JP3835018B2 - 光デバイスと光デバイスを備えた光モジュール - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば光通信などに用いられる光デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光通信などに用いる光送受信デバイスとして、図５に示す光ファイバなどを用いる光デバイス４１や、特開平８−１９００２６号公報に示された図６に示す光デバイス５１などが知られている。
【０００３】
図５に例示された光デバイス４１は、基板４２と、光ファイバ４３と、レーザダイオード（Laser Diode ：以下ＬＤと呼ぶ）４４と、フォトダイオード（Photodiode：以下ＰＤと呼ぶ）４５と、フィルタ４６と、を備えている。
【０００４】
基板４２は、シリコン単結晶からなりかつＶ溝４７を備えている。光ファイバ４３は、Ｖ溝４７内に配されている。ＬＤ４４は、光ファイバ４３に対し信号光を出射する。ＰＤ４５は、光ファイバ４３の上方に設けられている。フィルタ４６は、光ファイバ４３を分断して設けられかつこの光ファイバ４３内を伝わる信号光のうちＬＤ４４が出射する信号光の波長とは異なる波長を有する信号光をＰＤ４５に導く。
【０００５】
この光デバイス４１は、光通信などに用いられるコネクタなどの外部装置の光ファイバと光ファイバ４３とを接続することによって、前述した外部装置と光学的に接続する。このように、光デバイス４１は、光ファイバ同士の接続によって外部装置と光学的に接続する。このため、外部装置との接続が比較的容易に行えるとともに、接続の際の損失を比較的低く抑えることができる。
【０００６】
また、光ファイバ４３を基板４２に取付ける際に、Ｖ溝４７を用いているので、光ファイバ４３を比較的高精度で位置決めできる。このため、外部装置の光導波路などとも比較的高い精度で光学的に接続することが可能となる。
【０００７】
一方、図６に例示された光デバイス５１は、平面光導波路５２（Planer Lightwave Circuit）と、この平面光導波路５２の所定位置に配された発光デバイスとしてのＬＤ５３と、受光デバイスとしての一対のＰＤ５４ａ，５４ｂと、フィルタ５５と、を備えている。
【０００８】
前記平面光導波路５２は、シリコン単結晶からなる基板材料５６上に形成されており、主成分がＳｉＯ2 などからなりかつ互いに屈折率の異なるコア５７とクラッド５８とを備えている。また、一対のＰＤ５４ａ，５４ｂは、それぞれ、平面光導波路５２のコア５７と光学的に接続する光導波路を備えた導波路内蔵型のフォトダイオードとなっている。
【０００９】
前記コア５７及びクラッド５８は、ＦＨＤ法（Flame Hydrolysis Deposition ：火炎堆積法）、あるいはＣＶＤ法（Chemical Vapor Deposition ：化学気相蒸着法）、あるいはＰＶＤ法（Physical Vapor Deposition ：物理気相蒸着法）などの膜形成方法によって、形成されてきた。
【００１０】
この光デバイス５１は、一つの基板材料５６上に、前述したＣＶＤ法などの膜形成方法やフォトリソグラフィなどの微細加工技術などによって一括した導波路形成が可能である。このため、生産性に優れている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
前述した光デバイス４１を製造する際には、比較的細くて折れやすい光ファイバ４３を基板４２に取付けた状態で、ＬＤ４４、ＰＤ４５などを半田付けしたり、組み立てたりする必要が生じる。これらの半田付けや組み立てを行う際に、光ファイバ４３が破損しやすかった。光ファイバ４３が破損すると、この光ファイバ４３の単位時間当たりの信号光の伝送量が低下するなど、光デバイス４１自体の歩留まりが低下する恐れがあった。このため、結果的にコストが高騰する傾向にあった。
【００１２】
一方、光デバイス５１の平面光導波路５２のコア５７に、外部装置の光ファイバを接続する際においては、これらコア５７と光ファイバとの互いの光軸を合せるために精密な調芯作業が要求される。また、ＰＤ５４ａ，５４ｂが導波路内蔵型であるため、これらのＰＤ５４ａ，５４ｂと平面光導波路５２のコア５７との光軸のずれを高精度に保つ必要が生じる。
【００１３】
このため、光デバイス５１の組み立てに要する作業時間と手間が増大してコストが高騰する傾向にあった。さらに、光デバイス５１を外部装置に光学的に接続する際に要する時間と手間が増大する傾向にあった。
【００１４】
本発明の目的は、生産する際の歩留まりなどを改善するなどして低コスト化を図れるとともに、受光デバイスでの光信号の受光効率を高めることができ、しかも、外部装置との接続を容易とする光デバイスおよび光デバイスを有する光モジュールを得ることにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る光デバイスは、
平坦な基準面と、この基準面に形成された位置決め用のＶ溝と、を有する基板と、
前記基板の基準面上に形成され、前記基準面に沿うコアを有する光導波路と、
前記コアを分断するように前記光導波路に形成され、前記コアの光軸に対し傾斜する挿入溝と、
前記基板上に設けられ、前記光導波路のコアに第１の波長を有する信号光を出射する発光デバイスと、
前記挿入溝に挿入した状態で前記基板に固定され、前記コア内を伝わる前記コア内を伝わる前記第１の波長を有する信号光を透過するとともに、前記コア内を伝わる第２の波長を有する信号光を前記光導波路の上方に向けて反射させるフィルタと、
前記光導波路の上方に配置され、前記フィルタで反射された前記第２の波長を有する信号光を受光する受光デバイスと、を備えていることを特徴としている。
【００１６】
前記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る光モジュールは、
平坦な基準面および前記基準面に形成されたＶ溝を有する基板と、前記基準面に沿うように前記基準面に形成されたコアを有する光導波路と、前記光導波路のコアに第１の波長を有する信号光を出射する発光デバイスと、を備える第１の光デバイスと、
光ファイバと、前記光ファイバを覆うとともに、前記光ファイバに沿う基準面および前記基準面に形成された位置決め溝を有する被覆部と、を備える第２の光デバイスと、
前記光導波路のコアの光軸と前記光ファイバの光軸とを互いに一致させるように、前記第１の光デバイスのＶ溝と前記第２の光デバイスの位置決め溝との間に亘って嵌合する嵌合ピンと、を具備している。
前記第１の光デバイスは、
(1) 前記コアを分断するように前記光導波路に形成され、前記コアの光軸に対し傾斜する挿入溝と、
(2) 前記挿入溝に挿入した状態で前記基板に固定され、前記コア内を伝わる前記第１の波長を有する信号光を透過するとともに、前記光ファイバから前記コア内に伝わる第２の波長を有する信号光を前記光導波路の上方に向けて反射させるフィルタと、
(3) 前記光導波路の上方に配置され、前記フィルタで反射された前記第２の波長を有する信号光を受光する受光デバイスと、
