CN1495458A - 光学装置及其制造方法、光学模块和光传输系统 - Google Patents

光学装置及其制造方法、光学模块和光传输系统 Download PDF

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Abstract

在常规的安装半导体发光器件的光学装置中，由于必需在基底中形成通孔，使得工艺复杂，制造工艺成本高。一种光学装置，包括需要散热的激光二极管，用于设置所述激光二极管的整体铸模到铸模玻璃中的玻璃基底，用于辐射来自所述激光二极管的热量并设置在所述玻璃基底边缘的金属散热片，其中所述激光二极管的活性层邻近面被设置成面对所述散热片，通过在所述玻璃基底中形成的横沟用导热胶将这两者连接。

Description

光学装置及其制造方法、光学模块和光传输系统
技术领域
本发明涉及在具有波导路径的基底上安装半导体发光器件的光学装置及其方法，光学模块和光传输系统。
背景技术
图15(a)和(b)示出了在具有波导路径161的玻璃基底151上安装有半导体发光器件152的常规光传输模块160。当安装在玻璃基底151上的半导体发光器件152为所需边缘发光型器件和高速器件时，其一个表面与半导体发光器件152的活性层结合面(发射部分)155相面对，并与器件上表面活性层接合面155(也就是活性层邻近面154)距离最近。接着通过在玻璃基底151中形成通孔162，在半导体发光器件152中产生的热量通过填充在通孔162中的导热胶163发散到设置在玻璃基底151较低侧的金属散热片153，并同时取得公共接地电势。
在此情况下，为了提高从半导体发光器件152到散热片153的散热效应，需要降低从半导体发光器件152到散热片153的散热路径热阻(也就是增加热导率)。这就是说，考虑到通孔162和填充通孔的导热胶163为热阻元件，需要减小形成通孔162的玻璃基底151的厚度(也就是，减短热阻元件的长度)，或增加通孔162的直径宽度(也就是增加热阻材料的宽度)。不过，减小厚度是有所限制的，因为这会对降低玻璃整体本身的强度。另外，增加通孔162直径的宽度也有所限制，因为这会降低玻璃基底151的强度。这样，从半导体发光器件152产生的热量不是通过增加通孔162直径宽度，而是在如图15在玻璃基底151上形成多个通孔162，通过多个通孔162发散到散热片153(参见日本专利公报2002-131593。在这里通过引用合并其整个内容)。
发明内容
但是，因为制作上的困难和制作工序的增加，在玻璃基底151中形成多个有高纵横比通孔162的上述方法将会增加成本。另外，当在玻璃基底151中形成多个通孔162的情况中，不能够减少从半导体发光器件152到散热片153的热阻，这样从半导体发光器件152到散热片153的热辐射不充分。在那种情况中，必需依赖在其它热辐射途径中的热辐射(例如从外部空气中的热辐射)，此外从半导体发光器件152到散热片153的热转换速度不够高，这样就需要把散热片153的尺寸增加到一个半导体发光器件152的尺寸，因此，需要具有大面积的散热片153以制造一个光学装置，还需要提高玻璃基底151的封装密度(这种封装密度尚未取得)。另外，在玻璃基底151中形成多个通孔162减小了玻璃基底151的强度，使光学装置的尺寸扩大，又使其相应成本增加。
本发明的目的是根据上述问题提供低成本的、能够减少的制作工序的光学装置及其制作方法，光学模块，或光学传输系统。
此外，本发明的目的是提供一种具有小尺寸、低成本的光学装置及其制作方法，光学模块，或光学传输系统。
附图说明
图1(a)-1(e)示出根据本发明第一较佳实施例的光学装置的结构图。
图2(a)-2(b)示出根据本发明第一较佳实施例的光学装置的结构图。
图3(a)-3(b)示出根据本发明第一较佳实施例的光学装置的结构图。
图4(a)-4(b)示出根据本发明第二较佳实施例的光学装置的结构图。
图5示出根据本发明第三较佳实施例的光学装置的结构图。
图6示出根据本发明第四较佳实施例的光学装置的结构图。
图7示出根据本发明第五较佳实施例的光学装置的结构图。
图8示出根据本发明第六较佳实施例的光学装置的结构图。
图9示出根据本发明第六较佳实施例的光学装置的结构图。
图10示出根据本发明第七较佳实施例的光学装置的结构图。
图11示出根据本发明第八较佳实施例的用于传输的光学模块的示意图。
图12示出根据本发明第八较佳实施例的用于接收的光学模块的示意图。
图13示出根据本发明第八较佳实施例的用于接收和传输的光学模块的示意图。
图14(a)-14(b)示出根据本发明第1-6较佳实施例的替换实施例。
图15(a)-15(b)示出现有技术光学装置的平面和侧面图。
