JP2003014995A - Optical transmission module and optical transceiver - Google Patents

Optical transmission module and optical transceiver

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JP2003014995A
JP2003014995A JP2001203556A JP2001203556A JP2003014995A JP 2003014995 A JP2003014995 A JP 2003014995A JP 2001203556 A JP2001203556 A JP 2001203556A JP 2001203556 A JP2001203556 A JP 2001203556A JP 2003014995 A JP2003014995 A JP 2003014995A
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JP
Japan
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optical waveguide
optical
layer
light
light emitting
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Application number
JP2001203556A
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Japanese (ja)
Inventor
Akinori Harada
明憲 原田
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Fujifilm Holdings Corp
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Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical transmission module which can be realized at a low cost without requiring complicated adjustment of the optical axis. SOLUTION: A sheet-type polymer optical waveguide 14 is formed on a substrate 12, and a transparent electrode layer 16 as an anode, an organic compound layer 18 containing a light-emitting layer, and a metal electrode layer 20 as a cathode are successively deposited by vapor deposition or the like on one end of the polymer optical waveguide 14 to form an organic electroluminescence(EL) element 22, which is used as a light source. Thus, the optical waveguide and the light source (organic EL element) can be easily coupled without requiring complicated adjustment of the optical axis or fabrication of the end face of the optical waveguide.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光伝送モジュール
及び光トランシーバに係わり、特に、基板上に設けられ
た光導波路に光を導入することによって光を伝送する光
伝送モジュール及び光トランシーバに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical transmission module and an optical transceiver, and more particularly to an optical transmission module and an optical transceiver that transmit light by introducing the light into an optical waveguide provided on a substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、インターネットの普及や半導体集
積化(LSI)技術の進歩により、情報処理装置に対する
より高速・大容量化の要求が高まっている。テラ(10
12)ビット級のATM交換機や超並列コンピュータなど
の次世代の情報処理装置では、装置間、装置内のボード
間、チップ間などの信号配線(所謂インターコネクショ
ン)がシステム性能向上のボトルネックになると言われ
ている。この将来的な問題を解決するために、光の高速
性を利用した光インターコネクションが注目されてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, with the spread of the Internet and the progress of semiconductor integrated (LSI) technology, there is an increasing demand for higher speed and larger capacity of information processing devices. Terra (10
12 ) In next-generation information processing equipment such as bit-level ATM switches and massively parallel computers, signal wiring (so-called interconnection) between devices, boards within devices, chips, etc. becomes a bottleneck for improving system performance. It is said. In order to solve this future problem, attention has been paid to optical interconnection utilizing the high speed of light.

【0003】この光並列処理・光インターコネクション
への用途を目的として、面発光LEDや面発光半導体レ
ーザ(VCSEL:Vertical-Cavity Surface-Emitting
Laser)などの半導体発光素子と、シート状の光導波路
と組合せた光伝送モジュールが提案されている。
For the purpose of this optical parallel processing / optical interconnection, a surface emitting LED and a surface emitting semiconductor laser (VCSEL: Vertical-Cavity Surface-Emitting) are used.
An optical transmission module has been proposed in which a semiconductor light emitting device such as a laser) and a sheet-shaped optical waveguide are combined.

【0004】この光伝送モジュールの一例を図7に示
す。図7に示す光伝送モジュール50は、信号送受信用
の複数のICチップ52(図7の例では各々5チャンネ
ル分の信号を送受信するICチップを8個)が載置され
たAlN(窒化アルミニウム)多層配線基板などの配線
基板54上に複数チャンネル(図7の例では10チャン
ネル)のVCSEL56が実装されている。このVCS
EL56は、シート状の光導波路としての複数チャネル
(図7の例では20チャンネル)のポリマー光導波路フ
ィルム58の一端面58Aに45度のミラー加工を施し
て、ポリマー光導波路フィルム58とパッシブに結合さ
れている。
An example of this optical transmission module is shown in FIG. The optical transmission module 50 shown in FIG. 7 has AlN (aluminum nitride) on which a plurality of IC chips 52 for signal transmission / reception (in the example of FIG. 7, eight IC chips for transmitting / receiving signals for 5 channels each) are mounted. A plurality of channels (10 channels in the example of FIG. 7) of VCSELs 56 are mounted on a wiring board 54 such as a multilayer wiring board. This VCS
The EL 56 is a sheet-shaped optical waveguide in which the one end surface 58A of the polymer optical waveguide film 58 having a plurality of channels (20 channels in the example of FIG. 7) is subjected to a mirror processing of 45 degrees and is passively coupled to the polymer optical waveguide film 58. Has been done.

