CN1414408A - 光学装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的光学装置包括一基底，形成在该基底上至少一第一槽，安置在该第一槽中的一光纤和斜对地形成横过该光纤的至少一第二槽。而且，该光学装置包括一插入在该第二槽中的光学部件，其具有一反射或衍射至少一部分传播过该光纤的光的表面。一光电探测器被安置在一接收由该光学部件反射或衍射的光的位置。结果，可以低成本提供一被最小化、具有低损失和高可靠性的光学装置。

Description

光学装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种被连接到一光纤传输线的，能接收或发送/接收一光信号的光学装置，及一种用于制造该光学装置的方法。
背景技术
波分复用(WDM)可使一光学传输系统的传输能力得到提高。它也实现了不同种信号的双向传输和同时传输。这样，该WDM可柔性地满足一光学传输系统中的服务要求，并可应用于各种光学传输系统，例如延时传输系统、用户系统和局部网传输系统。
近年来，特别是，通过光纤将多信道视频信息和数据从一中心站发送给多个家庭的光学用户系统已被提议并得到研究。这些系统要求多个用于在用户的家庭终端同时接收波长上被多路复用的不同种光信号的光电探测器，和一用于从这些家庭发送请求及数据给该中心站的发光装置。例如，在1995年3月出版的光波技术杂志第3期第13卷的题为“用于被动双星用户系统的高性能紧凑光学WDM收发送机模块”(“High-performance compact optical WDM transceiver modulefor passive double star subscriber system”，Journal of LightwaveTechnology，vol.13，No，3，March 1995)的参考文献中公开了一种用于此目的的一装置。
图30示出了一可被应用于双向信号传输的光接收光学装置的常规示例。该装置被公开于日本专利公开号为6-331837的专利申请中。
如图30中所示，在该装置中，第一光纤2012和第二光纤2014以相互间一间隙(约几μm)地串联连接。第一光纤2012的一端相对于一光轴被倾斜地切削并提供有一半透明且半反射表面2011，该表面2011反射一部分光信号并通过其余部分。类似地，第二光纤2014的一端相对于一光轴被倾斜地切削并且提供有一半透明且半反射的表面2013，该表面2013反射一部分光信号并通过其余部分。
该第一和第二光纤2012和2014被配置成使该第二光纤的半透明且半反射表面2013面对第一光纤2012的半透明且半反射表面2011，并且各自的光轴被直线地对准。
一自该图的右侧传来的光信号被该第一光纤2012的半透明且半反射表面2011反射并从该光纤2012输出。第一光电二极管2015沿该光信号的一路径放置并接收该光信号以产生一电信号。
一自该图的左侧传来的光信号被该第二光纤2014的半透明且半反射表面2013反射并从该光纤2014输出。第二光电二极管2016沿该光信号的一路径配置并接收该光信号以产生一电信号。
在常规的光学装置中，在各光纤的斜对切削面上直接形成一半透明且半反射表面。因此，(1)要求一特别的切削以相对于一光纤的该面被引导，使在进行所要求的斜对切削之后光滑或抛光一光纤的该面。而且，(2)为了在一光纤的该面上形成一半透明且半反射表面，要求在该光纤的该面上形成一薄膜。将该光纤插入一薄膜沉积装置如真空淀积装置中并在该光纤的该面上沉积一薄膜的步骤降低了生产产量。
而且，两不同光纤的端部被分开地相对于光轴进行斜对切削，且然后，被配置成使各自的光轴被对准。因此，(3)要求以高精度地调整这些光轴；及(4)由于这些光轴的移位而使两光纤之间的光传输损失可能会增大且该传输损失依据这些装置而变化。而且，(5)在两光纤的光轴被对准的情况下在这些光纤与空气之间存在有折射率的差异。甚至带有一约几μm的光纤间隙。因此，信号光在该间隙中被折射，而传输损失可能被大大增加。
发明内容
本发明是考虑到上述问题而提出的，其目的在于提供一种产量提高、低成本、紧凑、集成且轻便的光学装置。
本发明的另一目的在于提供一种被连接至一光纤传输线，接收及发送光信号的双向光学装置，及一种用于制造该光学装置的方法。
本发明的一种光学装置包括：一基底；形成在该基底上的至少一第一槽；设置在该第一槽中的一光纤；及斜对地横过该光纤的至少一第二槽。该装置还包括一光学部件，该光学部件被插在第二槽中并具有一反射或衍射传播过该光纤的光的至少一部分的表面。
在一优选实施例中，具有一几乎等于该光纤的芯部分的折射率nf的折射率nr的材料被至少嵌入第二槽中的该光学部件和该光纤之间。
在一优选实施例中，在折射率nr和折射率nf之间有一关系：0.9≤(nr/nf)≤1.1。
在一优选实施例中，具有折射率nr的材料由树脂制成。
在一优选实施例中，具有折射率nr的材料由紫外可固化的树脂制成。
在一优选实施例中，第二槽的一内壁上表现出微细的不均匀性。
在一优选实施例中，该光学部件选择地反射具有一被选择范围中波长的光。
在一优选实施例中，该光学部件选择地通过具有一被选择范围中波长的光。
在一优选实施例中，该光学部件包括一由具有折射率nb的材料制成的基面和形成在该基面上的一介电多层膜，并且在折射率nb和折射率nf之间有一关系：0.9≤(nb/nf)≤1.1。
在一实施例中，该光学部件的表面具有一衍射光栅。
在一实施例中，该基底由对传播过该光纤的信号光是透明的材料制成。
在一实施例中，该基底由玻璃制成。
在一实施例中，该基底由陶瓷制成。
在一实施例中，该基底由半导体制成。
在一优选实施例中，该光学部件表面的一法线不平行于该光纤的光轴。
在一优选实施例中，该第二槽相对于该基底的上表面被倾斜。
在一实施例中，在该基底上设置至少一接收由该光学部件反射或一衍射的光的光学元件。
在一实施例中，在该基底上还设置至少一接收通过该光学部件的光的第二光学元件。
在一实施例中，该基底具有一上表面和一底表面，且该装置还包括：第一光电探测器，被设置在该基底的底表面上并接收由该光学部件反射或衍射的光；和第二光电探测器，被设置在该基底的上表面上并接收由该光学部件反射或衍射的光。
在一实施例中，该基底具有一上表面和一底表面，一反射器附连于该底表面上，且该装置还包括：第一光电探测器，被设置在该基底的上表面上并接收由该光学部件反射或衍射的光；和第二光电探测器，被设置在该基底的上表面上并经该反射器接收由该光学部件反射或衍射的光。
上述的基底具有一上表面、一底表面和多个侧表面，且该装置还包括：第一光电探测器，被设置在该基底的多个所述侧表面之一上并接收由该光学部件反射或衍射的光；和第二光电探测器，被设置在该基底的多个所述侧表面中的另一个上并接收由该光学部件反射或衍射的光。
在一实施例中，该光学部件是一根据接收到的光产生一电信号的光电探测器。
在一优选实施例中，该光电探测器被固定在该基底上。
在一优选实施例中，具有一几乎等于该光纤的芯部分的折射率nf的折射率np的材料被嵌入在该光电探测器的光接收表面和该基底之间。
在一实施例中，在该光电探测器的光接收表面上形成一低反射比膜。
在一实施例中，第二槽的数目为多个，且这些具有不同的滤光器特性的光学部件被分别插入这些多个第二槽中。
在一实施例中，第一槽的数目为多个，第二槽的数目为单一个，且该第二槽横穿过这些多个第一槽。
在一实施例中，第一槽的数目为多个，且这些多个第一槽被几乎相互平行地配置在该基底上。
在一实施例中，在该基底上以横越第一槽的方向形成一第三槽，在该第三槽中设置另一光纤，且由该光学部件反射或衍射的光被耦合至该另一光纤。
在一实施例中，由一半导体激光器发射的激光被耦合至该光纤的一端部。
在一实施例中，该基底在上表面上具有一凹形部分，一半导体激光器被设置在该基底的该凹形部分上，该光纤的该端部被形成为一透镜形状，且由该半导体激光器发射的光被光学地耦合至该光纤。
在一实施例中，该光纤的端部具有一移动部分，可相对于该半导体激光器装置移动该透镜形部分的位置，且该可移动部分被固定成使由该半导体激光器发射的光被光学地耦合至该光纤。
在一实施例中，该基底在上表面上具有一凹形部分，且该装置包括一被设置在该基底的凹形部分上的半导体激光器和一将由该半导体激光器发射的光光学地耦合至该光纤的一透镜。
在一实施例，在该基底的凹形部分上设置有一支持该半导体激光器和该透镜的支持元件。
在一优选实施例中，在通过测试被选择后，设置在该支持元件上的该半导体激光器被设置在该基底的该凹形部分上。
在一实施例中，在该基底上设置一接收来自该半导体激光器的一部分激光的光电探测器。
在一实施例中，该光纤具有一第一部分，该第一部分在传播通过该光纤的信号光的一波长带中起一单模纤维的作用；一第二部分，该第二部分在该信号光的该波长带中起一多模纤维的作用；和一连接部分，连接该第一部分和第二部分，且该连接部分的芯直径逐渐地且连续地从该第一部分变化至该第二部分。
在一实施例中，该起该光纤的多模纤维作用的第二部分的芯直径通过对一单模纤维的一部分进行热处理而被增大。
在一实施例中，该第三槽中的该另一光纤由一多模纤维制成，且还设置有一通过该另一光纤接收由该光学元件反射或衍射的光的光电探测器。
在一实施例中，在该基底上形成一电布线图形，并且该光电探测器被连接至该电布线图形。
在一实施例中，传导该光电探测器的信号处理的一半导体电元件被连接至该电布线图形。
在一实施例中，该光纤的一端设有一光连接器以被连接至另一光纤。
在一实施例中，还设置有一为覆盖该基底的上表面而形成的保护膜。
在一实施例中，该基底被装于一外壳中，该外壳具有一光纤的输出端口和多个被电连接至外部的端子。
在一实施例中，该半导体激光器用第一焊接材料被连接至该支持元件，且该支持元件用第二焊接材料被连接至该基底，该第二焊接材料的熔点高于第一焊接材料的熔点。
在一实施例中，该基底被装于一外壳中，该外壳具有一光纤的输出端口和多个与外部电连接的端子，且该基底用第三焊接材料被连接至该外壳的一底部，该第三焊接材料的熔点低于第二焊接材料的熔点。
