JP2003294964A

JP2003294964A - 光通信モジュール

Info

Publication number: JP2003294964A
Application number: JP2002100931A
Authority: JP
Inventors: Miki Kuhara; 美樹工原
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2002-04-03
Filing date: 2002-04-03
Publication date: 2003-10-15
Also published as: US20050163420A1; US7153037B2; US20030190124A1; US6882763B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】多芯テープファイバと結合する複数本の伝送
路を用いてデータ伝送を行うパラレル光通信用の光通信
モジュールであって、クロストークが少なく製造容易で
ありＰＤモジュール、ＬＤモジュール以外にも用途をも
ち汎用性に富む光通信モジュールを与えること。【解決手段】テープファイバでの光ファイバピッチＨ
に等しいピッチＥで基板の上に同じ幅ｄで複数の平行直
線光伝送路（光導波路、光ファイバ）を形成し、幅Ｗが
Ｅ＜Ｗ＜２Ｅ−ｄを満たす光素子を前後方向にずらせて
光導波路上に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信機器、中で
も複数本の伝送路を用いてデータ伝送を行うパラレル光
通信用の光通信モジュールに関するものである。多チャ
ンネルの光受信モジュール、光送信モジュール、光変調
器モジュール、光増幅器モジュール、インラインモニタ
などに適用することができる。

【０００２】

【従来の技術】同時に４チャンネルとかその整数倍
（８、１６…）のチャンネル（ｍ）の信号を送信するた
め、基板の上に複数の光導波路を設け終端に光素子（Ｌ
Ｄ、ＰＤ）を設置する表面実装型素子は、小型低コスト
高性能の光通信モジュールを提供できる可能性がある。

【０００３】しかし半導体レーザ（ＬＤと略する）をあ
まり近接して並べると、ＬＤに数１０ｍＡの駆動電流を
流すために、チャンネル間の干渉、クロストーク、発熱
の集中による特性のばらつきなどの様々な問題が生じ
る。多芯テープファイバのピッチは２５０μｍである。
そのままでは３００μｍ以上の幅をもつＬＤチップを並
べる余裕がない。そこで光導波路間隔を拡大するという
工夫をしたＬＤモジュールが提案された。

【０００４】宍倉正人、長妻一之、井戸立身、徳田
正秀、中原宏治、野本悦子、須藤剣、佐野博久、「１０
Ｇｂｐｓ×４ｃｈパラレルＬＤモジュール」２００１年
電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会、
Ｃ−３−５０、Ｐ１６０（２００１）

【０００５】図３３にによって提案された拡大導波路
を有する４チャンネルＬＤモジュールの斜視図を示す。
これは４チャンネルの光送信モジュール（ＬＤモジュー
ル）の例である。波長多重伝送装置間に用いることがで
きる。基板７０の上に光導波層７２を設け、彎曲拡大し
た４本の光導波路７３、７４、７５、７６を形成してい
る。光導波路の始端はテープファイバの光ファイバピッ
チ（Ｈ＝２５０μｍ）に合わせて２５０μｍピッチとな
っている。光導波路間隔は中間部で広がり終端部での間
隔は１０００μｍとなっている。終端部に半導体レーザ
（ＬＤ）チップ７７、７８、７９、８０が実装されてい
る。半導体レーザのピッチは１０００μｍであるから充
分に広い。１０ＧＨｚにおいて、隣接チャンネルの間
（チャンネル１と２、チャンネル２と３、チャンネル３
と４）のクロストークは−４０ｄＢ以下になると述べて
いる。

【０００６】これは標準的な多芯ファイバ、或いはテー
プファイバのピッチが２５０μｍと狭いので、これを拡
大彎曲導波路によって１ｍｍピッチに拡大しＬＤチップ
を取り付けることを可能にし、かつクロストークを低減
している。

【０００７】一方、光導波路を利用して、光送信器、光
受信器、光送受信モジュールを高機能化することが望ま
れている。特に光加入者系に光機能素子モジュールが普
及するには低コスト化、量産化が必須である。このよう
な要求には、光導波路を使うことによって応えることが
できる。たとえば光送受信モジュールの例はいくつかあ
るが、

【０００８】特開平１１−６８７０５号「双方向Ｗ
ＤＭ光送受信モジュール」

【０００９】はその一例である。これは１チャンネルの
ものである。このような（表面実装）機能のものが開発
されているが、横に広がったｙ型分岐導波路を用いるた
め、多チャンネル用途には適さない。これを多チャンネ
ルにそのまま拡張できない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】光加入者系の実用化に
とって、各家庭（加入者側；ＯＮＵ）の光送受信モジュ
ールの小型低コスト化の他に、局側の光送受信モジュー
ルの低コスト化、小型化が必要である。

【００１１】もちろん大口ユーザーは、加入者側だが、
多くのチャンネルを使いたいので、やはり小型低コスト
の光送受信モジュールが必須である。

【００１２】そのためにはテープファイバのピッチに合
わせた多チャンネル（ｍ）の光送信器、光受信器、ある
いは光送受信器などの光通信モジュールが必要である。
加入者の数をＭとすると、局側はそれに対応する数の送
受信機能を保持しなければならない。ｍチャンネルの送
受信モジュールを用いれば、Ｍ／ｍ個の装置を局側に備
えれば良いということになる。１チャンネルの装置を使
う場合に比較して、装置の数を１／ｍに減らすことがで
き、局側の収納スペースを節減できる。

【００１３】現在最も多用される多チャンネルのテープ
ファイバのピッチ間隔は、２５０μｍであり、４本、８
本、１２本、１６本と４の整数倍に平面上に並んだ構造
となっている。

【００１４】現存のテープファイバの光ファイバ間隔は
２５０μｍである。そのままでは狭すぎて、そのまま接
続できるようなモジュールを作ることができない。例え
ばのように、ユニットのピッチを２５０μｍから５０
０μｍや１ｍｍへ広く拡大して、放熱の困難や信号の干
渉（クロストーク）の問題が生じないように複数の半導
体レーザを離隔して実装する必要がある。

【００１５】最も普及している発光素子、例えば半導体
レーザ（ＬＤ）や、受光素子（フォトダイオード；Ｐ
Ｄ）チップのサイズは、光導波路の方向（光軸に直交す
る方向）の幅は、いくら狭くても２５０μｍ以上であ
る。ほとんどが取扱いやすさ、チップ加工しやすさ、実
装しやすさ、放熱などの信頼性確保など、様々な理由か
ら３００μｍから５００μｍの幅をもつ。

【００１６】テープファイバでの光ファイバピッチはＨ
＝２５０μｍであり狭すぎる。ＬＤ、ＰＤに接続するた
めにも光導波路にピッチ拡大部が必要となる。彎曲拡大
光導波路を設けた場合、光導波路を形成すべきＳｉ基板
の全長は１０ｍｍから１５ｍｍは必要となる。したがっ
て結果的にコスト高になる。

【００１７】また半導体チップや、光導波路の設計に
も、おのずと制限が課せられる。何よりも、テープファ
イバの標準の２５０μｍピッチで連続してきた光学系
を、曲がりの強い彎曲導波路によって広げるのは、設計
上の困難も大きく製造歩留まりも悪い。

【００１８】また、ＰＤやＬＤで終端するのではない場
合もある。光導波路の中間に光素子を置いて何らかの処
理をし、その信号光を後段のテープファイバへ出力信号
として送ることがある。その場合には一旦５００μｍや
１０００μｍピッチに広げた光導波路を再び狭い２５０
μｍピッチに戻す必要がある。

【００１９】先述のように多用される多チャンネルのテ
ープファイバのピッチ間隔は、２５０μｍであり、４
本、８本、１２本と４の整数倍に並んでいる。

【００２０】もしも現状のピッチサイズのままで、多チ
ャンネルの光通信モジュールが実現できると非常に有用
なモジュールとなる。

【００２１】本発明は、このような問題点を一挙に解決
して、多芯のテープファイバのコンパクトさ、Ｓｉベン
チを使った表面実装型の多チャンネル送信モジュールの
良さを生かしつつ、彎曲光導波路によるピッチ拡大とい
うような手段を使わず、単純な複数の直線導波路上に多
チャンネル（ｍチャンネル）の光通信モジュールを作製
できる手段を与えることを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】［ａ．光素子で終端する
モジュール］本発明の光通信モジュールは、基板と、ｎ
種類（ｎ≧２）の異なる長さと同じ幅ｄとを有しテープ
ファイバの光ファイバピッチＨに等しいピッチＥで隣接
する光伝送路と異なる長さをもつように基板の上に平行
に形成されたｍ本の光伝送路と、幅ＷがＥ＜Ｗ＜２Ｅ−
ｄを満足し前記光伝送路の終端に近接して設けられたｍ
個の光素子とを含む。これは基板の上に途中まで延びる
長さの異なる平行光伝送路を形成し、その終端が前後方
向に食い違うようにして光素子実装のための空間の横幅
を２倍近く取るようにしたものである。

