JP2001244544A - 光学的アセンブリ - Google Patents
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Abstract
からの光の検出を改善するアセンブリの構造と、上記の
アセンブリを形成する方法と、上記のアセンブリを組み
込んだ送信機及び光ネットワークとに関する。 【解決手段】 1つの態様によれば、本発明は、基板
(21) と、その基板の主要な表面上に取り付けられる
と共に背面 (24) を有する光放射デバイス (22)
と、基板内の光放射デバイスの背面の近傍に形成される
少なくとも1つのチャネル (28) と、背面から放射さ
れる光に光学的に接続される少なくとも1つの光検出器
(13) とを含む光アセンブリ (20) である。チャネ
ルは、少なくとも1つの表面 (32) を含み、表面 (3
2) は、背面からの光の一部分を受信し、そして、その
光を反射して光検出器に入射しないようにし、それによ
って、光検出器が背面からの直接光を一次的に受信する
ように適合される。
Description
リ、具体的には、基板に取り付けられた光デバイスから
の光の検出を改善するアセンブリの構造と、上記のアセ
ンブリを形成する方法と、上記のアセンブリを組み込ん
だ送信機及び光ネットワークとに関する。
量を取り扱う容量に起因して遠隔通信の分野において増
大する関心事の対象となっている。かかるネットワーク
において鍵となる構成要素の1つは、1つのレーザーを
使用していくつかの波長成分の放射を可能とし、それに
よって、送信の際に多数のチャネルを提供することが可
能である波長調節可能なレーザーである。レーザーの形
態のうちの少なくとも1つにおいては、レーザーの背面
からの光を使用して、レーザー光を望ましい波長に固定
する。
光学的アセンブリにおいては、通常はシリコン製の基板
に、前面に近接するレンズと、背面に近接する光検出器
と共に、レーザーを取り付ける。 (例えば、Anigboに付
与された米国特許第5,881,193号を参照すると)1つのチ
ャネルを使用して、背面の光を監視する光検出器に背面
からの光を反射させている。背面からの光の強度を単純
に監視するのとは対照的に、光の放射波長を固定するの
に背面の光を使用するアセンブリにおいては、同種の基
板を使用する場合には、1つの問題が発生する。波長の
固定するのに使用される光検出器のアレイは、チャネル
に近接して配置され、背面からの直接光とチャネルから
の反射光との両方を受信する。二次的な"妨害光線"は、
波長監視信号を変化させ、レーザーの出力波長を固定す
る能力を低下させる。異なる種類の基板を使用すること
も可能であるが、製造の多くの場合において、他のデバ
イスに使用される同種の基板を使用しつづけるほうがよ
り経済的である。
させ、放射された光の波長を固定するのに使用可能であ
ると共に、他の目的にも使用可能であるアセンブリを提
供することが要求される。
発明は、基板と、その基板の主要な表面上に配置される
と共に面を有する光放射デバイスと、光放射デバイスの
背面に近接して基板内に形成される少なくとも1つのチ
ャネルと、上記の面から放射される光に光学的に接続さ
れる少なくとも1つの光検出器とを含む光アセンブリで
ある。チャネルは、上記の面の光の一部を受信して、そ
の光の一部が光検出器に入射しないように反射し、それ
によって、光検出器が、背面からの1次的な直接光を受
信するように適応されている少なくとも1つの表面を含
む。
は、以下の記載により詳細に説明される。図1は、本発
明の原理を組み込んである典型的な光ネットワークの一
部分を示している。光送信機15は、光ファイバ12を
介して受信機13に送信される光信号を供給し、光信号
は、受信機13において、電気信号に変換される。送信
機15と受信機13との間に、 (図示されてはいない
が) エルビウムをドープしたファイバ増幅器等の増幅器
と共にその他の構成要素を含むことも可能である。
の光デバイスを含む光信号源11を備えている。レーザ
