專利名稱：光模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)送或者接收光信號(hào)的光模塊(optical module)。
背景技術(shù)：
作為以往的光模塊，已知有記載于專利文獻(xiàn)I的光模塊(optical module)。在該光模塊中，如圖18所示基板30上形成有形狀不同的兩個(gè)V槽31、32。光纖33的包層部(clad) 33b被固定在其中一個(gè)V槽31上。包層部33b由V槽31、32的邊界部分的上升傾斜部36定位。鏡(反射面)34形成在另一個(gè)V槽32的前端。通過該鏡34，光纖33的芯部(core) 33a的光軸被改變。并且，安裝于基板30的受光元件35接收來自光纖33的光信號(hào)。
專利文獻(xiàn)I :日本專利公開公報(bào)特開平9-54228號(hào)但是，在上述的光模塊中，從光纖33的芯部33a的端部33c到鏡34的距離長。因此，從芯部33a射出的光束會(huì)擴(kuò)展，所以存在光耦合效率降低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決所述問題，其目的在于提供一種光模塊，該光模塊無論是采用由受光元件接收來自光纖的光信號(hào)的結(jié)構(gòu)還是采用由光纖接收來自發(fā)光元件的光信號(hào)的結(jié)構(gòu)，都能夠提高光耦合效率。為了解決所述問題，本發(fā)明提供的一種光模塊包括基板，在其表面連續(xù)形成至少一條第I槽和比所述第I槽深且剖面形狀呈大致V字形狀的第2槽；內(nèi)部波導(dǎo)，設(shè)置于所述基板的所述第I槽內(nèi)；光路轉(zhuǎn)換用鏡部，設(shè)置于所述第I槽的前端部；光元件，以與所述鏡部相對(duì)置的方式安裝于所述基板的表面，通過所述鏡部向所述內(nèi)部波導(dǎo)的所述芯部射出光信號(hào)或通過所述鏡部接收來自所述內(nèi)部波導(dǎo)的所述芯部的光信號(hào)；以及光纖，具有設(shè)置于所述第2槽內(nèi)的光纖包層部及與所述內(nèi)部波導(dǎo)的所述芯部光學(xué)連接的光纖芯部。所述結(jié)構(gòu)可以為，所述內(nèi)部波導(dǎo)的所述芯部在所述光元件為發(fā)光元件時(shí)，具有使所述芯部的兩側(cè)面之間的寬度從所述鏡部向與所述光纖的所述光纖芯部的連接端部逐漸變窄的斜面。所述結(jié)構(gòu)可以為，所述內(nèi)部波導(dǎo)的所述芯部在所述光元件為受光元件時(shí)，具有使所述芯部的兩側(cè)面之間的寬度從與所述光纖的所述光纖芯部的連接端部向所述鏡部逐漸變窄的斜面。所述結(jié)構(gòu)可以為，所述內(nèi)部波導(dǎo)的所述芯部的寬度比所述第I槽的上端的寬度窄，較為理想的是，為與所述光纖芯部的寬度大致相同的寬度。所述結(jié)構(gòu)可以為，所述第I槽的剖面形狀呈大致梯形狀，所述第I槽的底面的寬度比所述內(nèi)部波導(dǎo)的所述芯部的寬度寬。所述結(jié)構(gòu)可以為，在所述基板的所述表面形成與所述第2槽連續(xù)的第3槽，該第3槽的槽深比所述第2槽深且其剖面形狀呈大致V字形狀，所述光纖的覆蓋部被設(shè)置于所述第3槽。所述結(jié)構(gòu)可以為，所述基板被設(shè)置于尺寸大于所述基板的另一基板，所述光纖的覆蓋部被固定于所述另一基板。另外，所述結(jié)構(gòu)可以為，在所述基板的所述表面形成有與所述第2槽連續(xù)的、比所述第2槽深且剖面形狀呈大致V字形狀的第3槽、所述光纖的覆蓋部設(shè)置于所述第3槽的結(jié)構(gòu)中，前記基板被設(shè)置于尺寸大于所述基板的另一基板，所述光纖的所述覆蓋部被固定于所述另一基板。所述結(jié)構(gòu)可以為，所述基板被設(shè)置于尺寸大于所述基板的另一基板，在所述光纖的覆蓋部的外周固定有覆蓋體，所述光纖的覆蓋體被固定于所述另一基板。所述結(jié)構(gòu)可以為，多個(gè)所述第I槽各自彼此隔開地配置于所述基板。根據(jù)本發(fā)明，在基板的第I槽中設(shè)置具有芯部的內(nèi)部波導(dǎo)(internal waveguide)，并使在基板的第2槽內(nèi)設(shè)置的光纖的光纖芯部與內(nèi)部波導(dǎo)的芯部光學(xué)連接。并且，在光兀件為發(fā)光兀件時(shí)通過鏡部向內(nèi)部波導(dǎo)的芯部射出光信號(hào)，在光兀件為受光兀件時(shí)通過鏡部接收來自內(nèi)部波導(dǎo)的芯部的光信號(hào)。這樣，因?yàn)槭箖?nèi)部波導(dǎo)位于光纖的光纖芯部的端部與鏡部之間，所以從發(fā)光元件射出的光束及從光纖的光纖芯部射出的光束的都不會(huì)擴(kuò)展。因此，光纖的光纖芯部的端部與鏡部之間的光信號(hào)的傳播損失幾乎不存在，從而光耦合效率提高。


