特許 6774885 光ファイバ実装構造及び光モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6774885

(24)【登録日】2020年10月7日

(45)【発行日】2020年10月28日

(54)【発明の名称】光ファイバ実装構造及び光モジュール

(51)【国際特許分類】

   G02B 6/32 20060101AFI20201019BHJP

   G02B 6/30 20060101ALI20201019BHJP

【ＦＩ】

   G02B6/32

   G02B6/30

【請求項の数】5

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-15651(P2017-15651)

(22)【出願日】2017年1月31日

(65)【公開番号】特開2018-124392(P2018-124392A)

(43)【公開日】2018年8月9日

【審査請求日】2019年10月2日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２５年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「超低消費電力型光エレクトロニクス実装システム技術開発」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000005223

【氏名又は名称】富士通株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】513065077

【氏名又は名称】技術研究組合光電子融合基盤技術研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100092978

【弁理士】

【氏名又は名称】真田 有

(72)【発明者】

【氏名】菅間 明夫

(72)【発明者】

【氏名】青木 剛

【審査官】 井部 紗代子

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６２−２３７７７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０４−１２０９０９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 国際公開第８９／００９４２１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０２０５２３７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ６／１２ − ６／１４

Ｇ０２Ｂ ６／２６ − ６／２７

Ｇ０２Ｂ ６／３０ − ６／３４

Ｇ０２Ｂ ６／４２ − ６／４３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光回路を備える光回路チップ上に光ファイバを実装するための光ファイバ実装構造であって、
前記光回路チップ上に片持ちで支持され、レンズを有する第１の梁部と、
前記光回路チップ上に片持ちで支持され、前記光ファイバを保持する第２の梁部とを備え、
前記光回路チップから前記光ファイバまでの距離が、前記光回路チップから前記レンズまでの距離よりも長くなるように、前記第１の梁部及び前記第２の梁部が設けられており、
前記レンズの光軸までの前記第１の梁部の長さに熱膨張係数を掛けて得られる第１移動量よりも前記光ファイバの中心位置までの前記第２の梁部の長さに熱膨張係数を掛けて得られる第２移動量が大きくなるように、前記第１の梁部の長さ及び熱膨張係数並びに前記第２の梁部の長さ及び熱膨張係数が設定されていることを特徴とする光ファイバ実装構造。

【請求項2】

前記光回路チップから前記レンズまでの距離をＡとし、前記光回路チップから前記光ファイバまでの距離をＢとし、前記レンズの光軸までの前記第１の梁部の長さをＬ１とし、前記光ファイバの中心位置までの前記第２の梁部の長さをＬ２とし、前記第１の梁部の熱膨張係数をα１とし、前記第２の梁部の熱膨張係数をα２として、Ａ：Ｂ＝Ｌ１×α１：Ｌ２×α２の関係が成立するように、前記光回路チップから前記レンズまでの距離、前記光回路チップから前記光ファイバまでの距離、前記レンズの光軸までの前記第１の梁部の長さ及び前記第１の梁部の熱膨張係数、並びに、前記光ファイバの中心位置までの前記第２の梁部の長さ及び前記第２の梁部の熱膨張係数が設定されていることを特徴とする、請求項１に記載の光ファイバ実装構造。

【請求項3】

前記第１の梁部と、前記第１の梁部を片持ちで支持する第１支持部とから構成される第１の部品と、
前記第２の梁部と、前記第２の梁部を片持ちで支持する第２支持部とから構成される第２の部品とを備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の光ファイバ実装構造。

【請求項4】

前記第１の梁部と前記第２の梁部は、同一の材料からなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光ファイバ実装構造。

【請求項5】

光回路を備える光回路チップと、
前記光回路チップ上に光ファイバを実装するための光ファイバ実装構造とを備え、
前記光ファイバ実装構造は、
前記光回路チップ上に片持ちで支持され、レンズを有する第１の梁部と、
前記光回路チップ上に片持ちで支持され、前記光ファイバを保持する第２の梁部とを備え、
前記光回路チップから前記光ファイバまでの距離が、前記光回路チップから前記レンズまでの距離よりも長くなるように、前記第１の梁部及び前記第２の梁部が設けられており、
前記レンズの光軸までの前記第１の梁部の長さに熱膨張係数を掛けて得られる第１移動量よりも前記光ファイバの中心位置までの前記第２の梁部の長さに熱膨張係数を掛けて得られる第２移動量が大きくなるように、前記第１の梁部の長さ及び熱膨張係数並びに前記第２の梁部の長さ及び熱膨張係数が設定されていることを特徴とする光モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光ファイバ実装構造及び光モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

