JPH02220011A - 並列伝送光モジュール - Google Patents
並列伝送光モジュールInfo
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- JPH02220011A JPH02220011A JP4212389A JP4212389A JPH02220011A JP H02220011 A JPH02220011 A JP H02220011A JP 4212389 A JP4212389 A JP 4212389A JP 4212389 A JP4212389 A JP 4212389A JP H02220011 A JPH02220011 A JP H02220011A
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- guide grooves
- led array
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4249—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details comprising arrays of active devices and fibres
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野〕
本発明は光通信用並列伝送光モジュールに関する。
光通信は光ファイバ、半導体レーザ(LD)、発光ダイ
オード(LED)、フォトダイオード(PD)を始めと
して、光スィッチ、光変調器、アイソレータ、先導波路
等の受動、能動素子の高性能、高機能化により応用範囲
が拡大されつつある。近年、より多くの情報を伝達する
要求が高まる中で、コンピュータ端末間、交換器や大型
コンピュータ間のデータ伝送を実時間で並列に行う並列
伝送が注目されつつある。この機能を満足するものとし
て、複数の発光あるいは受光素子と複数の光ファイバと
を一体化した並列伝送モジュールがある6通常、発光(
受光)素子は同一半導体基板上にモノリシックに複数個
配列したLEDあるいはLD、 PDアレイ、またファ
イバは、一方向に複数本配列したファイバアレイが用い
られている(以下、発受光素子はLHDアレイに代表さ
せる)、第5図は一般的な並列伝送光モジュールを示す
図である。この並列伝送光モジュールは図のようにCu
やCuv製のベース21上に、ヒートシンクを兼ねたS
iや八〇N@のサブマウント22がろう付けや半田付け
によって設置されている。サブマウント22は表面が分
離電極パターン24を形成し、各々の電極が4chのL
EDアレイ23の一つ一つの電極に接続している。金属
製のフェルール25で保護された4chのアレイ状光フ
ァイバ26は、LHロアレイ23からの放射光が効率よ
く入射するように光軸を調整した後に接着剤、半田ある
いは溶接によってベース21に固定される。また、4c
hの素子全ての光結合が良好に行われるには、光軸調整
は単一素子の光モジュールの際のxyz方向に加え、回
転(θ)方向も必要である。 LEDアレイ23とアレ
イ状光ファイバ26との結合は第5図のような突き合わ
せ結合の他に、レンズを介しても行われる。
オード(LED)、フォトダイオード(PD)を始めと
して、光スィッチ、光変調器、アイソレータ、先導波路
等の受動、能動素子の高性能、高機能化により応用範囲
が拡大されつつある。近年、より多くの情報を伝達する
要求が高まる中で、コンピュータ端末間、交換器や大型
コンピュータ間のデータ伝送を実時間で並列に行う並列
伝送が注目されつつある。この機能を満足するものとし
て、複数の発光あるいは受光素子と複数の光ファイバと
を一体化した並列伝送モジュールがある6通常、発光(
受光)素子は同一半導体基板上にモノリシックに複数個
配列したLEDあるいはLD、 PDアレイ、またファ
イバは、一方向に複数本配列したファイバアレイが用い
られている(以下、発受光素子はLHDアレイに代表さ
せる)、第5図は一般的な並列伝送光モジュールを示す
図である。この並列伝送光モジュールは図のようにCu
やCuv製のベース21上に、ヒートシンクを兼ねたS
iや八〇N@のサブマウント22がろう付けや半田付け
によって設置されている。サブマウント22は表面が分
離電極パターン24を形成し、各々の電極が4chのL
EDアレイ23の一つ一つの電極に接続している。金属
製のフェルール25で保護された4chのアレイ状光フ