本发明的另一光学装置包括：一基底，在该基底上形成至少一第一槽；设置在该第一槽中的一光纤，其使信号光可双向传播；及斜对地横穿过该光纤的至少一第二槽。该装置还包括：一插入该第二槽中的光学部件，具有一反射或衍射传播过该光纤的至少一部分双向信号光的表面；和两个分别接收由该双向信号光的光学部件所反射或衍射的光的光电探测器。
在一实施例中，上述装置还包括一横穿光纤的第三槽和一插入该第三槽中的第二光学部件，该光学部件具有一反射或去除传播过该光纤的包含有一不需要的波长分量的光的表面。
在一实施例中，该第二槽垂直于该光纤的一光轴。
在一实施例中，该第二槽和第三槽以相对于该光纤的一光轴的不同角度而形成，以使由插入该第三槽的第二光学部件反射的光不在两光电探测器中被混合。
在一优选实施例中，具有几乎等于该光纤的芯部分的折射率nf的折射率nf的材料被至少嵌入在该第二槽中的光学部件和该光纤之间。
在一优选实施例中，在折射率nr和折射率nf之间有一关系：0.9≤(nr/nf)≤1.1。
在一实施例中，具有折射率nr的材料由树脂制成。
在一实施例中，具有折射率nr的材料由紫外可固化的树脂制成。
在一实施例中，在第二槽的内壁上呈现出微细的不均匀性。
在一实施例中，该光学部件选择地反射具有一被选择范围中的一波长的光。
在一实施例中，该光学部件选择地通过具有一被选择范围中的一波长的光。
在一实施例中，该光学部件包括一由具有折射率nb的材料制成的基面和一形成在该基面上的介电多层膜，并且折射率nb和折射率nf之间有一关系：0.9≤(nr/nf)≤1.1。
在一实施例中，该光学部件的表面具有一衍射光栅。
在一实施例中，该基底由对于传播过该光纤的信号光是透明的材料制成。
在一实施例中，该基底由玻璃材料制成。
在一实施例中，该基底由塑料材料制成。
在一实施例中，该双向信号光具有相互不同的波长，该光学元件有一基面，该基面为透明的且具有几乎等于该光纤的折射率的一折射率；和形成在该基面的两主面上的两反射涂层，并且该两反射涂层分别呈现出不同的反射特性。
在一实施例中，该反射涂层由一金属薄膜制成。
在一实施例中，该两反射涂层分别具有一多层薄膜结构。
在一实施例中，通过密封将两光电探测器中的各个设置在一罐形外壳中，并在该基底上形成两凹形部分以接合该罐形外壳。
在一实施例中，该两光电探测器与形成在该基底上的一电布线图形相连接。
在一实施例中，该电布线图形与一检测自两光电探测器中至少一个输出的一电信号且对该电信号进行处理的一电集成电路相连接。
在一实施例中，该光纤具有一第一部分，该第一部分在传播通过该光纤的信号光的一波长带中起单模纤维的作用；一第二部分，该第二部分在该信号光的该波长带中起多模纤维的作用；及一连接部分，连接该第一部分和第二部分，并且该连接部分的芯直径逐渐地且连续地从第一部分变至第二部分。
在一实施例中，该基底被装于一外壳中，该外壳具有光纤的一输出端口和多个与外部连接的端子。
在一实施例中，双向传播过该光纤的光的波长是在一1.3μm带和/或1.5μm带中，并且由第二光学部件所去除的不需要光的波长是在一0.98μm带或1.48μm带中。
一种用于制造本发明的光学装置的方法，包括有步骤：在一基底的上表面上形成一第一槽；在第一槽中嵌入并固定一部分光纤；形成一第二槽以使斜对地横穿该光纤；及在第二槽中插入并固定一光学部件，该光学部件具有一反射或衍射至少一部分传播过该光纤的光的表面。
在一优选实施例中，该在第二槽中插入并固定该光学部件的步骤包括有步骤：将具有一几乎等于该光纤的芯部分的折射率nf的折射率nr的材料至少嵌入第二槽中的该光学部件和该光纤之间。
在一优选实施例中，折射率nr和折射率nf这间有一关系：0.9≤(nr/nf)≤1.1。
在一实施例中，上述方法还包括有步骤：至少在该基底上设置一光电探测器。
在一实施例中，上述方法还包括有步骤：至少在该基底上设置一激光二极管。
用于制成本发明的光学装置的另一种方法，包括有步骤：在一基底的上表面上形成多个第一槽；在各第一槽中嵌入并固定一部分光纤；形成一第二槽以使斜对地横穿该多根光纤；及在该第二槽中插入并固定一光学部件，该光学部件具有一反射或衍射至少一部分传播过该些光纤的光的表面。
在一优选实施例中，由垂直于该表面的一方向与该光纤的一光轴的方向所形成的角度在5°至40°的范围内。
本发明的一光学装置包括：一基底；形成该基底上的至少一第一槽；和斜对横过该光纤的该表面的一小面。该装置还包括：以具有一几乎等于该光纤的芯部分的折射率的一折射率的材料附连于该表面的该小面的一光学部件，具有一反射或衍射传播过该光纤的至少一部分光的表面；和一设置在该基底上的一光电探测器，接收由该光学部件反射的传播过该光纤的该部分光。
在一实施例中，该光电探测器被设置在其上形成有该第一槽的该基底的一表面上。
在一实施例中，该光电探测器被设置在与其上形成有该第一槽的该基底的该表面相对立的一表面上。
在一实施例中，上述装置包括：横过该光纤的一第三槽；和插入该第三槽中的第二光学部件，该第二光学部件反射一特定波长范围内的光，其中该第二光学部件传播过该光纤的在该特定波长范围中的光入射到该光电探测器上。
在一实施例中，上述装置包括一以具有几乎等于该光纤的芯部分的折射率的一折射率的树脂材料附连于该基底的上表面的光学部件，该光学部件反射一特定波长范围中的光，其中该光电探测器被设置在该光学部件上。
在一实施例中，在该光电探测器的一光接收表面上形成具有介电多层膜结构的一滤光器。
在一实施例中，该光纤被连接至一光纤传输线。
在一实施例中，该光纤被设置有一箍部分以使被连接至一光纤传输线。
用于制造本发明的一光学装置的另一种方法，包括有步骤：在一基底上形成一第一槽；在该第一槽中固定一光纤；斜对地切削该光纤以形成相对于该基底的该光纤的一光轴而倾斜的小面；用具有几乎等于该光纤的芯部分的折射率的一折射率的材料将一光学部件附连于该倾斜的小面。其中该光学部件具有一反射或衍射传播过该光纤的光的至少一部分的表面；及设置一接收由该基底上的该光学部件所反射或衍射的光的光电探测器。
如上所述，在本发明的光学装置中，一光纤被嵌入一基底的一槽中，及一反射或衍射传播过该光纤的光的光学部件被嵌入该基底中，从而信号光可以任意方向出射。
而且，该以任意方向出射的光通过使用其折射率与光纤的折射率相匹配的树脂被耦合至位于该基底上方的一半导体光电探测器而不形成任何不需要的反射点。具体地，当使用一多模光纤时，该耦合更易于进行。
通过以一具有几乎等于该光纤的折射率的一折射率的树脂材料嵌入一使用具有由电介质和金属组成的一多层膜结构的一层的元件的两侧，或通过以具有几乎等于该光纤的折射率的一折射率的树脂材料仅嵌入一不同于某一种光学部件的一主平面的一平面而改善了该光学部件的滤光特性。
将通过衍射而被出射的光使用另一光纤被耦合至一半导体光电探测器阵列或出射到外边，从而可容易地从具有多种不同波长的光信号中分离出仅具有一期望的波长的光。
在该光纤的一被连接至一单模纤维的多模纤维，并且连接部分的一芯直径逐渐地及连续地变化的情况下，或在该光纤为通过对该单模纤维进行热处理所得到的多模纤维的情况下，通过将光耦合至带有增大的模直径的该多模纤维，可高效地将光耦合至该单模纤维。
当将一半导体激光器置于基底的一凹形部分上并且使用一具有透镜功能的光纤时，光可被容易地耦合至该光纤。当在该一部分被插入的光纤处设置一可移动部分时，该半导体激光器被连接至该基底，且然后，调节该光纤的可移动部分，从而增大光到该光纤的耦合程度。
当在不同的基底上设置一半导体激光器和一透镜，并且在一嵌入结构上设置一光纤时，在测试完毕其特性后，该半导体激光器可被使用，以使可提高该光学装置的产量。通过规定由该透镜形成的该半导体激光器的光的成像点几乎等于该多模纤维的成橡点，而能以约几μm的较低精度将该半导体激光器的光耦合至该光纤。
当光通过一多模纤维从一基底射出时，所有这些光在一半导体光接收装置中被获得，从而可收到一模拟信号而不会有质量劣化。
可在一基底的该表面上形成一用于连接半导体光接收和光发射装置的电布线图形，并且特别在高频信号的情况下，该阻抗可与连接至外部的一电路的阻抗相匹配。而且，当除了该半导体光接收和光发射装置外，集成地形成一处理电信号的电元件时，电匹配变得良好且该光学装置可被小型化。
当配置不同的反射元件以从嵌在一基底中的一光纤分开地接收带有不同波长的信号时，可选择地从一基底取出一带有被多路复用的波长的被发射的光信号。
当在一基底上将多根光纤配置成一阵列时，光信号通过一基底中的多根光纤而被单独地并行地发射。
在一基底上形成这些装置后，该基底的该表面被覆盖有一树脂材料，从而设置在该基底的该表面的一半导体装置可受到保护以防水和空气等。该基底可被装于一具有一光纤输出端口和若干电连接端子的外壳中。
而且，在一半导体激光器和一基底之间的第一焊接材料的熔点被规定高于在该基底和另一基底之间的第二焊接材料的熔点，并且该第二焊接材料的熔点被规定高于连接该基底到该外壳的第三焊接材料的熔点。这样，防止了这些装置在使用这样焊接材料进行各自的连接期间发生移动。从而，保证了可靠性。
附图简述
图1A为根据本发明的一光学装置的第一示例的透视图。
图1B为沿着一光纤所载取的根据本发明的一光学装置的第一示例的截面视图。
图2为表示一反射元件及其周边设备细节的截面视图。
图3为表示另一反射元件及其周边设备细节的截面视图。
图4A为一光纤和一光电探测器的横截面视图。
图4B为一光纤和一光电探测器的垂直截面视图。
图4C为表示信号光的折射的垂直截面视图。
图5为沿一光纤截取的根据本发明的一光学装置的第二示例的截面视图。
图6说明了在一纤维间隙上的纤维之间的耦合损失的相关性。
图7A为根据本发明的一光学装置的第三示例的电路图。
图7B为根据本发明的第三示例的一透视图。
图7C为根据本发明的第三示例的一平面视图。
图8为表示根据本发明的第三示例的一装配结构的视图。
图9A为根据本发明的一光学装置的第四示例的一平面视图。
图9B为沿一光纤截取的根据本发明的第四示例的截面视图。
图10A为根据本发明的一光学装置的第五示例的一平面视图。
图10B为沿一光纤截取的根据本发明的第五示例的截面视图。
图11A为根据本发明的一光学装置的第六示例的一透视图。
图11B为根据本发明的第六示例的截面视图。
图12A为根据本发明的一光学装置的第七示例的一透视图。
