JP2001154065A - 双方向光モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 必要最小限の部品点数で結合効率がよく、小
型化が可能でアライメントがきわめて簡易な双方向光モ
ジュールを提供すること。 【解決手段】 光伝送路Ｌが側壁に形成されたパッケー
ジ２５内に、光伝送路Ｌへ光信号を送信する発光素子９
と、発光素子９の送信光軸Ａ−ＡＡに対し所定角度傾斜
させた光分波器１５とが配設された基板４を収容してお
り、光分波器１５で分波された光伝送路Ｌからの外部光
信号を受信する受光素子２１の受信光軸Ｂ−ＢＢが光分
波器１５の分波方向（光の透過方向または光の反射方
向）に一致するように収容している双方向光モジュール
Ｍ１とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に光ファイ
バや光導波路等の光導波体、および発光素子や受光素子
等の光素子を配置して、これら光部品を精度よく光学的
に結合させることが可能で、通信分野において好適に使
用が可能な双方向光モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、ＣＡＴＶや公衆通信の分野におい
て、光ファイバ通信の実用化がはじまっている。また、
高速で高信頼性の光半導体モジュールが、同軸型あるい
はＤｕａｌ- ｉｎｌｉｎｅ型と呼ばれるモジュール構造
で実現されており、これらは主に幹線系と呼ばれる領域
で既に実用化されている。

【０００３】また、波長が１．３μｍ帯の光や１．５５
μｍ帯の光などの長波長の光を用い、１本の光ファイバ
を用いて信号を双方向に送り、同時に信号を送受信でき
るシステムが検討されている。このように信号を双方向
に送る通信を双方向通信と呼んでいる。この方式の利点
はファイバが１本ですむことである。

【０００４】例えば図５に示すように、従来から使用さ
れている空間光学系で構成された双方向光モジュールＪ
１は、光パッケージ７２に、光信号入出力用の光ファイ
バ６５、光信号分岐用の光分波器７１、受光素子体６
７、および発光素子体６８を備えてなるものであり、光
ファイバ６５、受光素子本体６７、発光素子体６８のそ
れぞれの直前にレンズ６６、６９、７０を備えている。

【０００５】そして、発光素子体６８から出射された光
信号７４は光分波器７１を通過して光ファイバ６５へ導
入され、光ファイバ６５より導入された光信号７３は光
分波器７１で反射され受光素子体６７で受光される。

【０００６】なお、７５は光ファイバホルダ、７６およ
び７８、８１はレンズホルダ、７７は受光素子、７９は
発光素子、８０はモニター用受光素子、８２は光分波器
ホルダである。

【０００７】このような双方向光モジュールＪ１の一般
的な実装方法としては、半導体レーザ等の光半導体素子
を発光させ、結合用のレンズや伝送用の光ファイバの位
置決めを行ない、最大結合効率が得られる位置で、レン
ズや光ファイバをＹＡＧ溶接等の接合方法を用いて固定
する、いわゆるアクティブアライメントと称される方法
が利用されてきた。

【０００８】この実装方法の特徴は、高結合効率と高信
頼性が得られることであるが、反面、組み立て作業が煩
雑となるという問題点があった。特に、特定波長の光の
みを透過させる目的で、波長フィルター等の光学素子を
挿入する場合は、さらに調芯箇所が多くなるため、工程
がいっそう複雑になり、組み立て時間も長くなる。これ
は主に加入者系と呼ばれる領域での実用化が目標とされ
ており、高結合効率化、小型化、低価格化等が要求され
ている。

【０００９】一方、工程を簡略にする方法として、半導
体レーザやフォトダイオード等の光半導体素子と光ファ
イバとを無調芯で実装するパッシブアライメントによる
実装方法が提案されている。この方法は、シリコン基板
等の異方性エッチングの技術を用いて高精度に形成され
たＶ溝と、このＶ溝に対してさらに高精度に形成された
光半導体素子搭載用電極、または、位置決め用マーカー
からなる光部品実装用基板を用いることにより可能とな
る。

