JP2011043594A

JP2011043594A - Optical module

Info

Publication number: JP2011043594A
Application number: JP2009190705A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Kihara; 利彰木原
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2009-08-20
Filing date: 2009-08-20
Publication date: 2011-03-03
Anticipated expiration: 2029-08-20
Also published as: JP5387224B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramic package type optical module that facilitates installation and alignment of a lens and an optical filter and reduces the cost. <P>SOLUTION: The optical module reflects signal light output from a laser diode 13 with an optical filter 15, then collects the light with an optical lens 16, and emits the light into a sleeve connected to the optical fiber. The optical filter 15 and optical lens 16 are mounted on a filter lens carrier 14 as a single body, and mounted together with the laser diode 13 in the ceramic package 1. The laser diode 13 is mounted via an electronic cooler 11 for adjusting the temperature. The filter lens carrier 14 is supported on a multilayer substrate 1b of the ceramic package 1, or is mounted so as to be supported on the electronic cooler 11. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、光通信に用いられるセラミックパッケージ型の光モジュールに関する。 The present invention relates to a ceramic package type optical module used for optical communication.

光通信に用いられる光送信モジュールあるいは光送受信もモジュール（以下、光モジュールという）は、レーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）からの光を信号光として用いており、この信号光をレンズにより集光してパッケージの光学窓を通して通信用の光ファイバに結合している。また、光ファイバを通して送られてきた信号光を、受信用のフォトダイオード（ＰＤ：photodiode）で受光して双方向の光通信を行うことができる。温度調整機能（以下、ＴＥＣという）を搭載した光モジュールでは、パッケージのベース上にＴＥＣを固定し、該ＴＥＣ上にキャリアを介してレーザダイオード（以下、ＬＤという）を実装している。また、信号光は、必要に応じてプリズムや光学フィルタを用いることにより光軸の方向が曲げられ、所定の方向に出射される。 An optical transmission module used for optical communication or an optical transmission / reception module (hereinafter referred to as an optical module) uses light from a laser diode (LD) as signal light, and the signal light is collected by a lens. The optical fiber for communication is coupled through the optical window of the package. In addition, two-way optical communication can be performed by receiving the signal light transmitted through the optical fiber with a receiving photodiode (PD). In an optical module equipped with a temperature adjustment function (hereinafter referred to as TEC), a TEC is fixed on the base of a package, and a laser diode (hereinafter referred to as LD) is mounted on the TEC via a carrier. Further, the signal light is emitted in a predetermined direction by bending the direction of the optical axis by using a prism or an optical filter as necessary.

光モジュールの形態として、ＣＡＮパッケージ型とバタフライ型と呼ばれているものがある。ＣＡＮパッケージ型の光モジュールは、例えば、ＬＤを収容する円形状の金属製パッケージの上端側に光学窓が設けられ、下端側からリードピンが伸びる形態のものである（例えば、特許文献１参照）。バタフライ型の光モジュールは、形状的にはＣＡＮパッケージ型より一回り大きく、直方体形状の前端部に光学窓が設けられ、側部および後端部からリードピンが伸びる形態のものである（例えば、特許文献２参照）。 As a form of the optical module, there are those called a CAN package type and a butterfly type. The CAN package type optical module has, for example, a configuration in which an optical window is provided on the upper end side of a circular metal package that accommodates an LD, and lead pins extend from the lower end side (see, for example, Patent Document 1). The butterfly type optical module is one size larger than the CAN package type, and has an optical window provided at the front end of a rectangular parallelepiped shape, and lead pins extend from the side and rear ends (for example, patents). Reference 2).

特開２００４−２５３７７９号公報JP 2004-2537779 A 特開２００５−２３６２９８号公報JP 2005-236298 A

着脱式小型光トランシーバの標準規格であるＸＦＰやＳＦＰｐｌｕｓに示されるように、光トランシーバの小型化、低電力化、低コスト化が進む中で、ＴＥＣを備えたものについても、その対応が必要とされている。
最近は、上記の特許文献１，２に示すような形態の光モジュールに加えて、より小さくて安価なセラミックパッケージ型の光モジュールが考えられている。この場合、パッケージ内のスペースは、上記のものに比べて大きく制限される。このため、ＬＤやＰＤの配置に関連して実装されるレンズの設置、光軸を所定の方向に曲げるための光学フィルタあるいは反射面の配置、光学系の調心、実装の容易性、コストなど、種々の観点からの検討が求められている。 As shown in XFP and SFPplus, which are standards for removable optical transceivers, optical transceivers are becoming smaller, lower power, and lower in cost. Has been.
Recently, in addition to the optical modules having the forms shown in Patent Documents 1 and 2, a smaller and cheaper ceramic package type optical module has been considered. In this case, the space in the package is greatly limited as compared to the above. For this reason, installation of lenses mounted in relation to the arrangement of LD and PD, arrangement of optical filters or reflecting surfaces for bending the optical axis in a predetermined direction, alignment of the optical system, ease of mounting, cost, etc. Therefore, studies from various viewpoints are required.

本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、セラミックパッケージ型の光モジュールで、レンズ、光学フィルタの設置、調心を容易に行うことができ、低コスト化が可能な光モジュールの提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and provides an optical module that can be easily installed and aligned with a lens and an optical filter with a ceramic package type optical module and can be reduced in cost. With the goal.

