JP2001021775A - 光学装置 - Google Patents
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- G02B6/4265—Details of housings characterised by the shape of the housing of the Butterfly or dual inline package [DIP] type
Abstract
(57)【要約】
【目的】 パッシブアライメントによって、光ファイバ
・光導波路と、ＰＤ・ＬＤなど光学部品とを反射戻り光
がないように結合する。 【構成】 光ファイバ・導波路端面を２゜〜１０゜の傾
斜面とし、光ファイバ・導波路と光学部品との間をファ
イバ屈折率と近似した屈折率をもつ透光性樹脂によって
満たす。
・光導波路と、ＰＤ・ＬＤなど光学部品とを反射戻り光
がないように結合する。 【構成】 光ファイバ・導波路端面を２゜〜１０゜の傾
斜面とし、光ファイバ・導波路と光学部品との間をファ
イバ屈折率と近似した屈折率をもつ透光性樹脂によって
満たす。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信に用いる送
信器、受信器、送受信器、これらを構成するための光学
部品、或いはこれらを組み合わせた光学装置に関する。
特に反射減衰量（ＯＲＬ）を著しく低減できる構造の光
学部品に関する。
信器、受信器、送受信器、これらを構成するための光学
部品、或いはこれらを組み合わせた光学装置に関する。
特に反射減衰量（ＯＲＬ）を著しく低減できる構造の光
学部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信の実用化が進むにつれて、光送信
器、光受信器などの小型化、低コスト化が進みつつあ
る。最近では表面実装型という非常に小型の光学系が研
究検討されている。例えば、 西川透、稲葉雄一、東門元二、宇野智昭、松井康「Ｓ
ｉ基板を用いた表面実装型ＬＤモジュール」１９９７年
電子情報通信学会総合大会Ｃ−３−６３、Ｐ２４８ 佐々木純一、伊藤正隆、山崎裕幸、山口昌幸「パッシ
ブアライン高効率光結合スポットサイズ変換ＬＤ Ｓｉ
ベンチ」１９９７年電子情報通信学会総合大会Ｃ−３−
６５、Ｐ２５０ 平井あゆ美、加来良二、前沢卓也、高山清、原田正
「光モジュール用シリコンＶ溝基板」１９９７年電子情
報通信学会総合大会Ｃ−３−６６、Ｐ２５１などに提案
がなされている。
器、光受信器などの小型化、低コスト化が進みつつあ
る。最近では表面実装型という非常に小型の光学系が研
究検討されている。例えば、 西川透、稲葉雄一、東門元二、宇野智昭、松井康「Ｓ
ｉ基板を用いた表面実装型ＬＤモジュール」１９９７年
電子情報通信学会総合大会Ｃ−３−６３、Ｐ２４８ 佐々木純一、伊藤正隆、山崎裕幸、山口昌幸「パッシ
ブアライン高効率光結合スポットサイズ変換ＬＤ Ｓｉ
ベンチ」１９９７年電子情報通信学会総合大会Ｃ−３−
６５、Ｐ２５０ 平井あゆ美、加来良二、前沢卓也、高山清、原田正
「光モジュール用シリコンＶ溝基板」１９９７年電子情
報通信学会総合大会Ｃ−３−６６、Ｐ２５１などに提案
がなされている。
【０００３】受光モジュールの従来例を図１、図２に示
す。この受光モジュール１は、２段になったＳｉベンチ
２の上段３に光ファイバを、下段４に受光素子であるＰ
Ｄ５を設けたものである。このＰＤは導波路型であって
受光面が導波路型受光部１２になっている。側面から入
った光を導波路型受光面１２によって感受する。Ｓｉベ
ンチ２にはＶ溝６、７が異方性エッチングによって形成
される。フェルール８と光ファイバ９がＶ溝６、７に固
定される。フェルール８は光ファイバ９を包囲してい
る。フェルール８は外部の光学素子と着脱できるように
なっている。光ファイバ９の端面１０は光軸に直角であ
る。端面１０から出た出射光１１は空間を通りＰＤ５の
導波路型受光部１２に入り検知される。光ファイバもＰ
Ｄも同一の基板表面上に取り付けられるので小型にな
る。調芯箇所がないので製造容易である。レンズがない
のでコストを下げられる。だから小型安価の受信モジュ
ールとなりうる。
す。この受光モジュール１は、２段になったＳｉベンチ
２の上段３に光ファイバを、下段４に受光素子であるＰ
Ｄ５を設けたものである。このＰＤは導波路型であって
受光面が導波路型受光部１２になっている。側面から入
った光を導波路型受光面１２によって感受する。Ｓｉベ
ンチ２にはＶ溝６、７が異方性エッチングによって形成
される。フェルール８と光ファイバ９がＶ溝６、７に固
定される。フェルール８は光ファイバ９を包囲してい
る。フェルール８は外部の光学素子と着脱できるように
なっている。光ファイバ９の端面１０は光軸に直角であ
る。端面１０から出た出射光１１は空間を通りＰＤ５の
導波路型受光部１２に入り検知される。光ファイバもＰ
Ｄも同一の基板表面上に取り付けられるので小型にな
る。調芯箇所がないので製造容易である。レンズがない
のでコストを下げられる。だから小型安価の受信モジュ
ールとなりうる。
【０００４】図１、図２の従来例では、Ｓｉベンチ２の
上に光学部品（ＰＤ５、フェルール８、光ファイバ９）
を配置し、レンズは使わずに、直接光ファイバと受光素
子（以下ＰＤという）を突き合わせている。これによっ
て部品点数を減らすとともに小型化している。ここで
は、光ファイバ９を記載しているが、代わりに光導波路
でも良い。受光素子として導波路型ＰＤを記載している
が、光学系によって上面入射型、裏面入射型ＰＤが用い
られる。
上に光学部品（ＰＤ５、フェルール８、光ファイバ９）
を配置し、レンズは使わずに、直接光ファイバと受光素
子（以下ＰＤという）を突き合わせている。これによっ
て部品点数を減らすとともに小型化している。ここで
は、光ファイバ９を記載しているが、代わりに光導波路
でも良い。受光素子として導波路型ＰＤを記載している
が、光学系によって上面入射型、裏面入射型ＰＤが用い
られる。
【０００５】Ｓｉベンチ上にエッチングによってＶ溝を
形成し、またマスク合わせでＰＤチップを固定する位置
合わせマークを形成する。Ｖ溝やマークにより光ファイ
バもＰＤも位置精度良く固定される。このように調芯し
ないで予め定めた位置に部品を配置することをパッシブ
アライメントという。つまり図１、図２の表面実装型モ
ジュールはパッシブアライメントが可能となり実装コス
トも下がる。部品コスト、実装コストを下げて安価に製
造できるという長所がある。ファイバ端は光軸と直角で
あるが、これはパッシブアライメントを可能にするため
不可欠である。ファイバの出射光が斜めになるとＰＤに
真っ直ぐ入らず調芯しなければならなくなる。パッシブ
アライメントの為にファイバ端面光軸直角というのはア
プリオリに要求される、と考えられた。
形成し、またマスク合わせでＰＤチップを固定する位置
合わせマークを形成する。Ｖ溝やマークにより光ファイ
バもＰＤも位置精度良く固定される。このように調芯し
ないで予め定めた位置に部品を配置することをパッシブ
アライメントという。つまり図１、図２の表面実装型モ
ジュールはパッシブアライメントが可能となり実装コス
トも下がる。部品コスト、実装コストを下げて安価に製
造できるという長所がある。ファイバ端は光軸と直角で
あるが、これはパッシブアライメントを可能にするため
不可欠である。ファイバの出射光が斜めになるとＰＤに
真っ直ぐ入らず調芯しなければならなくなる。パッシブ
アライメントの為にファイバ端面光軸直角というのはア
プリオリに要求される、と考えられた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１、
図２の従来例の構成ではファイバ端面の反射が問題にな
る。ファイバ端面１０は光の進行方向（光軸方向）と直
交する面でカットされている。図にはあらわれないが、
光ファイバの始端には光源としてのＬＤ（半導体レー
ザ）がつながれている。ファイバ端面は光軸に直交する
から端面での反射光が光ファイバ内を反対向きに伝搬し
てレーザに戻りレーザ発振を不安定化させる。レーザは
端面の反射鏡を共振器とするが、反射光が戻ると共振器
が二つ存在することになり発振周波数が変動する。光源
がレーザである場合、常に反射戻り光が問題になる。レ
ーザ発振が安定であるためには反射戻り光を極めて小さ
く押さえる必要がある。ＰＤの受光面は反射防止膜が形
成されるので反射はなく問題にならない。ファイバ端は
反射防止膜を付けないので反射が深刻な問題を引き起こ
す。本発明ではファイバ端面で反射しレーザに戻る光を
問題にする。
図２の従来例の構成ではファイバ端面の反射が問題にな
る。ファイバ端面１０は光の進行方向（光軸方向）と直
交する面でカットされている。図にはあらわれないが、
光ファイバの始端には光源としてのＬＤ（半導体レー
ザ）がつながれている。ファイバ端面は光軸に直交する
から端面での反射光が光ファイバ内を反対向きに伝搬し
てレーザに戻りレーザ発振を不安定化させる。レーザは
端面の反射鏡を共振器とするが、反射光が戻ると共振器
が二つ存在することになり発振周波数が変動する。光源
がレーザである場合、常に反射戻り光が問題になる。レ
ーザ発振が安定であるためには反射戻り光を極めて小さ
く押さえる必要がある。ＰＤの受光面は反射防止膜が形
成されるので反射はなく問題にならない。ファイバ端は
反射防止膜を付けないので反射が深刻な問題を引き起こ
す。本発明ではファイバ端面で反射しレーザに戻る光を
問題にする。
【０００７】ファイバの端面で反射し戻ってゆく光を反
射戻り光という。入力光と反射戻り光のパワー（電力）
の比を反射減衰量と呼びＯＲＬによって表現する。
射戻り光という。入力光と反射戻り光のパワー（電力）
の比を反射減衰量と呼びＯＲＬによって表現する。
【０００８】 ＯＲＬ＝１０ｌｏｇ（Ｐｒ／Ｐｉｎ） （ｄＢ） （１）
【０００９】ｌｏｇは常用対数を示す。Ｐｉｎはファイ
バを通して出射端面に向かって来る光強度である。Ｐｒ
は端面で反射してファイバ内を戻って行く光強度であ
る。単位はｄＢである。かならずＰｒ＜Ｐｉｎであるか
ら、ＯＲＬは負の値となる。レーザに及ぼす影響を示す
値であり、これは小さい方が良い。
バを通して出射端面に向かって来る光強度である。Ｐｒ
は端面で反射してファイバ内を戻って行く光強度であ
る。単位はｄＢである。かならずＰｒ＜Ｐｉｎであるか
ら、ＯＲＬは負の値となる。レーザに及ぼす影響を示す
値であり、これは小さい方が良い。
【００１０】屈折率ｎ１の媒質から、屈折率ｎａの媒質
に直角に入るとき界面での反射率Ｒ ｅｆは、
に直角に入るとき界面での反射率Ｒ ｅｆは、
【００１１】 Ｒｅｆ＝｛（ｎ１−ｎａ）／（ｎ１＋ｎａ）｝２ （２）
【００１２】である。図１、２のように、屈折率ｎ１＝
１．４６のＳｉＯ２系の光ファイバの場合、空気（ｎａ
＝１．００）に出射する時は、ＯＲＬ＝−１４．６ｄＢ
となる。かなり大きな値である。つまり反射光が充分に
強いということである。光ファイバと空気では屈折率が
かなり相違するので、このような大きなＯＲＬの値とな
る。
１．４６のＳｉＯ２系の光ファイバの場合、空気（ｎａ
＝１．００）に出射する時は、ＯＲＬ＝−１４．６ｄＢ
となる。かなり大きな値である。つまり反射光が充分に
強いということである。光ファイバと空気では屈折率が
かなり相違するので、このような大きなＯＲＬの値とな
る。
【００１３】どの程度の小さいＯＲＬの値が要求される
のか？ということを述べる。用途や規格はシステムによ
って様々である。それによって要求されるＯＲＬの値も
異なる。高度なものほど小さいＯＲＬが要求される。光
受信器の場合は−２７ｄＢ以下でなければならない。製
造のマージンも含めると−３０ｄＢ以下という極めて小
さい値がＯＲＬに要求される。レーザは極めて微弱の反
射戻り光によっても動作が擾乱を受けるからである。
のか？ということを述べる。用途や規格はシステムによ
って様々である。それによって要求されるＯＲＬの値も
異なる。高度なものほど小さいＯＲＬが要求される。光
受信器の場合は−２７ｄＢ以下でなければならない。製
造のマージンも含めると−３０ｄＢ以下という極めて小
さい値がＯＲＬに要求される。レーザは極めて微弱の反
射戻り光によっても動作が擾乱を受けるからである。
【００１４】さらに光ＣＡＴＶのような多チャンネルの
アナログ信号を伝送する場合は、−４０ｄＢ以下という
厳しい値が要求される。それもある温度で満足すればよ
いのでなく、−４０℃〜＋８５℃の広い温度範囲の全体
でＯＲＬが−４０ｄＢ以下でなければならないのであ
る。
アナログ信号を伝送する場合は、−４０ｄＢ以下という
厳しい値が要求される。それもある温度で満足すればよ
いのでなく、−４０℃〜＋８５℃の広い温度範囲の全体
でＯＲＬが−４０ｄＢ以下でなければならないのであ
る。
【００１５】図１、図２の構成（空気と接するのでＯＲ
Ｌ＝−１４．６ｄＢ）ではこの要求を満たすことができ
ない。図１、図２のように反射戻り光の大きなものは用
途が限られる。信号レートが低くチャンネル数が少ない
デジタル信号に限られる。だから図１、図２のものより
もＯＲＬをさらに減らす試みがなされてきた。
Ｌ＝−１４．６ｄＢ）ではこの要求を満たすことができ
ない。図１、図２のように反射戻り光の大きなものは用
途が限られる。信号レートが低くチャンネル数が少ない
デジタル信号に限られる。だから図１、図２のものより
もＯＲＬをさらに減らす試みがなされてきた。
【００１６】端面での反射損失を減らすために、図３、
図４のように光ファイバ９とＰＤ５の間の空間を光ファ
イバに近似した屈折率の透光性の樹脂１４によって満た
す（ポッティング）ことが提案される。例えば、 石井利昭、江口州志、吉田幸司、加藤猛、福田和之、
石川忠明、「トランスファモールド方式によるＰｉｇｔ
ａｉｌ型光モジュールの試作」１９９７年電子情報通信
学会総合大会Ｃ−３−６２、ｐ２４７ 吉田幸司、加藤猛、平高敏則、結城文夫、立野公男、
三浦敏雅「樹脂封止型ＬＤモジュールの光結合特性」１
９９７年電子情報通信学会総合大会Ｃ−３−６８、ｐ２
５３ 長谷川和義、久保田雅之、特許第２７９２７２２号
「半導体発光装置」 などに記載がある。式（２）のように、屈折率の差（ｎ
１−ｎａ）によって反射が生ずるので、屈折率差（ｎ１
−ｎａ）を減らせば反射が減少する。電子部品のポッテ
ィング樹脂としてシリコーン系やアクリレート系の樹脂
が良く用いられる。ポッティング樹脂の条件は、屈折率
が光ファイバに近いことと透明性である。これらの樹脂
は可視光に対して透明である。それだけでなく光通信で
良く用いられる１．３μｍや１．５５μｍなどの波長の
光に対しても透明である。
図４のように光ファイバ９とＰＤ５の間の空間を光ファ
イバに近似した屈折率の透光性の樹脂１４によって満た
す（ポッティング）ことが提案される。例えば、 石井利昭、江口州志、吉田幸司、加藤猛、福田和之、
石川忠明、「トランスファモールド方式によるＰｉｇｔ
ａｉｌ型光モジュールの試作」１９９７年電子情報通信
学会総合大会Ｃ−３−６２、ｐ２４７ 吉田幸司、加藤猛、平高敏則、結城文夫、立野公男、
三浦敏雅「樹脂封止型ＬＤモジュールの光結合特性」１
９９７年電子情報通信学会総合大会Ｃ−３−６８、ｐ２
５３ 長谷川和義、久保田雅之、特許第２７９２７２２号
「半導体発光装置」 などに記載がある。式（２）のように、屈折率の差（ｎ
１−ｎａ）によって反射が生ずるので、屈折率差（ｎ１
−ｎａ）を減らせば反射が減少する。電子部品のポッテ
ィング樹脂としてシリコーン系やアクリレート系の樹脂
が良く用いられる。ポッティング樹脂の条件は、屈折率
が光ファイバに近いことと透明性である。これらの樹脂
は可視光に対して透明である。それだけでなく光通信で
良く用いられる１．３μｍや１．５５μｍなどの波長の
光に対しても透明である。
【００１７】これら透光性樹脂は、屈折率が光ファイバ
の屈折率（１．４６）に接近している。例えばシリコー
ン系透光樹脂は、室温でｎ＝１．４程度である。アクリ
レート系透光樹脂は室温でｎ＝１．５程度である。従っ
て、室温の場合だけを考えると、アクリレート系樹脂
も、シリコーン系樹脂もＯＲＬが−３０ｄＢ以下だとい
う条件を満たすことができる。図３、図４もパッシブア
ライメント（調芯しない）で製造されるからファイバ端
面は光軸直角である。
の屈折率（１．４６）に接近している。例えばシリコー
ン系透光樹脂は、室温でｎ＝１．４程度である。アクリ
レート系透光樹脂は室温でｎ＝１．５程度である。従っ
て、室温の場合だけを考えると、アクリレート系樹脂
も、シリコーン系樹脂もＯＲＬが−３０ｄＢ以下だとい
う条件を満たすことができる。図３、図４もパッシブア
ライメント（調芯しない）で製造されるからファイバ端
面は光軸直角である。
【００１８】何れの材料も屈折率に温度依存性がある。
現存する材料はいずれも上記の広い範囲（−４０℃〜＋
８５℃）において条件を満たすことができない。図５
は、アクリレート系樹脂（◇）、シリコーン系樹脂
（●）の一例のＯＲＬの温度による変化を示すグラフで
ある。横軸は温度（℃）、縦軸はＯＲＬ（ｄＢ）であ
る。アクリレート系、シリコーン系といってもいくつも
の種類の樹脂がある。図５に示すのは一例である。アク
リレート系では低温でＯＲＬが大きくなる。シリコーン
系では高温でＯＲＬが大きくなる。だから両方とも安定
して−３０ｄＢ以下という条件を満足することは難し
い。まして−４０ｄＢ以下を満足することはできない。
現存する材料はいずれも上記の広い範囲（−４０℃〜＋
８５℃）において条件を満たすことができない。図５
は、アクリレート系樹脂（◇）、シリコーン系樹脂
（●）の一例のＯＲＬの温度による変化を示すグラフで
ある。横軸は温度（℃）、縦軸はＯＲＬ（ｄＢ）であ
る。アクリレート系、シリコーン系といってもいくつも
の種類の樹脂がある。図５に示すのは一例である。アク
リレート系では低温でＯＲＬが大きくなる。シリコーン
系では高温でＯＲＬが大きくなる。だから両方とも安定
して−３０ｄＢ以下という条件を満足することは難し
い。まして−４０ｄＢ以下を満足することはできない。
【００１９】このように温度によってＯＲＬが変化する
のは、温度によって屈折率が変化するからである。図５
で温度変化の傾向が相反するのは屈折率変化が相反する
からではない。何れの樹脂でも温度上昇によって屈折率
は低下する。シリコーン系の場合、−４０℃〜＋８５℃
で、１．４８から１．３７まで屈折率が変わる。アクリ
レート系樹脂の場合、１．５６から１．４９まで屈折率
が変わる。ファイバ屈折率が１．４６であるから、シリ
コーン系では温度上昇とともに、屈折率が１．４６から
離れる傾向にあり、これがＯＲＬを上昇させる。アクリ
レート系では、温度上昇とともに屈折率が１．４９に接
近するので、ＯＲＬが減少するのである。このように光
ファイバ（石英）とほぼ同じ屈折率をもつ樹脂は存在す
るが、必ず温度変化がありＯＲＬが温度によって変わ
る。光ファイバの場合だけを説明したが、光導波路の場
合でも同じような問題がある。Ｓｉ系光導波路の場合も
反射戻り光が光源のレーザに入ると発振が乱れて光学装
置は誤動作する。
のは、温度によって屈折率が変化するからである。図５
で温度変化の傾向が相反するのは屈折率変化が相反する
からではない。何れの樹脂でも温度上昇によって屈折率
は低下する。シリコーン系の場合、−４０℃〜＋８５℃
で、１．４８から１．３７まで屈折率が変わる。アクリ
レート系樹脂の場合、１．５６から１．４９まで屈折率
が変わる。ファイバ屈折率が１．４６であるから、シリ
コーン系では温度上昇とともに、屈折率が１．４６から
離れる傾向にあり、これがＯＲＬを上昇させる。アクリ
レート系では、温度上昇とともに屈折率が１．４９に接
近するので、ＯＲＬが減少するのである。このように光
ファイバ（石英）とほぼ同じ屈折率をもつ樹脂は存在す
るが、必ず温度変化がありＯＲＬが温度によって変わ
る。光ファイバの場合だけを説明したが、光導波路の場
合でも同じような問題がある。Ｓｉ系光導波路の場合も
反射戻り光が光源のレーザに入ると発振が乱れて光学装
置は誤動作する。
【００２０】図１、図２のような表面実装型の光学部品
においては反射光を防ぐ手だてとして提案されたものは
屈折率の近似した透光性樹脂を光ファイバ端に塗布する
というもの（図３、図４）だけである。透光性樹脂は反
射自体を減衰させるが温度変化による影響もあり完全で
ない。全温度範囲（−４０℃〜＋８５℃）で−３０ｄＢ
以下という条件はかろうじて満たしても、さらに全温度
範囲で−４０ｄＢ以下というような将来的な要求には応
えることができない。
においては反射光を防ぐ手だてとして提案されたものは
屈折率の近似した透光性樹脂を光ファイバ端に塗布する
というもの（図３、図４）だけである。透光性樹脂は反
射自体を減衰させるが温度変化による影響もあり完全で
ない。全温度範囲（−４０℃〜＋８５℃）で−３０ｄＢ
以下という条件はかろうじて満たしても、さらに全温度
範囲で−４０ｄＢ以下というような将来的な要求には応
えることができない。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明は、光ファイバ、
光導波路と、その他の光学部品を含む光学装置におい
て、ファイバ端面或いは光導波路端面を斜めに切断し、
端面近傍を光ファイバ屈折率の近似した透光性樹脂（ポ
ッティング樹脂）によって覆う。光ファイバ、導波路は
いずれも光軸を定義できる。光軸に対して直角でなく直
角面よりαに傾斜角を持った端面を作る。さらに端面を
透光性樹脂で被覆する。
光導波路と、その他の光学部品を含む光学装置におい
て、ファイバ端面或いは光導波路端面を斜めに切断し、
端面近傍を光ファイバ屈折率の近似した透光性樹脂（ポ
ッティング樹脂）によって覆う。光ファイバ、導波路は
いずれも光軸を定義できる。光軸に対して直角でなく直
角面よりαに傾斜角を持った端面を作る。さらに端面を
透光性樹脂で被覆する。
【００２２】つまり斜め切断と樹脂被覆という２重の手
段によって反射戻り光を防ぐようにしたことに本発明の
特徴がある。光ファイバ端面、光導波路端面の切断角は
２度〜１０度程度である。より好ましくは２度〜８度で
ある。光ファイバ・光導波路端面を斜めにカットすると
端面での反射光が最早伝搬光とならず光源へ戻らない。
屈折率の近似する透光性樹脂によって端面を覆うと反射
そのものが減少する。両者が相まって反射戻り光を著し
く抑制することができる。
段によって反射戻り光を防ぐようにしたことに本発明の
特徴がある。光ファイバ端面、光導波路端面の切断角は
２度〜１０度程度である。より好ましくは２度〜８度で
ある。光ファイバ・光導波路端面を斜めにカットすると
端面での反射光が最早伝搬光とならず光源へ戻らない。
屈折率の近似する透光性樹脂によって端面を覆うと反射
そのものが減少する。両者が相まって反射戻り光を著し
く抑制することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明は多様な光学装置に応用す
ることができる。のちに色々な例を説明するが、理解を
速めるため典型的な一例を示し本発明の特徴を浮き彫り
にする。図６、図７に本発明の光学装置の一例（光ファ
イバ＋導波路型ＰＤ）の概略を示す。Ｓｉベンチ２を２
段階にし、上段３に大小のＶ溝６、７を異方性エッチン
グによって設ける。ここにフェルール８と光ファイバ９
とを固定する。フェルール８は光ファイバ９を同軸支持
し外部機構と着脱可能にしたものである。光ファイバ９
の端面１６が傾斜面になっている。下段４に導波路型Ｐ
Ｄ５を固定する。これはマークによって定位置に固定す
る。光ファイバの端面を４度、６度、８度といった角度
（α）に斜めカットしたものをＳｉベンチのＶ溝に固定
し、ポッティング樹脂１４によって覆う。光ファイバの
先端だけを覆うのでも良い。しかしより好ましくは、フ
ァイバ先端からＰＤ受光面までを覆うようにする。
ることができる。のちに色々な例を説明するが、理解を
速めるため典型的な一例を示し本発明の特徴を浮き彫り
にする。図６、図７に本発明の光学装置の一例（光ファ
イバ＋導波路型ＰＤ）の概略を示す。Ｓｉベンチ２を２
段階にし、上段３に大小のＶ溝６、７を異方性エッチン
グによって設ける。ここにフェルール８と光ファイバ９
とを固定する。フェルール８は光ファイバ９を同軸支持
し外部機構と着脱可能にしたものである。光ファイバ９
の端面１６が傾斜面になっている。下段４に導波路型Ｐ
Ｄ５を固定する。これはマークによって定位置に固定す
る。光ファイバの端面を４度、６度、８度といった角度
（α）に斜めカットしたものをＳｉベンチのＶ溝に固定
し、ポッティング樹脂１４によって覆う。光ファイバの
先端だけを覆うのでも良い。しかしより好ましくは、フ
ァイバ先端からＰＤ受光面までを覆うようにする。
【００２４】本発明は、透光性樹脂被覆に加えてファイ
バ端（光導波路端）を斜めに切断するところに眼目があ
る。表面実装において光ファイバ端斜め切断ということ
はこれまで行われた事はないし提案された事もない。し
かし、異なる隣接分野ではそれはありふれたことであっ
た。ファイバ端先端を斜めカットすることは、通常の立
体型の光モジュールでは反射戻り光を防ぐために良く用
いられる技術である。図８に金属カンパッケージに収容
された立体構造の受光素子の従来例を示す。
バ端（光導波路端）を斜めに切断するところに眼目があ
る。表面実装において光ファイバ端斜め切断ということ
はこれまで行われた事はないし提案された事もない。し
かし、異なる隣接分野ではそれはありふれたことであっ
た。ファイバ端先端を斜めカットすることは、通常の立
体型の光モジュールでは反射戻り光を防ぐために良く用
いられる技術である。図８に金属カンパッケージに収容
された立体構造の受光素子の従来例を示す。
【００２５】円形のステム２０の中心にサブマウント２
１を固定し、サブマウント２１の上に上面入射型ＰＤ２
２を固定する。リードピン３１、３３とサブマウント、
ＰＤの電極とリードピン３１、３３をワイヤボンディン
グによって接続し、レンズ２４を有するキャップ２３を
かぶせる。さらに円筒形のスリーブ２５をキャップ２３
の上からステム２０に取り付ける。光ファイバ２７の先
端を支持するフェルール２６をスリーブ２５の軸孔２８
に差し込む。光ファイバ・フェルールの先端は斜め切断
面３０となっている。スリーブ２５の上にはベンドリミ
ッタ２９があり、光ファイバの極度の曲がりを防ぐ。光
ファイバ端面が斜めであるから光ファイバからの出射光
は図８で左へ屈折する。光ファイバ直下にビームが到達
するのでない。そこでスリーブをステム上で二次元的に
動かしながらＰＤ出力を観察し最大パワーになる点を探
してスリーブをステムに対して固定する。これが横方向
の調芯である。さらにフェルール２６を軸方向に動か
し、最大光量になる点を探す軸方向の調芯が必要であ
る。このような斜めカットファイバを有するものは調芯
が必須の工程になる。調芯は時間がかかる難しい作業で
ある。
１を固定し、サブマウント２１の上に上面入射型ＰＤ２
２を固定する。リードピン３１、３３とサブマウント、
ＰＤの電極とリードピン３１、３３をワイヤボンディン
グによって接続し、レンズ２４を有するキャップ２３を
かぶせる。さらに円筒形のスリーブ２５をキャップ２３
の上からステム２０に取り付ける。光ファイバ２７の先
端を支持するフェルール２６をスリーブ２５の軸孔２８
に差し込む。光ファイバ・フェルールの先端は斜め切断
面３０となっている。スリーブ２５の上にはベンドリミ
ッタ２９があり、光ファイバの極度の曲がりを防ぐ。光
ファイバ端面が斜めであるから光ファイバからの出射光
は図８で左へ屈折する。光ファイバ直下にビームが到達
