JPH08110436A

JPH08110436A - 光送信モジュール

Info

Publication number: JPH08110436A
Application number: JP6245915A
Authority: JP
Inventors: Tadaaki Ishikawa; 忠明石川; Makoto Shimaoka; 誠嶋岡; Kazuyuki Fukuda; 和之福田; Tetsuo Kumazawa; 鉄雄熊沢
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-10-12
Filing date: 1994-10-12
Publication date: 1996-04-30

Abstract

(57)【要約】【目的】光送信モジュールにおいて半導体レーザチッ
プ、レンズ、光ファイバ、レーザ駆動用電気回路を簡単
に気密封止すると共に電磁波対策を行うことができる構
造を提供する。【構成】半導体レーザチップ１のレーザ光射出口３、さ
らには半導体レーザーチップ１自体も樹脂２によって覆
われ、気密封止されている。また、光ファイバ５側も、
半導体レーザチップからのレーザ光を受ける端面６は樹
脂２に覆われている。更に光結合用のレンズ４も樹脂２
によって覆われており、この光送信モジュールの半導体
レーザチップから光ファイバへの光結合部分は樹脂２に
より、気密封止され、保護される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信において、半導
体レーザチップと光ファイバを利用する光送信モジュー
ルを安価にする、また信頼性を低下させずに生産性を向
上させるための光送信モジュールの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信用光送信モジュールは、電気信号
を半導体レーザチップによりレーザ光に置き換え、この
レーザ光をレンズ系などを介して光ファイバに入れ、光
出力とするものが主流である。この光送信モジュールの
低価格化、信頼性向上のためには半導体レーザチップと
光ファイバの光結合を如何に行うか、半導体レーザチッ
プを如何に気密封止するかが問題となっていた。従来の
手法としては、不活性液体を用いた光結合系の特性（１
９９３年電子情報通信学会秋季大会予稿集Ｃ−１９４）
に示されるように先球光ファイバを用いて光結合用レン
ズをなくし、不活性液体を用いて封止を行うものが研究
されている。また、より一般的には不活性ガスを封入し
たコバールや真鍮、アルミニウムなどの金属やセラミッ
クなどのパッケージで半導体レーザチップのみ或いは半
導体レーザチップ、光結合用レンズ及び光ファイバまで
の光結合系全体を気密封止し、外部にはガラスまたはレ
ンズの窓、或いは光ファイバを通して光を出力している
ものが半導体レーザデバイスまたは、光送信モジュール
として市販されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらのもの
では、不活性液体または不活性ガスが漏洩しないよう
に、或いは水分その他が半導体レーザチップに作用しな
いようにそれらの進入を抑えるため堅牢な金属気密パッ
ケージを使用していたり、光ファイバを光結合させる時
の取り扱いのし易さのため光ファイバにフェルールを装
着するなどしており、生産及びコストのネックとなって
いた。

【０００４】また、半導体レーザ駆動用回路を内蔵した
高帯域の光送信モジュールの場合、その電気回路部分に
おいて発生する電磁波がノイズとして、他のデバイス或
いは自分自身の動作に影響を与えるため、これを抑える
ために、金属のパッケージを設けるなど、電磁波に対す
るシールドをしており、これもコストを上げる一因にな
っていた。

【０００５】本発明の目的は、上記の従来技術における
問題点である、堅牢なパッケージを別個に製造する手間
を省略するとともに、光結合用のレンズ及びフェルール
も一体化することにより、光送信モジュールの生産性を
上げ、更には電磁波に対するシールド構造も含んだ光送
信モジュールの構造を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では上記問題を解
決するために、半導体レーザチップの発振波長の光を透
過する樹脂を用い、半導体レーザチップの光射出口、フ
ァイバ端面を保護することにした。

【０００７】即ち本発明の第１の光送信モジュールは、
半導体レーザチップと光ファイバを利用したものであっ
て、化学反応または硬化材または熱または電磁波により
硬化し、かつ硬化した状態で半導体レーザチップの発振
波長の光を透過する樹脂により、半導体レーザチップの
光射出口または半導体レーザーチップ上につけられた光
結合用レンズ表面とファイバ端面を気密封止しており、
半導体レーザチップからのレーザ光は樹脂の中を通過し
てから光ファイバに入ることを特徴とする。

【０００８】この場合、半導体レーザチップは前記樹脂
により気密封止されていることが好ましい。この構造で
は、同じ樹脂を用いて半導体レーザチップの気密封止も
行う。これにより、気密パッケージを別に構成する必要
を無くせる。