【００２３】光伝送路というのは光導波路或いは光ファ
イバのことである。光素子は半導体レーザＬＤまたはフ
ォトダイオードＰＤであり多チャンネルの送信モジュー
ル、受信モジュールとなる。隣接する光素子の取付位置
が前後方向に食い違っていればよい。ｎ種類の長さの異
なるｍ本の光伝送路があり隣接素子が軸線方向に同じ位
置にあってはならないのだから、ｎ（ｎ−１）^ｍ−１通
りの異なる配置が可能である。

【００２４】［ｂ．光素子が中間に介在するモジュー
ル］本発明の光通信モジュールは、基板と、同じ幅ｄを
有しテープファイバの光ファイバピッチＨに等しいピッ
チＥで基板の上に平行に形成されたｍ本の光伝送路と、
幅ＷがＥ＜Ｗ＜２Ｅ−ｄを満足し前記光伝送路の中間の
ｎ種類（ｎ≧２）の異なる前後位置であって隣接光素子
と異なる前後位置に設けられたｍ個の光機能素子とを含
む。光導波路の中間に設けた光機能素子と光伝送路とを
結合するために、光導波路に穴（凹部）を設けて光伝送
路の軸線上に光機能素子の活性層を合わせ光が光機能素
子の中を通過するようにする。

【００２５】裏面入射型ＰＤが光機能素子の場合は、直
後に斜め傾斜ミラーを設けて光伝送路の光の一部を反射
して裏面入射型に入射するようにする。この場合はｎ種
類の前後方向に異なる位置があり隣接素子が前後方向に
同じ位置にあってはならないのだから、ｎ（ｎ−１）
^ｍ−１通りの異なる配置が可能である。光機能素子とし
ては、偏光子、アイソレータ、波長選択フィルタ、モニ
タ用ＰＤ、ロッドレンズ、グレーティング、光変調器、
光増幅素子、ＬＤなどがある。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明の光通信モジュールの構成
をより詳しく述べる。（１）基板上に設けられた（ｍチャンネル分の）ｍ本
の光伝送路（例えば、光導波路や、溝に埋め込んだ光フ
ァイバなどでもよい）のピッチＥを、テープファイバの
ピッチＨに合わせる。通常ファイバはＨ＝２５０μｍピ
ッチであるが、この数値に限定されるものではない。要
は、光ファイバのピッチＨと同じピッチＥで、複数の光
伝送路（光導波路、光ファイバ）が基板上に平行に形成
されていればよい。

【００２７】（２）光機能素子を光伝送路の長さ方向
（光軸方向という）に沿って、隣どうしの光機能素子が
ぶつかり合わないように、光軸方向の配置をずらす。

【００２８】（３）ここで光機能素子とは、例えば光
通信に用いられるものとして、ア．発光素子（半導体レーザなど、ＬＤと略記。Ｉｎ
Ｐ系やＩｎＧａＡｓＰ系やＧａＡｓ系の半導体レーザダ
イオードがある。発光ダイオードＬＥＤ、ＩｎＰ系やＩ
ｎＧａＡｓＰ系やＧａＡｓ系のＬＥＤが可能。）

【００２９】イ．受光素子（半導体受光素子、ＰＤと
略記。ＩｎＧａＡｓやＩｎＧａＡｓＰ系、ＧｅやＳｉフ
ォトダイオードＰＩＮ−ＰＤなど。構造としては、上面
入射型、裏面入射型、端面入射型などがある。端面入射
型ＰＤには、光が端面から直接入射する導波路型のもの
と、端面下部を一部斜めに削り斜面で光を入射・屈折さ
せ受光部に入射させるもの、あるいは底面中央を楔形に
切り欠き、端面から入る光を切欠きで一度反射させてか
ら受光部に入射させるものなどがある。その他にアバラ
ンシェフォトダイオードＡＰＤがある。）

【００３０】ウ．半導体光増幅素子（ＳＯＡという。
半導体レーザとほぼ同じ構造のチップであるが、発振寸
前に条件設定されている。外部から光が入ってくると同
じ波長で発振するもので、光増幅ができる。）

【００３１】エ．グレーティング（回折格子の一種で
あるが光伝送路に固定されるから回折角が９０度に限定
される。ブラッグ反射を利用し特定の波長のみ反射す
る。ＳＯＡチップと組み合わせて、発振スペクトルの極
めて狭いＬＤにできる。グレーティングのピッチを変え
て波長を任意に選択できる。波長多重化に有用。）

【００３２】オ．光変調器（ＬｉＮｂＯ_３のような誘
電体や、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓＰ系、ＧａＡｓ系に電圧
をかけるものなど。）

【００３３】カ．偏光子（プリズム式のもの、フィル
ム状のもの。）

【００３４】キ．アイソレータ（偏光子、ファラディ
回転素子、検光子、マグネットを組み合わせた円筒状の
もので、反射戻り光を防ぐために用いる。）

【００３５】ク．波長フィルタやミラー（誘電体多層
膜や金属薄膜で構成される。）

【００３６】ケ．集光系（球レンズやロッドレンズの
こと。ロッドレンズは円筒形で、溝に嵌めやすい。）

【００３７】コ．そのほかプリズムとか何らかの機能
を有するもの全てを含む。

【００３８】（４）光機能素子の前後方向へのずらし
方には制限はない。千鳥状でもよいし、一方方向に（等
差数列をなす）ずらしてもよいし、中程の光伝送路が一
番長いような構成でもよい。

【００３９】光軸方向にｎ種類の異なる位置（ｎ≦ｍ）
があるとすると、ｎ（ｎ−１）^ｍ− ^１通りの異なる配置
が可能である。ｍ＝４でｎ＝２なら２通り、ｎ＝３なら
２４通り、ｎ＝４なら１０８通りある。ｍ＝８でｎ＝２
なら２通り、ｎ＝３なら３８４通りある。以下の実施例
ではそのうちのそれぞれ一つだけを述べるが、その他の
ものを類推すべきである。

【００４０】そのかわり基板の長さｓは可能な前後位置
の数ｎに応じて長くなる。一つの素子の実装に必要な長
さをｐ、それ以外の余分の長さをｒとすると、基板長さ
ｓは、ｓ＝ｎｐ＋ｒによって与えられる。

【００４１】これにより、今まで従来幅の光機能素子を
テープファイバのピッチで複数個並べることをあきらめ
ていたものが可能になる。小型低コストの光通信モジュ
ールを簡単に実現できる。

【００４２】ＬＤやＰＤ間の距離もより長くなる。光の
クロストークや電気のクロストークが大幅に減らせる。
この効果は、幅が光伝送路ピッチよりも狭いＬＤやＰＤ
を用いるときでも有効である。

【００４３】ところが本発明のように千鳥状、等差数列
状など前後方向に食い違うように配置すると、前述のク
ロストーク低減効果がある。

【００４４】（５）幅の広い機能素子に対しては、機
能素子の幅をＷ、光伝送路のピッチをＥ、光伝送路の幅
をｄとすると、Ｗ＜２Ｅ−ｄで使用可能であり、Ｅ＜Ｗ
＜２Ｅ−ｄでさらに効果がある。

【００４５】（６）一つの光伝送路に複数の光機能素
子を搭載してもよい。たとえばアイソレータとＬＤのよ
うな構成。そうすれば集積度を上げる事ができ、非常に
機能が向上する。

【００４６】一つの基板上に複数の素子を搭載する場
合、位置決めをフォトリソグラフィで行うと精度もよ
い。例えばアイソレータとＬＤの組み合わせによって１
Ｇｂｐｓ以上の高速伝送が安定してできるようになる。

【００４７】（７）外部装置との電気的な接続のため
には、リードフレームを使うと良い。パッケージはエポ
キシ樹脂のトランスファモールド成形によって作成でき
る。低コストで自由な配線で外部との電気的インターフ
ェイスが取れる。金型を使った樹脂モールドで、低コス
トにでき信頼性も確保される。

【００４８】（８）外部のテープファイバとの光学
的、機械的結合を容易にするために、基板（Ｓｉベン
チ）にガイドピンを設けたり保持穴を設けたりする。そ
うすれば標準となっているＭＴコネクタ形式を採用する
事ができ、現状の光ファイバを含むコネクタとすぐに接
続することができる。

【００４９】（９）光機能素子によって加工された光
信号を、光伝送路を通じて次段のテープファイバに送り
込むようにすることもできる。例えば多チャンネルの小
型インラインモニタとか、多チャンネル小型光増幅中継
器とかが低コストで製造可能となる。