するのでない。そこでスリーブをステム上で二次元的に
動かしながらＰＤ出力を観察し最大パワーになる点を探
してスリーブをステムに対して固定する。これが横方向
の調芯である。さらにフェルール２６を軸方向に動か
し、最大光量になる点を探す軸方向の調芯が必要であ
る。このような斜めカットファイバを有するものは調芯
が必須の工程になる。調芯は時間がかかる難しい作業で
ある。
【００２６】これは同軸型受光素子とも呼ばれる。光軸
をほぼ中心として同心円状のものや同心円筒の部材から
なっている。受光素子（ＰＤ）チップと光軸が直交する
三次元的な構造で高価な構造である。これは光ファイバ
の先端を例えば８度に斜めカットしてある。これはファ
イバ端での反射光がレーザ（光源）に戻らない為の工夫
である。出射光は斜面の方に曲がるので、この図では左
にそれる。だからレンズやＰＤチップはファイバ軸心の
延長上にない。ファイバ軸延長線とステム面の交点より
も左側にＰＤはずれている。この様な立体構造の場合、
ＰＤチップを付けてから、キャップの位置とスリーブの
位置は二次元的に調整する。そのような調芯作業がある
から斜めカットファイバを用いることができるのであ
る。調芯（アライメント）によってＰＤに最大のパワー
が入射するようにファイバの位置を決める。だから低い
ＯＲＬで高い感度が得られる。これはキャップ、スリー
ブ、フェルールなどをＰＤの受光量を見ながら三次元的
に調芯するのでアクティブアライメントという。時間の
かかる調芯があるので斜めカットということが許され
る。調芯が斜めカットを可能にするといってもよい。
をほぼ中心として同心円状のものや同心円筒の部材から
なっている。受光素子（ＰＤ）チップと光軸が直交する
三次元的な構造で高価な構造である。これは光ファイバ
の先端を例えば８度に斜めカットしてある。これはファ
イバ端での反射光がレーザ（光源）に戻らない為の工夫
である。出射光は斜面の方に曲がるので、この図では左
にそれる。だからレンズやＰＤチップはファイバ軸心の
延長上にない。ファイバ軸延長線とステム面の交点より
も左側にＰＤはずれている。この様な立体構造の場合、
ＰＤチップを付けてから、キャップの位置とスリーブの
位置は二次元的に調整する。そのような調芯作業がある
から斜めカットファイバを用いることができるのであ
る。調芯（アライメント）によってＰＤに最大のパワー
が入射するようにファイバの位置を決める。だから低い
ＯＲＬで高い感度が得られる。これはキャップ、スリー
ブ、フェルールなどをＰＤの受光量を見ながら三次元的
に調芯するのでアクティブアライメントという。時間の
かかる調芯があるので斜めカットということが許され
る。調芯が斜めカットを可能にするといってもよい。
【００２７】そのような製造調整に手間の掛かる受光素
子はコスト高になる。安価なシステムを構築することの
妨げになる。やはり図１〜図４のような単純で安価な平
面実装型が望ましい。図１〜図４のような表面実装型の
場合調芯という作業がない。調芯がないのでパッシブア
ライメントという。光ファイバ光軸からＰＤの軸をずら
せるということはしない。それで斜めカットという工夫
が入る余地はない、と考えられた。表面（平面）実装で
は、ＰＤの中心と光ファイバ中心は初めから合致するよ
うに作られる。斜めカットするとビームが斜めになるか
ら表面実装型光学部品のＰＤ中心には入らないと考えら
れる。そのような牢固な常識が平面（表面実装）型の場
合の斜めカットの採用を厳に禁止して来たのである。
子はコスト高になる。安価なシステムを構築することの
妨げになる。やはり図１〜図４のような単純で安価な平
面実装型が望ましい。図１〜図４のような表面実装型の
場合調芯という作業がない。調芯がないのでパッシブア
ライメントという。光ファイバ光軸からＰＤの軸をずら
せるということはしない。それで斜めカットという工夫
が入る余地はない、と考えられた。表面（平面）実装で
は、ＰＤの中心と光ファイバ中心は初めから合致するよ
うに作られる。斜めカットするとビームが斜めになるか
ら表面実装型光学部品のＰＤ中心には入らないと考えら
れる。そのような牢固な常識が平面（表面実装）型の場
合の斜めカットの採用を厳に禁止して来たのである。
【００２８】しかし、本発明者はそうでないと思う。調
芯できない平面実装でも斜めカットは極めて有効であ
る。透光性樹脂を併用する限り平面型でも斜め切断は有
用なのである。その理由を述べよう。
芯できない平面実装でも斜めカットは極めて有効であ
る。透光性樹脂を併用する限り平面型でも斜め切断は有
用なのである。その理由を述べよう。
【００２９】角度ずれの影響について図９を用いて説明
する。光ファイバの屈折率をｎ１、外部媒質の屈折値を
ｎａとする。光ファイバの光軸をＫＭＮとする。出射面
１６の中心点がＭである。出射面が光軸直交面でなく、
それよりαだけ傾いている。ＤＭＣ＝αである。点Ｍに
おいて面１６に立てた法線をＭＦとする。これが光軸Ｍ
Ｎとなす角度はαである。光ファイバの伝搬光ＫＭは屈
折しＭＧという出射光になる。端面反射光はＭＲであ
る。これが反射戻り光と言われるもので重要である。屈
折は複雑であるが反射は単純である。反射戻り光の軸線
に対する傾き角は単純に２αである。∠ＫＭＲ＝２α。
する。光ファイバの屈折率をｎ１、外部媒質の屈折値を
ｎａとする。光ファイバの光軸をＫＭＮとする。出射面
１６の中心点がＭである。出射面が光軸直交面でなく、
それよりαだけ傾いている。ＤＭＣ＝αである。点Ｍに
おいて面１６に立てた法線をＭＦとする。これが光軸Ｍ
Ｎとなす角度はαである。光ファイバの伝搬光ＫＭは屈
折しＭＧという出射光になる。端面反射光はＭＲであ
る。これが反射戻り光と言われるもので重要である。屈
折は複雑であるが反射は単純である。反射戻り光の軸線
に対する傾き角は単純に２αである。∠ＫＭＲ＝２α。
【００３０】屈折光の方はより複雑である。法線ＭＦと
ＭＧのなす角度をβとする。光線ＭＧと光軸ＭＮの角度
をθとする。θは光線の光軸からのずれの角である。β
＝θ＋αである。スネルの法則から、
ＭＧのなす角度をβとする。光線ＭＧと光軸ＭＮの角度
をθとする。θは光線の光軸からのずれの角である。β
＝θ＋αである。スネルの法則から、
【００３１】 ｎ１ｓｉｎα＝ｎａｓｉｎβ （３） であるから、
【００３２】 β＝ｓｉｎ−１（ｎ１ｓｉｎα／ｎａ） （４）
【００３３】 θ＝ｓｉｎ−１（ｎ１ｓｉｎα／ｎａ）−α （５）
【００３４】となる。θは出射光ＭＧのファイバ光軸Ｍ
Ｎからのズレ角である。もしｎａ＝ｎ １なら、ズレ角は
０である。ズレ角θは、媒質屈折率ｎａがファイバ屈折
率ｎ１に近いほど小さい。反対に媒質屈折率ｎａがファ
イバ屈折率ｎ１に遠いほどズレ角θは大きくなる。
Ｎからのズレ角である。もしｎａ＝ｎ １なら、ズレ角は
０である。ズレ角θは、媒質屈折率ｎａがファイバ屈折
率ｎ１に近いほど小さい。反対に媒質屈折率ｎａがファ
イバ屈折率ｎ１に遠いほどズレ角θは大きくなる。
【００３５】反射光の角度は単純（∠ＫＭＲ＝２α）で
あるが、これが戻るか否かということはコア・クラッド
の屈折率による。コア屈折率をｎ１、クラッド屈折率を
ｎ２とすると、ｎ１＞ｎ２であるから全反射角Ψが定義
できる。軸線となす角度がΨ以下ならそのビームはコア
からクラッドへ進入できず、軸線となす角度がΨ以上な
らコアからクラッドへビームが進入できるという角度が
全反射角Ψである。
あるが、これが戻るか否かということはコア・クラッド
の屈折率による。コア屈折率をｎ１、クラッド屈折率を
ｎ２とすると、ｎ１＞ｎ２であるから全反射角Ψが定義
できる。軸線となす角度がΨ以下ならそのビームはコア
からクラッドへ進入できず、軸線となす角度がΨ以上な
らコアからクラッドへビームが進入できるという角度が
全反射角Ψである。
【００３６】ｃｏｓΨ＝ｎ２／ｎ１ （６）
【００３７】コアとクラッドの屈折率は極めて近いから
Ψは小さい角である。シングルモードファイバの場合は
これが極端に小さい。２α＜Ψなら反射光は全反射して
戻り光となる。しかし２α＞Ψなら反射光は全反射でき
ず外部に漏れる。これを放射モードと呼ぶ。幾何光学的
にいえばこのように単純であるが、実際にはビームの形
状などもあり厳密には波動光学的に取り扱う必要があ
る。しかし反射光が戻り光になるかどうかというのは、
単純に２αとΨの大小だけで判断することができる。フ
ァイバ端に少し傾斜を付けるだけで、２α＞Ψとでき
る。こうすることによって反射戻り光を消滅させること
ができる。つまりαの下限はΨ／２＝ｃｏｓ− １（ｎ２
／ｎ１）／２という単純な式になる。
Ψは小さい角である。シングルモードファイバの場合は
これが極端に小さい。２α＜Ψなら反射光は全反射して
戻り光となる。しかし２α＞Ψなら反射光は全反射でき
ず外部に漏れる。これを放射モードと呼ぶ。幾何光学的
にいえばこのように単純であるが、実際にはビームの形
状などもあり厳密には波動光学的に取り扱う必要があ
る。しかし反射光が戻り光になるかどうかというのは、
単純に２αとΨの大小だけで判断することができる。フ
ァイバ端に少し傾斜を付けるだけで、２α＞Ψとでき
る。こうすることによって反射戻り光を消滅させること
ができる。つまりαの下限はΨ／２＝ｃｏｓ− １（ｎ２
／ｎ１）／２という単純な式になる。
【００３８】ここではαの下限は２度としているが、シ
ングルモードファイバの場合、Ψ／２は２度より低いの
で、２度以上のαは戻り光を除去できる。反射の話は単
純であるだけに、屈折の話の影に隠れてしまいがちであ
る。つい省略してしまうが、それはいけない。ここでは
反射光が戻り光に成るかどうかの条件を陽に説明した。
本発明は第１に反射戻り光を問題にするからである。
ングルモードファイバの場合、Ψ／２は２度より低いの
で、２度以上のαは戻り光を除去できる。反射の話は単
純であるだけに、屈折の話の影に隠れてしまいがちであ
る。つい省略してしまうが、それはいけない。ここでは
反射光が戻り光に成るかどうかの条件を陽に説明した。
本発明は第１に反射戻り光を問題にするからである。
【００３９】例えば、光ファイバ（ｎ１＝１．４６）か
ら光が空気（ｎａ＝１．００）に対して出射されるとき
は４度カット（α＝４゜）の場合光軸より１．８５度
（θ）ずれる。従って仮に光ファイバ端面とＰＤの受光
面の間隔Ｌが例えば５００μｍに過ぎないとしても、Ｐ
Ｄの受光面では光線は１６μｍもずれる。ズレが大きす
ぎてＰＤの受光部に入らない。導波路型ＰＤは通常２μ
ｍ〜５μｍ程度の幅の導波路を持つ。そのようなＰＤで
は１ｄＢ感度が劣化するズレのトレランスは数μｍの程
度である。１６μｍもずれるのではＰＤで受光できな
い。ファイバの接する媒質が空気の場合パッシブアライ
メントはできない。５００μｍでも短い距離であるが、
それ以下にすればＰＤ入射量を増やすことができる。１
ｄＢ劣化が数μｍのズレに対応するのであるから光軸か
らのずれを３．２μｍに押さえるため、ＰＤ・ファイバ
距離をＬ＝１００μｍに縮めるということも考えられよ
う。ＰＤ・ファイバ間をこのような短距離にするのは製
作上難しいし光ファイバの回転によってＰＤ入射量が変
動して望ましくない。もしも端面の傾斜角が８度（α＝
８゜）とすると出射光の角度ずれはθ＝３．７２度にも
なる。Ｌ＝１００μｍとしてもＰＤ面でのスポットのズ
レは６．５μｍにもなる。ＰＤに光が入らなくなる。つ
まりパッシブアライメントが困難になり工業的生産が難
しい。
ら光が空気（ｎａ＝１．００）に対して出射されるとき
は４度カット（α＝４゜）の場合光軸より１．８５度
（θ）ずれる。従って仮に光ファイバ端面とＰＤの受光
面の間隔Ｌが例えば５００μｍに過ぎないとしても、Ｐ
Ｄの受光面では光線は１６μｍもずれる。ズレが大きす
ぎてＰＤの受光部に入らない。導波路型ＰＤは通常２μ
ｍ〜５μｍ程度の幅の導波路を持つ。そのようなＰＤで
は１ｄＢ感度が劣化するズレのトレランスは数μｍの程
度である。１６μｍもずれるのではＰＤで受光できな
い。ファイバの接する媒質が空気の場合パッシブアライ
メントはできない。５００μｍでも短い距離であるが、
それ以下にすればＰＤ入射量を増やすことができる。１
ｄＢ劣化が数μｍのズレに対応するのであるから光軸か
らのずれを３．２μｍに押さえるため、ＰＤ・ファイバ
距離をＬ＝１００μｍに縮めるということも考えられよ
う。ＰＤ・ファイバ間をこのような短距離にするのは製
作上難しいし光ファイバの回転によってＰＤ入射量が変
動して望ましくない。もしも端面の傾斜角が８度（α＝
８゜）とすると出射光の角度ずれはθ＝３．７２度にも
なる。Ｌ＝１００μｍとしてもＰＤ面でのスポットのズ
レは６．５μｍにもなる。ＰＤに光が入らなくなる。つ
まりパッシブアライメントが困難になり工業的生産が難
しい。
【００４０】一方、もし光ファイバとＰＤの間の光路
が、例えばｎ＝１．４０のポッティング樹脂によって満
たされていたとすると（２）から反射が著しく少なくな
る。反射が減るから戻り光は減るはずである。更に重要
な事は反射光が光軸となす角度が２αであり、これがコ
ア・クラッド臨界角Φを越えるので反射光がファイバ中
の伝搬光となりえない、ということである。放射モード
になり伝搬モードにならない。伝搬光でないからファイ
バ中を復帰できない。二つの理由で戻り光が著しく減少
する。戻り光が殆ど０となる。戻り光がないので光源で
あるレーザの発振不安定を引き起こさない。これは優れ
た特徴である。また反射が少ないだけでなく、屈折光
（出射光）ＭＧのファイバ光軸ＭＮからのズレθが非常
に小さくなる。これも著しい特徴となる。つまりｎａが
ｎ１に近い媒質でファイバ端を覆うと３つの利点があ
る。反射光減少、反射光放射モード化、屈折光軸ズレ減
少という３つの利点である。前二者は反射戻り光を０と
し、レーザ発振を安定化させ、後一者はパッシブアライ
メントを可能にする。輝かしい利点である。
が、例えばｎ＝１．４０のポッティング樹脂によって満
たされていたとすると（２）から反射が著しく少なくな
る。反射が減るから戻り光は減るはずである。更に重要
な事は反射光が光軸となす角度が２αであり、これがコ
ア・クラッド臨界角Φを越えるので反射光がファイバ中
の伝搬光となりえない、ということである。放射モード
になり伝搬モードにならない。伝搬光でないからファイ
バ中を復帰できない。二つの理由で戻り光が著しく減少
する。戻り光が殆ど０となる。戻り光がないので光源で
あるレーザの発振不安定を引き起こさない。これは優れ
た特徴である。また反射が少ないだけでなく、屈折光
（出射光）ＭＧのファイバ光軸ＭＮからのズレθが非常
に小さくなる。これも著しい特徴となる。つまりｎａが
ｎ１に近い媒質でファイバ端を覆うと３つの利点があ
る。反射光減少、反射光放射モード化、屈折光軸ズレ減
少という３つの利点である。前二者は反射戻り光を０と
し、レーザ発振を安定化させ、後一者はパッシブアライ
メントを可能にする。輝かしい利点である。
【００４１】例えば４度斜めカットで、屈折光ＭＧはフ
ァイバ光軸ＭＮからθ＝０．１７度しかずれない。仮に
光ファイバ・ＰＤ間距離ＬがＬ＝５００μｍとしても、
ＰＤ端面でのスポットズレは１．５μｍに過ぎない。こ
れは１ｄＢトレランスより小さい。仮に短くＬ＝１００
μｍとすれば、ずれは０．３μｍしかない。パッシブア
ライメントが充分可能である。調芯せずパッシブアライ
メントしたＰＤに充分な光が入射する。それだけでなく
てＰＤに入射した光は殆ど損失無く導波される。Ｌ＝３
００μｍ程度なら、スポットの光軸からのずれは１．９
μｍに留まり、パッシブアライメントが可能な範囲に入
る。
ァイバ光軸ＭＮからθ＝０．１７度しかずれない。仮に
光ファイバ・ＰＤ間距離ＬがＬ＝５００μｍとしても、
ＰＤ端面でのスポットズレは１．５μｍに過ぎない。こ
れは１ｄＢトレランスより小さい。仮に短くＬ＝１００
μｍとすれば、ずれは０．３μｍしかない。パッシブア
ライメントが充分可能である。調芯せずパッシブアライ
メントしたＰＤに充分な光が入射する。それだけでなく
てＰＤに入射した光は殆ど損失無く導波される。Ｌ＝３
００μｍ程度なら、スポットの光軸からのずれは１．９
μｍに留まり、パッシブアライメントが可能な範囲に入
る。
【００４２】以上は、導波路型ＰＤの一例である。例え
ば円形の受光面を持った上面入射型ＰＤや裏面入射型Ｐ
Ｄでは光軸からのズレに対するトレランスはもう少し広
い。しかし光学系の構成として、光ファイバ端面とＰＤ
受光面との距離が長くなるので、最終的には上記と同じ
効果を得る。
ば円形の受光面を持った上面入射型ＰＤや裏面入射型Ｐ
Ｄでは光軸からのズレに対するトレランスはもう少し広
い。しかし光学系の構成として、光ファイバ端面とＰＤ
受光面との距離が長くなるので、最終的には上記と同じ
効果を得る。
【００４３】本発明のもう一つの効果は、透光性樹脂の
ポッティングにより、より低い斜めカット角度で、従来
の空気に対する場合と同程度のレベルのＯＲＬが得られ
るということである。反射量すなわちＯＲＬは、斜めカ
ットされた端面でガウシアンビームが反射されて、もと
来た方向に向かって光ファイバに結合される効率を計算
することによって求められる。図１０に計算例を示す。
横軸は斜めカット角である。縦軸はＯＲＬ（反射減衰
量；ｄＢ）である。光ファイバ屈折率はｎ１＝１．４６
とする。パラメータとして光ファイバ端面を囲む媒質
（樹脂、空気）の屈折率をとっている。媒質屈折率ｎａ
は１．００、１．３７、１．４０、１．５６、１．５０
としている。１．００は空気であるが、それ以外の屈折
率は樹脂のものである。４種類の樹脂について考察して
いるというのではなくて前記の例の２種類の樹脂の温度
によって変化する屈折率について考えている。光ファイ
バ端が空気に接している場合ＯＲＬが最も大きい。ｎ＝
１．５６の媒質に接する場合、角度が０度でも−２９ｄ
Ｂである。角度が増えるに従ってＯＲＬは減少する。傾
斜角度が増えると光ファイバ内部への反射が減るからで
ある。これはどの屈折率ｎでも共通にいえることであ
る。ｎ＝１．３７の場合がこれに次ぎ、ファイバ端面角
０度で−３１ｄＢである。さらにｎ＝１．４０ではもっ
と低くなり０度で−３４ｄＢ程度である。ｎ＝１．５０
で最も低く０度で−３７ｄＢ程度になる。光ファイバ屈
折率ｎ＝１．４６に近い順にＯＲＬは低くなるからこれ
も当然である。図３、図４の従来例では、ポッティング
だけを使って反射光を減衰させていたが、それは図１０
のα＝０の場合にすぎない。本発明はそうでなく、α＝
２〜１０度の範囲とする。例えばα＝４度とすると、０
度の時に比べて−１５ｄＢ程度ＯＲＬが減っている。極
めて顕著な効果である。
ポッティングにより、より低い斜めカット角度で、従来
の空気に対する場合と同程度のレベルのＯＲＬが得られ
るということである。反射量すなわちＯＲＬは、斜めカ
ットされた端面でガウシアンビームが反射されて、もと
来た方向に向かって光ファイバに結合される効率を計算
することによって求められる。図１０に計算例を示す。
横軸は斜めカット角である。縦軸はＯＲＬ（反射減衰
量；ｄＢ）である。光ファイバ屈折率はｎ１＝１．４６
とする。パラメータとして光ファイバ端面を囲む媒質
（樹脂、空気）の屈折率をとっている。媒質屈折率ｎａ
は１．００、１．３７、１．４０、１．５６、１．５０
としている。１．００は空気であるが、それ以外の屈折
率は樹脂のものである。４種類の樹脂について考察して
いるというのではなくて前記の例の２種類の樹脂の温度
によって変化する屈折率について考えている。光ファイ
バ端が空気に接している場合ＯＲＬが最も大きい。ｎ＝
１．５６の媒質に接する場合、角度が０度でも−２９ｄ
Ｂである。角度が増えるに従ってＯＲＬは減少する。傾
斜角度が増えると光ファイバ内部への反射が減るからで
ある。これはどの屈折率ｎでも共通にいえることであ
る。ｎ＝１．３７の場合がこれに次ぎ、ファイバ端面角
０度で−３１ｄＢである。さらにｎ＝１．４０ではもっ
と低くなり０度で−３４ｄＢ程度である。ｎ＝１．５０
で最も低く０度で−３７ｄＢ程度になる。光ファイバ屈
折率ｎ＝１．４６に近い順にＯＲＬは低くなるからこれ
も当然である。図３、図４の従来例では、ポッティング
だけを使って反射光を減衰させていたが、それは図１０
のα＝０の場合にすぎない。本発明はそうでなく、α＝
２〜１０度の範囲とする。例えばα＝４度とすると、０
度の時に比べて−１５ｄＢ程度ＯＲＬが減っている。極
めて顕著な効果である。
【００４４】 ｎ＝１．００（空気）の時ＯＲＬ≦−３
０ｄＢを得るためには、α＝４度の端面傾斜を必要とす
る。ＯＲＬ≦−４０ｄＢとするためには、６度程度の傾
角を要求する。しかるに本発明のように透光性樹脂をポ
ッティングした場合、傾斜角への要求は著しく緩和され
る。ｎ＝１．３７からｎ＝１．５６の範囲において（図
５の２種類の樹脂に対して）、−４０℃〜＋８５℃の全
温度範囲において、α＝２度の端部カットでＯＲＬ≦−
３０ｄＢを満たすことができる。α＝４度のカットでＯ
ＲＬ≦−４０ｄＢを満たすことができる。
０ｄＢを得るためには、α＝４度の端面傾斜を必要とす
る。ＯＲＬ≦−４０ｄＢとするためには、６度程度の傾
角を要求する。しかるに本発明のように透光性樹脂をポ
ッティングした場合、傾斜角への要求は著しく緩和され
る。ｎ＝１．３７からｎ＝１．５６の範囲において（図
５の２種類の樹脂に対して）、−４０℃〜＋８５℃の全
温度範囲において、α＝２度の端部カットでＯＲＬ≦−
３０ｄＢを満たすことができる。α＝４度のカットでＯ
ＲＬ≦−４０ｄＢを満たすことができる。
【００４５】これは、ｎ＝１．００の時のＯＲＬ値に対
して、屈折率差が小さくなった分だけ、端面反射が下が
ったことによる。例えばｎ＝１．００（空気）に対する
反射率は３．５％である。ｎ＝１．５６の樹脂に対する
反射率は０．１１％にすぎない。反射率の比は−１５ｄ
Ｂにもなる。透光性樹脂で覆うとこの反射率比（−１５
ｄＢ）だけ、ＯＲＬが低下する。これによってＯＲＬ≦
−４０ｄＢという要求を満足するαを小さくできるので
ある。樹脂は反射を減らすことによって戻り光を減少さ
せる。反射が減る分だけＰＤへの入射光も増える。この
場合入射光は３．５％も増大する。結合効率を上げる効
果もある、という事である。
して、屈折率差が小さくなった分だけ、端面反射が下が
ったことによる。例えばｎ＝１．００（空気）に対する
反射率は３．５％である。ｎ＝１．５６の樹脂に対する
反射率は０．１１％にすぎない。反射率の比は−１５ｄ
Ｂにもなる。透光性樹脂で覆うとこの反射率比（−１５
ｄＢ）だけ、ＯＲＬが低下する。これによってＯＲＬ≦
−４０ｄＢという要求を満足するαを小さくできるので
ある。樹脂は反射を減らすことによって戻り光を減少さ
せる。反射が減る分だけＰＤへの入射光も増える。この
場合入射光は３．５％も増大する。結合効率を上げる効
果もある、という事である。
【００４６】図１０の計算結果を確かめるため、α＝
２、４、６度の傾斜角で端面カットした光ファイバを使
って実験をした。樹脂のないとき（ｎ＝１．００）、樹
脂がある時ともに、図１０の計算結果とほぼ同じ実験結
果が得られた。
２、４、６度の傾斜角で端面カットした光ファイバを使
って実験をした。樹脂のないとき（ｎ＝１．００）、樹
脂がある時ともに、図１０の計算結果とほぼ同じ実験結
果が得られた。
【００４７】本発明は、斜めカットされた光ファイバ
（導波路）の先端を透光性樹脂により覆うことによっ
て、端面でのＯＲＬを大幅に減少させ、光ファイバ光軸
からの出射光のずれも非常に小さくできる。低ＯＲＬ、
高結合効率で、パッシブアライメント実装ができる。低
価格、高性能の光学装置を提供することができる。出射
光の角度ずれが充分に小さいので、光ファイバをＳｉベ
ンチなどに固定する場合カットの方向を特に意識する必
要はない。斜めカットの面がどの方位を向いていても差
し支えない。だからファイバ回転方向の調整が不要であ
る。これも実装の手間を減らすうえで効果がある。
（導波路）の先端を透光性樹脂により覆うことによっ
て、端面でのＯＲＬを大幅に減少させ、光ファイバ光軸
からの出射光のずれも非常に小さくできる。低ＯＲＬ、
高結合効率で、パッシブアライメント実装ができる。低
価格、高性能の光学装置を提供することができる。出射
光の角度ずれが充分に小さいので、光ファイバをＳｉベ
ンチなどに固定する場合カットの方向を特に意識する必
要はない。斜めカットの面がどの方位を向いていても差
し支えない。だからファイバ回転方向の調整が不要であ
る。これも実装の手間を減らすうえで効果がある。
【００４８】本発明は、一般に光学部品と光ファイバ・
導波路の結合に適用することができる。だから光ファイ
バ（導波路）と組み合わせるのは、ＰＤに限ることな
く、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ（ＬＤ）
との組み合わせにも適用できる。光導波路、レンズ、プ
リズム、ミラーなどの光学部品が、光ファイバと結合さ
れる場合にも本発明は有効である。
導波路の結合に適用することができる。だから光ファイ
バ（導波路）と組み合わせるのは、ＰＤに限ることな
く、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ（ＬＤ）
との組み合わせにも適用できる。光導波路、レンズ、プ
リズム、ミラーなどの光学部品が、光ファイバと結合さ
れる場合にも本発明は有効である。
【００４９】光ファイバから出る光だけでなく、光導波
路から出る光にも本発明は同様に適用できる。もちろ
ん、ＬＥＤやＬＤの場合送信光は、光ファイバや導波路
に入射する訳であるが、この光がコネクタで反射されて
元に戻ってくる場合や、ネットワークで継がれた他の光
源からの光に対するＯＲＬ低減にも効果を奏する。
路から出る光にも本発明は同様に適用できる。もちろ
ん、ＬＥＤやＬＤの場合送信光は、光ファイバや導波路
に入射する訳であるが、この光がコネクタで反射されて
元に戻ってくる場合や、ネットワークで継がれた他の光
源からの光に対するＯＲＬ低減にも効果を奏する。
【００５０】例えばＬＤの場合を説明する。図１１に示
すようにファイバ端面からの反射戻り光３９があると、
図１２に示すように、駆動電流と光出力の間の関係に乱
れが生じたり、図１３のように発光波長スペクトルが２
つに分かれるなどの不具合が発生する。
すようにファイバ端面からの反射戻り光３９があると、
図１２に示すように、駆動電流と光出力の間の関係に乱
れが生じたり、図１３のように発光波長スペクトルが２
つに分かれるなどの不具合が発生する。
【００５１】従ってＬＤの場合も図１５のように光ファ
イバ端を斜めカットすることによって、ＬＤ自身への戻
り光を低く押さえるという方式が一般に取られる。
イバ端を斜めカットすることによって、ＬＤ自身への戻
り光を低く押さえるという方式が一般に取られる。
【００５２】光ファイバ端面が斜めでなくても、透光性
樹脂のポッティングによって反射戻り光はある程度防ぐ
ことができる。しかし光出力を１ｍＷレベルまで高めた
高出力ＬＤでは、戻り光の絶対値が大きくなり、この近
端反射の影響で、１ＧＨｚ前後以上の高速動作をおこな
うときに発振動作が不安定になる。ためにノイズが増大
するとか、送信波形が歪むとか、長距離伝送ができない
といったような問題が生ずる。特に、発光波長の純度が
高く、高速・長距離伝送に使用されるＤＦＢレーザでは
この戻り光の低減が重要である。
樹脂のポッティングによって反射戻り光はある程度防ぐ
ことができる。しかし光出力を１ｍＷレベルまで高めた
高出力ＬＤでは、戻り光の絶対値が大きくなり、この近
端反射の影響で、１ＧＨｚ前後以上の高速動作をおこな
うときに発振動作が不安定になる。ためにノイズが増大
するとか、送信波形が歪むとか、長距離伝送ができない
といったような問題が生ずる。特に、発光波長の純度が
