JP2000075155A - 光モジュール - Google Patents

光モジュール

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JP2000075155A JP24827898A JP24827898A JP2000075155A JP 2000075155 A JP2000075155 A JP 2000075155A JP 24827898 A JP24827898 A JP 24827898A JP 24827898 A JP24827898 A JP 24827898A JP 2000075155 A JP2000075155 A JP 2000075155A
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optical semiconductor
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Toshikazu Hashimoto
俊和 橋本
Yasubumi Yamada
泰文 山田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板上に複数の光半導体素子を搭載して成る
光モジュールにおいて、光導波路や光ファイバ等の上の
空間を通る迷光経路により生じる光クロストークを抑制
する構造を提供する。 【解決手段】 基板上の複数の光半導体素子の間に光吸
収物質を配置する。この該光吸収物質は、複数の光半導
体素子の周囲を透明樹脂で個別に覆った上から、その透
明樹脂を含めて基板表面全体に塗布する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光素子や受光素
子等の光半導体素子を基板上に複数搭載する光モジュー
ルにおいてクロストークを抑制する構造を有する光モジ
ュールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】光送受信モジュールなど発光素子と受光
素子を同一基板上に集積化した光モジュールにおいて、
光クロストークを抑制することは良好な受信感度を達成
するうえで極めて重要である。
【0003】このため従来から光クロストークを抑制す
るために様々な方法が考えられてきた。以下に従来技術
の例を示す。
【0004】図7は特願平7―151641号(照井
他、「光導波回路」)に示された構造の例を示す。この
構成では、光導波路2のクラッド部分2bの表面に遮光
溝4を形成し、この遮光溝4の側面による反射あるいは
散乱により迷光の伝播を抑制している。この場合、光モ
ジュールは発光素子3aおよび受光素子3bを有し、Y
分岐の光導波路回路コア部2aを介して同一入出力ポー
トにより外部と接続するよう構成されている。このよう
なモジュールでは発光素子3aから出た、光導波路2と
結合しない迷光が受光素子3bに入り、ノイズとなる。
迷光の幾何学的経路は、例えば図8の断面図中に矢印で
示すようになる。この図から迷光の多くの部分は遮光溝
4の側面で反射あるいは散乱され、受光素子3bに入る
迷光の量が低減されていることがわかる。
【0005】また、図9〜図11は、特願平9−151
825号(井上他、「双方向WDM光送受信モジュー
ル」)に示された光波長選択フィルタを用いた構造の例
を示す。これら図9〜図11に示す光モジュールは受信
波長と送信波長の相互に異なるそれぞれの光λin、λ
outを持ち、これら両光が光波長選択フィルタ5を介
して各々の透過または反射し、同一ポートから外部へと
繋がるよう構成されている。ここで光波長選択フィルタ
5は波長選択性があるため発光素子3aから出た迷光に
対しても図11の断面図に矢印で示したように反射させ
ることができる。しかしながら、この方法には、送信、
受信で同一波長を用いる光モジュールには使えないとい
う事情もある。
【0006】上記したように、発光素子と受光素子を同
一基板上に集積化した光モジュールにおいて、光導波路
や、その下方の基板内部で反射あるいは散乱され、受光
素子に入る迷光量を低減する方法については従来から考
えられてきたが、例えば、光波長選択フィルタを用いた
構造の光モジュールにおいて、発光素子から放出された
迷光はその光フィルタの部分で強く散乱され、多重散乱
を繰り返した後、たとえば図12に示すように直接ある
いはパッケージ11の壁面に反射して間接に受光素子に
達する、言わば、第3の経路については考慮されて来な
かった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来技術では基板の上やフィルタの近傍で散乱された基板
より上の空間を伝播する迷光に対して有効に作用しない
という問題があった。
【0008】本発明の目的は、基板から大きく突出した
フィルタ等の構造を基板上に形成した場合や、通常10
0〜200μm程度厚みのある光半導体素子が通常数十
μm程度の厚みの光導波路のクラッドよりも大きく突出
している点に着目し、光導波路の上の空間を通る迷光の
経路により生じる光クロストークを抑制するように構成
した光モジュールを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明光モジュールは、
基板上に複数の光半導体素子を搭載し、その複数の光半
