JP2003131083A

JP2003131083A - 双方向光モジュール

Info

Publication number: JP2003131083A
Application number: JP2001328249A
Authority: JP
Inventors: Masato Shintani; 真人新谷
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-10-25
Filing date: 2001-10-25
Publication date: 2003-05-08

Abstract

(57)【要約】【課題】必要最小限の部品点数で結合効率がよく、小
型でしかもアライメントが簡易であり、電気的及び光学
的クロストークの小さい光モジュールを提供すること。【解決手段】発光素子１４は光部品実装用基板７に形
成された凹部である光部品配設用溝８内に収容されてい
るとともに、第１光ファイバ体Ｆ１は、受光素子１５へ
光を入射させる第１シングルモード光ファイバ１１、第
１グレーテッドインデックスマルチモード光ファイバ１
０、及び第１コアレス光ファイバ９が順次接続されて成
り、かつ２光ファイバ体Ｆ２は、光分波器６に光接続さ
れる第２コアレス光ファイバ３、第２グレーテッドイン
デックスマルチモード光ファイバ２、及び第２シングル
モード光ファイバ１が順次接続されて成る双方向光モジ
ュールＭ１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，基板上に光ファイ
バ及び受光素子や発光素子等の光素子を配置して、これ
ら光部品を精度よく光学的に結合させることが可能な、
光通信分野で好適に使用される双方向光モジュールに関
する。

【０００２】

【従来の技術】現在、ＣＡＴＶや公衆通信の分野におい
て、光ファイバを利用した光通信の実用化が行われてい
る。データ量の増大に伴い、波長１．３１μｍ帯及び
１．５５μｍ帯などの長波長光の信号を用い、１本の光
ファイバを使用して信号を双方向に送り、同時に信号を
送受信できる通信方式（双方向通信方式）が検討されて
いる。この通信方式の利点は光ファイバが１本で済むこ
とである。また、この通信システムに使用される双方向
光モジュールには、空間光学系タイプ、導波路分岐タイ
プ、光ファイバ加工タイプなどがある。

【０００３】例えば、図７に示す空間光学系タイプの双
方向光モジュールＪ１は、光パッケージ４７に、光信号
の入出力用の光ファイバ３４と、光信号を分岐させるた
めの光分波器４１と、発光素子４０と、受光素子４５と
を備えてなるものであり、さらに光ファイバ３４，発光
素子４０，受光素子４５のそれぞれの直前に、レンズ３
６，３８，４３がそれぞれ備えられている。なお、図中
３５は光ファイバホルダ、３７、３９、４４のそれぞれ
はレンズホルダ、５０はキャンパッケージ型受光モジュ
ール、５１はキャンパッケージ型発光モジュール、４６
はモニター用発光素子、４２は光分波器ホルダである。

【０００４】上記構成の双方向光モジュールＪ１によれ
ば、受光素子４５から出射した光信号４８は、光分波器
４１を通過して光ファイバ３４へ入射され、光ファイバ
３４側から導入された光信号４９は、光分波器４１で反
射され発光素子４０で受光される。

【０００５】また、図８に示す導波路分岐タイプの双方
向光モジュールＪ２は、光パッケージ６５内に、Ｙ分岐
光導波路５４が形成された基板５３と、その基板５３上
に光信号を送受信するための受光素子５７，発光素子６
１と、光信号を分岐するための光分波器５５と、光ファ
イバ５２とを備えてなるものである。なお、図中５６は
光分波器搭載用溝、５８は受光素子駆動用電極、５９は
受光素子搭載用電極、６０，６４はそれぞれボンディン
グワイヤ、６２は発光素子搭載用電極、６３は発光素子
駆動用電極、６６はリード端子である。

【０００６】上記構成の双方向光モジュールＪ２によれ
ば、受光素子５７から出射された光信号λ１は、光分波
器５５で反射されて光導波路５４を通り光ファイバ５２
へ入射され、光ファイバ５２側から導入された光信号λ
２は導波路５４に入射され、光分波器５５を通過して発
光素子６１で受光される。