【０００９】更にこの場合、半導体レーザチップを気密
封止している前記樹脂に、その表面から半導体レーザチ
ップのレーザ光射出口ヘ向かう、半導体レーザチップの
レーザ光の光軸方向と平行で、光ファイバを挿入、固定
するのに十分な大きさと長さを持った穴を開け、その穴
に光ファイバを挿入、光結合をした状態で固定すること
が望ましい。この構造では、半導体レーザチップを気密
封止している樹脂に穴を開け、光ファイバを挿入、光結
合を取った状態で光ファイバの固定することで、フェル
ールの必要を無くしている。また、この場合、光ファイ
バを確実に固定するために光ファイバの樹脂が付着する
部分に位置固定のための凸または凹状の構造を設けるこ
とが好ましい。

【００１０】また上記いずれかにおいて、半導体レーザ
チップと光ファイバ間の樹脂は半導体レーザからのレー
ザ光を光ファイバに導くためのレンズを構成しているこ
とが好ましく、その構造では樹脂を用いて光結合用のレ
ンズも構成することになる。更にこの場合、レンズは光
屈折率の異なる２種以上の樹脂により構成されているこ
とが望ましい。

【００１１】また上記いずれかにおいて、前記樹脂は光
ファイバを半導体レーザチップの搭載されている基板若
しくはステムに固定することにも作用していることが望
ましく、光ファイバの物理的な固定にも同じ樹脂を用い
ることにより、光ファイバ固定も簡便化できる。更にこ
の場合、光ファイバを確実に固定するために、光ファイ
バの樹脂が付着する部分に位置固定のための凸または凹
状の構造を設けることが好ましい。◆また上記いずれか
において、前記樹脂はエポキシ系の樹脂であることが好
ましい。

【００１２】また本発明の第２の光送信モジュールは、
半導体レーザチップと光ファイバを利用したものであっ
て、半導体レーザチップの持つ発振波長の光を受けると
硬化しない樹脂により半導体レーザチップを覆い、半導
体レーザーチップを発光させながら樹脂を硬化させ、硬
化しなかった樹脂を取り除くことにより、半導体レーザ
チップを覆っている樹脂に半導体レーザーチップの投光
パターンと同じ形状の穴を開け、この穴に光ファイバを
挿入し、半導体レーザチップと光ファイバの光結合を行
うことを特徴とする。すなわち、光ファイバを挿入する
穴を開ける方法と樹脂を特定するものである。

【００１３】更に本発明の第３の光送信モジュールは、
半導体レーザチップと光ファイバを利用したものであっ
て、硬化した樹脂が半導体レーザチップの持つ発振波長
の光を受けると光を受けた部分だけが変質するという性
質を持つ樹脂により半導体レーザチップを覆い、樹脂を
硬化させた後、半導体レーザーチップを発光させ、レー
ザ光を受け変質した樹脂だけを取り除くことにより、半
導体レーザチップを覆っている樹脂に半導体レーザーチ
ップの投光パターンと同じ形状の穴を開け、この穴に光
ファイバを挿入し、半導体レーザチップと光ファイバの
光結合を行うことを特徴とする。すなわち本発明の第２
の光送信モジュールとは異なる性質を持つ樹脂を利用し
て穴を開け、光ファイバを挿入するものである。

【００１４】上記本発明の第２及び第３の光送信モジュ
ールにおいては、樹脂に開けた半導体レーザチップの投
光パターンと同形状の穴にレンズをはめ込み（光結合用
レンズを挿入し）、光ファイバと半導体レーザチップの
光結合をした状態で光ファイバをその穴に固定すること
が好ましい。

【００１５】また本発明の第２及び第３の光送信モジュ
ールにおいては、樹脂に開けた半導体レーザチップの投
光パターンと同形状の穴に該樹脂とは屈折率の異なる別
の樹脂を流し込み、硬化させ、樹脂間の屈折率の違いを
利用し、半導体レーザチップと光ファイバの光結合を行
う、すなわち半導体レーザチップからのレーザ光を光フ
ァイバに導くことにより、光結合を行うことが好まし
い。

