JPH02124504A - 受光モジュール - Google Patents

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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、高速光伝送システムに好適な光通信用受光モ
ジュールに関する。

（従来の技術） 光通信システムで用いられる光／電気変換機能を有する
受光モジュールは、伝送速度の高速化に伴い、高機能化
と同時により広帯域化されることが要求されている。特
に伝送速度がＧｂ／ｓ帯の高速通信用受光モジュールで
は、半導体素子、抵抗。

コンデンサ等の電子素子と受光素子との配線接続゛によ
る帯域劣化を防ぐためこれらの素子を結合する際の寄生
容量や寄生インダクタンスを極力低減することが重要で
ある。また、受光素子は空気中の酸素等によって特性劣
化を生じるので外的雰囲気からの保護のため気密封止す
る必要がある。

従来の受光モジュールは第４図に示す構成からなる。

第４図（ａ）は平面構成図、同図（ｂ）は同図（ａ）に
おいて、Ａ−Ａ線から矢印方向を見た断面図である。

即ち、１はフォトダイオード等の光／電気変換機能を有
する光半導体受光素子、２ａ、　２ｂ、　２ｃは受光素
子１に接続され受信回路等を構成する電子素子、３はこ
れら各素子が搭載される基板、４は基板３及び前記各素
子を収納する容器である。

容器４の底部には外部回路との接続用端子４ａが植立さ
れるとともに、側壁には前記受光素子］に光信号を導入
する光ファイバ固定部５用開孔部４ｂが設けられている
。なお、図示しないが容器４内の電気的配線は基板３」
−にて行なわれる。

光フアイバ固定部５は、素線部５ａｌがジャケット（被
覆層）５ａ２で覆われた光ファイバ５ａと、容器４の開
孔部４ｂに貫通挿入されたパイプ５ｂからなる。光ファ
イバ５ａは、はんだ（半田）５ｃと接着剤５ｄにより、
受光素子１に対して最適な位置になるよう調整され固定
される。容器４内への部品収納に当っては、実装による
電気的寄生容量や寄生インダクタンスを減らすため、受
光素子１が電子素子２ａ、　２ｂ、　２ｃとともに同一
基板３上に高密度実装されている。また、光ファイバ５
ａの先端部は光ファイバからの出射光が広がることによ
る光結合効率の劣化を防ぐため、極力受光素子１に接近
させて固定している。

このような従来の受光モジュールでは、容器４内がカバ
ー６による封鎖により気密状態とされ、受光素子１の特
性劣化防止が考慮される。

しかしながら、光信号導入１口にある光フアイバ固定部
５は、半田５ｃとバイブ５ｂ間及び半田５ｃと光フアイ
バ５８間が十分に濡れなかったり、半田５ｃにボイドが
残ったりして完全な気密が得られ難く、製作歩留まりを
低下させていた。これを避けるため半田付に表面張力低
下および酸化膜除去作用を有するフラツクスを用いた場
合には、加熱時のフランクス蒸気によって、受光索子１
や光フアイバ端面を汚し光結合の劣化を招いた。また、
光フアイバ素線部５ａｌが図示のように片持ちでの固定
状態どなるために、外部からの振動や衝撃により光フア
イバ素線部５ａｌがたわみ、光結合効率が変化したり、
ファイバーガラスと半田の熱膨張係数の差によって環境
湿度の変動に対する気密封止の信一 頼性を低下させるという欠点があった。さらに、光ファ
イバ５ａの固定作業時には光ファイバの素線部５ａｌを
パイプ５ｂに挿入し受光素子１に近接させてゆくため、
光ファイバの断線や突き当てによる受光素子の損傷など
の事故や、半田固定時の加熱によるジャケット５ａ２の
損傷により製作歩留まりを低下させていた。特に高速通
信用受光素子の有効直径は１００μｍ以下であるため、
光ファイバの索線部を受光素子へ数１００μｍ以下まで
近づける必要があり、調整作業中の突当て事故が頻発し
ていた。

（発明が解決しようとする課題） 以上述べたように従来の受光モジュールは、光ファイバ
の素線部を半田によってケース内部に固定する構造とな
るため、気密封止の信頼度が低く光結合が不安定なばか
りでなく、製造組立の歩留まりを低下させる欠点があっ
た。

そこで本発明は上記の欠点を除去すべくなされたもので
、信頼性の高い気密封止が得られ、組み立て作業が容易
で製造上の歩留まりが高く、安定した性能が得られる受
光モジュールを提供するこ＝５ とを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） この受光モジュールの第１の発明は、受光素子と、前記
受光素子に接続される電子素子と、前記受光素子と電子
素子を搭載する基板と、前記基板を収納し気密封止され
る光導入窓付きケースと、光ファイバを保持するフェル
ールとレンズが同一部材によって一体化された光ファイ
バユニットとを具備し、前記光ファイバの出射光が前記
レンズと前記窓を介して受光素子に光結合する如く前記
光ファイバユニットが前記ケースの外壁に固定されてい
ることを特徴とする。

