JP2005010748A - Toパッケージされた光ファイバを受け取るインターフェース及び方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 光信号の主光線がレンズの周辺部を透過する際に曲げられるときにもたらされる光学収差によって低い光学的結合効率を改善する。
【解決手段】 光ファイバとフォトダイオードとの間の光学的インターフェースが提供される。光ファイバは端部を有する。光学的インターフェースは、前述の端部で出力された光信号の主光線がレンズの中心を横切るように配置されたレンズを含む。レンズは、ボールレンズ又は主光線が該レンズの中心に対してほぼ垂直な状態で入射するような方位を有するレンズとすることができる。
【選択図】 図1
【解決手段】 光ファイバとフォトダイオードとの間の光学的インターフェースが提供される。光ファイバは端部を有する。光学的インターフェースは、前述の端部で出力された光信号の主光線がレンズの中心を横切るように配置されたレンズを含む。レンズは、ボールレンズ又は主光線が該レンズの中心に対してほぼ垂直な状態で入射するような方位を有するレンズとすることができる。
【選択図】 図1
Description
(関連出願)
本出願は、同日に出願された「レーザのための光電子的TOパッケージ及び方法」(代理人整理番号50156/SAH/E349)という名称の本発明の出願人が所有する米国特許出願に開示された内容に関する内容を含むものである。
本出願は、同日に出願された「レーザのための光電子的TOパッケージ及び方法」(代理人整理番号50156/SAH/E349)という名称の本発明の出願人が所有する米国特許出願に開示された内容に関する内容を含むものである。
レシーバ光学サブアセンブリ(ROSA)においては、典型的には、トランジスタアウトライン(TO)缶(又はパッケージ)にパッケージされたフォトダイオードチップを用いて、光ファイバを通じて受信された光信号を検出するようにする。10Gbps(1秒当たりのギガビット数)又はそれより速い伝送速度で光信号を受信する通常のTO缶においては、フォトダイオードチップは、TOヘッダの中心に配置される。フォトダイオードチップのこうしたセンタリングは、フォトダイオードチップの能動領域を光ファイバに対して同軸であるようにする。しかしながら、フォトダイオードチップの位置をTO缶の中心に限定すると、融通性のない構成をもたらすことになる。こうしたフォトダイオードチップが中心にある構造においては、他の部品間の距離、又は、例えばワイヤボンディングのためのリードに対する距離を減少させる位置に該部品を配置することは難しいものとなる。
さらに、フォトダイオードチップが光ファイバと同軸である場合には、光ファイバの光出力に干渉する光信号の反射のために、比較的高い戻り損失がもたらされることが普通である。光ファイバの縁部は、多くの場合、光ファイバ上に入射する反射が減少する角度で傾斜されている。しかしながら、縁部のこうした傾斜は、例えば、光信号の主光線がレンズの周辺部を透過する際に曲げられるときにもたらされる光学収差によって低い光学的結合効率をもたらすことが普通である。
本発明の態様による例示的な実施形態においては、端部を有する光ファイバとフォトダイオードとの間の光学的インターフェースが提供される。光学的インターフェースは、前述の端部で出力された光信号の主光線がレンズの中心を横切るように配置されたレンズを含む。
本発明の態様による別の例示的な実施形態においては、光学的アセンブリが提供される。光学的アセンブリは、コア及び端部を有する光ファイバと、能動領域を有するフォトダイオードと、前述の端部で出力された光信号の主光線がレンズの中心を横切るように配置され、該光ファイバと該フォトダイオードとの間に配設されたレンズとを含む。
本発明の態様による別の例示的な実施形態においては、光学的アセンブリが提供される。光学的アセンブリは、コア及び端部を有する光ファイバと、能動領域を有するフォトダイオードと、前述の端部で出力された光信号の主光線がレンズの中心を横切るように配置され、該光ファイバと該フォトダイオードとの間に配設されたレンズとを含む。
本発明の態様によるさらに別の例示的な実施形態においては、能動領域を有するフォトダイオードを用いて、光ファイバの端部で出力された光信号の主光線を検出する方法が提供される。この方法は、主光線が前述の端部の表面に対して或る角度をもって出力されるように、光ファイバの前述の端部を傾斜させ、該主光線が実質的には曲げられていない状態で、フォトダイオードの能動領域に入射できるようにフォトダイオードを配置することを含む。
本発明の態様によるさらに別の例示的な実施形態においては、光ファイバと光電子装置とからなる光アセンブリにおいて、該光ファイバと該光電子装置と間の結合効率を改善する方法が提供される。この方法は、光電子装置と光学的に界面を形成する光ファイバの縁部を傾斜させ、光信号の主光線が、実質的には曲げられていない状態で、該光ファイバの前述の傾斜した端部と該光電子装置との間で移動できるように該光電子装置を配置することを含む。
本発明のこれらその他の態様は、本明細書の説明及び添付の図面を考慮することで、より容易に理解されるであろう。
本発明の態様によるさらに別の例示的な実施形態においては、光ファイバと光電子装置とからなる光アセンブリにおいて、該光ファイバと該光電子装置と間の結合効率を改善する方法が提供される。この方法は、光電子装置と光学的に界面を形成する光ファイバの縁部を傾斜させ、光信号の主光線が、実質的には曲げられていない状態で、該光ファイバの前述の傾斜した端部と該光電子装置との間で移動できるように該光電子装置を配置することを含む。
本発明のこれらその他の態様は、本明細書の説明及び添付の図面を考慮することで、より容易に理解されるであろう。
