degree optical hybrids 503TE and 503TM are guided to the surface opposite to the surface on which the PLC 22 is arranged by the mirror 104a included in the mirror structure 104 and input to the optical device 105. Light incident on the optical device 105 is converted into an electrical signal and input to the electronic device 106. An output signal of the electronic device 106 is output to the flexible substrate 512 via the wiring substrate 511.

OE変換部52が備える装置は、溝107内部に収容される。そのため、光モジュール50の厚さは、OE変換部52が備える装置を基板21の表面に配置した場合よりも薄くなる。   The device included in the OE converter 52 is accommodated in the groove 107. Therefore, the thickness of the optical module 50 is thinner than when the device included in the OE converter 52 is disposed on the surface of the substrate 21.

(第五の実施形態)
本実施形態は、本発明の第一の実施形態に係る光モジュール10、及び第二の実施形態に係る光モジュール40の製造方法である。また、本実施形態は、本発明の第三の実施形態に係る光モジュールの傾斜した端面22dの製造にも適用することができる。本実施形態に係る光モジュールの製造方法は、平面光導波回路形成工程と、溝形成工程と、貫通孔形成工程と、ミラー設置工程と、光学装置設置工程とを有する。平面光導波回路形成工程は、PLC22を形成する。溝形成工程は溝107を形成する。貫通孔形成工程は貫通孔109を形成する。ミラー設置工程は、ミラー104aを備えるミラー構造体104を設置する。
(Fifth embodiment)
This embodiment is a method for manufacturing the optical module 10 according to the first embodiment of the present invention and the optical module 40 according to the second embodiment. Moreover, this embodiment can also be applied to manufacture of the inclined end surface 22d of the optical module according to the third embodiment of the present invention. The method for manufacturing an optical module according to the present embodiment includes a planar optical waveguide circuit forming step, a groove forming step, a through hole forming step, a mirror installation step, and an optical device installation step. In the planar optical waveguide circuit forming step, the PLC 22 is formed. In the groove forming step, the groove 107 is formed. In the through hole forming step, the through hole 109 is formed. In the mirror installation step, the mirror structure 104 including the mirror 104a is installed.

最初に、PLC22の形成工程である平面光導波回路形成工程について説明する。この工程は、第一の実施形態に係る光モジュール10、及び第二の実施形態に係る光モジュール40で共通の工程である。平面光導波回路形成工程では、PLC22が有する光導波回路及び光回路を形成する。   First, a planar optical waveguide circuit forming process that is a process of forming the PLC 22 will be described. This process is a process common to the optical module 10 according to the first embodiment and the optical module 40 according to the second embodiment. In the planar optical waveguide circuit forming step, an optical waveguide circuit and an optical circuit included in the PLC 22 are formed.

最初に、Si等の基板上に、石英ガラス等を主原料とする下部クラッド層22aを積層させる。次に、下部クラッド層22aの上に、下部クラッド層22aより高い屈折率のコア層22bを積層させる。次に、コア層22bに必要な導波路パターンを形成する。次に、上部クラッド層22cを積層する。このような手順により基板21上に、導波路型の光機能回路と導波路領域が作製される。   First, a lower clad layer 22a made mainly of quartz glass or the like is laminated on a substrate such as Si. Next, a core layer 22b having a refractive index higher than that of the lower cladding layer 22a is laminated on the lower cladding layer 22a. Next, a necessary waveguide pattern is formed in the core layer 22b. Next, the upper cladding layer 22c is laminated. A waveguide type optical functional circuit and a waveguide region are produced on the substrate 21 by such a procedure.

