JP2000228555A - 光送受信モジュール - Google Patents

光送受信モジュール

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JP2000228555A JP11030855A JP3085599A JP2000228555A JP 2000228555 A JP2000228555 A JP 2000228555A JP 11030855 A JP11030855 A JP 11030855A JP 3085599 A JP3085599 A JP 3085599A JP 2000228555 A JP2000228555 A JP 2000228555A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コスト、小型、高性能の光送受信モジュー
ルを提供すること。 【解決手段】 送信部と、受信部と、光ファイバの端
部と、光ファイバ端部を送信部と受信部に結合する導波
路とを有する光送受信モジュールにおいて、金属メッシ
ュ若しくは複数の穴を有する金属多孔板によって受光部
が覆われ、且つ送信部、受信部、金属メッシュ或いは金
属多孔板ともに樹脂モールドによって被覆され一体化さ
れた光送受信モジュール。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ通信に
おいて、同時に送受信を行うために送信部と受信部を一
体化した光送受信モジュールに関する。特に異なる波長
の光を用いて送信と受信を同時に行う光送受信モジュー
ルで安価な樹脂モールド型パッケージの素子の改良を提
案する。同時双方向通信をおこなう素子において送信部
の発するノイズから受信部を保護するための改良に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の送受信モジュールでは、送信用半
導体レーザ(LDモジュール:例えば図1)と受信用フ
ォトダイオード(PDモジュール:例えば図2)それぞ
れが金属ケース内に収容されていた。つまり送信回路と
受信回路は別体でそれぞれ金属カンケースで遮蔽されて
いた。
【0003】従来の送信部を説明する。図1のLDモジ
ュール1において、金属製の円形ステム2に垂直のポー
ル3が形成される。ポール3にサブマウントを介しLD
チップ4が固定される。LDチップ4の直下においてス
テム2上面中央にはPDチップ5が固定される。ステム
2には金属円筒形のレンズホルダー6が溶接される。レ
ンズ7がレンズホルダー6の開口部に取り付けられる。
レンズホルダー6の上には円錐形のフェルールホルダー
8が溶接される。光ファイバ9の先端を支持するフェル
ール10がフェルールホルダー8の頂部の開口へ挿入固
定されている。ステム2の上方は穴開きキャップ14に
よってカバーされている。
【0004】フェルール10、光ファイバ9の端面が斜
め研磨されている。反射戻り光がLD4に戻らないよう
にするためである。LD4は送信光を発する。PD5は
モニタ用のPDである。LD4の駆動電流は送信信号に
よって変調されている。LD4の駆動電流やPD5の光
電流はリードピン11〜13などによって外部回路から
供給され、或いは外部回路へ取り出される。ステム2、
レンズホルダー6、フェルールホルダー8ともに金属で
ある。金属パッケージであるから電磁波を通さない。送
信部はLDに高速大電流が流れるが、金属パッケージの
ため外部にノイズを及ぼさない。
【0005】従来の受信モジュールを説明する。図2の
PDモジュール15において、金属製円形のステム16
の上面中央にPDチップ17が固定される。金属製キャ
ップ18がステム16に固定される。キャップ18を囲
むように円筒形金属製のレンズホルダー19がステム1
6に溶接される。レンズホルダー19の上に円錐形フェ
ルールホルダー20が固定される。光ファイバ21の先
端に金属製のフェルール22が固定される。フェルール
ホルダー20の頂部の穴にフェルール22が差し込まれ
固定される。反射戻り光がLDに入らないように光ファ
イバとフェルールの先端が斜め研磨される。PDモジュ
ール15は金属ステム16、金属レンズホルダー19、
金属フェルールホルダー20よりなる金属製のケースに
収容されている。受信部はインピーダンスが高くて電流
が小さく外部ノイズの影響を受け易いが金属カンによっ
て覆われているから外部ノイズを遮断することができ
る。
【0006】LDモジュールには駆動回路が付随する。
送信信号によって変調された駆動電流をLDに流すため
である。駆動回路は変調回路や電力増幅器などを含む
が、金属製ケースに収容されているから、ノイズを外部
に放射しない。PDモジュールには光電流を増幅するた
めの増幅回路が続く。これも金属ケースに収容されてお
り、雑音に強い設計になっている。
【0007】従来の光送受信モジュールは、PDモジュ
