JP2004317628A - Optical transmission module - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical transmission module in which a surface light emitting type light emitting element, an optical fiber and a monitor light receiving element are provided, optical coupling efficiency to the fiber is high, no fluctuation in light beams that are made incident on the light receiving element, caused by temperature change exists, no breakage exists for bonding wires connected to the optical elements during handling and highly precise optical axis alignment is conducted without using high precision parts. <P>SOLUTION: An optical fiber 2 is stored in a mount 1 which is made of a transparent material. A surface light emitting type light emitting element 4 that is a one-side both electrode type, is mounted on a first side surface 1a to which a tip surface of the fiber 2 of the mount 1 is exposed. A one-side both electrode type monitor light receiving element 5 is mounted on a second side surface which is orthogonally crossed with the first side surface of the mount. A groove 6 is formed on a third side surface which is orthogonally crossed with the first and the second side surfaces of the mount. The groove 6 is tilted with an angle of 30 to 60 degrees relative to the longitudinal direction of the fiber 2 and has a depth that reaches the fiber 2. A material having a refractive index different from that of the fiber 2 is filled into the groove 6. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、面発光型発光素子と、この面発光型発光素子からの出射光を導波する光ファイバと、面発光型発光素子からの出射光をモニタするモニタ用受光素子を備え、モニタ用受光素子からの出力信号により面発光型発光素子の光出力を一定に制御するようにした光送信モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の光送信モジュールに関しては、特開2002−72025号公報に開示のものがある。このものは、面発光型発光素子からの出射光を分光基体により分岐してモニタ用受光素子に入射し、モニタ用受光素子からの信号を面発光型発光素子の駆動用集積回路にフィードバックし、面発光型発光素子の光出力を常に一定に制御するようになっている。
【0003】
しかしながら、この光送信モジュールでは、面発光型発光素子からの出射光を分光基体で分岐しているので、光ファイバへの光の結合効率が低い欠点がある。
また、面発光型発光素子の発光点および放射角が小さいため、面発光型発光素子の実装精度または分光基体の寸法精度によって分岐比が大きく左右されるため、高い部品精度と実装精度が要求される。
さらに、動作中の温度変化に起因する分光基体の変形、膨張により分岐比が変動する不都合もある。
【0004】
また、WO97/06458に開示された光送信モジュールでは、光ファイバを伝搬してきた発光素子からの光を溝に配置された光反射基体によって反射し、受光素子によって受けるものである。
【0005】
しかしながら、この光送信モジュールでは、誘電体多層膜フィルタチップを溝に挿入しているため、誘電体多層膜フィルタチップのコストと、フィルタチップを挿入する工程が必要である。さらに、フィルタチップを挿入するためにはフィルタチップの厚さに対して余裕を持った幅の溝を形成しなくてはならず、この溝の幅が広いと光ファイバへと透過する方向での光の損失につながり、逆に溝の幅が狭いとフィルタチップを挿入することが困難になってしまう。
【0006】
【特許文献1】
特開2002−072025号公報
【特許文献2】
WO/06458
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明における課題は、面発光型発光素子と、この面発光型発光素子からの出射光を導波する光ファイバと、面発光型発光素子からの出射光をモニタするモニタ用受光素子を備えた光送信モジュールにおいて、面発光型発光素子から光ファイバへの光の損失が低く、モニタ用受光素子に入射される光強度の温度変化による変動がなく、部品点数が少なく、これに伴う製造工程も少なく、構造が簡単で、生産性が良好で、小形化が可能な光送信モジュールを得ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、