图12B为根据本发明的第七示例的截面视图。
图13为根据本发明的一光学装置的第八示例的一透视图。
图14为根据本发明的第九示例的平面视图。
图15为根据本发明的一光学装置的第十示例的截面视图。
图16为根据本发明的一光学装置的第十一示例的截面视图。
图17为表示具有不同芯直径的光纤中的光耦合损失特性的图形。
图18A为一普通光纤的概略性截面视图；
图18B为一其芯直径被局部放大的光纤的概略性截面视图。
图19为根据本发明的一光学装置的第十二示例的平面视图。
图20为表示根据本发明的一光学装置的第十三示例的结构的视图。
图21为根据本发明的一光学装置的第十四示例的截面视图。
图22为表示根据本发明的第十四示例中的一返回损失与一角度的相关性的图形。
图23A到23D为表示第十四示例的制造方法的视图。
图24为根据本发明的光学装置的第十五示例的截面视图。
图25为根据本发明的光学装置的第十六示例的截面视图。
图26A和26B为分别表示该第十六示例的结构的视图。
图27为根据本发明的一光学装置的第十七示例的截面视图。
图28为根据本发明的一光学装置的第十八示例的截面视图。
图29A至29E为表示该十八示例的制造方法的视图。
图30为一常规的光学装置的概略性视图。
图31A为根据本发明的一光学装置的第十九示例的透视图；图31B为该第十九示例的截面视图。
具体实施方式
根据本发明的一光学装置包括被设置在一基底的第一槽中的光纤和至少一斜对横过该光纤的第二槽。该光学装置具有一光学元件，该光学元件被插入到该第二槽中并反射或衍射传播过该光纤的光的至少一部分。该光学元件启动被沿线配置的接收传播过该光纤的光的光电探测器或类似装置。结果，可利用通过该第二槽及其中的光学元件的光，并且另一光信号可通过该光纤的端部被引导入该光纤。这使得可能提供一紧凑的光传输端子，其中以各种配置将一光纤和一光电探测器或一发光装置进行集成。
具体地，在第二槽中的光学元件和光纤之间的一间隙被填充有具有几乎等于该光纤的芯部分的折射率的一折射率的材料的情况下，即使在第二槽的内壁上呈现出微细的不均匀性时，由于该第二槽的内壁，传播过该光纤的光未受到不需要的散射和折射。这使得非常容易形成该第二槽；例如，不要求通过抛光将该第二槽的内壁做得光滑。
而且，根据本发明，在该光纤被置于该基底的第一槽中后形成该第二槽，以使不需求一特别的光轴校准步骤，从而简化了生产过程。
(示例1)
首先，参见图1A和1B，将对根据本发明的一光学装置的第一示例进行描述。图1A为表示本示例的一光学装置(光接收模块)的第一示例的最上面部分的透视图，图1B为沿一光纤截取的该光学装置的截面视图。
该光学装置是采用一带有一V槽(第一槽)3的玻璃基底1(厚度2mm；5mm长和3mm宽)，该V槽形成在该基底1的一平坦的上表面上，具有约130μm的深度。一具有125μm的外直径的光纤2被置于该V槽3中，并且一平行槽(第二槽)4被形成在该玻璃基底1的该上表面上以使斜对地横过该光纤2(相对于其光轴)。由于该平行槽4而在该光纤2中斜对地形成了一夹缝，从而该光纤2被空间地相互分开地分离成两部分。在本示例中，该平行槽4被以这样的方式形成以使该平行槽4的内壁的法线相对于该光轴形成一30°的角度。
该V槽3被设计成使具有可稳定地保持该光纤2的尺寸。并且该V槽3的深度最好被规定为使能在其中完全地容纳下该光纤2。然而，即使当该光纤2的最上边的部分被定位于稍高于该基底1的上表面的上方时，也不会有什么实际问题。可替代该V槽3而使用沿着垂直于该光轴的方向具有矩形或U形截面的槽。
该平行槽4最好具有约100μm或最小的宽度(该槽的内壁的间隙或在该被分开的两光纤间的间隙)。根据本发明，一光学元件被插入到该平行槽4中。在本示例的情况下，具有选择地反射一1.55μm带中的光的滤光器特性的一光反射元件5(厚度：80μm)被插入到该槽4中。该光反射元件5具有一石英基面基底和一介电多层膜(滤光器膜)，该介电多层膜由交替形成在至少一主平面上的氧化硅膜和氧化钛膜组成，从而提供了相对一特定波长范围中光的呈现出高反射比的滤光器特性。该光反射元件5不要求被完全装于该平行槽4中。该光反射元件5可以部分地凸出于基底1的上表面，只要它被定位成接收传播过光纤2的信号光。
为在平行槽4中稳定地固定光反射元件5，可紫外固化的树脂7被使用。该树脂被选择以使至少在被固化后相对于带有信号光波长(在本示例中为1.55μm带)的光变成实际地透明。
图2为表示该平行槽4和元件5的附近的细节的截面视图。该平行槽4的内壁，更具体地，通过该平行槽4相互面对的该光纤2的这两部分的小面斜对地横过光纤2的光轴。因此，当在平行槽4中的为具有不同于该光纤的芯部分的折射率nf的一折射率的材料时，传播过光纤2的光在平行槽4中被反射。这可能导致在平行槽4中的传输损失。而且，在例如切割的形成一平行槽的步骤期间，平行槽4的内壁会受到损伤(机械/化学损伤)，而且可能会在平行槽4的内壁上形成微细的不均匀度。
即使在上述情况下，如果在平行槽4的内壁与光反射元件5之间填充有具有几乎等于光纤2的芯部分的折射率nf的一折射率nr的材料，传播过光纤2的光在平行槽4之上的该光纤的两部分之间被笔直地传送而不会对该微细的不均匀性敏感且不改变光轴。根据一实验，发现最好在折射率nr和折射率nf之间有一关系：0.9≤(nr/nf)≤1.1。以下，除非指定，在本说明书中所提到的任何树脂均期望具有满足上述关系的折射率。
再参照图1A和1B，在基底1的上表面上设置一用于检测由光反射元件5反射的1.55μm带中的信号光的InGAAs半导体光电探测器6。在基底1的上表面上形成一相互连接该半导体光电探测器6和一外部电路的电极8。
这些图的箭头9表示从光纤2的另一端传送的带有一1.55μm带中的波长的光信号的路径。具有被从该光信号的波长进行较大移动的一波长的光很难被该光反射元件5反射而是从其通过并不会到达该半导体光电探测器6的光接收部分。
图3示出一示例，其中替代其上形成有一滤光膜的光反射元件5，其上形成一衍射光栅的单元被插入到平行槽4中作为一光学元件。该衍射光栅衍射传播过光纤2的光，从而形成多个被衍射的光束。该光电探测器的光接收部分被置于在这些被衍射光束中具有最高程度的强度级的一被衍射光束可被接收到的位置。在具有不同波长的多个信号光束传播过该光纤的情况下，衍射角依据于波长而被改变。因此，通过将这些光接收部分(例如光电二极管PD1、PD2和PD3)置于相对各信号光的不同的位置而能分开地检测这些信号光束。为了使该光电探测器小型化，这些多个光接收部分最好被设置在一半导体基底上。
接着，参见图4A至4C，将描述由元件5反射的信号光束的传输路径。
如图4A所示，在本示例中，在该光纤和该光电探测器之间设有树脂。选择具有几乎等于该光纤的芯部分的折射率nf的一折射率nr的树脂。提供该树脂以使至少填充该信号光的路径。在该信号光的路径没有填充该树脂的情况下，该信号光被衍射或被散射，以使该光电探测器不能有效地接收到该信号光。而且，在这样的情况下，由于该光纤具有圆柱形结构，由于透镜效应，该信号光的路径变得复杂。
如在本例中，通过插入具有几乎等于该光纤的芯部分的折射率nf的一折射率nr的树脂，信号光可能笔直地入射在光电探测器的光接收部分上，如图4B所示。图4C概略地示出了信号光的路径是如何依据树脂的存在而改变的。当信号光被衍射或散射时，在光接收部分上的信号光的光点尺寸变大，导致光电探测器的探测灵敏度和响应速度降低。根据一实验，发现在折射率nr和折射率nf之间最好有一关系0.9≤(nr/nf)≤1.1。可使用除树脂以外的其它材料，只要它们具有相似的折射率。
如上所述，在本示例的配置中，由光反射元件5选择反射的信号光不通过基底1。因此，基底1对信号光来说不需要是透明的。可替代玻璃基底1而使用陶瓷基底或半导体基底。在使用半导体基底的情况中，可预先在同一半导体基底上形成待被连接至光电探测器的一电路。
以下，将描述图1A和1B中所示的光学装置的操作。
通过光纤2被发送的信号光(例如1.55μm带中的激光)通过相对于光纤2的光轴被斜对地形成的平行槽4中的光反射元件5被斜对地反射。更具体地，在平行槽4的内壁的法线(更准确地，光反射元件5的主平面的法线)与光纤2的光轴形成一约30°的角度的情况下，该信号光被反射以使由反射的光与光纤2的光轴形成的角度变成约60°。另一方面，在不在1.55μm带中的光，例如具有从1.55μm带被移过约0.2μm或更多的波长的光通过光纤2被发送的情况下，该光几乎通过光反射元件5而不被反射。
在本例的情况下，如可从图1A中理解到，平行槽4被以这样的一方式被指引以使包括上述法线和光纤的光轴的一平面垂直于基底1的上表面。
这样一配置允许在一期望波长范围中的光信号被选择地从玻璃基底1的上表面射出。用于检测一光信号的半导体光电探测器6被置于这样发出的光信号可被接收的一位置。
该1.55μm带中的光信号通过半导体光电探测器6被转换成一电信号并从电极8发出。树脂7被选择以使半导体光电探测器6的一电极压接到电极8上并使具有不致从光纤2发出的光信号被折射或散射的一折射率。
半导体光电探测器6的表面被预先设有一低反射比涂层以使光信号不被一半导体层的表面(光接收表面)所反射。因为这样，传播过光纤2的带有1.55μm波长的光信号几乎在半导体光电探测器b的光接收部分中被获得。
在这里所用的半导体光电探测器6包括一对于一带有1.55μm波长的光信号来说是透明的InP半导体晶体基底。因此，该光信号被入射到一晶体生长侧上或一晶体基底侧上。
在该光接收光学装置中，光纤2的一光信号的输出点与半导体光电探测器的光接收部分之间的距离可被设置成一带有良好再现性的短的恒定值(约60至300μm)。因此，防止了光从一光信号的输出点空间地漫射到除该半导体光电探测器的光接收部分以外的区域，结果，在半导体光电探测器6中获取90％或更多的传播过光纤2的带1.55μm波长的光信号，从而可容易地实现高的光接收率。而且，不象常规的光接收半导体装置，没有由于包括一光纤的一光输出小面、一透镜小面、一半导体光电探测器的小面等的多个小面之间的一光信号的多重反射效应所导致的信号劣化的问题。这样，上述光学装置也可被用于接收要求高信号质量的一模拟光信号传输系统中的光。而且，所有的元件被固定至该玻璃基底1，以使特性不会由于因外部振动及外部温度变化所引起的位置移动而被改变，并且该装置具有显著的长期可靠性。