ァイバ26は、LHロアレイ23からの放射光が効率よ
く入射するように光軸を調整した後に接着剤、半田ある
いは溶接によってベース21に固定される。また、4c
hの素子全ての光結合が良好に行われるには、光軸調整
は単一素子の光モジュールの際のxyz方向に加え、回
転(θ)方向も必要である。 LEDアレイ23とアレ
イ状光ファイバ26との結合は第5図のような突き合わ
せ結合の他に、レンズを介しても行われる。
通常、光モジュールは電子回路とともにプリント基板に
組み込まれて用いられることが多く、形状が小さいこと
が必要とされている。従って光ファイバを基板に平行に
配置しなければならず、LEEDやPDのモジュールの
場合には必然的に上記の構成を取らざるを得ない、この
構成では、LEDやPDをサブマウントの側面に配置し
、電極パターンを2つの面に形成する必要があるので、
生産性が悪く、また直角の曲がりの部分での断線もあり
、歩留り、信頼性に欠けるという難点がある。また、単
一の光源、光ファイバのモジュールに比べて形状が大き
くなり、実装密度を低下させ、コストを引き上げてしま
う。さらに、光軸調整はxyzθの4方向が必要であり
、多くの調整工数を必要とする。LEDを駆動したり、
PDで得られた電気信号を増幅する電気回路は通常モジ
ュールの外部に置かれるが、100Mb p s以上の
高速の信号を入出力する場合には信号ラインを長くでき
ないので、モジュールの内部に置かれる0例えば、サブ
マウントや基板上にハイブリッド的にマウントする方法
が用いられる。この場合、多くのICチップや抵抗等を
大きな実装スペースを必要とし、モジュール形状が大き
くなること、実装コス1−がかさむという難点がある。
組み込まれて用いられることが多く、形状が小さいこと
が必要とされている。従って光ファイバを基板に平行に
配置しなければならず、LEEDやPDのモジュールの
場合には必然的に上記の構成を取らざるを得ない、この
構成では、LEDやPDをサブマウントの側面に配置し
、電極パターンを2つの面に形成する必要があるので、
生産性が悪く、また直角の曲がりの部分での断線もあり
、歩留り、信頼性に欠けるという難点がある。また、単
一の光源、光ファイバのモジュールに比べて形状が大き
くなり、実装密度を低下させ、コストを引き上げてしま
う。さらに、光軸調整はxyzθの4方向が必要であり
、多くの調整工数を必要とする。LEDを駆動したり、
PDで得られた電気信号を増幅する電気回路は通常モジ
ュールの外部に置かれるが、100Mb p s以上の
高速の信号を入出力する場合には信号ラインを長くでき
ないので、モジュールの内部に置かれる0例えば、サブ
マウントや基板上にハイブリッド的にマウントする方法
が用いられる。この場合、多くのICチップや抵抗等を
大きな実装スペースを必要とし、モジュール形状が大き
くなること、実装コス1−がかさむという難点がある。
本発明の目的は上記の問題点を解決し、生産性が良く低
コストの並列伝送光モジュールを提供することにある。
コストの並列伝送光モジュールを提供することにある。
前記目的を達成するため、本発明による並列伝送光モジ
ュールにおいては、アレイ状に複数個配列した発光ある
いは受光素子及び該素子を制御する電気回路並びにガイ
ド溝を上面に設けたベースと、前記素子と光結合する側
の端面を略45度に斜めカットし、前記素子とアレイピ
ッチを同一としたアレイ状光ファイバと前記ベースのガ
イド溝に合せて重畳するガイドを備えた光ファイバ支持
部とを有し、前記ベース及び光ファイバ支持部は(10
0)S i結晶基板からなり、前記電気回路の少なくと
も一部が前記Siベース内に作り付けられ、前記ガイド
溝及び前記光ファイバ、前記ガイドを埋め込む溝は異方
性ウェットエツチングにより形成されたV溝としたもの
である。
ュールにおいては、アレイ状に複数個配列した発光ある
いは受光素子及び該素子を制御する電気回路並びにガイ
ド溝を上面に設けたベースと、前記素子と光結合する側
の端面を略45度に斜めカットし、前記素子とアレイピ
ッチを同一としたアレイ状光ファイバと前記ベースのガ
イド溝に合せて重畳するガイドを備えた光ファイバ支持
部とを有し、前記ベース及び光ファイバ支持部は(10
0)S i結晶基板からなり、前記電気回路の少なくと
も一部が前記Siベース内に作り付けられ、前記ガイド
溝及び前記光ファイバ、前記ガイドを埋め込む溝は異方
性ウェットエツチングにより形成されたV溝としたもの
である。
本発明の並列伝送光モジュールは、光素子とガイド溝を
