JP2002031748A - 光送受信モジュール - Google Patents

光送受信モジュール

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JP2002031748A JP2000218222A JP2000218222A JP2002031748A JP 2002031748 A JP2002031748 A JP 2002031748A JP 2000218222 A JP2000218222 A JP 2000218222A JP 2000218222 A JP2000218222 A JP 2000218222A JP 2002031748 A JP2002031748 A JP 2002031748A
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光雄 請地
Takeshi Saito
健 斎藤
Shinichi Kaneko
進一 金子
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造容易な2波長同時双方向通信用光送受信
モジュールを提供する。 【解決手段】 V型光導波路23を形成すると共に送信
光波長を反射すると共に受信光波長を透過する誘電体多
層膜フィルタ14を端面に形成した光導波路基板1を具
備し、直線光導波路21’を形成すると共に送信光波長
を遮断する光遮断誘電体多層膜フィルタ14’を端面に
形成した直線光導波路基板51を具備し、受信用フォト
ダイオード10を側面に取り付けたサブマウント52を
具備し、V型光導波路23の分岐端面を直線光導波路2
1’の一方の端面に対向して光導波路基板1を直線光導
波路基板51に取り付け固定し、直線光導波路21’の
光軸の延長線上にフォトダイオード10の受光面を位置
決めしてサブマウント52を設置した光送受信モジュー
ル。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、光送受信モジュ
ールに関し、特に、2波長による同時双方向通信用の光
送受信モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】図8および図9を参照して光送受信モジ
ュールの従来例を説明する。光通信技術分野において
は、波長1. 31μmの信号光による双方向デジタル通
信と、波長1. 55μmの信号光によるアナログ映像放
送とを1本の光ファイバにより実施する計画が立てられ
ている。この場合、信号光をアクセスする端末において
は、波長1. 31μmの信号光と波長1. 55μmの信
号光の2波長光をフィルタにより分離し、波長1. 31
μmの信号光はレーザダイオード9およびフォトダイオ
ード10の双方にアクセスすると共に、波長1. 55μ
mの信号光は映像受信機に導入することができる双方向
通信モジュールが必要となる。
【0003】ここで、図8(a)を参照するに、光導波
路基板1には光導波路2が形成されるクラッド3が接合
固定されている。従来例の光導波路2は波長1. 31μ
mの信号光および波長1. 55μmの信号光を伝送する
直線光導波路21と波長1.31μmの信号光を伝送す
るY分岐光導波路22より成る。そして、直線光導波路
21とY分岐光導波路22の結合端面はクラッド3の端
面に露出し、この露出した結合端面に波長1. 55μm
の信号光は透過するが、波長1. 31μmの信号光は反
射する誘電体多層膜フィルタ14を形成する。Y分岐光
導波路22の結合端面が露出したクラッド3の端面は直
線光導波路21に対して直角ではなく、誘電体多層膜フ
ィルタ14における反射光がY分岐光導波路22に導入
される角度に構成されている。光導波路2は光導波路基
板1に形成される一方、断面V字溝6は断面V字溝基板
5の表面に形成されていて、両基板が別体であるので光
導波路2の端面に誘電体多層膜フィルタ14を形成する
上において好都合であり、その形成を容易にしている。
【0004】図8(b)を参照するに、断面V字溝基板
5には光ファイバ8が嵌合接合固定される断面V字溝6
が形成されると共に表面にはレーザダイオード9に接続
する電極11’およびフォトダイオード10に接続する
電極11’が形成される。ダイシング溝7は光導波路基
板1に対応して角度が付されている。そして、レーザダ
イオード9およびフォトダイオード10をそれぞれの電
極11’に接続固定する。
【0005】この従来例の光送受信モジュールの組み立
ての仕方を説明する。図8(a)において説明された通
りに構成された光導波路基板1を上下を逆に反転して、
図8(b)において説明された通りに構成された断面V
字溝基板5に対して、位置合わせマーク4、4’を参照
