JP2017032695A - Photoelectric composite module and transmission apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
【課題】コンパクトなサイズで大容量化、高密度化を実現した光電気複合モジュールを提供する。【解決手段】光電気複合モジュール1は、光の入力部または出力部を備えた光素子12と、光素子12と光の入力部または出力部で接続する光導波路14と、光素子12と電気的に接続する光送受信回路素子13と、光素子12と光送受信回路素子13とを搭載する回路基板11とを備え、光素子12と光導波路14とは、光素子12の光の入力部または出力部側の光の光軸、または光導波路14から光素子12側の光の光軸を傾ける光軸方向変換部17を介して光学的に接続するようにした。【選択図】図1APROBLEM TO BE SOLVED: To provide an opto-electric composite module having a compact size, a large capacity and a high density. An optical-electric composite module 1 includes an optical element 12 provided with an input or output unit of light, an optical waveguide 14 connecting the optical element 12 with the input or output unit of light, and the optical element 12 and electricity. The optical element 12 and the optical waveguide 14 are provided with an optical transmission / reception circuit element 13 to be specifically connected to the optical transmission / reception circuit element 13 and a circuit board 11 on which the optical element 12 and the optical transmission / reception circuit element 13 are mounted. The optical axis of the light on the output unit side or the optical waveguide 14 is optically connected via the optical axis direction conversion unit 17 that tilts the optical axis of the light on the optical element 12 side. [Selection diagram] FIG. 1A
Description
本発明は、光素子と光導波路の光結合構造に関し、特に大容量の光信号を一括処理する光電気複合モジュールとそれを用いた伝送装置に関する。 The present invention relates to an optical coupling structure of an optical element and an optical waveguide, and more particularly to an optoelectric composite module that collectively processes a large-capacity optical signal and a transmission device using the same.
近年、情報通信分野において光信号による通信トラフィックの整備が急速に行われてお
り、これまで基幹、メトロ、アクセス系といった数km以上の長い距離において光ファイ
バ網が展開されてきた。今後はさらに、伝送装置間(数m〜数百m)、装置内(数cm〜
数十cm)といった近距離も大容量データを遅延なく処理するために光信号を用いること
が有効であり、ルータ、サーバ等の情報機器内部のLSI間またはLSI−バックプレー
ン間伝送の光化が進められている。
2. Description of the Related Art In recent years, communication traffic using optical signals has been rapidly developed in the information and communication field, and optical fiber networks have been deployed over long distances of several kilometers or more such as trunk, metro, and access systems. In the future, between transmission devices (several meters to several hundreds of meters), within devices (several centimeters
It is effective to use optical signals in order to process large volumes of data without delay even at short distances (several tens of centimeters), and optical transmission between LSIs or LSI-backplanes in information equipment such as routers and servers is effective. It is being advanced.
光信号による伝送装置を構築する際、重要となるのが電気から光に変換した光信号を如何に簡便かつ高効率に伝送させるかである。発光素子からの光信号を光ファイバや光導波路等の光配線に効率よく伝搬させる、あるいは光伝送路から伝搬した光信号を受光素子に効率よく入射させることが重要となる。一般に、光素子と光伝送路との光結合効率を良好にするためには、光素子と光伝送路との位置合わせを高精度に行う必要があるが、一方で、量産性や実用性を考慮すると、多数の光素子を一括で位置合わせする構造であることも重要である。 When constructing a transmission apparatus using optical signals, what is important is how to easily and efficiently transmit an optical signal converted from electricity to light. It is important to efficiently propagate an optical signal from the light emitting element to an optical wiring such as an optical fiber or an optical waveguide, or to efficiently enter an optical signal propagated from the optical transmission path to the light receiving element. In general, in order to improve the optical coupling efficiency between the optical element and the optical transmission line, it is necessary to align the optical element and the optical transmission line with high precision. In consideration, it is also important to have a structure in which a large number of optical elements are aligned together.
例えば、特開2006−267502号公報(特許文献1)においては、光配線である光導波路基板をサブマウント基板に対して垂直方向に配置して、基板上の1次元光素子アレイに対し一括して光結合を行うことができる構造となっている。 For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-267502 (Patent Document 1), an optical waveguide substrate which is an optical wiring is arranged in a direction perpendicular to a submount substrate and is collectively applied to a one-dimensional optical element array on the substrate. Thus, the structure can perform optical coupling.
しかしながら、上記の従来技術では、以下の問題点が生じる。光導波路基板がサブマウント基板に対して垂直に設置されているので、光導波路基板がサブマウント基板と平行な方向に対しての可撓性が得られない。すなわち、光導波路の端部の位置を自由に配置することができない。また、同様の理由から光複合配線モジュールの高さを低くすることに限界が生じる。 However, the above-described conventional technique has the following problems. Since the optical waveguide substrate is installed perpendicular to the submount substrate, the optical waveguide substrate cannot be flexible in the direction parallel to the submount substrate. That is, the position of the end of the optical waveguide cannot be freely arranged. For the same reason, there is a limit to reducing the height of the optical composite wiring module.