ール、LDモジュール、駆動回路、増幅回路が別体でそ
れぞれ金属製のケースに収容されていたのである。従っ
て同時に送信、受信を行っても、強度の強い送信信号
が、微弱な受信信号に回り込む影響は殆どなかった。同
時送受信というのはこの発明で重要な前提となる。LD
は高速で変調され、大電流が流れるから強い電波を発生
する。受信部は電流が微弱で増幅率が高くノイズを拾い
易い。送信部と受信部が同時に動作すると送信部の信号
が受信部にノイズとして入る可能性が出てくる。金属製
ケースで送信部を囲み、別の金属製ケースで受信部を囲
むと2重に遮蔽され送信部ノイズが受信部に入らない。
【0008】このことは、特に図3のように一本の光フ
ァイバで送受信を行う送受信器で、重要な評価項目とな
る。図3は基地局側と加入者側の送受信関係を示す。加
入者側は複数個存在するがここでは一つだけ図示する。
基地局には送信信号を送るためのLD1と、受信のため
のPD1がある。それぞれは光ファイバ27、33によ
って光分波器28につながる。光分波器28は一本の光
ファイバ29に接続される。加入者側にも送信用LD2
と受信用のPD2がある。それぞれ光ファイバ32、3
1によって光分波器30につながり、光ファイバ29に
接続される。図3において基地局から加入者側へ信号を
送る場合を下り系と呼ぶ。加入者側から基地局に信号を
送る場合を上り系と呼ぶ。光ファイバが一本であるが双
方向に通信できる。
【0009】送受信系には同時送受信するものと交互送
受信するもの、1本光ファイバのものと、2本光ファイ
バのものがありうる。交互送信はピンポン伝送ともい
う。図3の系はピンポン伝送にも使う事ができる。送信
のタイミングと、受信のタイミングが違う。光ファイバ
は1本でも2本でもよい。上り系、下り系とも同じ波長
の光信号を用いる事ができる。同一波長の光を使う場
合、光分波器28、30とあるのは単にビームスプリッ
ターにすぎない。交互送受信であるから送信信号が受信
信号にノイズとして混入する恐れはない。だから送信部
と受信部を遮断する必要はない。本発明はこれを対象と
しない。
【0010】同時送受信の場合が問題である。図3の系
は同時通信にも使える。光ファイバが一本だから上り
系、下り系に異なる波長(λ1、λ2)の信号を使う。
光分波器28、30は波長選択性を持つWDMである。
【0011】図4に従来の加入者側の送受信モジュール
の構成を示す。加入者側に図1のLDモジュール1と図
2のPDモジュール15が設けられる。例えば、上り系
は1.3μm光を用いる。下り系は1.55μm光を用
いる。1本の光ファイバ34によって上り下りの信号
が、基地局と加入者側の間で交換される。波長の異なる
光を分離統合するのは、WDM37である。ここでは光
導波路型のWDM37が示される。2本の導波路が結合
部38でエネルギーを交換する。1.3μm光は直進
し、1.55μm光は彎曲するようになっている。1.
3μm光の上り信号は、LDモジュール1から光ファイ
バ9、光コネクタ41、光ファイバ36、WDM37、
光コネクタ35から光ファイバ34を経て基地局へ送ら
れる。
【0012】1.55μm光の下り信号は、光ファイバ
34、光コネクタ35、WDM37、光ファイバ39、
光コネクタ40、光ファイバ21を経てPDモジュール
15に入る。光ファイバが2本あっても良い。送信信号
と受信信号が同じ光ファイバを通る(一本)あるいは異
なる光ファイバ(2本)を通るということに拘らず、電
磁波によって受信部が送信部の影響を受ける可能性があ
る。しかし、図1のLD、図2のPDのように金属パッ
ケージに封入された独立の送信モジュール、受信モジュ
ールと独立の駆動回路、増幅回路を使うならノイズの問
題はない。図4のような従来の送受信モジュールの構成
ではそれぞれが遮蔽されていて問題ない。
【0013】図1のLDモジュール、図2のPDモジュ
ールを使い図4のONU(加入者側)モジュールを作製
した場合、レーザ回路(送信部)からのノイズが、PD
回路(受信部)に侵入する心配はない。が、素子点数、
部品点数がいかにも多い。またパッケージ面(ステム
面)と光ファイバの方向が垂直である。光はパッケージ
内でかなりの距離を空間伝搬する。だからレンズも必要
になる。LDモジュール、PDモジュールだけでも大型
であり、これらを組み合わせた送受信モジュールはいき
おい大型な装置にならざるを得ない。PD、LD、駆動
回路、増幅回路などの回路に高価な金属パッケージを用
いるから高価格になる。大型高価格の光送受信モジュー
ルを用いるかぎり光双方向通信が広く一般家庭にまで普
及することはない。小型化低価格化は一般家庭まで遍く
光通信が普及するためには必須である。小型化のために
はPDとLDが別体ということは好ましくない。個々の
部品を高価な金属パッケージに納めると廉価にはできな
い。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】近年、LDチップとP