して相互位置合わせをし、光導波路基板1と断面V字溝
基板5の間を接合一体化する。更に、断面V字溝6の双
方に光ファイバ8を嵌合接合固定して組み立ては終了す
る。
【0006】光導波路基板1に形成される位置合わせマ
ーク4と断面V字溝6が形成される断面V字溝基板5に
形成される位置合わせマーク4’相互を認識して位置合
わせするには、対向させた夫々の基板の間にカメラを挿
入し、両位置合わせマークのパターンを同時に観察して
位置合わせを実施する。或いは、赤外線、X線の如き透
過性の強い光を使用して基板の位置合わせマークを照射
し、透過光を観察して位置合わせを実施する。光導波路
基板1および断面V字溝基板5は実際の厚さは小さいの
で、赤外線、X線は容易に透過して位置合わせマークを
透視することができる。組み立ての終了した光送受信モ
ジュールにおいて、光ファイバ8はそれぞれその中心軸
を直線光導波路21の端面中心に対向した状態にあり、
レーザダイオード9およびフォトダイオード10はY分
岐光導波路22のそれぞれの分岐端面に対向している。
【0007】ここで、一方の光ファイバ8を介して入射
した波長1. 55μmの信号光は、直線光導波路21に
送り込まれ、誘電体多層膜フィルタ14を透過して他方
の光ファイバ8に出力される。これに対して、一方の光
ファイバ8を介して入射した波長1. 31μmの信号光
は、直線光導波路21に送り込まれ、誘電体多層膜フィ
ルタ14において反射してY分岐光導波路22に導入さ
れ、その分岐端面に対向設置されているフォトダイオー
ド10に受光されるに到る。そして、レーザダイオード
9から送信される波長1. 31μmの信号光は、レーザ
ダイオード9に対向する分岐端面を介してY分岐光導波
路22に導入され、誘電体多層膜フィルタ14において
反射して直線光導波路21に送り込まれ、直線光導波路
21に対向する一方の光ファイバ8に出力される。以上
の通りにして、波長1. 31μmの信号光による双方向
通信と、波長1. 55μmの信号光による通信を1本の
光ファイバにより実施することができる(詳細は、参考
文献 特開平6−250017号公報 参照)。
【0008】以上の従来例においては、先の誘電体多層
膜フィルタ14により波長1. 55μmの信号光を透過
し、波長1. 31μmの信号光を反射しているが、図8
の従来例においては、光導波路基板1の直線光導波路2
1とY分岐光導波路22の交差領域に対応してスリット
71を形成し、このスリット71にフィルム状の誘電体
多層膜フィルタ14を挿入して波長1. 55μmの信号
光を透過し、波長1.31μmの信号光を反射してい
る。
【0009】図11の従来例は、レーザダイオード9と
フォトダイオード10を共通の光導波路基板1に搭載し
ている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】以上の従来例におい
て、レーザダイオード9とフォトダイオード10の間の
相互位置関係についてみるに、図8および図9の従来例
はY分岐光導波路22の分岐端面に対向して共通の光導
波路基板1に搭載されており、両者はY分岐光導波路2
2の分岐端面間の極く僅かの間隔に接近して位置決めさ
れている。これにより、レーザダイオード9からフォト
ダイオード10に光が入射するクロストークが問題とな
る場合がある。
【0011】図10および図11の従来例は、何れも、
直線光導波路21の端面に対向してフォトダイオード1
0を位置決めすると共に、Y分岐光導波路22の一方の
分岐端面に対向してレーザダイオード9を位置決めし、
レーザダイオード9とフォトダイオード10との間のク
ロストークの問題を緩和している。ところが、光導波路
基板1にスリット71を形成し、このスリット71にフ
ィルム状の誘電体多層膜フィルタ14を挿入する従来例
は種々の問題を内包している。即ち、誘電体多層膜フィ
ルタ14を光導波路基板1に形成されるスリット71に
挿入する工程は容易ではない。スリット71に対する誘
電体多層膜フィルタ14の挿入位置決めは、光送受信モ
ジュールの光伝送特性に大きく影響する。誘電体多層膜
フィルタ14の厚さは15μm程度の極く薄いものであ
り、これをスリット71に挿入するには、当然、スリッ
ト71の幅が誘電体多層膜フィルタ14の厚さより大で
なくてはならず、スリット71の幅は20μm程度に形
成される。従って、誘電体多層膜フィルタ14はスリッ
ト71内で遊びがあり、その位置は設計位置に厳密には
決められない。位置決め精度を向上するにはスリット7
1の幅を狭く設計形成しなければならないが、幅を狭く
する程誘電体多層膜フィルタ14の挿入は困難になる。
【0012】そして、1枚の誘電体多層膜フィルタ14
で光の反射特性および透過特性の双方を満足するのも本