本発明の態様による例示的な実施形態において、中心から離れたフォトダイオードチップを有する光ファイバ・レシーバTOパッケージ(又はTO缶)が提供される。フォトダイオードチップをTOパッケージの中心から離して配置することにより、TO缶には、製造上の融通性が実現される。フォトダイオードチップを適当な位置に配置することにより、TOパッケージのレシーバ光学サブシステムには、高い光出力の結合効率と低い戻り損失が達成される。その結果、レシーバの電気的性能が改善されることになる。
図1は、本発明の態様による例示的な実施形態における光ファイバ102とフォトダイオードチップ105との間の光学的インターフェースの概略図である。光ファイバ102は、光ファイバケーブルの端部とすることもできるし、或いは受け部(図示せず)に封入されたファイバスタブとすることもできる。例えば、光ファイバケーブル又はファイバスタブは、SMF−28又はその他の適当な光ファイバのいずれかとすることができる。光ファイバ102がファイバスタブである場合には、該ファイバスタブ及び受け部をまとめて、LC受け部と呼ぶこともある。他の実施形態においては、例えばSC、MU、FCなどの他の種類の受け部を用いることもできる。光ファイバ102の端部は、該端部(すなわち縁部)が傾斜されるように劈開及び/又は研磨される。例えば、端部の角度は、8度とすることができる。もちろん、縁部の角度は、以下に説明されるように、他の実施形態においては、8度よりも大きいか又は小さい適当な角度とすることもできる。
図1は、本発明の態様による例示的な実施形態における光ファイバ102とフォトダイオードチップ105との間の光学的インターフェースの概略図である。光ファイバ102は、光ファイバケーブルの端部とすることもできるし、或いは受け部(図示せず)に封入されたファイバスタブとすることもできる。例えば、光ファイバケーブル又はファイバスタブは、SMF−28又はその他の適当な光ファイバのいずれかとすることができる。光ファイバ102がファイバスタブである場合には、該ファイバスタブ及び受け部をまとめて、LC受け部と呼ぶこともある。他の実施形態においては、例えばSC、MU、FCなどの他の種類の受け部を用いることもできる。光ファイバ102の端部は、該端部(すなわち縁部)が傾斜されるように劈開及び/又は研磨される。例えば、端部の角度は、8度とすることができる。もちろん、縁部の角度は、以下に説明されるように、他の実施形態においては、8度よりも大きいか又は小さい適当な角度とすることもできる。
フォトダイオード105は、例えば10Gbps又はそれより速いビットレートで光信号を検出することができる適当なフォトダイオードのいずれかとすることができる。フォトダイオードは、850ナノメートル(nm)の波長で光信号を生成するVCSEL、1310及び/又は1550nmの波長で光信号を生成するエッジ発光レーザ、DFB(分布帰還型)レーザ及び/又はFP(ファブリ・ペロー)レーザと両立性があるものとする。例えば、フォトダイオード105は、PINダイオード又はAPD(「アバランシェ・フォトダイオード」)とすることができる。
光学的インターフェースは、そこを透過する光ビームを合焦する正の(すなわち集光)レンズであるレンズ104を含む。例示的な実施形態においては、主光線は、レンズ104の中心を透過し、該主光線は、光ファイバ102からフォトダイオードチップ105まで移動する際に該光ファイバの端部から出た後、該レンズ104においては実質的に曲げられない。主光線は、光線追跡における主点を透過する物体からの光線として定義することができ、当業者にはよく知られている。
光学的インターフェースは、そこを透過する光ビームを合焦する正の(すなわち集光)レンズであるレンズ104を含む。例示的な実施形態においては、主光線は、レンズ104の中心を透過し、該主光線は、光ファイバ102からフォトダイオードチップ105まで移動する際に該光ファイバの端部から出た後、該レンズ104においては実質的に曲げられない。主光線は、光線追跡における主点を透過する物体からの光線として定義することができ、当業者にはよく知られている。
例示的な実施形態においては、主光線は、光軸内にあり、すなわち、主光線は、光軸に実質的に重なる(又は実質的に適合する)。このように、(光ファイバの端部が傾斜させられ、フォトダイオードがTOヘッダの中心にある場合のように)レンズ104の周辺部の近くに(すなわち中心から離れて)主光線を透過させることによって生じることがある収差が減少される。こうした軸上の作動は、例えば、軸外の作動(すなわち、主光線がレンズの周辺部を透過すること)により生じることがある非点収差及びコマといった収差が減少するために、高い結合効率をもたらす。
例示的な実施形態においては、光ファイバと能動領域(すなわち検出領域)は、同軸ではない。実際には、TOヘッダの中心線108は、実質的には光ファイバ102の軸(すなわちファイバコア)と位置合わせされるが、フォトダイオードチップ105の能動領域106の中心を通るフォトダイオードの中心線112は、TOヘッダの中心線108からオフセットされる。TOヘッダの中心線108とフォトダイオードの中心線112との間には、レンズ104の中心を通って横切るレンズの中心線110がある。
例示的な実施形態においては、光ファイバと能動領域(すなわち検出領域)は、同軸ではない。実際には、TOヘッダの中心線108は、実質的には光ファイバ102の軸(すなわちファイバコア)と位置合わせされるが、フォトダイオードチップ105の能動領域106の中心を通るフォトダイオードの中心線112は、TOヘッダの中心線108からオフセットされる。TOヘッダの中心線108とフォトダイオードの中心線112との間には、レンズ104の中心を通って横切るレンズの中心線110がある。