PLC22が有する導波路型の光機能回路と導波路領域の作製にあたっては、ウエハの結晶軸方向を示すオリエンテーションフラット(オリフラ)の位置を基準にする。導波路パターンの設計自由度は高いので、光学装置105の設置位置等を考慮して導波路パターンを形成する。信号光は、上述のようなプロセスを経て作製された導波路内を伝搬する。なお、平面光導波回路形成工程で、PLC22の端面22dを形成してもよい。端面22dが傾斜している場合、傾斜した端面22dは、光路面に垂直でPLC22の光軸方向に対して傾斜している。さらに、PLC22が有する光導波回路及び光回路を形成した後、上部クラッド層22cの上に電気配線を形成してもよい。   In producing the waveguide type optical functional circuit and the waveguide region of the PLC 22, the position of the orientation flat (orientation flat) indicating the crystal axis direction of the wafer is used as a reference. Since the degree of freedom in designing the waveguide pattern is high, the waveguide pattern is formed in consideration of the installation position of the optical device 105 and the like. The signal light propagates in the waveguide manufactured through the process as described above. Note that the end face 22d of the PLC 22 may be formed in the planar optical waveguide circuit forming step. When the end surface 22d is inclined, the inclined end surface 22d is inclined with respect to the optical axis direction of the PLC 22 perpendicular to the optical path surface. Further, after the optical waveguide circuit and the optical circuit included in the PLC 22 are formed, electrical wiring may be formed on the upper clad layer 22c.

次に、溝107の形成工程である溝形成工程について説明する。溝形成工程では、少なくとも光学装置105と電子装置106とを設置する溝107を形成する。この工程は、第一の実施形態に係る光モジュール10と、第二の実施形態に係る光モジュール40とで異なる。まず、溝107の内部に段差を有しない第一の実施形態に係る光モジュール10の溝形成工程について説明する。まず、上面にあるPLC22内の導波路型の光機能回路と導波路領域の形状に対応させて、下面側の光学装置105等を設置する位置を決定する。   Next, a groove forming process that is a process of forming the groove 107 will be described. In the groove forming step, a groove 107 for installing at least the optical device 105 and the electronic device 106 is formed. This process is different between the optical module 10 according to the first embodiment and the optical module 40 according to the second embodiment. First, the groove forming process of the optical module 10 according to the first embodiment having no step inside the groove 107 will be described. First, in accordance with the shape of the waveguide type optical functional circuit in the PLC 22 on the upper surface and the waveguide region, the position where the optical device 105 on the lower surface side is installed is determined.

次に、基板21の下面の光学装置105等を設置する箇所にエッチング又は切削加工により、基板21の下面より溝107を形成する。基板21の下面より溝107を形成したので、溝107の開口部が基板21の下面に形成される。エッチング方法の例として、BOSCH法等によるドライエッチングや、ウェットエッチングが挙げられる。溝107は、ウエハが有するオリフラの位置を基準に作成する。溝107は、上面にPLC22が形成されている基板21の下面に形成する。また、PLC22及び溝107は、ウエハのオリフラの位置を基準として作成するので、溝107を作製する際の位置合わせは、オリフラの位置を基に又は光回路等の配置を基に容易に行うことができる。   Next, a groove 107 is formed from the lower surface of the substrate 21 by etching or cutting at a place where the optical device 105 or the like on the lower surface of the substrate 21 is installed. Since the groove 107 is formed from the lower surface of the substrate 21, an opening of the groove 107 is formed on the lower surface of the substrate 21. Examples of the etching method include dry etching by the BOSCH method and wet etching. The groove 107 is formed based on the position of the orientation flat of the wafer. The groove 107 is formed on the lower surface of the substrate 21 on which the PLC 22 is formed on the upper surface. Further, since the PLC 22 and the groove 107 are formed based on the position of the orientation flat of the wafer, the alignment when forming the groove 107 can be easily performed based on the position of the orientation flat or the arrangement of the optical circuit or the like. Can do.