ーは、通常、前面から光信号を放射すると共に、背面か
らも光信号を放射する。背面の光は、デバイス12に入
射し、デバイス12において、ファブリーペロー・エタ
ロン (高分解能干渉計) 等を使用して波長依存性を有す
る光となり、結果として、フィルタの光出力は、背面の
光の波長の関数となる。フィルタの出力は、1つ以上の
光検出器13に光学的に接続され、光検出器は、その光
を電気信号に変換する。変換された電気信号は、波長制
御回路14に送られ、波長制御回路は、光検出器の信号
に応答して、電気信号を生成する。例えば、波長制御回
路からの出力を使用して、レーザーに対するバイアスを
制御することによって、又は熱電気冷却器を制御してバ
イアスか温度かの何れかを調節することによって、レー
ザー信号の波長を望ましい波長に固定することが可能で
ある。多くのシステムにおいては、背面の信号を2つの
ビームに分波し、その1つを基準信号として使用するの
が望ましい。波長制御回路は、アナログ回路及び/又は
ディジタル回路を含むことも可能である。
に組み込むことが可能である光アセンブリ20を示して
おり、図3は、その光アセンブリの一部分の平面図を示
している。アセンブリは、好適にはシリコン又はその他
の結晶学的な材料である基板21を備えている。光放射
デバイス22は、好適には、基板の頂部の主要な表面に
取り付けられる。上記の例においては、光放射デバイス
は、電子吸収変調レーザー (EML) 又は分配帰還 (D
FB) レーザー等の半導体レーザーであるが、その他の
種類の光放射デバイスであってもよい。デバイスは、好
適には、共に光を放射する前面23と背面24とを備え
る。前面の光は、通常、ネットワークに接続される光信
号を含んでいるが、それに対して、背面の光は、光信号
の波長を望ましい波長に固定するために、放射される光
の波長を決定するのに使用される。電子吸収変調レーザ
ー内に、又は電子吸収変調レーザーから間隔を置いてレ
ーザーと一体化されている (図示されていない) 変調器
を頂部の表面に備えてもよい。
適には、レーザー22にごく近接する基板表面をエッチ
ングして形成されたチャネル26内に配置される。レン
ズ25は、前面から放射される光を平行にするように機
能し、それによって、光ファイバ (図1の12) に光を
接続することを可能とする。レンズ25とファイバとの
間に (図示されていない) 光アイソレータを配置しても
よい。
にごく近接する基板の表面に2つのチャネル28と29
とを形成する。従来のアセンブリの設計においては、傾
斜する終端壁を有するV字形状のチャネルを形成し、そ
れによって、V字形状のチャネルの底部と終端壁とから
背面の光を反射させて、チャネルを超えて延在している
基板の頂部の表面に取り付けられている光検出器の主要
な表面に入射させるということがわかるであろう (前記
の部分で引用した米国特許広報5,881,193号参照) 。波
長を固定するためには、光検出器13は、好適には、平
行光線生成用のレンズ27を介してエタロン12の異な
る部分から光を受信することが可能である光検出器のア
レイであることが望ましく、光検出器13、レンズ2
7、エタロン12は、全て、背面にごく近接してセラミ
ック製のキャリア40に配置される。本発明の好適な設
計においては、チャネル28と29は、レーザー22の
背面24に本質的に平行である頂点部分30と31を有
する少なくとも2つのV字形状の溝を含んでいる。上記
の例においては、上記の構成により、レーザーの背面に
対して好適には60°よりも大きくはなく、90°とは
異なる角度θで、例えば、35.3°で2つの表面32
と33が提供される。従って、チャネル28の方向に伝
搬する背面からの光を矢印34で示されているように反
射させて光検出器13に入射しないようにし、それに対
して矢印35で示されているように直接光を光検出器に
入射させるように、表面32と33の方向を定めること
が可能である。上記の実施例においては、第一のV字形