次世代の情報装置は、大量の情報を処理するために大容量化、高密度化が必須であるが、それに適用する光電気複合モジュールには、コンパクトなサイズで大容量化、高密度化を実現することが望まれている。 Next-generation information devices require large capacity and high density in order to process a large amount of information, but the opto-electric composite modules applied to them will have large capacity and high density in a compact size. Realization is desired.
また、情報装置には、光電気複合モジュールを多数組み込んで構成される場合があるが、この時、装置全体をコンパクト化するためには、それぞれの光電気複合モジュールの厚さ(高さ)をできるだけ小さく(低背化)する必要がある。そのためには、光電気複合モジュールに用いられる光導波路を、できるだけ光電気複合モジュールの基板の表面の近くで基板の表面に沿って(基板の表面に平行に)配線できるような構造にすることが求められる。 In addition, information devices may be configured by incorporating a large number of photoelectric composite modules. At this time, in order to make the entire device compact, the thickness (height) of each photoelectric composite module must be set. It is necessary to make it as small as possible (low profile). For this purpose, the optical waveguide used in the optoelectronic composite module should be structured so that it can be routed as close to the surface of the optoelectronic composite module substrate as possible (in parallel to the surface of the substrate). Desired.
本発明では、上記した従来技術の課題を解決して、コンパクトなサイズで大容量化、高密度化を実現することを可能にする光電気複合モジュールとそれを用いた伝送装置を提供するものである。 The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and provides a photoelectric composite module and a transmission device using the same, which can realize a large capacity and high density in a compact size. is there.
上記課題を解決するための本発明の構成の一例は、
光の入力部または出力部を備えた光素子と、該光素子と前記光の入力部または出力部で光学的に接続する光導波路と、該光素子と電気的に接続する光送受信回路素子と、該光素子と前記光送受信回路素子とを搭載する回路基板と、を備えた光電気複合モジュールにおいて、該光素子と外光導波路を、該光素子の該光の入力部または出力部の光の光軸、または該記光導波路から該光素子側の光の光軸を傾ける光軸方向変換部を介して光学的に接続されていることを特徴とする光電気複合モジュールである。
An example of the configuration of the present invention for solving the above problems is as follows.
An optical element including an optical input unit or an output unit; an optical waveguide optically connected to the optical element at the optical input unit or output unit; and an optical transceiver circuit element electrically connected to the optical element; And a circuit board on which the optical element and the optical transceiver circuit element are mounted, wherein the optical element and the outer optical waveguide are connected to the light input portion or the output portion of the optical element. Or an optical-electrical module characterized in that it is optically connected via an optical axis direction conversion section that inclines the optical axis of light on the optical element side from the optical waveguide.
本発明のさらなる構成、効果は、以下明細書前提により明らかとなる。 Further configurations and effects of the present invention will become apparent from the following description.
本発明によれば、高い光結合効率を確保しつつ光電気複合モジュールの高さを低減することができるため、光電気複合モジュールの小型化、低背化を実現できる。 According to the present invention, since the height of the photoelectric composite module can be reduced while ensuring high optical coupling efficiency, the photoelectric composite module can be reduced in size and height.
本願発明の更なる効果は、以下実施例の説明を踏まえ本願明細書全体から明かになる。 Further effects of the present invention will become apparent from the entire description of the present application based on the description of the embodiments below.
本発明は、光結合部近傍で湾曲したコアを有する光導波路と、前記光導波路と光結合する光素子を備え、光素子から出射または光素子に入射する光の方向を湾曲したコアの光軸と略同方向になる光軸方向変換構造を備えた光導波路結合構造を特徴とする光電気複合モジュールである。 The present invention includes an optical waveguide having a core curved in the vicinity of an optical coupling portion, and an optical element optically coupled to the optical waveguide, the optical axis of the core curved in the direction of light emitted from or incident on the optical element This is an optoelectric composite module characterized by an optical waveguide coupling structure provided with an optical axis direction conversion structure that is substantially in the same direction as the above.
本発明は、光導波路結合構造において高い光結合効率を確保しつつ、光電気複合モジュールの小型化、低背化を実現できるようにしたものである。光導波路結合構造において高い結合効率を得るためには、光素子の入出射方向に対して光導波路を平行に配置することが重要である。一方、光電気複合モジュールを低背化するためには、光素子の入出射面に対して光導波路を平行に配置することが重要である。 The present invention makes it possible to reduce the size and height of a photoelectric composite module while ensuring high optical coupling efficiency in an optical waveguide coupling structure. In order to obtain high coupling efficiency in the optical waveguide coupling structure, it is important to arrange the optical waveguide in parallel with the light incident / exit direction of the optical element. On the other hand, in order to reduce the height of the photoelectric composite module, it is important to arrange the optical waveguide parallel to the incident / exit surface of the optical element.