【００１０】例えば図６に示すように、シリコンプラッ
トフォームを使用した双方向光モジュールＪ２は、光パ
ッケージ６３にシリコンプラットフォーム４８が組み込
まれ、そのシリコンプラットフォーム４８上に光信号の
入出力のための光ファイバ４７と、光信号を分岐するた
めの光分波器６１と受光素子５３と発光素子５６を備え
てなるものであり、光ファイバ４７、受光素子５３、発
光素子５６の直前にレンズ５１を備えている。発光素子
５６から出射した光信号は光分波器６１を通過して光フ
ァイバ４７へ導入され、光ファイバ４７より導入した光
信号は光分波器６１で反射して受光素子５３で受光する
ようになっている。

【００１１】なお、４９および５５、６０は信号光光路
確保用Ｖ溝、５０はレンズ搭載用Ｖ溝、５２は受光素子
搭載用チップキャリア、５４は受光素子搭載用チップキ
ャリア配設溝、５７はモニター用受光素子、５８ａおよ
び５８ｂはモニター用受光素子駆動用電極、５９ａおよ
び５９ｂは発光素子駆動用電極、６２は光分波器搭載用
溝、６４はリード端子である。また、Ｇ−ＧＧ線は光フ
ァイバの光軸に一致する直線であり、Ｈ−ＨＨ線はＧ−
ＧＧ線に直交する線である。

【００１２】この実装方法の特徴は、光半導体素子と光
ファイバとを、光パワーをモニターすることなく無調芯
で直接接続でき、短時間で簡便に実装が行なえるため、
自動化が容易で大量生産に適している。反面、結合効率
が上記シリコン基板のパターニング精度や、半導体素子
等の実装精度に依存するため、高効率の結合には不向き
である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光モジ
ュールＪ１の場合、光学素子を空間光学系で構成しアク
ティブアライメントにより調芯したのち、複数の箇所を
接合する必要があるため、結合効率は高いが、部品点数
が多く、すべての光学素子を位置合わせする作業が複雑
となり、作業時間が長く光モジュールが大型化する。

【００１４】また、光モジュールＪ２の場合、シリコン
プラットフォームを用いてパッシブアライメントにより
位置決めすることにより、すべての光学素子を位置合わ
せする作業が比較的簡便になるため作業時間が短くなり
比較的小型になる。その反面、結合効率がシリコンプラ
ットフォーム上の光半導体素子搭載用電極、また位置決
め用マーカー、光部品搭載用溝等の設計パターン精度や
光分波器搭載用溝の加工精度に依存してしまう。パター
ン精度や加工精度を高精度にしようとすると、より高精
度なマスク合わせ技術や溝加工技術が必要となり作業が
複雑化する。その結果、光モジュールの高結合効率化と
低コスト化の両立が困難であった。

【００１５】本発明では、双方向光モジュールにおい
て、必要最小限の部品点数で結合効率がよく、小型化が
可能でアライメントがきわめて簡易な双方向光モジュー
ルを提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の双方向光モジュールは、光伝送路が側壁に
形成されたパッケージ内に、光伝送路へ光信号を送信す
る発光素子と、該発光素子の送信光軸に対し所定角度傾
斜させた光分波器とが配設された基板を収容するととも
に、光分波器で分波された光伝送路からの外部光信号を
受信する受光素子の受信光軸が光分波器の分波方向に一
致するように収容したことを特徴とする。また、特に発
光素子と光分波器との間にレンズが配設されていること
を特徴とする。なおここで、光分波器による分波とは光
の透過や反射等を意味するものとする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る光モジュー
ルの実施形態について図面に基づき詳細に説明する。

【００１８】図１に光モジュールＭ１の模式的な平面図
を、図２にその側面図を示す。発光素子９から出射した
光信号は信号光光路確保用Ｖ溝７、そして光分波器１５
を通過して光ファイバ１へ導入し、光ファイバ１より導
入した光信号は光分波器１５で反射して受光素子２１で
受光するようにしている。すなわち、光伝送路Ｌが側壁
に形成されたパッケージ２５内に、光伝送路Ｌへ光信号
を送信する発光素子９と、発光素子９の送信光軸Ａ−Ａ
Ａに対し所定角度傾斜させた光分波器１５とが配設され
た基板４を収容しており、光分波器１５で分波された光
伝送路Ｌからの外部光信号を受信する受光素子２１の受
信光軸Ｂ−ＢＢが光分波器１５の分波方向（光の透過方
向または光の反射方向）に一致するように収容してい
る。

