特許 7400613 光送信モジュール、光送受信モジュール、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】

(24)【登録日】2023-12-11

(45)【発行日】2023-12-19

(54)【発明の名称】光送信モジュール、光送受信モジュール、及び光モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/02325 20210101AFI20231212BHJP

   H01L 31/0232 20140101ALI20231212BHJP

   H01L 31/02 20060101ALI20231212BHJP

【ＦＩ】

H01S5/02325

H01L31/02 D

H01L31/02 B

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020078161

(22)【出願日】2020-04-27

(65)【公開番号】P2021174892

(43)【公開日】2021-11-01

【審査請求日】2022-12-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100136722

【弁理士】

【氏名又は名称】▲高▼木 邦夫

(74)【代理人】

【識別番号】100174399

【弁理士】

【氏名又は名称】寺澤 正太郎

(72)【発明者】

【氏名】黒川 宗高

(72)【発明者】

【氏名】原 弘

【審査官】高椋 健司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１４０３０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０６９１３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０２３３８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１４８８２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２７３４１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２１７０９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１１５７２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１１７９８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２８１７２３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ５／００－ ５／５０

Ｈ０１Ｌ ３１／００－３１／０２

Ｈ０１Ｌ ３１／０８－３１／１０

Ｈ０１Ｌ ３１／１８

Ｈ１０Ｋ ３０／６０－３０／６５

Ｈ１０Ｋ ３９／３０

Ｇ０２Ｆ １／００－ １／１２５

Ｇ０２Ｆ １／２１－ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子と光結合された光変調素子と、
主面及び裏面を有する基板、前記基板の前記主面上に第１の温度制御素子を介して設けられ前記半導体レーザ素子を搭載する第１の搭載部、及び、前記基板の前記主面上に第２の温度制御素子を介して設けられ前記光変調素子を搭載する第２の搭載部を有する温調デバイスと、
前記基板の前記裏面と対向する底面を有し、前記半導体レーザ素子、前記光変調素子、及び前記温調デバイスを収容するパッケージと、
前記第１の温度制御素子と前記第２の温度制御素子との間に配置され、前記基板の前記主面に直接又は間接的に固着された裏面を有する中間ブロックと、
を備え、
前記中間ブロック上には光学部品が搭載されている、光送信モジュール。

【請求項2】

半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子と光結合された光変調素子と、
主面及び裏面を有する基板、前記基板の前記主面上に第１の温度制御素子を介して設けられ前記半導体レーザ素子を搭載する第１の搭載部、及び、前記基板の前記主面上に第２の温度制御素子を介して設けられ前記光変調素子を搭載する第２の搭載部を有する温調デバイスと、
前記基板の前記裏面と対向する底面を有し、前記半導体レーザ素子、前記光変調素子、及び前記温調デバイスを収容するパッケージと、
前記第１の温度制御素子と前記第２の温度制御素子との間に配置され、前記基板の前記主面に直接又は間接的に固着された裏面を有する中間ブロックと、
を備え、
前記第１の搭載部、前記中間ブロック及び前記第２の搭載部の並び方向における、前記基板の前記主面と前記中間ブロックとが固着する固着領域の長さは、同方向における前記基板の長さの１０％以上５０％以下である、光送信モジュール。

【請求項3】

前記第１の搭載部、前記中間ブロック及び前記第２の搭載部の並び方向と直交する方向における、前記基板の前記主面と前記中間ブロックとが固着する固着領域の幅は、同方向における前記基板の幅の５０％以上である、請求項１又は請求項２に記載の光送信モジュール。

【請求項4】

半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子と光結合された光変調素子と、
主面及び裏面を有する基板、前記基板の前記主面上に第１の温度制御素子を介して設けられ前記半導体レーザ素子を搭載する第１の搭載部、及び、前記基板の前記主面上に第２の温度制御素子を介して設けられ前記光変調素子を搭載する第２の搭載部を有する温調デバイスと、
前記基板の前記裏面と対向する底面を有し、前記半導体レーザ素子、前記光変調素子、及び前記温調デバイスを収容するパッケージと、
前記第１の温度制御素子と前記第２の温度制御素子との間に配置され、前記基板の前記主面に直接又は間接的に固着された裏面を有する中間ブロックと、
を備え、
前記基板の前記主面上には第１の金属膜が設けられており、
前記中間ブロックの前記裏面上には第２の金属膜が設けられており、
前記第１の金属膜と前記第２の金属膜とが金属接合材を介して互いに固着されている、光送信モジュール。

【請求項5】

前記基板の前記主面と前記中間ブロックの前記裏面とが樹脂を介して互いに固着されている、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光送信モジュール。

【請求項6】

半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子と光結合された光変調素子と、
主面及び裏面を有する基板、前記基板の前記主面上に第１の温度制御素子を介して設けられ前記半導体レーザ素子を搭載する第１の搭載部、及び、前記基板の前記主面上に第２の温度制御素子を介して設けられ前記光変調素子を搭載する第２の搭載部を有する温調デバイスと、
前記基板の前記裏面と対向する底面を有し、前記半導体レーザ素子、前記光変調素子、及び前記温調デバイスを収容するパッケージと、
前記第１の温度制御素子と前記第２の温度制御素子との間に配置され、前記基板の前記主面に直接又は間接的に固着された裏面を有する中間ブロックと、
を備え、
前記中間ブロックの前記主面に、前記半導体レーザ素子及び前記光変調素子と前記中間ブロックとを位置合わせするためのマークが設けられている、光送信モジュール。

【請求項7】

前記温調デバイスは、前記第１及び第２の温度制御素子のうち少なくとも一方に制御信号を供給する配線を前記基板の前記主面上に有し、
前記配線は、前記第１の搭載部、前記中間ブロック及び前記第２の搭載部の並び方向と交差する方向において、前記基板の前記主面と前記中間ブロックとが固着する固着領域と並んで配設され、
前記中間ブロックは前記配線を覆う部分を含む、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光送信モジュール。

【請求項8】

半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子と光結合された光変調素子と、
主面及び裏面を有する基板、前記基板の前記主面上に第１の温度制御素子を介して設けられ前記半導体レーザ素子を搭載する第１の搭載部、及び、前記基板の前記主面上に第２の温度制御素子を介して設けられ前記光変調素子を搭載する第２の搭載部を有する温調デバイスと、
前記基板の前記裏面と対向する底面を有し、前記半導体レーザ素子、前記光変調素子、及び前記温調デバイスを収容するパッケージと、
前記第１の温度制御素子と前記第２の温度制御素子との間に配置され、前記基板の前記主面に直接又は間接的に固着された裏面を有する中間ブロックと、
前記半導体レーザ素子を搭載する搭載面及び前記搭載面とは反対を向く裏面を有する第１のベース部材と、
前記光変調素子を搭載する搭載面及び前記搭載面とは反対を向く裏面を有する第２のベース部材と、
を備え、
前記中間ブロックは、前記裏面とは反対を向く主面を有し、
前記第１のベース部材の前記裏面は前記第１の搭載部に固定されており、
前記第２のベース部材の前記裏面は前記第２の搭載部に固定されており、
前記第１のベース部材の前記搭載面、前記中間ブロックの前記主面、及び前記第２のベース部材の前記搭載面は互いに面一である、光送信モジュール。

【請求項9】

半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子と光結合された光変調素子と、
前記半導体レーザ素子と光結合された光受信素子と、
主面及び裏面を有する基板、前記基板の前記主面上に第１の温度制御素子を介して設けられ前記半導体レーザ素子を搭載する第１の搭載部、及び、前記基板の前記主面上に第２の温度制御素子を介して設けられ前記光変調素子を搭載する第２の搭載部を有する温調デバイスと、
前記基板の前記裏面と対向する底面を有し、前記半導体レーザ素子、前記光変調素子、前記光受信素子、及び前記温調デバイスを収容するパッケージと、
前記第１の温度制御素子と前記第２の温度制御素子との間に配置され、前記基板の前記主面に直接又は間接的に固着された裏面を有する中間ブロックと、
を備え、
前記中間ブロック上には光学部品が搭載されている、光送受信モジュール。