接着，将描述制造上述光接收光学装置的方法。
首先，通过机械切削在玻璃基底1的上表面上形成一V槽3。然后，例如通过真空淀积法在玻璃基底1的该表面上沉积一导电薄膜。然后，在影印步骤和蚀刻步骤期间将该导电薄膜处理成一期望的电极图形，并且电极8由该被形成图形的导电薄膜所形成。在此时，最好这些步骤期间形成电极8，并且在玻璃基底1上形成指示待设置平行槽4和待设置光电探测器的位置的“对准标志”。
接着，用一树脂材料在该V槽3中嵌入一光纤2。
在该树脂被固化后，平行槽4被形成在玻璃基底1上由上述对准标志所指示的位置。该平行槽4可通过称为线锯或切割锯的切割装置被容易地形成。
然后，一光反射元件5连同树脂一起被插入该平行槽4中，并且该树脂被固化。在此时，最好该树脂的折射率被设成为几乎与光纤2的芯部分的折射率相同。由平行槽4的内壁(切割表面)的粗糙度所引起的过剩光损失(光信号的散射)可通过将该树脂的折射率设成为几乎与光纤2的芯部分的折射率相同而被压缩。最好使用可紫外固化的树脂。这是因为不要求用于固化的加热步骤。
接着，使用树脂7将半导体光电探测器6固定在玻璃基底1上由对准标志所指示的位置。该对准是通过将玻璃基底1上的对准标志与半导体光电探测器6相对准同时从玻璃基底1的上方观察它们而进行的。如果采用预先形成一指示该半导体光电探测器6侧上的光接收部分位置的标志的方法，可以高精度引导该对准。
在如上所述的一光信号被入射在半导体光电探测器6的晶体基底侧上的一情况下，应在当安装光电探测器6时将作为前表面的一InGAAs晶体生长层侧上形成指示光接收部分的位置的一标志。因此，例如当形成半导体光电探测器6的一电极时，可同时形成该对准标志，以使半导体光电探测器6的部分生产变得容易。当使用通过从外部进行紫外照射而被固化的树脂材料时，可在一预定位置上固定一半导体光电探测器而不要求长期固化时间。
当生产上述光电探测器时，不要求在检测来自一光纤的光信号时，对各元件的位置进行三维地调整。因此，通过使用如在硅集成电路装置的生产领域中的安装技术中所使用的进行两维调整的一安装装置可生产这样的装置。因此，该装置适于在短时间周期内进行大量生产，进而可预见该装置的生产成本较低。
(实例2)
接着，参见图5，将描述根据本发明的光接收装置的第二示例。图5为用于接收带有1.55μm波长λ1的信号光和带有1.31μm波长λ2的光信号的一光接收光学装置的截面视图。在以下描述中，与先前实例中相同的元件以相同的参考数字表示，并省略对其的详细描述。
如图5中所述，在玻璃基底1中形成两平行槽(槽宽：约100μm)以相对光纤2的光轴形成一预定的角度。在本示例中，由各平行槽与光轴形成的角度是相等的。然而，它们可以相互不同。
如示例1中所示，在形成在玻璃基底1的上表面上的一槽内用树脂固定光纤2。
不同种的光反射元件11和12被分别插入到上述两平行槽中。光反射元件(厚度：80μm)11具有反射99％或更多的带有1.55μm波长λ1的信号光的滤光特性，且光反射元件(厚度：80μm)12具有反射99％或更多的带有1.31μm波长λ2的信号光的滤光特性。光反射元件11通过约95％或更多的带有1.31μm波长λ2的信号光。
在玻璃基底1上安置一InGAAs半导体光电探测器13以接收由光反射元件11反射的带有1.55μm波长λ1的信号光。在玻璃基底1上安置一InGAAs半导体光电探测器14以接收由光反射12反射的带有1.31μm波长λ2的信号光。箭头15、16和17表示从光纤2的一端发送的信号光的路径。
下面将描述本示例的光学装置的操作。
在一光信号路径15的一位置处，通过光纤2发送的光包含至少带有1.55μm波长λ1的信号光和带有1.31μm波长λ2的信号光。光反射元件11选择地只反射带有1.55μm波长的光信号，并将所反射的光传至半导体光电探测器13(路径16)。半导体光电探测器13响应于所接收的光信号而生成一电信号。
另一方面，带有1.31μm波长的光信号被通过光反射元件11并由光反射元件12选择地反射。该被反射的光被送至半导体光电探测器14，并且半导体光电探测器14响应于接收的光信号而生成一电信号。
树脂7被选择以使将光电探测器13和14的电极压接到一电极8上且使具有不会导致从光纤2射出的光信号被反射的折射率。
半导体光电探测器13和14的表面被预先设有一低反射比涂层以使光信号不被半导体层的表面所反射。因此，在半导体光电探测器13中获得传播过光纤2带有1.55μm波长的光信号，在半导体光电探测器14中获得带有1.31μm波长的光信号。
在光接收装置中，光纤2的光信号的输出点与半导体光电探测器的光接收部分之间的距离可被设成为带有良好再现性的短的恒定值(约60至300μm)。因此，防止了光从光信号的输出点空间漫射到除半导体光电探测器的光接收部分外的区域。结果，在半导体光电探测器13中获得90％或更多的传播过光纤2的带有1.55μm波长的光信号，且在半导体光电探测器14中获得80％或更多的传播过光纤2的带有1.31μm波长的光信号，从而容易地实现高的光接收率。而且，不象常规的光接收半导体装置，没有例如由于在包括一光纤的光输出小面、一透镜小面、一半导体光电探测器的小面等的多个小面之间的一光信号的多重反射效应所导致信号劣化的问题。这样，上述光学装置也可被用于接收一要求高信号质量的模拟光信号传输系统中的光。进而，所有元件被固定至玻璃基底1，以使这些特性不会因由外部振动及外部温度变化所引起的位置移动而被改变，并且该装置具有显著的长期可靠性。半导体光电探测器13和14可以是形成在同一半导体基底上的两半导体光电探测器。
接着，参见图6，将描述通过平行槽的光信号的损失。图6示出了由在单模纤维中设置的间隙所导致的光损失的一计算结果和实验结果。假设在该间隙中的为具有折射率n的材料。图6中实线表示带有1.31μm波长的光信号的损失，而虚线表示带有1.55μm波长的光信号的损失。示出有两组曲线，一组对应于该间隙的折射率n为1.0的情况，另一组对应于该间隙的折射率n为1.5的情况。
在本示例中所用的树脂的折射率约为1.5。从图6中可以理解，在折射率n为1.5的情况下，相对于100μm宽度的间隙只产生约1dB的小的耦合损失。该耦合损失可通过使光纤间的间隙更小而被降低，而且也可通过增大光纤的芯直径而被降低。
当生产上述光接收装置时，在检测来自光纤的光信号的同时不要求对各元件的位置进行三维调整。因此，可通过使用如在硅集成电路装置的生产领域中的安装技术中使用的一进行两维调整的安装装置来生产这样的光接收装置。这样，该装置适于在短时间周期内进行大量生产，并且可预见到其生产成本较低。
本示例的光接收装置可以这样一方式被改型：检测带有不同波长的三种或更多种光信号。
(示例3)
接着，参见图7A、7B和8，描述本发明的一装置的第三示例。
在本示例的装置中，在一基底上混合集成一如图5中所示的接收带有两波长的光信号的光电探测器和一电放大器。图7A为一表示本示例的装置的一部分电路的等效电路；图7B为其概略性的透视图；图7C为其平面视图。
如图7B所示，在基底1上形成如图5中所示的光电探测器13和14。如示例2中所述，光电探测器13和14分别检测传播过嵌入在一槽(未示出)中的光纤2的光中的在一选择的波长带中的信号光。
光电探测器在图7A中由一光电二极管的符号表示。当光电检测器接收到信号光时，在光电二极管和一电阻之间部分的电位发生变化。电放大器对该电位中的变化进行放大并输出。
参见图7B，第一电放大器21被电连接至第一光电探测器13，且第二电放大器22被电连接至第二光电探测器14。
第一光电探测器13通过第一电阻器23被连至电布线图形25，第二光电探测器14通过第二电阻器24被连至电布线图形25。
通过光纤2发送的光信号中带有1.55μm波长的光信号通过第一光电探测器13被转换成一电信号，被输入第一电放大器21并在其中被放大。然后，该放大的电信号通过图7B中的一电极图形(未示出)被取出。带有1.31μm波长的光信号不被第一光电探测器13检测地通过第二光电探测器14被转换成一电信号。被输入第二电放大器22并在其中被放大。该放大的电信号通过图7B中的一电极图形(未示出)被取出。
图7B中所示的装置是如下地制造出的。
首先，在玻璃基底1上形成一电极布线图形25。该电极布线图形25是通过将电极材料制成的一导电薄膜汽相淀积在该玻璃基底1，随后进行影印和蚀刻而形成。在这些步骤期间，可连同该电极布线图形25一起由一传导薄膜形成各种“对准标志”。图7C中的阴影部分示出了电极布线图形的一示例。
接着，根据示出形成V槽位置的“对准标志”，在玻璃基底1的一预定位置形成该V槽。然后，将光纤2嵌入在V槽中并用树脂进行固定。然后，根据示出形成两平行槽位置的“对准标志”，在玻璃基底1上形成两平行槽(未示出)。光反射元件11和12被用树脂固定在该两平行槽中。然后，配置光电探测器13和14的端电极以使其被连接至电极图形25的一部分，并被用树脂固定在玻璃基底1上。
图8示出了设置在一外壳中的图7B所示的装置的结构。在图8中，图7B中所示的光接收装置由参考数字37表示。该光接收装置37被用导电树脂固定到外壳31的底上。然后，从外壳31中伸出的各电连接端子33的一端通过由铝制的电连接线35被连接至光接收装置37上的一电极布线图形。从外壳31中的光接收装置37伸出到外部的光纤的另一端通过一光纤输出端口32被连接至一光连接器36。该光接收装置37的表面被覆盖有保护树脂，从而可使光电探测器防止从外部进入外壳31的水、空气等。接着，一光纤输出部分被填充有树脂，从而外壳31的内部被做成密封的，并且该外壳31被设置有一覆盖部分。
当制造该装置时，不要求沿垂直于图8的制图表面的方向高精度地校准各元件。各元件应在一平行该制图表面的一平面内被校准。这样，通过使用在半导体集成电路的安装领域中所使用的普通安装装置可容易地制造该装置，所有的元件被固定到外壳31，以使该装置相对于机械振动具有较高的可靠性。
(示例4)