例えば、フォトダイオード105は、TOパッケージのTOヘッダ上に取り付けられ、レンズ104は、該TOパッケージのTOレンズホルダ(図示せず)に取り付けることができる。
光ファイバ102は、その出力端部(すなわち縁部)においてシータ(θ)の角度だけ傾斜(又は劈開)されている。光ファイバ102の傾斜した端部は、該光ファイバの端部の表面から生成される戻り損失を減少するように用いられる。傾斜は、研磨及び/又は劈開によって達成できる。光ファイバ102に伝送される光信号は、例えば、10Gbps又はそれより速いビットレートを有することができる。スネルの法則により、光ビームの主光線は、端部に傾斜が付けられた光ファイバの出力部においてαの角度をもって曲げられ、TOレンズホルダ(図示せず)に取り付けられたレンズ104の中に送られる。スネルの法則によると、角度αは、次のように求められ、すなわちα=アークサイン[sinθ/n_core]であり、ここで、例えば、1310nmにおいては、n_core(屈折率)=1.4677であり、1550nmにおいては、1.4682である。
光ファイバ102は、その出力端部(すなわち縁部)においてシータ(θ)の角度だけ傾斜(又は劈開)されている。光ファイバ102の傾斜した端部は、該光ファイバの端部の表面から生成される戻り損失を減少するように用いられる。傾斜は、研磨及び/又は劈開によって達成できる。光ファイバ102に伝送される光信号は、例えば、10Gbps又はそれより速いビットレートを有することができる。スネルの法則により、光ビームの主光線は、端部に傾斜が付けられた光ファイバの出力部においてαの角度をもって曲げられ、TOレンズホルダ(図示せず)に取り付けられたレンズ104の中に送られる。スネルの法則によると、角度αは、次のように求められ、すなわちα=アークサイン[sinθ/n_core]であり、ここで、例えば、1310nmにおいては、n_core(屈折率)=1.4677であり、1550nmにおいては、1.4682である。
TOヘッダの中心線108から適切なオフセットを得るために、レンズ104は、該TOヘッダの中心線108から離れて配置される。さらに、レンズ104は、該レンズ104に関連する収差による影響を減少させるために、該レンズの中心線110に垂直な線に対して角度αをもって傾斜させて、主光線が該レンズの中心を透過できるようにする。
この光学系の倍率を約1:1に選択すると、フォトダイオードの中心線112は、TOヘッダの中心線108から、レンズの中心線110までの2倍だけ離れることになる。同じαの角度をもつ入射主光線が、フォトダイオードの能動領域106(サイズ=〜20μmから35μmまでの直径)を照らす。他の実施形態においては、倍率は、約0.8と1.5との間とすることができる。例示的な実施形態における能動領域106上に入射する光ビームのスポットサイズは、例えばおよそ9μmとおよそ15μmとの間とすることができる。他の実施形態においては、光ビームのスポットサイズは異なっていてもよい。
この光学系の倍率を約1:1に選択すると、フォトダイオードの中心線112は、TOヘッダの中心線108から、レンズの中心線110までの2倍だけ離れることになる。同じαの角度をもつ入射主光線が、フォトダイオードの能動領域106(サイズ=〜20μmから35μmまでの直径)を照らす。他の実施形態においては、倍率は、約0.8と1.5との間とすることができる。例示的な実施形態における能動領域106上に入射する光ビームのスポットサイズは、例えばおよそ9μmとおよそ15μmとの間とすることができる。他の実施形態においては、光ビームのスポットサイズは異なっていてもよい。
図1に示される例示的な実施形態においては、光ファイバ102のコアは、実質的にはTOヘッダの中心線108と位置合わせされ、レンズの中心線110は、該TOヘッダの中心線108からオフセットされる。しかしながら、他の実施形態においては、レンズの中心線は、実質的にTOヘッダの中心線と位置合わされてもよく、光ファイバのコアは、該TOヘッダの中心線から(図1のレンズの中心線110のオフセットと)同じ量だけかつ反対方向にオフセットされてもよい。このような場合には、フォトダイオードチップは、さらに、主光線をその能動領域上に受け取るように移動されるものとなる。換言すると、光ファイバとレンズとフォトダイオードとの間の空間的な関係が維持されている限り、TOヘッダの中心線は、実質的に、光ファイバの中心線か又はレンズ中心線のいずれかと融通よく位置合わせすることができる。
図1の例示的な実施形態においては、フォトダイオードチップ105は、TOヘッダ上に平らに取り付けられた状態で示されている。他の実施形態においては、フォトダイオードチップは、該フォトダイオードチップの表面からの如何なる反射も、光ファイバからさらに離れる方向に向けられるように、TOヘッダの表面に対して或る角度をもって取り付けることができる。フォトダイオードチップがTOヘッダの表面上に或る角度をもって取り付けられた場合でも、光信号の主光線は、依然としてフォトダイオードの能動領域上に入射するものとなる。
図2は、本発明の態様による別の例示的な実施形態における光ファイバ122とフォトダイオードチップ125との間の光学的インターフェースの概略図である。光ファイバ122は、光ファイバケーブルの端部とすることもできるし、或いは受け部(図示せず)に封入されたファイバスタブとすることもできる。光ファイバケーブル又はファイバスタブは、例えば、SMF−28とすることもできるし、或いはその他の適当な光ファイバとすることもできる。光ファイバ122がファイバスタブである場合には、このファイバスタブ及び受け部をまとめて、LC受け部(又は受け部の種類に基づいて、例えばSC、MU若しくはFC受け部)と呼ぶこともできる。
