[发明专利]集成型光模块

说明书

技术领域

本发明涉及集成型光模块(Integrated Optical Module)，涉及与发光元件或受光元件一起被集成而构成光收发机的、装载有平面型光波回路的集成型光模块。

背景技术

随着光通信技术的进展，光部件的开发变得越来越重要。尤其是光收发器在研究传输速度和响应速度的高速化，通信容量在扩大。一般的收发器的结构是由用光半导体制作的发光元件或受光元件、和输出用或输入用的光纤构成，它们经透镜光耦合。例如，在光接收器的情况下，从输入端的光纤射出的光由透镜成像到受光元件上，直接被检波（强度检波）。

将目光转向光传输系统中的调制解调处理技术：使用相位调制方式的信号传输在被广泛实用化。相移键控（PSK）方式是通过调制光的相位来传输信号的方法。PSK方式通过调制的多值化等，与现有相比，能够飞跃性地扩大传输容量。

为了接收这种PSK信号，需要检测光的相位。受光元件能够检测信号光的强度，但是不能直接检测光的相位。因此，需要将光的相位变换为光强度的手段。因此，有通过使用光的干涉来检测相位差的方法等。通过使信号光和其他光（参考光）干涉，用受光元件检测其干涉光的光强度，从而能够得到光的相位信息。有使用另外准备的光源作为参考光的相干检波、和将信号光本身分路出一部分作为参考光并使两者干涉的差动检波。这样，与现有的只使用强度调制方式的光接收机不同，近年来的PSK方式的光接收机需要通过光的干涉而将相位信息变换为强度信息的光干涉回路。

这种光干涉回路可以用平面型光波回路（PLC：Planar Light Circuit）来实现。PLC在量产性、低成本性及高可靠性方面具有优良的特征，能够实现各种各样的光干涉回路。实际上，作为PSK方式的光接收机所用的光干涉回路，实现并实用化了光延迟干涉回路、90度混合回路等。这种PLC通过标准的照相法、蚀刻技术及FHD（Flame Hydrolysis Deposition，火焰水解沉积）等玻璃沉积技术来制作。

在具体的制造工艺中，首先，在Si等衬底上，沉积以石英玻璃等为主原料的下包层、和具有比该下包层高的折射率的核心层。然后，在核心层上形成各种图形的波导。最后用外包层来掩埋该波导。通过这种工艺，来制作具有波导型的光功能回路的PLC芯片。信号光被封闭在经上述这样的工艺而制作的波导内，在PLC芯片内部传播。

图1示出现有的PLC和光接收器的光连接方法。PSK方式的光接收机中的PLC和光接收器的基本的连接方法是图1所示那样的简单光纤连接。通过将输入端上连接了光纤3a的平面型光波回路（PLC）1、和光接收器2用光纤3b相连来进行光耦合。光耦合所使用的光纤3b的根数由从PLC输出的输出光的数目来决定。光耦合所使用的光纤的根数有时也为多根。因此，在这种使用光纤连接的光接收机的结构中，有尺寸增大这一问题。于是，通过将PLC的输出和光接收器的输入不经光纤而直接光耦合，将整体集成为1个封装，从而能够将光接收机小型化。这种将PLC和光接收器直接光耦合的方式的光接收机称为集成型光模块。

为了实现集成型光模块，PLC芯片的固定方法特别重要。在使从PLC芯片输出的光传播到空间中、用透镜等光耦合到受光元件的情况下，如果来自PLC芯片的光的射出端、透镜、受光元件的位置关系变化，则不能用受光元件接收所有光，造成损耗。特别是在环境温度发生变化而容纳光接收机的封装的温度、各个元件温度等变化了的情况下，由于热膨胀的影响而使它们位置变动，所以这种损耗问题变得显著。为了实现低损耗的光耦合，需要使得即使在环境温度等变化了的情况下，也是各个的位置关系至少相对不变动。

特别是PLC芯片在光接收机中所占的面积比受光元件大1个量级至2个量级左右，热膨胀引起的形状变化大。此外，由于构成平面型光波回路的衬底和沉积的薄膜玻璃具有大的热膨胀系数差，所以会因温度变化而发生大的翘曲。因此，来自PLC芯片的射出光相对于受光元件的位置位移及射出角度变化非常成问题。由于这2个变化而使来自平面型光波回路的射出光的位置和角度变化，发生光轴偏移。光轴偏移使到受光元件的光耦合恶化，发生损耗。为了实现集成型光模块，消除这种光轴偏移、或者使其无害化很重要。