をさらに備えていることを特徴としている。
【００１９】
請求項１に記載の光デバイスは、基板の基準面にＶ溝とコアを有する光導波路とを形成しているので、ＣＶＤ法などの膜形成方法やフォトリソグラフィなどの微細加工技術などによって、Ｖ溝と光導波路との相対的な位置関係を高精度に保つことが可能となる。したがって、生産する際の歩留まりを改善することができ、コストの高騰を抑制することが可能となる。
【００２０】
また、信号光を伝送するために光導波路を用いており、この光導波路のコアがクラッドなどに覆われている。このため、半田付けや組み立て作業を行う際に、コアなどが破損することがなくなって、信号光の伝送量が低下するなどの歩留まりの低下を防止できる。したがって、コストの高騰を抑制することが可能となる。
【００２１】
さらに、Ｖ溝が基板の基準面から凹に形成されかつ光導波路のコアが基準面に沿っているので、Ｖ溝とコアの互いの相対的な位置関係が高精度に保たれている。このため、このＶ溝内に例えば光ファイバを有するコネクタなどの外部装置の嵌合ピンなどを挿入することによって、コアと前述した外部装置の光ファイバとの光軸を容易に高精度に接続することが可能となる。したがって、外部装置との接続する際に要する手間や時間を抑制することができ、この外部装置との接続を容易に行うことができる。
【００２３】
加えて、請求項１に記載の光デバイスによれば、受光デバイスが光導波路の上方に設けられているので、この受光デバイスとして面受光型のフォトダイオードを用いることができる。この面受光型のフォトダイオードは、比較的低コストであり、かつ所定の面積（広がり）を有する受光面を備えているため、光デバイスを組み立てる際の受光デバイスの位置決め精度を緩和することができる。
【００２４】
したがって、光デバイスを容易に組み立てることができ、コストの高騰を抑制することができる。
それとともに、フィルタによって反射された信号光が直接受光デバイスに導かれるので、信号光の損失が抑制され、信号光の受光効率が高まる。
【００２５】
請求項２の記載の光モジュールによれば、請求項１に記載の光デバイスと同様の有益な技術的効果が得られることに加えて、第１の光デバイスと第２の光デバイスとを互いに光学的に接続する際に要する時間と手間の増大を抑制できる。このため、第２の光デバイスの光ファイバを外部装置などに容易に接続することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態について、図１から図４を参照して説明する。
【００２８】
図１などに示す第１の光デバイスとしての光送受信デバイス１は、外部装置としてのコネクタ２などの光ファイバ３を通して送られてきた信号光を電気信号変換するとともに、電話などの外部装置などからの電気信号を信号光に変換して、前述した光ファイバ３から外部へ送信する装置である。なお、コネクタ２は、本明細書に記した第２の光デバイスをなしている。
【００２９】
一般に、高速変調された信号光は、光送受信デバイス１に、図４などに示す外部装置としての周知のコネクタ２などの光ファイバ３などを通って伝送されてくる。この信号光をできるだけ低損失で音声や映像信号などに変換するためには、一度電気信号に変換する必要が生じる。光送受信デバイス１は、このように光ファイバ３を通って伝送されてきた信号光を電気信号に変換するなどの機能を有する光デバイスである。
【００３０】
光送受信デバイス１は、図１ないし図３などに示すように、石英ガラスまたはシリコン単結晶などの基板材料１０からなる基板１１と、光導波路１２と、発光デバイスとしてのレーザダイオード（Laser Diode ：以下ＬＤと呼ぶ）１３と、一対のフォトダイオード（Photo Diode：以下ＰＤと呼ぶ）１４ａ，１４ｂと、 フィルタ１５と、を備えている。
【００３１】
基板１１は、略平坦に形成された基準面１６と、Ｖ溝１７と、を備えている。基準面１６は、基板１１を構成する基板材料１０の表面１０ａに対し段差を有して一段低く形成されている。基準面１６は、基板１１を構成する基板材料１０の表面１０ａに沿って平坦に形成されている。
【００３２】
基準面１６は、基板１１を構成する基板材料１０がシリコン単結晶から構成された場合には、基板材料１０の表面１０ａに対し段差を有するように異方性エッチングまたは研削加工などによって形成されるとともに、基板１１の基板材料１０が石英ガラスから構成された場合には、研削加工などによって形成される。
【００３３】
Ｖ溝１７は、互いに平行でかつ間隔を有して一対設けられている。Ｖ溝１７は、それぞれ基準面１６から凹に形成されている。Ｖ溝１７は、基準面１６から離れるにしたがって徐々に開口が狭くなるように断面がＶ字状に形成されている。Ｖ溝１７は、それぞれ基板１１の一つの端面１１ａに開口しているとともに、この端面１１ａから基板１１の中間部まで延びて形成されている。
【００３４】
Ｖ溝１７は、基板１１の基板材料１０がシリコン単結晶から構成された場合には、異方性エッチングまたは研削加工などによって形成されるとともに、基板１１の基板材料１０が石英ガラスから構成された場合には、研削加工などによって形成される。
【００３５】
これら一対のＶ溝１７，１７は、図４に示す嵌合ピン６，６などがそれぞれ嵌合する位置に配されている。
【００３６】
光導波路１２は、基板１１の基準面１６上に形成されており、高屈折率のコア２１と、このコアを覆う低屈折率のクラッド２２とを備えている。コア２１は、その光軸Ｐが基板１１の基準面１６及び一対のＶ溝１７，１７に沿って形成されている。コア２１は、基板１１の端面１１ａから、この端面１１ａから離れた位置に位置する基準面１６の縁部１６ａとに亘って形成されている。
【００３７】
また、コア２１は、コネクタ２などの後述する位置決め溝５，５とＶ溝１７，１７とに亘って嵌合ピン６，６が嵌合した際に、光ファイバ３と光学的に接続する位置に配されている。クラッド２２は、Ｖ溝１７，１７上を除いて、基準面１６を覆って形成されている。
【００３８】
光導波路１２には、基板１１の端面１１ａに沿いかつ光送受信デバイス１の両縁１８ａ，１８ｂに亘るフィルタ挿入溝２３が形成されている。このフィルタ挿入溝２３は、図３に示すように、光送受信デバイス１の側方からみて、基準面１６及びコア２１の光軸Ｐに対し傾きθを有するように、これらの基準面１６及びコア２１の光軸Ｐに対して傾いて形成されている。フィルタ挿入溝２３は、光導波路１２のコア２１を機械的に分断している。フィルタ挿入溝２３は、周知のダイシングマシンまたはエッチングなどによって形成される。
【００３９】
ＬＤ１３は、基板１１を構成する基板材料１０の表面１０ａに配されている。ＬＤ１３は、光通信において主に用いられる波長が１．３μｍの信号光と１．５５μｍの信号光とのうち、一方の波長の信号光を、光導波路１２のコア２１に向って出射する。
【００４０】
ＬＤ１３は、光導波路１２のコア２１に向って一方の波長の信号光を出射する際に、同時にＰＤ１４ａ，１４ｂのうち後述する一方のＰＤ１４ａに向って前述した波長の信号光を出射する。図示例において、ＬＤ１３は、第１の波長としての波長が１．３μｍの信号光を出射するようになっている。