Dチップ(+AMPチップ)を一つの基板に実装して、
小型低価格を実現する試みがなされるようになってき
た。一つの基板にLDとPDを実装し、基板面に平行に
光を伝搬させる。基板に同じ高さのLD、PD、導波路
を設けるから平面実装と呼ぶ。図1、図2の素子とは光
の伝搬方向が全く異なる。LD、PDだけでなく、AM
Pをも同一基板に設けることもある。PDの光信号を前
置増幅するからノイズにより強くなる。
【0015】一つの基板にLD、PD、AMPを置くの
で小型軽量にできる。チップ自体は小さいので接近して
配置するとより小さい素子にすることができる。パッケ
ージ(ケース)の数も一つに減るから安価にできる。パ
ッケージの数を減らしてもセラミックパッケージにする
と気密性はよいが安価にならない。もっとも低価格のパ
ッケージはありふれた樹脂モールドである。モジュール
の低価格化のためには樹脂モールドパッケージにしたい
ものである。
【0016】このような形態において、LDの駆動電流
が少ない(即ち近距離の通信)場合はあまり問題がな
い。しかし、遠距離通信のためにLDの駆動電流を増大
すると雑音の問題が起こる。LDの電気信号が空間を伝
わって、受信側に回りこみノイズとなる。LDの電流は
大きく繰り返しの速いパルスであるから強い電波を発生
する。受信部はPDとAMPよりなるが入力インピーダ
ンスが高く増幅率が高いのでノイズを拾い易い。つまり
送信部と受信部が電気的に結合しやすい構造である。こ
れはクロストークということもある。雑音が強くなるか
ら充分な受信感度が取れない。この問題は、LDとPD
・AMPの距離が狭くなればより深刻になる。つまりモ
ジュールが小型化すればするほどこれは重大な難点とな
る。
【0017】小型安価であって、受信部を送信部ノイズ
から保護できる双方向光送受信モジュールを提供するこ
とが本発明の目的である。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明の光送受信モジュ
ールは、送信部と、受信部と、光ファイバの端部と、光
ファイバ端部を送信部と受信部に結合する導波路とを有
する送受信モジュールにおいて、金属メッシュ若しくは
複数の穴を有する金属多孔板によって受信部が覆われ、
且つ送信部、受信部、金属メッシュ或いは金属多孔板と
もに樹脂モールドによって被覆され一体化されている。
【0019】本発明は、受信部を多孔金属板、金属網に
よって覆い、送信部から、受信部を遮蔽する。金属網、
多孔金属板によって送信部の発する強い電波から受信部
をシールドする。有孔金属でおおうのは穴からモールド
材が内部に侵入して受信部を稠密におおうことができる
ためである。単なるシールドだけなら金属板キャップを
かぶせれば良い。しかし、金属キャップによって覆うと
モールド工程で受信部に樹脂が入らず、受信部を樹脂に
よって被覆できない。本発明は穴のある金属板によって
受信部を覆う。流動状態にある樹脂が外部から穴を通っ
て受信部に侵入し固化する。つまり、流動する樹脂を通
し受信部をもモールドするために穴のあるメッシュ、多
孔板によって被覆する。穴が大きく数多くある方が樹脂
は内部に侵入し易い。しかし穴が大きすぎると電波を遮
蔽する作用が低下する。穴の数や大きさは流動状態の樹
脂の粘度やノイズレベルによって適当に決めるべきであ
る。セラミックパッケージなら金属板で受信部を単に覆
えばいいが、セラミックパッケージは高価である。本発
明の素子をモールド型のパッケージにするのは安価にす
るためである。
【0020】送信部と受信部を一体化するとモジュール
が小型化される。図1、図2、図4に示すような別体の
ものより小型になる。セラミックパッケージを使うと高
価になる。しかし、本発明はセラミックパッケージを使
わず、樹脂モールドパッケージとするので安価になる。
本発明は、PD、LDを同一基板上に固定し、樹脂モー
ルドしており、受信部を有孔金属で覆うから、小型、安
価、高信頼性の光送受信モジュールを提供することがで
きる。
【0021】
【発明の実施の形態】[実施形態 1(Y分岐導波
路)]図5〜図11によってY分岐導波路を持つ実施形
態を説明する。図5はSiベンチ上の素子配置を示す。
Siベンチ42はSi結晶の上にスパッタリングあるい
は酸化法によって透明のSiO誘電体層を形成したも
のである。Siベンチ42のSiO層に屈折率を上げ
る不純物をドープして導波路43、44が形成される。
導波路の近接部がWDM(波長分波器:導波路型光カプ
ラ)45となっている。ピンポン伝送(交互伝送)でな
いから、2種類の波長λ1、λ2の光を用いる。WDM
45は何れかを選択して導波路43、44に通す作用が
ある。図示していないがSiOの上にLDグランド、
PD・AMPグランドのメタライズ面やその他のメタラ
イズ配線が印刷されている。LDとPDのグランド面は
別個のグランドである。これらグランドは外部回路にお
いて接続される。直線導波路43の終端において、LD