【請求項10】

半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子と光結合された光変調素子と、
前記半導体レーザ素子と光結合された光受信素子と、
主面及び裏面を有する基板、前記基板の前記主面上に第１の温度制御素子を介して設けられ前記半導体レーザ素子を搭載する第１の搭載部、及び、前記基板の前記主面上に第２の温度制御素子を介して設けられ前記光変調素子を搭載する第２の搭載部を有する温調デバイスと、
前記基板の前記裏面と対向する底面を有し、前記半導体レーザ素子、前記光変調素子、前記光受信素子、及び前記温調デバイスを収容するパッケージと、
前記第１の温度制御素子と前記第２の温度制御素子との間に配置され、前記基板の前記主面に直接又は間接的に固着された裏面を有する中間ブロックと、
を備え、
前記中間ブロックは、前記裏面とは反対を向く主面を有し、
前記中間ブロックの前記主面上に、前記半導体レーザ素子からの出力光を分岐する光学部品が配置され、
分岐された前記出力光のうち一方が前記光変調素子に入力され、他方が前記光受信素子に入力される、光送受信モジュール。

【請求項11】

半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子と光結合された光変調素子と、
前記半導体レーザ素子と光結合された光受信素子と、
主面及び裏面を有する基板、前記基板の前記主面上に第１の温度制御素子を介して設けられ前記半導体レーザ素子を搭載する第１の搭載部、及び、前記基板の前記主面上に第２の温度制御素子を介して設けられ前記光変調素子を搭載する第２の搭載部を有する温調デバイスと、
前記基板の前記裏面と対向する底面を有し、前記半導体レーザ素子、前記光変調素子、前記光受信素子、及び前記温調デバイスを収容するパッケージと、
前記第１の温度制御素子と前記第２の温度制御素子との間に配置され、前記基板の前記主面に直接又は間接的に固着された裏面を有する中間ブロックと、
を備え、
前記中間ブロックは、前記裏面とは反対を向く主面を有し、
前記パッケージは、前記中間ブロックの前記主面と並んで設けられて前記光受信素子を搭載する搭載面を有し、
前記中間ブロックの前記主面及び前記パッケージの前記搭載面に、前記中間ブロックと前記パッケージとを位置合わせするためのマークが設けられている、光送受信モジュール。

【請求項12】

互いに光結合された第１及び第２の光素子と、
主面及び裏面を有する基板、前記基板の前記主面上に第１の温度制御素子を介して設けられ前記第１の光素子を搭載する第１の搭載部、及び、前記基板の前記主面上に第２の温度制御素子を介して設けられ前記第２の光素子を搭載する第２の搭載部を有する温調デバイスと、
前記基板の前記裏面と対向する底面を有し、前記第１の光素子、前記第２の光素子、及び前記温調デバイスを収容するパッケージと、
前記第１の温度制御素子と前記第２の温度制御素子との間に配置され、前記基板の前記主面に直接又は間接的に固着された裏面を有する中間ブロックと、
を備え、
前記中間ブロック上には光学部品が搭載されている、光モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光送信モジュール、光送受信モジュール、及び光モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、光モジュールに関する技術が開示されている。この光モジュールは、少なくとも１つの発熱体を含む複数の部品と、温度調節器とを備える。温度調節器は、板状の下基板と、下基板の上面に所定の距離だけ空けて異なる領域に設けられた複数の熱電素子と、複数の熱電素子の各々の上面に設けられた複数の上基板と、を有する。温度調節器は、複数の上基板の各々の上面に設けられた部品をペルチェ効果によって温度調節する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１４０３０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

例えば光送信モジュール又は光送受信モジュールといった光モジュールにおいては、第１の光素子（例えば半導体レーザ素子）及び第２の光素子（例えば光変調素子）に対する温度制御をそれぞれ独立して行う場合がある。そのような場合、第１の光素子を第１の温度制御素子（温調素子又は熱電素子とも称される）上に搭載し、第２の光素子を第２の温度制御素子上に搭載する。そして、これらの温度制御素子を共通の基板上に配置することにより、第１及び第２の光素子の相対位置関係を固定する。

【0005】

しかしながらこのような場合、複数の温度制御素子を共通の基板上に配置するので、基板サイズが長くなる傾向がある。基板サイズが長くなると、各温度制御素子の実装時、又は光モジュールの運用時等の温度変化により、基板の反りが大きくなり易い。基板の反りが大きくなると、各光素子の光軸が相対的に傾き、光素子同士の光結合効率が低下してしまう。また、基板の反りに起因して各温度制御素子に応力が生じ、各温度制御素子に異常が生じるおそれもある。

【0006】

そこで、本開示は、第１及び第２の光素子の温度制御をそれぞれ独立して行う場合に、温度制御素子を搭載する基板の反りを低減することができる光送信モジュール、光送受信モジュール、及び光モジュールを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

一実施形態に係る光送信モジュールは、半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子と光結合された光変調素子と、主面及び裏面を有する基板、基板の主面上に第１の温度制御素子を介して設けられ半導体レーザ素子を搭載する第１の搭載部、及び、基板の主面上に第２の温度制御素子を介して設けられ光変調素子を搭載する第２の搭載部を有する温調デバイスと、基板の裏面と対向する底面を有し、半導体レーザ素子、光変調素子、及び温調デバイスを収容するパッケージと、第１の温度制御素子と第２の温度制御素子との間に配置され、基板の主面に直接又は間接的に固着された裏面を有する中間ブロックと、を備える。

【0008】

一実施形態に係る光送受信モジュールは、半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子と光結合された光変調素子と、半導体レーザ素子と光結合された光受信素子と、主面及び裏面を有する基板、基板の主面上に第１の温度制御素子を介して設けられ半導体レーザ素子を搭載する第１の搭載部、及び、基板の主面上に第２の温度制御素子を介して設けられ光変調素子を搭載する第２の搭載部を有する温調デバイスと、基板の裏面と対向する底面を有し、半導体レーザ素子、光変調素子、光受信素子、及び温調デバイスを収容するパッケージと、第１の温度制御素子と第２の温度制御素子との間に配置され、基板の主面に直接又は間接的に固着された裏面を有する中間ブロックと、を備える。

【0009】

一実施形態に係る光モジュールは、互いに光結合された第１及び第２の光素子と、主面及び裏面を有する基板、基板の主面上に第１の温度制御素子を介して設けられ第１の光素子を搭載する第１の搭載部、及び、基板の主面上に第２の温度制御素子を介して設けられ第２の光素子を搭載する第２の搭載部を有する温調デバイスと、基板の裏面と対向する底面を有し、第１の光素子、第２の光素子、及び温調デバイスを収容するパッケージと、第１の温度制御素子と第２の温度制御素子との間に配置され、基板の主面に直接又は間接的に固着された裏面を有する中間ブロックと、を備える。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、第１及び第２の光素子の温度制御をそれぞれ独立して行う場合に、温度制御素子を搭載する基板の反りを低減することができる光送信モジュール、光送受信モジュール、及び光モジュールを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本開示の一実施形態に係る光送受信モジュール１０の構成を示す切り欠き斜視図である。

【図2】図２は、光送受信モジュール１０が備える各光学部品を省略した切り欠き斜視図である。

【図3】図３は、図２に示した光送受信モジュール１０の部分平面図である。

【図4】図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。

【図5】図５は、温調デバイス４０を示す平面図である。

【図6】図６は、中間ブロック５０の裏面５０ｂを示す底面図である。

【図7】図７は、光送受信モジュール１０の組み立て手順を示すフローチャートである。

【図8】図８は、第３変形例に係る光送受信モジュール１０Ａの構成を示す切り欠き斜視図である。

【図9】図９は、第３変形例に係る光送受信モジュール１０Ａの構成を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

［本開示の実施形態の説明］
最初に、本開示の実施形態を列記して説明する。一実施形態に係る光送信モジュールは、半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子と光結合された光変調素子と、主面及び裏面を有する基板、基板の主面上に第１の温度制御素子を介して設けられ半導体レーザ素子を搭載する第１の搭載部、及び、基板の主面上に第２の温度制御素子を介して設けられ光変調素子を搭載する第２の搭載部を有する温調デバイスと、基板の裏面と対向する底面を有し、半導体レーザ素子、光変調素子、及び温調デバイスを収容するパッケージと、第１の温度制御素子と第２の温度制御素子との間に配置され、基板の主面に直接又は間接的に固着された裏面を有する中間ブロックと、を備える。

