阅读说明：本技术 光模块及其制造方法 (Optical module and method for manufacturing the same ) 是由 小田拓弥 于 2018-04-02 设计创作，主要内容包括：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。(An optical module having a higher coupling efficiency between a substrate-type optical waveguide and an optical fiber than conventional optical modules and a method for manufacturing the optical module are provided, wherein a spot size w1 at an end surface of a waveguide guided along a core (111) of the substrate-type optical waveguide (11) and a spot size w2 at an end surface of a waveguide guided along a core (121) of the optical fiber (12) are set such that a spot size ratio w2/w1, which is the same as a case where an axial offset amount of the core (111) of the substrate-type optical waveguide (11) and the core (121) of the optical fiber (12) is 0, between a coupling efficiency η (0) of the substrate-type optical waveguide (11) and the optical fiber (12) and a spot size w2/w1 are equal to 1, is α, and 1 < w2/w1 < α is satisfied.)

光模块及其制造方法

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”

专利文献2：日本公开专利公报“日本特开2001-242337号公报”

然而，在以往的光模块中，留有提高基板光波导与光纤的耦合效率的余地。另外，希望关于耦合效率增大相对于轴偏移的容限(以下，也记载为“轴偏移容限”)，以使得不会因基板型光波导的芯与光纤的芯的轴偏移而产生大幅度的耦合效率的降低。

发明内容

本发明是鉴于上述的课题而完成的，其目的在于实现基板型光波导与光纤的耦合效率比以往高的光模块。

为了实现上述的目的，本发明的一个方式所涉及的光模块的特征在于，具备：基板型光波导；以及光纤，对向上述基板型光波导输入的光或者从上述基板型光波导输出的光进行导波，沿着上述基板型光波导的芯被进行导波的波导模的端面处的模斑尺寸w1以及沿着上述光纤的芯被进行导波的波导模的端面处的模斑尺寸w2被设定为：满足1＜w2/w1＜α，其中，α是上述基板型光波导与上述光纤之间的耦合效率η(0)和当w2/w1＝1时的该耦合效率η(0)相同的情况下的模斑尺寸比w2/w1，耦合效率η(0)是上述基板型光波导的芯与上述光纤的芯的轴偏移量为0时的耦合效率。

为了实现上述的目的，本发明的一个方式所涉及的制造方法制造具备基板型光波导、以及对向上述基板型光波导输入的光或者从上述基板型光波导输出的光进行导波的光纤的光模块，上述制造方法的特征在于，包括设定工序，将沿着上述基板型光波导的芯被进行导波的波导模的模斑尺寸w1以及沿着上述光纤的芯被进行导波的波导模的模斑尺寸w2设定为：满足1＜w2/w1＜α，其中，α是所述基板型光波导与所述光纤之间的耦合效率η(0)和当w2/w1＝1时的该耦合效率η(0)相同的情况下的模斑尺寸比w2/w1，耦合效率η(0)是所述基板型光波导的芯与所述光纤的芯的轴偏移量为0时的耦合效率。

根据本发明的一个方式，能够实现轴偏移量为0时的耦合效率η(0)比以往大的基板型光波导。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式所涉及的光模块的结构的图。(a)是该光模块的俯视图，(b)是该光模块的剖视图。

图2是基板型光波导的芯以及光纤的芯的侧视图。在(a)中一并标注了沿着各个芯被进行导波的波导模的模分布，在(b)中一并标注了表示轴偏移量x以及端面间距离z的箭头。

图3中，(a)是针对模斑尺寸比w2/w1为1、1.2、1.55、2、2.41、2.8的情况，将耦合效率η[dB]作为轴偏移量x[μm]的函数来表示的图表。(b)是将轴偏移量x为1时的耦合效率η[dB]的变化率dη/dx(1)[dB/μm]作为模斑尺寸比w2/w1的函数来表示的图表。(c)是将轴偏移量x为0时的耦合效率η(0)[dB]作为模斑尺寸比w2/w1的函数来表示的图表。