【００４１】
ＬＤ１３は、外部機器などと電気的に接続しており、この外部機器から入力される電気信号を前述した波長が１．３μｍの信号光に変換して、この信号光を光導波路１２のコア２１に向って出射する。
【００４２】
ＰＤ１４ａ，１４ｂのうち一方のＰＤ１４ａ（以下モニタ用ＰＤと呼ぶ）は、基板１１を構成する基板材料１０の表面１０ａに配されている。モニタ用ＰＤ１４ａは、前述したようにＬＤ１３が出射する信号光を受信する。モニタ用ＰＤ１４ａは、外部機器などと電気的に接続しており、ＬＤ１３からの信号光を受信することによって、このＬＤ１３の送信状況を前述した外部機器などに向って出力する。
【００４３】
ＰＤ１４ａ，１４ｂのうち他方のＰＤ１４ｂ（以下受信用ＰＤと呼ぶ）は、光導波路１２の表面に設けられている。このように、受信用ＰＤ１４ｂは光導波路１２の上方に設けられている。受信用ＰＤ１４ｂは、外部装置としてのコネクタ２などからコア２１に入力しかつフィルタ１５によって反射された信号光を受信する。受信用ＰＤ１４ｂは、前述した外部機器などと電気的に接続しており、フィルタ１５によって反射された信号光を受信して、外部機器からの信号光を電気信号に変換する。なお、この受信用ＰＤ１４ｂは、本明細書に記した受光デバイスをなしている。
【００４４】
ＰＤ１４ａ，１４ｂは、図示例において、比較的低コストでかつ所定の面積（広がり）を有する受光面を備えた面受光型のフォトダイオードが用いられている。また、基板１１を構成する基板材料１０の表面１０ａ及び光導波路１２の表面には、前述したＬＤ１３及びＰＤ１４ａ，１４ｂなどと前述した外部機器とを互いに電気的に接続する図示しない電極膜が形成されている。これらの電極膜は、金（Ａｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）などから構成されている。ＬＤ１３及びＰＤ１４ａ，１４ｂと電極膜とは、互いに半田付けなどによって電気的に接続されている。
【００４５】
フィルタ１５は、板状に形成されており、光通信において主に用いられる波長が１．３μｍの信号光と１．５５μｍの信号光とのうち、ＬＤ１３が出射する一方の波長の信号光を透過するとともに、前記他方の波長の信号光を反射して透過させないようになっている。
【００４６】
図示例において、ＬＤ１３が第１の波長としての波長が１．３μｍの信号光を出射するので、フィルタ１５は、この第１の波長としての波長が１．３μｍの信号光を透過するとともに、第２の波長としての波長が１．５５μｍの信号光を反射するようになっている。
【００４７】
前記フィルタ１５は、光導波路１２のコア２１を機械的に分断した状態で、光導波路１２のフィルタ挿入溝２３内に挿入されている。フィルタ１５は、光送受信デバイス１の側方からみて基準面１６に対し傾きθを有するように傾斜しかつ光送受信デバイス１の上方からみて光導波路１２のコア２１の光軸Ｐに対し直交などの交差する方向に沿って、基板１１内に挿入されている。
【００４８】
フィルタ１５は、フィルタ挿入溝２３内に挿入されたのち、紫外線が照射されると硬化するＵＶ硬化剤などによって、前記基板１１に固定される。
【００４９】
フィルタ１５は、外部装置としてのコネクタ２（図４に示す）の光ファイバ３などからコア２１に入力する信号光のうち、ＬＤ１３が出射する一方の波長ではない他方の波長の信号光を反射して、受信用ＰＤ１４ｂに導く。図示例において、フィルタ１５は、第２の波長としての波長が１．５５μｍの信号光を反射して受信用ＰＤ１４ｂに導く。
【００５０】
また、光送受信デバイス１は、図３に示すように、ＬＤ１３が出射した信号光をモニタ用ＰＤ１４ａに導く導光部２４を備えている。導光部２４は、基板１１を構成する基板材料１０の表面１０ａから凹に形成された凹部２５と、この凹部２５の内面に形成された反射膜２６と、を備えている。
【００５１】
凹部２５は、ＬＤ１３及びモニタ用ＰＤ１４ａの下方に設けられている。反射膜２６は、金またはクロムなどの金属を凹部２５の内面に蒸着させることによって形成されている。反射膜２６は、その表面が鏡面状となっている。
【００５２】
次に、前述した構成の光送受信デバイス１の製造工程の一例を説明する。
【００５３】
まず、シリコン単結晶または石英ガラスなどからなる基板材料１０に、エッチングまたは研削加工などを施して、この基板材料１０の表面１０ａに対して段差を有して一段低い基準面１６を形成する。
【００５４】
ＣＶＤ法、ＰＶＤ法及びＦＨＤ法などの膜形成方法によって、基準面１６上にＳｉＯ２などからなる低屈折率の下部クラッドを形成する。この下部クラッドは、光導波路１２のコア２１の下方に位置することとなる。この下部クラッドにエッチングまたは研磨加工などを施して、下部クラッドの表面を基準面１６に沿うように平坦にする。
【００５５】
そして、下部クラッド上に、前述したＣＶＤ法などの膜形成方法によって、ゲルマニウム（Ｇｅ）やチタン（Ｔｉ）などのドープ剤などを添加して下部クラッドより屈折率を０．２〜０．３２％程度高くしたＳｉＯ2 を主成分とするコア２１を形成する。なお、屈折率を低下させるドープ剤などを下部クラッドを形成するＳｉＯ2 に添加するなどして、この下部クラッドの屈折率をコア２１の屈折率より下げるようにしても良い。
【００５６】
コア２１の表面にフォトレジストによって所定パターンの導波路パターンを形成した後、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）などの方法によってエッチング行うことにより、所定パターンの導波路コア２１部分を成形する。
【００５７】
異方性エッチングまたは研削加工などによってＶ溝１７を形成する。このとき、基板１１を構成する基板材料１０がシリコン単結晶からなる場合には、異方性エッチングによってＶ溝１７を形成するので、これらコア２１とＶ溝１７とを形成する際に同一のフォトマスクを用いることができる。このため、導波路コア２１とＶ溝１７との相対的な位置ずれを殆ど零にすることができる。
【００５８】
次に、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法及びＦＨＤ法などの膜形成方法によって、コア２１の上方に位置することとなるＳｉＯ２などからなる低屈折率の上部クラッドを形成する。前述した下部クラッドと上部クラッドとによって光導波路１２のクラッド２２が形成される。その後、不要なクラッド２２などを除去して、基板材料１０の表面１０ａを露出させる。
【００５９】
基板材料１０の表面１０ａ及び光導波路１２上に電極膜を形成する。ダイシングマシンまたはエッチングによって、フィルタ挿入溝２３を形成する。ＬＤ１３及びＰＤ１４ａ，１４ｂをそれぞれ所定の位置に配し、それぞれ半田付けなどによって電極膜と電気的に接続する。フィルタ挿入溝２３内にフィルタ１５を挿入し、ＵＶ接着剤などによって、このフィルタ１５をフィルタ挿入溝２３内に固定する。
【００６０】
光送受信デバイス１は、第２の光デバイスとしてのコネクタ２と接続して光モジュール７を形成する。光モジュール７は、光送受信デバイス１とコネクタ２と嵌合ピン６などを備えている。