图16(a)-16(e)示出根据本发明第1较佳实施例的光学装置结构的替换实施例。
[参考数字说明]
1：玻璃基底
2：激光二极管
3：散热片
4：活性层邻近面
5：活性层接合面
6：凹部
8：布线图
9：横沟
10：导热胶
11：波导路径
15：侧壁
16：水平位置标记
17：垂直位置标记
(各图标记说明)
图1
7   导线
12  边缘
13  UV树脂
14  表面
18  侧表面
19  底部表面
21  内部激光标记
(e)X方向
图2
20   布线图
图4
44   驱动IC
45   信号接合部
47   绝缘基底
49   通孔部
图5
61   散热片
图6
72   波分复用滤光器(WDM滤光器)
图8
110  监测光电二极管
111  发光部延长线
112  基座
图11
120  电输入端
123  隔离器
124  光输出端
125  驱动IC
127  激光二极管
128  波导路径
图12
130  电输出端
137  光电二极管
139  光输入端
图13
141、142、143波导路径
144  WDM滤光器
145  光输入输出端
图15
(1)激光器安装区域
(2)光电二极管安装区域
(3)线A-A’处截面
152  半导体发光器件
153  散热片
154  活性层邻近面
155  活性层接合面
160  光传输模块
162  通孔
163  导热胶
具体实施方式
(较佳实施例1)
图1示出了根据本发明实施例1的光学装置平面图。
对本发明较佳实施例1的光学装置，在平行于玻璃基底1(它是本发明第一基底的一个例子)的纵向方向上形成波导路径11，而凹部6连接到该波导路径11，从而形成了本发明的一个凹部例子。作为本发明散热片的金属散热片3从一个侧面接合到玻璃基底1的边缘12，从而与玻璃基底1的边缘12结合一起。距离波导路径11(称作“远端”)较远的一部分凹部6不由壁包围，并对远端方向敞开(参见图1(a)和(b))。横沟9是本发明的一例沟槽，接着它形成在接合散热片3的玻璃基底1的侧壁15中，从而将凹部6连接到散热片3。图1(d)示出在图1(a)的线B-B中截取的截面。在这个较佳的实施例中，形成使其截面成为图1(d)所示的矩形的横沟。
水平位置标记16是本发明的一例水平位置标记，垂直位置标记17是本发明的一例垂直位置标记，它们用于将激光二极管2设置在凹部，并也在玻璃基底1的预定位置中形成。波导路径11，凹部6，横沟9，水平位置标记16和垂直位置标记17在玻璃基底1中整体铸模。然后在形成横沟9的侧壁15的波导路径11的末端位置设置布线图8(参见图3(a)和(b))，并连接到驱动激光二极管2的所需信号线(未在图中示出)。
激光二极管2是本发明的一例半导体发光器件，随后设置在凹部6的侧壁15上。图1(c)示出从图1(a)线A-A截取的截面。激光二极管2为边缘发射型，活性层接合面是本发明活性层接合面的一个例子，是其发射部分，并且与图1(c)中所示的激光二极管2中各层(图中未示出)平行设置。接着将活性层接合面5与作为本发明外部表面的一个例子的活性层邻近面4设置为间距b。然后，通过横沟9将激光二极管2设置在与散热片3相面对的凹部6侧壁15上，这样其活性层邻近面4与玻璃基底1的表面14基本垂直。在这种情况中，激光二极管2的活性层邻近面4和活性层接合面5间的距离比活性层邻近面的相对面的外表面和激光二极管2的活性层接合面5间的距离短。导热胶10是本发明导热胶的一个例子，它填充在横沟9中。散热片3连接到激光二极管2的活性层邻近面4。在这种情况中，激光二极管2的大部分活性层邻近面通过导热胶10连接到散热片3，如图1(d)中的虚线所示。导热胶可包括一些组分，诸如铜，铜钨合金，氧化铝等等，以用于此目的。
另外，激光二极管2设置在处于波导路径11的平行方向(就是如图1(a)所示的玻璃基底的纵向方向的Y方向)，与波导路径垂直的方向(与Y方向垂直的X方向)，和直立方向(玻璃基底1的深度方向的Z方向)的适当位置。
(下面将描述设置方式)
然后由从与激光二极管2的活性层邻近面4相面对的表面延伸到凹部末端内的导线7连接布线图8和激光二极管2。
另外，激光二极管2有在活性层邻近面4上的内部激光器标记21，如图1(e)所示。当加工激光二极管2时，内部激光器标记21作为布图的一部分而形成，精确控制和确定在Y和Z方向的内部激光器21的位置，从而当加工激光二极管2时，它们对Y和Z方向上的活性层接合面5具有预定的间距。
此外，当加工激光二极管2时，精确控制从激光二极管2的活性层邻近面4到活性层接合面5的距离(也就是图1(c)中所示的距离b)。
下面将描述怎样在玻璃基底1的凹部6中设置激光二极管2。