【0005】ポリマー光導波路フィルム58の他端は、
BFコネクタレセプタクル60内のBFコネクタインタ
フェース62と結合されている。このBFコネクタレセ
プタクル60に、複数チャンネルの通信を行うための複
数の光ファイバから成る光ファイバアレイ64と接続さ
れた複数チャンネル(図7の例では20チャンネル)の
BFコネクタプラグ66が嵌合されることにより、VC
SEL54はポリマー光導波路フィルム58、BFコネ
クタレセプタクル60、BFコネクタプラグ66を介し
て光ファイバアレイ64と結合されて光通信が可能とな
る。
The other end of the polymer optical waveguide film 58 is
It is coupled to the BF connector interface 62 in the BF connector receptacle 60. A BF connector plug 66 of a plurality of channels (20 channels in the example of FIG. 7) connected to an optical fiber array 64 composed of a plurality of optical fibers for performing communication of a plurality of channels is fitted into the BF connector receptacle 60. By VC
The SEL 54 is coupled to the optical fiber array 64 via the polymer optical waveguide film 58, the BF connector receptacle 60, and the BF connector plug 66 to enable optical communication.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような半導体発光素子と光導波路の組合せでは、光導波
路に対して効率良く光が入出力されるように、半導体発
光素子毎に個別に光導波路と精密に位置調整(光軸調
整)した上で、経時的な光軸ずれが生じないように、ハ
ンダ、UV効果接着材などによって固定化することが必
要であり、低コスト化の妨げとなっていた。
However, in the combination of the semiconductor light emitting device and the optical waveguide as described above, the optical waveguide is individually provided for each semiconductor light emitting device so that light can be efficiently input / output to / from the optical waveguide. It is necessary to precisely adjust the position (optical axis adjustment) and fix it with solder, UV effect adhesive, etc. to prevent the optical axis from shifting with time, which hinders cost reduction. Was there.

【0007】また、図7の例においてポリマー光導波路
フィルム58の一端面58Aに45度のミラー加工を施
しているように、半導体発光素子と光を入出力する側の
光導波路の端部を加工する必要があり、低コスト化が困
難であった。
Further, as in the example of FIG. 7, one end surface 58A of the polymer optical waveguide film 58 is mirror-processed at 45 degrees, so that the end portion of the optical waveguide on the side for inputting / outputting light to / from the semiconductor light emitting element is processed. It was necessary to reduce the cost.

【0008】更に、半導体発光デバイスでは、複数の半
導体発光素子をアレイ状に並べて均一に発光させること
は困難であり、図7の例においても20チャンネルのポ
リマー光導波路フィルム58を2つ並べ、これに対して
10チャンネルのVCSEL54を4つ並べて用いるた
め、実装工程でタクトタイムを要し、低コスト化の妨げ
になっていた。
Further, in a semiconductor light emitting device, it is difficult to arrange a plurality of semiconductor light emitting elements in an array form to uniformly emit light, and in the example of FIG. 7 as well, two 20-channel polymer optical waveguide films 58 are arranged. On the other hand, since four VCSELs 54 of 10 channels are used side by side, a tact time is required in the mounting process, which hinders cost reduction.

【0009】本発明は上記問題点を解消するためになさ
れたもので、複雑な光軸調整が不要で、低コストで実現
可能な光伝送モジュール及び光トランシーバを提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical transmission module and an optical transceiver that can be realized at low cost without requiring complicated optical axis adjustment.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載の発明は、表面に光導波路が形成さ
れた基板と、前記基板の光導波路上に積層された有機材
料を用いた発光素子と、を有することを特徴としてい
る。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 includes a substrate having an optical waveguide formed on the surface thereof, and an organic material laminated on the optical waveguide of the substrate. And a light-emitting element used.

【0011】請求項1に記載の発明によれば、基板上に
設けられた光伝送路上に、例えば、陽極として作用する
透明な電極層、電圧印加により発光する発光層、及び陰
極として作用する電極層を蒸着などにより光伝送路上に
順次積層するなどして、有機材料を用いた発光素子が積
層されており、発光素子から出力された光は光導波路内
に導入されて、該光導波路内を伝送する。
According to the first aspect of the invention, for example, a transparent electrode layer acting as an anode, a light emitting layer emitting light by applying a voltage, and an electrode acting as a cathode are provided on the optical transmission line provided on the substrate. Light emitting elements using organic materials are laminated by sequentially stacking layers on the optical transmission path by vapor deposition, and the light output from the light emitting elements is introduced into the optical waveguide, To transmit.

【0012】このように光導波路上に積層して形成され
た発光素子を光源として用いることにより、複雑な光軸
調整や光導波路端面の加工を必要とせずに、簡単に光導
波路と光源を結合することができる。また、発光素子は
蒸着などにより光導波路上に積層すればよいので、従来
必要とされた固定化技術も不要となると共に、容易に光
導波路上にパターンニングすることができ、複数の発光
素子を光導波路や基板と一体形成してモノリシックに集
積することができる。これらにより、光伝送モジュール
の実装工程を大幅に短縮でき、低コスト化を図ることが
できる。
By using the light emitting element formed by laminating on the optical waveguide as a light source in this way, the optical waveguide and the light source can be easily coupled without requiring complicated optical axis adjustment and processing of the end surface of the optical waveguide. can do. Further, since the light emitting element may be laminated on the optical waveguide by vapor deposition or the like, the fixing technique which has been conventionally required is not necessary and the light emitting element can be easily patterned on the optical waveguide, and a plurality of light emitting elements can be formed. It can be monolithically integrated with the optical waveguide and the substrate. As a result, the mounting process of the optical transmission module can be significantly shortened and the cost can be reduced.