接着，参见图9A和9B，将描述根据本发明的一光学装置的第四示例。图9A是本示例的平面图，及图9B是其截面视图。在本示例中，多个半导体激光器及多个光电探测器被安置于一带有凹形部分的陶瓷基底41上。这样，与其紧凑结构无关，该光学装置可发送/接收信号光。
以下，将详细描述该光学装置的结构。
陶瓷基底41的上表面被划分成安置半导体激光器的第一区域和安置光电探测器的第二区域。第一区域对应于形成在陶瓷基底41上的凹形部分43的底表面。如图9B所示，在第一区域和第二区域之间有一台阶，并且第一区域的高度被规定低于第二区域高度例如约60至70μm。在基底的上表面上形成该凹形部分的原因是要在该凹形部分上安装例如为半导体激光器的发光装置。由于该发光装置的发光部分的位置是与光纤的光轴相对准，该凹形部分的底表面的相对高度被调整。
在陶瓷基底41的上表面上的第二区域内形成三个槽，并且在各槽内嵌入一条光纤48。形成一平行槽以斜对横过这三条光纤48。在该平行槽中插入反射带有1.55μm波长的光且通过带有1.31μm波长的光的一光反射元件42。这些结构基本上与先前示例相同。因此，省去对其的详细描述。
在陶瓷基底41上表面上的第一区域上安置一发射带有1.13μm波长的激光的半导体激光器阵列44。在本示例中，使用形成在同一半导体基底上的半导体激光器阵列44。替代地，可在分开的陶瓷基底41上配置三种不同的半导体激光器装置。
三个半导体光电探测器45被平行地配置在陶瓷基底41的上表面上的第二区域上。这些半导体光电探测器45被分别地安置在相应光纤48的正上方并用树脂固定至其。各半导体光电探测器45接收由反射元件42反射的带有1.55μm波长的光信号。
在陶瓷基底41的上表面上的第一区域上形成用于一激光器装置的电极47，并在第二区域上形成用于一光电探测器的电极46。
通过对光纤48的端部进行抛光以使该端部具有一预定曲率而使光纤48的各端部被设置有一透镜49。该透镜49使得由半导体激光器阵列44发射的信号光被有效地入射到相应的光纤48上。
下面，将描述制造上述光学装置的方法。
首先，在陶瓷基底41的一部分上形成一凹形部分。然后，通过采用与形成上述电极布线图形的相同的方法，在基底41上形成用于激光器装置的电极47和用于光电探测器的电极46。在基底41的凹形部分的底表面上形成用于激光器装置的电极47。
然后，通过采用上述方法在陶瓷基底41上形成三个V槽。接着，将光纤埋置在各V槽中并用树脂进行固定。然后，形成一平行槽以使斜对地横过这三条光纤。一光反射元件42被插入到该平行槽中并用树脂进行固定。
然后，使用树脂或焊接材料，在陶瓷基底41上的预定位置处安置半导体光电探测器45和半导体激光器阵列44。在此时，相对于已被形成的电极46和47分别调整半导体光电探测器45和半导体激光器阵列的位置。
半导体激光器阵列44被安置成使得在光纤48的各端上形成的透镜49面对着半导体激光器装置阵列44的相应激光器发光部分。因此，一阵列中的激光器光束可在同时被耦合至一阵列中的各光纤。而且，如果凸出到该凹形部分的透镜42的一部分的长度被作得更大，暴露至该凹形部分的光纤的部分变得更长。因此，由于光纤48的弹性，相对于半导体激光器装置阵列44的发光区调整透镜49的部分变得更加容易。这样，通过移动光纤49的可移动部分，可相对于光纤48通过透镜49调整由半导体激光器发射的光的光学耦合程度。如果在该调整后固定该可移动部分，光耦合效率可被最优化，且可获得更大的光输出。
上述光学装置使通过由多根光纤组成的光纤阵列被平行发送的带有1.55μm波长的光信号由该半导体光电探测器阵列分别地接收，且同时地，该装置可发出带有1.31μm波长的光信号。这样，在一装置内可能进行多个双向光信号传输。而且，如果在一基底上设置如上所述的执行对发光装置阵列和光电探测器阵列的各自的信号处理的电路，可容易地获得小型化及低成本的光学装置。
(示例5)
接着，参见图10A和10B，将描述本发明的第五示例。图10A为本示例的平面视图，及图10B为其截面视图。在本示例中，光电探测器和半导体激光器被安置在一带有凹形部分的玻璃基底51上。
以下，将详细描述本示例的光学装置的结构。
玻璃基底51的上表面被划分成形成这些半导体激光器的第一区域和形成这些光电探测器的第二区域。第一区域对应于在玻璃基底51上形成的一凹形部分54的底表面。如图10B所示，在第一区域和第二区域之间有一台阶。该第一区域的高度被规定低于第二区域高度例如约60至70μm。
在玻璃基底51的上表面上的第二区域上形成有一槽，并在该槽中嵌入其端部被改变成一多模光纤53的光纤52。该单模光纤52具有10μm的芯直径，且该多模光纤53具有50μm的芯直径。在这些光纤之间的连接部分，芯直径逐渐地且连续地从10μm改变至50μm。通过对该连接部分进行热处理同时向两端拉伸该光纤而可获得这样一结构。
形成一平行槽(未示出)以使斜对地横过光纤52。在该平行槽中插入一反射带有1.55μm波长的光且通过带有1.31μm波长的光的光反射元件(未示出)。
在基底51的上表面上第一区域上安置发射带有1.31μm波长的光的半导体激光器装置56。半导体光电探测器(未示出)被配置在玻璃基底51的上表面上的第二区域上并接收由该反射元件反射的带有1.55μm波长的光信号。
在玻璃基底51的上表面上的第一区域上形成用于一激光器装置的电极58。使用具有230°熔点的焊接材料将半导体激光器装置56连同透镜57一起被预先安置在陶瓷基底55上。通过从电极58流出一电流来对半导体激光器装置56的特性进行测试，从而只有具有良好特性的半导体激光器被选取。在该阶段去除具有不能令人满意的特性的半导体激光器装置56，从而它们不被要求连接至光纤，致使成本降低。
其上安置有半导体激光器装置56的陶瓷基底55通过使用具有180°熔点的焊接材料被连接至玻璃基底51上的凹形部分54。由半导体激光器56发射的激光通过透镜57被放大至50μm大小的的光点。因此，激光以几μm的定位精度被耦合至多模光纤53，从而可获得高耦合率。耦合至多模光纤53的激光被传送至单模光纤52，且其芯直径被逐渐地且连续地改变。因此，光能可被安全地发送而不会引起例如散射的光损失。光纤耦合系统的低安装精度也有助于降低该光学装置的成本。
(示例6)
接着，参见图11A和11B，对本发明的第六示例进行描述。在图11A和11B中，参考数字61表示一玻璃基底，参考数字62表示一单模纤维。参考数字63表示一多模纤维，参考数字64表示相对于带有1.31μm波长的光具有50％的反射比的反射元件，参考数字65表示一半导体光电探测器，及参考数字66表示一通过带有1.31μm波长的信号光且反射带有1.55μm波长的信号光的反射元件。
从单模光纤62发射的带有1.55μm波长的信号光被反射元件66反射并在多模纤维63中被获得。一半导体光电探测器被连接至多模纤维63的另一端以接收所有的多模光能，从而即使在单模中也能接收高质量的模拟信号。在不能总接收到多模纤维中的多模光能的情况下，模噪声产生，使不能令人满意地接收一模拟信号。自单模光纤62发射的1.31μm波长的信号光由反射元件64反射并由半导体光电探测器65接收。
(示例7)
接着，参见图12A和12B，将描述本发明的第七个示例。图12A是一光接收/光发射装置的透视图，而图12B为其的截面视图。
在图12A和12B中，参考数字71表示一玻璃基板，参考数字72表示一单模纤维，参考数字73表示一通过带有1.31μm波长的信号光而反射带有1.55μm波长的信号光的反射元件，参考数字74表示一相对于带有1.31μm波长的信号光具有50％反射比的反射元件，参考数字75表示一接收带有1.55μm波长的信号光的半导体光电探测器，参考数字76表示一接收带有1.31μm波长的信号光的半导体光电探测器，参考数字77表示一被连接至基底外侧的光纤72的发射带有1.31μm波长光的半导体激光器，及参考数字78表示一设置在纤维端部以具有预定曲率的透镜。
1.55μm波长的信号光被反射元件73反射并由半导体光电探测器75接收。1.31μm波长的信号被反射元件74反射并由半导体光电探测器76接收。由半导体激光器77发射的激光被耦合至一透镜状纤维78，且50％的激光通过光反射元件74，从而信号光可被双向地透过。半导体激光器装置77应被形成一与玻璃基底71分开但与其相似的基底上。半导体激光器装置77可被装于一分开的外壳中。
(示例8)
接着，参照图13描述本发明的第八个示例。
在图13中，参考数字81表示一硅半导体基底，参考数字82表示一单模光纤，参考数字83表示一接收带有1.55μm波长的信号光的半导体光电探测器，参考数字84表示一发射带有1.31μm波长的信号光的半导体光电探测器，及参考数字85表示一发射带有1.31μm波长的光的半导体激光器。在图13中，光反射元件(未示出)被安置成使斜对地横过光纤82。光纤82通过光反射元件被耦合至光电探测器83和84及光发射装置85。这里，光发射装置85为一表面发射激光器。其连同光电探测器83和84一起被置放在硅基底81的上表面上。
上述光学装置可通过与用于构成普通的半导体集成电路的相同方法而被制成。由于其简单的构成，该装置可以较低的成本制成并被小型化但具有显著的可靠性。
在上述示例中，主要描述了采用带有1.55μm波长的信号光和带有1.31μm波长的信号光的光学装置。但是，也可采用其它的波长组合。而且，不限定用于上述示例中所示元件的材料。
(示例9)
下面将参照图14对本发明的第九个示例进行描述，图14是本示例的平面视图。
在具有平坦的上表面和底表面及垂直于该上表面的侧表面的玻璃基底101的上表面上形成有第一槽103(深度：300μm)。该玻璃基底101由对于1.55μm波长的光基本上是透明的材料制成。用树脂将由UV树脂制成的透明涂层覆盖的单模光纤102(直径：200μm)固定在槽103中。
在玻璃基底101中形成第二槽104(槽宽：约100μm)以使第二槽104相对于光纤102的光轴形成一预定的角度(60°)并垂直于基底101的上表面。有滤光器特性的一光反射元件(厚度：约80μm)被插入到第二槽104中并用树脂108将其固定。树脂108由对于1.55μm波长的光是透明的环氧型材料制成，并且其折射率几乎等于光纤的折射率。该光反射元件105被设计成使选择只反射10％的带有1.55μm波长的信号光。例如，通过在一石英基底上交替地形成氧化硅膜和氧化钛膜而获得这样一光反射元件105。在附图中，分别有参考数字100和100’表示双向传播过该光纤的带有1.55μm波长的信号光。
