JP2001185753A - 光モジュール - Google Patents

光モジュール

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JP2001185753A
JP2001185753A JP36921299A JP36921299A JP2001185753A JP 2001185753 A JP2001185753 A JP 2001185753A JP 36921299 A JP36921299 A JP 36921299A JP 36921299 A JP36921299 A JP 36921299A JP 2001185753 A JP2001185753 A JP 2001185753A
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light
emitting element
light emitting
optical fiber
light receiving
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JP36921299A
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Yuji Masuda
雄治 増田
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Kyocera Corp
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Kyocera Corp
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4214Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical element having redirecting reflective means, e.g. mirrors, prisms for deflecting the radiation from horizontal to down- or upward direction toward a device
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/4228Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements
    • G02B6/423Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements using guiding surfaces for the alignment

Landscapes

  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で面発光素子からの出射光の強度
を確実にモニタすることができ、基板表面に対して光軸
が平行となるようにし、しかも低背化が可能な汎用性の
高い表面実装型の光モジュールを提供すること。 【解決手段】 基板1上に、面発光素子3、該面発光素
子3に一端部を光接続させる光ファイバ5、及び面発光
素子3の出射光をモニタするための受光素子4を設け、
光ファイバ5の一端部上面側を押さえ板6で覆うように
成し、押さえ板6の下面に面発光素子3からの出射光を
反射する反射用凹部9を形成するとともに、該反射用凹
部9に対向する基板面に受光用凹部32を形成し、該受
光用凹部32に反射用凹部9からの反射光及び面発光素
子3の出射光を受光する受光素子4を配設したことを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、面発光素子と、面
発光素子より出射される光の強度をモニタする受光素子
とを有する光モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】現在まで、基板上に端面発光素子とこれ
に光接続(光結合)させる光ファイバを搭載した光モジ
ュールが多く提案されてきたが、端面発光素子から出射
される光のモードフィールド形状が真円ではないため、
レンズ等を介して光ファイバに光接続しても結合損失が
大きい。
【0003】また、モードフィールド形状を真円にする
ために、面発光素子を用いる光モジュールも提案されて
きたが、面発光素子は端面発光素子に比べ出射光の出力
をモニタすることが困難であり、モニタ情報から出射光
の制御を行うことは困難であった。なお、面発光素子の
裏面にモニタ用受光素子を形成する方法も提案されてい
るが、素子の作製工程が複雑となる。
【0004】従来、面発光素子を備えた光モジュールの
光出力のモニタ方法は、図10に示すように、同一のリ
ードフレーム7上に搭載された面発光素子3と受光素子
4を、面発光素子3の出射光の波長に対して透明な樹脂
10で一体封止し、樹脂形成部には面発光素子3の光軸
延長上に集光レンズ8、及び集光レンズ8の周辺の光軸
からずれた位置に、漏洩光22即ち光ファイバに結合し
ない光を反射して受光素子4へ入射させる反射ミラー9
が形成され、面発光素子3から出射される光の強度をモ
ニタする構造となっていた(例えば、特開平10−32
1900号公報を参照)。なお、図中21は結合光、2
3は反射光である。
【0005】また、図11に示すように、面発光素子3
の光軸周辺の光軸からずれた位置に受光素子4を配置
し、面発光素子3からの出射光の漏洩光22をモニタす
る構造となっていた(例えば、特開平11−27465
0を参照)。なお、図中11は金属キャップ(封止
体)、12はガラス窓、13はフェルール、14はフェ
ルールホルダである。図10と同一構成については同一
符号を付し説明を省略する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図10
の光モジュールでは、光ファイバ5に光を入射するに
は、面発光素子3を駆動させながら光軸調整をする必要
があり、また、図11に示す光モジュールでは、光ファ
イバ5に光を入射させ外部に光出力を取り出すために
は、光ファイバ5を保持する部品が必要になり、その構
造が非常に複雑となる。
【0007】また、従来の面発光素子3を用いた光モジ
ュールにおいて、光軸が素子実装面に対して垂直になる
ので、同軸型モジュールにしか適用出来ず、汎用性の低
いものであった。
【0008】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであり、簡単な構成で面発光素子からの出射光の強
度を確実にモニタすることができ、基板表面に対して光
軸が平行となるようにし、しかも低背化が可能な汎用性
の高い表面実装型の光モジュールを提供することを目的
とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の光モジュールは、基板上に、面発光素子、
該面発光素子に一端部を光接続させる光ファイバ、及び
面発光素子の出射光をモニタするための受光素子を設
け、光ファイバの一端部上面側を押さえ板で覆うように
成し、押さえ板の下面に面発光素子からの出射光を反射
する反射用凹部を形成するとともに、該反射用凹部に対
向する基板面に受光用凹部を形成し、該受光用凹部に反
射用凹部からの反射光及び面発光素子の出射光を受光す
る受光素子を配設したことを特徴とする。
【0010】また、受光素子は光ファイバの一端部下面
側に配設されているとともに、光ファイバの一端部が先