図2は、本発明の態様による別の例示的な実施形態における光ファイバ122とフォトダイオードチップ125との間の光学的インターフェースの概略図である。光ファイバ122は、光ファイバケーブルの端部とすることもできるし、或いは受け部(図示せず)に封入されたファイバスタブとすることもできる。光ファイバケーブル又はファイバスタブは、例えば、SMF−28とすることもできるし、或いはその他の適当な光ファイバとすることもできる。光ファイバ122がファイバスタブである場合には、このファイバスタブ及び受け部をまとめて、LC受け部(又は受け部の種類に基づいて、例えばSC、MU若しくはFC受け部)と呼ぶこともできる。
図2の光学的インターフェースは、図2においてはボールレンズが用いられていることを除けば、図1の光学的インターフェースと同様なものである。さらに、図2は、フォトダイオードチップ125が反射される信号によって生じる光信号の戻り損失をさらに減少させるように、角度δをもってTOヘッダ(図示せず)に取り付けられている状態を示す。
光学的インターフェースは、そこを透過する光ビームを合焦するボールレンズ124(「マイクロボールレンズ」)を含む。主光線は、ボールレンズ124の中心を透過し、光ファイバ122からフォトダイオードチップ125まで移動する際には実質的には曲げられない。このように、ボールレンズ124の周辺部の近くに主光線を透過させることによって生じることがある収差(例えば、コマ又は非点収差)を減少させることができる。
光学的インターフェースは、そこを透過する光ビームを合焦するボールレンズ124(「マイクロボールレンズ」)を含む。主光線は、ボールレンズ124の中心を透過し、光ファイバ122からフォトダイオードチップ125まで移動する際には実質的には曲げられない。このように、ボールレンズ124の周辺部の近くに主光線を透過させることによって生じることがある収差(例えば、コマ又は非点収差)を減少させることができる。
本実施形態においては、光ファイバと能動領域(すなわち検出領域)は、同軸ではない。実際には、TOヘッダの中心線128は、実質的に、光ファイバ122の軸(すなわちファイバコア)と位置合わせされるが、フォトダイオードチップ125の能動領域126を通るフォトダイオードの中心線132は、該TOヘッダの中心線128からオフセットされる。TOヘッダの中心線128とフォトダイオードの中心線132との間には、レンズ124の中心を通るレンズの中心線130がある。
フォトダイオード125は、例えば、TOパッケージのTOヘッダ上に取り付けられ、ボールレンズ124は、TOレンズホルダ(図示せず)上に取り付けることができる。フォトダイオード125は、図1のフォトダイオード105と実質的に同じものとすることができ、PINダイオード又はAPDとすることができる。
フォトダイオード125は、例えば、TOパッケージのTOヘッダ上に取り付けられ、ボールレンズ124は、TOレンズホルダ(図示せず)上に取り付けることができる。フォトダイオード125は、図1のフォトダイオード105と実質的に同じものとすることができ、PINダイオード又はAPDとすることができる。
光ファイバ122は、その出力端部においてシータ(θ)の角度だけ傾斜(又は劈開)されている。光ファイバ122の傾斜した端部は、該光ファイバ端部の表面に入射する反射によって生成される戻り損失を減少するように用いられる。傾斜は、研磨及び/又は劈開によって達成できる。光ファイバ122上に伝送される光信号は、例えば、10Gbps又はそれ以上のデータレートを有することができる。スネルの法則により、光ビームの主光線は、傾斜した光ファイバの端部からαの角度をもって透過され、TOレンズホルダ(図示せず)に取り付けられたボールレンズ124の中に送られる。スネルの法則によると、角度αは、次のように求められ、すなわちα=アークサイン[sinθ/n_core]であり、ここで、例えば、1310nmにおいては、n_core=1.4677であり、1550nmにおいては、n_core=1.4682である。
TOヘッダの中心線128から適切なオフセットを得るために、ボールレンズ124は、TOヘッダの中心線128から離れて配置される。ボールレンズ124は球状であり、ボールの中心に対して対称であるので、該ボールレンズ124は、曲げられた主光線をレンズの中心に通すようにするために中心線に対してαの角度をもって傾ける必要はない。この光学系の倍率を約1:1に選択すると、フォトダイオード125の能動領域126の中心線132は、TOヘッダの中心線128から、ボールレンズ124の中心を通るレンズの中心線130までの2倍だけ離れることになる。同じαの角度をもつ入射主光線が、フォトダイオードの能動領域126(サイズ=約20μmから約35μmまでの直径)を照らす。他の実施形態においては、倍率は、約0.8から約1.5までの間とすることができる。
図2に示すように、フォトダイオードチップ125は、大幅に結合効率を減少させることなく、さらに戻り損失を低くするように傾けられる。例えば、フォトダイオードチップ125は、TOヘッダの表面に対してδの角度をもって傾けることができる。従って、フォトダイオードの入射角は、αよりも大きいものとなる(α+δ)。フォトダイオードチップは、例えば、TOヘッダの表面を型打ちすることにより該TOヘッダ上で傾けることができる。
図2に示される例示的な実施形態においては、光ファイバ122のコアは、実質的にはTOヘッダの中心線128と位置合わせされ、レンズの中心線130は、該TOヘッダの中心線128からオフセットされる。しかしながら、他の実施形態においては、レンズ中心線は、実質的に、TOヘッダの中心線と位置合わせされ、光ファイバのコアは、該TOヘッダの中心線から(図2のレンズの中心線130からのオフセットと)同じ量だけかつ反対方向にオフセットされてもよい。このような場合には、フォトダイオードチップは、さらにその能動領域上に主光線を受け取るように移動されるものとなる。換言すると、光ファイバとレンズとフォトダイオードとの間の空間的な関係が維持されている限り、TOヘッダの中心線は、実質的に、光ファイバのコアか又はレンズの中心線のいずれかと融通よく位置合わせすることができる。