溝107の深さ(基板21の下面より溝の底部までの距離)はD1である。また、溝107の形成と同時に、又は溝107の形成の後に、基板21の下面からPLC22の表面まで貫通する電気配線用の貫通孔を形成してもよい。基板21の下面から形成された溝107は、PLC22の下面から、PLC22の厚みとほぼ等しい約50μm程度の位置まで達している。   The depth of the groove 107 (distance from the lower surface of the substrate 21 to the bottom of the groove) is D1. Further, a through hole for electrical wiring that penetrates from the lower surface of the substrate 21 to the surface of the PLC 22 may be formed simultaneously with the formation of the groove 107 or after the formation of the groove 107. The groove 107 formed from the lower surface of the substrate 21 extends from the lower surface of the PLC 22 to a position of about 50 μm, which is substantially equal to the thickness of the PLC 22.

溝形成工程の前又は溝形成工程の後に、基板21の下面に電気配線を形成してもよい。ここで、形成する電気配線は、例えば、光学装置105、電子装置106の駆動、信号伝送用のモジュール内配線である。また、電気配線と光学装置105及び電子装置106の間、電気配線とモジュールに実装される他のチップ等の間はワイヤーボンディング又は半田バンプにより接続する。   Electrical wiring may be formed on the lower surface of the substrate 21 before the groove forming step or after the groove forming step. Here, the electrical wiring to be formed is, for example, an in-module wiring for driving the optical device 105 and the electronic device 106 and for signal transmission. In addition, the electrical wiring and the optical device 105 and the electronic device 106 and the electrical wiring and other chips mounted on the module are connected by wire bonding or solder bumps.

また、光学装置105を設置する際の位置合わせを容易にするために、アライメントマーカーを形成してもよい。また、光学装置105の設置場所を、光学装置105を填め合わせることができる形状としてもよい。また、溝の内部に壁107aを形成してもよい。   Further, an alignment marker may be formed in order to facilitate alignment when installing the optical device 105. Further, the installation location of the optical device 105 may be a shape that allows the optical device 105 to be fitted together. A wall 107a may be formed inside the groove.

次に、第二の実施形態に係る光モジュール40の溝形成工程について説明する。第一の実施形態に係る光モジュール10と、第二の実施形態に係る光モジュール40が用いる溝形成工程の相違は、基板21の下面の光学装置105等を設置する箇所にエッチング又は切削加工により、基板21の下面より溝107を形成する部分である。第一の実施形態に係る光モジュール10では、図3(a)のように、溝107の深さはD1のみの1段であるが、第二の実施形態に係る光モジュール40が備える溝107は図6のようにD1とD2の2段の溝の深さを有する。溝107の深さは3段構造以上としてもよい。   Next, the groove forming process of the optical module 40 according to the second embodiment will be described. The difference between the groove forming process used by the optical module 10 according to the first embodiment and the optical module 40 according to the second embodiment is that etching or cutting is performed at a location where the optical device 105 or the like on the lower surface of the substrate 21 is installed. This is a portion where the groove 107 is formed from the lower surface of the substrate 21. In the optical module 10 according to the first embodiment, as shown in FIG. 3A, the depth of the groove 107 is only one level D1, but the groove 107 provided in the optical module 40 according to the second embodiment. As shown in FIG. 6, it has a depth of two steps of grooves D1 and D2. The depth of the groove 107 may be a three-stage structure or more.

複数の溝107の深さを有する第二の実施形態に係る光モジュール40は、溝107の形成のために、エッチングを複数回行う。エッチング方法は、第一の実施形態に係る光モジュール10の溝形成工程と同じである。段構造は光学装置105や電子装置106の大きさや外部端子との関係を考慮して、段数や段の大きさ、溝の深さなどが決められる。なお、溝形成工程の前又は溝形成工程の後に、基板21の下面に電気配線を形成してもよい。また、光学装置105を設置する際の位置合わせを容易にするために、アライメントマーカーを形成してもよい。また、光学装置105の設置場所を、光学装置105を填め合わせることができる形状としてもよい。また、溝の内部に壁107aを形成してもよい。   The optical module 40 according to the second embodiment having the depths of the plurality of grooves 107 performs etching a plurality of times in order to form the grooves 107. The etching method is the same as the groove forming step of the optical module 10 according to the first embodiment. The step structure determines the number of steps, the step size, the depth of the groove, and the like in consideration of the size of the optical device 105 and electronic device 106 and the relationship with the external terminals. Note that electrical wiring may be formed on the lower surface of the substrate 21 before or after the groove forming step. Further, an alignment marker may be formed in order to facilitate alignment when installing the optical device 105. Further, the installation location of the optical device 105 may be a shape that allows the optical device 105 to be fitted together. A wall 107a may be formed inside the groove.