請求項1にかかる発明は、透明材料からなるマウントに光ファイバが収容、固定され、このマウントの光ファイバの先端面が露出している第1の側面には、面発光型発光素子がその発光面を光ファイバに向けて実装されており、マウントの上記第1の側面に直交する第2の側面には、片面両電極型のモニタ用受光素子がその受光面をマウントに向けて実装されており、マウントの上記第1の側面および第2の側面に直交する第3の側面には、光ファイバの長手方向に対して30〜60度の角度で傾斜し、かつ光ファイバに至る深さの溝が形成され、この溝には、光ファイバをなす材料の実効屈折率と異なる屈折率の材料が充填されており、上記光ファイバに導波される面発光型発光素子からの光の一部が、上記溝に充填された材料によってフレネル反射が起こり、マウントを透過し、上記モニタ用受光素子に入射されるようになっていることを特徴とする光送信モジュールである。
【0009】
請求項2にかかる発明は、マウントの第1の側面には、面発光型発光素子を実装するための電極が設けられており、この電極は、面発光型発光素子の発光部の中心と光ファイバのコアの中心とが合致するように、面発光型発光素子の外形に一致するパターンまたは面発光型発光素子の位置合わせパターンと相応するパターンを有することを特徴とする請求項1に記載の光送信モジュールである。
【0010】
請求項3にかかる発明は、マウントの第2の側面には、モニタ用受光素子を実装するための電極が設けられており、この電極は、モニタ用受光素子の受光部の中心とフレネル反射光の位置と一致するように、モニタ用受光素子の外形に一致するパターンまたはモニタ用受光素子の位置合わせパターンと相応するパターンを有することを特徴とする請求項1に記載の光送信モジュールである。
【0011】
請求項4にかかる発明は、面発光型発光素子の発光面に対して光ファイバの先端面が傾斜していることを特徴とする請求項1に記載の光送信モジュールである。
請求項5にかかる発明は、マウントにドライバ用集積回路が搭載され、モニタ用受光素子からの信号がこのドライバ用集積回路に入力され、面発光型発光素子の光出力を一定とするようになされたことを特徴とする請求項1に記載の光送信モジュールである。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図1は、この発明の光送信モジュールの一例を示すものである。この例の光送信モジュールは、マウント1から概略構成されている。マウント1は、この例では外形が四角柱状となっているが、これに限定されることなく、任意の形状のものが使用できる。
【0013】
このマウント1をなす材料は、少なくとも使用波長帯域において透明である材料であり、絶縁体または半導体のいずれであっても良く、具体的には石英ガラス、結晶化ガラス、耐熱ガラスなどが挙げられる。
【0014】
このマウント1の内部には、光ファイバ2を挿通し、固定するための円形の貫通孔3が形成されており、この例ではマウント1の長手方向に沿って延び、マウント1の第1の側面1aからこの側面1aに対向する側面1dに向かって、その中心部を貫くように形成されている。光ファイバ2およびこれを挿通する貫通孔3は、1個に限られず、複数個設けてもよい。
【0015】
また、マウント1の第1の側面1aには、貫通孔3に挿通される光ファイバ2の先端面が露出するように、その開口に臨んでいる。この光ファイバ2の先端面は、後述する面発光型発光素子4の発光面と平行であっても、あるいは面発光型発光素子4の発光面に対して傾斜していてもよい。光ファイバ2の先端面が傾斜しているものでは、その先端面で反射した光が直接面発光型発光素子4に戻ることが少なくなり、戻り光の影響を小さくすることができる。光ファイバ2とマウント1とは接着剤7で接合されている。
本発明では、この貫通孔3に代えて、その長手方向に沿ってV溝を形成し、このV溝に光ファイバを収容、固定することもできる。
【0016】
また、マウント1の外表面には、電極(図示略)が設けられている。この電極は、面発光型発光素子4およびモニタ用受光素子5との電気的接続および機械的接合を行って実装するためのもので、この例では、第1の側面1aに面発光型発光素子4用の電極が形成されている。
【0017】
この面発光型発光素子4用の電極は、面発光型発光素子4の発光部の中心がマウント1に固定された光ファイバ2のコアの中心と一致するように、面発光型発光素子4の外形と一致するパターンまたは面発光型発光素子4の位置合わせパターンと相応のパターンを有するものであり、電極自体が面発光型発光素子4の位置合わせの指標を兼ねるようになっている。
なお、この電極のパターンは、上述の位置合わせ機能を有するものに限定されるものではなく、単に電気的導通と機械的接合が達成されるものでもよい。
【0018】
また、マウント1の上記第1の側面1aに直交する第2の側面1bには、モニタ用受光素子5用の電極(図示略)が設けられている。
このモニタ用受光素子5用の電極は、モニタ用受光素子5の受光部の中心が後述するように、フレネル反射光の位置に一致するように、モニタ用受光素子5の外形と一致するパターンまたはモニタ用受光素子5の位置合わせパターンと相応のパターンを有するものであり、電極自体がモニタ用受光素子5の位置合わせの指標を兼ねるようになっている。
なお、この電極のパターンも、上述の位置合わせ機能を有するものに限定されるものではなく、単に電気的導通と機械的接合が達成されるものでもよい。
【0019】
また、これらの電極は、厚さ0.5〜5μmの導電性膜からなるもので、好ましくは2層以上の層から構成され、マウント1に接する最下層は、マウント1をなす材料に対して良好な密着性を有するクロム、ニッケル、チタンなどの化学的に活性な金属からなり、最上層は酸化による劣化がなく、接触抵抗が低い金、白金などの貴金属からなるものである。最下層と最上層との間には1層以上の他の導電材料からなる層を設けてもよい。
【0020】
そして、このマウント1の第1の側面1aおよび第2の側面1bの各電極には、面発光型発光素子4およびモニタ用受光素子5が実装されている。ここでの面発光型発光素子4としては、発光面にアノードおよびカソードの両電極が設けられている片面両電極型の面発光型レーザー(VCSEL)や両面両電極型の面発光型レーザなどが用いられ、モニタ用受光素子22には、同様に受光面にアノードおよびカソードの両電極が設けられた片面両電極型のホトダイオードなどが用いられる。
【0021】