如上所述，在以上述方法形成的凹部6中设置连接到布线图8的激光二极管2，而导热胶10填充在激光二极管2和散热片3之间的间隙中。在玻璃基底1的凹部6，用UV树脂(紫外固化型树脂)填充激光二极管2的外围，并用控制器(没有示出)调整X方向的激光二极管2的位置，这样活性层邻近面4的X方向位置和水平位置标记16的X方向位置保持预定的距离(或重合)。然后调整激光二极管2在Y方向中的位置，使水平位置标记16在Y方向中的位置和内部激光器标记21在Y方向中的位置保持预定的距离。接着类似地采用控制器调整激光二极管2在Z方向中的位置，这样在Z方向中的垂直位置标记17的参考平面与Z方向中内部激光器标记21的参考点保持预定的距离(或与之重合)。通过上述步骤，在X、Y、Z方向中的活性层接合面5的位置可以精确地相对波导路径11设置。
在将位于玻璃基底1凹部6处的激光二极管2的位置固定以后，通过用紫外光照射填充波导路径11的UV树脂或把导热胶10硬化为固态，将激光二极管2牢接到的所定位的位置。另外，在上述设置方式的讨论中，虽然说明了导热胶10填充了在激光二极管2和散热片3之间的间隙，UV树脂填充激光二极管2的外围，则确定了在X方向和Y方向的位置，但是也可以首先由导热胶10填充激光二极管2和散热片3间的间隙，并保持此状态，并在执行上述相同的步骤后用控制器调整激光二极管2的位置，然后将导热胶10硬化为固态。在那种情况中，通过将导热胶硬化为固态后，固定激光二极管2的位置，可以用UV树脂填充凹部6中的激光二极管2的外围。另外，虽然在图1中未安装激光二极管的表面上有一侧壁，但是这个侧壁不必出现，如图16所示。根据这些配置，将使上述的控制器操作和将导线7接合到布线图8变得容易。
下面将描述上述光学装置的运作。
当预定电信号通过导线7从布线图8施加到激光二极管2时，激光从激光二极管2的活性层接合面5发射并传输通过波导路径11。此时，从活性层邻近面4产生大量热量，但大部分热量通过横沟9中的导热胶10传递到散热片3，随后散发到空气中。另外，同时通过导热胶10为激光二极管2提供接地电势。
根据上述工序，由于不必在玻璃基底1表面中形成通孔162，可以采用更简单和更少步骤的制造工艺制造该光学装置。另外，通过上述设置方式，可以通过简单地精确调节，将活性层接合面5设置到波导路径11。
此外，因为可以从激光二极管2的最高温度表面(也就是，活性层邻近面4)辐射热量到散热片3，该设置与常规装置相比，提高了热辐射效应。另外，因为激光二极管2活性层邻近面4的大部分区域连接到导热胶，而从活性层邻近面4产生的热量可以通过一个横沟9辐射到散热片3，所以从激光二极管2到散热片3的热阻变得更小，而且热辐射效应更有效。因此，激光二极管2不受热量影响，而可以稳定工作。如上所述，由于从激光二极管2产生的热量可以充分地辐射，能够缩小散热片的形状而不必考虑诸如通过周围空气的热辐射，所以可以依照较佳实施例1的光学装置缩小光学装置的尺寸。
另外，虽然上文描述了通过导线7将激光二极管2连接到设置在侧壁15上的布线图8，布线图20可以设置在凹部6的底部表面19，并可通过如图2(a)和2(b)所示的导热胶10与激光二极管2相连。
(较佳实施例2)
图4示出了根据本发明较佳实施例的光学装置2的结构图。
根据该较佳实施例的光学装置，在具有纵向形状的玻璃基底41中形成具有径向形状的凹部46，在该凹部46中设置激光二极管2和用于驱动该激光二极管的驱动IC44。在此例中，采用相同的标记表示在较佳实施例中描述的相同元件，并略去其描述，只对不同的元件进行解释。
在激光二极管2末端方向的在侧壁55上设置布线图48，它与连接到激光二极管2的导线7相连。接着在侧壁55上安装驱动IC44，并在驱动IC44和散热片43间形成将它们两者连接起来的横沟50，在横沟50中填充导热胶10以将散热片43和驱动IC44相连。在此例中，在侧壁55上安装的驱动IC44与在布线图48和横沟50附近的末端方向设置的布线图58接触。
在另一方面，绝缘基底47附着(接合)到散热片3，它是本发明第二个基底的例子，在其上形成布线图，后者通过信号接头45为驱动IC44提供电信号。另外，在散热片43末端部分形成通孔部分49，接着在通孔部分49中插入由传导材料制作的信号接头45，并将布线图58与在绝缘基底47上形成的上述布线图连接。此外，当玻璃基底1铸模时，将通过信号接头45穿过玻璃基底1侧壁55的通孔一体铸模。
在具有该结构的光学装置中，当通过绝缘基底47、信号接头45、和布线图58将所需电信号提供到驱动IC44时，驱动IC44通过布线图48和导线7为激光二极管2提供用于驱动激光二极管2的电信号。然后激光二极管2响应所施加的电信号发光到波导路径11。这时，从激光二极管2产生的热量通过填充横沟9的导热胶10辐射到散热片43，而从驱动IC产生的热量通过填充横沟50的导热胶10辐射到散热片43。另外，同时为激光二极管2和驱动IC44提供接地电势。