本発明では、この二つの要求を両立させるために、高屈折率な材料で形成した断面が円又は楕円の球体形状の光軸方向変換構造を受発光点に対して位置ずれさせることにより光素子の入出射方向を傾け、その傾けた方向に光導波路の端面を配置することで入出射光と光導波路の平行を確保するようにした。また、光導波路の端面を光素子設置面に対して垂直でなく傾けさせることができるため、光素子の入出射面に対して光導波路を平行に配置するまでに要する光素子の入出射面からの高さを低く抑えることができ、光電気複合モジュールの高さを低減することができるようにした。
以下に、本発明の実施例を、図を用いて説明する。
In the present invention, in order to satisfy these two requirements, an optical element is formed by shifting the optical axis direction conversion structure having a circular or elliptical cross section formed of a material having a high refractive index with respect to the light emitting and receiving point. The incident / outgoing direction of the optical waveguide is inclined, and the end face of the optical waveguide is arranged in the inclined direction so as to ensure the parallelism of the incoming / outgoing light and the optical waveguide. Further, since the end face of the optical waveguide can be tilted rather than perpendicular to the optical element installation surface, the optical waveguide is required to be arranged in parallel to the incident / exit surface of the optical element. The height of the photoelectric module can be reduced, and the height of the photoelectric composite module can be reduced.
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、図1A及び図1Bに本発明の第一の実施の形態を示す。図1Aは、本実施例に係る光電気複合モジュール1の断面図である。図1Bは、光素子と光導波路との光結合部を拡大したものである。
First, FIG. 1A and FIG. 1B show a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a cross-sectional view of the
本実施例に係る光電気複合モジュール1は、基板11、光素子12、光送受信回路素子13、光導波路14を備えている。基板11には、半導体レーザ、フォトダイオード等の光素子12と該光素子12用の光送受信回路素子13が搭載されている。実装方式は、本実施例では光素子12、光送受信回路素子13ともにフリップチップ実装となっている。光素子12と光送受信回路素子13とは、はんだバンプ15と第一の基板11に形成された電気配線16により電気的に接続されている。
The
光素子12として半導体レーザを用いた場合、光送信回路素子13から電気配線15を介して電気信号が光素子12である半導体レーザに伝送され、半導体レーザにて電気から光信号に変換される。一方、光素子12として受光素子を用いた場合には、光導波路14から受光素子に入射した光信号が受光素子で電気信号に光電変換されて受光素子から出力され、電気配線15を介して光送信回路素子13に電気信号が送られる。光素子12は、本実施例では複数の出入射点がある光素子アレイを用いている。本実施例では2×12チャネルのマトリクス状の光素子アレイを適用した。
When a semiconductor laser is used as the
実装方式に関しては、光素子12、光送受信回路素子13いずれもフリップチップ実装以外の、例えばダイボンディングとワイヤボンディングの組み合わせでも構わない。アレイ形状も、1×12チャネルのような一次元的アレイでも構わないし、単チャネルの光素子でも構わないが、本発明の効果はマトリクス状(N×M、N≧2、M≧2)アレイ素子にて特に発揮される。
Regarding the mounting method, both the
光素子12として半導体レーザなどの発光素子を用いた場合、発光素子から出射される光信号の元になる電気信号は、基板11から、基板11の上方に載置された発光素子に伝搬される。また、光素子として受光素子を用いた場合には、受光素子に入射した光信号は、基板11の上方から基板11の内部に伝搬される。基板11の光素子12設置面に対し、光信号が垂直に出入射される。光素子12の上方には光導波路14が設置される。
When a light emitting element such as a semiconductor laser is used as the
光導波路14は、図1Bに示すように、屈折率が相対的に高いコア141と、その周辺をコアよりも屈折率が低いクラッド142で覆った状態で構成される。光信号は、コア141とクラッド142との屈折率差によりコア141の中に閉じ込められて伝搬する構造となっている。コア141とクラッド142とが一体化されて、光導波路14が形成される。
As shown in FIG. 1B, the
本実施例における光導波路14は、コア141の端部143付近が湾曲した構造となっているのが特徴である。コア141の端部143の湾曲構造は、光素子12から遠ざかるに従って基板11の光素子12設置面と平行になるような形状となっている。クラッド142を形成する材料を主成分として構成される光導波路フィルム144は、撓むことができるよう薄く作られている。
The
光素子12と光導波路14の端部143との間には、光軸方向変換構造17が具備されている。本実施例では、光軸方向変換構造17として、周囲の材料よりも高い屈折率を有する部材による断面が円又は楕円の球体形状の光軸方向変換構造17を用いている。本実施例では周囲の材料は光導波路クラッド142、球体形状の光軸方向変換構造17には光導波路コア141と同じ材料を用いている。
An optical axis
光素子12の光の出入射点121の中心位置に対して球体形状の光軸方向変換構造17は、中心軸171が光素子12の表面上で位置をずらした状態で設置される。球体形状の光軸方向変換構造17はレンズとして機能する。レンズの中心軸を、レンズを伝搬する光ビーム123の光軸に対してずらして配置すると、レンズに入射した光ビーム123の光軸に対して、レンズから出射する光ビーム123の光軸122は、レンズの曲率に応じて傾く。