次に、PLC22の上面から溝107へ貫通する貫通孔を形成する工程である貫通孔形成工程について説明する。この工程は、第一の実施形態に係る光モジュール10、及び第二の実施形態に係る光モジュール40で共通の工程である。貫通孔形成工程では、図3(b)のような、PLC22から出射される光の光路、及びPLC22へ入射する光の光路として機能する貫通孔109を形成する。   Next, a through hole forming process, which is a process of forming a through hole penetrating from the upper surface of the PLC 22 to the groove 107, will be described. This process is a process common to the optical module 10 according to the first embodiment and the optical module 40 according to the second embodiment. In the through hole forming step, as shown in FIG. 3B, a through hole 109 that functions as an optical path of light emitted from the PLC 22 and an optical path of light incident on the PLC 22 is formed.

溝107の上にあるPLC22の所定の位置を、PLC22の上面側からエッチングする。エッチングにより、PLC22の上面から、PLC22の下面及び基板21を貫通し、PLC22の上面と溝107を接続する貫通孔109とPLC22の端面22dが形成される。   A predetermined position of the PLC 22 on the groove 107 is etched from the upper surface side of the PLC 22. By etching, a through hole 109 connecting the upper surface of the PLC 22 and the groove 107 and the end surface 22d of the PLC 22 are formed from the upper surface of the PLC 22 through the lower surface of the PLC 22 and the substrate 21.

また、次のミラー設置工程で、ミラー構造体104を設置する場所のPLC22もエッチングで取り除く。なお、貫通孔109の上部のPLC22及びミラー構造体104の設置場所のPLC22をエッチングで取り除いた後、エッチングで基板21を貫通させ貫通孔109を形成してもよい。また、ミラー構造体104の配置を容易にするために、ミラー構造体104の設置場所のPLC22の取り除いた後、アライメントマーカーを形成してもよい。また、ミラー構造体104の設置場所を、ミラー構造体104を填め合わせることができる形状としてもよい。   In the next mirror installation step, the PLC 22 where the mirror structure 104 is installed is also removed by etching. Alternatively, the through hole 109 may be formed by penetrating the substrate 21 by etching after removing the PLC 22 above the through hole 109 and the PLC 22 at the installation location of the mirror structure 104 by etching. Further, in order to facilitate the arrangement of the mirror structure 104, the alignment marker may be formed after removing the PLC 22 where the mirror structure 104 is installed. Further, the installation location of the mirror structure 104 may be a shape that allows the mirror structure 104 to be fitted together.

第三の実施形態に係る傾斜した端面22dを第一の実施形態に係る光モジュール10及び第二の実施形態に係る光モジュール40と組み合わせて用いる場合には、さらに、端面22dの加工を行い、図7のように傾斜した端面22dを形成すればよい。例えば、PLC22の端面22dをドライエッチング又はウェットエッチング等で削ることにより、端面22dを光路面に垂直で光軸方向に対して傾斜した端面22dとする。   When the inclined end surface 22d according to the third embodiment is used in combination with the optical module 10 according to the first embodiment and the optical module 40 according to the second embodiment, the end surface 22d is further processed, An inclined end face 22d may be formed as shown in FIG. For example, the end surface 22d of the PLC 22 is shaved by dry etching or wet etching, so that the end surface 22d becomes an end surface 22d that is perpendicular to the optical path surface and inclined with respect to the optical axis direction.