如上所述，根据与该较佳实施例一致的光学装置，即使当在玻璃基底41上安装有多个需要散热的半导体器件时，由于从这些半导体器件中产生的热量可以类似于较佳实施例1的情况而有效地辐射到散热片43，从而可以减小该光学装置41的尺寸。也就是说，可以提高玻璃基底41上的部件封装密度。另外，当绝缘基底47接合到散热片43时，还可以进一步提高部件的封装密度。如果散热片43的散热效应降低，则最好将绝缘基底47接合到适当的区域或位置，而使从散热片43中辐射的热量不会产生任何问题。
另外，根据这个较佳实施例的描述，激光二极管2通过导线7和设置在侧壁55上的布线图48连接到驱动IC44，而后者通过布线图58连接到信号接头45，但也可以构造布线图56，使之设置在激光二极管2和驱动IC间的凹部46的底部表面59上，通过导热胶10连接激光二极管2和布线图56，布线图56和驱动IC44。在驱动IC44和信号接头45间的凹部46的底部表面59上也可设置布线图57，它也通过导热胶10与驱动IC连接，如图4(b)所示。此外，驱动IC44可以用导线连接到布线图48和58。
(较佳实施例3)
图5示出根据本发明的较佳实施例3的光学装置的结构。
在根据这个较佳实施例的光学装置中，不在侧壁63中形成横沟，而是在凹部46和散热片43之间形成，并在激光二极管2和侧壁63间设置散热片61。在此例中，如较佳实施例1和2所描述，侧壁63厚度比侧壁15，55厚度更薄，并且散热片61的一部分从激光二极管2的末端方向延伸。然后在凹部46的底部表面59上设置驱动IC62，在激光二极管2和驱动IC62的信号输出部分(图中未示出)间设置布线图56，而布线图56和激光二极管2由导热胶10连接。在驱动IC62和散热片61间的散热片61上还设置了布线图60，后者连接到驱动IC62的热辐射部分(图中未示出)，并用导热胶10将布线图60和散热片61相连。另外，驱动IC62连接到玻璃基底64的表面上的布线图(图中未示出)。
根据这般结构的光学装置，从激光二极管2产生的热量通过散热片61和侧壁63传递到散热片43。另外，从驱动IC62产生的热量通过布线图60和散热片61传递到散热片43。于是根据这个较佳实施例，可以通过简单的工艺制作该光学装置。
(较佳实施例4)
图6示出了根据本发明较佳实施例4的光学装置结构。
这个较佳实施例是较佳实施例2的应用。略去与较佳实施例1和2所示相同元件的描述，并用相同标记表示。将波分复用滤光器72(后面称作WDM滤光器)插入到波导路径71中，这样根据这个较佳实施例其纵向方向设置在相对波导路径71成45度角。如此设置WDM滤光器72，使其通过波长为λ1的光，而不是波长为λ2的光(反射)。然后在WDM滤光器72侧面的散热片73和绝缘基底76中形成通孔部分77。光电二极管74是本发明的一例光接收元件，接收波长λ2的光，并设置在通孔部分77中的玻璃基底1的边缘12处。光电二极管74通过导线75连接到绝缘基底76上的布线图(图中未示出)。另外，在这个较佳实施例中采用了发射波长为λ1光的激光二极管79。
根据这样结构的光学装置，当光从激光二极管79发射时，具有波长λ1的光通过WDM滤光器72并从波导路径71中传输。进入波导路径71的具有波长λ2的光由WDM滤光器72在侧向反射并被光电二极管74接收。因此，根据这个较佳实施例的光学装置，可以得到一个发送-接收机，它发送具有波长λ1的光，接收具有波长λ2的光。
另外，根据这个较佳实施例，该WDM滤光器72可以插入到波导路径71中，这样其径向方向的角度不为45角。在此例中，形成通孔部分77并这样设置光电二极管74，使得由WDM滤光器72反射的光由光电二极管74接收。
此外，虽然在图6中示出光电二极管74并不连接到散热片73，根据需要最好将其连接到具有布线图的散热片73(图中未示出)，或在光电二极管74外部通孔77中填充非导电性的导热胶(图中未示出)。
(较佳实施例5)
图7示出了根据较佳实施例5的光学装置结构。
这个较佳实施例也是较佳实施例2的应用。在这个较佳实施例的光学装置中，使WDM滤光器84的纵向与玻璃基底1的纵向相符。WDM滤光器84的一个表面连接到波导路径85，而其另一个表面连接到波导路径86。然后将波导路径85和86连接到凹部46。另外，波导路径83连接到使波导路径86和WDM滤光器84相连的位置，且波导路径83向玻璃基底1的末端位置96延伸。这样设置WDM滤光器84使之通过具有波长λ1的光，反射波长为λ2的光，类似于较佳实施例4中的WDM滤光器72。