来困難である。レーザダイオード9とフォトダイオード
10が対向しているので、同時双方向通信しようとする
と、光送受信モジュール内で上述した通りレーザダイオ
ード9からフォトダイオード10に光が入射する。これ
を阻止するには、誘電体多層膜フィルタ14のアイソレ
ーションは60dB程度である必要がある。この要請を
満足するには、誘電体多層膜フィルタ14の膜厚、即
ち、誘電体多層膜の層数を多くするのであるあが、これ
は、反射特性とは背反する。反射特性は誘電体多層膜の
膜厚が薄い方が良好である。フィルタを反射用フィルタ
とアイソレーション用フィルタの2枚に分け、使用する
ことにより光送受信モジュールの反射特性および透過特
性の双方を満足することができるのであるが、この実施
は更に困難である。図10および図11の従来例は、そ
もそも、直線光導波路21およびY分岐光導波路22の
端面に対向してレーザダイオード9およびフォトダイオ
ード10を合わせて1μm程度の高精度に位置決め搭載
しなければならない。
【0013】この発明は、上述の問題を解消した2波長
による同時双方向通信用の光送受信モジュールを提供す
るものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】請求項1:相異なる2波
長光による同時双方向通信を行う光送受信モジュールに
おいて、V型光導波路23を形成すると共に送信光波長
を反射すると共に受信光波長を透過する誘電体多層膜フ
ィルタ14を端面に形成した光導波路基板1を具備し、
直線光導波路21’を形成すると共に送信光波長を遮断
する光遮断誘電体多層膜フィルタ14’を端面に形成し
た直線光導波路基板51を具備し、受信用フォトダイオ
ード10を側面に取り付けたサブマウント52を具備
し、V型光導波路23の分岐端面を直線光導波路21’
の一方の端面に対向して光導波路基板1を直線光導波路
基板51に取り付け固定し、直線光導波路21’の光軸
の延長線上にフォトダイオード10の受光面を位置決め
してサブマウント52を設置した光送受信モジュールを
構成した。
【0015】そして、請求項2:請求項1に記載される
光送受信モジュールにおいて、直線光導波路基板51の
内の光導波路基板1固定側の端部に延伸部511を形成
し、この延伸部511に断面V字溝6を形成し、レーザ
ダイオード9を取り付けると共にレーザダイオード9に
接続する電極11’を形成した光送受信モジュールを構
成した。また、請求項3:請求項1および請求項2の内
の何れかに記載される光送受信モジュールにおいて、エ
ッチング技術と成膜技術より構成した光導波路基板1と
直線光導波路基板51には位置合せマーク4、4’が形
成され、位置合せマーク4、4’を認識して光導波路基
板1を直線光導波路基板51に位置決め取り付けた光送
受信モジュールを構成した。
【0016】更に、請求項4:請求項1ないし請求項3
の内の何れかに記載される光送受信モジュールにおい
て、直線導波路21’はマルチモード直線光導波路より
成る光送受信モジュールを構成した。そして、請求項
5:請求項1ないし請求項4の内の何れかに記載される
光送受信モジュールにおいて、直線光導波路基板51の
端面および直線導波路21’の端面に形成される誘電体
多層膜フィルタ14および光遮断誘電体多層膜フィルタ
14’は何れか一方或いは双方が端面への直接成膜形成
したものである光送受信モジュールを構成した。
【0017】また、請求項6:請求項1ないし請求項5
の内の何れかに記載される光送受信モジュールにおい
て、V型光導波路23および直線光導波路21’の何れ
か一方或いは双方をポリマ導波路とした光送受信モジュ
ールを構成した。更に、請求項7:請求項2ないし請求
項5の内の何れかに記載される光送受信モジュールにお
いて、直線光導波路基板51はシリコン基板より成り、
この基板表面にシリコン異方性エッチング技術を適用し
て断面V字溝6を形成した光送受信モジュールを構成し
た。
【0018】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図1およ
び図2の実施例を参照して説明する。シリコン基板を準
備してこの表面にエッチング技術および薄膜成膜技術を
適用し、クラッド3に埋設される光導波路2と位置合わ
せマーク4を形成した光導波路基板1を構成する仕方
は、先の参考文献に詳細に図示説明されている。この実
施例はこの仕方を参照して、光導波路基板1、クラッド
3、V型光導波路23、位置合わせマーク4を、半田膜
15を含めて同様に構成する。V型光導波路23の分岐
端面はクラッド3の端面に露出している。V型光導波路
23の露出する分岐端面に対して周知慣用される誘電体
多層膜の成膜技術を適用し、1. 31μm光反射/1.