図2に示される例示的な実施形態においては、光ファイバ122のコアは、実質的にはTOヘッダの中心線128と位置合わせされ、レンズの中心線130は、該TOヘッダの中心線128からオフセットされる。しかしながら、他の実施形態においては、レンズ中心線は、実質的に、TOヘッダの中心線と位置合わせされ、光ファイバのコアは、該TOヘッダの中心線から(図2のレンズの中心線130からのオフセットと)同じ量だけかつ反対方向にオフセットされてもよい。このような場合には、フォトダイオードチップは、さらにその能動領域上に主光線を受け取るように移動されるものとなる。換言すると、光ファイバとレンズとフォトダイオードとの間の空間的な関係が維持されている限り、TOヘッダの中心線は、実質的に、光ファイバのコアか又はレンズの中心線のいずれかと融通よく位置合わせすることができる。
図3は、本発明の態様による例示的な実施形態におけるTOパッケージ140の平面図である。TOパッケージ140は、例えば、10Gbpsの光ファイバ・レシーバのTO−46パッケージとすることができる。TOパッケージ140は、ICダイ142を含み、該ICダイは、例えば、トランス・インピーダンス増幅器(TIA)を含むことができる。本実施形態その他実施形態においては、ICダイ142は、さらに他の回路を含むことができる。
ICダイ142がTOパッケージ140の中心の近くに配置されていることが、図3においてわかる。その位置が中心の回りであるために、比較的短いワイヤボンド接続を、ICダイ142と4つのTOヘッダリード148aから148dまでの各々との間に作ることができる。リード148a及び148bは、例えば、TOパッケージ140の差動出力とすることができる。さらに、リード148cを用いて、例えば、直流電源をTIAに与えるようにすることができる。リード148dは、フォトダイオード(PD)バイアス電流を計測して、フォトダイオード144を監視するようにするものとすることができる。
ICダイ142がTOパッケージ140の中心の近くに配置されていることが、図3においてわかる。その位置が中心の回りであるために、比較的短いワイヤボンド接続を、ICダイ142と4つのTOヘッダリード148aから148dまでの各々との間に作ることができる。リード148a及び148bは、例えば、TOパッケージ140の差動出力とすることができる。さらに、リード148cを用いて、例えば、直流電源をTIAに与えるようにすることができる。リード148dは、フォトダイオード(PD)バイアス電流を計測して、フォトダイオード144を監視するようにするものとすることができる。
フォトダイオード144は、光信号を検出する能動領域146を有する。フォトダイオード能動領域146の中心線154がフォトダイオードのオフセット158分だけTOパッケージの中心線150からオフセットされていることがわかる。さらに、図3においては、レンズの中心線152がレンズのオフセット156分だけTOパッケージの中心線150からオフセットされていることもわかる。例えば、フォトダイオードのオフセット158がレンズのオフセット156の約2倍である場合には、TOパッケージは、およそ1:1の倍率を有する。
図4は、光学的結合効率に対するフォトダイオードチップの位置及び入力ファイバ端部の傾斜角の関係を示すグラフ160である。グラフ160は、1.0mmの半径をもつボールレンズと25μmの直径の能動領域をもつフォトダイオードとをもったTOパッケージを有する高速レシーバのために作成されたものである。光学的結合効率は、入力光信号の主光線がボールレンズの中心を通ることを可能にして、レンズの収差による影響が少なくなるように入力ファイバ端部の傾斜角を最適化することにより達成される。グラフ160は、そこに5つの異なるプロット、すなわち、14.5度の劈開角度のプロット162、12度の劈開角度のプロット164、10度の劈開角度のプロット166、8度の劈開角度のプロット168、及び6度の劈開角度のプロット170を有する。
図4は、光学的結合効率に対するフォトダイオードチップの位置及び入力ファイバ端部の傾斜角の関係を示すグラフ160である。グラフ160は、1.0mmの半径をもつボールレンズと25μmの直径の能動領域をもつフォトダイオードとをもったTOパッケージを有する高速レシーバのために作成されたものである。光学的結合効率は、入力光信号の主光線がボールレンズの中心を通ることを可能にして、レンズの収差による影響が少なくなるように入力ファイバ端部の傾斜角を最適化することにより達成される。グラフ160は、そこに5つの異なるプロット、すなわち、14.5度の劈開角度のプロット162、12度の劈開角度のプロット164、10度の劈開角度のプロット166、8度の劈開角度のプロット168、及び6度の劈開角度のプロット170を有する。
6度の劈開角度を有する光ファイバについては、最高結合効率(およそ92%)は、フォトダイオードの能動領域が光ファイバコアの軸からおよそ0.28mmだけオフセットされるときに達成される。8度の劈開角度を有する光ファイバについては、最高結合効率(およそ91%)は、プロット168に示すように、およそ0.4mmのオフセットにおいて達成される。10度の劈開角度については、最高結合効率(およそ90%)は、プロット166に示すように、およそ0.5mmのオフセットにおいて達成される。12度及び14.5度のそれぞれ劈開角度については、最高結合効率(およそ90%)は、プロット164及び162のそれぞれに示すように、0.6mm及び0.7mmにおいて達成される。