【0013】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、前記基板の光導波路上に積層された光
検出器を更に有する、ことを特徴としている。
The invention described in claim 2 is characterized in that, in the invention described in claim 1, it further comprises a photodetector laminated on the optical waveguide of the substrate.

【0014】請求項2に記載の発明によれば、光伝送路
上に、例えば、陽極として作用する透明な電極層、光電
効果によって入射された光を検出する光検出層、及び陰
極として作用する電極層を蒸着などにより光伝送路上に
順次積層するなどして、光検出器が積層されている。す
なわち、光伝送モジュールは、発光素子から出力され光
導波路を伝送した光を光検出器によって検出することが
でき、光の送信及び受信が可能な所謂トータルモジュー
ルとなる。
According to the second aspect of the present invention, for example, a transparent electrode layer acting as an anode, a photodetecting layer for detecting light incident by a photoelectric effect, and an electrode acting as a cathode are provided on the optical transmission line. The photodetector is laminated by sequentially laminating layers on the optical transmission line by vapor deposition or the like. That is, the light transmission module is a so-called total module capable of detecting the light output from the light emitting element and transmitted through the optical waveguide by the photodetector, and capable of transmitting and receiving light.

【0015】このように光導波路上に光検出器を積層し
て形成することで、請求項1で説明した発光素子と同様
に、複雑な光軸調整や光導波路端面の加工を必要とせず
に、簡単に光導波路と光検出器を結合することができ
る。また、光検出器は、蒸着などにより光導波路上に積
層すればよいので、固定化技術も不要であると共に、容
易に光導波路上にパターンニングすることができ、複数
の光検出器をモノリシックに集積可能である。これらに
より、所謂トータルモジュールの実装工程についても大
幅に短縮でき、低コスト化を図ることができる。
By stacking the photodetectors on the optical waveguide in this way, similar to the light emitting device described in claim 1, complicated optical axis adjustment and processing of the end face of the optical waveguide are not required. , The optical waveguide and the photodetector can be easily coupled. Further, since the photodetector may be laminated on the optical waveguide by vapor deposition or the like, there is no need for immobilization technology, and the photodetector can be easily patterned on the optical waveguide, and a plurality of photodetectors can be monolithically formed. Can be accumulated. As a result, the so-called total module mounting process can be significantly shortened and the cost can be reduced.

【0016】なお、光伝送を高効率で行うためには、請
求項3に記載されているように、前記光導波路がポリマ
ー系光導波路であり、前記発光素子が有機エレクトロル
ミネッセンス素子であるようにするとよい。
In order to carry out light transmission with high efficiency, the optical waveguide is a polymer optical waveguide and the light emitting element is an organic electroluminescent element as described in claim 3. Good to do.

【0017】請求項4に記載の発明は、表面に、Y分岐
したY分岐光導波路が形成された基板と、前記基板のY
分岐光導波路上のY分岐された一方に積層された有機材
料を用いた発光素子と、前記基板のY分岐光導波路上の
Y分岐された他方に積層された光を検出する光検出器
と、を有することを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, a substrate having a Y-branched Y-branch optical waveguide formed on the surface thereof and a Y-branch of the substrate are provided.
A light emitting element using an organic material laminated on one of the Y-branched optical waveguides, and a photodetector for detecting light laminated on the other of the Y-branched optical waveguides of the substrate, It is characterized by having.

【0018】請求項3に記載の発明によれば、基板上に
設けられたY分岐光導波路上の分岐された一方に発光素
子、分岐された他方に光検出器が積層されて、所謂光ト
ランシーバが構成されている。このようにY分岐光導波
路上に発光素子及び光検出器を積層して形成すること
で、前述の請求項1、2と同様に、複雑な光軸調整やY
分岐光導波路端面の加工を必要とせずに、簡単にY分岐
光導波路と発光素子及び光検出器とを結合することがで
きる。また、発光素子及び光検出器は、蒸着などにより
積層して形成すればよいので、固定化技術も不要である
と共に、容易に光導波路上にパターンニングすることが
でき、複数の発光素子及び光検出器をモノリシックに集
積可能である。これらにより、光トランシーバの実装工
程についても大幅に短縮でき、低コスト化を図ることが
できる。
According to the third aspect of the present invention, a so-called optical transceiver is formed by stacking a light emitting element on one of the branched ones and a photodetector on the other branched one on the Y-branch optical waveguide provided on the substrate. Is configured. By thus forming the light emitting element and the photodetector by stacking them on the Y-branch optical waveguide, complicated optical axis adjustment and Y adjustment can be performed as in the first and second embodiments.
The Y-branch optical waveguide and the light emitting element and the photodetector can be easily coupled without the need for processing the end face of the branched optical waveguide. Further, since the light emitting element and the photodetector may be formed by stacking them by vapor deposition or the like, a fixing technique is not necessary and the light guide element can be easily patterned on the optical waveguide. The detector can be monolithically integrated. As a result, the mounting process of the optical transceiver can be significantly shortened and the cost can be reduced.

