JPH03103806A - 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】 概要 受光素子と光ファイバを光学的に結合してなる受光モジ
ュールに関し、 受光素子と光ファイバの位置調整を行うことなしに組み
立てることができる受光モジュールの提供を目的とし、 長方形又は正方形の受光面の中央に光ファイバの外径よ
りも大きな径の受光部が形成された受光素子と、その端
部が、上記受光面が外接する大きさの円形頂面を有する
・円錐台状に形成されたフエルールとを備え、上記光フ
ァイバを、その端面が上記円形頂面と同一平面となるよ
うに上記フエルールの中心細孔に挿入固定し、上記受光
素子を、その受光面が上記円形頂面の外周に外接するよ
うに上記フェルールに密着固定して構或する。

産業上の利用分野 本発明は、入射した光信号を電気信号に変換して出力す
る受光素子と光ファイバとを光学的に結合してなる受光
モジュールに関する。

一般的な光通信システムの受信側では、光伝送路（光フ
ァイバ〉を介して伝送されてきた光信号をフォトダイオ
ード等の受光素子により光一電気変換して電気信号を得
、この電気信号に基づいて情報再生を行うようにしてい
る。このようなシステムにおいて使用される受光モジュ
ールは、受光素子と光ファイバとを所定の位置関係で備
えて構威されている。この種の受光モジュールにあって
は、受光素子と光ファイバの位置関係が正確に調整され
ていないと受光効率が低下するので、受光モジュールを
組み立てるに際しては、受光素子及び光ファイバについ
て正確に位置決めを行う必要がある。

従来の技術 第６図に従来の受光モジュールの縦断面図を示す。コバ
ール等から形成されたステム１上に例えばセラミック製
のサブマウント２が搭載されており、このサブマウント
２上にフォトダイオード等の受光素子３が実装されてい
る。４はコバール、ステンレス等の金属から形成された
キャップであり、このキャップ４はステム１に例えばプ
ロジェクション溶接されている。

このように受光素子３及びキャップ４等をステム１上に
予め組立てた後、その先端にテーパ先球部が形成された
光ファイバ５を受光素子３に向かい合わせ、ファイバ先
端から光を出射させながらフェルール６とスリーブ７の
位置関係を調整して、光軸方向（Ｚ軸）の調整を行い、
さらにスリーブ７とキャップ４とを擦り合わせて光軸と
垂直な方向（Ｘ，Ｙ軸）の調整を行うことによって、最
適な光結合位置を見つけ、最後に半田付けによりスリー
ブ７とキャップ４との間及びフェルール６とスリーブ７
との間の気密封止固定を行っている。

尚、８は外部接続用の端子であり、９はボンディングワ
イヤである。

と、受光素子と光ファイバの相対的な位置関係の調整を
行うためにｘ，ｙ，ｚの３軸調整が必要であり、モジュ
ールの組立てが容易でないという問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、受
光素子と光ファイバの位置調整を行うことなしに組み立
てることができる受光モジュールの提供を目的としてい
る。

課題を解決するための手段 本発明の原理を説明するための第１図を参照すると、本
発明の受光モジュールの側面図（ａ）及び正面図６）が
示されている。

本発明の受光モジュールは、長方形又は正方形の受光面
１２の中央に光ファイバ１４の外径よりも大きな径の受
光部１６が形成された受光素子１８と、その端部が、受
光面１２が外接する大きさの円形頂面２０を有する円錐
台状に形戊されたフェルール２２とを備えて構或されて
いる。

そして、光ファイバ１４を、その端面が円形頂面２０と
同一平面となるようにフェルール２２の中心細孔２４に
挿入固定し、受光素子１８を、その受光面１２が円形頂
面２０の外周に外接するようにフェルール２２に密着固
定している。