【００１９】具体的には、発光素子９から出射した光信
号は、第１の光部品実装用基板４に配設された第１のレ
ンズ６を通過し、送信光軸Ａ−ＡＡに対して４５度の角
度をなすように形成された第１の光部品実装用基板４の
端面１４に接合された光分波器１５で反射し、第１のレ
ンズ６および光パッケージ２５に組み込まれた第３のレ
ンズ３を通過して、光ファイバ１に導入されることにな
る。

【００２０】一方、光ファイバ１より導入した光信号は
光パッケージ２５に組み込まれた第３のレンズ３を通過
し、さらに送信光軸Ａ−ＡＡに対して所定角度（例えば
４５度）の角度をなすように形成された第１の光部品実
装用基板４の端面１４ａに配設された光分波器１５で反
射した後、第２の光部品実装用基板１６に配設された第
２のレンズ１９を通過し、パッシブアライメント用Ｖ溝
２０に搭載した受光素子用チップキャリア２２に配置さ
れた受光素子２１で受光される。

【００２１】光部品搭載用溝５、１９、２０を形成した
第１および第２の光部品実装用基板４、１６を用い、送
信側となる発光素子９と第１のレンズ６の位置決めを、
第１の光部品実装用基板４上に形成した発光素子搭載用
電極８と第１のレンズ搭載用光部品搭載用溝５に配置す
ることで行なう。

【００２２】さらに、第３のレンズ３を、この第１およ
び第２の光部品実装用基板４、１６を収納する光モジュ
ール用光パッケージ２５に一体化する。ここで第１の光
部品実装用基板４の寸法と光パッケージ２５の寸法の精
度により、ほぼ送信光軸Ａ−ＡＡ上に発光素子９、第１
のレンズおよび第３のレンズ３が位置合わせされる。そ
の後、光伝送用光ファイバ１の調芯のみに従来のアクテ
ィブアライメント法を採用する。これにより、光半導体
素子９と第１のレンズ６の位置ずれ量と、この第１およ
び第２の光部品実装用基板４、１６と光パッケージ２５
に一体化された第３のレンズ３との位置ずれ量を、最後
の光ファイバ１の調芯のみをアクティブアライメントす
ることにより補正し、高効率の結合を得るものである。

【００２３】なお、送信光軸Ａ−ＡＡに平行方向の位置
ずれは垂直方向の位置ずれに比べて精度が緩いので、送
信光軸Ａ−ＡＡに平行方向の調芯については、第１の光
部品実装用基板４と光モジュール用パッケージ２５に一
体化されたレンズ３との位置ずれを機械加工の精度で追
い込むことにより省略できる。このため従来のすべてを
アクティブアライメントする方法と比較すると、部品構
成を減少させ、組み立て工程を簡略化できる。

【００２４】また、従来のシリコンプラットフォームを
用いたパッシブアライメントする方法と比較すると、送
信側となる第１のレンズ搭載用溝５や発光素子搭載用電
極８が形成される第１の光部品実装用基板４と、受信側
となる第２のレンズ搭載用溝１９や受光素子搭載用溝２
０が形成される第２の光部品実装用基板１６での光部品
搭載溝や電極に求められる精度は後者に比べて前者の方
が厳しい。

【００２５】このため、第１のレンズ搭載用溝５や発光
素子搭載用電極８が形成される基板と第２のレンズ搭載
用溝１９や受光素子搭載用溝２０が形成される基板に設
けられた光部品搭載溝とが混在した基板にする場合と比
べて、基板が分割されている場合の受信側となる第２の
レンズ搭載用溝１９や受光素子搭載用溝２０が形成され
る基板は精度が緩やかになるため歩留まりがよくなる。
また、受信側の基板であるシリコンプラットフォームは
省いても良い。

【００２６】なお、２は光ファイバを保持する光ファイ
バホルダ、１０はモニター用受光素子、１１はモニター
用受光素子搭載用電極、１２は発光素子駆動用電極、１
３はモニター用受光素子駆動用電極、１４ａは第１の光
部品実装用基板の端面、１４ｂは第２の光部品実装用基
板の端面、１７は信号光光路確保用Ｖ溝、１８は第２の
レンズ、２３ａ、２３ｂは信号光光路確保用ダイシング
溝、２４はリード端子である。