導体素子の間に光吸収物質を配置して該素子間の光の漏
洩を抑制する構成をとるものであり、ここで、前記光吸
収物質は、前記光半導体素子の周囲を透明樹脂で個別に
覆った上から、該透明樹脂を含めて基板表面全体に塗布
したことを特徴とする。
【0010】また、本発明光モジュールは、基板上に複
数の光半導体素子と該光半導体素子による光信号の伝播
を担う光導波路を搭載し、該光導波路中に形成した溝に
光波長選択フィルタを挿入したものにして、前記複数の
光半導体素子の各々と前記フィルタとの各間に光吸収物
質を配置して前記素子間の光の漏洩を抑制するようにし
た構成を取るものであり、前記光吸収物質は、複数の光
半導体素子の周囲を透明樹脂で個別に覆った後、該透明
樹脂および前記光フィルタを埋没させる形で基板表面全
体に塗布したものであることを特徴とする。
【0011】さらにまた、本発明光モジュールは、基板
上に複数の光半導体素子と該光半導体素子による光信号
の伝播を担う光導波路を搭載し、該光導波路中に形成し
た溝に光波長選択フィルタを挿入したものにして、前記
複数の光半導体素子と前記フィルタのそれぞれの間に光
遮蔽体を配置して前記素子間の光の漏洩を抑制するよう
な構成をとるものであり、前記光遮蔽体は、前記光半導
体素子の各々の周囲を覆う透明樹脂と前記光フィルタを
個別に覆った複数のキャップであるか、または前記光半
導体素子の各々の周囲を覆う透明樹脂と前記光フィルタ
を一括して覆った、内部に前記各光半導体素子を分離す
る隔壁を有する単一のキャップであることを特徴とす
る。
【0012】本発明光モジュールを用いることにより光
モジュール光モジュール中の迷光の伝播を抑制し、迷光
による信号の劣化を抑制できる。
【0013】
【発明の実施の形態】(実施形態1)図1は、本発明の
第1の実施形態の光モジュール構成を示す図であり、図
2は、説明のために図1の構造から光吸収体樹脂の一部
を取り去った様子を示している。
【0014】本実施形態ではその基本構成として、異方
性エッチングによりV溝を形成したシリコン基板1上
に、発光素子としてのレーザダイオード(LD)3aお
よび受光素子としてのフォトダイオード(PD)3bを
搭載し、これら各々の光半導体素子に光ファイバ8aお
よび8bを接続した光モジュールを示している。
【0015】このような構造の上に、光モジュールの基
板表面には樹脂である光吸収体6が塗布され、光半導体
素子3a、3bおよび光ファイバ8a、8bを覆ってい
る。
【0016】発光素子3aおよび受光素子3bのそれぞ
れの周りには光ファイバとの結合において損失がないよ
うどちらも透明な樹脂7が塗られている。ここで透明な
樹脂7はこれら2つの光半導体素子の間では分断されて
いることが重要である。
【0017】これによって基板の表面に光吸収体を塗布
した際、光吸収体6が透明樹脂7の分断されている部分
に流れ込んで基板の上を通って発光素子3aから受光素
子3bに到達する迷光を遮ることが可能となる。
【0018】光吸収体6で基板表面を覆わない場合には
−23dB程度しか光クロストークが得られなかった
が、本実施形態の構造を用いることにより約−38dB
の良好な低光クロストークモジュールが得られた。
【0019】ここで、さらにこれら透明樹脂あるいは光
吸収体6を構成する樹脂は、発光素子および受光素子を
封止する効果や光ファイバを固定する効果も有する。
【0020】尚、本実施形態においては、光導波路とし
て光ファイバを使用した構成を示したが、それがコア部
とクラッド層から成るものであっても同様の効果が期待
できる。
【0021】(実施形態2)図3は、図9の構成の光モ
ジュールをさらに簡略に図式化したものであり、図4
は、その構造に対して本発明の第2の実施形態を適用し
た構成を示すものである。尚、ここでは光導波路2の詳
細は本発明とほとんど無関係なので省略した。
【0022】図3の光モジュールの回路においては、基
板1上に発光素子3aと受光素子3bを配設するのに加
えて、光導波路2中に形成した溝2cに挿入した光波長
選択フィルタ5を配設する。
【0023】この構成において、発光素子3aから放出
された迷光は強くフィルタ部分で散乱され、迷光が導波
路基板上から受光素子3bへと到達し受信特性を劣化さ
せることとなる。そこで、本実施形態においては、図4
に示すように、実施形態1と同様の方法であるが、光フ
ィルタ5を含めて表面全体を光吸収体で覆った。参照番
号9は、フィルタ固定用接着剤を表している。これによ
り光波長選択フィルタ5や発光素子3aから空間に放出
された光は、光吸収体6に吸収されるため受光素子3b
に到達することなく良好な受信特性が得られる。
【0024】このような構造により、光吸収体6で基板
1の表面を覆わない場合には−22Db程度しか光クロ
ストークが得られなかったが、この実施形態の構造を用
いることによって、約−41dBの良好な低クロストー
クモジュールが得られた。
【0025】(実施形態3)図5は光吸収体の代わりに
光遮蔽体として光を遮るキャップ10を発光素子3a、
受光素子3b、および光フィルタ5のそれぞれに被せた
構成の実施形態である。
【0026】キャップ10はそれぞれ基板1上にハンダ
で固定しており、これら遮光キャップ10はそれぞれ局
所的な気密封止の機能も果している。キャップ10の素
材は気密性のある焼結したアルミナで光を透過しない。