光信号は高速、大容量の信号伝送に適しており、長距離の基幹通信システムではすでに実用化されている。
コンピュータなどの情報系装置も信号の高速化により、装置間ではすでに光信号が実用化されており、装置内、ボード内への光信号の導入が視野に入ってきている。
さらに、最近ではシリコンフォトニクスも用いられつつある。

【0003】

ところで、例えばシリコンフォトニクスを用いたシリコン光回路チップ、あるいは、面発光レーザ（VCSEL）を備える光回路チップのような光回路を備える光回路チップに、光ファイバを介して、他の部品を接続する場合がある。
この場合、光回路を備える光回路チップ上に光ファイバを実装するために、光ファイバ実装構造が必要になる。

【0004】

このほか、光回路チップ上に、例えば駆動用の電子回路などの電子回路を備える電子回路チップを搭載する場合もある。
なお、従来、ＬＤアレイ部と、レンズアレイ部と、光ファイバアレイ部とからなる光アレイモジュールにおいて、光軸ずれを少なくするために、各部の熱膨張がマッチングするように各部のマウント部の熱膨張係数が所望の関係となる材料を選択する技術がある。

【0005】

また、半導体レーザとレンズの光軸ずれを抑制するために、出射ビームの位置移動量が０になるように、半導体レーザを固定するＬＤキャリア、ベース及びパッケージの材料、厚さ及び線膨張係数を選択する技術がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平５−２０３８４３号公報

【特許文献2】特開平９−８０２６６号公報

【特許文献3】特開２０１５−２１６１６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、光回路チップ上に光ファイバ実装構造を設ける場合に、熱膨張の影響をできるだけ抑えるために、光ファイバ実装構造に両端で支持される両端支持構造を採用することが考えられる（例えば図６参照）。
しかしながら、光ファイバ実装構造の占有するスペースが大きくなってしまい、大型化を招くことになる。

【0008】

また、光回路チップ上に光ファイバ実装構造を設け、さらに、例えば電子回路チップ（例えば駆動用ＩＣチップなど）を設ける場合などに、例えば性能面の要求から、光ファイバ実装構造を設ける位置と電子回路チップを設ける位置を近づけたい場合もあり、両端支持構造では、このような場合に対応するのが難しい。
そこで、光ファイバ実装構造１０３に片持ちで支持される片持ち支持構造を採用することが考えられる（例えば図４参照）。

【0009】

例えば、光回路チップ１００上に片持ちで支持される梁１０６を設け、この梁１０６にレンズ１０５を設けるとともに、この梁１０６で光ファイバ１０２を保持することになる（例えば図４参照）。
そして、光回路チップ１００の光入出力部１０４（例えばグレーティングカプラ、面発光レーザ、フォトディテクタなど）の位置、レンズ１０５の主点の位置、光ファイバ１０２の中心位置を合わせて、光回路チップ１００上に光ファイバ実装構造１０３を設けることになる（例えば図５（Ａ）参照）。

【0010】

しかしながら、光回路チップ１００の光入出力部１０４からレンズ１０５の主点までの距離をＡとし、光回路チップ１００の光入出力部１０４から光ファイバ１０２の端面までの距離をＢとした場合に、梁１０６の熱膨張で、レンズ１０５の主点が横方向にΔｘ１移動すると、結像位置はΔｘ２＝Δｘ１×Ｂ／Ａだけ移動することになる（例えば図５（Ｂ）参照）。

【0011】

一方、光ファイバ１０２はレンズ１０５と一緒に移動するため、光ファイバ１０２の中心位置も横方向にΔｘ１移動することになる（例えば図５（Ｂ）参照）。
このため、光ファイバ１０２の中心位置と結像位置との間に位置ずれが生じてしまい、通常、許容できない損失が生じることになる（例えば図５（Ｂ）参照）。
本発明は、片持ち支持構造を採用した場合に、熱膨張による光ファイバの中心位置と結像位置との間の位置ずれを抑制できるようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

１つの態様では、光ファイバ実装構造は、光回路を備える光回路チップ上に光ファイバを実装するための光ファイバ実装構造であって、光回路チップ上に片持ちで支持され、レンズを有する第１の梁部と、光回路チップ上に片持ちで支持され、光ファイバを保持する第２の梁部とを備え、光回路チップから光ファイバまでの距離が、光回路チップからレンズまでの距離よりも長くなるように、第１の梁部及び第２の梁部が設けられており、レンズの光軸までの第１の梁部の長さに熱膨張係数を掛けて得られる第１移動量よりも光ファイバの中心位置までの第２の梁部の長さに熱膨張係数を掛けて得られる第２移動量が大きくなるように、第１の梁部の長さ及び熱膨張係数並びに第２の梁部の長さ及び熱膨張係数が設定されている。

