JP2007201209A - Optical module - Google Patents

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Daisuke Shimura
大輔 志村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical module suitably usable for optical communication, especially for a two-way communication system. <P>SOLUTION: The optical module 100 is provided with a substrate 110, a light-emitting element 120 placed on the substrate 110 so as to emit light, a wave separator 140 for transmitting or reflecting light corresponding to a wavelength, a light-receiving element 130 for receiving light, a first lens element 150a arranged between the light-emitting element 120 and the wave separator 140 so as to convert the light emitted from the light-emitting element 120 to parallel light, and a second lens element 150b arranged between the wave separator 140 and the light-receiving element 130 so as to collect light emitted via the wave separator 140. A recess 160 is formed in the substrate 110. The light-receiving element 130 is arranged inside the recess 160. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は,光モジュールに関し,より詳細には,双方向通信システムで好適に用いられる光モジュールに関する。   The present invention relates to an optical module, and more particularly to an optical module suitably used in a bidirectional communication system.

ブロードバンドの発展に伴い,一般家庭まで光ファイバが導入され,高速通信を実現するファイバトゥザホーム(FTTH)などの一芯双方向通信方式が実現されつつある。一芯双方向通信方式では,低コスト化を実現するため,1本のファイバで波長の異なる2種の光信号を双方向に伝搬させて通信を行う方式を採用している。このとき,加入者側に設置する双方向通信システムは,設置場所を自由に選択できる程度に小型化されることが要求される。   With the development of broadband, optical fibers have been introduced to ordinary homes, and single-core bidirectional communication methods such as fiber-to-the-home (FTTH) realizing high-speed communication are being realized. In the single-core bidirectional communication method, in order to reduce the cost, a method is adopted in which two types of optical signals having different wavelengths are propagated bidirectionally using a single fiber. At this time, the two-way communication system installed on the subscriber side is required to be downsized so that the installation location can be freely selected.

光通信分野において,1本のファイバにより双方向通信可能なモジュールとして,例えば特許文献1に記載された光半導体素子モジュールがある。かかる光半導体素子モジュールは,送信部である半導体レーザモジュールと受信部であるフォトダイオードがそれぞれ別のパッケージに収容されている。そして,これらのパッケージと,受信光および送信光を分別するためのバンドパスフィルタ等の光学部品をひとつにまとめて双方向通信モジュールを形成している。   In the optical communication field, as an example of a module capable of bidirectional communication using a single fiber, there is an optical semiconductor element module described in Patent Document 1, for example. In such an optical semiconductor element module, a semiconductor laser module as a transmission unit and a photodiode as a reception unit are housed in separate packages. These packages and optical components such as a band-pass filter for separating received light and transmitted light are combined into one to form a bidirectional communication module.

しかし,上記構成の双方向通信モジュールでは,送信部と受信部とが別パッケージになっていることから,双方向通信モジュールを小型化するのは困難であり,各光学部品を調整しながら作成するため,コストがかかるという問題があった。   However, in the bidirectional communication module configured as described above, since the transmitter and the receiver are in separate packages, it is difficult to reduce the size of the bidirectional communication module. Therefore, there was a problem that it was expensive.

特開平10−206678号公報JP-A-10-206678

このような問題を解決するために,例えば,半導体レーザ,フォトダイオード,バンドパスフィルタおよび光学素子を,ひとつの基板上に搭載することにより,モジュールの小型化と製造コストの低減を図る双方向通信モジュールの製造方法が提案されている。   To solve such problems, for example, two-way communication that reduces the size of the module and reduces manufacturing costs by mounting semiconductor lasers, photodiodes, bandpass filters, and optical elements on a single substrate. Module manufacturing methods have been proposed.

例えば,かかる双方向通信モジュール10は,図8に示す光モジュールが挙げられる。この双方向通信モジュール10は,溝を有する基板11上に,発光素子としてレーザダイオード(Laser Diode,以下,「LD」という。)12と,受光素子としてフォトダイオード(Photo Diode,以下,「PD」という。)13と,波長分波器14と,レンズ素子15a,15bと,をそれぞれ配置して一体に構成されている。   For example, the bidirectional communication module 10 may be an optical module shown in FIG. The bidirectional communication module 10 includes a laser diode 12 (hereinafter referred to as “LD”) as a light emitting element and a photodiode (Photo Diode) as a light receiving element “PD” on a substrate 11 having a groove. 13), the wavelength demultiplexer 14, and the lens elements 15a and 15b are arranged in an integrated manner.

LD12から発光された光は,レンズ素子15aにより平行光とされた後,波長分波器14に入射する。波長分波器14に入射した光は該モジュール10の外側に取り付けた光ファイバ(図示せず。)へ入射される。一方,外部から上記光ファイバを経由して送られた光は,波長分波器14に入射後,レンズ素子15bにより集光されてPD13に入射する。   The light emitted from the LD 12 is collimated by the lens element 15 a and then enters the wavelength demultiplexer 14. The light incident on the wavelength demultiplexer 14 enters an optical fiber (not shown) attached to the outside of the module 10. On the other hand, the light transmitted from the outside via the optical fiber enters the wavelength demultiplexer 14, is condensed by the lens element 15 b, and enters the PD 13.

このようにひとつのパッケージ内部に発光部であるLD12と受光部であるPD13とを搭載する光通信モジュールは小型化,低コスト化に好適に対応するものである。しかし,より精度の高い送受信環境を構築するためには,発光部における漏れ光が様々な光路を経て受光部へ入射して光学的ノイズが発生してしまうといういわゆる「迷光」と呼ばれる不要な光が起こす問題を解消する必要性を残している。特に,通常の使用では問題ないが,高容量化・高速度化等によりデータが複雑化してくると,PD13が光学的ノイズとなる光を受光してデータが劣化してしまい,信号の判別が付き難くなったり,エラーが増大するなど,PD13の性能が劣化するという問題が生じる可能性がある。   As described above, the optical communication module in which the LD 12 serving as the light emitting unit and the PD 13 serving as the light receiving unit are mounted inside one package is suitable for downsizing and cost reduction. However, in order to construct a more accurate transmission / reception environment, unnecessary light called so-called “stray light” that leaks light from the light-emitting unit enters the light-receiving unit through various optical paths and generates optical noise. There is still a need to eliminate the problems that cause. In particular, there is no problem in normal use, but if the data becomes complicated due to high capacity, high speed, etc., the PD 13 receives light that becomes optical noise and the data deteriorates, so that the signal can be discriminated. There is a possibility that the performance of the PD 13 deteriorates, such as being difficult to attach and increasing errors.