The spherical optical axis
図2に、レンズの位置ずれ量と光軸の傾きの相関を示す計算結果を示す。例えば、レンズの焦点距離が0.1mm(100μm)のとき、入射する光ビーム123の光軸をレンズの中心に対して30μm位置ずれさせると、レンズの光軸に対して平行に入射した光ビーム123は、レンズ光軸に対して17°傾いて出射する。
FIG. 2 shows a calculation result indicating the correlation between the lens position shift amount and the inclination of the optical axis. For example, when the focal length of the lens is 0.1 mm (100 μm), if the optical axis of the
光素子12と光導波路14とを光結合させる形態を、光素子12として発光素子を用い、光素子12から出射した出射光を例にとって図1Bを用いて説明する。
A mode in which the
まず、光素子12として半導体レーザのような発光素子を用いた場合、発光素子12の光の入出射点121から出射した光ビーム123は、発光素子12の表面に対して垂直方向に出射する。発光素子12から垂直方向に出射した光ビーム123はその先にある球体形状の光軸方向変換構造17を通過するが、発光素子12の光の出入射点121の中心軸122と球体形状の光軸方向変換構造17の中心軸171が発光素子12の表面の垂線方向に対して位置をずらした状態で配置されているため、球体形状の光軸方向変換構造17を通過した光ビーム123の光軸は、発光素子12の表面の垂線方向に対して光導波路14のコア141の方向に傾く。球体形状の光軸方向変換構造17から出射した光ビーム123の進行方向に、先端が湾曲した光導波路14のコア端部143を設置する。
First, when a light emitting element such as a semiconductor laser is used as the
光導波路14のコア端部143は、球体形状の光軸方向変換構造17を通過して発光素子12の表面の垂線方向に対して光導波路14のコア141の方向に傾いた方向に出射した光ビーム123が平行に入射する位置、即ち、球体形状の光軸方向変換構造17を通過した光ビーム123の進行方向に沿って配置されている。光導波路14のコア端部143をこのように配置することにより、発光素子12の入出射点121から出射して球体形状の光軸方向変換構造17を通過した光ビーム123は、光導波路14のコア141に対して平行に入射する。これにより効率良く光信号を光導波路に伝搬させることができる。光導波路14に入射した光信号は、光導波路14のコア141に沿って光コネクタ26の側に伝搬する。
The
光導波路14の先端部分が湾曲してその先が発光素子12の表面に対して平行に形成されたコア141により、光導波路14に入射した光ビーム123は発光素子12の表面すなわち基板11の表面に対し平行方向に伝わる。
The
ここで、球体形状の光軸方向変換構造17を用いずに発光素子12の入出射点121から垂直な方向に出射した光ビーム123を、発光素子12の入出射点121に対して垂直な方向に配置したコア141に入射させ、その先で光導波路14を90°曲げることによっても発光素子12の入出射点121から出射した光ビーム123を発光素子12の表面すなわち基板11の表面に対し平行方向に送ることができる。しかし、この場合、基板11の表面に対し平行方向に送る高さは、光導波路14の許容される最少曲率半径分の高さが必要になり、光電気複合モジュール1をコンパクトに構成するという本発明の目的を達成することができなくなってしまう。
Here, the
これに対して、本実施例による球体形状の光軸方向変換構造17を用いた方式では、発光素子12の入出射点121から垂直な方向に出射した光ビーム123を球体形状の光軸方向変換構造17を透過させることにより光ビーム123の光軸を入出射点121に垂直な方向に対して光導波路14のコア141の方向に傾けてからコア141に入射させるので、光導波路14に入射した光ビーム123を発光素子12の表面すなわち基板11の表面に対し平行方向に伝えるのに要する基板11の表面からの高さを上記した球体形状の光軸方向変換構造17を用い場合と比べて十分に小さくすることが可能になる。
On the other hand, in the system using the spherical optical axis
光素子12として発光素子の代わりに受光素子を用いた場合には、これと逆方向の光伝搬がおきる。
When a light receiving element is used as the
図1Bに示した構成では、球体形状の光軸方向変換構造17と光導波路14のコア141の先端143とは接触しておらず、その間にクラッド材142が存在する構造となっているが、コア141の先端143が球体形状の光軸方向変換構造17と接触又は球体形状の光軸方向変換構造17の中に含まれていても構わない。
In the configuration shown in FIG. 1B, the spherical optical axis
球体形状の光軸方向変換構造17ならびに光導波路14のコア141の形成方法としては、硬化前のクラッド材にニードルを用いて高屈折率材を注入して作製する方法を採用すればよい。本手法を用いれば、球体形状の光軸方向変換構造17ならびに曲げ光導波路14は樹脂材料の吐出量やニードル位置を制御することで容易に所望の形状を提供することができる。もちろん、作製方法としてフォトリソグラフィ等を用いた別の方法を用いても構わない。
As a method of forming the spherical optical axis
本実施例では、高屈折率材で形成された球体形状の光軸方向変換構造の中心軸の位置を光素子の受発光点の中心位置からずれさせて配置した光軸方向変換構造を用いることにより、光結合部近傍で湾曲したコアを有する光導波路と光素子とを光結合させる構成とした。 In this embodiment, an optical axis direction conversion structure in which the position of the central axis of a spherical optical axis direction conversion structure formed of a high refractive index material is shifted from the center position of the light receiving and emitting points of the optical element is used. Thus, the optical waveguide having the core curved in the vicinity of the optical coupling portion and the optical element are optically coupled.