グランド面にLDチップ46が固定される。導波路44
の終端において、PDチップ47がPD・AMPグラン
ドメタライズ面に固定される。PDに近接してAMP
(前置増幅器)48がPD・AMPグランドメタライズ
面に固定される。導波路43の始端には光ファイバ49
の端部が接合される。
【0022】LD46からの送信光(出力光)50は導
波路43、WDM45、から光ファイバ49へと伝搬す
る。光ファイバからの受信光(入力光)51はWDM4
5、導波路44からPD47に伝搬する。リードフレー
ムがあってこれらの素子の電極とワイヤで接続される
が、図5では図示を略している。平面導波路とWDMに
よって光を分配し、PDには1.55μm、LDには
1.3μmを対応させる。一つの基板42に3つの素子
を設けるから小型化できる。光の進行方向が基板やチッ
プ面に平行であるから、いっそう小型化できる。
【0023】PD47とAMP48よりなる部分が図6
の受信部52である。LD46が送信部54である。図
7のように受信部52に金属製の支柱55、56、5
7、58、59を建てる。支柱はコバール、ステンレス
などの金属である。支柱55〜59の上に金属製メッシ
ュ53を貼り付ける。メッシュ53は図8に示すような
網目構造を持つ。図6に示すように、メッシュ53によ
ってPDとAMPが覆われる。PDもAMPもグランド
メタライズの上に接合し、支柱は金属でありメッシュ5
3も金属であるから、PD47、AMP48は導体によ
って挟まれた状態になる。しかも支柱、メッシュはPD
グランド電位である。外部の電波が入らない。だから外
部のノイズを受けにくい。送信部のノイズからも保護さ
れることになる。
【0024】網目とする理由は流動状態の樹脂が受信部
に侵入できるためである。図6でもリードフレームやワ
イヤの図示を略しているが、実際にはリードやワイヤが
ついている。これを型に入れ樹脂60を流し込んで固化
する。この操作をモールドという。樹脂自体をモールド
と呼ぶこともある。図10、図11はモールド後の受信
部のみの断面図である。Si基板42の上に支柱55〜
59があってその上にメッシュ53があるが、樹脂60
は網目を通ってメッシュの下側にも入り受信部を隙間な
く覆う事ができる。樹脂60の役割は、素子や基板を囲
んで保護し水や気体の侵入を阻止するパッケージとなる
ことである。図9は光送受信モジュール素子全体の正面
図である。これは両側にピンを有する(DIP)プラス
チックパッケージの素子となっている。ピン配置は任意
である。光ファイバの一端がプラスチックモールド内部
に埋め込まれた格好になる。メッシュは内部に隠れる。
外部にはメッシュは露呈しない。光ファイバが付いてい
る点を除けば通常のICと変わらない。だから取扱いは
容易である。
【0025】作用を述べる。送受信を同時に行うのでL
D46には繰り返しの速いパルス電流が流れる。パルス
電流は矩形波であるから、かなり高い周波数成分まで含
まれる。しかも電流が大きいから強い電磁波が出る。受
信部は増幅率が高くてインピーダンスが高いから電波の
影響を受け易い。しかし、金属製のグランド面、支柱、
メッシュなどグランド電位の金属によって受信部が囲ま
れているから電波が内部に入って来ない。支柱を使い、
またメッシュを使うことによって後から樹脂モールドす
るときに隙間なく、樹脂が充填される。このため樹脂モ
ールドで小型、低価格、高性能の光送受信モジュールが
可能となる。
【0026】上の例では金属網53を用いたが、ステン
レスなどの多孔板を用いることもできる。図12は多孔
板61を示す。適当な大きさの穴62を縦横に多数穿孔
した金属板である。メッシュ53に代えて支柱に多孔板
を固着する。送信部ノイズを遮蔽する機能は変わらな
い。
【0027】[実施形態 2(直線導波路上向き分岐、
多孔板+支柱)]図13〜図15によって直線導波路と
WDMフィルタとを用いた実施例を説明する。これは、
1.3μm光と1.55μm光を分けるカプラを、多層
膜フィルタによって実現するものである。図13はSi
ベンチ上に導波路や素子を配置した状態を示す平面図で
ある。Siベンチ(プラットホーム)63は長方形の
(001)Si単結晶基板である。中央近傍が少し高く
なっており始端は2段に、終端部は1段階の段部があ
る。中央の高くなった部分に縦方向に直線の光導波路6
4が形成される。直線導波路の上にLD、PDを並べた
点にこの素子の特徴がある。導波路64の終端に段部が
あり、ここへ直接にLDチップ65が固定される。LD
65の発光部と導波路の高さを合致させるように段部の
高さが決められている。LD65のさらに後方にモニタ
用PDチップ66が固定される。LDチップ65から前
方に出た光は導波路64を伝搬してゆく。後方に出た光
はモニタPD66に入る。PD66はLDのパワーを監
視し出力を一定に保つようにフィードバックを掛けるた
めのものである。LD65とモニタPD66が送信部で