そこで,本発明は,上記問題に鑑みてなされたものであり,本発明の目的とするところは,受光素子が受光する光学的ノイズを低減することの可能な,新規かつ改良された光モジュールを提供することにある。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a new and improved optical module capable of reducing optical noise received by a light receiving element. It is to provide.

上記課題を解決するために,本発明のある観点によれば,基板と,該基板上に載置される発光素子と,波長分波器と,受光素子と,レンズ素子とを備える光モジュールが提供される。ここで,基板は凹部を有すると共に,受光素子が凹部内に配置されていることを特徴とする。   In order to solve the above problems, according to an aspect of the present invention, there is provided an optical module including a substrate, a light emitting element placed on the substrate, a wavelength demultiplexer, a light receiving element, and a lens element. Provided. Here, the substrate has a recess, and the light receiving element is disposed in the recess.

かかる構成によれば,基板に受光素子が収容される凹部が形成され,受光素子が発光素子から出射された光を直接受光してしまうことを防止することができる。更に,基板に形成された凹部の高さを受光素子の高さ以上とすることにより,受光素子の側面側から入射する発光素子からの出射光の量を低減することができる。また,凹部の内側面に発光素子から発光された波長の光を透過しない非透過膜を設けることにより,受光素子の側面方向から入射する光の量をより低減させることができる。   According to such a configuration, the recess for accommodating the light receiving element is formed in the substrate, and it is possible to prevent the light receiving element from directly receiving the light emitted from the light emitting element. Furthermore, by setting the height of the concave portion formed on the substrate to be equal to or higher than the height of the light receiving element, it is possible to reduce the amount of light emitted from the light emitting element incident from the side surface side of the light receiving element. In addition, by providing a non-transmissive film that does not transmit light having a wavelength emitted from the light emitting element on the inner side surface of the recess, the amount of light incident from the side surface direction of the light receiving element can be further reduced.

ここで,受光素子は,発光素子よりも低い位置に配置することができ,かかる構成により,受光素子が不要な光を受光することを確実に防止することができる。   Here, the light receiving element can be disposed at a position lower than the light emitting element, and with this configuration, it is possible to reliably prevent the light receiving element from receiving unnecessary light.

また,凹部の内側面には,絶縁膜をさらに設けることもでき,かかる絶縁膜により受光素子の性能が電気的ノイズにより劣化してしまうことを防止することができる。   In addition, an insulating film can be further provided on the inner side surface of the recess, and this insulating film can prevent the performance of the light receiving element from being deteriorated by electrical noise.

さらに,基板に形成された凹部の開口部を覆う被覆板を備えることもできる。被覆板の表面には,発光素子から直接受光素子に向かったり,モジュールを覆うカバーなどの他の部品から反射してくるノイズとなる光を遮断するために,非透過膜が設けられる。かかる構成により,受光素子は,凹部および被覆板により覆われるので,受光素子のあらゆる角度から入射する光をより効果的に遮断することができる。なお,本発明で「受光素子が凹部内に配置される」とは,基板を基準とした場合,凹部内だけでなく,凹部が形成されるエリア内に配置される意味をも含み,例えば,受光素子を被覆板に取り付けることにより基板の凹部内に設ける場合も含む趣旨である。   Furthermore, a covering plate that covers the opening of the recess formed in the substrate can be provided. A non-transmissive film is provided on the surface of the cover plate in order to block light that becomes noise directly from the light emitting element to the light receiving element or reflected from other parts such as a cover that covers the module. With this configuration, the light receiving element is covered with the concave portion and the cover plate, so that light incident from all angles of the light receiving element can be more effectively blocked. In the present invention, the phrase “the light receiving element is disposed in the recess” includes the meaning of being disposed not only in the recess but also in the area where the recess is formed, based on the substrate. This includes the case where the light receiving element is provided in the recess of the substrate by being attached to the cover plate.

また,上記課題を解決するために,第1の方向にエッチング形成された第1の溝構造と第1の方向と90度をなす第2の方向にエッチング形成された第2の溝構造とを有する基板と,基板上に配置され,波長に応じて光を透過または90度反射する,キューブ型の波長分波器と,第1の溝構造に配置された発光素子側レンズ素子と,第2の溝構造に配置された受光素子側レンズ素子と,第1の溝構造の端部近傍に配置され,光を発光し,発光素子側レンズ素子および波長分波器を介して外部への出射光とするための発光素子と,基板に形成された凹部内に配置され,外部からの入射光を,波長分波器および受光素子側レンズ素子を介して受光する受光素子と,を備える光モジュールを提供することもできる。基板に形成された凹部の高さは,受光素子の高さ以上であり,凹部の内側面には,発光素子から発光される波長の光を透過しない非透過膜が設けることができる。   In order to solve the above problems, a first groove structure formed by etching in the first direction and a second groove structure formed by etching in the second direction that forms 90 degrees with the first direction are provided. A cube-type wavelength demultiplexer disposed on the substrate and transmitting or reflecting light according to the wavelength, a light-emitting element side lens element disposed in the first groove structure, and a second element The light receiving element side lens element disposed in the groove structure of the first light emitting element and the first groove structure disposed near the end of the first groove structure to emit light and to be emitted to the outside via the light emitting element side lens element and the wavelength demultiplexer An optical module comprising: a light emitting element for receiving a light; and a light receiving element that is disposed in a recess formed in the substrate and that receives incident light from outside via a wavelength demultiplexer and a light receiving element side lens element. It can also be provided. The height of the recess formed in the substrate is equal to or higher than the height of the light receiving element, and a non-transmissive film that does not transmit light having a wavelength emitted from the light emitting element can be provided on the inner surface of the recess.