【0013】

この光送信モジュールでは、半導体レーザ素子から出力されたレーザ光が光変調素子に入力され、光変調素子はレーザ光を変調することにより光信号を生成する。また、第１の温度制御素子は半導体レーザ素子の温度を制御することによってレーザ光の波長を制御し、第２の温度制御素子は光変調素子の温度を一定に保つことによって光変調素子の特性の変動を抑える。半導体レーザ素子及び光変調素子に対する温度制御をそれぞれ独立して行うので、これらの温度を精度良く制御することができる。そして、この光送信モジュールでは、中間ブロックが第１の温度制御素子と第２の温度制御素子との間に配置されており、その裏面は、基板の主面に直接又は間接的に固着されている。これにより、第１及び第２の温度制御素子を搭載する基板の反り（特に、第１の温度制御素子と第２の温度制御素子との間の部分の反り）を中間ブロックが妨げるので、基板の反りを低減することができる。故に、半導体レーザ素子の光軸と光変調素子の光軸との相対的な傾きを低減し、これらの光結合効率の低下を抑制できる。また、基板の反りに起因して各温度制御素子に生じる応力を低減し、各温度制御素子の信頼性を高めることができる。

【0014】

上記の光送信モジュールにおいて、第１の搭載部、中間ブロック及び第２の搭載部の並び方向における、基板の主面と中間ブロックとが固着する固着領域の長さは、同方向における基板の長さの１０％以上５０％以下であってもよい。固着領域の長さが基板の長さの１０％以上であることにより、基板の反りを中間ブロックが効果的に妨げることができる。また、固着領域の長さが基板の長さの５０％以下であることにより、基板の主面において第１及び第２の温度制御素子を配置するスペースを十分に確保することができる。

【0015】

上記の光送信モジュールにおいて、第１の搭載部、中間ブロック及び第２の搭載部の並び方向と直交する方向における、基板の主面と中間ブロックとが固着する固着領域の幅は、同方向における基板の幅の５０％以上であってもよい。固着領域の幅が基板の幅の５０％以上であることにより、基板の反りを中間ブロックが効果的に妨げることができる。

【0016】

上記の光送信モジュールにおいて、基板の主面上には第１の金属膜が設けられており、中間ブロックの裏面上には第２の金属膜が設けられており、第１の金属膜と第２の金属膜とが金属接合材を介して互いに固着されてもよい。この場合、中間ブロックと基板とを強固に固着し、基板の反りによる中間ブロックと基板との剥離を防いで、基板の反りを効果的に妨げることができる。

【0017】

上記の光送信モジュールにおいて、基板の主面と中間ブロックの裏面とが樹脂を介して互いに固着されてもよい。この場合、中間ブロックと基板とを簡易に固着することができ、製造プロセスを容易化することができる。

【0018】

上記の光送信モジュールにおいて、中間ブロックの主面に、半導体レーザ素子及び光変調素子と中間ブロックとを位置合わせするためのマークが設けられてもよい。この場合、中間ブロックが介在することによって互いの間隔が大きくなった半導体レーザ素子及び光変調素子の相対位置を精度良く合わせることができる。

【0019】

上記の光送信モジュールにおいて、温調デバイスは、第１及び第２の温度制御素子のうち少なくとも一方に制御信号を供給する配線を基板の主面上に有し、配線は、第１の搭載部、中間ブロック及び第２の搭載部の並び方向と交差する方向において、基板の主面と中間ブロックとが固着する固着領域と並んで配設され、中間ブロックは配線を覆う部分を含んでもよい。この場合、中間ブロックの面積を大きくすることができるため、中間ブロックの主面の上に、ビームスプリッタ等の光学部品を配置するスペースを十分に確保することができる。

【0020】

上記の光送信モジュールは、半導体レーザ素子を搭載する搭載面及び搭載面とは反対を向く裏面を有する第１のベース部材と、光変調素子を搭載する搭載面及び搭載面とは反対を向く裏面を有する第２のベース部材と、を更に備え、中間ブロックは、裏面とは反対を向く主面を有し、第１のベース部材の裏面は第１の搭載部に固定されており、第２のベース部材の裏面は第２の搭載部に固定されており、第１のベース部材の搭載面、中間ブロックの主面、及び第２のベース部材の搭載面は互いに面一であってもよい。この場合、高さ方向（基板の主面の法線方向）における半導体レーザ素子と光変調素子との光軸合わせを精度良く行うことができる。

【0021】

一実施形態に係る光送受信モジュールは、半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子と光結合された光変調素子と、半導体レーザ素子と光結合された光受信素子と、主面及び裏面を有する基板、基板の主面上に第１の温度制御素子を介して設けられ半導体レーザ素子を搭載する第１の搭載部、及び、基板の主面上に第２の温度制御素子を介して設けられ光変調素子を搭載する第２の搭載部を有する温調デバイスと、基板の裏面と対向する底面を有し、半導体レーザ素子、光変調素子、光受信素子、及び温調デバイスを収容するパッケージと、第１の温度制御素子と第２の温度制御素子との間に配置され、基板の主面に直接又は間接的に固着された裏面を有する中間ブロックと、を備える。

【0022】

この光送受信モジュールでは、半導体レーザ素子から出力されたレーザ光の一部が光変調素子に入力され、光変調素子はレーザ光を変調することにより光信号を生成する。また、半導体レーザ素子から出力されたレーザ光の残部が光受信素子に入力され、光受信素子は、受信した光信号の復調を、該レーザ光を利用して行う。第１の温度制御素子は半導体レーザ素子の温度を制御することによってレーザ光の波長を制御し、第２の温度制御素子は光変調素子の温度を一定に保つことによって光変調素子の特性の変動を抑える。半導体レーザ素子及び光変調素子に対する温度制御をそれぞれ独立して行うので、これらの温度を精度良く制御することができる。そして、この光送受信モジュールでは、中間ブロックが第１の温度制御素子と第２の温度制御素子との間に配置されており、その裏面は、基板の主面に直接又は間接的に固着されている。これにより、第１及び第２の温度制御素子を搭載する基板の反り（特に、第１の温度制御素子と第２の温度制御素子との間の部分の反り）を中間ブロックが妨げるので、基板の反りを低減することができる。故に、半導体レーザ素子の光軸と光変調素子の光軸との相対的な傾きを低減し、これらの光結合効率の低下を抑制できる。また、基板の反りに起因して各温度制御素子に生じる応力を低減し、各温度制御素子の信頼性を高めることができる。

【0023】

上記の光送受信モジュールにおいて、中間ブロックは、裏面とは反対を向く主面を有し、中間ブロックの主面上に、半導体レーザ素子からの出力光を分岐する光学部品が配置され、分岐された出力光のうち一方が光変調素子に入力され、他方が光受信素子に入力されてもよい。この場合、半導体レーザ素子から出力されるレーザ光の一部を光変調素子に入力させ、半導体レーザ素子から出力されるレーザ光の残部を光受信素子に入力させることができる。また、このような光学部品を中間ブロックの主面上に配置することにより、中間ブロック上のスペースを効率良く利用することができる。

【0024】

上記の光送受信モジュールにおいて、中間ブロックは、裏面とは反対を向く主面を有し、パッケージは、中間ブロックの主面と並んで設けられて光受信素子を搭載する搭載面を有し、中間ブロックの主面及びパッケージの搭載面に、中間ブロックとパッケージとを位置合わせするためのマークが設けられてもよい。この場合、パッケージに対する中間ブロックの相対位置を精度良く合わせることができ、ひいてはパッケージの搭載面上に配置される光受信素子と半導体レーザ素子とを精度良く光結合させることができる。

【0025】

一実施形態に係る光モジュールは、互いに光結合された第１及び第２の光素子と、主面及び裏面を有する基板、基板の主面上に第１の温度制御素子を介して設けられ第１の光素子を搭載する第１の搭載部、及び、基板の主面上に第２の温度制御素子を介して設けられ第２の光素子を搭載する第２の搭載部を有する温調デバイスと、基板の裏面と対向する底面を有し、第１の光素子、第２の光素子、及び温調デバイスを収容するパッケージと、第１の温度制御素子と第２の温度制御素子との間に配置され、基板の主面に直接又は間接的に固着された裏面を有する中間ブロックと、を備える。