ある。
【0028】光導波路64の半ばには受信用PD67が
設けられる。PDチップ67のすぐあとに斜め上方を向
いたWDMフィルタ68が光導波路64を横切るように
設けられる。フィルタ68の傾斜角は例えば30度であ
る。しかし、20度〜50度程度の角度であることもで
きる。WDM68は送信光はそのまま透過し、受信光は
反射する作用がある。受信光はWDMフィルタによって
斜め上に反射され、PDに裏面から入射する。PDの裏
面に直接に入射させる事ができないときは、スペーサを
Siベンチ63の上に置いてからPD67を取り付け
る。PD67の近傍にAMP69を固定する。これはP
D67の光電流を前置増幅するものである。PD67と
AMP69が受信部52である。
【0029】光導波路64の前端には2段の段部があ
る。光導波路64に近い方には浅いV溝70が穿たれ
る。遠い方の段部にはより深いV溝71が穿たれる。光
ファイバ72の先端の一部の被覆を剥し芯線73(クラ
ッド+コア:例えば125μm径)を露呈させる。芯線
73をV溝70に入れる。被覆部分(例えば0.9mm
径)を大きいV溝71に挿入する。光導波路64に光フ
ァイバのコアが合致するようにV溝70、71、光導波
路64が予め形成されている。だから光ファイバ72を
V溝70、71に固定すれば自動的に調芯される。
【0030】V溝は異方性エッチングによってSi基板
63の上の形成される。Siベンチ63は(001)単
結晶であるから{111}面方向のエッチング速度が遅
いエッチング液によって{111}面だけを露出させる
ことができる。溝は(1−11)面と(−111)面を
組み合わせたV溝となる。傾斜角は54.7度であり、
谷の挟角は70.5度である。Si基板63にはメタラ
イズパターンが印刷あるいはフォトリソグラフィによっ
て設けられる。PD67、AMP69はPDグランドメ
タライズの上に固定される。LD65はLD用のグラン
ドメタライズに固定される。PDグランドとLDグラン
ドは別異のものである。これらは外部で接続され共通の
グランドとなるがSi基板63の上では別のグランド面
とする。LDの影響からPDを切り放すためである。そ
の他にも配線用のメタライズパターンがある。これらメ
タライズパターンの図示は省略している。
【0031】受信部のグランド面にはステンレス、コバ
ールなど金属製の支柱74〜78が固定される。支柱も
グランド電位になる。この例では、支柱74はステンレ
スで0.5mm×4.5mm×1mmHである。支柱7
5〜78もステンレスで0.5mm×0.5mm×1m
mHである。この高さは、LDやPDチップの高さ(厚
み)が約0.2mmから0.3mmと薄いためである。
図15のように支柱74〜78の上には、多孔板61が
接着されている。これは本発明の目的であるPD部の遮
蔽のためである。
【0032】この例では、多孔板もステンレス製で厚み
0.1mm、縦横4.5mmである。穴はエッチングに
よって穿孔する。プレス加工で穿孔する事もできる。穴
径は樹脂の通る限り細かい方が良い。例えば直径0.3
mmとする。多孔板を取り付けた状態を図14に示す。
受信部の全体が多孔板61によって覆われる。
【0033】送信部のLD65とモニタPD66は透明
樹脂79で覆ってある。LDからの光をPDまで導光す
る必要があるからである。さらに全体を不透明の樹脂8
0によってモールドしてある。この状態は図15に示
す。多孔板61には多数の穴62があるから流動性のあ
る樹脂は穴を通って受信部52に回り込む。支柱の隙間
からも樹脂が侵入できる。遮蔽部の内外に等しい密度で
樹脂が充填される。遮蔽物をメッシュや多孔板にするの
は事後的な樹脂注入によって遮蔽物の内部をもモールド
するためである。
【0034】透明樹脂79はたとえばシリコーン系樹脂
とする。モールドの樹脂80は硬化性に優れたエポキシ
樹脂を例えば用いる。樹脂80で全体をモールドし、リ
ードフレームも樹脂80で支持される。セラミックパッ
ケージや金属パッケージを使わず、プラスチックパッケ
ージ(樹脂モールド)とするのは安価にするためであ
る。図20は完成した素子の平面図である。図21は正
面図、図22は左側面図である。光ファイバが付いてい
るが通常のDIP型のプラスチックパッケージ素子とな
っている。
【0035】図13のモジュールの構成は以上のようで
ある。その製作手順を述べる。Siベンチ(約15mm
×5mm;(001)面)上に左から2段の段部、右に
1段の段部を形成する。エッチングあるいは研磨によっ
て段部を作ることができる。左の2段の段部には異方性
エッチングによって光ファイバ固定のためのV溝71、
70を形成する。中央の高原部には表面近くに中心線に
そって光導波路を形成する。まずSiOの透明層を作
り屈折率を上げる不純物をドープして光導波路を作る。
斜め溝を光導波路の途中に穿つ。斜め溝にWDMフィル
タを挿入する。その前方直近位置にスペーサを介して受