【０００７】また、図９に示す光ファイバ加工タイプの
双方向光モジュールＪ３は、光パッケージ７４内に、支
持基板６９と、光信号を入出力させるための光ファイバ
６７Ａ，６７Ｂと、光信号を分岐させるための光分波器
７１と、発光素子７２と、受光素子７３とを備えてなる
ものであり、支持基板６９には光ファイバ埋め込み用溝
６８、及び光分波器搭載用斜め溝７０が備えられてい
る。

【０００８】上記双方向光モジュールＪ３によれば、受
光素子７３から出射された光信号λ１は光ファイバ６７
Ａに入射され、光ファイバ６７Ａ及び光分波器搭載用斜
め溝７０に挿入された光分波器７１を通過して光ファイ
バ６７Ｂへ入射される。一方、光ファイバ６７Ｂ側より
導入した光信号λ２は、光分波器７１で反射され発光素
子７２で受光される。

【０００９】これらは主に加入者系と呼ばれる領域での
実用化を目標としており、高結合効率化、小型化、低価
格化等が要求されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の問題点
について以下に述べる。図７に示すような双方向光モジ
ュールＪ１では、実装方法として半導体レーザ等の受光
素子４５を発光させて、結合用のレンズ３６や伝送用の
光ファイバ３４の位置決めを行ない、最大結合効率が得
られる位置で、レンズ３６や光ファイバ３４をＹＡＧ溶
接等の接合方法を用いて固定する。いわゆるアクティブ
アライメントと称する方法を利用してきた。

【００１１】この実装方法の特徴は、高結合効率と高信
頼性が得られることであるが、その反面、組み立て作業
が煩雑となるという問題点があった。特に、特定波長の
光のみを透過させる目的で、波長フィルター等の光学素
子４１を挿入する場合は、さらに調芯箇所が多くなるた
め、工程がいっそう複雑になり、組み立て時間も長く、
光モジュールが大型化し、その結果コストも多大とな
る。

【００１２】また、図８に示すような従来の双方向光モ
ジュールＪ２では、導波路基板５３上に受光素子５７、
発光素子６１を実装する場合、送信側から受信側へ電気
信号が基板を伝わってしまう、いわゆる電気的クロスト
ークを抑制することが困難であった。通常、送信側では
受光素子５７を駆動するために数１０ｍＡの電流を流し
て電気信号を送るのに対し、受信側では発光素子６１に
μＡオーダー以下の小さな電流の電気信号を受信する。
このため、電気的クロストークを防ぐためには、基板を
流れる電気信号の電流を数１０ｎＡオーダーに抑える必
要がある。

【００１３】光ファイバ５２から光導波路５４に入射し
た受信信号光λ２は、光分波器５５を通過して再び光導
波路５４に入射されることになるが、この時、光導波路
間には集光効果が考慮されておらず出射光は発散するた
め、この時の光導波路５４への結合効率は低く、大きな
結合損失が生じる。そのため、できる限り光導波路間の
間隔を狭くしなければならず、光分波器５５の厚みに近
づけるように溝加工を行う必要があった。また、搭載溝
の溝幅が光分波器５５の厚みに近いため、光分波器５５
の挿入が困難であった。

【００１４】図９に示すような従来の双方向光モジュー
ルＪ３では、斜め溝７０に挿入した光分波器７１にて反
射した信号光λ２を光ファイバ６７ａ、６７ｂの上方に
配置した発光素子７２にて受信するため、光ファイバ６
７ａ，６７ｂを定位置に埋め込み、受光素子７３と調心
して結合させ、かつ発光素子７２を光ファイバ６７ａ，
６７ｂの上を跨いで配置して十分な感度を得ることは難
しく、しかも光分波器７１で反射した信号光λ２以外の
光ファイバ６７ａ，６７ｂから漏れ出る光を受光してし
まうという光学的クロストークの問題があった。

【００１５】さらに、光ファイバ６７ａから出射した送
信信号光λ１は、光分波器７１を通過して再び光ファイ
バ６７ｂに入射することになるが、この時、光ファイバ
間には集光効果が考慮されておらず出射した光は発散す
るため、光ファイバ６７ｂへの結合効率は低く、大きな
結合損失が生じる。そのため、できる限り光ファイバ間
の間隔を狭くすることが必要であり、光分波器７１の厚
みに近づけるように斜め溝７０の加工を工夫する必要が
あった。