かかる光モジュールにおいても,基板に受光素子が収容される凹部が形成される。この際,基板に形成された凹部の高さを受光素子の高さ以上とすることにより,受光素子の側面側から入射する発光素子からの出射光の量を低減することができる。また,凹部の少なくとも内側面に発光素子から発光する波長の光を透過しない非透過膜を設けることにより,さらに受光素子の側面側から入射する光の量を低減することができる。このように,受光素子の性能を劣化させる要因となる光が光学的ノイズとして受光素子に入射するのを低減させることができる。   Also in such an optical module, a recess for accommodating the light receiving element is formed on the substrate. At this time, by setting the height of the concave portion formed on the substrate to be equal to or higher than the height of the light receiving element, the amount of light emitted from the light emitting element incident from the side surface side of the light receiving element can be reduced. Further, by providing a non-transmissive film that does not transmit light having a wavelength emitted from the light emitting element on at least the inner side surface of the recess, the amount of light incident from the side surface side of the light receiving element can be further reduced. In this way, it is possible to reduce the incidence of light, which is a factor that degrades the performance of the light receiving element, on the light receiving element as optical noise.

以上説明したように本発明によれば,光学的ノイズを低減することの可能な光モジュールを提供することができる。かかる光モジュールは,特に双方向通信システムで好適に用いることができる。   As described above, according to the present invention, an optical module capable of reducing optical noise can be provided. Such an optical module can be suitably used particularly in a bidirectional communication system.

以下に添付図面を参照しながら,本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお,本明細書及び図面において,実質的に同一の機能構成を有する構成要素については,同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

(第1の実施形態)
まず,図1および図2に基づいて,本発明の第1の実施形態にかかる光モジュール100について説明する。ここで,図1は,本実施形態にかかる光モジュールの概略構成を示す概略斜視図である。また,図2は,本実施形態にかかる光モジュールの平面図である。
(First embodiment)
First, the optical module 100 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. Here, FIG. 1 is a schematic perspective view showing a schematic configuration of the optical module according to the present embodiment. FIG. 2 is a plan view of the optical module according to the present embodiment.

本実施形態にかかる光モジュール100は,図1に示すように,V溝112a,112bを有する基板110と,発光素子の一例としてレーザダイオード(Laser Diode,以下,「LD」という。)120と,受光素子の一例としてフォトダイオード(Photo Diode,以下,「PD」という。)130と,波長分波器140と,レンズ素子150a,150bとを有して構成されている。以下,各構成要素について詳細に説明する。   As shown in FIG. 1, the optical module 100 according to the present embodiment includes a substrate 110 having V grooves 112a and 112b, a laser diode (hereinafter referred to as “LD”) 120 as an example of a light emitting element, As an example of the light receiving element, a photodiode (Photo Diode; hereinafter referred to as “PD”) 130, a wavelength demultiplexer 140, and lens elements 150a and 150b are configured. Hereinafter, each component will be described in detail.

基板110は,光モジュール100を構成する各構成要素が配置される基板であり,例えばシリコン基板からなる。基板110は,直交する2つの溝が形成されており,かかる溝によって3つの段差部110a,110b,110cと,平面部110dからなる4つの領域に分割される。図1において,基板110の平面部110dには,波長分波器140が載置され,図2に示すように,段差部110aおよび110bの上面には,横断面形状がV字形状であるV溝112a,112bが形成されている。また,段差部110aには,LD120およびレンズ素子150aが配置され,段差部110bには,PD130およびレンズ素子150bが配置される。   The substrate 110 is a substrate on which each component constituting the optical module 100 is arranged, and is made of, for example, a silicon substrate. The substrate 110 is formed with two orthogonal grooves, and is divided into four regions including three stepped portions 110a, 110b, and 110c and a planar portion 110d. In FIG. 1, a wavelength demultiplexer 140 is placed on a flat portion 110d of a substrate 110, and as shown in FIG. 2, V cross-sectional shapes are V-shaped on the upper surfaces of the step portions 110a and 110b. Grooves 112a and 112b are formed. Further, the LD 120 and the lens element 150a are disposed at the stepped portion 110a, and the PD 130 and the lens element 150b are disposed at the stepped portion 110b.

V溝112a,112bは,基板110をエッチングすることにより形成され,シリコンの(111)面群を斜面に持つような構成で精密に作製されている。V溝112aはLD120側に形成され,V溝112bはPD130側に形成されている。V溝112aの延在する方向とV溝112bの延在する方向とは,90度をなすように形成されている。   The V-grooves 112a and 112b are formed by etching the substrate 110, and are precisely manufactured in a configuration having a (111) plane group of silicon on the slope. The V groove 112a is formed on the LD 120 side, and the V groove 112b is formed on the PD 130 side. The extending direction of the V groove 112a and the extending direction of the V groove 112b are formed to form 90 degrees.

LD120は,光を出射する発光素子であり,例えば,厚み約150μmの略直方体形状からなる。LD120は,V溝112aの端部近傍に配置されており,光を発光し,発光素子側レンズ素子150aおよび波長分波器140を介して外部への出射光とする。   The LD 120 is a light emitting element that emits light, and has, for example, a substantially rectangular parallelepiped shape with a thickness of about 150 μm. The LD 120 is disposed in the vicinity of the end of the V-shaped groove 112a, emits light, and is emitted to the outside through the light emitting element side lens element 150a and the wavelength demultiplexer 140.