これら光素子4、5の固定は、例えば以下のようにして行われる。まず、光素子4、5の受発光面あるいは電極に予め共晶ハンダ層を蒸着、スパッタなどの薄膜形成プロセスにより設ける方法、電極にスクリーン印刷やディスペンサにより塗布した共晶ハンダを加熱して予め共晶ハンダ層を形成する方法、薄く広げた共晶ハンダペーストを光素子4、5の受発光面に転写する方法、あるいは共晶ハンダプリフォームを電極に配置する方法などで共晶ハンダ層を形成する。
【0022】
このようにして、共晶ハンダ層を設けた後、光素子4、5を電極上に位置合わせを行って置いたのち、加熱して共晶ハンダ層を溶融し、冷却して固定する。
これ以外の固定方法としては、金バンプを光素子4、5の受発光面もしくは電極に設けておき、加熱、荷重圧着またはスクラブのいずれかもしくはこれらの組み合わせにより固定してもよい。
【0023】
このような面発光型発光素子4およびモニタ用受光素子5の固定により、同時にこれら光素子4、5の受発光面側の両電極とマウント1に設けられた電極との電気的接続が行われる。
さらに、これら光素子4、5の位置合わせは、光素子4、5の外形もしくは位置合わせパターンと、電極に形成されたパターンとを用いることにより容易に行うことができる。
【0024】
また、マウント1の上記第1の側面1aと直交し、かつ第2の側面1bとも直交する第3の側面1cには、溝6が形成されている。この溝6は、幅が10〜100μmで、深さがマウント1の貫通孔3に固定された光ファイバ2の少なくともクラッドに届く深さの直線状のものである。この溝5の形成位置は、後述する溝6に充填した材料によるフレネル反射光が、効率よくモニタ用受光素子5に入射されるように決められ、通常は溝6と光ファイバ2とが交わる交点がモニタ用受光素子5の直下に来るように定められる。
【0025】
さらに、この溝6は、光ファイバ2の長手方向に対して、傾斜角30〜60度、好ましくは40〜50度で傾斜している。この傾斜角は、この溝6によるフレネル反射光がモニタ用受光素子5に効率よく入射されるように、定められるものであり、上記範囲外の角度ではモニタ用受光素子5の受光感度が悪くなり、実用性に欠ける。
【0026】
また、この溝6の内部には、光ファイバ2をなす材料、例えば石英、PMMAなどの屈折率n1と異なる屈折率n2を有する材料で、n1/n2≦0.95またはn1/n2≧1.05、好ましくはn1/n2≦0.9またはn1/n2≧1.1である材料、例えばエポキシ樹脂、紫外線硬化型樹脂など液状樹脂が充填され、固化されている。
この時の溝の片側での反射率Rは、
R=((n1−n2)/(n1+n2))
となる。
この溝6の形成は、マウント1に面発光型発光素子4およびモニタ用受光素子5を実装したのち、ダイシングソー、精密スライサーなどを用いて行われる。
【0027】
このような光送信モジュールにあっては、面発光型発光素子4からの出射光が光ファイバ2の先端面に入射され、導波される。光ファイバ2中に導波される光の一部は、溝6に充填された材料の屈折率と光ファイバ2をなすガラスの屈折率が異なるため、光ファイバ2のクラッドと溝6に充填された材料との界面でフレネル反射が起こり、この反射光はフレネルの法則に従い、マウント1中を透過し、マウント1の第2の側面1b方向に進む。
【0028】
この反射光は、第2の側面1bに実装されたモニタ用受光素子5で受光され、面発光型発光素子4の出力光のモニタが行われることになる。このモニタ用受光素子4からの出力は、面発光型発光素子4のドライバ用集積回路にフィードバックされ、面発光型発光素子4からの出射光の強度が一定に保持される。
【0029】
そして、このような光送信モジュールでは、面発光型発光素子4として安価に入手可能な面発光型レーザーやモニタ用受光素子5としてホトダイオードなどを使用できるので、安価に製造できる。また、マウント1にドライバ用集積回路が搭載できるので、モジュール全体を小型化できる。
【0030】
また、マウント1の第1の側面1aに実装された面発光型発光素子21から光ファイバ2に導波される光の一部が、溝6に充填された材料によってフレネル反射してマウント1の第2の側面1bに実装されたモニタ用受光素子5に入射されるので、特別の分光基体などの光分岐手段を必要とせず、構造が簡単で、しかも温度変化などによってモニタ用受光素子5に入力される光量が変動することもない。
【0031】
また、面発光型発光素子4、モニタ用受光素子5をマウント1に固定する際、フリップチップボンダなどを用い、電極を位置合わせの指標とすることで、精度良く位置合わせを行った後に接合することができるため、高い結合効率の光送信モジュールとすることができる。
【0032】
さらに、片面両電極型の面発光型発光素子4およびモニタ用受光素子5を使用したので、電極間の接続にボンディングワイヤを全く使用しなくても良く、これにより光送信モジュールの製作途中や製作後の取扱においてボンディングワイヤが破損するようなことがない。
【0033】
本発明では、面発光型発光素子およびモニタ用受光素子として、アレイタイプのものを用いることもでき、これにより伝送容量を増大することができる。また、図2に示すように面発光型発光素子4の駆動用素子8をマウント1に実装することができ、光送信モジュールとして小型化が可能になり、高周波帯域におけるノイズ対策にもなる。
また、上述の例は、片面両電極の面発光型発光素子を実装する例を示したが、サブマウントを用いる両面両電極型の面発光型発光素子を用いても良い。
【0034】
また、上述の例は、片面両電極の面発光型発光素子を実装する例を示したが、サブマウントを用いて、通常の面発光型発光素子(片面にアノード、その裏面にカソードがある面発光型発光素子)を用いても良い。
【0035】
さらに、図3に示すように、光ファイバ2に至る深さの溝6に、光ファイバの実効屈折率neffと異なる屈折率npの透明な材料からなる薄板9を挿入し、光ファイバ2の実効屈折率にほぼ等しい屈折率nrの液状樹脂を充填し、加熱や紫外線照射により硬化してもよい。
【0036】
これにより、溝6に樹脂のみを充填するものに比べて、薄板9を挿入する工程が必要になるが、材料の選択範囲が広くなり、樹脂と薄板9との界面での反射が主になり、光ファイバ2端面と樹脂との多重反射による影響を防ぐことができる。
【0037】
この例での材料としては、nr/np≦0.95またはnr/np≧1.05、好ましくはnr/np≦0.9またはnr/np≧1.1、また、0.9≦neff/nr≦1.1、好ましくは0.95≦neff/nr≦1.05、さらに好ましくは0.98≦neff/nr≦1.02である材料の組み合わせが好ましい。さらに、nr<neff<npの組み合わせとすることで、薄板9表面での反射率が高くなる。