次に、ミラー104aを備えるミラー構造体104を溝107の中に設置する工程であるミラー設置工程及び、光学装置105等を溝107の中に設置する工程である光学装置設置工程について説明する。この工程は、第一の実施形態に係る光モジュール10、及び第二の実施形態に係る光モジュール40で共通の工程である。ミラー構造体設置工程はミラー104aを備えるミラー構造体104を基板21の上に設置する工程である。光学装置設置工程は、光学装置105を溝107の中に設置する工程である。   Next, a mirror installation process that is a process of installing the mirror structure 104 including the mirror 104a in the groove 107 and an optical apparatus installation process that is a process of installing the optical device 105 and the like in the groove 107 will be described. This process is a process common to the optical module 10 according to the first embodiment and the optical module 40 according to the second embodiment. The mirror structure installation step is a step of installing the mirror structure 104 including the mirror 104 a on the substrate 21. The optical device installation step is a step of installing the optical device 105 in the groove 107.

まず、ミラー設置工程について説明する。ミラー構造体104を、図3(b)で示すように、基板21の上であって、PLC22が取り除かれている部分に設置する。具体的には、アライメントマーカーや設置枠等を目印に、ミラー構造体104を所定の位置に設置する。ミラー構造体104を設置する場所には予め接着剤(紫外線硬化樹脂や熱硬化樹脂等)を塗布しておくなどすれば、光軸調整後、接着剤への紫外線の照射や熱処理により、ミラー構造体104を容易に固定できる。PLC22が取り除かれている部分は、貫通孔形成工程で設けている。ミラー構造体104は、市販品を用いてもよい。ミラー構造体104を作製する場合には、ミラー構造体104のうち、ミラー104aを形成する斜面をエッチング等で形成した後、ミラー104aを金属膜の蒸着等により形成する。   First, the mirror installation process will be described. As shown in FIG. 3B, the mirror structure 104 is installed on the portion of the substrate 21 where the PLC 22 is removed. Specifically, the mirror structure 104 is installed at a predetermined position using an alignment marker, an installation frame, or the like as a mark. If an adhesive (such as an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin) is applied in advance to the place where the mirror structure 104 is installed, the mirror structure is adjusted by irradiating the adhesive with ultraviolet rays or heat treatment after adjusting the optical axis. The body 104 can be easily fixed. The part from which the PLC 22 is removed is provided in the through hole forming step. A commercial product may be used for the mirror structure 104. When the mirror structure 104 is manufactured, the mirror 104a is formed by, for example, vapor deposition of a metal film after forming an inclined surface for forming the mirror 104a in the mirror structure 104 by etching or the like.

次に、光学装置設置工程について説明する。図3(a)で示すように、光学装置105を溝107の中に設置する。ここでは、光学装置105の設置について述べたが、電子装置106も光学装置105と同時に設置してもよい。   Next, the optical device installation process will be described. As shown in FIG. 3A, the optical device 105 is installed in the groove 107. Although the installation of the optical device 105 has been described here, the electronic device 106 may be installed at the same time as the optical device 105.

光学装置105を光学ベンチ31等の上ではなく、溝107の内部に設置する。光学装置105が設置される溝107は基板21の下面に設置され、PLC22は基板21の上に設置される。光学装置105は、ミラー構造体104と同様の工程で溝107の内部に固定設置できる。したがって、溝107の内部に光学装置105を設置するので、温度変化によるPLC22と光学装置105の間の光軸ずれは、光学ベンチ31等の異なった材質の上に光学装置105を配置した場合と比べて小さい。   The optical device 105 is installed inside the groove 107 instead of on the optical bench 31 or the like. The groove 107 in which the optical device 105 is installed is installed on the lower surface of the substrate 21, and the PLC 22 is installed on the substrate 21. The optical device 105 can be fixedly installed inside the groove 107 in the same process as the mirror structure 104. Therefore, since the optical device 105 is installed inside the groove 107, the optical axis shift between the PLC 22 and the optical device 105 due to temperature change is caused when the optical device 105 is arranged on a different material such as the optical bench 31. Smaller than that.