その結果、本実施例によれば、光導波路の端面を光素子設置面に対して垂直でなく傾けさせることができるため、光素子の入出射面に対して光導波路を平行に配置するまでに要する光素子の入出射面からの高さを低く抑えることができ、光電気複合モジュールの高さを低減することができる。 As a result, according to the present embodiment, the end face of the optical waveguide can be inclined rather than perpendicular to the optical element installation surface, so that the optical waveguide is arranged in parallel to the incident / exit surface of the optical element. The height of the required optical element from the incident / exit surface can be kept low, and the height of the photoelectric composite module can be reduced.
また、本実施例によれば、光素子から出射または光素子に入射する光の通路となる光導波路を、光素子の方向を湾曲したコアの光軸と略同方向になる光軸方向変換構造を有する光導波路結合構造を備えた光電気複合モジュールを提供することができる。 Further, according to the present embodiment, the optical waveguide direction conversion structure in which the optical waveguide serving as a path of light emitted from the optical element or incident on the optical element is substantially in the same direction as the optical axis of the core curved in the direction of the optical element. It is possible to provide an optoelectric composite module including an optical waveguide coupling structure having the following.
次に、図3A及び図3Bを用いて本発明の第二の実施の形態を説明する。図3Aと図3Bの関係は、実施例1で説明した図1Aと図1Bの関係と同様である。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3A and 3B. The relationship between FIGS. 3A and 3B is the same as the relationship between FIGS. 1A and 1B described in the first embodiment.
本実施例の実施例1との違いは、図3Aに示すように、光軸方向変換構造217が光素子12の出入射部上に形成されている点である。本実施例では、光素子12の光の出入射点121上に、光軸方向変換構造217を形成する高屈折率樹脂(例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂など)を滴下することにより、光軸方向変換構造217を形成している。その結果、滴下された光軸方向変換構造217を形成する樹脂の形状は、図3Bに示すような断面が半円または楕円の半球体形状となっている。
The difference of the present embodiment from the first embodiment is that an optical axis
この半球体形状の光軸方向変換構造217は、実施例1で説明した球体形状の光軸方向変換構造17と同様に、光素子12の光の出入射点121の中心の位置(出入射点121から出射する光の光軸中心)に対して中心軸271の位置をずらして形成されており、これにより半球体形状の光軸方向変換構造217から出射する光または入射した光の光路を光導波路214のコア241の方向に傾ける効果を得ている。
The hemispherical optical axis
半球体形状の光軸方向変換構造217の上方には、光軸方向変換構造217から出射した光の光軸方向に平行に光導波路214のコア先端部分243が配置されている。光導波路214は、光導波路コア241をクラッド242で覆って形成されており、光素子12と光導波路214が光結合できるような構造となっている。
Above the hemispherical optical axis
半球体形状の光軸方向変換構造217が形成された光素子12と光導波路214とは、接着材251で固定されている。
The
本実施例の説明では、半球体形状の光軸方向変換構造217を光素子12の光の出入射点121上に形成する例を説明したが、半球体形状の光軸方向変換構造217を光導波路214のコア先端部分243に形成するようにしてもよい。
In the description of the present embodiment, the example in which the hemispherical optical axis
本実施例では、半球体形状の光軸方向変換構造の中心軸の位置を受発光点の中心位置からずれさせて配置して、光結合部近傍で湾曲したコアを有する光導波路と光素子とを光結合させことができるようにした。 In this embodiment, an optical waveguide having a core curved in the vicinity of the optical coupling portion and an optical element, the center axis of the hemispherical optical axis direction conversion structure being shifted from the central position of the light emitting and receiving point Can be photocoupled.
その結果、本実施例によれば、光導波路の端面を光素子設置面に対して垂直でなく傾けさせることができるため、光素子の入出射面に対して光導波路を平行に配置するまでに要する光素子の入出射面からの高さを低く抑えることができ、光電気複合モジュールの高さを低減することができる。 As a result, according to the present embodiment, the end face of the optical waveguide can be inclined rather than perpendicular to the optical element installation surface, so that the optical waveguide is arranged in parallel to the incident / exit surface of the optical element. The height of the required optical element from the incident / exit surface can be kept low, and the height of the photoelectric composite module can be reduced.