【0013】

１つの態様では、光モジュールは、光回路を備える光回路チップと、光回路チップ上に光ファイバを実装するための光ファイバ実装構造とを備え、光ファイバ実装構造は、光回路チップ上に片持ちで支持され、レンズを有する第１の梁部と、光回路チップ上に片持ちで支持され、光ファイバを保持する第２の梁部とを備え、光回路チップから光ファイバまでの距離が、光回路チップからレンズまでの距離よりも長くなるように、第１の梁部及び第２の梁部が設けられており、レンズの光軸までの第１の梁部の長さに熱膨張係数を掛けて得られる第１移動量よりも光ファイバの中心位置までの第２の梁部の長さに熱膨張係数を掛けて得られる第２移動量が大きくなるように、第１の梁部の長さ及び熱膨張係数並びに第２の梁部の長さ及び熱膨張係数が設定されている。

【発明の効果】

【0014】

１つの側面として、片持ち支持構造を採用した場合に、熱膨張による光ファイバの中心位置と結像位置との間の位置ずれを抑制できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態にかかる光ファイバ実装構造の構成を示す模式図であって、（Ａ）は熱膨張していない状態を示しており、（Ｂ）は熱膨張している状態を示している。

【図2】（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態にかかる光ファイバ実装構造の具体的な構成例を示す模式図であって、（Ａ）は正面図であり、（Ｂ）は断面図である。

【図3】（Ａ）〜（Ｅ）は、本実施形態にかかる光ファイバ実装構造の具体的な構成例の製造方法を説明するための模式的断面図である。

【図4】本発明の課題を説明するための模式図である。

【図5】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の課題を説明するための模式図であって、（Ａ）は熱膨張していない状態を示しており、（Ｂ）は熱膨張している状態を示している。

【図6】本発明の課題を説明するための模式図である。

【図7】本実施形態にかかる光モジュールの構成例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる光ファイバ実装構造及び光モジュールについて、図１〜図７を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる光ファイバ実装構造は、例えば、高速、大容量の信号伝送を必要とする情報通信系の装置に用いられ、光ファイバと光回路チップ（光回路基板）を接続するための構造である。

【0017】

本実施形態の光ファイバ実装構造は、例えばシリコンフォトニクスを用いたシリコン光回路チップ、あるいは、面発光レーザ（VCSEL）を備える光回路チップのような光回路を備える光回路チップに、光ファイバを介して、他の部品を接続する場合に、光回路チップ上に光ファイバを実装するための光ファイバ実装構造である。なお、光回路チップを光チップ、光集積回路チップ、光回路基板ともいう。

【0018】

また、本実施形態の光ファイバ実装構造は、図１に示すように、片持ち支持構造を採用した光ファイバ実装構造である。
このため、両端支持構造を採用する場合と比較して、省スペース化、小型化を実現することができる。また、光回路チップ上に光ファイバ実装構造を設け、さらに、例えば電子回路チップ（例えば駆動用ＩＣチップなど）を設ける場合などに、例えば性能面の要求から、光ファイバ実装構造を設ける位置と電子回路チップを設ける位置を近づけたい場合にも対応することが可能となる。なお、電子回路チップを半導体回路チップ（半導体回路を備える半導体回路チップ）又は電気回路チップともいう。

【0019】

本実施形態の光ファイバ実装構造は、図１に示すように、光回路チップ１上に片持ちで支持され、レンズ２を有する第１の梁部３と、光回路チップ１上に片持ちで支持され、光ファイバ４を保持する第２の梁部５とを備える。
なお、この光ファイバ実装構造６を構成する部品をフェルール又はレンズ式フェルールともいう。ここでは、フェルールは、逆Ｌ字形状の片持ち梁を２重にした２重の片持ち梁形状を有し、その断面形状がＦ字形状になっており、光回路チップ１上に搭載される。

【0020】

ここでは、第１の梁部３には、レンズ２が一体形成されている。このレンズ２は、光回路チップ１の光出力部７から出射された光を光ファイバ４に結像させ、又は、光ファイバ４からの光を光回路チップ１の光入力部７に結像させるためのものである。なお、第１の梁部３をレンズ梁ともいう。
また、第２の梁部５は、光ファイバ４を保持する光ファイバ保持部（光ファイバ保持構造；光ファイバ保持機構）８として、例えばＶ溝や穴（ファイバ穴）などを備える。なお、第２の梁部５を光ファイバ梁ともいう。