設けた(100)S i結晶基板のベースと、光ファイ
バとガイドを設けた光ファイバ支持部とからなり、光フ
ァイバ支持部をガイドをベースのガイド溝に合せて重畳
する構成である。光素子の固定位置や光ファイバ、ガイ
ド、ガイド溝の位置はフォトリソグラフィ技術で作製す
るのでマスク精度の高精度位置合せが可能となる。平面
のSi基板上にアレイ状光素子を配置して光の入出射方
向を上下方向(Z)とし、端面を略45度に斜めカット
した光ファイバと結合する構成であるので、往来2面必
要であった電極パターンの作製は1面で済む。
設けた(100)S i結晶基板のベースと、光ファイ
バとガイドを設けた光ファイバ支持部とからなり、光フ
ァイバ支持部をガイドをベースのガイド溝に合せて重畳
する構成である。光素子の固定位置や光ファイバ、ガイ
ド、ガイド溝の位置はフォトリソグラフィ技術で作製す
るのでマスク精度の高精度位置合せが可能となる。平面
のSi基板上にアレイ状光素子を配置して光の入出射方
向を上下方向(Z)とし、端面を略45度に斜めカット
した光ファイバと結合する構成であるので、往来2面必
要であった電極パターンの作製は1面で済む。
2方向の光軸は、光ファイバ支持部のガイドの大きさで
調整でき、予め所望の大きさに作製してあり、また光フ
ァイバピッチ、光ファイバ支持部に設けたガイドと光フ
ァイバとの位置関係は、それぞれ光素子のアレイピッチ
、ベースに設けたガイド溝と光素子との位置関係に一致
している。従って、光ファイバ支持部のガイドをベース
のガイド溝に摺動させる(y方向の移動)だけで光軸調
整は済んでしまう。光軸調整のための部材間のクリアラ
ンスや部材固定のスペースが不用であるので形状の小型
化を実現できる。さらにSiベース内に光素子の駆動回
路を作り付けているので、新たに電気回路をハイブリッ
ド的に実装する必要がなく。
調整でき、予め所望の大きさに作製してあり、また光フ
ァイバピッチ、光ファイバ支持部に設けたガイドと光フ
ァイバとの位置関係は、それぞれ光素子のアレイピッチ
、ベースに設けたガイド溝と光素子との位置関係に一致
している。従って、光ファイバ支持部のガイドをベース
のガイド溝に摺動させる(y方向の移動)だけで光軸調
整は済んでしまう。光軸調整のための部材間のクリアラ
ンスや部材固定のスペースが不用であるので形状の小型
化を実現できる。さらにSiベース内に光素子の駆動回
路を作り付けているので、新たに電気回路をハイブリッ
ド的に実装する必要がなく。
電極パターンとワイヤボンディングするだけの作業とな
り、大幅な工数削減が可能となる。
り、大幅な工数削減が可能となる。
以上のごとく、小型、低コストで生産性の高いアレイ状
素子のモジュールを実現できる。
素子のモジュールを実現できる。
以下、本発明について図面を参照して詳細に説明する。
第1図は本発明を示すモジュールの一例で、第2図は光
ファイバ支持部10を取り除いたベース21のみの図で
ある。図において、厚みが約1mの(100)S i結
晶基板のベースz1の上面に、絶縁膜16として例えば
S i O,をプラズマCvD法や熱酸化によって0.
5〜1um積層し、さらにその上に4chのLEDアレ
イ23が電極パターン24に電気的に接続されて固定さ
れている。またLEDを駆動する制御用電気回路17が
、半導体プロセス技術によってSiベース内にLIED
アレイ23に接近してモノリシック的に作り付けられ、
電極パターン24とワイヤボンディングで電気的に接続
されている。電極パターン24は、例えばCrを下地層
として約1000人真空蒸着で設け、その上に約2g*
Niメツキした後にフォトリソグラフィの技術によって
バターニングして作製される。 LEDとの接合部分に
はメツキにより半田層を約5〇−積層する。n側が共通
なLEDアレイの場合には、4個の独立したp電極と1
個の共通n電極の構成である。またベース21上には光
ファイバ支′持部10の位置決めをするガイド溝11が
設けられている。ガイド溝11は絶縁膜16をマスクと
してKOHやヒドラジン等のエツチング液に浸すことに
よって形成する。 (100)面と(111)面とでエ
ツチング速度が違うのでエツチング溝は頂角が約70度
のV溝となる。 LEDアレイ23との距離はマスク精
度で正確に保たれる。
ファイバ支持部10を取り除いたベース21のみの図で
ある。図において、厚みが約1mの(100)S i結
晶基板のベースz1の上面に、絶縁膜16として例えば
S i O,をプラズマCvD法や熱酸化によって0.