また、本実施例によれば、光素子から出射または光素子に入射する光の方向を湾曲したコアの光軸と略同方向になる半球体形状の光軸方向変換構造を有する光導波路結合構造を備えた光電気複合モジュールを提供することができる。 Further, according to the present embodiment, the optical waveguide coupling structure having the hemispherical optical axis direction conversion structure in which the direction of the light emitted from or incident on the optical element is substantially the same as the optical axis of the curved core It is possible to provide a photoelectric composite module including
次に、図4を用いて本発明の第三の実施の形態を説明する。図4Aと図4Bの関係は、実施例1で説明した図1Aと図1Bの関係と同様である。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The relationship between FIGS. 4A and 4B is the same as the relationship between FIGS. 1A and 1B described in the first embodiment.
本実施例の特徴は、光軸方向変換構造として、実施例2で説明した高屈折率樹脂で形成した球状構造371に加えてミラー構造318を用いていることにある。また、他の実施例と異なり、球状構造317により光ビーム123の傾きを生じさせる方向が、光導波路コア先端が存在する方向と逆方向に傾けていることである。
A feature of this embodiment is that a
本実施例の構成を、光素子12として発光素子12を用いた場合について光結合の形態を説明する。まず、発光素子12の光の出入射点121から光ビームを出射して光の出入射点121上に形成された球体形状の光軸方向変換構造317に入射させる。球体形状の光軸方向変換構造317に入射した光ビーム123は、球体形状の光軸方向変換構造317の中心軸371が光の出入射点121の中心122から左側にずれているために、球体形状の光軸方向変換構造317から出射するときにミラー318が存在する方向に傾いて出射する。
The configuration of this example will be described in the case of using the
次に、球体形状の光軸方向変換構造317から出射した光ビーム123をミラー18面で反射させて光ビーム123の進行方向を変換する。進行方向が変換された先に光導波路コア314の先端343を光ビーム123と平行になるように配置することにより、高い結合効率で光信号が光導波路314に伝搬することができる。
Next, the
半球体形状の光軸方向変換構造317が形成された光素子12と光導波路314とは、接着材351で固定されている。
The
ミラー18の形成方法としては、一例として、クラッド材342をダイシングによる方法、レーザ加工による方法などで成形し、反射面にクロム(Cr)の膜などを形成することによりミラー18を形成する。
As an example of a method for forming the mirror 18, the
本実施例によれば、光導波路の端面を光素子設置面に対して垂直でなく傾けさせることができるため、光素子の入出射面に対して光導波路を平行に配置するまでに要する光素子の入出射面からの高さを低く抑えることができ、光電気複合モジュールの高さを低減することができる。 According to the present embodiment, since the end face of the optical waveguide can be inclined rather than perpendicular to the optical element installation surface, the optical element required for arranging the optical waveguide in parallel with the incident / exit surface of the optical element The height from the incident / exit surface can be kept low, and the height of the photoelectric composite module can be reduced.
また、本実施例の変形例として、球状形状の光軸方向変換構造317による光ビーム123の屈折角度とミラー構造318の反射角度を適切に設定することにより、図4Cに示すように、光導波路360のクラッド362に形成したミラー381と382で反射した光ビーム123の進行方向を発光素子12の表面と平行にすることができ、光導波路360のコア361の先端363を曲げることなく、直線状に成形することができる。
As a modification of the present embodiment, by appropriately setting the refraction angle of the
本変形例によれば、光導波路の端面を光素子設置面に対して平行に形成することができるため、光素子の入出射面から光導波路のコア端面までの高さを低く抑えることができ、光電気複合モジュールの高さを低減することができる。 According to this modification, since the end face of the optical waveguide can be formed in parallel to the optical element installation surface, the height from the input / output surface of the optical element to the core end face of the optical waveguide can be kept low. The height of the photoelectric composite module can be reduced.
次に、図5を用いて本発明の第四の実施の形態を説明する。図5A及び図5Bの関係は、図1Aと図1Bの関係と同様である。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The relationship between FIGS. 5A and 5B is the same as the relationship between FIGS. 1A and 1B.