【0021】

例えば、光ファイバ実装構造６は、第１の梁部３と、第１の梁部３を片持ちで支持する第１支持部３Ａとから構成される第１の部品３Ｘと、第２の梁部５と、第２の梁部５を片持ちで支持する第２支持部５Ａとから構成される第２の部品５Ｘとを備えるものとすれば良い。
この場合、第１の梁部３と第２の梁部５との間にスリット９が形成されるように、第１の部品３Ｘと第２の部品５Ｘを接合して、これらを一体化すれば良い。

【0022】

なお、第１の部品３Ｘ及び第２の部品５Ｘは、片持ち形状の部品である。また、第１の部品３Ｘは、レンズ２を有するため、レンズ部品ともいう。また、第２の部品５Ｘは、光ファイバ４を保持するため、光ファイバ部品ともいう。
なお、これに限られるものではなく、例えば、光ファイバ実装構造６は、第１の梁部３と、第２の梁部５と、第１の梁部１及び第２の梁部５を片持ちで支持する支持部とから構成される部品を備えるものとしても良い。

【0023】

そして、本実施形態の光ファイバ実装構造６では、光回路チップ１から光ファイバ４までの距離が、光回路チップ１からレンズ２までの距離よりも長くなるように、第１の梁部３及び第２の梁部５が設けられている。
この場合、光回路チップ１上に光ファイバ実装構造６を設けた場合に、第１の梁部３が下側に位置し、第２の梁部５が上側に位置することになる。

【0024】

また、レンズ２の光軸までの第１の梁部３の長さに熱膨張係数（熱膨張率）を掛けて得られる第１移動量よりも光ファイバ４の中心位置までの第２の梁部５の長さに熱膨張係数を掛けて得られる第２移動量が大きくなるように、第１の梁部３の長さ及び熱膨張係数並びに第２の梁部５の長さ及び熱膨張係数が設定されている。
本実施形態では、光回路チップ１からレンズ２までの距離をＡとし、光回路チップ１から光ファイバ４までの距離をＢとし、レンズ２の光軸までの第１の梁部３の長さをＬ１とし、光ファイバ４の中心位置までの第２の梁部５の長さをＬ２とし、第１の梁部３の熱膨張係数をα１とし、第２の梁部５の熱膨張係数をα２として、Ａ：Ｂ＝Ｌ１×α１：Ｌ２×α２の関係が成立するように、光回路チップ１からレンズ２までの距離、光回路チップ１から光ファイバ４までの距離、レンズ２の光軸までの第１の梁部３の長さ及び第１の梁部３の熱膨張係数、並びに、光ファイバ４の中心位置までの第２の梁部５の長さ及び第２の梁部５の熱膨張係数が設定されている。

【0025】

ここでは、光回路チップ１の光入出力部７（例えばグレーティングカプラ、面発光レーザ、フォトディテクタなど）から第１の梁部３に設けられたレンズ２の主点（図１中、×印で示す）までの距離をＡとしている。また、光回路チップ１の光入出力部７から第２の梁部５に設けられた光ファイバ４の端部までの距離をＢとしている。また、第１の梁部３を構成する材料（材質）の熱膨張係数をα１としている。また、第２の梁部５を構成する材料（材質）の熱膨張係数をα２としている。なお、光回路チップ１の光入出力部７をファイバインターフェースともいう。

【0026】

ここで、第１の梁部３と第２の梁部５は、同一の材料（同一の材質）からなるものとすることもできる。例えば、上述のように、光ファイバ実装構造６を、第１の部品３Ｘと、第２の部品５Ｘとを備えるものとして構成する場合、第１の部品３Ｘと第２の部品５Ｘを、同一の材料からなるものとすることもできる。
この場合、α1＝α2となるため、Ａ：Ｂ ＝ Ｌ１：Ｌ２の関係が成立するように、光回路チップ１からレンズ２までの距離、光回路チップ１から光ファイバ４までの距離、レンズ２の光軸までの第１の梁部３の長さ及び第１の梁部３の熱膨張係数、並びに、光ファイバ４の中心位置までの第２の梁部５の長さ及び第２の梁部５の熱膨張係数を設定すれば良い。

【0027】

具体的には、レンズ２を有する第１の梁部３は、光を透過しうるように、透明樹脂からなるものとするのが好ましい。例えば、透明樹脂としては、ポリエーテルイミド（商品名：ULTEM（Sabic社製））などを用いることができる。この場合、第２の梁部５にも同じ材料を用いることもできる。例えば、上述のように、光ファイバ実装構造６を、第１の部品３Ｘと、第２の部品５Ｘとを備えるものとして構成する場合、第１の部品３Ｘと第２の部品５Ｘを、透明樹脂（例えばポリエーテルイミドなど）で構成することができる。

