CN103323918A - 受光元件模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高频特性以及受光灵敏度比以往高的受光元件模块。受光元件模块（100）具备：第1折射部（121），使第1波长的光信号或者第2波长的光信号折射；以及第2折射部（122），以使色差降低的方式，使由第1折射部（121）折射了的第1波长的光信号以及第2波长的光信号折射。另外，受光元件模块（100）具备将由第2折射部（122）折射了的第1波长的光信号或者第2波长的光信号通过光电变换变换为电信号的受光元件（130）。

Description

受光元件模块

技术领域

本发明涉及受光元件模块。

背景技术

在专利文献1中，记载了具有使信号光传递的光纤、使信号光与波导型的受光元件耦合的透镜、以及对受光元件通过光电变换输出的电信号进行放大的放大器的受光元件模块。

【专利文献1】日本特开2001－223369号公报

发明内容

在专利文献1公开的波导型的受光元件中，为了提高高频特性，需要缩短载流子在光电二极管的光吸收层中移动的时间。为此，需要减小波导的宽度，所以需要增大使从光纤出射的光向波导耦合的透镜的折射率。

如果通过折射率大的透镜使从光纤出射的不同波长的信号耦合，则由于透镜发生的光的色差变大，所以存在耦合点的位置偏差变大，受光元件模块的受光灵敏度降低这样的问题。该问题在不是波导型的一般的受光元件中也发生。

本发明是鉴于上述实情而完成的，其目的在于提供一种高频特性以及受光灵敏度比以往高的受光元件模块。

为了达成上述目的，本发明提供一种受光元件模块，其特征在于，具备：

第1折射单元，使第1波长的光信号或者第2波长的光信号折射；

第2折射单元，以使色差降低的方式，使由所述第1折射单元折射了的所述第1波长的光信号和所述第2波长的光信号折射；以及

受光元件，将由所述第2折射单元折射了的第1波长的光信号或者第2波长的光信号通过光电变换变换为电信号。

根据本发明，能够提供高频特性以及受光灵敏度比以往高的受光元件模块。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式的受光元件模块的立体图。

图2是图1所示的受光元件模块的AA'剖面图。

图3是示出本发明的实施方式的变形例2的受光元件模块的折射部的剖面图。

图4是示出本发明的实施方式的变形例4的受光元件模块的折射部的剖面图。

图5是本发明的实施方式的变形例6的受光元件模块的AA'剖面图。

（符号说明）

100：受光元件模块；110：封装；120：折射部；121：第1折射部；122、123：第2折射部；130：受光元件；140：放大元件；150：RF基板；200：套圈部；210：光纤。

具体实施方式

<实施方式>

以下，参照附图，说明本发明的实施方式的受光元件模块100。

图1是受光元件模块100的立体图，图2是受光元件模块100的AA’剖面图。

受光元件模块100在连接有光纤210的封装110的内部，内置有使从套圈部200的光纤210输出的光信号折射的折射部120、和对由折射部120折射了的光信号进行光电变换的波导型的受光元件130。另外，在封装110的内部，还内置了对从受光元件130输出的电信号进行放大的放大元件140、和对放大了的电信号进行处理的RF（RadioFrequency，射频）基板150。

光纤210传送在国际电气通信联合的标准规格ITU－T G.693中确定的1310纳米的波长（以下，称为第1波长）的光信号、和1550纳米的波长（以下，称为第2波长）的光信号。

折射部120如图2所示，具有第1折射部121和第2折射部122。第1折射部121是光焦度为正的凸透镜，使从光纤210输出的光信号收敛。第2折射部122是光焦度为负的凹透镜，使通过第1折射部121收敛了的光信号发散，将发散了的光信号入射到受光元件130。通过第1折射部121和第2折射部122，使被折射了的第1波长的光信号与第2波长的光信号的色差降低。

以使光纤的端面的中心点Pe、第1折射部121的主点P1、第2折射部122的主点P2、以及受光元件130的受光面的中心点Pa分别位于大致同一直线上的方式，配置了光纤210、第1折射部121、第2折射部122、以及受光元件130，其目的在于提高受光元件130的受光效率。

此处，第1折射部121与第2折射部122的合成光焦度k用“k=k1+k2－dk1·k2”这样的式表示。

第1折射部121和第2折射部122构成为配置于相互离开满足与合成光焦度k相关的以下的条件式（1）至（3）的距离d的位置，并具有满足条件式（1）至（3）的曲率r1至r4。因此，在使第1波长折射的情况、和使第2波长折射的情况下，第1折射部121与第2折射部122的合成光焦度k不变化或者不易变化。

