[發明專利]集成型光模塊

在審

• 申請號: 201310320898.6
• 申請日: 2013-07-26
• 公開（公告）號: CN103576236A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 笠原亮一;荒武淳;小川育生;那須悠介;鈴木雄一;相馬俊一
• 申請（專利權）人: 日本電信電話株式會社;NTT電子股份有限公司
• 主分類號: G02B6/12
• 分類號: G02B6/12;G02B6/13
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 劉宗杰;鐘錦舜

技術領域

本發明涉及集成型光模塊(Integrated?Optical?Module)，涉及與發光元件或受光元件一起被集成而構成光收發機的、裝載有平面型光波回路的集成型光模塊。

背景技術

隨著光通信技術的進展，光部件的開發變得越來越重要。尤其是光收發器在研究傳輸速度和響應速度的高速化，通信容量在擴大。一般的收發器的結構是由用光半導體制作的發光元件或受光元件、和輸出用或輸入用的光纖構成，它們經透鏡光耦合。例如，在光接收器的情況下，從輸入端的光纖射出的光由透鏡成像到受光元件上，直接被檢波（強度檢波）。

將目光轉向光傳輸系統中的調制解調處理技術：使用相位調制方式的信號傳輸在被廣泛實用化。相移鍵控（PSK）方式是通過調制光的相位來傳輸信號的方法。PSK方式通過調制的多值化等，與現有相比，能夠飛躍性地擴大傳輸容量。

為了接收這種PSK信號，需要檢測光的相位。受光元件能夠檢測信號光的強度，但是不能直接檢測光的相位。因此，需要將光的相位變換為光強度的手段。因此，有通過使用光的干涉來檢測相位差的方法等。通過使信號光和其他光（參考光）干涉，用受光元件檢測其干涉光的光強度，從而能夠得到光的相位信息。有使用另外準備的光源作為參考光的相干檢波、和將信號光本身分路出一部分作為參考光并使兩者干涉的差動檢波。這樣，與現有的只使用強度調制方式的光接收機不同，近年來的PSK方式的光接收機需要通過光的干涉而將相位信息變換為強度信息的光干涉回路。

這種光干涉回路可以用平面型光波回路（PLC：Planar?Light?Circuit）來實現。PLC在量產性、低成本性及高可靠性方面具有優良的特征，能夠實現各種各樣的光干涉回路。實際上，作為PSK方式的光接收機所用的光干涉回路，實現并實用化了光延遲干涉回路、90度混合回路等。這種PLC通過標準的照相法、蝕刻技術及FHD（Flame?Hydrolysis?Deposition，火焰水解沉積）等玻璃沉積技術來制作。

在具體的制造工藝中，首先，在Si等襯底上，沉積以石英玻璃等為主原料的下包層、和具有比該下包層高的折射率的核心層。然后，在核心層上形成各種圖形的波導。最后用外包層來掩埋該波導。通過這種工藝，來制作具有波導型的光功能回路的PLC芯片。信號光被封閉在經上述這樣的工藝而制作的波導內，在PLC芯片內部傳播。

圖1示出現有的PLC和光接收器的光連接方法。PSK方式的光接收機中的PLC和光接收器的基本的連接方法是圖1所示那樣的簡單光纖連接。通過將輸入端上連接了光纖3a的平面型光波回路（PLC）1、和光接收器2用光纖3b相連來進行光耦合。光耦合所使用的光纖3b的根數由從PLC輸出的輸出光的數目來決定。光耦合所使用的光纖的根數有時也為多根。因此，在這種使用光纖連接的光接收機的結構中，有尺寸增大這一問題。于是，通過將PLC的輸出和光接收器的輸入不經光纖而直接光耦合，將整體集成為1個封裝，從而能夠將光接收機小型化。這種將PLC和光接收器直接光耦合的方式的光接收機稱為集成型光模塊。

為了實現集成型光模塊，PLC芯片的固定方法特別重要。在使從PLC芯片輸出的光傳播到空間中、用透鏡等光耦合到受光元件的情況下，如果來自PLC芯片的光的射出端、透鏡、受光元件的位置關系變化，則不能用受光元件接收所有光，造成損耗。特別是在環境溫度發生變化而容納光接收機的封裝的溫度、各個元件溫度等變化了的情況下，由于熱膨脹的影響而使它們位置變動，所以這種損耗問題變得顯著。為了實現低損耗的光耦合，需要使得即使在環境溫度等變化了的情況下，也是各個的位置關系至少相對不變動。

特別是PLC芯片在光接收機中所占的面積比受光元件大1個量級至2個量級左右，熱膨脹引起的形狀變化大。此外，由于構成平面型光波回路的襯底和沉積的薄膜玻璃具有大的熱膨脹系數差，所以會因溫度變化而發生大的翹曲。因此，來自PLC芯片的射出光相對于受光元件的位置位移及射出角度變化非常成問題。由于這2個變化而使來自平面型光波回路的射出光的位置和角度變化，發生光軸偏移。光軸偏移使到受光元件的光耦合惡化，發生損耗。為了實現集成型光模塊，消除這種光軸偏移、或者使其無害化很重要。