5〜1um積層し、さらにその上に4chのLEDアレ
イ23が電極パターン24に電気的に接続されて固定さ
れている。またLEDを駆動する制御用電気回路17が
、半導体プロセス技術によってSiベース内にLIED
アレイ23に接近してモノリシック的に作り付けられ、
電極パターン24とワイヤボンディングで電気的に接続
されている。電極パターン24は、例えばCrを下地層
として約1000人真空蒸着で設け、その上に約2g*
Niメツキした後にフォトリソグラフィの技術によって
バターニングして作製される。 LEDとの接合部分に
はメツキにより半田層を約5〇−積層する。n側が共通
なLEDアレイの場合には、4個の独立したp電極と1
個の共通n電極の構成である。またベース21上には光
ファイバ支′持部10の位置決めをするガイド溝11が
設けられている。ガイド溝11は絶縁膜16をマスクと
してKOHやヒドラジン等のエツチング液に浸すことに
よって形成する。 (100)面と(111)面とでエ
ツチング速度が違うのでエツチング溝は頂角が約70度
のV溝となる。 LEDアレイ23との距離はマスク精
度で正確に保たれる。
厚みが約IIIIlで(100)Si結晶基板の光ファ
イバ支持部lOにはLEDアレイ23のピッチに合せた
溝を設け、その溝に光ファイバ26を埋め込み、接着剤
等で固定する。ベース21におけるLEDアレイ23と
ガイド溝11との間隔を一致させて光ファイバ26の配
列の外側方にさらに溝を設け、光ファイバ26よりも下
方に突出するようにガイド12を接着剤や半田等で固定
する。光ファイバ26とLEDアレイ23との間隔はと
のガイドの大きさで調整でき、通常LEDアレイとファ
イバとの距離を5OAとしている。
イバ支持部lOにはLEDアレイ23のピッチに合せた
溝を設け、その溝に光ファイバ26を埋め込み、接着剤
等で固定する。ベース21におけるLEDアレイ23と
ガイド溝11との間隔を一致させて光ファイバ26の配
列の外側方にさらに溝を設け、光ファイバ26よりも下
方に突出するようにガイド12を接着剤や半田等で固定
する。光ファイバ26とLEDアレイ23との間隔はと
のガイドの大きさで調整でき、通常LEDアレイとファ
イバとの距離を5OAとしている。
光ファイバやガイドを埋め込む溝は、ベース21でのガ
イ(Z溝と同様に異方性ウェットエツチングで作製され
る。これらの位置精度はマスク精度で決定される。第3
図はこのモジュールをX方向から見た図で、ベース21
と光ファイバ支持部10とを離して示している。ここで
光ファイバ支持部10は、第4図に示すように光の結合
部分を研磨等で45度に斜めカットし、光ファイバのク
ラッド部15を透過したLEDアレイ23からの光ビー
ム13をコア部14で全反射させ、光路を90度曲げて
ベース21に平行な方向に導く構成になっている。
イ(Z溝と同様に異方性ウェットエツチングで作製され
る。これらの位置精度はマスク精度で決定される。第3
図はこのモジュールをX方向から見た図で、ベース21
と光ファイバ支持部10とを離して示している。ここで
光ファイバ支持部10は、第4図に示すように光の結合
部分を研磨等で45度に斜めカットし、光ファイバのク
ラッド部15を透過したLEDアレイ23からの光ビー
ム13をコア部14で全反射させ、光路を90度曲げて
ベース21に平行な方向に導く構成になっている。
光ファイバ26とLEDアレイ23との光軸調整は、光
ファイバ支持部10に設けたガイド12をベース21に
設けたガイド溝Ilに摺動させて行い、その後に半田あ
るいは接着剤で固定する。前記のごとく、ファイバアレ
イピッチとLEDアレイピッチ、光ファイバ26とガイ
ド12との間隔とLEDアレイ23とガイド溝11との
間隔はマスク精度で正確に設定されているので、X方向
の調整は不用である。2方向に関してもガイド12の大
きさで自由に設定できるので、ここではX方向の、みを
行うだけでよい。また回転方向(0)もガイド12と光
ファイバ26.ガイド溝11とLEDアレイ23とが平
行に設定されているので無調整で済む。それもガイドに
沿って動かすだけであるので、極めて短時間で容易に調
整が可能となり、工数の短縮、コスト低減を実現できる
。
ファイバ支持部10に設けたガイド12をベース21に
設けたガイド溝Ilに摺動させて行い、その後に半田あ
るいは接着剤で固定する。前記のごとく、ファイバアレ
イピッチとLEDアレイピッチ、光ファイバ26とガイ
ド12との間隔とLEDアレイ23とガイド溝11との
間隔はマスク精度で正確に設定されているので、X方向
の調整は不用である。2方向に関してもガイド12の大
きさで自由に設定できるので、ここではX方向の、みを
行うだけでよい。また回転方向(0)もガイド12と光
ファイバ26.ガイド溝11とLEDアレイ23とが平
行に設定されているので無調整で済む。それもガイドに
沿って動かすだけであるので、極めて短時間で容易に調
整が可能となり、工数の短縮、コスト低減を実現できる
。
形状も特に厚み方向(Z)は、はぼ基板2枚分の2〜3
mであり、小型、薄型化が可能となる。
mであり、小型、薄型化が可能となる。
LEDアレイ23はベース内に設けられた電気回路17
で制御される。このモジュールのベースである(100
)S i基板は、通常のIC基板と同一であるので、既
に確立された半導体プロセス技術をそのまま利用できる
。従ってバッチ処理で一度に大量に作製でき、従来のモ
ジュール外の駆動回路との接続、あるいはベース上への
ハイブリッド的な電気素子の実装に比べて、ベースの小
