JP2003227945A - 光モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 信頼性の高い光モジュールを提供する。 【解決手段】 本発明に係る光モジュール１０は、ヒー
タ１２と、ヒータ１２上に配置された光導波路素子１４
とを備え、光導波路素子１４におけるヒータ１２側の面
において当該ヒータ１２に対向する部分の外周のうち、
少なくとも一部が弾性接着剤３４によりヒータ１２に接
着されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高速大容量通信等
において光信号処理を行うための光モジュールに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の光モジュールとして特開２０００
−２４９８５３号公報には、光ファイバ接続用の上板が
表面に設置されている導波路チップを備え、当該導波路
チップの裏面には、上板に対向する部分を除いて均熱板
が接合されている光モジュールが記載されている。これ
により、導波路チップに形成された導波路コアと光ファ
イバ端部との接続部分が均熱板による温度影響を受けに
くくなるため、当該接続部分における接続損失を小さく
することができる。また、均熱板と導波路チップとの間
にシリコンペーストや接着剤等の粘性を有するものを介
在させることで、熱伝達をよくしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た光モジュールにあっては、均熱板と導波路チップとの
間にシリコンペーストを介在させた場合には、接着力が
弱いため振動等により導波路チップが均熱板からずれて
しまうおそれがある。また、均熱板と導波路チップとの
間に接着剤を介在させた場合には、均熱板と導波路チッ
プとの熱膨張差により導波路チップに熱応力が発生し、
光モジュールの光学特性が変化してしまうおそれがあ
る。

【０００４】そこで、本発明は、このような事情に鑑み
てなされたものであり、上述したような問題を解決し、
信頼性の高い光モジュールを提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る光モジュールは、請求項１に記載する
ように、発熱体と、発熱体上に配置された光導波路素子
とを備える光モジュールであって、光導波路素子におけ
る発熱体側の面において当該発熱体に対向する部分の外
周のうち、少なくとも一部が弾性接着剤により発熱体に
接着されていることを特徴とする。

【０００６】この光モジュールにおいては、発熱体と光
導波路素子とが、光導波路素子における発熱体側の面に
おいて当該発熱体に対向する部分の外周でのみ、弾性接
着剤により接着されている。これにより、振動等を起因
とする光導波路素子の発熱体からのずれが防止されると
ともに、従来構成のような発熱体と光導波路素子との間
に接着剤を介在させたものに比べ、光導波路素子を発熱
体で温度調節した際に発熱体と光導波路素子との熱膨張
差により光導波路素子に発生する熱応力が軽減される。
したがって、光学特性の安定化等、信頼性を向上させる
ことができる。

【０００７】なお、弾性接着剤とは、シリコーンゴムを
含むゴム状の接着剤等、硬さ（ＪＩＳＡ）６５〜１００
程度の接着剤を意味する。

【０００８】上記光モジュールにおいて、弾性接着剤
は、請求項２に記載するように、光導波路素子における
発熱体に対向する部分の外周において、互いに離間する
複数の点状となるよう配置されていることが好ましい。
このように、互いに離間する複数の点状に弾性接着剤を
配置すれば、発熱体と光導波路素子との熱膨張差により
光導波路素子に発生する熱応力の軽減を図りつつ、発熱
体と光導波路素子との固定を確実なものとすることがで
きる。さらには、光導波路素子において外力等が作用し
ても光学特性への影響が少ない部分を選択し、当該部分
に弾性接着剤を配置することが可能となる。

【０００９】また、請求項３に記載するように、発熱体
における光導波路素子側の面が、光導波路素子における
発熱体側の面よりも外側に突出しており、弾性接着剤
は、光導波路素子における発熱体に対向する部分の外周
において、発熱体における光導波路素子側の面が突出し
ている部分に配置されていることが好ましい。これによ
り、弾性接着剤のすわりがよくなるため、弾性接着剤を
配置する際の作業性を向上させることができるととも
に、発熱体と光導波路素子との固定を確実なものとする
ことができる。

【００１０】さらに、請求項４に記載するように、発熱
体と光導波路素子との間には、サーマルグリス又はサー
マルシートが設けられていることが好ましい。これによ
り、例えば光導波路素子がそり等により変形しているよ
うな場合にも、サーマルグリスは半固体状のものであ
り、サーマルシートは容易に変形可能なものであるた
め、いずれによっても発熱体と光導波路素子との間に生
じる間隙を埋めることができ、発熱体からの熱を均一に
且つ効率よく光導波路素子に伝達させることが可能とな
る。