【００５０】（１０）必要に応じて、光伝送路の大部
分の表面に、ＰＤと外部回路との接続用配線パターンを
形成したり、前置増幅器（プリアンプ）を搭載しても良
い。配線の自由度や、より低ノイズの受信を可能とす
る。

【００５１】

【実施例】［実施例１（多チャンネルＬＤモジュール、
多チャンネルＰＤモジュール、光導波路、長短交代、図
１〜３）］これはｍチャンネル用光ファイバピッチＨと
同じピッチＥをもつｍ本の光伝送路（光導波路）を基板
の上に平行直線状に形成し光導波路の上にチャンネル数
ｍと同数のＬＤ又はＰＤを基板の上に千鳥状に配置した
ものである。ここでは４チャンネルＬＤモジュール、ま
たは４チャンネルＰＤモジュールを示すが、８チャンネ
ル、１６チャンネルに拡張することができる。

【００５２】図１に平面図、図２に短い方の光導波路を
切った縦断面図、図３に長い方の光導波路を切った断面
図を示す。矩形状基板２の上に絶縁層３が設けてある。
絶縁層３の前半部に光導波層４が形成してある。光導波
層４には屈折率の高いコア５とそれを上下左右から包囲
する屈折率の低いクラッド６からなる４本の光導波路７
が互いに平行にピッチＥで設けてある。光導波路７のピ
ッチＥは外部の結合する光ファイバピッチＨに等しい。
光導波路７は４本あるので４つのユニットを同一基板の
上に設置できる。チャンネル数ｍは先述のように４つで
なくても良く、８、１６…でもよいが、説明の便のため
以後もｍ＝４の場合で述べる。

【００５３】４つのユニットをＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとする。
ユニットの記号は機能属性を示す符号に小文字で付ける
ことにする。光導波路７はＧａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄとす
る。光導波路７は平行でピッチＥであるが、長短長短と
長さが交互に変化するようになっている。ＧａとＧｃは
短くて長さがｓである。ＧｂとＧｄは長くｌである（ｌ
＞ｓ）。そのため終端の位置が前後交代し、光導波路ピ
ッチＥの二倍近くの幅を素子実装面として確保できる。
つまりチップの幅をＷ、光導波路ピッチをＥ、光導波路
幅をｄとすると、Ｅ＜Ｗ＜２Ｅ−ｄとすることができ
る。本発明の着想の骨子はここにある。

【００５４】短い（長さｓ）導波路Ｇａ、Ｇｃの終端に
はメタライズパッドＵａ、Ｕｃを形成し、ここに光素子
Ｄａ、Ｄｃをボンドする。光素子Ｄというのは受光素子
（フォトダイオードＰＤ）または発光素子（半導体レー
ザＬＤ）のことである。パッドＵａの近傍に対応するメ
タライズＶａを形成している。内部のＤｃに対してはそ
の近くにスペースの余裕がないでの外側にメタライズＶ
ｃ、Ｔｃを形成してある。光素子Ｄａ、ＤｃとＶａ、Ｖ
ｃとはワイヤＷａ、Ｗｃによってワイヤボンディングし
てある。メタライズＵｃとメタライズＴｃはワイヤＳｃ
によって接続される。

【００５５】長い（長さｌ）導波路Ｇｂ、Ｇｄの終端に
はメタライズパッドＵｂ、Ｕｄを形成し、ここに光素子
Ｄｂ、Ｄｄをボンドする。パッドの近傍に対向するメタ
ライズＶｂ、Ｖｄを設けている。光素子Ｄｂ、ＤｄとＶ
ｂ、ＶｄとはワイヤＷｂ、Ｗｄによってワイヤボンディ
ングしてある。ここで光素子Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄは
全てＰＤか、全てＬＤであり混在していない。

【００５６】光導波路は長さが異なるので終端位置が相
違している。だからチップＤの実装位置が横一様でなく
前後に変化している。チップの配置がジグザグになって
いるが、現状の自動チップマウンターで容易に実装でき
る。これは光伝送路として光導波路を用いる例である。

【００５７】光導波路としてはＳｉＯ_２系の導波路を用
いることができる。ＳｉＯ_２系（石英系）の場合はクラ
ッドとしてＳｉＯ_２を、コアとしてＧｅドープＳｉＯ_２
を用いるものである。コアは６μｍ角断面を持つ。上部
クラッド、下部クラッドは１０μｍ厚みをもつ。スパッ
タリングやＣＶＤによって形成することができる。導波
路としてはＳｉＯ_２系の他に、ポリマー系導波路がよく
用いられる。ＳｉＯ_２系は伝送ロスが少ない。ポリマー
系はやや伝送ロスが大きいが、スピンコートで容易に低
コストで製造できる。

【００５８】基板２は単結晶Ｓｉを用いることができ
る。またセラミック板、金属板を用いることもできる。
絶縁層３はＳｉや金属板基板の場合に基板とメタライズ
を絶縁するために必要である。Ｓｉ基板の場合、絶縁層
３は熱酸化またはＣＶＤによって形成したＳｉＯ_２膜で
ある。Ｓｉベンチを用いる場合は２ｍｍ×５ｍｍぐらい
の矩形基板で４チャンネル分搭載することができる。基
板寸法を増やせば８チャンネル、１２チャンネルと増や
すことができる。チャンネル数（光導波路数ｍ）が増え
ても構成効果は同じである。

【００５９】光通信で用いられる半導体レーザＬＤやフ
ォトダイオードＰＤのチップサイズは、幅３００μｍ〜
５００μｍ、長さ３００μｍ〜５００μｍで厚みは１５
０μｍ〜４００μｍである。光ファイバのピッチＨが２
５０μｍであるとすると光導波路のピッチＥも２５０μ
ｍである。ｄ＝２６μｍとすれば、チップ幅Ｗは、２５
０μｍ＜Ｗ＜４７４μｍという範囲にあればよい。

【００６０】光素子が半導体レーザ（ＬＤ）の場合はＬ
Ｄの発光部（ストライプ）端が光導波路端に近接するよ
うにパッドの上にエピダウンで実装する。光素子がフォ
トダイオード（ＰＤ）の場合は端面入射型のＰＤを用い
る。１．３μｍや１．５μｍの長波長通信用には、Ｉｎ
ＧａＡｓＰ系の半導体レーザ（ＬＤ）や、ＩｎＧａＡｓ
系の半導体受光素子（フォトダイオード；ＰＤ）を用い
ることができる。

【００６１】実施例１は基板の上に素子を配置した状態
までを示し、実際にはリードフレームを取り付け、光導
波路・チップ間は透光性樹脂でおおい、その他の部分は
他の樹脂でおおい、パッケージに実装する必要がある。
以後の実施例において、そのような具体的な構造を説明
する。

【００６２】［実施例２（リードフレーム、ＭＴコネク
タ、透光性樹脂、図４〜６）］実施例２は具体的に外部
とのインターフェイスをどう取るのかを明らかにする実
施例である。図４は平面図、図５はガイドピンを含む面
で切断した縦断面図、図６は長い方の光導波路を含む面
で切断した縦断面図である。

【００６３】実施例２は基板をリードフレーム上に配置
し透光性樹脂と外殻樹脂によって覆い、光ファイバを含
むＭＴコネクタとガイドピンによって結合したものであ
る。パッケージは樹脂をトランスファモールド成形する
ことによって形成する。ガイドピンによってテープファ
イバ端のＭＴコネクタと容易に接続できるようにした。
その他の形状は実施例１と同様である。

【００６４】図において長方形状の基板２の上に絶縁層
３があり、その上に光導波層４が設けられる。光導波層
には短長短長と交代する４本の光導波路Ｇａ〜Ｇｄがピ
ッチＥで平行に形成される。光導波路の前端は基板２の
前面に等間隔に並ぶ。後端（終端）はＡ、Ｃでは比較的
前方にあり、Ｂ、Ｄでは後端部近くにある。光導波路の
終端にはメタライズパターンがあって、光素子Ｄａ、Ｄ
ｂ、Ｄｃ、Ｄｄなどが実装されている。メタライズはワ
イヤによって接続されている。そのような構成は実施例
１と同様なので詳しく述べない。光素子はエピダウンで
固定された半導体レーザ（ＬＤ）か、端面入射型のフォ
トダイオード（ＰＤ）である。

【００６５】テープファイバ２０は４本の光ファイバＦ
ａ、Ｆｂ、Ｆｃ、Ｆｄを一平面内に保有する光通信用の
長いケーブル材である。テープファイバでの光ファイバ
ピッチＨは２５０μｍである。これが狭いので本発明の
ような工夫が必要である。テープファイバ２０を他の光
学部品に接続するためＭＴコネクタ２２が用いられる。
ＭＴコネクタ２２はテープファイバ２０端を樹脂材料に
よって保持したものである。端面には光ファイバ端が面
一で露呈している。テープファイバ２０はそれぞれコア
２７を持ちコア２７が光学部品側の導波路４のコア５と
結合する。光ファイバコア２７は被覆２６によって上下
覆われている。