圖I是本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的光模塊的概略側(cè)視圖。圖2是表示圖I的發(fā)光側(cè)的光模塊的第I基板的圖，圖2 (a)是側(cè)視剖面圖，圖2 (b)是圖2(a)的I-I線剖視圖，圖2(c)是圖2(a)的II-II線剖視圖。圖3是表示第I基板的圖，圖3 (a)是立體圖，圖3(b)是形成了內(nèi)部波導(dǎo)的立體圖。圖4是表示第I基板的圖，圖4(a)是安裝了發(fā)光元件的立體圖，圖4(b)是插入了光纖的立體圖。圖5(a)是在第I基板上固定了壓塊的立體圖，圖5 (b)是光纖的立體圖。圖6是表示第I槽的底面與內(nèi)部波導(dǎo)的芯部的關(guān)系的正視剖面圖。圖7是表示第I變形例的第I基板的圖，圖7 (a)是立體圖，圖7 (b)是正視剖面圖。圖8是表示第2變形例的第I基板的正視剖面圖。圖9是表不第3變形例的第I基板的圖，圖9 (a)是立體圖，圖9(b)是側(cè)視首I]面圖。圖10是表示發(fā)光元件側(cè)的內(nèi)部波導(dǎo)的芯部的變形例的圖，圖10(a)是俯視圖，圖10(b)是圖10(a)的正視剖面圖，圖10(c)、(d)分別是其他變形例的俯視圖。圖11是表示受光元件側(cè)的內(nèi)部波導(dǎo)的芯部的變形例的圖，圖11(a)是俯視圖，圖11(b)是圖11(a)的正視剖面圖，圖11(c)、(d)分別是其他變形例的俯視圖。圖12是將光纖的覆蓋部粘接固定在第2基板上的第I例的側(cè)視剖面圖。圖13是將光纖的覆蓋部粘接固定在第2基板上的第2例的側(cè)視剖面圖。圖14是表示作為本發(fā)明的另一實(shí)施方式的第I基板的圖，圖14(a)是立體圖，圖14(b)是正視剖面圖。圖15是表示作為本發(fā)明的又一實(shí)施方式的第I基板的圖，是在基板表面整體上形成了氧化膜層的第I基板的剖視圖。圖16是表示作為本發(fā)明的又一實(shí)施方式的第I基板的圖，是僅在遮蔽部的表面局部去除形成于基板表面的氧化膜層從而形成了去除部分的第I基板的剖視圖。圖17是表示作為本發(fā)明的又一實(shí)施方式的第I基板的圖，是在遮蔽部配置了光吸收體的第I基板的剖視圖。圖18是表示專利文獻(xiàn)I的光模塊的圖，圖18(a)是側(cè)視剖面圖，圖18(b)是正視剖面圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖詳細(xì)地說明用于實(shí)施本發(fā)明的方式。圖I是本發(fā)明所涉及的光模塊的概略側(cè)視圖。圖2(a)至(C)是表示圖I的發(fā)光側(cè)的光模塊的第I基板的圖，圖2(a)是 側(cè)視剖面圖，圖2(b)是圖2(a)的I-I線剖視圖，圖2(c)是圖2(a)的II-II線剖視圖。圖3(a)至(b)是表示第I基板的圖，圖3(a)是立體圖，圖3(b)是形成了內(nèi)部波導(dǎo)的立體圖。圖4(a)至(b)是表示第I基板的圖，圖4(a)是安裝了發(fā)光元件12a的立體圖，圖4(b)是插入了光纖的立體圖。圖5是固定了壓塊24的立體圖。在圖I中，光模塊包括作為發(fā)光側(cè)基板的第I基板(承載基板)I、作為受光側(cè)基板的第I基板(承載基板)3以及使該第I基板1、3光學(xué)耦合的光纖2。此外，在以下的說明中，將圖I的上下方向(箭頭Y的方向)稱為上下方向(高度方向)，將與紙面垂直的方向稱為左右方向(寬度方向)，將圖I的左側(cè)稱為前方，將右側(cè)稱為后方。為了避免安裝時(shí)的熱影響或使用環(huán)境帶來的應(yīng)力影響，第I基板1、3需要?jiǎng)傂?。另夕卜，由于在光傳輸時(shí)，為了從發(fā)光兀件到受光兀件的光傳輸而需要指定比例以上的效率，所以需要高精度地安裝光元件、或極力抑制使用中的位置變動(dòng)。因此，作為第I基板1、3，在本實(shí)施方式中采用硅(Si)基板。如果第I基板1、3為硅基板，則第I基板1、3能夠利用硅的晶體方位在表面上進(jìn)行高精度的蝕刻槽加工。利用該槽能夠形成高精度的鏡部15 (后述)。在該槽的內(nèi)部能夠形成內(nèi)部波導(dǎo)(internal waveguide) 16 (后述)。另外,娃基板的平坦性良好。第I基板1、3分別設(shè)置在尺寸大于第I基板的第2基板(另一基板，例如夾層基板)6的表面(上表面)。在各第2基板6的背面(下表面)分別裝配了用于與其他電路裝置電連接的連接器7。在第I基板I的表面(上表面)，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)的發(fā)光元件12a通過凸塊12c(參照?qǐng)D2)以發(fā)光面向下的方式安裝。