細に形成されていることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明による光モジュール
の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。なお、説明
を容易にするため、図1及び図6は一部透視図としてい
る。
【0012】図3に示すように、シリコン単結晶等の異
方性エッチングが可能な材料から成る基板1上には、浅
いチップキャリア位置決めV溝31、深く幅広の受光用
凹部である台形溝32、及び浅い光ファイバ搭載溝33
がそれぞれ異方性エッチングにより形成されている。
【0013】また、チップキャリア2は基板1と同様な
材料から成り、例えば図7(a)〜(d)に示すよう
に、その下面に基板1のV溝に正確に位置合わせできる
ように、凸状部を形成しており、図1,2に示すよう
に、これら各溝に、面発光素子3を実装したチップキャ
リア2、受光素子4、及び光ファイバ5のそれぞれを位
置合わせして搭載し、図4に示すような反射用凹部に金
属薄膜を被着形成させた反射ミラー9を備えた光ファイ
バ押さえ板6を実装する。ここで、光ファイバ押さえ板
6は基板と同様な材質かガラス( 石英ガラスやソーダガ
ラス等) で作製する。熱膨張係数等の点からは基板と同
一材質で形成するのがよいが、加工性の点ではガラスが
望ましい。また、反射用凹部は受光素子4の受光部に集
光できるような凹面である。
【0014】かくして、図5及び図6に示すように、面
発光素子3からの出射光のうち結合光21は、基板1上
に形成した光ファイバ搭載溝に実装された光ファイバ5
を通して外部へ取り出す。また、面発光素子3からの出
射光のうち漏洩光22、即ち光ファイバ5の一端部に結
合しない光の一部は、基板1上に設けられた台形溝32
の底部に実装された受光素子4に直接入射し光出力がモ
ニタされる。また、漏洩光22のうち直接受光素子4に
入射しない光の一部は、光ファイバ押さえ板6に設けた
凹面に形成した反射用凹部である反射ミラー9にて反射
され、その反射光23が受光素子4に入射して光出力が
モニタされる。
【0015】以上の構成をとることにより、光軸は基板
1表面に対して平行になるので表面実装型光モジュール
として好適に構成できる。また、受光素子4は光ファイ
バ5の一端部下面側に配設されている場合には、特に光
ファイバ5の一端部が先細に形成されていると、漏洩光
が光ファイバ5の端面で遮断されることがなく望まし
い。また、光ファイバ5のコア部は結合率を上げるため
に先球であることがよい。
【0016】次に、本発明をより具体化した光モジュー
ルについて説明する。
【0017】先ず、図3に示すように(100)面を主
面とするシリコン単結晶から成る基板1上に、チップキ
ャリア位置決め用V溝31、受光素子搭載用台形溝3
2、光ファイバ5搭載用V溝33をKOH水溶液による
シリコン単結晶の異方性エッチングにて形成した。
【0018】次に、チップキャリア2の実装用、受光素
子4の実装用、及び駆動用電気配線42を、上層/下層
の順でTi/Pt/Auにて基板1表面上に形成した。
チップキャリア2、受光素子4実装部にはAu−Sn合
金はんだを形成した。
【0019】次に、半導体レーザである面発光素子3を
アルミナにて形成したチップキャリア2に実装した。電
気的接続はワイヤボンディングにて行なった。
【0020】次に、チップキャリア2を基板1上に搭載
した。チップキャリア2に形成した位置合わせ用の突起
部41と、基板1表面上に形成したチップキャリア位置
決め用V溝31とあわせて実装を行なった。
【0021】次に、受光素子搭載用台形溝32底部の所
定の位置にGaInAsP/InP等のフォトダイオー
ドである受光素子4を実装した。電気的接続はワイヤボ
ンディングにて行った。
【0022】更に、光ファイバ5を光ファイバ搭載用V
溝33に実装した。最後に、図4に示すようにあらかじ
め金蒸着を行い凹面に形成した反射ミラー9を有する光
ファイバ押さえ板6を搭載した。なお、光ファイバ押さ
え板6はガラス製とした。
【0023】ここで、図7(a)、(c)に示すよう
に、チップキャリア2に凸状部である突起部41を設け
ることにより、図8(a)、図9(a)に示すように、
基板表面に平行な面において、光軸に対して垂直方向の
位置決めが可能となる。
【0024】また、図7(b)、(d)のように、チッ
プキャリア2に凸状部である突起部41を設けることに
より、図8(b)、図9(b)に示すように、前記基板
表面に平行な面において、光軸に対して垂直方向と、光
軸方向に位置決めが可能となる。突起部41の形状は、
前記基板1上に形成したチップキャリア位置決め用V溝
31と断面形状が同一であるのが望ましいが、矩形でも
よい。
【0025】光ファイバ5の先端は、面発光素子3から
出射光のうち、結合効率を高くするために先球にし、漏
洩光22の一部が光ファイバ5端面で反射しないように
テーパ形状(先細)にした。
【0026】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の光モジュ
ールによれば、押さえ板の下面に面発光素子からの出射
光を反射する反射用凹部を形成し、これに対向する基板
面に受光用凹部を形成し、これに反射用凹部からの反射
光及び面発光素子の出射光を受光する受光素子を配設し
たので、面発光素子の光軸よりずれた領域に、受光面を
光軸に対して平行になるように受光素子を配置すること
ができ、面発光素子からの出射光のうち、結合しない漏
洩光の一部を直接受光素子に入射させることができる。
そして、漏洩光のうち、直接受光素子に入射しない光の
一部は、反射用凹部により反射させ受光素子に反射光と
して入射させるので、必要な光量を犠牲にすることな
く、出射光の強度を確実にモニタすることができる。
【0027】また、基板面に対して平行に光軸を配置
し、かつ容易に位置合わせできるので、簡単な構成で汎
用性の高い表面実装型の光モジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光モジュールの実施形態を模式的
に説明するための斜視図である。
【図2】本発明に係る光モジュールの実施形態を模式的
に説明するために一部を透視した斜視図であり、特に光
ファイバ押さえ板の下面側を透視した図である。
【図3】本発明の基板を模式的に説明する斜視図であ
る。
【図4】本発明の光ファイバ押さえ板を模式的に説明す
る図であり、光ファイバが配置される側を上面とした斜
視図である。
【図5】本発明に係る光モジュールの実施形態を模式的
に説明するための図であり、光ファイバと面発光素子と
の光接続部の詳細を示す断面図である。
【図6】図5において一部を透視した平面透視図であ
る。
【図7】(a)〜(d)はそれぞれ、面発光素子を搭載
するチップキャリアを模式的に説明する斜視図である。
【図8】(a),(b)は、それぞれ面発光素子の搭載
の様子を模式的に説明する断面図である。
【図9】(a),(b)は、それぞれ図8(a),
(b)における平面図である。
【図10】従来の光モジュールの一例を説明する一部断
面図である。
【図11】従来の他の光モジュールを説明する一部断面
図である。
【符号の説明】
1:基板 2:チップキャリア 3:面発光素子 4:受光素子 5:光ファイバ 6:光ファイバ押さえ板 7:リードフレーム 8:集光レンズ 9:反射ミラー(反射用凹部) 10:樹脂 11:金属キャップ(封止体) 12:ガラス窓 13:フェルール 14:フェルールホルダ 21:結合光 22:漏洩光 23:反射光 31:チップキャリア位置決めV溝 32:台形溝(受光用凹部) 33:光ファイバ搭載V溝 41:突起部 42:電気配線

