JP2004272061A - Optical communication module - Google Patents

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JP2004272061A
JP2004272061A JP2003064822A JP2003064822A JP2004272061A JP 2004272061 A JP2004272061 A JP 2004272061A JP 2003064822 A JP2003064822 A JP 2003064822A JP 2003064822 A JP2003064822 A JP 2003064822A JP 2004272061 A JP2004272061 A JP 2004272061A
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昇二郎 北村
Takeshi Kaneko
剛 金子
Satoshi Kito
聡 鬼頭
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    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
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    • H01L2224/8592Applying permanent coating, e.g. protective coating

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  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical communication module that can be assembled while optical adjustments are simplified, and is more adaptive to faster optical communication at low cost. <P>SOLUTION: The optical communication module is an optical communication module which connects an optical fiber and an optical element 22, and equipped with an optical element substrate 20 where an optical element 22 having a microlens 24 formed on a light emission and a light reception surface is mounted, and a connection module 10 formed by molding in one body a coupling lens part 12 which optically couples the optical fiber and optical element 22, a sleeve part 11 which holds an end of the optical fiber so that it can be inserted and extracted on the optical axis 40 of the coupling lens 12 at one side of the coupling lens, and a holder part 13 which holds the optical element substrate 20 so that the microlens of the optical element 22 are positioned on the optical axis 40 on the other side of the coupling lens. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ファィバと光学素子とを用いて光通信を行う光通信モジュールに関し、特に、光ファイバと光学素子との接続を光結合効率を低下させずに簡単にすることを可能とする光通信モジュールの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
光通信システムにおいては、電気信号を光信号に変換する発光素子と光信号を電気信号に変換する受光素子相互間を光ファイバで接続する構成が基本となる。発光素子や受光素子などの光学素子と光ファイバを着脱あるいは挿抜可能とするために光素子と光ファィバとを光学的に接続する光通信モジュール(コネクタ)が利用されている。
【0003】
このような光通信モジュールの例としては、例えば、特開平10−300994号公報(特許文献1)、特開平7−134225号公報(特許文献2)及び特開平7−294777号(特許文献3)が挙げられる。
【0004】
特許文献1は、光ファイバの端部に接続されたフェルールが挿抜可能に挿入されるスリーブを備えるデバイスホルダに光電素子を組み込み、スリーブにフェルールを挿入したときに光ファイバと光電素子との間の光結合がボールレンズによって確保されるようにした光コネクタを提案している。
【0005】
特許文献2は、スリーブ及び結合レンズを樹脂で一体に形成した一体型モジュールを提案している。
【0006】
特許文献3は、光モジュールの製造工程の簡略化と通信速度の高速化を図るものであり、断面凸状の嵌合部と嵌合部の上面に光学作動素子が嵌め込まれる有底穴が形成されている基板と、嵌合部に嵌め込まれる断面凹状の被嵌合部とこの被嵌合部にファイバが挿入される貫通穴とを備え、嵌合部と被嵌合部が嵌め込まれたとき、有底穴に嵌め込まれることで位置決めされた光素子の光軸と貫通穴に挿入されることで位置決めされた光ファイバの光軸とが一致する光モジュールを提案している。
【0007】
【特許文献1】特開平10−300994号公報
【特許文献2】特開平7−134225号公報
【特許文献3】特開平7−294777号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1に記載の光コネクタはキャン(CAN)パッケージに実装された発光素子又は受光素子をスリーブに対して位置調整して組み立てる必要がある。また、スリーブと球レンズが別々の部品から構成されているため、各部品の同軸性を高める必要があり、製造工程数が増加し、製造時間が増すなど、組み立てコストが高くなる。
【0008】
特許文献2記載の一体型モジュールはマイクロボールレンズ(球レンズ)をLED上に搭載するが、これに複雑な工程や調心調整を伴うため製造コストがかかる。
【0009】
特許文献1乃至3記載の光モジュールは光学素子と外部回路との接続に金属端子(金属ピン)を用いているため高周波域で伝送ロスが増大し、高速動作に向かない。
【0010】
また、レーザダイオードは周囲の温度変化や経時変化に依存して特性が変化するので発光光量を安定化させるためにはコンパクトな光結合素子モジュールであっても、発光素子からの出射光量をモニタできることが望ましい。
【0011】
よって、本発明は光学的な調整を簡略化して組み立てることの可能な光通信モジュールを提供することを目的とする。
【0012】
また、本発明は低コストでかつ光通信の高速化により対応し得る光通信モジュールを提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の光通信モジュールは、光ファイバと光学素子とを接続する光通信モジュールであって、発光又は受光面にマイクロレンズを形成した光学素子を載置する光学素子基板と、前記光ファイバと前記光学素子とを光結合する結合レンズ部、前記光ファイバの端部を前記結合レンズの一方側において前記結合レンズの光軸上で挿抜可能に保持するスリーブ部、及び前記光学素子のマイクロレンズが前記結合レンズの他方側において前記光軸上に位置するように前記光学素子基板を保持するホルダ部を一体に成型してなる接続モジュールと、を備えていることを特徴としている。
【0014】
かかる構成によれば、光学素子の発光又は受光面に直接マイクロレンズを形成するため、従来のマイクロボールレンズを搭載する場合に比較して、複雑な組み立て操作や調心調整などの必要がなくなり、簡易な工程で製造することが可能となるので、光通信モジュールの低コスト化が図れる。また、マイクロレンズが形成されることで、光ファイバと光学素子との光結合範囲を拡大することが可能となる。また、スリーブとレンズと光学素子ホルダが一体成型されているため、各構成部の軸調整の手間が省略でき、製造工程数も少ないので、組み立てコストを低減し得る。
【0015】
また、本発明の光通信モジュールは、光ファイバと発光素子とを接続する光通信モジュールであって、発光面にマイクロレンズを形成した発光素子と前記発光素子からの出射光を検出可能としたモニタ用の受光素子とを載置する光学素子基板と、前記発光素子から出射された光の一部を前記モニタ用の受光素子に入射させる抽出手段と、前記光ファイバと前記発光素子とを光結合する結合レンズ部、前記光ファイバの端部を前記結合レンズの一方側において前記結合レンズの光軸上で挿抜可能に保持するスリーブ部、及び前記光学素子基板を前記発光素子のマイクロレンズが前記結合レンズの他方側において前記光軸上に位置するように保持すると共に、前記抽出手段を前記結合レンズ部と前記発光素子間で保持するホルダ部を一体に成型してなる接続モジュールと、を備えていることを特徴としている。
【0016】
かかる構成によれば、発光素子の発光面に直接マイクロレンズを形成するため、従来のマイクロボールレンズを搭載する場合に比較して、複雑な組み立て操作や調心調整などの必要がなくなり、簡易な工程で製造することが可能となるので、光通信モジュールの低コスト化が図れる。また、マイクロレンズが形成されることで、光ファイバと発光素子との光結合範囲を拡大することが可能となる。また、スリーブとレンズと光学素子ホルダが一体成型されているため、各構成部の軸調整の手間が省略でき、製造工程数も少ないので、組み立てコストを低減し得る。また、発光素子より出射された出射光の光量変化を受光素子の出力によりモニタすることができるので、発光効率の変化に応じた、発光素子の出射光量の制御が可能となる。
【0017】
本発明の光通信モジュールは、光ファイバと発光素子とを接続する光通信モジュールであって、発光面にマイクロレンズを形成した発光素子と前記発光素子と一体に形成されて前記発光素子からの出射光を検出可能としたモニタ用の受光素子とを載置する光学素子基板と、前記光ファイバと前記発光素子とを光結合する結合レンズ部、前記光ファイバの端部を前記結合レンズの一方側において前記結合レンズの光軸上で挿抜可能に保持するスリーブ部、及び前記光学素子基板を前記発光素子のマイクロレンズが前記結合レンズの他方側において前記光軸上に位置するように保持するホルダ部を一体に成型してなる接続モジュールと、を備えていることを特徴としている。
【0018】
かかる構成によれば、発光素子の発光面に直接マイクロレンズを形成するため、従来のマイクロボールレンズを搭載する場合に比較して、複雑な組み立て操作や調心調整などの必要がなくなり、簡易な工程で製造することが可能となるので、光通信モジュールの低コスト化が図れる。また、マイクロレンズが形成されることで、光ファイバと発光素子との光結合範囲を拡大することが可能となる。また、スリーブとレンズと光学素子ホルダが一体成型されているため、各構成部の軸調整の手間が省略でき、製造工程数も少ないので、組み立てコストを低減し得る。また、発光素子より出射された出射光の光量変化をモニタ用の受光素子の出力によりモニタすることができるので、発光効率の変化に応じた、発光素子の出射光量の制御が可能となる。さらに、発光素子と発光素子からの出射光の光量をモニタするためのモニタ用の受光素子が一体として形成されているので、光通信モジュールの更なる小型化が可能となる。また、発光素子とモニタ用の受光素子が一体形成されていることで、出射光を直接モニタすることが可能となり、上記のような抽出手段が不要となるので、部品数を減らすことができ、組み立て時の労力も低減することができ、より低コストな光通信モジュールを提供し得る。
【0019】
前記マイクロレンズは、液滴吐出法によって形成することが好ましい。液滴吐出法によれば、簡易な工程で精度のよいマイクロレンズを形成することが可能となる。
【0020】
前記光学素子又は前記発光素子が、底部に発光面又は受光面を備えた凹部を有し、該凹部内に前記マイクロレンズが形成されることが好ましい。凹部内にマイクロレンズを形成することで、マイクロレンズをさらに精度良く安定して設置することができる。これにより、光通信モジュールの光結合効率を向上させることが可能となる。
【0021】
前記光学素子又は前記発光素子が、発光面又は受光面上に凸部を有し、該凸部上に前記マイクロレンズが形成されることが好ましい。凸部上面に、レンズ材料の液滴を吐出して、マイクロレンズを形成するので、特に位置合わせを行なう必要がなく、凸部を形成する際のアライメント精度によってマイクロレンズを精度よく安定して設置することができる。これにより、設置位置が制御されたマイクロレンズを簡易かつ歩留まりよく形成することが可能となる。
【0022】
前記光学素子が受光素子であって、前記光学素子基板上に前記受光素子の出力を増幅するプリアンプ回路が更に設けられることが好ましい。かかる構成により、プリアンプ回路と受光素子間の配線長を短くすることができ、検出信号の減衰を低減することが可能となる。したがって、SN比の劣化が少ない状態で、受光素子の出力を増幅することができるので、より精度のよい光受信モジュールの提供が可能となる。
【0023】
前記光学素子、前記発光素子及び前記受光素子の少なくともいずれかを耐通気性又は耐透湿性のある樹脂で被覆していることが好ましい。かかる樹脂により被覆することで、高い気密性・防湿性を保つことができ、発光素子又は受光素子などの光学素子を外気及び湿気から保護することができるので、より信頼性の高い通信モジュールを提供することが可能となる。
【0024】
前記光学素子基板に形成した電気配線と外部回路とをマイクロストリップラインを備えたフレキシブル配線基板によって接続することが好ましい。かかる構成によれば、高周波域での信号損失を低減し得るので、高速駆動に対応した光通信モジュールを提供することが可能となる。また、フレキシブル配線基板を用いているので、設計の自由度が向上する。
【0025】
前記光学素子基板の電気配線をマイクロストリップラインで形成していることが好ましい。かかる構成によれば、高周波域での信号損失を低減し得るので、高速駆動に対応した光通信モジュールを提供することが可能となる。
【0026】
前記光学素子、前記発光素子及び前記受光素子の少なくともいずれかが前記光学素子基板に形成された凹部に収容され、該凹部内が接地されることが好ましい。かかる構成によれば、発光素子又は受光素子などの光学素子を外部のノイズからシールドすることが可能となる。
【0027】
前記光学素子、前記発光素子及び前記受光素子の少なくともいずれかは前記光学素子基板に形成された凹部に収容され、該凹部は耐通気性又は耐透湿性のある樹脂で埋設されることが好ましい。かかる樹脂により被覆することで、高い気密性・防湿性を保つことができ、発光素子又は受光素子などの光学素子を外気及び湿気から保護することができるので、より信頼性の高い光通信モジュールを提供することが可能となる。
【0028】