【００６６】接続のため端面両側に、ガイドピン２３を
保持するか、あるいはガイドピン２３が入り込むような
保持穴２４が設けられている。モジュール側の端面には
ガイドピン２３を固定するため、あるいは着脱できるた
めのＶ溝２５を形成しておく。ガイドピン２３がＭＴコ
ネクタに付いている場合もあるし、光学部品側に付いて
いる場合もある。

【００６７】基板２は、金属薄板を打ち抜いたリードフ
レーム３０の中央部（ベースメタル）に接着される。リ
ードフレーム３０は枠体から内側向きに多数の金属片が
突き出ており一部金属片が中央部（ベースメタル）と連
絡した形状になっているのであるが、基板を取り付け配
線してパッケージに収容したあと外周の枠体を切り放す
ので多数のリードが残る。

【００６８】図４は切り放された状態を示している。リ
ードフレーム３０はリード３２〜４０、４２、４３、４
４等をもつ。リード３２、４４はグランドのリードでベ
ースメタルとつながっている。その他のリードは光素子
Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄの電極が接続されたメタライズ
の何れかとワイヤによって接続されている。

【００６９】光素子ＤａのメタライズＵａ、Ｖａがワイ
ヤ４６、４７によってリード３３、３４と接続される。
光素子ＤｂのメタライズパッドＵｂ、Ｖｂがワイヤ４
８、４９によってリード３６、３７と接続される。光素
子Ｄｃ、Ｄｄも同様である。

【００７０】そのように外部のリードとのワイヤボンデ
ィングができると、次に光導波路Ｇａ〜Ｇｄの終端と光
素子Ｄａ〜Ｄｄの間の空間を満たすように透光性樹脂２
８がポッティングされる。これは光ファイバと殆ど同じ
屈折率で透明の樹脂を用いる。さらに金型に入れてエポ
キシ樹脂など硬質の不透明外殻樹脂２９によってトラン
スファモールドする。

【００７１】基板２や光素子Ｄａ〜Ｄｄ、リードフレー
ム３０の全てを外殻樹脂２９が囲み、先端にガイドピン
２３が突出し、あるいは保持穴があり、端面に光導波路
の前端が面一で露出したような光素子モジュール５５と
なる。図４〜６はＭＴコネクタと接合した状態を示す
が、モジュール５５だけであると境界面より右側だけと
いうことになる。

【００７２】［実施例３（ガイドピンモジュール側、図
３１）］実施例２ではガイドピンが、モジュール５５に
あってもよいし、ＭＴコネクタ２２にあってもかわまな
いと述べた。ここで２つのガイドピンのあり方について
説明する。以後の実施例も同じことで二つの態様があ
る。

【００７３】図３１はガイドピン２３がモジュール側に
ある場合を示す。ガイドピン２３が基板２に軸方向に穿
ったＶ溝２５に接着剤によって堅固に固定され端面両端
に突出している。端面には光導波路Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、
Ｇｄの端が面一で２５０μｍピッチで並んでいる。

【００７４】ＭＴコネクタ２２の後ろにはテープファイ
バ２０が延びている。保持穴２４、２４がＭＴコネクタ
２２の端面両側に軸方向に設けられる。ＭＴコネクタ２
２の端面には光ファイバＦａ、Ｆｂ、Ｆｃ、Ｆｄが等ピ
ッチ（Ｈ）で現れる。ガイドピン２３、２３を、保持穴
２４、２４に差し込むと光ファイバ端Ｆａ、Ｆｂ、Ｆ
ｃ、Ｆｄが光導波路端Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄにそれぞ
れ接触対向する。

【００７５】［実施例４（ガイドピンコネクタ側、図３
２）］図３２はガイドピン２３が光コネクタ（ＭＴコネ
クタ）側にある場合を示す。ガイドピン２３がＭＴコネ
クタ２２に軸方向に穿った穴に接着剤によって堅固に固
定され端面両側に突出している。光コネクタ端面には光
ファイバＦａ、Ｆｂ、Ｆｃ、Ｆｄの端が見える。光素子
モジュールの方には保持穴（あるいはＶ溝）２５、２５
が軸方向に穿たれている。保持穴２５、２５に挟まれて
光素子モジュール５５の端面には光導波路Ｇａ、Ｇｂ、
Ｇｃ、Ｇｄの端が面一で２５０μｍピッチで並んでい
る。

【００７６】ＭＴコネクタ２２のガイドピン２３、２３
を、光素子モジュール５５の保持穴２５、２５に差し込
むと光ファイバ端Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃ、Ｆｄが光導波路端
Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄ端にそれぞれ接触対向する。

【００７７】［実施例５（光伝送路が光ファイバ、多チ
ャンネルＬＤモジュール、多チャンネルＰＤモジュー
ル、長短交代、図７〜９）］光ファイバピッチＨと同じ
ピッチＥで基板の上に光伝送路を設け終端をジグザグに
して幅２Ｅ−ｄの素子実装空間を確保するというのが本
発明の要旨である。光伝送路には２種類ある。光ファイ
バと光導波路である。基板の上に設ける平行光伝送路は
光導波路とは限らない。光ファイバであってもよい。実
施例５は光ファイバを平行光伝送路としたものである。

【００７８】図７に基本部分の平面図を、図８に短い方
の光ファイバに沿って長手方向平行に切断した縦断面図
を、図９には長手方向直交面で切断した縦断面図を示
す。基板２の上に平行なＶ溝５６、５７、５８、５９が
ピッチＥで前端から半ばまで穿たれている。平行である
が長さが違い、Ｖ溝５６、５８は短く、５７、５９は長
い。Ｖ溝の中に長短の混ざった光ファイバ６２、６３、
６４、６５が埋め込まれ固定されている。溝の長さに対
応し、光ファイバ６２、６４は短く、６３、６５は長
い。光ファイバは屈折率の高いコア６７を屈折率の低い
クラッド６６で囲んだものである。

【００７９】石英系シングルモードファイバの場合クラ
ッド径は１２５μｍでコア径が１０μｍである。長い光
ファイバと短い光ファイバの差は、素子を実装するに必
要な空間の長さより長いようにする。光素子Ｄａ、Ｄｃ
はより前方に、ＤｂとＤｄはより後方に取り付ける。そ
のためにメタライズ配線パターンＵａ〜ＵｄやＶａ〜Ｖ
ｄ、Ｔｃなどが基板上に設けられる。ワイヤボンディン
グによってメタライズと素子の電極が接続される。その
ような点は実施例１、２と同様である。光素子Ｄａ、Ｄ
ｂ、Ｄｃ、Ｄｄは全てＰＤであるか、全てＬＤであるか
であり、チャンネル数ｍと並列光素子の数は等しい。

【００８０】これも光伝送路のピッチＥの２倍から光伝
送路幅ｄを引いた幅が素子（幅Ｗ）の実装空間として利
用できる（Ｅ＜Ｗ＜２Ｅ−ｄ）のであるが、ｄが光導波
路の場合と少し違う。光ファイバはクラッド径が１２５
μｍもあるのでｄ＝１２５μｍとなる。光伝送路ピッチ
をＥ＝２５０μｍであるとすると、２５０μｍ＜Ｗ＜３
７５μｍとなる。実施例１、２より少し窮屈になるが、
３００μｍ幅のＬＤチップ、ＰＤチップなら実装するこ
とができる。

【００８１】これは基板の一部だけを示したものであ
る、実際には実施例１と２の対応と同じように、基板の
一部にガイドピンかその保持穴を設け基板の下にリード
フレームを付けて、光素子・光伝送路の対向部付近には
透光性樹脂を注ぎ硬度のある樹脂によってトランスファ
モールドしてプラスチックパッケージに収容する。その
ようなパッケージの構造は実施例２でわかるので、ここ
では述べない。

【００８２】［実施例６（４つの終端位置、多チャンネ
ルＰＤモジュール、多チャンネルＬＤモジュール、図１
０、１１）］これまでに述べた実施例は前後の２つの異
なる地点（ｎ＝２）を実装位置にすることによって隣接
光素子が互いに接触しないようにしていた。前後の異な
る位置の数は２が最小であるが、ｍ本の光ファイバがあ
りｍチャンネルある場合、前後に異なる位置の数の最大
はｍである。光導波路長の種類数もｍが最大である。だ
から前後の異なる位置の数ｎは２以上ｍ以下ということ
である（２≦ｎ≦ｍ）。前後位置数ｎが小さいほど短い
基板を使うことができコスト的には有利である。しかし
クロストークを下げるのは難しい。

【００８３】前後位置数ｎが大きい程長い基板を使う必
要がある。それはコストを押し上げるがチャンネル間の
クロストークを下げることができるし光素子以外のデバ
イスも同じ基板に実装することができるという有利な点
もある。