另外，在第2基板6的表面，安裝形成有用于向該發(fā)光元件12a發(fā)送電信號(hào)的IC電路的IC基板(信號(hào)處理部)4a。作為發(fā)光元件12a，在本實(shí)施方式中，采用作為半導(dǎo)體激光器的面發(fā)光激光器〔VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser)〕。該發(fā)光兀件 12a 也可以為 LED 等。IC基板4a是驅(qū)動(dòng)所述VCSEL的驅(qū)動(dòng)器1C，設(shè)置于發(fā)光元件12a附近。并且，發(fā)光元件12a及IC基板4a與形成于第I基板I表面和第2基板6表面的布線圖案相連接。如圖3(a)所示，在第I基板I的表面，在前后方向上連續(xù)形成有剖面形狀呈大致梯形狀的第I槽(波導(dǎo)形成用槽)Ia和比第I槽Ia深且剖面形狀呈大致V字形狀的第2槽lb。
在第I槽Ia的前端部，在發(fā)光元件12a正下方的位置，形成了用于使光路彎曲90度的光路轉(zhuǎn)換用的鏡部15。如圖3 (b)所示，在第I基板I的第I槽Ia內(nèi)，設(shè)置有與第I基板I的發(fā)光元件12a光學(xué)I禹合的內(nèi)部波導(dǎo)16。該內(nèi)部波導(dǎo)16從鏡部15向第2槽Ib方向延伸,從第I槽Ia的后端部Id向鏡部15側(cè)稍稍后退。內(nèi)部波導(dǎo)16包括供 光傳播的折射率高剖面呈大致正方形狀的芯部17和折射率比芯部17低的包層部18。如圖2(c)所示，芯部17的左右兩面(兩側(cè)面)由包層部18覆蓋。另外，雖未圖示，但芯部17的上表面也由包層部18薄薄地覆蓋。如圖4(a)所示，在設(shè)置有內(nèi)部波導(dǎo)16的第I基板I表面的指定位置，安裝發(fā)光元件12a。在該發(fā)光元件12a與芯部17之間的空間，如圖2(a)所示，填充有粘性的光學(xué)透明樹脂13。返回圖1，說明受光側(cè)的第I基板3。該受光側(cè)的第I基板3的基本結(jié)構(gòu)與發(fā)光側(cè)的第I基板I的結(jié)構(gòu)同樣。只是，在受光側(cè)的第I基板3的表面(上表面)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的受光元件12b通過凸塊以受光面向下的方式安裝。另外，與發(fā)光側(cè)的第I基板I的不同點(diǎn)在于，在第2基板6的表面安裝形成有用于向該受光兀件12b發(fā)送電信號(hào)的IC電路的IC基板(信號(hào)處理部)4b。作為該受光元件12b，采用PD，IC基板4b是進(jìn)行電流/電壓轉(zhuǎn)換的TIA(Trans-impedance Amplifier :跨阻放大器)等元件。發(fā)光側(cè)的第I基板I、受光側(cè)的第I基板3及IC基板4a、4b分別由裝配于第2基板6的表面的屏蔽罩(shield case) 8屏蔽。光纖2貫通屏蔽罩8的貫通孔8a。下面，說明光纖2。如圖I及圖5所示，光纖2在內(nèi)部具有能夠使發(fā)光側(cè)的第I基板I的內(nèi)部波導(dǎo)16的芯部17與受光側(cè)的第I基板3的內(nèi)部波導(dǎo)16的芯部17光學(xué)耦合的光纖芯部(fiber core) 21 光纖2是具備光纖芯部21、包圍該光纖芯部21外周的光纖包層部(fiber clad) 22及覆蓋該光纖包層部22外周的覆蓋部23的線纜型。該光纖芯部21、光纖包層部22及覆蓋部23被配置成同心狀，由它們構(gòu)成的光纖2具有圓形剖面。如圖I所示，光纖2貫通屏蔽罩8的貫通孔8a，在第I基板I的第2槽Ib的跟前附近，覆蓋部23被剝離。因此，在該被剝離的部分，露出了光纖包層部22。如圖2(a)、(C)及圖4(b)所示，光纖2的光纖包層部22被設(shè)置在第I基板I的第2槽Ib中，并且通過與第I槽Ia的邊界部分的上升傾斜部來定位光纖包層部22。此時(shí)，在第I基板I的內(nèi)部波導(dǎo)16的芯部17與光纖2的光纖芯部21的光軸一致的定位狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)光學(xué)f禹合。第I基板I的內(nèi)部波導(dǎo)16的芯部17的端面與光纖2的光纖芯部21的端面之間的間隙為O至200 μ m的范圍。理想的范圍依賴于兩芯部17、21的大小，但一般而言，間隙為O至60 μ m較為理想。在第I基板I的上側(cè)，如圖2(a)及圖5所示，在光纖2的光纖包層部22的上部配置有壓塊24。在該壓塊24與第2槽Ib之間的空間中填充有粘合劑14。這樣，光纖2的光纖包層部22的端部側(cè)的部位通過壓塊24而被按壓于第2槽lb。該端部側(cè)的部位與壓塊24 —起被粘合劑14粘接固定在第I基板I上。在如上述那樣構(gòu)成的光模塊中，在第I基板I的第I槽la，設(shè)置有由纖芯部17和包層部18構(gòu)成的內(nèi)部波導(dǎo)16。另外，設(shè)置在第I基板I的第2槽Ib內(nèi)的光纖2的光纖芯部21與內(nèi)部波導(dǎo)16的芯部17光學(xué)連接。并且,在光兀件為發(fā)光兀件12a的發(fā)光側(cè)的第I基板I中，光兀件通過鏡部15向內(nèi)部波導(dǎo)16的芯部17射出光信號(hào)，并且,在光兀件為受光元件12b的受光側(cè)的第I基板3中，光元件通過鏡部15接收來自內(nèi)部波導(dǎo)16的芯部17的