PD130は,光を端面から入射する受光素子であり,例えば,厚み約150μmの略直方体形状からなる,端面入射型の受光素子を用いることができる。PD130は,V溝112bの端部近傍に配置されており,外部からの入射光を,波長分波器140および受光素子側レンズ素子150bを介して受光する。PD130の上面には,金属膜(図示せず。)が設けられており,上方から入射するLD120から出射された光を遮断することができる。なお,上記金属膜は,赤外光を透過しない材質であればよく,例えば金,アルミニウム,白金,ニッケル,銅,銀等からなる。本実施形態にかかる光モジュール100において,PD130は,段差部110bに形成された凹部160に設けられることを特徴とする。かかる構成の詳細については,後述する。   The PD 130 is a light receiving element that makes light incident from the end face. For example, an end face incident type light receiving element having a substantially rectangular parallelepiped shape with a thickness of about 150 μm can be used. The PD 130 is disposed in the vicinity of the end of the V groove 112b, and receives incident light from the outside via the wavelength demultiplexer 140 and the light receiving element side lens element 150b. A metal film (not shown) is provided on the upper surface of the PD 130, and light emitted from the LD 120 incident from above can be blocked. The metal film may be any material that does not transmit infrared light, and is made of, for example, gold, aluminum, platinum, nickel, copper, silver, or the like. In the optical module 100 according to the present embodiment, the PD 130 is provided in the recess 160 formed in the stepped portion 110b. Details of this configuration will be described later.

波長分波器140は,波長に応じて,光を透過または90度反射する分波器であり,例えばキューブ型の誘電体フィルタを用いることができる。キューブ型の誘電体フィルタを採用することにより,位置合わせが容易であるという利点がある。また,位置合わせが容易であることから,光の反射面を必要以上に大きくする必要がなく,結果的にサイズを小型化することができる。波長分波器140は,基板110の平面部110d上に載置されており,波長分波器140は,LD120から発光する光(例えば,波長1.3μmの光)を透過し,外部から入射される光(例えば,波長1.49μmの光)を90度反射してPD130に入射する。   The wavelength demultiplexer 140 is a demultiplexer that transmits light or reflects 90 degrees according to the wavelength, and for example, a cube-type dielectric filter can be used. Employing a cube-type dielectric filter has the advantage of easy alignment. Further, since the alignment is easy, it is not necessary to make the light reflecting surface larger than necessary, and as a result, the size can be reduced. The wavelength demultiplexer 140 is placed on the planar portion 110d of the substrate 110, and the wavelength demultiplexer 140 transmits light emitted from the LD 120 (for example, light having a wavelength of 1.3 μm) and is incident from the outside. The reflected light (for example, light having a wavelength of 1.49 μm) is reflected by 90 degrees and enters the PD 130.

レンズ素子150a,150bは,光を集光するまたは光を平行光に変換するレンズであり,例えばシリコン製マイクロレンズを用いることができる。レンズ素子150a,150bは,一方の面に,回折光学素子が形成されたレンズ部が形成されている。レンズ部に回折光学素子を用いることにより,レンズ素子150a,150bはマスクパターンの変更で,光を任意の方向へ容易に曲げることができる。また,レンズ素子の縁部は,V溝112a,112bに適合する形状として例えば略円弧状に形成されている。   The lens elements 150a and 150b are lenses that condense light or convert light into parallel light. For example, silicon microlenses can be used. The lens elements 150a and 150b each have a lens portion on which one of the diffractive optical elements is formed. By using a diffractive optical element in the lens portion, the lens elements 150a and 150b can easily bend light in an arbitrary direction by changing the mask pattern. Further, the edge portion of the lens element is formed in, for example, a substantially arc shape as a shape suitable for the V grooves 112a and 112b.

レンズ素子150aは,LD120側に設けられている。レンズ素子150aのレンズ部は,LD120からの出射光を平行光に変換し,波長分波器140に入射するコリメートレンズとしての機能を有する。一方,レンズ素子150bは,PD130側に設けられている。レンズ素子150bのレンズ部は,波長分波器140により分波された光を集光し,PD130へ入射する集光用レンズとしての機能を有する。   The lens element 150a is provided on the LD 120 side. The lens portion of the lens element 150 a has a function as a collimating lens that converts light emitted from the LD 120 into parallel light and enters the wavelength demultiplexer 140. On the other hand, the lens element 150b is provided on the PD 130 side. The lens portion of the lens element 150 b has a function as a condensing lens that condenses the light demultiplexed by the wavelength demultiplexer 140 and enters the PD 130.

以上,本実施形態にかかる光モジュール100の構成の概略について説明した。本実施形態にかかる光モジュール100は,PD130が光学的ノイズとなる光の受光量を低減させるために,基板110の段差部110bに凹部160を設け,凹部160にPD130を配設させることを特徴とする。   The outline of the configuration of the optical module 100 according to the present embodiment has been described above. The optical module 100 according to the present embodiment is characterized in that a recess 160 is provided in the step 110b of the substrate 110 and the PD 130 is provided in the recess 160 in order to reduce the amount of light received by the PD 130 as optical noise. And

図1〜3に示すように,本実施形態にかかる光モジュール100のPD130は,基板110に形成された凹部160の内部に配設される。これは,PD130の載置面の高さ方向(Z軸方向)の位置を,LD120の載置面よりも低くし,LD120から出射された不要な光をPD130が受光しにくい構成になっている。凹部160は,Z軸負方向に窪んでおり,Z軸正方向の開口部は,例えば,図2に示すように四角形形状に形成されている。   As shown in FIGS. 1 to 3, the PD 130 of the optical module 100 according to the present embodiment is disposed inside a recess 160 formed in the substrate 110. In this configuration, the position in the height direction (Z-axis direction) of the mounting surface of the PD 130 is set lower than that of the mounting surface of the LD 120, and the PD 130 is difficult to receive unnecessary light emitted from the LD 120. . The recess 160 is recessed in the negative Z-axis direction, and the opening in the positive Z-axis direction is formed in a square shape as shown in FIG. 2, for example.

以下,図3に基づいて,PD130が配置される凹部160の構造について詳細に説明する。図3は,図2における本実施形態にかかる基板110の段差部110bを切断線A−Aにおいて切断した断面図である。   Hereinafter, the structure of the recess 160 in which the PD 130 is disposed will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the stepped portion 110b of the substrate 110 according to the present embodiment in FIG. 2 cut along a cutting line AA.