【００８４】隣接する光伝送路の長さが必ず相違すると
いうことは隣接光伝送路の終端位置が必ず相違するとい
うことである。４チャンネルで（ｍ＝４）、実施例１〜
５のように前後に二つしか終端位置がない（ｎ＝２）場
合、光伝送路の可能な組の数ＱはＱ＝２にすぎない。し
かしｎ＝３とすれば光伝送路の可能な組の数はＱ＝２４
となる。また前後に４つの終端位置がある（ｎ＝４）と
すれば、光伝送路の可能な組の数はＱ＝１０８となる。
これは４チャンネルの場合（ｍ＝４）であるが、８チャ
ンネル、１６チャンネルとなると光伝送路の長さの組に
ついては多数の可能性がある。

【００８５】一般にｍチャンネルの光伝送路があり、終
端位置の前後方向の数をｎとして、光伝送路長の可能な
組み合わせの数はＱ＝ｎ（ｎ−１）^ｍ−１によって与え
られる。自由度が増え、クロストークが減るが、そのか
わり基板の長さがどうしても長くなってしまう。一つ素
子の実装のために必要な長さをｐとし、それ以外の余分
の長さをｒとすると、基板の長さｓはｓ＝ｎｐ＋ｒとい
うことになる。

【００８６】図１０、１１に４チャンネル（ｍ＝４）で
終端位置が４つの場合（ｎ＝４）の実施例６を示す。光
伝送路はＧａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄの順に長くなってお
り、光素子はＤａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄの順に後ろへよっ
ている。

【００８７】メタライズＵａ、Ｖａ…もそのような順に
並ぶ。ＤｃのメタライズＶｃ、Ｔｃはこの図では光導波
層４の上（クラッド層の上）に設けてある。だからその
他のメタライズと高さが違うが先述のようにＳｉＯ_２系
の光ファイバでコアは６μｍ角、クラッドは厚みが１０
μｍであるから光導波層あつみは２６μｍであり大した
高低差ではない。

【００８８】図１０の配置では光素子Ｄａ、Ｄｂ、Ｄ
ｃ、Ｄｄの片側は空いているのであるが、光素子の中心
が光導波路Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄの延長上になければ
ならないから条件はそれまでのものと同じである。だか
ら、この場合でも素子の幅Ｗは、先述の式Ｅ＜Ｗ＜２Ｅ
−ｄによって限定される。

【００８９】光素子はＬＤまたはＰＤである。ＬＤをエ
ピダウンで取り付けて４Ｃｈの送信モジュールとするこ
とができる。ＰＤの例でいうと、この場合導波路型の端
面入射型ＰＤを用いるとよい。４Ｃｈの受信モジュール
とできる。ＰＤを搭載する場合右上の空きスペースに、
４チャンネル用の増幅器を搭載してもよい。そうすると
ノイズ対策になる。もちろんその場合は配線パターンは
変更する必要がある。実施例６も実際にはリードフレー
ムに取り付けてワイヤボンディングでリードとメタライ
ズ配線を接続し、透光性樹脂をポッティングし、トラン
スファモールドして外殻樹脂で覆うようにする。この実
施例においても図３１、３２のようにガイドピンをモジ
ュール側に付けることもでき、ＭＴコネクタ側に付ける
こともできる。

【００９０】これは４Ｃｈで光導波路の終端位置をｎ＝
４にしたものの一例である。その他に１０７個の場合が
あるが、これから容易に分かるのでいちいち説明しな
い。

【００９１】［実施例７（多チャンネルＰＤモジュー
ル、裏面入射型ＰＤ、図１２、１３）］これまで述べた
ものはＬＤモジュールにもＰＤモジュールにも適用でき
る。ＰＤモジュールに適用した場合は端面入射型のＰＤ
にしか適用できない。ＰＤはその他に上面入射型と裏面
入射型がある。裏面入射型は受光できる範囲が広くて感
度が高く実装精度の要求が緩和されるので受光素子とし
て最も有利である。裏面入射型ＰＤを用いたモジュール
を図１２、１３に示す。

【００９２】基板２の上全面に光導波層４を設ける。光
導波層４には平行な光導波路７が設けられる。光導波路
はここでは４本あってＧａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄ基板の前
端から後端まで延びていることもある。後端まで延びる
と、その後に別のモジュール等を縦属接続することがで
きる。光導波路の終端にＰＤを設置しなくてもよいの
で、そのような新たな自由度が発生する。光導波路７は
コア５とクラッド６より成る。光導波路７（Ｇａ、Ｇ
ｂ、Ｇｃ、Ｇｄ）の途中に有孔サブマウントＢａ、Ｂ
ｂ、Ｂｃ、Ｂｄと波長選択ミラーＭａ、Ｍｂ、Ｍｃ、Ｍ
ｄを取り付ける。光導波路の中を伝搬して来た光の内、
所望の波長の光だけを選択的に反射しＰＤチップＤａ、
Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄの下側から入射させる。残りの光はそ
のままミラーを透過する。受光素子ＰＤを直接に光導波
層４の上（クラッド層６の上）に付けるとＰＤの裏面か
らうまく受信光が入らないのでサブマウントを付け、光
導波層４からＰＤを浮かせる。

【００９３】波長選択ミラーＭａ、Ｍｂ、Ｍｃ、Ｍｄは
屈折率の異なる２種類の誘電体薄膜を交互に何層にも積
層したものである。受光すべき波長の光だけを反射し、
それ以外の波長を透過するように設計する。図１３は光
導波路Ｇｂに沿う断面で切った縦断面図なのでＤｂへ入
る光を図示している。

【００９４】一部の光を光導波路の後端部まで送るよう
にして、その後に別のモジュールを接続することもでき
る。また後端部から別異の波長の光を光導波路へ入れる
ようにすることもできる。これは光導波路の終端位置が
光素子によって限定されないが、ＰＤの位置に関しては
４通りあるので、ｍ＝４、ｎ＝４の場合の変形だと考え
ることができる。だから１０８種類の異なるパターンが
ある。残りの１０７種については容易に推考できるから
述べない。

【００９５】波長選択ミラーＭａ、Ｍｂ、Ｍｃ、Ｍｄを
入れる斜め溝６０はダイシングで簡単に形成することが
できる。

【００９６】実施例７は裏面入射型ＰＤのために考案さ
れた。裏面入射型ＰＤは受光面積が広くて高感度のもの
が容易に製造できるので好都合である。ミラーを入れる
溝は、ダイシングで簡単に形成できる。あるは、ＦＩＢ
（フォーカストイオンビ−ム）のような加工方法をとる
こともできる。メタライズＵａ、Ｖａ、Ｕｃ、Ｖｃは図
１２の紙面上で上側へ、メタライズＵｂ、Ｖｂ、Ｕｄ、
Ｖｄは下側へ延長している。このような配線パターン
は、チャンネルごとに反対方向へ引き出すように振り分
けているので電気クロストーク低減に有利である。

【００９７】ＰＤは光導波路の上に持ち上がるから光導
波路のピッチＥによって限定されない。だからＰＤに対
しては実装可能な面積が広くなる。しかし波長選択ミラ
ーＭｂ、Ｍｃは隣接光導波路にかかってはいけないの
で、その幅Ｗについて先述のＥ＜Ｗ＜２Ｅ−ｄという限
定が課される。

【００９８】［実施例８（グレーティング付きＬＤ、Ｐ
Ｄモジュール、図１４〜１７）］光導波路７（Ｇａ〜Ｇ
ｄ）の途中にグレーティングを設けることもできる。途
中にグレーティングを形成した実施例８を図１４（平面
図）と図１５（縦断面図）によって説明する。光導波路
７や光素子Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ、メタライズＵａ〜
Ｖｄの配列は実施例１と同様である。それに加え、実施
例８は光導波路の途中にグレーティング（回折格子）Ｒ
ａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄを設けている。

【００９９】グレーティングは個別素子では基板の表面
を山形、凹凸状にしたものでブラッグ条件２ｂｓｉｎθ
＝Ｎλ（Ｎは整数で回折次数）を満足するように格子間
隔ｂを決めたものである。ここでは光導波路に形成する
グレーティングなのでθ＝９０度に限定される。光導波
路中を伝搬するのでｂがｎｂ（ｎはコア屈折率）に置換
され、ｎｂ＝Ｎλ（Ｎは整数で回折次数）という選択則
が成り立つものだけが反射され、その他の光は透過する
ようにできる。