【0026】

この光モジュールでは、第１の温度制御素子が第１の光素子の温度を制御し、第２の温度制御素子が第２の光素子の温度を制御する。第１及び第２の光素子に対する温度制御をそれぞれ独立して行うので、これらの温度を精度良く制御することができる。そして、この光モジュールでは、中間ブロックが第１の温度制御素子と第２の温度制御素子との間に配置されており、その裏面は、基板の主面に直接又は間接的に固着されている。これにより、第１及び第２の温度制御素子を搭載する基板の反り（特に、第１の温度制御素子と第２の温度制御素子との間の部分の反り）を中間ブロックが妨げるので、基板の反りを低減することができる。故に、第１及び第２の光素子の各光軸の相対的な傾きを低減し、これらの光結合効率の低下を抑制できる。また、基板の反りに起因して各温度制御素子に生じる応力を低減し、各温度制御素子の信頼性を高めることができる。

【0027】

［本開示の実施形態の詳細］
本開示の光送信モジュール、光送受信モジュール、及び光モジュールの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0028】

図１は、本開示の一実施形態に係る光送受信モジュール１０の構成を示す切り欠き斜視図である。図２は、光送受信モジュール１０が備える各光学部品を省略した切り欠き斜視図である。図３は、図２に示した光送受信モジュール１０の部分平面図である。図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。光送受信モジュール１０は、本実施形態における光モジュールの例である。これらの図に示されるように、本実施形態の光送受信モジュール１０は、半導体レーザ素子１１と、半導体レーザ素子１１と光結合された光変調素子１２と、半導体レーザ素子１１と光結合された光受信素子１３と、を備える。加えて、光送受信モジュール１０は、レンズ２１と、ビームスプリッタ２２と、ミラー２３，２４，２５と、偏波合成フィルタ２６と、偏波分離フィルタ２７と、レンズアレイ２８，２９とを備える。さらに、光送受信モジュール１０は、パッケージ３０と、光源用キャリア３１と、光源用ベース３２と、変調素子用キャリア３３と、変調素子用ベース３４と、受信素子用キャリア３５と、温調デバイス４０と、中間ブロック５０とを備える。

【0029】

半導体レーザ素子１１は、本実施形態における第１の光素子の例である。半導体レーザ素子１１は、例えばＤＦＢレーザであって、単一波長の連続波であるレーザ光Ｌａを一端から出力する。また、半導体レーザ素子１１は、出力波長を可変とするための構成を有する。一例では、半導体レーザ素子１１はＩｎＰ系の半導体レーザ素子である。半導体レーザ素子１１は、光源用キャリア３１上に搭載され、レーザ光Ｌａの光軸が方向Ｄ１に沿うように配置されている。光源用キャリア３１は、その平面形状が長方形である板状の部材であって、誘電体材料によって構成されている。誘電体材料は例えばセラミックであり、セラミックには、例えば、窒化アルミニウム及びアルミナのうち少なくとも１つが含まれる。光源用キャリア３１の上面には、半導体レーザ素子１１に駆動電流などを供給するための複数の配線が設けられている。

【0030】

レンズ２１は、レーザ光Ｌａの光軸上に配置され、半導体レーザ素子１１の一端と光学的に結合されている。レンズ２１は、例えば凸レンズであって、半導体レーザ素子１１から出力されたレーザ光Ｌａを平行化（コリメート）する。レンズ２１は、例えばガラスまたはシリコンによって構成されている。

【0031】

光源用ベース３２は、本実施形態における第１のベース部材の例である。光源用ベース３２は、その平面形状が長方形である板状の部材であって、誘電体材料によって構成されている。誘電体材料は例えばセラミックであり、セラミックには、例えば、窒化アルミニウム及びアルミナのうち少なくとも１つが含まれる。図４に示されるように、光源用ベース３２は、半導体レーザ素子１１を搭載する平坦な搭載面３２ａと、搭載面３２ａとは反対を向く裏面３２ｂとを有する。光源用キャリア３１及びレンズ２１は、光源用ベース３２の搭載面３２ａ上に搭載されている。光源用キャリア３１は、例えば半田によって搭載面３２ａに固定されている。レンズ２１は、例えば樹脂接着剤によって搭載面３２ａに固定されている。

【0032】

ビームスプリッタ２２は、レーザ光Ｌａの光軸上に配置され、レンズ２１を介して半導体レーザ素子１１の一端と光学的に結合されている。ビームスプリッタ２２は、半導体レーザ素子１１から出力されたレーザ光Ｌａを２つのレーザ光Ｌａ１，Ｌａ２に分岐する光学部品である。一方のレーザ光Ｌａ１は、ビームスプリッタ２２を透過し、方向Ｄ１に沿って真っ直ぐに進む。他方のレーザ光Ｌａ２は、ビームスプリッタ２２において反射し、方向Ｄ１と交差（例えば直交）する方向Ｄ２に沿って進む。ビームスプリッタ２２は、例えばガラスブロックの表面に形成された誘電体多層膜によって構成されている。

【0033】

ミラー２３は、ビームスプリッタ２２に対して方向Ｄ２に配置され、ビームスプリッタ２２と光学的に結合されている。ミラー２３は、ビームスプリッタ２２において反射したレーザ光Ｌａ２を再び反射する。ミラー２３において反射したレーザ光Ｌａ２は、再び方向Ｄ１に沿って進む。

【0034】

レンズアレイ２８は、方向Ｄ２に沿って並ぶ３つのレンズを含む。該３つのレンズのうち中央のレンズは、ビームスプリッタ２２に対して方向Ｄ１に配置され、ビームスプリッタ２２と光学的に結合されている。該中央のレンズは、ビームスプリッタ２２を透過したレーザ光Ｌａ１を光変調素子１２に向けて集光する。レンズアレイ２９は、方向Ｄ２に沿って並ぶ３つのレンズを含む。該３つのレンズのうち中央のレンズは、ミラー２３に対して方向Ｄ１に配置され、ミラー２３と光学的に結合されている。該中央のレンズは、ミラー２３において反射したレーザ光Ｌａ２を光受信素子１３に向けて集光する。レンズアレイ２８，２９の各レンズは、例えばガラスまたはシリコンによって構成されている。

【0035】

光変調素子１２は、本実施形態における第２の光素子の例である。光変調素子１２は、レーザ光Ｌａ１を入力し、レーザ光Ｌａ１を内部にて分岐し、分岐後の各レーザ光を個別に変調することにより、２つの信号光Ｌｂ１，Ｌｂ２を生成する。光変調素子１２における変調方式は、例えば位相偏移変調（ＰＳＫ：Phase Shift Keying）である。以下では、四位相偏移変調（ＱＰＳＫ：Quadrature Phase Shift Keying）の場合について説明する。光変調素子１２は、例えばＩｎＰ系又はシリコン（Ｓｉ）系の半導体によって構成され、光強度を変調するための複数の電界吸収（ＥＡ）型光変調器を内部に含む。光変調素子１２は、高さ調整のための変調素子用キャリア３３上に搭載されている。変調素子用キャリア３３は、その平面形状が長方形である板状の部材であって、誘電体材料によって構成されている。誘電体材料は例えばセラミックであり、セラミックには、例えば、窒化アルミニウム及びアルミナのうち少なくとも１つが含まれる。光変調素子１２は、生成した２つの信号光Ｌｂ１，Ｌｂ２それぞれを、レーザ光Ｌａ１の入力ポートを挟んで配置された一対の出力ポートそれぞれから出力する。一対の出力ポートから出力された信号光Ｌｂ１，Ｌｂ２は、方向Ｄ１に沿ってレーザ光Ｌａ１とは逆向きに進む。一対の出力ポートはレンズアレイ２８の３つのレンズのうち両端のレンズと光学的に結合されており、信号光Ｌｂ１，Ｌｂ２は該両端のレンズによって平行化される。ミラー２５は、光変調素子１２の一対の出力ポートのうち一方と、レンズアレイ２８を介して光学的に結合されている。ミラー２５は、該一方の出力ポートから出力された信号光Ｌｂ１を偏波合成フィルタ２６に向けて反射する。その後の信号光Ｌｂ１は、方向Ｄ１と交差（例えば直交）する方向Ｄ２に沿って進む。