【0019】なお、光伝送を高効率で行うためには、請
求項5に記載されているように、前記光導波路がポリマ
ー系光導波路であり、前記発光素子が有機エレクトロル
ミネッセンス素子であるようにするとよい。
In order to perform optical transmission with high efficiency, the optical waveguide may be a polymer optical waveguide and the light emitting element may be an organic electroluminescent element. Good to do.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明に係
る実施形態の1例を詳細に説明する。図1、図2に本発
明が適用された光伝送モジュールを示す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, an example of an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 and 2 show an optical transmission module to which the present invention is applied.

【0021】図1、図2に示すように、光伝送モジュー
ル10は、基板12上に約10μm幅に形成されたシー
ト状のポリマー光導波路14が2つ並べて配設され、こ
のポリマー光導波路14各々の一端部上には、陽極とし
ての透明電極層16、発光層を含む有機化合物層18、
及び陰極としての金属電極層20が順次積層されて形成
された有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子22
が設けられている。この透明電極層16、有機化合物層
18、金属電極層20が、第1の電極層、発光層、第2
の電極層にそれぞれ対応し、有機EL素子22が本発明
の発光素子に対応している。
As shown in FIGS. 1 and 2, in the optical transmission module 10, two sheet-shaped polymer optical waveguides 14 each having a width of about 10 μm are arranged side by side on a substrate 12, and the polymer optical waveguides 14 are arranged. On one end of each, a transparent electrode layer 16 as an anode, an organic compound layer 18 including a light emitting layer,
And an organic electroluminescence (EL) element 22 formed by sequentially stacking a metal electrode layer 20 as a cathode.
Is provided. The transparent electrode layer 16, the organic compound layer 18, and the metal electrode layer 20 are the first electrode layer, the light emitting layer, and the second electrode layer.
The organic EL element 22 corresponds to the light emitting element of the present invention.

【0022】なお、本実施の形態では、基板12上に2
つのポリマー光導波路14を設けた場合を例に説明する
が、ポリマー光導波路14の個数はこれに限定されるも
のではなく、1つまたは3つ以上設けてもよい。また、
光伝送モジュール10の上記以外の部分については、従
来の一般的な光伝送モジュールと同様でよいので説明を
省略する。
It should be noted that in the present embodiment, 2 is formed on the substrate 12.
The case where one polymer optical waveguide 14 is provided will be described as an example, but the number of polymer optical waveguides 14 is not limited to this, and one or three or more polymer optical waveguides 14 may be provided. Also,
The parts of the optical transmission module 10 other than the above may be the same as those of the conventional general optical transmission module, and thus the description thereof will be omitted.

【0023】以下、各構成要素について詳細に説明す
る。
Each constituent element will be described in detail below.

【0024】基板12としては、ガラス基板やプラスチ
ック基板を使用することができる。なお、基板12に
は、一般的な基板特性として、耐熱性、寸法安定性、耐
溶剤性、電気絶縁性、加工性、低通気性、低吸湿性など
が要求される。
As the substrate 12, a glass substrate or a plastic substrate can be used. The substrate 12 is required to have heat resistance, dimensional stability, solvent resistance, electric insulation, workability, low air permeability, low hygroscopicity, etc. as general substrate characteristics.

【0025】ポリマー光導波路14は、マルチチャンネ
ルのポリマー光導波路フイルムで構成され、信号品位を
保つために、数μmオーダーで薄膜形成されている。こ
のようなポリマー光導波路14は、PMMA(ポリメチ
ルメタクリレート)、ポリィミドなどのシート状の材料
を、従来公知のフォトリソグラフィ技術及び微細加工技
術を用いて加工することで形成することができる。
The polymer optical waveguide 14 is composed of a multi-channel polymer optical waveguide film, and is formed as a thin film on the order of several μm in order to maintain signal quality. The polymer optical waveguide 14 as described above can be formed by processing a sheet-shaped material such as PMMA (polymethylmethacrylate) or polyimide using a conventionally known photolithography technique and fine processing technique.

【0026】透明電極層16は、400nm〜700n
mの可視光の波長領域において、少なくとも50%以
上、好ましくは70%以上の光透過率を有することが好
ましい。透明電極層16を構成するための材料として
は、酸化錫、酸化錫インジウム(ITO)、酸化亜鉛イ
ンジウムなどの透明電極材料として公知の化合物の他、
金や白金など仕事関数が大きい金属の薄膜を用いてもよ
い。また、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロー
ルまたはこれらの誘導体などの有機化合物でもよい。な
お、本実施の形態では、ITOを用いた。透明導電膜に
ついては、沢田豊監修「透明導電膜の新展開」シーエム
シー刊(1999年)に詳細に記載されており、本発明
に適用することができる。
The transparent electrode layer 16 has a thickness of 400 nm to 700 n.
In the visible light wavelength range of m, it is preferable that the light transmittance is at least 50% or more, and preferably 70% or more. Examples of the material for forming the transparent electrode layer 16 include compounds known as transparent electrode materials such as tin oxide, indium tin oxide (ITO), and indium zinc oxide.
A thin film of a metal having a large work function such as gold or platinum may be used. Further, it may be an organic compound such as polyaniline, polythiophene, polypyrrole or their derivatives. In this embodiment, ITO is used. The transparent conductive film is described in detail in “New Development of Transparent Conductive Film” supervised by Yutaka Sawada, published by CMC (1999), and can be applied to the present invention.