前記光学素子基板が、外周に段差を形成すると共に前記凹部を上部に形成してなる第1及び第2の基板の積層体からなり、当該段差部を利用して前記ホルダ部に取り付けられることが好ましい。かかる構成によれば、ホルダ部と光学素子基板との位置決めが容易に可能となる。したがって、接続モジュールの光軸とホルダ部の位置関係、光学素子基板上の光学素子の位置関係を予め正確に設定しておけば、ホルダ部に光学素子基板を取り付けることにより、容易に接続モジュールと光学素子の光軸調整を行うことが可能となる。よって、簡略な工程で組み立てを行うことが可能となるので、低コスト化が図れる。また、光学素子基板が積層構造をとるため、第1及び第2の基板間の中間層に配線を設けることが容易となり、光学素子基板の設計の自由度が向上する。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図1から図10を参照しながら説明する。
【0030】
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。図2は、本実施形態の光送信モジュールに用いられるマイクロレンズが搭載されたVCSELの構成を説明するための断面図である。図1に示すように、本実施形態に係る光送信モジュールは、接続モジュール10と発光素子基板20aから主に構成される。
【0031】
本実施形態においては、発光素子として、面発光型発光素子、具体的には垂直共振器型面発光レーザ(以下、「VCSEL」という)22aを用いた場合について説明する。
【0032】
接続モジュール10は、光ファイバの端部が挿抜可能に保持されるスリーブ部11、発光素子としてのVCSEL22aから出射されたレーザ光を光ファイバに入射させるための結合レンズ部12、及び発光素子基板20aを保持するためのホルダ部13aから主に構成されている。この接続モジュール10は、レーザ光の波長に対して透明な樹脂(例:エポキシ樹脂等)あるいは光学ガラス(例:石英ガラス、ホウケイ酸ガラス等)を金型で射出成型して一体成型される。
【0033】
接続モジュール10は、結合レンズ部12の光軸40に対し垂直方向の断面内周が円形で、両端が開放され、一端から光ファイバ(図示せず)を、他端から光学素子基板20aを装着し得る構造を有している。光ファイバの先端には、ファイバを保持し、アラインメントを取るためのフェルールが接続されていてもよい。接続モジュール10の一端には、光ファイバ又はこのフェルールを挿入し得るスリーブ部11が設けられている。また、このスリーブ部11には、結合レンズ部12と光ファイバ又はフェルールの端部との距離を規定するための突き当て部14が一体成型により形成されている。
【0034】
接続モジュール10の他端には、光学素子基板20aを装着し得るホルダ部13aが備えられている。このホルダ部13aの端部には、発光素子基板20aの位置を規定し、固定するために段差部(突き当て部)が形成されている。この段差部に発光素子基板20aが、発光素子基板20a上に搭載されたVCSEL22aが結合レンズ部12に対向するように、接着固定されている。ホルダ部13aには、発光素子22aから出射された光の一部を抽出するための手段、例えば反射板31を備えている。
【0035】
発光素子基板20aは、ステム上にVCSEL22aが実装された構造を有する。VCSEL22aの発光点上にはマイクロレンズ24が、VCSEL22aとマイクロレンズ24との光軸が一致するように形成されている。さらに、VCSEL22aは、その光軸が例えば円形の発光素子基板20aの外周部を基準にしてステムの中心に位置するように画像認識技術を用いて高精度に実装されている。
【0036】
マイクロレンズ24がVCSEL22a上に形成されていると、VCSEL22aから出射する出射光の放射角を小さくすることができ、マイクロレンズ24を用いない場合に比較して、結合レンズ部12の倍率を小さくすることができる。これにより光ファイバ、結合レンズ部、発光素子の光結合のための許容度(トレランス)を増すことが可能となり、光結合範囲を拡大することが可能となる。したがって、マイクロレンズを備えていない場合に比較して各部品の寸法精度の許容度が増すので、光通信モジュールの製造工程の簡略化、低コスト化が可能となる。マイクロレンズ24を搭載したVCSEL22aの構造については、後でさらに詳述する。
【0037】
発光素子基板20aには、VCSEL22aから出射され、反射板31により反射された光をモニタするためのモニタ用の受光素子(以下、「モニタ素子」という)、例えばモニタフォトダイオード(以下、「モニタPD」という)25が設けられている。
【0038】
すなわち、VCSEL22aから出射されたレーザ光は、その一部が反射板31によって反射され、モニタPD25に入射する。このモニタPD25では入射光量に応じた電流値を発生する。この電流値をモニタし、電流値の変化に応じてVCSEL22aを制御することによって、周囲温度の変化、経時変化などに起因するVCSEL22aの発光効率の変化に対し、VCSEL22aからの出射光量を一定に保つことが可能となる。なお、発光素子基板20a上に、モニタPD25からの電流を電圧信号に変換するためのプリアンプ回路(図示せず)を設置していてもよい。
【0039】
VCSEL22aの電極端子(図示せず)及びモニタPD25の電極端子(図示せず)は、ボンディングワイヤ26によってステムピン23に接続されており、ステムピン23を介して外部回路との電気的接続が行われている。この外部回路により、VCSEL22a及びモニタPD25の動作制御が行われる。
【0040】
以下に、マイクロレンズ24を搭載したVCSEL22aの構造について、図2を参照しながら具体的に説明する。
【0041】
同図に示すように、VCSEL22aは、半導体基板101と、半導体基板上101に設けられた垂直共振器(以下、「共振器」という)140から主に構成される。
【0042】
共振器140は、一部に突出部を有するn型DBRミラー(以下、「下部ミラー」という)102と、下部ミラー102の突出部上に設けられた柱状部130から主に構成される。
【0043】
柱状部130は、下部ミラー102の一部(突出部)と、活性層103と、p型DBRミラー104(以下、「上部ミラー」という)を含む。
【0044】
下部ミラー102の突出部の周囲には、バンク部110を構成する絶縁層106が形成されており、この絶縁層106と柱状部130上面とで凹部112が構成されている。なお、ここで、バンク部110とは、柱状部130周辺領域であって、絶縁層106と絶縁層106の上面106cに設けられた第1電極107を含めた領域をいう。
【0045】
この凹部112内及び絶縁層106の上面106c上には、第1電極107が形成されている。凹部112内には、この第1電極107を介してマイクロレンズ24が配置されている。また、第1電極107には、VCSEL22aから出射されるレーザ光を通過させるための孔部が設けられている。
【0046】
凹部112の底部(柱状部130の上面)には、VCSEL22aの発光面108が設置されている。この発光面108より出射されたレーザ光は、第1電極107に設けられた孔部を通り、マイクロレンズ24を通過して、外部に出射される。
【0047】
バンク部110の上縁部110aと発光面108との距離Xは、0.5μm以上であることが望ましい。このように形成することにより、発光面108上にマイクロレンズ24をより安定な状態で設置することが可能となる。また、バンク部110の上面110bは、発光面108より高い位置に形成されているのが望ましい。これにより、さらに安定な状態でマイクロレンズ24を発光面108上に設置することができる。なお、ここで、バンク110の上縁部110aとは、バンク110の上面110bのうち、柱状部130に近い側の縁部をいう。
【0048】
マイクロレンズ24は、例えば液滴吐出法により、凹部112内にレンズ材料を吐出することにより形成される。液滴吐出方法としては、従来公知の方法が用いられ、いわゆるサーマルインクジェット方式であっても、ピエゾ方式であってもよい。圧力の制御性の観点からは、ピエゾ方式が望ましい。
【0049】
液滴吐出法によれば、液滴吐出ヘッドのノズルから吐出された液滴(レンズ材料)が、凹部112内に着弾した際に、表面張力によって凹部112内の中心にくるように変形するため、自動的に位置の補正がなされる。吐出された液滴は、凹部の形状及び大きさ、レンズ材料の吐出量及び表面張力、並びに凹部内表面とレンズ材料との間の界面張力に応じた形状および大きさとなる。したがって、これらを制御することにより、マイクロレンズ24(図2参照)の形状及び大きさを制御することが可能となり、所望の曲率半径、形状、大きさのマイクロレンズを簡易な工程で容易に製造することができ、また、レンズ設計の自由度が高くなる。また、従来のマイクロボールレンズを搭載したモジュールと比較して、組み立てにかかる複雑な工程や調心操作の必要がなくなるので、光送信モジュールの一層の低コスト化が図れる。
【0050】
なお、必要に応じて、マイクロレンズ24を形成する前に、凹部112内に、(i)撥液性を有する材料(例:フッ化アルキルシラン(FAS)等)で薄膜を形成する方法、(ii)プラズマ処理を行ない表面を改質する方法等により、マイクロレンズの濡れ角を調整するための処理を施してもよい。これらの処理により、レンズの大きさ及び形状をさらに綿密に制御することができる。
【0051】
次に、このVCSEL22aの各構成要素についてさらに詳しく説明する。
【0052】
VCSEL22aは、n型GaAsからなる半導体基板101と、半導体基板101上に形成された共振器140とを含む。
【0053】
共振器140は、下部ミラー102、活性層103、及び上部ミラー104が順次積層されて構成されている。
【0054】
下部ミラー102は、例えば、n型Al0.9Ga0.1As層とn型Al0.15Ga0.85As層とを交互に積層した40ペアのDBRミラーであり、活性層103は、例えば、GaAsウェル層とAl0.3Ga0.7Asバリア層からなり、ウェル層が3層で構成される量子井戸構造を含み、上部ミラー104は、p型Al0.9Ga0.1As層とp型Al0.15Ga0.85As層とを交互に積層した25ペアのDBRミラーである。これらの下部ミラー102、活性層103、上部ミラー104により、pinダイオードが形成されている。なお、下部ミラー102、活性層103、および上部ミラー104を構成する各層の組成および層数はこれに限定されない。
【0055】
上部ミラー104を構成する層のうち活性層103に近い領域に、酸化アルミニウムからなるリング状(図2におけるX−Y平面に平行な面で切断した場合における断面が同心円状)の電流狭窄層105が形成されている。
【0056】
柱状部130の上面及び絶縁層106の上面には第1電極107が、半導体基板101の裏面(共振器140の設置面と反対側の面)には第2電極109が形成されている。第1電極107は、例えばAuとZnの合金とAuとの積層膜からなる。また、第2電極109は、例えばAuとGeの合金とAuとの積層膜からなる。VCSEL22aでは、柱状部130上で第1電極107と接合し、かつ、半導体基板101の裏面で第2電極109と接合し、この第1電極107および第2電極109によって活性層103に電流が注入される。なお、第1および第2電極107、109の形成材料は、上記に限定されない。絶縁層106を形成する材料としては、耐熱性の観点から、ポリイミド樹脂、フッ素系樹脂、アクリル樹脂、又はエポキシ樹脂等が望ましく、さらに、加工容易性、絶縁性等の観点から、ポリイミド樹脂又はフッ素系樹脂が望ましい。
【0057】
本実施形態で用いられるVCSEL22aの動作の一例を以下に示す。
【0058】
まず、第1電極107と第2電極109とで、pinダイオードに順方向の電圧を印加すると、活性層103において電子と正孔との再結合が起こり発光が生じる。そこで生じた光が上部ミラー104と下部ミラー102との間を往復する際に誘導放出が起こり、光の強度が増幅される。光利得が光損失を上まわると、レーザ発振が起こり、柱状部130上面にある発光面108からレーザ光が出射され、凹部112内(バンク110の内側の領域)の発光面108上に形成されたマイクロレンズ24へと入射する。マイクロレンズ24に入射したレーザ光はマイクロレンズ24によって放射角が調整された後、半導体基板101に対して垂直方向(図2に示すZ方向)へと出射する。
【0059】
以上の構成によれば、光学素子上にマイクロレンズが形成されているため、光結合範囲を拡大した光通信モジュールを提供し得る。また、スリーブ部と結合レンズ部とホルダ部が一体成型されているため、各構成部の軸調整の手間を省略でき、製造工程数も減らすことが可能となるので、組み立てコストを低減し得る。また、発光素子より出射された出射光の光量をモニタ素子の出力によりモニタすることができるので、発光効率の変化に応じて、発光素子の出射光量を制御することが可能となる。
【0060】
また、液滴吐出法を用いてマイクロレンズを形成するので、液滴をより的確な位置に吐出することができ、設置位置が制御されたマイクロレンズを簡易かつ歩留まり良く形成することができる。さらに、凹部内(バンクの内側領域)に液滴吐出法によりマイクロレンズを形成するので、マイクロレンズを精度良く安定して設置することができる。これにより、出射光の特性(例:放射角等)を効果的に制御することができ、また、発光素子と光ファイバとの光結合効率を向上することができる。また、バンクの上縁部が発光面より高いので、マイクロレンズを形成する際のアラインメントが容易となり、歩留まりよく製造することができる。また、レンズ材料の導入量を容易に制御することができるので、レンズの大きさ及び形状の制御が可能となる。
【0061】
(第2の実施形態)
図3は、第2の実施の形態に係る光送信モジュールに用いられるマイクロレンズが搭載されたVCSEL22bを模式的に示す断面図である。本実施形態の光通信モジュールは、発光面108上に設けられた凸部上にマイクロレンズが形成されている発光素子を用いた以外は、第1の実施形態に係る光通信モジュールと同様の構成を有する。なお、同図中、第1の実施形態と実質的に同じ機能を有する構成要素については同一符号を付して説明を省略する。
【0062】
本実施の形態の面発光型半導体レーザ22bは、図3に示すように、光が出射する発光面108と、発光面108上に設けられた凸部(以下、土台部材120という)と、土台部材120の上面120a上に設けられたマイクロレンズ24とを含む。柱状部130及び絶縁層106の上面には、開口部を有する第1電極107が形成されており、この開口部を介して、発光面108よりレーザ光が出射される。発光面108から出射したレーザ光は、さらに、マイクロレンズ24に入射し、マイクロレンズ24により集光されて外部に出射される。
【0063】
土台部材120は、発光面108から出射した所定波長の光を通過させる材質から形成し得る。このような土台部材120としては、例えば、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、あるいはフッ素系樹脂から形成することができる。また、土台部材120は、半導体層であってもよい。
【0064】
土台部材120の立体形状は特に限定されるものではないが、少なくともその上面上にマイクロレンズ24を載置させることができる構造であることが必要とされる。土台部材120の高さは、土台部材120の上面120a上に形成されるマイクロレンズ24の形状及び大きさ等によって定められる。具体的には、土台部材120の高さhは、マイクロレンズ24の曲率半径rと、発光面108から該レンズ24の頂点までの距離d(図3参照)とに依存して決定される。
【0065】
例えば、土台部材120の屈折率とマイクロレンズ24の屈折率とがほぼ等しい場合、マイクロレンズ24がレンズとして機能するためには、マイクロレンズ24の曲率半径rと、発光面108から該レンズの頂点までの距離d(図3参照)との間に、以下の式(1)を満たす関係が成立する必要がある。
【0066】
r≦0.34×d (1)