【０１００】光導波路はコアにＧｅを入れて屈折率を増
大させているが、紫外線を当てることによって屈折率を
変化させることができる。紫外レーザ光を二光束に分け
左右両側から照射し干渉縞を作る二光束干渉露光法によ
って任意のピッチｂの屈折率摂動Δｎを与えることがで
きる。フォトリソグラフィによって適当なピッチｂの屈
折率変動を発生させるようにしてもよい。屈折率変化Δ
ｎはわずかなものであるが格子の数を増やすことによっ
て選択性を強化する事ができる。光導波路グレーティン
グは回折格子の一種であるから選択性は特定波長を反射
し、それ以外の波長は透過するというものである。特定
波長を透過するというようなバンドパスフィルタではな
い。その点で誘電体多層膜とは違う。

【０１０１】ＬＤモジュールとして光導波路中にグレー
ティングを用いると、発振波長を選択することができ
る。その場合ＬＤチップの前端面の共振器は不要で、後
ろ端面とグレーティングの間を共振器とする。共振器長
がのびるし反射選択性があるから発振波長スペクトルが
狭くなる。図１６にその場合のスペクトルを示す。ＬＤ
だけだと幅のある発振スペクトルになるがグレーティン
グを用いると狭いスペクトルになる。またグレーティン
グの間隔ｂを少し変えて４つのＬＤチップについて少し
ずつ発振波長をずらしたものを製作する事ができる。

【０１０２】ＰＤモジュールとする場合を図１７に示
す。光導波路中に不要な波長を反射するようにグレーテ
ィングを形成すると必要な信号光だけがグレーティング
を通ってＰＤに至るようにすることができる。これによ
って波長選択性を有する光通信モジュールが低コストで
小型にできる。

【０１０３】［実施例９（偏光子、アイソレータ、波長
フィルタを追加したＬＤ、ＰＤモジュール、図１８〜２
１）］ＬＤモジュール、ＰＤモジュールの他に別の機能
をもつ第２の光機能素子Ｊａ、Ｊｂ、Ｊｃ、Ｊｄを追加
することもできる。長い光導波路Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇ
ｄをもつので、そのような第２光機能素子の追加は容易
である。図１８は、各々の光伝送路Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、
Ｇｄに、第２の光機能素子Ｊａ、Ｊｂ、Ｊｃ、Ｊｄを追
加した例の平面図である。もちろん全数の光導波路に付
けることは必須でない。１つあるいは２つだけ、３つだ
けということもありうる。

【０１０４】光機能素子というのは、ここでは偏光子、
アイソレータ、波長フィルタなどである。偏光子という
のは図１９に示すように円偏光や楕円偏光を特定方向に
偏波面をもつ直線偏光に変えるものである。板状のもの
が入手できるので光導波路に溝を切って挿入固定でき
る。

【０１０５】アイソレータというのは図２０に示すよう
に偏光子・４５度ファラディ回転素子・４５度検光子か
らなるものである。ファラディ回転素子はファラディ素
子に永久磁石で適当な大きさの磁場を軸方向にかけて偏
波面回転を４５度に設定したものである。偏光子で直線
偏光にしファラディ回転素子で４５度偏波を回転させ４
５度の方向の偏波光を通す検光子に通して出すようにす
る。反射戻り光は検光子を通りファラディ回転素子で反
対方向に４５度偏波回転するので偏光子を通り抜けるこ
とができない。だから反射戻り光を防止できる。

【０１０６】波長選択フィルタは図２１に示すように特
定の波長の光だけ透過するものである。誘電体多層膜に
よって製造することができる。

【０１０７】光機能素子Ｊａ、Ｊｂ、Ｊｃ、Ｊｄとして
例えば偏光子を光導波路に入れて偏波依存性のあるＬＤ
モジュールやＰＤモジュールを製造することができる。

【０１０８】光機能素子Ｊａ、Ｊｂ、Ｊｃ、Ｊｄとして
例えばアイソレータを光導波路に入れると反射戻り光の
影響の無いＬＤモジュールやＰＤモジュールを得る事が
できる。

【０１０９】光機能素子として波長フィルタを入れると
特定の波長に対して感度を有するＰＤモジュールや発振
波長スペクトルの鋭いＬＤモジュールを得る。あるいは
波長が少しずつずれたＬＤモジュールとすることもでき
る。

【０１１０】この実施例ではＰＤ、ＬＤの実装の幅を広
げることができるというだけでなく第２の光機能素子に
対する実装の幅をも、Ｅ＜Ｗ＜２Ｅ−ｄのように広げる
ことができる。例えばアイソレータを例にとると、（偏
光子＋ファラディ回転子＋検光子＋マグネット）で構成
されるアイソレータは、かなり小さくはなっているが、
未だ２５０μｍまでにはなっていない。直径５００μｍ
より僅かに小さいものを製作できるので、円筒形状にし
て、Ｓｉベンチに凹溝を設けておき凹溝に挿入して固定
するようにする。

【０１１１】第２の機能素子の他に、第３、第４の光機
能素子を搭載していってもよい。搭載場所は、光伝送路
の途中でもよいし後端部でもよい。

【０１１２】［実施例１０（光導波路の延長線上に光機
能素子、多チャンネルＬＤ、多チャンネルＰＤ、図２２
〜２４）］第２の光機能素子を光導波路の延長線上で光
素子（ＬＤ、ＰＤ）の直前に設けることもできる。光導
波路のない基板部分に穴を穿って埋め込むとか表面に接
合するとかして固定する。第２の光機能素子Ｋａ、Ｋ
ｂ、Ｋｃ、Ｋｄとここでいうのは、ロッドレンズ、アイ
ソレータ、波長フィルタ、偏光子などである。

【０１１３】図２２は平面図、図２３は断面図を示す。
それは第２の光機能素子Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃ、Ｋｄとして
ロッドレンズを例にしたものを示している。ＰＤの直前
に設け光ファイバを伝搬して来た光を集光して端面入射
型のＰＤに効率よく入射させるのに有効である。それよ
りもＬＤの直前にロッドレンズを置いてＬＤの光を光導
波路の終端に入射すると結合効率が上がり有用である。
ＬＤの発光部は０．２μｍ×２μｍ以下の狭い点であり
ビーム広がり角が大きい。レンズによらなければ光導波
路（コアは６μｍ角）にうまく入らないことがある。基
板が縦に長くてレンズ等を設ける空間があるので容易に
実装できる。

【０１１４】図２４はロッドレンズの集光を説明してい
る。円柱透明の光学部品であり屈折率が半径ｒの関数と
して変化する。中心で高屈折率、周辺で低屈折率ならば
凸レンズと同じ集光性をもつ。光導波路コアを通ってき
た光を集光した後、後ろのＰＤの受光部に効率よく結像
できる。あるいは、レンズの後ろがＬＤの場合は、収差
は少なく狭いＬＤ発光点の像を光導波路コアに結像でき
る。

【０１１５】第２光機能素子としては、その他に偏光
子、アイソレータ、波長フィルタなどを用いることがで
きる。それぞれの素子の機能は図１９、２０、２１によ
って説明したので、ここでは述べない。このような配置
とすると、光導波路の途中が光機能素子によって中断さ
れないから伝搬光損失が少なくなる。

【０１１６】［実施例１１（入射光を加工して送出す
る、変調、増幅、モニタ、図２５〜２８）］これまで述
べたものは光素子がフォトダイオード（ＰＤ）とか半導
体レーザ（ＬＤ）であり、受信モジュールか送信モジュ
ールの実施例であった。光導波路はそこで終わっており
端部で光素子が結合されるような配置となっていた。し
かし本発明においては光導波路の終端を長短長短とした
というだけではなく、光素子の取り付け位置を交互に変
化させるというところが特徴なのである。だから本発明
において光素子が光導波路を終端に位置するとは限らな
い。発光、受光以外に中間的な機能をもつ光素子を用い
てもよい。それは変調、増幅、モニタなどの機能を行う
光素子である。

【０１１７】中間的な機能をもつ光素子を使う場合は光
導波路が基板の前から後ろへ貫通する。その途中に穴、
凹部を設けて光素子を埋め込むようにする。光導波路を
伝送する光はそれらの素子によって変調、増幅、モニタ
などの作用を受け、さらに後段へと送り出されることに
なる。

【０１１８】図２５は平面図、図２６は光導波路と直交
する方向のＤｂで切った縦断面図、図２７は導波路と平
行な方向のＤｂで切った縦断面図である。光導波路Ｇ
ａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄの途中に前後して穴Ｃａ、Ｃｂ、
Ｃｃ、Ｃｄを穿ちメタライズパッドＵａ〜ＵｄやＶａ〜
Ｖｄを形成する。穴の位置が前後しているので先述の条
件式Ｅ＜Ｗ＜２Ｅ−ｄが成り立って穴のためのスペース
を大きくできる。穴に光素子Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄを
固定する。図２６、図２７のように穴を穿っているので
光素子の活性層の高さと光導波路の高さを揃えることが
できる。