【0028】

このように構成される光ファイバ実装構造６は、図１（Ａ）に示すように、光回路チップ１の光入出力部７の位置、レンズ２の主点の位置、光ファイバ４の中心位置を合わせて、光回路チップ１上に設けられる。
そして、熱膨張が生じると、図１（Ｂ）に示すように、第１の梁部３の熱膨張で、レンズ２の主点が横方向にΔｘ１移動し、結像位置はΔｘ２＝Δｘ１×Ｂ／Ａだけ移動する。一方、第２の梁部５の熱膨張で、光ファイバ４の中心位置が横方向にΔｘ２移動する。

【0029】

このように、第１の梁部３と第２の梁部５を設け、レンズ２を有する梁３と光ファイバ４を保持する梁５を分離して別にすることで、熱膨張でレンズ２と光ファイバ４が独立して移動できるようにしている。
そして、熱膨張による移動量は梁の長さに比例するため、熱膨張係数を考慮した梁の長さの比をＡ：Ｂと等しくすることで（Ａ：Ｂ＝Ｌ１×α１：Ｌ２×α２あるいはＡ：Ｂ ＝ Ｌ１：Ｌ２）、光ファイバ４の移動量を結像位置の移動量に一致させることができるようにしている。つまり、熱膨張による結像位置のずれに、熱膨張による光ファイバ４のずれが追従するようにしている。

【0030】

このようにして、熱膨張による光ファイバ４の中心位置と結像位置との間の位置ずれを抑制できるようにしている。これにより、位置ずれによる損失の増加を抑制することが可能となる。
また、熱膨張の影響を抑えるために熱膨張係数が異なる材料を選択しなくても良く、熱膨張係数が同じ材料又は熱膨張係数が近い材料を用いても、熱膨張の影響、即ち、熱膨張による光ファイバ４の中心位置と結像位置との間の位置ずれを抑制できることになる。

【0031】

このため、異なる熱膨張係数の材料を用い、これらの材料の熱膨張係数を整合させる必要がなくなり、熱膨張係数以外の特性から最適の材料を選定できるようになる。例えば、材料の光学特性や成型性などの加工特性を優先した選定ができるようになる。
また、例えば、成型した樹脂のみでフェルール（光ファイバ実装構造）６を構成することで、製造性を向上させることも可能である。

【0032】

具体的には、例えば、透明樹脂として、ポリエーテルイミド（商品名：ULTEM（Sabic社製））を使用し、レンズ設計ソフトを用いて、光回路チップ１に備えられるグレーティングカプラ７と光ファイバ４を結合する最適なレンズ２の形状を求めれば良い。これにはレンズ２の焦点距離も含まれるため、上述の距離Ａ、Ｂも求まることになる。
これらのデータを用いて、図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すように、断面Ｆ字形状のフェルール（光ファイバ実装構造）６を作製し、光回路チップ１上に設ければ良い。

【0033】

なお、２つの梁３、５の間にスリット９の入ったものを一体成型することも可能であるが、通常の光ファイバ４であれば、上述の距離Ｂは約１〜２ｍｍとなるため、きわめて細いスリット９を設けることになる。これには高度な成型技術が必要となる。
このため、例えば図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示すように、レンズ２を有するＬ字状部品３Ｘ及び光ファイバ４を保持するための穴（光ファイバ穴）８を有するＬ字状部品５Ｘの２個のＬ字状部品３Ｘ，５Ｘを用い、図３（Ｃ）に示すように、これらをスリット９が形成されるように接合して、断面Ｆ字形状のフェルール（光ファイバ実装構造）６を作製するのが好ましい。そして、図３（Ｄ）に示すように、このようにして作製したフェルール６の光ファイバ穴８に光ファイバ４を挿入して接着し、例えばシリコンフォトニクスによる光回路チップ１上に設ければ良い。

【0034】

なお、２個のＬ字状部品３Ｘ，５Ｘの接合に接着剤を使用することも可能であるが、スリット９に接着剤が入り込むと熱膨張対策効果が効かなくなるおそれがあるため、例えば超音波溶着などを用いて接合するのが好ましい。また、ここでは、スリット９を設けるようにしているが、熱膨張で２つの梁が自由に動くことができれば、接触した状態になっていても良い。

【0035】

ところで、上述のように構成しているのは、以下の理由による。
最近では光回路チップ１としてシリコンフォトニクスも用いられつつある。これは、シリコンを半導体製造プロセスで微細加工することにより、同じ機能を非常に小さいエリアに形成できる長所がある。
これらを基板上に形成した光導波路部品は単独では用途が限られており、離れた位置の部品間を接続する必要がある。接続する配線部材としては、光ファイバが性能面、価格面で優れている。