【００２７】つまり、上述したそれぞれの実装技術の利
点を生かし、最も高精度な位置決めが求められる光パッ
ケージと光ファイバの実装には、アクティブアライメン
トによる実装法を用い、次に実装精度の求められる発光
素子とレンズの実装には光部品実装用基板であるシリコ
ンプラットフォームを用いたパッシブアライメント法で
実装する。そして、実装精度の緩い光部品である受光素
子は精度の緩い光部品実装用基板を用いるか、もしくは
光部品実装用基板を用いず直接光パッケージに実装す
る。このように求められる精度に応じた実装方法を用い
て、必要最小限の部品点数で結合効率がよく、小型で、
アライメントが比較的簡易な低コストの双方向光モジュ
ールを提供することができる。

【００２８】

【実施例】以下により具体的な実施例について詳細に説
明する。

【００２９】〔実施例１〕図１に示すように、まず、第
１の光部品実装用基板４はシリコン単結晶からなるシリ
コン基板を熱酸化し、シリコン基板面に膜厚０．１μｍ
の熱酸化膜を形成する。次に、基板全面にシリコン窒化
膜を膜厚０．１μｍ成膜した。

【００３０】その後、フォトリソグラフィーを行い、幅
０．９８ｍｍの第１のレンズ搭載用のＶ溝５および幅
０．１５ｍｍの信号光光路確保用Ｖ溝７のＶ溝のパター
ンを形成し、シリコン窒化膜をＲＩＥドライエッチング
により、熱酸化膜をバッファふっ酸のウエットエッチン
グを用いて、パターン内のシリコン窒化膜および熱酸化
膜を除去した。

【００３１】次に、残っているシリコン窒化膜に形成し
た第１のレンズ搭載用のＶ溝５および信号光光路確保用
Ｖ溝７のＶ溝パターンをエッチングマスクとしてシリコ
ン面をＫＯＨ（濃度４３重量％、温度６３．５℃）に漬
し、異方性エッチングを行い、第１のレンズ搭載用のＶ
溝５および信号光光路確保用Ｖ溝７を形成した。

【００３２】次に、ＲＩＥのドライエッチングにより第
１のレンズ搭載用のＶ溝５および信号光光路確保用Ｖ溝
７形成用エッチングマスクのシリコン窒化膜を除去し
た。

【００３３】次に、基板上にフォトリソグラフィーを行
って光半導体実装用電極８、１１及び駆動用電極１２、
１３のパターンを形成した後、光半導体実装用電極８、
１１及び駆動用電極１２、１３をＴｉ／Ｐｔ／Ａｕを
０．１μｍ／０．３μｍ／０．３μｍで構成した。な
お、上記電極材料は下層／上層の順で表記している。光
半導体実装用電極８、１１上に半田（重量比Ａｕ：Ｓｎ
＝７０：３０、厚み２．５μｍ）（不図示）を形成し
た。

【００３４】第１の光部品実装用基板４は送信光軸Ａ−
ＡＡに対して４５度の角度をなすように端面１４ａを形
成し、最後に光軸に対して４５度の角度をなすように形
成された第１の光部品実装用基板４の端面１４a に波長
フィルター等の光分波器１５をエポキシ等の接着剤で接
合を行なった。

【００３５】一方、第２の光部品実装用基板１６は、シ
リコン単結晶からなるシリコン基板を熱酸化し、シリコ
ン基板面に膜厚０．５μｍの熱酸化膜を形成した。

【００３６】次に、基板全面にシリコン窒化膜を膜厚
０．１μｍ成膜した。それからフォトリソグラフィーを
行って幅０．９８ｍｍの第２のレンズ搭載用のＶ溝１９
および幅１．５０ｍｍの受光素子用チップキャリア搭載
用のＶ溝２０および幅０．１５ｍｍの信号光光路確保用
Ｖ溝１７のパターンを形成し、シリコン窒化膜をＲＩＥ
ドライエッチングで、熱酸化膜をバッファふっ酸のウエ
ットエッチングを用いてパターン内のシリコン窒化膜お
よび熱酸化膜を除去した。

【００３７】次に、残っているシリコン窒化膜に形成し
た第２のレンズ搭載用のＶ溝１９および受光素子用チッ
プキャリア搭載用Ｖ溝２０および信号光光路確保用Ｖ溝
１７のパターンをエッチングマスクとしてシリコン面を
ＫＯＨ（濃度４３重量％、温度６３．５℃）に浸して異
方性エッチングを行い、第２のレンズ搭載用のＶ溝１９
および受光素子用チップキャリア載用Ｖ溝２０および信
号光光路確保用Ｖ溝１７を形成した。