凹部160のレンズ素子150bと対向する側は,レンズ素子150bを介して入射される光をPD130により受光するために開口されている。凹部160の内側面は,傾斜(例えば54.7°)を有するように形成されている。このとき,凹部160の高さHは,PD130の高さh以上となるように(すなわち,H≧hとなるように)形成されている。このように,PD130を凹部160から突出しないように配置することにより,LD120から出射された不要な光が直接PD130へ入射する量を低減させることができる。   The side of the recess 160 facing the lens element 150b is opened to receive light incident through the lens element 150b by the PD 130. The inner surface of the recess 160 is formed to have an inclination (for example, 54.7 °). At this time, the height H of the recess 160 is formed to be equal to or higher than the height h of the PD 130 (that is, H ≧ h). As described above, by disposing the PD 130 so as not to protrude from the concave portion 160, the amount of unnecessary light emitted from the LD 120 directly incident on the PD 130 can be reduced.

凹部160の内側面には,電気的ノイズを防止するために,電気を通さない絶縁膜164が設けられている。例えば,LD120へ電気信号が高速に伝搬される場合,LD120との接合部分から電気信号が漏れるおそれがあり,この漏れた電気信号が電気的ノイズとなってPD130側に望ましくない影響を与える可能性がある。このような電気的ノイズを防止するために絶縁膜164が設けられる。絶縁膜164としては,例えばSiO,SiN,SiON,TiO等を用いることができる。 An insulating film 164 that does not conduct electricity is provided on the inner surface of the recess 160 in order to prevent electrical noise. For example, when an electrical signal is propagated to the LD 120 at a high speed, the electrical signal may leak from the junction with the LD 120, and this leaked electrical signal may become electrical noise and have an undesirable effect on the PD 130 side. There is. An insulating film 164 is provided to prevent such electrical noise. The insulating film 164 may be, for example, SiO 2, SiN, SiON, the TiO 2 and the like.

さらに,絶縁膜164の表面には,光学的ノイズとなるLD120から出射された波長の光を透過しないように,非透過膜162が設けられる。非透過膜162は例えば樹脂や金属から形成することができ,具体的には金,NiCr等を蒸着することにより形成することができるが,精度よく形成することが可能であり,光の反射率も高いことから金を好適に使用することができる。   Further, a non-transmissive film 162 is provided on the surface of the insulating film 164 so as not to transmit light having a wavelength emitted from the LD 120 that becomes optical noise. The non-transmissive film 162 can be formed from, for example, a resin or metal, and specifically can be formed by vapor deposition of gold, NiCr, or the like, but can be formed with high accuracy and reflectivity of light. Since gold is high, gold can be preferably used.

このように形成された凹部160の内部に,PD130が載置される。このとき,PD130は,例えば,はんだ等により基板110に固定される。PD130から出力された電流は,PD130の電極(図示せず。)から例えばワイヤ等により引き出すことができるが,適宜使用に応じて調整される。本実施形態にかかる光モジュール100では,PD130の電極の位置によらずPD130を載置面に載置することができる。例えば,PD130の電極のうち,正極がPD130の上面側,負極がPD130の底面側(基板110の載置面と接する面側)にあるとき,正極にはワイヤを接続し,負極は基板110の載置面上から引き出された電極にワイヤを接続することにより,電流を外部へ引き出すことが可能となる。したがって,PD130を載置する際にPD130の電極の位置を考慮しなくともよいため,光モジュール100の構成に関して設計の自由度が高い。   The PD 130 is placed inside the recess 160 formed in this way. At this time, the PD 130 is fixed to the substrate 110 with, for example, solder. The current output from the PD 130 can be extracted from an electrode (not shown) of the PD 130 by, for example, a wire, but is appropriately adjusted according to use. In the optical module 100 according to the present embodiment, the PD 130 can be placed on the placement surface regardless of the position of the electrode of the PD 130. For example, among the electrodes of the PD 130, when the positive electrode is on the upper surface side of the PD 130 and the negative electrode is on the bottom surface side of the PD 130 (the surface side in contact with the mounting surface of the substrate 110), a wire is connected to the positive electrode. By connecting a wire to the electrode drawn from the mounting surface, it is possible to draw the current to the outside. Therefore, it is not necessary to consider the position of the electrode of the PD 130 when mounting the PD 130, so that the degree of freedom in designing the configuration of the optical module 100 is high.

以上,第1の実施形態にかかる光モジュール100について説明した。かかる光モジュール100には,PD130の設置面をLD120の設置面より低くするために,PD130を配設するための凹部160が形成される。このとき,凹部160の高さは,好ましくはPD130の高さ以上となるように形成され,凹部160の内側面には,LD120から出射された波長の光を透過しない非透過膜162が設けられる。かかる構成により,PD130を,LD120から出射された光を受光し難い位置に配置することができ,さらに,凹部160の内側面に設けられた非透過膜162により,横方向等から入射してくる不要な光を遮断することができる。したがって,絶縁膜164を設けることにより,電気的ノイズも遮断することができる。   The optical module 100 according to the first embodiment has been described above. The optical module 100 is provided with a recess 160 for disposing the PD 130 in order to make the installation surface of the PD 130 lower than the installation surface of the LD 120. At this time, the height of the concave portion 160 is preferably formed to be equal to or higher than the height of the PD 130, and a non-transmissive film 162 that does not transmit light having a wavelength emitted from the LD 120 is provided on the inner surface of the concave portion 160. . With this configuration, the PD 130 can be disposed at a position where it is difficult to receive the light emitted from the LD 120, and the light is incident from the lateral direction or the like by the non-transmissive film 162 provided on the inner surface of the recess 160. Unnecessary light can be blocked. Therefore, by providing the insulating film 164, electrical noise can be blocked.

