JPH01191812A - 複数の光学ファイバおよびレーザーのための装着装置 - Google Patents

複数の光学ファイバおよびレーザーのための装着装置

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JPH01191812A
JPH01191812A JP63306194A JP30619488A JPH01191812A JP H01191812 A JPH01191812 A JP H01191812A JP 63306194 A JP63306194 A JP 63306194A JP 30619488 A JP30619488 A JP 30619488A JP H01191812 A JPH01191812 A JP H01191812A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、光学ファイバおよびレーザー素子を装着する
ための装置に向けられるものであり、特に複数の光学フ
ァイバを複数のレーザー装置と整列状態に装着するため
の装置に向けられるものである。
レーザー素子を光学ファイバの端面へ結合するのに、レ
ーザー素子の発光領域と光学ファイバの受光端部との間
の適当なアライメント（整列状態）を確保することが必
要である。レーザー素子の駆動等のための補助回路と電
気的な相互接続とを提供すると同時に複数の光学ファイ
バと複数のレーザー素子とを装着する際に種々の問題が
生ずる。各光学ファイバおよびレーザー素子は適当に整
列されねばならずまた種々の部品の装着に必要とされる
空間はできるだけ最小限なものとされることが望ましい
。
複数の光学ファイバと複数のレーザー素子とのある一定
の配列では、各レーザー素子の光出力をモニターするい
わゆる後方面形検出器と呼ばれる光検出装置（標準的に
は半導体ダイオード）を提供することが望・ましい、各
後方面形検出器の出力は、関連のレーザー素子の駆動回
路を調節するのに使用可能である。各光学ファイバと関
連のレーザー素子と関連の後方面形検出器とは、できる
だけ最適のカップリングが与えられるよう、適当に整列
されねばならない、駆動回路もまた収容されねばならず
また一定の部品間で電気的な接続が行なわれなければな
らない、さらに、多数の光学ファイバが多数のレーザー
素子と組み合わされる場合には、レーザー素子が発生す
る熱の放散が熟考を要する重要な因子となる。
［発明の概要］ 本発明によれば、複数のレーザー素子の配列を複数の光
学ファイバの列と整列状態で装着する機器は、スロット
部を有し半導体材料からなる担持部材を備える。一体レ
ーザー構造体が半導体レーザー素子の配列を備える。担
持部材は一体レーザー構造体をスロット部に受は入れる
ようなされている。担持部材は複数の溝を有する。各溝
は任意の光学ファイバを収容するようなされておりまた
光学ファイバをその端部が複数のレーザー素子のうちの
一つのレーザー素子近傍でこれと受光動作関係状態にて
位置決めされるようになっている。担持部材はスロット
部近傍に複数の光検出装置を備える。各光検出装置は、
複数の溝のうちの対応する一つと整列されまた光検出装
置と整列する溝と光検出装置との間に挿入される複数の
レーザー素子のうちの一つと整列されている。
本発明の別の様相によれば、支持構造体が、上述のよう
に、複数のレーザー素子からなる配列を複数の光学ファ
イバからなる配列と整列状態で装着する機器を備える。
支持構造体はまた担持部材を収容しそしてこれを位置決
めするようになされる支持部材を備える。支持部材は、
担持部材のスロット部に接近して、種々の回路部品の集
合体を支持しそしてこれを位置決めする手段を備える。
［好ましい実施例の詳細な説明］ 以下、図面を参照しつつ本発明を説明するが、図は説明
の便宜上一定のスケールに従っていない、ある寸法は他
の寸法に比べて誇張して図示されているがこれは本発明
をより明かにするためである。
第１図〜第３図を参照すると、本発明による機器は、複
数の光学ファイバ１０を、その各々がレーザー素子１１
と適当な整列状態にて装着する配列体を備える０個々の
レーザー素子１１は、単一の横モードと縦モードで動作
し、屈折率導波機構を付帯したたとえばＧａＩｎＡｓＰ