図5は、レンズが典型的なボールレンズである場合の典型的な光学的戻り損失に対するフォトダイオード中心のオフセットの関係を示すグラフ180である。グラフ180において、フォトダイオード中心のオフセットが増加するに伴い、光学的戻り損失がゼロオフセットにおける約−24dBから、250μmのオフセットにおける約−55dBまで低下することがわかる。
図5は、レンズが典型的なボールレンズである場合の典型的な光学的戻り損失に対するフォトダイオード中心のオフセットの関係を示すグラフ180である。グラフ180において、フォトダイオード中心のオフセットが増加するに伴い、光学的戻り損失がゼロオフセットにおける約−24dBから、250μmのオフセットにおける約−55dBまで低下することがわかる。
図6は、本発明の態様による例示的な実施形態における受け部TOパッケージ200の光学的インターフェースについての断面図である。受け部TOパッケージ200を、レシーバ光学サブアセンブリ(「ROSA」)と呼ぶこともある。受け部TOパッケージ200は、受け部211と光ファイバ(すなわちファイバスタブ)212とを含むLC受け部202を含む。光ファイバ212は、傾斜した端部を有し、例えばSMF−28とすることができる。LC受け部202は、ボールレンズ206を保持するレンズホルダ204と界面を形成する。他の実施形態においては、ボールレンズ206は、光ビームを合焦する他の適当な正の(すなわち収斂)レンズのいずれかによって代用することができる。レンズホルダ204は、TOヘッダ208上に取り付けられ、これは3+1のリードその他のピン配置を有することができる。フォトダイオード210は、中心から或るオフセットのところでTOヘッダ208上に取り付けられる。受け部TOパッケージ200は、例えば、10Gbps又はそれより速いビットレートで作動することができる。図6に示される実施形態はまた、光ファイバ・レシーバのピグテール型TOパッケージに適用することもできる。
図6は、受け部TOパッケージ200が、ボールレンズ206の中心をTOヘッダ208の中心線から或るオフセットのところに有する状態を示している。受け部TOパッケージ200はまた、光ファイバ212が実質的にTOヘッダ208の中心線と位置合わせされていることも示している。これは、この通りでなくても構わない。他の実施形態においては、ボールレンズ206の中心は、実質的に、TOヘッダ208の中心線と位置合わせされ、ファイバスタブは、該TOヘッダ208の中心からオフセットされたところに配置される。従って、端部が傾斜された光ファイバとボールレンズとの間の相対的位置が維持されている限り、これらはTOヘッダ208に対して融通よく配置することができる。
当業者であれば本発明の精神又は本質的な特徴から逸脱することなく、本発明を他の特定の形態で具現できることを、理解するであろう。従って、本発明は、すべての点は説明するものであり、限定するものではないことが考えられる。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲により指定され、その均等技術の意味及び範囲内に入るあらゆる変更が、ここに含まれることが意図される。例えば、他の実施形態における光学的インターフェースは、2つ又はそれ以上のレンズを含むことができる。さらに、光経路に1つ又はそれ以上の折りたたみ鏡を含んで、光ビームを所望に位置に向けるようにすることができきる。
102:光ファイバ
104:レンズ
105:フォトダイオード
106:能動領域
108:TOヘッダの中心線
110:レンズの中心線
112:フォトダイオードの中心線
104:レンズ
105:フォトダイオード
106:能動領域
108:TOヘッダの中心線
110:レンズの中心線
112:フォトダイオードの中心線
Claims (10)
- 光ファイバとフォトダイオードとの間にある、端部を有する光学的インターフェースであって、前記光学的インターフェースが、
前記端部で出力された光信号の主光線がレンズの中心を横切るように配置されたレンズ、
を含むことを特徴とする光学的インターフェース。 - 前記レンズは、前記主光線が前記レンズの光軸にほぼ重なるように方位づけられた請求項1に記載の光学的インターフェース。
- 前記フォトダイオードがTOヘッダの中心線からオフセットされて前記TOヘッダ上に取り付けられ、前記主光線が前記フォトダイオードの能動領域に適用され、前記TOヘッダの前記中心線が前記光ファイバのコア及び前記レンズの中心と実質的に位置合わせされた請求項1に記載の光学的インターフェース。
- 前記TOヘッダの中心線と前記フォトダイオードの前記能動領域の中心との間の距離が、前記TOヘッダの中心線と前記レンズの中心との間の第2の距離の2倍である請求項3の光学的インターフェース。
- 前記フォトダイオードが、前記光ファイバの傾斜された端部に戻る前記光信号の反射が減るようになる角度で前記TOヘッダ上に取り付けられた請求項1に記載の光学的インターフェース。
- コアと端部とを有する光ファイバと、
能動領域を有するフォトダイオードと、
前記光ファイバと前記フォトダイオードとの間に配設されたレンズと、
からなる光学的アセンブリであって、
前記レンズが、前記端部で出力された光信号の主光線が該レンズの中心を横切るように配置されるようになったことを特徴とする光学的アセンブリ。 - 前記レンズが、前記主光線が前記レンズの光軸にほぼ重なるように方位づけられ、さらにTOヘッダを備え、前記フォトダイオードが、前記TOヘッダの中心線からオフセットされて該TOヘッダ上に取り付けられ、前記主光線が前記フォトダイオードの能動領域に適用され、前記TOヘッダの前記中心線が前記光ファイバのコアと実質的に位置合わせされ、前記TOヘッダの前記中心線が、前記レンズの中心と実質的に位置合わせされた請求項6に記載の光学的アセンブリ。
