JPH11271572A - Optical coupling system, optical module, and optical transmission system - Google Patents

Optical coupling system, optical module, and optical transmission system

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JPH11271572A
JPH11271572A JP10075234A JP7523498A JPH11271572A JP H11271572 A JPH11271572 A JP H11271572A JP 10075234 A JP10075234 A JP 10075234A JP 7523498 A JP7523498 A JP 7523498A JP H11271572 A JPH11271572 A JP H11271572A
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lens
organic material
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain the optical coupling system with low optical coupling loss by using an optical semiconductor element which has no spot size converting function by filling a space, constituting at least an optical path between optical component, with a solid light-transmissive organic material having a specific refractive index. SOLUTION: The optical coupling structure is constituted having at least the optical semiconductor device 1, a lens 2, and an optical fiber 3. Then at least the space between those optical components is filled with the solid light- transmissive organic material 4. The optical semiconductor device 1 is, for example, a light emitting semiconductor device or light receiving semiconductor device. As the solid light-transmissive organic material 4, silicone-based resin, epoxy-based resin, etc., is used. The refractive index n1 of the lens 2 and the refractive index n2 of the transparent organic material 4 are so set than n1>n2. Further, n1 is preferably larger than 1.2×n2 so as to display the function of the lens 2 sufficiently.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】 本発明は光結合系および光
モジュールに関するものである。わけても、本発明は表
面実装型光モジュールに関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical coupling system and an optical module. In particular, the present invention relates to a surface mount type optical module.

【0002】[0002]

【従来の技術】 近年、光ファイバ伝送システムの加入
者ネットワークへの本格的導入に向けて、光モジュール
の低コスト化が強く求められている。このため、光モジ
ュールにおける光素子と光ファイバのアライメント工程
の簡略化やパッケージ構成部材の削減を目指して盛んに
検討が行われている。
2. Description of the Related Art In recent years, for full-scale introduction of an optical fiber transmission system into a subscriber network, cost reduction of an optical module has been strongly demanded. For this reason, studies are being actively conducted with the aim of simplifying the alignment process of the optical element and the optical fiber in the optical module and reducing the number of package components.

【0003】従来の技術は,例えば,公開特許では特開
平5−241047号(従来例1)、特開平7−199
006号(従来例2)、学会報告等では回路実装学会誌
Vol.10 No.5 pp302−305(199
5),同じく回路実装学会誌Vol.10 No.5
pp325−329(1995),電子情報通信学会秋
期大会c−194(1993)(従来例3)に記載の技
術が知られている。
[0003] The prior art is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-241407 (conventional example 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No.
No. 006 (Conventional Example 2), reports from the Society of Circuit Implementation, Vol. 10 No. 5 pp 302-305 (199
5), similarly, Journal of Circuit Packaging Society, Vol. 10 No. 5
pp. 325-329 (1995) and the IEICE Autumn Meeting c-194 (1993) (conventional example 3).

【0004】光送信モジュールは,光通信システムを構
成する基本デバイスである。これらは,発光素子である
レーザーダイオード,受光素子であるフォトダイオード
などの光半導体素子,光ファイバあるいは光導波路,こ
れらを光学的に結合させるレンズ,及びこれらを固定す
る基板,電気信号を入出力するリード,パッケージなど
から構成される。
[0004] The optical transmission module is a basic device constituting an optical communication system. These are a laser diode as a light emitting element, an optical semiconductor element such as a photodiode as a light receiving element, an optical fiber or an optical waveguide, a lens for optically coupling them, a substrate for fixing them, and input / output of electric signals. Consists of leads, packages, etc.

【0005】前述の光結合方式に関しては,球レンズや
非球面レンズを光半導体素子と光ファイバあるいは光導
波路の間に置く方式から, 光半導体素子と光ファイバ
および光導波路を直接結合させる方式に代わりつつあ
る。その意図は、部品点数低減のためレンズを取り除こ
うとする為である。この場合,光半導体素子と光ファイ
バ及び光導波路のスポットサイズの違いから,光結合損
失は約10%となる。この対策の為,光結合損失を小さく
ことを狙って,(1)光半導体素子にスポットサイズ変
換機能をもたせる手法や(2)光ファイバのコア先端部
をレンズ状に成形した先球ファイバが用いるなどされて
いる。
[0005] As for the above-mentioned optical coupling method, instead of a method in which a spherical lens or an aspherical lens is placed between an optical semiconductor element and an optical fiber or an optical waveguide, a method in which the optical semiconductor element is directly coupled to an optical fiber and an optical waveguide is used. It is getting. The intention is to remove the lens to reduce the number of parts. In this case, the optical coupling loss is about 10% due to the difference in spot size between the optical semiconductor element, the optical fiber, and the optical waveguide. In order to reduce the optical coupling loss, (1) a method of providing a spot size conversion function to an optical semiconductor element and (2) a spherical fiber in which the tip of an optical fiber core is formed into a lens shape are used to prevent this. And so on.

【0006】部品の組立方法,特に低損失で光結合させ
なければならないレーザーダイオードと光ファイバの組
立に関しては,アクティブアライメント法からパッシブ
アライメント法へ変わりつつある。アクティブアライメ
ント法とはレーザダイオードを発光させ,光ファイバか
らの出力光強度をモニタして位置合わせを行う方法であ
る。一方、パッシブアライメント法とはレーザダイオー
ドを発光させずに位置合わせを行う方法である。
The method of assembling parts, particularly assembling a laser diode and an optical fiber, which must be optically coupled with low loss, is changing from an active alignment method to a passive alignment method. The active alignment method is a method in which a laser diode emits light and the intensity of output light from an optical fiber is monitored to perform alignment. On the other hand, the passive alignment method is a method of performing alignment without causing a laser diode to emit light.

【0007】パッシブアライメント法を実現する手法と
して,例えばひとつの実装基板に光部品を搭載する表面
実装法が用いられている。精密位置合わせの方法として
は、合わせマークを光半導体素子とマウント基板に形成
し,近赤外光を透過させ,同時に合わせマークを観察し
位置合わせを行う方法や,固定のための金属合金の表面
張力を利用したセルフアライメントなどの手法などが行
われている。
As a method of realizing the passive alignment method, for example, a surface mounting method of mounting an optical component on one mounting board is used. The precise alignment method is to form alignment marks on the optical semiconductor device and the mounting substrate, transmit near-infrared light, and at the same time observe and align the alignment marks, or use a metal alloy surface for fixing. Methods such as self-alignment using tension have been performed.

【0008】パッケージングに関しては、これまで光素
子分野で主流であったメタル/セラミックパッケージ
(気密封止)に代わり、大量廉価生産に適したプラスチ
ックパッケージ(樹脂封止)が有力視されている。しか
し,プラスチックパッケージはメタル/セラミックパッ
ケージに比べて光モジュールの低コスト化に有力である
が、一般的に透湿性が高いという難点がある。そのた
め,簡易封止法として,光部品を透明有機材料により埋
め込む方法や,ガラスなどの蓋で光半導体素子を覆う方
法が提案されている。
As for packaging, a plastic package (resin sealing) suitable for mass production at low cost is considered to be a promising alternative to the metal / ceramic package (airtight sealing) which has been the mainstream in the field of optical devices. However, the plastic package is effective in reducing the cost of the optical module as compared with the metal / ceramic package, but generally has a drawback of high moisture permeability. Therefore, as a simple sealing method, a method of embedding an optical component with a transparent organic material or a method of covering an optical semiconductor element with a lid such as glass has been proposed.

【0009】従来例1では,マイクロレンズをSi基板
に形成した凹溝に,光ファイバをSi基板に形成したV
溝に固定し効率の高い結合をとろうというものである。
従来例2では,球レンズと光ファイバを,どちらもSi
基板に形成したV溝に固定し効率の高い結合をとろうと
いうものである。いずれも,気密パッケージ内でのアセ
ンブリ構造であり,樹脂で簡易封止することは想定され
ていない。従来例3では,先球ファイバを使い,屈折率
約1.3の不活性液体を半導体素子と先球ファイバの空
間に満たした光結合系である。位置ずれ裕度を広くする
ために,光結合効率を低下させた系である。この光結合
系は,位置ずれ裕度を広げるために屈折率調整をしたも
のであり,信頼性を確保するためのものではない。ま
た,液体を用いているため取り扱いに難がある。
In Conventional Example 1, a microlens is formed in a concave groove formed on a Si substrate, and an optical fiber is formed on a Si substrate.
It is intended to be fixed in the groove to achieve a highly efficient connection.
In the conventional example 2, the spherical lens and the optical fiber are both made of Si.
It is intended to be fixed to the V-groove formed in the substrate to achieve a highly efficient coupling. Each of them has an assembly structure in an airtight package, and is not expected to be easily sealed with resin. The third conventional example is an optical coupling system using a spherical fiber and filling an inert liquid having a refractive index of about 1.3 into the space between the semiconductor element and the spherical fiber. In this system, the optical coupling efficiency is reduced in order to increase the position deviation tolerance. This optical coupling system adjusts the refractive index in order to increase the positional deviation tolerance, and does not ensure reliability. In addition, handling is difficult because a liquid is used.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明の第一の目的
は,スポットサイズ変換機能を有しない光半導体素子を
用いることを前提として、光結合損失の低い光結合系、
および光モジュールを提供することである。これによっ
て、例えば、低コストにて、高出力光送信モジュールを
提供することが出来る。合わせて、本願発明は、低コス
トの光伝送システムを提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION A first object of the present invention is to provide an optical coupling system having a low optical coupling loss on the assumption that an optical semiconductor device having no spot size conversion function is used.
And an optical module. Thus, for example, a high-output optical transmission module can be provided at low cost. In addition, the present invention provides a low-cost optical transmission system.

【0011】本発明の第二の目的は,スポットサイズ変
換機能を有しない光半導体素子を用いることを前提とし
て、光結合損失の低く、合わせて光学部品の搭載位置精
度に関して広い裕度且つ精密な位置搭載を可能とする光
結合系、および光モジュールを提供することである。例
えば、これらの製造の容易性ならびに低コスト化を促進
する。合わせて、本願発明は、より低コストの光伝送シ
ステムを提供する。
A second object of the present invention is to use an optical semiconductor element having no spot size conversion function, and to reduce the optical coupling loss and to provide a wide tolerance and precision regarding the mounting position accuracy of optical components. An object of the present invention is to provide an optical coupling system and an optical module that can be mounted in a position. For example, the easiness of production and the cost reduction are promoted. In addition, the present invention provides a lower cost optical transmission system.

【0012】本発明の第三の目的は,スポットサイズ変
換機能を有しない光半導体素子を用いることを前提とし
て、光結合損失の低く、合わせて基本構成の光学部品以
外にも各種光学部品の搭載を容易に可能とする光結合
系、および光モジュールを提供することである。基本構
成の光学部品以外にも各種光学部品の代表例は、光アイ
ソレータである。この光学部品は光半導体素子と光導波
路、例えば光ファイバの間に挿入されるが、各種光学特
性の整合を容易ならしめるものである。
A third object of the present invention is to provide an optical semiconductor device having no spot size conversion function and to mount various optical components in addition to the optical components having a low optical coupling loss and the basic configuration. To provide an optical coupling system and an optical module that can easily perform the above. A typical example of various optical components other than the optical components having the basic configuration is an optical isolator. This optical component is inserted between an optical semiconductor element and an optical waveguide, for example, an optical fiber, and facilitates matching of various optical characteristics.