【００１６】また、斜め溝７０を加工するために基板を
傾けたり、ダイシングブレードを斜めにするなどの工夫
をする必要があった。また、光分波器５５の厚みに近づ
けるように溝加工を行う必要があった。そして、斜め溝
７０の溝幅が光分波器７１の厚みに近いため、光分波器
７１の挿入が困難であった。

【００１７】そこで本発明では、必要最小限の部品点数
で結合効率がよく、小型でしかもアライメントが簡易で
あり、電気的及び光学的クロストークの小さい双方向光
モジュールを提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに、本発明の双方向光モジュールは、基板上に、受信
用の受光素子と、該受光素子へ光を入射させる第１光フ
ァイバ体と、光を入出射させる第２光ファイバ体と、前
記第１及び前記第２光ファイバ体を光接続させる光分波
器と、該光分波器へ光を入射させる発信用の発光素子と
を配設して成る双方向光モジュールであって、前記発光
素子は前記基板に形成された凹部内に収容されていると
ともに、前記第１光ファイバ体は、前記受光素子へ光を
入射させる第１シングルモード光ファイバ、第１グレー
テッドインデックスマルチモード光ファイバ、及び第１
コアレス光ファイバが順次接続されて成り、かつ前記第
２光ファイバ体は、前記光分波器に光接続させる第２コ
アレス光ファイバ、第２グレーテッドインデックスマル
チモード光ファイバ、及び第２シングルモード光ファイ
バが順次接続されて成ることを特徴とする。

【００１９】また、前記発光素子は面発光素子であるこ
とを特徴とする。

【００２０】また、光分波器は、前記発光素子の発光面
に配設されているか、もしくは前記光分波器は、前記第
１及び第２光ファイバ体の上面を保持する保持用基板の
下面に接着させたことを特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態につい
て図面に基づき詳細に説明する。

【００２２】図１に双方向光モジュール（以下、光モジ
ュールという）Ｍ１の模式的な断面図を示し、図４にそ
の平面図を示す。また、図２及び図３に光モジュールＭ
１の光部品実装用基板７上における構成を示す。

【００２３】図１において、光モジュールＭ１は、第１
光部品実装用基板７上の一方側に、受信用の受光素子１
５を配設し、この受光素子１５へ光を入射させる第１光
ファイバ体Ｆ１と、外部光を入射させたり後記する面発
光素子である発光素子１４からの出射光を外部へ導出す
るための第２光ファイバ体Ｆ２と、第１及び第２光ファ
イバ体Ｆ１，Ｆ２を光接続させる波長フィルター等で構
成された光分波器６と、光分波器６へ光を入射させる発
信用の発光素子１４とを配設して成り、この発光素子１
４は光部品実装用基板７に形成された凹部である光部品
配設用溝８内に収容されている。また、第１光ファイバ
体Ｆ１は、受光素子１５へ光を入射させる第１シングル
モード光ファイバ１１、第１グレーテッドインデックス
マルチモード光ファイバ１０、及び第１コアレス光ファ
イバ９が順次接続されて成る。そして、光ファイバ体Ｆ
２は、光分波器６に光接続される第２コアレス光ファイ
バ３、第２グレーテッドインデックスマルチモード光フ
ァイバ２、及び第２シングルモード光ファイバ１が順次
接続されて成る。なお、図中の矢印は光信号の向きを示
す。

【００２４】ここで、発光素子１４は面発光素子とする
のが構成が簡便となり、凹部内に好適に収容可能であ
り、また、他の光学部材と効率よく光接続させられるな
ど点で望ましいが、発光素子として端面型発光素子を使
用することも可能である。例えば、光部品配設用溝８を
光軸に直交する断面形状がＶ字状とすることにより、こ
のＶ字状の溝の斜面を利用して配設し光結合させること
が可能となる。

【００２５】また、光分波器６は例えば図示のように発
光素子１４の発光面に透光性の光学用接着材（不図示）
を介して配設されているか、もしくは、実施例において
後記するように第１及び第２光ファイバ体Ｆ１，Ｆ２の
上面を保持する保持用基板である第３光部品実装用基板
の下面に接着させる（後記する図５，６における２２を
参照）。