图4中，(a)是针对端面间距离z为10μm、模斑尺寸w1为0.8、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0的情况，将轴偏移量x为0时的耦合效率η(0)[dB]作为模斑尺寸比w2/w1的函数来表示的图表。(b)是针对端面间距离z为10的情况，将轴偏移量x为0时的耦合效率η(0)和w2/w1＝1的情况相同的模斑尺寸比α、以及轴偏移量x为0时的耦合效率η(0)取最大值的模斑尺寸比β作为模斑尺寸w1的函数来表示的图表。(c)是针对端面间距离z为5、10、20的情况，将轴偏移量x为0时的耦合效率η(0)和w2/w1＝1的情况相同的模斑尺寸比α、以及轴偏移量x为0时的耦合效率η(0)取最大值的模斑尺寸比β作为模斑尺寸w1的函数来表示的图表。

图5是表示最优近似图4的(c)所示的模斑尺寸比α的图表的曲线α＝a×w1^b+1的系数a、b与端面间距离z的关系的图表。

图6是表示最优近似图4的(c)所示的模斑尺寸比β的图表的曲线β＝aw1⁴+bw1³+cw1²+dw+e的系数a、b、c、d、e和端面间距离z的关系的图表。

图7是将耦合效率上升量作为模斑尺寸w1的函数来表示的图表。(a)是z＝5μm的情况下的图表，(b)是z＝10μm的情况下的图表，(c)是z＝20的情况下的图表。

图8是表示以往的光模块的轴偏移量x与耦合效率η的关系的图表。

具体实施方式

〔光模块的结构〕

参照图1对本发明的一实施方式所涉及的光模块1的结构进行说明。在图1中，(a)是光模块1的俯视图，(b)是AA’截面中的光模块1的剖视图。此外，在以下的说明中，在图示的坐标系中将X轴正方向记载为“上”，将X轴负方向记载为“下”，将Y轴正方向记载为“右”，将Y轴负方向记载为“左”，将Z轴正方向记载为“前”，将Z轴负方向记载为“后”。但是，“上”、“下”、“右”、“左”、“前”、“后”的记载只不过是为了便于对光模块1的构造简单地进行说明而使用的，光模块1的配置不受任何制约。

如图1所示，光模块1具备基板型光波导11和光纤12。光纤12是用于对向基板型光波导11输入的输入光进行导波或者用于对从基板型光波导11输出的输出光进行导波的光纤。

基板型光波导11在基板形成有芯111以及凹部112。在本实施方式中，将在SOI(Silicon on Insulator)基板形成有芯111以及凹部112的硅波导作为基板型光波导11来使用。基板型光波导11配置为，在图示的坐标系中，使两个主面(上面以及下面)朝向X轴正方向以及X轴负方向，并且使4个侧面朝向Y轴正方向、Y轴负方向、Z轴正方向、Z轴负方向。

凹部112是形成于基板型光波导11的上表面11U的后端的、用于配置光纤12的前端部的空间。凹部112是上方以及后方敞开，且下方、前方、右方、以及左方被基板型光波导11的端面包围的长方体状的凹部，形成于基板型光波导11的上表面11U和后侧面11B相交的角部。

芯111是形成于基板型光波导11的内部的、用于对光进行导波的区域，由折射率比基板型光波导11的其他部分(例如，作为包覆层发挥功能的二氧化硅膜)高的材料(例如，硅)构成。芯111在位于凹部112的前方的基板型光波导11的端面11S露出。该端面11S的附近的芯111的中心轴与该端面11S正交。

此外，在基板型光波导11中，也可以设置有将沿着芯111被进行导波的波导模的模斑尺寸放大的模斑尺寸变换器。在设置了模斑尺寸变换器的情况下，能够将沿着芯111被进行导波的波导模的端面11S中的模斑尺寸放大至例如3μm或者1.5μm左右。另外，基板型光波导11的内部的芯111的路径在基板型光波导11的未示于图1的部分中是任意的。在基板型光波导11，也可以形成有对沿着芯111传播的光作用的未图示的功能部。例如，也可以设置有对沿着芯111传播的光进行调制的调制部。

光纤12具备圆柱状的芯121和覆盖芯121的侧面的圆筒状的包覆层122。在本实施方式中，将具备石英玻璃制的芯121以及包覆层122的单模光纤作为光纤12来使用。此外，在芯121或者包覆层122，添加有用于使包覆层122的折射率比芯121的折射率低的掺杂剂，沿光纤12被导波的输入光因该折射率差而被封闭在芯121中。芯121在光纤12的端面12S露出。