【００１１】なお、請求項５に記載するように、発熱体
と光導波路素子との間にサーマルグリスが設けられた場
合、弾性接着剤は、光導波路素子における発熱体に対向
する部分の外周において、略全周にわたって配置されて
いることが好ましい。サーマルグリスの油分の揮発が防
止され、長期間にわたってサーマルグリスの熱伝導特性
が安定することとなるからである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面とともに本発明に係る
光モジュールの好適な実施形態について詳細に説明す
る。なお、図面の説明において同一又は相当部分には同
一符号を付す。

【００１３】［第１の実施形態］図１は、本発明の第１
の実施形態に係る光モジュールの平面図であり、図２
は、図１のII−II線に沿っての断面図であり、図３は、
図１のIII−III線に沿っての断面図である。図示するよ
うに、光モジュール１０は、ヒータ１２と、ヒータ１２
上に配置された光導波路素子１４とを有している。光導
波路素子１４の両側面それぞれには、ファイバアレイ１
６が互いに対向するよう接着固定されている。

【００１４】ヒータ１２は、矩形状の窒化アルミヒータ
である。ヒータ１２は、例えば、その四方に配設された
樹脂製のスペーサ（図示しない）等を介して、ＢＴレジ
ン等の樹脂製のベース（図示しない）上に接着固定され
る。そして、当該ベースには、樹脂製の筐体（図示しな
い）がヒータ１２や光導波路素子１４等を覆うよう取り
付けられる。

【００１５】光導波路素子１４は、シリコン単結晶や石
英ガラス等からなる基板上の導波路層にＡＷＧ（アレイ
導波路型回折格子）が形成された矩形状の素子（ＡＷＧ
素子）である。光導波路素子１４におけるファイバアレ
イ１６が接着固定された両側面それぞれは、ヒータ１２
から外側に突出している。これにより、当該接着固定部
分がヒータ１２により直接加熱されないため、接着剤の
劣化を防止することができる。また、ファイバアレイ１
６が互いに対向する方向に対し横方向においては、ヒー
タ１２の両側面それぞれが光導波路素子１４から外側に
突出している。すなわち、ヒータ１２における光導波路
素子１４側の面は、光導波路素子１４におけるヒータ１
２側の面よりも外側に突出している。

【００１６】光導波路素子１４の導波路層には、信号光
を通すための信号入力用導波路１８ａと、信号出力用導
波路１８ｂと、信号入力用導波路１８ａの一端に接続さ
れたスラブ導波路２０ａと、信号出力用導波路１８ｂの
一端に接続されたスラブ導波路２０ｂと、スラブ導波路
２０ａ及び２０ｂに接続されたアレイ導波路２２とが形
成されている。信号入力用導波路１８ａ及び信号出力用
導波路１８ｂの他端それぞれは、ファイバアレイ１６が
接着固定された接着固定部分それぞれに向かって延びて
おり、導波路層における当該接着固定部分の上部には、
石英ガラス等からなるリッド部２４が設けられている。

【００１７】なお、本実施形態では、信号入力用導波路
１８ａは１本、信号出力用導波路１８ｂは４本であり、
光導波路素子１４は、波長の異なる複数の光信号を波長
毎に分波する。勿論、光信号を信号出力用導波路１８ｂ
から入力させれば、光導波路素子１４を合波器に適用す
ることもできる。

【００１８】光導波路素子１４の両側面それぞれに接着
固定されたファイバアレイ１６のうち、信号入力用導波
路１８ａが延びている側のファイバアレイ１６は、１本
の光ファイバ２６を保持しており、当該光ファイバ２６
の先端は、信号入力用導波路１８ａの上記他端に調心さ
れた状態で接着固定されている。一方、信号出力用導波
路１８ｂが延びている側のファイバアレイ１６は、４本
の光ファイバが収容されたテープ状光ファイバ２８を保
持しており、当該テープ状光ファイバ２８から突出した
各光ファイバの先端は、信号出力用導波路１８ｂの上記
他端それぞれに調心された状態で接着固定されている。
これらの光ファイバと信号入出力用導波路との接着固定
には、例えば紫外線硬化接着剤等の接着剤が用いられ
る。

【００１９】各ファイバアレイ１８の上部には、石英ガ
ラス等からなるリッド部３０が光導波路素子のリッド部
２４に対向するよう設けられている。これにより、光導
波路素子１４とファイバアレイ１６との接着固定におけ
る接着面積が増加し、安定した接着固定を行うことがで
きる。