高く、高速・長距離伝送に使用されるＤＦＢレーザでは
この戻り光の低減が重要である。
【００５３】従って、本発明では図１５のように透光性
樹脂のポッティングにより斜めカットされた光ファイバ
端でのＬＤの戻り光の反射率を下げる効果を有する。も
ちろん、光ファイバから来て、端面反射して光ファイバ
に戻る反射戻り光が抑制されるのはＰＤの例で述べたの
と同様である。斜め切断ファイバを用いると結合効率の
低下が心配されよう。しかし、それも懸念するほどでな
い。これは後に述べる。
樹脂のポッティングにより斜めカットされた光ファイバ
端でのＬＤの戻り光の反射率を下げる効果を有する。も
ちろん、光ファイバから来て、端面反射して光ファイバ
に戻る反射戻り光が抑制されるのはＰＤの例で述べたの
と同様である。斜め切断ファイバを用いると結合効率の
低下が心配されよう。しかし、それも懸念するほどでな
い。これは後に述べる。
【００５４】では、なぜ今までこのような発明がなされ
なかったのか？つまり誰もが、 斜めカット＝光軸からのずれ＝調芯必須＝パッシブアラ
イメント不可能 というような既成概念に捕らわれていたのである。
なかったのか？つまり誰もが、 斜めカット＝光軸からのずれ＝調芯必須＝パッシブアラ
イメント不可能 というような既成概念に捕らわれていたのである。
【００５５】本発明者は、このような既成概念を打破し
て、理論と実験からアイデアを実現化することに成功し
た。
て、理論と実験からアイデアを実現化することに成功し
た。
【００５６】鍵は透光性樹脂にある。が、問題の本質は
屈折と反射の非対称性にある。媒質屈折率によって屈折
角は変わるが、反射角は不変である。屈折はスネルの法
則に従うが、反射は単純に反射法則に従う。
屈折と反射の非対称性にある。媒質屈折率によって屈折
角は変わるが、反射角は不変である。屈折はスネルの法
則に従うが、反射は単純に反射法則に従う。
【００５７】 反射角 ２α （７）
【００５８】 屈折角 θ＝ｓｉｎ−１（ｎ１ｓｉｎα／ｎａ）−α （８）
【００５９】媒質をどのように変えても反射角は変わら
ず２αなのである。２αが全反射角Ψ以上なら（２α＞
Ψ）反射光は戻り光にならない。それは媒質が何であっ
ても言えることである。だからファイバ端面を傾けると
戻り光を抑止できる。
ず２αなのである。２αが全反射角Ψ以上なら（２α＞
Ψ）反射光は戻り光にならない。それは媒質が何であっ
ても言えることである。だからファイバ端面を傾けると
戻り光を抑止できる。
【００６０】ところが屈折は違うので、媒質によって屈
折角θが異なってしまう。媒質屈折率がファイバ屈折率
に近いと屈折角θが殆ど０になってしまう。αがどのよ
うなものであっても、θは０に近い。θが０に近いとＰ
Ｄの場合はＰＤに入射するし、ＬＤの場合はファイバ伝
搬光になる（θ＜Ψ）。だからパッシブアライメントで
あっても良いということになる。図８のような傾斜端面
のものは調芯が必須であったが、それは媒質が窒素（ｎ
＝１．００）だからである。媒質をファイバ屈折率に近
い屈折率の透光性樹脂にすれば屈折角が０に近くなり調
芯が不要になる。当業者であれば知識が深いだけに傾斜
端面＝調芯必須という固定観念を打ち払うことは難しか
ろう。
折角θが異なってしまう。媒質屈折率がファイバ屈折率
に近いと屈折角θが殆ど０になってしまう。αがどのよ
うなものであっても、θは０に近い。θが０に近いとＰ
Ｄの場合はＰＤに入射するし、ＬＤの場合はファイバ伝
搬光になる（θ＜Ψ）。だからパッシブアライメントで
あっても良いということになる。図８のような傾斜端面
のものは調芯が必須であったが、それは媒質が窒素（ｎ
＝１．００）だからである。媒質をファイバ屈折率に近
い屈折率の透光性樹脂にすれば屈折角が０に近くなり調
芯が不要になる。当業者であれば知識が深いだけに傾斜
端面＝調芯必須という固定観念を打ち払うことは難しか
ろう。
【００６１】
【実施例】［実施例１（導波路型ＰＤ）］図６、図７に
示す構成の受光モジュールを作製した。Ｓｉベンチ２の
上段３にＶ溝６、７を穿ち、フェルール８、光ファイバ
９をＶ溝に固定する。下段４にＰＤ５を取付け、光ファ
イバ９とＰＤ５の間には透光性樹脂１４を付ける。光フ
ァイバ端面１６は斜めカットされる。この受光モジュー
ル１７は樹脂でモールドするが、その状態の図示は省略
する。
示す構成の受光モジュールを作製した。Ｓｉベンチ２の
上段３にＶ溝６、７を穿ち、フェルール８、光ファイバ
９をＶ溝に固定する。下段４にＰＤ５を取付け、光ファ
イバ９とＰＤ５の間には透光性樹脂１４を付ける。光フ
ァイバ端面１６は斜めカットされる。この受光モジュー
ル１７は樹脂でモールドするが、その状態の図示は省略
する。
【００６２】ここでは、１．３μｍ光に対するシングル
モードファイバ（ＳＭＦ）の先端を２度の傾斜角にカッ
トした。受光素子はＩｎＧａＡｓを受光層とする導波路
型ＰＤである。シリコーン系の透光性樹脂を光ファイバ
・ＰＤ間にポッティングし熱硬化させた。ＯＲＬ＝−３
１ｄＢ〜−３５ｄＢであった。感度は０．８Ａ／Ｗであ
った。光ファイバ端が直角に切断されており同じシリコ
ーン系透光性樹脂で被覆されている場合と感度はほとん
ど同じであった。
モードファイバ（ＳＭＦ）の先端を２度の傾斜角にカッ
トした。受光素子はＩｎＧａＡｓを受光層とする導波路
型ＰＤである。シリコーン系の透光性樹脂を光ファイバ
・ＰＤ間にポッティングし熱硬化させた。ＯＲＬ＝−３
１ｄＢ〜−３５ｄＢであった。感度は０．８Ａ／Ｗであ
った。光ファイバ端が直角に切断されており同じシリコ
ーン系透光性樹脂で被覆されている場合と感度はほとん
ど同じであった。
【００６３】［実施例２（導波路型ＰＤ）］図６、図７
に示す構成の受光モジュールを作製した。１．３μｍ光
に対するシングルモードファイバ（ＳＭＦ）の先端を４
度の傾斜角にカットした。受光素子はＩｎＧａＡｓを受
光層とする導波路型ＰＤである。アクリレート系の透光
性樹脂を光ファイバ・ＰＤ間にポッティングし熱硬化さ
せた。ＯＲＬ＝−４３ｄＢ〜−５０ｄＢである。感度は
０．８Ａ／Ｗであった。光ファイバ端が直角に切断され
ており同じアクリレート系透光性樹脂で被覆されている
場合と感度はほとんど同じであった。
に示す構成の受光モジュールを作製した。１．３μｍ光
に対するシングルモードファイバ（ＳＭＦ）の先端を４
度の傾斜角にカットした。受光素子はＩｎＧａＡｓを受
光層とする導波路型ＰＤである。アクリレート系の透光
性樹脂を光ファイバ・ＰＤ間にポッティングし熱硬化さ
せた。ＯＲＬ＝−４３ｄＢ〜−５０ｄＢである。感度は
０．８Ａ／Ｗであった。光ファイバ端が直角に切断され
ており同じアクリレート系透光性樹脂で被覆されている
場合と感度はほとんど同じであった。
【００６４】［実施例３（裏面入射型ＰＤ）］本発明は
裏面入射型ＰＤを用いた受光モジュールにも適用でき
る。図１６、図１７に一例を示す。Ｓｉ基板４５にＶ溝
４６を異方性エッチングによって形成する。光ファイバ
４７をＶ溝４６に入れて固定する。基板４５の上に裏面
入射型のＰＤ４８を固定する。光ファイバ端面４９は斜
め切断されている。ファイバ端面４９とＰＤ４８裏面に
いたる空間は透光性樹脂５０が充填されている。Ｖ溝４
６の終端はミラー面５２となっている。ファイバ端面か
ら出た出射光５１は、透光性樹脂５０を通過し、ミラー
面５２で上方に反射され（５３）、ＰＤ４８の裏面から
侵入し（５４）、受光部５５にいたる。
裏面入射型ＰＤを用いた受光モジュールにも適用でき
る。図１６、図１７に一例を示す。Ｓｉ基板４５にＶ溝
４６を異方性エッチングによって形成する。光ファイバ
４７をＶ溝４６に入れて固定する。基板４５の上に裏面
入射型のＰＤ４８を固定する。光ファイバ端面４９は斜
め切断されている。ファイバ端面４９とＰＤ４８裏面に
いたる空間は透光性樹脂５０が充填されている。Ｖ溝４
６の終端はミラー面５２となっている。ファイバ端面か
ら出た出射光５１は、透光性樹脂５０を通過し、ミラー
面５２で上方に反射され（５３）、ＰＤ４８の裏面から
侵入し（５４）、受光部５５にいたる。
【００６５】ここでは１．３μｍ光に対するシングルモ
ードファイバ（ＳＭＦ）の先端を４度の傾斜角に切断し
た。受光素子はＩｎＧａＡｓを受光層とする裏面入射型
のＰＤで受光径は１００μｍである。ＰＤとファイバの
間にはシリコーン系透光性樹脂をポッティングし熱硬化
させた。ＯＲＬ＝−４５ｄＢ〜−５０ｄＢであった。
ードファイバ（ＳＭＦ）の先端を４度の傾斜角に切断し
た。受光素子はＩｎＧａＡｓを受光層とする裏面入射型
のＰＤで受光径は１００μｍである。ＰＤとファイバの
間にはシリコーン系透光性樹脂をポッティングし熱硬化
させた。ＯＲＬ＝−４５ｄＢ〜−５０ｄＢであった。
【００６６】裏面入射型ＰＤは受光径が大きく取れるの
で実装のトレランスが広い。±１０μｍ程度もある。そ
れで高感度を得やすい。本発明のように光ファイバ端が
斜めカットされていても受光面での光の位置ズレが殆ど
無い。感度は約０．９Ａ／Ｗと高い。これは光ファイバ
端面が直角に切断されており同じシリコーン系透光性樹
脂でポッティングされている場合の感度とほぼ同じであ
った。
で実装のトレランスが広い。±１０μｍ程度もある。そ
れで高感度を得やすい。本発明のように光ファイバ端が
斜めカットされていても受光面での光の位置ズレが殆ど
無い。感度は約０．９Ａ／Ｗと高い。これは光ファイバ
端面が直角に切断されており同じシリコーン系透光性樹
脂でポッティングされている場合の感度とほぼ同じであ
った。
【００６７】［実施例４（上面入射型ＰＤ）］本発明は
もちろん上面入射型の受光モジュールにも適用すること
ができる。その実施例を図１８に示す。Ｓｉ基板５６に
凹部５７を形成する。凹部５７の一方の壁面は下向きの
傾斜面となっている。段部５８に斜め切断ファイバ５９
を乗せて固定する。凹部５７の底に上面入射型ＰＤ６０
を固定する。凹部の全体を透光性樹脂６２によって覆
う。光ファイバ５９から出た光６３は透光性樹脂６２を
通り、下向き傾斜面６１に当たり下向き反射光６４とな
りＰＤ６０の受光部６５に入射する。ファイバ端面が斜
めであるから端部反射光６６は光ファイバの伝搬光にな
らない。効果は実施例３の裏面入射型ＰＤの場合と同じ
である。
もちろん上面入射型の受光モジュールにも適用すること
ができる。その実施例を図１８に示す。Ｓｉ基板５６に
凹部５７を形成する。凹部５７の一方の壁面は下向きの
傾斜面となっている。段部５８に斜め切断ファイバ５９
を乗せて固定する。凹部５７の底に上面入射型ＰＤ６０
を固定する。凹部の全体を透光性樹脂６２によって覆
う。光ファイバ５９から出た光６３は透光性樹脂６２を
通り、下向き傾斜面６１に当たり下向き反射光６４とな
りＰＤ６０の受光部６５に入射する。ファイバ端面が斜
めであるから端部反射光６６は光ファイバの伝搬光にな
らない。効果は実施例３の裏面入射型ＰＤの場合と同じ
である。
【００６８】［実施例５（側面入射型ＰＤ）］本発明は
側面入射型のＰＤにも適用できる。図１９によって説明
する。基板６７の上にＰＤ６８と光ファイバ７１を固定
するのであるが、同じ高さに固定できるので基板構造が
単純化される。ＰＤ６８の下半部が斜め傾斜面となって
いる。光ファイバ端面は斜め切断されている。光ファイ
バとＰＤとの間は透光性樹脂７２が介在する。光ファイ
バ７１の出射光は透光性樹脂７２を通りＰＤ６８側面７
０から内部に入り受光部６９に入射する。この場合もフ
ァイバ端での反射光７３が軸線に対して大きい角度を持
つので放射モードとなり伝搬できない。効果は実施例３
の裏面入射型ＰＤの場合と同じである。
側面入射型のＰＤにも適用できる。図１９によって説明
する。基板６７の上にＰＤ６８と光ファイバ７１を固定
するのであるが、同じ高さに固定できるので基板構造が
単純化される。ＰＤ６８の下半部が斜め傾斜面となって
いる。光ファイバ端面は斜め切断されている。光ファイ
バとＰＤとの間は透光性樹脂７２が介在する。光ファイ
バ７１の出射光は透光性樹脂７２を通りＰＤ６８側面７
０から内部に入り受光部６９に入射する。この場合もフ
ァイバ端での反射光７３が軸線に対して大きい角度を持
つので放射モードとなり伝搬できない。効果は実施例３
の裏面入射型ＰＤの場合と同じである。
【００６９】［実施例６（プリズム波長分波器）］本発
明の適用範囲は広い。ＰＤ、ＬＤ以外にもさまざまの光
学部品と、光ファイバ・導波路との結合に利用できる。
波長分離プリズムへの応用を図２０によって説明する。
波長分波器７４は、三角柱型のプリズムの斜辺面に誘電
体多層膜７５を積層して貼り合わせたものである。四角
柱形状になるが、その３面に光ファイバ７６、７７、７
８を対向させたものである。光ファイバの端面７９、８
０、８１は軸線に対し直角でなく傾斜している。光ファ
イバに屈折率が近似した透光性樹脂８２によって波長分
波器と光ファイバ端が包囲される。多層膜７５が波長選
択性をもつ。光ファイバ７６からλ１、λ２の光をプリ
ズム型波長分波器に入射する。λ１は多層膜７５で反射
され、直角方向に光ファイバ７７へ配分される。λ２は
多層膜７５を透過して光ファイバ７８に入る。光ファイ
バ端が傾斜しているから反射光はもとの軌跡を戻る事は
できない。例えば光ファイバ７６の端面反射光８３はす
ぐに減衰してしまう。
明の適用範囲は広い。ＰＤ、ＬＤ以外にもさまざまの光
学部品と、光ファイバ・導波路との結合に利用できる。
波長分離プリズムへの応用を図２０によって説明する。
波長分波器７４は、三角柱型のプリズムの斜辺面に誘電
体多層膜７５を積層して貼り合わせたものである。四角
柱形状になるが、その３面に光ファイバ７６、７７、７
８を対向させたものである。光ファイバの端面７９、８
０、８１は軸線に対し直角でなく傾斜している。光ファ
イバに屈折率が近似した透光性樹脂８２によって波長分
波器と光ファイバ端が包囲される。多層膜７５が波長選
択性をもつ。光ファイバ７６からλ１、λ２の光をプリ
ズム型波長分波器に入射する。λ１は多層膜７５で反射
され、直角方向に光ファイバ７７へ配分される。λ２は
多層膜７５を透過して光ファイバ７８に入る。光ファイ
バ端が傾斜しているから反射光はもとの軌跡を戻る事は
できない。例えば光ファイバ７６の端面反射光８３はす
ぐに減衰してしまう。
【００７０】［実施例７（反射防止膜）］ＰＤその他の
光学部品の表面には、光の波長と透光性樹脂の屈折率に
対応した反射防止膜を設けておくのがよい。これまでも
反射防止膜の事はことさら書いていないが、ＰＤ、光学
部品の入力側端面には反射防止膜が設けられている。そ
のようにすればＰＤ表面や、光学部品表面での反射は微
弱であるから光源たるレーザに戻らない。光ファイバ端
にも反射防止膜を付けることができれば端面反射光が戻
るという問題も無くなるのである。すると本発明も不要
ということになろう。しかし光ファイバの端面に反射防
止膜を付けるのは難しく実用的でない。だから本発明は
斜めカットと透光性樹脂によって端面反射を極力抑制し
ようとするのである。
光学部品の表面には、光の波長と透光性樹脂の屈折率に
対応した反射防止膜を設けておくのがよい。これまでも
反射防止膜の事はことさら書いていないが、ＰＤ、光学
部品の入力側端面には反射防止膜が設けられている。そ
のようにすればＰＤ表面や、光学部品表面での反射は微
弱であるから光源たるレーザに戻らない。光ファイバ端
にも反射防止膜を付けることができれば端面反射光が戻
るという問題も無くなるのである。すると本発明も不要
ということになろう。しかし光ファイバの端面に反射防
止膜を付けるのは難しく実用的でない。だから本発明は
斜めカットと透光性樹脂によって端面反射を極力抑制し
ようとするのである。
【００７１】［実施例８（光軸傾斜）］ＰＤ、ＬＤ、光
学部品の入射面を光軸に対して少し傾けておくのも有効
である。図２１にその構成を示す。光ファイバ８４の端
面を斜めに切断し、光学部品８５と光ファイバ間に透光
性樹脂８６を満たす。それに加えて光学部品８５と光フ
ァイバの光軸を食い違わせる。ファイバ端面での反射光
８７は角度が大きいから伝搬しない。光学部品での反射
光８８は光ファイバに戻らない。より完全に戻り光の害
を除く事ができる。
学部品の入射面を光軸に対して少し傾けておくのも有効
である。図２１にその構成を示す。光ファイバ８４の端
面を斜めに切断し、光学部品８５と光ファイバ間に透光
性樹脂８６を満たす。それに加えて光学部品８５と光フ
ァイバの光軸を食い違わせる。ファイバ端面での反射光
８７は角度が大きいから伝搬しない。光学部品での反射
光８８は光ファイバに戻らない。より完全に戻り光の害
を除く事ができる。
【００７２】［実施例９（光分波器、光結合器）］光学
部品が平面導波路型光回路（ＰＬＣ）技術を利用した光
分岐器、波長分波器、光結合器などであってもよい。図
２２にＰＬＣ型光分波器に本発明を適用した実施例を示
す。平行四辺形のＳｉ基板８９の上に、ＳｉＯ２、Ｇｅ
−ＳｉＯ２、ＳｉＯ２の３層構造をスパッタリングなど
によって形成し、Ｙ分岐を残してエッチング除去する。
Ｙ型のＳｉＯ２の導波路９０、９１、９２が形成され
る。これは二つの波長λ１、λ２に対して選択性のある
分岐導波路である。基板が平行四辺形であるから導波路
の端面は傾斜している。光ファイバ９３、９４、９５を
導波路の先端に対向するように設ける。光ファイバの端
面９６、９７、９８は斜め研磨してある。入力側の光フ
ァイバにλ１、λ２の２波長の光を導入する。分岐によ
って分離されて光ファイバ９４にはλ１、９５にはλ２
が選択的に結合する。光ファイバの端面が傾斜しており
導波路の端面も傾斜している。だから反射光が光源のレ
ーザに戻るということはない。
部品が平面導波路型光回路（ＰＬＣ）技術を利用した光
分岐器、波長分波器、光結合器などであってもよい。図
２２にＰＬＣ型光分波器に本発明を適用した実施例を示
す。平行四辺形のＳｉ基板８９の上に、ＳｉＯ２、Ｇｅ
−ＳｉＯ２、ＳｉＯ２の３層構造をスパッタリングなど
によって形成し、Ｙ分岐を残してエッチング除去する。
Ｙ型のＳｉＯ２の導波路９０、９１、９２が形成され
る。これは二つの波長λ１、λ２に対して選択性のある
分岐導波路である。基板が平行四辺形であるから導波路
の端面は傾斜している。光ファイバ９３、９４、９５を
導波路の先端に対向するように設ける。光ファイバの端
面９６、９７、９８は斜め研磨してある。入力側の光フ
ァイバにλ１、λ２の２波長の光を導入する。分岐によ
って分離されて光ファイバ９４にはλ１、９５にはλ２
が選択的に結合する。光ファイバの端面が傾斜しており
導波路の端面も傾斜している。だから反射光が光源のレ
ーザに戻るということはない。
【００７３】［実施例１０（半導体レーザ）］次に半導
体レーザに本発明を適用した場合の実施例を述べる。本
発明は光ファイバ又は導波路の端部を斜めカットし、任
意の光学部品と対向させ、少なくとも端部を透光性樹脂
によって覆ったというところに特徴がある。これまでは
受光素子（ＰＤ）モジュールへの適用を述べたが、発光
素子（ＬＤ）モジュールにも適用することができる。
体レーザに本発明を適用した場合の実施例を述べる。本
発明は光ファイバ又は導波路の端部を斜めカットし、任
意の光学部品と対向させ、少なくとも端部を透光性樹脂
によって覆ったというところに特徴がある。これまでは
受光素子（ＰＤ）モジュールへの適用を述べたが、発光
素子（ＬＤ）モジュールにも適用することができる。
【００７４】図２３、図２４に本発明をレーザ送信器に
適用したものを示す。光ファイバ１０３の端面１０４が
斜めカットしてある。基板１０５にこの光ファイバ１０
３を固定し、ＬＤ１０６を逆さまに取り付ける。端面１
０４とＬＤ１０６の間には透光性樹脂１１０が塗布して
ある。発光部１０７（ストライプ）から出たレーザ光１
０８が端面１０４から光ファイバ１０３に入り伝搬光
（出力光）１０９になる。端面での反射光１１０が生ず
るが、発光部には戻らない。ＬＤ１０６はＩｎＰ系のＭ
ＱＷ−ＬＤである。その寸法は長さ３００μｍ（Ｌ）、
幅２５０μｍ（Ｗ）、厚み１００μｍ（ｔ）である。こ
れはＩｎＰ基板の上にＩｎＧａＡｓＰ系の発光部を設け
たものである。発光部幅は１μｍ、厚みは０．２μｍで
ある。ＬＤ端面と光ファイバ端面の距離は７０μｍ〜２
０μｍ程度に設定する。
適用したものを示す。光ファイバ１０３の端面１０４が
斜めカットしてある。基板１０５にこの光ファイバ１０
３を固定し、ＬＤ１０６を逆さまに取り付ける。端面１
０４とＬＤ１０６の間には透光性樹脂１１０が塗布して
ある。発光部１０７（ストライプ）から出たレーザ光１
０８が端面１０４から光ファイバ１０３に入り伝搬光
（出力光）１０９になる。端面での反射光１１０が生ず
るが、発光部には戻らない。ＬＤ１０６はＩｎＰ系のＭ
ＱＷ−ＬＤである。その寸法は長さ３００μｍ（Ｌ）、
幅２５０μｍ（Ｗ）、厚み１００μｍ（ｔ）である。こ
れはＩｎＰ基板の上にＩｎＧａＡｓＰ系の発光部を設け
たものである。発光部幅は１μｍ、厚みは０．２μｍで
ある。ＬＤ端面と光ファイバ端面の距離は７０μｍ〜２
０μｍ程度に設定する。
【００７５】戻り光がないので、駆動電流と光出力との
関係に乱れが生じたり、発光波長のスペクトルが二つに
分かれるなどの不具合が無くなった。もちろん、外部か
らの光に対して、光ファイバ端面そのものの反射は−４
０ｄＢ以下に押さえられている。
関係に乱れが生じたり、発光波長のスペクトルが二つに
分かれるなどの不具合が無くなった。もちろん、外部か
らの光に対して、光ファイバ端面そのものの反射は−４
０ｄＢ以下に押さえられている。
【００７６】ただし外部から見た全体のＯＲＬは、ＬＤ
の発光光の光ファイバへの結合効率で決まる。だから、
ＬＤの場合は、むしろＬＤの光が光ファイバ端面で反射
して戻ってくるのをほぼ完全に抑制できるという点に本
発明の効果がある。すなわち、斜め切断により反射光を
脇へそらせ、透光性樹脂によって反射率を減らすという
二つの作用を相乗的に利用しているのである。
の発光光の光ファイバへの結合効率で決まる。だから、
ＬＤの場合は、むしろＬＤの光が光ファイバ端面で反射
して戻ってくるのをほぼ完全に抑制できるという点に本
発明の効果がある。すなわち、斜め切断により反射光を
脇へそらせ、透光性樹脂によって反射率を減らすという
二つの作用を相乗的に利用しているのである。
【００７７】ＬＤの場合も斜めカットと樹脂を併用した
ものはなかった。どうしてか？ということを推察する
と、樹脂によって反射角が変わってしまい斜めカットの
効果が減殺されると思われたのかも知れない。樹脂によ
って屈折角が減少するから反射角も減退すると類推され
たものでもあろうか？あるいは樹脂によって反射を減ら
すだけで充分だと考えられたのかもしれない。要求水準
が低い場合はそれで良かったのである。本発明は斜め切
断と透光性樹脂を併用して反射戻り光を完全に遮断でき
る。
ものはなかった。どうしてか？ということを推察する
と、樹脂によって反射角が変わってしまい斜めカットの
効果が減殺されると思われたのかも知れない。樹脂によ
って屈折角が減少するから反射角も減退すると類推され
たものでもあろうか？あるいは樹脂によって反射を減ら
すだけで充分だと考えられたのかもしれない。要求水準
が低い場合はそれで良かったのである。本発明は斜め切
断と透光性樹脂を併用して反射戻り光を完全に遮断でき
る。
【００７８】反対に４度〜８度も斜めカットすると光フ
ァイバ内で軸線に対して大きい角度をなすから放射モー
ドになって伝搬しないのではないかという懸念を持つ向
きもあろう。しかし端面傾き角が光ファイバ中での傾き
角でない。
ァイバ内で軸線に対して大きい角度をなすから放射モー
ドになって伝搬しないのではないかという懸念を持つ向
きもあろう。しかし端面傾き角が光ファイバ中での傾き
角でない。
【００７９】図２５にビームの関係を示す。図９とよく
似ているがビームの向きが反対になる。レーザ・ファイ
バの軸線はＫＭＮである。ファイバ・レーザ間距離はＬ
である。ファイバ端面傾斜角はαである。端面に立てた
法線はＭＦである。その反対側の延長線をＭＥとする。
ＥＭＦは直線であり軸線ＫＭＮとαの角度をなす。レー
ザビームＮＭは光ファイバ端面で屈折してＭＧとなる。
屈折光ＭＧと法線ＭＥのなす角度をγとする。屈折光Ｍ
Ｇと光軸ＭＫの成す角度がθである。
似ているがビームの向きが反対になる。レーザ・ファイ
バの軸線はＫＭＮである。ファイバ・レーザ間距離はＬ
である。ファイバ端面傾斜角はαである。端面に立てた
法線はＭＦである。その反対側の延長線をＭＥとする。
ＥＭＦは直線であり軸線ＫＭＮとαの角度をなす。レー
ザビームＮＭは光ファイバ端面で屈折してＭＧとなる。
屈折光ＭＧと法線ＭＥのなす角度をγとする。屈折光Ｍ
Ｇと光軸ＭＫの成す角度がθである。
【００８０】θ＝α−γ （９）
【００８１】である。端面反射光ＭＱは、やはり２αの
角度をなす。
角度をなす。
【００８２】 ｎ１ｓｉｎγ＝ｎａｓｉｎα （１０） であるから、
【００８３】 θ＝α−ｓｉｎ−１｛ｎａｓｉｎα／ｎ１｝ （１１） つまり
【００８４】 反射光∠ＮＭＱ＝２α （１２）
【００８５】 屈折光∠ＫＭＧ＝θ＝α−ｓｉｎ−１（ｎａｓｉｎα／ｎ１）（１３）
【００８６】このような顕著な非対称性がある。図２５
に示すように、４度傾斜をもつ（α＝４゜）光ファイバ
であっても、光ファイバ内部での軸線に対する傾斜角
は、０．１６度（θ＝０．１６゜）に過ぎない。これは
伝搬モードとなり得る（０．１６゜＜Ψ）。だから端面
傾斜は、光ファイバへの結合効率を減少させない。
に示すように、４度傾斜をもつ（α＝４゜）光ファイバ
であっても、光ファイバ内部での軸線に対する傾斜角
は、０．１６度（θ＝０．１６゜）に過ぎない。これは
伝搬モードとなり得る（０．１６゜＜Ψ）。だから端面
傾斜は、光ファイバへの結合効率を減少させない。
【００８７】結合効率についてさらに詳しく述べよう。
図３９は直角端面（α＝０）を持つ光ファイバとＬＤを
対向させた時のＬＤ・ファイバ間距離Ｌによる結合効率
を示す。ファイバとＬＤ間はｎａ＝１．３９の透光性樹
脂で満たされていると仮定する。横軸は距離Ｌ（μｍ）
であり、縦軸は結合効率（ｄＢ）である。Ｌ＝５０μｍ
で−１１．２ｄＢ程度、Ｌ＝１００μｍで−１３．１ｄ
Ｂ程度である。距離が増えると結合効率が減少する。こ
れは当然でレーザから光ファイバコアを見込む立体角が
減少するからである。
図３９は直角端面（α＝０）を持つ光ファイバとＬＤを
対向させた時のＬＤ・ファイバ間距離Ｌによる結合効率
を示す。ファイバとＬＤ間はｎａ＝１．３９の透光性樹
脂で満たされていると仮定する。横軸は距離Ｌ（μｍ）
であり、縦軸は結合効率（ｄＢ）である。Ｌ＝５０μｍ
で−１１．２ｄＢ程度、Ｌ＝１００μｍで−１３．１ｄ
Ｂ程度である。距離が増えると結合効率が減少する。こ
れは当然でレーザから光ファイバコアを見込む立体角が
減少するからである。
【００８８】図４０はファイバ端面を斜めカットしたと
きのカット角度（α）と結合効率の関係を示すグラフで
ある。パラメータが距離Ｌ（μｍ）になっているから図
３９との対応が分かりにくいが、図４０の左主軸（α＝
０）の距離をよんでゆき、これを右へ広げると図３９に
なる。パラメータを距離としたのは訳がある。１０μｍ
刻みでαと結合効率の関係を計算しているが、Ｌが０〜
１００μｍのいずれにおいても、αが増えても殆ど結合
効率が減少しない。例えばＬ＝１００μｍで、α＝０で
−１３．１ｄＢ程度、α＝１０゜で−１３．２ｄＢ程度
である。
きのカット角度（α）と結合効率の関係を示すグラフで
ある。パラメータが距離Ｌ（μｍ）になっているから図
３９との対応が分かりにくいが、図４０の左主軸（α＝
０）の距離をよんでゆき、これを右へ広げると図３９に
なる。パラメータを距離としたのは訳がある。１０μｍ