型化、ひいてはモジュールの小型化、実装工数、コスト
の低減を図ることができる4以上実施例ではアレイの数
を4としたが、それ以外の数でもかまわない、また、光
素子としてLEDを示したが、LD、 PDでも同様で
ある。
で制御される。このモジュールのベースである(100
)S i基板は、通常のIC基板と同一であるので、既
に確立された半導体プロセス技術をそのまま利用できる
。従ってバッチ処理で一度に大量に作製でき、従来のモ
ジュール外の駆動回路との接続、あるいはベース上への
ハイブリッド的な電気素子の実装に比べて、ベースの小
型化、ひいてはモジュールの小型化、実装工数、コスト
の低減を図ることができる4以上実施例ではアレイの数
を4としたが、それ以外の数でもかまわない、また、光
素子としてLEDを示したが、LD、 PDでも同様で
ある。
以上説明したように本発明によれば、生産性が良く低コ
ストな並列伝送光モジュールを実現できる効果を有する
ものである。
ストな並列伝送光モジュールを実現できる効果を有する
ものである。
第1図は本発明の実施例を示す構成図、第2図は本発明
の実施例のベースを示す図、第3図は側面図、第4図は
光ファイバを示す図、第5図は従来の並列伝送光モジュ
ールの構成図である。 10・・・光ファイバ支持部 11・・・ガイド溝1
2・・・ガイド 13・・・光ビーム14
・・・コア部 15・・・クラッド部16
・・・絶縁[17・・・電気回路 21・・・ベース 23・・・LEDアレイ 26・・・光ファイバ
の実施例のベースを示す図、第3図は側面図、第4図は
光ファイバを示す図、第5図は従来の並列伝送光モジュ
ールの構成図である。 10・・・光ファイバ支持部 11・・・ガイド溝1
2・・・ガイド 13・・・光ビーム14
・・・コア部 15・・・クラッド部16
・・・絶縁[17・・・電気回路 21・・・ベース 23・・・LEDアレイ 26・・・光ファイバ
Claims (1)
- (1)アレイ状に複数個配列した発光あるいは受光素子
及び該素子を制御する電気回路並びにガイド溝を上面に
設けたベースと、前記素子と光結合する側の端面を略4
5度に斜めカットし、前記素子とアレイピッチを同一と
したアレイ状光ファイバと前記ベースのガイド溝に合せ
て重畳するガイドを備えた光ファイバ支持部とを有し、
前記ベース及び光ファイバ支持部は(100)Si結晶
基板からなり、前記電気回路の少なくとも一部が前記S
iベース内に作り付けられ、前記ガイド溝及び前記光フ
ァイバ、前記ガイドを埋め込む溝は異方性ウェットエッ
チングにより形成されたV溝であることを特徴とする並
列伝送光モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4212389A JPH02220011A (ja) | 1989-02-21 | 1989-02-21 | 並列伝送光モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4212389A JPH02220011A (ja) | 1989-02-21 | 1989-02-21 | 並列伝送光モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02220011A true JPH02220011A (ja) | 1990-09-03 |
Family
ID=12627174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4212389A Pending JPH02220011A (ja) | 1989-02-21 | 1989-02-21 | 並列伝送光モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02220011A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05333232A (ja) * | 1992-05-28 | 1993-12-17 | Tokyo Inst Of Technol | 無調整光コネクタ |
| JPH0926530A (ja) * | 1995-07-11 | 1997-01-28 | Nec Corp | 光モジュール |
| EP1143278A3 (en) * | 1994-09-28 | 2002-03-20 | Ngk Insulators, Ltd. | Integrated optoelectronic coupling and connector |
-
1989
- 1989-02-21 JP JP4212389A patent/JPH02220011A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05333232A (ja) * | 1992-05-28 | 1993-12-17 | Tokyo Inst Of Technol | 無調整光コネクタ |
| EP1143278A3 (en) * | 1994-09-28 | 2002-03-20 | Ngk Insulators, Ltd. | Integrated optoelectronic coupling and connector |
| JPH0926530A (ja) * | 1995-07-11 | 1997-01-28 | Nec Corp | 光モジュール |
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