光纤12的前端部以使光纤12的端面12S处的芯121与基板型光波导11的端面11S处的芯111对置的方式，配置于基板型光波导11的凹部112。而且，光纤12的前端部通过注入于基板型光波导11的凹部112的树脂材料13而被固定于基板型光波导11。此时，光纤12的端面12S的附近的芯121的中心轴与基板型光波导11的端面11S的附近的芯111的中心轴平行。此外，树脂材料13偏向凹部112的后方注入，以便不进入光纤12的端面12S和基板型光波导11的端面11S之间。

此外，在光纤12中，也可以设置有将沿着芯121被导波的光的模斑尺寸缩小的模斑尺寸变换器。作为能够使用的模斑尺寸变换器，列举透镜光纤、Grin透镜光纤、高NA光纤等。在设置了模斑尺寸变换器的情况下，能够将沿着芯121被进行导波的波导模的端面12S的模斑尺寸缩小至与沿着基板型光波导11的芯111被进行导波的波导模的端面11S的模斑尺寸相同程度。另外，在本实施方式中，作为用于将光纤12固定于基板型光波导11的固定材料而使用了树脂材料13，但本发明并不限定于此。即，作为用于将光纤12固定于基板型光波导11的固定材料，也可以使用树脂以外的固定材料，例如使用焊料。另外，在本实施方式中，向基板型光波导11的凹部112注入树脂材料13，但本发明并不限定于此。即，也可以代替凹部地例如将V字状的槽形成于基板型光波导，向V字状的槽注入树脂材料13。另外，在本实施方式中，将光纤12通过固定材料固定于基板型光波导11，但本发明并不限定于此。即，也可以通过基于固定材料的固定以外的固定方法将光纤固定于基板型光波导。

〔模斑尺寸的设定〕

以下，对沿着基板型光波导11的芯111被进行导波的波导模(例如，基本模式)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(例如，基本模式)的模斑尺寸w2进行研究。这里，如图2的(a)所示，沿着基板型光波导11的芯111被进行导波的波导模的模斑尺寸w1是指基板型光波导11的端面11S中的该波导模的强度成为峰值强度的1/e²以上的区域的半径，相当于该波导模的模场直径的1/2。同样地，如图2的(a)所示，沿着光纤12的芯121被进行导波的波导模的模斑尺寸w2是指光纤12的端面12S中的该波导模的强度成为峰值强度的1/e²以上的区域的半径，相当于该波导模的模场直径的1/2。将模斑尺寸w2相对于模斑尺寸w1的比w2/w1记载为“模斑尺寸比”。

此外，如图2的(b)所示，将从基板型光波导11的芯111的中心轴到光纤12的芯121的中心轴的距离记载为“轴偏移量”，由符号x表示。另外，如图2的(b)所示，将从基板型光波导11的端面11S到光纤12的端面12S的距离记载为“端面间距离”，由符号z表示。此外，轴偏移量x的附图标记以如下的方式来确定。即，以与和光纤12的芯121的中心轴正交的方向中的光纤12能够位移的方向平行的方式取x轴，(1)当光纤12的芯121的中心轴处于比基板型光波导11的芯111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，(2)当光纤12的芯121的中心轴处于比基板型光波导11的芯111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。端面间距离z的附图标记始终为正。

图3的(a)是针对模斑尺寸比w2/w1为1、1.2、1.55、2、2.41、2.8的情况，将基板型光波导11的芯111与光纤12的芯121的耦合效率η[dB]作为轴偏移量x[μm]的函数来表示的图表。这里，将模斑尺寸w1设为1.5μm，将端面间距离z设为10μm，将波长λ设为1.55μm。从图3的(a)所示的图表可见，在任一情况下，在轴偏移量x为0时耦合效率η均为最大，并且轴偏移量x的绝对值|x|越大，则耦合效率η越减少。该趋势不论模斑尺寸w1以及端面间距离z如何都成立。

图3的(b)是将轴偏移量x为1时的耦合效率η[dB]的变化率dη/dx(1)[dB/μm]作为模斑尺寸比w2/w1的函数来表示的图表。这里，也将模斑尺寸w1设为1.5μm，将端面间距离z设为10μm，将波长λ设为1.55μm。从图3的(b)所示的图表可见，w2/w1越大，dη/dx(1)的绝对值|dη/dx(1)|越减少。这意味着w2/w1越大，则轴偏移容限(与耦合效率η有关的轴偏移量x的容限)越大。