ミラー構造体104の設置と、光学装置105の設置の順番は、光学装置105が備える光学素子に応じて変更してもよい。例えば、厳密な光軸調芯を要しないPD等の光学素子の場合では、先に基板21の表面に対して45度の反射面のミラー104aを有するミラー構造体104を設置した後、光学素子を設置してもよい。   The order of installation of the mirror structure 104 and installation of the optical device 105 may be changed according to the optical element provided in the optical device 105. For example, in the case of an optical element such as a PD that does not require strict optical axis alignment, after the mirror structure 104 having the mirror 104a having a reflection surface of 45 degrees with respect to the surface of the substrate 21 is first installed, May be installed.

一方、LD等の光学素子を用いる場合には、LDを設置した後、ミラー構造体104の向きを調整し、ミラー104aが最適となる位置で固定する。ここで、最適となる位置とは、光学装置105から出射され、ミラー104aによって反射され、PLC22内部を伝搬する光の光量が最大となる位置、又は、PLC22内部を伝搬し、ミラー104aによって反射され、光学装置105に入射する光の光量が最大となる位置である。   On the other hand, when an optical element such as an LD is used, after the LD is installed, the direction of the mirror structure 104 is adjusted, and the mirror 104a is fixed at an optimal position. Here, the optimum position is a position where the amount of light emitted from the optical device 105, reflected by the mirror 104a, and propagated through the PLC 22 is maximum, or propagated through the PLC 22 and reflected by the mirror 104a. This is the position where the amount of light incident on the optical device 105 is maximized.

本発明の光モジュールおよびその製造方法は、通信産業に適用することができる。   The optical module and the manufacturing method thereof of the present invention can be applied to the communication industry.

10:光モジュール
102:光学素子の活性層
104:ミラー構造体
104a:ミラー
104z:ミラー構造体周辺部分
105:光学装置
105a:レンズ
106:電子装置
107:溝
107a:溝の中に設けた壁
107b:溝の底
108:ボンディングワイヤー
109:貫通孔
21:基板
22:PLC
22a:下部クラッド
22b:コア
22c:上部クラッド
22d:端面
23:支持基板
24:マッハツェンダー干渉計
24a,24b,24c,24d:光導波路
31:光学ベンチ
40:光モジュール
41:光路
42a:光路
42b:光路
43a:光
43b:光
50:DP−QPSK受信モジュール
51:光信号処理部
52:OE変換部
501:偏波分離器
502:2分岐器
503:90度光ハイブリッド
511:配線基板
512:フレキシブル基板
10: optical module 102: active layer 104 of optical element: mirror structure 104a: mirror 104z: mirror structure peripheral portion 105: optical device 105a: lens 106: electronic device 107: groove 107a: wall 107b provided in the groove : Groove bottom 108: Bonding wire 109: Through hole 21: Substrate 22: PLC
22a: lower clad 22b: core 22c: upper clad 22d: end face 23: support substrate 24: Mach-Zehnder interferometers 24a, 24b, 24c, 24d: optical waveguide 31: optical bench 40: optical module 41: optical path 42a: optical path 42b: Optical path 43a: Light 43b: Light 50: DP-QPSK reception module 51: Optical signal processing unit 52: OE conversion unit 501: Polarization separator 502: Two branching unit 503: 90 degree optical hybrid 511: Wiring board 512: Flexible board

Claims (8)