【００２６】具体的には、アルミナ、ジルコニア、ガラ
ス、シリコン等からなる第１光部品実装用基板７上に搭
載された、ＰＩＮフォトダイオード等の受光素子１４へ
は受信光信号が次のようにして入射される。まず、受信
光信号が第２シングルモード光ファイバ１に入射されて
伝播され、次に第２グレーテッドインデックスマルチモ
ード光ファイバ２にて集光され、そして、第２コアレス
光ファイバ３を伝播して、光部品配設用溝８に発光素子
とともに配置された光分波器６を介して、第１コアレス
光ファイバ９に伝播され、第１グレーテッドインデック
スマルチモード光ファイバ１０にてビーム径が拡大さ
れ、先端に集光機能を有する第１シングルモード光ファ
イバ１１を伝播して出射されて、受光素子１５へ入射さ
れる。

【００２７】一方、発光素子１４からの出射光は、光分
波器６にて第２光ファイバ体Ｆ２側へ反射され、第２コ
アレス光ファイバ３、第２グレーテッドインデックスマ
ルチモード光ファイバ２、及び第２シングルモード光フ
ァイバ１を伝播して、外部へ送信される。

【００２８】ここで、グレーテッドインデックスマルチ
モード光ファイバは、光ファイバの中心軸から徐々に屈
折率が下がる軸対称の屈折率分布を持つ光ファイバであ
る。ほとんどのグレーテッドインデックスマルチモード
光ファイバはほぼ２乗の屈折率分布を持ちレンズ効果を
有するため、好適な屈折率分布のグレーテッドインデッ
クスマルチモード光ファイバを好適な長さで用いれば結
合光学系を構成することができる。

【００２９】グレーテッドインデックスマルチモード光
ファイバ端面に点光源がある場合に、コリメート光にす
る条件は、グレーテッドインデックスマルチモード光フ
ァイバの長さが四分の一周期になる長さ（光線の挙動の
周期に対応させてピッチ（Ｐ）で表すとＰ＝０．２５）
であるが、実際に結合効率が最も高いのは、端面が対向
するグレーテッドインデックスマルチモード光ファイバ
からのビームウェストの位置が一致するときである。

【００３０】Ｐ＝０．２５におけるビームウェストの位
置は、グレーテッドインデックスマルチモード光ファイ
バの出射端面に位置することになり、グレーテッドイン
デックスマルチモード光ファイバ間に光学素子を挿入す
る場合は、ビームウェストの位置は一致しない。そのた
め、グレーテッドインデックスマルチモード光ファイバ
の出射端面から離れた位置にビームウェストを形成する
ためには、四分の一周期になる長さよりも長く（Ｐ＞
０．２５）なる条件が必要になる。

【００３１】そこで、コアレス光ファイバの長さは、２
つのグレーテッドインデックスマルチモード光ファイバ
によるビームスポットが中央で一致するように調整して
から、コアレス光ファイバを接続することによって予め
焦点距離を厳密に調整することができ、もともと一本の
光ファイバであるので、これを分断した場合であって
も、光ファイバ間の軸ズレを防止することができる。

【００３２】以上のことにより、シングルモード光ファ
イバ同士を対向させた場合よりも結合効率が良く、かつ
光部品配設用溝８の溝幅を広くとることができる。ま
た、光分波器を搭載するための溝を斜めに加工する必要
がなくなり、加工が容易になると同時に、光学素子の搭
載溝への挿入も容易になる。

【００３３】図２（ａ）に示すように、受光素子搭載用
電極２５と、第１光部品実装用基板７に形成された光フ
ァイバ搭載用溝１９に、先端に集光機能を有する第１シ
ングルモード光ファイバ１１、その反対の端部に第１グ
レーテッドインデックスマルチモード光ファイバ１０、
その端部にコアレス光ファイバ２１、その端部に第２グ
レーテッドインデックスマルチモード光ファイバ２、さ
らにその端部に第２シングルモード光ファイバ１が順番
に接続された光ファイバを搭載する。

【００３４】そして、図２（ｂ）に示すように、第１コ
アレス光ファイバ９と第２コアレス光ファイバ３の端面
が、光部品配設用溝８をはさんで互いに対向した状態に
なるように、光部品配設用溝８をダイシング等で形成
し、発光素子搭載用電極１６と発光素子駆動用電極が形
成されたチップキャリアとなる第２光部品実装用基板を
光部品配設用溝８に搭載する。