刻みでαと結合効率の関係を計算しているが、Ｌが０〜
１００μｍのいずれにおいても、αが増えても殆ど結合
効率が減少しない。例えばＬ＝１００μｍで、α＝０で
−１３．１ｄＢ程度、α＝１０゜で−１３．２ｄＢ程度
である。
【００８９】そのような結果は実は当業者の予想外のこ
となのである。ファイバを斜めカットすると当然に反射
が増え、伝搬光が減るから結合効率が減るだろうと直観
的には思われる。だからそのような試みはこれまで存在
しなかった。
となのである。ファイバを斜めカットすると当然に反射
が増え、伝搬光が減るから結合効率が減るだろうと直観
的には思われる。だからそのような試みはこれまで存在
しなかった。
【００９０】手品の種は透光性樹脂にある。透光性樹脂
があるので光ファイバ端面での反射が殆どない。ために
殆どの光がファイバに入ってしまう。ただ入れば良いと
いうものでない。先述のようにコア・クラッド間の界面
で全反射しなければならない。幸いなことに屈折角θが
極めて小さくて、全反射角Ψより小さい（θ＜Ψ）ので
ファイバ入射光が全部伝搬光になるのである。つまり透
光性樹脂は反射を減らすことと、屈折角θを小さくする
ことによって結合効率を高めているのである。だから当
業者の予想に反し、ファイバ端面傾斜があっても、高い
結合効率を誇ることができる。
があるので光ファイバ端面での反射が殆どない。ために
殆どの光がファイバに入ってしまう。ただ入れば良いと
いうものでない。先述のようにコア・クラッド間の界面
で全反射しなければならない。幸いなことに屈折角θが
極めて小さくて、全反射角Ψより小さい（θ＜Ψ）ので
ファイバ入射光が全部伝搬光になるのである。つまり透
光性樹脂は反射を減らすことと、屈折角θを小さくする
ことによって結合効率を高めているのである。だから当
業者の予想に反し、ファイバ端面傾斜があっても、高い
結合効率を誇ることができる。
【００９１】［実施例１１（半導体レーザ・光導波
路）］図２６、２７によって半導体レーザと光導波路を
結合する送信モジュールに本発明を適用した実施例１１
を述べる。Ｓｉベンチ１１２は上段１１３、下段１１４
に分けられている。下段１１４には光導波路１１５が形
成される。先端面１１６は斜めカットされている。Ｓｉ
基板の上にＳｉＯ２バッファ層、Ｇｅを含むＳｉＯ２、
ＳｉＯ２クラッド層を順にスパッタリングによって堆積
させ、中央部の帯状部分を残してエッチングすると直線
状の光導波路ができる。これを斜めに切って端面が斜め
の導波路を得ることができる。上段１１３にはＬＤ１１
７を発光部１１９（ストライプ）が下向きになるように
固定する。導波路１１５端面１１６とＬＤ１１７の間は
透光性樹脂１１８で覆う。ＬＤ１１７からの出射光１２
０の一部は斜めに反射されるが、反射光１２１は発光部
１１９に戻らない。レーザ発振は安定で周波数安定性も
良い。反射は微弱で殆どが伝搬光１２２になる。
路）］図２６、２７によって半導体レーザと光導波路を
結合する送信モジュールに本発明を適用した実施例１１
を述べる。Ｓｉベンチ１１２は上段１１３、下段１１４
に分けられている。下段１１４には光導波路１１５が形
成される。先端面１１６は斜めカットされている。Ｓｉ
基板の上にＳｉＯ２バッファ層、Ｇｅを含むＳｉＯ２、
ＳｉＯ２クラッド層を順にスパッタリングによって堆積
させ、中央部の帯状部分を残してエッチングすると直線
状の光導波路ができる。これを斜めに切って端面が斜め
の導波路を得ることができる。上段１１３にはＬＤ１１
７を発光部１１９（ストライプ）が下向きになるように
固定する。導波路１１５端面１１６とＬＤ１１７の間は
透光性樹脂１１８で覆う。ＬＤ１１７からの出射光１２
０の一部は斜めに反射されるが、反射光１２１は発光部
１１９に戻らない。レーザ発振は安定で周波数安定性も
良い。反射は微弱で殆どが伝搬光１２２になる。
【００９２】［実施例１２（面発光型ＬＤ、ＬＥＤ）］
これまで述べたものは端面発光型のＬＤであった。本発
明は面発光型のＬＤ、ＬＥＤにも適用することができ
る。図２８によって説明する。基板１２３の上に面発光
型発光素子１２４を取り付ける。発光素子１２４は中央
に発光部１２５を有し上方に光を発する。上方は凹部１
２６になっている。発光素子１２４と直角に光ファイバ
１２７が垂下される。端面１３０は斜め研磨されてい
る。光ファイバ端と発光素子１２４の面とは透光性樹脂
１２８によって囲まれる。透光性樹脂１２８は光ファイ
バに近似した屈折率を持つ。発光素子からの光は端面１
３０から光ファイバに入り伝搬光１２９になる。反射光
は微弱であり発光部１２５に戻らない。特に面発光ＬＤ
に適用した場合にその効果が顕著である。
これまで述べたものは端面発光型のＬＤであった。本発
明は面発光型のＬＤ、ＬＥＤにも適用することができ
る。図２８によって説明する。基板１２３の上に面発光
型発光素子１２４を取り付ける。発光素子１２４は中央
に発光部１２５を有し上方に光を発する。上方は凹部１
２６になっている。発光素子１２４と直角に光ファイバ
１２７が垂下される。端面１３０は斜め研磨されてい
る。光ファイバ端と発光素子１２４の面とは透光性樹脂
１２８によって囲まれる。透光性樹脂１２８は光ファイ
バに近似した屈折率を持つ。発光素子からの光は端面１
３０から光ファイバに入り伝搬光１２９になる。反射光
は微弱であり発光部１２５に戻らない。特に面発光ＬＤ
に適用した場合にその効果が顕著である。
【００９３】［実施例１３（面発光型ＬＤ、ＬＥＤ）］
図２９は面発光型発光素子に適用したもう一つの実施例
を示す。基板１３１の上に、面発光型発光素子１３２を
設ける。発光部１３３は上方に光を出す。凹部１３４に
は集光レンズ１３５が固定される。その上方に光ファイ
バ１３７が設けられる。透光性樹脂１３６が発光素子１
３２、レンズ１３５、光ファイバ端面１３８を覆ってい
る。これも反射光を微弱にし、斜めに戻す作用がある。
だから反射光は発光部に逆戻りしない。レンズを入れる
と集光性が高まるのでＬＥＤの場合により効果的であ
る。もっともＬＥＤの場合は反射戻り光は問題にならな
いので結合効率を高めるという作用の方が大きい。
図２９は面発光型発光素子に適用したもう一つの実施例
を示す。基板１３１の上に、面発光型発光素子１３２を
設ける。発光部１３３は上方に光を出す。凹部１３４に
は集光レンズ１３５が固定される。その上方に光ファイ
バ１３７が設けられる。透光性樹脂１３６が発光素子１
３２、レンズ１３５、光ファイバ端面１３８を覆ってい
る。これも反射光を微弱にし、斜めに戻す作用がある。
だから反射光は発光部に逆戻りしない。レンズを入れる
と集光性が高まるのでＬＥＤの場合により効果的であ
る。もっともＬＥＤの場合は反射戻り光は問題にならな
いので結合効率を高めるという作用の方が大きい。
【００９４】［実施例１４（光送受信モジュール）］本
発明はＹ分岐を用いた光送受信モジュールにも適用する
ことができる。その場合、斜めカットするのは光ファイ
バと光導波路の両方である。これを図３０によって説明
する。基板１３９にＹ分岐光導波路１４０を形成する。
先述の場合と同様に、ＳｉＯ２、Ｇｅ−ＳｉＯ２、Ｓｉ
Ｏ２の３層構造をスパッタリングによって形成し、Ｙ分
岐を残してエッチング除去する。その後除去した部分を
ＳｉＯ ２によって埋め込んでも良いし、そのまま露呈さ
せておいても良い。光導波路１４０は、分岐導波路１４
１、１４２と、統合導波路１４３とよりなる。分岐導波
路の先に、ＬＤ１４４、ＰＤ１４５が固定される。光フ
ァイバ１４６が基板の統合導波路１４３に対向するよう
に設けられる。導波路端、ＬＤ、ＰＤと、導波路端光フ
ァイバとを含むように透光性樹脂１４７、１４８、１４
９が塗布される。これは光導波路と近似する屈折率をも
つ樹脂である。光導波路端１５０、１５１は斜め切断さ
れている。光ファイバ端１５２も斜め切断される。３箇
所で反射戻り光が抑制されるようになっている。
発明はＹ分岐を用いた光送受信モジュールにも適用する
ことができる。その場合、斜めカットするのは光ファイ
バと光導波路の両方である。これを図３０によって説明
する。基板１３９にＹ分岐光導波路１４０を形成する。
先述の場合と同様に、ＳｉＯ２、Ｇｅ−ＳｉＯ２、Ｓｉ
Ｏ２の３層構造をスパッタリングによって形成し、Ｙ分
岐を残してエッチング除去する。その後除去した部分を
ＳｉＯ ２によって埋め込んでも良いし、そのまま露呈さ
せておいても良い。光導波路１４０は、分岐導波路１４
１、１４２と、統合導波路１４３とよりなる。分岐導波
路の先に、ＬＤ１４４、ＰＤ１４５が固定される。光フ
ァイバ１４６が基板の統合導波路１４３に対向するよう
に設けられる。導波路端、ＬＤ、ＰＤと、導波路端光フ
ァイバとを含むように透光性樹脂１４７、１４８、１４
９が塗布される。これは光導波路と近似する屈折率をも
つ樹脂である。光導波路端１５０、１５１は斜め切断さ
れている。光ファイバ端１５２も斜め切断される。３箇
所で反射戻り光が抑制されるようになっている。
【００９５】［実施例１５（ＰＩＮ−ＡＭＰ）］本発明
は前置増幅器（ＡＭＰ）を有する受光モジュールにも適
用することができる。図３１〜図３６によってＰＩＮ−
ＡＭＰの実施例を説明する。Ｓｉベンチ１５３の上に数
段の構造物とＶ溝などをエッチングによって形成する。
Ｓｉベンチ１５３の縦方向中心線に大きいＶ溝１５４と
小さいＶ溝１５５を設ける。フェルール１５６と光ファ
イバ１５７をＶ溝１５４、１５５に埋め込み固定する。
光ファイバ先端は斜め切断されている。切断方向がいず
れを向くかというのは自由である。ファイバの先に裏面
入射型ＰＤ１５８が固定される。その背後に前置増幅器
（ＡＭＰ）１５９を設ける。Ｓｉベンチにはメタライズ
配線が印刷されコンデンサチップなども取り付けられ
る。ワイヤボンディングによって素子の電極パッド間が
接続される。Ｓｉベンチの電極パターンはリードフレー
ムにワイヤによって接続される。横方向の溝１６０は光
ファイバ端の位置決めになる。ファイバ端とＰＤチップ
は透光性樹脂１６２によって覆われている。その上にさ
らに固定用のエポキシ樹脂１６５で覆う。さらに全体を
モールド樹脂１６４によって被覆しパッケージとする。
図３３に示すようなプラスチックパッケージの素子とな
る。フェルールが突き出ているが、これは光入力端とな
る。図３２にようにファイバ端から出た光はＶ溝のミラ
ー面で上方に反射されＰＤの裏面から入射し受光部にい
たる。
は前置増幅器（ＡＭＰ）を有する受光モジュールにも適
用することができる。図３１〜図３６によってＰＩＮ−
ＡＭＰの実施例を説明する。Ｓｉベンチ１５３の上に数
段の構造物とＶ溝などをエッチングによって形成する。
Ｓｉベンチ１５３の縦方向中心線に大きいＶ溝１５４と
小さいＶ溝１５５を設ける。フェルール１５６と光ファ
イバ１５７をＶ溝１５４、１５５に埋め込み固定する。
光ファイバ先端は斜め切断されている。切断方向がいず
れを向くかというのは自由である。ファイバの先に裏面
入射型ＰＤ１５８が固定される。その背後に前置増幅器
（ＡＭＰ）１５９を設ける。Ｓｉベンチにはメタライズ
配線が印刷されコンデンサチップなども取り付けられ
る。ワイヤボンディングによって素子の電極パッド間が
接続される。Ｓｉベンチの電極パターンはリードフレー
ムにワイヤによって接続される。横方向の溝１６０は光
ファイバ端の位置決めになる。ファイバ端とＰＤチップ
は透光性樹脂１６２によって覆われている。その上にさ
らに固定用のエポキシ樹脂１６５で覆う。さらに全体を
モールド樹脂１６４によって被覆しパッケージとする。
図３３に示すようなプラスチックパッケージの素子とな
る。フェルールが突き出ているが、これは光入力端とな
る。図３２にようにファイバ端から出た光はＶ溝のミラ
ー面で上方に反射されＰＤの裏面から入射し受光部にい
たる。
【００９６】［実施例１６（複数光ファイバ・複数ＰＤ
・ＡＭＰ）］本発明は複数の光ファイバ・ＰＤを組み合
わせた複合型受光モジュールにも適用できる。図３７に
これを示す。基板１６７は、平行な複数のＶ溝１６８〜
１７０をもつ。ここに光ファイバ１７１〜１７３が固定
される。その終端部に裏面入射型ＰＤ１７４〜１７６が
設けられる。ファイバ端１７７、１７８、１７９は斜め
カットされている。この図では斜めカットが分かるよう
にカット面を上向きに描いているが、実際にはカット面
が軸回りにどの方向を向いていても良いのである。回転
方向を調べないで取り付けるから傾斜面１７７〜１７９
の向きはランダムである。ＰＤの信号を増幅したり処理
したりするための素子１８３〜１９１がＰＤの直後に設
けられる。ファイバ端、ＰＤチップは透光性樹脂１８０
〜１８２によって覆われている。
・ＡＭＰ）］本発明は複数の光ファイバ・ＰＤを組み合
わせた複合型受光モジュールにも適用できる。図３７に
これを示す。基板１６７は、平行な複数のＶ溝１６８〜
１７０をもつ。ここに光ファイバ１７１〜１７３が固定
される。その終端部に裏面入射型ＰＤ１７４〜１７６が
設けられる。ファイバ端１７７、１７８、１７９は斜め
カットされている。この図では斜めカットが分かるよう
にカット面を上向きに描いているが、実際にはカット面
が軸回りにどの方向を向いていても良いのである。回転
方向を調べないで取り付けるから傾斜面１７７〜１７９
の向きはランダムである。ＰＤの信号を増幅したり処理
したりするための素子１８３〜１９１がＰＤの直後に設
けられる。ファイバ端、ＰＤチップは透光性樹脂１８０
〜１８２によって覆われている。
【００９７】［実施例１７（複数光ファイバ・ＰＤアレ
イ・ＡＭＰ）］本発明は複数の光ファイバとＰＤアレイ
を組み合わせた複合型受光モジュールにも適用できる。
図３８にこれを示す。基板１９２は、複数の平行なＶ溝
１９３〜１９７をもつ。Ｖ溝にはそれぞれ光ファイバ１
９８〜２０２が埋め込んで固定してある。光ファイバの
端面は斜めカットしてある。この図では方向が揃ってい
るように描かれているが、実際には調整しないので傾斜
方向はマチマチである。基板１９２の上にＰＤアレイ２
０３が設けられる。裏面入射型のＰＤを纏めて一つの素
子としたものである。増幅器やその他の信号処理回路２
０５〜２０７がＰＤアレイの背後に設けられる。ファイ
バ端、ＰＤアレイの前半面は透光性樹脂２０４によって
覆われている。基板上にはワイヤパターンが描かれてい
るが図示を省略している。
イ・ＡＭＰ）］本発明は複数の光ファイバとＰＤアレイ
を組み合わせた複合型受光モジュールにも適用できる。
図３８にこれを示す。基板１９２は、複数の平行なＶ溝
１９３〜１９７をもつ。Ｖ溝にはそれぞれ光ファイバ１
９８〜２０２が埋め込んで固定してある。光ファイバの
端面は斜めカットしてある。この図では方向が揃ってい
るように描かれているが、実際には調整しないので傾斜
方向はマチマチである。基板１９２の上にＰＤアレイ２
０３が設けられる。裏面入射型のＰＤを纏めて一つの素
子としたものである。増幅器やその他の信号処理回路２
０５〜２０７がＰＤアレイの背後に設けられる。ファイ
バ端、ＰＤアレイの前半面は透光性樹脂２０４によって
覆われている。基板上にはワイヤパターンが描かれてい
るが図示を省略している。
【００９８】
【発明の効果】本発明は、光ファイバ・導波路端面を斜
め切断し端面を光ファイバ屈折率に近似した屈折率をも
つ透光性樹脂によって包囲している。端面傾斜と透光性
樹脂により結合効率を下げることなく反射戻り光をほぼ
完全に消滅させることができる。従来のものよりも反射
減衰量（ＯＲＬ）を著しく下げることができる。より厳
しく反射戻り光が禁止される用途に利用することができ
る。ＯＲＬに対する要求が将来的により強くなろうが、
それに巧みに対応できる。より高い周波数の信号処理に
利用することができる。
め切断し端面を光ファイバ屈折率に近似した屈折率をも
つ透光性樹脂によって包囲している。端面傾斜と透光性
樹脂により結合効率を下げることなく反射戻り光をほぼ
完全に消滅させることができる。従来のものよりも反射
減衰量（ＯＲＬ）を著しく下げることができる。より厳
しく反射戻り光が禁止される用途に利用することができ
る。ＯＲＬに対する要求が将来的により強くなろうが、
それに巧みに対応できる。より高い周波数の信号処理に
利用することができる。
【００９９】端面傾斜にも拘らず透光性樹脂が屈折角を
減少させるので調芯は不要である。パッシブアライメン
トが可能であるから低価格の光学部品を提供することが
できる。さらに表面実装型に適用でき、光学部品の小型
化にも効果的である。
減少させるので調芯は不要である。パッシブアライメン
トが可能であるから低価格の光学部品を提供することが
できる。さらに表面実装型に適用でき、光学部品の小型
化にも効果的である。
【図１】従来例にかかる表面実装型の光受信モジュール
の平面図。
の平面図。
【図２】従来例にかかる表面実装型の光受信モジュール
の縦断面図。
の縦断面図。
【図３】従来例にかかる表面実装＋透光性樹脂塗布の光
受信モジュールの平面図。
受信モジュールの平面図。
【図４】従来例にかかる表面実装＋透光性樹脂塗布の光
受信モジュールの縦断面図。
受信モジュールの縦断面図。
【図５】図３、４の光受信モジュールにおいて透光樹脂
としてアクリレート系樹脂、シリコーン系樹脂を塗布し
た時の、温度変化による反射減衰量（ＯＲＬ）を示すグ
ラフ。
としてアクリレート系樹脂、シリコーン系樹脂を塗布し
た時の、温度変化による反射減衰量（ＯＲＬ）を示すグ
ラフ。
【図６】本発明の実施例にかかる表面実装型光受信モジ
ュールの平面図。
ュールの平面図。
【図７】本発明の実施例にかかる表面実装型光受信モジ
ュールの縦断面図。
ュールの縦断面図。
【図８】従来例にかかる軸対称立体型の光受信モジュー
ルの縦断面図。
ルの縦断面図。
【図９】斜め切断端面を有する光ファイバから出射され
たビームの屈折を説明する線図。
たビームの屈折を説明する線図。
【図１０】ファイバ外部媒質の屈折率ｎａをパラメータ
としたファイバ端切断角と反射減衰量（ＯＲＬ）の関係
を示すグラフ。
としたファイバ端切断角と反射減衰量（ＯＲＬ）の関係
を示すグラフ。
【図１１】ＬＤチップと光ファイバ直交端面を対向させ
た従来例にかかるレーザモジュールの概略平面図。
た従来例にかかるレーザモジュールの概略平面図。
【図１２】反射戻り光のために、レーザの駆動電流・発
光出力関係が直線からずれて折れ曲がり点が発生するこ
とを説明するグラフ。
光出力関係が直線からずれて折れ曲がり点が発生するこ
とを説明するグラフ。
【図１３】レーザは複数の縦モードをもち反射戻り光の
ために最も優越するモードが交代することを説明する縦
モード図。
ために最も優越するモードが交代することを説明する縦
モード図。
【図１４】透光性樹脂をＬＤと光ファイバの間に介在さ
せて戻り光を減らすようにした従来例にかかるレーザモ
ジュールの概略平面図。
せて戻り光を減らすようにした従来例にかかるレーザモ
ジュールの概略平面図。
【図１５】透光性樹脂をＬＤと光ファイバの間に介在さ
せ、かつ光ファイバ端面を斜めに切断して戻り光を消滅
させた本発明にかかるレーザモジュールの概略平面図。
せ、かつ光ファイバ端面を斜めに切断して戻り光を消滅
させた本発明にかかるレーザモジュールの概略平面図。
【図１６】本発明の実施例にかかる裏面入射型受光素子
モジュールの一部平面図（実施例３）。
モジュールの一部平面図（実施例３）。
【図１７】本発明の実施例にかかる裏面入射型受光素子
モジュールの一部縦断面図（実施例３）。
モジュールの一部縦断面図（実施例３）。
【図１８】本発明の実施例にかかる上面入射型受光素子
モジュールの一部平面図（実施例４）。
モジュールの一部平面図（実施例４）。
【図１９】本発明の実施例にかかる側面入射型受光素子
モジュールの一部縦断面図（実施例５）。
モジュールの一部縦断面図（実施例５）。
【図２０】光ファイバと多層膜による波長分離プリズム
に本発明を適用した実施例の平面図（実施例６）。
に本発明を適用した実施例の平面図（実施例６）。
【図２１】光ファイバ光軸に対して光学部品軸を傾けた
実施例の概略平面図（実施例８）。
実施例の概略平面図（実施例８）。
【図２２】本発明の実施例にかかる平面導波路型光回路
（ＰＬＣ）の平面図（実施例９）。
（ＰＬＣ）の平面図（実施例９）。
【図２３】レーザと斜めカットファイバを対向し透光性
樹脂で覆った本発明の実施例にかかるレーザモジュール
の概略平面図（実施例１０）。
樹脂で覆った本発明の実施例にかかるレーザモジュール
の概略平面図（実施例１０）。
【図２４】本発明の実施例にかかるレーザモジュールの
縦断面図（実施例１０）。
縦断面図（実施例１０）。
【図２５】レーザと斜めカット光ファイバの間に透光性
樹脂（屈折率ｎａ）が存在するときのビームの進行を示
す線図。
樹脂（屈折率ｎａ）が存在するときのビームの進行を示
す線図。
【図２６】レーザと斜めカット導波路を対向させた本発
明の実施例にかかる表面実装型レーザモジュールの平面
図（実施例１１）。
明の実施例にかかる表面実装型レーザモジュールの平面
図（実施例１１）。
【図２７】レーザと斜めカット導波路を対向させた本発
明の実施例にかかる表面実装型レーザモジュールの縦断
面図（実施例１１）。
明の実施例にかかる表面実装型レーザモジュールの縦断
面図（実施例１１）。
【図２８】面発光型ＬＤ、ＬＥＤに本発明を適用した実
施例を示す縦断面図（実施例１２）。
施例を示す縦断面図（実施例１２）。
【図２９】面発光型ＬＤ、ＬＥＤに本発明を適用した実
施例を示す縦断面図（実施例１３）。
施例を示す縦断面図（実施例１３）。
【図３０】分岐をもつ光送受信モジュールに本発明を適
用した実施例を示す平面図（実施例１４）。
用した実施例を示す平面図（実施例１４）。
【図３１】Ｓｉ基板上に形成した光受信モジュールに本
発明を適用した実施例の基板配置を示す斜視図（実施例
１５）。
発明を適用した実施例の基板配置を示す斜視図（実施例
１５）。
【図３２】実施例１５のファイバ端とＰＤの部分のみの
断面図。
断面図。
【図３３】実施例１５の全体を樹脂モールドした状態の
全体斜視図。
全体斜視図。
【図３４】実施例１５の受光素子直前を示す断面図。
【図３５】実施例１５の中央縦断面図。
【図３６】実施例１５のファイバを含む断面図。
【図３７】複数のファイバ・受光素子対を有する実施例
の平面図（実施例１６）。
の平面図（実施例１６）。
【図３８】複数のファイバと、受光素子群を内蔵する受
光素子アレイよりなる実施例の平面図（実施例１７）。
光素子アレイよりなる実施例の平面図（実施例１７）。
【図３９】ファイバ・ＰＤ間が空気である場合におい
て、ファイバ・ＰＤ間の距離と、反射減衰量（ＯＲＬ）
の関係を示すグラフ。
て、ファイバ・ＰＤ間の距離と、反射減衰量（ＯＲＬ）
の関係を示すグラフ。
【図４０】ファイバ・ＰＤ間に透光性樹脂を塗布した場
合において、ファイバ・ＰＤ間距離をパラメータとし
て、ファイバ端面の切断傾斜角と反射減衰量（ＯＲＬ）
の関係を示すグラフ。
合において、ファイバ・ＰＤ間距離をパラメータとし
て、ファイバ端面の切断傾斜角と反射減衰量（ＯＲＬ）
の関係を示すグラフ。
１ 表面実装型受光モジュール ２ Ｓｉベンチ ３ 上段 ４ 下段 ５ ＰＤチップ ６ Ｖ溝 ７ Ｖ溝 ８ フェルール ９ 光ファイバ １０ ファイバ端面 １１ 出射光 １２ 受光部 １３ ＰＤ端面 １４ 透光性樹脂 １５ 樹脂塗布表面実装型受光モジュール １６ 傾斜ファイバ端面 １７ 受光モジュール ２０ ステム ２１ サブマウント ２２ ＰＤ ２３ キャップ ２４ レンズ ２５ スリーブ ２６ フェルール ２７ ファイバ ２８ 縦穴 ２９ ベンドリミッタ ３０ 端面 ３１ リードピン ３２ リードピン ３３ リードピン ３４ ＬＤ ３５ 光ファイバ ３６ 発光部 ３７ 出射光 ３８ 出力光 ３９ 反射戻り光 ４０ 主たる発光ピーク ４１ サブピーク ４２ 透光性樹脂 ４３ ＬＤ端面 ４４ ファイバ端面 ４５ Ｓｉ基板 ４６ Ｖ溝 ４７ 光ファイバ ４８ ＰＤ ４９ ファイバ端面 ５０ 透光性樹脂 ５１ 出射光 ５２ ミラー面 ５３ 反射光 ５４ ＰＤ入射光 ５５ 受光部 ５６ Ｓｉ基板 ５７ 凹部 ５８ 段部 ５９ 光ファイバ ６０ ＰＤ ６１ 下向き傾斜面 ６２ 透光性樹脂 ６３ 出射光 ６４ 反射光 ６５ 受光部 ６６ 反射光 ６７ 基板 ６８ ＰＤ ６９ 受光部 ７０ 傾斜側面 ７１ 光ファイバ ７２ 透光性樹脂 ７３ 反射光 ７４ 波長分波器 ７５ 多層膜７６ 光ファイバ ７７ 光ファイバ ７８ 光ファイバ ７９ 傾斜端面 ８０ 傾斜端面 ８１ 傾斜端面 ８３ 反射光 ８４ 光ファイバ ８５ 光学部品 ８６ 透光性樹脂 ８７ 反射光 ８８ 反射光 ８９ 基板 ９０ 入力導波路 ９１ 分岐導波路 ９２ 分岐導波路 ９３ 光ファイバ ９４ 光ファイバ ９５ 光ファイバ ９６ 傾斜端面 ９７ 傾斜端面 ９８ 傾斜端面 ９９ 傾斜端面 １００ 傾斜端面 １０１ 透光性樹脂 １０２ 透光性樹脂 １０３ 光ファイバ １０４ 端面 １０５ 基板 １０６ ＬＤ １０７ 発光部 １０８ 入射光 １０９ 伝搬光 １１０ 反射光 １１１ 透光性樹脂 １１２ Ｓｉベンチ １１３ 上段 １１４ 下段 １１５ 導波路 １１６ 端面 １１７ ＬＤ １１８ 透光性樹脂 １１９ 発光部 １２０ 出射光 １２１ 反射光 １２２ 伝搬光 １２３ 基板 １２４ 面発光素子 １２５ 発光部 １２６ 凹部 １２７ 光ファイバ １２８ 透光性樹脂 １２９ 伝搬光 １３０ 端面 １３１ 基板 １３２ 面発光素子 １３３ 発光部 １３４ 凹部 １３５ レンズ １３６ 透光性樹脂 １３７ 光ファイバ １３８ 端面 １３９ 基板 １４０ 導波路 １４１ 分岐導波路 １４２ 分岐導波路 １４３ 統合導波路 １４４ ＬＤ １４５ ＰＤ １４６ 光ファイバ １４７〜１４９ 透光性樹脂 １５０ 導波路端面 １５１ 導波路端面 １５２ 光ファイバ端面 １５３ Ｓｉベンチ １５４ Ｖ溝 １５５ Ｖ溝 １５６ フェルール １５７ 光ファイバ １５８ ＰＤ １５９ ＡＭＰ １６０ 溝 １６１ 端面 １６２ 透光性樹脂 １６３ リードピン １６４ 樹脂モールドパッケージ １６５ 固定樹脂 １６７ 基板 １６８〜１７０ Ｖ溝 １７１〜１７３ 光ファイバ １７４〜１７６ ＰＤ １７７〜１７９ 端面 １８０〜１８２ 透光性樹脂 １８３〜１９１ 周辺回路素子 １９２ 基板 １９３〜１９７ Ｖ溝 １９８〜２０２ 光ファイバ ２０３ 受光素子アレイ ２０４ 透光性樹脂 ２０５〜２０７ 周辺回路 ２０８ コネクタ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年３月１６日（２０００．３．１
６）
６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 光学装置
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信に用いる送
信器、受信器、送受信器、これらを構成するための光学
部品、或いはこれらを組み合わせた光学装置に関する。
特に反射減衰量（ＯＲＬ）を著しく低減できる構造の光
学部品に関する。
信器、受信器、送受信器、これらを構成するための光学
部品、或いはこれらを組み合わせた光学装置に関する。
特に反射減衰量（ＯＲＬ）を著しく低減できる構造の光
学部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信の実用化が進むにつれて、光送信
器、光受信器などの小型化、低コスト化が進みつつあ
る。最近では表面実装型という非常に小型の光学系が研
究検討されている。例えば、 西川透、稲葉雄一、東門元二、宇野智昭、松井康「Ｓ
ｉ基板を用いた表面実装型ＬＤモジュール」１９９７年