【0027】また、透明電極層16は、マスクを用い
て、真空蒸着、スパッタリングなどを行うなどの公知の
方法で、ポリマー光導波路14上にパターンニングする
ことができる。
The transparent electrode layer 16 can be patterned on the polymer optical waveguide 14 by a known method such as vacuum deposition or sputtering using a mask.

【0028】有機化合物層18は、発光層のみからなる
単層構造であってもよいし、発光層の外に、ホール注入
層、ホール輸送層、電子注入層、電子輸送層などのその
他の層を適宜有する積層構造であってもよい。
The organic compound layer 18 may have a single-layer structure composed of only a light emitting layer, or other layers such as a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection layer, an electron transport layer in addition to the light emitting layer. It may be a laminated structure having appropriately.

【0029】有機化合物層18の具体的な構成(電極を
含めて表示する)としては、陽極/ホール注入層/ホー
ル輸送層/発光層/電子輸送層/陰極、陽極/発光層/
電子輸送層/陰極、陽極/ホール輸送層/発光層/電子
輸送層/陰極、などが挙げられる。また、発光層、ホー
ル輸送層、ホール注入層、電子注入層を複数層設けても
よい。なお、本実施の形態では、陽極/ホール輸送層/
発光層/電子輸送層/陰極の構成とした。
As a concrete constitution of the organic compound layer 18 (displayed including electrodes), anode / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / cathode, anode / light emitting layer /
Examples include electron transport layer / cathode, anode / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / cathode, and the like. Further, a plurality of light emitting layers, hole transport layers, hole injection layers, and electron injection layers may be provided. In this embodiment, the anode / hole transport layer /
The structure of the light emitting layer / electron transporting layer / cathode was adopted.

【0030】各層は、透明電極層16側の層から低分子
系の各有機材料を蒸着などによって順次薄膜形成して積
層させることで形成することができる。この際、蒸着マ
スクを用いることで、簡単にパターンニングすることが
できる。
Each layer can be formed by sequentially forming thin films of low molecular weight organic materials from the layer on the transparent electrode layer 16 side by vapor deposition or the like and stacking them. At this time, patterning can be easily performed by using a vapor deposition mask.

【0031】なお、有機化合物層18は、従来公知の有
機EL素子の有機化合物層と同様であり、有機化合物層
を構成する各層の構成材料、形成方法、及び層厚につい
ては、従来と同様のものを適宜適用することができる。
The organic compound layer 18 is the same as the organic compound layer of a conventionally known organic EL element, and the constituent material, forming method, and layer thickness of each layer constituting the organic compound layer are the same as those of the conventional one. The thing can be applied suitably.

【0032】したがって、発光層の発光材料について
も、発光可能な化合物(蛍光を発する化合物)であれば
特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ
るが、本実施の形態では、特に、発光層の発光材料とし
て、代表例であるAlq3(アルミニウムトリキノリノ
ール錯体)を用いた。
Therefore, the light emitting material of the light emitting layer is not particularly limited as long as it is a compound capable of emitting light (a compound that emits fluorescence), and can be appropriately selected according to the purpose. As a light emitting material for the light emitting layer, Alq 3 (aluminum triquinolinol complex), which is a typical example, was used.

【0033】金属電極層20は、電子注入性に優れる点
で仕事関数の低いLi、Kなどのアルカリ金属、Mg、
Caなどのアルカリ土類金属や、酸化され難く安定なA
gやAlなどの陰極材料から構成されるのが好ましい。
陰極における保存安定性と電子注入性とを両立させるた
めに、2種類以上の陰極材料を組合せてもよく、本実施
の形態では、Mg/Alを組合せて用いた。
The metal electrode layer 20 is made of an alkali metal such as Li or K, which has a low work function because of its excellent electron injection property, Mg,
Alkaline earth metals such as Ca and stable A that is not easily oxidized
It is preferably composed of a cathode material such as g or Al.
Two or more kinds of cathode materials may be combined in order to achieve both storage stability and electron injection property in the cathode. In the present embodiment, Mg / Al is used in combination.

【0034】なお、金属電極層20も透明電極層16と
同様に、マスクを用いて、真空蒸着、スパッタリングを
行うなどの公知の方法で、有機化合物層18の上にパタ
ーニングすることができる。
Like the transparent electrode layer 16, the metal electrode layer 20 can also be patterned on the organic compound layer 18 by a known method such as vacuum deposition and sputtering using a mask.

【0035】上記のように構成することにより、光伝送
モジュール10では、有機EL素子22の透明電極層1
6及び金属電極層20間に、送信したい信号(送信信
号)に基づいて電圧を印加すると、該電圧印加に応じて
有機化合物層18の発光層が発光する。なお、このとき
印加する電圧は、直流(必要に応じて交流成分を含んで
もよい)電圧でもよいし、パルス電圧でもよい。
With the above configuration, in the optical transmission module 10, the transparent electrode layer 1 of the organic EL element 22 is formed.
When a voltage is applied between 6 and the metal electrode layer 20 based on a signal to be transmitted (transmission signal), the light emitting layer of the organic compound layer 18 emits light in response to the voltage application. The voltage applied at this time may be a DC voltage (which may include an AC component if necessary) or a pulse voltage.