／ＩｎＰへテロ接合レーザーのような従来の形のもので
ある。第５図にもっとも良好に図示されているように、
複数のレーザー素子は一列に配列されそしてＰ側を上に
半導体材料から成る集積化された一体構造体１２に組み
込まれる。レーザー構造体１２は従来の技術を使用して
、それぞれ発光接合部１３を有する複数のへテロ接合半
導体素子が形成されるよう製造される０個々のレーザー
素子１１は、よく知られるフォトリソグラフィマスキン
グプロセスおよびエツチングプロセスを使用することに
より真直な複数列の並びに形成され、−列の複数のレー
ザー素子が列に沿って等間隔に離間される。−列のレー
ザー素子は溝１４によって互いに電気的に隔離される。
従来の技術を使用して、ビームリード形接触部材１７が
レーザー素子１１の上側面と接触状態にて形成される。
ビームリード形接触部材１７はレーザー素子の列の長手
方向の次元に垂直な方向で外側に片持ちばつ状に保持さ
れ、そしてほぼ同一面にある。共通の金属化層１８が、
レーザー素子構造体１２の底面とオーム接触状態にある
。
複数のレーザー素子１１の一列とこれと同数の光学ファ
イバ（第１図では８つが図示されている）１０とが単一
結晶デバイスに使える品質のシリコンの単一片から製造
される担持部材２０に装着される。担持部材２０は、平
坦な主上面２１と主上面に平行な主下面２２とを有する
。レーザー素子の集積化配列体１２を収容するために、
凹部またはスロット部２３が上側面２１に形成される、
上側面２１はまたスロット部２３を横切りそしてスロッ
ト部２３で終端する複数のＶ字形状溝２５を包有する。
各溝２５は光学ファイバ１０を支持しそしてこれを位置
決めするようなされている。溝２５はレーザー素子集積
化配列体１２の何個のレーザー素子１１と同様の間隔で
等間隔に離間されている。スロット部２３は所望されな
いシリコンを機械的に除去することによっても形成可能
である。溝２５は知られているフォトリソグラフィマス
キングおよびエツチング技術を使用することにより担持
部材２０に形成される。したがって、溝２５の寸法は正
確に制御できまた溝２５の間隔は、レーザー素子集積化
配列体１２におけるレーザー素子１１間の間隔とほぼ同
様とすることができる。
第３図に最も良好に図示されているように、スロット部
２３は、担持部材２０の主面２１，２２に平行な底面２
７と、互いに平行で底面２７に対して垂直な側面ないし
壁２８．２９とを有する断面が矩形のものである。スロ
ット部２３は溝２５の方向を横切って真直な長寸法を有
する。スロット部２３の側面２８と担持部材２０の縁部
ないし側部３２との間の上側主面２１の帯域は酸化シリ
コン（Ｓｉｎｓ）の被着物３０で被覆される。溝の底面
２７は、上部に金属性接触層３３を有する酸化シリコン
の絶縁層３１で被覆される。必要に応じ、担持部材２０
の別の面が絶縁面を提供すべく酸化可能である。
シリコン担持部材２０のスロット２３の側面２８に沿っ
て複数の後方面形の検出器配列３５が包含され、検出器
配列の各検出器は、レーザー素子集積化配列体の複数の
レーザー素子１１の一つと連関する。後方面形検出器３
５は、関連のレーザー素子１１から投射された光を受光
するよう、スロット部２３の側壁２８に沿って適当に離
間される光感知接合部を有するフォトダイオードである
０図示されるように、これらの光検出器は、よく知られ
るイオンインプランテーション技術または拡散技術を使
用することにより、担持部材２０のｐ形単結晶シリコン
に作られる。図示されるように、フォトダイオードの配
列は、共通のｎ−領域とこの共通ｎ−領域に付帯して形
成される個々のｐ０領域とを持つものとすることが可能
である。共通の一つの接点がｎ−領域に形成可能であり
また個々の接点が酸化シリコン層３０の開口部のｐ０領
域に形成される。標準の半導体製造技術により、スロッ
ト部２３の側面２８に沿って配置され、そしてスロット
部２３の反対側で上側面２１に形成される溝２５につい
て正確に相互位置決めが行なわれた個々の素子が製造さ
れる。
レーザー素子構造体１２は、酸化シリコンの絶縁層３０
を溝２５から離れる方向に延長するビームリード接触部
材１７とともにスロット部２３に配置される。レーザー
配列構造体１２は、ビームリード１７が酸化シリコン層
３０と接触できると同時にレーザー配列構造体１２の底