【００６１】
コネクタ２は、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、光ファイバ３と、この光ファイバ３を保護するために被覆した被覆部４と、を備えている。被覆部４は光ファイバ３の光軸Ｐ１に沿う基準面８と、この基準面８から凹に形成された位置決め溝５と、を備えている。位置決め溝５は、一対設けられている。嵌合ピン６は、光送受信デバイス１のＶ溝１７，１７と、位置決め溝５，５とに亘って嵌合する。
【００６２】
コネクタ２の光ファイバ３は、嵌合ピン６がＶ溝１７，１７と位置決め溝５，５とに亘って嵌合した際に、光導波路１２のコア２１と互いに光学的に接続する位置に配されている。この際、光ファイバ３の光軸Ｐ１とコア２１の光軸Ｐとは、互いのずれが例えば０．５μｍ以下の範囲となって、実質的に一致する。
【００６３】
前述した構成によって、光モジュール７の光送受信デバイス１は、外部装置としてのコネクタ２の光ファイバ３などから波長が１．５５μｍの信号光が入力すると、この信号光が光導波路１２のコア２１を通って、フィルタ１５によって反射される。反射された信号光は、図３中の矢印λ 2 に沿って進み、受信用ＰＤ１４ｂによって受光される。受信用ＰＤ１４ｂは、信号光を電気信号に変換する。そして、所望の出力が得られる。
【００６４】
一方、ＬＤ１３から出射される波長が１．３μｍの信号光は、図３中の矢印λ1に沿って光導波路１２のコア２１内に入射し、フィルタ１５を透過して光ファイバ３に入射する。光ファイバ３などを介して光送受信デバイス１の外に所望の信号光を送り出す。また、ＬＤ１３からモニタ用ＰＤ１４ａに向う信号光は、図３中の矢印λ1aに沿うように、導光部２４の反射膜２６などによって反射されてモニタ用ＰＤ１４ａに受信される。
【００６５】
本実施形態によれば、基板１１の基準面１６にＶ溝１７と、コア２１を有する光導波路１２と、を形成しているので、ＣＶＤ法などの膜形成方法やフォトリソグラフィなどの微細加工技術などによって、Ｖ溝１７と光導波路１２との相対的な位置関係を高精度に保つことが可能となる。さらに、生産する際の歩留まりを改善することができ、コストの高騰を抑制することが可能となる。
【００６６】
また、光送受信デバイス１が、信号光を伝送するために光ファイバを用いずに光導波路１２を用い、この光導波路１２のコア２１がクラッド２２などに覆われているので、ＬＤ１３及びＰＤ１４ａ，１４ｂなどの半田付けや組み立て作業を行う際に、コア２１などが破損することがない。したがって、信号光の伝送量が低下するなどの歩留まりの低下を防止でき、コストの高騰を抑制することが可能となる。
【００６７】
さらに、Ｖ溝１７が基板１１の基準面１６から凹に形成されかつ光導波路１２のコア２１が基準面１６に沿っているので、Ｖ溝１７とコア２１との相対的な位置関係を高精度に保っている。このため、光送受信デバイス１とコネクタ２とを互いに光学的に接続して光モジュール７を形成する際に、Ｖ溝１７と位置決め溝５とに亘って嵌合ピン６を嵌合することによって、コア２１の光軸Ｐと光ファイバ３の光軸Ｐ１とを容易に高精度に接続することが可能となる。したがって、コネクタ２などの外部装置との接続する際に要する手間や時間を抑制することができ、このコネクタ２などの外部装置との接続を容易に行うことができる。
【００６８】
さらに、基板１１を構成する基板材料１０がシリコン単結晶からなりかつＶ溝１７が異方性エッチングによって形成された場合には、Ｖ溝１７とコア２１との相対的な位置関係がより高精度に保たれている。この場合、光モジュール７を形成する際に、コア２１と光ファイバ３とをより高精度に接続することができる。
【００６９】
フィルタ１５によって反射された信号光が、直接、受信用ＰＤ１４ｂに導かれるので、信号光の損失を抑制できる。このため、比較的信号光の受光効率を高く維持することが可能となる。
【００７０】
ＰＤ１４ａ，１４ｂとして面受光型のフォトダイオードを用いているので、受光デバイスのコストを抑制できるとともに、光送受信デバイス１の組み立てる際のＰＤ１４ａ，１４ｂの位置決め精度を緩和して、組み立てに要する時間と手間を抑制することが可能となる。
【００７１】
したがって、比較的低コストな面受光型のフォトダイオードを用いることができるとともに、容易に組み立てることができるので、コストの高騰を抑制することができる。
【００７２】
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、Ｖ溝と光導波路との相対的な位置関係を高精度に保って歩留まりを改善できるとともに、光デバイスを組み立てる際の受光デバイスの位置決め精度を緩和することができ、光デバイスのコストの高騰を抑制することができる。しかも、受光デバイスにフィルタによって反射された信号光が直接導かれるので、信号光の損失が抑制され、信号光の受光効率が向上する。
さらに、本発明によれば、第１の光デバイスと第２の光デバイスとを互いに光学的に接続する際に要する時間と手間の増大を抑制することができ、第２の光デバイスの光ファイバを外部装置などに容易に接続できるといった利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の光送受信デバイスを示す斜視図。
【図２】図１に示されたｉｉ−ｉｉ線に沿う断面図。
【図３】図１に示されたｉｉｉ−ｉｉｉ線に沿う断面図。
【図４】（Ａ）は図１に示された光送受信デバイスとコネクタとが接続する状態を示す斜視図。
（Ｂ）は図１に示された光送受信デバイスとコネクタとが接続して形成された光モジュールを示す斜視図。
【図５】従来の光デバイスを示す斜視図。
【図６】従来の他の光デバイスを示す斜視図。
【符号の説明】
１…第１の光デバイス（光送受信デバイス）、２…第２の光デバイス（コネクタ）、３…光ファイバ、４…被覆部、５…位置決め溝、６…嵌合ピン、７…光モジュール、８…基準面、１１…基板、１２…光導波路、１３…発光デバイス（レーザダイオード）、１４ｂ…受光デバイス（受信用ＰＤ）、１５…フィルタ、１６…基準面、１７…Ｖ溝、２１…コア、２３…挿入溝（フィルタ挿入溝）。
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば光通信などに用いられる光デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、光通信などに用いる光送受信デバイスとして、図５に示す光ファイバなどを用いる光デバイス４１や、特開平８−１９００２６号公報に示された図６に示す光デバイス５１などが知られている。
【０００３】
図５に例示された光デバイス４１は、基板４２と、光ファイバ４３と、レーザダイオード（Laser Diode ：以下ＬＤと呼ぶ）４４と、フォトダイオード（Photodiode：以下ＰＤと呼ぶ）４５と、フィルタ４６と、を備えている。
【０００４】
基板４２は、シリコン単結晶からなりかつＶ溝４７を備えている。光ファイバ４３は、Ｖ溝４７内に配されている。ＬＤ４４は、光ファイバ４３に対し信号光を出射する。ＰＤ４５は、光ファイバ４３の上方に設けられている。フィルタ４６は、光ファイバ４３を分断して設けられかつこの光ファイバ４３内を伝わる信号光のうちＬＤ４４が出射する信号光の波長とは異なる波長を有する信号光をＰＤ４５に導く。