【００３５】このようにして、図３（ａ）、（ｂ）にて
示すように、受光素子１５を搭載した後、光ファイバを
搭載した第１光部品実装用基板７に第２光部品実装用基
板１２を搭載し、そして発光素子１４上に光分波器６を
光学用接着剤を用い固定して配置し、各基板をエポキシ
接着材等で接合し、図４に示すように光パッケージ１８
に収納して光モジュールＭ１とする。

【００３６】なお、第１光部品実装用基板と第２光部品
実装用基板、及び後記する光分波器を設ける場合に使用
される第３光部品実装用基板の接合は、低融点ガラス付
けや半田付けでも良い。また、受光素子と発光素子の搭
載基板は第１光部品実装用基板と第２光部品実装用基板
を交換しても良い。

【００３７】上記のように、第２光部品実装用基板を用
いることにより、受光素子と発光素子の位置を離すこと
ができ、従来生じていた送信側から受信側へ電気信号が
基板を伝わってしまう、いわゆる電気的クロストークを
極力防止することができる。

【００３８】さらに、発光素子から出射される信号光は
光分波器にて反射されて出射することとなり、光ファイ
バから漏れ出る光を遮断することができ、光学的クロス
トークを防ぐことができる。

【００３９】また、上述した従来の各実装技術に比べ
て、本実施形態では、高精度な位置決めが求められる受
光素子と光分波器及び光ファイバとの位置決めを、光フ
ァイバ同士を順次接合させ、かつ各光部品実装用基板に
て保持することで行い、かつ発光素子と受光素子を物理
的に離すことで、必要最小限の部品点数で結合効率がよ
く、小型で、アライメントが非常に簡易な、電気的及び
光学的クロストークの小さい、低コストの双方向光モジ
ュールを提供することができる。

【００４０】さらに、光分波器を搭載するための凹部
（溝を含む）を基板に対し斜めに加工する必要がなく、
凹部（溝を含む）における幅の寸法が、シングルモード
光ファイバ同士を対向させた場合の溝幅よりも広くする
ことができるため、幅寸法精度が緩和され、光分波器搭
載位置の位置ずれに対するマージンも大きくなり、従来
のように光分波器搭載用溝に光分波器を配設する場合に
生じていた位置ずれや角度ずれによる結合効率の低下を
皆無にすることができる。

【００４１】

【実施例】＜実施例１＞以下に、本発明による光部品実
装用基板の作製方法及び双方向光モジュールのより具体
的な実施例１について、図１、図２、図３、図４を用い
て説明する。

【００４２】まず、第１光部品実装用基板７はシリコン
単結晶からなるシリコン基板を熱酸化し、シリコン基板
面に膜厚０．１μｍの熱酸化膜を形成する。次に、基板
全面に膜厚０．１μｍのシリコン窒化膜を成膜した。そ
れからフォトリソグラフィーを行って幅０．１５ｍｍの
光ファイバ搭載用Ｖ溝１９のＶ溝のパターンを形成し、
シリコン窒化膜をＲＩＥドライエッチングで、また熱酸
化膜をバッファふっ酸のウエットエッチングを用いて、
パターン内のシリコン窒化膜及び熱酸化膜を除去した。

【００４３】次に、Ｖ溝パターンをエッチングマスクと
してシリコン面を、ＫＯＨ（濃度４３重量％、温度６
３．５℃）に漬して異方性エッチングを行い、光ファイ
バ搭載用Ｖ溝１９を形成した。

【００４４】次に、ＲＩＥのドライエッチングにより、
光ファイバ搭載用Ｖ溝１９を形成するためのエッチング
マスクであるシリコン窒化膜を除去した。次に、シリコ
ン基板上にフォトリソグラフィーを行って受光素子搭載
用電極２５及び受光素子駆動用電極２４を形成した後、
受光素子搭載用電極２５及び受光素子駆動用電極２４
を、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの層構造（各層の膜厚：０．１μ
ｍ／０．２μｍ／０．５μｍ）にて構成した。なお、上
記電極材料は下層／上層の順で表記している。また、受
光素子搭載用電極２５上に受光素子搭載用はんだ（重量
比Ａｕ：Ｓｎ＝７０：３０、厚み２．５μｍ）を形成し
た。