Δk=Δk1+Δk2－d（Δk1·k2+k1·Δk2）≦ε…（1）

Δk1=Δn1（r1－r2）…（2）

Δk2=Δn2（r3－r4）…（3）

其中，

k1…第1折射部121的光焦度

k2…第2折射部122的光焦度

Δk1…第1折射部121针对第1波长的光信号的光焦度－第1折射部121针对与第1波长不同的第2波长的光信号的光焦度

Δk2…第2折射部122针对第1波长的光信号的光焦度－第2折射部122针对第2波长的光信号的光焦度

d…·第1折射部121与第2折射部122的距离

r1…第1折射部121的光纤侧的曲率

r2…第1折射部121的第2折射部122侧的曲率

r3…第2折射部122的第1折射部121侧的曲率

r4…第2折射部122的受光元件130侧的曲率

Δn1…第1折射部121针对第1波长的光信号的折射率－第1折射部121针对第2波长的光信号的折射率

Δn2…第2折射部122针对第1波长的光信号的折射率－第2折射部122针对第2波长的光信号的折射率

ε…·规定的常数。

本领域技术人员能够通过实验确定优选的ε的范围，最佳的ε是值“0”。

根据这些结构，第1折射部121和第2折射部122满足条件式（1），所以不产生或者难以产生针对第1波长的光信号的合成光焦度、与针对第2波长的光信号的合成光焦度的差异。因此，不产生或者不易产生第1波长的光信号与第2波长的光信号的色差，所以即使为了提高高频特性，而增大第1折射部121与第2折射部122的合成光焦度k，受光元件的受光灵敏度也不会降低或者不易降低。

在本实施方式中，作为在光纤210中传递的光信号，以1310纳米的波长（即，第1波长）的光信号、和1550纳米的波长（即，第2波长）的光信号为例子进行了说明，但在光纤210中传递的光信号的波长不限于此。另外，在本实施方式中，说明了受光元件130是波导型，但不限于此，例如，也可以是面受光型的元件。

<实施方式的变形例1>

在本实施方式中，第1折射部121是光焦度为正的凸透镜，说明了第2折射部122是光焦度为负的凹透镜。但是，不限于此，也可以是第1折射部121是光焦度为负的凹透镜，第2折射部122是光焦度为正的凸透镜。

<实施方式的变形例2>

在实施方式中，说明了折射部120具有第1折射部121以及第2折射部122这两个透镜。但是，在变形例2中，也可以具有如图3所示那样的第1折射部126、第2折射部127、以及第3折射部128这3个透镜。

第1折射部126是光焦度为负的凹透镜，使从光纤210输出的光信号发散。第2折射部127是光焦度为正的凸透镜，使通过第1折射部121发散了的光信号收敛。第3折射部128是光焦度为负的凹透镜，使通过第2折射部127收敛了的光信号发散，使发散了的光信号入射到受光元件130。

以使光纤的端面的中心点Pe、第1折射部126至第3折射部128的主点P6至P8、以及受光元件130的受光面的中心点Pa分别位于大致同一直线上的方式，配置了光纤210、第1折射部126至第3折射部128、以及受光元件130。

第1折射部126和第2折射部127构成为配置于相互离开满足上述条件式（1）至（3）的距离d的位置，并具有满足上述条件式（1）至（3）的曲率r1至r4。

另外，第2折射部127与第3折射部128的合成光焦度k’用“k’=k2+k3－d’k2·k3”这样的式表示。

第2折射部127和第3折射部128构成为配置于相互离开满足以下的条件式（4）至（6）的距离d’的位置，并具有满足以下的条件式（4）至（6）的曲率r3至r6。因此，在使第1波长折射的情况、和使第2波长折射的情况下，第2折射部127与第3折射部128的合成光焦度k不变化或者不易变化。

Δk’=Δk2+Δk3－d’（Δk2·k3+k2·Δk3）≦ε’…（4）

Δk2=Δn2（r3－r4）…（5）

Δk3=Δn3（r5－r6）…（6）

其中，

k2…第2折射部127的光焦度

k3…第3折射部128的光焦度

Δk2…第2折射部127针对第1波长的光信号的光焦度－第2折射部127针对第2波长的光信号的光焦度

Δk3…第3折射部128针对第1波长的光信号的光焦度－第3折射部128针对第2波长的光信号的光焦度

d’…第2折射部127与第3折射部128的距离

r3…第2折射部127的第1折射部126侧的曲率

r4…第2折射部127的第3折射部128侧的曲率

r5…第3折射部128的第2折射部127侧的曲率

r6…第3折射部128的受光元件130侧的曲率

Δn2…第2折射部127针对第1波长的光信号的折射率－第2折射部127针对第2波长的光信号的折射率

Δn3…第3折射部128针对第1波长的光信号的折射率－第3折射部128针对第2波长的光信号的折射率

ε’…规定的常数

本领域技术人员能够通过实验确定优选的ε’的范围，最佳的ε’是值“0”。

根据这些结构，第1折射部126与第2折射部127的合成光焦度对于第1波长和第2波长不变化或者不易变化。另外，第2折射部127与第3折射部128的合成光焦度对于第1波长和第2波长不变化或者不易变化。因此，第1折射部126、第2折射部127、以及第3折射部128的合成光焦度对于第1波长和第2波长不变化或者不易变化。