【０００５】
この光デバイス４１は、光通信などに用いられるコネクタなどの外部装置の光ファイバと光ファイバ４３とを接続することによって、前述した外部装置と光学的に接続する。このように、光デバイス４１は、光ファイバ同士の接続によって外部装置と光学的に接続する。このため、外部装置との接続が比較的容易に行えるとともに、接続の際の損失を比較的低く抑えることができる。
【０００６】
また、光ファイバ４３を基板４２に取付ける際に、Ｖ溝４７を用いているので、光ファイバ４３を比較的高精度で位置決めできる。このため、外部装置の光導波路などとも比較的高い精度で光学的に接続することが可能となる。
【０００７】
一方、図６に例示された光デバイス５１は、平面光導波路５２（Planer Lightwave Circuit）と、この平面光導波路５２の所定位置に配された発光デバイスとしてのＬＤ５３と、受光デバイスとしての一対のＰＤ５４ａ，５４ｂと、フィルタ５５と、を備えている。
【０００８】
前記平面光導波路５２は、シリコン単結晶からなる基板材料５６上に形成されており、主成分がＳｉＯ2 などからなりかつ互いに屈折率の異なるコア５７とクラッド５８とを備えている。また、一対のＰＤ５４ａ，５４ｂは、それぞれ、平面光導波路５２のコア５７と光学的に接続する光導波路を備えた導波路内蔵型のフォトダイオードとなっている。
【０００９】
前記コア５７及びクラッド５８は、ＦＨＤ法（Flame Hydrolysis Deposition ：火炎堆積法）、あるいはＣＶＤ法（Chemical Vapor Deposition ：化学気相蒸着法）、あるいはＰＶＤ法（Physical Vapor Deposition ：物理気相蒸着法）などの膜形成方法によって、形成されてきた。
【００１０】
この光デバイス５１は、一つの基板材料５６上に、前述したＣＶＤ法などの膜形成方法やフォトリソグラフィなどの微細加工技術などによって一括した導波路形成が可能である。このため、生産性に優れている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
前述した光デバイス４１を製造する際には、比較的細くて折れやすい光ファイバ４３を基板４２に取付けた状態で、ＬＤ４４、ＰＤ４５などを半田付けしたり、組み立てたりする必要が生じる。これらの半田付けや組み立てを行う際に、光ファイバ４３が破損しやすかった。光ファイバ４３が破損すると、この光ファイバ４３の単位時間当たりの信号光の伝送量が低下するなど、光デバイス４１自体の歩留まりが低下する恐れがあった。このため、結果的にコストが高騰する傾向にあった。
【００１２】
一方、光デバイス５１の平面光導波路５２のコア５７に、外部装置の光ファイバを接続する際においては、これらコア５７と光ファイバとの互いの光軸を合せるために精密な調芯作業が要求される。また、ＰＤ５４ａ，５４ｂが導波路内蔵型であるため、これらのＰＤ５４ａ，５４ｂと平面光導波路５２のコア５７との光軸のずれを高精度に保つ必要が生じる。
【００１３】
このため、光デバイス５１の組み立てに要する作業時間と手間が増大してコストが高騰する傾向にあった。さらに、光デバイス５１を外部装置に光学的に接続する際に要する時間と手間が増大する傾向にあった。
【００１４】
本発明の目的は、生産する際の歩留まりなどを改善するなどして低コスト化を図れるとともに、受光デバイスでの光信号の受光効率を高めることができ、しかも、外部装置との接続を容易とする光デバイスおよび光デバイスを有する光モジュールを得ることにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る光デバイスは、
平坦な基準面と、この基準面に形成された位置決め用のＶ溝と、を有する基板と、
前記基板の基準面上に形成され、前記基準面に沿うコアを有する光導波路と、
前記コアを分断するように前記光導波路に形成され、前記コアの光軸に対し傾斜する挿入溝と、
前記基板上に設けられ、前記光導波路のコアに第１の波長を有する信号光を出射する発光デバイスと、
前記挿入溝に挿入した状態で前記基板に固定され、前記コア内を伝わる前記コア内を伝わる前記第１の波長を有する信号光を透過するとともに、前記コア内を伝わる第２の波長を有する信号光を前記光導波路の上方に向けて反射させるフィルタと、
前記光導波路の上方に配置され、前記フィルタで反射された前記第２の波長を有する信号光を受光する受光デバイスと、を備えていることを特徴としている。
【００１６】
前記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る光モジュールは、
平坦な基準面および前記基準面に形成されたＶ溝を有する基板と、前記基準面に沿うように前記基準面に形成されたコアを有する光導波路と、前記光導波路のコアに第１の波長を有する信号光を出射する発光デバイスと、を備える第１の光デバイスと、
光ファイバと、前記光ファイバを覆うとともに、前記光ファイバに沿う基準面および前記基準面に形成された位置決め溝を有する被覆部と、を備える第２の光デバイスと、
前記光導波路のコアの光軸と前記光ファイバの光軸とを互いに一致させるように、前記第１の光デバイスのＶ溝と前記第２の光デバイスの位置決め溝との間に亘って嵌合する嵌合ピンと、を具備している。
前記第１の光デバイスは、
(1) 前記コアを分断するように前記光導波路に形成され、前記コアの光軸に対し傾斜する挿入溝と、
(2) 前記挿入溝に挿入した状態で前記基板に固定され、前記コア内を伝わる前記第１の波長を有する信号光を透過するとともに、前記光ファイバから前記コア内に伝わる第２の波長を有する信号光を前記光導波路の上方に向けて反射させるフィルタと、
(3) 前記光導波路の上方に配置され、前記フィルタで反射された前記第２の波長を有する信号光を受光する受光デバイスと、
をさらに備えていることを特徴としている。
【００１９】
請求項１に記載の光デバイスは、基板の基準面にＶ溝とコアを有する光導波路とを形成しているので、ＣＶＤ法などの膜形成方法やフォトリソグラフィなどの微細加工技術などによって、Ｖ溝と光導波路との相対的な位置関係を高精度に保つことが可能となる。したがって、生産する際の歩留まりを改善することができ、コストの高騰を抑制することが可能となる。
【００２０】
また、信号光を伝送するために光導波路を用いており、この光導波路のコアがクラッドなどに覆われている。このため、半田付けや組み立て作業を行う際に、コアなどが破損することがなくなって、信号光の伝送量が低下するなどの歩留まりの低下を防止できる。したがって、コストの高騰を抑制することが可能となる。
【００２１】
さらに、Ｖ溝が基板の基準面から凹に形成されかつ光導波路のコアが基準面に沿っているので、Ｖ溝とコアの互いの相対的な位置関係が高精度に保たれている。このため、このＶ溝内に例えば光ファイバを有するコネクタなどの外部装置の嵌合ピンなどを挿入することによって、コアと前述した外部装置の光ファイバとの光軸を容易に高精度に接続することが可能となる。したがって、外部装置との接続する際に要する手間や時間を抑制することができ、この外部装置との接続を容易に行うことができる。
