JP2006108548A - 光素子用サブマウント - Google Patents

Abstract

【課題】 光素子の光軸に対する反射体の設置角度を向上させることのできる光素子用サブマウントを提供する。
【解決手段】 光素子１１が取り付けられるサブマウント１２に、この光素子１１の光路上に設けられて光を反射する反射面１３ａを有する反射体１３を、この反射体１３の反射面１３ａをサブマウント１２への取付面として取り付けた光素子用サブマウント。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光素子用サブマウントに関し、特に、光素子と反射体とを有する光部品における光素子の光軸に対する反射体の設置角度の精度を向上させたものである。

光部品として、フォトダイオード（ＰＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）のような光素子と、この光素子から出射された光、又はこの光素子へ入射する光を反射する反射面を有する反射体（誘電体多層膜、ミラーなど）とを備えた光モジュールが光通信システムなどで用いられている。

従来、このような光モジュールは、表面に反射体を取り付けた光部材と、光素子を搭載したサブマウントとを、それぞれ別個に作製し、次いでこれらの光部材とサブマウントとを直接に又は複数の他の部材を介して、光素子の光軸が反射体に対して所定の位置及び角度になるように組み立てられている。

このような従来の光モジュールについては、例えば特許文献１ないし特許文献３に開示がある。すなわち、特許文献１には、双方向光送受信配置について記載されていて、図６の模式図に示すように、光送信機１０１を取り付けたサブマウント１０２と、平坦なレンズ面１０３ａ（反射体に相当する）と凸状のレンズ面１０３ｂとを有する光伝達手段１０３とが個別に作製された後、これらのサブマウント１０２及び光伝達手段１０３が、複数の取付部材１０５、１０６などによって、前記光送信機１０１の光軸が平坦なレンズ面１０３ａに対して所定の位置及び角度になるように組み立てられている。なお、図６中、符号１０４は第２の波長の光を受信する光受信機である。

また、特許文献２には、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を表面実装した光モジュール用の光路変換体について記載されている。図７の模式図に示すように、この光路変換体１１３は、入射した光を反射する反射面１１３ａを集光レンズ１１３ｂと共に備えるものであり、面発光素子１１１を収容する凹部１１２ａが形成されたサブマウント１１２に，この光路変換体１１３が接合されることにより、面発光素子１１１の光軸が反射面１１３ａに対して所定の位置及び角度になるように配置されている。なお、図７中、符号１１５は面発光素子１１１から出射した光が入射される光ファイバである。

さらに、特許文献３には、光半導体素子からの光の反射等を行う光学素子と、集光用レンズとが、基板に設けられた溝によって位置決めされて取り付けられている光半導体モジュールについて記載されている。図８の模式図に示すように、レーザダイオード１２１からの光を光ファイバ１２５に結合させるとともに光ファイバ１２５からの光をフォトダイオード１２４に結合させる反射体又は誘電多層膜１２３ａが三角プリズム１２３の斜面に形成されていて、この三角プリズム１２３が、ガラス基板に形成されたプリズム溝によってガラス基板に取り付けられ、また、光を集光する球レンズ１２６が、ガラス基板に形成された球レンズ溝によってガラス基板に取り付けられている。このように、三角プリズム１２３がプリズム溝に取り付けられることにより、レーザダイオード１２１の光軸が反射体又は誘電多層膜１２３ａに対して所定の位置及び角度になるように配置されている。
米国特許第５４１６６２４号明細書 特開平２００３−１４９８７号公報 特開平５−６０９３７号公報

上述したように従来は、反射体を取り付けた部材を基板に設けた溝に沿って固定したり、斜面構造をもつ部材で支持したりすることにより、反射体を光素子の光軸に対して所望の角度となるように設置している。しかしながら、これらの手法により反射体と光素子とを位置決めした場合、部材の作製誤差や接合誤差により、反射体の設置位置、角度が所望の値から外れてしまうことがある。

例えば、部材の作製後に反りが生じる場合があり、反りが生じた部材では、所望の取り付け精度が得られない。また、部材の作製後の表面の粗さは反射体の取り付け精度に影響を及ぼす。更に、各部材を接合するには、接合材として接着剤や半田などが用いられるが、これらの接合材の存在により接合面では平面精度が得られ難い場合がある。

このような取り付け精度の問題は、光素子と反射体とを結合する部材の数が多いほど顕著となり、したがって、これらの部材の数が多いほど、光素子の光軸に対する反射体の設置角度の精度が低下するという問題があった。また、用いる部材の数が多いほど、光部品の作製に時間及び労力を要し、部材コストが嵩み、かつ、光部品全体として大型化してしまうという問題があった。