【0013】光結合損失低減を目的とし,スポットサイ
ズ変換機能有する光半導体装置をモノリシックに集積化
することは、部品点数削減の観点から低コスト化に有力
な方法である。しかし,光アイソレータは、本願発明が
対象としている光学部材に、集積することは難しく、ま
た,先球ファイバを用いた場合も同様に集積化すること
は難しい。従って、こうした各種光学部品を有する光学
部材を構成するに、単にスポットサイズ変換機能有する
光半導体装置を用いることによっては解決されない。
Monolithically integrating an optical semiconductor device having a spot size conversion function for the purpose of reducing optical coupling loss is an effective method for cost reduction from the viewpoint of reducing the number of components. However, it is difficult to integrate the optical isolator into the optical member to which the present invention is applied, and it is also difficult to integrate the optical isolator when using a spherical fiber. Therefore, the problem cannot be solved simply by using an optical semiconductor device having a spot size conversion function in configuring an optical member having such various optical components.

【0014】且つ、光アイソレータや先球ファイバを集
積化する場合,これらの搭載位置に関して要求される精
度は,前述のスポットサイズ変換機能を有するレーザダ
イオードを用いた場合より2〜3倍狭い。且つ,光軸に
対して垂直な方向のみならず,光軸方向についても精密
な位置合わせが必要となる。このように、各種光学部品
の搭載には、極めて高度な光学的な設計が必要である。
When an optical isolator and a spherical fiber are integrated, the required accuracy of the mounting position is 2-3 times narrower than when a laser diode having a spot size conversion function is used. In addition, precise alignment is required not only in the direction perpendicular to the optical axis but also in the optical axis direction. As described above, mounting of various optical components requires extremely advanced optical design.

【0015】次に,前述したように,プラスチックパッ
ケージはメタル/セラミックパッケージに比べて光モジ
ュールの低コスト化に有力であるが、一般的に透湿性が
高いという難点がある。
Next, as described above, the plastic package is effective in reducing the cost of the optical module as compared with the metal / ceramic package, but generally has a drawback of high moisture permeability.

【0016】したがって、プラスチックモジュールの実
用化を進めるためには、低コストという利点を活かしな
がら、いかにして信頼性を確保するかが重要な課題にな
る。前述したように,透明有機材料で光半導体素子を覆
う手法が用いられているが,一般に透明有機材料の屈折
率は光ファイバの材料の屈折率と近いため,先球ファイ
バや石英などのガラス材料を用いたレンズでは,レンズ
としての効果が得られないという難点がある。
Therefore, in order to promote the practical use of plastic modules, it is important to ensure the reliability while taking advantage of the low cost. As mentioned above, the method of covering an optical semiconductor element with a transparent organic material is used. However, since the refractive index of a transparent organic material is generally close to that of an optical fiber material, a glass material such as a spherical fiber or quartz is used. There is a drawback in that a lens using a lens cannot obtain the effect as a lens.

【0017】本願発明はこれらの難点を解決せんとする
ものである。
The present invention is intended to solve these difficulties.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本願明細書に開示される
発明のうち、主なものの概要を列挙すれば、以下の通り
である。尚、本願明細書では、基本となる光学系を光結
合系、光学部品の搭載を含めた構成を光アセンブリ、ま
たパッケージングによる光学部品の封止をも含めた形態
を光モジュールと称する。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the specification of the present application, the main ones are summarized as follows. In the specification of the present application, a basic optical system is referred to as an optical coupling system, a configuration including mounting of optical components is referred to as an optical assembly, and a configuration including sealing of the optical components by packaging is referred to as an optical module.

【0019】(1)第1の本発明の光結合系および光ア
センブリは、固体の透光性の有機材料の屈折率より高い
屈折率をもつレンズを用い,レンズの機能を保持しつつ
光結合系を構成したものである。この手段によって、上
記第1の目的を達成することが出きる。
(1) The optical coupling system and the optical assembly according to the first aspect of the present invention use a lens having a refractive index higher than the refractive index of a solid translucent organic material, and perform optical coupling while maintaining the function of the lens. It constitutes the system. By this means, the first object can be achieved.

【0020】本願発明の第1の光結合系、および光アセ
ンブリの形態をより具体的に述べれば、光半導体素子と
レンズと光ファイバとを少なくとも有し,それらの光部
品間が固形の透光性有機材料で満たされている光結合構
造であって,前記レンズの屈折率n1と前記透光性有機
材料の屈折率n2の関係がn1>n2であることを特徴
とする光結合系である。
More specifically, the first optical coupling system and the optical assembly according to the present invention will be described in more detail. The optical coupling system has at least an optical semiconductor element, a lens, and an optical fiber, and a solid light-transmitting part is provided between the optical components. An optical coupling structure filled with a transparent organic material, wherein the relationship between the refractive index n1 of the lens and the refractive index n2 of the translucent organic material is n1> n2. .

【0021】レンズの機能をより有効に機能せしめる為
に望ましいのは、上記屈折率の関係が実質的にn1≧
1.2×n2の関係である。
In order to make the function of the lens function more effectively, it is desirable that the relationship between the refractive indices is substantially n1 ≧
The relationship is 1.2 × n2.

【0022】尚、本願発明に係わるこれらの固形の透光
性の有機材料として、ゲル状となした材料も使用可能で
ある。従って、当然、ゲル状の透光性の有機材料を適用
した形態も、本願発明の範疇である。但し、ゲル状の場
合、これを所定の形状にする為、例えば、枠体などを配
するのが好ましい。固形の透光性の有機材料がゲル状の
透光性の有機材料を含んでなることは、以下に述べる発
明の各形態においても同様に適用できるものである。
As the solid translucent organic material according to the present invention, a gel material can also be used. Therefore, naturally, a mode in which a gel-like translucent organic material is applied is also included in the scope of the present invention. However, in the case of a gel, it is preferable to arrange a frame or the like, for example, in order to make the gel into a predetermined shape. The fact that the solid translucent organic material includes a gel translucent organic material can be similarly applied to each embodiment of the invention described below.

【0023】(2)本願発明の第2の形態は、レンズ材
料の屈折率が2.2以上の半導体材料を使用しているこ
とを特徴とする上記1項の光結合系である。
(2) A second aspect of the present invention is the optical coupling system according to the above item 1, wherein a semiconductor material having a refractive index of 2.2 or more is used.

【0024】(3)本願発明の第3の形態は、光半導体
素子、レンズ、および光導波路の各光部品を少なくとも
有し,それら光部品間の空間が固形の透光性有機材料で
満たされ,前記レンズの屈折率n1と前記固形の透光性
有機材料の屈折率n2の関係がn1>n2であり、前記
レンズおよび前記光導波路が所定基板に設けられたV形
状の溝によって位置が決定されており、且つ前記各光部
品の間が固体の透光性有機材料によって満たされている
ことを特徴とする光モジュールである。
(3) A third embodiment of the present invention has at least optical components of an optical semiconductor element, a lens, and an optical waveguide, and a space between the optical components is filled with a solid translucent organic material. The relationship between the refractive index n1 of the lens and the refractive index n2 of the solid translucent organic material is n1> n2, and the position of the lens and the optical waveguide is determined by a V-shaped groove provided on a predetermined substrate. The optical module is characterized in that the space between the optical components is filled with a solid translucent organic material.

【0025】図3はシリコン基板上のV溝による球形レ
ンズの固定状態のモデルを示す図である。光半導体素子
10はシリコン基板40に固定されている。球レンズ2
0がこの光半導体素子10に光学的に結合されて配置さ
れている。この場合、リコン基板40にV溝が設けら
れ、ここに球レンズ20が保持されている。このV溝4
2自体は通例の異方性エッチングによるV溝である。ま
た、図4は同様にシリコン基板上のV溝による光ファイ
バの固定のモデルを示す図である。図4では光ファイバ
30がシリコン基板40に設けられたV溝42に保持さ
れている。
FIG. 3 is a view showing a model of a fixed state of a spherical lens by a V groove on a silicon substrate. The optical semiconductor element 10 is fixed to a silicon substrate 40. Ball lens 2
0 is optically coupled to the optical semiconductor element 10 and disposed. In this case, a V-groove is provided in the recon board 40, and the spherical lens 20 is held here. This V groove 4
2 itself is a V-groove formed by ordinary anisotropic etching. FIG. 4 is a view showing a model of fixing an optical fiber by a V-groove on a silicon substrate. In FIG. 4, the optical fiber 30 is held in a V-shaped groove 42 provided in a silicon substrate 40.

【0026】尚、本願発明の光モジュールの形態として
は、例えば樹脂ケース型を用いる形態、あるいは一括成
形法、例えばトランスファ・モールドをも用いることが
出来る。以下に説明する光モジュールのおいても、これ
らの形態を用いることが出来ることは言うまでもない。
As the form of the optical module of the present invention, for example, a form using a resin case or a collective molding method, for example, a transfer mold can be used. It goes without saying that these forms can also be used in the optical module described below.

【0027】(4)本願発明の第4の形態は、光半導体
素子、レンズ、および光導波路の各光部品を少なくとも
有し,それら光部品間の空間が固形の透光性有機材料で
満たされ,前記レンズの屈折率n1と前記固形の透光性
有機材料の屈折率n2の関係がn1>1.2×n2であ
り、前記レンズおよび前記光導波路が所定基板に設けら
れたV形状の溝によって位置が決定されており、且つ前
記各光部品の間が固体の透光性有機材料によって満たさ
れていることを特徴とする光モジュールである。
(4) A fourth embodiment of the present invention has at least optical components such as an optical semiconductor element, a lens, and an optical waveguide, and a space between the optical components is filled with a solid translucent organic material. The relationship between the refractive index n1 of the lens and the refractive index n2 of the solid translucent organic material is n1> 1.2 × n2, and the lens and the optical waveguide are V-shaped grooves provided on a predetermined substrate. The position of the optical module is determined by the optical module, and a space between the optical components is filled with a solid translucent organic material.

【0028】本形態は、レンズの機能をより有効に機能
せしめる為に望ましい。
This embodiment is desirable for making the function of the lens more effective.

【0029】(5)本願発明の第5の形態は、前記光モ
ジュールが有機樹脂モールド封止されてなることを特徴
とする前記3項または4項に記載の光モジュールであ
る。
(5) A fifth mode of the present invention is the optical module according to the above item 3 or 4, wherein the optical module is sealed with an organic resin mold.