【0036】そして、発光した光のうち、透明電極層1
6へ進行する光はそのまま透明電極層16を透過し、金
属電極層20へ進行する光は、金属電極層20が全反射
層として機能し、金属電極層20によって反射されて透
明電極層16へ進行し、透明電極層16を透過する。す
なわち、有機EL素子22では発光されたほぼ全ての光
を透明電極層16側に取出すことができる。透明電極層
16を透過した光は、ポリマー光導波路14の上面から
内部に導入し、ポリマー光導波路14内を伝送する。従
って、光伝送モジュール10では、有機EL素子22の
発光層で発光された送信信号に基づく光をほぼ全て、す
なわち低光量損失でポリマー光導波路14に導入して、
伝送することができる。
Of the emitted light, the transparent electrode layer 1
The light traveling to 6 passes through the transparent electrode layer 16 as it is, and the light traveling to the metal electrode layer 20 is reflected by the metal electrode layer 20 to the transparent electrode layer 16 by the metal electrode layer 20 functioning as a total reflection layer. It advances and penetrates the transparent electrode layer 16. That is, in the organic EL element 22, almost all the emitted light can be extracted to the transparent electrode layer 16 side. The light transmitted through the transparent electrode layer 16 is introduced into the inside of the polymer optical waveguide 14 from the upper surface thereof and is transmitted inside the polymer optical waveguide 14. Therefore, in the light transmission module 10, almost all the light based on the transmission signal emitted in the light emitting layer of the organic EL element 22 is introduced into the polymer optical waveguide 14 with a low light amount loss,
Can be transmitted.

【0037】このように、従来の半導体発光素子に代え
て、有機EL素子22を光伝送モジュールの光源に用い
ることにより、従来必要とされた複雑な光軸調整や光導
波路端面の加工が不要となり、簡単に光導波路と光源
(有機EL素子)とを結合することができる。
As described above, by using the organic EL element 22 instead of the conventional semiconductor light emitting element as the light source of the optical transmission module, the complicated optical axis adjustment and the processing of the end face of the optical waveguide, which are conventionally required, are unnecessary. The optical waveguide and the light source (organic EL element) can be easily combined.

【0038】また、有機EL素子22は、蒸着などによ
り各層を順番に積層して形成することができるので、従
来必要とされた固定化技術も不要となると共に、蒸着す
る場合には蒸着マスクを用いるなどによって容易に光導
波路上にパターンニングすることができ、例えば、1度
のプロセスで100チャンネル分以上の素子を同時にパ
ターンニングして、複数の有機EL素子を光導波路や基
板と一体形成する、すなわちモノリシックに集積可能で
ある。これらにより、光伝送モジュールの実装工程を大
幅に短縮でき、低コスト化を図ることができる。
Further, since the organic EL element 22 can be formed by sequentially laminating each layer by vapor deposition or the like, the fixing technique which has been conventionally required is not necessary, and when vapor deposition, a vapor deposition mask is used. It can be easily patterned on the optical waveguide by using it. For example, a plurality of organic EL elements can be formed integrally with the optical waveguide and the substrate by simultaneously patterning elements for 100 channels or more in one process. , That is, they can be monolithically integrated. As a result, the mounting process of the optical transmission module can be significantly shortened and the cost can be reduced.

【0039】また、一般に、Alq3に代表される有機
EL素子22の発光層は、緑色領域の波長帯域(500
〜600nm)で高効率で発光する材料が多く、一方、
ポリマー光導波路14に用いるPMMAを代表とするポ
リマー系材料を用いたPOF(Plastic Optical Fibe
r:プラスチック光ファイバ)は、図3のの伝搬損失
スペクトルが示すように、550〜600nmの波長帯
域で100db/cmと最も低伝搬損失である。なお、
図3のA、Bは、全フッ素系のPOFの伝搬損失ス
ペクトルの実験値と理論値であり、全フッ素系の方がポ
リマー系のものよりも低伝送損失であるが、高価である
ため、コスト的に不利である。
Further, generally, the light emitting layer of the organic EL element 22 represented by Alq3 has a wavelength band (500
Many materials emit light with high efficiency at
A POF (Plastic Optical Fiber) using a polymer material typified by PMMA used for the polymer optical waveguide 14.
r: plastic optical fiber) has the lowest propagation loss of 100 db / cm in the wavelength band of 550 to 600 nm as shown in the propagation loss spectrum of FIG. In addition,
3A and 3B are experimental values and theoretical values of the propagation loss spectrum of the perfluorinated POF, and the perfluorinated type has a lower transmission loss than the polymer type, but is expensive, There is a cost disadvantage.

【0040】したがって、有機EL素子22を光源とし
て用いることは、ポリマー光導波路14における光伝送
を高効率で行うためにも適している。実際に上記のよう
に作成した有機EL素子22を駆動させて、理論上、1
0Vの駆動電圧で100Mbps以上の伝送速度を確認
することができた。
Therefore, the use of the organic EL element 22 as a light source is also suitable for highly efficient optical transmission in the polymer optical waveguide 14. By actually driving the organic EL element 22 created as described above, theoretically, 1
It was possible to confirm a transmission rate of 100 Mbps or more at a drive voltage of 0V.