55μm光透過する誘電体多層膜フィルタ14を直接に
成膜形成している。
【0019】マルチモード直線光導波路基板51として
シリコン基板を準備し、この基板表面の一方の1/2の
領域の中央部にシリコン異方性エッチング技術を適用し
て凹み12を形成する。そして、シリコン基板の他方の
1/2の領域にエッチング技術および薄膜成膜技術を適
用してオーバークラッド33に埋設されるマルチモード
直線光導波路21’を形成する。ここで、マルチモード
直線光導波路21’はマルチモード直線光導波路基板5
1の長さ方向に延伸形成され、その内外側両端面はオー
バークラッド33端面に露出している。また、位置合わ
せマーク4および半田膜15’を基板表面の一方の1/
2の領域の両側部に形成する。ここで、マルチモード直
線光導波路21’の両端面はオーバークラッド33端面
に露出している。マルチモード直線光導波路21’外側
端面が露出するオーバークラッド33の端面に誘電体多
層膜の成膜技術を適用して、1. 31μm光遮断誘電体
多層膜フィルタ14’を直接に成膜形成している。
【0020】ここで、V型光導波路23が形成される光
導波路基板1をマルチモード直線光導波路基板51に対
して接合一体化する。この接合一体化に際して、光導波
路基板1のV型光導波路23が含まれるクラッド3の部
分をマルチモード直線光導波路基板51に形成される凹
み12に嵌合し、光導波路基板1およびマルチモード直
線光導波路基板51の双方をその位置合わせマーク4を
参照して相互位置決めし、半田膜15と半田膜15’を
介して接合一体化する。光導波路基板1とマルチモード
直線光導波路基板51とが接合一体化したところで、V
型光導波路23の分岐端面とマルチモード直線光導波路
21’の内側端面は1. 31μm光遮断誘電体多層膜フ
ィルタ14’を介して対向する。この場合、マルチモー
ド直線光導波路基板51に対する光導波路基板1の位置
決め精度はかなり尤度が大きい。というのは、1. 55
μmの受信光はシングルモードのV型光導波路23から
マルチモードの直線光導波路21’に入力するので、横
方向の位置精度はおよそマルチモードのV型光導波路2
3のコア寸法程度に形成しておけばこれで差し支えな
く、そして、両光導波路間に10数μmの隙間が生じて
も光学特性に劣化は発生しない。ここで、V型光導波路
23およびマルチモード直線光導波路21’の何れか一
方或いは双方はポリマ導波路とすることができる。
【0021】52はサブマウントであり、1. 55μm
光を受信するフォトダイオード10をその側面に取り付
け固定している。サブマウント52は、光導波路基板1
のマルチモード直線光導波路21’の光軸の延長線にフ
ォトダイオード10の受光面を位置決めして設置され
る。他の実施例を図3および図4を参照して説明する。
この実施例は、図1および図2の実施例において、マル
チモード直線光導波路基板51の内の光導波路基板1接
合側の端部を延伸して延伸部511を形成し、この表面
から断面V字溝6を形成し、この表面にフォトダイオー
ド10を取り付けると共にこのフォトダイオード10に
接続する電極11’を形成したものに相当する。これら
以外の構成は図1および図2の実施例と同等である。V
型光導波路23およびマルチモード直線光導波路21’
の何れか一方或いは双方はポリマ導波路とすることがで
きる。
【0022】ここで、図5を参照するに、これは以上の
実施例における光導波路基板1のV型光導波路23の近
傍を切り出して示した図である。このV型光導波路23
はシングルモードの伝播特性の光導波路に形成しなくて
はならないので、図示される通りの埋込み型とする必要
がある。この形成の仕方は先の参考文献に説明される通
りである。V型光導波路23ポリマ導波路とすることが
できる。図6を参照するに、これはマルチモード直線光
導波路21’を説明する図である。この直線光導波路2
1’はV型光導波路23を伝播してきた1. 55μm受
信光をフォトダイオード10に導光する光導波路である
ので、マルチモード光導波路により構成して差し支えな
い。このマルチモード直線光導波路21’を構成するに
は、マルチモード直線光導波路基板51としてシリコン