【0030】尚、光導波路に入射する光のビームウエス
トをファイバのスポットサイズの0.5〜2倍になるよ
うに適切な球レンズの焦点距離,およびレーザダイオー
ドとレンズ,レンズと光ファイバ端の距離を選択し光学
系を組み,かつ,径の小さいレンズを用い,レンズの搭
載位置に形成するV溝の深さ(V溝幅)を狭くし,V溝
作製公差の範囲を小さくすることが、実用的に極めて有
効である。
Incidentally, an appropriate focal length of a spherical lens, a laser diode and a lens, and a lens and an end of an optical fiber so that the beam waist of light incident on the optical waveguide becomes 0.5 to 2 times the spot size of the fiber. By selecting a distance, assembling an optical system, and using a lens with a small diameter, the depth of the V-groove (V-groove width) formed at the mounting position of the lens can be reduced, and the range of V-groove manufacturing tolerance can be reduced. It is extremely effective practically.

【0031】(6)本願発明の第6の形態は、前記レン
ズが、前記固体の透光性有機材料中で1mm以下の焦点
距離を有することを特徴とする請求項第1項より第2項に
記載の光結合系である。
(6) In a sixth aspect of the present invention, the lens has a focal length of 1 mm or less in the solid translucent organic material. Is an optical coupling system.

【0032】(7)本願発明の第7の形態として、より
実施的な形態を例示する。即ち、それは、レンズが,透
明有機材料中で1mm以下の焦点距離を有し,レンズと
光半導体素子間,およびレンズと光ファイバの距離の比
が6倍以下,すなわち像倍率が6倍以下であり、且つレ
ンズと透光性有機材料の屈折率の関係が上記1項と同様
となされた光結合系である。
(7) A more specific embodiment will be described as a seventh embodiment of the present invention. That is, the lens has a focal length of 1 mm or less in the transparent organic material, and the ratio of the distance between the lens and the optical semiconductor element and the distance between the lens and the optical fiber is 6 times or less, that is, the image magnification is 6 times or less. This is an optical coupling system in which the relationship between the lens and the refractive index of the translucent organic material is the same as in the above item 1.

【0033】上記(4)−(7)に概要を述べた光モジ
ュールによって、わけても前記本発明の第2の目的を達
成することが出来る。
The optical module outlined in the above (4) to (7) achieves, among other things, the second object of the present invention.

【0034】(8)本願発明の第8の形態は、前記光半
導体素子よりの出射光の拡がり角が、光導波路の前面近
傍で±10度以内で当該光導波路に入射せしむる構成と
し、且つ且つレンズと透光性有機材料の屈折率の関係が
上記1項と同様となされた光結合系である。
(8) According to an eighth aspect of the present invention, the divergence angle of the light emitted from the optical semiconductor element is allowed to enter the optical waveguide within ± 10 degrees near the front surface of the optical waveguide, In addition, this is an optical coupling system in which the relationship between the lens and the refractive index of the translucent organic material is the same as in the above item 1.

【0035】以上、6項より8項の形態は、本願発明の
第3の目的を達成し得るものである。更に、以下、より
実際的な形態の例を列挙する。
As described above, the sixth to eighth aspects can achieve the third object of the present invention. Further, examples of more practical modes will be listed below.

【0036】(9)本願発明の第10の形態は、レンズ
が,透明有機材料中で500μm以下の焦点距離を有
し,光半導体素子1の出射光の拡がり角が光ファイバ前
面近傍で±10度以内で,光ファイバにほぼ平行に入射
し、且つレンズと透光性有機材料の屈折率の関係が上記
1項と同様となされた光結合系である。
(9) In a tenth embodiment of the present invention, the lens has a focal length of 500 μm or less in the transparent organic material, and the divergent angle of the light emitted from the optical semiconductor element 1 is ± 10% in the vicinity of the front surface of the optical fiber. This is an optical coupling system in which the light is incident on the optical fiber substantially parallel within a degree, and the relationship between the refractive index of the lens and the translucent organic material is the same as that of the above item 1.

【0037】上記第3の目的を達成するための手段とし
て述べた形態の実用形態を纏めると,特に焦点距離の短
いレンズを用い,ファイバに入射する光のスポットサイ
ズをファイバのスポットサイズの0.5〜2倍になるよ
う,かつ平行光になるよう適切なレンズの焦点距離,お
よびレーザダイオードとレンズの距離を選択し光学系を
組んだものということが出来る。
The practical form of the form described as a means for achieving the third object can be summarized as follows. In particular, a lens having a short focal length is used, and the spot size of the light incident on the fiber is set to 0.1 mm of the spot size of the fiber. It can be said that an optical system is formed by selecting an appropriate focal length of the lens and a distance between the laser diode and the lens so as to increase the magnification by 5 to 2 times and to form parallel light.

【0038】尚、本願発明において、レンズ形状の球形
であることは、レンズ特性の確保ならびに組み立、製造
上の観点から好ましい。
In the present invention, it is preferable that the lens has a spherical shape from the viewpoints of securing lens characteristics, assembling, and manufacturing.

【0039】以下、本願発明の主な光アセンブリの各種
形態を更に列挙する。
Hereinafter, various forms of the main optical assembly of the present invention will be further listed.

【0040】(10)本願発明の第10の形態は、表面
に光ファイバを固定するためのV溝1とレンズを固定す
るためのV溝2と電極パターンが形成されたマウント基
板と,前記V溝1に固定される光ファイバと,前記V溝
2に固定されるレンズと,このマウント基板に搭載され
る少なくとも1つの光半導体素子と他の光半導体素子
と、これら光部品が透明有機樹脂で封止されている光半
導体装置において,上記請求項1を満たしていることを
特徴とする光アセンブリである。
(10) A tenth embodiment of the present invention is directed to a mount substrate on which a V-groove 1 for fixing an optical fiber, a V-groove 2 for fixing a lens, and an electrode pattern are formed on the surface. An optical fiber fixed to the groove 1, a lens fixed to the V-groove 2, at least one optical semiconductor element and another optical semiconductor element mounted on the mount substrate, and these optical components are made of a transparent organic resin. An optical assembly in a sealed optical semiconductor device, which satisfies claim 1 above.

【0041】(11)本願発明の第11の形態は、表面
に光ファイバを固定するためのV溝が形成されたマウン
ト基板1と,前記V溝1に固定される光ファイバと,表
面にレンズを固定するためのV溝2と電極パターンが形
成されたマウント基板2と,このマウント基板2に搭載
される少なくとも1つの光半導体素子と他の光半導体素
子と、前記V溝2に固定されるレンズと,前記2つのマ
ウント基板を固定するための平面基板を有し,これら光
部品が透明有機樹脂で封止されている光半導体装置にお
いて,上記請求項1を満たしていることを特徴とする光
アセンブリである。
(11) An eleventh embodiment of the present invention relates to a mount substrate 1 having a V-groove for fixing an optical fiber on the surface, an optical fiber fixed to the V-groove 1, and a lens on the surface. A mounting substrate 2 on which a V-groove 2 for fixing the semiconductor device and an electrode pattern are formed, at least one optical semiconductor element and another optical semiconductor element mounted on the mounting substrate 2, and are fixed to the V-groove 2. An optical semiconductor device having a lens and a planar substrate for fixing the two mounting substrates, and these optical components are sealed with a transparent organic resin, wherein the optical semiconductor device satisfies claim 1 above. Optical assembly.

【0042】(12)本願発明の第12の形態は、光半
導体素子1が光導波路構造よりなり,また,発光作用を
有し,その光軸高さが,±3μm以内で球レンズの中心
と光ファイバの光軸高さと一致している事を特徴とする
上記10〜11項の光アセンブリである。
(12) In a twelfth embodiment of the present invention, the optical semiconductor element 1 has an optical waveguide structure, has a light emitting function, and has an optical axis height within ± 3 μm and the center of the spherical lens. The optical assembly according to any one of Items 10 to 11, wherein the optical assembly coincides with an optical axis height of the optical fiber.

【0043】(13)本願発明の第13の形態は、光半
導体素子2が光導波路構造よりなり,また,受光作用を
有し,その光軸高さが,±3μm以内で光半導体素子1
の光軸高さと一致している事を特徴とする上記10〜1
1項の光アセンブリである。
(13) In a thirteenth embodiment of the present invention, the optical semiconductor device 2 has an optical waveguide structure, has a light receiving effect, and has an optical axis height within ± 3 μm.
Wherein the height of the optical axis coincides with the height of the optical axis.
It is an optical assembly of paragraph 1.

【0044】(14)本願発明の第14の形態は、上記
の2つのマウント基板の間に,アイソレータを挿入し,
上記の平面基板に固定されていることを特徴とする上記
10〜12項の光アセンブリである。
(14) In a fourteenth aspect of the present invention, an isolator is inserted between the two mounting substrates,
Item 12. The optical assembly according to Item 10 to 12, wherein the optical assembly is fixed to the planar substrate.

【0045】(15)本願発明の第15の形態は、上記
のレンズを搭載するV溝において,光軸に対して垂直な
方向に,少なくとも1本のレンズ搭載用V溝より浅いV
溝が形成されていることを特徴とする上記10〜14項
の光アセンブリである。
(15) According to a fifteenth aspect of the present invention, in the V-groove for mounting the above-mentioned lens, the V-groove shallower than at least one lens-mounting V-groove in a direction perpendicular to the optical axis.
Item 15. The optical assembly according to Item 10 to 14, wherein a groove is formed.

【0046】[0046]

【発明の実施の形態】本発明に係わる光アセンブリある
いは光モジュールを説明する前に、先ず、基本となる光
結合系の実施形態を説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing an optical assembly or an optical module according to the present invention, first, an embodiment of a basic optical coupling system will be described.

【0047】図1は,光結合系の基本構造を概念的に説
明する図である。
FIG. 1 is a diagram conceptually illustrating the basic structure of an optical coupling system.

【0048】本願の光結合構造は、少なくとも、光半導
体素子1とレンズ2と光ファイバ3なる光部品とを有し
て構成されている。そして、少なくともそれらの光部品
間の空間が固形の透光性有機材料4で満たされている。
The optical coupling structure according to the present application is configured to include at least the optical semiconductor device 1, the lens 2, and the optical component as the optical fiber 3. At least the space between the optical components is filled with the solid translucent organic material 4.

【0049】光半導体素子1としては、発光半導体素
子、受光半導体素子の場合があり、本願発明はこれらに
適用出来るものである。
The optical semiconductor element 1 may be a light emitting semiconductor element or a light receiving semiconductor element, and the present invention can be applied to these.

【0050】前記固形の透光性の有機材料としては、シ
リコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ウ
レタン系樹脂、ウレア系樹脂などを挙げることが出来
る。また、耐湿性の観点からは、シリコーン系樹脂、エ
ポキシ系樹脂が好ましい。
Examples of the solid translucent organic material include silicone resin, epoxy resin, acrylic resin, urethane resin, and urea resin. From the viewpoint of moisture resistance, silicone resins and epoxy resins are preferred.

【0051】レンズは,一例として球レンズを記載して
いる。勿論、その特性の要請によって他の形のレンズを
も用いることが出きる。
As a lens, a spherical lens is described as an example. Of course, other types of lenses may be used depending on the requirements of the characteristics.