(第2の実施形態)
次に,図4および図5に基づいて,本発明の第2の実施形態にかかる光モジュール200について説明する。ここで,図4は,本実施形態にかかる光モジュール200の平面図である。また,図5は,本実施形態にかかる図4の基板110の段差部110bを切断線A−Aにおいて切断した断面図である。なお,本実施形態にかかる光モジュール200の構成は,第1の実施形態にかかる光モジュール100と比較して,基板110の段差部110bに形成された凹部160に蓋部220を設ける点以外は同じである。このため,以下では第1の実施形態にかかる光モジュール100と同一構成の部分については説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, an optical module 200 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5. Here, FIG. 4 is a plan view of the optical module 200 according to the present embodiment. FIG. 5 is a cross-sectional view of the stepped portion 110b of the substrate 110 of FIG. 4 according to the present embodiment taken along a cutting line AA. The configuration of the optical module 200 according to the present embodiment is the same as that of the optical module 100 according to the first embodiment, except that the lid portion 220 is provided in the concave portion 160 formed in the stepped portion 110b of the substrate 110. The same. For this reason, below, description is abbreviate | omitted about the part of the same structure as the optical module 100 concerning 1st Embodiment.

本実施形態にかかる光モジュール200では,PD130が受光してしまうLD120から出射された光の量を低減させるために,PD130の上方に,凹部160を覆う被覆板として蓋部220が設けられている。蓋部220は,例えばシリコンやガラス等から形成され,蓋部220の上面220aおよび下面220bの少なくともいずれか一方の表面には,不要な光を透過しない非透過膜(図示せず。)が設けられる。蓋部220は,例えば樹脂,はんだ等を用いることにより基板110に固定することができる。この非透過膜は,第1の実施形態にかかる光モジュール100に形成された凹部160の内側面に設けられた非透過膜162と同様に,例えば金,NiCr等から蒸着により形成することができる。   In the optical module 200 according to the present embodiment, in order to reduce the amount of light emitted from the LD 120 that is received by the PD 130, a lid 220 is provided as a cover plate that covers the recess 160 above the PD 130. . The lid 220 is made of, for example, silicon or glass, and a non-transmissive film (not shown) that does not transmit unnecessary light is provided on at least one of the upper surface 220a and the lower surface 220b of the lid 220. It is done. The lid 220 can be fixed to the substrate 110 by using, for example, resin, solder or the like. This non-transmissive film can be formed by vapor deposition from, for example, gold, NiCr, or the like, similarly to the non-transmissive film 162 provided on the inner surface of the recess 160 formed in the optical module 100 according to the first embodiment. .

ここで,第1の実施形態にかかる光モジュール100と同様に,凹部160の内側面には,電気的ノイズを防止するために,電気を通さない絶縁膜164が設けられる。絶縁膜164としては,例えばSiO等を用いることができる。また,絶縁膜164の表面には,光学的ノイズとなるLD120から出射された波長の光を透過しないように,非透過膜162が設けられる。非透過膜162は,例えば樹脂や金属から形成することができ,具体的には金,NiCr等を蒸着することにより形成することができる。 Here, like the optical module 100 according to the first embodiment, an insulating film 164 that does not conduct electricity is provided on the inner surface of the recess 160 to prevent electrical noise. As the insulating film 164, for example, SiO 2 can be used. In addition, a non-transmissive film 162 is provided on the surface of the insulating film 164 so as not to transmit light having a wavelength emitted from the LD 120 that causes optical noise. The non-permeable film 162 can be formed from, for example, resin or metal, and specifically can be formed by vapor deposition of gold, NiCr, or the like.

以上説明した第2の実施形態にかかる光モジュール200のように,PD130が配設された凹部160に蓋部220を設けることにより,PD130は,レンズ素子150bを介した光が入射する側を除き,その周囲を非透過膜162が設けられた基板110および蓋部220に囲まれる。これにより,第1の実施形態にかかる光モジュール100と比較して,横方向のみでなく,PD130の上方から入射する不要な光をPD130が受光しないようにすることができるので,光学的ノイズが低減され,PD130の性能劣化を防止することができる。また,第1の実施形態にかかる光モジュール100と同様,絶縁膜164を設けることにより,電気的ノイズも遮断することができる。   As in the optical module 200 according to the second embodiment described above, by providing the lid portion 220 in the concave portion 160 in which the PD 130 is disposed, the PD 130 excludes the side on which light is incident through the lens element 150b. The periphery of the substrate 110 is surrounded by the substrate 110 provided with the non-permeable membrane 162 and the lid 220. Thereby, compared with the optical module 100 according to the first embodiment, it is possible to prevent the PD 130 from receiving unnecessary light incident not only from the lateral direction but also from above the PD 130, so that optical noise is reduced. The performance of the PD 130 can be prevented from being deteriorated. Further, as with the optical module 100 according to the first embodiment, by providing the insulating film 164, electrical noise can be blocked.

(変形例)
第2の実施形態にかかる光モジュール200の変形例として,図6および図7に示すように,受光素子の配置位置を変更した光モジュールの構成が考えられる。ここで,図6は,図4に示す基板110の段差部110bを切断線A−Aにおいて切断した断面図である。また,図7は,図4に示す基板110の段差部110bを切断線B−Bにおいて切断した断面図である。なお,第2の実施形態にかかる光モジュール200と同一構成の部分については説明を省略する。
(Modification)
As a modification of the optical module 200 according to the second embodiment, as shown in FIGS. 6 and 7, a configuration of an optical module in which the arrangement position of the light receiving elements is changed can be considered. Here, FIG. 6 is a cross-sectional view of the stepped portion 110b of the substrate 110 shown in FIG. 4 taken along the cutting line AA. 7 is a cross-sectional view of the stepped portion 110b of the substrate 110 shown in FIG. 4 cut along a cutting line BB. Note that a description of the same components as those of the optical module 200 according to the second embodiment will be omitted.

図6および図7に示すように,光モジュール200の変形例では,第2の実施形態にかかる光モジュール200と同様に,基板110の段差部110bに形成された凹部160に蓋部240が設けられている。このとき,蓋部240の凹部160側の面(すなわち下面240b)に,PD230を設けることもできる。   As shown in FIGS. 6 and 7, in the modified example of the optical module 200, the lid portion 240 is provided in the concave portion 160 formed in the stepped portion 110 b of the substrate 110, as in the optical module 200 according to the second embodiment. It has been. At this time, the PD 230 can be provided on the surface of the lid portion 240 on the concave portion 160 side (that is, the lower surface 240b).