この受光モジュールの第２の発明は、前記第１の発明に
おいて、前記フェルールおよび前記レンズの外径とこれ
らを一体化する曲記同一部材の内径が等しいことを特徴
とする。

（作　用） この発明による受光モジュールは、密閉容器側面に光受
光用の光導入窓を設け、容器外の光ファイバユニツトか
らこの光導入窓を介して、光信号を受信するように構成
したものである。

密閉容器は従来のように、光ファイバを通すことがない
ので、容器の気密性は高度に確保され、また、光ファイ
バユニットは別途、容器外面に固定されるので、光フア
イバ取付は時における製造上の障害も解消される。

（実施例） 以下、本発明による受光モジュールの実施例を第１図な
いし第３図を参照して説明する。

なお、第４図と同一構成には同一符号を付し、詳細な説
明は省略する。

第１図（ａ）はこの発明による受光モジュールの第１の
実施例を示す平面図で、同図（ｂ）は同図（ａ）におい
てＡ−Ａ線から矢印方向を見た断面図である。

即ち、１は受光素子、２ａ、　２ｂ、　２ｃは受光素子
に接続される電子素子、３は受光素子１および電子素子
が実装されている基板、４は基板３を収納する容器、７
は光ファイバユニッ１−である。

光ファイバユニッ１−７は光ファイバの出射光を集光し
、受光素子１に光結合させるもので、素線部７ａ＋がジ
ャケット７ａ２で覆われた光ファイバ７ａと、光ファイ
バ７ａの素線部７ａｌを一体化して固定するフェルール
７ｂと、光ファイバ７ａからの信号を受光素子１に導く
レンズ７ｃと、このレンズ７ｃ及び前記フェルール７ｂ
とを同軸的に収容保持するスリーブ７ｄから構成される
。

光ファイバユニット７は受光素子１に対する位置調整の
後容器４の側壁板の外側面に垂直に固定され、出射光は
側壁板に設けられた開孔部４ｂ、及びこの開口部４ｂを
覆う光導入窓８を経て、受光素子１と光結合する。

容器４内はカバー６により密閉され、前記電子素子２ａ
、　２ｂ、　２ｃで構成された電子回路は、接続用端子
４ａにより外部回路と接続される。

以上の構成からなる受光モジュールでは、光ファイバ７
から出射される高速変調信号光が、結像用レンズ７ｃに
よって集光され光導入窓８を介して容器４内の受光素子
１に結合し電気信号に変換される。変換された電気信号
は基板３上に受光素子１とともに搭載されている電子素
子によって増幅等が行なわれた後、接続用端子４ａによ
って外部に取り出され１次段の受信回路に接続される。

受光素子１と半導体素子２ａ、　２ｂ、　２ｃは同一基
板：３−［−に高密度に搭載することで素子間の接続に
よる寄生容量や寄生インダクタンスの影響を極力抑制し
て光／電気変換・増幅回路の広帯域化を可能としている
。

また、受光素子１の気密性は、受光索子１が搭載された
基板３を容器４内に収納する以前に低融点ガラス等によ
ってケースに固定された光導入窓８及び溶接されるカバ
ー６によって充分に保たれているので、信頼性の高いも
のとなる。また、光学結合系をユニット構成とすること
により光軸調整が容器外部で行なうようになり作業性が
良くなるばかりでなく、光ファイバ７ａの素線部７ａｌ
がフェルール７ｂによって保持されているので振動や衝
撃に対しても光結合が変化したり、組み立て作業中の光
フアイバ断線事故等も防止できる。更に、フェルール７
ｂとレンズ７ｃとはスリーブ７ｄによって一体化されて
いるため、光ファイバ７ａとレンズ７ｃの相対位置が変
化せず環境温度の変動に対しても安定な光結合が得られ
る。またレンズ７ｃとフェルール７ｂの外径とスリーブ
７ｄの内径を等しくしておけば光ファイバユニット７の
組立を簡単にすることができる。その上、結像レンズ７
ｃをケースに気密固定したような構成の場合には、光フ
ァイバを調芯して受光素子と光結合する際に結像位置が
変化すると同時に受光素子への入射角も変化するので所
望の反射減衰量を得るためにはレンズに対して受光素子
の位置を厳密に決める必要があるが、光ファイバユニッ
１〜７でレンズ７ｃを一体化したことにより受光素子１
に対する入射角が常に一定となり、受光素子１の入射面
を光ファイバユニット９の光軸に対して図示のように所
定の角度をつけて設置しておくことにより十分な反射減
衰量を容易に得ることができる。また、受光素子の有効
直径に合わせて、受光素子とレンズ、レンズと光フアイ
バ端面間の各距離を選ぶことにより光学系の倍率を変え
られるので、受光素子の有効径が小さくても容易に劣化
のない光結合を得ることができる。