【0038】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光送信モジュールによれば、面発光型発光素子の光の一部をモニタ用受光用素子に反射するしゅだんとして、フィルタを用いずにフレネル反射を用いているため、高価な誘電体多層膜フィルタチップおよびその溝への挿入工程も不要なため容易に作製できるほか、波長依存性が皆無であるため、種々の波長に対して有効である。すなわち、マウント材料の透明な領域の波長に対して共用することができる。さらに特別な分光基体などの分光手段を必要とせず、構造が簡単で、しかも温度変化などによって、モニタ用受光素子に入力される光量が変動することもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光送信モジュールの一例を示す概略構成図である。
【図2】本発明の光送信モジュールの他の例を示す概略構成図である。
【図3】本発明の光送信モジュールの他の例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1・・・マウント、1a・・・第1の側面、1b・・・第2の側面、1c・・・第3の側面、2・・・光ファイバ、3・・・貫通孔、4・・・面発光型発光素子、5・・・モニタ用受光素子、6・・・溝。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention includes a surface-emitting type light-emitting element, an optical fiber for guiding light emitted from the surface-emitting type light-emitting element, and a monitor light-receiving element for monitoring light emitted from the surface-emitting type light-emitting element. The present invention relates to an optical transmission module in which an optical output of a surface-emitting type light emitting element is controlled to be constant by an output signal from a light receiving element.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an optical transmission module of this type is disclosed in JP-A-2002-72025. This device divides outgoing light from the surface-emitting type light-emitting element by the spectral base, enters the monitor light-receiving element, feeds back a signal from the monitor light-receiving element to the integrated circuit for driving the surface-emitting type light-emitting element, The light output of the surface-emitting type light-emitting element is always controlled to be constant.
[0003]
However, this optical transmission module has a drawback that the light coupling efficiency to the optical fiber is low because the light emitted from the surface-emitting type light-emitting element is branched by the spectral base.
In addition, since the light emitting point and the radiation angle of the surface emitting light emitting element are small, the branching ratio is greatly affected by the mounting accuracy of the surface emitting light emitting element or the dimensional accuracy of the spectral base, so that high component accuracy and mounting accuracy are required. You.
Further, there is also a disadvantage that the branching ratio fluctuates due to deformation and expansion of the spectral base caused by a temperature change during operation.
[0004]
Further, in the optical transmission module disclosed in WO97 / 06458, light from a light emitting element that has propagated through an optical fiber is reflected by a light reflecting substrate disposed in a groove, and received by a light receiving element.