【0052】本願発明において最も重要な点は、前述し
た通りレンズの屈折率n1と透明有機材料の屈折率n2
との関係を,n1>n2となすことである。更に、前述
した通り、レンズの機能を十分となすのにはn1>1.
2×n2が好ましい。
The most important points in the present invention are, as described above, the refractive index n1 of the lens and the refractive index n2 of the transparent organic material.
And n1> n2. Further, as described above, n1> 1.
2 × n2 is preferred.

【0053】尚、レンズ材料の屈折率を例示すれば、例
えばシリコンは3.45程度、ダイアモンドは2.42
程度、更に閃亜鉛鉱(ZnS)では2.37程度であ
る。尚、これに対して透光性の有機材料の屈折率の例は
次の通りである。シリコーン系樹脂は1.40程度、エ
ポキシ系樹脂では1.53程度である。
The refractive index of the lens material is, for example, about 3.45 for silicon and 2.42 for diamond.
And about 2.37 for zinc blende (ZnS). Meanwhile, examples of the refractive index of the translucent organic material are as follows. The silicone resin is about 1.40, and the epoxy resin is about 1.53.

【0054】(実施の形態1)図2は本発明による光ア
センブリの第1の例を説明する図である。図2の(A)
は上面から見た部分断面構造図、図2の(B)は光軸に
平行な側面から見た部分断面構造図である。
(Embodiment 1) FIG. 2 is a view for explaining a first example of an optical assembly according to the present invention. (A) of FIG.
FIG. 2 is a partial cross-sectional structural view as viewed from above, and FIG. 2B is a partial cross-sectional structural view as viewed from a side parallel to the optical axis.

【0055】図2の例では、光アセンブリは、光半導体
素子10、11、球レンズ20、光ファイバ30およ
び、これらの光部品を支持する為の基板40,41と、
本願発明のに係わる透光性の有機樹脂60から構成され
ている。前記の光部品を支持する為の基板は、製造上の
理由から、この例の様に、2つの基板(40、41)に
分けられている。更に、複数に分けられたこれらの基板
は、平板な基板50に搭載され、一体化されている。ま
た、光部品を支持する為の基板40,あるいは基板41
には、各々V溝が設けられている。これらのV溝はこの
基板に搭載される光部品を固定する為のものである。通
例、これらの基板はシリコン基板を採用することが有用
である。これらのV溝はシリコンの異方性エッチングに
よって高精度の位置、形状に形成される。従って、高精
度の光軸合わせを要求される本願発明のごとき、光結合
構造や光アセンブリの光部品の固定に有用である。
In the example of FIG. 2, the optical assembly comprises optical semiconductor elements 10, 11, a spherical lens 20, an optical fiber 30, and substrates 40, 41 for supporting these optical components.
It is made of a translucent organic resin 60 according to the present invention. The substrate for supporting the optical component is divided into two substrates (40, 41) as in this example for manufacturing reasons. Further, these divided substrates are mounted on a flat substrate 50 and integrated. Further, the substrate 40 or the substrate 41 for supporting the optical component is provided.
Are provided with V-grooves, respectively. These V-grooves are for fixing optical components mounted on this substrate. Usually, it is useful to employ a silicon substrate for these substrates. These V-grooves are formed in highly accurate positions and shapes by anisotropic etching of silicon. Therefore, the present invention is useful for fixing an optical component of an optical coupling structure or an optical assembly as in the case of the present invention which requires high-precision optical axis alignment.

【0056】光素子10、11は基板40にダイボンデ
ィングされている。球レンズ20は基板40に設けられ
たV溝42に固着されている。また、ファイバ素線30
は基板41に設けられたV溝43に固着されている。こ
うして、光半導体素子10と球レンズ20及び光ファイ
バ30,また光半導体素子10と光素子11が互いに光
結合されている。
The optical elements 10 and 11 are die-bonded to the substrate 40. The spherical lens 20 is fixed to a V-shaped groove 42 provided on the substrate 40. In addition, the fiber strand 30
Is fixed to a V-shaped groove 43 provided in the substrate 41. Thus, the optical semiconductor element 10 and the optical element 30 are optically coupled to each other, and the optical semiconductor element 10 and the optical element 11 are optically coupled to each other.

【0057】また、この例では、前記V溝42には,そ
の周辺部に更に、V溝42より小さなV溝47を形成し
てある。この為、余分な接着剤をこのV溝47が吸収
し、接着剤のレンズ表面へのまわりこみを防ぐことがで
きる。
In this example, a V-groove 47 smaller than the V-groove 42 is further formed around the V-groove 42. For this reason, the V-groove 47 absorbs excess adhesive, and it is possible to prevent the adhesive from sneaking into the lens surface.

【0058】光半導体素子10、11と球レンズ20と
ファイバ30の先端は透光性樹脂60、例えばシリコー
ン系樹脂によって被覆されている。
The tips of the optical semiconductor elements 10 and 11, the spherical lens 20 and the fiber 30 are covered with a translucent resin 60, for example, a silicone resin.

【0059】光半導体素子については、この例で、光半
導体素子10はInP系半導体から成る端面発光型レー
ザダイオードである。 発振波長は1.3μm、前方出
力は10mW、ファーフィールドパターンの半値全角は
25×30度(スポットサイズに換算して約1.1×
0.9μm)である。また、光半導体素子11はInP
系半導体から成る端面受光型(導波路型)フォトダイオ
ードである。この光半導体素子11は、光半導体素子1
0の後方出力をモニターするためにある。
As for the optical semiconductor element, in this example, the optical semiconductor element 10 is an edge emitting laser diode made of an InP-based semiconductor. The oscillation wavelength is 1.3 μm, the forward output is 10 mW, and the full width at half maximum of the far field pattern is 25 × 30 degrees (approximately 1.1 × in terms of spot size).
0.9 μm). The optical semiconductor element 11 is made of InP.
This is an end face light receiving type (waveguide type) photodiode made of a system semiconductor. This optical semiconductor element 11 is an optical semiconductor element 1
This is for monitoring the rear output of 0.

【0060】光半導体素子10、11は、基板40の所
定の位置にジャンクションダウンでAu−Sn半田によ
りダイボンディングされている。光素子10、11のジ
ャンクション側の表面には、基板40に対してアライメ
ントを行うためのマーカーが形成されている。Au−S
n半田層の厚さは3〜5μmであり、基板40の表面か
らの光素子10、11の活性層の高さが8〜10μmに
なるように設定されている。
The optical semiconductor elements 10 and 11 are die-bonded to predetermined positions of the substrate 40 by junction-down with Au-Sn solder. Markers for alignment with the substrate 40 are formed on the junction-side surfaces of the optical elements 10 and 11. Au-S
The thickness of the n solder layer is 3 to 5 μm, and the height of the active layers of the optical elements 10 and 11 from the surface of the substrate 40 is set to 8 to 10 μm.

【0061】球レンズ20は,屈折率2.0,半径60
μm,屈折率が1.4の樹脂中では焦点距離はおよそ1
00μmである。尚、本例では、レンズの屈折率2.0
に対して透光性の有機材料の屈折率は約1.4(波長
1.3μmの光に対しての値である)である。
The spherical lens 20 has a refractive index of 2.0 and a radius of 60.
The focal length is about 1 in resin with a refractive index of 1.4 μm.
00 μm. In this example, the refractive index of the lens is 2.0.
On the other hand, the refractive index of the translucent organic material is about 1.4 (a value for light having a wavelength of 1.3 μm).

【0062】光ファイバ30はシングルモード石英ファ
イバである。外径は125μm、スポットサイズは5μ
mである。
The optical fiber 30 is a single mode quartz fiber. Outer diameter 125μm, spot size 5μ
m.

【0063】光素子10と球レンズ20の距離を130
μm,球レンズ20と光ファイバ30の距離を390μ
mとした場合,スポットサイズの拡大率は3倍となりお
よそー4dBの効率で光結合する。光軸方向に対して垂
直な方向の位置ずれに対する許容範囲は約1.5μmで
ある。光素子10の出射光はファイバ30に結合され、
光軸方向33に沿ってファイバ30の中を伝播して出力
される。
The distance between the optical element 10 and the spherical lens 20 is set to 130
μm, the distance between the spherical lens 20 and the optical fiber 30 is 390 μm.
If m, the enlargement rate of the spot size becomes three times, and optical coupling is performed with an efficiency of about -4 dB. The allowable range for displacement in the direction perpendicular to the optical axis direction is about 1.5 μm. The output light of the optical element 10 is coupled to the fiber 30,
The light propagates through the fiber 30 along the optical axis direction 33 and is output.

【0064】前述した通り、基板40,41は結晶面方
位(100)のシリコン基板から成る。基板40,41
は、球レンズ20,光ファイバ30を高精度に位置決め
するためのV溝42,43と、光素子10、11を駆動
するための配線45を備えている。
As described above, the substrates 40 and 41 are made of silicon substrates having a crystal plane orientation of (100). Substrates 40, 41
Is provided with V-grooves 42 and 43 for positioning the ball lens 20 and the optical fiber 30 with high accuracy, and wiring 45 for driving the optical elements 10 and 11.

【0065】また、光素子10、11を固定する位置に
はアライメント用マーカー(図示せず)が形成されてい
る。V溝42とマーカーは(111)結晶面から成り、
KOH水溶液による異方性エッチングにより同時に形成
されている。V溝43の幅は138〜143μmであ
り、基板40の表面から見てファイバ30の先端の光軸
の高さが光素子10、11の活性層,および吸収層の高
さに一致するように加工されている。
An alignment marker (not shown) is formed at a position where the optical elements 10 and 11 are fixed. The V-groove 42 and the marker consist of a (111) crystal plane,
It is formed simultaneously by anisotropic etching with a KOH aqueous solution. The width of the V-shaped groove 43 is 138 to 143 μm, and the height of the optical axis at the tip of the fiber 30 as viewed from the surface of the substrate 40 matches the height of the active layer and the absorption layer of the optical elements 10 and 11. It has been processed.

【0066】配線45はAu/Pt/Ti膜またはAu
/Ni/Cr膜等から成り、基板40の表面の絶縁膜の
上に蒸着されている。図2(A)の配線パターンは模式
的に描かれているが、配線45の幅や厚さ、絶縁膜の厚
さは、当然、光素子10、11の負荷容量や熱抵抗を考
慮して決められている。
The wiring 45 is made of Au / Pt / Ti film or Au.
/ Ni / Cr film or the like, and is deposited on the insulating film on the surface of the substrate 40. Although the wiring pattern in FIG. 2A is schematically drawn, the width and thickness of the wiring 45 and the thickness of the insulating film are naturally determined in consideration of the load capacitance and the thermal resistance of the optical elements 10 and 11. It is decided.