- 前記TOヘッダの中心線と前記フォトダイオードの前記能動領域の中心との間の距離が、前記TOヘッダの中心線と前記レンズの中心との間の第2の距離の2倍である請求項7に記載の光学的アセンブリ。
- 能動領域を有するフォトダイオードを用いて、光ファイバの端部で出力された光信号の主光線を検出する方法であって、
前記主光線が前記端部の表面に対して或る角度で出力されるように、前記光ファイバの前記端部を傾斜させ、
前記主光線が、実質的に曲げられていない状態で、前記フォトダイオードの前記能動領域上に入射できるように該フォトダイオードを配置することからなり、前記主光線がレンズの光軸と実質的に位置合わせされるように、レンズを前記光ファイバと前記フォトダイオードとの間に配置する、
ことをさらに含むことを特徴とする方法。 - 光ファイバと光電子的装置とからなる光学的アセンブリにおいて、前記光ファイバと前記光電子的装置との間の結合効率を改善する方法であって、
前記光電子的装置と光学的に界面を形成する前記光ファイバの縁部を傾斜させ、
光信号の主光線が、実質的に曲げられていない状態で、前記光ファイバの傾斜された縁部と前記光電子的装置との間で移動できるように該光電子的装置を配置する、
ことからなる方法。
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050196173A1 (en) * | 2003-12-29 | 2005-09-08 | Finisar Corporation | Receive optical assembly with angled optical receiver |
US7559705B2 (en) * | 2004-01-26 | 2009-07-14 | Opnext, Inc. | Optical ROSA for long reach optical transceiver |
JP4593315B2 (ja) * | 2005-02-28 | 2010-12-08 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | 光学装置及びその製造方法、光学装置アダプタ並びに光学部品のストッパ |
JP2007225673A (ja) * | 2006-02-21 | 2007-09-06 | Hitachi Metals Ltd | 光パワーモニターおよびその製造方法 |
US20090021816A1 (en) * | 2006-09-27 | 2009-01-22 | Xin Simon Luo | Apparatus and method for laser and optical coupling |
US7613372B2 (en) * | 2006-10-20 | 2009-11-03 | Agx Technologies, Inc. | Low coupling loss photodetector/optical fiber apparatus and method for forming the same |
TWI333207B (en) * | 2007-05-30 | 2010-11-11 | Ind Tech Res Inst | Magnetic memory cell with multiple-bit in stacked structure and magnetic memory device |
JP4583438B2 (ja) * | 2007-12-28 | 2010-11-17 | 日本オプネクスト株式会社 | 光レセプタクル、光モジュール及び光モジュールの製造方法 |
US8045164B2 (en) * | 2008-07-10 | 2011-10-25 | Applied Optoelectronics, Inc. | Position finding system and method for use in aligning laser device with an optical fiber |
TWI411824B (zh) * | 2008-07-17 | 2013-10-11 | Chunghwa Telecom Co Ltd | Optical lock mode light emitting module |
US8714834B2 (en) | 2011-11-30 | 2014-05-06 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Multichannel optical data coupler |
DE102013112882B4 (de) | 2013-11-21 | 2019-05-09 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Strahlungsempfängervorrichtung |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0400161B1 (de) * | 1989-05-29 | 1994-08-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Anordnung zum optischen Koppeln eines elektrooptischen Wandlermoduls mit einem Lichtwellenleiter mittels zweier Linsen |
US5457557A (en) | 1994-01-21 | 1995-10-10 | Ortel Corporation | Low cost optical fiber RF signal distribution system |