基板を準備し、その表面にクラッド3として2酸化シリ
コンを成膜し、クラッド3の表面にクラッド3および空
気と比較して屈折率の大なる透光性材料を直線光導波路
形成層30として膜厚20μm程度に成膜する。次い
で、膜厚20μmの表面層にエッチング処理を施して2
0μm程度の幅のマルチモード直線光導波路21’のみ
を残存形成する。
【0023】図7を参照するに、これはマルチモード直
線光導波路21’の他の実施例を説明する図である。図
6の場合と同様、マルチモード直線光導波路基板51と
してシリコン基板を準備し、その表面にクラッド3とし
て2酸化シリコンを成膜し、クラッド3の表面に2酸化
シリコンより成るクラッド3および空気と比較して屈折
率の大なる透光性材料を直線光導波路形成層30として
膜厚20μm程度に成膜する。次いで、直線光導波路形
成層30に対してダイシング切削加工をマルチモード直
線光導波路基板51表面に到るまで施して切削溝34を
形成し、20μm程度の幅のマルチモード直線光導波路
21’を分離形成する。図6および図7において、マル
チモード直線光導波路21’ポリマ導波路とすることが
できる。
【0024】
【発明の効果】以上の通りであって、この発明は、直線
光導波路をマルチモード光導波路により構成して差し支
えないことに着目して光導波路を2分割し、V型光導波
路の端面に誘電体多層膜フィルタが形成された光導波路
基板と、直線光導波路の端面に光遮断多層膜フィルタが
形成されたマルチモード直線光導波路基板とにより構成
した。これにより、従来例と比較して、光導波路の形成
および組み立てが容易となり、出来上がりの光送受信モ
ジュールの光学的特性も安定した。
【0025】即ち、この発明は、誘電体多層膜フィルタ
がV型光導波路の端面に成膜、貼り付け形成された光導
波路基板と、光遮断多層膜フィルタが直線光導波路の端
面に成膜、貼り付け形成されたマルチモード直線光導波
路基板を組み合わせて光送受信モジュールを構成するの
で、従来例の如くスリットにフィルム状の誘電体多層膜
フィルタを挿入する煩雑困難な工程は不要であり、これ
らフィルタと光導波路端面の位置関係は一定である。
【0026】そして、直線光導波路はマルチモード光導
波路により構成して差し支えないところから、マルチモ
ード直線光導波路の製造は図6および図7を参照して説
明した通り、これを容易に実施することができる。ここ
で、直線光導波路の断面寸法をシングルモード光導波路
の7×7μm□程度の断面寸法と比較して遥かに大きい
20×20μm□程度に設計することができる。従っ
て、シングルモード光導波路であるV型光導波路の端面
をマルチモード直線光導波路の端面に対向位置決めする
際の尤度は大きく、位置合わせは極く容易となる。
【0027】また、光導波路基板のV型光導波路の端面
に誘電体多層膜フィルタを形成し、マルチモード直線光
導波路の直線光導波路の端面に光遮断多層膜フィルタを
形成して、V型光導波路の誘電体多層膜フィルタを反射
特性を重視した設計とすると共に、直線光導波路の光遮
断多層膜フィルタを透過特性を重視した設計とする役割
分担させることにより、背反する光反射/透過特性を共
に満足する光送受信モジュールを構成することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の分解斜視図。
【図2】図1を上から視た図。
【図3】他の実施例の分解斜視図。
【図4】図3を上から視た図。
【図5】V型光導波路チップを説明する図。
【図6】直線光導波路の実施例を説明する図。
【図7】直線光導波路の他の実施例を説明する図。
【図8】従来例を説明する図。
【図9】図8の従来例の斜視図。
【図10】他の従来例を説明する図。
【図11】更なる他の従来例の斜視図。
【符号の説明】