【００３８】次に、ＲＩＥ等のドライエッチングにより
第２のレンズ搭載用のＶ溝１９および受光素子用チップ
キャリア搭載用Ｖ溝２０および信号光光路確保用Ｖ溝１
７形成用エッチングマスクのシリコン窒化膜を除去し
た。

【００３９】最後に、第２の光部品実装用基板１６は送
信光軸Ａ−ＡＡに対して４５度の角度をなすように端面
１４ｂを形成した。

【００４０】これらの第１の光部品実装用基板４および
第２の光部品実装用基板１６をそれぞれ送信光軸Ａ−Ａ
Ａに対して４５度の角度をなす端面１４ａ、１４ｂどう
しを向かい合わせ波長フィルター等の光分波器１５をは
さみ込む構造になるように第３のレンズ３が組み込まれ
た光パッケージ２５に収納し、各溝に素子を配設し、そ
の後に結合効率が最大となるように光ファイバ１および
光ファイバホルダ２を調芯して接合をおこなった。な
お、２は光ファイバを保持する光ファイバホルダ、１０
はモニター用受光素子、１４ｂは第２の光部品実装用基
板の端面、１８は第２のレンズ、２３ａ、２３ｂは信号
光光路確保用ダイシング溝、２４はリード端子である。

【００４１】光ファイバ１より導入した光信号は第３の
レンズ３および信号光光路確保用Ｖ溝１７を通り光分波
器１５で反射して第２のレンズ１８を通って受光素子２
１で受光し、発光素子９から出射した光信号は第１のレ
ンズ６を通って光分波器１５を通過して信号光光路確保
用Ｖ溝７、１７および第３のレンズを通って光ファイバ
１へ導入するようになっている。

【００４２】これにより、発光素子９および第１のレン
ズ６が搭載される光部品実装用基板４の位置決め精度を
向上させた上で、必要最小限の部品点数にて結合効率が
よく、小型で、アライメントが比較的簡易で低コストな
双方向光モジュールＭ１を提供することができる。

【００４３】〔実施例２〕図３に示すように、まず、第
１の光部品実装用基板２９ａはシリコン単結晶からなる
シリコン基板を熱酸化し、シリコン基板面に膜厚０．１
μｍの熱酸化膜を形成する。次に、基板全面にシリコン
窒化膜を膜厚０．１μｍ成膜した。

【００４４】その後、フォトリソグラフィーを行って幅
０．９８ｍｍの第１のレンズ搭載用のＶ溝４３および幅
０．１５ｍｍの信号光光路確保用Ｖ溝４２ａのパターン
を形成し、シリコン窒化膜をＲＩＥドライエッチング
で、熱酸化膜をバッファふっ酸のウエットエッチングを
用いてパターン内のシリコン窒化膜および熱酸化膜を除
去した。

【００４５】次に、残っているシリコン窒化膜に形成し
た第１のレンズ搭載用のＶ溝４３および信号光光路確保
用Ｖ溝４２のＶ溝パターンをエッチングマスクとし、シ
リコン面をＫＯＨ（濃度４３重量％、温度６３．５℃）
に浸して異方性エッチングを行い、第１のレンズ搭載用
のＶ溝４３および信号光光路確保用Ｖ溝４２ａを形成し
た。

【００４６】次に、ＲＩＥのドライエッチングにより第
１のレンズ搭載用のＶ溝４３および信号光光路確保用Ｖ
溝４２ａ形成用エッチングマスクのシリコン窒化膜を除
去した。

【００４７】次に、第１の光部品実装用基板２９ａ上に
フォトリソグラフィーを行って光半導体実装用電極３
８、３９及び駆動用電極４０、４１のパターンを形成し
た後、光半導体実装用電極３８、３９及び駆動用電極４
０、４１をＴｉ／Ｐｔ／Ａｕを０．１μｍ／０．３μｍ
／０．３μｍで構成した。上記電極材料は下層／上層の
順で表記している。光半導体実装用電極４０、４１上に
半田（重量比Ａｕ：Ｓｎ＝７０：３０、厚み２．５μ
ｍ）（不図示）で形成した。