電子情報通信学会総合大会Ｃ−３−６３、Ｐ２４８ 佐々木純一、伊藤正隆、山崎裕幸、山口昌幸「パッシ
ブアライン高効率光結合スポットサイズ変換ＬＤ Ｓｉ
ベンチ」１９９７年電子情報通信学会総合大会Ｃ−３−
６５、Ｐ２５０ 平井あゆ美、加来良二、前沢卓也、高山清、原田正
「光モジュール用シリコンＶ溝基板」１９９７年電子情
報通信学会総合大会Ｃ−３−６６、Ｐ２５１などに提案
がなされている。
器、光受信器などの小型化、低コスト化が進みつつあ
る。最近では表面実装型という非常に小型の光学系が研
究検討されている。例えば、 西川透、稲葉雄一、東門元二、宇野智昭、松井康「Ｓ
ｉ基板を用いた表面実装型ＬＤモジュール」１９９７年
電子情報通信学会総合大会Ｃ−３−６３、Ｐ２４８ 佐々木純一、伊藤正隆、山崎裕幸、山口昌幸「パッシ
ブアライン高効率光結合スポットサイズ変換ＬＤ Ｓｉ
ベンチ」１９９７年電子情報通信学会総合大会Ｃ−３−
６５、Ｐ２５０ 平井あゆ美、加来良二、前沢卓也、高山清、原田正
「光モジュール用シリコンＶ溝基板」１９９７年電子情
報通信学会総合大会Ｃ−３−６６、Ｐ２５１などに提案
がなされている。
【０００３】受光モジュールの従来例を図１、図２に示
す。この受光モジュール１は、２段になったＳｉベンチ
２の上段３に光ファイバを、下段４に受光素子であるＰ
Ｄ５を設けたものである。このＰＤは導波路型であって
受光面が導波路型受光部１２になっている。側面から入
った光を導波路型受光面１２によって感受する。Ｓｉベ
ンチ２にはＶ溝６、７が異方性エッチングによって形成
される。フェルール８と光ファイバ９がＶ溝６、７に固
定される。フェルール８は光ファイバ９を包囲してい
る。フェルール８は外部の光学素子と着脱できるように
なっている。光ファイバ９の端面１０は光軸に直角であ
る。端面１０から出た出射光１１は空間を通りＰＤ５の
導波路型受光部１２に入り検知される。光ファイバもＰ
Ｄも同一の基板表面上に取り付けられるので小型にな
る。調芯箇所がないので製造容易である。レンズがない
のでコストを下げられる。だから小型安価の受信モジュ
ールとなりうる。
す。この受光モジュール１は、２段になったＳｉベンチ
２の上段３に光ファイバを、下段４に受光素子であるＰ
Ｄ５を設けたものである。このＰＤは導波路型であって
受光面が導波路型受光部１２になっている。側面から入
った光を導波路型受光面１２によって感受する。Ｓｉベ
ンチ２にはＶ溝６、７が異方性エッチングによって形成
される。フェルール８と光ファイバ９がＶ溝６、７に固
定される。フェルール８は光ファイバ９を包囲してい
る。フェルール８は外部の光学素子と着脱できるように
なっている。光ファイバ９の端面１０は光軸に直角であ
る。端面１０から出た出射光１１は空間を通りＰＤ５の
導波路型受光部１２に入り検知される。光ファイバもＰ
Ｄも同一の基板表面上に取り付けられるので小型にな
る。調芯箇所がないので製造容易である。レンズがない
のでコストを下げられる。だから小型安価の受信モジュ
ールとなりうる。
【０００４】図１、図２の従来例では、Ｓｉベンチ２の
上に光学部品（ＰＤ５、フェルール８、光ファイバ９）
を配置し、レンズは使わずに、直接光ファイバと受光素
子（以下ＰＤという）を突き合わせている。これによっ
て部品点数を減らすとともに小型化している。ここで
は、光ファイバ９を記載しているが、代わりに光導波路
でも良い。受光素子として導波路型ＰＤを記載している
が、光学系によって上面入射型、裏面入射型ＰＤが用い
られる。
上に光学部品（ＰＤ５、フェルール８、光ファイバ９）
を配置し、レンズは使わずに、直接光ファイバと受光素
子（以下ＰＤという）を突き合わせている。これによっ
て部品点数を減らすとともに小型化している。ここで
は、光ファイバ９を記載しているが、代わりに光導波路
でも良い。受光素子として導波路型ＰＤを記載している
が、光学系によって上面入射型、裏面入射型ＰＤが用い
られる。
【０００５】Ｓｉベンチ上にエッチングによってＶ溝を
形成し、またマスク合わせでＰＤチップを固定する位置
合わせマークを形成する。Ｖ溝やマークにより光ファイ
バもＰＤも位置精度良く固定される。このように調芯し
ないで予め定めた位置に部品を配置することをパッシブ
アライメントという。つまり図１、図２の表面実装型モ
ジュールはパッシブアライメントが可能となり実装コス
トも下がる。部品コスト、実装コストを下げて安価に製
造できるという長所がある。ファイバ端は光軸と直角で
あるが、これはパッシブアライメントを可能にするため
不可欠である。ファイバの出射光が斜めになるとＰＤに
真っ直ぐ入らず調芯しなければならなくなる。パッシブ
アライメントの為にファイバ端面光軸直角というのはア
プリオリに要求される、と考えられた。
形成し、またマスク合わせでＰＤチップを固定する位置
合わせマークを形成する。Ｖ溝やマークにより光ファイ
バもＰＤも位置精度良く固定される。このように調芯し
ないで予め定めた位置に部品を配置することをパッシブ
アライメントという。つまり図１、図２の表面実装型モ
ジュールはパッシブアライメントが可能となり実装コス
トも下がる。部品コスト、実装コストを下げて安価に製
造できるという長所がある。ファイバ端は光軸と直角で
あるが、これはパッシブアライメントを可能にするため
不可欠である。ファイバの出射光が斜めになるとＰＤに
真っ直ぐ入らず調芯しなければならなくなる。パッシブ
アライメントの為にファイバ端面光軸直角というのはア
プリオリに要求される、と考えられた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１、
図２の従来例の構成ではファイバ端面の反射が問題にな
る。ファイバ端面１０は光の進行方向（光軸方向）と直
交する面でカットされている。図にはあらわれないが、
光ファイバの始端には光源としてのＬＤ（半導体レー
ザ）がつながれている。ファイバ端面は光軸に直交する
から端面での反射光が光ファイバ内を反対向きに伝搬し
てレーザに戻りレーザ発振を不安定化させる。レーザは
端面の反射鏡を共振器とするが、反射光が戻ると共振器
が二つ存在することになり発振周波数が変動する。光源
がレーザである場合、常に反射戻り光が問題になる。レ
ーザ発振が安定であるためには反射戻り光を極めて小さ
く押さえる必要がある。ＰＤの受光面は反射防止膜が形
成されるので反射はなく問題にならない。ファイバ端は
反射防止膜を付けないので反射が深刻な問題を引き起こ
す。本発明ではファイバ端面で反射しレーザに戻る光を
問題にする。
図２の従来例の構成ではファイバ端面の反射が問題にな
る。ファイバ端面１０は光の進行方向（光軸方向）と直
交する面でカットされている。図にはあらわれないが、
光ファイバの始端には光源としてのＬＤ（半導体レー
ザ）がつながれている。ファイバ端面は光軸に直交する
から端面での反射光が光ファイバ内を反対向きに伝搬し
てレーザに戻りレーザ発振を不安定化させる。レーザは
端面の反射鏡を共振器とするが、反射光が戻ると共振器
が二つ存在することになり発振周波数が変動する。光源
がレーザである場合、常に反射戻り光が問題になる。レ
ーザ発振が安定であるためには反射戻り光を極めて小さ
く押さえる必要がある。ＰＤの受光面は反射防止膜が形
成されるので反射はなく問題にならない。ファイバ端は
反射防止膜を付けないので反射が深刻な問題を引き起こ
す。本発明ではファイバ端面で反射しレーザに戻る光を
問題にする。
【０００７】ファイバの端面で反射し戻ってゆく光を反
射戻り光という。入力光と反射戻り光のパワー（電力）
の比を反射減衰量と呼びＯＲＬによって表現する。
射戻り光という。入力光と反射戻り光のパワー（電力）
の比を反射減衰量と呼びＯＲＬによって表現する。
【０００８】 ＯＲＬ＝１０ｌｏｇ（Ｐｒ／Ｐｉｎ） （ｄＢ） （１）
【０００９】ｌｏｇは常用対数を示す。Ｐｉｎはファイ
バを通して出射端面に向かって来る光強度である。Ｐｒ
は端面で反射してファイバ内を戻って行く光強度であ
る。単位はｄＢである。かならずＰｒ＜Ｐｉｎであるか
ら、ＯＲＬは負の値となる。レーザに及ぼす影響を示す
値であり、これは小さい方が良い。
バを通して出射端面に向かって来る光強度である。Ｐｒ
は端面で反射してファイバ内を戻って行く光強度であ
る。単位はｄＢである。かならずＰｒ＜Ｐｉｎであるか
ら、ＯＲＬは負の値となる。レーザに及ぼす影響を示す
値であり、これは小さい方が良い。
【００１０】屈折率ｎ１の媒質から、屈折率ｎａの媒質
に直角に入るとき界面での反射率Ｒ ｅｆは、
に直角に入るとき界面での反射率Ｒ ｅｆは、
【００１１】 Ｒｅｆ＝｛（ｎ１−ｎａ）／（ｎ１＋ｎａ）｝２ （２）
【００１２】である。図１、２のように、屈折率ｎ１＝
１．４６のＳｉＯ２系の光ファイバの場合、空気（ｎａ
＝１．００）に出射する時は、ＯＲＬ＝−１４．６ｄＢ
となる。かなり大きな値である。つまり反射光が充分に
強いということである。光ファイバと空気では屈折率が
かなり相違するので、このような大きなＯＲＬの値とな
る。
１．４６のＳｉＯ２系の光ファイバの場合、空気（ｎａ
＝１．００）に出射する時は、ＯＲＬ＝−１４．６ｄＢ
となる。かなり大きな値である。つまり反射光が充分に
強いということである。光ファイバと空気では屈折率が
かなり相違するので、このような大きなＯＲＬの値とな
る。
【００１３】どの程度の小さいＯＲＬの値が要求される
のか？ということを述べる。用途や規格はシステムによ
って様々である。それによって要求されるＯＲＬの値も
異なる。高度なものほど小さいＯＲＬが要求される。光
受信器の場合は−２７ｄＢ以下でなければならない。製
造のマージンも含めると−３０ｄＢ以下という極めて小
さい値がＯＲＬに要求される。レーザは極めて微弱の反
射戻り光によっても動作が擾乱を受けるからである。
のか？ということを述べる。用途や規格はシステムによ
って様々である。それによって要求されるＯＲＬの値も
異なる。高度なものほど小さいＯＲＬが要求される。光
受信器の場合は−２７ｄＢ以下でなければならない。製
造のマージンも含めると−３０ｄＢ以下という極めて小
さい値がＯＲＬに要求される。レーザは極めて微弱の反
射戻り光によっても動作が擾乱を受けるからである。
【００１４】さらに光ＣＡＴＶのような多チャンネルの
アナログ信号を伝送する場合は、−４０ｄＢ以下という
厳しい値が要求される。それもある温度で満足すればよ
いのでなく、−４０℃〜＋８５℃の広い温度範囲の全体
でＯＲＬが−４０ｄＢ以下でなければならないのであ
る。
アナログ信号を伝送する場合は、−４０ｄＢ以下という
厳しい値が要求される。それもある温度で満足すればよ
いのでなく、−４０℃〜＋８５℃の広い温度範囲の全体
でＯＲＬが−４０ｄＢ以下でなければならないのであ
る。
【００１５】図１、図２の構成（空気と接するのでＯＲ
Ｌ＝−１４．６ｄＢ）ではこの要求を満たすことができ
ない。図１、図２のように反射戻り光の大きなものは用
途が限られる。信号レートが低くチャンネル数が少ない
デジタル信号に限られる。だから図１、図２のものより
もＯＲＬをさらに減らす試みがなされてきた。
Ｌ＝−１４．６ｄＢ）ではこの要求を満たすことができ
ない。図１、図２のように反射戻り光の大きなものは用
途が限られる。信号レートが低くチャンネル数が少ない
デジタル信号に限られる。だから図１、図２のものより
もＯＲＬをさらに減らす試みがなされてきた。
【００１６】端面での反射損失を減らすために、図３、
図４のように光ファイバ９とＰＤ５の間の空間を光ファ
イバに近似した屈折率の透光性の樹脂１４によって満た
す（ポッティング）ことが提案される。例えば、 石井利昭、江口州志、吉田幸司、加藤猛、福田和之、
石川忠明、「トランスファモールド方式によるＰｉｇｔ
ａｉｌ型光モジュールの試作」１９９７年電子情報通信
学会総合大会Ｃ−３−６２、ｐ２４７ 吉田幸司、加藤猛、平高敏則、結城文夫、立野公男、
三浦敏雅「樹脂封止型ＬＤモジュールの光結合特性」１
９９７年電子情報通信学会総合大会Ｃ−３−６８、ｐ２
５３ 長谷川和義、久保田雅之、特許第２７９２７２２号
「半導体発光装置」 などに記載がある。式（２）のように、屈折率の差（ｎ
１−ｎａ）によって反射が生ずるので、屈折率差（ｎ１
−ｎａ）を減らせば反射が減少する。電子部品のポッテ
ィング樹脂としてシリコーン系やアクリレート系の樹脂
が良く用いられる。ポッティング樹脂の条件は、屈折率
が光ファイバに近いことと透明性である。これらの樹脂
は可視光に対して透明である。それだけでなく光通信で
良く用いられる１．３μｍや１．５５μｍなどの波長の
光に対しても透明である。
図４のように光ファイバ９とＰＤ５の間の空間を光ファ
イバに近似した屈折率の透光性の樹脂１４によって満た
す（ポッティング）ことが提案される。例えば、 石井利昭、江口州志、吉田幸司、加藤猛、福田和之、
石川忠明、「トランスファモールド方式によるＰｉｇｔ
ａｉｌ型光モジュールの試作」１９９７年電子情報通信
学会総合大会Ｃ−３−６２、ｐ２４７ 吉田幸司、加藤猛、平高敏則、結城文夫、立野公男、
三浦敏雅「樹脂封止型ＬＤモジュールの光結合特性」１
９９７年電子情報通信学会総合大会Ｃ−３−６８、ｐ２
５３ 長谷川和義、久保田雅之、特許第２７９２７２２号
「半導体発光装置」 などに記載がある。式（２）のように、屈折率の差（ｎ
１−ｎａ）によって反射が生ずるので、屈折率差（ｎ１
−ｎａ）を減らせば反射が減少する。電子部品のポッテ
ィング樹脂としてシリコーン系やアクリレート系の樹脂
が良く用いられる。ポッティング樹脂の条件は、屈折率
が光ファイバに近いことと透明性である。これらの樹脂
は可視光に対して透明である。それだけでなく光通信で
良く用いられる１．３μｍや１．５５μｍなどの波長の
光に対しても透明である。
【００１７】これら透光性樹脂は、屈折率が光ファイバ
の屈折率（１．４６）に接近している。例えばシリコー
ン系透光樹脂は、室温でｎ＝１．４程度である。アクリ
レート系透光樹脂は室温でｎ＝１．５程度である。従っ
て、室温の場合だけを考えると、アクリレート系樹脂
も、シリコーン系樹脂もＯＲＬが−３０ｄＢ以下だとい
う条件を満たすことができる。図３、図４もパッシブア
ライメント（調芯しない）で製造されるからファイバ端
面は光軸直角である。
の屈折率（１．４６）に接近している。例えばシリコー
ン系透光樹脂は、室温でｎ＝１．４程度である。アクリ
レート系透光樹脂は室温でｎ＝１．５程度である。従っ
て、室温の場合だけを考えると、アクリレート系樹脂
も、シリコーン系樹脂もＯＲＬが−３０ｄＢ以下だとい
う条件を満たすことができる。図３、図４もパッシブア
ライメント（調芯しない）で製造されるからファイバ端
面は光軸直角である。
【００１８】何れの材料も屈折率に温度依存性がある。
現存する材料はいずれも上記の広い範囲（−４０℃〜＋
８５℃）において条件を満たすことができない。図５
は、アクリレート系樹脂（◇）、シリコーン系樹脂
（●）の一例のＯＲＬの温度による変化を示すグラフで
ある。横軸は温度（℃）、縦軸はＯＲＬ（ｄＢ）であ
る。アクリレート系、シリコーン系といってもいくつも
の種類の樹脂がある。図５に示すのは一例である。アク
リレート系では低温でＯＲＬが大きくなる。シリコーン
系では高温でＯＲＬが大きくなる。だから両方とも安定
して−３０ｄＢ以下という条件を満足することは難し
い。まして−４０ｄＢ以下を満足することはできない。
現存する材料はいずれも上記の広い範囲（−４０℃〜＋
８５℃）において条件を満たすことができない。図５
は、アクリレート系樹脂（◇）、シリコーン系樹脂
（●）の一例のＯＲＬの温度による変化を示すグラフで
ある。横軸は温度（℃）、縦軸はＯＲＬ（ｄＢ）であ
る。アクリレート系、シリコーン系といってもいくつも
の種類の樹脂がある。図５に示すのは一例である。アク
リレート系では低温でＯＲＬが大きくなる。シリコーン
系では高温でＯＲＬが大きくなる。だから両方とも安定
して−３０ｄＢ以下という条件を満足することは難し
い。まして−４０ｄＢ以下を満足することはできない。
【００１９】このように温度によってＯＲＬが変化する
のは、温度によって屈折率が変化するからである。図５
で温度変化の傾向が相反するのは屈折率変化が相反する
からではない。何れの樹脂でも温度上昇によって屈折率
は低下する。シリコーン系の場合、−４０℃〜＋８５℃
で、１．４８から１．３７まで屈折率が変わる。アクリ
レート系樹脂の場合、１．５６から１．４９まで屈折率
が変わる。ファイバ屈折率が１．４６であるから、シリ
コーン系では温度上昇とともに、屈折率が１．４６から
離れる傾向にあり、これがＯＲＬを上昇させる。アクリ
レート系では、温度上昇とともに屈折率が１．４９に接
近するので、ＯＲＬが減少するのである。このように光
ファイバ（石英）とほぼ同じ屈折率をもつ樹脂は存在す
るが、必ず温度変化がありＯＲＬが温度によって変わ
る。光ファイバの場合だけを説明したが、光導波路の場
合でも同じような問題がある。Ｓｉ系光導波路の場合も
反射戻り光が光源のレーザに入ると発振が乱れて光学装
置は誤動作する。
のは、温度によって屈折率が変化するからである。図５
で温度変化の傾向が相反するのは屈折率変化が相反する
からではない。何れの樹脂でも温度上昇によって屈折率
は低下する。シリコーン系の場合、−４０℃〜＋８５℃
で、１．４８から１．３７まで屈折率が変わる。アクリ
レート系樹脂の場合、１．５６から１．４９まで屈折率
が変わる。ファイバ屈折率が１．４６であるから、シリ
コーン系では温度上昇とともに、屈折率が１．４６から
離れる傾向にあり、これがＯＲＬを上昇させる。アクリ
レート系では、温度上昇とともに屈折率が１．４９に接
近するので、ＯＲＬが減少するのである。このように光
ファイバ（石英）とほぼ同じ屈折率をもつ樹脂は存在す
るが、必ず温度変化がありＯＲＬが温度によって変わ
る。光ファイバの場合だけを説明したが、光導波路の場
合でも同じような問題がある。Ｓｉ系光導波路の場合も
反射戻り光が光源のレーザに入ると発振が乱れて光学装
置は誤動作する。
【００２０】図１、図２のような表面実装型の光学部品
においては反射光を防ぐ手だてとして提案されたものは
屈折率の近似した透光性樹脂を光ファイバ端に塗布する
というもの（図３、図４）だけである。透光性樹脂は反
射自体を減衰させるが温度変化による影響もあり完全で
ない。全温度範囲（−４０℃〜＋８５℃）で−３０ｄＢ
以下という条件はかろうじて満たしても、さらに全温度
範囲で−４０ｄＢ以下というような将来的な要求には応
えることができない。
においては反射光を防ぐ手だてとして提案されたものは
屈折率の近似した透光性樹脂を光ファイバ端に塗布する
というもの（図３、図４）だけである。透光性樹脂は反
射自体を減衰させるが温度変化による影響もあり完全で
ない。全温度範囲（−４０℃〜＋８５℃）で−３０ｄＢ
以下という条件はかろうじて満たしても、さらに全温度
範囲で−４０ｄＢ以下というような将来的な要求には応
えることができない。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明は、光ファイバ、
光導波路と、その他の光学部品を含む光学装置におい
て、ファイバ端面或いは光導波路端面を斜めに切断し、
端面近傍を光ファイバ屈折率の近似した透光性樹脂（ポ
ッティング樹脂）によって覆う。光ファイバ、導波路は
いずれも光軸を定義できる。光軸に対して直角でなく直
角面よりαに傾斜角を持った端面を作る。さらに端面を
透光性樹脂で被覆する。
光導波路と、その他の光学部品を含む光学装置におい
て、ファイバ端面或いは光導波路端面を斜めに切断し、
端面近傍を光ファイバ屈折率の近似した透光性樹脂（ポ
ッティング樹脂）によって覆う。光ファイバ、導波路は
いずれも光軸を定義できる。光軸に対して直角でなく直
角面よりαに傾斜角を持った端面を作る。さらに端面を
透光性樹脂で被覆する。
【００２２】つまり斜め切断と樹脂被覆という２重の手
段によって反射戻り光を防ぐようにしたことに本発明の
特徴がある。光ファイバ端面、光導波路端面の切断角は
２度〜１０度程度である。より好ましくは２度〜８度で
ある。光ファイバ・光導波路端面を斜めにカットすると
端面での反射光が最早伝搬光とならず光源へ戻らない。
屈折率の近似する透光性樹脂によって端面を覆うと反射
そのものが減少する。両者が相まって反射戻り光を著し
く抑制することができる。
段によって反射戻り光を防ぐようにしたことに本発明の
特徴がある。光ファイバ端面、光導波路端面の切断角は
２度〜１０度程度である。より好ましくは２度〜８度で
ある。光ファイバ・光導波路端面を斜めにカットすると
端面での反射光が最早伝搬光とならず光源へ戻らない。
屈折率の近似する透光性樹脂によって端面を覆うと反射
そのものが減少する。両者が相まって反射戻り光を著し
く抑制することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明は多様な光学装置に応用す
ることができる。のちに色々な例を説明するが、理解を
速めるため典型的な一例を示し本発明の特徴を浮き彫り
にする。図６、図７に本発明の光学装置の一例（光ファ
イバ＋導波路型ＰＤ）の概略を示す。Ｓｉベンチ２を２
段階にし、上段３に大小のＶ溝６、７を異方性エッチン
グによって設ける。ここにフェルール８と光ファイバ９
とを固定する。フェルール８は光ファイバ９を同軸支持
し外部機構と着脱可能にしたものである。光ファイバ９
の端面１６が傾斜面になっている。下段４に導波路型Ｐ
Ｄ５を固定する。これはマークによって定位置に固定す
る。光ファイバの端面を４度、６度、８度といった角度
（α）に斜めカットしたものをＳｉベンチのＶ溝に固定
し、ポッティング樹脂１４によって覆う。光ファイバの
先端だけを覆うのでも良い。しかしより好ましくは、フ
ァイバ先端からＰＤ受光面までを覆うようにする。
ることができる。のちに色々な例を説明するが、理解を
速めるため典型的な一例を示し本発明の特徴を浮き彫り
にする。図６、図７に本発明の光学装置の一例（光ファ
イバ＋導波路型ＰＤ）の概略を示す。Ｓｉベンチ２を２
段階にし、上段３に大小のＶ溝６、７を異方性エッチン
グによって設ける。ここにフェルール８と光ファイバ９
とを固定する。フェルール８は光ファイバ９を同軸支持
し外部機構と着脱可能にしたものである。光ファイバ９
の端面１６が傾斜面になっている。下段４に導波路型Ｐ
Ｄ５を固定する。これはマークによって定位置に固定す
る。光ファイバの端面を４度、６度、８度といった角度
（α）に斜めカットしたものをＳｉベンチのＶ溝に固定
し、ポッティング樹脂１４によって覆う。光ファイバの
先端だけを覆うのでも良い。しかしより好ましくは、フ
ァイバ先端からＰＤ受光面までを覆うようにする。
【００２４】本発明は、透光性樹脂被覆に加えてファイ
バ端（光導波路端）を斜めに切断するところに眼目があ
る。表面実装において光ファイバ端斜め切断ということ
はこれまで行われた事はないし提案された事もない。し
かし、異なる隣接分野ではそれはありふれたことであっ
た。ファイバ端先端を斜めカットすることは、通常の立
体型の光モジュールでは反射戻り光を防ぐために良く用
いられる技術である。図８に金属カンパッケージに収容
された立体構造の受光素子の従来例を示す。
バ端（光導波路端）を斜めに切断するところに眼目があ
る。表面実装において光ファイバ端斜め切断ということ
はこれまで行われた事はないし提案された事もない。し
かし、異なる隣接分野ではそれはありふれたことであっ
た。ファイバ端先端を斜めカットすることは、通常の立
体型の光モジュールでは反射戻り光を防ぐために良く用
いられる技術である。図８に金属カンパッケージに収容
された立体構造の受光素子の従来例を示す。
【００２５】円形のステム２０の中心にサブマウント２
１を固定し、サブマウント２１の上に上面入射型ＰＤ２
２を固定する。リードピン３１、３３とサブマウント、
ＰＤの電極とリードピン３１、３３をワイヤボンディン
グによって接続し、レンズ２４を有するキャップ２３を
かぶせる。さらに円筒形のスリーブ２５をキャップ２３
の上からステム２０に取り付ける。光ファイバ２７の先
端を支持するフェルール２６をスリーブ２５の軸孔２８
に差し込む。光ファイバ・フェルールの先端は斜め切断
面３０となっている。スリーブ２５の上にはベンドリミ
ッタ２９があり、光ファイバの極度の曲がりを防ぐ。光
ファイバ端面が斜めであるから光ファイバからの出射光
は図８で左へ屈折する。光ファイバ直下にビームが到達
するのでない。そこでスリーブをステム上で二次元的に
動かしながらＰＤ出力を観察し最大パワーになる点を探
してスリーブをステムに対して固定する。これが横方向
の調芯である。さらにフェルール２６を軸方向に動か
し、最大光量になる点を探す軸方向の調芯が必要であ
る。このような斜めカットファイバを有するものは調芯
が必須の工程になる。調芯は時間がかかる難しい作業で
ある。
１を固定し、サブマウント２１の上に上面入射型ＰＤ２
２を固定する。リードピン３１、３３とサブマウント、
ＰＤの電極とリードピン３１、３３をワイヤボンディン
グによって接続し、レンズ２４を有するキャップ２３を
かぶせる。さらに円筒形のスリーブ２５をキャップ２３
の上からステム２０に取り付ける。光ファイバ２７の先
端を支持するフェルール２６をスリーブ２５の軸孔２８
に差し込む。光ファイバ・フェルールの先端は斜め切断
面３０となっている。スリーブ２５の上にはベンドリミ
ッタ２９があり、光ファイバの極度の曲がりを防ぐ。光
ファイバ端面が斜めであるから光ファイバからの出射光
は図８で左へ屈折する。光ファイバ直下にビームが到達
するのでない。そこでスリーブをステム上で二次元的に
動かしながらＰＤ出力を観察し最大パワーになる点を探
してスリーブをステムに対して固定する。これが横方向
の調芯である。さらにフェルール２６を軸方向に動か
し、最大光量になる点を探す軸方向の調芯が必要であ
る。このような斜めカットファイバを有するものは調芯
が必須の工程になる。調芯は時間がかかる難しい作業で
ある。
【００２６】これは同軸型受光素子とも呼ばれる。光軸
をほぼ中心として同心円状のものや同心円筒の部材から
なっている。受光素子（ＰＤ）チップと光軸が直交する
三次元的な構造で高価な構造である。これは光ファイバ
の先端を例えば８度に斜めカットしてある。これはファ
イバ端での反射光がレーザ（光源）に戻らない為の工夫
である。出射光は斜面の方に曲がるので、この図では左
にそれる。だからレンズやＰＤチップはファイバ軸心の
延長上にない。ファイバ軸延長線とステム面の交点より
も左側にＰＤはずれている。この様な立体構造の場合、
ＰＤチップを付けてから、キャップの位置とスリーブの
位置は二次元的に調整する。そのような調芯作業がある
から斜めカットファイバを用いることができるのであ
る。調芯（アライメント）によってＰＤに最大のパワー
が入射するようにファイバの位置を決める。だから低い
ＯＲＬで高い感度が得られる。これはキャップ、スリー
ブ、フェルールなどをＰＤの受光量を見ながら三次元的
に調芯するのでアクティブアライメントという。時間の
かかる調芯があるので斜めカットということが許され
る。調芯が斜めカットを可能にするといってもよい。
をほぼ中心として同心円状のものや同心円筒の部材から
なっている。受光素子（ＰＤ）チップと光軸が直交する
三次元的な構造で高価な構造である。これは光ファイバ
の先端を例えば８度に斜めカットしてある。これはファ
イバ端での反射光がレーザ（光源）に戻らない為の工夫
である。出射光は斜面の方に曲がるので、この図では左
にそれる。だからレンズやＰＤチップはファイバ軸心の
延長上にない。ファイバ軸延長線とステム面の交点より