【００１６】更に以上の本発明のいずれかにおいて、半
導体レーザーチップ駆動用回路も樹脂で気密封止するこ
とが好ましく、よりコストダウンを図ることができる。
◆更に以上の本発明のいずれかにおいて、自己の或いは
他の電気回路部分から発生する電磁波のシールドを目的
とし、樹脂の表面または中に、アース若しくは電源電圧
に接続した金属の板若しくは膜、或いは電磁波吸収剤に
よって自己の電気回路部分を覆う構造を設け、つまり電
気回路部分から発生する電磁波のノイズを抑えるため
に、樹脂の表面または中に、シールドを設けることが好
ましい。

【００１７】

【作用】本発明では、光結合した状態で、半導体レーザ
チップの発振波長の光を透過する樹脂により、半導体レ
ーザチップの光射出口、ファイバ端面を気密封止する。
これにより、簡単に各要素の保護ができる。◆更に同じ
樹脂で半導体レーザチップの機密封止も行うことによ
り、気密パッケージを別に構成する必要が無くなり、コ
ストダウンを図ることができる。

【００１８】半導体レーザチップを気密封止している樹
脂に穴を開け、この穴をガイドとし、光ファイバを挿入
し、光結合を取った状態で光ファイバの固定すること
で、光ファイバに付属しているフェルールの製造の手間
をなくし、生産性をあげることができる。また、穴の形
状及、大きさ及び位置を光ファイバと半導体レーザチッ
プの光結合に適当なものに予め決めて置くことで、光フ
ァイバをしっかり差し込むだけで光結合が取れる様にす
ることも可能であり、半導体レーザチップを点灯させな
がらの位置調整作業は必要なくなる。

【００１９】半導体レーザチップを気密封止しているも
のと同じ樹脂を用いて光結合用のレンズも構成するなら
ば、レンズを別個に製造し、位置合わせしながら取り付
ける必要がなくなる。◆異なる光屈折率を持つ２種類の
樹脂を用いてレンズを構成するならば、気密封止樹脂に
開けた円筒断面の穴の内側により屈折率の高い樹脂を入
れ、レンズを構成することで、球面などの加工の難しい
レンズ形状を用いることなく、レンズを作り込むことが
できる。

【００２０】光ファイバの基板またはステムへの固定に
も樹脂を用いることにより、光ファイバ固定も簡便化す
る。◆光ファイバを確実に固定するために、光ファイバ
の樹脂が付着する部分に凸状または凹状の構造を設け、
ここに樹脂が付着して硬化すると、この凸状または凹状
の構造がフックとして働き、光ファイバの位置の変化や
抜けを抑える働きをする。この樹脂をエポキシ系の樹脂
に特定するならば、エポキシ系の樹脂は、ＬＥＤの封止
材として多くの種類があり、低応力のものが多い。

【００２１】半導体レーザチップの持つ発振波長の光を
受けると硬化しない樹脂により半導体レーザチップを覆
い、半導体レーザーチップを発光させながら樹脂を硬化
させ、硬化しなかった樹脂を取り除くことにより、半導
体レーザチップを覆っている樹脂に半導体レーザーチッ
プの投光パターンと同じ形状の穴を機械加工或いはエッ
チング等の方法を用いずに開け、この穴に光ファイバを
挿入し、半導体レーザチップと光ファイバの光結合を行
うことで、穴開けのコストと手間を軽減し、光結合性を
向上させるものである。

【００２２】硬化した樹脂に半導体レーザチップの持つ
発振波長の光を受けると光を受けた部分だけが変質する
という性質を持つ樹脂を用いて半導体レーザチップを覆
い、樹脂を硬化させた後、半導体レーザーチップを発光
させ、レーザ光を受け変質した樹脂を取り除くことによ
り、半導体レーザチップを覆っている樹脂に半導体レー
ザーチップの投光パターンと同じ形状の穴を機械加工或
いはエッチング等の方法を用いずに開け、この穴に光フ
ァイバを挿入し、半導体レーザチップと光ファイバの光
結合を行うことで、穴開けのコストと手間を軽減し、光
結合性を向上させるものである。

【００２３】本発明の第２及び第３の光送信モジュール
においては、これらによってつくられた穴に別個に製造
した光結合用レンズを挿入し、光ファイバと半導体レー
ザチップの光結合した状態で光ファイバをその穴に固定
するもので、これらにより光結合を行い易くする事がで
きる。

【００２４】また本発明の第２及び第３の光送信モジュ
ールにおいては、これらによってつくられた穴に屈折率
の異なる別の樹脂を流し込み、その屈折率の違いを利用
して半導体レーザチップからのレーザ光を光ファイバに
導くことにより、光結合を行うもので、より光結合を行
い易くすることができる。