面の導電層１８がレーザー素子装着スロット部２３の底
面２７の上の金属接触層３３に載置されるよう、スロッ
ト部２３の大きさについて適当な大きさのものである。
以下に詳述されるように、レーザー構造体１２およびス
ロット部２３の配列関係は、各レーザー素子１１の発光
領域１３と、光学ファイバを保持する関連の溝２５との
適当な整列関係および関連の後方面形検出器３５との適
当な整列関係が得られるよう、スロット部の長平方向に
沿うレーザー構造体の移動を許容するものである。適当
なアライメント（整列関係）が得られると、共融はんだ
を使用することにより、ビームリードは、酸化シリコン
３０の頂部に配置され、レーザー素子配列体の底面の金
属接触部１８は、スロット部の底面の金属接触部３２に
装着される。
かくして、後方面形検出器３５および溝２１を包含する
レーザー素子配列体１２と担持部材２０との組立体が、
光学ファイバの配列と整列してレーザー素子の配列を装
着するための機器を提供する０種々の構成要素を作るの
に使用された技術は個々の寸法の正確な制御が可能であ
る。かくして、各光学ファイバ１０と関連のレーザー素
子１１と関連の後方面形検出器３５との正確なアライメ
ントを得ることが可能である。
第１図および第２図に図示されているように、一体ユニ
ットとして製造されるシリコンの単一片である担持部材
２０は支持構造体４０に装着される。支持構造体４０は
シリコンまたはそのほかの適当な絶縁材料とすることが
できる。支持構造体４０は直立する垂直壁ないし面４２
で終端する平坦な水平方向の主面４１を有する。担持部
材２゜は、その底面２２が支持構造体の水平面４１にあ
りそしてその縁面３２が支持構造体４０の垂直壁４２と
当接して支持構造体４０に装着される。
支持構造体４０の別の平坦な水平面４３が水平面４１と
平行に横たわっている。水平面４３は、階段が形成され
るよう、水平面４１の上方に離間されそして垂直面４２
で終端する。集積回路の形態のような回路集合体４５が
面４３に装着される。回路は一列の各レーザー素子１１
の駆動回路を備えまた別の種々の機能をも提供可能であ
る。
支持構造体４０の水平面４３は、垂直方向の高さが、回
路集合体４５のための接点がレーザー素子１１のビーム
リード１７とほぼ同様の高さにあるような高さにある。
回路集合体４５は、レーザー素子１１のビームリード１
７とそれらの駆動回路との間で短いワイヤボンド接続４
７が行なわれるよう、垂直壁４２が提供する階段に接近
して装着され、かくして担持部材２０に接近して装着さ
れる。後方面形検出器３５と回路４５との間のボンドワ
イヤ４８もまた非常に短い、ビームリード１７は比較的
広い接触領域をワイヤボンド接続４７に与える。電気的
な接続（図示せず）が回路４５と共通接点３２との間で
レーザー構造体１２へ容易に提供される。担持部材２０
と重畳する電気的に絶縁性の被着物３０とは堅固な支持
面をビームリード１７に提供しそしてレーザー素子１１
からの熱の有効な熱放散が提供される。第１図に図示さ
れているように、２以上の担持部材２０が単一の支持構
造体に装着可能である。各担持部材２０は、整列される
ビームリード形レーザー素子１１の配列１２、後方面形
光検出器３５および適当な整列状態で光学ファイバ１０
を支持するＶ字形状の満２５を備える。各担持部材は、
担持部材が支持構造体に位置決めされるよう、その縁面
３２が支持構造体の垂直壁４２と当接して支持構造体４
０に配置される。集積回路４５またはそのほかの必要な
補助回路の集合体が、配列１２のレーザー素子１１のビ
ームリード１７の配列に接近して支持構造体４０の装着
面４３に固定される。装着面４３は、集積回路４５ごと
に、支持構造体４０の一番上の面から後退可能でありそ
して中間の稜部４９により別のこの種の装着面４３と分
離可能である。
上述のように、光学ファイバを支持するＶ字形状溝２５
と後方面形光検出器３５とは、よく知られるフォトリン
グラフィマスキングおよびエツチング技術およびイオン
インプランテーションまたは拡散技術を使用することに
より、シリコンの担持部材２０に形成され、これらの要
素間に正確なアライメントが提供される。レーザー素子
の各並びまたは列１２は、これらの構成要素の正確な寸
法付けを提供する同様の技術を使用することにより製造