[0005]
However, in this optical transmission module, since the dielectric multilayer filter chip is inserted into the groove, the cost of the dielectric multilayer filter chip and the step of inserting the filter chip are required. Furthermore, in order to insert the filter chip, a groove having a width large enough for the thickness of the filter chip must be formed. If the width of the groove is narrow, it becomes difficult to insert the filter chip.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-072025 [Patent Document 2]
WO / 06458
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, an object of the present invention is to provide a surface emitting light emitting device, an optical fiber that guides light emitted from the surface emitting light emitting device, and a monitoring light receiving device that monitors light emitted from the surface emitting light emitting device. In the optical transmission module provided, the loss of light from the surface-emitting type light emitting element to the optical fiber is low, the light intensity incident on the monitoring light receiving element does not fluctuate due to a temperature change, the number of parts is small, and the manufacturing accompanying this is small. An object of the present invention is to provide an optical transmission module which has a small number of steps, has a simple structure, has good productivity, and can be downsized.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
To solve this problem,
According to the first aspect of the present invention, an optical fiber is accommodated and fixed in a mount made of a transparent material, and a surface emitting type light emitting element is provided on the first side surface of the mount where the distal end surface of the optical fiber is exposed. The surface is mounted facing the optical fiber, and on a second side surface orthogonal to the first side surface of the mount, a single-sided dual-electrode monitoring light receiving element is mounted with the light receiving surface facing the mount. And a third side surface orthogonal to the first side surface and the second side surface of the mount, which is inclined at an angle of 30 to 60 degrees with respect to the longitudinal direction of the optical fiber, and has a depth of reaching the optical fiber. A groove is formed, and the groove is filled with a material having a refractive index different from the effective refractive index of the material forming the optical fiber, and a part of the light from the surface-emitting type light-emitting element guided by the optical fiber. Is filled with the material filled in the groove. It occurs panel reflecting, through the mount, an optical transmission module, characterized in that is adapted to be incident on the monitoring light-receiving element.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, an electrode for mounting a surface-emitting type light emitting element is provided on the first side surface of the mount, and the electrode is in contact with the center of the light emitting portion of the surface emitting type light emitting element. The light emitting device according to claim 1, further comprising a pattern corresponding to an outer shape of the surface emitting light emitting device or a pattern corresponding to an alignment pattern of the surface emitting light emitting device such that the center of the fiber coincides with the center. An optical transmission module.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, an electrode for mounting the monitor light receiving element is provided on the second side surface of the mount, and the electrode is provided between the center of the light receiving portion of the monitor light receiving element and the Fresnel reflected light. 2. The optical transmission module according to claim 1, wherein the optical transmission module has a pattern corresponding to the outer shape of the monitor light receiving element or a pattern corresponding to the alignment pattern of the monitor light receiving element so as to match the position of (b).
[0011]
The invention according to a fourth aspect is the optical transmission module according to the first aspect, wherein the tip end surface of the optical fiber is inclined with respect to the light emitting surface of the surface emitting type light emitting element.
According to a fifth aspect of the present invention, a driver integrated circuit is mounted on a mount, a signal from a monitor light receiving element is input to the driver integrated circuit, and the light output of the surface emitting type light emitting element is made constant. The optical transmission module according to claim 1, wherein:
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
FIG. 1 shows an example of the optical transmission module of the present invention. The optical transmission module of this example is schematically constituted by a mount 1. The mount 1 has a quadrangular prism shape in this example, but the mount 1 is not limited to this and any shape can be used.
[0013]
The material forming the mount 1 is a material that is transparent at least in the wavelength band used, and may be either an insulator or a semiconductor, and specific examples include quartz glass, crystallized glass, and heat-resistant glass.
[0014]
A circular through hole 3 for inserting and fixing the optical fiber 2 is formed inside the mount 1. In this example, the circular through hole 3 extends along the longitudinal direction of the mount 1, and the first side surface of the mount 1 is provided. It is formed so as to penetrate the center portion from 1a to the side surface 1d facing the side surface 1a. The number of the optical fibers 2 and the through holes 3 passing therethrough is not limited to one, and a plurality of the optical fibers 2 may be provided.
[0015]
Further, the first side surface 1a of the mount 1 faces the opening of the optical fiber 2 so as to expose the distal end surface of the optical fiber 2 inserted into the through hole 3. The tip surface of the optical fiber 2 may be parallel to a light emitting surface of the surface emitting light emitting element 4 described later, or may be inclined with respect to the light emitting surface of the surface emitting light emitting element 4. When the distal end surface of the optical fiber 2 is inclined, the light reflected on the distal end surface is less likely to return directly to the surface-emitting light emitting element 4, and the effect of the return light can be reduced. The optical fiber 2 and the mount 1 are joined with an adhesive 7.
In the present invention, instead of the through hole 3, a V-groove may be formed along the longitudinal direction, and the optical fiber may be accommodated and fixed in the V-groove.
[0016]
An electrode (not shown) is provided on the outer surface of the mount 1. This electrode is used for electrical connection and mechanical connection with the surface emitting light emitting element 4 and the monitor light receiving element 5 for mounting. In this example, the surface emitting light emitting element is provided on the first side surface 1a. Four electrodes are formed.