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に、面発光素子、該面発光素子に
    一端部を光接続させる光ファイバ、及び前記面発光素子
    の出射光をモニタするための受光素子を設け、前記光フ
    ァイバの一端部上面側を押さえ板で覆うように成した光
    モジュールであって、前記押さえ板の下面に前記面発光
    素子からの出射光を反射する反射用凹部を形成するとと
    もに、該反射用凹部に対向する基板面に受光用凹部を形
    成し、該受光用凹部に前記反射用凹部からの反射光及び
    前記面発光素子の出射光を受光する受光素子を配設した
    ことを特徴とする光モジュール。
  2. 【請求項2】 前記受光素子は前記光ファイバの一端部
    下面側に配設されているとともに、前記光ファイバの一
    端部が先細に形成されていることを特徴とする請求項1
    に記載の光モジュール。
JP36921299A 1999-12-27 1999-12-27 光モジュール Pending JP2001185753A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6973239B2 (en) 2001-02-14 2005-12-06 Nec Corporation Optical semiconductor module equipped with a light monitor for monitoring signal light emitted from a light emitting element
JP2012093450A (ja) * 2010-10-25 2012-05-17 Panasonic Corp 光モジュール

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US6973239B2 (en) 2001-02-14 2005-12-06 Nec Corporation Optical semiconductor module equipped with a light monitor for monitoring signal light emitted from a light emitting element
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