【0036】

一方、光信号を加工する部分、例えば、光トランシーバ、光カプラ・スプリッタ、ＡＷＧ（Arrayed Waveguide Grating）などは光導波路として形成することが望ましい。
そこで、光導波路部品に光ファイバを接続することによって、光導波路で加工した光信号を目的の場所に伝達することが可能となる。
上述のシリコンフォトニクスでは、光ファイバとのインターフェースとしてグレーティングカプラが使われる場合がある。これは回折格子を利用して光導波路を伝搬する光を基板上方に放射するもので、これが使われる場合、光ファイバは、基板に対して垂直に近い角度で突き立てて実装することになる。そこで、フェルール６は、グレーティングカプラの放射角度に合わせて光回路チップ１上に斜めに傾けて設けることになる。

【0037】

また、光導波路部品がパッシブデバイスのみから構成されているのであれば、電気回路は不要である。一方、例えば光トランシーバのようなアクティブデバイスが含まれている場合は、駆動用の電気回路が必要である。
シリコンフォトニクスはシリコン基板に半導体プロセスを用いて形成するため、半導体回路も一緒に形成することは不可能ではない。

【0038】

しかしながら、光回路と半導体回路でそれぞれ最適な条件が異なるため、別々のプロセスを用いて製造した方が性能を最大限に引き出すことになるケースが多い。
その場合は、光回路と半導体回路が別基板となり、両者を組み合わせることになる。例えば、シリコンフォトニクス基板１００の上に駆動ＩＣ（搭載部品）１０１を搭載することが考えられる（例えば図４、図６参照）。

【0039】

ところで、上述のように、光ファイバ１０２を基板１００上に実装するためには、光ファイバ単独の実装は困難であるため、これを収納したブロック状のフェルール１０３を接着固定するのが一般的である（例えば図４、図６参照）。
しかしながら、光ファイバを収納するための機械的寸法や強度を確保するための接着面積が必要であり、これらはシリコンフォトニクスの特徴である微細化に比較して、きわめて巨大である。

【0040】

巨大だけなら基板面積の大型化を許容すればよいが、性能面の要求から、光ファイバインターフェース１０４と半導体回路（駆動ＩＣ）１０１を近づけたい場合がある（例えば図４参照）。
例えば、光導波路の損失が無視できず、その長さを短くしたい場合、あるいは、グレーティングカプラではなく光ファイバからの光信号を直接受光器で受ける構成になっており、受光器〜半導体回路間の電気配線を短くしたい場合などである。

【0041】

この問題は、シリコンフォトニクスだけでなく、面発光レーザ（VCSEL）を使用する場合も共通である。
面発光レーザを使用する場合はチップから真上に光が放射される。このため、レンズで受けてマルチモードファイバに導く構造が一般的である。この場合、面発光レーザとレンズの間には空間が生じるため、ここに駆動用ＩＣなどを配置することができる。その結果、全体としても小型化が可能となる。

【0042】

シリコンフォトニクスはシングルモードのため、面発光レーザよりも位置精度が格段に厳しくなる。
また、フェルール１０３を構成する樹脂を成型してレンズ１０５を加工する場合、樹脂としてフィラーの入っていない透明樹脂を使用することになるため、樹脂そのものが有する大きな熱膨張率を発現する。シリコンの熱膨張率は樹脂の約１／３０と非常に小さいため、樹脂の熱膨張はそのまま部品の移動量となる。

【0043】

例えば、図４に示すように、フェルール１０３を片持ち梁形状にし、梁１０６にレンズ１０５を設けるとともに、この梁１０６で光ファイバ１０２を保持する場合、熱膨張の影響は柱１０７の熱膨張による上下移動と、梁１０６の熱膨張による水平移動が主となる。このうち、上下方向の移動はレンズ１０５の焦点深度で吸収できるため、大きな問題とはならないが、水平方向の移動は、大きな問題となる。

【0044】

つまり、図５（Ａ）に示すように、光回路チップ１００の光ファイバインターフェース１０４からレンズ１０５の主点（図中、×印で示す）までの距離をＡとし、光回路チップ１００の光ファイバインターフェース１０４から光ファイバ１０２の端面までの距離をＢとした場合に、図５（Ｂ）に示すように、梁１０６の熱膨張で、レンズ１０５の主点が横方向にΔｘ１移動すると、結像位置はΔｘ２＝Δｘ１×Ｂ／Ａだけ移動することになる。一方、光ファイバ１０２はレンズ１０５と一緒に移動するため、Ｂ/Ａ−１だけ追従できない。