この式(1)を満たすように、マイクロレンズ24の曲率半径rおよび土台部材120の高さhが決定される。なお、この場合において、r=0.34×dが成立する場合、マイクロレンズ24から出射する光はコリメート光となる。
【0067】
一般的に、発光面108からレンズの頂点までの距離dが長いほど、また、レンズの曲率半径rが小さいほど、レンズの集光機能は大きくなる。
【0068】
また、土台部材120の上面120aの形状を制御することによって、マイクロレンズ24の形状を制御することができる。例えば、VCSEL22b(図3参照)では、土台部材120の上面120aの形状は円である。土台部材の上面の形状が円であると、マイクロレンズの立体形状を、円球状または切断円球状に形成することができる。
【0069】
マイクロレンズ24は、具体的には、土台部材120の上面120aに対して、液滴吐出法により、レンズ材料からなる液滴24aを吐出して、マイクロレンズ前駆体を形成した後、マイクロレンズ前駆体を硬化させることによって形成される。マイクロレンズ24の材料及び具体的製法については、第1の実施形態で説明したのと同様である。
【0070】
本実施形態によれば、第1の実施形態に記載の効果に加えて、さらに、マイクロレンズが土台部材の上面上に設けられているので、発光面108からの出射光の光路長(発光面からマイクロレンズまでの距離)を確保することができる。したがって、マイクロレンズの集光機能を高めることができる。
【0071】
また、一般に、液滴吐出時の液滴の着弾位置を厳密に制御するのは難しいが、本実施形態によれば、土台部材の上面に液滴(レンズ材料)を吐出して形成するので、特に位置合わせを行なうことなくマイクロレンズを形成することができる。したがって、土台部材を形成する際のアラインメント精度によってマイクロレンズを形成することができ、設置位置が制御されたマイクロレンズを簡易かつ歩留まりよく形成することが可能となる。
【0072】
(第3の実施形態)
図4は、第3の実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。図5は、第3の実施形態に係る光送信モジュールに用いられるモニタPD一体型VCSEL22cの拡大断面図を示す。なお、各図中、第1の実施形態と実質的に同じ機能を有する構成要素については同一符号を付して説明を省略する。
【0073】
第3の実施形態の光送信モジュールは、発光素子及びモニタ素子として、VCSEL302とモニタPD301が一体に形成され、積層構造を有するモニタPD一体型VCSEL22cを用い、モニタPD一体型VCSEL22c上に、凸部として土台部材120を設け、土台部材120上にマイクロレンズを形成した以外は第1の実施形態の光送信モジュールと同じ構造を有する。
【0074】
図5に示すように、このモニタPD一体型VCSEL22cは、VCSEL層302にモニタPD層301が積層された構造を有する。
【0075】
VCSEL層302は、半導体基板101上に、n型DBRミラー(下部ミラー)102、活性層103、電流狭窄層105、p型DBRミラー(上部ミラー)104、p型コンタクト層311が順に積層された構造を有する(以下、共振器140という)。VCSEL層302の構成は、p型コンタクト層を最上層に有する以外は、第1の実施形態と同様である。p型コンタクト層311は、例えばp型l0.15Ga0.85As層からなる。
【0076】
半導体基板101上には共振器140の周囲に、絶縁層106が形成されている。この絶縁層106上にVCSELアノード電極107が帯状に形成されており、その一端は、共振器140を構成するP型コンタクト層311に接し、オーミックコンタクトを形成するように設置されている。また、他端にはボンディングワイヤによって、ステムピンに接続するための電極パッドが形成されている。絶縁層106上には、さらに、帯状のVCSELカソード電極109が形成されており、絶縁層106の一部には、VCSELカソード電極109の一端が半導体基板101に接触し、オーミックコンタクトを形成し得るように、開口部325が設けられている。
【0077】
VCSELアノード電極107は、例えばクロムと金−亜鉛合金より形成される。また、VCSELカソード電極109は、例えば金−ゲルマニウム合金より形成される。
【0078】
モニタPD層301は、VCSEL層302上に形成されている。モニタPD層301は、n型コンタクト層312、光吸収層313、p型コンタクト層314から構成される。
【0079】
n型コンタクト層312は、例えばn型Al0.15Ga0.85As層からなる。光吸収層313は、例えばGaAs層からなる。p型コンタクト層314は、例えばp型Al0.15Ga0.85As層からなる。
【0080】
PDカソード電極315は、n型コンタクト層312とオーミックコンタクトを形成している。また、PDカソード電極315は、VCSELアノード電極107に一部が接しており、VCSELアノード電極107とPDカソード電極315とで共通電極を形成している。また、VCSEL層302上には、モニタPD層301に隣接して絶縁層317が設けられている。この絶縁層317とp型コンタクト層314上にはPDアノード電極316が形成され、PDアノード電極316は、p型コンタクト層314とオーミックコンタクトを形成している。このPDアノード電極316は、レーザの出射口となる部分が一部円形状に除かれており、この円形状の部分からp型コンタクト層314が露出している。
【0081】
PDカソード電極315とPDアノード電極316との間には、フォトダイオード(モニタPD層301)による光電変換で生ずる電流を検出する外部回路が接続されている。この外部回路には、さらに、VCSEL(VCSEL層302)の駆動電流を制御する制御装置が接続されており、この制御装置により、外部回路の電流検出値に応じたVCSELの駆動電流が制御される。
【0082】
具体的には、VCSELアノード電極107と、VCSELカソード電極109との間に所定の電圧を印加して、活性層103に電流を流すことで、上部ミラー104からレーザが発振される。このレーザ光は、p型コンタクト層311からモニタPD層301に入射される。レーザ発振と同時に、モニタPD層301のn型コンタクト層312とp型コンタクト層314との間に逆バイアスの電圧をかけて、光吸収層313を空乏層とすることにより、モニタPD層301に入射された光の一部がこの空乏層で吸収されて電流に変換される。この電流が、PDカソード電極315とPDアノード電極316との間に接続した外部回路により検出される。この外部回路による電流検出値に応じて、制御装置が作動し、VCSELの駆動電流が制御される。
【0083】
フォトダイオードの空乏層で吸収されなかったレーザ光は、p型コンタクト層314を透過して、発光面108(PDアノード電極316に形成した開口部)から出射される。
【0084】
フォトダイオードによるレーザ光の光吸収率は、主に、光吸収層313の厚さと吸収係数によって定まる。したがって、光吸収層313の厚さと吸収係数の値を適宜選択することにより、フォトダイオードによるレーザ出力の光吸収率を調整することができる。
【0085】
また、モニタPD一体型VCSEL22cの発光点上には、土台部材120(凸部)が形成され、その上に例えば液滴吐出法により、マイクロレンズ24が形成されている。発光面108から出射されたレーザ光は、土台部材120を通過し、マイクロレンズ24により集光され、外部に出射される。
【0086】
なお、本実施形態では、モニタPD一体型VCSEL22cの発光面上に凸部を形成し、その上にマイクロレンズを形成しているが、第1の実施形態と同様に、凹部を形成して、その凹部内にマイクロレンズを形成してもよい。
【0087】
また、発光素子基板20a上には、モニタPD層301からの電流を電圧信号に変換するためのプリアンプ回路(図示せず)を設置していてもよい。
【0088】
かかる構成によれば、モニタPD一体型VCSEL22cを用いることで、発光素子より出射された出射光を他の媒介手段(反射板)によらずに直接受光素子に入射することができるので、部品数を減らすことができ、また、他の媒介手段を設置する場合に伴う組み立て労力を低減できるので、より低コストな光送信モジュールを提供し得る。さらに、レーザ光の光量変化を検出し得る手段と発光素子が一体形成されているので光通信モジュールのより一層のコンパクト化が可能となる。
【0089】
(第4の実施形態)
図6は、第4の実施形態に係る光受信モジュールを説明する断面図である。第4の実施形態は、接続モジュール10に発光素子基板20aの代わりに受光素子基板20bが取り付けられ、プリアンプ27が搭載されている以外は、第1の実施形態と同じ構造を有する。なお、同図中、第1の実施形態と実質的に同じ機能を有する構成要素については同一符号を付して説明を省略する。
【0090】
受光素子基板20bは、ステム上に受光素子としてのフォトダイオード(PD)22dが実装された構造を有している。また、受光素子基板20bには、例えばPD22dからの電流を電圧信号に変換するためのプリアンプ回路27を設置することが好ましい。PD22dの受光面上には、マイクロレンズ24がPD22dとマイクロレンズ24との光軸が一致するように形成されている。また、PD22dは、受光素子基板20b上に、その光軸が円形の受光素子基板20bの外周部を基準として中心に位置するように画像認識技術を用いて高精度に位置決めされ、実装されている。マイクロレンズ24は、例えばインクジェット法によってPD22d上に形成される。PD22dの電極端子(図示せず)とプリアンプ回路27の電極端子(図示せず)は、ボンディングワイヤ26によってステムピン23に接続され、外部回路との電気的接続が行われる。
【0091】
以上の構成によれば、プリアンプ回路と受光素子間の配線長を短くすることができ、検出信号の減衰を極力少なくすることが可能となる。したがって、SN比の劣化が少ない状態で、受光素子の出力を増幅することができるので、より精度の良い光通信モジュールの提供が可能となる。また、受光素子上にマイクロレンズが形成されているため、光結合範囲を拡大した光受信モジュールを提供し得る。また、スリーブ部と結合レンズ部とホルダ部が一体成型されているため、各構成部の軸調整の手間を省略でき、製造工程数も減らすことが可能となるので、組み立てコストを低減し得る。また、液滴吐出法によりマイクロレンズを形成することにより、簡易な工程で精度の良いマイクロレンズを形成することが可能となる。したがって、精度の良い、安価な光受信モジュールを提供することが可能となる。
【0092】
(第5の実施形態)
図7は、第5の実施形態に係る発光素子基板20aを説明する断面図である。図7に示すように、第5の実施形態では、発光素子基板20aは、モニタPD25上にVCSEL22aが配置されており、マイクロレンズ24の光が出射する部分を除いて、VCSEL22a及びモニタPD25が各々通気性、透湿性が小さいモールド樹脂29で埋設された構造を有する。モールド樹脂29は、VCSEL22aの出射光の一部を受光するモニタPD25の受光面を覆うため、透明な樹脂を用いることが好ましく、このような樹脂としては、例えば、エポキシ系の樹脂を用いることができる。
【0093】
本実施形態では、モニタPD25上にVCSEL22aが積層された構造を有するが、第1の実施形態と同様にVCSEL22aとモニタPDが同一平面上に並べて配置されていてもよい。
【0094】
なお、第2の実施形態のように、モニタPD一体型VCSELを用いる場合には、外部からの光を受光する必要がないので、モールド樹脂29は、透明な樹脂にする必要はなく、不透明の樹脂であっても使用し得る。
【0095】
また、上記例においては、発光素子基板20aを挙げたが、第4の実施形態の受光素子基板20bにおいても同様の構成をとることにより、同様の効果が得られる。すなわち、具体的には、受光素子基板20bにおいて、マイクロレンズの光が入射する部分を除いて、PD22d及びプリアンプ27をモールド樹脂29で覆うことにより、接続モジュール10に樹脂材料を用いてもよい。この場合も、モールド樹脂29は透明である必要はない。
【0096】
かかる構成を有することで、接続モジュール10に樹脂材料を用いても、発光素子及び受光素子などの光学素子を外気及び湿気などから保護することが可能となり、信頼性の高い光通信モジュールを提供し得る。
【0097】
(第6の実施形態)
図8は、第6の実施形態に用いられる発光素子基板を説明するための斜視図であり、図9は、図8のA−A’方向における断面図である。図10は、第6の実施形態に係る光通信モジュールを説明するための図である。
【0098】
第6の実施形態に用いられる発光素子基板60は、第1の基板としての上部基板63と第2の基板としての下部基板61から主に構成される。モニタPD一体型VCSEL22eは、下部基板61上の上部基板63に設けられた貫通孔64で区画された範囲内に搭載される。
【0099】
下部基板61及び上部基板63は、例えばセラミック又は樹脂などから形成される絶縁性基板から構成される。このように2枚の基板を用いているので、基板の中間層に配線を容易に形成することが可能となり、発光素子基板の設計の自由度が向上する。
【0100】
下部基板61上には、所定のパターンの接地(アース)用のグランドパターン62が金属薄膜により形成され、その上に上部基板63が積層されている。
【0101】
上部基板63上には、モニタPD一体型VCSEL22eを構成するVCSEL層のアノード電極及びカソード電極に接続される信号配線(電気配線)66b、66c、モニタPD一体型VCSEL22eを構成するモニタPD層のアノード電極及びカソード電極に接続される信号配線66a、66d、下部基板61上のグランドパターン62と接続されるグランドパターン66eが形成されている。上部基板63上のこれらの信号配線66a〜66dはマイクロストリップラインで形成されている。更に、これらの信号配線66a〜66d及びグランドパターン66eとフレキシブル配線基板67上の信号配線66a’〜66d’及びグランドパターン66e’が接続され、図示しない外部回路と接続される。フレキシブル配線基板67上の信号配線もマイクロストリップラインを実現している。これらの信号配線のうち、特にVCSEL層のアノード電極及びカソード電極に接続される信号配線66b、66c及66b’、66c’は、VCSEL層に対して高周波の信号が低損失で伝送されるように、マイクロストリップラインの特性インピーダンスが設計されており、これによりVCSELの高速変調駆動が可能となっている。なお、このフレキシブル配線基板67を利用して外部回路と上部基板63側の回路との整合を図ることも可能である。VCSEL及びモニタPDのアノード電極及びカソード電極と接続される信号配線66a〜66dは、金属薄膜によって形成される。下部基板61上のグランドパターン62と上部基板上のグランドパターン66eは、上部基板の側壁に形成された配線68により接続されている。上部基板63上に形成したグランドパターン66eは、モニタPD一体型VCSEL22eの周囲を囲むように形成されており、これにより、VCSEL(光素子)周囲の電界を一定に保ちノイズシールドを高めている。これにより外部ノイズの影響を抑制することが可能となる。
【0102】
モニタPD一体型VCSEL22eは、下部基板上61であって上部基板63の貫通孔64内の所定の位置に配置され、ボンディングワイヤ26によりそれぞれの電極端子(図示せず)が上部基板63の信号配線66a〜66dの接続パッドと接続される。なお、ここで、モニタPD一体型VCSEL22eは、VCSELのアノード電極、カソード電極、モニタPDのアノード電極、カソード電極がそれぞれ独立して形成されている点で、第3の実施形態のモニタ一体型VCSELと異なるが、その他の構成については、同様である。
【0103】
このように、外部回路からVCSELに至る配線が所定の特性インピーダンスで形成されているため、外部駆動回路からの駆動信号(図示せず)を低損失でVCSELに伝送できるため、より高速なVCSELの駆動が可能になる。