【００２５】半導体レーザチップ駆動用の電気回路の気
密封止も同じ樹脂で行うことにより、工数を減らし、コ
ストの低減を図ることが可能となる。◆電気回路部分か
ら生じる電磁波をアースまたは電源電圧に接続した金属
の板または膜、或いは電磁波吸収剤により吸収してやる
ことにより、他の回路或いは自分自身への電磁波の影響
を抑えることができる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により、説明す
る。◆図１は、本発明の第1の実施例に係る光送信モジ
ュールの構造を図示したものである。半導体レーザチッ
プ１は約０．３ｍｍ角の大きさで、基板１９へ固定され
ており、約０．６５μｍから約１．５５μｍの間に発振
波長を持ち、特に０．８５μｍ近傍、１．３μｍ近傍、
１．５５μｍ近傍に発振波長を持つものが使われる。

【００２７】従って樹脂２は、この波長の光の透過率が
高いものが使われ、赤外ＬＥＤ或いは高輝度または超高
輝度ＬＥＤの封止に使用されているエポキシ樹脂が利用
できる。これら、ＬＥＤ用のエポキシ樹脂は低応力であ
り、硬化時に半導体レーザチップやファイバを破壊する
恐れが少なく、塩素イオン濃度も低いものが多いので長
期間の使用での塩素による破壊の恐れも少ない。

【００２８】光ファイバ５の端面は、半導体レーザチッ
プ１への反射光の戻りの影響を少なくするために、角度
をつけたものが使われることが多い。この角度は、１０
°以下のことが多く、６．５°から８°が特に多い。基
板１９は、シリコンまたはガラス・エポキシまたはアル
ミナ等が良く使われ、光ファイバ５の固定のためにＶ字
型の溝を持っていることが多い。

【００２９】図１において、半導体レーザチップ１のレ
ーザ光射出口３、更には半導体レーザーチップ１自体も
樹脂２によって覆われ、気密封止されている。◆また、
光ファイバ５側も、半導体レーザチップからのレーザ光
を受ける端面６は樹脂２に覆われている。更に、光結合
用のレンズ４も樹脂２によって覆われており、この光送
信モジュールの半導体レーザチップから光ファイバへの
光結合部分は樹脂２により、気密封止され、保護され
る。

【００３０】樹脂２の塗布は半導体レーザチップ１への
電気配線終了してからであれば良く、光ファイバ５等は
樹脂２の塗布後に挿入しても良いが、樹脂２の硬化は、
半導体レーザチップ１と光ファイバ５間で光結合した状
態で行わなければならない。この樹脂２による気密封止
は、不活性ガスなどを気密パッケージなどを用いて気密
封止してやる方式と違い、機械加工も必要とせず、安価
であり、生産性も高い。

【００３１】図２、図３及び図４は本発明の別の実施例
である。図２は図１の光送信モジュールから光結合用レ
ンズ４を取り除き、半導体レーザチップ１と光ファイバ
５の直接光結合方式とした場合の実施例である。図３は
面発光半導体レーザチップ６を用いた場合の例である。

【００３２】面発光半導体レーザチップ６では、レーザ
光が端面の射出口からではなく表面の発光面７から出力
されるため、図３の構造のように発光面７と光ファイバ
５の向きが異なっている場合、光の向きを変える構造８
が設けられている。これは、多くの場合、プリズム或い
はミラーからなっている。また、この例に置いては光結
合用のレンズ９は、面発光半導体レーザチップ６上に予
め形成されている。

【００３３】図４は同じく面発光半導体レーザチップ６
を用いて、図３における光の向きを変える構造８を用い
ず、直接光結合による場合の例である。ここでは、面発
光半導体レーザチップ６の向きを光ファイバ５に合わせ
ることにより、光の向きを変える構造８をなくしてい
る。

【００３４】図５、図６及び図７は請求項３に関する実
施例の説明図である。まず、図５の様に、半導体レーザ
チップ１と光結合用レンズ４を光ファイバ５との光結合
が最適となるように予め調整された状態で、半導体レー
ザチップ１と光結合用レンズ４を樹脂２で覆い、硬化
し、気密封止する。ここで図６に示す様に硬化した樹脂
２の表面から半導体レーザチップ１のレーザ光射出口３
ヘ向かう、半導体レーザチップ１のレーザ光の光軸方向
と平行で、光ファイバ５を挿入、固定するのに十分な大
きさと長さを持った穴１０を開ける。次に穴１０に光フ
ァイバ５を挿入、光結合をさせ、穴７に入れた固定剤１
１により光ファイバ２を固定する。ここで、この固定剤
１１は樹脂２であっても良い。