【００４８】第１の光部品実装用基板２９ａは受信光軸
Ｃ−ＣＣに対して４５度の角度をなすように端面３４ａ
を形成し、最後に受信光軸Ｃ−ＣＣに対して４５度の角
度をなすように形成された第１の光部品実装用基板２９
ａの端面３４a に波長フィルター等の光分波器３５をエ
ポキシ等の接着剤で接合を行なった。一方、第２の光部
品実装用基板２９ｂは、シリコン単結晶からなるシリコ
ン基板を熱酸化し、シリコン基板面に膜厚０．５μｍの
熱酸化膜を形成する。

【００４９】次に、基板全面にシリコン窒化膜を膜厚
０．１μｍ成膜した。それからフォトリソグラフィーを
行って幅１．５０ｍｍの受光素子用チップキャリア搭載
用のＶ溝３０および幅０．１５ｍｍの信号光光路確保用
Ｖ溝３３ａのパターンを形成し、シリコン窒化膜をＲＩ
Ｅドライエッチングで、熱酸化膜をバッファふっ酸のウ
エットエッチングを用いてパターン内のシリコン窒化膜
および熱酸化膜を除去した。

【００５０】次に、残っているシリコン窒化膜に形成し
た受光素子用チップキャリア搭載用Ｖ溝３０および信号
光光路確保用Ｖ溝３３ａのパターンをエッチングマスク
としてシリコン面をＫＯＨ（濃度４３重量％、温度６
３．５℃）に漬してよる異方性エッチングを行い、受光
素子用チップキャリア載用Ｖ溝３０および信号光光路確
保用Ｖ溝３３ａを形成した。次に、ＲＩＥ等のドライエ
ッチングにより受光素子用チップキャリア搭載用Ｖ溝３
０および信号光光路確保用Ｖ溝３３ａ形成用エッチング
マスクのシリコン窒化膜を除去した。最後に、第２の光
部品実装用基板２９ｂは受信光軸Ｃ−ＣＣに対して４５
度の角度をなすように端面３４ｂは形成した。

【００５１】これらの第１の光部品実装用基板２９ａお
よび第２の光部品実装用基板２９ｂをそれぞれ受信光軸
Ｃ−ＣＣに対して４５度の角度をなす端面３４ａ、３４
ｂどうしを向かい合わせ波長フィルター等の光分波器３
５をはさみ込む構造になるように第２のレンズ２８が組
み込まれた光パッケージ４６に収納し、各溝に素子を配
設し、その後に結合効率が最大となるように光ファイバ
２６および光ファイバホルダ２７を調芯して接合をおこ
なった。

【００５２】なお、３１は受光素子搭載用チップキャリ
ア、３２は受光素子、３３ｂは信号光光路確保用ダイシ
ング溝、３６は発光素子、３７はモニター用受光素子で
ある。また、Ｄ−ＤＤは送信光軸である。

【００５３】光ファイバ２６より導入した光信号は第２
のレンズ２８および第１のレンズ４４を透過し信号光光
路確保用Ｖ溝４２ａ、３３ａを通り光分波器３５を透過
して受光素子２１で受光し、発光素子９から出射した光
信号は第１のレンズ６を通って光分波器３２を通過して
信号光光路確保用Ｖ溝３３ａ、４２ａと、第１のレンズ
４４および第２のレンズ２８を通って光ファイバ２６へ
導入するようになっている。

【００５４】発光素子３６および第１のレンズ４４が搭
載される光部品実装用基板２９ａと第２のレンズ２８と
の位置決めが光部品実装用基板２９ａを光パッケージ４
６に収めることで可能となるため、必要最小限の部品点
数にて結合効率がよく、小型で、アライメントが比較的
簡易で低コストな双方向光モジュールＭ２を提供するこ
とができる。

【００５５】〔実施例３〕図４に示すように、まず、第
１の光部品実装用基板８８はシリコン単結晶からなるシ
リコン基板を熱酸化し、シリコン基板面に膜厚０．１μ
ｍの熱酸化膜を形成した。

【００５６】次に、基板全面にシリコン窒化膜を膜厚
０．１μｍ成膜した。それからフォトリソグラフィーを
行って幅０．９８ｍｍの第１のレンズ搭載用のＶ溝８６
および幅０．１５ｍｍの信号光光路確保用Ｖ溝８９のパ
ターンを形成し、シリコン窒化膜をＲＩＥドライエッチ
ングで、熱酸化膜をバッファふっ酸のウエットエッチン
グを用いてパターン内のシリコン窒化膜および熱酸化膜
を除去した。次に残っているシリコン窒化膜に形成した
第１のレンズ搭載用のＶ溝８６および信号光光路確保用
Ｖ溝８９のＶ溝パターンをエッチングマスクとしてシリ
コン面をＫＯＨ（濃度４３重量％、温度６３．５℃）に
漬してよる異方性エッチングを行い、第１のレンズ搭載
用のＶ溝８６および信号光光路確保用Ｖ溝８６を形成し
た。