される。かくして、正確なアライメントが、レーザー素
子の配列体をスロット部２３の長寸法に沿って適当な位
置へ横方向に移動させることにより、各組の満２５と後
方面形検出器とレーザー素子１１との間で得られる。
各Ｖ字形状溝２５と関連の後方面形検出器３５との正確
な整列関係を持つ担持部材２０の製造により、スロット
部におけるレーザー素子１１の配列体１２の正確な位置
決めが、７字形状溝２５と後方面形検出器３５との間で
可能となる。光学ファイバ１ｏが１またはそれ以上のＶ
字形状溝２５に配置されそして光がスロット２３近傍の
端部に向かい反対側の端部にてレーザーから光学ファイ
バを通る方向とは逆の方向に伝送される。この光は関連
の後方面形検出器３５およびこれに接続される適当な回
路により検出される。レーザー素子の配列体１２がスロ
ット部２３に配置されそして適当な後方面形検出器３５
の出力をモニターしつつ、従来のマイクロマニピュレー
タ装置によりスロット部に沿って調節が行なわれる。光
伝送光学ファイバから投射される光は受動導波路として
動作するレーザー素子の活性領域１３を付帯して中間の
レーザー素子の伝送特性により修正される。
活性領域１３がファイバ軸線と交差するに応じて被検出
信号の変化が生ずる。レーザー素子の配列体は、７字形
状溝と配列体のレーザー素子との間の適当な整列関係を
指示するこれらの信号をできるだけ大きくするよう調節
される。レーザー配列体は、レーザー素子の配列体の底
部の金属接触部１８とスロット部２３の底面２７の金属
面３２とを、それらの回速な物理的関係を維持しつつ、
溶着するなどして担持部材に固定される。構造体１２の
レーザー素子１１の間隔および担持部材２０の溝の間隔
の正確さにより、配列体１２の全てのレーザー素子１１
はその対応する溝２５と適宜整列される。ｌまたはそれ
以上のレーザー素子を介しての光伝送のモニター動作に
よりアライメントを得るこの技術は非常に正確である。
かくして、上述のシリコン担持部材と、ビームリード形
接触部材を有するレーザー素子の直線的な配列体とが組
み合わさる構成により、光学ファイバをレーザー素子と
さらには組み込み式の後方面形検出器と正確に整列させ
るための取付は構造が提供される。光学ファイバのコア
の直径が標準的には５０μｍのけたまたはそれ以下であ
りそして上述のタイプのレーザー素子の光投射領域の幅
が約５μｍであることを考えれば、光学ファイバおよび
レーザー素子に関連の種々の操作部材のこの種の正確さ
の重要性は明かであろう。正確なアライメントに加えて
、ビームリード接触部材および担持部材でのビームリー
ド接触部材の取付は構造により良好な熱放散特性がレー
ザー素子のために得られる。レーザー素子へのワイヤボ
ンディングは半導体構造体の外部のビームリードで行な
われるので、レーザー素子の機械的完全性を犠牲にする
ことなく、できるだけ最大限の信頼性が得られるよう、
接合パラメータはできるだけ大きくすることができる。
上述のように、レーザー素子を駆動し、その動作をモニ
ターしまた別の種々の機能を行なう補助回路は、担持部
材と支持構造体の構成により、担持部材に装着される種
々の要素に接近して配置可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による装置の一部の平面図である。 第２図は、第１図の線２−２に沿って得られる断面図で
ある。 第３図は、第２図よりもさらに詳しい本装置の担持部材
の断面図である。 第４図は、担持部材に装着されるレーザー素子の拡大平
面図である。 第５図は、半導体レーザー素子の配列を合体する一部レ
ーザー構造体の部分的な斜視図である。 図中の各参照番号が示す主な名称を以下に挙げる。 １０　：光学ファイバ １１　：レーザー素子 １２　ニレーザー素子（一体）配列構造体（レーザー素
子集積化配列体） １３　：レーザー素子の活性領域（発光領域）（発光接
合部） １４　：溝 １７　：ビームリード （ビームリード形接触部材） １８　：導電層（金属接触部、共通の金属化層）２０　
：担持部材 ２１　：　（上側）主面（上側面、主上面）２２　：主
面（底面、主下面） ２３　ニスロット部 ２３　：　（レーザー素子装着）スロット部２５：（Ｖ