1 光導波路基板 10 フォトダイオード 11’電極 12 凹み 14 誘電体多層膜フィルタ 14’1. 31μm光遮断誘電体多層膜フィルタ 15 半田膜 15’半田膜 2 光導波路 21 直線光導波路 21’マルチモード直線光導波路 22 Y分岐光導波路 23 V型光導波路 3 クラッド 30 直線光導波路形成層 33 オーバークラッド 4 位置合わせマーク 4’位置合わせマーク 5 断面V字溝基板 51 マルチモード直線光導波路基板 511 延伸部 52 サブマウント 6 断面V字溝 7 ダイシング溝 71 スリット 8 光ファイバ 9 レーザダイオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 健 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 金子 進一 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 2H037 AA01 BA02 BA11 BA22 CA37 DA02 DA11 2H047 KA03 KA11 LA12 MA05 MA07 TA43 5F088 AA01 BA16 BB01 JA13 JA14 KA02

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 相異なる2波長光による同時双方向通信
    を行う光送受信モジュールにおいて、 V型光導波路を形成すると共に送信光波長を反射すると
    共に受信光波長を透過する誘電体多層膜フィルタを端面
    に形成した光導波路基板を具備し、 直線光導波路を形成すると共に送信光波長を遮断する光
    遮断誘電体多層膜フィルタを端面に形成した直線光導波
    路基板を具備し、 受信用フォトダイオードを側面に取り付けたサブマウン
    トを具備し、 V型光導波路の分岐端面を直線光導波路の一方の端面に
    対向して光導波路基板を直線光導波路基板に取り付け固
    定し、 直線光導波路の光軸の延長線上にフォトダイオードの受
    光面を位置決めしてサブマウントを設置したことを特徴
    とする光送受信モジュール。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載される光送受信モジュー
    ルにおいて、 直線光導波路基板の内の光導波路基板固定側の端部に延
    伸部を形成し、この延伸部に断面V字溝を形成し、レー
    ザダイオードを取り付けると共にレーザダイオードに接
    続する電極を形成したことを特徴とする光送受信モジュ
    ール。
  3. 【請求項3】 請求項1および請求項2の内の何れかに
    記載される光送受信モジュールにおいて、 エッチング技術と成膜技術より構成した光導波路基板と
    直線光導波路基板には位置合せマークが形成され、位置
    合せマークを認識して光導波路基板を直線光導波路基板
    に位置決め取り付けたことを特徴とする光送受信モジュ
    ール。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし請求項3の内の何れかに
    記載される光送受信モジュールにおいて、 直線導波路はマルチモード直線光導波路より成ることを
    特徴とする光送受信モジュール。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし請求項4の内の何れかに
    記載される光送受信モジュールにおいて、 直線光導波路基板の端面および直線導波路の端面に形成
    される誘電体多層膜フィルタおよび光遮断誘電体多層膜
    フィルタは何れか一方或いは双方が端面への直接成膜形
    成したものであることを特徴とする光送受信モジュー
    ル。
  6. 【請求項6】 請求項1ないし請求項5の内の何れかに
    記載される光送受信モジュールにおいて、 V型光導波路および直線光導波路の何れか一方或いは双
    方をポリマ導波路としたことを特徴とする光送受信モジ
    ュール。
  7. 【請求項7】 請求項2ないし請求項5の内の何れかに
    記載される光送受信モジュールにおいて、直線光導波路
    基板はシリコン基板より成り、この基板表面にシリコン
    異方性エッチング技術を適用して断面V字溝を形成した
    ことを特徴とする光送受信モジュール。
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