在平行于光纤102的光轴的基底101的侧表面中，第一InGAAs半导体光电探测器106被附连至其中一个侧表面，而第二InGAAs半导体光电探测器107被附连至另一侧表面。
从该图的左侧传播的信号光100的一部分被反射元件105反射并照射在第一半导体光电探测器106上作为第一被反射的光109。信号光100的其余部分通过反射元件105并以右方向传播通过光纤102。另一方面，从该图的右侧传播的信号光100’的一部分被反射元件105反射并射在第二半导体光电探测器107上作为第二被反射的光110。信号光100’的其余部分通过反射元件105并以左向传播过光纤102。
本示例的光学装置被插入在光纤的传输路径中，从而信号光100和100’被双向传输过光纤102。
半导体光电探测器106和107的各表面被预先设置一低反射比涂层以使信号光不被半导体层的表面反射，而在半导体光电探测器106和107中接收传播过光纤102的带有1.55μm波长的信号光的一部分。由于这里所用的半导体光电探测器106和107采用一对于1.55μm波长的信号光是透明的InP半导体晶体基底，信号光可被照射到一晶体生长层侧或一晶体基底侧上。
在光接收装置中，在光纤部分的传输损失可被作成2.0dB那么小。而且，光纤102的光信号的输出点与半导体光电探测器的光接收部分之间的距离可被设定成在几毫米内为恒定不变的。因此，可防止光信号发生空间漫射及到达除半导体光电探测器的光接收部分以外的区域以降低光接收效率。结果，在半导体光电探测器106中接收到传播过光纤102的1.55μm波长的信号光中80％或是更多的由反射元件105反射的分量(反射光109)，从而容易地获得高的光接收效率。类似地，在半导体光电探测器107接收到传播过光纤102的1.55μm波长的光信号中的80％或更多的由反射元件105反射的分量(反射光110)，从而，容易地获得高的光接收效率。
而且，不象常规的光接收光学装置，没有例如由于在具有一光纤的光输出小面、一透镜小面、一半导体光电探测器的小面等的多个小面之间的光信号的多反射效应而导致的信号劣化的问题。因此，上述光学装置也可被用于在一要求高信号质量的模拟光信号传输系统中接收光。而且所有的元件被固定至玻璃基底101，以使特性不会由于由外部振动及外部温度变化引起的位置移动而被改变，且该装置具有显著的长期可靠性。
(示例10)
接着，将参照图15描述本发明的第十个示例。
在以下描述中，与上述中相同的部分同相同的参元件字表示，并有略对其的描述。
如图15中所示，以与先前示例中相同的方法，在由对于1.55μm波长的光是透明的塑料材料制成的基底201的上表面上形成具有矩形截面的第一槽203(深度：200μm)。  在第一槽203中嵌入具有一由尼龙树脂制成的涂层膜的单模光纤(直径：900μm)。
在基底201中形成第二槽204以相对于基底201的主平面被倾斜。在本示例中，一元件205相对于光纤的光轴被倾斜过60°。第二槽204具有一基本矩形的截面及50μm的槽宽。在第二槽204中用环氧树脂嵌入一具有半透明和半反射特性的光反射元件205，其中形成一Au薄膜以使在30μm厚度的石英基底上具有500埃厚度。
通过表面安装技术在透明基底201的上表面上设置一300μm光接收直径的InGAAs半导体光电探测器206。在透明基底201的底表面上设置一被密封在罐外壳中的300μm光接收直径的InGAAs半导体光电探测器207。
一部分光信号100被元件205反射并作为反射光208照射在半导体光电探测器206上。一部分光信号100’被元件205反射并作为反射光209照射在半导体光电探测器207。
本示例的装置被插放在光纤的传输路径中，从而光信号100和100’被双向传输过光纤202。
嵌入在第二槽204中的树脂被选择成具有不导致出自光纤202的光信号被折射或反射的折射率。半导体光电探测器206的表面被预先设置一低反射比涂层以使光信号不被半导体层表面反射，且传播过光纤202的1.55μm波长的光信号的一部分在半导体光电探测器206被接收。由于这里所用的半导体光电探测器207采用对于1.55μm波长的光信号是透明的一InP半导体晶体基底，光信号可被照射在晶体生长层侧或晶体基底侧上。在本示例中，获得了与示例9中相似的效果。
(示例11)
接着，将参照图16描述本发明的第十一个示例。在下列描述中，与上述相同的部分以相同的参考数字表示，省略对其的描述。
如图16所示，在对于1.55μm波长光基本是透明的玻璃基底301的上表面上形成具有矩形截面的第一槽303(深度：200μm)。一单模光纤(直径：125μm)302被嵌入在第一槽303中。
在玻璃基底301的上表面上形成第二槽304以相对于上表面是斜对的。第二槽304具有一基本为矩形的截面和20μm的槽宽。一具有反射10％的1.55μm波长光的滤光器特性的光反射元件305(厚度：10μm)被插入到第二槽304中且其中在一聚酰亚胺模上交替地形成一氧化硅膜和一氧化钛膜。
通过表面安装技术将具有300μm光接收直径的InGAAs半导体光电探测器306和307固定到玻璃基底301上。
在玻璃基底301的底表面上形成由Au薄膜制成的反射器308。在一部分光信号100被元件305反射后，它被反射器308反射并作为反射光309照射在半导体光电探测器306上。一部分光信号100’被元件306反射并作为反射光310照射在半导体光电探测器307上。
在光接收光学装置中，在元件305上形成反射光310的一点与半导体光电探测器307的光接收部分之间的距离可被设定为恒定不变地100-300μm。因此，防止了光信号发生空间漫射及到达除了半导体光电探测器307的光接收部分以外的区域以降低光接收效率。另外，90％或更多的来自元件305的反射光309在半导体光电探测器307中被接收，从而可容易地获得高的光-电转换效率。而且，不象常规的光学装置，没有例如由于在包括一光纤的光输出小面、一透镜小面、一半导体光电探测器等的小面的多个光学元件的小面之间光的多反射效应所引起的信号的劣化。因此，上述光学装置也可被用于要求高信号质量的模似光信号传输系统。而且，所有的元件被固定至该玻璃基底301，以使特性不会由于外部振动和外部温度变化所引起的位置移动而被改变，并且该装置具有显著的长期可靠性。该配置的半导体光电探测器306和307可被形成在同一半导体基底上。
接着，将参照图17描述通过横过光纤302形成的第一槽303的1.55μm波长的光信号的损失。图17示出了由于被通常用于光学通信的单模纤维(芯半径ω＝5μm)的间隙所引起的光损失的计算结果和实验结果。
在该间隙被填充有具有几乎与在本示例中所用的光纤的折射率(n＝1.5)相同的折射率的树脂的情况下，相对于20μm的间隙，只有0.2dB这么小的耦合损失发生。产生通过减小光纤间的间隙且其次通过增大光纤的芯直径可减少耦合损失。图17还示出了在芯半径ω＝10，ω＝15μm情况下的计算结果。可以理解当芯半径ω增大，而间隙具有相同尺寸时，光损失被大大地减少。
图18A和18B分别示出了普通的光纤401和其芯直径被部分增大的光纤404。
如图18A所示，普通的光纤401具有这样一结构：具有预定直径的芯402被覆有一包层403。相反地，关于光纤404的芯402，如果第二槽横过一部分405，该部分405的直径大于芯402的其它部分的直径，可减小由于第二槽的间隙所引起的信号传输损失。
在制做该光接收光学装置时，在其组装期间不要求调整各元件的位置，同时来自光纤的光信号被检测。这样一光接收装置可通过使用在硅集成电路的安装技术领域中所用的安装装置而被制成。因此，该装置适用于短时间周期的大规模生产，并且可预料能以低成本来生产该装置。也可以理解可通过相对于不同波长的光信号使用相同的方法来制做该装置。
(示例12)
接着，将参照图19描述本发明的第十二个示例。
本示例的装置具有与图14中所示的装置相似的结构，与图14中相同的部分以相同的参考数字表示，并省略对其的描述。
图19中所示的装置其特征在于在一玻璃基底101的主表面上形成具有一基本上为矩形的截面的第三槽601(宽度：20μm)，并将一第二反射元件602插放在第三槽601中，该第二反射元件602选择地反射1.48μm波长的光。
因为上述的结构，在包含1.3μm、1.48μm和1.55μm波长的光分量的一双向信号600从图的左侧传播过光纤102，1.48μm波长的光被第二反射元件602选择地反射并作为反射光603沿图的左向传播。一双向信号600’包含1.3μm和1.55μm波长的光分量。
这样一装置通过被连接到一掺杂有稀土元素铒的光纤放大器(EDFA、掺杂铒的纤维放大器)而被使用。带有1.48μm波长的激发光被用于光纤放大器的抽运。第二元件602防止了该激发光被照射在光电探测器106上，从而减少了光电探测器106输出中包含的噪声分量。由于此，光电探测器106和107可仅检测带有1.55μm波长的光信号分量。
在该装置中，光电探测器106被用于监视光纤放大器的输出，而光电探测器107被用于监视在被光纤放大器反射后从外部返回的反射光。
在本示例中，具有几乎等于光纤折射率的折射率的树脂填入第二元件602和第三槽的侧壁之间。这抑制了信号光的折射和漫反射，且因此，传输损失几乎不会增加。一用于过滤激发光的光学元件与玻璃基底101集成在一起，以使可提供一相对于机械振动具有高可靠性的装置。
(示例13)
接着，将参照图20描述本发明的第十三个示例。
在本示例中，图16中所示的示例(示例11)的光学装置被与一电放大器一起集成在一基底上。
如上所述，光纤701和701’的部分被嵌入在玻璃基底301的一槽中。一电布线图形在预先形成在玻璃基底301上，且在玻璃基底301上形成光电探测器306和307，及具有一前置放大器电路的电集成电路元件702以连接至电布线图形703。
玻璃基底301用传导树脂被固定到外壳705的底部上。然后，从外壳705凸出的各电连接端子704的一端通过由铝制成的电连接线被连接至玻璃基底301上的电布线图形703，光纤701通过光纤输出口从外壳705伸出到外部。接着，光纤输出口被填充以树脂，从而使外壳705的内部被密封，并且外壳705被设置有一盖部分。