[0017]
The electrode for the surface-emitting light-emitting element 4 is arranged such that the center of the light-emitting portion of the surface-emitting light-emitting element 4 coincides with the center of the core of the optical fiber 2 fixed to the mount 1. It has a pattern that matches the outer shape or a pattern corresponding to the alignment pattern of the surface-emitting light-emitting element 4, and the electrode itself also serves as an index for alignment of the surface-emitting light-emitting element 4.
The pattern of the electrode is not limited to the one having the above-described alignment function, and may be a pattern that simply achieves electrical conduction and mechanical bonding.
[0018]
An electrode (not shown) for the monitor light receiving element 5 is provided on a second side surface 1b of the mount 1 orthogonal to the first side surface 1a.
The electrode for the monitor light receiving element 5 has a pattern or a pattern that matches the outer shape of the monitor light receiving element 5 so that the center of the light receiving portion of the monitor light receiving element 5 matches the position of the Fresnel reflected light as described later. The electrode has a pattern corresponding to the positioning pattern of the monitoring light receiving element 5, and the electrode itself also serves as an index for positioning the monitoring light receiving element 5.
In addition, the pattern of the electrode is not limited to the above-described pattern having the alignment function, and may be a pattern simply achieving electrical conduction and mechanical joining.
[0019]
Further, these electrodes are made of a conductive film having a thickness of 0.5 to 5 μm, and are preferably composed of two or more layers. It is made of a chemically active metal such as chromium, nickel, or titanium having good adhesion, and the uppermost layer is made of a noble metal such as gold or platinum, which is not deteriorated by oxidation and has low contact resistance. One or more layers made of another conductive material may be provided between the lowermost layer and the uppermost layer.
[0020]
A surface-emitting light emitting element 4 and a monitoring light receiving element 5 are mounted on each electrode of the first side surface 1a and the second side surface 1b of the mount 1. The surface-emitting type light emitting element 4 here includes a single-sided double-electrode type surface-emitting laser (VCSEL) having a light-emitting surface provided with both anode and cathode electrodes, and a double-sided double-electrode type surface-emitting laser. The monitoring light-receiving element 22 is a single-sided double-electrode photodiode having a light-receiving surface provided with both anode and cathode electrodes.
[0021]
The fixing of the optical elements 4 and 5 is performed, for example, as follows. First, a eutectic solder layer is provided in advance on the light receiving / emitting surfaces of the optical elements 4 and 5 or the electrodes by a thin film forming process such as vapor deposition and sputtering. The eutectic solder applied to the electrodes by screen printing or a dispenser is heated and pre-emulsified. The eutectic solder layer is formed by a method of forming a eutectic solder layer, a method of transferring a thin spread eutectic solder paste to the light receiving and emitting surfaces of the optical elements 4 and 5, or a method of arranging a eutectic solder preform on an electrode. I do.
[0022]
After the eutectic solder layer is provided in this manner, the optical elements 4 and 5 are aligned and placed on the electrodes, and then heated to melt the eutectic solder layer, cooled, and fixed.
As another fixing method, gold bumps may be provided on the light receiving / emitting surfaces or the electrodes of the optical elements 4 and 5 and fixed by heating, load pressing, scrubbing, or a combination thereof.
[0023]
By fixing the surface emitting light emitting element 4 and the monitoring light receiving element 5, electrical connection between both electrodes on the light receiving and emitting surface side of the optical elements 4 and 5 and the electrode provided on the mount 1 is simultaneously performed. .
Further, the alignment of the optical elements 4 and 5 can be easily performed by using the outer shape or the alignment pattern of the optical elements 4 and 5 and the pattern formed on the electrode.
[0024]
A groove 6 is formed on a third side surface 1c of the mount 1 which is orthogonal to the first side surface 1a and also orthogonal to the second side surface 1b. The groove 6 has a width of 10 to 100 μm and a linear shape having a depth reaching at least the clad of the optical fiber 2 fixed to the through hole 3 of the mount 1. The position where the groove 5 is formed is determined so that Fresnel reflected light by the material filling the groove 6 described later efficiently enters the monitoring light receiving element 5, and usually, an intersection where the groove 6 and the optical fiber 2 intersect with each other. Is set immediately below the monitoring light receiving element 5.
[0025]
Further, the groove 6 is inclined at an inclination angle of 30 to 60 degrees, preferably 40 to 50 degrees, with respect to the longitudinal direction of the optical fiber 2. The inclination angle is determined so that the Fresnel reflected light from the groove 6 is efficiently incident on the monitoring light receiving element 5, and if the angle is outside the above range, the light receiving sensitivity of the monitoring light receiving element 5 deteriorates. Lack of practicality.