【0041】なお、上記では有機化合物層に低分子系の
有機材料のみを用いた場合を例に説明したが、高分子系
の材料を用いてもよい。例えば、透明電極層16をパタ
ーンニングした後、高分子系の代表例であるπ共役系ポ
リマーのMEH−PPV(可溶性のポリフェニレンビニ
レン誘導体)をスピンコートやインクジェットによって
パターニングして有機化合物層を形成し、その上に金属
電極層20を形成してもよい。
In the above description, the case where only the low molecular weight organic material is used for the organic compound layer has been described, but a high molecular weight material may be used. For example, after patterning the transparent electrode layer 16, MEH-PPV (soluble polyphenylene vinylene derivative) which is a π-conjugated polymer, which is a typical polymer, is patterned by spin coating or inkjet to form an organic compound layer. Alternatively, the metal electrode layer 20 may be formed thereon.

【0042】また、上記では、光の送信を行う光伝送モ
ジュールを例に説明したが、本発明はこれに限定される
ものではなく、以下のように構成することもできる。
In the above description, the optical transmission module for transmitting light has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and may be configured as follows.

【0043】例えば、図4に示すように、ポリマー光導
波路14の上に、有機EL素子22と同様にして、ガラ
ス基板の基板12上に形成されたポリマー光導波路14
の上に、陽極として透明電極層30をパターンニングし
た上に、光検出層32、陰極としての金属電極層34を
蒸着などによって積層して形成した所謂積層型の光検出
器36を設けて、光検出器36によってポリマー光導波
路14内を伝送してきた光を検出可能とし、光の送受信
が可能な所謂トータルモジュールとしてもよい。
For example, as shown in FIG. 4, the polymer optical waveguide 14 is formed on the polymer optical waveguide 14 on the glass substrate 12 in the same manner as the organic EL element 22.
The transparent electrode layer 30 as an anode is patterned on the above, and a so-called laminated type photodetector 36 is formed by laminating a photodetection layer 32 and a metal electrode layer 34 as a cathode by vapor deposition or the like. The so-called total module capable of detecting the light transmitted through the polymer optical waveguide 14 by the photodetector 36 and transmitting and receiving the light may be used.

【0044】このトータルモジュールの光検出層32
は、内部光電効果の1つである光伝導効果と呼ばれる、
半導体(または絶縁体)に光を照射したとき電気伝導度
が増加する性質を利用し、一般に、半導体層(または絶
縁層)を積層して形成される。なお、光検出層32は、
多結晶半導体でもよいし、発光層と同様に有機層を用い
たものでもよい。
The photodetection layer 32 of this total module
Is called the photoconductive effect, which is one of the internal photoelectric effects.
It is generally formed by stacking semiconductor layers (or insulating layers) by utilizing the property that electric conductivity increases when light is irradiated on a semiconductor (or an insulator). The light detection layer 32 is
It may be a polycrystalline semiconductor or one using an organic layer as in the light emitting layer.

【0045】光伝導効果とは、光吸収によって電子が価
電帯または不純物準位から励起され、自由電子または正
孔の担体が生ずるために起こり、電圧を加えれば光電流
が流れる。この光電流をモニタすることで、ポリマー光
導波路14を伝送してきた光を検出して、伝送信号を取
出すことができる。
The photoconduction effect occurs because electrons are excited from a valence band or an impurity level by light absorption and carriers of free electrons or holes are generated, and a photocurrent flows when a voltage is applied. By monitoring this photocurrent, the light transmitted through the polymer optical waveguide 14 can be detected and the transmission signal can be taken out.

【0046】なお、光検出層32は、従来公知の光検出
層と同様でよく、光検出層を構成する各層の構成材料、
形成方法、及び層厚については、従来と同様のものを適
宜適用することができる。本例では、一例として、図5
に示すように、透明電極層16側から順に、CuPc
(銅フタロシアニン)層32AとPTCBI(3,4,9,10
−ペリレンテトラカルボン酸ビス−ベンズイミダゾー
ル)層32Bとを交互に3層ずつ積層した上に、更にB
CP(パソクブロイン)層32Cを積層して光検出層3
2を形成した。
The photodetection layer 32 may be the same as the conventionally known photodetection layer, and the constituent material of each layer constituting the photodetection layer,
As for the forming method and the layer thickness, the same methods as in the related art can be appropriately applied. In this example, as an example, FIG.
As shown in, the CuPc is formed in order from the transparent electrode layer 16 side.
(Copper phthalocyanine) layer 32A and PTCBI (3,4,9,10
-Perylene tetracarboxylic acid bis-benzimidazole) layers 32B are alternately laminated in three layers, and further B
The photodetection layer 3 is formed by laminating the CP (pasoku broin) layer 32C.
Formed 2.