根据这个较佳实施例的光学装置在玻璃基底1的边缘12上设置散热片81，散热片81设置在面对边缘12的另一个边缘97。接着在凹部46和散热片81间的侧壁102中形成横沟98和100，并类似于较佳实施例2中的激光二极管2和驱动IC44的情况，在侧壁102上分别安装用于发射具有波长λ1的光的激光二极管87和驱动IC89。然后类似于较佳实施例2的情况通过布线图90将激光二极管87和驱动IC89连接，并用布线图92将驱动IC89和信号接头94相连。
另外，与上述类似，在凹部46和散热片82间的侧壁101中形成横沟99和101，并在侧壁101上设置发射具有波长λ2的光的激光二极管88和驱动IC90。在这种情况中，设置激光二极管88，使活性层邻近面104与散热片82相面对。另外，与上述类似，用布线图91将激光二极管88和驱动IC90连接，用布线图93将驱动IC90和信号接头95连接。信号接头94和95分别连接到在设置在散热片81侧面的绝缘基底82上形成的布线图(图中未示出)。
根据这样结构的光学装置，由激光二极管87发射的光经过波导路径85通过WDM滤光器84并到达波导路径83，由激光二极管104发射的光经过波导路径86被WDM滤光器84反射并到达波导路径83。因此，由激光二极管87发射的具有波长λ1的光和由激光二极管88发射的具有波长λ2的光混合，并随后到达波导路径83。作为结果，具有波长λ1和λ2的光混合，然后从波导路径83输出。
根据较佳实施例的光学装置，可通过简单的制造工艺提供在玻璃基底1上具有高封装密度的高性能光学传输模块。
(较佳实施例6)
图8和图9示出根据较佳实施例6的光学装置结构。
这个较佳实施例6是较佳实施例1的光学装置的具体应用例。因此，与较佳实施例1中元件相同的元件用相同的标记表示，并略去其描述。在图8示出的光学装置中，在激光二极管2末端侧壁113上设置的基座112上设置有监测器光电二极管110。在此例中，监测光电二极管110以激光二极管2的活性层接合面5发射部分的延长线111为基准而替换地设置。
根据这个结构的光学装置，监测光电二极管110能够探测从激光二极管2的发光部分对面侧泄漏出来的光，并且监控激光二极管2的工作。因为该监测器光电二极管110以激光二极管2的发光部分的延长部111为基准而替换地设置，所以能够防止从激光二极管2中泄漏的光被监测器二极管110反射以后，再次进入激光二极管2。
另外，在图9示出的光学装置中，激光二极管2的纵轴相对波导路径11多达约3度的角度略斜地设置。通过这般设置激光二极管2，可以防止在波导路径11中传输的光被反射后再次进入激光二极管2。
(较佳实施例7)
图10示出了根据较佳实施例7的光学装置结构。
在图10的左部，这个较佳实施例的光学装置设置着具有根据较佳实施例5(参考图7)的光学装置结构，在图10的右部，该装置具有将其左部结构从左向右翻转后形成的结构。选择激光二极管131作为发射波长为λ1的光的激光二极管，选择激光二极管132作为发射波长为λ2的光的激光二极管。接着设置WDM滤光器121，使其通过具有波长λ1的光，反射具有波长λ2的光。另外，选择激光二极管133作为发射波长为λ3的光的激光二极管，选择激光二极管134作为发射波长为λ4的光的激光二极管。然后设置WDM滤光器123，使其通过具有波长λ3的光，反射具有波长λ4的光。
然后在右部和左部接合的部分插入WDM滤光器122。另外，还在WDM滤光器122的右侧形成波导路径130。这里的WDM滤光器122设置为通过具有波长λ1和λ2的光，反射具有波长λ3和λ4的光，并将它设置在一个方向上，使之将在波导路径129传输的光反射到波导路径130。
在根据这个结构的光学装置中，由激光二极管131和132发射的具有波长λ1和λ2的光混合进入波导路径126，通过WDM滤光器122，然后到达波导路径130。在另一方面，由激光二极管133和134发射的具有波长λ3和λ4的光混合进入波导路径129，由WDM滤光器122反射，然后到达波导路径130。
因此，具有波长λ1，λ2，λ3和λ4的光混合，从波导路径130中输出。
(较佳实施例8)
采用上述较佳实施例的光学装置，可以制作用于发射器的光学模块，用于接收的光学模块，用于发射和接收光的本发明的发射和接收光学模块。图11示出用于发射器135的光学模块，它是一例根据本发明的用于发射的光学模块。
根据图11的用于发射的光学模块包括驱动IC125，其中电输入端120连接到其输入端，而激光二极管127连接到其输出端。然后，该激光二极管127面对波导路径128设置，且光输出端124连接到波导路径128的末端。另外，在波导路径128踣插入隔离器123。