【0104】
また、モニタPD一体型VCSEL22e上には、液滴吐出法により形成されたマイクロレンズ24が搭載されている。マイクロレンズ24は、第3の実施形態と同様に、モニタPD一体型VCSEL22eの発光面に形成された凸部(土台部材)上に設けられていてもよく、また、モニタPD一体型VCSEL22eに設けられた底部に発光面を有する凹部内に設けられていてもよい。モニタPD一体型VCSEL22e及びマイクロレンズ24は、マイクロレンズ24の一部(光が出射する部分)を残し、モールド樹脂65で被覆されている。これにより、モニタPD及びVCSELの湿気、空気などによる影響を低減でき、気密性を確保することが可能となる。また、モニタPD一体型VCSEL22eは、上部基板の貫通孔64内に載置されており、周囲を上部基板63から構成される壁により囲まれているため、モールド樹脂で被覆する際の樹脂溶液の量を容易に調整することが可能となる。したがって、簡便な工程で精度よく発光素子基板を製造することが可能となる。
【0105】
また、発光素子基板60は、大きさの異なる上部基板63及び下部基板61より構成されており、上部基板63の外周に段差が形成されていてもよい。この段差部を利用して、光ファイバを接続するためのモジュールのホルダ部に容易に取り付けることが可能となる。なお、本実施形態の光学素子基板は、スリーブ部と結合レンズ部とホルダ部が一体成型された接続モジュール10と組み合わされる。
【0106】
図10に、本実施形態に係る光学素子基板60と接続モジュール10を組み合わせた例を示す。
【0107】
接続モジュール10のホルダ部13bは、光学素子基板60を構成する上部基板63と下部基板61により3方の面に形成される段差部に合致するように形成されている。具体的には、ホルダ部13bは、発光素子基板60の上部基板63の側壁70a、70b、70cに嵌合し得る構造を有しており、この3方の面70a、70b、70cにより、接続モジュール10と光学素子基板60との位置決めがなされる。ホルダ部13bは、また、側壁70a、70b、70cと接する以外の面が一部開放されており、上部基板63に形成された信号配線66a〜66dの端子が、フレキシブル配線基板67との接続が可能なように露出している。このように露出した端子にフレキシブル配線基板67を接続し得るので、光学素子基板60を接続モジュール10に嵌合した際にも、フレキシブル配線基板67の断線等の恐れがない。
【0108】
また、上記例示においては、発光面が自由空間を向くようにモニタPD一体型VCSELを搭載した例について説明したが、モニタPD一体型VCSELは、発光面を下部基板側に向けてフリップチップボンディングにより搭載してもよい。この場合には、モニタPD一体型VCSELを、ワイヤボンディングによる結合によらず、基板上の信号配線と接続し得るのでより高速化に対応した光送信モジュールを提供し得る。なお、この場合にも、2枚の基板間に信号配線パターンを形成し、一方の基板の外側の面にグランドパターンを形成することで、マイクロストリップラインを形成し得る。マイクロストリップラインを形成することにより、高周波域での伝送ロスを低減することが可能となる。また、発光素子から出射されたレーザ光は、下部基板を介して出射されることになるので、下部基板は、透光性材料で形成されるか又は透光性材料を用いない場合は、レーザ光が通過するための貫通孔が形成される。
【0109】
また、本実施形態では、モニタPD一体型VCSELを備えた発光素子基板について説明したが、他の発光素子又は受光素子を搭載してもよい。
【0110】
以上の構成によれば、外部回路との接続に金属ピンを用いず、マイクロストリップラインを備えたフレキシブル基板を用いているので、光通信の一層の高速化に対応し得る。また、上部基板の穴部内に光学素子を形成することで、光学素子を覆うモールド樹脂の液量を容易に調整することが可能となり、製造工程の簡略化を図ることができるため、低コスト化を図ることが可能となる。また、光学素子基板が、外周に段差を有しているため、段差部を利用して、光ファイバに接続するためのモジュールのホルダ部に容易に取り付けることができる。したがって、接続モジュールの光軸とホルダ部の位置関係、光学素子基板上の光学素子の位置関係を予め正確に設定しておけば、ホルダ部に光学素子基板を取り付けることにより、容易に接続モジュールと光学素子の光軸調整を行うことが可能となる。また、光学素子基板が積層構造をとるため、上部及び下部基板間に容易に配線層を設けることが可能となり、光学素子基板の設計の自由度が向上する。
【0111】
よって、本実施形態の光学素子基板を用いることで、高速化に対応でき、信頼性が高く、精度の良い、低コストな光通信モジュールを提供し得る。
【0112】
なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。したがって、例えば各光素子(VCSEL及びモニタ素子)の構成、基板の配線等についても、上記に示した実施の形態の以外の種々の形態が適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、第1の実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。
【図2】図2は、第1の実施形態に係る光送信モジュールに用いられるマイクロレンズが搭載されたVCSELの構成を説明するための断面図である。
【図3】図3は、第2の実施形態に係る光送信モジュールに用いられるマイクロレンズが搭載されたVCSELを模式的に示す断面図である。
【図4】図4は、第3の実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。
【図5】図5は、第3の実施形態に係る光送信モジュールに用いられるモニタPD一体型VCSELの拡大断面図を示す。
【図6】図6は、第4の実施形態に用いられる光受信モジュールを説明する断面図である。
【図7】図7は、第5の実施形態に用いられる発光素子基板を説明するための断面図である。
【図8】図8は、第6の実施形態に用いられる発光素子基板を説明するための斜視図である。
【図9】図9は、図8のA−A’方向における断面図である。
【図10】図10は、第6の実施形態に係る光通信モジュールを説明するための図である。
【符号の説明】
10・・・接続モジュール、20a・・・発光素子基板、22a・・・垂直共振器型面発光レーザ(VCSEL)、23・・・ステムピン、24・・・マイクロレンズ、25・・・モニタフォトダイオード(モニタPD)、26・・・ボンディングワイヤ、27・・・プリアンプ回路、29・・・モールド樹脂、31・・・反射板、40・・・光軸、60・・・発光素子基板、61・・・下部基板、62・・・グランドパターン、63・・・上部基板、64・・・穴部、65・・・モールド樹脂、66a〜d・・・配線パターン、66e・・・グランドパターン、67・・・フレキシブル基板
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical communication module that performs optical communication using an optical fiber and an optical element, and more particularly, to an optical communication module that can simplify connection between an optical fiber and an optical element without lowering optical coupling efficiency. Regarding module improvement.
[0002]
[Prior art]
An optical communication system basically has a configuration in which a light emitting element that converts an electric signal into an optical signal and a light receiving element that converts an optical signal into an electric signal are connected to each other by an optical fiber. 2. Description of the Related Art An optical communication module (connector) that optically connects an optical element and an optical fiber to each other so that an optical element such as a light emitting element or a light receiving element can be attached to or detached from or inserted into an optical fiber can be used.
[0003]
Examples of such an optical communication module include, for example, JP-A-10-300994 (Patent Document 1), JP-A-7-134225 (Patent Document 2), and JP-A-7-294777 (Patent Document 3). Is mentioned.
[0004]
Patent Literature 1 discloses that a photoelectric element is incorporated into a device holder having a sleeve into which a ferrule connected to an end of an optical fiber is removably inserted, and the optical fiber and the photoelectric element are inserted when the ferrule is inserted into the sleeve. An optical connector in which optical coupling is ensured by a ball lens has been proposed.
[0005]
Patent Literature 2 proposes an integrated module in which a sleeve and a coupling lens are integrally formed of resin.
[0006]
Patent Document 3 aims to simplify the manufacturing process of an optical module and increase the communication speed, and has a fitting portion having a convex cross section and a bottomed hole into which an optical operating element is fitted on the upper surface of the fitting portion. Substrate, a fitted portion having a concave cross section fitted into the fitting portion, and a through-hole into which a fiber is inserted into the fitted portion, when the fitting portion and the fitted portion are fitted. Proposes an optical module in which the optical axis of an optical element positioned by being fitted into a bottomed hole and the optical axis of an optical fiber positioned by being inserted into a through-hole match.
[0007]
[Patent Document 1] JP-A-10-300994
[Patent Document 2] JP-A-7-134225
[Patent Document 3] JP-A-7-294777
[Problems to be solved by the invention]
However, the optical connector described in Patent Literature 1 needs to be assembled by adjusting the position of the light emitting element or the light receiving element mounted on the CAN (CAN) package with respect to the sleeve. In addition, since the sleeve and the spherical lens are composed of different parts, it is necessary to increase the coaxiality of each part, which increases the number of manufacturing steps, increases the manufacturing time, and increases the assembly cost.
[0008]
The integrated module described in Patent Literature 2 mounts a microball lens (ball lens) on an LED. However, this involves a complicated process and alignment adjustment, and thus requires a high manufacturing cost.
[0009]
The optical modules described in Patent Documents 1 to 3 use metal terminals (metal pins) for connecting an optical element to an external circuit, so that transmission loss increases in a high-frequency range and is not suitable for high-speed operation.
[0010]
In addition, since the characteristics of the laser diode change depending on changes in the ambient temperature and aging, it is necessary to monitor the amount of light emitted from the light emitting element even with a compact optical coupling element module to stabilize the amount of emitted light. Is desirable.