【0067】透光性樹脂60はシリコーン樹脂から成
る。この透光性樹脂60の波長1.3μmにおける屈折
率は1.4であり、ファイバ30の屈折率と概ね整合し
ている。透明樹脂60は光素子10、11と球レンズ2
0,ファイバ素線30の先端(信頼性仕様に応じて素線
30の表面全体)に塗布され、これらに密着している。
また、ファイバ30の端面から光素子10への反射戻り
光を無くしている。
The translucent resin 60 is made of a silicone resin. The refractive index of the translucent resin 60 at a wavelength of 1.3 μm is 1.4, which is substantially matched with the refractive index of the fiber 30. The transparent resin 60 is composed of the optical elements 10 and 11 and the spherical lens 2.
0, is applied to the end of the fiber 30 (the entire surface of the fiber 30 according to the reliability specification) and is in close contact with them.
Further, reflected return light from the end face of the fiber 30 to the optical element 10 is eliminated.

【0068】第1の例の光アセンブリ1の組立工程の概
略は以下の通りである。
The outline of the assembly process of the optical assembly 1 of the first example is as follows.

【0069】(1)光素子10、11と基板40のマー
カーを赤外線画像により認識し、これら相互のアライメ
ントを行う。
(1) The markers on the optical elements 10 and 11 and the substrate 40 are recognized by an infrared image, and the mutual alignment is performed.

【0070】(2)光素子10、11に荷重をかけ、予
備加熱した基板40に仮圧着する。
(2) A load is applied to the optical elements 10 and 11, and the optical elements 10 and 11 are temporarily bonded to the preheated substrate 40.

【0071】(3)Au−Sn半田をリフローし、光素
子10、11を基板40にダイボンディングする。
(3) The Au—Sn solder is reflowed, and the optical elements 10 and 11 are die-bonded to the substrate 40.

【0072】(4)基板40を平行平面基板50に導電
性(高熱伝導性)のエポキシ樹脂によって固着する。
(4) The substrate 40 is fixed to the parallel flat substrate 50 with a conductive (high thermal conductivity) epoxy resin.

【0073】(5)光素子10、11と基板40の配線
45の間をワイヤ47によってボンディングする。
(5) The wires 47 are bonded between the optical elements 10 and 11 and the wiring 45 of the substrate 40.

【0074】(6)球レンズ20をV溝42に紫外線硬
化樹脂によって固着する。
(6) The spherical lens 20 is fixed to the V groove 42 with an ultraviolet curable resin.

【0075】(7)ファイバ30をV溝43に紫外線硬
化樹脂によって固着する。
(7) The fiber 30 is fixed to the V-shaped groove 43 with an ultraviolet curing resin.

【0076】(8)球レンズ20と光ファイバ30の端
面の間隔が所定の距離になるよう,また光出力が最大に
なるよう面内方向(x方向)の位置を調整し,基板41
を平行平面基板50に導電性(高熱伝導性)のエポキシ
樹脂によって固着する。基板40の球レンズ側の端と球
レンズ20,基板41のファイバ端側とファイバ30先
端の位置が3μm以下で搭載されている場合,基板4
0,41を突き合わせることにより,光軸方向の位置合
わせができる。
(8) The position in the in-plane direction (x direction) is adjusted so that the distance between the spherical lens 20 and the end face of the optical fiber 30 is a predetermined distance and the light output is maximized.
Is fixed to the parallel plane substrate 50 with a conductive (high thermal conductivity) epoxy resin. When the positions of the ball lens side end of the substrate 40 and the ball lens 20 and the fiber end side of the substrate 41 and the tip of the fiber 30 are 3 μm or less, the substrate 4
By aligning 0 and 41, positioning in the optical axis direction can be performed.

【0077】(9)透明樹脂60を光素子10、11と
球レンズ20と光ファイバ30に滴下し、熱硬化させ
る。
(9) The transparent resin 60 is dropped on the optical elements 10 and 11, the spherical lens 20 and the optical fiber 30, and thermally cured.

【0078】球レンズ20の焦点距離,半径,屈折率,
球レンズ20と光素子10の距離,球レンズ20と光フ
ァイバ30の距離は,光結合損失,位置ずれ許容範囲,
像倍率,V溝深さ(作製精度などで決まる。光結合損失
を4dB以上にする場合,スポットサイズ5μmのシン
グルモードファイバに対して,2〜12μmのビームウ
エストで結合すればよい。
The focal length, radius, refractive index,
The distance between the spherical lens 20 and the optical element 10 and the distance between the spherical lens 20 and the optical fiber 30 are the optical coupling loss, the allowable displacement range,
Image magnification, V-groove depth (determined by manufacturing accuracy, etc. When the optical coupling loss is to be 4 dB or more, it is sufficient to couple a single mode fiber with a spot size of 5 μm with a beam waist of 2 to 12 μm.

【0079】光素子のスポットサイズはおよそ1μmで
あり,ビームウエストの径は像倍率を大きくすることに
よって達成される。位置ずれ許容範囲については,ビー
ムウエストの径が大きくなるにつれて広がる。
The spot size of the optical element is approximately 1 μm, and the diameter of the beam waist is achieved by increasing the image magnification. The allowable range of the displacement increases as the beam waist diameter increases.

【0080】(実施の形態2)図5は本発明による第2
の例の光アセンブリを説明する図である。図5(A)は
上面から見た部分断面構造図、図5(B)は光軸に平行
な側面から見た部分断面構造図である。第2の例は光部
品を搭載する基板が共通基板によって構成されている。
(Embodiment 2) FIG. 5 shows a second embodiment according to the present invention.
It is a figure explaining the optical assembly of the example of a. FIG. 5A is a partial cross-sectional structural view as viewed from above, and FIG. 5B is a partial cross-sectional structural view as viewed from a side surface parallel to the optical axis. In the second example, the substrate on which the optical components are mounted is constituted by a common substrate.

【0081】図5(A),図5(B)の例は、光アセン
ブリは、光半導体素子110、111と、球レンズ12
0と、光ファイバ130と、V溝付基板140と、透明
樹脂160から構成されている。個々の光部品について
はこれまで説明してきた例と同じであるので、説明は省
略する。
In the example of FIGS. 5A and 5B, the optical assembly is composed of optical semiconductor elements 110 and 111 and a spherical lens 12.
0, an optical fiber 130, a V-grooved substrate 140, and a transparent resin 160. The individual optical components are the same as those described above, and the description is omitted.

【0082】球レンズ120は,屈折率3.0,半径5
0μm,屈折率が1.4の樹脂中では焦点距離はおよそ
50μmである。光素子110と球レンズ120の距離
を〜50μmとすると光素子110の出射光はほぼ平行
光になり,ビーム径は約12μmとなる。
The spherical lens 120 has a refractive index of 3.0 and a radius of 5
In a resin having 0 μm and a refractive index of 1.4, the focal length is about 50 μm. If the distance between the optical element 110 and the spherical lens 120 is up to 50 μm, the light emitted from the optical element 110 becomes almost parallel light, and the beam diameter becomes about 12 μm.

【0083】(実施の形態3)図6は本発明による第3
の例の光アセンブリを説明する図である。図6(A)は
上面から見た部分断面構造図、図6(B)光軸に平行は
側面から見た部分断面構造図である。第3の例は光アイ
ソレータを有する例である。この光アイソレータは、光
ファイバ端面よりの反射光の、光半導体素子、とりわけ
半導体レーザ素子への戻りを防止するものである。こう
した反射光は半導体レーサ素子の特性の不安定性を引き
起こす。従って、実用上、こうした反射光の低減が強く
求められている。
(Embodiment 3) FIG. 6 shows a third embodiment according to the present invention.
It is a figure explaining the optical assembly of the example of a. FIG. 6A is a partial cross-sectional structural view as viewed from above, and FIG. 6B is a partial cross-sectional structural view as viewed from the side parallel to the optical axis. The third example is an example having an optical isolator. This optical isolator prevents reflected light from the end face of the optical fiber from returning to the optical semiconductor device, particularly to the semiconductor laser device. Such reflected light causes instability of the characteristics of the semiconductor laser device. Therefore, there is a strong demand for reducing such reflected light in practical use.

【0084】図6(A)、図6(B)の例では、光アセ
ンブリ200は、光半導体素子210、211と、球レ
ンズ220と、光ファイバ230と、V溝付基板24
0,241と、平行平面基板250と、透明樹脂260
と光アイソレータ270とから構成されている。光アイ
ソレータ自体は通例のもので良い。その他の個々の光部
品については実施の形態1と同じであるので、説明は省
略する。
In the example of FIGS. 6A and 6B, the optical assembly 200 includes optical semiconductor elements 210 and 211, a spherical lens 220, an optical fiber 230, and a V-grooved substrate 24.
0, 241, a parallel plane substrate 250, and a transparent resin 260
And an optical isolator 270. The optical isolator itself may be a conventional one. The other individual optical components are the same as those in the first embodiment, and the description is omitted.

【0085】球レンズ120は,屈折率3.0,半径5
0μm,屈折率が1.4の樹脂中では焦点距離はおよそ
50μmである。光素子110と球レンズ120の距離
を〜50μmとすると光素子110の出射光はほぼ平行
光になり,光アイソレータ270に入射する。
The spherical lens 120 has a refractive index of 3.0 and a radius of 5
In a resin having 0 μm and a refractive index of 1.4, the focal length is about 50 μm. When the distance between the optical element 110 and the spherical lens 120 is up to 50 μm, the light emitted from the optical element 110 becomes almost parallel light and enters the optical isolator 270.

【0086】本例の通り、光素子110の光がほぼ平行
になるので、光アイソレータを容易に挿入することが出
来る。また、同様に、必要に応じて他の光学部品も挿入
することが可能である。こうして、更に装置の多機能化
も可能とする。
As in this example, since the light of the optical element 110 is substantially parallel, an optical isolator can be easily inserted. Similarly, other optical components can be inserted as needed. In this way, the device can be further multi-functionalized.

【0087】(実施の形態4)本例は透光性有機材料と
して、ゲル状のものを用いた例である。
(Embodiment 4) This embodiment is an example in which a gel material is used as the light-transmitting organic material.

【0088】図7は本発明による光アセンブリの第4の
例を説明する図である。図7の(A)は上面から見た部
分断面構造図、図7の(B)は光軸に平行な側面から見
た部分断面構造図である。
FIG. 7 is a view for explaining a fourth example of the optical assembly according to the present invention. FIG. 7A is a partial cross-sectional structural view as viewed from above, and FIG. 7B is a partial cross-sectional structural view as viewed from a side surface parallel to the optical axis.