【００２０】図２及び３に示すように、ヒータ１２と光
導波路素子１４との間には、サーマルグリス３２が配置
されている。図２に示すように、光導波路素子１４にお
けるヒータ１２側の面においてヒータ１２に対向する部
分の外周のうち、ヒータ１２における光導波路素子１４
側の面が外側に突出している部分に沿っては、弾性接着
剤３４が配置され、ヒータ１２と光導波路素子１４とが
接着されている。一方、図３に示すように、光導波路素
子１４におけるヒータ１２側の面においてヒータ１２に
対向する部分の外周のうち、光導波路素子１４における
ヒータ１２側の面が外側に突出している部分に沿って
は、弾性接着剤３４は配置されていない。なお、本実施
形態では、弾性接着剤３４としてシリコーン接着剤を用
いた。

【００２１】上述した光モジュール１０の作用効果につ
いて説明する。光モジュール１０を用いて光信号処理を
行う場合、外気温（−５〜６５℃を想定）による影響を
防止するために、ヒータ１２によって光導波路素子１４
を加熱し、その温度が７０〜９０℃のうちの所定温度に
安定するよう（例えば所定温度±０．５℃となるよう）
調節する。これは、光導波路素子１４がＡＷＧ素子であ
るため、その温度状態が変化すると中心波長等の光学特
性が変化してしまうからである。

【００２２】このとき、ヒータ１２と光導波路素子１４
との間には熱膨張差が生じるが、両者は、光導波路素子
１４におけるヒータ１２側の面においてヒータ１２に対
向する部分の外周のうち、ヒータ１２における光導波路
素子１４側の面が外側に突出している部分に沿っての
み、弾性接着剤３４により接着されているため、当該弾
性接着剤３４が弾性変形することで、両者間の熱膨張差
により光導波路素子１４に発生する熱応力が軽減され
る。したがって、中心波長の変動や偏波依存損失の悪化
を防止することができ、光学特性の安定化を図り光モジ
ュール１０の信頼性を向上させることが可能となる。ま
た、弾性接着剤３４によれば、光モジュール１０に何ら
かの要因で振動が生じた場合でも、光導波路素子１４が
ヒータ１２からずれるのを効果的に防止することができ
る。

【００２３】さらに、ヒータ１２と光導波路素子１４と
の間には半固体状であるサーマルグリス３２が設けられ
ているため、両者間に間隙が生じるようなことが防止さ
れ、ヒータ１２からの熱が均一に且つ効率よく光導波路
素子１４に伝達される。そして、サーマルグリス３２を
介在させることによっても、ヒータ１２と光導波路素子
１４との熱膨張差により発生する熱応力を軽減すること
ができる。なお、サーマルグリス３２の代わりにサーマ
ルシートを用いてもよい。サーマルシートは容易に変形
可能であり且つ効率よく熱を伝達するため、上記同様の
作用効果を得ることができる。

【００２４】ところで、光モジュール１０においては、
弾性接着剤３４が、光導波路素子１４におけるヒータ１
２側の面においてヒータ１２に対向する部分の外周のう
ち、ヒータ１２における光導波路素子１４側の面が外側
に突出している部分に沿って配置されるため、弾性接着
剤３４のすわりがよくなり、したがって、弾性接着剤３
４を配置する際の作業性が向上するとともに、ヒータ１
２と光導波路素子１４との固定が確実なものとなる。

【００２５】［第２の実施形態］図４は、第２の実施形
態に係る光モジュールにおける図１のIII−III線に相当
する線に沿っての断面図である。本実施形態に係る光モ
ジュール１０は、上述した第１の実施形態に対し、図１
のIII−III線に相当する線に沿っての断面図が異なって
いる。

【００２６】すなわち、図示するように光モジュール１
０においては、光導波路素子１４におけるヒータ１２側
の面においてヒータ１２に対向する部分の外周のうち、
ヒータ１２における光導波路素子１４側の面が外側に突
出している部分とともに（図２参照）、光導波路素子１
４におけるヒータ１２側の面が外側に突出している部分
に沿っても、弾性接着剤３４が配置され、ヒータ１２と
光導波路素子１４とが接着されている。

【００２７】この光モジュール１０おいては、光導波路
素子１４におけるヒータ１２に対向する部分の外周にお
いて、弾性接着剤３４が全周にわたって配置されている
ため、ヒータ１２と光導波路素子１４との間に配置され
たサーマルグリス３２の油分の揮発が防止される。した
がって、長期間にわたるサーマルグリス３２の熱伝導特
性の安定化を図ることができる。