当制做该装置时，不要在垂直于图20的制图表面的方向上以高精度校准各元件。各元件应在平行于该制图表面的一平面中被校准。因此，通过使用在半导体集成电路的安装领域中所用的普通安装装置可容易地制做该装置。所有的元件被固定至外壳705，以使该装置具有相对于机械振动的高可靠性。
如上所述，本发明具有以下显著效果：可使在使用光纤的双向光传输的系统中所用的光学装置被最小化、集成化及轻便化；而且，可以低成本、提高的产量生产该光学装置，因此，本发明具有很大的工业重要性。
(示例14)
下面，将参照图21和22描述本发明的第十四个示例。
在本示例中，在玻璃基底1101的上表面上形成具有矩形截面的第一槽1103(宽度；150μm；深度：150μm)。光纤1102的一端部被嵌入在第一槽1103中并用透明的环氧型树脂材料进行固定。该玻璃基底1101被设有通过切割锯进行切削所获得的一倾斜小面1104。在本示例中，小面1104被形成以使垂直于小面1104的方向相对于光纤1102的光轴成30°角。因为下面所描述的原因，该角度被设定在5°至40°的范围内。
一反射器1105用树脂被附连且固定至该倾斜的小面1104。该反射器1105通过在一石英基底上分层配置钛(Ti)和金(Au)而形成。在玻璃基底1101的上表面上设置一InGAAs半导体光电探测器1106。带有1.3μm波长的光信号1107被反射器1105进行反射并作为反射光1108照射在半导体光电探测器上。
在本示例中，该树脂的折射率被设定成几乎与光纤1102的折射率相同。因此，因此由切削小面1104所引起的物理粗糙度(微细的不均匀性)对于光领域中的清晰度是可忽略不计的，光信号不会被散射。该光信号通过设在光信号的反射方向上的半导体光电探测器1106而被有效地转换成电信号。
在光接收光学装置中，光纤1102的光信号的输出点与半导体光电探测器1106的光接收部分之间的距离可被设定成一较短的恒定值(约60至300μm)。因此，  防止了光信号发生空间散射及到达除半导体光电探测器的光接收区域之外的区域以降低光接收效率。结果，传播过光纤1102的带有1.3μm波长的90％或更多的光信号在半导体光电探测器1106中被接收，从而容易地实现了高的光接收效率。
接着，图22示出了返回损失与一小面倾斜角的关系。图22的图形中的横坐标轴表示了由反射器1105的法线与光纤1102的光轴所形成的角度，而纵坐标轴表示从光纤1102的入射侧看到的返回损失(光反射比)。
在5°或更小的角度的情况下，从反射器1105的表面反射的返回光被反馈给光纤1102。在40°或更大的角度的情况下(对于结构来说不考虑45°或更大的情况)，从半导体光电探测器1106的表面反射的返回光被反馈回给光纤1102。
在反射的返回光为较大的情况下，相对于一外部光连接器的反射小面发生有多次反射，降低了接收的光信号的质量。然而，根据本发明，由于该角度被设定在5°至40°的范围内，正如从图22中所显见的，没有例如由于在包括一光纤的光输出小面、一如在常规的光电探测器中所用的透镜的小面、一半导体光电探测器的小面等多个光学小面之间的多次反射所引起的信号劣化的问题。因此，上述光学装置也可被用于在要求高的信号质量的模拟光信号传输系统中接收光。
而且，在本发明的本示例中，该光学装置较小，因为它不使用例如透镜的光学元件。还有，所有的元件被固定至玻璃基底1101，以使特性不会因为由外部振动或外部温度变化引起的位置移动而被改变，并且该装置具有显著的长期可靠性。
接着，将参照图23A至23D描述制做一光接收装置的方法。
首先，如图23A所示，通过机械切削在一玻璃基底1101的上表面上形成一具有矩形截面的第一槽1103。预先在该玻璃基底1101的上表面上真空淀积一电极材料，并通过随后的光刻和蚀刻步骤形成一期望的电极图形。在这些步骤中，同时在该玻璃基底1101的上表面上形成表示将设置一小面1104的位置和将设置一光电探测器的位置的“校准标志(未示出)”。
接着，如图23B所示，通过用树脂材料将一光纤1102嵌入在第一槽1103中，然后，该树脂被固化。
接着，通过使用称为线锯或切割锯的切削装置切削由上述“校准标志”表示的玻璃基底1101上的一部分，即由图23B中虚线表示的部分。因此，如图23C所示，在相对于光纤1102的光轴的一预定角度上形成一基底小面1104。
接着，如图23D所示，用树脂将一光反射元件1105附连且固定至该基底小面1104，也用树脂将一半导体光电探测器1106安置在由该校准标志表示的一预定位置。如果使用通过外部UV光的照射而固化的树脂材料，该半导体光电探测器可被固定至该预定位置而不需要长的固化时间。
可通过使用用于安装一现有硅集成电路的任意辅助安装装置来制做该光接收装置，在检测一来自光纤的光信号不需要调整位置。因此，可以低成本、短周期来大量生产该装置。
(示例15)
接着，将参照图24描述本发明的第十五个示例。
参考数字1401表示一对于一波长的光信号来说是透明的玻璃基底，参考数字1402表示一光纤，及参考数字1403表示在玻璃基底1401中形成的，具有一矩形截面的第一槽(宽度：150μm；深度：150μm)，其中埋置且用一透明环氧型树脂材料固定的光纤1402的一部分。
参考数字1404表示一基底小面，参考数字1405表示一反射器，参考数字1406表示一半导体光电探测器，参考数字1407表示一带有1.3μm波长的光信号，及参考数字1408表示反射后的光。它们与图21中所示的示例中的相应部分相似。光信号1407传播过光纤1402，被附连且固定至基底小面1404的反射器1405向上反射，从光纤1402向外发出，通过透明的玻璃基底1401到达位于该基底的主平面上的半导体光电探测器1406的光接收部分，并被转换成一电信号。在该光接收装置中，也可获得如示例14中所述的显著特性。
(示例16)
接着，将参照图25、图26A和26B描述本发明的第十六个示例。在图25中，参考数字1501表示一硅基底，参考数字1502表示一光纤，参考数字1503表示具有140μm宽度的第一槽，参考数字1504表示一基底小面，参考数字1505表示一反射器，及参考数字1506表示一作为第三槽且相对于基底1501的主平面中光纤的光轴形成一预定角度的具有20μm宽度的夹缝。参考数字1507表示在一聚酰亚胺膜上由一介电多层膜制成的滤光器，其通过带有1.3μm波长的光并反射带有1.55μm波长的光，参考数字1508表示一InGAAs半导体光电探测器，参考数字1509表示一具有与光纤的折射率基本相同的折射率的环氧型树脂，参考数字1510表示包含有1.3μm波长和1.55μm波长分量的光信号，及参考数字1511表示带有1.3μm波长的反射后的光。
在本示例的光学装置的结构中，可选择地接收带有两种波长的信号光的两波长之一的信号分量。显然可通过适当地选择滤光器1507来选择波长的数量及待被选择的波长种类。
接着，将参照图26A和26B描述该光学装置的光接收部分的细节。
在图26中，参考数字1601表示一基底，1602表示一半导体光电探测器，1603表示该半导体光电探测器1602的光接收部分，1604表示该半导体光电探测器1602的电极，1605择表示被预先设置在基底1601的主表面上，具有由金(Au)材料制成的凸出部分的基底电极，及参考数字1606表示环氧树脂。
图26A示出了在被用树脂进行固定的基底电极1605和半导体光电探测器1602之间的位置关系。图26B示出了半导体光电探测器1602被用环氧树脂1606粘结到基底1601上的状态。在电极1604和基底电极1605之间获得令人满意的电连接。
(示例17)
接着，将参照图27描述第十七个示例。
在图27中，参考数字1701表示一滤光器，其中在具有40μm厚度的石英基底上形成一介电多层膜并通过带有1.55μm波长的光及反射带有1.3μm波长的光。与上述相同的元件用相同的参考数字表示。省略对其的描述。在用树指将一半导体光电探测器1508固定到基底1501上之前，用相同的树脂将滤光器1701粘结到基底1501上并将其安置成使反射光1511在到达半导体光电探测器1508的光接收部分之前通过滤光器1701。因此，获得与实现本发明的模式中所述的特性相似的具有波长选择性的光接收特性。即使在直接在该半导体光电探测器的光接收部分上形成该滤光器的情况下，也可获得同样的效果。
(示例18)
接着，将参照图28描述本发明的第十八个示例。在图28中，参考数字1801表示一基底，参考数字1802表示一作为光纤连接器的元件的箍，参考数字1803表示该箍中的一光纤，参考数字1804表示作为一第二槽的挟缝，参考数字1805表示一反射器，参考数字1806表示第一槽，参考数字1807表示一半导体光电探测器，参考数字1808表示一光信号，及参考数字1809表示反射后的光。箍1802被固定在基底1801上并通过在后将形成的一光纤连接器被连接到一外部光传输线。具有一优点：通过预先连接箍1802而容易地形成该光纤连接器。而且，还有一优点：在光学装置的制做步骤期间，长的光纤不需要被拖曳，且其处理变得容易。在此省略对光纤另一端的描述。如果相似的箍被设置在该光纤的另一端上，在该光纤的任一侧上易于形成光学连接器，从而使到外部光纤传输线的连接变得容易。
接着，将参照图29A至29E描述本示例的制做方法。
如图29A所示，在基底1801的上表面上相互平行地形成多个第一槽1806。然后，如图29B所示，分别将各设置有一箍1802的多条光纤1803嵌入并用树脂材料固定在相应的第一槽1806中。接着，如图29C所示，相对于基底1801的上表面斜对地形成一第二槽1804以横过光纤1803。
接着，如图29D所示，将一反射元件1805插入并用树脂材料固定在第二槽1804中。然后，再将各半导体光电探测器1807安置在基底1801上。然后，如图29E所示，将基底1801划分成各单位的光学装置。
如上所述，由于相对于多个光学装置同时形成第一槽1806和第二槽1804，所以该制做方法适于大规模生产。
(示例19)