作　　　用 上記構或の受光素子の受光面ｌ２がフエルールの円形頂
面２０の外周に外接するように、受光素子１８をフエル
ール２２に密着固定すると、受光素子の受光部１６は受
光面１２の中央に形成されており、しかも、受光部１６
の径は光ファイバ１４の外径よりも大きいので、フェル
ールの中心細孔２４に挿入固定された光ファイバ１４の
端面は、受光部１６に包含された形となり、高い受光効
率が達或される。このように、受光面１２が円形頂面２
０の外周に外接するようにしているので、従来のＸ軸方
向及びＹ軸方向の位置調整を省略することができ、また
、フェルール２２の中心細孔・２４に挿入固定された光
ファイバ１４の端面が円形頂面２０と同一平面となるよ
うにするとともに、５ー ６一 受光素子１８をフェルール２２に密着固定しているので
、従来のＺ軸方向の位置調整が不要になる。

この場合、従来のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置調整が不
要になるという作用は、以下の事実に基づいて生じるも
のである。

■　一般には円柱外形を有するものとして提供されるフ
ェルール等の円柱部材についてその一部を円錐台状に加
工する技術は或熟しており、円錐台端面（円形頂面）の
中心位置と光ファイバを挿入固定すべき中心細孔との偏
心は極めて小さい。

■　光ファイバをフェルールの中心細孔に挿入固定して
、光ファイバをフェルールの外形形状の軸心位置に位置
させることは、光ファイバコネクタにおける場合と同様
にして行うことができる。

■　受光素子の受光部を長方形又は正方形の受光面の中
央に位置させることは、フォトリソグラフィー法等を用
いた半導体製造の場合と同様に行うことができる。

尚、本発明の構或において、光ファイバの外径よりも大
きな径の受光部を受光素子の受光面上に形成しているの
は、寸法精度が十分でない部材を使用した場合或いは受
光素子をフェルールに密着固定するに際しての位置精度
が十分でない場合でも高い受光効率の確保を可能にする
ためである。

実　　施　　例 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図（ａ）は本発明の実施に使用する受光素子の正面
（受光部形成面）側からの斜視図であり、同図ら）は背
面側からの斜視図である。この例では、受光素子１８は
直方体形状を有しており、受光面１２は正方形である。

受光面１２の中央部にはそこに入射した光を電気信号に
変換することができる円形の受光部１６が形戊されてお
り、その中心位置は受光面１２の対角線の交点と一致し
ている。

受光部１６の直径は、光結合すべき光ファイバのクラッ
ド径が例えば１２５μｍである場合には、それよりも大
きな例えば１５０μｍである。２６は少なくとも受光部
１６を覆うように受光面１２上に形成された保護膜であ
り、この実施例では保謹膜２６は受光面１２の全面に形
成されている。

保護膜２６は例えば窒化珪素からなり、受光部１６が保
護膜２６により覆われていることによって、受光部のパ
ッシベイションが防止される。受光面１２と反対側の受
光素子背面には、光一電気変換された電気信号を取り出
すための２つの電極２８，３０が形成されている。尚、
正方形の受光面１２の一辺の長さは例えば２　ｍｍであ
る。

第３図は本発明の実施に使用するフェルールの縦断面図
である。この実施例では、２点鎖線Ａで示すような概略
円柱外形を有する光ファイバコネクタ用のフェルールの
端部について研削加工を施すことによって円錐台状に形
戊して、円形頂面２０を有するフェルール２２を作或し
ている。このような高精度な加工技術によりフエルール
の外形を加工した場合には、中心細孔２４は円形頂面２
０の中心部に開口することになる。円形頂面２０の外周
（円）の大きさは受光素子の受光面１２が外接する大き
さである。尚、円柱外形を有するフェルールを切削加工
してフェルール２２を得るのではなく、モールド或型に
よってフェルール２２を得るようにしても良い。

本発明の実施例における受光モジュールの製造方法を第
４図により説明する。まず、光ファイバ１４を、その端
面が円形頂面２０と同一平面となるようにフェルール２
２の中心細孔２４に挿入固定する。光ファイバ１４の中
心細孔２４内への固定は、例えば、光ファイバ１４の端
面近傍において光ファイバ１４と中心細孔２４との間に
介在する接着剤により行われる。光ファイバ１４のフェ
ルール２２の外部に導き出された部分は、図では被覆が
施されていないように図示されているが、この部分につ
いては被覆を残しておいてこの被覆とフエルール２２の
後端側とを接着剤により固定するようにしても良い。