光信號(hào)。這樣，由于內(nèi)部波導(dǎo)16位于光纖2的光纖芯部21的端部與鏡部15之間,所以從發(fā)光兀件12a射出的光束及從光纖2的光纖芯部21射出的光束都不會(huì)擴(kuò)展。因此,光纖2的光纖芯部21的端部與鏡部15之間的光信號(hào)的傳播損失幾乎沒有，從而光耦合效率提高。另外，如果使第I槽Ia的底面的寬度比內(nèi)部波導(dǎo)16的芯部17寬，則如圖6所示，在芯部17成形時(shí)，在圖案形成(光固化)內(nèi)部波導(dǎo)16的芯部17之際，底面上的不需要的反射消失。因此，這種情況下，能夠得到高精度的芯部形狀。在圖I至圖6所示的實(shí)施方式的內(nèi)部波導(dǎo)16中，使作為第I基板I的波導(dǎo)形成用 槽的第I槽Ia為剖面呈大致梯形狀，使芯部17為剖面呈大致正方形狀，芯部17的左右兩面由包層部18復(fù)蓋。但是，內(nèi)部波導(dǎo)16并不限于該類型。例如，如圖7(a)、(b)所示的內(nèi)部波導(dǎo)16，第I基板I的第I槽Ia形成比第2槽Ib淺的剖面形狀呈大致V字形狀，芯部17形成與第I槽Ia相適合的、剖面大致五角形形狀，芯部17的左右兩面由包層部18覆蓋。另外，如圖8所示的內(nèi)部波導(dǎo)16，在第I基板I的表面和第I槽Ia內(nèi)的表面上都形成用于絕緣的硅氧化膜40的情況下，該硅氧化膜40作為折射率低于芯部17的包層部18發(fā)揮功能。因此，也可以通過在形成有硅氧化膜(相當(dāng)于包層部18)40的整個(gè)第I槽Ia內(nèi)填充芯部用樹脂，形成剖面呈大致倒三角形狀的芯部17。在圖8所示的內(nèi)部波導(dǎo)16中，由于第I槽Ia內(nèi)的整體成為芯部17，所以來自發(fā)光兀件12a的光束在芯部17在寬度方向擴(kuò)展,光束的一部分可能不會(huì)到達(dá)光纖2的光纖芯部21。為此，如圖7(b)所示，通過使芯部17的寬度Wl與光纖芯部21的寬度W2大致相同，能夠使光束幾乎全部都到達(dá)光纖2的光纖芯部21，因此光耦合效率提高。此外，芯部17的寬度Wl未必一定與光纖芯部21的寬度W2大致相同，也可以比第I槽Ia上端的寬度W3窄。這些情況在如圖2(c)所示那樣芯部17的剖面呈大致正方形狀的情況下也是同樣的。在光元件為發(fā)光元件12a的發(fā)光側(cè)的第I基板I中，內(nèi)部波導(dǎo)16的芯部17可形成如圖10(a)、(b)所不，兩側(cè)面17a之間的寬度W從鏡部15向與光纖2的光纖芯部21的連接端部直線性地逐漸變窄的斜面狀。另外，兩側(cè)面17a也可形成如圖10(c)所示的階段性的直線的斜面狀或者如圖10(d)所示的曲線的斜面狀。相反，在光元件為受光元件12b的受光側(cè)的第I基板3中，內(nèi)部波導(dǎo)16的芯部17可形成如圖ll(a)、(b)所示，兩側(cè)面17a之間的寬度W從與光纖2的光纖芯部21的連接端部向鏡部15直線性地逐漸變窄的斜面狀。另外，兩側(cè)面17a也可形成如圖11(c)所示的階段性的直線的斜面狀或者如圖11(d)所示的曲線的斜面狀。如此，在光元件為發(fā)光元件12a時(shí)，通過使內(nèi)部波導(dǎo)16的芯部17前端逐漸變細(xì)(即，呈隨著向前方靠近而變細(xì)的形狀)，從發(fā)光元件12a射出的光束匯聚。另外，在光元件為受光元件12b時(shí)，通過使內(nèi)部波導(dǎo)16的芯部17后端逐漸變細(xì)(即，呈隨著向后方靠近而變細(xì)的形狀)，從光纖2的光纖芯部21射出的光束匯聚。因此，在任一情況下光耦合效率都