PD230の最大受光感度が発揮される角度によっては,例えば,図7に示すように,レンズ素子150bを介して入射した光を凹部160の一内側面160cに設けられた反射膜(図示せず。)により反射させ,この反射光をPD230により受光するように,PD230を配置することができる。このようにPD230により入射光を受光するため,例えば,蓋部240の下面240b側に突出部242を形成し,かかる突出部242にPD230を設けるように,光モジュールを構成することができる。PD230は反射光を受光するため,突起部242を,例えばYZ平面における断面形状が略三角形である略三角柱形状に形成してもよい。そして,凹部160の内側面160cと対向するように,突起部242の傾斜面にPD230を設けることにより,PD230は入射光を受光することができる。かかる構造をとることにより,蓋部240に電極を配置するだけで,PD230の電極を引き出すことができる。このため,製造工程の簡易化が期待できる。   Depending on the angle at which the maximum light receiving sensitivity of the PD 230 is exhibited, for example, as shown in FIG. 7, a reflection film (not shown) is provided on the inner surface 160 c of the concave portion 160 with the light incident through the lens element 150 b. The PD 230 can be arranged so that the reflected light is received by the PD 230. Since the incident light is received by the PD 230 in this way, for example, the projecting portion 242 is formed on the lower surface 240b side of the lid portion 240, and the projecting portion 242 can be provided with the PD 230. Since the PD 230 receives reflected light, the protrusion 242 may be formed in a substantially triangular prism shape having a substantially triangular cross-sectional shape in the YZ plane, for example. And PD230 can receive incident light by providing PD230 in the inclined surface of the projection part 242 so that the inner surface 160c of the recessed part 160 may be opposed. By adopting such a structure, the electrode of the PD 230 can be pulled out simply by arranging the electrode on the lid 240. For this reason, simplification of the manufacturing process can be expected.

なお,上記構成は一例であり,PD230の最大受光感度が発揮される角度において,レンズ素子150bの形状を変更することにより集光点を変更することもできるので,PD230が設けられる突起部242の傾斜面の角度は,限定されるものではない。また,突起部242の形状も略三角柱形状に限定されるものではなく,光モジュールの構成やPD230の形状等により適宜変更可能である。   The above configuration is an example, and the condensing point can be changed by changing the shape of the lens element 150b at an angle at which the maximum light receiving sensitivity of the PD 230 is exhibited. The angle of the inclined surface is not limited. Further, the shape of the protrusion 242 is not limited to a substantially triangular prism shape, and can be appropriately changed depending on the configuration of the optical module, the shape of the PD 230, and the like.

また,PD230は,PD230の最大受光感度が得られる角度によっては,レンズ150bを介して入射した光を直接受光するように配置することもできる。例えば,PD230の受光部分をレンズ素子150b側へ向けて配置し,レンズ素子150bによりPD230の受光部分に光が集光されるように構成することにより実現できる。かかる構成の場合,凹部160の一内側面160cに設けられた反射膜(図示せず。)による反射がない分,反射損失が無いことによるPD230への入射効率の上昇が期待できる。   Further, the PD 230 can be arranged so as to directly receive the light incident through the lens 150b depending on the angle at which the maximum light receiving sensitivity of the PD 230 is obtained. For example, it can be realized by arranging the light receiving portion of the PD 230 toward the lens element 150b side so that light is condensed on the light receiving portion of the PD 230 by the lens element 150b. In the case of such a configuration, since there is no reflection by a reflection film (not shown) provided on one inner side surface 160c of the recess 160, an increase in incident efficiency to the PD 230 can be expected due to no reflection loss.

本変形例の場合にも,蓋部240の上面240aおよび下面240bの少なくともいずれか一方の表面には,LD120から出射される波長の光を透過しない非透過膜(図示せず。)を設けることができる。これにより,上方から入射する光学的ノイズを遮断することができる。   Also in this modification, a non-transmissive film (not shown) that does not transmit light having a wavelength emitted from the LD 120 is provided on at least one of the upper surface 240a and the lower surface 240b of the lid 240. Can do. As a result, optical noise incident from above can be blocked.

以上,第2の実施形態にかかる光モジュール200およびその変形例について説明した。かかる光モジュール200には,第1の実施形態にかかる光モジュール100と同様,PD130(または230)を配設するための凹部160が形成される。凹部160の内側面には,LD120から出射された波長の光を透過しない非透過膜162が設けられる。そして,凹部160の上方を蓋部220(または240)により覆うことにより,第1の実施形態にかかる光モジュール100と比較して,PD130(または230)が受光してしまう不要な光の量を,大幅に低減させることができる。また,第1の実施形態にかかる光モジュール100と同様,凹部160の内側面に絶縁膜164を設けることにより,電気的ノイズも遮断することができる。   The optical module 200 according to the second embodiment and the modifications thereof have been described above. Similar to the optical module 100 according to the first embodiment, the optical module 200 is provided with a recess 160 for disposing the PD 130 (or 230). A non-transmissive film 162 that does not transmit light having a wavelength emitted from the LD 120 is provided on the inner surface of the recess 160. Then, the amount of unnecessary light that the PD 130 (or 230) receives compared with the optical module 100 according to the first embodiment by covering the upper portion of the recess 160 with the lid 220 (or 240). , Can be greatly reduced. Further, as with the optical module 100 according to the first embodiment, by providing the insulating film 164 on the inner side surface of the recess 160, electrical noise can be blocked.