以上の問題は、特許文献１ないし特許文献３に開示の技術では解決されていなかった。例えば、特許文献１では、光素子である光送信機１０１と反射体となる平坦なレンズ面１０３ａとが、複数の部材を介して間接的に接合されているから、反射面の角度の精度については、部材の作製誤差や接合誤差の影響が大きくなり、光素子の光軸に対する反射体の設置角度について十分な精度が得られなかった。

また、特許文献２では、反射体に相当する反射面１１３ａが、光路変換体１１３に設けられて、この光路変換体１１３を、光素子である面発光素子１１１が取り付けられたサブマウント１１２に接合することにより、反射面１１３ａを間接的に位置決め固定しているが、かかる反射面１１３ａの角度の精度は、光路変換体１１３及びサブマウント１１２の作製精度や接合面における接合精度によって決まるため、光素子に対する反射体の設置角度について高い精度を要求するのは困難であった。

更に、特許文献３では、反射体１２３ａを挟んだ二つのプリズム１２３をガラス基板に設けたプリズム溝に沿って取り付け固定しているが、このプリズム溝は、プリズムとの嵌め合わせのためにプリズムのサイズよりも大きなサイズに設計する必要があるため、プリズムとプリズム溝との間には、遊びが生じてしまう。したがって、光素子の光軸に対する反射体の設置角度について十分な精度が得られなかった。

本発明は、上記の問題を有利に解決するものであり、光素子の光軸に対する反射体の設置角度を向上させることのできる光素子用サブマウントを提供することを目的とする。

本発明は、光素子が取り付けられるサブマウントに、この光素子の光路上に設けられて光を反射する反射面を有する反射体を、この反射体の反射面をサブマウントへの取付面として取り付けたことを特徴とする光素子用サブマウントである。

また、本発明の光素子用サブマウントは、前記サブマウントに複数の光素子が取り付けられている構成とすることもできる。

また、本発明の光素子用サブマウントを、光モジュールに用いることは有利である。

本発明では、反射体を、平面精度の高い反射面を接合面としてサブマウントに固定する。このことより、従来の構造に比べて、光素子の光軸に対する反射体の設置角度の精度を向上させることができる。

また、反射体と光素子とを同一のサブマウントに固定することにより、部材数を最小限に削減することができる。したがって、部材の作製誤差や接合誤差により生ずる反射体の設置角度のずれを最小限に抑えることができる。また、部材数の削減は光部品の作製時間を短縮することにつながり、また、光部品全体の小型化、低コスト化を可能とする。

なお、本発明の光素子用サブマウントでは、反射体の反射面を取付面として、接着剤などの接合材によりサブマウントに固定するが、接着剤などが反射面の不必要な部分に不用意に付着するおそれは、固定時に部材の取り扱いに注意することにより容易に回避できる。

図１は、本発明の光素子用サブマウントの第１の実施例の模式図である。同図において、光素子１１がサブマウント１２の表面１２ａに取り付けられている。この光素子１１は、例えば端面から発光するタイプのレーザダイオードであり、出射光の光軸は、光素子１１が取り付けられたサブマウント１２の表面１２ａと平行な方向になる。サブマウント１２は、表面１２ａに対して所定の角度をなす反射体取付面１２ｂを有していて、この反射体取付面１２ｂに反射体１３が取り付けられる。サブマウント１２の表面１２ａと反射体取付面１２ｂとのなす角度は、表面１２ａに取り付けられた光素子１１から出射される光の光軸と、反射体取付面１２ｂに取り付けられる反射体１３の反射面１３ａとのなす角度により定められる。このようなサブマウント１２の反射体取付面１２ｂに対して、反射体１３の反射面１３ａを接合面として反射体１３が、光素子１１から出射される光を反射可能に接合固定されている。

反射体１３の反射面１３ａは、光を反射する目的のために他の面に比べ平面精度が高い。したがって、この反射面１３ａを接合面としてサブマウント１２に反射体１３を取り付け固定することにより、光素子１１の光軸に対する反射体１３の設置角度の精度を向上させることができる。また、光素子１１が取り付けられたサブマウント１２に反射体１３が取り付けられているので、光素子１１と反射体１３との間の部品はサブマウント１２のみである。したがって、光素子１１と反射体１３との間に複数の部材が介在する場合の誤差の重畳を回避することができ、この点でも光素子１１の光軸に対する反射体１３の設置角度の精度を向上させることができる。更に、光部品数が少なくて済むため、光部品の作製に労力や時間を要せず、かつ、光部品全体の小型化も可能になる。