【0047】このように、光検出器36を上記で説明し
た有機EL素子22と同様に積層型とすることで、複雑
な光軸調整や光導波路端面の加工を必要とせずに、簡単
にポリマー光導波路14と光検出器36とを結合するこ
とができる。また、蒸着などにより各層を順番に積層し
ていけばよいので、固定化技術も不要になると共に、蒸
着マスクなどを用いて容易に光導波路上にパターンニン
グできるので、光検出器36もモノリシックに集積可能
である。これらにより、トータルモジュールについても
その実装工程を短縮でき、低コスト化を図ることができ
る。
As described above, the photodetector 36 is a laminated type similar to the organic EL element 22 described above, so that the polymer can be easily polymerized without requiring complicated optical axis adjustment and processing of the end face of the optical waveguide. The optical waveguide 14 and the photodetector 36 can be coupled. Further, since each layer may be laminated in order by vapor deposition or the like, a fixing technique is not necessary and the photodetector 36 is monolithic because it can be easily patterned on the optical waveguide by using a vapor deposition mask or the like. Can be accumulated. As a result, the mounting process of the total module can be shortened and the cost can be reduced.

【0048】また、例えば、図6に示すように、基板1
2上に、一端部が2方向に分岐された所謂Y分岐光導波
路40を設け、分岐された一方に上記と同様にして有機
EL素子22、他方に上記と同様にして積層型の光検出
器36を設ければ、所謂光トランシーバをモノリシック
な容易に実現することができる。
Further, for example, as shown in FIG.
A so-called Y-branch optical waveguide 40 whose one end is branched in two directions is provided on the two, and the branched one is the organic EL element 22 in the same manner as above, and the other is the laminated type photodetector in the same manner as above. By providing 36, a so-called optical transceiver can be easily realized in a monolithic manner.

【0049】[0049]

【発明の効果】上記に示したように、本発明は、複雑な
光軸調整が不要で、低コストで実現可能な光伝送モジュ
ールを提供することができるという優れた効果を有す
る。
As described above, the present invention has an excellent effect that it is possible to provide an optical transmission module which does not require complicated optical axis adjustment and can be realized at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本実施の形態に係わる光伝送モジュールの構
成を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of an optical transmission module according to the present embodiment.

【図2】 本実施の形態に係わる光伝送モジュールの構
成を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of an optical transmission module according to the present embodiment.

【図3】 PMMA系、全フッ素系POFの一般的な伝
搬損失スペクトルを示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing general propagation loss spectra of PMMA-based and perfluorinated POF.

【図4】 その他の実施の形態に係わる積層型の光検出
器を設けた光伝送モジュールの構成を示す断面図であ
る。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of an optical transmission module provided with a laminated photodetector according to another embodiment.

【図5】 図4の積層型の光検出器の一例を示す断面図
である。
5 is a cross-sectional view showing an example of the stacked photodetector of FIG.

【図6】 その他の実施の形態に係わるY分岐光導波路
を設けた光伝送モジュールの構成を示す上面図である。
FIG. 6 is a top view showing a configuration of an optical transmission module provided with a Y-branch optical waveguide according to another embodiment.

【図7】 従来の光伝送モジュールの構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional optical transmission module.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 光伝送モジュール 12 基板 14 ポリマー光導波路 16 透明電極層 18 有機化合物層 20 金属電極層 22 有機EL素子 30 透明電極層 32 光検出層 34 金属電極層 36 光検出器 40 Y分岐光導波路 10 Optical transmission module 12 substrates 14 Polymer optical waveguide 16 Transparent electrode layer 18 Organic compound layer 20 Metal electrode layer 22 Organic EL element 30 transparent electrode layer 32 light detection layer 34 metal electrode layer 36 Photodetector 40 Y-branch optical waveguide

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 表面に光導波路が形成された基板と、 前記基板の光導波路上に積層された有機材料を用いた発
光素子と、 を有することを特徴とする光伝送モジュール。
1. An optical transmission module comprising: a substrate having an optical waveguide formed on a surface thereof; and a light emitting element using an organic material laminated on the optical waveguide of the substrate.
【請求項2】 前記基板の光導波路上に積層された光検
出器を更に有する、 ことを特徴とする請求項1に記載の光伝送モジュール。
2. The optical transmission module according to claim 1, further comprising a photodetector laminated on the optical waveguide of the substrate.
【請求項3】 前記光導波路がポリマー系光導波路であ
り、前記発光素子が有機エレクトロルミネッセンス素子
である、 ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光伝送
モジュール。
3. The light transmission module according to claim 1, wherein the optical waveguide is a polymer optical waveguide, and the light emitting element is an organic electroluminescence element.
【請求項4】 表面に、Y分岐したY分岐光導波路が形
成された基板と、 前記基板のY分岐光導波路上のY分岐された一方に積層
された有機材料を用いた発光素子と、 前記基板のY分岐光導波路上のY分岐された他方に積層
された光を検出する光検出器と、 を有することを特徴とする光トランシーバ。
4. A substrate having a Y-branched Y-branched optical waveguide formed on a surface thereof, and a light-emitting element using an organic material laminated on one of the Y-branched optical waveguides of the substrate, An optical transceiver comprising: a photodetector that detects light stacked on the other of the Y-branched optical waveguides on the substrate.
【請求項5】 前記Y分岐光導波路がポリマー系光導波
路であり、前記発光素子が有機エレクトロルミネッセン
ス素子である、 ことを特徴とする請求項4に記載の光トランシーバ。
5. The optical transceiver according to claim 4, wherein the Y-branch optical waveguide is a polymer optical waveguide, and the light emitting element is an organic electroluminescence element.
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