在发射器135中，根据上述结构而采用的光学模块对应于在图4(a)中描述的光学装置，电输入端120对应于连接到信号接头45并在绝缘基底47上形成的布线图(图中未示出)。驱动IC125对应于驱动IC44，激光二极管127相应于激光二极管2，波导路径128相应于波导路径11。此外，将驱动IC125连接到激光二极管127的导线对应于布线图48和布导线7。另外，沿着在玻璃基底41上垂直形成的沟槽而插入的隔离器123对应于波导路径11中间的波导路径11。然后光输出端124连接到作为V型槽13(图15)的波导路径末端，光纤光临(图中未示出)连接到V型槽13。
根据对这样结构的发射器135中使用的光学模块，根据输入到电输入端120的电信号，相应的光信号可以从光输出端124输出到光纤光缆，从而提供具有减少的制造工序，小尺寸和低成本的光学模块。
下面，图12示出了用于接收器136的光学模块结构例，它是用于本发明接收的光学模块的一个例子。
根据图12的用于接收器136的光学模块包括具有在输出侧面有电输出端130的光电二极管137，它设置在波导路径138的一个侧面并与之连接，光输入端139连接到波导路径138的另一个侧面。
通过根据图1，在光学装置中用激光二极管2取代光电二极管137，可以得到根据上述结构的用于接收器136的光学模块。在此例中，电输出端130相应于布线图8，而波导路径138相应于波导路径11。然后光输入端139连接到作为V型槽的波导路径11的末端(图15)，光学光缆(图中未示出)连接到V型槽13。
根据用于该结构接收器136的光学模块，根据输入到光输入端139的光信号，相应的电信号可以从电输出端124输出，从而提供了具有减少的制造工序，小尺寸，低成本的光学模块。
下面，图13示出了用于发射和接收器146的光学模块结构，它是本发明中用于发射和接收的光学模块的一个例子。
在图13中示出的用于发射和接收146的光学模块包括电输入端120，驱动IC125，和激光二极管127，其结构类似于在图11的发射器部分中示出的用于发射器135的光学模块，并且也包括电输出端130和光电二极管137，后两者的结构类似于在图12中接收部分中用于接收的光学模块的情况。然后该激光二极管127面对于波导路径141设置，并连接到WDM滤光器144的一个表面。波导路径142连接到WDM滤光器144的另一个表面，该光电二极管137连接到波导路径142，而电输出端130连接到光电二极管137。另外，在波导路径141的中间连接有隔离器123。
在发射和接收146中采用的根据上述结构的光学模块对应于在图6中描述的光学装置，电输入端120对应于连接到信号接头45并在绝缘基底76上形成的布线图(图中未示出)。驱动IC125对应于驱动IC44，激光二极管127相应于激光二极管44，光电二极管137相应于光电二极管74，波导路径141相应于波导路径71，WDM滤光器144对应于WDM滤光器72。此外，波导路径142对应于从WDM滤光器72到光电二极管74的路径，电输出端130对应于连接到布导线75的绝缘基底76上的布线图(图中未示出)，光输入/输出端145对应于连接到波导路径71末端的V型槽13。此外，光纤光缆(图中未示出)连接到V型槽13。
根据对这样结构的发射和接收146中使用的光学模块，根据输入到电输入端120的电信号，相应的光信号可以从光输出端124输出到光纤光缆，另外，根据从光纤光缆输入的光信号，相应的电信号可以从电输出端130输出，从而提供具有减少的制造工序，小尺寸和低成本的光学模块。
另外，当多个这样的用于发射和接收的光学模块已经制备并连接通到光纤光缆，它们可以用作用于发射和接收的光传输系统。
此外，虽然根据上述描述通过图4(a)解释了在发射器134中采用的光学模块，可构造在发射器135中使用的光学模块，使之包括在图4(b)，5，7和10中示出的任意光学装置。
而且，根据上述描述，用于接收器136的光学模块可以通过根据图1在光学装置中用激光二极管2取代光电二极管137来实现，可配置为包括根据图2、4、5、7和10的光学装置。当在图4、5、7和10中示出的光学装置包括于此时，可用接收前端IC取代各个驱动IC。另外，当包括如图7和10所示的光学装置时，通过在上述较佳实施例5和7中描述的步骤的反转变换(也就是说，光传输反向)，如果有两个或更多波长的光是输入光，则该光由各个WDM滤光器分隔，且具有各个波长的光通过各个光电二极管反转为电信号。
此外，根据上述描述，用于发射器和接收器146的光学模块相应于图6中示出的结构，用于发射器和接收器146的光学模块可设计为包括如图4(b)、5、7和10所示的任意光学装置。
在那种情况中，如较佳实施例4所述，各个WDM滤光器可以某一角度插入，例如其相对连接有各个输入和输出终端的波导路径为45度角，且各个光电二极管可以设置在各个WDM滤光器的一侧。