進(jìn)一步提聞。如圖9(a)、(b)所示，在第I基板I的表面，形成與第2槽Ib連續(xù)的、比第2槽Ib深且剖面形狀呈大致V字形狀的第3槽lc。光纖2的覆蓋部23可設(shè)置在該第3槽Ic中。如此，由于光纖2的覆蓋部23也能夠設(shè)置在第I基板I的第3槽Ic中，所以可防止來自光纖2的應(yīng)力集中在光纖包層部22的與覆蓋部23的分界部分。如果與光纖包層部22同樣，將覆蓋部23用粘合劑粘接固定于第3槽lc，則光纖2的固定強(qiáng)度提高。另外，即使彎曲力或拉伸力從模塊外部作用于光纖2，也不會(huì)影響到與內(nèi)部波導(dǎo)16的光稱合部，因此光稱合效率不會(huì)降低。另外，在覆蓋部23未被粘接固定于第3槽Ic的情況下，如圖12所示，可通過堆積于第2基板6表面(即，以向上方突出的方式賦予)的粘合劑20，使光纖2的覆蓋部23固 定于第2基板6。這樣，由于能夠?qū)⒐饫w2的覆蓋部23設(shè)置于第2基板6上并加以固定，所以光纖2的固定強(qiáng)度提高。另外，即使彎曲力或拉伸力從模塊外部作用于光纖2，也不會(huì)影響到與內(nèi)部波導(dǎo)16的光耦合部，因此光耦合效率不會(huì)降低。并且，如果結(jié)合使用將光纖2的覆蓋部23設(shè)置在第I基板I的第3槽Ic中加以固定的結(jié)構(gòu)，則固定強(qiáng)度進(jìn)一步提高。如圖13所示，在將光纖2的覆蓋部23嵌入管狀的覆蓋體25的情況下，能夠通過粘合劑20將光纖2的覆蓋部23和覆蓋體25固定在第2基板6上。該覆蓋體25被設(shè)定成具有能夠?qū)⒐饫w2維持在與各基板1、6平行的狀態(tài)的外徑。此外，覆蓋體25只要是覆蓋覆蓋部23的外周的結(jié)構(gòu)即可，并不限于讓覆蓋部23嵌入的結(jié)構(gòu)。覆蓋部23例如是由UV固化性樹脂形成的厚度為5至10 μ m左右的層，覆蓋體25例如由PVC、尼龍、或熱塑性聚酯彈性體(例如，海翠(Hytrel)(注冊商標(biāo)))形成，單芯光纖時(shí)外徑為900微米左右。如果這樣構(gòu)成，覆蓋體25被設(shè)置于第2基板6,能夠與光纖2的覆蓋部23 —起固定于第2基板6。由此，光纖2的固定強(qiáng)度提高。另外，即使彎曲力或拉伸力從模塊外部作用于光纖2，也不會(huì)影響到與內(nèi)部波導(dǎo)16的光耦合部，因此光耦合效率不會(huì)降低。并且，如果結(jié)合使用將光纖2的覆蓋部23設(shè)置在第I基板I的第3槽Ic中加以固定的結(jié)構(gòu)，則固定強(qiáng)度進(jìn)一步提高。另外，通過覆蓋體25的厚度能夠抑制光纖2的自重引起的彎曲，能夠?qū)⒐饫w2以平行于各基板1、6的狀態(tài)加以固定。由此，在光纖2與內(nèi)部波導(dǎo)16的光I禹合部難以產(chǎn)生應(yīng)力，因此光耦合效率難以降低。此外，即使在第2基板6上用粘合劑20僅固定覆蓋體25，也能夠起到同樣的作用效果。為了保護(hù)從屏蔽罩8的貫通孔8a突出到外部的光纖2的覆蓋部23以免彎曲，覆蓋體25有讓貫通孔8a的前后部分的覆蓋部23嵌入的短的類型(例如長度為20至40mm)。另外，為了光纖2的整體的強(qiáng)度保護(hù)及阻燃對(duì)策，覆蓋體25還有覆蓋連接模塊彼此的覆蓋部23的全長的長的類型。在所述實(shí)施方式中，如果使鏡部15的傾斜角度為45度，則光耦合效率變得良好。另外，如果第I基板I為硅(Si)制，則第I槽Ia和第2槽Ib能夠通過硅的各向異性蝕刻而形成。由此，能夠進(jìn)行利用硅的晶體方位性的槽加工，在第I槽Ia中能夠形成高精度的鏡形狀，能夠減少在第2槽Ib中光纖2的設(shè)置的位置偏差。
另外，作為內(nèi)部波導(dǎo)16的材料，能夠使用感光性樹脂。由此，與重復(fù)離子摻雜或沉積法而形成的無機(jī)內(nèi)部波導(dǎo)相比，較為廉價(jià)并且容易形成。并且，能夠在包括第I槽Ia內(nèi)部在內(nèi)的第I基板I的表面形成硅氧化膜，使內(nèi)部波導(dǎo)16的芯部17的折射率比硅氧化膜大。由此，通過在第I槽Ia中填充作為內(nèi)部波導(dǎo)16的芯部17的材料，能夠容易形成內(nèi)部波導(dǎo)16。另外，在上述實(shí)施方式中，示出了在一個(gè)基板上分別形成I條第I槽及第2槽的例子，但本發(fā)明并不限定于此，也可以如圖14(a)及圖14(b)所示，分別形成多條第I槽Ia及第2槽lb，并使多條第I槽Ia平行配置，且使多條第2槽Ib平行配置。在圖14(a)及圖14(b)所示的光模塊中，在第I基板I的表面，如圖14(a)所示，剖面形狀呈大致梯形狀的多條第I槽(波導(dǎo)形成用槽)Ia在彼此被第I基板I的材料隔開的狀態(tài)下平行地配置。