[0026]
The inside of the groove 6 is made of a material forming the optical fiber 2, for example, a material having a refractive index n2 different from the refractive index n1 such as quartz or PMMA, and n1 / n2 ≦ 0.95 or n1 / n2 ≧ 1. 05, preferably a material satisfying n1 / n2 ≦ 0.9 or n1 / n2 ≧ 1.1, for example, a liquid resin such as an epoxy resin or an ultraviolet curable resin is filled and solidified.
At this time, the reflectance R on one side of the groove is
R = ((n1-n2) / (n1 + n2)) 2
It becomes.
The groove 6 is formed by mounting the surface-emitting light emitting element 4 and the monitoring light receiving element 5 on the mount 1 and then using a dicing saw, a precision slicer, or the like.
[0027]
In such an optical transmission module, light emitted from the surface emitting light emitting element 4 is incident on the distal end surface of the optical fiber 2 and is guided. Part of the light guided into the optical fiber 2 is filled in the cladding of the optical fiber 2 and the groove 6 because the refractive index of the material filling the groove 6 and the refractive index of the glass forming the optical fiber 2 are different. Fresnel reflection occurs at the interface with the material, and the reflected light passes through the mount 1 and travels in the direction of the second side surface 1b of the mount 1 according to Fresnel's law.
[0028]
This reflected light is received by the monitoring light receiving element 5 mounted on the second side surface 1b, and the output light of the surface emitting light emitting element 4 is monitored. The output from the monitor light-receiving element 4 is fed back to the driver integrated circuit of the surface-emitting light-emitting element 4 so that the intensity of light emitted from the surface-emitting light-emitting element 4 is kept constant.
[0029]
In such an optical transmission module, a surface emitting laser which can be obtained at a low cost as the surface emitting light emitting element 4 and a photodiode or the like can be used as the light receiving element 5 for monitoring, so that it can be manufactured at low cost. Further, since the driver integrated circuit can be mounted on the mount 1, the entire module can be reduced in size.
[0030]
Further, a part of light guided to the optical fiber 2 from the surface emitting light emitting element 21 mounted on the first side surface 1 a of the mount 1 is Fresnel-reflected by the material filled in the groove 6, and Since the light is incident on the monitor light receiving element 5 mounted on the second side surface 1b, no special light splitting means such as a spectroscopic substrate is required, the structure is simple, and the monitor light receiving element 5 is changed due to a temperature change or the like. The input light quantity does not change.
[0031]
When the surface-emitting type light-emitting element 4 and the monitor light-receiving element 5 are fixed to the mount 1, by using a flip-chip bonder or the like, the electrodes are used as an index for alignment, and then the alignment is performed with high accuracy. Therefore, an optical transmission module with high coupling efficiency can be obtained.
[0032]
Furthermore, since the single-sided and dual-electrode surface-emitting light-emitting element 4 and the monitoring light-receiving element 5 are used, there is no need to use a bonding wire for connection between the electrodes. The bonding wire will not be damaged in later handling.
[0033]
In the present invention, an array-type light emitting element and a monitoring light receiving element can be used as the surface emitting light emitting element and the monitoring light receiving element, whereby the transmission capacity can be increased. Further, as shown in FIG. 2, the driving element 8 of the surface-emitting type light emitting element 4 can be mounted on the mount 1, so that the size of the optical transmission module can be reduced, and the noise can be reduced in a high frequency band.
Further, in the above-described example, an example in which a single-sided, dual-electrode surface-emitting light emitting element is mounted is shown, but a double-sided, dual-electrode surface-emitting light emitting element using a submount may be used.
[0034]
In the above-described example, the surface-emitting light-emitting element having both electrodes on one side is mounted. However, a normal surface-emitting light-emitting element (a surface having an anode on one side and a cathode on the backside) is formed using a submount. (A light emitting element).
[0035]
Further, as shown in FIG. 3, a thin plate 9 made of a transparent material having a refractive index np different from the effective refractive index neff of the optical fiber is inserted into the groove 6 having a depth reaching the optical fiber 2, and A liquid resin having a refractive index nr substantially equal to the refractive index may be filled and cured by heating or irradiation with ultraviolet rays.
[0036]
This requires a step of inserting the thin plate 9 as compared with the case where only the resin is filled in the groove 6, but the selection range of the material is widened, and the reflection at the interface between the resin and the thin plate 9 becomes main. In addition, it is possible to prevent the influence of the multiple reflection between the optical fiber 2 end face and the resin.