图3的(c)是将轴偏移量x为0时的耦合效率η(0)[dB]作为模斑尺寸比w2/w1的函数来表示的图表。在图3的(c)所示的图表中，将从各模斑尺寸比w2/w1下的耦合效率η(0)减去w2/w1＝1时的耦合效率η(0)所得的差值(耦合效率上升量)作为纵轴。这里，也将模斑尺寸w1设为1.5μm，将端面间距离z设为10μm，将波长λ设为1.55μm。从图3的(c)所示的图表可见，在w2/w1＝2.41时，η(0)与w2/w1＝1时相同，在1＜w2/w1＜2.41时，η(0)比w2/w1＝1时大。而且，可见在w2/w1＝1.55时，η(0)取最大值，η(0)比w2/w1＝1时大的模斑尺寸比w2/w1的范围“1＜w2/w1＜2.41”被分成如下两部分：轴偏移容限相对较小的第1范围“1＜w2/w1＜1.55”、和轴偏移容限相对较大的第2范围“1.55＜w2/w1＜2.41”。

从图3的(c)得到的上述的知识点能够概括如下。即，第1，存在轴偏移量x为0时的耦合效率η(0)与w2/w1＝1的情况相同的模斑尺寸比α。而且，在1＜w2/w1＜α时，轴偏移量x为0时的耦合效率η(0)比w2/w1＝1时大。第2，存在轴偏移量x为0时的耦合效率η(0)取最大值的模斑尺寸比β。而且，轴偏移量x为0时的耦合效率η(0)比w2/w1＝1时大的模斑尺寸比w2/w1的范围“1＜w2/w1＜α”被分成两部分：(1)轴偏移容限相对较小的第1范围“1＜w2/w1＜β”；(2)轴偏移容限相对较大的第2范围“β＜w2/w1＜α”。

因此，在本实施方式所涉及的光模块1中，优选以满足第1条件“1＜W2/W1＜α”的方式设定模斑尺寸w1、w2。这里，α是轴偏移量x为0时的耦合效率η(0)和w2/w1＝1时的耦合效率η(0)相同的模斑尺寸比w2/w1。由此，能够实现轴偏移量x为0时的耦合效率η(0)比w2/w1＝1时大的光模块1。

另外，在本实施方式所涉及的光模块1中，更优选以满足第2条件“β＜W2/W1＜α”的方式设定模斑尺寸w1、w2。这里，β是轴偏移量x为0时的耦合效率η(0)取最大值的模斑尺寸比。由此，能够实现轴偏移量x为0时的耦合效率η(0)比w2/w1＝1时大、且轴偏移容限较大的光模块1。

出现在上述条件中的模斑尺寸比α、β能够作为模斑尺寸w1以及端面间距离z的函数来表示。以下，对这一点进行说明。

图4的(a)是针对z＝10、w1＝0.8、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0的情况，将轴偏移量x为0时的耦合效率η(0)[dB]作为模斑尺寸比w2/w1的函数来表示的图表。在图4的(a)所示的图表中，将从各模斑尺寸比w2/w1下的耦合效率η(0)减去w2/w1＝1时的耦合效率η(0)所得的差值(耦合效率上升量)作为纵轴。这里，将端面间距离z设为10μm，将波长λ设为1.55μm。从图4的(a)可见，随着模斑尺寸w1变大，轴偏移量x为0时的耦合效率η(0)与w2/w1＝1的情况相同的模斑尺寸比α逐渐变小。另外，可见随着模斑尺寸w1变大，轴偏移量x为0时的耦合效率η(0)取最大值的模斑尺寸比β逐渐变小。此外，在图4的(a)中，黑色的圆形标记表示模斑尺寸α，白色的菱形标记表示模斑尺寸β。