另外，根据上述描述，解释了用于发射器135的光学模块和用于发射和接收146的光学模块包括隔离器123，如果传输速率小于等于2.5Gbps，也可以考虑不包括隔离器123的结构。
在上述范围内各个较佳实施例的描述中，虽然陈述了各个散热片是金属的，它也可不是金属的，它可是具有高热传导率或热转换率的材料，诸如金刚石，碳纤维，等等，在此例中，各个激光二极管或各个驱动IC不通过散热片接地。此外，在此例中，不必需采用导热胶，而可采用具有高的热传导率、并能将激光二极管或各个驱动IC连接到各个散热片的任意材料。对于具有高热传导率的材料，例如，可用硅有机树脂。
而且，虽然说明了横沟的截面是矩形的，它也可有V形截面，或U形截面，只要其沟槽形状能够整体铸模到各个玻璃基底，并能提供类似的效应，而不论其形状如何。
此外，虽然示出在各个侧壁上形成了各个沟槽而成为在侧壁中的平行形状，但其形状可以是从各个半导体发光器件的活性层邻近面伸展到各个散热片。图14(a)示出光学装置的结构，此处在侧壁105中形成的横沟109以锥形从激光二极管2的活性层邻近面4伸展到散热片3。另外，图14(b)示出光学装置的结构，其中在侧壁115中形成的横沟119以台阶形状从激光二极管2的活性层邻近面4伸展到散热片3。在这些例子中，因为填充各个横沟的导热胶10所连接的活性层邻近面4的区域比导热胶所连接的散热片3的区域大，所以距离散热片3越近，从激光二极管2的活性层邻近面到散热片3的热辐射的转换率提高越大。因此，当这样形成横沟109和119时，能够更有效地转换来自激光二极管2的活性层邻近面4的热辐射，从而进一步增加了到散热片3的热辐射效率。因此，可以提供比上述各个实施例中所述的光学装置具有更小尺寸的光学装置。另外，在此例中，各个横沟的任意形状，甚至是锥形或台阶形提供了类似的效应，只要其形状能够从各个半导体发光器件的活性层邻近面伸展到各散热片。
此外，在各个侧壁中形成的沟槽可是孔型(通孔型)而不是沟槽型(各个横沟)。在此例中，不能将其一体铸模到各个玻璃基底中，而是在各个波导路径，各个凹部和各个标记一体铸模后，在各个侧壁中钻孔形成通孔，这是本发明通孔的一个例子。即使在此例中，从各个激光二极管到各个散热片辐射热量的效应的角度而言，也能够产生与上述相同的效应。
另外，虽然在各个玻璃基底上分别形成了各个水平位置标记16和垂直位置标记17，多个这样的标记可以分别形成。
而且，虽然陈述了在各个玻璃基底上安装了各个激光二极管或其同类二极管，可用树脂型基底取代玻璃基底。在此例中，各个基底通过干蚀刻或类似方法一体形成。
此外，虽然描述了需要散热的激光二极管和作为半导体器件的驱动IC，本发明也可以应用于需要散热的任意半导体器件，而不仅限于此。
另外，虽然只有各个半导体发光器件的活性层邻近面连接到设置在各个基底边缘的散热片，可以设计各个半导体发光器件的活性层邻近面，使之连接到设置在各个基底边缘的一个散热片，并且与各个半导体发光器件的活性层邻近面相对的深度方向中的外部表面连接到设置在各个基底另一个边缘的散热片。在此例中，最好用传导材料(导热胶，碳纤维)将一个侧面连接并同时提供接地，而另一个侧面用非传导材料(金刚石等等)对各个散热片进行连接。
而且，虽然说明了各个半导体器件的本发明外部表面间的各个活性层邻近面连接到各个散热片，但也可设计使各个半导体发光器件的本发明外部表面间的各个活性层邻近面相面对的外部表面连接到各个散热片，而不是将各个活性层邻近面连接到各个散热片。在此例中，在距离各个散热片更近的外部表面和活性层接合面5之间的距离比活性层接合面5和远离各个散热片的活性层邻近面4之间的距离大。
另外，虽然示出各个活性层邻近面平行面对于各个散热片的表面，在此例中可以使之面对于各个散热片，各个活性层邻近面可以对于各个散热片倾斜设置，设置方式可以是除垂直外的任意状态。而且根据上述描述，虽然假定各个散热片相对各个活性层邻近面垂直设置，可以设置其为除平行外的任意角度。
另外，虽然说明了各个半导体发光器件的活性层接合面与各个活性层邻近面平行设置，但也可将其设计为任意的状态，只要是将各个半导体发光器件的活性层接合面设置为与各个散热片相面对的状态。
虽然解释了各个半导体发光器件的活性层接合面5设置为与各个散热片相面对，也可以设计各个半导体发光器件的活性层接合面5使之面对各个基底的底部表面，并通过布线图等等将各个活性层邻近面连接到各个散热片。因为在各个基底上不必形成通孔，所以在本例中可提供具有减小的制作工序，低成本的光学装置。
虽然各个散热片设置在各个基底的边缘，也可将它添加到各个散热片的边缘，而散热片也可以安装到各个基底的底部。在此例中，可提供与上述相同的效应，并将其设计使在各个基底边缘设置的各个散热片连接到设置在各个基底底部的散热片，而从各个半导体器件中产生的热量通过安装在各个基底边缘的散热片辐射。