【００２８】［第３の実施形態］図５は、本発明の第３
の実施形態に係る光モジュールの平面図である。本実施
形態に係る光モジュール１０は、上述した第１の実施形
態に対し、弾性接着剤３４の配置の態様が異なってい
る。

【００２９】すなわち、図示するように光モジュール１
０においては、弾性接着剤３４が、光導波路素子１４に
おけるヒータ１２側の面においてヒータ１２に対向する
部分の外周のうち、ヒータ１２における光導波路素子１
４側の面が外側に突出している部分に沿って、互いに離
間する複数の点状となるよう配置されている。

【００３０】このように、互いに離間する複数の点状に
弾性接着剤３４を配置すれば、ヒータ１２と光導波路素
子１４との熱膨張差により光導波路素子１４に発生する
熱応力のさらなる軽減を図りつつ、ヒータ１２と光導波
路素子１４との固定を確実なものとすることができる。
そして、光導波路素子１４において、アレイ導波路２２
の近傍等、外力等が作用すると光学特性に影響が生じる
部分の近傍を避けるよう、弾性接着剤３４を配置する位
置を選択することが可能となる。

【００３１】以上、本発明の好適な実施形態について詳
細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない
ことはいうまでもない。例えば、上記実施形態はいずれ
も、ファイバアレイによって保持された光ファイバが光
導波路素子の両側面に接着固定された光モジュールであ
ったが、本発明はこのような構成の光モジュールに限ら
れず、例えば、ファイバアレイによって保持された光フ
ァイバが光導波路素子の一側面に接続された光モジュー
ル等、種々の光モジュールに適用可能である。また、上
記実施形態はいずれも、窒化アルミ製のヒータ１２によ
って光導波路素子１４を加熱する構成であったが、本発
明は、例えばペルチェ素子等の温度調節可能な素子を用
いて光導波路素子１４を加熱する構成としてもよい。

【００３２】なお、上記第１〜３の実施形態に係る光モ
ジュール１０によれば、外気温が０〜６０℃に変化した
場合でも、特定チャネルの中心波長の変動量は±０．０
１ｎｍ以内であった。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
発熱体と光導波路素子とが、光導波路素子における発熱
体側の面において当該発熱体に対向する部分の外周での
み、弾性接着剤により接着されているため、振動等を起
因とする光導波路素子の発熱体からのずれが防止される
とともに、従来構成のような発熱体と光導波路素子との
間に接着剤を介在させたものに比べ、光導波路素子を発
熱体で温度調節した際に発熱体と光導波路素子との熱膨
張差により光導波路素子に発生する熱応力が軽減され
る。したがって、光学特性の安定化等、信頼性を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係る光モジュールの平面図で
ある。

【図２】図１のII−II線に沿っての断面図である。

【図３】図１のIII−III線に沿っての断面図である。

【図４】第２の実施形態に係る光モジュールにおける図
１のIII−III線に相当する線に沿っての断面図である。

【図５】第３の実施形態に係る光モジュールの平面図で
ある。

【符号の説明】

１０…光モジュール、１２…ヒータ（発熱体）、１４…
光導波路素子、１６…ファイバアレイ、２６…光ファイ
バ、２８…テープ状光ファイバ、３２…サーマルグリ
ス、３４…弾性接着剤。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発熱体と、前記発熱体上に配置された光
   導波路素子と、を備える光モジュールであって、 前記光導波路素子における前記発熱体側の面において当
   該発熱体に対向する部分の外周のうち、少なくとも一部
   が弾性接着剤により前記発熱体に接着されていることを
   特徴とする光モジュール。
2. 【請求項２】 前記弾性接着剤は、前記光導波路素子に
   おける前記発熱体に対向する部分の前記外周において、
   互いに離間する複数の点状となるよう配置されているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
3. 【請求項３】 前記発熱体における前記光導波路素子側
   の面が、前記光導波路素子における前記発熱体側の面よ
   りも外側に突出しており、 前記弾性接着剤は、前記光導波路素子における前記発熱
   体に対向する部分の前記外周において、前記発熱体にお
   ける前記光導波路側の面が突出している部分に配置され
   ている、 ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光モジュー
   ル。
4. 【請求項４】 前記発熱体と前記光導波路素子との間に
   は、サーマルグリス又はサーマルシートが設けられてい
   ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載
   の光モジュール。
5. 【請求項５】 前記発熱体と前記光導波路との間には、
   サーマルグリスが設けられており、 前記弾性接着剤は、前記光導波路素子における前記発熱
   体に対向する部分の前記外周において、略全周にわたっ
   て配置されている、 ことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。