字形状）溝 ２７　：底面 ２８　：側壁（側面） ２９　：側面ないし壁 ３０　二酸化シリコン層（被着物） ３１　：　（酸化シリコンの）絶縁層 ３２　：縁面（縁部ないし側部） ３３　：金属接触層（共通接点） ３５　：検出器配列（後方面形検出器）４０　：支持構
造体 ４１　：主面（水平面） ４２　：垂直壁（垂直面） ４３　：　（別の平坦な）水平面（装着面）４５　：回
路集合体（集積回路） ４７　；ワイヤボンド接続 ４８　：ボンドワイヤ ４９　：稜部

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）複数の光学ファイバの列と整列状態で複数のレー
    ザー素子の配列体を装着する機器において、 半導体材料の担持部材と、 該担持部材のスロット部と、 複数の半導体レーザー素子の配列を備える一体レーザー
    構造体とを備え、 前記担持部材は前記レーザー構造体を前記スロット部に
    収容するようなされており、さらに前記担持部材の複数
    の溝であって、各溝は一つの光学ファイバを収容しそし
    て一つのレーザー素子近傍で光学ファイバはその一端部
    が受光関係状態にて位置決めされるようなされている前
    記複数の溝と、 前記スロット部近傍の前記担持部材の複数の光検出素子
    であって、各光検出素子は一つの溝と各別に整列されそ
    して一つのレーザー素子が光検出素子と光検出素子と整
    列する溝との間に挿入される前記複数の光検出素子とを
    備える機器。
  2. （２）前記スロット部は、前記溝および光検出素子につ
    いてレーザー構造体の移動が可能であり、レーザー構造
    体を前記担持部材に適所に固定するのに先立って、各レ
    ーザー構造体と前記溝および光検出素子の一つとのアラ
    イメントを得るように成されている請求項第１項記載の
    機器。
  3. （３）前記スロット部は真直な細長のスロットであり、 前記溝は、真直な細長の溝であり、互いに平行に配置さ
    れそして前記スロット部を横切り、前記配列体のレーザ
    ー素子は一列に配列され、そして、 前記スロット部は、前記レーザー構造体を収容し、各レ
    ーザー素子と前記溝および光検出素子の一つとのアライ
    メントが得られるよう、スロット部の長さに沿って前記
    レーザー構造体の横方向の移動が可能なようなされてい
    る請求項第２項記載の機器。
  4. （４）前記担持部材は単結晶シリコンの単一の一体構造
    体であり、 各光検出素子は、担持部材と一体に前記端結晶シリコン
    の一部分に作られる請求項第３項記載の機器。
  5. （５）前記スロット部は、その細長寸法をほぼ横断して
    ほぼ矩形形態のものでありそしてスロット部の細長寸法
    に沿って延長する対向側面を有し、各溝は前記側面の一
    方で終端し、そして 各光検出素子は、前記溝の一つと正反対に前記側面の他
    方に配置されている請求項第４項記載の機器。
  6. （６）前記スロット部は前記側面間に底面を有し、 前記レーザー構造体は溝および光検出素子について整列
    された後にスロット部の底面に固定されるようなされて
    いる底面を備え、 各前記レーザー素子は、溝に整列して配置される光学フ
    ァイバの端面へ光が入射されまた溝と整列される光検出
    素子へ光が入射されるよう光を投射するようなされてい
    る請求項第５項記載の機器。
  7. （７）前記レーザー構造体の各レーザー素子は、ある共
    通面にレーザー素子から延長するビームリード形接触部
    材を有し、 前記担持部材はビームリード形部材が担持部材の絶縁面
    と物理的に接触状態で、前記レーザー構造体を前記スロ
    ット部に収容するようなされている請求項第６項記載の
    機器。
  8. （８）複数の光学ファイバの列と整列状態で複数のレー
    ザー素子の配列体を装着する機器を備える支持構造体に
    おいて、 半導体材料の担持部材と、 該担持部材のスロット部と、 複数の半導体レーザー素子の配列を備える一体レーザー
    構造体とを備え、 前記担持部材は前記レーザー構造体を前記スロット部に
    収容するようなされており、さらに前記担持部材の複数
    の溝であって、各溝は一つの光学ファイバを収容しそし