状の溝の表面32は、基盤21に向かって伝搬する光の
大部分を反射し、それに対して、第二のV字形状の溝の
表面33は、第一のV字形状の溝を通過して伝搬する背
面からのわきにそれている光を反射する。従って、光検
出器は、レーザーからの直接光 (すなわち、反射されて
いない光) のみを一次的に受信し、レーザーは、直接光
の質を高めることとなる。好適には、光検出器は、少な
くとも97パーセントを占める直接光を受信する。従っ
て、V字形状の溝が奏する効果の1つは、波長制御回路
(図1の14) の視野からビームの望ましくない成分を
そらす、一体となっているビームを選別するものとして
機能するということである。
た結果として、シリコン基板21の主要な表面は、〈1
00〉結晶面に位置し、表面32と33は、〈111〉
結晶面に位置することとなるであろう。上記の結晶面
は、背面に関して概ね35.3°の角度θをなす。背面
から放射された光は、通常、0乃至35°の角度の範囲
に分布する。シリコンの臨界角 (概ね16°) よりも大
きな角度でV字形状の溝のシリコンに入射する背面から
の光は、反射される。上記の角度よりも小さな角度で入
射する光は、部分的に透過し、部分的に反射されるが、
光検出器の視野からは取り除かれる。角度θの適切な範
囲は、10乃至75°の範囲であろう。
技術とを使用してアセンブリ20を製造することが可能
である。例えば、フォトレジストマスクとウェットエッ
チングを使用してチャネル27と28を形成することが
可能である。
な改変が可能である。例えば、図示されているように望
ましくない光を必ずしも上のほうに反射させる必要はな
いが、望ましくない光を反射させて光検出器に入射しな
いようにする範囲内で、反射表面32と33の配置を適
切に選択することにより、他の方向に反射させることが
可能である。用語"V字形状の溝"は、面取りされた形状
の溝も含む、すなわち、溝の底部が平坦である場合も含
むことに留意すべきである。
る光ネットワークの一部分の概略図である。
分の断面図である。
面図である
Claims (16)
- 【請求項1】 光アセンブリであって、 基板 (21) と、 該基板の主要な表面上に取り付けられると共に面 (2
4) を備える光放射デバイス (22) と、 該基板内の該光放射デバイスの該面の近傍に形成される
少なくとも1つのチャネル (28) と、 該面から放射される光に光学的に接続される少なくとも
1つの光検出器 (13) とを含み、該チャネルは、少な
くとも1つの表面 (32) を含み、該少なくとも1つの
表面 (32) は、該面の光の一部分を受信し、そして該
光を反射して、該光検出器に入射しないようにし、それ
によって、該光検出器が該面からの直接光を一次的に受
信するように適合されている光アセンブリ。 - 【請求項2】 請求項1に記載の光アセンブリにおい
て、該基板は、シリコンを含む光アセンブリ。 - 【請求項3】 請求項1に記載の光アセンブリにおい
て、該光放射デバイスは、半導体レーザーを含む光アセ
ンブリ。 - 【請求項4】 請求項1に記載の光アセンブリにおい
て、該チャネルは、該基板内に形成される少なくとも1
つのV字形状の溝を含む光アセンブリ。 - 【請求項5】 請求項4に記載の光アセンブリにおい
て、該V字形状の溝は、該面に本質的に平行である頂点
部分 (30) を有する光アセンブリ。 - 【請求項6】 請求項5に記載の光アセンブリにおい
て、該V字形状の溝は、傾斜している壁面 (32) を有
し、該傾斜している壁面 (32) は、該面に面している
と共に、該面に関して10乃至75°の範囲内の角度を
なす光アセンブリ。 - 【請求項7】 請求項4に記載の光アセンブリにおい
て、該基板は、シリコンであり、V字形状の溝は、〈1
11〉結晶面に位置する表面を有する光アセンブリ。 - 【請求項8】 請求項4に記載の光アセンブリにおい
て、該チャネルは、少なくとも2つのV字形状の溝 (2
8,29) を含む光アセンブリ。 - 【請求項9】 請求項1に記載の光アセンブリにおい