【００５７】次に、ＲＩＥのドライエッチングにより第
１のレンズ搭載用のＶ溝８６および信号光光路確保用Ｖ
溝８９形成用エッチングマスクのシリコン窒化膜を除去
した。

【００５８】次に、第１の光部品実装用基板８８上にフ
ォトリソグラフィーを行って光半導体実装用電極９４、
９５及び駆動用電極９６、９７のパターンを形成した
後、光半導体実装用電極９４、９５及び駆動用電極９
６、９７をＴｉ／Ｐｔ／Ａｕを０．１μｍ／０．３μｍ
／０．３μｍで構成した。上記電極材料は下層／上層の
順で表記している。光半導体実装用電極９４、９５上に
半田（重量比Ａｕ：Ｓｎ＝７０：３０、厚み２．５μ
ｍ）（不図示）で形成した。

【００５９】第１の光部品実装用基板８８は受信光軸Ｅ
−ＥＥに対して４５度の角度をなすように端面９１を形
成し、最後に受信光軸Ｅ−ＥＥに対して４５度の角度を
なすように形成された第１の光部品実装用基板８８の端
面９１に波長フィルター等の光分波器９０をエポキシ等
の接着剤で接合を行なった。

【００６０】これらの第１の光部品実装用基板８８は、
第２のレンズ８５を有しかつ光パッケージ９９内に受光
素子用キャリア１０１および受光素子１００が位置決め
されて配設された光パッケージ９９に収納された後、結
合効率が最大となるように光ファイバ８３および光ファ
イバホルダ８４を調芯して調芯して接合をおこなった。
なお、８４は光ファイバホルダ、８７は第１のレンズ、
９２は発光素子、９３はモニター用受光素子、９８は信
号光光路確保用ダイシング溝、１０２はリード端子であ
る。また、Ｆ−ＦＦは送信光軸である。

【００６１】光ファイバ８３より導入した光信号は第２
のレンズ８５および第１のレンズ８７を透過し信号光光
路確保用Ｖ溝８９を通り光分波器９０を透過して受光素
子１００で受光し、発光素子９２から出射した光信号は
光分波器９０で反射して信号光光路確保用Ｖ溝８９、第
１のレンズ８７および第２のレンズ８５を通って光ファ
イバ８３へ導入するようになっている。

【００６２】発光素子９２および第１のレンズ８７が搭
載される光部品実装用基板８８と第２のレンズ８５との
位置決めが光部品実装用基板８８を光パッケージ９９に
収めることで可能となるため、必要最小限の部品点数に
て結合効率がよく、小型で、アライメントが比較的簡易
で低コストな双方向光モジュールＭ３を提供することが
できる。

【００６３】

【発明の効果】以上、詳述にしたように、本発明の双方
向光モジュールによれば、基板上に受光素子と光ファイ
バからの出射光をコリメートするためのレンズとを無調
芯で搭載できるため、高結合効率で組み立てが簡便な光
モジュールが提供できる。

【００６４】また、基板の端面に波長フィルター等の光
分波器を直接接合できるため、従来のように光分波器搭
載用ダイシング溝に光分波器を配設する際に角度ずれが
生じる問題がなくなる。

【００６５】また、レンズ搭載用溝や発光素子搭載用電
極が形成される基板と、レンズ搭載用溝や受光素子搭載
用溝が形成される基板での光部品搭載溝に求められる精
度は前者が厳しく後者が緩いため、レンズ搭載用溝や発
光素子搭載用電極が形成される基板と、レンズ搭載用溝
や受光素子搭載用溝が形成される基板に設けられた光部
品搭載溝が混在した基板と比べて、基板が分割されてい
る場合の受光素子搭載用溝が形成される基板は精度の公
差が緩やかであるので歩留まりが向上する。