并且，在第I基板I的表面，從各第I槽Ia的端部沿前后方向連續(xù)形成比第I槽Ia深且剖面形狀呈大致V字形狀的多條第2槽lb。如圖14(a)所示，在各第I槽Ia的前端部，形成有光路轉(zhuǎn)換用鏡部15。如圖14(b)所示，在各第I槽Ia的內(nèi)部，設(shè)置有與對(duì)應(yīng)于各第I槽Ia的發(fā)光元件12a光學(xué)耦合的內(nèi)部波導(dǎo)16。內(nèi)部波導(dǎo)16包括光傳播的折射率高的剖面呈大致正方形狀的芯部17和折射率比芯部17低的包層部18。如圖14(b)所示，芯部17的左右兩面(兩側(cè)面)由包層部18覆蓋。另外，在芯部17的上表面薄薄地覆蓋有包層部18。在圖14(a)及圖14(b)所示的結(jié)構(gòu)中，由于多條第I槽Ia在彼此被第I基板I的材料隔開的狀態(tài)下配置，因此能夠抑制在各第I槽Ia中通過的光信號(hào)向相鄰的第I槽Ia泄漏(crosstalk、串?dāng)_)。另外，如圖14(b)所示，相鄰的內(nèi)部波導(dǎo)16的芯部17的間隔P在本發(fā)明中并無特別限定，可任意設(shè)定。例如，考慮到以往公知的光纖陣列的光纖以250μπι間隔配置的情況較多，芯部17的間隔P也可以設(shè)定為250 μ m左右。關(guān)于第2槽Ib的大小，在本發(fā)明中也未特別限定。考慮到最廣泛使用的窄徑的光纖的外徑為125 μ m，第2槽Ib的大小也可以設(shè)定成與包層部22的外徑為125 μ m左右的光纖相對(duì)應(yīng)的大小。此外，為了抑制串?dāng)_，最好如圖14那樣，也使第2槽Ib與相鄰的第2槽Ib隔開。并且，作為本發(fā)明的又一實(shí)施方式，圖15所示的光模塊，在配置了多條第I槽Ia的結(jié)構(gòu)中，在基板I的表面整體(即，第I槽Ia的表面及遮蔽部30的表面的整體)形成氧化膜層34。遮蔽部30是在基板I的第I槽Ia之間向上突出的部分，為了避免第I槽Ia之間的鏡部15的反射光的散射成分a泄漏而進(jìn)行遮蔽。氧化膜層34能夠使光信號(hào)反射，以避免向第I槽Ia之外泄漏，也能夠抑制鏡部15的反射光的散射成分a的泄漏。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，由于氧化膜層34成為反射光信號(hào)的反射層，所以能夠進(jìn)一步抑制光信號(hào)的泄漏(串?dāng)_)。嚴(yán)格地說，由紅外光等構(gòu)成的光信號(hào)具有邊衰減邊透過由硅等構(gòu)成的基板I的性質(zhì)，但如上所述，通過由氧化膜層34反射光信號(hào)，能夠提聞串?dāng)_抑制效果。此外，在圖15中，為了容易辨認(rèn)光的路徑，夸張地?cái)U(kuò)大圖示了具有發(fā)光部12a的光元件11與基板I之間的間隙，但實(shí)際上，該間隙是微小的，不會(huì)發(fā)生大的串?dāng)_。以下，關(guān)于圖16至17也是同樣的。并且，作為本發(fā)明的又一其他實(shí)施方式，圖16所示的光模塊在如圖15所示的氧化膜層34形成于基板I表面的結(jié)構(gòu)中，通過局部去除向上突出的遮蔽部30的表面的氧化膜層34，形成去除部分32。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在產(chǎn)生了在具有發(fā)光部12a的光元件11和包層部18之間多重反射的泄漏光d的情況下，能夠使第I基板I從氧化膜層34的去除部分32吸收該泄漏光d。并且，作為本發(fā)明的又一其他實(shí)施方式，圖17所示的光模塊，在第I基板I的向上突出的遮蔽部30的表面配置沿著該遮蔽部30的光吸收體35。作為光吸收體35，例如利用不透光性的丙烯或環(huán)氧樹脂。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在產(chǎn)生了在具有發(fā)光部12a的光元件11和包層部18之間多重反射的泄漏光d的情況下，能夠通過使光吸收體35吸收該泄漏光d來遮斷光的泄漏。另外，光元件11并不限于一體陣列狀的元件，可以是發(fā)光元件12a彼此隔開的元 件，也可以是將發(fā)光兀件12a和受光兀件12b —并裝載的兀件。并且多個(gè)鏡部15未必一定配置在同一線上，例如，通過使第I槽Ia及內(nèi)部波導(dǎo)16的長度與相鄰的槽道不同，將鏡部15及發(fā)光元件12a或12b偏置配置，能夠進(jìn)一步提高串?dāng)_抑制效果。如以上所述，本實(shí)施方式的光模塊包括基板，在其表面連續(xù)形成至少一條第I槽和比所述第I槽深且剖面形狀呈大致V字形狀的第2槽；內(nèi)部波導(dǎo)，設(shè)置于該基板的第I槽內(nèi)；光路轉(zhuǎn)換用鏡部，設(shè)置于第I槽的前端部；光元件，以與該鏡部相對(duì)置的方式安裝于基板的表面，通過鏡部向內(nèi)部波導(dǎo)的芯部射出光信號(hào)或通過鏡部接收來自內(nèi)部波導(dǎo)的芯部的光信號(hào)；以及光纖，具有設(shè)置于所述第2槽內(nèi)的包層部及與內(nèi)部波導(dǎo)的芯部光學(xué)連接的光纖芯部。由此，在基板的第I槽中設(shè)置具有芯部的內(nèi)部波導(dǎo)，并使設(shè)置在基板的第2槽內(nèi)的光纖的光纖芯部與內(nèi)部波導(dǎo)的芯部光學(xué)連接。