信用のPD67を半田づけする。透明樹脂によってスペ
ーサ部分を満たす。受信用PD(D−PD)はInGa
As−PDである。その近傍にAMPチップ69を固定
する。
【0036】右側の段部のメタライズ上で光導波路の終
端にLDチップ65を半田付けする。これはInGaA
sP−LDチップである。その後方にモニタ用InGa
As−PD66をメタライズ上に半田付けする。LD6
5とPD66の間には透明樹脂79を滴下し透明光路を
確保する。
【0037】メタライズ配線と、PD67、66、AM
P69、LD65の電極パッドをワイヤボンディングに
よって接続する。支柱74〜78を受信部52のグラン
ドメタライズ面に建てる。多孔板61を支柱74〜78
に固定する。多孔板61と支柱はグランド電位である。
PD67とAMP69は多孔板61と支柱74〜78、
グランドメタライズ面によって囲まれ、静電遮蔽され
る。
【0038】リードフレーム(図13〜図15では省
略)の中央部にSiベンチを固定し、おのおののリード
ピンとメタライズ配線とをワイヤボンディングによって
接続する。
【0039】ついで光ファイバ72の芯線73を小V溝
70に、被覆部分を大V溝71に挿入しエポキシ樹脂で
固定する。溝に差し込んで固定するから光ファイバ調芯
の必要がない。
【0040】最後にSiベンチを含む全体を樹脂モール
ドして素子を完成する。例えばエポキシ樹脂を用いる。
こうして図20〜図22に外観を示すような光送受信モ
ジュール97が完成される。
【0041】リードピン98〜107は内部のPD、L
D、AMPと外部回路を接続するものである。ピン数は
内部の回路によって多少異なる。例えば最低本数は次の
ように決まる。LD・PD(モニタ用)グランドで1ピ
ン、LDの駆動電流のために1ピン、モニタPDのため
に1ピン、PD・AMPグランドで1ピン、検出用PD
のバイアスで1ピン、AMPで2ピンというように最低
7ピン必要である。同じグランドを2本〜3本とった
り、AMP電源を2電源タイプにしたりするともっと多
くのピンが入用になる。ここでは10ピンのものを図示
した。プラスチックパッケージ(モールド)は側稜線が
面取りされている。しかし、別段面取りする必要はな
い。
【0042】この例の送受信モジュールの受信PDと、
送信LDの間隔は、約5mmである。近接しているが、
シールド板61(と支柱とグランドメタライズ)のおか
げで、155Mbps伝送の時、LDからのファイバ出
力が0dBmの時でも、最小受信感度は−35dBm程
度であった。LDパワーが大きくても受信部は送信部ノ
イズから保護されているということである。
【0043】これはLDとPDを組み合わせた一例であ
り、PDとLDのペアを並べた複数本の光ファイバによ
る送受信モジュールのようなものでも本発明の効果は同
じである。
【0044】[実施形態 3(直線導波路上向き分岐、
多孔蓋)]図16〜図17によって直線導波路とWDM
フィルタと多孔蓋を用いた実施例を説明する。実施形態
2と殆ど同じであるが、遮蔽構造がより洗練されてい
る。これは支柱のようなものは使わない。図16のよう
な多孔板の4辺を折り曲げた蓋体を使う。図12の多孔
板61と比較して図16の多孔蓋86は、より便利な形
状になっている。薄板よりなり、天板87、側板88、
折り返し縁89を有する。天板87には多数の穴90が
穿たれる。側板88にも穴91が穿孔されている。例え
ばステンレス薄板(0.1mm厚み)であって4.5m
m×4.5mm×1mmHである。穴90、91は樹脂
を通すためのものである。
【0045】図17は光送受信モジュールの断面図であ
る。図15と殆ど同じである。支柱がなくて、多孔板8
6の縁89を直接にPD・AMPグランドメタライズに
半田付けしている。ここだけが違う。その他の構造は同
じである。Siベンチに段部があって、中央に光導波路
64がある。光導波路の後方には送信部のLD65、P
D66がある。光導波路64の半ばにWDM68があり
PD67が取り付けられる。光導波路64の始端に光フ
ァイバ72のコアが対向するよう固定される。メタライ
ズパターンはワイヤによってリードフレームと接続され
る。Siベンチ、リードフレームなどを含む全体が樹脂
モールドされている。
【0046】中央の光導波路64に送受信光が伝搬し、
WDMフィルタ68によって受信光だけが反射されて直
前にあるPDに入射する。レーザ(LD65)からの送
信光は光導波路64を直進しWDMをそのまま通り抜け
て光ファイバ72に入る。
【0047】[実施形態 4(直線導波路上向き分岐、
金属網蓋、送信部遮蔽)]図18〜図19によって直線
導波路とWDMフィルタと金属網蓋を用いた実施例を説
明する。実施形態2、3と似ているが、遮蔽構造がメッ
シュ(金属網)蓋92になっている。さらにこの実施形
態4は送信部をもメッシュで覆っている。受信部と送信
部の遮蔽をより完全にするためである。
【0048】これも支柱のようなものは使わない。図1