【0036】

偏波合成フィルタ２６は、レンズアレイ２８を介して光変調素子１２の他方の光出力ポートと光学的に結合されており、平行化された信号光Ｌｂ１を受ける。また、偏波合成フィルタ２６は、ミラー２５と光学的に結合されており、ミラー２５において反射した信号光Ｌｂ２を受ける。なお、信号光Ｌｂ１，Ｌｂ２のうち一方は、偏波合成フィルタ２６に達するまでに、光変調素子１２の内部または外部に設けられた波長板（不図示）によってその偏光方向を９０°回転されている。そして、偏波合成フィルタ２６は、信号光Ｌｂ１を反射するとともに信号光Ｌｂ２を透過することにより、信号光Ｌｂ１と信号光Ｌｂ２とを互いに合成し、合成後の送信信号光Ｌｂを光送受信モジュール１０の外部へ出力する。偏波合成フィルタ２６は、例えばガラスブロックの表面に形成された誘電体多層膜によって構成されている。

【0037】

変調素子用ベース３４は、本実施形態における第２のベース部材の例である。変調素子用ベース３４は、その平面形状が長方形である板状の部材であって、誘電体材料によって構成されている。誘電体材料は例えばセラミックであり、セラミックには、例えば、窒化アルミニウム及びアルミナのうち少なくとも１つが含まれる。図４に示されるように、変調素子用ベース３４は、光変調素子１２を搭載する平坦な搭載面３４ａと、搭載面３４ａとは反対を向く裏面３４ｂとを有する。変調素子用キャリア３３、ミラー２５、偏波合成フィルタ２６、及びレンズアレイ２８は、変調素子用ベース３４の搭載面３４ａ上に搭載され、例えば半田もしくは樹脂接着剤によって搭載面３４ａに固定されている。

【0038】

偏波分離フィルタ２７は、光送受信モジュール１０の外部から入力された受信信号光Ｌｃを受ける。受信信号光Ｌｃには、偏光方向が互いに異なる２つの信号光Ｌｃ１，Ｌｃ２が含まれている。偏波分離フィルタ２７は、受信信号光Ｌｃを２つの信号光Ｌｃ１，Ｌｃ２に分離する。偏波分離フィルタ２７は、例えばガラスブロックの表面に形成された誘電体多層膜によって構成されている。偏波分離フィルタ２７は、レンズアレイ２９の３つのレンズのうち一端のレンズを介して、光受信素子１３の一の入力ポートと光学的に結合されている。偏波分離フィルタ２７により分離した一方の信号光Ｌｃ１は、レンズアレイ２９の該一端のレンズにより集光されつつ光受信素子１３の一の入力ポートに入力される。

【0039】

ミラー２４は、偏波分離フィルタ２７に対して方向Ｄ２に配置されている。ミラー２４は、偏波分離フィルタ２７と光学的に結合され、且つ、レンズアレイ２９の３つのレンズのうち他端のレンズを介して光受信素子１３の他の入力ポートと光学的に結合されている。偏波分離フィルタ２７により分離した他方の信号光Ｌｃ２は、方向Ｄ２に沿って進んだ後、ミラー２４において反射し、方向Ｄ１に沿って進み、レンズアレイ２９の他端のレンズにより集光されつつ光受信素子１３の他の入力ポートに入力される。

【0040】

光受信素子１３は、光送受信モジュール１０の外部から入力された受信信号光Ｌｃを復調して電気信号に変換する半導体素子であって、受信素子用キャリア３５上に搭載されている。光受信素子１３は、例えばＩｎＰ系又はＳｉ系の半導体を主な構成材料とする。受信素子用キャリア３５は、誘電体材料によって構成されている。誘電体材料は例えばセラミックであり、セラミックには、例えば、窒化アルミニウム及びアルミナのうち少なくとも１つが含まれる。本実施形態の受信信号光ＬｃはＰＳＫ方式により変調された信号光であり、光受信素子１３は、いわゆる光９０°ハイブリッド素子である。具体的には、光受信素子１３は、２つの信号光入力ポートと、１つの局発光入力ポートとを有する。これらの光入力ポートは、光受信素子１３の一つの側面に配置され、２つの信号光入力ポートの間に局発光入力ポートが位置する。一方の信号光入力ポートはレンズアレイ２９を介して偏波分離フィルタ２７と光学的に結合されており、信号光Ｌｃ１は、レンズアレイ２９のレンズにより集光されつつ該信号光入力ポートに入力される。他方の信号光入力ポートはレンズアレイ２９を介してミラー２４と光学的に結合されており、信号光Ｌｃ２は、レンズアレイ２９のレンズにより集光されつつ該信号光入力ポートに入力される。局発光入力ポートはレンズアレイ２９を介してミラー２３と光学的に結合されており、レーザ光Ｌａ２は、レンズアレイ２９のレンズにより集光されつつ局発光として局発光入力ポートに入力される。

【0041】

光受信素子１３は、信号光Ｌｃ１及びＬｃ２をそれぞれレーザ光（局発光）Ｌａ２と干渉させる。これにより、光受信素子１３は、信号光Ｌｃ１及びＬｃ２にそれぞれ含まれる情報を復調する。具体的には、光受信素子１３は、マルチモード干渉導波路（ＭＭＩ導波路）と、この導波路に光結合したフォトダイオードとを含む。ＭＭＩ導波路は、例えばＩｎＰ基板上に形成された光導波路である。レーザ光Ｌａ２は、局発光入力ポートから光受信素子１３に入力されたのち、２つの局発光に分岐される。ＭＭＩ導波路は、信号光Ｌｃ１と、レーザ光Ｌａ２から分岐された一方の局発光とを光学的に干渉させて、ホモダイン検波又はヘテロダイン検波を行う。これにより、ＭＭＩ導波路は、信号光Ｌｃ１に含まれている情報を、局発光の位相に一致する位相成分と、局発光の位相と９０°異なる位相成分とに分離して復調する。すなわち、光受信素子１３は、信号光Ｌｃ１について二つの独立した情報を復調する。同様に、ＭＭＩ導波路は、信号光Ｌｃ２と、レーザ光Ｌａ２から分岐された他方の局発光とを光学的に干渉させて、ホモダイン検波又はヘテロダイン検波を行う。これにより、ＭＭＩ導波路は、信号光Ｌｃ２に含まれている情報を、局発光の位相に一致する位相成分と、局発光の位相と９０°異なる位相成分とに分離して復調する。すなわち、光受信素子１３は、信号光Ｌｃ２についても二つの独立した情報を復調する。光受信素子１３によって復調された４つの独立情報は、信号処理された後、光送受信モジュール１０の外部に導かれる。

【0042】

温調デバイス４０は、半導体レーザ素子１１及び光変調素子１２の各温度をそれぞれ独立して制御するための構成要素である。図４に示すように、温調デバイス４０は、下基板４１と、２つの上基板４２，４３と、２つのペルチェ素子４４，４５とを有する。下基板４１は、主面４１ａ及び裏面４１ｂを有する板状の部材である。下基板４１の平面形状は、方向Ｄ１を長手方向とする長方形である。方向Ｄ１における下基板４１の長さは例えば１５ｍｍであり、方向Ｄ２における下基板４１の幅は例えば５ｍｍである。下基板４１は誘電体材料によって構成されている。誘電体材料は例えばセラミックであり、セラミックには、例えば、窒化アルミニウム及びアルミナのうち少なくとも１つが含まれる。

【0043】

上基板４２は、本実施形態における第１の搭載部の例である。上基板４２は板状の部材であって、その平面形状は方向Ｄ１を長手方向とする長方形である。方向Ｄ１における上基板４２の長さは例えば５ｍｍであり、方向Ｄ２における上基板４２の幅は例えば４ｍｍである。上基板４２は、下基板４１の主面４１ａ上にペルチェ素子４４を介して設けられ、半導体レーザ素子１１を搭載する。具体的には、上基板４２は、方向Ｄ１及び方向Ｄ２の双方と交差（例えば直交）する方向Ｄ３を厚み方向としてペルチェ素子４４上に設けられており、ペルチェ素子４４とは反対側の上基板４２の板面には、光源用ベース３２の裏面３２ｂが固定されている。一例では、光源用ベース３２と上基板４２とは金属接合材を介して互いに接合されている。