第２図は本発明による受光モジュールの第２の実施例を
示す平面図である。なお、第１図と同一構成には同一符
号を付し、詳細な説明は省略する。

即ち、第１図に示す実施例と相違して、この第２の実施
例では、光ファイバユニツ１〜７において、円筒状のス
リーブ７ｄの外側に筒状リング９を介在させるとともに
、反射防止膜を形成したガラス板７ｆを光フアイバ素線
部７ａｌの光射出端部つまりフェルール７ｂ端部に固定
して設けたものである。

筒状リング９は、光ファイバユニット７の受光素子１に
対する光軸調整に有益である。すなわち光ファイバの光
軸に対し垂直方向の調整は、光ファイバユニット７が挿
入された筒状リング９を容器４の壁面に固定する際の位
置調整により行える。

また光軸方向の調整は光ファイバユニット７を筒状リン
グ９内で前後させることにより行える。

このように、筒状リング９を設けたことにより、光軸方
向とこれに垂直な方向とで調整作業を分離でき、光ファ
イバユニッＩ〜７の容器１への固定組立て作業を円滑に
行なうことができる。

また、光ファイバ７ａの端部に反射防止ガラス板７ｆを
取付けたことにより、光フアイバ出射端面での反射戻り
光を抑制するとともに、光ファイバ７ａと受光素子１と
の光結合効率の劣化も防止できる。

反射防止膜は光ファイバの出射端面に蒸着等によって直
接形成すれば構成をより簡単化できる。

なお、反射防止膜は集光用レンズ７ｃ、光導入窓８の表
面にも形成しておけば、より反射戻り光の抑制および光
結合効率の劣化防止に効果がある。

更に、反射防止膜のかわりに光分波機能を有する光学フ
ィルタ膜を形成したり、光ファイバ７と受光素子１との
間の光路中に光学フィルタを設置すれば、波長多重通信
システム用受信モジュールとして使用することも可能と
なる。

第３図は本発明による受光モジュールの第３の実施例を
示す平面図である。第３図において、第１図ないし第２
図と同一構成には同一符号を付し詳細な説明は省略する
。

即ち、前記第１ないし第２に示す実施例と相違して、こ
の第３実施例では、光導入窓８の形状を変え、図示のよ
うに断面がくさび型となるよう構成し、受光素子１の受
光面を光ファイバ７ａの光軸に対し垂直になるよう配置
したことを特徴とする。

このような構成によれば、光ファイバユニツ１〜７の出
射光は光導入窓８を通過する際に、くさび面８ａで曲げ
られるので、受光素子１を光ファイバユニット７の光軸
に対して斜めに設置しなくても、受光素子１にはくさび
の角度で決まる所定の角度で入射させることができ十分
な反射減衰量を得ることができる。また、くさび面８ａ
に分波機能を有する光学フィルタ膜を形成して波長多重
通信用受光モジュールとして使用した場合には、膜面で
反射され受光素子１に結合しない光は光ファイバユニン
ト７の光軸とは異なる角度で出射されるため、再び光フ
ァイバ７ａと結合するのを防ぐことができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、この発明によれば光ファイバユニッ
トを受光素子や電子素子が収納された容器の外壁に固定
する構成としたので容器内を、信頼度の高い気密封止と
することが可能になり、同時に組み立て作業が容易で製
作上の歩留まりが高く、また外部環境の変動に対しても
光結合の安定した受光モジュールを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明による受光モジュールの第１の実
施例を示す平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）においてＡ
−Ａ線から矢印方向を見た断面図、第２図は同じく本発
明による受光モジュールの第２の実施例を示す平面図、
第３図は同じく本発明による受光モジュールの第３の実
施例を示す平面図、第４図（ａ）は従来の受光モジュー
ルを示す平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線か
ら矢印方向を見た断面図である。 １・・・受光素子　　　　２ａ、　２ｂ、　２ｃ　　電
子素子３・基板　　　　　　４・・・容器 ６・・・カバー　　　　　７　光ファイバユニット８・
・光導入窓

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）受光素子と、前記受光素子に接続される電子素子
   と、前記受光素子と電子素子を搭載する基板と、前記基
   板を収納し気密封止される光導入窓付きケースと、光フ
   ァイバを保持するフェルールとレンズが同一部材によっ
   て一体化された光ファイバユニットとを具備し、前記光
   ファイバの出射光が前記レンズと前記窓を介して受光素
   子に光結合する如く前記光ファイバユニットが前記ケー
   スの外壁に固定されていることを特徴とする光通信用受
   光モジュール。
2. （２）前記フェルールおよび前記レンズの外径とこれら
   を一体化する前記同一部材の内径が等しいことを特徴と
   する請求項１記載の光通信用受光モジュール。