本実施例の特徴は、光ビーム伝搬路が光素子412に対して下側にあることである。すなわち、光導波路414は光素子412の下方に配置される。本実施例では、光導波路フィルム414は基板411に搭載され、光導波路フィルム414上に電極419が形成され、そこに光素子412がフリップチップ実装される形態となっている。光導波路フィルム414の構造は実施例1と同様で、先端443が湾曲した光導波路コア441と、クラッド442に対して高い屈折率を有する樹脂からなる球体形状の光軸方向変換構造417が具備されている。
The feature of the present embodiment is that the light beam propagation path is below the
光素子412は、その受発光点421から出射する光ビーム123の光軸中心422と、該球体形状の光軸方向変換構造417の中心軸471とが位置ずれするように配置されている。この構造により該球体形状の光軸方向変換構造417を通過した光ビーム123は、屈折して傾きを持つことになる。光の伝搬する形態は、方向が異なるだけで実施例1にて記したものと同じ形態となる。
The
本実施例によれば、光素子の下側に光の入出射点を配置した構成において、光導波路の端面を光素子設置面に対して垂直でなく傾けさせることができるため、光素子の入出射面に対して光導波路を平行に配置するまでに要する光素子の入出射面からの高さを低く抑えて光素子の下側に配置することができので、光導波路による高さの増分をなくして光電気複合モジュールの高さを低減することができるようになった。 According to the present embodiment, in the configuration in which the light incident / exit point is arranged on the lower side of the optical element, the end face of the optical waveguide can be inclined rather than perpendicular to the optical element installation surface. The height from the entrance / exit surface of the optical element required until the optical waveguide is arranged in parallel to the exit surface can be kept low and placed below the optical element. Without this, the height of the photoelectric composite module can be reduced.
次に、図6を用いて、本発明による第五の実施の形態を示す。図6Aと図6Bの関係は、図1Aと図1Bの関係と同様である。 Next, a fifth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. The relationship between FIGS. 6A and 6B is the same as the relationship between FIGS. 1A and 1B.
本実施例は、光ビーム伝搬路が光素子の下側にあるという点で実施例4と同様である。高屈折率樹脂で形成された光軸方向変換構造517の位置が異なる点が特徴である。高屈折率樹脂で形成された光軸方向変換構造517は、光導波路フィルム514の上面に実施例2で説明したものと同様な樹脂を滴下する形で設置している。
The present embodiment is similar to the fourth embodiment in that the light beam propagation path is on the lower side of the optical element. It is characterized in that the position of the optical axis
これにより実施例2と同様に高屈折率樹脂で形成された光軸方向変換構造517の表面は半球体状になっている。この半球体形状の高屈折率樹脂で形成された光軸方向変換構造517により光素子412の受発光点421から出射する光ビーム123に傾きを生じさせ、先端543が湾曲した光導波路514のコア541に効率よく光を伝搬させることができる。
As a result, the surface of the optical axis
本実施例によれば、光素子の下側に光の入出射点を配置した構成において、光導波路の端面を光素子設置面に対して垂直でなく傾けさせることができるため、光素子の入出射面に対して光導波路を平行に配置するまでに要する光素子の入出射面からの高さを低く抑えて光素子の下側に配置することができので、光導波路による高さの増分をなくして光電気複合モジュールの高さを低減することができるようになった。 According to the present embodiment, in the configuration in which the light incident / exit point is arranged on the lower side of the optical element, the end face of the optical waveguide can be inclined rather than perpendicular to the optical element installation surface. The height from the entrance / exit surface of the optical element required until the optical waveguide is arranged in parallel to the exit surface can be kept low and placed below the optical element. Without this, the height of the photoelectric composite module can be reduced.
次に、図7を用いて、本発明による光電気複合モジュール1が伝送装置100に適用される形態を示す。
Next, a configuration in which the photoelectric
図7において、伝送装置100は、第二の基板21上に光電気複合モジュール1と電子部品(IC22)が搭載されて形成されている。光電気複合モジュール1は、はんだバンプ25により伝送装置100の第二の基板21上に搭載されている。第二の基板21上には、同じくはんだバンプ25によりスイッチLSI等のIC22が搭載されている。
In FIG. 7, the
IC22は、第二の基板21に具備される電気配線23を介して光電気複合モジュール1に搭載されている光送受信回路素子13に電気的に接続されている。すなわち、伝送装置100において、IC22からの電気信号が光送信回路13に伝送され、さらに光送信回路13から電気信号が光素子(発光素子)12に伝送され、光信号に変換された後に光導波路14を伝搬して光信号が伝送される。あるいは、光導波路14を伝搬してきた光信号が光素子(受光素子)12で電気信号に変換され、光送受信回路13を通ってIC32に達する。光導波路14の端部は光コネクタ26が備わっており、ここに別の光導波路(光ファイバ)等を接続することによりボード間やラック間の光伝送が可能となる。
The
光電気複合モジュール1は、実施例1の形態のものを用いているが、これ以外の実施例2〜5のいずれの形態を用いても構わない。光電気複合モジュール1やIC22の第二の基板21への実装形態も、はんだ以外の電気ソケット等を用いたものでも構わない。
Although the photoelectric
本実施例によれば、光導波路の端面を光素子設置面に対して垂直でなく傾けさせて、光素子の入出射面に対し光導波路を平行に配置するまでに要する光素子の入出射面からの高さを低く抑えるようにして高さを低くおさえた光電気複合モジュールを用いることにより、伝送装置全体の厚みを比較的薄く構成することがきるようになった。 According to the present embodiment, the end face of the optical waveguide is tilted rather than perpendicular to the optical element installation surface, and the optical element entrance / exit plane required for placing the optical waveguide in parallel with the optical element entrance / exit plane By using an opto-electric composite module that keeps the height of the transmission device low, the overall thickness of the transmission device can be made relatively thin.