て、該面は、該デバイスの背面である光アセンブリ。 - 【請求項10】 光アセンブリであって、 シリコンを含む基板 (21) と、 該基板の主要な表面上に取り付けられると共に背面 (2
4) を備える半導体レーザー (24) と、 該基板内の該レーザーの背面の近傍に形成される少なく
とも1つのV字形状の溝 (28) とを含み、該溝は、該
基板の〈111〉結晶面に形成される表面 (32) を含
み、該光アセンブリは、さらに、 該レーザーの背面からの光に光学的に接続された光検出
器 (13) のアレイと、 該V字形状の溝の少なくとも1つの表面とを含み、該少
なくとも1つの表面は、該背面からの光の一部分を受信
し、そして該光を反射して、該光検出器に入射しないよ
うにし、それによって、該光検出器が、該背面からの直
接光のみを受信するように適合されている光アセンブ
リ。 - 【請求項11】 光アセンブリ (20) を含む光送信機
(15) であって、光フィルタ (12) は、該アセンブ
リに光学的に接続されており、少なくとも1つの光検出
器 (13) は、該フィルタに光学的に接続されており、
制御回路 (14) は、該光検出器に電気的に接続されて
おり、該アセンブリは、 基板 (21) と、 該基板の主要な表面上に取り付けられると共に面 (2
4) を有する光放射デバイス (22) と、 該基板内の該光放射デバイスの該面の近傍に形成される
少なくとも1つのチャネル (28) とを含み、 該光検出器は、該面から放射される光に光学的に接続さ
れ、該チャネルは、少なくとも1つの表面 (32) を備
え、該少なくとも1つの表面 (32) は、該面からの光
の一部分を受信し、そして該光を反射して該光検出器に
入射しないようにし、それによって、該光検出器が該面
からの直接光を一次的に受信するように適合されている
光送信器。 - 【請求項12】 送信器 (15) を含む光ネットワーク
であって、光ファイバ (12) は、該送信器に光学的に
接続され、受信器 (13) は、該ファイバに光学的に接
続され、該送信器は、光アセンブリを含み、該光アセン
ブリは、 基板 (21) と、 該基板の主要な表面上に取り付けられると共に面 (2
4) を有する光放射デバイス (22) と、 該基板内の該光放射デバイスの該面の近傍に形成される
少なくとも1つのチャネル (28) とを含み、 少なくとも1つの光検出器 (13) は、該面から放射さ
れる光に光学的に接続され、該チャネルは、少なくとも
1つの表面 (32) を備え、該少なくとも1つの表面
(32) は、該面からの光の一部分を受信し、そして該
光を反射して該光検出器に入射しないようにし、それに
よって、該光検出器が背面からの直接光を一次的に受信
するように適合されている光ネットワーク。 - 【請求項13】 光アセンブリを形成する方法であっ
て、 面 (24) を有する光放射デバイス (22) を基板 (2
1) の主要な表面上に配置するステップと、 該面から放射される光を受信するように光検出器 (1
3) を配置するステップと、 該面にごく近接して基板内にチャネル (28) を形成す
るステップとを含み、該チャネルは、少なくとも1つの
表面 (32) を含み、該少なくとも1つ表面 (32)
は、該面からの光の一部分を受信し、そして、該光の一
部分を反射して該光検出器に入射しないようにし、それ
によって、該光検出器が該面からの直接光を一次的に受
信するように適合されている方法。 - 【請求項14】 請求項13に記載の方法において、該
チャネルは、該基板の主要な表面をエッチングして形成
される方法。 - 【請求項15】 請求項14に記載の方法において、該
チャネル内に少なくとも1つのV字形状の溝をエッチン
グにより形成する方法。 - 【請求項16】 請求項15に記載の方法において、該
基板は、シリコンであり、該V字形状の溝は、該基板の
〈111〉結晶面内に壁面を有する方法。
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