【００２３】
加えて、請求項１に記載の光デバイスによれば、受光デバイスが光導波路の上方に設けられているので、この受光デバイスとして面受光型のフォトダイオードを用いることができる。この面受光型のフォトダイオードは、比較的低コストであり、かつ所定の面積（広がり）を有する受光面を備えているため、光デバイスを組み立てる際の受光デバイスの位置決め精度を緩和することができる。
【００２４】
したがって、光デバイスを容易に組み立てることができ、コストの高騰を抑制することができる。
それとともに、フィルタによって反射された信号光が直接受光デバイスに導かれるので、信号光の損失が抑制され、信号光の受光効率が高まる。
【００２５】
請求項２の記載の光モジュールによれば、請求項１に記載の光デバイスと同様の有益な技術的効果が得られることに加えて、第１の光デバイスと第２の光デバイスとを互いに光学的に接続する際に要する時間と手間の増大を抑制できる。このため、第２の光デバイスの光ファイバを外部装置などに容易に接続することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態について、図１から図４を参照して説明する。
【００２８】
図１などに示す第１の光デバイスとしての光送受信デバイス１は、外部装置としてのコネクタ２などの光ファイバ３を通して送られてきた信号光を電気信号変換するとともに、電話などの外部装置などからの電気信号を信号光に変換して、前述した光ファイバ３から外部へ送信する装置である。なお、コネクタ２は、本明細書に記した第２の光デバイスをなしている。
【００２９】
一般に、高速変調された信号光は、光送受信デバイス１に、図４などに示す外部装置としての周知のコネクタ２などの光ファイバ３などを通って伝送されてくる。この信号光をできるだけ低損失で音声や映像信号などに変換するためには、一度電気信号に変換する必要が生じる。光送受信デバイス１は、このように光ファイバ３を通って伝送されてきた信号光を電気信号に変換するなどの機能を有する光デバイスである。
【００３０】
光送受信デバイス１は、図１ないし図３などに示すように、石英ガラスまたはシリコン単結晶などの基板材料１０からなる基板１１と、光導波路１２と、発光デバイスとしてのレーザダイオード（Laser Diode ：以下ＬＤと呼ぶ）１３と、一対のフォトダイオード（Photo Diode：以下ＰＤと呼ぶ）１４ａ，１４ｂと、 フィルタ１５と、を備えている。
【００３１】
基板１１は、略平坦に形成された基準面１６と、Ｖ溝１７と、を備えている。基準面１６は、基板１１を構成する基板材料１０の表面１０ａに対し段差を有して一段低く形成されている。基準面１６は、基板１１を構成する基板材料１０の表面１０ａに沿って平坦に形成されている。
【００３２】
基準面１６は、基板１１を構成する基板材料１０がシリコン単結晶から構成された場合には、基板材料１０の表面１０ａに対し段差を有するように異方性エッチングまたは研削加工などによって形成されるとともに、基板１１の基板材料１０が石英ガラスから構成された場合には、研削加工などによって形成される。
【００３３】
Ｖ溝１７は、互いに平行でかつ間隔を有して一対設けられている。Ｖ溝１７は、それぞれ基準面１６から凹に形成されている。Ｖ溝１７は、基準面１６から離れるにしたがって徐々に開口が狭くなるように断面がＶ字状に形成されている。Ｖ溝１７は、それぞれ基板１１の一つの端面１１ａに開口しているとともに、この端面１１ａから基板１１の中間部まで延びて形成されている。
【００３４】
Ｖ溝１７は、基板１１の基板材料１０がシリコン単結晶から構成された場合には、異方性エッチングまたは研削加工などによって形成されるとともに、基板１１の基板材料１０が石英ガラスから構成された場合には、研削加工などによって形成される。
【００３５】
これら一対のＶ溝１７，１７は、図４に示す嵌合ピン６，６などがそれぞれ嵌合する位置に配されている。
【００３６】
光導波路１２は、基板１１の基準面１６上に形成されており、高屈折率のコア２１と、このコアを覆う低屈折率のクラッド２２とを備えている。コア２１は、その光軸Ｐが基板１１の基準面１６及び一対のＶ溝１７，１７に沿って形成されている。コア２１は、基板１１の端面１１ａから、この端面１１ａから離れた位置に位置する基準面１６の縁部１６ａとに亘って形成されている。
【００３７】
また、コア２１は、コネクタ２などの後述する位置決め溝５，５とＶ溝１７，１７とに亘って嵌合ピン６，６が嵌合した際に、光ファイバ３と光学的に接続する位置に配されている。クラッド２２は、Ｖ溝１７，１７上を除いて、基準面１６を覆って形成されている。
【００３８】
光導波路１２には、基板１１の端面１１ａに沿いかつ光送受信デバイス１の両縁１８ａ，１８ｂに亘るフィルタ挿入溝２３が形成されている。このフィルタ挿入溝２３は、図３に示すように、光送受信デバイス１の側方からみて、基準面１６及びコア２１の光軸Ｐに対し傾きθを有するように、これらの基準面１６及びコア２１の光軸Ｐに対して傾いて形成されている。フィルタ挿入溝２３は、光導波路１２のコア２１を機械的に分断している。フィルタ挿入溝２３は、周知のダイシングマシンまたはエッチングなどによって形成される。
【００３９】
ＬＤ１３は、基板１１を構成する基板材料１０の表面１０ａに配されている。ＬＤ１３は、光通信において主に用いられる波長が１．３μｍの信号光と１．５５μｍの信号光とのうち、一方の波長の信号光を、光導波路１２のコア２１に向って出射する。
【００４０】
ＬＤ１３は、光導波路１２のコア２１に向って一方の波長の信号光を出射する際に、同時にＰＤ１４ａ，１４ｂのうち後述する一方のＰＤ１４ａに向って前述した波長の信号光を出射する。図示例において、ＬＤ１３は、第１の波長としての波長が１．３μｍの信号光を出射するようになっている。
【００４１】
ＬＤ１３は、外部機器などと電気的に接続しており、この外部機器から入力される電気信号を前述した波長が１．３μｍの信号光に変換して、この信号光を光導波路１２のコア２１に向って出射する。
【００４２】
ＰＤ１４ａ，１４ｂのうち一方のＰＤ１４ａ（以下モニタ用ＰＤと呼ぶ）は、基板１１を構成する基板材料１０の表面１０ａに配されている。モニタ用ＰＤ１４ａは、前述したようにＬＤ１３が出射する信号光を受信する。モニタ用ＰＤ１４ａは、外部機器などと電気的に接続しており、ＬＤ１３からの信号光を受信することによって、このＬＤ１３の送信状況を前述した外部機器などに向って出力する。
【００４３】
ＰＤ１４ａ，１４ｂのうち他方のＰＤ１４ｂ（以下受信用ＰＤと呼ぶ）は、光導波路１２の表面に設けられている。このように、受信用ＰＤ１４ｂは光導波路１２の上方に設けられている。受信用ＰＤ１４ｂは、外部装置としてのコネクタ２などからコア２１に入力しかつフィルタ１５によって反射された信号光を受信する。受信用ＰＤ１４ｂは、前述した外部機器などと電気的に接続しており、フィルタ１５によって反射された信号光を受信して、外部機器からの信号光を電気信号に変換する。なお、この受信用ＰＤ１４ｂは、本明細書に記した受光デバイスをなしている。