1・・・光電気複合モジュール 11・・・基板 12・・・光素子 13・・・光送受信回路素子 14・・・光導波路 15・・・はんだバンプ 16・・・電気配線 17・・・光軸方向変換構造(球体形状、半球体形状) 18・・・ミラー 19・・・電極 21・・・第二の基板 22・・・IC 23・・・電気配線 24・・・電極 25・・・はんだバンプ 26・・・光コネクタ 100・・・伝送装置 121・・・光素子の出射点/入射点 141・・・光導波路コア 142・・・光導波路クラッド 143・・・光導波路コアの端部 144・・・光導波路フィルム 171・・・球体形状、半球体形状の中心軸
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記光素子と前記光の入力部または出力部で光学的に接続する光導波路と
前記光素子と電気的に接続する光送受信回路素子と、
前記光素子と前記光送受信回路素子とを搭載する回路基板と、
を備えた光電気複合モジュールであって、
前記光素子と前記光導波路とは、前記光素子の前記光の入力部または出力部の光の光軸、または前記光導波路から前記光素子側の光の光軸を傾ける光軸方向変換部を介して光学的に接続されていることを特徴とする光電気複合モジュール。 An optical element having an input part or an output part of light;
An optical waveguide optically connected to the optical element at the input or output part of the light, and an optical transmission / reception circuit element electrically connected to the optical element;
A circuit board on which the optical element and the optical transceiver circuit element are mounted;
A photoelectric composite module comprising:
The optical element and the optical waveguide include an optical axis direction conversion unit that tilts an optical axis of light of the light input part or output part of the optical element, or an optical axis of light on the optical element side from the optical waveguide. An optical / electrical composite module characterized in that it is optically connected.
前記光素子側の光の光軸を傾ける光軸方向変換部と、
前記光軸方向変換部を介して前記光素子と光学的に接続する光導波路と、
光送受信回路素子と、
前記光素子と前記光送受信回路素子とを搭載する基板と、
を備えた光電気複合モジュールであって、
前記光導波路は、屈折率が比較的高いコアと前記コアの周囲を屈折率が比較的低いクラッドで覆った構成を有し、前記コアは前記光素子の前記光の入力部または出力部が形成された面と平行に直線状に伸びる部分を有し、前記コアの前記光軸方向変換部の側の端部において前記光軸方向変換部の側に湾曲して形成されていることを特徴とする光電気複合モジュール。 An optical element having an input part or an output part of light;
An optical axis direction conversion unit that inclines the optical axis of the light on the optical element side;
An optical waveguide optically connected to the optical element via the optical axis direction converter,
An optical transceiver circuit element;
A substrate on which the optical element and the optical transceiver circuit element are mounted;
A photoelectric composite module comprising:
The optical waveguide has a structure in which a core having a relatively high refractive index and a periphery of the core are covered with a clad having a relatively low refractive index, and the core is formed by the light input portion or the output portion of the optical element. A portion extending linearly in parallel with the formed surface, wherein the end of the core on the side of the optical axis direction conversion unit is curved toward the side of the optical axis direction conversion unit. Photoelectric composite module.
前記光電気複合モジュールと電気的に接続する半導体素子と、
前記光電気複合モジュールと前記半導体素子とを搭載して前記光電気複合モジュールと前記半導体素子とを電気的に接続する配線パターンが形成された回路基板と
を備えた伝送装置であって、
前記光電気複合モジュールは、
光の入力部または出力部を備えた光素子と、
前記光素子の光の入力部側または出力部側の光の光軸を傾ける光軸方向変換部と、
前記光軸方向変換部を介して前記光素子と光学的に接続する光導波路と、
光送受信回路素子と、
前記光素子と前記光送受信回路素子とを搭載する基板とを備え構成されている
ことを特徴とする光電気複合モジュールを用いた伝送装置。 A photoelectric composite module;
A semiconductor element electrically connected to the photoelectric composite module;
A transmission apparatus comprising: a circuit board on which a wiring pattern for mounting the photoelectric composite module and the semiconductor element and electrically connecting the photoelectric composite module and the semiconductor element is formed;
The photoelectric composite module is
An optical element having an input part or an output part of light;
An optical axis direction conversion unit that inclines the optical axis of light on the light input part side or output part side of the optical element;
An optical waveguide optically connected to the optical element via the optical axis direction converter,
An optical transceiver circuit element;
A transmission device using an opto-electric composite module, comprising: a substrate on which the optical element and the optical transceiver circuit element are mounted.
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| JP2015150686A JP2017032695A (en) | 2015-07-30 | 2015-07-30 | Photoelectric composite module and transmission apparatus using the same |
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|---|---|---|---|---|
| JP2023047347A (en) * | 2021-09-24 | 2023-04-05 | ヒロセ電機株式会社 | Media adapter for multimode waveguide interconnections |
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