【００４５】次に、図２（ａ）に示すように、第１光部
品実装用基板７上の幅０．１５ｍｍの光ファイバ搭載用
溝１９に、先端に集光機能を有する第１シングルモード
光ファイバ１１（長さ４．６ｍｍ）と、その反対の端部
に第１グレーテッドインデックスマルチモード光ファイ
バ１０（長さ０．７８ｍｍ）、さらにその端部にコアレ
ス光ファイバ２１（長さ１．６ｍｍ）、その端部に第２
グレーテッドインデックスマルチモード光ファイバ２
（長さ０．７８ｍｍ）、さらにその端部に第２シングル
モード光ファイバ１（長さ１ｍ）が順番に接続された光
ファイバを搭載した。

【００４６】そして、図２（ｂ）に示すように、第１コ
アレス光ファイバ９と第２コアレス光ファイバ３の端面
が光部品配設用溝８をはさんで互いに対向した状態にな
るように、溝幅０．８ｍｍの光部品配設用溝８をダイシ
ングにて形成し、その溝幅０．８ｍｍの光部品配設用溝
８に幅０．７ｍｍの波長フィルターである光分波器６を
配置した。

【００４７】一方、第２光部品実装用基板１２は、金型
形成により形成されたアルミナ基板上にフォトリソグラ
フィーを行って、発光素子搭載用電極１６及び発光素子
駆動用電極２３のパターンを形成した後、発光素子搭載
用電極１６及び発光素子駆動用電極２３をＴｉ／Ｐｔ／
Ａｕの層構造（各層の膜厚：０．１μｍ／０．２μｍ／
０．５μｍ）にて蒸着により構成した。上記電極材料は
下層／上層の順で表記している。

【００４８】さらに、図３（ａ）、（ｂ）にて示すよう
に、第２光部品実装用基板１２上の発光素子搭載用電極
１６及び発光素子駆動用電極２３に、発光素子１４を搭
載した。その後、光ファイバを搭載した第１光部品実装
用基板７に第２光部品実装用基板１２を搭載し、そして
発光素子１４上に光分波器６を光学接着剤を用いて固定
して配置し、各基板をエポキシ接着材で接合し、基板同
士をエポキシ接着材を用いて接合した。そして図４に示
すように光パッケージ１８内に収納した。

【００４９】上記のようにアルミナから成る第２光部品
実装用基板１２を用いることにより、受光素子１５と発
光素子１４の位置を離すことができ、従来生じていた送
信側から受信側へ電気信号が基板を伝わる、いわゆる電
気的クロストークを防ぐことができる。さらに、受光素
子に入射する信号光は先端に集光機能を有するファイバ
のみからとなり、光ファイバから漏れ出る光を遮断する
ことができ、光学的クロストークをも防ぐことができる
このようにして、必要最小限の部品点数にて結合効率が
よく、小型で、アライメントが非常に簡易な、電気的及
び光学的クロストークの小さい、低コストな双方向光モ
ジュールＭ１を提供することができる。＜実施例２＞次に、本発明による他の光部品実装用基板
の作製方法及び双方向光モジュールの実施例について図
２（ａ）、図５、図６を用いて説明する。

【００５０】まず、第１光部品実装用基板７はシリコン
単結晶からなるシリコン基板を熱酸化し、シリコン基板
面に膜厚０．１μｍの熱酸化膜を形成した。次に、基板
全面に膜厚０．１μｍのシリコン窒化膜を成膜した。そ
れからフォトリソグラフィーを行い、幅０．１５ｍｍの
光ファイバ搭載用Ｖ溝１９のＶ溝のパターンを形成し、
シリコン窒化膜をＲＩＥドライエッチングで、また、熱
酸化膜をバッファふっ酸のウエットエッチングを用い
て、パターン内のシリコン窒化膜及び熱酸化膜を除去し
た。次に、Ｖ溝パターンをエッチングマスクとしてシリ
コン面をＫＯＨ（濃度４３重量％、温度６３．５℃）に
漬して異方性エッチングを行い、光ファイバ搭載用Ｖ溝
１９を形成した。