    て一つのレーザー素子近傍で光学ファイバはその一端部
    が受光関係状態にて位置決めされるようなされている前
    記複数の溝と、 前記スロット部近傍の前記担持部材の複数の光検出素子
    であって、各光検出素子は一つの溝と各別に整列されそ
    して一つのレーザー素子が光検出素子と光検出素子と整
    列する溝との間に挿入される前記複数の光検出素子と、 前記担持部材を収容しそして位置決めするようなされて
    おり、 担持部材の前記スロット部に接近して複数の回路要素の
    集合体を支持しそして位置決めするための手段を備える
    支持部材とを備える複数の光学ファイバの列と整列状態
    で複数のレーザー素子の配列体を装着する機器を備える
    支持構造体。
  9. （９）前記スロット部は、前記溝および光検出素子につ
    いてレーザー構造体の移動が可能であり、レーザー構造
    体を前記担持部材に適所に固定するのに先立って、各レ
    ーザー構造体と前記溝および光検出素子の一つとのアラ
    イメントを得るようになされている請求項第９項記載の
    装置。
  10. （１０）前記スロット部は真直な細長のスロットであり
    、 前記溝は、真直な細長の溝であり、互いに平行に配置さ
    れそして前記スロット部を横切り、前記配列体のレーザ
    ー素子は一列に配列され、そして、 前記スロット部は、前記レーザー構造体を収容し、各レ
    ーザー素子と前記溝および光検出素子の一つとのアライ
    メントが得られるよう、スロット部の長さに沿って前記
    レーザー構造体の横方向の移動が可能なようなされてい
    る請求項第９項記載の装置。
  11. （１１）前記レーザー構造体の各レーザー素子は、ある
    共通面でレーザー素子から延長するビームリード形接触
    部材を有し、 前記担持部材はビームリード形部材が担持部材の絶縁面
    と物理的に接触状態で、前記レーザー構造体を前記スロ
    ット部に収容するようなされている請求項第１０項記載
    の装置。
  12. （１２）前記担持部材は、平坦な上面と、該上面と平行
    な実質的に平坦な下面と、前記上面および下面に垂直な
    平坦な側面とを有し、 前記スロット部は前記側面に接近してそしてこれと平行
    に該上面に形成され、 担持部材の前記絶縁面領域は該上面にあり、そして担持
    部材の側面と該スロット部との間に配置され、 前記溝は担持部材の前記上面に形成され、 前記支持部材は垂直壁で終端する第１の平坦な上面を有
    し、 前記支持部材は、担持部材の前記下面が支持部材の第１
    上面と接触状態にてまた担持部材の前記側面が支持部材
    の前記垂直壁と当接して、担持部材を収容するようなさ
    れており、 前記支持部材は前記第１上面と平行で前記垂直壁近傍で
    終端する第２の平坦な上面を有し、前記支持部材は、前
    記第２の上面と接触状態で、平坦な底面を有する回路部
    品の集合体を収容するようなされている請求項第１１項
    記載の構成要素支持装置。
  13. （１３）前記担持部材は単結晶シリコンの単一の一体構
    造体であり、 各光検出素子は、担持部材と一体に前記単結晶シリコン
    の一部分に作られる請求項第１２項記載の装置。
  14. （１４）前記スロット部は、その細長い寸法をほぼ横断
    してほぼ矩形形態のものでありそしてスロット部の細長
    い寸法に沿って延長する対向側面を有し、 各溝は前記側面の一方で終端し、そして 各光検出素子は、前記溝の一つと正反対に前記側面の他
    方に配置されている請求項第１３項記載の装置。
  15. （１５）前記スロット部は前記側面間に底面を有し、 前記レーザー構造体は溝および光検出素子について整列
    された後にスロット部の底面に固定されるようなされて
    いる底面を備え、 各前記レーザー素子は、溝に整列して配置される光学フ
    ァイバの端面に入射しまた溝と整列される光検出素子に
    入射するよう光を投射するようなされている請求項第１
    ４項記載の装置。
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