<实施方式的变形例3>

在本实施方式的变形例2中，说明了折射部120具有第1折射部126、第2折射部127、以及第3折射部128，第1折射部126、第2折射部127、以及第3折射部128的合成光焦度对于第1波长和第2波长不变化或者不易变化。但是，折射部120也可以具有n个折射部，分别邻接的折射部彼此配置于相互离开满足上述条件式（1）至（3）的距离的位置，并具有满足上述条件式（1）至（3）的曲率。根据这些结构，n个折射部的合成光焦度对于第1波长和第2波长不变化或者不易变化。

<实施方式的变形例4>

在本实施方式中，说明了折射部120具有第1折射部121以及第2折射部122这样的2个透镜。但是，也可以将图4所示那样的将第1折射部121和第2折射部122这样的2个透镜粘贴而得到的1个料片（tablet）用作折射部120。

根据该结构，折射部120由将2个透镜粘贴而得到的1个料片构成，所以相比于折射部120具有2个透镜的情况，能够使受光元件模块小型化。

<实施方式的变形例5>

在本实施方式中，说明了折射部120具有第1折射部121以及第2折射部122这样的2个透镜。但是，折射部120也可以具有图5所示那样的光焦度为正的作为凸透镜的第1折射部121、和第1折射部121的受光元件130侧的表面上形成的光焦度为负的作为衍射光栅的第2折射部123。

第1折射部121和第2折射部123构成为满足上述条件式（1）。因此，在使第1波长折射的情况、和使第2波长折射的情况下，第1折射部121与第2折射部123的合成光焦度k不变化或者不易变化。

因此，根据这些结构，折射部120具有1个透镜、和该透镜的表面上形成的衍射光栅，所以相比于折射部120由2个透镜、或者将2个透镜粘贴而得到的1个料片构成的情况，能够使受光元件模块小型化。

<实施方式的变形例6>

在实施方式的变形例5中，说明了折射部120具有光焦度为正的作为凸透镜的第1折射部121、和第1折射部121的受光元件130侧的表面上形成的光焦度为负的作为衍射光栅的第2折射部123。

但是，不限于此，折射部120也可以具有光焦度为正的作为凸透镜的第1折射部121、和第1折射部121的光纤210侧的表面上形成的光焦度为负的作为衍射光栅的第2折射部123。

<实施方式的变形例7>

另外，折射部120也可以具有光焦度为负的作为凹透镜的第1折射部121、和第1折射部121的表面上形成的光焦度为正的作为衍射光栅的第2折射部123。第2折射部123既可以形成于第1折射部121的受光元件130侧的表面，也可以形成于第1折射部121的光纤210侧的表面。

本发明能够不脱离本发明的广义的精神和范围地实现各种实施方式以及变形。另外，上述实施方式是为了说明本发明，而不是限定本发明的范围。即，本发明的范围基于权利要求书而并非实施方式。另外，在权利要求的范围内以及与其等同的发明的意义的范围内实施的各种变形仍处于本发明的范围内。

本申请基于在2012年3月23日申请的日本专利申请特愿2012－67948号。在本说明书中参照而引用了日本专利申请2012－67948号的说明书、权利要求书、附图整体。

产业上的可利用性

本发明例如适用于光通信等中使用的光模块。

Claims (5)

1.一种受光元件模块，其特征在于，具备：

第1折射单元，使第1波长的光信号或者第2波长的光信号折射；

第2折射单元，以使色差降低的方式，使由所述第1折射单元折射了的所述第1波长的光信号和所述第2波长的光信号折射；以及

受光元件，将由所述第2折射单元折射了的第1波长的光信号或者第2波长的光信号通过光电变换变换为电信号。

2.根据权利要求1所述的受光元件模块，其特征在于，

所述第1折射单元和所述第2折射单元被一体化。

3.根据权利要求1或者2所述的受光元件模块，其特征在于，

所述受光元件是波导型。

4.根据权利要求3所述的受光元件模块，其特征在于，

所述第1折射单元和所述第2折射单元是透镜。

5.根据权利要求3所述的受光元件模块，其特征在于，

所述第1折射单元和所述第2折射单元中的某一方是透镜，剩余的一方是衍射光栅。

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