图4的(b)是针对z＝10的情况，将轴偏移量x为0时的耦合效率η(0)与w2/w1＝1的情况相同的模斑尺寸比α、以及轴偏移量x为0时的耦合效率η(0)取最大值的模斑尺寸比β作为w1的函数来表示的图表。这里，也将波长λ设为1.55μm。在图4的(b)所示的图表中，表示模斑尺寸比α的图表的下侧的区域为满足上述的第1条件的区域，表示模斑尺寸比α的图表和表示模斑尺寸比β的图表所夹的区域为满足上述的第2条件的区域。

图4的(c)是针对z＝5、10、20的情况，将轴偏移量x为0时的耦合效率η(0)与w2/w1＝1的情况相同的模斑尺寸比α、以及轴偏移量x为0时的耦合效率η(0)取最大值的模斑尺寸比β作为w1的函数来表示的图表。这里，也将波长λ设为1.55μm。在任一情况下，表示模斑尺寸比α的图表的下侧的区域为满足上述的第1条件的区域，表示模斑尺寸比α的图表和表示模斑尺寸比β的图表所夹的区域为满足上述的第2条件的区域。

能够使用曲线α＝a×w1^b+1来很好地近似图4的(c)所示的模斑尺寸比α的曲线图。若针对z＝5、10、20的情况，求出使平方误差为最小的系数a、b，则如下述的表1所示。

表1

系数	z＝5	z＝10	z＝20	线性近似
					a	1.662	4.195	9.253	a＝0.506z-0.867
b	-3.554	-3.168	-2.733	b＝0.0531z-3.7715

而且，如图5的(a)所示，视为z的函数的系数a能够进行线性近似。使平方误差为最小的近似直线是a＝0.506z-0.867。另外，如图5的(b)所示，视为z的函数的系数b也能够进行线性近似。使平方误差为最小的近似直线是b＝0.0531z-3.7715。

因此，轴偏移量x为0时的耦合效率η(0)与w2/w1＝1的情况相同的模斑尺寸比α近似以如下的方式来表示。

z＝5的情况：

α＝1.662×w1^-3.554+1。

z＝10的情况：

α＝4.195×w1^-3.168+1。

z＝20的情况：

α＝9.253×w1^-2.733+1。

一般的情况：

α＝(0.506z-0.867)×w1^{(0.0531z-3.7715)}+1。

同样地，能够使用曲线β＝aw1⁴+bw1³+cw1²+dw1+e来很好地近似图4的(c)所示的模斑尺寸比β的曲线图。若针对z＝5、10、20的情况，求出使平方误差为最小的系数a、b、c、d、e，则得到下述的表2所示的结果。

表2

系数	z＝5	z＝10	z＝20	线性近似
					a	0.058	0.07	0.093	a＝0.0023z+0.0465
b	-0.668	-0.827	-1.097	b＝-0.0284z-0.533
					c	2.829	3.646	4.855	c＝0.133z+2.2245
d	-5.268	-7.229	-9.872	d＝-0.3008z-3.9465
					e	4.706	6.614	9.217	e＝0.295z+3.4045

而且，如图6的(a)所示，视为z的函数的系数a能够进行线性近似。使平方误差为最小的近似直线是a＝0.0023z+0.0465。另外，如图6的(b)所示，视为z的函数的系数b能够进行线性近似。使平方误差为最小的近似直线是b＝-0.0284z+0.533。另外，如图6的(c)所示，视为z的函数的系数c能够进行线性近似。使平方误差为最小的近似直线是c＝0.133z+2.2245。另外，如图6的(d)所示，视为z的函数的系数d能够进行线性近似。使平方误差为最小的近似直线是d＝-0.3008z-3.9465。另外，如图6的(e)所示，视为z的函数的系数e能够进行线性近似。使平方误差为最小的近似直线是e＝0.295z+3.4045。

因此，轴偏移量x为0时的耦合效率η(0)取最大值的模斑尺寸比β近似地以如下的方式来表示。

z＝5的情况：

β＝0.058w1⁴-0.668w1³+2.829w1²-5.268w1+4.706。

z＝10的情况：

β＝0.070w1⁴-0.827w1³+3.646w1²-7.229w1+6.614。

z＝20的情况：

β＝0.093w1⁴-1.097w1³+4.855w1²-9.872w1+9.217。

一般的情况：

β＝(0.0023z+0.0465)w1⁴

-(0.0284z+0.533)w1³

+(0.133z+2.2245)w1²

-(0.3008z+3.9465)w1

+(0.295z+3.4045)。

最后，参照图7对耦合效率上升量的最大值和模斑尺寸w1的关系进行说明。图7是将耦合效率上升量的最大值作为模斑尺寸w1的函数来表示的图表。在图7中，(a)是z＝5μm的情况下的图表，(b)是z＝10μm的情况下的图表，(c)是z＝20的情况下的图表。