【0089】図7の例では、光アセンブリ50は、光半
導体素子10、11、球レンズ20、光ファイバ30お
よび、これらの光部品を支持する為の基板40,41
と、本願発明のに係わる透光性でゲルの有機樹脂60か
ら構成されている。前記の光部品を支持する為の基板
は、製造上の理由から、この例の様に、2つの基板(4
0、41)に分けられている。更に、複数に分けられた
これらの基板は、平板な基板50に搭載され、一体化さ
れている。また、光部品を支持する為の基板40,ある
いは基板41には、各々V溝が設けられている。これら
のV溝はこの基板に搭載される光部品を固定する為のも
のである。通例、これらの基板はシリコン基板を採用す
ることが有用である。これらのV溝はシリコンの異方性
エッチングによって高精度の位置、形状に形成される。
従って、高精度の光軸合わせを要求される本願発明のご
とき、光結合構造や光アセンブリの光部品の固定に有用
である。
In the example of FIG. 7, the optical assembly 50 includes the optical semiconductor elements 10, 11, the spherical lens 20, the optical fiber 30, and the substrates 40, 41 for supporting these optical components.
And a translucent and gel organic resin 60 according to the present invention. The substrate for supporting the optical component is composed of two substrates (4) as in this example for manufacturing reasons.
0, 41). Further, these divided substrates are mounted on a flat substrate 50 and integrated. Further, the substrate 40 or the substrate 41 for supporting the optical component is provided with a V-groove, respectively. These V-grooves are for fixing optical components mounted on this substrate. Usually, it is useful to employ a silicon substrate for these substrates. These V-grooves are formed in highly accurate positions and shapes by anisotropic etching of silicon.
Therefore, the present invention is useful for fixing an optical component of an optical coupling structure or an optical assembly as in the case of the present invention which requires high-precision optical axis alignment.

【0090】光素子10、11は基板40にダイボンデ
ィングされている。球レンズ20は基板40に設けられ
たV溝42に固着されている。また、ファイバ素線30
は基板41に設けられたV溝43に固着されている。こ
うして、光半導体素子10と球レンズ20及び光ファイ
バ30,また光半導体素子10と光素子11が互いに光
結合されている。
The optical elements 10 and 11 are die-bonded to the substrate 40. The spherical lens 20 is fixed to a V-shaped groove 42 provided on the substrate 40. In addition, the fiber strand 30
Is fixed to a V-shaped groove 43 provided in the substrate 41. Thus, the optical semiconductor element 10 and the optical element 30 are optically coupled to each other, and the optical semiconductor element 10 and the optical element 11 are optically coupled to each other.

【0091】また、この例では、前記V溝42には,そ
の周辺部に更に、V溝42より小さなV溝47を形成し
てある。この為、余分な接着剤をこのV溝47が吸収
し、接着剤のレンズ表面へのまわりこみを防ぐことがで
きる。
In this example, a V-groove 47 smaller than the V-groove 42 is further formed around the V-groove 42. For this reason, the V-groove 47 absorbs excess adhesive, and it is possible to prevent the adhesive from sneaking into the lens surface.

【0092】光半導体素子10、11と球レンズ20と
ファイバ30の先端は透光性樹脂60、例えば、ゲル状
シリコーン系樹脂によって被覆されている。本例では透
光性樹脂60がゲルの為、枠体70および蓋71が設け
られている。枠体にはV溝72が形成されている。
The tips of the optical semiconductor elements 10 and 11, the spherical lens 20 and the fiber 30 are covered with a translucent resin 60, for example, a gel silicone resin. In this example, since the translucent resin 60 is a gel, a frame 70 and a lid 71 are provided. A V-shaped groove 72 is formed in the frame.

【0093】尚、V溝72はファイバの隙間を小さくす
ること、およびファイバの押えの役割をも果たしてい
る。
Note that the V-groove 72 also serves to reduce the gap between the fibers and to hold down the fibers.

【0094】光半導体素子については、この例で、光半
導体素子10はInP系半導体から成る端面発光型レー
ザダイオードである。 発振波長は1.3μm、前方出
力は10mW、ファーフィールドパターンの半値全角は
25×30度(スポットサイズに換算して約1.1×
0.9μm)である。また、光半導体素子11はInP
系半導体から成る端面受光型(導波路型)フォトダイオ
ードである。この光半導体素子11は、光半導体素子1
0の後方出力をモニターするためにある。
In this example, the optical semiconductor device 10 is an edge emitting laser diode made of an InP-based semiconductor. The oscillation wavelength is 1.3 μm, the forward output is 10 mW, and the full width at half maximum of the far field pattern is 25 × 30 degrees (approximately 1.1 × in terms of spot size).
0.9 μm). The optical semiconductor element 11 is made of InP.
This is an end face light receiving type (waveguide type) photodiode made of a system semiconductor. This optical semiconductor element 11 is an optical semiconductor element 1
This is for monitoring the rear output of 0.

【0095】光半導体素子10、11は、基板40の所
定の位置にジャンクションダウンでAu−Sn半田によ
りダイボンディングされている。光素子10、11のジ
ャンクション側の表面には、基板40に対してアライメ
ントを行うためのマーカーが形成されている。 Au−
Sn半田層の厚さは3〜5μmであり、基板40の表面
からの光素子10、11の活性層の高さが8〜10μm
になるように設定されている。
The optical semiconductor elements 10 and 11 are die-bonded to predetermined positions of the substrate 40 by junction-down with Au-Sn solder. Markers for alignment with the substrate 40 are formed on the junction-side surfaces of the optical elements 10 and 11. Au-
The thickness of the Sn solder layer is 3 to 5 μm, and the height of the active layers of the optical elements 10 and 11 from the surface of the substrate 40 is 8 to 10 μm.
It is set to be.

【0096】球レンズ20は,屈折率2.0,半径60
μm,屈折率が1.4の樹脂中では焦点距離はおよそ1
00μmである。尚、本例では、レンズの屈折率1.4
に対して透光性の有機材料の屈折率は約1.4(波長
1.3μmの光に対しての値である)である。
The spherical lens 20 has a refractive index of 2.0 and a radius of 60.
The focal length is about 1 in resin with a refractive index of 1.4 μm.
00 μm. In this example, the refractive index of the lens is 1.4.
On the other hand, the refractive index of the translucent organic material is about 1.4 (a value for light having a wavelength of 1.3 μm).

【0097】光ファイバ30はシングルモード石英ファ
イバである。外径は125μm、スポットサイズは5μ
mである。
The optical fiber 30 is a single mode quartz fiber. Outer diameter 125μm, spot size 5μ
m.

【0098】光素子10と球レンズ20の距離を130
μm,球レンズ20と光ファイバ30の距離を390μ
mとした場合,スポットサイズの拡大率は3倍となりお
よそー4dBの効率で光結合する。光軸方向に対して垂直
な方向の位置ずれに対する許容範囲は約1.5μmであ
る。光素子10の出射光はファイバ30に結合され、光
軸方向33に沿ってファイバ30の中を伝播して出力さ
れる。
The distance between the optical element 10 and the spherical lens 20 is 130
μm, the distance between the spherical lens 20 and the optical fiber 30 is 390 μm.
When m is set, the enlargement ratio of the spot size becomes three times, and optical coupling is performed with an efficiency of about -4 dB. The allowable range for displacement in the direction perpendicular to the optical axis direction is about 1.5 μm. Light emitted from the optical element 10 is coupled to the fiber 30 and propagates through the fiber 30 along the optical axis direction 33 and is output.

【0099】透光性樹脂60はゲル状のシリコーン樹脂
から成る。この透光性樹脂60の波長1.3μmにおけ
る屈折率は1.4であり、ファイバ30の屈折率と概ね
整合している。
The translucent resin 60 is made of a gel silicone resin. The refractive index of the translucent resin 60 at a wavelength of 1.3 μm is 1.4, which is substantially matched with the refractive index of the fiber 30.

【0100】尚、この例の場合、各光部品をSi基板
(40,41)上に搭載、電気的接合を行った後、接着
剤で枠付(70)をし、ゲル状の有機材料60を枠体内
に注入する。そして、蓋71 を付す。
In the case of this example, each optical component is mounted on a Si substrate (40, 41), and after electrical bonding is performed, a frame is formed with an adhesive (70), and a gel organic material 60 is formed. Is injected into the frame. Then, the lid 71 is attached.

【0101】図8は、第1の実施の形態に示した例示し
た光アセンブリを用いた光モジュールを説明する図であ
る。図8(A)は上面から見た部分断面構造図、図8
(B)は光軸に平行な側面から見た部分断面構造図であ
る。この例は、有機材料360がパッケージ内全体に設
けた例である。
FIG. 8 is a view for explaining an optical module using the exemplified optical assembly shown in the first embodiment. FIG. 8A is a partial cross-sectional structural view seen from above, and FIG.
(B) is a partial cross-sectional structure diagram viewed from a side surface parallel to the optical axis. In this example, the organic material 360 is provided in the entire package.

【0102】図8(A)、図8(B)の例では、光アセ
ンブリは、光半導体素子310、311と、球レンズ3
20と、光ファイバ330と、V溝付基板340,34
1と、平行平面基板350と、透明樹脂360と,リー
ドフレーム370とパッケージ380,キャップ390
から構成されている。
In the examples of FIGS. 8A and 8B, the optical assembly is composed of the optical semiconductor elements 310 and 311 and the spherical lens 3.
20, optical fiber 330, and V-grooved substrates 340, 34
1, a parallel plane substrate 350, a transparent resin 360, a lead frame 370, a package 380, and a cap 390.
It is composed of

【0103】光半導体素子310,311は基板340
にダイボンデイングされている。光ファイバ素線331
とこれを被覆するジャケット330はの先端は、基板3
41に設けられたV溝343に固定されている。同時
に、ジャケット330は基板341に設けられた凹部に
固着されている。光素子311と光素子310および光
素子310とレンズ320、およびレンズと光ファイバ
330は互いに光結合されている。
The optical semiconductor elements 310 and 311 are provided on a substrate 340.
It is die bonded. Optical fiber strand 331
And the jacket 330 that covers the substrate 3
41 is fixed to a V-shaped groove 343 provided. At the same time, the jacket 330 is fixed to a concave portion provided on the substrate 341. The optical element 311 and the optical element 310, the optical element 310 and the lens 320, and the lens and the optical fiber 330 are optically coupled to each other.

【0104】光素子311、310、およびレンズ33
0が搭載された基板340はリードフレームリードフレ
ーム50より延在するダイパッド350の上に固着され
ている。ファイバホルダ部にはジャケット330がイン
サートされている。光素子311、310およびレンズ
330は透光性の有機材料360により被覆されてい
る。
Optical elements 311, 310 and lens 33
The substrate 340 on which the “0” is mounted is fixed on a die pad 350 extending from the lead frame 50. A jacket 330 is inserted into the fiber holder. The optical elements 311 and 310 and the lens 330 are covered with a translucent organic material 360.

【0105】個々の部品の内容については実施例1と同
じである。尚、光素子311は半導体受光素子、光素子
310は半導体発光素子である。
The contents of the individual parts are the same as in the first embodiment. The optical element 311 is a semiconductor light receiving element, and the optical element 310 is a semiconductor light emitting element.

【0106】基板310には前述の通り光ファイバ用の
V溝343と球形レンズ用のV溝342、ならびに配線
344が形成されている。
As described above, the V-groove 343 for the optical fiber, the V-groove 342 for the spherical lens, and the wiring 344 are formed on the substrate 310.

【0107】リードフレーム370はパッケージ380
と一体化されている。パッケージ380は8ピンのデュ
アルインラインパッケージ(DIP)から成る。パッケ
ージ380の外形は長さ14.6mm(ファイバホルダ
部の長さ5mmを含む)、幅6.3mm、高さ3mmで
ある。
The lead frame 370 is a package 380
It is integrated with. The package 380 comprises an 8-pin dual in-line package (DIP). The outer shape of the package 380 is 14.6 mm in length (including 5 mm in length of the fiber holder), 6.3 mm in width, and 3 mm in height.