次に、図２を用いて本発明の光素子用サブマウントの第２の実施例を説明する。図２は、本発明の光素子用サブマウントの第２の実施例の模式図である。同図において、光素子２１がサブマウント２２の端面２２ａに取り付けられている。この光素子２１は、例えば受光素子であるフォトダイオード（ＰＤ）や面発光レーザ素子（ＶＣＳＥＬ）であり、出射光の光軸は、光素子２１が取り付けられたサブマウント１２の端面２２ａと垂直な方向になる。そのため、サブマウント２２に取り付けられる反射体１３に向かう端面２２ａに光素子２１が取り付けられているのである。

サブマウント２２は、その端面２２ａに対して所定の角度をなす反射体取付面２２ｂを有していて、この反射体取付面２２ｂに反射体１３が取り付けられる。サブマウント２２の端面２２ａと反射体取付面２２ｂとのなす角度は、端面２２ａに取り付けられた光素子２１から出射される光の光軸と、反射体取付面２２ｂに取り付けられる反射体１３の反射面１３ａとのなす角度により定められる。このようなサブマウント２２の反射体取付面２２ｂに対して、反射体１３の反射面１３ａを接合面として反射体１３が、光素子２１から出射される光を反射可能に接合固定されている。

反射体１３の反射面１３ａは、光を反射する目的のために他の面に比べ平面精度が高い。したがって、この反射面１３ａを接合面としてサブマウント２２に反射体１３を取り付け固定することにより、第１の実施例と同様に、光素子２１の光軸に対する反射体１３の設置角度の精度を向上させることができる。また、光素子２１と反射体１３との間に複数の部材が介在する場合の誤差の重畳を回避することができ、この点でも光素子２１の光軸に対する反射体１３の設置角度の精度を向上させることができる。更に、光部品数が少なくて済むため、光部品の作製に労力や時間を要せず、かつ、光部品全体の小型化も可能になる。

次に、図３を用いて本発明の光素子用サブマウントの第３の実施例を説明する。図３は、本発明の光素子用サブマウントの第３の実施例の模式図である。同図に示す本実施例は、反射体がＷＤＭフィルタ３３であり、サブマウント３２に２個の光素子を設けた例である。サブマウント３２は光素子１１を取り付ける第１の表面３２ａと、この第１の表面３２ａと所定の角度をなす反射体取付面３２ｂと、第１の表面３２ａとは別の高さになり光素子１４を取り付ける第２の表面３２ｃとを有している。第１の表面３２ａと反射体取付面３２ｂとの角度は、第１の表面３２ａに取り付けられた光素子１１から出射される光の光軸と、反射体取付面３２ｂに取り付けられるＷＤＭフィルタ３３の反射面３３ａとのなす角度により定められる。このような反射体取付面３２ｂに対して、反射体としてのＷＤＭフィルタ３３が、その反射面３３ａを接合面として、素子１１から出射される光を反射可能に接合固定されている。また、サブマウント３２の第２の表面３２ｃには、フォトダイオードなどの光素子１４が、この光素子１４の光軸がＷＤＭフィルタ３３を透過可能に取り付けられている。

本実施例に示されるように、本発明の光素子用サブマウントは、反射体としてＷＤＭフィルタを用い、２つの光素子を取り付ける場合にも適用可能であり、平面精度の高い反射面３３ａを接合面としてサブマウント３２にＷＤＭフィルタ３３を取り付け固定することにより、第１及び第２の実施例と同様に、光素子１１の光軸に対するＷＤＭフィルタ３３の設置角度の精度を向上させることができる。また、光素子１１及びＷＤＭフィルタ３３を同一のサブマウント３２に取り付けることにより、光素子１１と反射体としてのＷＤＭフィルタ３３との間に複数の部材が介在する場合の誤差の重畳を回避することができ、この点でも光素子２１の光軸に対する反射体１３の設置角度の精度を向上させることができる。更に、光部品数が少なくて済むため、光部品の作製に労力や時間を要せず、かつ、光部品全体の小型化も可能になる。更に、光素子１４もまた、光素子１１及びＷＤＭフィルタ３３と同一のサブマウント３２に取り付けられることから、２つの光素子を設けた場合であっても、誤差の重畳による角度精度の低下を抑制することができ、かつ、光部品数が少なくて済むため光部品の作製労力などを低減することができ、部品全体の小型化を図ることができる。