[0011]
Therefore, an object of the present invention is to provide an optical communication module that can be assembled with simplified optical adjustment.
[0012]
It is another object of the present invention to provide an optical communication module which can be coped with at a low cost and with higher speed of optical communication.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an optical communication module according to the present invention is an optical communication module for connecting an optical fiber and an optical element, and an optical element substrate on which an optical element having a microlens formed on a light emitting or receiving surface is mounted. A coupling lens part for optically coupling the optical fiber and the optical element, a sleeve part for holding an end of the optical fiber on one side of the coupling lens so as to be able to be inserted and withdrawn on the optical axis of the coupling lens, and A connection module obtained by integrally molding a holder portion holding the optical element substrate so that the micro lens of the optical element is located on the optical axis on the other side of the coupling lens. I have.
[0014]
According to this configuration, since the microlens is formed directly on the light emitting or light receiving surface of the optical element, there is no need for a complicated assembly operation or alignment adjustment as compared with a case where a conventional microball lens is mounted, Since the optical communication module can be manufactured by a simple process, the cost of the optical communication module can be reduced. Further, by forming the microlenses, the optical coupling range between the optical fiber and the optical element can be expanded. Further, since the sleeve, the lens, and the optical element holder are integrally formed, the trouble of adjusting the axis of each component can be omitted, and the number of manufacturing steps is small, so that the assembly cost can be reduced.
[0015]
Further, an optical communication module of the present invention is an optical communication module for connecting an optical fiber and a light emitting element, wherein the light emitting element has a micro lens formed on a light emitting surface and a monitor capable of detecting light emitted from the light emitting element. An optical element substrate on which a light receiving element for mounting is mounted, extracting means for causing a part of light emitted from the light emitting element to be incident on the light receiving element for monitoring, and optically coupling the optical fiber and the light emitting element. A coupling lens portion, a sleeve portion for holding an end of the optical fiber on one side of the coupling lens so as to be able to be inserted and withdrawn on the optical axis of the coupling lens, and the microlens of the light emitting element coupling the optical element substrate to the microlens. The other side of the lens is held so as to be located on the optical axis, and the holder for holding the extracting means between the coupling lens and the light emitting element is integrally formed. It is characterized in that it comprises a becomes connected module.
[0016]
According to such a configuration, since the microlens is formed directly on the light emitting surface of the light emitting element, there is no need for a complicated assembly operation or alignment adjustment as compared with a case where a conventional microball lens is mounted, and a simpler operation is achieved. Since the optical communication module can be manufactured in a process, the cost of the optical communication module can be reduced. Further, by forming the microlenses, the optical coupling range between the optical fiber and the light emitting element can be expanded. Further, since the sleeve, the lens, and the optical element holder are integrally formed, the trouble of adjusting the axis of each component can be omitted, and the number of manufacturing steps is small, so that the assembly cost can be reduced. Further, since the change in the amount of light emitted from the light emitting element can be monitored by the output of the light receiving element, the amount of light emitted from the light emitting element can be controlled in accordance with the change in luminous efficiency.
[0017]
An optical communication module according to the present invention is an optical communication module for connecting an optical fiber and a light emitting element, wherein the light emitting element has a micro lens formed on a light emitting surface, and is formed integrally with the light emitting element to emit light from the light emitting element. An optical element substrate on which a light receiving element for monitoring capable of detecting emitted light is mounted, a coupling lens unit for optically coupling the optical fiber and the light emitting element, and an end of the optical fiber is connected to one side of the coupling lens. And a holder for holding the optical element substrate so that the microlens of the light emitting element is positioned on the optical axis on the other side of the coupling lens. And a connection module formed integrally with the connection module.
[0018]
According to such a configuration, since the microlens is formed directly on the light emitting surface of the light emitting element, there is no need for a complicated assembly operation or alignment adjustment as compared with a case where a conventional microball lens is mounted, and a simpler operation is achieved. Since the optical communication module can be manufactured in a process, the cost of the optical communication module can be reduced. Further, by forming the microlenses, the optical coupling range between the optical fiber and the light emitting element can be expanded. Further, since the sleeve, the lens, and the optical element holder are integrally formed, the trouble of adjusting the axis of each component can be omitted, and the number of manufacturing steps is small, so that the assembly cost can be reduced. Further, since the change in the amount of light emitted from the light emitting element can be monitored by the output of the light receiving element for monitoring, the amount of light emitted from the light emitting element can be controlled in accordance with the change in luminous efficiency. Further, since the light-emitting element and the monitoring light-receiving element for monitoring the amount of light emitted from the light-emitting element are integrally formed, the size of the optical communication module can be further reduced. In addition, since the light emitting element and the light receiving element for monitoring are integrally formed, the emitted light can be directly monitored, and the above-described extracting means is not required, so that the number of parts can be reduced, The labor at the time of assembly can also be reduced, and a lower cost optical communication module can be provided.
[0019]
The microlenses are preferably formed by a droplet discharge method. According to the droplet discharging method, it is possible to form a high-precision microlens by a simple process.
[0020]
It is preferable that the optical element or the light emitting element has a concave portion provided with a light emitting surface or a light receiving surface on a bottom portion, and the microlens is formed in the concave portion. By forming the microlenses in the concave portions, the microlenses can be more accurately and stably installed. This makes it possible to improve the optical coupling efficiency of the optical communication module.
[0021]
It is preferable that the optical element or the light emitting element has a convex portion on a light emitting surface or a light receiving surface, and the micro lens is formed on the convex portion. A microlens is formed by discharging a droplet of lens material on the upper surface of the convex part, so there is no need to perform special positioning, and the microlens is accurately and stably installed by the alignment accuracy when forming the convex part. can do. This makes it possible to easily form a microlens whose installation position is controlled with a high yield.
[0022]
Preferably, the optical element is a light receiving element, and a preamplifier circuit for amplifying an output of the light receiving element is further provided on the optical element substrate. With this configuration, the length of the wiring between the preamplifier circuit and the light receiving element can be reduced, and the attenuation of the detection signal can be reduced. Therefore, it is possible to amplify the output of the light receiving element in a state where the SN ratio is little deteriorated, so that a more accurate optical receiving module can be provided.
[0023]
It is preferable that at least one of the optical element, the light-emitting element, and the light-receiving element is covered with a gas-permeable or moisture-resistant resin. By coating with such a resin, high airtightness and moistureproofness can be maintained, and an optical element such as a light-emitting element or a light-receiving element can be protected from outside air and moisture, so that a more reliable communication module is provided. It is possible to do.
[0024]
It is preferable that the electric wiring formed on the optical element substrate and the external circuit are connected by a flexible wiring substrate having a microstrip line. According to such a configuration, signal loss in a high frequency range can be reduced, so that it is possible to provide an optical communication module compatible with high-speed driving. Further, since a flexible wiring board is used, the degree of freedom in design is improved.
[0025]
It is preferable that the electric wiring of the optical element substrate is formed by a microstrip line. According to such a configuration, signal loss in a high frequency range can be reduced, so that it is possible to provide an optical communication module compatible with high-speed driving.
[0026]
It is preferable that at least one of the optical element, the light emitting element, and the light receiving element is housed in a recess formed in the optical element substrate, and the inside of the recess is grounded. According to such a configuration, it is possible to shield an optical element such as a light emitting element or a light receiving element from external noise.
[0027]
It is preferable that at least one of the optical element, the light-emitting element, and the light-receiving element is housed in a concave portion formed in the optical element substrate, and the concave portion is embedded with a resin having air resistance or moisture resistance. By coating with such a resin, high airtightness and moistureproofness can be maintained, and an optical element such as a light emitting element or a light receiving element can be protected from outside air and moisture, so that a more reliable optical communication module can be provided. Can be provided.
[0028]
The optical element substrate may be formed of a laminate of first and second substrates having a step formed on the outer periphery and the concave portion formed on an upper portion, and may be attached to the holder using the step. preferable. According to this configuration, the positioning between the holder portion and the optical element substrate can be easily performed. Therefore, if the positional relationship between the optical axis of the connection module and the holder portion, and the positional relationship of the optical elements on the optical element substrate are accurately set in advance, the connection module can be easily connected to the holder by attaching the optical element substrate to the holder portion. The optical axis of the optical element can be adjusted. Therefore, the assembly can be performed in a simple process, and the cost can be reduced. Further, since the optical element substrate has a laminated structure, it is easy to provide wiring in an intermediate layer between the first and second substrates, and the degree of freedom in designing the optical element substrate is improved.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0030]
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view of the optical transmission module according to the first embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a VCSEL equipped with a microlens used in the optical transmission module according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the optical transmission module according to the present embodiment mainly includes a connection module 10 and a light emitting element substrate 20a.
[0031]
In the present embodiment, a case where a surface emitting light emitting element, specifically, a vertical cavity surface emitting laser (hereinafter, referred to as “VCSEL”) 22a is used as the light emitting element will be described.
[0032]
The connection module 10 includes a sleeve portion 11 in which an end of an optical fiber is held so as to be able to be inserted and withdrawn, a coupling lens portion 12 for allowing laser light emitted from a VCSEL 22a as a light emitting element to enter the optical fiber, and a light emitting element substrate 20a It is mainly constituted by a holder 13a for holding. The connection module 10 is integrally formed by injection molding a resin (eg, epoxy resin or the like) or an optical glass (eg, quartz glass, borosilicate glass, or the like) transparent to the wavelength of the laser light with a mold.
[0033]
The connection module 10 has a circular cross-section in the direction perpendicular to the optical axis 40 of the coupling lens unit 12, has open ends at both ends, mounts an optical fiber (not shown) from one end, and mounts an optical element substrate 20 a from the other end. It has a structure that can be used. A ferrule for holding and aligning the fiber may be connected to the tip of the optical fiber. One end of the connection module 10 is provided with a sleeve 11 into which an optical fiber or this ferrule can be inserted. The sleeve 11 has an abutment 14 formed by integral molding for defining the distance between the coupling lens 12 and the end of the optical fiber or ferrule.
[0034]
The other end of the connection module 10 is provided with a holder 13a on which the optical element substrate 20a can be mounted. At the end of the holder 13a, a step (abutting part) is formed for defining and fixing the position of the light emitting element substrate 20a. The light emitting element substrate 20a is adhesively fixed to the step so that the VCSEL 22a mounted on the light emitting element substrate 20a faces the coupling lens section 12. The holder 13a includes a unit for extracting a part of the light emitted from the light emitting element 22a, for example, a reflector 31.
[0035]
The light emitting element substrate 20a has a structure in which a VCSEL 22a is mounted on a stem. A microlens 24 is formed on the light emitting point of the VCSEL 22a so that the optical axes of the VCSEL 22a and the microlens 24 coincide. Further, the VCSEL 22a is mounted with high accuracy using an image recognition technique such that the optical axis is located at the center of the stem with reference to the outer peripheral portion of the circular light emitting element substrate 20a, for example.
[0036]
When the micro lens 24 is formed on the VCSEL 22a, the emission angle of the light emitted from the VCSEL 22a can be reduced, and the magnification of the coupling lens unit 12 is reduced as compared with the case where the micro lens 24 is not used. be able to. This makes it possible to increase the tolerance (tolerance) for optical coupling between the optical fiber, the coupling lens unit, and the light emitting element, and to expand the optical coupling range. Therefore, the tolerance of the dimensional accuracy of each component is increased as compared with the case where the microlens is not provided, so that the manufacturing process of the optical communication module can be simplified and the cost can be reduced. The structure of the VCSEL 22a on which the micro lens 24 is mounted will be described later in more detail.
[0037]
On the light emitting element substrate 20a, a light receiving element for monitoring (hereinafter, referred to as "monitor element") for monitoring light emitted from the VCSEL 22a and reflected by the reflection plate 31, for example, a monitor photodiode (hereinafter, "monitor PD") 25) are provided.
[0038]
That is, a part of the laser light emitted from the VCSEL 22a is reflected by the reflection plate 31 and enters the monitor PD 25. The monitor PD 25 generates a current value according to the amount of incident light. By monitoring this current value and controlling the VCSEL 22a in accordance with the change in the current value, the amount of light emitted from the VCSEL 22a is kept constant with respect to the change in the luminous efficiency of the VCSEL 22a due to a change in ambient temperature, a change over time, or the like. It becomes possible. Note that a preamplifier circuit (not shown) for converting the current from the monitor PD 25 into a voltage signal may be provided on the light emitting element substrate 20a.
[0039]
The electrode terminals (not shown) of the VCSEL 22a and the electrode terminals (not shown) of the monitor PD 25 are connected to the stem pins 23 by bonding wires 26, and are electrically connected to an external circuit via the stem pins 23. I have. The operation of the VCSEL 22a and the monitor PD 25 is controlled by this external circuit.
[0040]
Hereinafter, the structure of the VCSEL 22a on which the microlens 24 is mounted will be specifically described with reference to FIG.