并且，在光元件為發(fā)光元件時(shí)通過鏡部向內(nèi)部波導(dǎo)的芯部射出光信號(hào)，在光元件為受光元件時(shí)通過鏡部接收來自內(nèi)部波導(dǎo)的芯部的光信號(hào)。這樣，因?yàn)槭箖?nèi)部波導(dǎo)位于光纖的光纖芯部的端部與鏡部之間，所以從發(fā)光元件射出的光束及從光纖的光纖芯部射出的光束都不會(huì)擴(kuò)展。因此，光纖的光纖芯部的端部與鏡部之間的光信號(hào)的傳播損失無論在哪個(gè)方向都幾乎不存在，從而光耦合效率提高。另外，可以為以下結(jié)構(gòu)所述內(nèi)部波導(dǎo)的芯部在光元件為發(fā)光元件時(shí)，具有所述芯部的兩側(cè)面之間的寬度從鏡部向與光纖的光纖芯部的連接端部逐漸變窄的斜面。由此，光元件為發(fā)光元件時(shí)，使內(nèi)部波導(dǎo)的芯部為前部細(xì)，由此從發(fā)光元件射出的光束匯聚。因此，光耦合效率進(jìn)一步提高。另外，可以為以下結(jié)構(gòu)所述內(nèi)部波導(dǎo)的芯部在光元件為受光元件時(shí)，具有所述芯部的兩側(cè)面之間的寬度從與光纖的光纖芯部的連接端部向鏡部逐漸變窄的斜面。由此，光元件為受光元件時(shí)，使內(nèi)部波導(dǎo)的芯部為后部細(xì)，由此從光纖的光纖芯部射出的光束匯聚。因此，光耦合效率進(jìn)一步提高。另外，可以為以下結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)部波導(dǎo)的芯部的寬度比第I槽的上端的寬度窄。由此，在內(nèi)部波導(dǎo)的芯部的寬度與第I槽的上端的寬度相同的情況下，來自光元件的光束通過芯部在寬度方向上擴(kuò)展，光束的一部分可能不會(huì)到達(dá)光纖的光纖芯部。為此，使芯部的寬度比第I槽的上端的寬度窄，較為理想的是，使其與光纖芯部的寬度大致相同，由此能夠使光束的幾乎全部都到達(dá)光纖的光纖芯部，所以光耦合效率提高。另外，可以為以下結(jié)構(gòu)所述第I槽的剖面形狀呈大致梯形狀，第I槽的底面的寬度比內(nèi)部波導(dǎo)的芯部寬度寬。由此，由于使第I槽的底面的寬度比內(nèi)部波導(dǎo)的芯部的寬度寬，所以在芯部成形時(shí)，在圖案形成(光固化)內(nèi)部波導(dǎo)的芯部之際，底面上的不需要的反射消失，從而能夠得到高精度的芯部形狀。順便一提，若是如專利文獻(xiàn)I所示的V槽，則擔(dān)心光會(huì)反射從而使圖案形成精度顯著降低。另外，可以為以下結(jié)構(gòu)在所述基板的所述表面形成與所述第2槽連續(xù)的第3槽，該第3槽的槽深比第2槽深且剖面形狀呈大致V字形狀，光纖的覆蓋部被設(shè)置于所述第3
槽。 由此，由于光纖的覆蓋部也能夠設(shè)置在第I基板的第3槽中，所以能夠防止來自光纖的應(yīng)力集中在光纖包層部的與覆蓋部的分界部分。另外，可以為以下結(jié)構(gòu)所述基板設(shè)置于尺寸大于該基板的另一基板，所述光纖的覆蓋部被固定于該另一基板。由此，能夠?qū)⒐饫w的覆蓋部設(shè)置在另一基板上加以固定，所以光纖的固定強(qiáng)度提高。而且，即使彎曲力或拉伸力從模塊外部作用于光纖，也不會(huì)影響到與內(nèi)部波導(dǎo)的光耦合部，因此光耦合效率不會(huì)降低。另外，可以為以下結(jié)構(gòu)，所述基板設(shè)置于尺寸大于該基板的另一基板，在所述光纖的覆蓋部的外周固定有覆蓋體，所述覆蓋體被固定于所述另一基板。由此，由于能夠?qū)⒏采w部設(shè)置在另一基板上加以固定，所以光纖的固定強(qiáng)度提高。而且，即使彎曲力或拉伸力從模塊外部作用于光纖，也不會(huì)影響到與內(nèi)部波導(dǎo)的光耦合部，因此光耦合效率不會(huì)降低。另外，通過覆蓋體的厚度來抑制由光纖的自重引起的彎曲，能夠?qū)⒐饫w在與各基板平行的狀態(tài)下加以固定。由此，在與內(nèi)部波導(dǎo)的光耦合部難以產(chǎn)生應(yīng)力，因此光耦合效率難以降低。另外，可以為以下結(jié)構(gòu)，多個(gè)所述第I槽各自彼此隔開地配置于所述基板。由此，由于多個(gè)第I槽Ia以彼此隔開的狀態(tài)配置，所以能夠抑制通過各第I槽Ia的光信號(hào)泄漏而給通過相鄰的第I槽Ia的光信號(hào)帶來影響的現(xiàn)象、即所謂的串?dāng)_的發(fā)生。因此，使各第I槽Ia中的光耦合效率提高。符號(hào)說明I 第I基板Ia 第 I 槽Ib 第 2 槽Ic 第 3 槽2 光纖6 第2基板(另一基板)12a發(fā)光元件(光元件)12b受光元件(光元件)
15鏡部16內(nèi)部波導(dǎo)17芯部18包層部21光纖芯部22光纖包層部23覆蓋部25覆蓋體