将参照图31A和31B描述本发明的第十九示例。
在本示例中，在第二基底1902上安置一与光电探测器或类似元件集成的第一基底1901，该第二基底1902在其上表面上具有水平上的差别，从而形成一光纤组件。在第一基底1901中形成第一槽1903，并用树脂在其中固定一光纤1904、形成一第二槽1905及插在其中的一光反射元件1906以斜对地横过光纤1904。用与先前示例中相同的方法，第二槽1905中的光反射元件1906被覆盖以树脂，而光电探测器1907被用树脂固定在第一基底1901的上表面上的接收由光反射元件1906反射的光的位置。这些树脂的折射率几乎等于光纤的芯部分的折射率。
如图31B所示，例如用如银糊的粘结剂将第一基底1901粘结至第二基底1902。第二基底1902由一厚部分和一薄部分组成，并且在该厚部分的上部中形成一V槽1908以支持和固定光纤1904的顶端。例如可通过部分地蚀刻一硅基底的上表面上被选择的区域来形成该第二基底1902。
在第二基底1902上安装一半导体激光器装置1909之后，该半导体激光器装置1909受到筛选测试以判定其是否显示出预定的令人满意的特性。通常，半导体激光器装置1909的可靠性率没有100％，通过筛选测试排除那些不满意的半导体激光器装置1909。可以在其上固定有光电探测器1907和光纤1904的第一基底1901被安置在第二基底1902上之前进行该筛选测试。
根据第一基底1901的厚度调整第二基底1902上设置的水平上差别的高度。例如，在第一基底1901的厚度为350μm及形成在第一基底1901中的第一槽1903的深度(对应于光纤1904的芯直径)为70μm的情况下，第二基底1902的水平上差别的高度被设定在约270至290μm的范围内。因此，如图31B所示，光纤的光轴的位置可被校准与半导体激光器装置的光发射位置一致。如先前示例所述，在基底1901和1902上形成一电极布线图形(未示出)。
根据这样一光纤组件，来自半导体激光器装置1909的信号光可被有效地入射在光纤1904上，且传播过光纤1904的信号光可由配置成一直线的光电探测器1907有效地接收。根据本示例，用户的家用终端可被做得更小且更便宜。
如上所述，根据本发明，提供有一种具有更低光损失和高可靠性的，最小化及更便宜的光学装置，和一种用于制做该光学装置的方法。本发明对各种光纤通信系统。例如中继传输系统、用户系统及局域传输系统的构成作出了很大的贡献；因此，本发明具有很大的工业重要性。

Claims (11)

1、一种光学装置，包括：
一基底；
至少一个形成在该基底上的第一槽；
一光纤；
一光学部件；
一光电探测器，其经一光透明树脂被固定在该基底上并接收由该光学部件反射的光，该被反射的光在该光纤中延续以传输通过该光透明树脂；
该光纤设置在第一槽中，该光纤在其与该光电探测器光学地耦合的一区域中具有基本上是圆形的截面；
斜对地横过该光纤的该基底的一小面；及
该光学部件被附连至该基底的该小面，该光学部件具有一反射或衍射传播过该光纤的光的至少一部分的表面，
其中该光透明树脂被至少埋置该光电探测器的一有源表面和该基底之间且具有几乎等于该光纤的芯部分的折射率nf的折射率np，该光电探测器被设置在形成有该第一槽的该基底的一表面上；
横过该光纤的一第三槽；及
插入在该第三槽中的第二光学部件，其反射一特定波长区域中的光，
其中该第二光学部件防止传播通过该光纤的该特定波长区域中的光被照射在该光电探测器上。
2、一种光学装置，包括：
一基底；
至少一个形成在该基底上的第一槽；
一光纤；
一光学部件；
一光电探测器，其经一光透明树脂被固定在该基底上并接收由该光学部件反射的光，该被反射的光在该光纤中延续以传输通过该光透明树脂；
该光纤设置在第一槽中，该光纤在其与该光电探测器光学地耦合的一区域中具有基本上是圆形的截面；
斜对地横过该光纤的该基底的一小面；及
该光学部件被附连至该基底的该小面，该光学部件具有一反射或衍射传播过该光纤的光的至少一部分的表面，
其中该光透明树脂被至少埋置该光电探测器的一有源表面和该基底之间且具有几乎等于该光纤的芯部分的折射率nf的折射率np，该光电探测器被设置在形成有该第一槽的该基底的一表面上；及
在该光电探测器的一光接收表面上形成具有一介电多层膜结构的滤光器。
3、一种光学装置，包括：
一基底；
至少一个形成在该基底上的第一槽；
设置在该第一槽中的一光纤；
斜对地横过该光纤的至少一第二槽；
一光学部件，其被插入在该第二槽中且具有反射或衍射传播通过该光纤的至少一部分光，由垂直于该光学部件的表面的方向和该光纤的一光轴的方向所形成的角度在5°至40°的范围内；
至少在第二槽中的该光学部件与该光纤之间埋置的一材料，该材料具有几乎等于该光纤的芯部分的折射率nf的折射率nr
至少一第一光学元件，其经一光透明树脂被固定在该基底上并接收通过该光透明树脂由该光学部件反射或衍射的光，
其中该光透明树脂被至少埋置该第一光学元件的一有源表面和该基底之间且具有几乎等于该光纤的芯部分的折射率nf的折射率np；及
其中该光纤具有一在传播过该光纤的信号光的波长带中起单模纤维作用的第一部分，一在该信号光的波长带中起多模纤维作用的第二部分，和一将该第一部分连接至该第二部分的连接部分，并且该连接部分的芯直径从第一部分到第二部分逐渐而连续地变化。
4、一种光学装置，包括：
一基底；
至少一个形成在该基底上的第一槽；
设置在该第一槽中的一光纤；
斜对地横过该光纤的至少一第二槽；
一光学部件，其被插入在该第二槽中且具有反射或衍射传播通过该光纤的至少一部分光，由该光学部件的表面的法线方向与该光纤的光轴方向所形成的一角度在5°至40°的范围内；
至少在第二槽中的该光学部件与该光纤之间埋置的一材料，该材料具有几乎等于该光纤的芯部分的折射率nf的折射率nr
至少一第一光学元件，其经一光透明树脂被固定在该基底上并接收通过该光透明树脂由该光学部件反射或衍射的光，
其中该光透明树脂被至少埋置该第一光学元件的一有源表面和该基底之间且具有几乎等于该光纤的芯部分的折射率nf的折射率np；及
其中该基底具有一上表面和一底表面，该第一光学元件被设置在该基底的上表面上，且该装置还包括至少一第二光学元件，该第二光学元件被设置在该基底的底表面上且接收由该光学部件反射或衍射的光；及
其中该光纤允许信号光双向传播，该第一光学元件接收沿第一方向传播通过该光纤的信号光，及该第二光学元件接收沿与第一方向相反的第二方向传播通过该光纤的信号光。
5、根据权利要求4的光学装置，还包括一横过该光纤的第三槽和一被插入在该第三槽中，具有一表面的第二光学部件，其中该表面反射并去除传播过该光纤的包含有不需要的波长分量的光。
6、根据权利要求4的光学装置，其中该双向的信号光具有相互不同的波长，该光学部件具有一透明并有几乎等于该光纤的折射率的折射率的基面及形成在该基面的两主平面上的两反射镀层，且该两反射镀层分别呈现出不同的反射特性。
7、一种光学装置，包括：
一基底；
至少一个形成在该基底上的第一槽；
一光纤；
一光学部件；
一光电探测器，其经一光透明树脂被固定在该基底上并接收由该光学部件反射的光，该被反射的光在该光纤中延续以传输通过该光透明树脂；
该光纤设置在第一槽中，该光纤在其与该光电探测器光学地耦合的一区域中具有基本上是圆形的截面；
斜对地横过该光纤的该基底的一小面；及
该光学部件被附连至该基底的该小面，该光学部件具有一反射或衍射传播过该光纤的光的至少一部分的表面，
其中该光透明树脂被至少埋置该光电探测器的一有源表面和该基底之间且具有几乎等于该光纤的芯部分的折射率nf的折射率np；
横过该光纤的一第三槽；及
插入在该第三槽中的第二光学部件，其反射一特定波长区域中的光，
其中该第二光学部件防止传播通过该光纤的该特定波长区域中的光被照射在该光电探测器上。
8、一种光学装置，包括：
一基底；
至少一个形成在该基底上的第一槽；
一光电探测器，其经一光透明树脂被固定在该基底上并接收由该光学部件反射的光；
设置在第一槽中的一光纤，该光纤在其与该光电探测器光学地耦合的一区域中具有基本上是圆形的截面；
斜对地横过该光纤的该基底的一小面；及
该光学部件被附连至该基底的该小面，该光学部件具有一反射或衍射传播过该光纤的光的至少一部分的表面，
其中该光透明树脂被至少埋置该光电探测器的一有源表面和该基底之间且具有几乎等于该光纤的芯部分的折射率nf的折射率np；及
在该光电探测器的一光接收表面上形成具有一介电多层膜结构的滤光器。
9、一种光学装置，包括：
一基底；
至少一个形成在该基底上的第一槽；
设置在该第一槽中的一光纤；
斜对地横过该光纤的至少一第二槽；
一光学部件，其被插入在该第二槽中且具有反射或衍射传播通过该光纤的至少一部分光，由该光学部件的表面的法线方向与该光纤的光轴方向所形成的一角度在5°至40°的范围内；
至少在第二槽中的该光学部件与该光纤之间埋置的一材料，该材料具有几乎等于该光纤的芯部分的折射率nf的折射率nr
至少一第一光学元件，其经一光透明树脂被固定在该基底上并接收通过该光透明树脂由该光学部件反射或衍射的光，
其中该光透明树脂被至少埋置该第一光学元件的一有源表面和该基底之间且具有几乎等于该光纤的芯部分的折射率nf的折射率np；及
其中该基底具有一上表面和一底表面，一反射器被附连在该底表面上，该第一光学元件被设置在该基底的上表面上，且该光学装置还包括至少一第二光学元件，该第二光学元件被设置在该基底的上表面上且接收经该反射器由该光学部件反射或衍射的光；及
其中该光纤允许信号光双向传播，该第一光学元件接收沿第一方向传播通过该光纤的信号光，及该第二光学元件接收沿与第一方向相反的第二方向传播通过该光纤的信号光。
10、根据权利要求9的光学装置，还包括一横过该光纤的第三槽和一被插入在该第三槽中，具有一表面的第二光学部件，其中该表面反射并去除传播过该光纤的包含有不需要的波长分量的光。
11、根据权利要求9的光学装置，其中该双向的信号光具有相互不同的波长，该光学部件具有一透明并有几乎等于该光纤的折射率的折射率的基面及形成在该基面的两主平面上的两反射镀层，且该两反射镀层分别呈现出不同的反射特性。
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