【００３５】図７は請求項３に関する別の実施例の説明
図である。この実施例においては、樹脂２が硬化した
後、穴１０を開けるのではなく、予め潤滑剤を塗布した
半導体レーザチップ１のレーザ光射出口３ヘ向かう、半
導体レーザチップ１のレーザ光の光軸方向と平行で、光
ファイバ５を挿入、固定するのに十分な大きさと長さを
持った穴１０の型１２を入れた状態で樹脂２を硬化させ
た後、型１２を抜き取り、穴１０を作るものである。ま
た、図１に対する図２の様にレンズ４を無くした半導体
レーザチップ１と光ファイバ５の直接光結合方式でも同
様に可能である。

【００３６】図８は請求項４の実施例に関する説明図で
ある。半導体レーザチップ１のみを気密封止し、硬化し
た樹脂２に底面１３がレンズ形状である穴１４を開け
る。ここに、光ファイバ５を挿入し、光結合をしたうえ
で固定する。これにより、別部品としてのレンズは不要
となり、生産コストを下げることができる。この穴１４
は硬化した樹脂２に機械加工により開けることも可能で
あるが、図９に示すように先端にレンズ形状を型どりし
た型１５を入れておき、樹脂２の硬化後に抜き取ること
でも作ることができる。

【００３７】図１０は請求項５の実施例に関する説明図
である。型取りまたは加工によって開けられた穴１０
に、より屈折率の高い別の樹脂１６を挿入することによ
りレンズ１７を形成したものである。この後、光ファイ
バ５を挿入し、光結合し、固定することにより光送信モ
ジュールを構成する。

【００３８】図１１は請求項６の実施例である。前記し
た実施例においては、光ファイバ５は、半導体レーザチ
ップ１或いはレンズ４等に対して光結合を保つように、
位置を固定されてはいた。しかし、光送信モジュールを
実際に回路基板に搭載するためには、モジュール外形も
整っていた方が実装の点で良い。つまり、光ファイバ５
が樹脂外へ出る場所を一定とするため、或いはモジュー
ル底面１８を平らにするために光ファイバ５を基板１９
に対して固定してやる必要が生じる。従来、このような
固定部分２０には、接着剤或いは半田が用いられてきた
が気密封止用樹脂２をそのまま用いることでコストダウ
ンが図れる。

【００３９】図１２は、請求項７の実施例であり、光フ
ァイバ５の樹脂２による固定部分に凸状の形状を持つ部
分２１を設けたものである。このような形状は光ファイ
バ５の先端を熱して、つぶす、或いは機械加工でファイ
バを削ることなどによって形成可能である。このよう
な、凸状の構造は樹脂２中での引っ掛かりとして、フッ
クのように作用し、光ファイバ５の抜け、位置ずれ等を
防止できる。これは凹状の構造でも同様な効果が期待で
きる。

【００４０】図１３は、請求項９に関する実施例であ
る。まず、半導体レーザチップ１の持つ発振波長の光を
受けると硬化しない樹脂２２により半導体レーザチップ
１を覆い、半導体レーザーチップ１を発光させながら樹
脂２２を硬化させ、樹脂２２の硬化しなかった部分２３
を取り除くことにより、半導体レーザチップ１を覆って
いる樹脂２２に、図１４に示すような半導体レーザーチ
ップ１の投光パターンと同じ形状の穴２４を開け、この
穴２４に合わせて光ファイバ５を取り付け、半導体レー
ザチップ１と光ファイバ５の光結合を行うものである。
この例ではこの方法では、機械的な加工を施すこと無
く、半導体レーザーチップ１の投光パターンと同じ形状
の穴を開けることができるので、生産コストを低くする
事ができる。この実施例においては、樹脂２２の光ファ
イバ５との接続部分は、別個に加工する事により作成し
ている。