なお,PD130(または230)から出力された電流は,第1の実施形態にかかる光モジュール100と同様,PD130(または230)の電極(図示せず。)から例えばワイヤ等により引き出す構成とすることができる。例えば,PD130が凹部160の底面に設けられている場合には,凹部160に内部から外部への引き出し電極を設けて,PD130の電極と引き出し電極とを例えばワイヤ等により接続することにより,容易に電極を引き出すことができる。また,PD230が蓋部240に設けられている場合には,蓋部240上に設けた電極と,基板110の段差部110b上に設けた電極とをはんだ固定することにより,容易に電極を引き出すことができる。ここで,蓋部240は,電極を引き出す部分においてはんだにより基板110に固定させることができる。このように,PD130(または230)を設ける際にPD130(または230)の電極の位置を考慮しなくともよいため,光モジュール200の構成に関して設計の自由度が高いという利点もある。   Note that the current output from the PD 130 (or 230) is drawn from the electrode (not shown) of the PD 130 (or 230) by, for example, a wire, as in the optical module 100 according to the first embodiment. Can do. For example, when the PD 130 is provided on the bottom surface of the concave portion 160, a lead electrode from the inside to the outside is provided in the concave portion 160, and the electrode of the PD 130 and the lead electrode are connected by, for example, a wire. The electrode can be pulled out. When the PD 230 is provided on the lid 240, the electrode is easily pulled out by soldering the electrode provided on the lid 240 and the electrode provided on the step 110b of the substrate 110. be able to. Here, the lid portion 240 can be fixed to the substrate 110 with solder at a portion where the electrode is drawn out. As described above, when the PD 130 (or 230) is provided, it is not necessary to consider the position of the electrode of the PD 130 (or 230). Therefore, there is an advantage that the degree of freedom in design is high with respect to the configuration of the optical module 200.

以上,添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが,本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載された範疇内において,各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり,それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the example which concerns. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.

例えば,上記実施形態では,基板に形成された凹部は,その開口部が略四角形に形成されていたが,本発明はかかる例に限定されず,例えば,他の多角形や円形であってもよい。また,上記実施形態では,凹部の内側面は傾斜を有していたが,本発明はかかる例に限定されず,例えば受光素子の載置面に対して略垂直となるように形成してもよい。ただし,凹部の内側面に絶縁膜や非透過膜を設ける際,上記実施形態のように凹部の内側面に傾斜を設ける方が,内側面にこれらの膜を蒸着させやすい点から推奨される。   For example, in the above embodiment, the recess formed in the substrate has an opening formed in a substantially square shape. However, the present invention is not limited to this example, and may be, for example, other polygons or circles. Good. In the above embodiment, the inner surface of the recess has an inclination. However, the present invention is not limited to this example, and may be formed to be substantially perpendicular to the mounting surface of the light receiving element, for example. Good. However, when an insulating film or a non-permeable film is provided on the inner surface of the recess, it is recommended that the inner surface of the recess is inclined as in the above-described embodiment because these films can be easily deposited on the inner surface.

また,上記実施形態では,受光素子の形状は略直方体形状であったが,本発明はかかる例に限定されず,光モジュールの構成や凹部の形状などを考慮して,受光素子の形状を決定すればよい。例えばL字状に湾曲した形状の受光素子を用いることもできる。   In the above embodiment, the shape of the light receiving element is a substantially rectangular parallelepiped shape. However, the present invention is not limited to this example, and the shape of the light receiving element is determined in consideration of the configuration of the optical module, the shape of the recess, and the like. do it. For example, a light receiving element having an L-shaped curve may be used.

本発明の第1の実施形態にかかる光モジュールの概略構成を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows schematic structure of the optical module concerning the 1st Embodiment of this invention. 第1の実施形態にかかる光モジュールの平面図である。It is a top view of the optical module concerning a 1st embodiment. 第1の実施形態にかかる光モジュールを切断線A−Aにおいて切断した断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnected the optical module concerning 1st Embodiment in the cutting line AA. 第2の実施形態にかかる光モジュールの平面図である。It is a top view of the optical module concerning a 2nd embodiment. 第2の実施形態にかかる光モジュールを切断線A−Aにおいて切断した断面図である。It is sectional drawing which cut | disconnected the optical module concerning 2nd Embodiment in the cutting line AA. 第2の実施形態にかかる光モジュールの変形例を示す断面図であり,図4の切断線A−Aにおいて切断した状態を示す。It is sectional drawing which shows the modification of the optical module concerning 2nd Embodiment, and shows the state cut | disconnected in the cutting line AA of FIG. 第2の実施形態にかかる光モジュールの変形例を示す断面図であり,図4の切断線B−Bにおいて切断した状態を示す。It is sectional drawing which shows the modification of the optical module concerning 2nd Embodiment, and shows the state cut | disconnected in the cutting line BB of FIG. 従来の光モジュールの概略構成を示す概略斜視図である。It is a schematic perspective view which shows schematic structure of the conventional optical module.

符号の説明Explanation of symbols

100,200 光モジュール
110 基板
120 発光素子(LD)
130,230 受光素子(PD)
140 波長分波器
150a,150b レンズ素子
162 非透過膜
164 絶縁膜
220,240 蓋部
242 突起部
100, 200 Optical module 110 Substrate 120 Light emitting element (LD)
130,230 Light receiving element (PD)
140 Wavelength demultiplexer 150a, 150b Lens element 162 Non-transmissive film 164 Insulating film 220, 240 Lid 242 Projection

Claims (4)

基板と,該基板上に載置される発光素子と,波長分波器と,受光素子と,レンズ素子とを備え,
前記基板は凹部を有し,前記受光素子は前記凹部内に配置されていることを特徴とする,光モジュール。
A substrate, a light emitting element mounted on the substrate, a wavelength demultiplexer, a light receiving element, and a lens element;
The optical module, wherein the substrate has a recess, and the light receiving element is disposed in the recess.
前記基板に形成された前記凹部の高さは,前記受光素子の高さ以上であり,
前記凹部の内側面には,光の非透過膜が設けられる請求項1に記載の光モジュール。
The height of the recess formed in the substrate is equal to or higher than the height of the light receiving element,
The optical module according to claim 1, wherein a light non-transmissive film is provided on an inner surface of the concave portion.
前記凹部の内側面には,絶縁膜が設けられる請求項1または2のいずれかに記載の光モジュール。   The optical module according to claim 1, wherein an insulating film is provided on an inner surface of the recess. 前記凹部の開口部を覆う被覆板を備えることを特徴とする,請求項1〜3のいずれかに記載の光モジュール。

The optical module according to claim 1, further comprising a cover plate that covers the opening of the recess.

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