[发明专利]光模块及其制造方法

说明书

本发明实现基板型光波导与光纤的耦合效率比以往高的光模块以及对这种光模块进行制造的制造方法。将沿着基板型光波导(11)的芯(111)被进行导波的波导模的端面处的模斑尺寸w1、以及沿着光纤(12)的芯(121)被进行导波的波导模的端面处的模斑尺寸w2设定为：将基板型光波导(11)的芯(111)与光纤(12)的芯(121)的轴偏移量为0时的基板型光波导(11)与光纤(12)的耦合效率η(0)和w2/w1＝1的情况相同的模斑尺寸比w2/w1设为α，满足1＜w2/w1＜α。

技术领域

本发明涉及具备基板型光波导和光纤的光模块。另外，涉及对这种光模块进行制造的制造方法。

背景技术

近年，正大力进行硅波导、磷化铟波导等基板型光波导的开发。对于上述的基板型光波导而言，芯与包覆层之间的折射率差较大，光的封闭效果较强，因此能够将波导模的模场直径抑制在1μm以下。

在光相对于基板型光波导的输入输出中，通常使用光纤。但是，光纤中的波导模的模场直径通常比基板型光波导中的波导模的模场直径大。例如，典型的硅波导中的波导模的模场直径约为0.2μm，与此相对地典型的单模光纤中的波导模的模场直径约为10μm。因此，在具备基板型光波导与光纤的光模块中，重要之处在于消除基板型光波导与光纤之间的模场直径的不匹配，提高基板型光波导和光纤的耦合效率。

作为消除基板型光波导与光纤之间的模场直径的不匹配的手法，列举使基板型光波导中的波导模的模场直径在入射出射端面附近较大的手法、以及使光纤中的波导模的模场直径在出射入射端面附近较小的手法。关于前者的手法，例如公知有通过在基板型光波导的入射出射端面附近设置模斑尺寸变换器，从而将波导模的模场直径放大至3μm～4μm左右的技术。另外，关于后者的手法，例如公知有通过对光纤的出射入射端面进行透镜加工，从而使波导模的模场直径缩小的技术。通过并用上述的技术，能够提高基板型光波导与光纤的耦合效率。

为了实现基板型光波导与光纤的耦合效率高的光模块，还存在另一重要之处。该重要之处在于使基板型光波导的芯的中心轴与光纤的芯的中心轴高精度地一致。这是因为，若在基板型光波导的芯与光纤的芯之间稍稍产生轴偏移，则基板型光波导与光纤的耦合效率显著降低。随着用于将光纤固定于基板型光波导的树脂的膨胀或者收缩而产生的轴偏移会招致使用时的耦合效率的降低，因此需要加以注意。

若假设从光纤出射且向基板型光波导入射的光为波长λ的高斯光束，则光纤与基板型光波导的耦合效率η由下式给出。在下式中，w1是基板型光波导的出射端面附近的波导模的模斑尺寸，w2是光纤的入射端面附近的波导模的模斑尺寸。另外，z是基板型光波导的入射端面与光纤的出射端面的距离，x是基板型光波导的芯的中心轴与光纤的芯的中心轴的距离(以下，称为“轴偏移量”)。这里，以与和基板型光波导的芯的中心轴正交的方向中的、光纤能够位移的方向平行的方式取x轴，当光纤的芯的中心轴处于比基板型光波导的芯的中心轴靠x轴正方向侧的位置时，将轴偏移量x的附图标记设为正，当光纤的芯的中心轴处于比基板型光波导的芯的中心轴靠x轴负方向侧的位置时，将轴偏移量x的附图标记设为负。

式1

将在λ＝1.55μm、w1＝w2＝1.5μm、z＝5μm时，表示由上式给出的轴偏移量x与耦合效率η的关系的图表示于图8。根据图8所示的图表可知，若在基板型光波导的芯与光纤的芯之间产生1μm左右的轴偏移，则基板型光波导与光纤的耦合效率η降低2dB左右。

此外，在以往的光模块中，一般采用使基板型光波导侧的模斑尺寸w1比光纤侧的模斑尺寸w2大的结构(参照专利文献1)、或者使基板型光波导侧的模斑尺寸w1与光纤侧的模斑尺寸w2接近(参照专利文献2)、使基板型光波导侧的模斑尺寸w1与光纤侧的模斑尺寸w2一致的结构。

专利文献1：日本公开专利公报“日本特开平11-218626号公报”