JP2001356248A - 光モジュール - Google Patents

光モジュール

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JP2001356248A
JP2001356248A JP2000179596A JP2000179596A JP2001356248A JP 2001356248 A JP2001356248 A JP 2001356248A JP 2000179596 A JP2000179596 A JP 2000179596A JP 2000179596 A JP2000179596 A JP 2000179596A JP 2001356248 A JP2001356248 A JP 2001356248A
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optical
waveguide
light receiving
waveguide structure
receiving element
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JP2000179596A
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Toshikazu Hashimoto
俊和 橋本
Ikuo Ogawa
育生 小川
Motohaya Ishii
元速 石井
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光信号を受光素子に導くための光導波を距離
や湾曲を最小減に抑え簡潔にすることを目的とする。 【解決手段】 導波路構造を有する受光素子3と光導波
路21,22を有する光導波路回路2とを集積化した光
モジュールにおいて、該導波路構造への入射光を該導波
路構造にマルチモード伝搬させるように、該導波路構造
に対して該光導波路路の進入角度を該導波路構造の遠視
野角±10°以内に傾けることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光モジュールに関す
る。詳しくは、平面光導波回路を用いた光回路部品で光
素子搭載する基板の光回路のレイアウトを容易にすると
ともに基板サイズを低減する光モジュールに関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】半導体光素子と光導波路とを集積化した
ハイブリッド光モジュールでは光導波路回路中に光素子
搭載部を設け、そこに光素子を光学的に突き当て結合す
ることにより、光半導体と光素子とを集積している。
【0003】例えば、図4に示す従来例では、光素子3
の受光部31に対して、光素子の端面32からほぼ垂直
に近い状態で光が入射し、かつ、光導波路21、湾曲導
波路22からも、光素子3の受光部31の端面32にほ
ぼ垂直に近い状態で入射させ光結合をとる構造が用いら
れていた。
【0004】とくに、表面実装構造に適した導波路型受
光素子に於いては光導波路と受光素子との導波路構造が
光回路として上手く結合するように光導波路端面に対し
て、おのおの垂直になるような構造であった。これによ
り、光回路として優れた特性が得られた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
では、図4(c)に示すように、光回路である湾曲導波
路22を2個の円弧の外周に接するように湾曲させて光
素子3に導くため、光素子3に対する入射角を調整する
ために、湾曲導波路22を余分に設ける必要があり、基
板サイズがそのぶん大きくなってしまうという問題があ
った。本発明は、光信号を受光素子に導くための光導波
を距離や湾曲を最小減に抑え簡潔にすることを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】受光素子へ導く光導波路
の距離や湾曲を最小減に抑えるために、 (1)導波路構造を有する受光素子と光導波路回路とを
集積化した光モジュールにおいて受光素子に対して単一
モードで伝搬させずに受光素子の導波路構造の開口数程
度に傾ける。 (2)また、光導波路構造を有しない受光素子を用いる
とともに,受光素子に対する光導波路の入射角度極めて
大きくとる。 (3)また、上記の方法に加えて、光素子表面に入射角
度に適した無反射膜を形成する。
【0007】
【作用】本発明の光モジュールを用いることにより、光
導波路を光素子に対して垂直に突き当てる必要がなくな
り、光回路を簡潔化できるとともに、光回路の小型化が
可能となる。
【0008】
【発明の実施の形態】[実施例1]本発明の請求項1に
係る実施例を図1に示す。本実施例は、光複合集積化し
た2チャンネルの受信モジュールに関する。同図に示す
ように、光部品実装基板であるSi基板1は、V溝部1
1と光素子搭載部12とから構成され、V溝部11は、
光ファイバ10をガイドするV字状の溝を有する。
【0009】光素子搭載部12上には、光導波路基板2
及び2つの受光素子3が搭載されている。光導波路基板
2は、Si基板1上に作製した石英系光導波路を用いて
作製され、光導波路21と湾曲導波路22とを有する。
受光素子3は、導波路型光素子でであり、光吸収部分で
ある受光部31に導波路構造を有する。
【0010】光導波路2を受光素子3と突合せて光結合
をとるとともに、光素子3をSi基板1に半田により接
合し、光素子3の固定と電気配線により受光電流を取り
出すことができる。また、光素子3の受光部(導波路構
造)31のコア部分においては多モードで伝播する光が
吸収される。このため、光素子3に対して遠視野角程度
傾けて入射しても、受光素子の受光率の低下は比較的小
さい。
【0011】ここで、受光素子の遠視野角φは、概ねク
ラッド部分の屈折率n0とコア部分の屈折率nを用いてs
inφ=(n−n01/2で与えられる量であり、この素子
の場合は1.3μmの受光素子で、InP基板上にInG
aAsPでコアを形成しているので、約34度程度とな
る。実際、図2に示すように、30度傾けて入射しても
損失は2dBとなることを確認した。
【0012】なお、図2(b)は光素子表面に角度に対