【0108】インナーリード372−1より372−4
および373−5より373−8はパッケージ500に
埋め込まれており、アウターリード373−1より37
3−4および373−5より373−8がパッケージ3
80の外部に取り出されている。アウターリード373
−4より373−5は配線とワイヤ345,346を介
して光素子311に電気接続されている。また、アウタ
ーリード373−6,373−7は同様に光素子310
に電気接続されている。
372-4 from the inner lead 372-1
373-5 through 373-5 are embedded in the package 500, and the outer leads 373-1 through 373-1.
373-8 is package 3 from 3-4 and 373-5
80 outside. Outer lead 373
-4-3 is electrically connected to the optical element 311 via wiring and wires 345 and 346. Similarly, the outer leads 373-6 and 373-7 are similarly connected to the optical element 310.
Is electrically connected to

【0109】(実施の形態5)図9は、第1の実施の形
態に示した例示した光アセンブリを用いた光モジュール
を説明する図である。図9(A)は上面から見た部分断
面構造図、図9(B)は光軸に平行な側面から見た部分
断面構造図、図9(C)は光軸に交差する方向の断面図
である。
(Embodiment 5) FIG. 9 is a view for explaining an optical module using the optical assembly exemplified in the first embodiment. 9A is a partial cross-sectional structural view as viewed from above, FIG. 9B is a partial cross-sectional structural view as viewed from a side surface parallel to the optical axis, and FIG. 9C is a cross-sectional view in a direction intersecting the optical axis. It is.

【0110】図9(A)、図9(B)、図9(C)の例
では、光アセンブリは、光半導体素子310、311
と、球レンズ320と、光ファイバ330と、V溝付基
板340,341と、平行平面基板350と、透明樹脂
360と,リードフレーム370とパッケージ380,
キャップ390から構成されている。
In the examples of FIGS. 9A, 9B, and 9C, the optical assembly is an optical semiconductor device 310, 311.
, A spherical lens 320, an optical fiber 330, V-groove substrates 340 and 341, a parallel plane substrate 350, a transparent resin 360, a lead frame 370 and a package 380.
It comprises a cap 390.

【0111】光半導体素子310,311は基板340
にダイボンデイングされている。光ファイバ素線331
とこれを被覆するジャケット330はの先端は、基板3
41に設けられたV溝343に固定されている。同時
に、ジャケット330は基板341に設けられた凹部に
固着されている。光素子311と光素子310および光
素子310とレンズ320、およびレンズと光ファイバ
330は互いに光結合されている。
The optical semiconductor elements 310 and 311 are provided on a substrate 340.
It is die bonded. Optical fiber strand 331
And the jacket 330 that covers the substrate 3
41 is fixed to a V-shaped groove 343 provided. At the same time, the jacket 330 is fixed to a concave portion provided on the substrate 341. The optical element 311 and the optical element 310, the optical element 310 and the lens 320, and the lens and the optical fiber 330 are optically coupled to each other.

【0112】光素子311、310、およびレンズ33
0が搭載された基板340はリードフレーム373より
延在するダイパッド350の上に固着されている。ファ
イバホルダ部にはジャケット330がインサートされて
いる。光素子311、310およびレンズ330は透光
性の有機材料360により被覆されている。
Optical elements 311, 310 and lens 33
The substrate 340 on which “0” is mounted is fixed on a die pad 350 extending from the lead frame 373. A jacket 330 is inserted into the fiber holder. The optical elements 311 and 310 and the lens 330 are covered with a translucent organic material 360.

【0113】個々の部品の内容については実施例1と同
じである。尚、光素子311は半導体受光素子、光素子
310は半導体発光素子である。
The contents of the individual parts are the same as in the first embodiment. The optical element 311 is a semiconductor light receiving element, and the optical element 310 is a semiconductor light emitting element.

【0114】基板310には前述の通り光ファイバ用の
V溝343と球形レンズ用のV溝342、ならびに配線
344が形成されている。
As described above, the V-groove 343 for the optical fiber, the V-groove 342 for the spherical lens, and the wiring 344 are formed on the substrate 310.

【0115】リードフレーム370はパッケージ380
と一体化されている。パッケージ380は8ピンのデュ
アルインラインパッケージ(DIP)から成る。パッケ
ージ380の外形は長さ14.6mm(ファイバホルダ
部の長さ5mmを含む)、幅6.3mm、高さ3mmで
ある。
The lead frame 370 is a package 380
It is integrated with. The package 380 comprises an 8-pin dual in-line package (DIP). The outer shape of the package 380 is 14.6 mm in length (including 5 mm in length of the fiber holder), 6.3 mm in width, and 3 mm in height.

【0116】インナーリード372−1より372−4
および373−5より373−8はパッケージ380に
埋め込まれており、アウターリード373−1より37
3−4および373−5より373−8がパッケージ3
80の外部に取り出されている。アウターリード373
−4より373−5は配線とワイヤ345,346を介
して光素子311に電気接続されている。また、アウタ
ーリード373−6,373−7は同様に光素子310
に電気接続されている。
The inner leads 372-1 to 372-4
And 373-5 to 373-8 are embedded in the package 380, and the outer leads 373-1 to 373-8.
373-8 is package 3 from 3-4 and 373-5
80 outside. Outer lead 373
-4-3 is electrically connected to the optical element 311 via wiring and wires 345 and 346. Similarly, the outer leads 373-6 and 373-7 are similarly connected to the optical element 310.
Is electrically connected to

【0117】図10(A)、図10(B)の例は、トラ
ンスファアモールドによる樹脂パッケージされた光モジ
ュールの例である。トランスファアモールドされている
以外は各部の部品はこれまでの例と同様なので、詳細は
省略する。
FIGS. 10A and 10B are examples of an optical module packaged with a resin by transfer molding. Except for the transfer molding, the components of each part are the same as those in the previous examples, and thus the details are omitted.

【0118】(実施の形態6)本例では光伝送システム
の典型的な例を説明する。図11は光伝送システムの典
型的な例を示す図である。光伝送システム500におい
て、501はサーバ、510は送信装置、502は光フ
ァイバ、503は光分配器、520−523は各々受信
装置、550−553は各々端末への伝送を示してい
る、サーバ501からの情報は、光分配器503により
複数の各端末に伝送される。尚、送信装置510は主と
して送信LSI(集積回路装置)部511と、これから
の電気信号を光に変換し、送信する為の光送信モジュー
ル512により構成される。一方、受信装置520−5
23の各々は、主として、光受信モジュール530−5
33、およびこれからの光を光電変換する為の受信LS
I部540−543により構成される。本願発明は、こ
うした送信装置あるいは受信装置の構成に係わるもので
ある。
(Embodiment 6) In this embodiment, a typical example of an optical transmission system will be described. FIG. 11 is a diagram illustrating a typical example of an optical transmission system. In the optical transmission system 500, reference numeral 501 denotes a server, 510 denotes a transmitting device, 502 denotes an optical fiber, 503 denotes an optical distributor, 520 to 523 each indicate a receiving device, and 550 to 553 each indicate transmission to a terminal. Is transmitted to a plurality of terminals by the optical distributor 503. The transmission device 510 mainly includes a transmission LSI (integrated circuit device) unit 511 and an optical transmission module 512 for converting an electric signal to be transmitted into light and transmitting the light. On the other hand, receiving device 520-5
23 is mainly composed of the optical receiving module 530-5.
33, and a receiving LS for photoelectrically converting light from now on
It is composed of I sections 540-543. The present invention relates to the configuration of such a transmitting device or a receiving device.

【0119】各送信モジュールあるいは光受信モジュー
ルとして実施の形態2−4に例示した光モジュールを用
いることが出来る。
The optical module exemplified in Embodiment 2-4 can be used as each transmitting module or optical receiving module.

【0120】こうして、本願発明によれば、高信頼性に
して且つ安価な光伝送システムを提供できる。
As described above, according to the present invention, a highly reliable and inexpensive optical transmission system can be provided.

【0121】以上、本発明の光結合系の基本構造および
実施の形態1例から実施の形態4の光モジュールおよび
光伝送システムの基本構成を説明した。
The basic structure of the optical coupling system according to the present invention and the basic structure of the optical module and the optical transmission system according to the first to fourth embodiments have been described.

【0122】本発明の最も重要なポイントは、低コスト
化に有利なプラスチックパッケージ,および透明有機材
料による簡易封止の手法を用いつつ,スポットサイズ変
換機能を有しない,従来のレーザダイオードを用い,光
結合損失の低い光学系,および高出力光送信モジュール
を提供することである。これによって、低コスト化と高
信頼化を実現することが可能になる。
The most important point of the present invention is to use a conventional laser diode which does not have a spot size conversion function while using a plastic package advantageous for cost reduction and a simple sealing method using a transparent organic material. An object of the present invention is to provide an optical system having a low optical coupling loss and a high-output optical transmission module. This makes it possible to realize low cost and high reliability.

【0123】[0123]

【発明の効果】本発明の第1の手段によれば、スポット
サイズ変換機能を有しない光半導体素子を用いることを
前提として、光結合損失の低い光結合系、および光モジ
ュールを提供することである。
According to the first aspect of the present invention, it is possible to provide an optical coupling system having a low optical coupling loss and an optical module on the assumption that an optical semiconductor element having no spot size conversion function is used. is there.

【0124】即ち、透光性有機材料による簡易封止の手
法を用いた形態においても,レンズの効果を持たせる事
ができる。したがって、レーザダイオードと光ファイバ
とを低い光結合損失で光結合させることができる。従来
のスポット拡大部を有しないレーザダイオードを用いる
ことができ,プラスチックケースを用い,かつ,信頼性
も確保することができる。この為,送信モジュールの低
コストに効果がある。
That is, the effect of the lens can be provided even in a mode using a simple sealing method using a translucent organic material. Therefore, the laser diode and the optical fiber can be optically coupled with low optical coupling loss. A conventional laser diode having no spot enlarging portion can be used, a plastic case can be used, and reliability can be ensured. This is effective in reducing the cost of the transmission module.

【0125】本発明の第2の手段によれば、部品搭載時
の位置ずれに対する許容範囲が広くなり,歩留り向上に
効果がある。
According to the second means of the present invention, the allowable range for the positional deviation at the time of mounting components is widened, which is effective in improving the yield.

【0126】更にまた,環境温度の変化による熱膨張
で,光部品の相対位置変動が生じた場合でも,光結合損
失の変動が小さくなる。この為、装置の信頼性を向上す
ることができる。
Further, even when the relative position of the optical component fluctuates due to the thermal expansion due to the change in the environmental temperature, the fluctuation of the optical coupling loss is reduced. For this reason, the reliability of the device can be improved.