次に、図４を用いて本発明の光素子用サブマウントの第４の実施例を説明する。図４は、本発明の光素子用サブマウントの第４の実施例の模式図である。同図に示す本実施例は、反射体がＷＤＭフィルタ３３であり、サブマウント３２に２個の光素子を設けた例であって、基本構成は図３に示した第３の実施例と同じである。そして、サブマウント４２が、光素子１１を取り付ける第１のサブマウント４２１と、光素子１４を取り付ける第２のサブマウント４２２とにより構成される点で前述した第３の実施例とは相違している。

第１のサブマウント４２１は、光素子１１を取り付ける表面４２１ａと、この表面４２１ａと所定の角度をなす反射体取付面４２１ｂとを有している。この表面４２１ａと反射体取付面４２１ｂとの角度は、表面４２１ａに取り付けられた光素子１１から出射される光の光軸と、反射体取付面４２１ｂに取り付けられるＷＤＭフィルタ３３の反射面３３ａとのなす角度により定められる。このような反射体取付面３２ｂに対して、反射体としてＷＤＭフィルタ３３が、その反射面３３ａを接合面として、光素子１１から出射される光を反射可能に接合固定されている。

したがって、この反射面３３ａを接合面としてサブマウント４２１にＷＤＭフィルタ３３を取り付け固定することにより、第１〜３の実施例と同様に、光素子１１の光軸に対するＷＤＭフィルタ３３の設置角度の精度を向上させることができる。また、光素子１１とＷＤＭフィルタ３３との間に複数の部材が介在する場合の誤差の重畳を回避することができ、この点でも光素子１１の光軸に対するＷＤＭフィルタ３３の設置角度の精度を向上させることができる。更に、光部品数が少なくて済むため、光部品の作製に労力や時間を要せず、かつ、光部品全体の小型化も可能になる。

一方、第２のサブマウント４２２の表面４２２ａには、フォトダイオードなどの光素子１４が、この光素子１４の光軸がＷＤＭフィルタ３３を透過可能に取り付けられている。

本実施例では、サブマウント４２について、光素子１４が取り付けられる第２のサブマウント４２２と、前述した光素子１１が取り付けられる第１のサブマウント４２１とが、接合固定される構成になることから、光素子１４及び光素子１１について位置合わせ（調芯）作業を行うことが容易になる。

次に、図５を用いて本発明の光素子用サブマウントの第５の実施例を説明する。図５は、本発明の光素子用サブマウントの第５の実施例の模式図である。同図においては、面発光素子５１から出射される光を反射して光ファイバ５５に導くための光路変換体５３に、反射面５３ａが設けられている。また、サブマウント５２は、面発光素子５１を取り付ける表面５２ａを有するとともに、光路変換体５３の反射面５３ａを取り付けるための反射体取付面５２ｂを有している。この反射体取付面５２ｂの表面５２ａに対する角度、位置は、光路変換体５３を取り付けたときに、面発光素子５１から出射される光の光軸が光路変換体５３に入射して反射面５３ａで反射し光ファイバ５５に到達する角度、位置になるような角度、位置とする。そして、このサブマウント５２の反射体取付面５２ｂに光路変換体５３の反射面５３ａが接合固定されている。

このように、光路変換体５３を有する光モジュールにおいても、本発明に従い、光路変換体５３の反射面５３ａを接合面としてサブマウント５３に取り付け固定することにより、光素子５１の光軸に対する反射面５３ａの設置角度の精度を向上させることができる。

以上、図面を用いて本発明の実施例を説明したが、本発明は、既に述べた実施例に限定されるものではない。また、本発明の光素子用サブマウントを光モジュールに用いることにより、光モジュールの結合精度を向上させることができる。

本発明の光素子用サブマウントの第１の実施例の模式図である。 本発明の光素子用サブマウントの第２の実施例の模式図である。 本発明の光素子用サブマウントの第３の実施例の模式図である。 本発明の光素子用サブマウントの第４の実施例の模式図である。 本発明の光素子用サブマウントの第５の実施例の模式図である。 特許文献１に開示の双方向光送受信配置を模式的に示す図である。 特許文献２に開示の光モジュールの要部を示す模式図である。 特許文献３に開示の光モジュールの要部を示す模式図である。

符号の説明

１１ 光素子
１２ サブマウント
１３ 反射体
１３ａ 反射面

Claims (3)

1. 光素子が取り付けられるサブマウントに、この光素子の光路上に設けられて光を反射する反射面を有する反射体を、この反射体の反射面をサブマウントへの取付面として取り付けたことを特徴とする光素子用サブマウント。
2. 前記サブマウントに複数の光素子が取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の光素子用サブマウント。
3. 請求項１又は２に記載の光素子用サブマウントを具備することを特徴とする光モジュール。
   
   

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