模斑尺寸w1优选在3μm以下，更优选在2μm以下。由图3的(a)可知，在z＝5μm的情况下，若模斑尺寸w1为3μm以下，则使耦合效率上升量为0.001dB以上，若模斑尺寸w1在2μm以下，则使耦合效率上升量为0.01dB以上。另外，由图3的(b)可知，在z＝10μm的情况下，若模斑尺寸w1为3μm以下，则使耦合效率上升量为0.01dB以上，若模斑尺寸w1为2μm以下，则使耦合效率上升量为0.1dB以上。另外，由图3的(c)可知，在z＝20μm的情况下，若模斑尺寸w1为3μm以下，则使耦合效率上升量为0.1dB以上，若模斑尺寸w1为2μm以下，则使耦合效率上升量为1dB以上。

〔总结〕

本实施方式所涉及的光模块(1)的特征在于，具备基板型光波导(11)、以及对向上述基板型光波导(11)输入的光或者从上述基板型光波导(11)输出的光进行导波的光纤(12)，沿着上述基板型光波导(11)的芯(111)被进行导波的波导模的端面(11S)处的模斑尺寸w1、以及沿着上述光纤(12)的芯(121)被进行导波的波导模的端面(12S)处的模斑尺寸w2被设定为：满足1＜w2/w1＜α，其中，α是上述基板型光波导(11)与上述光纤(12)之间的耦合效率η(0)和当w2/w1＝1时的该耦合效率η(0)相同的情况下的模斑尺寸比w2/w1，耦合效率η(0)是上述基板型光波导(11)的芯(111)与上述光纤(12)的芯(121)的轴偏移量为0时的耦合效率。

根据上述的结构，能够实现轴偏移量为0时的耦合效率η(0)比以往(模斑尺寸比w2/w1为1以下的情况)大的基板型光波导。

在本实施方式所涉及的光模块(1)中，优选上述模斑尺寸w1以及上述模斑尺寸w2被设定为：满足β＜w2/w1＜α，其中，将上述耦合效率η(0)取最大值的模斑尺寸比w2/w1作为β。

根据上述的结构，能够实现轴偏移量为0时的耦合效率η(0)比以往大、且轴偏移容限较大的基板型光波导。

在本实施方式所涉及的光模块(1)中，优选上述模斑尺寸w1以及上述模斑尺寸w2被设定为：满足1＜w2/w1＜1.662×w1^-3.554+1。

根据上述的结构，能够实现在基板型光波导与光纤的端面间距离为5μm左右的情况下，轴偏移量为0时的耦合效率η(0)比以往大的基板型光波导。

在本实施方式所涉及的光模块(1)中，优选上述模斑尺寸w1以及上述模斑尺寸w2被设定为：满足0.058w1⁴-0.668w1³+2.829w1²-5.268w1+4.706＜w2/w1＜1.662×w1^-3.554+1。

根据上述的结构，能够实现在基板型光波导与光纤的端面间距离为5μm左右的情况下，轴偏移量为0时的耦合效率η(0)比以往大、且轴偏移容限较大的基板型光波导。

在本实施方式所涉及的光模块(1)中，优选上述模斑尺寸w1以及上述模斑尺寸w2被设定为：满足1＜w2/w1＜4.195×w1^-3.168+1。

根据上述的结构，能够实现在基板型光波导与光纤的端面间距离为10μm左右的情况下，轴偏移量为0时的耦合效率η(0)比以往大的基板型光波导。

在本实施方式所涉及的光模块(1)中，优选上述模斑尺寸w1以及上述模斑尺寸w2被设定为：满足0.070w1⁴-0.827w1³+3.646w1²-7.229w1+6.614＜w2/w1＜4.195×w1^-3.168+1。