応した無反射コートを施した場合の図である。そこで、
本実施例の構成を用いて、図1(c)に示すように、湾
曲導波路22を光素子3に対して傾けて突き合わせるこ
とにより、光回路である湾曲導波路22の簡略化と光導
波路基板2の小型化を図った。このときの、光導波路基
板2の大きさと図4に示す光導波路基板の構成との比較
をすると、概略、以下のようになる。
【0013】本実施例の構成では、図1(c)にあるよ
うに、湾曲導波路22の最小曲半径をR、光素子の間隔
をd、円弧の角度θとし、曲半径Rにより光回路を構成
するとすると、Rが距離dよりも十分大きいとして、d
≒Rθ2なる近似関係がある。このときの距離LはL≒
Rθである。一方、従来の構成では、図4(c)に示す
ように、同一の曲げ半径をR、光素子の間隔をdに対し
て円弧の角度φとすると、d≒2Rφ2となる。このと
きの距離Mは、M≒2Rφ、となって、LとMの間にお
およそL=M/21/2という関係が成り立つ。
【0014】本実施例においては、光素子3の間隔を約
1mmとするために、光素子3に対する湾曲導波路22
の入射角を約20度傾けて配置することとした。これに
より、湾曲導波路22の引き回し部分を約2割簡略化す
ることができた。さらに、本実施例のように、ダイシン
グにより切り出された導波路をSi基板上に搭載する光
モジュールでは光導波路に対して光導波路端面が直角に
切り出されるとその端面において反射戻り光が問題とな
る。
【0015】本実施例の構造であれば、光導波路端面に
斜めに入射し、さらに放出された光も受光素子に斜めに
入射するので光導波路端面及び受光素子端面からの反射
戻り光を抑制できる。また、光素子の表面には光素子へ
入射光量を多くするために光素子表面に入射角に適した
多層膜誘電体による無反射コートを施してある、
【0016】[実施例2]本発明の請求項3に関する実
施例を図3に示す。本実施例は、屈折型の光受光素子4
0を用いたものであり、その他は実施例1と同様に光複
合集積化した2チャンネルの受信モジュールを作製した
ものである。屈折型の光受光素子40としては、図3
(a)に示すように、端面42において光を基板に対し
下(又は上)に屈折或いは反射させ、面状の受光部41
で吸収する構造となっているものである。
【0017】屈折型の光受光素子40の受光感度の変化
を図3(b)に示す。同図は光素子表面に角度に対応し
た無反射コートを施した場合である。図3(b)に示す
ように、屈折型の光受光素子40は、入射方向に対して
受光効率が変化しないという特徴を持つ。
【0018】そこで、本実施例では入射角度を30度と
して、最適化を図ることとした。これにより、光導波路
の引き回し部分を理論値に近い約3割簡略化することが
できた。また、反射による入射光の減少を防ぐために、
実施例1と同様に光素子表面に光の入射角に適した誘電
体による多層膜を設け反射を防止している、
【0019】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明では、受光素子に対して光導波路を斜
めに入射させることにより光回路の構成が極めて容易に
なりかつ光導波路基板を小型化することが可能となる。
また、本発明は光モジュールの作製コスト下げる上で極
めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に係る光モジュールに関し、
図1(a)は光モジュールの斜視図、図1(b)は同図
(a)のモジュールの光導波路と光素子の部分の上面か
ら見た鳥瞰図、図1(c)は湾曲した導波路部分の幾何
構造を示す説明図である。
【図2】導波路型受光素子の光の光の入射角に対する受
光感度の変化に関し、図2(a)は光導波路素子を上面
からみた構造を示す平面図、図2(b)は図2(a)で
示した入射角θに対する受光感度の変化をあらわすグラ
フである。
【図3】図3(a)は光導波路素子を上面からみた構造
を示す斜視図、図3(b)は図3(a)で示した入射角
θに対する受光感度の変化をあらわすグラフである。
【図4】図4(a)は光モジュールの従来例を示す斜視
図、図4(b)は同図(a)のモジュールの光導波路と
光素子の部分の上面から見た鳥瞰図、図4(c)は湾曲
した導波路部分の幾何構造を示す説明図である。
【符号の説明】
1 光部品実装基板 10 光ファイバ 11 V溝部 12 光素子搭載部 2 光導波路基板 21 光導波路 22 湾曲導波路 3 光半導体素子 31 受光部 32 端面
フロントページの続き (72)発明者 石井 元速 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 Fターム(参考) 2H037 BA11 CA00 CA36 2H047 KA12 MA07 QA04 TA33 5F088 EA01 HA01 JA03 JA14

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導波路構造を有する受光素子と光導波路
    を有する光導波路回路とを集積化した光モジュールにお
    いて、該導波路構造への入射光を該導波路構造にマルチ
    モード伝搬させるように、該導波路構造に対して該光導
    波路路の進入角度を該導波路構造の遠視野角±10°以
    内に傾けることを特徴とする光モジュール。
  2. 【請求項2】 導波路構造を有する受光素子と光導波路
    を有する光導波路回路とを集積化した光モジュールにお
    いて、該導波路構造への入射光を該導波路構造にマルチ
    モード伝搬させるように、該導波路構造に対して該光導
    波路路の進入角度を該導波路構造の遠視野角±5°以内
    に傾けることを特徴とする光モジュール。
  3. 【請求項3】 前記受光素子は導波モードに依存しない
    吸収部分を持つことを特徴とする請求項1又は2記載の
    光モジュール。
  4. 【請求項4】 前記受光素子は表面に光の入射角に対応
    した反射防止膜を有することを特徴とする請求項1,2
    又は3記載の光モジュール。
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