も左側にＰＤはずれている。この様な立体構造の場合、
ＰＤチップを付けてから、キャップの位置とスリーブの
位置は二次元的に調整する。そのような調芯作業がある
から斜めカットファイバを用いることができるのであ
る。調芯（アライメント）によってＰＤに最大のパワー
が入射するようにファイバの位置を決める。だから低い
ＯＲＬで高い感度が得られる。これはキャップ、スリー
ブ、フェルールなどをＰＤの受光量を見ながら三次元的
に調芯するのでアクティブアライメントという。時間の
かかる調芯があるので斜めカットということが許され
る。調芯が斜めカットを可能にするといってもよい。
【００２７】そのような製造調整に手間の掛かる受光素
子はコスト高になる。安価なシステムを構築することの
妨げになる。やはり図１〜図４のような単純で安価な平
面実装型が望ましい。図１〜図４のような表面実装型の
場合調芯という作業がない。調芯がないのでパッシブア
ライメントという。光ファイバ光軸からＰＤの軸をずら
せるということはしない。それで斜めカットという工夫
が入る余地はない、と考えられた。表面（平面）実装で
は、ＰＤの中心と光ファイバ中心は初めから合致するよ
うに作られる。斜めカットするとビームが斜めになるか
ら表面実装型光学部品のＰＤ中心には入らないと考えら
れる。そのような牢固な常識が平面（表面実装）型の場
合の斜めカットの採用を厳に禁止して来たのである。
子はコスト高になる。安価なシステムを構築することの
妨げになる。やはり図１〜図４のような単純で安価な平
面実装型が望ましい。図１〜図４のような表面実装型の
場合調芯という作業がない。調芯がないのでパッシブア
ライメントという。光ファイバ光軸からＰＤの軸をずら
せるということはしない。それで斜めカットという工夫
が入る余地はない、と考えられた。表面（平面）実装で
は、ＰＤの中心と光ファイバ中心は初めから合致するよ
うに作られる。斜めカットするとビームが斜めになるか
ら表面実装型光学部品のＰＤ中心には入らないと考えら
れる。そのような牢固な常識が平面（表面実装）型の場
合の斜めカットの採用を厳に禁止して来たのである。
【００２８】しかし、本発明者はそうでないと思う。調
芯できない平面実装でも斜めカットは極めて有効であ
る。透光性樹脂を併用する限り平面型でも斜め切断は有
用なのである。その理由を述べよう。
芯できない平面実装でも斜めカットは極めて有効であ
る。透光性樹脂を併用する限り平面型でも斜め切断は有
用なのである。その理由を述べよう。
【００２９】角度ずれの影響について図９を用いて説明
する。光ファイバの屈折率をｎ１、外部媒質の屈折値を
ｎａとする。光ファイバの光軸をＫＭＮとする。出射面
１６の中心点がＭである。出射面が光軸直交面でなく、
それよりαだけ傾いている。ＤＭＣ＝αである。点Ｍに
おいて面１６に立てた法線をＭＦとする。これが光軸Ｍ
Ｎとなす角度はαである。光ファイバの伝搬光ＫＭは屈
折しＭＧという出射光になる。端面反射光はＭＲであ
る。これが反射戻り光と言われるもので重要である。屈
折は複雑であるが反射は単純である。反射戻り光の軸線
に対する傾き角は単純に２αである。∠ＫＭＲ＝２α。
する。光ファイバの屈折率をｎ１、外部媒質の屈折値を
ｎａとする。光ファイバの光軸をＫＭＮとする。出射面
１６の中心点がＭである。出射面が光軸直交面でなく、
それよりαだけ傾いている。ＤＭＣ＝αである。点Ｍに
おいて面１６に立てた法線をＭＦとする。これが光軸Ｍ
Ｎとなす角度はαである。光ファイバの伝搬光ＫＭは屈
折しＭＧという出射光になる。端面反射光はＭＲであ
る。これが反射戻り光と言われるもので重要である。屈
折は複雑であるが反射は単純である。反射戻り光の軸線
に対する傾き角は単純に２αである。∠ＫＭＲ＝２α。
【００３０】屈折光の方はより複雑である。法線ＭＦと
ＭＧのなす角度をβとする。光線ＭＧと光軸ＭＮの角度
をθとする。θは光線の光軸からのずれの角である。β
＝θ＋αである。スネルの法則から、
ＭＧのなす角度をβとする。光線ＭＧと光軸ＭＮの角度
をθとする。θは光線の光軸からのずれの角である。β
＝θ＋αである。スネルの法則から、
【００３１】 ｎ１ｓｉｎα＝ｎａｓｉｎβ （３） であるから、
【００３２】 β＝ｓｉｎ−１（ｎ１ｓｉｎα／ｎａ） （４）
【００３３】 θ＝ｓｉｎ−１（ｎ１ｓｉｎα／ｎａ）−α （５）
【００３４】となる。θは出射光ＭＧのファイバ光軸Ｍ
Ｎからのズレ角である。もしｎａ＝ｎ １なら、ズレ角は
０である。ズレ角θは、媒質屈折率ｎａがファイバ屈折
率ｎ１に近いほど小さい。反対に媒質屈折率ｎａがファ
イバ屈折率ｎ１に遠いほどズレ角θは大きくなる。
Ｎからのズレ角である。もしｎａ＝ｎ １なら、ズレ角は
０である。ズレ角θは、媒質屈折率ｎａがファイバ屈折
率ｎ１に近いほど小さい。反対に媒質屈折率ｎａがファ
イバ屈折率ｎ１に遠いほどズレ角θは大きくなる。
【００３５】反射光の角度は単純（∠ＫＭＲ＝２α）で
あるが、これが戻るか否かということはコア・クラッド
の屈折率による。コア屈折率をｎ１、クラッド屈折率を
ｎ２とすると、ｎ１＞ｎ２であるから全反射角Ψが定義
できる。軸線となす角度がΨ以下ならそのビームはコア
からクラッドへ進入できず、軸線となす角度がΨ以上な
らコアからクラッドへビームが進入できるという角度が
全反射角Ψである。
あるが、これが戻るか否かということはコア・クラッド
の屈折率による。コア屈折率をｎ１、クラッド屈折率を
ｎ２とすると、ｎ１＞ｎ２であるから全反射角Ψが定義
できる。軸線となす角度がΨ以下ならそのビームはコア
からクラッドへ進入できず、軸線となす角度がΨ以上な
らコアからクラッドへビームが進入できるという角度が
全反射角Ψである。
【００３６】 ｃｏｓΨ＝ｎ２／ｎ１ （６）
【００３７】コアとクラッドの屈折率は極めて近いから
Ψは小さい角である。シングルモードファイバの場合は
これが極端に小さい。２α＜Ψなら反射光は全反射して
戻り光となる。しかし２α＞Ψなら反射光は全反射でき
ず外部に漏れる。これを放射モードと呼ぶ。幾何光学的
にいえばこのように単純であるが、実際にはビームの形
状などもあり厳密には波動光学的に取り扱う必要があ
る。しかし反射光が戻り光になるかどうかというのは、
単純に２αとΨの大小だけで判断することができる。フ
ァイバ端に少し傾斜を付けるだけで、２α＞Ψとでき
る。こうすることによって反射戻り光を消滅させること
ができる。つまりαの下限はΨ／２＝ｃｏｓ− １（ｎ２
／ｎ１）／２という単純な式になる。
Ψは小さい角である。シングルモードファイバの場合は
これが極端に小さい。２α＜Ψなら反射光は全反射して
戻り光となる。しかし２α＞Ψなら反射光は全反射でき
ず外部に漏れる。これを放射モードと呼ぶ。幾何光学的
にいえばこのように単純であるが、実際にはビームの形
状などもあり厳密には波動光学的に取り扱う必要があ
る。しかし反射光が戻り光になるかどうかというのは、
単純に２αとΨの大小だけで判断することができる。フ
ァイバ端に少し傾斜を付けるだけで、２α＞Ψとでき
る。こうすることによって反射戻り光を消滅させること
ができる。つまりαの下限はΨ／２＝ｃｏｓ− １（ｎ２
／ｎ１）／２という単純な式になる。
【００３８】ここではαの下限は２度としているが、シ
ングルモードファイバの場合、Ψ／２は２度より低いの
で、２度以上のαは戻り光を除去できる。反射の話は単
純であるだけに、屈折の話の影に隠れてしまいがちであ
る。つい省略してしまうが、それはいけない。ここでは
反射光が戻り光に成るかどうかの条件を陽に説明した。
本発明は第１に反射戻り光を問題にするからである。
ングルモードファイバの場合、Ψ／２は２度より低いの
で、２度以上のαは戻り光を除去できる。反射の話は単
純であるだけに、屈折の話の影に隠れてしまいがちであ
る。つい省略してしまうが、それはいけない。ここでは
反射光が戻り光に成るかどうかの条件を陽に説明した。
本発明は第１に反射戻り光を問題にするからである。
【００３９】例えば、光ファイバ（ｎ１＝１．４６）か
ら光が空気（ｎａ＝１．００）に対して出射されるとき
は４度カット（α＝４゜）の場合光軸より１．８５度
（θ）ずれる。従って仮に光ファイバ端面とＰＤの受光
面の間隔Ｌが例えば５００μｍに過ぎないとしても、Ｐ
Ｄの受光面では光線は１６μｍもずれる。ズレが大きす
ぎてＰＤの受光部に入らない。導波路型ＰＤは通常２μ
ｍ〜５μｍ程度の幅の導波路を持つ。そのようなＰＤで
は１ｄＢ感度が劣化するズレのトレランスは数μｍの程
度である。１６μｍもずれるのではＰＤで受光できな
い。ファイバの接する媒質が空気の場合パッシブアライ
メントはできない。５００μｍでも短い距離であるが、
それ以下にすればＰＤ入射量を増やすことができる。１
ｄＢ劣化が数μｍのズレに対応するのであるから光軸か
らのずれを３．２μｍに押さえるため、ＰＤ・ファイバ
距離をＬ＝１００μｍに縮めるということも考えられよ
う。ＰＤ・ファイバ間をこのような短距離にするのは製
作上難しいし光ファイバの回転によってＰＤ入射量が変
動して望ましくない。もしも端面の傾斜角が８度（α＝
８゜）とすると出射光の角度ずれはθ＝３．７２度にも
なる。Ｌ＝１００μｍとしてもＰＤ面でのスポットのズ
レは６．５μｍにもなる。ＰＤに光が入らなくなる。つ
まりパッシブアライメントが困難になり工業的生産が難
しい。
ら光が空気（ｎａ＝１．００）に対して出射されるとき
は４度カット（α＝４゜）の場合光軸より１．８５度
（θ）ずれる。従って仮に光ファイバ端面とＰＤの受光
面の間隔Ｌが例えば５００μｍに過ぎないとしても、Ｐ
Ｄの受光面では光線は１６μｍもずれる。ズレが大きす
ぎてＰＤの受光部に入らない。導波路型ＰＤは通常２μ
ｍ〜５μｍ程度の幅の導波路を持つ。そのようなＰＤで
は１ｄＢ感度が劣化するズレのトレランスは数μｍの程
度である。１６μｍもずれるのではＰＤで受光できな
い。ファイバの接する媒質が空気の場合パッシブアライ
メントはできない。５００μｍでも短い距離であるが、
それ以下にすればＰＤ入射量を増やすことができる。１
ｄＢ劣化が数μｍのズレに対応するのであるから光軸か
らのずれを３．２μｍに押さえるため、ＰＤ・ファイバ
距離をＬ＝１００μｍに縮めるということも考えられよ
う。ＰＤ・ファイバ間をこのような短距離にするのは製
作上難しいし光ファイバの回転によってＰＤ入射量が変
動して望ましくない。もしも端面の傾斜角が８度（α＝
８゜）とすると出射光の角度ずれはθ＝３．７２度にも
なる。Ｌ＝１００μｍとしてもＰＤ面でのスポットのズ
レは６．５μｍにもなる。ＰＤに光が入らなくなる。つ
まりパッシブアライメントが困難になり工業的生産が難
しい。
【００４０】一方、もし光ファイバとＰＤの間の光路
が、例えばｎ＝１．４０のポッティング樹脂によって満
たされていたとすると（２）から反射が著しく少なくな
る。反射が減るから戻り光は減るはずである。更に重要
な事は反射光が光軸となす角度が２αであり、これがコ
ア・クラッド臨界角Φを越えるので反射光がファイバ中
の伝搬光となりえない、ということである。放射モード
になり伝搬モードにならない。伝搬光でないからファイ
バ中を復帰できない。二つの理由で戻り光が著しく減少
する。戻り光が殆ど０となる。戻り光がないので光源で
あるレーザの発振不安定を引き起こさない。これは優れ
た特徴である。また反射が少ないだけでなく、屈折光
（出射光）ＭＧのファイバ光軸ＭＮからのズレθが非常
に小さくなる。これも著しい特徴となる。つまりｎａが
ｎ１に近い媒質でファイバ端を覆うと３つの利点があ
る。反射光減少、反射光放射モード化、屈折光軸ズレ減
少という３つの利点である。前二者は反射戻り光を０と
し、レーザ発振を安定化させ、後一者はパッシブアライ
メントを可能にする。輝かしい利点である。
が、例えばｎ＝１．４０のポッティング樹脂によって満
たされていたとすると（２）から反射が著しく少なくな
る。反射が減るから戻り光は減るはずである。更に重要
な事は反射光が光軸となす角度が２αであり、これがコ
ア・クラッド臨界角Φを越えるので反射光がファイバ中
の伝搬光となりえない、ということである。放射モード
になり伝搬モードにならない。伝搬光でないからファイ
バ中を復帰できない。二つの理由で戻り光が著しく減少
する。戻り光が殆ど０となる。戻り光がないので光源で
あるレーザの発振不安定を引き起こさない。これは優れ
た特徴である。また反射が少ないだけでなく、屈折光
（出射光）ＭＧのファイバ光軸ＭＮからのズレθが非常
に小さくなる。これも著しい特徴となる。つまりｎａが
ｎ１に近い媒質でファイバ端を覆うと３つの利点があ
る。反射光減少、反射光放射モード化、屈折光軸ズレ減
少という３つの利点である。前二者は反射戻り光を０と
し、レーザ発振を安定化させ、後一者はパッシブアライ
メントを可能にする。輝かしい利点である。
【００４１】例えば４度斜めカットで、屈折光ＭＧはフ
ァイバ光軸ＭＮからθ＝０．１７度しかずれない。仮に
光ファイバ・ＰＤ間距離ＬがＬ＝５００μｍとしても、
ＰＤ端面でのスポットズレは１．５μｍに過ぎない。こ
れは１ｄＢトレランスより小さい。仮に短くＬ＝１００
μｍとすれば、ずれは０．３μｍしかない。パッシブア
ライメントが充分可能である。調芯せずパッシブアライ
メントしたＰＤに充分な光が入射する。それだけでなく
てＰＤに入射した光は殆ど損失無く導波される。Ｌ＝３
００μｍ程度なら、スポットの光軸からのずれは１．９
μｍに留まり、パッシブアライメントが可能な範囲に入
る。
ァイバ光軸ＭＮからθ＝０．１７度しかずれない。仮に
光ファイバ・ＰＤ間距離ＬがＬ＝５００μｍとしても、
ＰＤ端面でのスポットズレは１．５μｍに過ぎない。こ
れは１ｄＢトレランスより小さい。仮に短くＬ＝１００
μｍとすれば、ずれは０．３μｍしかない。パッシブア
ライメントが充分可能である。調芯せずパッシブアライ
メントしたＰＤに充分な光が入射する。それだけでなく
てＰＤに入射した光は殆ど損失無く導波される。Ｌ＝３
００μｍ程度なら、スポットの光軸からのずれは１．９
μｍに留まり、パッシブアライメントが可能な範囲に入
る。
【００４２】以上は、導波路型ＰＤの一例である。例え
ば円形の受光面を持った上面入射型ＰＤや裏面入射型Ｐ
Ｄでは光軸からのズレに対するトレランスはもう少し広
い。しかし光学系の構成として、光ファイバ端面とＰＤ
受光面との距離が長くなるので、最終的には上記と同じ
効果を得る。
ば円形の受光面を持った上面入射型ＰＤや裏面入射型Ｐ
Ｄでは光軸からのズレに対するトレランスはもう少し広
い。しかし光学系の構成として、光ファイバ端面とＰＤ
受光面との距離が長くなるので、最終的には上記と同じ
効果を得る。
【００４３】本発明のもう一つの効果は、透光性樹脂の
ポッティングにより、より低い斜めカット角度で、従来
の空気に対する場合と同程度のレベルのＯＲＬが得られ
るということである。反射量すなわちＯＲＬは、斜めカ
ットされた端面でガウシアンビームが反射されて、もと
来た方向に向かって光ファイバに結合される効率を計算
することによって求められる。図１０に計算例を示す。
横軸は斜めカット角である。縦軸はＯＲＬ（反射減衰
量；ｄＢ）である。光ファイバ屈折率はｎ１＝１．４６
とする。パラメータとして光ファイバ端面を囲む媒質
（樹脂、空気）の屈折率をとっている。媒質屈折率ｎａ
は１．００、１．３７、１．４０、１．５６、１．５０
としている。１．００は空気であるが、それ以外の屈折
率は樹脂のものである。４種類の樹脂について考察して
いるというのではなくて前記の例の２種類の樹脂の温度
によって変化する屈折率について考えている。光ファイ
バ端が空気に接している場合ＯＲＬが最も大きい。ｎ＝
１．５６の媒質に接する場合、角度が０度でも−２９ｄ
Ｂである。角度が増えるに従ってＯＲＬは減少する。傾
斜角度が増えると光ファイバ内部への反射が減るからで
ある。これはどの屈折率ｎでも共通にいえることであ
る。ｎ＝１．３７の場合がこれに次ぎ、ファイバ端面角
０度で−３１ｄＢである。さらにｎ＝１．４０ではもっ
と低くなり０度で−３４ｄＢ程度である。ｎ＝１．５０
で最も低く０度で−３７ｄＢ程度になる。光ファイバ屈
折率ｎ＝１．４６に近い順にＯＲＬは低くなるからこれ
も当然である。図３、図４の従来例では、ポッティング
だけを使って反射光を減衰させていたが、それは図１０
のα＝０の場合にすぎない。本発明はそうでなく、α＝
２〜１０度の範囲とする。例えばα＝４度とすると、０
度の時に比べて−１５ｄＢ程度ＯＲＬが減っている。極
めて顕著な効果である。
ポッティングにより、より低い斜めカット角度で、従来
の空気に対する場合と同程度のレベルのＯＲＬが得られ
るということである。反射量すなわちＯＲＬは、斜めカ
ットされた端面でガウシアンビームが反射されて、もと
来た方向に向かって光ファイバに結合される効率を計算
することによって求められる。図１０に計算例を示す。
横軸は斜めカット角である。縦軸はＯＲＬ（反射減衰
量；ｄＢ）である。光ファイバ屈折率はｎ１＝１．４６
とする。パラメータとして光ファイバ端面を囲む媒質
（樹脂、空気）の屈折率をとっている。媒質屈折率ｎａ
は１．００、１．３７、１．４０、１．５６、１．５０
としている。１．００は空気であるが、それ以外の屈折
率は樹脂のものである。４種類の樹脂について考察して
いるというのではなくて前記の例の２種類の樹脂の温度
によって変化する屈折率について考えている。光ファイ
バ端が空気に接している場合ＯＲＬが最も大きい。ｎ＝
１．５６の媒質に接する場合、角度が０度でも−２９ｄ
Ｂである。角度が増えるに従ってＯＲＬは減少する。傾
斜角度が増えると光ファイバ内部への反射が減るからで
ある。これはどの屈折率ｎでも共通にいえることであ
る。ｎ＝１．３７の場合がこれに次ぎ、ファイバ端面角
０度で−３１ｄＢである。さらにｎ＝１．４０ではもっ
と低くなり０度で−３４ｄＢ程度である。ｎ＝１．５０
で最も低く０度で−３７ｄＢ程度になる。光ファイバ屈
折率ｎ＝１．４６に近い順にＯＲＬは低くなるからこれ
も当然である。図３、図４の従来例では、ポッティング
だけを使って反射光を減衰させていたが、それは図１０
のα＝０の場合にすぎない。本発明はそうでなく、α＝
２〜１０度の範囲とする。例えばα＝４度とすると、０
度の時に比べて−１５ｄＢ程度ＯＲＬが減っている。極
めて顕著な効果である。
【００４４】 ｎ＝１．００（空気）の時ＯＲＬ≦−３
０ｄＢを得るためには、α＝４度の端面傾斜を必要とす
る。ＯＲＬ≦−４０ｄＢとするためには、６度程度の傾
角を要求する。しかるに本発明のように透光性樹脂をポ
ッティングした場合、傾斜角への要求は著しく緩和され
る。ｎ＝１．３７からｎ＝１．５６の範囲において（図
５の２種類の樹脂に対して）、−４０℃〜＋８５℃の全
温度範囲において、α＝２度の端部カットでＯＲＬ≦−
３０ｄＢを満たすことができる。α＝４度のカットでＯ
ＲＬ≦−４０ｄＢを満たすことができる。
０ｄＢを得るためには、α＝４度の端面傾斜を必要とす
る。ＯＲＬ≦−４０ｄＢとするためには、６度程度の傾
角を要求する。しかるに本発明のように透光性樹脂をポ
ッティングした場合、傾斜角への要求は著しく緩和され
る。ｎ＝１．３７からｎ＝１．５６の範囲において（図
５の２種類の樹脂に対して）、−４０℃〜＋８５℃の全
温度範囲において、α＝２度の端部カットでＯＲＬ≦−
３０ｄＢを満たすことができる。α＝４度のカットでＯ
ＲＬ≦−４０ｄＢを満たすことができる。
【００４５】これは、ｎ＝１．００の時のＯＲＬ値に対
して、屈折率差が小さくなった分だけ、端面反射が下が
ったことによる。例えばｎ＝１．００（空気）に対する
反射率は３．５％である。ｎ＝１．５６の樹脂に対する
反射率は０．１１％にすぎない。反射率の比は−１５ｄ
Ｂにもなる。透光性樹脂で覆うとこの反射率比（−１５
ｄＢ）だけ、ＯＲＬが低下する。これによってＯＲＬ≦
−４０ｄＢという要求を満足するαを小さくできるので
ある。樹脂は反射を減らすことによって戻り光を減少さ
せる。反射が減る分だけＰＤへの入射光も増える。この
場合入射光は３．５％も増大する。結合効率を上げる効
果もある、という事である。
して、屈折率差が小さくなった分だけ、端面反射が下が
ったことによる。例えばｎ＝１．００（空気）に対する
反射率は３．５％である。ｎ＝１．５６の樹脂に対する
反射率は０．１１％にすぎない。反射率の比は−１５ｄ
Ｂにもなる。透光性樹脂で覆うとこの反射率比（−１５
ｄＢ）だけ、ＯＲＬが低下する。これによってＯＲＬ≦
−４０ｄＢという要求を満足するαを小さくできるので
ある。樹脂は反射を減らすことによって戻り光を減少さ
せる。反射が減る分だけＰＤへの入射光も増える。この
場合入射光は３．５％も増大する。結合効率を上げる効
果もある、という事である。
【００４６】図１０の計算結果を確かめるため、α＝
２、４、６度の傾斜角で端面カットした光ファイバを使
って実験をした。樹脂のないとき（ｎ＝１．００）、樹
脂がある時ともに、図１０の計算結果とほぼ同じ実験結
果が得られた。
２、４、６度の傾斜角で端面カットした光ファイバを使
って実験をした。樹脂のないとき（ｎ＝１．００）、樹
脂がある時ともに、図１０の計算結果とほぼ同じ実験結
果が得られた。
【００４７】本発明は、斜めカットされた光ファイバ
（導波路）の先端を透光性樹脂により覆うことによっ
て、端面でのＯＲＬを大幅に減少させ、光ファイバ光軸
からの出射光のずれも非常に小さくできる。低ＯＲＬ、
高結合効率で、パッシブアライメント実装ができる。低
価格、高性能の光学装置を提供することができる。出射
光の角度ずれが充分に小さいので、光ファイバをＳｉベ
ンチなどに固定する場合カットの方向を特に意識する必
要はない。斜めカットの面がどの方位を向いていても差
し支えない。だからファイバ回転方向の調整が不要であ
る。これも実装の手間を減らすうえで効果がある。
（導波路）の先端を透光性樹脂により覆うことによっ
て、端面でのＯＲＬを大幅に減少させ、光ファイバ光軸
からの出射光のずれも非常に小さくできる。低ＯＲＬ、
高結合効率で、パッシブアライメント実装ができる。低
価格、高性能の光学装置を提供することができる。出射
光の角度ずれが充分に小さいので、光ファイバをＳｉベ
ンチなどに固定する場合カットの方向を特に意識する必
要はない。斜めカットの面がどの方位を向いていても差
し支えない。だからファイバ回転方向の調整が不要であ
る。これも実装の手間を減らすうえで効果がある。
【００４８】本発明は、一般に光学部品と光ファイバ・
導波路の結合に適用することができる。だから光ファイ
バ（導波路）と組み合わせるのは、ＰＤに限ることな
く、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ（ＬＤ）
との組み合わせにも適用できる。レンズ、プリズム、ミ
ラーなどの光学部品が、光ファイバと結合される場合に
も本発明は有効である。
導波路の結合に適用することができる。だから光ファイ
バ（導波路）と組み合わせるのは、ＰＤに限ることな
く、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ（ＬＤ）
との組み合わせにも適用できる。レンズ、プリズム、ミ
ラーなどの光学部品が、光ファイバと結合される場合に
も本発明は有効である。
【００４９】光ファイバから出る光だけでなく、光導波
路から出る光にも本発明は同様に適用できる。もちろ
ん、ＬＥＤやＬＤの場合送信光は、光ファイバや導波路
に入射する訳であるが、この光がコネクタで反射されて
元に戻ってくる場合や、ネットワークで継がれた他の光
源からの光に対するＯＲＬ低減にも効果を奏する。
路から出る光にも本発明は同様に適用できる。もちろ
ん、ＬＥＤやＬＤの場合送信光は、光ファイバや導波路
に入射する訳であるが、この光がコネクタで反射されて
元に戻ってくる場合や、ネットワークで継がれた他の光
源からの光に対するＯＲＬ低減にも効果を奏する。
【００５０】例えばＬＤの場合を説明する。図１１に示
すようにファイバ端面からの反射戻り光３９があると、
図１２に示すように、駆動電流と光出力の間の関係に乱
れが生じたり、図１３のように発光波長スペクトルが２
つに分かれるなどの不具合が発生する。
すようにファイバ端面からの反射戻り光３９があると、
図１２に示すように、駆動電流と光出力の間の関係に乱
れが生じたり、図１３のように発光波長スペクトルが２
つに分かれるなどの不具合が発生する。
【００５１】従ってＬＤの場合も図１５のように光ファ
イバ端を斜めカットすることによって、ＬＤ自身への戻
り光を低く押さえるという方式が一般に取られる。
イバ端を斜めカットすることによって、ＬＤ自身への戻
り光を低く押さえるという方式が一般に取られる。
【００５２】光ファイバ端面が斜めでなくても、透光性
樹脂のポッティングによって反射戻り光はある程度防ぐ
ことができる。しかし光出力を１ｍＷレベルまで高めた
高出力ＬＤでは、戻り光の絶対値が大きくなり、この近
端反射の影響で、１ＧＨｚ前後以上の高速動作をおこな
うときに発振動作が不安定になる。ためにノイズが増大
するとか、送信波形が歪むとか、長距離伝送ができない
といったような問題が生ずる。特に、発光波長の純度が
高く、高速・長距離伝送に使用されるＤＦＢレーザでは
この戻り光の低減が重要である。
樹脂のポッティングによって反射戻り光はある程度防ぐ
ことができる。しかし光出力を１ｍＷレベルまで高めた
高出力ＬＤでは、戻り光の絶対値が大きくなり、この近
端反射の影響で、１ＧＨｚ前後以上の高速動作をおこな
うときに発振動作が不安定になる。ためにノイズが増大
するとか、送信波形が歪むとか、長距離伝送ができない
といったような問題が生ずる。特に、発光波長の純度が
高く、高速・長距離伝送に使用されるＤＦＢレーザでは
この戻り光の低減が重要である。
【００５３】従って、本発明では図１５のように透光性
樹脂のポッティングにより斜めカットされた光ファイバ
端でのＬＤの戻り光の反射率を下げる効果を有する。も
ちろん、光ファイバから来て、端面反射して光ファイバ
に戻る反射戻り光が抑制されるのはＰＤの例で述べたの
と同様である。斜め切断ファイバを用いると結合効率の
低下が心配されよう。しかし、それも懸念するほどでな
い。これは後に述べる。
樹脂のポッティングにより斜めカットされた光ファイバ
端でのＬＤの戻り光の反射率を下げる効果を有する。も
ちろん、光ファイバから来て、端面反射して光ファイバ
に戻る反射戻り光が抑制されるのはＰＤの例で述べたの
と同様である。斜め切断ファイバを用いると結合効率の
低下が心配されよう。しかし、それも懸念するほどでな
い。これは後に述べる。
【００５４】では、なぜ今までこのような発明がなされ
なかったのか？つまり誰もが、 斜めカット＝光軸からのずれ＝調芯必須＝パッシブアラ
イメント不可能 というような既成概念に捕らわれていたのである。
なかったのか？つまり誰もが、 斜めカット＝光軸からのずれ＝調芯必須＝パッシブアラ
イメント不可能 というような既成概念に捕らわれていたのである。
【００５５】本発明者は、このような既成概念を打破し
て、理論と実験からアイデアを実現化することに成功し
た。
て、理論と実験からアイデアを実現化することに成功し
た。
【００５６】鍵は透光性樹脂にある。が、問題の本質は
屈折と反射の非対称性にある。媒質屈折率によって屈折
角は変わるが、反射角は不変である。屈折はスネルの法
則に従うが、反射は単純に反射法則に従う。
屈折と反射の非対称性にある。媒質屈折率によって屈折
角は変わるが、反射角は不変である。屈折はスネルの法
則に従うが、反射は単純に反射法則に従う。
【００５７】 反射角 ２α （７）
【００５８】 屈折角 θ＝ｓｉｎ−１（ｎ１ｓｉｎα／ｎａ）−α （８）
【００５９】媒質をどのように変えても反射角は変わら