【００４４】
ＰＤ１４ａ，１４ｂは、図示例において、比較的低コストでかつ所定の面積（広がり）を有する受光面を備えた面受光型のフォトダイオードが用いられている。また、基板１１を構成する基板材料１０の表面１０ａ及び光導波路１２の表面には、前述したＬＤ１３及びＰＤ１４ａ，１４ｂなどと前述した外部機器とを互いに電気的に接続する図示しない電極膜が形成されている。これらの電極膜は、金（Ａｕ）またはアルミニウム（Ａｌ）などから構成されている。ＬＤ１３及びＰＤ１４ａ，１４ｂと電極膜とは、互いに半田付けなどによって電気的に接続されている。
【００４５】
フィルタ１５は、板状に形成されており、光通信において主に用いられる波長が１．３μｍの信号光と１．５５μｍの信号光とのうち、ＬＤ１３が出射する一方の波長の信号光を透過するとともに、前記他方の波長の信号光を反射して透過させないようになっている。
【００４６】
図示例において、ＬＤ１３が第１の波長としての波長が１．３μｍの信号光を出射するので、フィルタ１５は、この第１の波長としての波長が１．３μｍの信号光を透過するとともに、第２の波長としての波長が１．５５μｍの信号光を反射するようになっている。
【００４７】
前記フィルタ１５は、光導波路１２のコア２１を機械的に分断した状態で、光導波路１２のフィルタ挿入溝２３内に挿入されている。フィルタ１５は、光送受信デバイス１の側方からみて基準面１６に対し傾きθを有するように傾斜しかつ光送受信デバイス１の上方からみて光導波路１２のコア２１の光軸Ｐに対し直交などの交差する方向に沿って、基板１１内に挿入されている。
【００４８】
フィルタ１５は、フィルタ挿入溝２３内に挿入されたのち、紫外線が照射されると硬化するＵＶ硬化剤などによって、前記基板１１に固定される。
【００４９】
フィルタ１５は、外部装置としてのコネクタ２（図４に示す）の光ファイバ３などからコア２１に入力する信号光のうち、ＬＤ１３が出射する一方の波長ではない他方の波長の信号光を反射して、受信用ＰＤ１４ｂに導く。図示例において、フィルタ１５は、第２の波長としての波長が１．５５μｍの信号光を反射して受信用ＰＤ１４ｂに導く。
【００５０】
また、光送受信デバイス１は、図３に示すように、ＬＤ１３が出射した信号光をモニタ用ＰＤ１４ａに導く導光部２４を備えている。導光部２４は、基板１１を構成する基板材料１０の表面１０ａから凹に形成された凹部２５と、この凹部２５の内面に形成された反射膜２６と、を備えている。
【００５１】
凹部２５は、ＬＤ１３及びモニタ用ＰＤ１４ａの下方に設けられている。反射膜２６は、金またはクロムなどの金属を凹部２５の内面に蒸着させることによって形成されている。反射膜２６は、その表面が鏡面状となっている。
【００５２】
次に、前述した構成の光送受信デバイス１の製造工程の一例を説明する。
【００５３】
まず、シリコン単結晶または石英ガラスなどからなる基板材料１０に、エッチングまたは研削加工などを施して、この基板材料１０の表面１０ａに対して段差を有して一段低い基準面１６を形成する。
【００５４】
ＣＶＤ法、ＰＶＤ法及びＦＨＤ法などの膜形成方法によって、基準面１６上にＳｉＯ２などからなる低屈折率の下部クラッドを形成する。この下部クラッドは、光導波路１２のコア２１の下方に位置することとなる。この下部クラッドにエッチングまたは研磨加工などを施して、下部クラッドの表面を基準面１６に沿うように平坦にする。
【００５５】
そして、下部クラッド上に、前述したＣＶＤ法などの膜形成方法によって、ゲルマニウム（Ｇｅ）やチタン（Ｔｉ）などのドープ剤などを添加して下部クラッドより屈折率を０．２〜０．３２％程度高くしたＳｉＯ2 を主成分とするコア２１を形成する。なお、屈折率を低下させるドープ剤などを下部クラッドを形成するＳｉＯ2 に添加するなどして、この下部クラッドの屈折率をコア２１の屈折率より下げるようにしても良い。
【００５６】
コア２１の表面にフォトレジストによって所定パターンの導波路パターンを形成した後、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）などの方法によってエッチング行うことにより、所定パターンの導波路コア２１部分を成形する。
【００５７】
異方性エッチングまたは研削加工などによってＶ溝１７を形成する。このとき、基板１１を構成する基板材料１０がシリコン単結晶からなる場合には、異方性エッチングによってＶ溝１７を形成するので、これらコア２１とＶ溝１７とを形成する際に同一のフォトマスクを用いることができる。このため、導波路コア２１とＶ溝１７との相対的な位置ずれを殆ど零にすることができる。
【００５８】
次に、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法及びＦＨＤ法などの膜形成方法によって、コア２１の上方に位置することとなるＳｉＯ２などからなる低屈折率の上部クラッドを形成する。前述した下部クラッドと上部クラッドとによって光導波路１２のクラッド２２が形成される。その後、不要なクラッド２２などを除去して、基板材料１０の表面１０ａを露出させる。
【００５９】
基板材料１０の表面１０ａ及び光導波路１２上に電極膜を形成する。ダイシングマシンまたはエッチングによって、フィルタ挿入溝２３を形成する。ＬＤ１３及びＰＤ１４ａ，１４ｂをそれぞれ所定の位置に配し、それぞれ半田付けなどによって電極膜と電気的に接続する。フィルタ挿入溝２３内にフィルタ１５を挿入し、ＵＶ接着剤などによって、このフィルタ１５をフィルタ挿入溝２３内に固定する。
【００６０】
光送受信デバイス１は、第２の光デバイスとしてのコネクタ２と接続して光モジュール７を形成する。光モジュール７は、光送受信デバイス１とコネクタ２と嵌合ピン６などを備えている。
【００６１】
コネクタ２は、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、光ファイバ３と、この光ファイバ３を保護するために被覆した被覆部４と、を備えている。被覆部４は光ファイバ３の光軸Ｐ１に沿う基準面８と、この基準面８から凹に形成された位置決め溝５と、を備えている。位置決め溝５は、一対設けられている。嵌合ピン６は、光送受信デバイス１のＶ溝１７，１７と、位置決め溝５，５とに亘って嵌合する。
【００６２】
コネクタ２の光ファイバ３は、嵌合ピン６がＶ溝１７，１７と位置決め溝５，５とに亘って嵌合した際に、光導波路１２のコア２１と互いに光学的に接続する位置に配されている。この際、光ファイバ３の光軸Ｐ１とコア２１の光軸Ｐとは、互いのずれが例えば０．５μｍ以下の範囲となって、実質的に一致する。
【００６３】
前述した構成によって、光モジュール７の光送受信デバイス１は、外部装置としてのコネクタ２の光ファイバ３などから波長が１．５５μｍの信号光が入力すると、この信号光が光導波路１２のコア２１を通って、フィルタ１５によって反射される。反射された信号光は、図３中の矢印λ 2 に沿って進み、受信用ＰＤ１４ｂによって受光される。受信用ＰＤ１４ｂは、信号光を電気信号に変換する。そして、所望の出力が得られる。