根据上述的结构，能够实现在基板型光波导与光纤的端面间距离为10μm左右的情况下，轴偏移量为0时的耦合效率η(0)比以往大、且轴偏移容限较大的基板型光波导。

在本实施方式所涉及的光模块(1)中，优选上述模斑尺寸w1以及上述模斑尺寸w2被设定为：满足1＜w2/w1＜9.253×w1^-2.733+1。

根据上述的结构，能够实现在基板型光波导与光纤的端面间距离为20μm左右的情况下，轴偏移量为0时的耦合效率η(0)比以往大的基板型光波导。

在本实施方式所涉及的光模块(1)中，优选上述模斑尺寸w1以及上述模斑尺寸w2被设定为：满足0.093w1⁴-1.097w1³+4.855w1²-9.872w1+9.217＜w2/w1＜9.253×w1^-2.733+1。

根据上述的结构，能够实现在基板型光波导与光纤的端面间距离为20μm左右的情况下，轴偏移量为0时的耦合效率η(0)比以往大、且轴偏移容限较大的基板型光波导。

在本实施方式所涉及的光模块(1)中，优选将上述基板型光波导(11)与上述光纤(12)的端面间距离设为z，上述模斑尺寸w1以及上述模斑尺寸w2被设定为：满足1＜w2/w1＜(0.506z-0.867)×w1^{(0.0531z-3.7715)}+1。

根据上述的结构，能够实现轴偏移量为0时的耦合效率η(0)比以往(模斑尺寸比w2/w1为1以下的情况)大的基板型光波导。

在本实施方式所涉及的光模块(1)中，优选上述模斑尺寸w1以及上述模斑尺寸w2被设定为：满足(0.0023z+0.0465)w1⁴-(0.0284z+0.533)w1³+(0.133z+2.2245)w1²-(0.3008z+3.9465)w1+(0.295z+3.4045)＜w2/w1＜(0.506z-0.867)×w1^{(0.0531z-3.7715)}+1。

根据上述的结构，能够实现轴偏移量为0时的耦合效率η(0)比以往大、且轴偏移容限较大的基板型光波导。

在本实施方式所涉及的光模块(1)中，优选上述模斑尺寸w1为3μm以下。

根据上述的结构，能够使耦合效率上升量充分变大。

本实施方式所涉及的制造方法制造具备基板型光波导(11)、以及对向上述基板型光波导(11)输入的光或者从上述基板型光波导(11)输出的光进行导波的光纤(12)的光模块(1)，上述制造方法的特征在于，包括设定工序，将沿着上述基板型光波导(11)的芯(111)被进行导波的波导模的模斑尺寸w1以及沿着上述光纤(12)的芯(121)被进行导波的波导模的模斑尺寸w2设定为：满足1＜w2/w1＜α，其中，α是上述基板型光波导(11)与上述光纤(12)之间的耦合效率η(0)和当w2/w1＝1时的该耦合效率η(0)相同的情况下的模斑尺寸比w2/w1，耦合效率η(0)是上述基板型光波导(11)的芯(111)与上述光纤(12)的芯(121)的轴偏移量为0时的耦合效率。。

根据上述的制造方法，能够制造轴偏移量为0时的耦合效率η(0)比以往(模斑尺寸比w2/w1在1以下的情况)大的基板型光波导。

在本实施方式所涉及的制造方法中，优选在上述设定工序中，将上述模斑尺寸w1以及上述模斑尺寸w2设定为：满足β＜w2/w1＜α，其中，将上述耦合效率η(0)取最大值的模斑尺寸比w2/w1作为β。

根据上述的制造方法，能够制造轴偏移量为0时的耦合效率η(0)比以往大、且轴偏移容限较大的基板型光波导。

〔附记事项〕

本发明并不限定于上述的实施方式，能够在权利要求所示的范围内进行各种变更。即，对在权利要求所示的范围内适当地变更了的技术手段进行组合所得的实施方式也包含在本发明的技术范围内。另外，包含通过上述的实施方式所示的设定方法对模斑尺寸w1、w2进行设定的设定工序在内的光模块的制造方法也包含于本发明的范围内。

附图标记的说明

1…光模块；11…基板型光波导；111…芯；112…凹部；12…光纤；121…芯；122…包覆层；x…轴偏移量；z…端面间距离；w1…模斑尺寸(基板型光波导)；w2…模斑尺寸(光纤)。