それ以外の材料としては、樹脂やガラスなどを加工した
ものを用いてもよい。
【0027】図5では、3つの領域を個別のキャップで
覆っているが、このようにする代わりに、図6に示すよ
うに、内部に各光半導体素子3a、3bおよび光波長選
択フィルタ5を分離する壁面20a、20bを有する単
一のキャップ20で覆うことにより迷光を抑制するよう
にしてもよい。
【0028】光遮蔽体で基板1の表面を覆わない場合に
は−22dB程度しか光クロストークが得られなかった
光回路においても、本実施形態の構造を用いることによ
って、約−42dBの良好な低クロストークモジュール
が得られた。
【0029】さらに、湿熱試験にかけたところ、温度8
5℃、湿度90%で7000時間以上耐え得ることから
キャップによる気密封止の効果が得られた。
【0030】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、従来は
考慮に入れられていなかった光集積基板の上部を経路と
する迷光を有効に抑えることが可能となり、光クロスト
ークが極めて少ない光モジュールを提供できる。
【0031】特に、発光素子と受光素子が光モジュール
に一体的に含まれる構成は受信特性の優れた光モジュー
ルを実現する上で極めて有効であることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1の構成を示す斜視図であ
り、光吸収体である樹脂が光半導体素子全体を覆ってい
る様子を示す図である。
【図2】図1における光吸収樹脂の一部を取り除いた部
分破断図である。
【図3】光フィルタが光導波路の溝中に差し込まれたタ
イプのモジュールにおいて、迷光を抑制するための構造
を施す前の光モジュールの形態を示す図である。
【図4】迷光を抑制するための本発明の第2実施形態を
示す図である。
【図5】迷光を抑制するための本発明の第3実施形態を
示す図である。
【図6】本発明の第3実施形態の変形例を示す図であ
る。
【図7】光導波路のクラッド部分に溝を形成して迷光抑
制する従来技術の実施形態を説明する斜視図である。
【図8】図7の断面図である。
【図9】波長多重の送受信信号を分離する波長選択フィ
ルタを用いて迷光抑制する実施形態を説明する斜視図で
ある。
【図10】図9の平面図である。
【図11】図9の断面図である。
【図12】光モジュールにおいて、光導波路基板の上の
空間を伝播して光クロストークを発生する迷光の経路を
示す図である。
【符号の説明】
1 光半導体素子実装用基板 2 光導波路 2a コア部 2b クラッド層 3a 発光素子 3b 受光素子 4 光遮蔽用溝 5 光波長選択フィルタ 6 光吸収体 7 透明樹脂 8a 光ファイバ 8b 光ファイバ 9 フィルタ固定用接着剤 10 不透明キャップ 11 パッケージ壁

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に複数の光半導体素子を搭載した
    光モジュールにおいて、 前記複数の光半導体素子の間に光吸収物質を配置して、
    前記光半導体素子間の光の漏洩を抑制するようにしたこ
    とを特徴とする光モジュール。
  2. 【請求項2】 前記光吸収物質は、前記複数の光半導体
    素子の周囲を透明樹脂で個別に覆った上から、該透明樹
    脂を含めて基板表面全体に塗布したものであることを特
    徴とする請求項1に記載の光モジュール。
  3. 【請求項3】 基板上に複数の光半導体素子と該光半導
    体素子による光信号の伝播を担う光導波路を搭載し、該
    光導波路中に形成した溝に光波長選択フィルタを挿入し
    た光モジュールにおいて、 前記複数の光半導体素子の各々と前記フィルタとの各間
    に光吸収物質を配置して前記光半導体素子間の光の漏洩
    を抑制するようにしたことを特徴とする光モジュール。
  4. 【請求項4】 前記光吸収物質は、前記複数の光半導体
    素子の周囲を透明樹脂で個別に覆った上から、該透明樹
    脂および前記フィルタを埋没させる形で基板表面全体に
    塗布したものであることを特徴とする請求項3に記載の
    光モジュール。
  5. 【請求項5】 基板上に複数の光半導体素子と該光半導
    体素子による光信号の伝播を担う光導波路を搭載し、該
    光導波路中に形成された溝に光波長選択フィルタを挿入
    した光モジュールにおいて、 前記複数の光半導体素子の各々と前記フィルタとの各間
    に光遮蔽体を配置して前記半導体素子間の光の漏洩を抑
    制するようにしたことを特徴とする光モジュール。
  6. 【請求項6】 前記光遮蔽体は、前記光半導体素子の各
    々の周囲を覆った透明樹脂と前記フィルタとを個別に覆
    う光不透過体のキャップであることを特徴とする請求項
    5に記載の光モジュール。
  7. 【請求項7】 前記光遮蔽体は、前記光半導体素子の各
    々の周囲を覆った透明樹脂と前記光フィルタとを一括し
    て覆う、内部に前記各光半導体素子とフィルタを分離す
    る隔壁を有する単一の光不透過体のキャップであること
    を特徴とする請求項5に記載の光モジュール。
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