[0041]
As shown in the figure, the VCSEL 22a mainly includes a semiconductor substrate 101 and a vertical resonator (hereinafter referred to as “resonator”) 140 provided on the semiconductor substrate 101.
[0042]
The resonator 140 mainly includes an n-type DBR mirror (hereinafter, referred to as a “lower mirror”) 102 partially having a protrusion, and a columnar portion 130 provided on the protrusion of the lower mirror 102.
[0043]
The columnar portion 130 includes a part (projection) of the lower mirror 102, an active layer 103, and a p-type DBR mirror 104 (hereinafter, referred to as “upper mirror”).
[0044]
An insulating layer 106 constituting the bank portion 110 is formed around the protruding portion of the lower mirror 102, and a concave portion 112 is formed by the insulating layer 106 and the upper surface of the columnar portion 130. Here, the bank portion 110 is a region around the columnar portion 130 and includes the insulating layer 106 and the first electrode 107 provided on the upper surface 106c of the insulating layer 106.
[0045]
A first electrode 107 is formed in the recess 112 and on the upper surface 106c of the insulating layer 106. The microlens 24 is disposed in the recess 112 via the first electrode 107. Further, the first electrode 107 is provided with a hole for allowing the laser light emitted from the VCSEL 22a to pass therethrough.
[0046]
The light-emitting surface 108 of the VCSEL 22a is provided at the bottom of the concave portion 112 (the upper surface of the columnar portion 130). The laser light emitted from the light emitting surface 108 passes through the hole provided in the first electrode 107, passes through the microlens 24, and is emitted to the outside.
[0047]
The distance X between the upper edge 110a of the bank 110 and the light emitting surface 108 is preferably 0.5 μm or more. By forming in this manner, it becomes possible to install the microlenses 24 on the light emitting surface 108 in a more stable state. In addition, it is desirable that the upper surface 110b of the bank section 110 be formed at a position higher than the light emitting surface 108. Thereby, the microlens 24 can be set on the light emitting surface 108 in a more stable state. Here, the upper edge 110 a of the bank 110 refers to an edge of the upper surface 110 b of the bank 110 on the side closer to the columnar portion 130.
[0048]
The microlens 24 is formed by discharging a lens material into the recess 112 by, for example, a droplet discharging method. As a droplet discharging method, a conventionally known method is used, and a so-called thermal inkjet method or a piezo method may be used. From the viewpoint of pressure controllability, a piezo method is desirable.
[0049]
According to the droplet discharge method, when the droplet (lens material) discharged from the nozzle of the droplet discharge head lands in the concave portion 112, it is deformed to be centered in the concave portion 112 by surface tension. The position is automatically corrected. The discharged droplet has a shape and a size corresponding to the shape and size of the concave portion, the discharge amount and surface tension of the lens material, and the interfacial tension between the inner surface of the concave portion and the lens material. Therefore, by controlling these, the shape and size of the microlens 24 (see FIG. 2) can be controlled, and a microlens having a desired radius of curvature, shape, and size can be easily manufactured by a simple process. And the degree of freedom in lens design is increased. Further, as compared with a module equipped with a conventional microball lens, a complicated assembly process and a centering operation are not required, so that the cost of the optical transmission module can be further reduced.
[0050]
If necessary, before forming the microlenses 24, (i) a method of forming a thin film with a liquid-repellent material (eg, fluoroalkylsilane (FAS) or the like) in the recess 112; ii) A treatment for adjusting the wetting angle of the microlens may be performed by a method of modifying the surface by performing a plasma treatment. Through these processes, the size and shape of the lens can be more precisely controlled.
[0051]
Next, each component of the VCSEL 22a will be described in more detail.
[0052]
The VCSEL 22a includes a semiconductor substrate 101 made of n-type GaAs, and a resonator 140 formed on the semiconductor substrate 101.
[0053]
The resonator 140 is configured by sequentially stacking the lower mirror 102, the active layer 103, and the upper mirror 104.
[0054]
The lower mirror 102 is made of, for example, n-type Al 0.9 Ga 0.1 As layer and n-type Al 0.15 Ga 0.85 An active layer 103 is, for example, a GaAs well layer and an Al layer. 0.3 Ga 0.7 The upper mirror 104 is formed of a p-type Al barrier layer and includes a quantum well structure in which a well layer is formed of three layers. 0.9 Ga 0.1 As layer and p-type Al 0.15 Ga 0.85 It is a DBR mirror of 25 pairs in which As layers are alternately stacked. The lower mirror 102, the active layer 103, and the upper mirror 104 form a pin diode. Note that the composition and the number of layers constituting the lower mirror 102, the active layer 103, and the upper mirror 104 are not limited thereto.
[0055]
A ring-shaped current constriction layer 105 made of aluminum oxide (having a concentric cross section when cut along a plane parallel to the XY plane in FIG. 2) in a region near the active layer 103 among the layers constituting the upper mirror 104. Is formed.
[0056]
The first electrode 107 is formed on the upper surface of the columnar portion 130 and the upper surface of the insulating layer 106, and the second electrode 109 is formed on the back surface of the semiconductor substrate 101 (the surface opposite to the surface on which the resonator 140 is installed). The first electrode 107 is made of, for example, a stacked film of an alloy of Au and Zn and Au. The second electrode 109 is made of, for example, a laminated film of an alloy of Au and Ge and Au. In the VCSEL 22 a, the first electrode 107 is bonded on the columnar portion 130 and the second electrode 109 is bonded on the back surface of the semiconductor substrate 101, and current is injected into the active layer 103 by the first electrode 107 and the second electrode 109. Is done. Note that the material for forming the first and second electrodes 107 and 109 is not limited to the above. As a material for forming the insulating layer 106, from the viewpoint of heat resistance, a polyimide resin, a fluorine-based resin, an acrylic resin, an epoxy resin, or the like is desirable. A system resin is desirable.
[0057]
An example of the operation of the VCSEL 22a used in the present embodiment will be described below.
[0058]
First, when a forward voltage is applied to the pin diode between the first electrode 107 and the second electrode 109, recombination of electrons and holes occurs in the active layer 103, and light emission occurs. Stimulated emission occurs when the generated light reciprocates between the upper mirror 104 and the lower mirror 102, and the light intensity is amplified. When the optical gain exceeds the optical loss, laser oscillation occurs, laser light is emitted from the light emitting surface 108 on the upper surface of the columnar portion 130, and is formed on the light emitting surface 108 in the recess 112 (the area inside the bank 110). Incident on the microlens 24. The laser beam incident on the microlens 24 is emitted in the direction perpendicular to the semiconductor substrate 101 (Z direction shown in FIG. 2) after the radiation angle is adjusted by the microlens 24.
[0059]
According to the above configuration, since the microlens is formed on the optical element, it is possible to provide an optical communication module having an enlarged optical coupling range. Further, since the sleeve portion, the coupling lens portion and the holder portion are integrally formed, the trouble of adjusting the axis of each component can be omitted, and the number of manufacturing steps can be reduced, so that the assembly cost can be reduced. Further, since the amount of light emitted from the light emitting element can be monitored by the output of the monitor element, the amount of light emitted from the light emitting element can be controlled according to a change in luminous efficiency.
[0060]
Further, since the microlenses are formed by using the droplet discharging method, the droplets can be discharged to more accurate positions, and the microlenses whose installation positions are controlled can be formed easily and with high yield. Further, since the microlenses are formed in the recesses (the area inside the bank) by the droplet discharging method, the microlenses can be accurately and stably installed. This makes it possible to effectively control the characteristics of the emitted light (e.g., radiation angle and the like), and to improve the optical coupling efficiency between the light emitting element and the optical fiber. In addition, since the upper edge of the bank is higher than the light-emitting surface, alignment when forming the microlens is facilitated, and manufacturing can be performed with a high yield. Further, since the amount of the lens material introduced can be easily controlled, the size and shape of the lens can be controlled.
[0061]
(Second embodiment)
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a VCSEL 22b on which a microlens used in the optical transmission module according to the second embodiment is mounted. The optical communication module according to the present embodiment has the same configuration as the optical communication module according to the first embodiment except that a light emitting element in which a microlens is formed on a convex portion provided on the light emitting surface 108 is used. Having. In the figure, components having substantially the same functions as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0062]
As shown in FIG. 3, the surface-emitting type semiconductor laser 22b according to the present embodiment includes a light-emitting surface 108 from which light is emitted, a convex portion (hereinafter, referred to as a base member 120) provided on the light-emitting surface 108, and a base. And a micro lens 24 provided on the upper surface 120a of the member 120. A first electrode 107 having an opening is formed on the upper surface of the columnar portion 130 and the insulating layer 106, and laser light is emitted from the light emitting surface 108 through the opening. The laser light emitted from the light emitting surface 108 further enters the microlens 24, is collected by the microlens 24, and is emitted to the outside.
[0063]
The base member 120 may be formed of a material that allows light of a predetermined wavelength emitted from the light emitting surface 108 to pass therethrough. Such a base member 120 can be formed from, for example, a polyimide resin, an acrylic resin, an epoxy resin, or a fluorine resin. Further, the base member 120 may be a semiconductor layer.
[0064]
Although the three-dimensional shape of the base member 120 is not particularly limited, it is necessary that the base member 120 has a structure capable of mounting the microlens 24 on at least the upper surface thereof. The height of the base member 120 is determined by the shape and size of the microlenses 24 formed on the upper surface 120a of the base member 120. Specifically, the height h of the base member 120 is determined depending on the radius of curvature r of the microlens 24 and the distance d from the light emitting surface 108 to the vertex of the lens 24 (see FIG. 3).
[0065]
For example, when the refractive index of the base member 120 is substantially equal to the refractive index of the microlens 24, in order for the microlens 24 to function as a lens, the radius of curvature r of the microlens 24 and the vertex of the lens from the light emitting surface 108 A relationship that satisfies the following equation (1) needs to be established with the distance d (see FIG. 3).
[0066]
r ≦ 0.34 × d (1)
The radius of curvature r of the microlens 24 and the height h of the base member 120 are determined so as to satisfy the expression (1). In this case, when r = 0.34 × d is satisfied, the light emitted from the microlens 24 is a collimated light.
[0067]
Generally, the longer the distance d from the light emitting surface 108 to the vertex of the lens and the smaller the radius of curvature r of the lens, the greater the light condensing function of the lens.
[0068]
Further, by controlling the shape of the upper surface 120a of the base member 120, the shape of the microlens 24 can be controlled. For example, in the VCSEL 22b (see FIG. 3), the shape of the upper surface 120a of the base member 120 is a circle. When the shape of the upper surface of the base member is a circle, the three-dimensional shape of the microlens can be formed into a spherical shape or a cut spherical shape.
[0069]
Specifically, the microlens 24 discharges a droplet 24a made of a lens material onto the upper surface 120a of the base member 120 by a droplet discharging method to form a microlens precursor, and then forms the microlens precursor. It is formed by curing the body. The material and the specific manufacturing method of the microlens 24 are the same as those described in the first embodiment.
[0070]
According to the present embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment, since the microlenses are further provided on the upper surface of the base member, the optical path length of the light emitted from the light emitting surface 108 (light emitting surface From the lens to the microlens) can be secured. Therefore, the light collecting function of the microlens can be enhanced.
[0071]
In general, it is difficult to precisely control the landing position of a droplet at the time of discharging the droplet. However, according to the present embodiment, the droplet (lens material) is formed by discharging the droplet (lens material) on the upper surface of the base member. In particular, a microlens can be formed without performing positioning. Therefore, the microlens can be formed with the alignment accuracy at the time of forming the base member, and the microlens whose installation position is controlled can be formed easily and with high yield.
[0072]
(Third embodiment)
FIG. 4 is a sectional view of the optical transmission module according to the third embodiment. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the monitor PD integrated VCSEL 22c used in the optical transmission module according to the third embodiment. In each of the drawings, components having substantially the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0073]
The optical transmission module according to the third embodiment uses a monitor PD integrated VCSEL 22c having a laminated structure in which a VCSEL 302 and a monitor PD 301 are integrally formed as a light emitting element and a monitor element, and a convex portion is provided on the monitor PD integrated VCSEL 22c. The optical transmission module of the first embodiment has the same structure as that of the first embodiment except that a base member 120 is provided and a micro lens is formed on the base member 120.
[0074]
As shown in FIG. 5, the monitor PD integrated VCSEL 22c has a structure in which a monitor PD layer 301 is laminated on a VCSEL layer 302.
[0075]
In the VCSEL layer 302, an n-type DBR mirror (lower mirror) 102, an active layer 103, a current confinement layer 105, a p-type DBR mirror (upper mirror) 104, and a p-type contact layer 311 are sequentially stacked on a semiconductor substrate 101. It has a structure (hereinafter, referred to as a resonator 140). The configuration of the VCSEL layer 302 is the same as that of the first embodiment except that the VCSEL layer 302 has a p-type contact layer in the uppermost layer. The p-type contact layer 311 is, for example, a p-type 0.15 Ga 0.85 It consists of an As layer.