【0044】

上基板４３は、本実施形態における第２の搭載部の例である。上基板４３は板状の部材であって、その平面形状は方向Ｄ１を長手方向とする長方形である。方向Ｄ１における上基板４３の長さは例えば６ｍｍであり、方向Ｄ２における上基板４３の幅は例えば５ｍｍである。このように、方向Ｄ１において上基板４３は上基板４２よりも短く、方向Ｄ２において上基板４３は上基板４２よりも長い。上基板４３は、下基板４１の主面４１ａ上にペルチェ素子４５を介して設けられ、光変調素子１２を搭載する。具体的には、上基板４３は、方向Ｄ３を厚み方向としてペルチェ素子４５上に設けられており、ペルチェ素子４５とは反対側の上基板４３の板面には、変調素子用ベース３４の裏面３４ｂが固定されている。一例では、変調素子用ベース３４と上基板４３とは金属接合材を介して互いに接合されている。上基板４２と上基板４３とは、方向Ｄ１において間隔をあけて並んでいる。

【0045】

ペルチェ素子４４は、本実施形態における第１の温度制御素子の例である。ペルチェ素子４５は、本実施形態における第２の温度制御素子の例である。ペルチェ素子４４，４５は、下基板４１の主面４１ａ上において、方向Ｄ１に沿って互いに間隔をあけて並んでいる。ペルチェ素子４４，４５は、光送受信モジュール１０の外部から供給される電力によって駆動し、上基板４２，４３と下基板４１との間において熱の移動を行う。ペルチェ素子４４，４５の構成材料は、例えばＢｉ－Ｓｂ－Ｔｅ－Ｓｅである。

【0046】

中間ブロック５０は、ペルチェ素子４４とペルチェ素子４５との間に配置された厚板状の部材である。言い換えると、下基板４１の主面４１ａ上において、ペルチェ素子４４、中間ブロック５０、ペルチェ素子４５が方向Ｄ１に沿ってこの順に並んでいる。図示例では、中間ブロック５０の平面形状は方向Ｄ２を長手方向とする長方形である。方向Ｄ２における中間ブロック５０の長さは例えば５ｍｍであり、方向Ｄ１における中間ブロック５０の幅は例えば４ｍｍである。このように、方向Ｄ１において中間ブロック５０は上基板４２，４３よりも短く、方向Ｄ２において中間ブロック５０は上基板４２，４３よりも長い。中間ブロック５０は、金属材料及び誘電体材料のうち少なくとも１つによって構成されている。誘電体材料は例えばセラミックであり、セラミックには、例えば、窒化アルミニウム及びアルミナのうち少なくとも１つが含まれる。中間ブロック５０は、主面５０ａと、主面５０ａとは反対を向く裏面５０ｂとを有する。主面５０ａと裏面５０ｂとは互いに平行である。図示例では、中間ブロック５０の裏面５０ｂは下基板４１の主面４１ａに対して直接に固着されている。なお、中間ブロック５０の裏面５０ｂは、他の部材を介して下基板４１の主面４１ａに間接的に固着されてもよい。

【0047】

図４に示されるように、光源用ベース３２の搭載面３２ａと、中間ブロック５０の主面５０ａと、変調素子用ベース３４の搭載面３４ａとは、方向Ｄ１においてこの順に並んでおり、互いに面一である。言い換えると、搭載面３２ａ及び３４ａ並びに主面５０ａは、互いに法線方向が一致しており、下基板４１の主面４１ａを基準とする高さが互いに等しい。図１に示されるように、中間ブロック５０の主面５０ａ上には、ビームスプリッタ２２が配置されている。また、図示例では、搭載面３２ａと主面５０ａとは他に介在する物がなく互いに隣り合っており、同様に、搭載面３４ａと主面５０ａとは他に介在する物がなく互いに隣り合っている。

【0048】

図５は、温調デバイス４０を示す平面図である。図５に示されるように、下基板４１の主面４１ａ上には、金属パターン４８（第１の金属膜）が設けられている。金属パターン４８は、主面４１ａにおけるペルチェ素子４４の実装領域とペルチェ素子４５の実装領域との間に形成され、その平面形状は例えば長方形又は正方形である。金属パターン４８の平面形状が長方形又は正方形である場合、そのうちの一辺は方向Ｄ１に沿っており、別の一辺は方向Ｄ２に沿っている。金属パターン４８は、金属材料が蒸着、めっき等により主面４１ａに成膜されて成る。一例では、金属パターン４８は、主面４１ａに蒸着されたＮｉ層と、Ｎｉ層上にめっき形成されたＡｕ層とを含む。

【0049】

図６は、中間ブロック５０の裏面５０ｂを示す底面図である。図６に示されるように、中間ブロック５０の裏面５０ｂ上には、金属パターン５１（第２の金属膜）が設けられている。金属パターン５１は、方向Ｄ２における裏面５０ｂの一端５０ｂａ寄りに形成され、その平面形状は例えば長方形又は正方形である。金属パターン５１の平面形状が長方形又は正方形である場合、そのうちの一辺は方向Ｄ１に沿っており、別の一辺は方向Ｄ２に沿っている。金属パターン５１は、金属材料が蒸着、めっき等により裏面５０ｂに成膜されて成る。一例では、金属パターン５１は、裏面５０ｂに蒸着されたＴｉ層と、Ｔｉ層上に蒸着されたＰｔ層と、Ｐｔ層上にめっき形成されたＡｕ層とを含む。そして、中間ブロック５０の金属パターン５１と下基板４１の金属パターン４８とが金属接合材を介して互いに接合されることにより、中間ブロック５０の裏面５０ｂが下基板４１の主面４１ａに固着される。したがって、主面４１ａのうち金属パターン４８が占める領域は、下基板４１と中間ブロック５０とが固着する固着領域と一致する。金属接合材は、例えばＳｕＡｇＣｕ系半田である。

【0050】

方向Ｄ１における、金属パターン４８（固着領域）の長さＥａ（図５を参照）は、例えば、方向Ｄ１における下基板４１の長さＥｂの１０％以上５０％以下である。また、方向Ｄ１と直交する方向（例えば方向Ｄ２）における、金属パターン４８（固着領域）の幅Ｗａは、例えば、同方向における下基板４１の幅Ｗｂの５０％以上である。

【0051】

再び図５を参照する。下基板４１の主面４１ａには、ペルチェ素子４４に制御信号としての駆動電流を供給するための一対の配線４６ａ，４６ｂと、ペルチェ素子４５に制御信号としての駆動電流を供給するための一対の配線４７ａ，４７ｂとが設けられている。配線４６ａ，４６ｂにおけるペルチェ素子４４とは反対側の端部はボンディングパッド４６ｃ，４６ｄにそれぞれ接続されており、配線４７ａ，４７ｂにおけるペルチェ素子４５とは反対側の端部はボンディングパッド４７ｃ，４７ｄにそれぞれ接続されている。ボンディングパッド４６ｃ，４６ｄ，４７ｃ，４７ｄは、ペルチェ素子４４に対して方向Ｄ２に配置され、方向Ｄ１に沿って延在する主面４１ａの側縁に沿って、この順に並んでいる。そして、ボンディングパッド４７ｃ，４７ｄとペルチェ素子４５とを繋ぐ一対の配線４７ａ，４７ｂは、主面４１ａの上記側縁に沿って方向Ｄ１に延びており、金属パターン４８の横を通過する。すなわち、配線４７ａ，４７ｂは、方向Ｄ２において、金属パターン４８（固着領域）と並んで配設されている。

【0052】

図６に示されるように、中間ブロック５０の裏面５０ｂは、金属パターン５１が設けられない（言い換えると、中間ブロック５０の裏面５０ｂが露出した）領域Ａを有する。領域Ａは、方向Ｄ２において裏面５０ｂの他端５０ｂｂ寄りに位置し、金属パターン５１に対して他端５０ｂｂ側に並んでいる。中間ブロック５０が下基板４１の主面４１ａ上に配置された状態において、中間ブロック５０のうち領域Ａを構成する部分は、配線４７ａ，４７ｂ上に位置し、配線４７ａ，４７ｂを覆う。領域Ａには金属パターン５１が設けられないので、領域Ａが配線４７ａ，４７ｂに接触する場合であっても、配線４７ａ，４７ｂ同士の短絡が回避される。