【００４１】図１５は、請求項１０に関する実施例であ
る、硬化した樹脂２５が半導体レーザチップ１の持つ発
振波長の光を受けると光を受けた部分だけが変質すると
いう性質を持つ樹脂２５により半導体レーザチップ１を
覆い、樹脂２５を硬化させた後、半導体レーザーチップ
１を発光させ、レーザ光を受け変質した樹脂２６だけを
溶剤等を用いて取り除くことにより、半導体レーザチッ
プ１を覆っている樹脂２５に、図１６に示すような半導
体レーザーチップ１の投光パターンと同じ形状の穴２７
を開け、この穴２７に合わせて光ファイバ５を接続し、
半導体レーザチップ１と光ファイバ５の光結合を行うも
のである。この方法でも、請求項９に述べた方法と同様
に機械的な加工を施すこと無く、半導体レーザーチップ
１の投光パターンと同じ形状の穴を開けることができ
る。この実施例においては、樹脂１７の光ファイバ５と
の接続部分は、別個に加工する事により作成している。

【００４２】図１７は、請求項１１に関する実施例であ
る。半導体レーザチップを覆っている樹脂２８に開いた
半導体レーザーチップ１の投光パターンと同じ形状の穴
２９は、請求項９または請求項１０に述べた手法で作ら
れている。ここに、レンズ３０を挿入し、半導体レーザ
チップ１からのレーザ光を集光、光ファイバ５にいれて
やることにより、光結合効率を上げてやることができ
る。

【００４３】図１８は、請求項１２に関する実施例であ
る。図１７の様にレンズ３０を挿入する変わりに、半導
体レーザチップを覆っている樹脂２８以上の光屈折率の
樹脂３１およびより光屈折率の高い樹脂３２を穴２９に
入れ、レンズを構成するものである。厚みを適当にして
やることにより、内側にある樹脂３２の方が樹脂３１よ
り屈折率が高いので境界面３３で反射或いは屈折が起こ
りレンズとして働く。

【００４４】図１９は、請求項１３に関する実施例であ
る。半導体レーザチップ１を駆動するためには、駆動用
の電気回路が必要であり、現在ほとんどＩＣチップ化さ
れている。この駆動用ＩＣチップ３５は、実装面積或い
はノイズ対策、消費電力等の面からできるだけ半導体レ
ーザチップ１の近くに気密封止した状態で実装する必要
があり、従来品では半導体レーザチップ等、他の部品と
ともに気密パッケージに入れられることが多く、このた
め大きな気密パッケージを作らなければならなかった。
本発明においては、この駆動用ＩＣチップ３５を半導体
レーザチップ１を気密封止している樹脂３４で一緒に気
密封止する事により、工数を減らすことができる。

【００４５】図２０、図２１、図２２は、請求項１４に
関する実施例である。図２０は、光送信モジュールの断
面図で、気密封止樹脂３４の中にアースに接続した金属
の箱３６が電磁波シールドとして他の導電部に接触しな
い形で電気回路部分３７を覆っている。この金属の箱の
材質は、銅、コバール、アルミ、金メッキした金属、金
錫合金、鉛錫合金等が使用し得るが、電磁波を効率良く
抑えるためには銅など導電性の高いものが良く、気密封
止の寿命を重視するならば、線膨張率やヤング率が気密
封止樹脂３４に近いものが良い。自己或いは他の電気回
路部分から発生した電磁波の大半はこの箱３６から電流
としてアースに逃がされ、自己の回路に影響を与えるこ
とはない。但し、この箱３６にはレーザ光を樹脂を通し
て或いは光ファイバを通すだけの穴は開いており、気密
性のものではなく、気密封止はあくまでも樹脂３４によ
って行われている。

【００４６】図２１の例では、気密封止樹脂３４をアー
スに接続した金属の膜３８が覆っている。但し、この金
属膜は他の導電部には接触しない。この膜の材質は、
銅、コバール、アルミ、金メッキした金属、金錫合金、
鉛錫合金が考えられるが、電磁波を効率良く抑えるため
には銅など導電性の高いものが良く、気密封止の寿命を
重視するならば、線膨張率やヤング率が気密封止樹脂３
４に近いものが良い。この膜は、図２０の場合と同じよ
うに他への電磁波ノイズを抑える。

【００４７】図２２は、気密封止樹脂３４を電磁波吸収
材３９が覆っている。電気回路部分３７より発生した電
磁波の大半は電磁波吸収材３９により熱として放熱或い
は電流としてアースに逃がされてしまうので、図２０、
図２１に示す場合と同様に電磁波ノイズを抑えることが
できる。この電磁波吸収剤３９も気密封止の寿命を重視
するならば、線膨張率やヤング率が気密封止樹脂３４に
近いものが良い。