ず２αなのである。２αが全反射角Ψ以上なら（２α＞
Ψ）反射光は戻り光にならない。それは媒質が何であっ
ても言えることである。だからファイバ端面を傾けると
戻り光を抑止できる。
ず２αなのである。２αが全反射角Ψ以上なら（２α＞
Ψ）反射光は戻り光にならない。それは媒質が何であっ
ても言えることである。だからファイバ端面を傾けると
戻り光を抑止できる。
【００６０】ところが屈折は違うので、媒質によって屈
折角θが異なってしまう。媒質屈折率がファイバ屈折率
に近いと屈折角θが殆ど０になってしまう。αがどのよ
うなものであっても、θは０に近い。θが０に近いとＰ
Ｄの場合はＰＤに入射するし、ＬＤの場合はファイバ伝
搬光になる（θ＜Ψ）。だからパッシブアライメントで
あっても良いということになる。図８のような傾斜端面
のものは調芯が必須であったが、それは媒質が窒素（ｎ
＝１．００）だからである。媒質をファイバ屈折率に近
い屈折率の透光性樹脂にすれば屈折角が０に近くなり調
芯が不要になる。当業者であれば知識が深いだけに傾斜
端面＝調芯必須という固定観念を打ち払うことは難しか
ろう。
折角θが異なってしまう。媒質屈折率がファイバ屈折率
に近いと屈折角θが殆ど０になってしまう。αがどのよ
うなものであっても、θは０に近い。θが０に近いとＰ
Ｄの場合はＰＤに入射するし、ＬＤの場合はファイバ伝
搬光になる（θ＜Ψ）。だからパッシブアライメントで
あっても良いということになる。図８のような傾斜端面
のものは調芯が必須であったが、それは媒質が窒素（ｎ
＝１．００）だからである。媒質をファイバ屈折率に近
い屈折率の透光性樹脂にすれば屈折角が０に近くなり調
芯が不要になる。当業者であれば知識が深いだけに傾斜
端面＝調芯必須という固定観念を打ち払うことは難しか
ろう。
【００６１】
【実施例】［実施例１（導波路型ＰＤ）］図６、図７に
示す構成の受光モジュールを作製した。Ｓｉベンチ２の
上段３にＶ溝６、７を穿ち、フェルール８、光ファイバ
９をＶ溝に固定する。下段４にＰＤ５を取付け、光ファ
イバ９とＰＤ５の間には透光性樹脂１４を付ける。光フ
ァイバ端面１６は斜めカットされる。この受光モジュー
ル１７は樹脂でモールドするが、その状態の図示は省略
する。
示す構成の受光モジュールを作製した。Ｓｉベンチ２の
上段３にＶ溝６、７を穿ち、フェルール８、光ファイバ
９をＶ溝に固定する。下段４にＰＤ５を取付け、光ファ
イバ９とＰＤ５の間には透光性樹脂１４を付ける。光フ
ァイバ端面１６は斜めカットされる。この受光モジュー
ル１７は樹脂でモールドするが、その状態の図示は省略
する。
【００６２】ここでは、１．３μｍ光に対するシングル
モードファイバ（ＳＭＦ）の先端を２度の傾斜角にカッ
トした。受光素子はＩｎＧａＡｓを受光層とする導波路
型ＰＤである。シリコーン系の透光性樹脂を光ファイバ
・ＰＤ間にポッティングし熱硬化させた。ＯＲＬ＝−３
１ｄＢ〜−３５ｄＢであった。感度は０．８Ａ／Ｗであ
った。光ファイバ端が直角に切断されており同じシリコ
ーン系透光性樹脂で被覆されている場合と感度はほとん
ど同じであった。
モードファイバ（ＳＭＦ）の先端を２度の傾斜角にカッ
トした。受光素子はＩｎＧａＡｓを受光層とする導波路
型ＰＤである。シリコーン系の透光性樹脂を光ファイバ
・ＰＤ間にポッティングし熱硬化させた。ＯＲＬ＝−３
１ｄＢ〜−３５ｄＢであった。感度は０．８Ａ／Ｗであ
った。光ファイバ端が直角に切断されており同じシリコ
ーン系透光性樹脂で被覆されている場合と感度はほとん
ど同じであった。
【００６３】［実施例２（導波路型ＰＤ）］図６、図７
に示す構成の受光モジュールを作製した。１．３μｍ光
に対するシングルモードファイバ（ＳＭＦ）の先端を４
度の傾斜角にカットした。受光素子はＩｎＧａＡｓを受
光層とする導波路型ＰＤである。アクリレート系の透光
性樹脂を光ファイバ・ＰＤ間にポッティングし熱硬化さ
せた。ＯＲＬ＝−４３ｄＢ〜−５０ｄＢである。感度は
０．８Ａ／Ｗであった。光ファイバ端が直角に切断され
ており同じアクリレート系透光性樹脂で被覆されている
場合と感度はほとんど同じであった。
に示す構成の受光モジュールを作製した。１．３μｍ光
に対するシングルモードファイバ（ＳＭＦ）の先端を４
度の傾斜角にカットした。受光素子はＩｎＧａＡｓを受
光層とする導波路型ＰＤである。アクリレート系の透光
性樹脂を光ファイバ・ＰＤ間にポッティングし熱硬化さ
せた。ＯＲＬ＝−４３ｄＢ〜−５０ｄＢである。感度は
０．８Ａ／Ｗであった。光ファイバ端が直角に切断され
ており同じアクリレート系透光性樹脂で被覆されている
場合と感度はほとんど同じであった。
【００６４】［実施例３（裏面入射型ＰＤ）］本発明は
裏面入射型ＰＤを用いた受光モジュールにも適用でき
る。図１６、図１７に一例を示す。Ｓｉ基板４５にＶ溝
４６を異方性エッチングによって形成する。光ファイバ
４７をＶ溝４６に入れて固定する。基板４５の上に裏面
入射型のＰＤ４８を固定する。光ファイバ端面４９は斜
め切断されている。ファイバ端面４９とＰＤ４８裏面に
いたる空間は透光性樹脂５０が充填されている。Ｖ溝４
６の終端はミラー面５２となっている。ファイバ端面か
ら出た出射光５１は、透光性樹脂５０を通過し、ミラー
面５２で上方に反射され（５３）、ＰＤ４８の裏面から
侵入し（５４）、受光部５５にいたる。
裏面入射型ＰＤを用いた受光モジュールにも適用でき
る。図１６、図１７に一例を示す。Ｓｉ基板４５にＶ溝
４６を異方性エッチングによって形成する。光ファイバ
４７をＶ溝４６に入れて固定する。基板４５の上に裏面
入射型のＰＤ４８を固定する。光ファイバ端面４９は斜
め切断されている。ファイバ端面４９とＰＤ４８裏面に
いたる空間は透光性樹脂５０が充填されている。Ｖ溝４
６の終端はミラー面５２となっている。ファイバ端面か
ら出た出射光５１は、透光性樹脂５０を通過し、ミラー
面５２で上方に反射され（５３）、ＰＤ４８の裏面から
侵入し（５４）、受光部５５にいたる。
【００６５】ここでは１．３μｍ光に対するシングルモ
ードファイバ（ＳＭＦ）の先端を４度の傾斜角に切断し
た。受光素子はＩｎＧａＡｓを受光層とする裏面入射型
のＰＤで受光径は１００μｍである。ＰＤとファイバの
間にはシリコーン系透光性樹脂をポッティングし熱硬化
させた。ＯＲＬ＝−４５ｄＢ〜−５０ｄＢであった。
ードファイバ（ＳＭＦ）の先端を４度の傾斜角に切断し
た。受光素子はＩｎＧａＡｓを受光層とする裏面入射型
のＰＤで受光径は１００μｍである。ＰＤとファイバの
間にはシリコーン系透光性樹脂をポッティングし熱硬化
させた。ＯＲＬ＝−４５ｄＢ〜−５０ｄＢであった。
【００６６】裏面入射型ＰＤは受光径が大きく取れるの
で実装のトレランスが広い。±１０μｍ程度もある。そ
れで高感度を得やすい。本発明のように光ファイバ端が
斜めカットされていても受光面での光の位置ズレが殆ど
無い。感度は約０．９Ａ／Ｗと高い。これは光ファイバ
端面が直角に切断されており同じシリコーン系透光性樹
脂でポッティングされている場合の感度とほぼ同じであ
った。
で実装のトレランスが広い。±１０μｍ程度もある。そ
れで高感度を得やすい。本発明のように光ファイバ端が
斜めカットされていても受光面での光の位置ズレが殆ど
無い。感度は約０．９Ａ／Ｗと高い。これは光ファイバ
端面が直角に切断されており同じシリコーン系透光性樹
脂でポッティングされている場合の感度とほぼ同じであ
った。
【００６７】［実施例４（上面入射型ＰＤ）］本発明は
もちろん上面入射型の受光モジュールにも適用すること
ができる。その実施例を図１８に示す。Ｓｉ基板５６に
凹部５７を形成する。凹部５７の一方の壁面は下向きの
傾斜面となっている。段部５８に斜め切断ファイバ５９
を乗せて固定する。凹部５７の底に上面入射型ＰＤ６０
を固定する。凹部の全体を透光性樹脂６２によって覆
う。光ファイバ５９から出た光６３は透光性樹脂６２を
通り、下向き傾斜面６１に当たり下向き反射光６４とな
りＰＤ６０の受光部６５に入射する。ファイバ端面が斜
めであるから端部反射光６６は光ファイバの伝搬光にな
らない。効果は実施例３の裏面入射型ＰＤの場合と同じ
である。
もちろん上面入射型の受光モジュールにも適用すること
ができる。その実施例を図１８に示す。Ｓｉ基板５６に
凹部５７を形成する。凹部５７の一方の壁面は下向きの
傾斜面となっている。段部５８に斜め切断ファイバ５９
を乗せて固定する。凹部５７の底に上面入射型ＰＤ６０
を固定する。凹部の全体を透光性樹脂６２によって覆
う。光ファイバ５９から出た光６３は透光性樹脂６２を
通り、下向き傾斜面６１に当たり下向き反射光６４とな
りＰＤ６０の受光部６５に入射する。ファイバ端面が斜
めであるから端部反射光６６は光ファイバの伝搬光にな
らない。効果は実施例３の裏面入射型ＰＤの場合と同じ
である。
【００６８】［実施例５（側面入射型ＰＤ）］本発明は
側面入射型のＰＤにも適用できる。図１９によって説明
する。基板６７の上にＰＤ６８と光ファイバ７１を固定
するのであるが、同じ高さに固定できるので基板構造が
単純化される。ＰＤ６８の下半部が斜め傾斜面となって
いる。光ファイバ端面は斜め切断されている。光ファイ
バとＰＤとの間は透光性樹脂７２が介在する。光ファイ
バ７１の出射光は透光性樹脂７２を通りＰＤ６８側面７
０から内部に入り受光部６９に入射する。この場合もフ
ァイバ端での反射光７３が軸線に対して大きい角度を持
つので放射モードとなり伝搬できない。効果は実施例３
の裏面入射型ＰＤの場合と同じである。
側面入射型のＰＤにも適用できる。図１９によって説明
する。基板６７の上にＰＤ６８と光ファイバ７１を固定
するのであるが、同じ高さに固定できるので基板構造が
単純化される。ＰＤ６８の下半部が斜め傾斜面となって
いる。光ファイバ端面は斜め切断されている。光ファイ
バとＰＤとの間は透光性樹脂７２が介在する。光ファイ
バ７１の出射光は透光性樹脂７２を通りＰＤ６８側面７
０から内部に入り受光部６９に入射する。この場合もフ
ァイバ端での反射光７３が軸線に対して大きい角度を持
つので放射モードとなり伝搬できない。効果は実施例３
の裏面入射型ＰＤの場合と同じである。
【００６９】［実施例６（プリズム波長分波器）］本発
明の適用範囲は広い。ＰＤ、ＬＤ以外にもさまざまの光
学部品と、光ファイバ・導波路との結合に利用できる。
波長分離プリズムへの応用を図２０によって説明する。
波長分波器７４は、三角柱型のプリズムの斜辺面に誘電
体多層膜７５を積層して貼り合わせたものである。四角
柱形状になるが、その３面に光ファイバ７６、７７、７
８を対向させたものである。
明の適用範囲は広い。ＰＤ、ＬＤ以外にもさまざまの光
学部品と、光ファイバ・導波路との結合に利用できる。
波長分離プリズムへの応用を図２０によって説明する。
波長分波器７４は、三角柱型のプリズムの斜辺面に誘電
体多層膜７５を積層して貼り合わせたものである。四角
柱形状になるが、その３面に光ファイバ７６、７７、７
８を対向させたものである。
【００７０】光ファイバの端面７９、８０、８１は軸線
に対し直角でなく傾斜している。光ファイバに屈折率が
近似した透光性樹脂８２によって波長分波器と光ファイ
バ端が包囲される。多層膜７５が波長選択性をもつ。光
ファイバ７６からλ１、λ２の光をプリズム型波長分波
器に入射する。λ１は多層膜７５で反射され、直角方向
に光ファイバ７７へ配分される。λ２は多層膜７５を透
過して光ファイバ７８に入る。光ファイバ端が傾斜して
いるから反射光はもとの軌跡を戻る事はできない。例え
ば光ファイバ７６の端面反射光８３はすぐに減衰してし
まう。
に対し直角でなく傾斜している。光ファイバに屈折率が
近似した透光性樹脂８２によって波長分波器と光ファイ
バ端が包囲される。多層膜７５が波長選択性をもつ。光
ファイバ７６からλ１、λ２の光をプリズム型波長分波
器に入射する。λ１は多層膜７５で反射され、直角方向
に光ファイバ７７へ配分される。λ２は多層膜７５を透
過して光ファイバ７８に入る。光ファイバ端が傾斜して
いるから反射光はもとの軌跡を戻る事はできない。例え
ば光ファイバ７６の端面反射光８３はすぐに減衰してし
まう。
【００７１】［実施例７（反射防止膜）］ＰＤその他の
光学部品の表面には、光の波長と透光性樹脂の屈折率に
対応した反射防止膜を設けておくのがよい。これまでも
反射防止膜の事はことさら書いていないが、ＰＤ、光学
部品の入力側端面には反射防止膜が設けられている。そ
のようにすればＰＤ表面や、光学部品表面での反射は微
弱であるから光源たるレーザに戻らない。
光学部品の表面には、光の波長と透光性樹脂の屈折率に
対応した反射防止膜を設けておくのがよい。これまでも
反射防止膜の事はことさら書いていないが、ＰＤ、光学
部品の入力側端面には反射防止膜が設けられている。そ
のようにすればＰＤ表面や、光学部品表面での反射は微
弱であるから光源たるレーザに戻らない。
【００７２】光ファイバ端にも反射防止膜を付けること
ができれば端面反射光が戻るという問題も無くなるので
ある。すると本発明も不要ということになろう。しかし
光ファイバの端面に反射防止膜を付けるのは難しく実用
的でない。だから本発明は斜めカットと透光性樹脂によ
って端面反射を極力抑制しようとするのである。
ができれば端面反射光が戻るという問題も無くなるので
ある。すると本発明も不要ということになろう。しかし
光ファイバの端面に反射防止膜を付けるのは難しく実用
的でない。だから本発明は斜めカットと透光性樹脂によ
って端面反射を極力抑制しようとするのである。
【００７３】［実施例８（半導体レーザ）］次に半導体
レーザに本発明を適用した場合の実施例を述べる。本発
明は光ファイバ又は導波路の端部を斜めカットし、任意
の光学部品と対向させ、少なくとも端部を透光性樹脂に
よって覆ったというところに特徴がある。これまでは受
光素子（ＰＤ）モジュールへの適用を述べたが、発光素
子（ＬＤ）モジュールにも適用することができる。
レーザに本発明を適用した場合の実施例を述べる。本発
明は光ファイバ又は導波路の端部を斜めカットし、任意
の光学部品と対向させ、少なくとも端部を透光性樹脂に
よって覆ったというところに特徴がある。これまでは受
光素子（ＰＤ）モジュールへの適用を述べたが、発光素
子（ＬＤ）モジュールにも適用することができる。
【００７４】図２１、図２２に本発明をレーザ送信器に
適用したものを示す。光ファイバ１０３の端面１０４が
斜めカットしてある。基板１０５にこの光ファイバ１０
３を固定し、ＬＤ１０６を逆さまに取り付ける。端面１
０４とＬＤ１０６の間には透光性樹脂１１０が塗布して
ある。発光部１０７（ストライプ）から出たレーザ光１
０８が端面１０４から光ファイバ１０３に入り伝搬光
（出力光）１０９になる。端面での反射光１１０が生ず
るが、発光部には戻らない。ＬＤ１０６はＩｎＰ系のＭ
ＱＷ−ＬＤである。その寸法は長さ３００μｍ（Ｌ）、
幅２５０μｍ（Ｗ）、厚み１００μｍ（ｔ）である。こ
れはＩｎＰ基板の上にＩｎＧａＡｓＰ系の発光部を設け
たものである。発光部幅は１μｍ、厚みは０．２μｍで
ある。ＬＤ端面と光ファイバ端面の距離は７０μｍ〜２
０μｍ程度に設定する。
適用したものを示す。光ファイバ１０３の端面１０４が
斜めカットしてある。基板１０５にこの光ファイバ１０
３を固定し、ＬＤ１０６を逆さまに取り付ける。端面１
０４とＬＤ１０６の間には透光性樹脂１１０が塗布して
ある。発光部１０７（ストライプ）から出たレーザ光１
０８が端面１０４から光ファイバ１０３に入り伝搬光
（出力光）１０９になる。端面での反射光１１０が生ず
るが、発光部には戻らない。ＬＤ１０６はＩｎＰ系のＭ
ＱＷ−ＬＤである。その寸法は長さ３００μｍ（Ｌ）、
幅２５０μｍ（Ｗ）、厚み１００μｍ（ｔ）である。こ
れはＩｎＰ基板の上にＩｎＧａＡｓＰ系の発光部を設け
たものである。発光部幅は１μｍ、厚みは０．２μｍで
ある。ＬＤ端面と光ファイバ端面の距離は７０μｍ〜２
０μｍ程度に設定する。
【００７５】戻り光がないので、駆動電流と光出力との
関係に乱れが生じたり、発光波長のスペクトルが二つに
分かれるなどの不具合が無くなった。もちろん、外部か
らの光に対して、光ファイバ端面そのものの反射は−４
０ｄＢ以下に押さえられている。
関係に乱れが生じたり、発光波長のスペクトルが二つに
分かれるなどの不具合が無くなった。もちろん、外部か
らの光に対して、光ファイバ端面そのものの反射は−４
０ｄＢ以下に押さえられている。
【００７６】ただし外部から見た全体のＯＲＬは、ＬＤ
の発光光の光ファイバへの結合効率で決まる。だから、
ＬＤの場合は、むしろＬＤの光が光ファイバ端面で反射
して戻ってくるのをほぼ完全に抑制できるという点に本
発明の効果がある。すなわち、斜め切断により反射光を
脇へそらせ、透光性樹脂によって反射率を減らすという
二つの作用を相乗的に利用しているのである。
の発光光の光ファイバへの結合効率で決まる。だから、
ＬＤの場合は、むしろＬＤの光が光ファイバ端面で反射
して戻ってくるのをほぼ完全に抑制できるという点に本
発明の効果がある。すなわち、斜め切断により反射光を
脇へそらせ、透光性樹脂によって反射率を減らすという
二つの作用を相乗的に利用しているのである。
【００７７】ＬＤの場合も斜めカットと樹脂を併用した
ものはなかった。どうしてか？ということを推察する
と、樹脂によって反射角が変わってしまい斜めカットの
効果が減殺されると思われたのかも知れない。樹脂によ
って屈折角が減少するから反射角も減退すると類推され
たものでもあろうか？あるいは樹脂によって反射を減ら
すだけで充分だと考えられたのかもしれない。要求水準
が低い場合はそれで良かったのである。本発明は斜め切
断と透光性樹脂を併用して反射戻り光を完全に遮断でき
る。
ものはなかった。どうしてか？ということを推察する
と、樹脂によって反射角が変わってしまい斜めカットの
効果が減殺されると思われたのかも知れない。樹脂によ
って屈折角が減少するから反射角も減退すると類推され
たものでもあろうか？あるいは樹脂によって反射を減ら
すだけで充分だと考えられたのかもしれない。要求水準
が低い場合はそれで良かったのである。本発明は斜め切
断と透光性樹脂を併用して反射戻り光を完全に遮断でき
る。
【００７８】反対に４度〜８度も斜めカットすると光フ
ァイバ内で軸線に対して大きい角度をなすから放射モー
ドになって伝搬しないのではないかという懸念を持つ向
きもあろう。しかし端面傾き角が光ファイバ中での傾き
角でない。
ァイバ内で軸線に対して大きい角度をなすから放射モー
ドになって伝搬しないのではないかという懸念を持つ向
きもあろう。しかし端面傾き角が光ファイバ中での傾き
角でない。
【００７９】図２３にビームの関係を示す。図９とよく
似ているがビームの向きが反対になる。レーザ・ファイ
バの軸線はＫＭＮである。ファイバ・レーザ間距離はＬ
である。ファイバ端面傾斜角はαである。端面に立てた
法線はＭＦである。その反対側の延長線をＭＥとする。
ＥＭＦは直線であり軸線ＫＭＮとαの角度をなす。レー
ザビームＮＭは光ファイバ端面で屈折してＭＧとなる。
屈折光ＭＧと法線ＭＥのなす角度をγとする。屈折光Ｍ
Ｇと光軸ＭＫの成す角度がθである。
似ているがビームの向きが反対になる。レーザ・ファイ
バの軸線はＫＭＮである。ファイバ・レーザ間距離はＬ
である。ファイバ端面傾斜角はαである。端面に立てた
法線はＭＦである。その反対側の延長線をＭＥとする。
ＥＭＦは直線であり軸線ＫＭＮとαの角度をなす。レー
ザビームＮＭは光ファイバ端面で屈折してＭＧとなる。
屈折光ＭＧと法線ＭＥのなす角度をγとする。屈折光Ｍ
Ｇと光軸ＭＫの成す角度がθである。
【００８０】θ＝α−γ （９）
【００８１】である。端面反射光ＭＱは、やはり２αの
角度をなす。
角度をなす。
【００８２】 ｎ１ｓｉｎγ＝ｎａｓｉｎα （１０） であるから、
【００８３】 θ＝α−ｓｉｎ−１｛ｎａｓｉｎα／ｎ１｝ （１１） つまり
【００８４】 反射光∠ＮＭＱ＝２α （１２）
【００８５】 屈折光∠ＫＭＧ＝θ＝α−ｓｉｎ−１（ｎａｓｉｎα／ｎ１）（１３）
【００８６】このような顕著な非対称性がある。図２３
に示すように、４度傾斜をもつ（α＝４゜）光ファイバ
であっても、光ファイバ内部での軸線に対する傾斜角
は、０．１６度（θ＝０．１６゜）に過ぎない。これは
伝搬モードとなり得る（０．１６゜＜Ψ）。だから端面
傾斜は、光ファイバへの結合効率を減少させない。
に示すように、４度傾斜をもつ（α＝４゜）光ファイバ
であっても、光ファイバ内部での軸線に対する傾斜角
は、０．１６度（θ＝０．１６゜）に過ぎない。これは
伝搬モードとなり得る（０．１６゜＜Ψ）。だから端面
傾斜は、光ファイバへの結合効率を減少させない。
【００８７】結合効率についてさらに詳しく述べよう。
図３６は直角端面（α＝０）を持つ光ファイバとＬＤを
対向させた時のＬＤ・ファイバ間距離Ｌによる結合効率
を示す。ファイバとＬＤ間はｎａ＝１．３９の透光性樹
脂で満たされていると仮定する。横軸は距離Ｌ（μｍ）
であり、縦軸は結合効率（ｄＢ）である。Ｌ＝５０μｍ
で−１１．２ｄＢ程度、Ｌ＝１００μｍで−１３．１ｄ
Ｂ程度である。距離が増えると結合効率が減少する。こ
れは当然でレーザから光ファイバコアを見込む立体角が
減少するからである。
図３６は直角端面（α＝０）を持つ光ファイバとＬＤを
対向させた時のＬＤ・ファイバ間距離Ｌによる結合効率
を示す。ファイバとＬＤ間はｎａ＝１．３９の透光性樹
脂で満たされていると仮定する。横軸は距離Ｌ（μｍ）
であり、縦軸は結合効率（ｄＢ）である。Ｌ＝５０μｍ
で−１１．２ｄＢ程度、Ｌ＝１００μｍで−１３．１ｄ
Ｂ程度である。距離が増えると結合効率が減少する。こ
れは当然でレーザから光ファイバコアを見込む立体角が
減少するからである。
【００８８】図３７はファイバ端面を斜めカットしたと
きのカット角度（α）と結合効率の関係を示すグラフで
ある。パラメータが距離Ｌ（μｍ）になっているから図
３９との対応が分かりにくいが、図３７の左主軸（α＝
０）の距離をよんでゆき、これを右へ広げると図３６に
なる。パラメータを距離としたのは訳がある。１０μｍ
刻みでαと結合効率の関係を計算しているが、Ｌが０〜
１００μｍのいずれにおいても、αが増えても殆ど結合
効率が減少しない。例えばＬ＝１００μｍで、α＝０で
−１３．１ｄＢ程度、α＝１０゜で−１３．２ｄＢ程度
である。
きのカット角度（α）と結合効率の関係を示すグラフで
ある。パラメータが距離Ｌ（μｍ）になっているから図
３９との対応が分かりにくいが、図３７の左主軸（α＝
０）の距離をよんでゆき、これを右へ広げると図３６に
なる。パラメータを距離としたのは訳がある。１０μｍ
刻みでαと結合効率の関係を計算しているが、Ｌが０〜
１００μｍのいずれにおいても、αが増えても殆ど結合
効率が減少しない。例えばＬ＝１００μｍで、α＝０で
−１３．１ｄＢ程度、α＝１０゜で−１３．２ｄＢ程度
である。
【００８９】そのような結果は実は当業者の予想外のこ
となのである。ファイバを斜めカットすると当然に反射
が増え、伝搬光が減るから結合効率が減るだろうと直観
的には思われる。だからそのような試みはこれまで存在
しなかった。
となのである。ファイバを斜めカットすると当然に反射
が増え、伝搬光が減るから結合効率が減るだろうと直観
的には思われる。だからそのような試みはこれまで存在
しなかった。
【００９０】手品の種は透光性樹脂にある。透光性樹脂
があるので光ファイバ端面での反射が殆どない。ために
殆どの光がファイバに入ってしまう。ただ入れば良いと
いうものでない。先述のようにコア・クラッド間の界面
で全反射しなければならない。幸いなことに屈折角θが
極めて小さくて、全反射角Ψより小さい（θ＜Ψ）ので
ファイバ入射光が全部伝搬光になるのである。つまり透
光性樹脂は反射を減らすことと、屈折角θを小さくする
ことによって結合効率を高めているのである。だから当
業者の予想に反し、ファイバ端面傾斜があっても、高い
結合効率を誇ることができる。
があるので光ファイバ端面での反射が殆どない。ために
殆どの光がファイバに入ってしまう。ただ入れば良いと
いうものでない。先述のようにコア・クラッド間の界面
で全反射しなければならない。幸いなことに屈折角θが
極めて小さくて、全反射角Ψより小さい（θ＜Ψ）ので
ファイバ入射光が全部伝搬光になるのである。つまり透
光性樹脂は反射を減らすことと、屈折角θを小さくする
ことによって結合効率を高めているのである。だから当
業者の予想に反し、ファイバ端面傾斜があっても、高い
結合効率を誇ることができる。
【００９１】［実施例９（半導体レーザ・光導波路）］
図２４、２５によって半導体レーザと光導波路を結合す
る送信モジュールに本発明を適用した実施例１１を述べ
る。Ｓｉベンチ１１２は上段１１３、下段１１４に分け
られている。下段１１４には光導波路１１５が形成され
る。先端面１１６は斜めカットされている。Ｓｉ基板の
上にＳｉＯ２バッファ層、Ｇｅを含むＳｉＯ２、ＳｉＯ
２クラッド層を順にスパッタリングによって堆積させ、
中央部の帯状部分を残してエッチングすると直線状の光
導波路ができる。これを斜めに切って端面が斜めの導波
路を得ることができる。上段１１３にはＬＤ１１７を発
光部１１９（ストライプ）が下向きになるように固定す
る。導波路１１５端面１１６とＬＤ１１７の間は透光性
樹脂１１８で覆う。ＬＤ１１７からの出射光１２０の一
部は斜めに反射されるが、反射光１２１は発光部１１９
に戻らない。レーザ発振は安定で周波数安定性も良い。
反射は微弱で殆どが伝搬光１２２になる。
図２４、２５によって半導体レーザと光導波路を結合す
る送信モジュールに本発明を適用した実施例１１を述べ
る。Ｓｉベンチ１１２は上段１１３、下段１１４に分け
られている。下段１１４には光導波路１１５が形成され
る。先端面１１６は斜めカットされている。Ｓｉ基板の
上にＳｉＯ２バッファ層、Ｇｅを含むＳｉＯ２、ＳｉＯ
２クラッド層を順にスパッタリングによって堆積させ、
中央部の帯状部分を残してエッチングすると直線状の光
導波路ができる。これを斜めに切って端面が斜めの導波
路を得ることができる。上段１１３にはＬＤ１１７を発
光部１１９（ストライプ）が下向きになるように固定す
る。導波路１１５端面１１６とＬＤ１１７の間は透光性
樹脂１１８で覆う。ＬＤ１１７からの出射光１２０の一
部は斜めに反射されるが、反射光１２１は発光部１１９
に戻らない。レーザ発振は安定で周波数安定性も良い。
反射は微弱で殆どが伝搬光１２２になる。
【００９２】［実施例１０（面発光型ＬＤ、ＬＥＤ）］
これまで述べたものは端面発光型のＬＤであった。本発
明は面発光型のＬＤ、ＬＥＤにも適用することができ
る。図２６によって説明する。基板１２３の上に面発光
型発光素子１２４を取り付ける。発光素子１２４は中央
に発光部１２５を有し上方に光を発する。上方は凹部１
２６になっている。発光素子１２４と直角に光ファイバ
１２７が垂下される。端面１３０は斜め研磨されてい
る。光ファイバ端と発光素子１２４の面とは透光性樹脂
１２８によって囲まれる。透光性樹脂１２８は光ファイ
バに近似した屈折率を持つ。発光素子からの光は端面１
３０から光ファイバに入り伝搬光１２９になる。反射光
は微弱であり発光部１２５に戻らない。特に面発光ＬＤ
に適用した場合にその効果が顕著である。
これまで述べたものは端面発光型のＬＤであった。本発
明は面発光型のＬＤ、ＬＥＤにも適用することができ
る。図２６によって説明する。基板１２３の上に面発光
型発光素子１２４を取り付ける。発光素子１２４は中央
に発光部１２５を有し上方に光を発する。上方は凹部１
２６になっている。発光素子１２４と直角に光ファイバ
１２７が垂下される。端面１３０は斜め研磨されてい
る。光ファイバ端と発光素子１２４の面とは透光性樹脂