【０１１９】モジュールの前後にＭＴコネクタ２２、２
２によって４芯光ファイバを接続している。ＭＴコネク
タ２２はテープファイバ２０の端部を保持しガイドピン
２３によってモジュールと着脱できるようになってい
る。ガイドピン２３はＭＴコネクタ２２の保持穴２４、
モジュールの保持穴２５のいずれに固定されていても良
い。変調器を光素子とする場合は、半導体変調器やＬｉ
ＮｂＯ_３のような誘電体変調器を用いることができる。
変調器Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄを設けることによって光
導波路Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄを通過してくる光の強度
を変化させることができる。強度変調された光が光導波
路の終端から出てゆく。

【０１２０】光増幅器を光素子Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ
とする場合は、入射光をそのまま増幅する事ができる。
光増幅器は例えば図２８のように半導体レーザに閾値Ｖ
ｔｈより少し小さい電圧Ｖｉを常時印加した状態に保持
する。入射光が入ると光によって励起され、より強い光
が発生する。その他の原理に基づいた光増幅器も存在す
る。

【０１２１】光強度モニタを光素子Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、
Ｄｄとすることもできる。光端面入射型の受光素子を例
えば用いることができる。同じように受光素子を使うが
一部の光だけを吸収し感受し殆どの光はそのまま透過す
るようにする。だからモニタなのである。信号光の監視
のために用いることができる。

【０１２２】また途中にグレーティングＲａ、Ｒｂ、Ｒ
ｃ、Ｒｄを付けて不要な波長の光を反射し、後段へ行か
ないようにもできる。これは変調器、増幅器、波長フィ
ルタと併用することができる。波長フィルタと併用する
場合はその機能をグレーティングによって補完すること
になる。波長フィルタは特定の波長の光だけを通すもの
であり、グレーティングは特定の波長の光だけを反射す
るものだから不要波長を二重に排斥できる。

【０１２３】このように、第１、第２、第３、…といく
らでも有用な機能を追加できる点も本発明の特徴であ
る。しかも、それが現在汎用的に用いられているサイズ
の光機能素子で実現できるという多大なメリットがあ
る。

【０１２４】［実施例１２（インラインモニタ、裏面入
射型ＰＤ、図２９、３０）］実施例１１では端面入射型
のＰＤによってモニタするというインラインモニタの例
を述べた。その場合は一部の光だけを端面入射型ＰＤで
受光し大部分が透過するようにする。端面入射型ＰＤは
しかし損失も大きいので、ここでは光導波路を外れたと
ころに裏面入射型ＰＤを設置してインラインモニタとす
るものを提案する。実施例７も裏面入射型ＰＤを用いる
ものであるが、それは全信号を受光してしまう受光モジ
ュールであった。

【０１２５】ここでいうのは一部の光だけを取り出して
光パワーをモニタするだけのものである。図２９は平面
図、図３０は縦断面図を示す。光導波路Ｇａ、Ｇｂ、Ｇ
ｃ、Ｇｄの途中に裏面入射型ＰＤを光素子として斜めに
並ぶように設ける。Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄの順に並ん
でいる。これはサブマウントＢを光導波路のクラッド層
の上に取り付け、さらにその上にＰＤを固定したもので
ある。

【０１２６】先述のように４つの位置（ｎ＝４）がある
ので１０８通りの配置があるが、そのうち一つだけを示
す。ＰＤのすぐ後ろに傾斜したミラーＭａ、Ｍｂ、Ｍ
ｃ、Ｍｄが設けられる。光導波路を伝搬する光の一部
（５％〜１０％程度）はミラーによって上斜め向きに反
射されサブマウントＢの開口を通りＰＤの底面にいた
る。底面から入った光は上部にある受光部にいたって検
出される。残りの光はそのままミラーを透過して後方に
至りＭＴコネクタによってテープファイバに伝送され
る。光導波路から持ち上げた光をすぐ上のＰＤによって
受光するので感度が良く両隣のチャンネルとの間でクロ
ストークが起こらないという利点がある。位置合わせが
容易であるから製造容易である。量産にも好適である。

【０１２７】

【発明の効果】（１）小型低コストで、テープファイバ
のピッチをそのまま生かした非常に実用的でコンパクト
な扱い易い光通信モジュールを得ることができる。

【０１２８】（２）彎曲した導波路拡大部が不要であり
作り易い。

【０１２９】（３）チャンネル間の電気・光クロストー
クを低減することができる。

【０１３０】（４）ガイドピン構造で、容易にテープフ
ァイバと結合できる。

【０１３１】（５）ＭＴコネクタというような、光通信
の標準に沿った光インターフェイスをもつため、非常に
低コストで使いやすいモジュールとなる。

【０１３２】（６）トランスファモールド技術を利用す
ることにより、金型で容易に量産することができる。

【０１３３】（７）一つの光伝送路上に二つ以上の光機
能素子を搭載して、送受信モジュールや、変調器付き光
源や、様々な構成が可能となる。

【０１３４】（８）二つのテープファイバ間に挿入し、
光増幅機能、光モニタ機能、光変調機能などを持つモジ
ュールを実現することができる。

【０１３５】（９）本発明の光通信モジュールは小型で
信頼性が高い。その製造方法は量産性に富み低コストで
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】短長短長と長さの変化する平行な４本の光導波
路をテープファイバの光ファイバピッチＨと等しいピッ
チＥで基板の上に形成し、前後方向に異なる二種類の光
導波路終端位置に光素子（ＬＤ、ＰＤ）を設けた本発明
の実施例１にかかる光通信モジュールの平面図。

【図２】実施例１の光通信モジュールにおいて短い方の
光導波路にそって切断した縦断面図。

【図３】実施例１の光通信モジュールにおいて長い方の
光導波路にそって切断した縦断面図。

【図４】短長短長と長さの変化する平行な４本の光導波
路をテープファイバの光ファイバピッチＨと等しいピッ
チＥで基板の上に形成し、前後方向に異なる二種類の光
導波路終端位置に光素子（ＬＤ、ＰＤ）を設けリードフ
レームの上に基板を固定しテープファイバの端部を保持
するＭＴコネクタとガイドピンによって結合した本発明
の実施例２にかかる光通信モジュールの平面図。

【図５】実施例２の光通信モジュールにおいてガイドピ
ンの中心を通る垂直平面にそって切断した縦断面図。

【図６】実施例２の光通信モジュールにおいて長い方の
光導波路にそって切断した縦断面図。

【図７】短長短長と長さの変化する平行な４本のＶ溝を
テープファイバの光ファイバピッチＨと等しいピッチＥ
で基板の上に形成しＶ溝の中に４本の短長短長と変化す
る長さの光ファイバを固定し、前後方向に異なる二種類
の光導波路終端位置に光素子（ＬＤ、ＰＤ）を設けた本
発明の実施例５にかかる光通信モジュールの平面図。

【図８】実施例５の光通信モジュールにおいて短い方の
Ｖ溝、光ファイバにそって切断した縦断面図。

【図９】実施例５の光通信モジュールにおいて軸方向と
直角の面にそって切断した縦断面図。

【図１０】長さが一定長さずつ増加する平行な４本の光
導波路をテープファイバの光ファイバピッチＨと等しい
ピッチＥで基板の上に形成し、少しずつ後ろへよってゆ
く前後方向に異なる４種類の光導波路終端位置に光素子
（ＬＤ、ＰＤ）を設けた本発明の実施例６にかかる光通
信モジュールの平面図。

【図１１】実施例６の光通信モジュールにおいて最も長
い光導波路にそって切断した縦断面図。

【図１２】平行な４本の光導波路をテープファイバの光
ファイバピッチＨと等しいピッチＥで基板の上に形成
し、少しずつ後ろへよってゆく前後方向に異なる４種類
の光導波路中間位置に裏面入射型受光素子（ＰＤ）を設
け、その後ろに波長選択ミラーを設けて所望の波長の光
を斜め上に反射しＰＤによって受光するようにした本発
明の実施例７にかかる４チャンネル受信モジュールの平
面図。

【図１３】実施例７の４チャンネル受信モジュールを２
番目にある光導波路にそって切断した縦断面図。

【図１４】短長短長と長さの変化する平行な４本の光導
波路をテープファイバの光ファイバピッチＨと等しいピ
ッチＥで基板の上に形成し光導波路の途中に特定波長光
だけを選択反射するグレーティングを設け、前後方向に
異なる二種類の光導波路終端位置に光素子（ＬＤ、Ｐ
Ｄ）を設けた本発明の実施例８にかかる光通信モジュー
ルの平面図。