[0076]
On the semiconductor substrate 101, an insulating layer 106 is formed around the resonator 140. A VCSEL anode electrode 107 is formed in a strip shape on the insulating layer 106, and one end of the VCSEL anode electrode 107 is provided so as to be in contact with a P-type contact layer 311 constituting the resonator 140 to form an ohmic contact. At the other end, an electrode pad for connection to a stem pin is formed by a bonding wire. A belt-shaped VCSEL cathode electrode 109 is further formed on the insulating layer 106, and one end of the VCSEL cathode electrode 109 is in contact with the semiconductor substrate 101 on a part of the insulating layer 106 to form an ohmic contact. Thus, the opening 325 is provided.
[0077]
The VCSEL anode electrode 107 is formed of, for example, chromium and a gold-zinc alloy. The VCSEL cathode electrode 109 is formed of, for example, a gold-germanium alloy.
[0078]
The monitor PD layer 301 is formed on the VCSEL layer 302. The monitor PD layer 301 includes an n-type contact layer 312, a light absorption layer 313, and a p-type contact layer 314.
[0079]
The n-type contact layer 312 is made of, for example, n-type Al 0.15 Ga 0.85 It consists of an As layer. The light absorption layer 313 is made of, for example, a GaAs layer. The p-type contact layer 314 is made of, for example, p-type Al 0.15 Ga 0.85 It consists of an As layer.
[0080]
The PD cathode electrode 315 forms an ohmic contact with the n-type contact layer 312. The PD cathode electrode 315 is partially in contact with the VCSEL anode electrode 107, and the VCSEL anode electrode 107 and the PD cathode electrode 315 form a common electrode. On the VCSEL layer 302, an insulating layer 317 is provided adjacent to the monitor PD layer 301. A PD anode electrode 316 is formed on the insulating layer 317 and the p-type contact layer 314, and the PD anode electrode 316 forms an ohmic contact with the p-type contact layer 314. In the PD anode electrode 316, a portion serving as a laser emission port is partially removed in a circular shape, and the p-type contact layer 314 is exposed from the circular portion.
[0081]
Between the PD cathode electrode 315 and the PD anode electrode 316, an external circuit for detecting a current generated by photoelectric conversion by the photodiode (monitor PD layer 301) is connected. This external circuit is further connected to a control device for controlling the drive current of the VCSEL (VCSEL layer 302), and the control device controls the drive current of the VCSEL according to the current detection value of the external circuit. .
[0082]
Specifically, a laser is oscillated from the upper mirror 104 by applying a predetermined voltage between the VCSEL anode electrode 107 and the VCSEL cathode electrode 109 and flowing a current through the active layer 103. This laser light is incident on the monitor PD layer 301 from the p-type contact layer 311. Simultaneously with the laser oscillation, a reverse bias voltage is applied between the n-type contact layer 312 and the p-type contact layer 314 of the monitor PD layer 301 to make the light absorption layer 313 a depletion layer. Part of the incident light is absorbed by the depletion layer and converted into a current. This current is detected by an external circuit connected between the PD cathode electrode 315 and the PD anode electrode 316. The control device operates according to the current detection value of the external circuit, and the drive current of the VCSEL is controlled.
[0083]
The laser light that has not been absorbed by the depletion layer of the photodiode passes through the p-type contact layer 314 and is emitted from the light emitting surface 108 (the opening formed in the PD anode electrode 316).
[0084]
The light absorption rate of laser light by the photodiode is mainly determined by the thickness and the absorption coefficient of the light absorption layer 313. Therefore, by appropriately selecting the thickness of the light absorption layer 313 and the value of the absorption coefficient, the light absorptivity of the laser output by the photodiode can be adjusted.
[0085]
A base member 120 (convex portion) is formed on the light emitting point of the monitor PD integrated VCSEL 22c, and a microlens 24 is formed thereon by, for example, a droplet discharge method. The laser light emitted from the light emitting surface 108 passes through the base member 120, is collected by the microlens 24, and is emitted to the outside.
[0086]
In the present embodiment, a convex portion is formed on the light emitting surface of the monitor PD integrated VCSEL 22c, and a microlens is formed thereon. However, as in the first embodiment, a concave portion is formed. A micro lens may be formed in the recess.
[0087]
Further, a preamplifier circuit (not shown) for converting a current from the monitor PD layer 301 into a voltage signal may be provided on the light emitting element substrate 20a.
[0088]
According to such a configuration, by using the monitor PD integrated type VCSEL 22c, the emitted light emitted from the light emitting element can be directly incident on the light receiving element without using another intermediary means (reflection plate). Can be reduced, and the assembling labor involved in installing other intermediary means can be reduced, so that a lower cost optical transmission module can be provided. Further, since the means for detecting a change in the amount of laser light and the light emitting element are integrally formed, the optical communication module can be made more compact.
[0089]
(Fourth embodiment)
FIG. 6 is a sectional view illustrating an optical receiving module according to the fourth embodiment. The fourth embodiment has the same structure as the first embodiment except that a light receiving element substrate 20b is attached to the connection module 10 instead of the light emitting element substrate 20a and a preamplifier 27 is mounted. In the figure, components having substantially the same functions as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0090]
The light receiving element substrate 20b has a structure in which a photodiode (PD) 22d as a light receiving element is mounted on a stem. In addition, it is preferable that a preamplifier circuit 27 for converting a current from the PD 22d into a voltage signal be provided on the light receiving element substrate 20b. The micro lens 24 is formed on the light receiving surface of the PD 22d such that the optical axes of the PD 22d and the micro lens 24 match. The PD 22d is positioned and mounted on the light receiving element substrate 20b with high precision using an image recognition technique so that its optical axis is centered on the basis of the outer periphery of the circular light receiving element substrate 20b. . The micro lens 24 is formed on the PD 22d by, for example, an inkjet method. An electrode terminal (not shown) of the PD 22d and an electrode terminal (not shown) of the preamplifier circuit 27 are connected to the stem pin 23 by a bonding wire 26, and are electrically connected to an external circuit.
[0091]
According to the above configuration, the wiring length between the preamplifier circuit and the light receiving element can be reduced, and the attenuation of the detection signal can be reduced as much as possible. Therefore, it is possible to amplify the output of the light receiving element in a state where the SN ratio is little degraded, so that a more accurate optical communication module can be provided. Further, since the microlens is formed on the light receiving element, it is possible to provide an optical receiving module having an enlarged optical coupling range. Further, since the sleeve portion, the coupling lens portion and the holder portion are integrally formed, the trouble of adjusting the axis of each component can be omitted, and the number of manufacturing steps can be reduced, so that the assembly cost can be reduced. In addition, by forming a microlens by a droplet discharging method, a high-precision microlens can be formed by a simple process. Therefore, an accurate and inexpensive optical receiving module can be provided.
[0092]
(Fifth embodiment)
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a light-emitting element substrate 20a according to the fifth embodiment. As shown in FIG. 7, in the fifth embodiment, the VCSEL 22a is disposed on the monitor PD 25 in the light emitting element substrate 20a, and the VCSEL 22a and the monitor PD 25 are respectively provided except for a portion of the microlens 24 from which light is emitted. It has a structure embedded with a mold resin 29 having low air permeability and low moisture permeability. The mold resin 29 is preferably made of a transparent resin in order to cover the light receiving surface of the monitor PD 25 that receives a part of the light emitted from the VCSEL 22a. For example, an epoxy resin may be used as such a resin. it can.
[0093]
In the present embodiment, the VCSEL 22a is stacked on the monitor PD 25, but the VCSEL 22a and the monitor PD may be arranged on the same plane as in the first embodiment.
[0094]
In the case of using the monitor PD integrated type VCSEL as in the second embodiment, there is no need to receive light from the outside, so that the molding resin 29 does not need to be made of a transparent resin and is made of an opaque resin. Even a resin can be used.
[0095]
Further, in the above example, the light emitting element substrate 20a has been described, but the same effect can be obtained by adopting a similar configuration in the light receiving element substrate 20b of the fourth embodiment. That is, specifically, in the light receiving element substrate 20b, a resin material may be used for the connection module 10 by covering the PD 22d and the preamplifier 27 with the mold resin 29 except for the part where the light of the microlens is incident. Also in this case, the mold resin 29 does not need to be transparent.
[0096]
With such a configuration, even when a resin material is used for the connection module 10, it is possible to protect optical elements such as a light emitting element and a light receiving element from the outside air and moisture, and to provide a highly reliable optical communication module. obtain.
[0097]
(Sixth embodiment)
FIG. 8 is a perspective view for explaining a light emitting element substrate used in the sixth embodiment, and FIG. 9 is a cross-sectional view in the AA ′ direction of FIG. FIG. 10 is a diagram for explaining an optical communication module according to the sixth embodiment.
[0098]
The light emitting element substrate 60 used in the sixth embodiment mainly includes an upper substrate 63 as a first substrate and a lower substrate 61 as a second substrate. The monitor PD integrated VCSEL 22e is mounted in a range defined by a through hole 64 provided in the upper substrate 63 on the lower substrate 61.
[0099]
The lower substrate 61 and the upper substrate 63 are formed of an insulating substrate formed of, for example, ceramic or resin. Since two substrates are used in this manner, wiring can be easily formed in an intermediate layer of the substrate, and the degree of freedom in designing a light emitting element substrate is improved.
[0100]
A ground pattern 62 for grounding a predetermined pattern is formed on the lower substrate 61 by a metal thin film, and an upper substrate 63 is laminated thereon.
[0101]
On the upper substrate 63, signal wires (electric wires) 66b and 66c connected to the anode electrode and the cathode electrode of the VCSEL layer forming the monitor PD integrated VCSEL 22e, and the anode of the monitor PD layer forming the monitor PD integrated VCSEL 22e. Signal wirings 66a and 66d connected to the electrodes and the cathode electrode, and a ground pattern 66e connected to the ground pattern 62 on the lower substrate 61 are formed. These signal wires 66a to 66d on the upper substrate 63 are formed by microstrip lines. Further, the signal wirings 66a to 66d and the ground pattern 66e are connected to the signal wirings 66a 'to 66d' and the ground pattern 66e 'on the flexible wiring board 67, and are connected to an external circuit (not shown). The signal wiring on the flexible wiring board 67 also realizes a microstrip line. Among these signal lines, the signal lines 66b, 66c and 66b ', 66c' connected to the anode electrode and the cathode electrode of the VCSEL layer are particularly designed to transmit high-frequency signals to the VCSEL layer with low loss. , The characteristic impedance of the microstrip line is designed, thereby enabling high-speed modulation driving of the VCSEL. The flexible circuit board 67 can be used to match an external circuit with a circuit on the upper board 63 side. The signal wires 66a to 66d connected to the anode electrode and the cathode electrode of the VCSEL and the monitor PD are formed of a metal thin film. The ground pattern 62 on the lower substrate 61 and the ground pattern 66e on the upper substrate are connected by a wiring 68 formed on a side wall of the upper substrate. The ground pattern 66e formed on the upper substrate 63 is formed so as to surround the periphery of the monitor PD integrated VCSEL 22e, thereby keeping the electric field around the VCSEL (optical element) constant and enhancing the noise shield. This makes it possible to suppress the influence of external noise.
[0102]
The monitor PD integrated VCSEL 22 e is arranged at a predetermined position in the through hole 64 of the upper substrate 63 on the lower substrate 61, and each electrode terminal (not shown) is connected to the signal wiring of the upper substrate 63 by the bonding wire 26. The connection pads 66a to 66d are connected. Here, the monitor PD integrated VCSEL 22e is different from the monitor integrated VCSEL of the third embodiment in that the anode electrode and the cathode electrode of the VCSEL, and the anode electrode and the cathode electrode of the monitor PD are formed independently. However, other configurations are the same.
[0103]
As described above, since the wiring from the external circuit to the VCSEL is formed with a predetermined characteristic impedance, a drive signal (not shown) from the external drive circuit can be transmitted to the VCSEL with low loss, so that a higher-speed VCSEL can be used. Driving becomes possible.
[0104]
A microlens 24 formed by a droplet discharge method is mounted on the monitor PD integrated VCSEL 22e. The micro lens 24 may be provided on a convex portion (base member) formed on the light emitting surface of the monitor PD integrated VCSEL 22e, similarly to the third embodiment, or provided on the monitor PD integrated VCSEL 22e. It may be provided in a recess having a light emitting surface at the bottom provided. The monitor PD-integrated VCSEL 22 e and the microlens 24 are covered with a mold resin 65 except for a part of the microlens 24 (a part from which light is emitted). Thereby, the influence of moisture, air, and the like on the monitor PD and VCSEL can be reduced, and airtightness can be ensured. Further, the monitor PD integrated VCSEL 22e is placed in the through hole 64 of the upper substrate, and is surrounded by a wall composed of the upper substrate 63. The amount can be easily adjusted. Therefore, it is possible to accurately manufacture the light emitting element substrate by a simple process.