１２８によって囲まれる。透光性樹脂１２８は光ファイ
バに近似した屈折率を持つ。発光素子からの光は端面１
３０から光ファイバに入り伝搬光１２９になる。反射光
は微弱であり発光部１２５に戻らない。特に面発光ＬＤ
に適用した場合にその効果が顕著である。
【００９３】［実施例１１（面発光型ＬＤ、ＬＥＤ）］
図２７は面発光型発光素子に適用したもう一つの実施例
を示す。基板１３１の上に、面発光型発光素子１３２を
設ける。発光部１３３は上方に光を出す。凹部１３４に
は集光レンズ１３５が固定される。その上方に光ファイ
バ１３７が設けられる。
図２７は面発光型発光素子に適用したもう一つの実施例
を示す。基板１３１の上に、面発光型発光素子１３２を
設ける。発光部１３３は上方に光を出す。凹部１３４に
は集光レンズ１３５が固定される。その上方に光ファイ
バ１３７が設けられる。
【００９４】透光性樹脂１３６が発光素子１３２、レン
ズ１３５、光ファイバ端面１３８を覆っている。これも
反射光を微弱にし、斜めに戻す作用がある。だから反射
光は発光部に逆戻りしない。レンズを入れると集光性が
高まるのでＬＥＤの場合により効果的である。もっとも
ＬＥＤの場合は反射戻り光は問題にならないので結合効
率を高めるという作用の方が大きい。
ズ１３５、光ファイバ端面１３８を覆っている。これも
反射光を微弱にし、斜めに戻す作用がある。だから反射
光は発光部に逆戻りしない。レンズを入れると集光性が
高まるのでＬＥＤの場合により効果的である。もっとも
ＬＥＤの場合は反射戻り光は問題にならないので結合効
率を高めるという作用の方が大きい。
【００９５】［実施例１２（ＰＩＮ−ＡＭＰ）］本発明
は前置増幅器（ＡＭＰ）を有する受光モジュールにも適
用することができる。図２８〜図３３によってＰＩＮ−
ＡＭＰの実施例を説明する。Ｓｉベンチ１５３の上に数
段の構造物とＶ溝などをエッチングによって形成する。
Ｓｉベンチ１５３の縦方向中心線に大きいＶ溝１５４と
小さいＶ溝１５５を設ける。フェルール１５６と光ファ
イバ１５７をＶ溝１５４、１５５に埋め込み固定する。
光ファイバ先端は斜め切断されている。切断方向がいず
れを向くかというのは自由である。ファイバの先に裏面
入射型ＰＤ１５８が固定される。その背後に前置増幅器
（ＡＭＰ）１５９を設ける。Ｓｉベンチにはメタライズ
配線が印刷されコンデンサチップなども取り付けられ
る。ワイヤボンディングによって素子の電極パッド間が
接続される。Ｓｉベンチの電極パターンはリードフレー
ムにワイヤによって接続される。横方向の溝１６０は光
ファイバ端の位置決めになる。ファイバ端とＰＤチップ
は透光性樹脂１６２によって覆われている。その上にさ
らに固定用のエポキシ樹脂１６５で覆う。さらに全体を
モールド樹脂１６４によって被覆しパッケージとする。
図３０に示すようなプラスチックパッケージの素子とな
る。フェルールが突き出ているが、これは光入力端とな
る。図２９のようにファイバ端から出た光はＶ溝のミラ
ー面で上方に反射されＰＤの裏面から入射し受光部にい
たる。
は前置増幅器（ＡＭＰ）を有する受光モジュールにも適
用することができる。図２８〜図３３によってＰＩＮ−
ＡＭＰの実施例を説明する。Ｓｉベンチ１５３の上に数
段の構造物とＶ溝などをエッチングによって形成する。
Ｓｉベンチ１５３の縦方向中心線に大きいＶ溝１５４と
小さいＶ溝１５５を設ける。フェルール１５６と光ファ
イバ１５７をＶ溝１５４、１５５に埋め込み固定する。
光ファイバ先端は斜め切断されている。切断方向がいず
れを向くかというのは自由である。ファイバの先に裏面
入射型ＰＤ１５８が固定される。その背後に前置増幅器
（ＡＭＰ）１５９を設ける。Ｓｉベンチにはメタライズ
配線が印刷されコンデンサチップなども取り付けられ
る。ワイヤボンディングによって素子の電極パッド間が
接続される。Ｓｉベンチの電極パターンはリードフレー
ムにワイヤによって接続される。横方向の溝１６０は光
ファイバ端の位置決めになる。ファイバ端とＰＤチップ
は透光性樹脂１６２によって覆われている。その上にさ
らに固定用のエポキシ樹脂１６５で覆う。さらに全体を
モールド樹脂１６４によって被覆しパッケージとする。
図３０に示すようなプラスチックパッケージの素子とな
る。フェルールが突き出ているが、これは光入力端とな
る。図２９のようにファイバ端から出た光はＶ溝のミラ
ー面で上方に反射されＰＤの裏面から入射し受光部にい
たる。
【００９６】［実施例１３（複数光ファイバ・複数ＰＤ
・ＡＭＰ）］本発明は複数の光ファイバ・ＰＤを組み合
わせた複合型受光モジュールにも適用できる。図３４に
これを示す。基板１６７は、平行な複数のＶ溝１６８〜
１７０をもつ。ここに光ファイバ１７１〜１７３が固定
される。その終端部に裏面入射型ＰＤ１７４〜１７６が
設けられる。ファイバ端１７７、１７８、１７９は斜め
カットされている。この図では斜めカットが分かるよう
にカット面を上向きに描いているが、実際にはカット面
が軸回りにどの方向を向いていても良いのである。回転
方向を調べないで取り付けるから傾斜面１７７〜１７９
の向きはランダムである。ＰＤの信号を増幅したり処理
したりするための素子１８３〜１９１がＰＤの直後に設
けられる。ファイバ端、ＰＤチップは透光性樹脂１８０
〜１８２によって覆われている。
・ＡＭＰ）］本発明は複数の光ファイバ・ＰＤを組み合
わせた複合型受光モジュールにも適用できる。図３４に
これを示す。基板１６７は、平行な複数のＶ溝１６８〜
１７０をもつ。ここに光ファイバ１７１〜１７３が固定
される。その終端部に裏面入射型ＰＤ１７４〜１７６が
設けられる。ファイバ端１７７、１７８、１７９は斜め
カットされている。この図では斜めカットが分かるよう
にカット面を上向きに描いているが、実際にはカット面
が軸回りにどの方向を向いていても良いのである。回転
方向を調べないで取り付けるから傾斜面１７７〜１７９
の向きはランダムである。ＰＤの信号を増幅したり処理
したりするための素子１８３〜１９１がＰＤの直後に設
けられる。ファイバ端、ＰＤチップは透光性樹脂１８０
〜１８２によって覆われている。
【００９７】［実施例１４（複数光ファイバ・ＰＤアレ
イ・ＡＭＰ）］本発明は複数の光ファイバとＰＤアレイ
を組み合わせた複合型受光モジュールにも適用できる。
図３５にこれを示す。基板１９２は、複数の平行なＶ溝
１９３〜１９７をもつ。Ｖ溝にはそれぞれ光ファイバ１
９８〜２０２が埋め込んで固定してある。光ファイバの
端面は斜めカットしてある。この図では方向が揃ってい
るように描かれているが、実際には調整しないので傾斜
方向はマチマチである。基板１９２の上にＰＤアレイ２
０３が設けられる。裏面入射型のＰＤを纏めて一つの素
子としたものである。増幅器やその他の信号処理回路２
０５〜２０７がＰＤアレイの背後に設けられる。ファイ
バ端、ＰＤアレイの前半面は透光性樹脂２０４によって
覆われている。基板上にはワイヤパターンが描かれてい
るが図示を省略している。
イ・ＡＭＰ）］本発明は複数の光ファイバとＰＤアレイ
を組み合わせた複合型受光モジュールにも適用できる。
図３５にこれを示す。基板１９２は、複数の平行なＶ溝
１９３〜１９７をもつ。Ｖ溝にはそれぞれ光ファイバ１
９８〜２０２が埋め込んで固定してある。光ファイバの
端面は斜めカットしてある。この図では方向が揃ってい
るように描かれているが、実際には調整しないので傾斜
方向はマチマチである。基板１９２の上にＰＤアレイ２
０３が設けられる。裏面入射型のＰＤを纏めて一つの素
子としたものである。増幅器やその他の信号処理回路２
０５〜２０７がＰＤアレイの背後に設けられる。ファイ
バ端、ＰＤアレイの前半面は透光性樹脂２０４によって
覆われている。基板上にはワイヤパターンが描かれてい
るが図示を省略している。
【００９８】
【発明の効果】本発明は、光ファイバ・導波路端面を斜
め切断し端面を光ファイバ屈折率に近似した屈折率をも
つ透光性樹脂によって包囲している。端面傾斜と透光性
樹脂により結合効率を下げることなく反射戻り光をほぼ
完全に消滅させることができる。従来のものよりも反射
減衰量（ＯＲＬ）を著しく下げることができる。より厳
しく反射戻り光が禁止される用途に利用することができ
る。ＯＲＬに対する要求が将来的により強くなろうが、
それに巧みに対応できる。より高い周波数の信号処理に
利用することができる。
め切断し端面を光ファイバ屈折率に近似した屈折率をも
つ透光性樹脂によって包囲している。端面傾斜と透光性
樹脂により結合効率を下げることなく反射戻り光をほぼ
完全に消滅させることができる。従来のものよりも反射
減衰量（ＯＲＬ）を著しく下げることができる。より厳
しく反射戻り光が禁止される用途に利用することができ
る。ＯＲＬに対する要求が将来的により強くなろうが、
それに巧みに対応できる。より高い周波数の信号処理に
利用することができる。
【００９９】端面傾斜にも拘らず透光性樹脂が屈折角を
減少させるので調芯は不要である。パッシブアライメン
トが可能であるから低価格の光学部品を提供することが
できる。さらに表面実装型に適用でき、光学部品の小型
化にも効果的である。
減少させるので調芯は不要である。パッシブアライメン
トが可能であるから低価格の光学部品を提供することが
できる。さらに表面実装型に適用でき、光学部品の小型
化にも効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例にかかる表面実装型の光受信モジュール
の平面図。
の平面図。
【図２】従来例にかかる表面実装型の光受信モジュール
の縦断面図。
の縦断面図。
【図３】従来例にかかる表面実装＋透光性樹脂塗布の光
受信モジュールの平面図。
受信モジュールの平面図。
【図４】従来例にかかる表面実装＋透光性樹脂塗布の光
受信モジュールの縦断面図。
受信モジュールの縦断面図。
【図５】図３、４の光受信モジュールにおいて透光樹脂
としてアクリレート系樹脂、シリコーン系樹脂を塗布し
た時の、温度変化による反射減衰量（ＯＲＬ）を示すグ
ラフ。
としてアクリレート系樹脂、シリコーン系樹脂を塗布し
た時の、温度変化による反射減衰量（ＯＲＬ）を示すグ
ラフ。
【図６】本発明の実施例にかかる表面実装型光受信モジ
ュールの平面図。
ュールの平面図。
【図７】本発明の実施例にかかる表面実装型光受信モジ
ュールの縦断面図。
ュールの縦断面図。
【図８】従来例にかかる軸対称立体型の光受信モジュー
ルの縦断面図。
ルの縦断面図。
【図９】斜め切断端面を有する光ファイバから出射され
たビームの屈折を説明する線図。
たビームの屈折を説明する線図。
【図１０】ファイバ外部媒質の屈折率ｎａをパラメータ
としたファイバ端切断角と反射減衰量（ＯＲＬ）の関係
を示すグラフ。
としたファイバ端切断角と反射減衰量（ＯＲＬ）の関係
を示すグラフ。
【図１１】ＬＤチップと光ファイバ直交端面を対向させ
た従来例にかかるレーザモジュールの概略平面図。
た従来例にかかるレーザモジュールの概略平面図。
【図１２】反射戻り光のために、レーザの駆動電流・発
光出力関係が直線からずれて折れ曲がり点が発生するこ
とを説明するグラフ。
光出力関係が直線からずれて折れ曲がり点が発生するこ
とを説明するグラフ。
【図１３】レーザは複数の縦モードをもち反射戻り光の
ために最も優越するモードが交代することを説明する縦
モード図。
ために最も優越するモードが交代することを説明する縦
モード図。
【図１４】透光性樹脂をＬＤと光ファイバの間に介在さ
せて戻り光を減らすようにした従来例にかかるレーザモ
ジュールの概略平面図。
せて戻り光を減らすようにした従来例にかかるレーザモ
ジュールの概略平面図。
【図１５】透光性樹脂をＬＤと光ファイバの間に介在さ
せ、かつ光ファイバ端面を斜めに切断して戻り光を消滅
させた本発明にかかるレーザモジュールの概略平面図。
せ、かつ光ファイバ端面を斜めに切断して戻り光を消滅
させた本発明にかかるレーザモジュールの概略平面図。
【図１６】本発明の実施例にかかる裏面入射型受光素子
モジュールの一部平面図（実施例３）。
モジュールの一部平面図（実施例３）。
【図１７】本発明の実施例にかかる裏面入射型受光素子
モジュールの一部縦断面図（実施例３）。
モジュールの一部縦断面図（実施例３）。
【図１８】本発明の実施例にかかる上面入射型受光素子
モジュールの一部平面図（実施例４）。
モジュールの一部平面図（実施例４）。
【図１９】本発明の実施例にかかる側面入射型受光素子
モジュールの一部縦断面図（実施例５）。
モジュールの一部縦断面図（実施例５）。
【図２０】光ファイバと多層膜による波長分離プリズム
に本発明を適用した実施例の平面図（実施例６）。
に本発明を適用した実施例の平面図（実施例６）。
【図２１】レーザと斜めカットファイバを対向し透光性
樹脂で覆った本発明の実施例にかかるレーザモジュール
の概略平面図（実施例８）。
樹脂で覆った本発明の実施例にかかるレーザモジュール
の概略平面図（実施例８）。
【図２２】本発明の実施例にかかるレーザモジュールの
縦断面図（実施例８）。
縦断面図（実施例８）。
【図２３】レーザと斜めカット光ファイバの間に透光性
樹脂（屈折率ｎａ）が存在するときのビームの進行を示
す線図。
樹脂（屈折率ｎａ）が存在するときのビームの進行を示
す線図。
【図２４】レーザと斜めカット導波路を対向させた本発
明の実施例にかかる表面実装型レーザモジュールの平面
図（実施例９）。
明の実施例にかかる表面実装型レーザモジュールの平面
図（実施例９）。
【図２５】レーザと斜めカット導波路を対向させた本発
明の実施例にかかる表面実装型レーザモジュールの縦断
面図（実施例９）。
明の実施例にかかる表面実装型レーザモジュールの縦断
面図（実施例９）。
【図２６】面発光型ＬＤ、ＬＥＤに本発明を適用した実
施例を示す縦断面図（実施例１０）。
施例を示す縦断面図（実施例１０）。
【図２７】面発光型ＬＤ、ＬＥＤに本発明を適用した実
施例を示す縦断面図（実施例１１）。
施例を示す縦断面図（実施例１１）。
【図２８】Ｓｉ基板上に形成した光受信モジュールに本
発明を適用した実施例の基板配置を示す斜視図（実施例
１２）。
発明を適用した実施例の基板配置を示す斜視図（実施例
１２）。
【図２９】実施例１２のファイバ端とＰＤの部分のみの
断面図。
断面図。
【図３０】実施例１２の全体を樹脂モールドした状態の
全体斜視図。
全体斜視図。
【図３１】実施例１２の受光素子直前を示す断面図。
【図３２】実施例１２の中央縦断面図。
【図３３】実施例１２のファイバを含む断面図。
【図３４】複数のファイバ・受光素子対を有する実施例
の平面図（実施例１３）。
の平面図（実施例１３）。
【図３５】複数のファイバと、受光素子群を内蔵する受
光素子アレイよりなる実施例の平面図（実施例１４）。
光素子アレイよりなる実施例の平面図（実施例１４）。
【図３６】ファイバ・ＰＤ間が空気である場合におい
て、ファイバ・ＰＤ間の距離と、反射減衰量（ＯＲＬ）
の関係を示すグラフ。
て、ファイバ・ＰＤ間の距離と、反射減衰量（ＯＲＬ）
の関係を示すグラフ。
【図３７】ファイバ・ＰＤ間に透光性樹脂を塗布した場
合において、ファイバ・ＰＤ間距離をパラメータとし
て、ファイバ端面の切断傾斜角と反射減衰量（ＯＲＬ）
の関係を示すグラフ。
合において、ファイバ・ＰＤ間距離をパラメータとし
て、ファイバ端面の切断傾斜角と反射減衰量（ＯＲＬ）
の関係を示すグラフ。
【符号の説明】 １ 表面実装型受光モジュール ２ Ｓｉベンチ ３ 上段 ４ 下段 ５ ＰＤチップ ６ Ｖ溝 ７ Ｖ溝 ８ フェルール ９ 光ファイバ １０ ファイバ端面 １１ 出射光 １２ 受光部 １３ ＰＤ端面 １４ 透光性樹脂 １５ 樹脂塗布表面実装型受光モジュール １６ 傾斜ファイバ端面 １７ 受光モジュール ２０ ステム ２１ サブマウント ２２ ＰＤ ２３ キャップ ２４ レンズ ２５ スリーブ ２６ フェルール ２７ ファイバ ２８ 縦穴 ２９ ベンドリミッタ ３０ 端面 ３１ リードピン ３２ リードピン ３３ リードピン ３４ ＬＤ ３５ 光ファイバ ３６ 発光部 ３７ 出射光 ３８ 出力光 ３９ 反射戻り光 ４０ 主たる発光ピーク ４１ サブピーク ４２ 透光性樹脂 ４３ ＬＤ端面 ４４ ファイバ端面 ４５ Ｓｉ基板 ４６ Ｖ溝 ４７ 光ファイバ ４８ ＰＤ ４９ ファイバ端面 ５０ 透光性樹脂 ５１ 出射光 ５２ ミラー面 ５３ 反射光 ５４ ＰＤ入射光 ５５ 受光部 ５６ Ｓｉ基板 ５７ 凹部 ５８ 段部 ５９ 光ファイバ ６０ ＰＤ ６１ 下向き傾斜面 ６２ 透光性樹脂 ６３ 出射光 ６４ 反射光 ６５ 受光部 ６６ 反射光 ６７ 基板 ６８ ＰＤ ６９ 受光部 ７０ 傾斜側面 ７１ 光ファイバ ７２ 透光性樹脂 ７３ 反射光 ７４ 波長分波器 ７５ 多層膜 ７６ 光ファイバ ７７ 光ファイバ ７８ 光ファイバ ７９ 傾斜端面 ８０ 傾斜端面 ８１ 傾斜端面 ８３ 反射光 １０３ 光ファイバ １０４ 端面 １０５ 基板 １０６ ＬＤ １０７ 発光部 １０８ 入射光 １０９ 伝搬光 １１０ 反射光 １１１ 透光性樹脂 １１２ Ｓｉベンチ １１３ 上段 １１４ 下段 １１５ 導波路 １１６ 端面 １１７ ＬＤ １１８ 透光性樹脂 １１９ 発光部 １２０ 出射光 １２１ 反射光 １２２ 伝搬光 １２３ 基板 １２４ 面発光素子 １２５ 発光部 １２６ 凹部 １２７ 光ファイバ １２８ 透光性樹脂 １２９ 伝搬光 １３０ 端面 １３１ 基板 １３２ 面発光素子 １３３ 発光部 １３４ 凹部 １３５ レンズ １３６ 透光性樹脂 １３７ 光ファイバ １３８ 端面 １５３ Ｓｉベンチ １５４ Ｖ溝 １５５ Ｖ溝 １５６ フェルール １５７ 光ファイバ １５８ ＰＤ １５９ ＡＭＰ １６０ 溝 １６１ 端面 １６２ 透光性樹脂 １６３ リードピン １６４ 樹脂モールドパッケージ １６５ 固定樹脂 １６７ 基板 １６８〜１７０ Ｖ溝 １７１〜１７３ 光ファイバ １７４〜１７６ ＰＤ １７７〜１７９ 端面 １８０〜１８２ 透光性樹脂 １８３〜１９１ 周辺回路素子 １９２ 基板 １９３〜１９７ Ｖ溝 １９８〜２０２ 光ファイバ ２０３ 受光素子アレイ ２０４ 透光性樹脂 ２０５〜２０７ 周辺回路 ２０８ コネクタ
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２１】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２２】
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２３】
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２４】
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２５】
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２６】
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２７】
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２８
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２８】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２９】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３０
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３０】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３１】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３２】
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３３】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３４】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３５】
【手続補正１７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３６】
【手続補正１８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３７】
【手続補正１９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３８
【補正方法】削除
【手続補正２０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３９
【補正方法】削除
【手続補正２１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４０
【補正方法】削除
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｓ 5/022 Ｈ０１Ｓ 3/18 ６１２ (72)発明者 岡田 毅 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 CA10 DA03 DA04 DA06 DA16 5F041 AA06 AA09 DA43 EE01 EE08 FF14 5F049 MA01 NA02 NB01 TA14 WA01 5F073 AB16 BA02 EA03 EA15
Claims (19)
- 【請求項１】 光軸を有する第１の光学部品と、第１光
学部品との間で光を送受する第２の光学部品とを含み、
第１の光学部品の光入出射端面が光軸直角面に対して傾
斜角αで傾斜しており、第１光学部品の傾斜端面と第２
光学部品の光入出射端面の間の空間が第１光学部品の屈
折率に近い屈折率を持つ透光性の樹脂によって覆われて
いることを特徴とする光学装置。 - 【請求項２】 第１の光学部品と第２の光学部品の間
に、１以上の他の光学部品を含む事を特徴とする請求項
１に記載の光学装置。 - 【請求項３】 第１の光学部品が光ファイバか光導波路
である事を特徴とする請求項１又は２に記載の光学装
置。 - 【請求項４】 第２の光学部品が、受光素子（導波路
型、上面入射型、裏面入射型、端面入射型）である事を
特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学装置。 - 【請求項５】 第１の光学部品が２度から８度に斜めカ
ットされたＳｉＯ２系の光ファイバであり、第２の光学
部品がＳｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、
ＩｎＧａＡｓＰのいずれかの半導体からなるＰＩＮ−Ｐ
Ｄ若しくはＡＰＤよりなることを特徴とする請求項４に
記載の光学装置。 - 【請求項６】 第１の光学部品が２度から８度に斜めカ
ットされたＳｉＯ２系の光導波路であり、第２の光学部
品がＳｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、Ｉ
ｎＧａＡｓＰのいずれかの半導体からなるＰＩＮ−ＰＤ
若しくはＡＰＤよりなることを特徴とする請求項４に記
載の光学装置。 - 【請求項７】 第２の光学部品が発光素子（ＬＥＤ若し
くはＬＤ（面発光、端面発光を含む））であることを特
徴とする請求項１〜３の何れかに記載の光学装置。 - 【請求項８】 第１の光学部品が２度から８度に斜めカ
ットされたＳｉＯ２系の光ファイバであり、第２の光学
部品がＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ
Ｐのいずれかの半導体からなるＬＥＤ若しくはＬＤより
なることを特徴とする請求項７に記載の光学装置。 - 【請求項９】 第１の光学部品が２度から８度に斜めカ
ットされたＳｉＯ２系の光導波路であり、第２の光学部
品がＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ
のいずれかの半導体からなるＬＥＤ若しくはＬＤよりな
ることを特徴とする請求項７に記載の光学装置。 - 【請求項１０】 第１の光学部品と第２の光学部品との
間に集光レンズを有することを特徴とする請求項１〜９
の何れかに記載の光学装置。 - 【請求項１１】 第２の光学部品が光分波器、ビームス
プリッタ、光合波器、光フィルタ、レンズ、セルフォッ
クレンズの何れか、またはこれらの組み合わせによりな
る事を特徴とする請求項１〜２の何れかに記載の光学装
置。 - 【請求項１２】 光学系がＳｉベンチの上に構成された
ものであることを特徴とする請求項１〜１１の何れかに
記載の光学装置。 - 【請求項１３】 光学部品や光学系がＳｉＯ２系の平面
導波路によって構成された部分を含む事を特徴とする請
求項１〜１２の何れかに記載の光学装置。 - 【請求項１４】 透光性樹脂がシリコーン系、アクリレ
ート系若しくはエポキシ系であることを特徴とする請求
項１〜１３の何れかに記載の光学装置。 - 【請求項１５】 第２の光学部品の入出射面が光軸より
傾いていることを特徴とする請求項１〜１４の何れかに
記載の光学装置。 - 【請求項１６】 第１の光学部品が、外部の機構と着脱
可能な２度〜８度の傾斜端面のファイバを有するフェル
ールであって、Ｓｉベンチもしくはセラミック板のＶ溝
に固定されており、第２の光学部品がＬＤあるいはＬＥ
Ｄのいずれかの発光素子であってＳｉベンチもしくはセ
ラミック板上に形成されたマウント部に固定され、第１
光学部品と第２光学部品の間の光路がシリコーン系また
はアクリレート系の透光性樹脂によって充たされ、さら
にその上を非透光性の樹脂によって覆ったことを特徴と
する請求項１に記載の光学装置。 - 【請求項１７】 第１の光学部品が、外部の機構と着脱
可能な２度〜８度の傾斜端面のファイバを有するフェル
ールであって、Ｓｉベンチもしくはセラミック板のＶ溝
に固定されており、第２の光学部品がＰＤ、ＡＰＤある
いはＡＭＰ付きＰＤのいずれかの受光素子であってＳｉ
ベンチもしくはセラミック板上に形成されたマウント部
に固定され、第１光学部品と第２光学部品の間の光路が
シリコーン系またはアクリレート系の透光性樹脂によっ
て充たされ、さらにその上を非透光性の樹脂によって覆
ったことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。 - 【請求項１８】 第１の光学部品が、外部の機構と着脱
可能な２度〜８度の傾斜端面のファイバを有するフェル
ールであって、Ｓｉベンチもしくはセラミック板のＶ溝
に固定されており、第２の光学部品がＰＤ、ＡＰＤある
いはＡＭＰ付きＰＤのいずれかの受光素子とＬＤあるい
はＬＥＤのいずれかの発光素子とであってＳｉベンチも
しくはセラミック板上に形成されたマウント部に固定さ
れ、第１光学部品と第２光学部品の間の光路がシリコー
ン系またはアクリレート系の透光性樹脂によって充たさ
れ、さらにその上を非透光性の樹脂によって覆ったこと
を特徴とする請求項１に記載の光学装置。 - 【請求項１９】 第１の光学部品が複数の光ファイバあ
るいは複数の光導波路よりなり、第２の光学部品がそれ
ら光ファイバあるいは光導波路に対向して設けられる複
数の受光素子あるいは発光素子よりなる事を特徴とする
請求項１に記載の光学装置。
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