このように光ファイバ１４が挿入固定されたフェルール
２２に受光素子１８を装着する場合、受光素子１８の受
光部１６の中心がフェルール２２の軸線Ｂ上に位置する
ように受光素子１８を円形頂面２０に固定する必要があ
る。本発明では、受９ ー　１　０一 光素子の受光面１２が円形頂面２０の外周（円）に外接
するようにしているので、受光部１６の中心は正確にフ
ェルール２２の軸線Ｂ上に位置するようになる。受光素
子１８の円形頂面２０への密着固定は、同化したときに
受光すべき光の波長に対して透明な光学接着剤を用いて
行うことができる。

一般に、光ファイバの空気中に露出した端面から放射さ
れた光は、その開口数に応じた角度で拡がってゆくが、
本実施例では、光ファイバｌ４の端面と受光素子の受光
部１６との間には前述の光学接着剤及び保護膜２６だけ
しか介在しておらず、しかもこれらの厚みは極めて薄い
ので、光ファイバ１４の端面から放射された光の拡がり
は殆ど無視することができ、従って、光ファイバ１４の
端面から出射した光を、光ファイバ１４の外径よりも大
きな径の受光部１６に良好に入射させることができる。

上述のように組立てられた受光モジュールは、第５図に
示すようにして基板に実装することができる。即ち、基
板３４上に固定された受光モジュールについて電気配線
を行うためには、基板３４上に設けられた電子回路３２
から導出される導体パターン３６．３８と受光素子１８
の背面に設けられた電極２８．３０とをそれぞれ電気的
に接続する必要があるので、この電気配線をフレキシブ
ルプリント基板４４により行ったものである。フレキシ
ブルプリント基板４４には少なくとも２本の帯状の導体
パターン４０．４２が形成されており、導体パターン４
０の両端と電極２８及び導体パターン３６とを並びに導
体パターン４２の両端と電極３０及び導体パターン３８
とを例えば半田ボンディングにより接続する。このよう
に本実施例では受光素子１８の受光部形成面と反対の側
に電極２８．３０を設けているので、容易に基板上の電
子回路との配線を行うことができ、よって、この受光モ
ジュールは電子回路との一体化に適している。尚、受光
モジュールのフェルール２２と基板３４との固定は、フ
ェルール２２の外周面及び基板３４の上面にメタライズ
処理を施しておき、半田付けにより行うことができる。

本実施例では、受光素子の受光面１２が正方形であると
したが、受光素子の受光面の形状は長方形であっても良
い。なぜならば、受光面を長方形にした場合でも、当該
長方形がフェルールの円形頂面の外周に外接するように
しておくことによって、当該長方形の対角線の交点を円
形頂面の中心に一致させることができるからである。

発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、受光素子と光フ
ァイバの位置調整を行うことなしに組み立てることがで
きる受光モジュールの提供が可能になるという効果を奏
する。

断面図、 第４図は本発明の実施例における受光モジュールの製造
方法の説明図、 第５図は本発明の実施例において受光モジュールを基板
に実装した状態を示す斜視図、第６図は従来の受光モジ
ュールの断面図である。

２・・・受光面、 ４・・・光ファイバ、 ６・・・受光部、 ８・・・受光素子、 ０・・・円形頂面、 ２・・・フェルール、 ４・・・中心細孔。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明の実施に使用する受光素子の斜視図、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 長方形又は正方形の受光面（１２）の中央に光ファイバ
   （１４）の外径よりも大きな径の受光部（１６）が形成
   された受光素子（１８）と、 その端部が、上記受光面（１２）が外接する大きさの円
   形頂面（２０）を有する円錐台状に形成されたフェルー
   ル（２２）とを備え、 上記光ファイバ（１４）を、その端面が上記円形頂面（
   ２０）と同一平面となるように上記フェルール（２２）
   の中心細孔（２４）に挿入固定し、 上記受光素子（１８）を、その受光面（１２）が上記円
   形頂面（２０）の外周に外接するように上記フェルール
   （２２）に密着固定したことを特徴とする受光モジュー
   ル。