【００６６】また、受信側の基板であるシリコンプラッ
トフォームは省いても良いことから、部品点数を低減で
きる。

【００６７】したがって、最も高精度な位置決めが求め
られる光パッケージと光ファイバの実装にはアクティブ
アライメントによる実装法を用い、次に実装精度の求め
られる発光素子とレンズの実装には光部品実装用基板で
あるシリコンプラットフォームを用いたパッシブアライ
メント法で実装する。そして、実装精度の緩い光部品で
ある受光素子は精度の緩い光部品実装用基板を用いる
か、もしくは光部品実装用基板を用いず、直接光パッケ
ージに実装する。このように、求められる精度に応じた
実装方法を用いて、必要最小限の部品点数で結合効率が
よく、小型で、アライメントが簡易な双方向光モジュー
ルを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る双方向光モジュールの一実施形態
を模式的に示す平面図である。

【図２】本発明に係る双方向光モジュールの側面図であ
る。

【図３】本発明に係る双方向光モジュールの他の実施形
態を模式的に示す平面図である。

【図４】本発明に係る双方向光モジュールの他の実施形
態を模式的に示す平面図である。

【図５】従来の双方向光モジュールを模式的に示す平面
図である。

【図６】従来の他の双方向光モジュールを模式的に示す
平面図である。

【符号の説明】

１、２６、４７、６５、８３：光ファイバ ２、２７、７５、８４：光ファイバホルダ ３：第３のレンズ ４、２９ａ、８８：第１の光部品実装用基板 ５、４３、８６：第１のレンズ搭載用Ｖ溝 ６、４４、８７：第１のレンズ ７、１７、３３ａ、４２ａ、４９、５５、６０、８９：
信号光光路確保用Ｖ溝 ８、３８、９５：発光素子搭載用電極 ９、３６、５６、７９、９２：発光素子 １０、３７、５７、８０、９３：モニター用受光素子 １１、３９、９４：モニター用受光素子搭載用電極 １２、４０、５９ａ、５９ｂ、９７：発光素子駆動用電
極 １３、４１、９６：受光素子駆動用電極 １４ａ、３４ａ、９１：第１の光部品実装用基板端面 １４ｂ、３４ｂ：第２の光部品実装用基板端面 １５、３５、６１、７１、９０：光分波器 １６、２９ｂ：第２の光部品実装用基板 １８、２８、８５：第２のレンズ １９：第２のレンズ搭載用Ｖ溝 ２０、３０、５４：受光素子搭載用チップキャリア搭載
用Ｖ溝 ２１、３２、５３、７７、１００：受光素子 ２２、３１、５２、１０１：受光素子搭載用チップキャ
リア ２３ａ、２３ｂ、３３ｂ、４２ｂ、９８：信号光光路確
保用ダイシング溝 ２４、４５、６４、１０２：リード端子 ２５、４６、６３、９９：光パッケージ ４８：シリコンプラットフォーム ５０：レンズ搭載用Ｖ溝 ５１、６６、６９、７０：レンズ ５８ａ、５８ｂ：モニター用受光素子の駆動用電極 ６２：光分波器搭載用溝 ６７：受光素子モジュール ６８：発光素子モジュール ７２：ハウジング ７３：受信信号 ７４：送信信号 ７６、７８、８１：レンズホルダ ８２：光分波器用ホルダ Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３：本発明の双方向光モジュール Ｊ１、Ｊ２：従来の双方向光モジュール

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０４Ｂ 10/105 Ｈ０１Ｌ 31/02 Ｄ 10/10 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｒ 10/22 Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA03 BA12 CA37 DA35 5F041 AA39 EE04 EE06 EE11 EE16 EE25 FF14 5F073 BA01 EA29 FA07 FA08 FA13 FA18 5F088 BA16 BB01 EA09 JA11 JA12 5K002 AA07 BA04 BA31 CA12 DA04 FA01 GA07

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光伝送路が側壁に形成されたパッケージ
   内に、前記光伝送路へ光信号を送信する発光素子と、該
   発光素子の送信光軸に対し所定角度傾斜させた光分波器
   とが配設された基板を収容するとともに、前記光分波器
   で分波された前記光伝送路からの外部光信号を受信する
   受光素子の受信光軸が前記光分波器の分波方向に一致す
   るように収容したことを特徴とする双方向光モジュー
   ル。
2. 【請求項２】 前記発光素子と前記光分波器との間にレ
   ンズが配設されていることを特徴とする請求項１に記載
   の双方向光モジュール。