[0105]
Further, the light emitting element substrate 60 includes an upper substrate 63 and a lower substrate 61 having different sizes, and a step may be formed on the outer periphery of the upper substrate 63. By utilizing this step, it is possible to easily attach the optical fiber to the holder of the module for connecting the optical fiber. The optical element substrate according to the present embodiment is combined with the connection module 10 in which the sleeve, the coupling lens, and the holder are integrally formed.
[0106]
FIG. 10 shows an example in which the optical element substrate 60 according to the present embodiment and the connection module 10 are combined.
[0107]
The holder portion 13b of the connection module 10 is formed so as to match a step formed on three surfaces by the upper substrate 63 and the lower substrate 61 constituting the optical element substrate 60. Specifically, the holder portion 13b has a structure capable of fitting to the side walls 70a, 70b, 70c of the upper substrate 63 of the light emitting element substrate 60, and the connection is established by the three surfaces 70a, 70b, 70c. The module 10 and the optical element substrate 60 are positioned. The holder section 13b has a partly open surface except for contacting the side walls 70a, 70b, 70c, and the terminals of the signal wirings 66a to 66d formed on the upper substrate 63 are connected to the flexible wiring substrate 67. Exposed as possible. Since the flexible wiring board 67 can be connected to the exposed terminals as described above, there is no fear of disconnection of the flexible wiring board 67 even when the optical element substrate 60 is fitted to the connection module 10.
[0108]
Also, in the above example, an example in which the monitor PD integrated VCSEL is mounted so that the light emitting surface faces free space has been described. However, the monitor PD integrated VCSEL is formed by flip chip bonding with the light emitting surface facing the lower substrate side. May be mounted. In this case, the monitor PD-integrated VCSEL can be connected to the signal wiring on the substrate without being connected by wire bonding, so that it is possible to provide an optical transmission module corresponding to higher speed. Also in this case, a microstrip line can be formed by forming a signal wiring pattern between two substrates and forming a ground pattern on the outer surface of one substrate. By forming a microstrip line, it is possible to reduce transmission loss in a high frequency range. In addition, since the laser light emitted from the light emitting element is emitted through the lower substrate, the lower substrate is formed of a light-transmitting material or a laser light when no light-transmitting material is used. A through-hole through which light passes is formed.
[0109]
In the present embodiment, the light emitting element substrate including the monitor PD integrated VCSEL has been described, but another light emitting element or light receiving element may be mounted.
[0110]
According to the above configuration, since a flexible substrate having a microstrip line is used without using a metal pin for connection to an external circuit, it is possible to cope with a further increase in the speed of optical communication. Also, by forming the optical element in the hole of the upper substrate, it is possible to easily adjust the liquid amount of the mold resin covering the optical element, and it is possible to simplify the manufacturing process, thereby reducing the cost. Can be achieved. Further, since the optical element substrate has a step on the outer periphery, the optical element substrate can be easily attached to the holder of the module for connecting to the optical fiber by using the step. Therefore, if the positional relationship between the optical axis of the connection module and the holder portion, and the positional relationship of the optical elements on the optical element substrate are accurately set in advance, the connection module can be easily connected to the holder by attaching the optical element substrate to the holder portion. The optical axis of the optical element can be adjusted. In addition, since the optical element substrate has a laminated structure, a wiring layer can be easily provided between the upper and lower substrates, and the degree of freedom in designing the optical element substrate is improved.
[0111]
Therefore, by using the optical element substrate of the present embodiment, it is possible to provide an optical communication module which can cope with high speed, has high reliability, is accurate, and is low in cost.
[0112]
Note that the present invention is not limited to the contents of the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention. Therefore, for example, various configurations other than the above-described embodiment can be applied to the configuration of each optical element (VCSEL and monitor element), the wiring of the substrate, and the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of an optical transmission module according to a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a VCSEL equipped with a microlens used in the optical transmission module according to the first embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating a VCSEL equipped with a microlens used in an optical transmission module according to a second embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view of an optical transmission module according to a third embodiment.
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a monitor PD integrated VCSEL used for an optical transmission module according to a third embodiment.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating an optical receiving module used in a fourth embodiment.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a light emitting element substrate used in a fifth embodiment.
FIG. 8 is a perspective view illustrating a light emitting element substrate used in a sixth embodiment.
FIG. 9 is a cross-sectional view in the AA ′ direction of FIG. 8;
FIG. 10 is a diagram for explaining an optical communication module according to a sixth embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Connection module, 20a ... Light emitting element board, 22a ... Vertical cavity surface emitting laser (VCSEL), 23 ... Stem pin, 24 ... Micro lens, 25 ... Monitor photodiode (Monitor PD), 26: bonding wire, 27: preamplifier circuit, 29: mold resin, 31: reflector, 40: optical axis, 60: light emitting element substrate, 61 ..Lower substrate, 62 ground pattern, 63 upper substrate, 64 hole, 65 mold resin, 66a-d wiring pattern, 66e ground pattern, 67 ... Flexible substrates

Claims (13)

光ファイバと光学素子とを接続する光通信モジュールであって、
発光又は受光面にマイクロレンズを形成した光学素子を載置する光学素子基板と、
前記光ファイバと前記光学素子とを光結合する結合レンズ部、前記光ファイバの端部を前記結合レンズの一方側において前記結合レンズの光軸上で挿抜可能に保持するスリーブ部、及び前記光学素子のマイクロレンズが前記結合レンズの他方側において前記光軸上に位置するように前記光学素子基板を保持するホルダ部を一体に成型してなる接続モジュールと、
を備えた光通信モジュール。
An optical communication module for connecting an optical fiber and an optical element,
An optical element substrate on which an optical element having a microlens formed on a light emitting or receiving surface is mounted,
A coupling lens part for optically coupling the optical fiber and the optical element, a sleeve part for holding an end of the optical fiber on one side of the coupling lens so as to be able to be inserted and withdrawn on the optical axis of the coupling lens, and the optical element A connection module obtained by integrally molding a holder portion that holds the optical element substrate so that the microlens is positioned on the optical axis on the other side of the coupling lens;
Optical communication module provided with.
光ファイバと発光素子とを接続する光通信モジュールであって、
発光面にマイクロレンズを形成した発光素子と前記発光素子からの出射光を検出可能としたモニタ用の受光素子とを載置する光学素子基板と、
前記発光素子から出射された光の一部を前記モニタ用の受光素子に入射させる抽出手段と、
前記光ファイバと前記発光素子とを光結合する結合レンズ部、前記光ファイバの端部を前記結合レンズの一方側において前記結合レンズの光軸上で挿抜可能に保持するスリーブ部、及び前記光学素子基板を前記発光素子のマイクロレンズが前記結合レンズの他方側において前記光軸上に位置するように保持すると共に、前記抽出手段を前記結合レンズ部と前記発光素子間で保持するホルダ部を一体に成型してなる接続モジュールと、
を備えた光通信モジュール。
An optical communication module for connecting an optical fiber and a light emitting element,
An optical element substrate on which a light-emitting element having a microlens formed on a light-emitting surface and a light-receiving element for monitoring capable of detecting light emitted from the light-emitting element are mounted;
Extraction means for causing a part of the light emitted from the light emitting element to enter the monitor light receiving element,
A coupling lens portion for optically coupling the optical fiber and the light emitting element, a sleeve portion for holding an end of the optical fiber on one side of the coupling lens so as to be able to be inserted and withdrawn on the optical axis of the coupling lens, and the optical element The substrate is held so that the microlens of the light emitting element is positioned on the optical axis on the other side of the coupling lens, and the holder unit that holds the extracting means between the coupling lens unit and the light emitting element is integrally formed. A molded connection module,
Optical communication module provided with.
光ファイバと発光素子とを接続する光通信モジュールであって、
発光面にマイクロレンズを形成した発光素子と前記発光素子と一体に形成されて前記発光素子からの出射光を検出可能としたモニタ用の受光素子とを載置する光学素子基板と、
前記光ファイバと前記発光素子とを光結合する結合レンズ部、前記光ファイバの端部を前記結合レンズの一方側において前記結合レンズの光軸上で挿抜可能に保持するスリーブ部、及び前記光学素子基板を前記発光素子のマイクロレンズが前記結合レンズの他方側において前記光軸上に位置するように保持するホルダ部を一体に成型してなる接続モジュールと、
を備えた光通信モジュール。
An optical communication module for connecting an optical fiber and a light emitting element,
An optical element substrate on which a light emitting element having a micro lens formed on a light emitting surface and a light receiving element for monitoring formed integrally with the light emitting element and capable of detecting light emitted from the light emitting element,
A coupling lens portion for optically coupling the optical fiber and the light emitting element, a sleeve portion for holding an end of the optical fiber on one side of the coupling lens so as to be able to be inserted and withdrawn on the optical axis of the coupling lens, and the optical element A connection module obtained by integrally molding a holder unit that holds the substrate so that the microlens of the light emitting element is positioned on the optical axis on the other side of the coupling lens;
Optical communication module provided with.
前記マイクロレンズを液滴吐出法によって形成する請求項1乃至3のいずれかに記載の光通信モジュール。The optical communication module according to claim 1, wherein the microlens is formed by a droplet discharge method. 前記光学素子又は前記発光素子が、底部に発光面又は受光面を備えた凹部を有し、該凹部内に前記マイクロレンズが形成される、請求項1乃至4のいずれかに記載の光通信モジュール。The optical communication module according to any one of claims 1 to 4, wherein the optical element or the light emitting element has a concave portion having a light emitting surface or a light receiving surface at a bottom portion, and the microlens is formed in the concave portion. . 前記光学素子又は前記発光素子が、発光面又は受光面上に凸部を有し、該凸部上に前記マイクロレンズが形成される、請求項1乃至4のいずれかに記載の光通信モジュール。The optical communication module according to claim 1, wherein the optical element or the light emitting element has a convex portion on a light emitting surface or a light receiving surface, and the microlens is formed on the convex portion. 前記光学素子が受光素子であって、前記光学素子基板上に前記受光素子の出力を増幅するプリアンプ回路が更に設けられる、請求項1、4、5又は6に記載の光通信モジュール。The optical communication module according to claim 1, wherein the optical element is a light receiving element, and a preamplifier circuit for amplifying an output of the light receiving element is further provided on the optical element substrate. 前記光学素子、前記発光素子及び前記受光素子の少なくともいずれかを耐通気性又は耐透湿性のある樹脂で被覆している請求項1乃至7のいずれかに記載の光通信モジュール。The optical communication module according to any one of claims 1 to 7, wherein at least one of the optical element, the light emitting element, and the light receiving element is covered with a gas-permeable or moisture-permeable resin. 前記光学素子基板に形成した電気配線と外部回路とをマイクロストリップラインを備えたフレキシブル配線基板によって接続する請求項1乃至8のいずれかに記載の光通信モジュール。9. The optical communication module according to claim 1, wherein the electric wiring formed on the optical element substrate and the external circuit are connected by a flexible wiring substrate having a microstrip line. 前記光学素子基板の電気配線をマイクロストリップラインで形成している請求項1乃至9のいずれかに記載の光通信モジュール。The optical communication module according to claim 1, wherein electric wiring of the optical element substrate is formed by a microstrip line. 前記光学素子、前記発光素子及び前記受光素子の少なくともいずれかは前記光学素子基板に形成された凹部に収容され、該凹部内は接地される請求項1乃至10のいずれかに記載の光通信モジュール。The optical communication module according to any one of claims 1 to 10, wherein at least one of the optical element, the light emitting element, and the light receiving element is housed in a recess formed in the optical element substrate, and the inside of the recess is grounded. . 前記光学素子、前記発光素子及び前記受光素子の少なくともいずれかは前記光学素子基板に形成された凹部に収容され、該凹部は耐通気性又は耐透湿性のある樹脂で埋設される請求項1乃至11のいずれかに記載の光通信モジュール。At least one of the optical element, the light emitting element, and the light receiving element is housed in a concave portion formed in the optical element substrate, and the concave portion is embedded with a gas-permeable or moisture-resistant resin. 12. The optical communication module according to any one of 11. 前記光学素子基板は、外周に段差を形成すると共に前記凹部を上部に形成してなる第1及び第2の基板の積層体からなり、当該段差部を利用して前記ホルダ部に取り付けられる、請求項1乃至12のいずれかに記載の光通信モジュール。The optical element substrate is formed of a stacked body of first and second substrates having a step formed on the outer periphery and the concave portion formed on an upper portion, and is attached to the holder using the step. Item 13. The optical communication module according to any one of Items 1 to 12.
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