【００５１】次に、ＲＩＥのドライエッチングにより、
光ファイバ搭載用Ｖ溝１９形成用エッチングマスクのシ
リコン窒化膜を除去した。次に、シリコン基板上にフォ
トリソグラフィーを行い、受光素子搭載用電極２５及び
受光素子駆動用電極２４のパターンを形成した後、受光
素子搭載用電極２５及び受光素子駆動用電極２４を、Ｔ
ｉ／Ｐｔ／Ａｕの層構造（各層の膜厚：０．１μｍ／
０．２μｍ／０．５μｍ）にて構成した。上記電極材料
は下層／上層の順で表記している。受光素子搭載用電極
２５上に発光素子搭載用はんだ（重量比Ａｕ：Ｓｎ＝７
０：３０、厚み２．５μｍ）を形成した。

【００５２】次に、図２（ａ）に示すように、第１光部
品実装用基板７上の幅０．１５ｍｍの光ファイバ搭載用
溝１９に、先端に集光機能を有する第１シングルモード
光ファイバ１１（長さ４．６ｍｍ）、その反対の端部に
第１グレーテッドインデックスマルチモード光ファイバ
１０（長さ０．７８ｍｍ）、さらにその端部にコアレス
光ファイバ２１（長さ１．６ｍｍ）、その端部に第２グ
レーテッドインデックスマルチモード光ファイバ２（長
さ０．７８ｍｍ）、さらにその端部に第２シングルモー
ド光ファイバ１（長さ１ｍ）とが順番に接続された光フ
ァイバを搭載し、図５に示すように、第１コアレス光フ
ァイバ９と第２コアレス光ファイバ３の端面が光部品配
設用溝８をはさんで互いに対向した状態になるように溝
幅０．８ｍｍの光部品配設用溝８をダイシングにて形成
した。

【００５３】一方、図５に示すように、第２光部品実装
用基板１２Ａは、シリコン基板を熱酸化し、シリコン基
板面に膜厚０．１μｍの熱酸化膜を形成した。発光素子
搭載用電極１６及び発光素子駆動用電極２３のパターン
を形成するために、シリコン基板上にフォトリソグラフ
ィーを行って、発光素子搭載用電極１６及び発光素子駆
動用電極２３をＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの層構造（各層の膜
厚：０．１μｍ／０．２μｍ／０．５μｍ）にて蒸着に
より構成した。上記電極材料は下層／上層の順で表記し
ている。そして、第２光部品実装用基板１２Ａ上の発光
素子搭載用電極１６及び発光素子駆動用電極２３に発光
素子１４を搭載した。そして、溝幅０．８ｍｍの光部品
配設用溝８に、第３光部品実装用基板２２に搭載した幅
０．９ｍｍの光分波器６を配置した。

【００５４】その後、図５（ａ）、（ｂ）にて示すよう
に、光ファイバを保持するように第１光部品実装用基板
７と第３光部品実装用基板２２を対向させて位置合わせ
を行い、基板同士をエポキシ接着材を用いて接合した。
そして図６に示すように光パッケージ１８に収納した。

【００５５】上記のように、熱酸化膜付きシリコン基板
の第２光部品実装用基板１２Ａを用いることにより、受
光素子１５と発光素子１４の位置を離すことができ、さ
らに、従来生じていた送信側からのクロストークによっ
て受信側に電流が流れることを防ぐことができた。

【００５６】さらに、発光素子１４に入射する信号光は
先端に集光機能を有する光ファイバのみからとなり、第
３光部品実装用基板２２を用いることでさらに光ファイ
バから漏れ出る光を遮断することができた。

【００５７】このようにして、必要最小限の部品点数に
て結合効率がよく、小型で、アライメントが非常に簡易
な、電気的及び光学的クロストークの小さい、低コスト
な双方向光モジュールＭ２を提供することができた。

【００５８】

【発明の効果】以上、述べたように、本発明の双方向光
モジュールによれば、基板上に、受信用の受光素子と、
該受光素子へ光を入射させる第１光ファイバ体と、外部
光を入出射させる第２光ファイバ体と、前記第１及び前
記第２光ファイバ体を光接続させる光分波器と、該光分
波器へ光を出射させる発信用の発光素子とを配設して成
る構成において、発光素子は基板に形成された凹部内に
収容されているとともに、第１光ファイバ体は、受光素
子へ入射される第１シングルモード光ファイバ、第１グ
レーテッドインデックスマルチモード光ファイバ、及び
第１コアレス光ファイバが順次接続されて成り、かつ第
２光ファイバ体は、光分波器に光接続される第２コアレ
ス光ファイバ、第２グレーテッドインデックスマルチモ
ード光ファイバ、及び第２シングルモード光ファイバが
順次接続されて成る。さらに、光分波器は、発光素子の
発光面に配設されているか、第１及び第２光ファイバ体
の上面を保持する保持用基板の下面に接着させた。