[0037]
Materials in this example include nr / np ≦ 0.95 or nr / np ≧ 1.05, preferably nr / np ≦ 0.9 or nr / np ≧ 1.1, and 0.9 ≦ neff / A combination of materials satisfying nr ≦ 1.1, preferably 0.95 ≦ neff / nr ≦ 1.05, more preferably 0.98 ≦ neff / nr ≦ 1.02 is preferable. Further, by setting the combination of nr <neff <np, the reflectance on the surface of the thin plate 9 increases.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the optical transmission module of the present invention, the Fresnel reflection is used without using a filter as a part of reflecting the light of the surface emitting type light emitting element to the monitor light receiving element. This eliminates the need for an expensive dielectric multilayer filter chip and a step of inserting the same into the groove, thus facilitating fabrication. In addition, since there is no wavelength dependency, it is effective for various wavelengths. That is, the wavelength can be shared for the transparent region of the mount material. Further, no special light-splitting means such as a light-splitting substrate is required, the structure is simple, and the amount of light input to the monitoring light-receiving element does not change due to a temperature change or the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an optical transmission module of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing another example of the optical transmission module of the present invention.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing another example of the optical transmission module of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Mount, 1a ... 1st side, 1b ... 2nd side, 1c ... 3rd side, 2 ... Optical fiber, 3 ... Through-hole, 4 ...・ Surface emitting type light emitting element, 5 ... monitoring light receiving element, 6 ... groove.

Claims (5)

透明材料からなるマウントに光ファイバが収容、固定され、このマウントの光ファイバの先端面が露出している第1の側面には、面発光型発光素子がその発光面を光ファイバに向けて実装されており、マウントの上記第1の側面に直交する第2の側面には、片面両電極型のモニタ用受光素子がその受光面をマウントに向けて実装されており、マウントの上記第1の側面および第2の側面に直交する第3の側面には、光ファイバの長手方向に対して30〜60度の角度で傾斜し、かつ光ファイバに至る深さの溝が形成され、この溝には、光ファイバをなす材料の実効屈折率と異なる屈折率の材料が充填されており、上記光ファイバに導波される面発光型発光素子からの光の一部が、上記溝に充填された材料によってフレネル反射が起こり、マウントを透過し、上記モニタ用受光素子に入射されるようになっていることを特徴とする光送信モジュール。An optical fiber is housed and fixed in a mount made of a transparent material, and a surface emitting type light emitting element is mounted on the first side surface of the mount where the tip end surface of the optical fiber is exposed, with its light emitting surface facing the optical fiber. On a second side surface orthogonal to the first side surface of the mount, a single-sided double-electrode monitoring light receiving element is mounted with its light receiving surface facing the mount. On a third side surface orthogonal to the side surface and the second side surface, a groove is formed which is inclined at an angle of 30 to 60 degrees with respect to the longitudinal direction of the optical fiber and has a depth reaching the optical fiber. Is filled with a material having a refractive index different from the effective refractive index of the material forming the optical fiber, and a part of the light from the surface-emitting type light emitting element guided to the optical fiber is filled in the groove. Fresnel reflection occurs depending on the material, Optical transmission module, characterized in that through the bets, and is incident on the monitoring light-receiving element. マウントの第1の側面には、面発光型発光素子を実装するための電極が設けられており、この電極は、面発光型発光素子の発光部の中心と光ファイバのコアの中心とが合致するように、面発光型発光素子の外形に一致するパターンまたは面発光型発光素子の位置合わせパターンと相応するパターンを有することを特徴とする請求項1に記載の光送信モジュール。An electrode for mounting the surface emitting light emitting element is provided on the first side surface of the mount, and this electrode matches the center of the light emitting portion of the surface emitting light emitting element with the center of the core of the optical fiber. The optical transmission module according to claim 1, wherein the optical transmission module has a pattern corresponding to an outer shape of the surface emitting light emitting device or a pattern corresponding to an alignment pattern of the surface emitting light emitting device. マウントの第2の側面には、モニタ用受光素子を実装するための電極が設けられており、この電極は、モニタ用受光素子の受光部の中心とフレネル反射光の位置と一致するように、モニタ用受光素子の外形に一致するパターンまたはモニタ用受光素子の位置合わせパターンと相応するパターンを有することを特徴とする請求項1に記載の光送信モジュール。On the second side of the mount, an electrode for mounting the monitor light receiving element is provided, and this electrode is aligned with the center of the light receiving section of the monitor light receiving element and the position of the Fresnel reflected light. 2. The optical transmission module according to claim 1, wherein the optical transmission module has a pattern corresponding to an outer shape of the monitor light receiving element or a pattern corresponding to an alignment pattern of the monitor light receiving element. 面発光型発光素子の発光面に対して光ファイバの先端面が傾斜していることを特徴とする請求項1に記載の光送信モジュール。The optical transmission module according to claim 1, wherein a tip end surface of the optical fiber is inclined with respect to a light emitting surface of the surface emitting type light emitting element. マウントにドライバ用集積回路が搭載され、モニタ用受光素子からの信号がこのドライバ用集積回路に入力され、面発光型発光素子の光出力を一定とするようになされたことを特徴とする請求項1に記載の光送信モジュール。A driver integrated circuit is mounted on the mount, a signal from the monitor light receiving element is input to the driver integrated circuit, and the light output of the surface emitting type light emitting element is made constant. 2. The optical transmission module according to 1.
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