【００４８】

【発明の効果】本発明により、光送信モジュール中の半
導体レーザチップやレンズ、光ファイバ、半導体レーザ
チップ駆動用回路等の気密封止について金属やセラミッ
ク等の別個に製作された気密パッケージを用いること無
く、安価で簡単に気密封止をする構造及び方法を示すと
共に、レンズも樹脂によって構成する事によりコストダ
ウンを図ることができる。また、電磁波シールド用の構
造を組み合わせることにより電磁波ノイズ対策も行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の光送信モジュールの構造を
示す断面図である。

【図２】本発明の別の実施例の光送信モジュールの構造
を示す断面図である。

【図３】本発明の別の一実施例の光送信モジュールの構
造を示す断面図である。

【図４】本発明の別の一実施例の光送信モジュールの構
造を示す断面図である。

【図５】本発明の一実施例である光送信モジュールの作
成に当たり、封止樹脂に光ファイバ装着用の穴を開けた
状態を示す断面図である。

【図６】図３に示した光ファイバ装着用穴に光ファイバ
を装着した状態を示す断面図である。

【図７】本発明の別の一実施例の型を用いた光ファイバ
装着用穴の作成を説明する断面図である。

【図８】本発明の一実施例である光ファイバ装着用穴の
底面がレンズ形状をしている場合の断面図である。

【図９】本発明の一実施例であるレンズ形状の底面を持
つ光ファイバ装着用穴を型を使って作る方法を説明する
断面図である。

【図１０】本発明の一実施例である別の樹脂を用いたレ
ンズの形成法を説明する断面図である。

【図１１】本発明の実施例である基板への光ファイバの
固定を示す断面図である。

【図１２】本発明の実施例である凸形状の構造物を持つ
光ファイバの基板への固定を示す断面図である。

【図１３】本発明の実施例である半導体レーザチップの
持つ発振波長の光を受けると硬化しない樹脂により半導
体レーザチップの封止を示す断面図である。

【図１４】図１３における樹脂の硬化しなかった部分を
取り除いた状態を示す断面図である。

【図１５】本発明の実施例である、硬化した樹脂が半導
体レーザチップの持つ発振波長の光を受けると光を受け
た部分だけが変質するという性質を持つ樹脂により半導
体レーザチップを封止した状態を示す説明図である。