基板の上に配置された平面光導波回路と、
前記基板の前記平面光導波回路が配置された面と反対側の面に設けられた溝と、
前記溝の内部に配置され、前記平面光導波回路へ光を入射させ又は前記平面光導波回路から出射される光を受光する光学装置と、
を備える
光モジュール。
A planar optical waveguide circuit disposed on a substrate;
A groove provided on a surface of the substrate opposite to the surface on which the planar optical waveguide circuit is disposed;
An optical device disposed inside the groove and receiving light incident on the planar optical waveguide circuit or receiving light emitted from the planar optical waveguide circuit;
An optical module comprising:
前記平面光導波回路の上面から下面へと貫通し、前記平面光導波回路の上面と前記溝を連結する貫通孔と、
前記平面光導波回路と前記光学装置の間の光路に挿入され、前記光学装置からの光を反射して前記平面光導波回路へ光を入射させるか又は前記平面光導波回路からの光を反射して前記光学装置へと光を入射させるミラーと、
をさらに備える、
請求項1に記載の光モジュール。
A through hole penetrating from the upper surface to the lower surface of the planar optical waveguide circuit, and connecting the upper surface of the planar optical waveguide circuit and the groove;
Inserted in the optical path between the planar optical waveguide circuit and the optical device, reflects light from the optical device and enters the planar optical waveguide circuit, or reflects light from the planar optical waveguide circuit A mirror for making light incident on the optical device;
Further comprising
The optical module according to claim 1.
前記溝は、深さの異なる複数の底部を備える、
請求項1又は2に記載の光モジュール。
The groove includes a plurality of bottom portions having different depths.
The optical module according to claim 1 or 2.
前記平面光導波回路のうちの前記貫通孔と接する端面は、当該端面の配置される前記平面光導波回路の光軸方向に対して傾斜している、
請求項1から3に記載の光モジュール。
An end surface in contact with the through hole in the planar optical waveguide circuit is inclined with respect to the optical axis direction of the planar optical waveguide circuit on which the end surface is disposed.
The optical module according to claim 1.
基板の上に平面光導波回路を形成する平面光導波回路形成工程と、
前記基板に溝を形成する溝形成工程と、
前記平面光導波回路へ光を入射させ又は前記平面光導波回路から出射される光を受光する光学装置を、前記溝の内部に設置する光学装置設置工程と、
を順に有する、
光モジュール製造方法。
A planar optical waveguide circuit forming step of forming a planar optical waveguide circuit on the substrate;
A groove forming step of forming a groove in the substrate;
An optical device installation step of installing an optical device that makes light incident on the planar optical waveguide circuit or receives light emitted from the planar optical waveguide circuit inside the groove;
In order,
Optical module manufacturing method.
前記平面光導波回路形成工程で形成された前記平面光導波回路の上面から下面へと貫通し、前記平面光導波回路の上面と、前記溝形成工程で形成された前記溝を連結する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
前記平面光導波回路と前記光学装置の間の光路に、前記平面光導波回路からの光を反射して前記光学装置へと入射させ又は前記光学装置からの光を反射して前記平面光導波回路へ入射させるミラーを設置するミラー設置工程と、
を前記溝形成工程の後に有する、
請求項5に記載の光モジュール製造方法。
A through-hole that penetrates from the upper surface to the lower surface of the planar optical waveguide circuit formed in the planar optical waveguide circuit forming step, and connects the upper surface of the planar optical waveguide circuit and the groove formed in the groove forming step. A through hole forming step to be formed;
In the optical path between the planar optical waveguide circuit and the optical device, the light from the planar optical waveguide circuit is reflected and incident on the optical device or the light from the optical device is reflected to reflect the planar optical waveguide circuit. A mirror installation process for installing a mirror to be incident on the mirror;
After the groove forming step,
The optical module manufacturing method according to claim 5.
前記溝形成工程において、深さの異なる複数の底部を形成する、
請求項5又は6に記載の光モジュール製造方法。
In the groove forming step, a plurality of bottom portions having different depths are formed.
The optical module manufacturing method according to claim 5 or 6.
前記貫通孔形成工程において、前記貫通孔と接する端面を、当該端面の配置される前記平面光導波回路の光軸方向に対して傾斜させる、
請求項5から7のいずれかに記載の光モジュール製造方法。
In the through-hole forming step, an end surface in contact with the through-hole is inclined with respect to the optical axis direction of the planar optical waveguide circuit on which the end surface is disposed.
The optical module manufacturing method in any one of Claim 5 to 7.
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