8のような金属網(メッシュ)板の4辺を折り曲げた蓋
体を使う。図8のメッシュ53と比較してより便利な形
状になっている。メッシュ蓋92は天板93、側板9
4、縁95を有する。網であるから全ての面に穴が多数
存在する。穴から樹脂を受信部、送信部へと通すことが
できる。
【0049】図19は光送受信モジュールの断面図を示
す。構造は図15、図17のものと殆ど同じである。P
D67を含む受信部にメッシュ蓋92が半田付けされ
る。LD65、モニタPD66を含む送信部にメッシュ
蓋96が半田付けされる。送信部は透明樹脂79を流し
て固化してからメッシュ蓋96によって覆う。さらにS
i基板63、リードフレームなどを型に入れ、流動性の
エポキシ樹脂を注入し樹脂を固化すると、図20〜図2
2のようなDIP型のプラスチックパッケージの光送受
信モジュール97が得られる。
【0050】
【発明の効果】本発明の光送受信モジュールは受信部と
送信部が同じ基板上に設けられるので小型化できる。図
1、図2、図4に示すような個別のモジュールを組み合
わせたものより格段に軽量小型になる。高価な金属パッ
ケージやセラミックパッケージを使わず樹脂モールドに
よって素子形成するから製造容易で安価な素子になる。
双方向光通信網が普及するために装置が安価であるとい
うことは重要である。反面金属の個別パッケージを使わ
ないと送信部と受信部の結合が起こり易く、クロストー
クが深刻になる。ところが本発明は、金属メッシュ、金
属多孔板によって受信部を覆っているから送信部からの
電波が遮断され、受信部にノイズとして侵入しない。雑
音レベルが低いので受信感度が高くなる。平面実装タイ
プであるから製造容易である。つまり本発明によって、
低コストで、小型、高性能の光送受信モジュールが工業
的に量産できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】金属製ケースに収容された従来例に係るLDモ
ジュールの縦断面図。
【図2】金属製ケースに収容された従来例に係るPDモ
ジュールの縦断面図。
【図3】双方向光通信システムの概略図。
【図4】従来の加入者側の光送受信モジュールの構成例
図。
【図5】分岐導波路を有するSiベンチの上に送信部と
受信部を合体して設けた光送受信モジュールのベンチ部
分の平面図。
【図6】分岐導波路を有するSiベンチの上に送信部と
受信部を合体して設け、受信部をメッシュによって覆っ
た光送受信モジュールのベンチ部分の平面図。
【図7】図5の光送受信モジュールにおいて受信部に支
柱を設けた状態の平面図。
【図8】受信部を覆うためのメッシュの平面図。
【図9】図6の送受信部を有するSiベンチを樹脂モー
ルドによって覆い、光送受信モジュール単体としたもの
の正面図。
【図10】図9の光送受信モジュールの受信部のみの縦
断右側面図。
【図11】図9の光送受信モジュールの受信部のみの縦
断正面図。
【図12】メッシュに代わって受信部を覆うべき金属多
孔板の平面図。
【図13】直線導波路を有するプラットフォーム(基
板)の直線導波路上に、PD、AMP、WDMフィル
タ、LD、モニタPDを設け、支柱を取り付けた状態の
基板の平面図。
【図14】直線導波路を有するプラットフォーム(基
板)の直線導波路上に、PD、AMP、WDMフィル
タ、LD、モニタPDを設け、支柱を取り付け、支柱の
上に金属多孔板を固定した状態の基板の平面図。
【図15】直線導波路を有するプラットフォーム(基
板)の直線導波路上に、PD、AMP、WDMフィル
タ、LD、モニタPDを設け、支柱を取り付け、支柱の
上に金属多孔板を固定し、全体を樹脂モールドして光送
受信モジュールとしたものの一部縦断面図。
【図16】受信部を覆うべき多孔蓋の斜視図。
【図17】直線導波路を有するプラットフォーム(基
板)の直線導波路上に、PD、AMP、WDMフィル
タ、LD、モニタPDを設け、PDとAMPよりなる受
信部を多孔蓋によって覆い、全体を樹脂モールドして光
送受信モジュールとしたものの一部縦断面図。
【図18】受信部を覆うべきメッシュ蓋の斜視図。
【図19】直線導波路を有するプラットフォーム(基
板)の直線導波路上に、PD、AMP、WDMフィル
タ、LD、モニタPDを設け、PDとAMPよりなる受
信部をメッシュ蓋によって覆い、LDとモニタPDより
なる送信部をもメッシュ蓋で覆い、全体を樹脂モールド
して光送受信モジュールとしたものの一部縦断面図。
【図20】図15、図17、図19に断面図を示す光送
受信モジュールの外観の平面図。
【図21】図15、図17、図19に断面図を示す光送
受信モジュールの外観の正面図。
【図22】図15、図17、図19に断面図を示す光送
受信モジュールの外観の左側面図。
【符号の説明】