【図１６】図１５における樹脂の変質した部分を取り除
いた状態を示す断面図である。

【図１７】本発明の実施例である図１４または図１６に
おける樹脂の穴にレンズを挿入したした状態を示す説明
図である。

【図１８】本発明の実施例である図１７におけるレンズ
の変わりに樹脂によりレンズを構成した状態を示す説明
図である。

【図１９】本発明の実施例である電気回路部分も樹脂封
止した状態を示す説明図である。

【図２０】本発明の実施例である樹脂中に電磁波シール
ド用の金属の箱を設けた状態を示す説明図である。

【図２１】本発明の実施例である封止樹脂表面を金属膜
で覆った状態を示し、電気回路部分も樹脂封止した状態
を示す説明図である。

【図２２】本発明の実施例である封止樹脂表面を電磁波
吸収材で覆った状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１…半導体レーザチップ、２…樹脂、３…レーザ光射出
光、４…光結合用レンズ、５…光ファイバ、６…面発光
半導体レーザチップ、７…発光面、８…光の向きを変え
る構造物、９…レンズ、１０…ファイバ挿入穴、１１…
ファイバ固定剤、１２…穴の型、１３…穴の底面、１４
…底面がレンズ形状であるファイバ挿入穴、１５…レン
ズ形状の穴の型、１６…封止樹脂、１７…レンズ、１８
…モジュール底面、１９…基板、２０…固定部分、２１
…凸形状の構造、２２…封止樹脂、２３…硬化しなかっ
た樹脂、２４…穴、２５…封止樹脂、２６…変質した樹
脂、２７…穴、２８…封止樹脂、２９…穴、３０…レン
ズ、３１…レンズ構成用樹脂その１、３２…レンズ構成
用樹脂その２、３３…レンズ構成用樹脂境界面、３４…
封止樹脂、３５…レーザ駆動用ＩＣチップ、３６…金属
の箱、３７…電気回路、３８…金属膜、３９…電磁波吸
収剤。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｂ 10/28 10/02 (72)発明者熊沢鉄雄茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体レーザチップと光ファイバを利用し
た光送信モジュールにおいて、化学反応または硬化材ま
たは熱または電磁波により硬化し、かつ硬化した状態で
半導体レーザチップの発振波長の光を透過する樹脂によ
り、半導体レーザチップの光射出口または半導体レーザ
ーチップ上につけられた光結合用レンズ表面とファイバ
端面を気密封止しており、半導体レーザチップからのレ
ーザ光は樹脂の中を通過してから光ファイバに入ること
を特徴とする光送信モジュール。
【請求項２】請求項１において、半導体レーザチップは
前記樹脂により気密封止されていることを特徴とする光
送信モジュール。
【請求項３】請求項２において、半導体レーザチップを
気密封止している前記樹脂に、その表面から半導体レー
ザチップのレーザ光射出口ヘ向かう、半導体レーザチッ
プのレーザ光の光軸方向と平行で、光ファイバを挿入、
固定するのに十分な大きさと長さを持った穴を開け、そ
の穴に光ファイバを挿入、光結合をした状態で固定する
ことを特徴とする光送信モジュール。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかにおいて、半導
体レーザチップと光ファイバ間の樹脂は半導体レーザか
らのレーザ光を光ファイバに導くためのレンズを構成し
ていることを特徴とする光送信モジュール。
【請求項５】請求項４において、レンズは光屈折率の異
なる２種以上の樹脂により構成されていることを特徴と
する光送信モジュール。
【請求項６】請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記
樹脂は光ファイバを半導体レーザチップの搭載されてい
る基板若しくはステムに固定することにも作用している
ことを特徴とする光送信モジュール。
【請求項７】請求項３または６において、光ファイバの
樹脂が付着する部分に位置固定のための凸または凹状の
構造を設けたことを特徴とする光送信モジュール。
【請求項８】請求項１乃至６のいずれかにおいて、前記
樹脂はエポキシ系の樹脂であることを特徴とする光送信
モジュール。
【請求項９】半導体レーザチップと光ファイバを利用し
た光送信モジュールにおいて、半導体レーザチップの持
つ発振波長の光を受けると硬化しない樹脂により半導体
レーザチップを覆い、半導体レーザーチップを発光させ
ながら樹脂を硬化させ、硬化しなかった樹脂を取り除く
ことにより、半導体レーザチップを覆っている樹脂に半
導体レーザーチップの投光パターンと同じ形状の穴を開
け、この穴に光ファイバを挿入し、半導体レーザチップ
と光ファイバの光結合を行うことを特徴とする光送信モ
ジュール。
【請求項１０】半導体レーザチップと光ファイバを利用
した光送信モジュールにおいて、硬化した樹脂が半導体
レーザチップの持つ発振波長の光を受けると光を受けた
部分だけが変質するという性質を持つ樹脂により半導体
レーザチップを覆い、樹脂を硬化させた後、半導体レー
ザーチップを発光させ、レーザ光を受け変質した樹脂だ
けを取り除くことにより、半導体レーザチップを覆って
いる樹脂に半導体レーザーチップの投光パターンと同じ
形状の穴を開け、この穴に光ファイバを挿入し、半導体
レーザチップと光ファイバの光結合を行うことを特徴と
する光送信モジュール。
【請求項１１】請求項９または１０において、樹脂に開
けた半導体レーザチップの投光パターンと同形状の穴に
レンズをはめ込み、光ファイバとの光結合を行うことを
特徴とする光送信モジュール。
【請求項１２】請求項９または１０において、樹脂に開
けた半導体レーザチップの投光パターンと同形状の穴に
該樹脂とは屈折率の異なる別の樹脂を流し込み、硬化さ
せ、樹脂間の屈折率の違いを利用し、半導体レーザチッ
プと光ファイバの光結合を行うことを特徴とする光送信
モジュール。
【請求項１３】請求項１乃至１２のいずれかにおいて、
半導体レーザーチップ駆動用回路も樹脂で気密封止する
ことを特徴とする光送信モジュール。
【請求項１４】請求項１乃至１３のいずれかにおいて、
自己の或いは他の電気回路部分から発生する電磁波をシ
ールドするように、樹脂の表面または中に、アース若し
くは電源電圧に接続した金属の板若しくは膜、或いは電
磁波吸収剤によって自己の電気回路部分を覆う構造を設
けることを特徴とする光送信モジュール。