【0127】本発明の第3の手段によれば、スポットサ
イズ変換機能を有しない光半導体素子を用いることを前
提として、光結合損失の低く、合わせて基本構成の光学
部品以外にも各種光学部品の搭載を容易に可能とする光
結合系、および光モジュールを提供することができる。
装置の多機能化に極めて有用である。
According to the third means of the present invention, on the premise that an optical semiconductor element having no spot size conversion function is used, various optical components other than the optical components having a low optical coupling loss and the basic structure are used. It is possible to provide an optical coupling system and an optical module that can easily mount the optical module.
It is extremely useful for multifunctional devices.

【0128】例えばレーザダイオードと光ファイバの間
に,他の光部品を挿入すること(アイソレータ内蔵な
ど)が可能となり,光送信モジュールに別の機能を持た
せる事ができる。この様に、装置の多機能化の効果があ
る。
For example, it is possible to insert another optical component (such as a built-in isolator) between the laser diode and the optical fiber, so that the optical transmission module can have another function. Thus, there is an effect of making the device multifunctional.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による光結合系の基本構造を説明する図
である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a basic structure of an optical coupling system according to the present invention.

【図2】実施の形態1の光アセンブリを説明する上面お
よび側面から見た部分断面構造図である。
FIG. 2 is a partial cross-sectional structural view of the optical assembly according to the first embodiment, as viewed from above and from the side.

【図3】図3はV溝による球形レンズの固定状態のモデ
ルを示す図である。
FIG. 3 is a view showing a model of a fixed state of a spherical lens by a V groove.

【図4】図4は同様にV溝による光ファイバの固定のモ
デルを示す図である。
FIG. 4 is a view showing a model of fixing an optical fiber by a V-groove in the same manner.

【図5】実施の形態2の光アセンブリを説明する上面お
よび側面から見た部分断面構造図である。
FIG. 5 is a partial cross-sectional structural view illustrating an optical assembly according to a second embodiment, as viewed from the top and side surfaces.

【図6】光アイソレータを有する実施の形態3の光アセ
ンブリを説明する上面および側面から見た部分断面構造
図である。
FIG. 6 is a partial cross-sectional structural view illustrating an optical assembly according to a third embodiment having an optical isolator, as viewed from above and from the side.

【図7】ゲル状有機材料を用いた実施の形態4の光アセ
ンブリを説明する上面および側面から見た部分断面構造
図である。
FIG. 7 is a partial sectional structural view of an optical assembly according to a fourth embodiment using a gel-like organic material, as viewed from above and from the side.

【図8(A)】実施の形態4の光アセンブリを用いた光
モジュールの下面から見た部分断面構造図である。
FIG. 8A is a partial cross-sectional structural view of an optical module using the optical assembly according to Embodiment 4 as viewed from the lower surface.

【図8(B)】実施の形態4の光アセンブリを用いた光
モジュールの光軸に平行な方向から見た部分断面構造図
である。
FIG. 8B is a partial cross-sectional structural view of an optical module using the optical assembly according to the fourth embodiment, as viewed from a direction parallel to the optical axis.

【図9(A)】実施の形態5の光アセンブリを用いた光
モジュールの下面から見た部分断面構造図である。
FIG. 9A is a partial cross-sectional structural view of an optical module using the optical assembly according to the fifth embodiment as viewed from the lower surface.

【図9(B)】実施の形態5の光アセンブリを用いた光
モジュールの光軸に平行な方向から見た部分断面構造図
である。
FIG. 9B is a partial cross-sectional structural view of an optical module using the optical assembly according to the fifth embodiment as viewed from a direction parallel to the optical axis.

【図9(C)】実施の形態5の光アセンブリを用いた光
モジュールの光軸と交差する方向から見た部分断面構造
図である。
FIG. 9C is a partial cross-sectional structural view of an optical module using the optical assembly according to the fifth embodiment, as viewed from a direction intersecting the optical axis.

【図10(A)】トランスファーモールドになる実施の
形態の例を示す光モジュールの下面から見た部分断面構
造図である。
FIG. 10A is a partial cross-sectional structural view showing an example of an embodiment to be a transfer mold as viewed from a lower surface of an optical module.

【図10(B)】トランスファーモールドになる実施の
形態の例を示す光モジュールの光軸に平行な方向から見
た部分断面構造図である。
FIG. 10B is a partial cross-sectional structural view of an optical module showing an example of an embodiment to be a transfer mold, viewed from a direction parallel to an optical axis.

【図11】本発明に係わる光伝送システムを説明する図
である。
FIG. 11 is a diagram illustrating an optical transmission system according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、110、210,310…光素子(レーザダイオ
ード)、11、111、211、311…光素子(フォ
トダイオード)、20、120、220、320…球レ
ンズ、 30、130、230、330…光ファイバ
(芯線)、331…ジャケット 、40、140、24
0、340…基板(球レンズ搭載部)、41、241、
341…基板(光ファイバ搭載部)、42、142、2
42、342…V溝(球レンズ搭載部)、43,14
3、243、343…V溝(光ファイバ搭載部)、34
4…配線(部)、345,346…ワイヤ 、47、1
47、247…V溝(球レンズ搭載部,接着剤流れ止
め)、50、250、350…平行平面基板 、60,
160,260,360…有機透明樹脂 、370…リ
ードフレーム 、371…ダイパッド(部)、372−
1〜8…インナーリード(部)、373−1〜8…アウ
ターリード(部)、380…パッケージ(ベース)、3
90…パッケージ(蓋)、500…光伝送システム、5
01…サーバ、510…送信装置、502…光ファイ
バ、503…光分配器、520−523…受信装置、5
30−533…光受信モジュール540−543…受信
LSI、550−553…端末へので伝送。
10, 110, 210, 310 ... optical element (laser diode), 11, 111, 211, 311 ... optical element (photodiode), 20, 120, 220, 320 ... spherical lens, 30, 130, 230, 330 ... light Fiber (core wire), 331 ... jacket, 40, 140, 24
0, 340... Substrate (ball lens mounting portion), 41, 241,
341,... Substrate (optical fiber mounting portion), 42, 142, 2
42, 342... V groove (sphere lens mounting portion), 43, 14
3, 243, 343... V groove (optical fiber mounting portion), 34
4: Wiring (part), 345, 346: Wire, 47, 1
47, 247... V groove (sphere lens mounting portion, adhesive flow stop), 50, 250, 350.
160, 260, 360: Organic transparent resin, 370: Lead frame, 371: Die pad (part), 372-
1-8: inner lead (part), 373-1-8: outer lead (part), 380: package (base), 3
90: package (lid), 500: optical transmission system, 5
01 server, 510 transmitting device, 502 optical fiber, 503 optical distributor, 520-523 receiving device, 5
30-533 ... optical receiving module 540-543 ... receiving LSI, 550-553 ... transmission to terminal.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光半導体素子、レンズ、および光導波路
の各光部品を少なくとも有し,それら光部品間の少なく
とも光路を構成する空間が固形の透光性有機材料で満た
され,且つ前記レンズの屈折率n1と前記固形の透光性
有機材料の屈折率n2の関係がn1>n2であることを
特徴とする光結合系。
An optical semiconductor device, a lens, and an optical waveguide, each having at least an optical component, at least a space forming an optical path between the optical components is filled with a solid translucent organic material, and An optical coupling system, wherein the relationship between the refractive index n1 and the refractive index n2 of the solid translucent organic material is n1> n2.
【請求項2】 光半導体素子、レンズ、および光導波路
の各光部品を少なくとも有し,それら光部品間の少なく
とも光路を構成する空間が固形の透光性有機材料で満た
され,且つ前記レンズの屈折率n1と前記固形の透光性
有機材料の屈折率n2の関係がn1>1.2×n2であ
ることを特徴とする光結合系。
2. An optical semiconductor device, a lens, and at least each optical component of an optical waveguide, wherein at least a space forming an optical path between the optical components is filled with a solid translucent organic material, and An optical coupling system, wherein the relationship between the refractive index n1 and the refractive index n2 of the solid translucent organic material is n1> 1.2 × n2.
【請求項3】 前記レンズが、前記固体の透光性有機材
料中で1mm以下の焦点距離を有することを特徴とする
請求項第1項より第2項に記載の光結合系。
3. The optical coupling system according to claim 1, wherein the lens has a focal length of 1 mm or less in the solid translucent organic material.
【請求項4】 前記光半導体素子よりの出射光の拡がり
角が、光導波路の前面近傍で±10度以内で当該光導波
路に入射せしむる構成なることを特徴とする請求項第1
項より第3項に記載の光結合系。
4. The optical waveguide according to claim 1, wherein a divergence angle of light emitted from said optical semiconductor element is made to enter said optical waveguide within ± 10 degrees near a front surface of said optical waveguide.
Item 4. The optical coupling system according to Item 3.
【請求項5】 光半導体素子、レンズ、および光導波路
の各光部品を少なくとも有し,それら光部品間の少なく
とも光路を構成する空間が固形の透光性有機材料で満た
され,前記レンズの屈折率n1と前記固形の透光性有機
材料の屈折率n2の関係がn1>n2であり、前記レン
ズおよび前記光導波路が所定基板に設けられたV形状の
溝によって位置が決定されており、且つ前記各光部品の
間が固体の透光性有機材料によって満たされていること
を特徴とする光モジュール。
5. An optical semiconductor device, a lens, and an optical waveguide having at least each optical component, at least a space forming an optical path between the optical components is filled with a solid translucent organic material, and the lens is refracted. The relationship between the refractive index n1 and the refractive index n2 of the solid translucent organic material is n1> n2, the position of the lens and the optical waveguide is determined by a V-shaped groove provided on a predetermined substrate, and An optical module, wherein a space between the optical components is filled with a solid translucent organic material.
【請求項6】 光半導体素子、レンズ、および光導波路
の各光部品を少なくとも有し,それら光部品間の少なく
とも光路を構成する空間が固形の透光性有機材料で満た
され,前記レンズの屈折率n1と前記固形の透光性有機
材料の屈折率n2の関係がn1>1.2×n2であり、
前記レンズおよび前記光導波路が所定基板に設けられた
V形状の溝によって位置が決定されており、且つ前記各
光部品の間が固体の透光性有機材料によって満たされて
いることを特徴とする光モジュール。
6. An optical semiconductor device, a lens, and at least each optical component of an optical waveguide, at least a space forming an optical path between the optical components is filled with a solid translucent organic material, and the lens is refracted. The relationship between the refractive index n1 and the refractive index n2 of the solid translucent organic material is n1> 1.2 × n2,
The position of the lens and the optical waveguide is determined by a V-shaped groove provided on a predetermined substrate, and a space between the optical components is filled with a solid translucent organic material. Optical module.
【請求項7】 前記光モジュールが有機樹脂モールド封
止されてなることを特徴とする請求項第5項または第6
項に記載の光モジュール。
7. The optical module according to claim 5, wherein the optical module is sealed with an organic resin mold.
An optical module according to the item.
【請求項8】 前記請求項第1項より第4項のいずれか
に記載の光結合系または前記請求項第5項より第7項の
いずれかに記載の光モジュールを有することを特徴とす
る光伝送システム。
8. An optical coupling system according to any one of claims 1 to 4, or an optical module according to any one of claims 5 to 7. Optical transmission system.
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