【００５９】これらの構成により、高精度な位置決めが
求められる発光素子と、光分波器及び光ファイバとの位
置決めを、光ファイバ同士を順次接合させ、かつ光部品
実装用基板にて保持することで簡便に行える。

【００６０】また、発光素子と受光素子を物理的に離す
ことにより、必要最小限の部品点数で結合効率がよく、
小型で、しかもアライメントが非常に簡易かつ正確に行
うことが可能な、電気的及び光学的クロストークの小さ
い、優れた双方向光モジュールを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の双方向光モジュールの一実施形態を模
式的に示す断面図である。

【図２】（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の第１光部品
実装用基板の一実施形態を模式的に示す平面図である。

【図３】（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の第１光部品
実装用基板の一実施形態を模式的に示す断面図であり、
（ａ）は分解断面図である。

【図４】本発明の双方向光モジュールの一実施形態を模
式的に示す平面図である。

【図５】（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の双方向光モ
ジュールの一実施形態を模式的に示す断面図であり、
（ａ）は分解断面図である。

【図６】本発明の双方向光モジュールの一実施形態を模
式的に示す断面図である。

【図７】従来の双方向光モジュールの一実施形態を模式
的に示す平面図である。

【図８】従来の双方向光モジュールの一実施形態を模式
的に示す平面図である。

【図９】従来の双方向光モジュールの一実施形態を模式
的に示す平面図である。

【符号の説明】

１：第２シングルモード光ファイバ２：第２グレーテッドインデックスマルチモード光ファ
イバ３：第２コアレス光ファイバ６：光分波器７：第１光部品実装用基板８：光部品配設用溝９：第１コアレス光ファイバ１０：第１グレーテッドインデックスマルチモード光フ
ァイバ１１：先端に集光機能を有する第１シングルモード光フ
ァイバ１２：第２光部品実装用基板１２Ａ：熱酸化膜付きシリコン基板の第２光部品実装用
基板１４：発光素子１５：受光素子１６：発光素子搭載用電極１８：光パッケージ１９：光ファイバ搭載用溝２１：コアレス光ファイバ２２：第３光部品実装用基板２３：発光素子駆動用電極２４：受光素子駆動用電極２５：受光素子搭載用電極Ｍ１、Ｍ２：双方向光モジュール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H037 AA01 BA02 BA04 BA11 BA13 BA21 BA31 CA02 CA04 CA33 CA35 DA03 DA06 DA11 DA12 DA35 5F073 AB16 AB28 BA01 FA06 FA07 5F088 BA16 BB01 EA09 JA03 JA14 JA20 5F089 AA01 AC17 AC20 CA20 GA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、受信用の受光素子と、該受光
素子へ光を入射させる第１光ファイバ体と、光を入出射
させる第２光ファイバ体と、前記第１及び前記第２光フ
ァイバ体を光接続させる光分波器と、該光分波器へ光を
入射させる発信用の発光素子とを配設して成る双方向光
モジュールであって、前記発光素子は前記基板に形成さ
れた凹部内に収容されているとともに、前記第１光ファ
イバ体は、前記受光素子へ光を入射させる第１シングル
モード光ファイバ、第１グレーテッドインデックスマル
チモード光ファイバ、及び第１コアレス光ファイバが順
次接続されて成り、かつ前記第２光ファイバ体は、前記
光分波器に光接続される第２コアレス光ファイバ、第２
グレーテッドインデックスマルチモード光ファイバ、及
び第２シングルモード光ファイバが順次接続されて成る
ことを特徴とする双方向光モジュール。
【請求項２】前記発光素子は面発光素子であることを
特徴とする請求項１に記載の双方向光モジュール。
【請求項３】前記光分波器は、前記発光素子の発光面
に配設されているか、または前記第１及び第２光ファイ
バ体の上面を保持する保持用基板の下面に接着させたこ
とを特徴とする請求項１または請求項２に記載の双方向
光モジュール。