【００６４】
一方、ＬＤ１３から出射される波長が１．３μｍの信号光は、図３中の矢印λ1に沿って光導波路１２のコア２１内に入射し、フィルタ１５を透過して光ファイバ３に入射する。光ファイバ３などを介して光送受信デバイス１の外に所望の信号光を送り出す。また、ＬＤ１３からモニタ用ＰＤ１４ａに向う信号光は、図３中の矢印λ1aに沿うように、導光部２４の反射膜２６などによって反射されてモニタ用ＰＤ１４ａに受信される。
【００６５】
本実施形態によれば、基板１１の基準面１６にＶ溝１７と、コア２１を有する光導波路１２と、を形成しているので、ＣＶＤ法などの膜形成方法やフォトリソグラフィなどの微細加工技術などによって、Ｖ溝１７と光導波路１２との相対的な位置関係を高精度に保つことが可能となる。さらに、生産する際の歩留まりを改善することができ、コストの高騰を抑制することが可能となる。
【００６６】
また、光送受信デバイス１が、信号光を伝送するために光ファイバを用いずに光導波路１２を用い、この光導波路１２のコア２１がクラッド２２などに覆われているので、ＬＤ１３及びＰＤ１４ａ，１４ｂなどの半田付けや組み立て作業を行う際に、コア２１などが破損することがない。したがって、信号光の伝送量が低下するなどの歩留まりの低下を防止でき、コストの高騰を抑制することが可能となる。
【００６７】
さらに、Ｖ溝１７が基板１１の基準面１６から凹に形成されかつ光導波路１２のコア２１が基準面１６に沿っているので、Ｖ溝１７とコア２１との相対的な位置関係を高精度に保っている。このため、光送受信デバイス１とコネクタ２とを互いに光学的に接続して光モジュール７を形成する際に、Ｖ溝１７と位置決め溝５とに亘って嵌合ピン６を嵌合することによって、コア２１の光軸Ｐと光ファイバ３の光軸Ｐ１とを容易に高精度に接続することが可能となる。したがって、コネクタ２などの外部装置との接続する際に要する手間や時間を抑制することができ、このコネクタ２などの外部装置との接続を容易に行うことができる。
【００６８】
さらに、基板１１を構成する基板材料１０がシリコン単結晶からなりかつＶ溝１７が異方性エッチングによって形成された場合には、Ｖ溝１７とコア２１との相対的な位置関係がより高精度に保たれている。この場合、光モジュール７を形成する際に、コア２１と光ファイバ３とをより高精度に接続することができる。
【００６９】
フィルタ１５によって反射された信号光が、直接、受信用ＰＤ１４ｂに導かれるので、信号光の損失を抑制できる。このため、比較的信号光の受光効率を高く維持することが可能となる。
【００７０】
ＰＤ１４ａ，１４ｂとして面受光型のフォトダイオードを用いているので、受光デバイスのコストを抑制できるとともに、光送受信デバイス１の組み立てる際のＰＤ１４ａ，１４ｂの位置決め精度を緩和して、組み立てに要する時間と手間を抑制することが可能となる。
【００７１】
したがって、比較的低コストな面受光型のフォトダイオードを用いることができるとともに、容易に組み立てることができるので、コストの高騰を抑制することができる。
【００７２】
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、Ｖ溝と光導波路との相対的な位置関係を高精度に保って歩留まりを改善できるとともに、光デバイスを組み立てる際の受光デバイスの位置決め精度を緩和することができ、光デバイスのコストの高騰を抑制することができる。しかも、受光デバイスにフィルタによって反射された信号光が直接導かれるので、信号光の損失が抑制され、信号光の受光効率が向上する。
さらに、本発明によれば、第１の光デバイスと第２の光デバイスとを互いに光学的に接続する際に要する時間と手間の増大を抑制することができ、第２の光デバイスの光ファイバを外部装置などに容易に接続できるといった利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の光送受信デバイスを示す斜視図。
【図２】図１に示されたｉｉ−ｉｉ線に沿う断面図。
【図３】図１に示されたｉｉｉ−ｉｉｉ線に沿う断面図。
【図４】（Ａ）は図１に示された光送受信デバイスとコネクタとが接続する状態を示す斜視図。
（Ｂ）は図１に示された光送受信デバイスとコネクタとが接続して形成された光モジュールを示す斜視図。
【図５】従来の光デバイスを示す斜視図。
【図６】従来の他の光デバイスを示す斜視図。
【符号の説明】
１…第１の光デバイス（光送受信デバイス）、２…第２の光デバイス（コネクタ）、３…光ファイバ、４…被覆部、５…位置決め溝、６…嵌合ピン、７…光モジュール、８…基準面、１１…基板、１２…光導波路、１３…発光デバイス（レーザダイオード）、１４ｂ…受光デバイス（受信用ＰＤ）、１５…フィルタ、１６…基準面、１７…Ｖ溝、２１…コア、２３…挿入溝（フィルタ挿入溝）。
Claims (2)
- 平坦な基準面と、この基準面に形成された位置決め用のＶ溝と、を有する基板と、
前記基板の基準面上に形成され、前記基準面に沿うコアを有する光導波路と、
前記コアを分断するように前記光導波路に形成され、前記コアの光軸に対し傾斜する挿入溝と、
前記基板上に設けられ、前記光導波路のコアに第１の波長を有する信号光を出射する発光デバイスと、
前記挿入溝に挿入した状態で前記基板に固定され、前記コア内を伝わる前記第１の波長を有する信号光を透過するとともに、前記コア内を伝わる第２の波長を有する信号光を前記光導波路の上方に向けて反射させるフィルタと、
前記光導波路の上方に配置され、前記フィルタで反射された前記第２の波長を有する信号光を受光する受光デバイスと、
を具備することを特徴とする光デバイス。 - 平坦な基準面および前記基準面に形成されたＶ溝を有する基板と、前記基準面に沿うように前記基準面に形成されたコアを有する光導波路と、前記光導波路のコアに第１の波長を有する信号光を出射する発光デバイスと、を備える第１の光デバイスと、
光ファイバと、前記光ファイバを覆うとともに、前記光ファイバに沿う基準面および前記基準面に形成された位置決め溝を有する被覆部と、を備える第２の光デバイスと、
前記光導波路のコアの光軸と前記光ファイバの光軸とを互いに一致させるように、前記第１の光デバイスのＶ溝と前記第２の光デバイスの位置決め溝との間に亘って嵌合する嵌合ピンと、を含み、
前記第１の光デバイスは、
(1) 前記コアを分断するように前記光導波路に形成され、前記コアの光軸に対し傾斜する挿入溝と、
(2) 前記挿入溝に挿入した状態で前記基板に固定され、前記コア内を伝わる前記第１の波長を有する信号光を透過するとともに、前記光ファイバから前記コア内に伝わる第２の波長を有する信号光を前記光導波路の上方に向けて反射させるフィルタと、
(3) 前記光導波路の上方に配置され、前記フィルタで反射された前記第２の波長を有する信号光を受光する受光デバイスと、
をさらに備えていることを特徴とする光モジュール。
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