【0045】

このため、光ファイバ１０２の中心位置と結像位置との間に位置ずれが生じてしまい、通常、許容できない損失が生じることになる。
一方、図６に示すように、フェルール１０３を両端支持形状にすると、熱膨張による変形のバランスを取りやすいため、熱膨張の影響を抑えることができる。
しかし、フェルール１０３の占有する面積が大きくなってしまい、大型化を招くことになる。

【0046】

また、熱膨張係数の異なる材質を組み合わせることで、熱膨張が発生しても結像位置がずれない構造とすることも考えられる。
しかしながら、これには、熱膨張係数のバリエーションが重要になってくる。レンズに用いる透明樹脂には、例えばポリエーテルイミド、ポリカーボネート、アクリル樹脂などがあるが、似たような熱膨張係数を有しているため、これらの樹脂を組み合わせても、熱膨張が発生した際に結像位置がずれない構造を実現することは難しい。このため、例えば、金属、セラミックス、ガラスなどの他の材質を組み合わせることになるが、加工性の悪い材質の使用、異種材質の組み合わせは、製造性の低下や大型化を招くことになるため、好ましくない。

【0047】

そこで、上述のように構成している。
ところで、上述のように構成される光ファイバ実装構造６を、光回路チップ１上に設けることで、光モジュール１０を構成することができる。
この場合、光モジュール１０は、光回路を備える光回路チップ１と、光回路チップ１上に光ファイバ４を実装するための光ファイバ実装構造６とを備えるものとなり、光ファイバ実装構造６は、上述のように構成されることになる。

【0048】

例えば、図７に示すように、上述のように構成される光ファイバ実装構造６が設けられた光回路チップ１を、回路基板１１上に設け、さらに、回路基板１１上に、貫通配線基板１２を設け、光回路チップ１及び貫通配線基板１２上に、電子回路チップ１３を設け、回路基板１１と電子回路チップ１３を、貫通配線基板１２を介して接続するとともに、光回路チップ１と電子回路チップ１３を接続することで、光モジュール１０を構成すれば良い。

【0049】

ここでは、回路基板１１と光回路チップ１及び貫通配線基板１２との間、並びに、光回路チップ１及び貫通配線基板１２と電子回路チップ１３との間には、アンダーフィル材１４が充填されている。
この光モジュール１０は、貫通配線基板１２を用いることで、光回路チップ１上に、駆動・制御を担う電子回路チップ１３を集積した構造を有する。

【0050】

ここでは、光回路チップ１の光入出力部７としてグレーティングカプラを備えるものとし、これと光ファイバ４が光学的に接続されるように、上述のように構成される光ファイバ実装構造（フェルール）６を搭載している。
また、上述のように構成される光ファイバ実装構造（フェルール）６は、片持ち梁形状になっているため、電子回路チップ１３に近接した配置が可能となっている。

【0051】

なお、上述のように構成される光ファイバ実装構造（フェルール）６を光回路チップ１上に設けるためのスペースが必要であるが、ここには放熱の必要のない光導波路回路（図示せず）を設けておけば無駄にはならない。
なお、本発明は、上述した実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。

【0052】

以下、上述の実施形態に関し、更に、付記を開示する。
（付記１）
光回路を備える光回路チップ上に光ファイバを実装するための光ファイバ実装構造であって、
前記光回路チップ上に片持ちで支持され、レンズを有する第１の梁部と、
前記光回路チップ上に片持ちで支持され、前記光ファイバを保持する第２の梁部とを備え、
前記光回路チップから前記光ファイバまでの距離が、前記光回路チップから前記レンズまでの距離よりも長くなるように、前記第１の梁部及び前記第２の梁部が設けられており、
前記レンズの光軸までの前記第１の梁部の長さに熱膨張係数を掛けて得られる第１移動量よりも前記光ファイバの中心位置までの前記第２の梁部の長さに熱膨張係数を掛けて得られる第２移動量が大きくなるように、前記第１の梁部の長さ及び熱膨張係数並びに前記第２の梁部の長さ及び熱膨張係数が設定されていることを特徴とする光ファイバ実装構造。