【0053】

再び図１、図２及び図３を参照する。パッケージ３０は、半導体レーザ素子１１、光変調素子１２、光受信素子１３、及び温調デバイス４０を収容する。パッケージ３０は、底板３６及び壁部３７を有する。底板３６は板状の部材であって、その平面形状は長方形である。底板３６は、例えばＣｕＷもしくはコバール（少なくともニッケル及びコバルトを鉄に配合した合金）といった金属材料によって主に構成されている。底板３６の一方の板面は、パッケージ３０の内部空間を画成する平坦な底面３６ａを構成する。前述した温調デバイス４０は底面３６ａ上に配置され、下基板４１の裏面４１ｂと底面３６ａとは互いに対向している。

【0054】

壁部３７は、底板３６の底面３６ａ上に設けられ、半導体レーザ素子１１、光変調素子１２、及び温調デバイス４０を囲む。壁部３７は、底面３６ａの四辺に沿って配置された矩形枠状を呈する。すなわち、壁部３７は、方向Ｄ１において互いに対向し方向Ｄ２に沿って延在する一対の部分３７１，３７２と、方向Ｄ２において互いに対向し方向Ｄ１に沿って延在する一対の部分３７３と、を含む。部分３７１には、方向Ｄ１に沿って部分３７１を貫通する孔３７ｂ，３７ｃが形成されている。孔３７ｂ，３７ｃは方向Ｄ２に沿って並んでおり、孔３７ｂはパッケージ３０の外部へ送信信号光Ｌｂを導出し、孔３７ｃはパッケージ３０の外部から受信信号光Ｌｃを導入する。壁部３７は、例えば誘電体材料によって構成されている。誘電体材料は例えばセラミックであり、セラミックには、例えば、窒化アルミニウム及びアルミナのうち少なくとも１つが含まれる。

【0055】

また、壁部３７は、光受信素子１３、ミラー２３、ミラー２４、偏波分離フィルタ２７、及びレンズアレイ２９を搭載する搭載面３７ａを有する。搭載面３７ａは、壁部３７の部分３７３からパッケージ３０の内部空間に向けて延び出している。搭載面３７ａは、光源用ベース３２の搭載面３２ａ、中間ブロック５０の主面５０ａ、及び変調素子用ベース３４の搭載面３４ａと同じ方向を向いており、方向Ｄ１に沿って延在し、搭載面３２ａ、主面５０ａ、及び搭載面３４ａに対して方向Ｄ２に並んで配置されている。一例では、搭載面３７ａは、搭載面３２ａ、主面５０ａ、及び搭載面３４ａと面一である。

【0056】

パッケージ３０は、壁部３７上に設けられた矩形枠状の部材３８を更に有する。部材３８は例えばコバールといった金属製であり、図示しない蓋部（リッド）を壁部３７に固着するために用いられる。

【0057】

図２及び図３に示されるように、中間ブロック５０とパッケージ３０とを位置合わせするために、中間ブロック５０の主面５０ａにおける搭載面３７ａと対向する辺には、一又は複数のマークＭ１が設けられ、パッケージ３０の搭載面３７ａにおける主面５０ａと対向する辺には、マークＭ１に対応する一又は複数のマークＭ２が設けられている。マークＭ１の位置とマークＭ２の位置とを一致させることにより、パッケージ３０内での中間ブロック５０の方向Ｄ１における相対位置が精度よく位置決めされる。マークＭ１，Ｍ２は、例えば十字形状といった種々の形状を有することができる。

【0058】

中間ブロック５０と半導体レーザ素子１１とを位置合わせするために、中間ブロック５０の主面５０ａにおける光源用ベース３２と対向する辺には、一又は複数のマークＭ３が設けられ、光源用ベース３２の搭載面３２ａにおける主面５０ａと対向する辺には、マークＭ３に対応する一又は複数のマークＭ４が設けられている。マークＭ３の位置とマークＭ４の位置とを一致させることにより、方向Ｄ２における中間ブロック５０と光源用ベース３２との相対位置、ひいては方向Ｄ２における中間ブロック５０と半導体レーザ素子１１との相対位置が精度よく位置決めされる。また、中間ブロック５０と光変調素子１２とを位置合わせするために、中間ブロック５０の主面５０ａにおける変調素子用ベース３４と対向する辺には、一又は複数のマークＭ５が設けられ、変調素子用ベース３４の搭載面３４ａにおける主面５０ａと対向する辺には、マークＭ５に対応する一又は複数のマークＭ６が設けられている。マークＭ５の位置とマークＭ６の位置とを一致させることにより、方向Ｄ２における中間ブロック５０と変調素子用ベース３４との相対位置、ひいては方向Ｄ２における中間ブロック５０と光変調素子１２との相対位置が精度よく位置決めされる。マークＭ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６は、例えば十字形状といった種々の形状を有することができる。

【0059】

以上の構成を備える本実施形態の光送受信モジュール１０の組み立て手順を説明する。図７は、光送受信モジュール１０の組み立て手順を示すフローチャートである。図７に示されるように、まず、工程Ｓ１として、上述した構成を有するパッケージ３０を準備する。次に、工程Ｓ２として、受信素子用キャリア３５上に光受信素子１３を搭載した受光素子アセンブリを、パッケージ３０の搭載面３７ａ上に実装する。続いて、工程Ｓ３として、温調デバイス４０をパッケージ３０の底面３６ａ上に固定する。続いて、工程Ｓ４として、下基板４１の主面４１ａに、中間ブロック５０を固着する。続いて、工程Ｓ５として、変調素子用ベース３４上に変調素子用キャリア３３及び光変調素子１２を搭載した変調素子アセンブリを、温調デバイス４０の上基板４３上に固定する。続いて、工程Ｓ６として、光源用ベース３２上に光源用キャリア３１及び半導体レーザ素子１１を搭載した波長可変光源アセンブリを、温調デバイス４０の上基板４２上に固定する。なお、工程Ｓ５及びＳ６の順序は互いに入れ替わってもよい。続いて、工程Ｓ７として、ビームスプリッタ２２、ミラー２３，２４，２５、偏波合成フィルタ２６、及び偏波分離フィルタ２７をそれぞれ所定位置に実装する。そして、レンズ２１及びレンズアレイ２８，２９をそれぞれ所定位置に実装する。最後に、パッケージ３０の蓋部（リッド）を被せてパッケージ３０の内部空間を気密に封止する。以上の工程を経て、本実施形態の光送受信モジュール１０が作製される。

【0060】

以上に説明した本実施形態の光送受信モジュール１０によって得られる効果について説明する。上述したように、この光送受信モジュール１０では、半導体レーザ素子１１から出力されたレーザ光Ｌａの一部（レーザ光Ｌａ１）が光変調素子１２に入力され、光変調素子１２はレーザ光Ｌａを変調することにより信号光Ｌｂ１，Ｌｂ２を生成する。また、半導体レーザ素子１１から出力されたレーザ光Ｌａの残部（レーザ光Ｌａ２）が光受信素子１３に入力され、光受信素子１３は、受信信号光Ｌｃの復調を、レーザ光Ｌａ２（局発光）を利用して行う。ペルチェ素子４４は半導体レーザ素子１１の温度を制御することによってレーザ光Ｌａの波長を制御し、ペルチェ素子４５は光変調素子１２の温度を一定に保つことによって光変調素子１２の特性の変動を抑える。このように、ペルチェ素子４４，４５が半導体レーザ素子１１及び光変調素子１２に対する温度制御をそれぞれ独立して行うので、これらの温度を精度良く制御することができる。そして、この光送受信モジュール１０では、中間ブロック５０がペルチェ素子４４とペルチェ素子４５との間に配置されており、その裏面５０ｂは、下基板４１の主面４１ａに直接又は間接的に固着されている。これにより、ペルチェ素子４４，４５を搭載する下基板４１の温度変動に起因する反り（特に、ペルチェ素子４４とペルチェ素子４５との間の部分の反り）を中間ブロック５０が妨げるので、下基板４１の反りを低減することができる。故に、温度変動に起因する半導体レーザ素子１１の光軸と光変調素子１２の光軸との相対的な傾きを低減し、これらの光結合効率の変動を抑制できる。また、下基板４１の反りに起因してペルチェ素子４４，４５に生じる応力を低減し、ペルチェ素子４４，４５の信頼性を高めることができる。