【図１５】実施例８の光通信モジュールを短い方の光導
波路に平行な平面にそって切断した縦断面図。

【図１６】実施例８において用いるグレーティングとＬ
Ｄからなる波長選択性のある送信モジュールの機能を説
明する図。

【図１７】実施例８において用いるグレーティングとＰ
Ｄからなる波長選択性のある受信モジュールの機能を説
明する図。

【図１８】長さが一定長さずつ増加する平行な４本の光
導波路をテープファイバの光ファイバピッチＨと等しい
ピッチＥで基板の上に形成し、少しずつ後方へよってゆ
く４つの異なる中間位置に第２の光機能素子を設け、少
しずつ後ろへよってゆく前後方向に異なる４種類の光導
波路終端位置に光素子（ＬＤ、ＰＤ）を設けた本発明の
実施例９にかかる光通信モジュールの平面図。

【図１９】実施例９において第２光機能素子として用い
る偏光子の機能を説明するための図。

【図２０】実施例９において第２光機能素子として用い
るアイソレータの機能を説明するための図。

【図２１】実施例９において第２光機能素子として用い
る波長選択フィルタの機能を説明するための図。

【図２２】長さが一定長さずつ増加する平行な４本の光
導波路をテープファイバの光ファイバピッチＨと等しい
ピッチＥで基板の上に形成し、少しずつ後ろへよってゆ
く前後方向に異なる４種類の光導波路終端位置に第２の
光機能素子と光素子（ＬＤ、ＰＤ）を設けた本発明の実
施例１０にかかる光通信モジュールの平面図。

【図２３】実施例１０にかかる光通信モジュールにおい
て、第２の光機能素子をロッドレンズとして２番目の光
導波路を含む垂直平面で切断した縦断面図。

【図２４】実施例１０において第２光機能素子として用
いられるロッドレンズの機能を説明するための図。

【図２５】平行な４本の光導波路をテープファイバの光
ファイバピッチＨと等しいピッチＥで基板の上に形成
し、少しずつ後方へよってゆく４つの異なる中間位置に
光機能素子（光変調器、光増幅器、光強度モニタ）を設
け、光機能素子より後ろに特定の波長の光を反射するグ
レーティングを設けた本発明の実施例１１にかかる光通
信モジュールの平面図。

【図２６】実施例１１の光通信モジュールの光導波路に
垂直の平面で切断した縦断面図。

【図２７】実施例１１の光通信モジュールの光導波路に
平行の平面で切断した一部縦断面図。

【図２８】半導体レーザの閾値近くまでバイアス電流を
流しておき光が来ればそれに比例した光出力を生ずる光
増幅器の機能を説明するための図。

【図２９】平行な４本の光導波路をテープファイバの光
ファイバピッチＨと等しいピッチＥで基板の上に形成
し、少しずつ後方へよってゆく４つの異なる中間位置に
裏面入射型ＰＤを設け、裏面入射型ＰＤより後ろに光導
波路を通る光の一部を反射する傾斜ミラーを設けた本発
明の実施例１２にかかる光通信モジュールの平面図。

【図３０】実施例１２の光通信モジュールの光導波路に
平行の平面で切断した一部縦断面図。

【図３１】テープファイバが終端しているＭＴコネクタ
側に保持穴を設け、光通信モジュール側にガイドピンを
設けて、モジュール側のガイドピンを保持穴に挿入する
ことによってモジュールとＭＴコネクタを結合するよう
にした本発明の実施例３の分離状態の斜視図。

【図３２】テープファイバが終端しているＭＴコネクタ
側にガイドピンを設け、光通信モジュール側に保持穴を
設けて、モジュール側の保持穴にガイドピンを入するこ
とによってモジュールとＭＴコネクタを結合するように
した実施例４の分離状態の斜視図。

【図３３】従来例宍倉正人、長妻一之、井戸立身、徳
田正秀、中原宏治、野本悦子、須藤剣、佐野博久、「１
０Ｇｂｐｓ×４ｃｈパラレルＬＤモジュール」２００１
年電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大
会、Ｃ−３−５０、Ｐ１６０（２００１）に提案された
拡大導波路を有する４チャンネルＬＤモジュールの斜視
図。

【符号の説明】

２基板３絶縁層４光導波層５コア６クラッド７光導波路２０テープファイバ２２ＭＴコネクタ２３ガイドピン２４保持穴２５Ｖ溝（あるいは保持穴）２６被覆２７光ファイバコア２８透光性樹脂２９外殻樹脂３０リードフレーム３２〜４０リード４２〜４４リード４６〜５０ワイヤ５２〜５４ワイヤ５５光素子モジュール５６〜５９Ｖ溝６０斜め溝６２〜６５光ファイバ６６クラッド６７コア７０基板７２光導波層７３〜７６彎曲拡大光導波路７７〜８０ＬＤＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ機能ユニットＤａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ光素子Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄ光導波路Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃ、Ｆｄ光ファイバＥ光伝送路ピッチＨ光ファイバピッチｄ光伝送路幅Ｗ素子幅Ｂａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｂｄ有孔サブマウントＲａ、Ｒｂ、Ｒｃ、ＲｄグレーティングＵａ、Ｕｂ、Ｕｃ、ＵｄメタライズパッドＶａ、Ｖｂ、Ｖｃ、ＶｄメタライズパッドＷａ、Ｗｂ、Ｗｃ、ＷｄワイヤＴｃメタライズパッドＳｃワイヤＭａ、Ｍｂ、Ｍｃ、Ｍｄ波長選択ミラーＪａ、Ｊｂ、Ｊｃ、Ｊｄ光機能素子Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃ、Ｋｄ光機能素子Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃ、Ｃｄ穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H036 JA02 QA49 QA59 2H037 AA01 BA02 BA11 BA24 CA34 2H047 KA04 LA02 LA03 LA09 LA21 LA26 MA05 MA07 QA04 5F073 AB25 AB28 AB30 BA02 BA03 CA12 EA27 FA02 FA13 FA18 FA27 5F088 AA03 AB07 BA03 BA15 BB01 JA03 JA06 JA10 JA13 JA14 JA20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、ｎ種類（ｎ≧２）の異なる長さ
と同じ幅ｄとを有しテープファイバの光ファイバピッチ
Ｈに等しいピッチＥで隣接する光伝送路と異なる長さを
もつように基板の上に平行に形成されたｍ本の光伝送路
と、幅ＷがＥ＜Ｗ＜２Ｅ−ｄを満足し前記光伝送路の終
端に近接して設けられたｍ個の光素子とを含むことを特
徴とする光通信モジュール。
【請求項２】光伝送路の終端に設けられたｍ個の光素
子が半導体レーザ（ＬＤ）チップであることを特徴とす
る請求項１に記載の光通信モジュール。
【請求項３】光伝送路の終端に設けられたｍ個の光素
子が端面入射型フォトダイオード（ＰＤ）チップである
ことを特徴とする請求項１に記載の光通信モジュール。
【請求項４】光伝送路の途中に特定波長の光を反射す
るグレーティングを設けたことを特徴とする請求項１〜
３の何れかに記載の光通信モジュール。
【請求項５】光伝送路の途中に穴を掘り穴の中に偏光
子、アイソレータ、波長選択フィルタの何れかの光機能
素子を設置し、光伝送路の光が光機能素子を通るように
したことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の光
通信モジュール。
【請求項６】基板と、同じ幅ｄを有しテープファイバ
の光ファイバピッチＨに等しいピッチＥで基板の上に平
行に形成されたｍ本の光伝送路と、幅ＷがＥ＜Ｗ＜２Ｅ
−ｄを満足し前記光伝送路の中間のｎ種類（ｎ≧２）の
異なる前後位置であって隣接光素子と異なる前後位置に
設けられたｍ個の光機能素子とを含むことを特徴とする
光通信モジュール。
【請求項７】光伝送路の中間に設けられる光機能素子
が裏面入射型フォトダイオード（ＰＤ）であって、光伝
送路の上に開口部をもつサブマウントを介して実装さ
れ、光伝送路の光の全部または一部を反射してＰＤに入
射させるミラーをＰＤの直後の光伝送路に傾斜して設け
たことを特徴とする請求項６に記載の光通信モジュー
ル。
【請求項８】光伝送路の中間に設けられる光機能素子
が光増幅器、光変調器、波長選択フィルタ、端面入射型
受光素子、アイソレータ、偏光子のいずれかであって光
導波路の中間の異なる前後位置に堀った穴の中に設けら
れ、光伝送路を通過する光が光機能素子を通るようにし
たことを特徴とする請求項６に記載の光通信モジュー
ル。
【請求項９】光伝送路の途中に特定波長の光を反射す
るグレーティングを設けたことを特徴とする請求項６〜
８の何れかに記載の光通信モジュール。
【請求項１０】基板がリードフレーム上に配置された
事を特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の光通信
モジュール。
【請求項１１】基板がＳｉベンチであり、外部のテー
プファイバとガイドピンと保持穴を組み合わせた構造に
よって結合することを特徴とする請求項１〜１０のいず
れかに記載の光通信モジュール。
【請求項１２】外径形状を樹脂のトランスファモール
ドで形成した事を特徴とする請求項１〜１１のいずれか
に記載の光通信モジュール。