【0053】

（付記２）
前記光回路チップから前記レンズまでの距離をＡとし、前記光回路チップから前記光ファイバまでの距離をＢとし、前記レンズの光軸までの前記第１の梁部の長さをＬ１とし、前記光ファイバの中心位置までの前記第２の梁部の長さをＬ２とし、前記第１の梁部の熱膨張係数をα１とし、前記第２の梁部の熱膨張係数をα２として、Ａ：Ｂ＝Ｌ１×α１：Ｌ２×α２の関係が成立するように、前記光回路チップから前記レンズまでの距離、前記光回路チップから前記光ファイバまでの距離、前記レンズの光軸までの前記第１の梁部の長さ及び前記第１の梁部の熱膨張係数、並びに、前記光ファイバの中心位置までの前記第２の梁部の長さ及び前記第２の梁部の熱膨張係数が設定されていることを特徴とする、付記１に記載の光ファイバ実装構造。

【0054】

（付記３）
前記第１の梁部と、前記第１の梁部を片持ちで支持する第１支持部とから構成される第１の部品と、
前記第２の梁部と、前記第２の梁部を片持ちで支持する第２支持部とから構成される第２の部品とを備えることを特徴とする、付記１又は２に記載の光ファイバ実装構造。

【0055】

（付記４）
前記第１の梁部と前記第２の梁部は、同一の材料からなることを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の光ファイバ実装構造。
（付記５）
前記光回路チップは、シリコン光回路チップであり、
前記第１の梁部は、透明樹脂からなることを特徴とする、付記１〜４のいずれか１項に記載の光ファイバ実装構造。

【0056】

（付記６）
光回路を備える光回路チップと、
前記光回路チップ上に光ファイバを実装するための光ファイバ実装構造とを備え、
前記光ファイバ実装構造は、
前記光回路チップ上に片持ちで支持され、レンズを有する第１の梁部と、
前記光回路チップ上に片持ちで支持され、前記光ファイバを保持する第２の梁部とを備え、
前記光回路チップから前記光ファイバまでの距離が、前記光回路チップから前記レンズまでの距離よりも長くなるように、前記第１の梁部及び前記第２の梁部が設けられており、
前記レンズの光軸までの前記第１の梁部の長さに熱膨張係数を掛けて得られる第１移動量よりも前記光ファイバの中心位置までの前記第２の梁部の長さに熱膨張係数を掛けて得られる第２移動量が大きくなるように、前記第１の梁部の長さ及び熱膨張係数並びに前記第２の梁部の長さ及び熱膨張係数が設定されていることを特徴とする光モジュール。

【0057】

（付記７）
前記光回路チップから前記レンズまでの距離をＡとし、前記光回路チップから前記光ファイバまでの距離をＢとし、前記レンズの光軸までの前記第１の梁部の長さをＬ１とし、前記光ファイバの中心位置までの前記第２の梁部の長さをＬ２とし、前記第１の梁部の熱膨張係数をα１とし、前記第２の梁部の熱膨張係数をα２として、Ａ：Ｂ＝Ｌ１×α１：Ｌ２×α２の関係が成立するように、前記光回路チップから前記レンズまでの距離、前記光回路チップから前記光ファイバまでの距離、前記レンズの光軸までの前記第１の梁部の長さ及び前記第１の梁部の熱膨張係数、並びに、前記光ファイバの中心位置までの前記第２の梁部の長さ及び前記第２の梁部の熱膨張係数が設定されていることを特徴とする、付記６に記載の光モジュール。

【0058】

（付記８）
前記第１の梁部と、前記第１の梁部を片持ちで支持する第１支持部とから構成される第１の部品と、
前記第２の梁部と、前記第２の梁部を片持ちで支持する第２支持部とから構成される第２の部品とを備えることを特徴とする、付記６又は７に記載の光モジュール。

【0059】

（付記９）
前記第１の梁部と前記第２の梁部は、同一の材料からなることを特徴とする、付記６〜８のいずれか１項に記載の光モジュール。
（付記１０）
前記光回路チップは、シリコン光回路チップであり、
前記第１の梁部は、透明樹脂からなることを特徴とする、付記６〜９のいずれか１項に記載の光モジュール。

【符号の説明】

【0060】

１ 光回路チップ
２ レンズ
３ 第１の梁部
３Ａ 第１支持部
３Ｘ 第１の部品
４ 光ファイバ
５ 第２の梁部
５Ａ 第２支持部
５Ｘ 第２の部品
６ 光ファイバ実装構造（フェルール）
７ 光出力部
８ 光ファイバ保持部（ファイバ穴）
９ スリット
１０ 光モジュール
１１ 回路基板
１２ 貫通配線基板
１３ 電子回路チップ
１４ アンダーフィル材
１００ シリコンフォトニクス基板
１０１ 駆動ＩＣ（搭載部品）
１０２ 光ファイバ
１０３ フェルール
１０４ 光ファイバインターフェース
１０５ レンズ
１０６ 梁
１０７ 柱

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】