1 LDモジュール 2 ステム 3 ポール 4 LDチップ 5 PDチップ 6 レンズホルダー 7 レンズ 8 フェルールホルダー 9 光ファイバ 10 フェルール 11 ピン 12 ピン 13 ピン 14 キャップ 15 PDモジュール 16 ステム 17 PDチップ 18 キャップ 19 レンズホルダー 20 フェルールホルダー 21 光ファイバ 22 フェルール 23 ピン 24 ピン 25 ワイヤ 26 レンズ 27 光ファイバ 28 光分波器 29 光ファイバ 30 光分波器 31 光ファイバ 32 光ファイバ 33 光ファイバ 34 光ファイバ 35 光コネクタ 36 光ファイバ 37 WDM 38 結合部 39 光ファイバ 40 光コネクタ 41 光コネクタ 42 Siベンチ 43 光導波路 44 光導波路 45 導波路型光カプラ(WDM) 46 LD 47 PD 48 AMP 49 光ファイバ 50 出力光 51 入力光 52 受信部 53 メッシュ 54 送信部 55 支柱 56 支柱 57 支柱 58 支柱 59 支柱 60 樹脂モールド 61 金属製多孔板 62 穴 63 プラットフォーム (Siベンチ) 64 直線導波路 65 LDチップ 66 モニタPDチップ 67 PDチップ 68 WDMフィルタ 69 増幅器 70 V溝 71 V溝 72 光ファイバ 73 芯線 74 支柱 75 支柱 76 支柱 77 支柱 78 支柱 79 透明樹脂 80 固定樹脂 81 リードピン 82 リードピン 83 リードピン 84 リードピン 85 リードピン 86 多孔蓋 87 天板 88 側板 89 縁 90 穴 91 穴 92 メッシュ蓋 93 天板 94 側板 95 縁 96 メッシュ蓋 97 光送受信モジュール 98〜107 リードピン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 工原 美樹 大阪府大阪市此花区島屋一丁目1番3号住 友電気工業株式会社大阪製作所内 Fターム(参考) 2H037 AA01 BA02 BA11 DA03 DA04 DA12 DA17 5F073 AB13 AB28 BA01 CA12 CB04 CB05 FA02 FA07 FA13 FA30 5F088 AB07 BA01 BA15 BB01 EA07 EA09 EA20 GA02 GA04 JA02 JA06 JA13 JA14 KA02 LA01 5K002 AA05 AA07 BA02 BA13 BA31 DA02 FA01

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メタライズ配線を有する基板と、基板の
    上に設けられた送信部と、基板の上に設けられた受信部
    と、基板に固定された光入出力部分と、光入出力部分を
    送信部と受信部に結合するため基板上に形成された導波
    路と、受信部を覆い受信部グランドと接続された有孔金
    属板と、基板、送信部、受信部、有孔金属板、リードフ
    レームを被覆し一体化する樹脂モールドとよりなり、樹
    脂は有孔金属板の穴を通過して受信部に侵入し受信部を
    充填している事を特徴とする光送受信モジュール。
  2. 【請求項2】 受信部がフォトダイオードと増幅器とよ
    りなり、送信部が半導体レーザよりなることを特徴とす
    る請求項1に記載の光送受信モジュール。
  3. 【請求項3】 受信部と送信部が異なる波長で動作する
    ことを特徴とする請求項1〜2の何れかに記載の光送受
    信モジュール。
  4. 【請求項4】 光入出力部分が、1本の光ファイバ若し
    くは導波路よりなることを特徴とする請求項1〜3のい
    ずれかに記載の光送受信モジュール。
  5. 【請求項5】 送信光が1.3μm帯、受信光が1.5
    5μm帯であることを特徴とする請求項1〜4のいずれ
    かに記載の光送受信モジュール。
  6. 【請求項6】 送信光が1.55μm帯、受信光が1.
    3μm帯であることを特徴とする請求項1〜4のいずれ
    かに記載の光送受信モジュール。
  7. 【請求項7】 基板がセラミック基板またはSi基板で
    あることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の
    光送受信モジュール。
  8. 【請求項8】 有孔金属板がメッシュ或いは多孔板であ
    り、支柱によって基板上に保持されていることを特徴と
    する請求項1〜7のいずれかに記載の光送受信モジュー
    ル。
  9. 【請求項9】 Siベンチに、Si系光ファイバまたは
    光導波路と、波長選択フィルタと、InGaAsP系P
    Dと、Si又はGaAs系増幅器と、InGaAsP系
    LDとを配置し、PDと増幅器とよりなる受信部を有孔
    金属板によって覆ったことを特徴とする光送受信モジュ
    ール。
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