JPH1096839A (ja) * | 1996-09-20 | 1998-04-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体レーザモジュールの製造方法 |
CA2227804C (en) * | 1997-02-03 | 2002-10-01 | Yasushi Fujimura | Photodiode module and method of making same |
JPH1168164A (ja) | 1997-08-26 | 1999-03-09 | Rohm Co Ltd | 双方向光通信用モジュール |
JPH11231177A (ja) * | 1997-12-12 | 1999-08-27 | Oki Electric Ind Co Ltd | 光素子モジュール及び光素子モジュールの製造方法 |
DE19947889C2 (de) | 1999-10-05 | 2003-03-06 | Infineon Technologies Ag | Optoelektronisches, bidirektionales Sende- und Empfangsmodul in Leadframe-Technik |
DE10002329A1 (de) | 2000-01-20 | 2001-08-02 | Infineon Technologies Ag | Herstellungsverfahren für eine optische Sende-Baugruppe |
JP2001284716A (ja) | 2000-03-30 | 2001-10-12 | Ando Electric Co Ltd | 外部共振器型レーザ光源 |
DE10112833C1 (de) * | 2001-03-16 | 2003-03-13 | Hilti Ag | Verfahren und Einrichtung zur elektrooptischen Distanzmessung |
EP1246326A1 (en) * | 2001-03-30 | 2002-10-02 | Agilent Technologies, Inc. (a Delaware corporation) | Electronic packages |
US20030020998A1 (en) * | 2001-07-26 | 2003-01-30 | International Business Machines Corporation | Optical subassembly (OSA) for optoelectronic modules, and method of making same |
US7002137B2 (en) * | 2001-08-30 | 2006-02-21 | Gsi Lumonics Corporation | Reference point talbot encoder |
US20030147601A1 (en) * | 2002-02-01 | 2003-08-07 | Meir Bartur | Hybrid optical module employing integration of electronic circuitry with active optical devices |
US6954580B2 (en) * | 2002-03-01 | 2005-10-11 | Jds Uniphase Corporation | Optical receiver with high dynamic range |
AU2003218599A1 (en) | 2002-03-14 | 2003-09-22 | The Hong Kong Applied Science Technology Research Instituted Co., Ltd. | Integrated platform for passive optical alignment of semiconductor device with optical fiber |
WO2004027463A2 (en) | 2002-09-23 | 2004-04-01 | Jerry Scruggs | Bench assembly and bi-directional optical transceiver constructed therewith |
-
2003
- 2003-06-19 US US10/465,300 patent/US7136552B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2004
- 2004-02-20 JP JP2004079208A patent/JP2005010748A/ja active Pending
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- 2004-05-21 KR KR1020040036173A patent/KR20040110088A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2021059390A1 (ja) * | 2019-09-25 | 2021-04-01 | 三菱電機株式会社 | 受光素子モジュール |
JPWO2021059390A1 (ja) * | 2019-09-25 | 2021-10-14 | 三菱電機株式会社 | 受光素子モジュール |
JP7052921B2 (ja) | 2019-09-25 | 2022-04-12 | 三菱電機株式会社 | 受光素子モジュール |
Also Published As
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