JP3202425B2 - 受光モジュール - Google Patents
受光モジュールInfo
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Description
細には、光通信などに用いる光伝送モジュールに関す
る。例えば、光通信,光情報処理,光インターコネクシ
ョンに適用されるものである。
としては「多チャンネルLD,PDアレイモジュールの
試作」(守谷 薫 外3名,1992年電子情報通信学
会春季大会、C−269,P4−311)に光モジュー
ルが提案されている。この文献のものは、光素子固定用
部材の側面にPDを実装し、シリコンV溝上に固定され
たファイバとレンズを介して配置され、調整固定用ブロ
ックを用いて光軸を調整された後固定する構造を有する
ものである。
ュール(PDアレイモジュール)の従来例を示す図で、
図中、31はキャリア、32はレンズアレイ、33はテ
ープファイバ、34はPDアレイ、35は調整固定用ブ
ロック、36はSiV溝ファバ整列部材である。ファイ
バ33は、シリコンの異方性エッチングにて等間隔に形
成されたV溝で精密に配列している。また、レンズアレ
イ32は、マイクロレンズをモノリシックに集積化した
レンズアレイを用いている。
る。 広トレランス結合系;(LD・レンズ)VS(ファイ
バ)調整固定のトレランス特性は、LDとファイバの直
接結合と比較して結合損失及びトレランスの両面で大幅
な改善が成されている。 簡易調整固定;スペーサ等を使用してZ軸(光軸方
向)は無調整とし、X,Y軸のみ調整を行なっている。 レーザ溶接固定;主要固定箇所は、レーザ溶接により
信頼性の向上を図っている。
ジュールにおいて、光素子と光ファイバとを調整ブロッ
ク上に個別に組み上げるような構成では、光軸調整をモ
ジュールごとに個別に行う必要があり、またモジュール
自体が大きくなってしまうなどの問題点がある。
もので、小型で光軸調整の容易な高性能な受光モジュー
ルを提供することを目的としてなされたものである。
少なくとも1つ以上の光ファイバと、光ファイバ固定機
能と光路変換機能を有する溝を形成した光ファイバ保持
部材と、少なくとも1つ以上の受光素子を形成した受光
素子形成部材とからなり、前記光ファイバからの出射光
を前記光ファイバ保持部材に設けた反射機能を有する加
工面により光路変換した後、前記受光素子の受光部に効
率よく入射するように位置関係を調整した受光素子形成
部材を配置し、前記光ファイバ保持部材と張り合わせて
構成した受光モジュールにおいて、前記受光素子形成部
材に受光素子を設けた結晶基板を用い、該結晶基板上に
光ファイバ位置決めする位置決め用溝を異方性エッチン
グ手段により設けるとともに、該位置決め用溝を受光素
子側に設けたこと、更には(2)前記受光素子形成部材
に多層結晶基板を用いて受光素子を設けたこと、更に
は、(3)前記光ファイバの出射端から受光面まで屈折
率がファイバの屈折率と概略一致する透明物質で充填し
たこと、更には、(4)端面にレンズ機能を有する光フ
ァイバを用いたことを特徴としたものである。以下、本
発明の実施例に基づいて説明する。
ジュールの一実施例を説明するための構成図で、図
(a)は断面図、図(b)は平面図である。図中、1は
受光モジュール、2は光ファイバ保持部材、3は受光素
子形成部材、4は光ファイバ、5はファイバ固定用溝、
6は反射面、7は受光素子、8は電極である。本発明の
小型受光モジュール1では、少なくとも1つ以上の光フ
ァイバ4と、ファイバ固定機能と光路変換機能を有する
溝5を形成した部材2と、受光素子形成部材3とからな
り、前記光ファイバ4からの出射光を前記部材上に設け
た反射機能を有する加工面6により光路変換した後、受
光素子7の受光部に効率よく入射するよう位置関係を調
整した受光素子形成部材3を精度よく配置し、前記光フ
ァイバ保持部材と張り合わせた構造を有する。
作製方法を説明するための図で、図中、9は位置決め用
溝、10はマスク開口部、11は酸化膜、12は反射膜
で、その他、図1と同じ作用をする部分は同一の符号を
付してある。本実施例では安価なシステムが構成可能な
光源の波長が1μm以下の短波長光通信用モジュールに
ついて説明する。また、本実施例では光ファイバ固定用
溝5と受光素子側の位置決め用溝をエッチングにより形
成するために、結晶基板に100面を有するn型のSi
結晶基板をもちいている。
化等を用いて結晶表面に酸化膜11を形成後、フォトリ
ソグラフィの手法及びエッチングにより酸化膜11に異
方性エッチング用の長方形のマスク開口部10を形成し
て(図(a))、KOHやEPW(エチレンジアミンピ
テカテロール水溶液)などのエッチング液を用いて異方
性エッチングを行い、光ファイバ固定用溝5を作製する
(図(b))。この時、マスク開口を所定の結晶方位に
することにより、短辺のエッチング面6と基板とのなす
角がほぼ55度となる。
の薄膜を蒸着して、このエッチング面に反射膜12を形
成後、絶縁のための酸化膜をスパッタ等により形成して
光ファイバ4を固定することにより光ファイバ保持部材
2を作製する。一方、受光素子形成部材3は、前記酸化
膜形成方法により酸化膜を形成したn型Si結晶基板に
フォトリソグラフィの手法及びエッチングによりほぼ正
方形の開口部を設け、前記開口部からボロン(B)を選
択的にイオン注入してp型の領域7を形成してフォトダ
イオード(PD)を作製した(図(d))後、電極パタ
ーン8を基板表裏面に形成して受光素子形成部材3を作
製する(図(e))。
アライメント精度を確保するために、位置決め用溝9
を、電極形成前に酸化膜をマスクに上記異方性エッチン