【0061】

本実施形態のように、方向Ｄ１における金属パターン４８（固着領域）の長さＥａは、同方向における下基板４１の長さＥｂの１０％以上５０％以下であってもよい。金属パターン４８（固着領域）の長さＥａが下基板４１の長さＥｂの１０％以上であることにより、下基板４１の反りを中間ブロック５０が効果的に妨げることができる。また、金属パターン４８（固着領域）の長さＥａが下基板４１の長さＥｂの５０％以下であることにより、下基板４１の主面４１ａにおいてペルチェ素子４４，４５を配置するスペースを十分に確保することができる。

【0062】

本実施形態のように、下基板４１の主面４１ａ上には金属パターン４８が設けられており、中間ブロック５０の裏面５０ｂ上には金属パターン５１が設けられており、金属パターン４８と金属パターン５１とが半田等の金属接合材を介して互いに固着されてもよい。この場合、中間ブロック５０と下基板４１とを強固に固着し、下基板４１の反りによる中間ブロック５０と下基板４１との剥離を防いで、下基板４１の反りを効果的に妨げることができる。

【0063】

本実施形態のように、方向Ｄ１と直交する方向（例えば方向Ｄ２）における金属パターン４８（固着領域）の幅Ｗａは、同方向における下基板４１の幅Ｗｂの５０％以上であってもよい。金属パターン４８（固着領域）の幅Ｗａが下基板４１の幅Ｗｂの５０％以上であることにより、下基板４１の反りを中間ブロック５０が効果的に妨げることができる。

【0064】

本実施形態のように、中間ブロック５０の主面５０ａに、半導体レーザ素子１１及び光変調素子１２と中間ブロック５０とを位置合わせするためのマークＭ３，Ｍ５が設けられてもよい。この場合、中間ブロック５０が介在することによって互いの間隔が大きくなった半導体レーザ素子１１及び光変調素子１２の相対位置を精度良く合わせることができる。

【0065】

本実施形態のように、中間ブロック５０の主面５０ａ及びパッケージ３０の搭載面３７ａに、中間ブロック５０とパッケージ３０とを位置合わせするためのマークＭ１，Ｍ２が設けられてもよい。この場合、パッケージ３０に対する中間ブロック５０の相対位置を精度良く合わせることができ、ひいてはパッケージ３０の搭載面３７ａ上に配置される光受信素子１３と半導体レーザ素子１１とを精度良く光結合させることができる。

【0066】

本実施形態のように、温調デバイス４０は、ペルチェ素子４４，４５のうち少なくとも一方に制御信号を供給する配線４７ａ，４７ｂを下基板４１の主面４１ａ上に有し、配線４７ａ，４７ｂは、方向Ｄ２において金属パターン４８（固着領域）と並んで配設され、中間ブロック５０は配線４７ａ，４７ｂを覆う部分を含んでもよい。この場合、中間ブロック５０の面積を大きくすることができるため、中間ブロック５０の主面５０ａの上に、ビームスプリッタ２２等の光学部品を配置するスペースを十分に確保することができる。

【0067】

本実施形態のように、光源用ベース３２の搭載面３２ａ、中間ブロック５０の主面５０ａ、及び変調素子用ベース３４の搭載面３４ａは互いに面一であってもよい。この場合、高さ方向（下基板４１の主面４１ａの法線方向）における半導体レーザ素子１１と光変調素子１２との光軸合わせを精度良く行うことができる。また、本実施形態では下基板４１がペルチェ素子４４，４５において互いに共通であるため、上基板４２，４３間の高さのバラツキを低減でき、ひいては搭載面３２ａ，３４ａ間の高さのバラツキを低減できる。故に、半導体レーザ素子１１と光変調素子１２との結合効率のバラツキを低減できる。

【0068】

本実施形態のように、中間ブロック５０の主面５０ａ上に、半導体レーザ素子１１から出力されるレーザ光Ｌａを分岐する光学部品（ビームスプリッタ２２）が配置され、分岐されたレーザ光Ｌａのうち一方のレーザ光Ｌａ１が光変調素子１２に入力され、他方のレーザ光Ｌａ２が光受信素子１３に入力されてもよい。このような光学部品を中間ブロック５０の主面５０ａ上に配置することにより、中間ブロック５０上のスペースを効率良く利用することができる。なお、中間ブロック５０の主面５０ａ上には、ビームスプリッタ２２に代えて、或いはビームスプリッタ２２とともに、他の光学部品が配置されてもよい。

【0069】

（第１変形例）
上記実施形態の光送受信モジュール１０の構成のうち、光受信素子１３、ビームスプリッタ２２、ミラー２３，２４，２５、偏波分離フィルタ２７、及びレンズアレイ２９を除いた構成は、光送信モジュールとして利用可能である。そのような光送信モジュールであっても、光受信素子１３に関わるものを除いて、上記実施形態の光送受信モジュール１０と同様の効果を奏することができる。

【0070】

（第２変形例）
上記実施形態では下基板４１の主面４１ａと中間ブロック５０の裏面５０ｂとが半田等の金属接合材を用いて固着されているが、主面４１ａ及び裏面５０ｂの固着方法は金属接合材に限られず、例えば、主面４１ａと裏面５０ｂとが樹脂を介して互いに固着されてもよい。この場合、中間ブロック５０と下基板４１とを簡易に固着することができ、製造プロセスを容易化することができる。

【0071】

（第３変形例）
図８及び図９は、上記実施形態の第３変形例に係る光送受信モジュール１０Ａの構成を示す図である。図８は光送受信モジュール１０Ａの切り欠き斜視図であり、図９は光送受信モジュール１０Ａの平面図である。なお、これらの図において、レンズ２１、ビームスプリッタ２２、ミラー２３，２４，２５、偏波合成フィルタ２６、偏波分離フィルタ２７、及びレンズアレイ２８，２９の図示を省略している。

【0072】

本変形例と上記実施形態との相違点は、マークＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６の形状である。本変形例では、マークＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６が十字形状ではなく中間ブロック５０の主面５０ａの各辺と交差する方向に延びる直線状を呈している。このような形状であっても、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。

【0073】

本開示による光送信モジュール、光送受信モジュール、及び光モジュールは、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、本開示による光モジュールにおいて、第１の光素子として半導体レーザ素子１１を例示し、第２の光素子として光変調素子１２を例示したが、これらの光素子としては他に様々な光素子を適用することができる。

【符号の説明】

【0074】

１０，１０Ａ…光送受信モジュール
１１…半導体レーザ素子
１２…光変調素子
１３…光受信素子
２１…レンズ
２２…ビームスプリッタ
２３，２４，２５…ミラー
２６…偏波合成フィルタ
２７…偏波分離フィルタ
２８，２９…レンズアレイ
３０…パッケージ
３１…光源用キャリア
３２…光源用ベース
３２ａ…搭載面
３２ｂ…裏面
３３…変調素子用キャリア
３４…変調素子用ベース
３４ａ…搭載面
３４ｂ…裏面
３５…受信素子用キャリア
３６…底板
３６ａ…底面
３７…壁部
３７ａ…搭載面
３７ｂ，３７ｃ…孔
３８…部材
４０…温調デバイス
４１…下基板（基板）
４１ａ…主面
４１ｂ…裏面
４２…上基板（第１の搭載部）
４３…上基板（第２の搭載部）
４４…ペルチェ素子（第１の温度制御素子）
４５…ペルチェ素子（第２の温度制御素子）
４６ａ，４６ｂ，４７ａ，４７ｂ…配線
４６ｃ，４６ｄ，４７ｃ，４７ｄ…ボンディングパッド
４８…金属パターン（第１の金属膜）
５０…中間ブロック
５０ａ…主面
５０ｂ…裏面
５０ｂａ…一端
５０ｂｂ…他端
５１…金属パターン（第２の金属膜）
３７１，３７２，３７３…部分
Ａ…領域
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…方向
Ｌａ，Ｌａ１，Ｌａ２…レーザ光
Ｌｂ…送信信号光
Ｌｂ１，Ｌｂ２…信号光
Ｌｃ…受信信号光
Ｌｃ１，Ｌｃ２…信号光
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６…マーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】