Wl至 W3 寬度
權(quán)利要求
1.ー種光模塊，其特征在于包括基板，在其表面連續(xù)形成至少一條第I槽和比所述第I槽深且剖面形狀呈大致V字形狀的第2槽；內(nèi)部波導(dǎo)，設(shè)置于所述基板的第I槽內(nèi)；光路轉(zhuǎn)換用鏡部，設(shè)置于所述第I槽的前端部；光元件，以與所述鏡部相對(duì)置的方式安裝于所述基板的所述表面，通過所述鏡部向所述內(nèi)部波導(dǎo)的所述芯部射出光信號(hào)或通過所述鏡部接收來自所述內(nèi)部波導(dǎo)的所述芯部的光信號(hào)；以及光纖，具有設(shè)置于所述第2槽內(nèi)的光纖包層部及與所述內(nèi)部波導(dǎo)的所述芯部光學(xué)連接的光纖芯部。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光模塊，其特征在于所述內(nèi)部波導(dǎo)的所述芯部，在所述光元件為發(fā)光元件時(shí)，具有使所述芯部的兩側(cè)面之間的寬度從所述鏡部向與所述光纖的所述光纖芯部的連接端部逐漸變窄的斜面。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光模塊，其特征在于所述內(nèi)部波導(dǎo)的所述芯部，在所述光元件為受光元件時(shí)，具有使所述芯部的兩側(cè)面之間的寬度從與所述光纖的所述光纖芯部的連接端部向所述鏡部逐漸變窄的斜面。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的光模塊，其特征在于所述內(nèi)部波導(dǎo)的所述芯部的寬度比所述第I槽的上端的寬度窄。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的光模塊，其特征在于所述第I槽的剖面形狀呈大致梯形狀，所述第I槽的底面的寬度比所述內(nèi)部波導(dǎo)的所述芯部的寬度寬。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的光模塊,其特征在于在所述基板的所述表面形成與所述第2槽連續(xù)的第3槽，該第3槽的槽深比所述第2槽深且其剖面形狀呈大致V字形狀，所述光纖的覆蓋部被設(shè)置于所述第3槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的光模塊，其特征在于所述基板被設(shè)置于尺寸大于所述基板的另一基板，所述光纖的覆蓋部被固定于所述另一基板。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光模塊，其特征在于所述基板被設(shè)置于尺寸大于所述基板的另一基板，所述光纖的覆蓋部被固定于所述另一基板。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的光模塊，其特征在于所述基板被設(shè)置于尺寸大于所述基板的另一基板，覆蓋體被固定于所述光纖的覆蓋部的外周，所述覆蓋體還被固定于所述另一基板。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至9中任一項(xiàng)所述的光模塊，其特征在于多個(gè)所述第I槽各自彼此隔開地配置于所述基板。
全文摘要
本發(fā)明提供無論是由受光元件接收來自光纖的光信號(hào)的結(jié)構(gòu)還是由光纖接收來自發(fā)光元件的光信號(hào)的結(jié)構(gòu)，都能夠提高光耦合效率的光模塊。光模塊包括在表面上連續(xù)形成有第1槽(1a)和比所述第1槽(1a)深且剖面形狀呈大致V字形狀的第2槽(1b)的基板(1)；設(shè)置于所述基板(1)的第1槽(1a)內(nèi)的內(nèi)部波導(dǎo)(16)。另外，光模塊包括設(shè)置于第1槽(1a)的前端部的光路轉(zhuǎn)換用鏡部(15)；以與所述鏡部(15)相對(duì)置的方式安裝于基板(1)的表面，通過鏡部(15)向內(nèi)部波導(dǎo)(16)的芯部(17)射出光信號(hào)的發(fā)光元件(12a)。光模塊還包括具有設(shè)置在第2槽(1b)內(nèi)的光纖包層部(22)及與內(nèi)部波導(dǎo)(16)的芯部(17)光學(xué)連接的光纖芯部(21)的光纖(2)。
文檔編號(hào)G02B6/122GK102834754SQ20118001028
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月23日
發(fā)明者山路忠寬, 朝日信行, 柳生博之, 衣笠豐, 松本卓也, 新保努武 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社