根据本发明，可以提供具有更少制造工序的、低成本的光学装置，其制造方法和光学模块或光传输系统。
另外，当半导体发光器件的活性层接合面面对散热片设置时，能够提供更小和低成本的光学装置，其制造方法和光学模块或光传输系统。
此外，当半导体发光器件的深度方向中的外部表面的大部分连接到形成在基底中的沟或孔时，可以提供更小的低成本光学装置，其制造方法，光学模块或光传输系统。
而且，当半导体发光器件的深度方向中的外部表面和活性层接合面邻近散热片设置时，可以提供更小的低成本光学装置，其制造方法，光学模块或光传输系统。另外，当基底整体铸模到铸模玻璃中时，可以提供具有更少制造工序的低成本光学装置，其制造方法，光学模块或光传输系统。
另外，当散热片是金属时，可以提供更低成本光学装置，其制造方法，光学模块或光传输系统。

Claims (15)

1.一种光学装置，其特征在于，包括：
半导体器件，需要散热；
第一基底，为所述半导体器件提供装配架；和
散热片，设置在所述第一基底的边缘，用于辐射从所述半导体器件产生的热量。
2.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，所述半导体器件是半导体发光器件，具有活性层接合面和面对活性层接合面的两个外侧表面，其中所述散热片面对所述活性层接合面设置。
3.如权利要求2所述的光学装置，其特征在于，外部表面的大部分接近所述半导体发光器件的所述散热片，并且通过在所述第一基底中形成的沟槽或通孔连接到所述散热片。
4.如权利要求2所述的光学装置，其特征在于，所述半导体发光器件设置为使接近所述散热片的外部表面和所述活性层接合面间的距离比较远的外部表面中所述散热片和所述活性层接合面间的距离窄。
5.如权利要求2所述的光学装置，其特征在于，所述第一基底整体铸模成为铸模玻璃。
6.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，所述散热片是金属的，并且所述散热片和所述半导体装置由导热胶连接。
7.如权利要求3所述的光学装置，其特征在于，所述沟槽或通孔具有从所述半导体发光器件向所述散热片延伸的形状。
8.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，在所述散热片上还安装了第二基底。
9.一种制造具有波导的整体铸模光学装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：
在凹部上设置具有连接到所述波导路径的活性层接合面的半导体发光器件；
将沟槽从所述凹部延伸到所述玻璃基底的边缘；
采用水平位置标记以所述半导体发光器件在所述玻璃基底的所述凹部中的水平位置定位，并且采用垂直位置标记对所述半导体发光器件在所述玻璃基底的所述凹部中的垂直位置定位；
在边缘设置散热片，以辐射所述半导体发光器件产生的热量；
在所述凹部中设置所述半导体发光器件，使所述半导体发光器件的活性层接合面基本垂直于所述玻璃基底并与所述散热片相面对；和
用所述水平位置标记和所述垂直位置标记执行设置所述半导体发光器件在所述凹部中的定位。
10.如权利要求9所述的制造光学装置的方法，其特征在于，当将所述半导体发光器件设置在所述所述凹部中，使所述半导体发光器件的活性层接合面基本垂直于所述玻璃基底并且与所述散热片相面对时，通过导热胶设置所述半导体发光器件。
11.一种用于发射的光学模块，其特征在于，包括：
光输出端；
如权利要求2所述的光学装置，连接到所述光输出端；和
电输入端，连接到所述光学装置。
12.一种用于接收的光学模块，其特征在于，包括：
光输入端；
如权利要求2所述的光学装置，连接到所述光输入端，并包括取代所述半导体发光器件的半导体光接收器件；以及
电输出端，连接到所述光学装置。
13.一种用于发射和接收的光学模块，其特征在于，包括：
光输入/输出端；
如权利要求2-8所述的光学装置，连接到所述光输入/输出端，还包括半导体光接收器件；和
电输入端和连接到所述光学装置的电输出端。
14.一种用于发射和接收的光传输系统，其特征在于，包括：
如权利要求11所述的用于发射的光学模块；
连接到所述用于发射的光学模块的光纤光缆；和
如权利要求12所述的用于接收的光学模块，它连接到所述光纤光缆。
15.一种用于发射和接收的光学传输系统，其特征在于，包括：
如权利要求13所述的用于发射和接收的光学模块；和
与所述用于发射和接收的光学模块相连的光纤光缆。
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