グの方法で形成しても良い(図(f))。本発明による
受光モジュールは、前記光ファイバ保持部材と受光素子
形成部材とを光ファイバからの出射光が効率よく受光素
子に入射するように、位置調整後に張り合わせるように
対向させて接着等により保持する。
ジュールの他の実施例を示す図で、図(a)は断面図、
図(b)は平面図である。図中の参照番号は図1と同様
である。図1に示す実施例において、受光モジュール
は、光ファイバ保持部材2と受光素子形成部材3とを光
ファイバからの出射光が効率よく受光素子に入射するよ
うに、位置調後整に張り合わせるように対向させて接着
等により保持しているが、この際、受光素子側に位置決
め用溝9が形成されている場合には、該位置決め用溝9
に光ファイバ4を沿わせることにより位置決めがなさ
れ、受光モジュールの組付時の位置決めを無調整にする
ことが可能となる。
ジュールの更に他の実施例を示す図で、図中、21は先
球光ファイバ、22は熱硬化型透明樹脂、23は多層光
学薄膜、24はn型結晶薄膜で、その他、図1と同じ作
用をする部分は同一の符号を付してある。図(a)のよ
うに、光ファイバの先端部にレンズ機能を付加した先球
光ファイバ21を用いて出射光に指向性を持たせたり、
図(b)のように、光ファイバ先端部から受光面にいた
る空間を固定もかねて屈折率がファイバの屈折率と概略
一致する熱硬化型透明樹脂22により充填して固定する
ことにより、ファイバ4からの出射光束の広がりを抑え
ることも可能である。
で、例えば図(c)のように、受光面に多層光学薄膜2
3を形成して波長選択性を持たせるなどの能動的な機能
を設けたり、図(d)のように、結晶基板にn型板表面
にiもしくは基板より低濃度のn型結晶薄膜24を有す
る基板を用い、PD部をPIN構造にして高速応答可能
な受光素子とすることも可能である。さらに、受光素子
側の結晶基板にInP結晶基板を用いて長波長用受光モ
ジュールを作製することも可能であり、また光ファイバ
保持部材も前記異方性エッチングで溝を形成したSi結
晶基板を型に、通常の複製技術を用いて溝を転写した樹
脂基板に蒸着法などで反射面を形成した基板を用いても
良い。
と、以下のような効果がある。 (1)請求項1に対応する効果;2つの機能部材を張り
合わせ構成にすることにより、小型で光軸調整の容易な
高性能な受光モジュールを提供する事が可能である。ま
た、受光素子形成部材に受光素子を設けた結晶基板を用
い、該結晶基板上に光ファイバを位置決めする位置決め
用溝を異方性エッチング手段により設けるとともに、該
位置決め用溝を受光素子側に設けたので、各部材を精度
良く位置合わせすることができ、組付け時の工程を簡単
化することが可能である。 (2)請求項2に対応する効果;各部材を精度良く位置
合わせすることができ、組付け時の工程を簡単化するこ
とが可能であるとともに高性能な受光素子を設けること
が可能である。 (3)請求項3に対応する効果;各部材の組付時の補強
効果とともにファイバからの出射光の広がり角を小さく
することが可能で、受光面での光束の広がりを抑え、効
率よく光信号を受信することが可能である。 (4)請求項4に対応する効果;光ファイバからの出射
光に指向性を付加することができ、効率よく光信号を受
信することが可能である。
明するための構成図である。
明するための図である。
示す図である。
例を示す図である。
光素子形成部材、4…光ファイバ、5…光ファイバ固定
溝、6…反射面、7…受光素子、8…電極。
Claims (4)
- 【請求項1】 少なくとも1つ以上の光ファイバと、光
ファイバ固定機能と光路変換機能を有する溝を形成した
光ファイバ保持部材と、少なくとも1つ以上の受光素子
を形成した受光素子形成部材とからなり、前記光ファイ
バからの出射光を前記光ファイバ保持部材に設けた反射
機能を有する加工面により光路変換した後、前記受光素
子の受光部に効率よく入射するように位置関係を調整し
た受光素子形成部材を配置し、前記光ファイバ保持部材
と張り合わせて構成した受光モジュールにおいて、前記
受光素子形成部材に受光素子を設けた結晶基板を用い、
該結晶基板上に光ファイバを位置決めする位置決め用溝
を異方性エッチング手段により設けるとともに、該位置
決め用溝を受光素子側に設けたことを特徴とする受光モ
ジュール。 - 【請求項2】 前記受光素子形成部材に多層結晶基板を
用いて受光素子を設けたことを特徴とする請求項1記載
の受光モジュール。 - 【請求項3】 前記光ファイバの出射端から受光面まで
屈折率がファイバの屈折率と概略一致する透明物質で充
填したことを特徴とする請求項1記載の受光モジュー
ル。 - 【請求項4】 端面にレンズ機能を有する光ファイバを
用いたことを特徴とする請求項1記載の受光モジュー
ル。
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| US08/670,015 US5759453A (en) | 1993-07-12 | 1996-06-25 | Optical module and a fabrication process thereof |
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| JP17172693 | 1993-07-12 | ||
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Publications (2)
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