本発明による光モジュールは、レーザダイオードから出力された信号光を、光学フィルタで反射させた後に光学レンズで集光して、光ファイバを接続するスリーブ内に出射する光モジュールであって、光学フィルタと光学レンズは単一体のフィルタレンズキャリアに搭載されて、レーザダイオードと共にセラミックパッケージ内に実装されていることを特徴とする。 An optical module according to the present invention is an optical module in which signal light output from a laser diode is reflected by an optical filter, then condensed by an optical lens, and emitted into a sleeve connecting optical fibers. The optical lens is mounted on a single filter lens carrier and mounted in a ceramic package together with a laser diode.

レーザダイオードは、温度調整を行う電子冷却器を介して実装することができる。フィルタレンズキャリアは、セラミックパッケージの積層基板上で支持するか、または、電子冷却器上で支持するように実装される。また、前記のレンズは非球面レンズあるいは球レンズが用いられ、前記の光学フィルタは、ガラスまたはセラミック面に全反射膜を蒸着して形成される。また、光学フィルタに代えて、フィルタレンズキャリアの反射面にＡｕメッキを直接施して形成されていてもよい。
また、スリーブに接続された光ファイバから出射された信号光を波長合分波フィルタで形成され光学フィルタを介して受光するフォトダイオードを備え、一心双方向の送受信器として構成するようにしてもよい。 The laser diode can be mounted via an electronic cooler that adjusts the temperature. The filter lens carrier is supported on the multilayer substrate of the ceramic package or mounted on the electronic cooler. In addition, an aspherical lens or a spherical lens is used as the lens, and the optical filter is formed by vapor-depositing a total reflection film on a glass or ceramic surface. Further, instead of the optical filter, the reflecting surface of the filter lens carrier may be directly plated with Au.
In addition, a photodiode that is formed by a wavelength multiplexing / demultiplexing filter and receives the signal light emitted from the optical fiber connected to the sleeve via the optical filter may be configured as a single-core bidirectional transceiver. .

本発明によれば、光学レンズと光学フィルタを予め単一体からなるフィルタレンズキャリアに自動的に位置決めして固定することができ、製造上でバラツキのあるセラミックパッケージに対しての設置、調心が容易で、小型で精度のよい光モジュールを得ることが可能となる。 According to the present invention, the optical lens and the optical filter can be automatically positioned and fixed on a single filter lens carrier in advance, and installation and alignment with respect to a ceramic package having variations in manufacturing can be achieved. An easy, small and accurate optical module can be obtained.

本発明の光モジュールの外観の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the external appearance of the optical module of this invention. 本発明によるセラミックパッケージ内の部品実装形態を説明する図である。It is a figure explaining the component mounting form in the ceramic package by this invention. 本発明に用いるフィルタレンズキャリアの一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the filter lens carrier used for the present invention. 本発明によるフィルタレンズキャリアを介して非球面レンズと光学ファイルタを実装する一例を説明する図である。It is a figure explaining an example which mounts an aspherical lens and an optical filter through the filter lens carrier by this invention. 非球面レンズと光学ファイルタの実装例を説明する図である。It is a figure explaining the example of mounting of an aspherical lens and an optical filter. 球レンズと光学ファイルタの他の実装例を説明する図である。It is a figure explaining the other mounting example of a spherical lens and an optical filter. 本発明による受信用ＰＤが搭載された一心双方向用光モジュールの一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the optical module for single fiber bidirectional | two-way mounted with PD for reception by this invention.

本発明による光モジュールは、例えば、図１に示すように、セラミックパッケージ１の上面にパッケージ内を封止するリッド２、該リッド２にジョイントスリーブ３を介して、光ファイバが挿入接続されるスリーブ４を連結して構成される。リッド２は、上面側中央にジョイントスリーブ３と嵌合されるホルダ部２ａが一体に形成され、また、信号光を透過させる光学窓２ｂ（図２参照）を有し、セラミックパッケージ１の上面周縁で封止固定されている。 For example, as shown in FIG. 1, an optical module according to the present invention has a lid 2 for sealing the inside of a package on an upper surface of a ceramic package 1, and a sleeve into which an optical fiber is inserted and connected to the lid 2 via a joint sleeve 3. 4 is connected. The lid 2 is integrally formed with a holder portion 2a fitted to the joint sleeve 3 at the center on the upper surface side, and has an optical window 2b (see FIG. 2) for transmitting signal light. It is sealed and fixed with.

ジョイントスリーブ３は、ホルダ部２ａとのＺ軸方向の位置調整により、光ファイバ端との光路長の調心が行なわれ、スリーブ２との接合面３ａでＸＹ方向の位置調整により、光ファイバ端との位置ずれに対する調心が行なわれる。ジョイントスリーブ３を介して、信号光と光ファイバ端との調心が行なわれた後、それぞれの調整部分は接着剤あるいは溶接により固定される。なお、スリーブ４には、光ファイバ端に取付けられた光コネクタが嵌合接続されるレセプタクル部４ａ、光トランシーバ等に保持固定する支持部４ｂなどが設けられている。 The joint sleeve 3 aligns the optical path length with the end of the optical fiber by adjusting the position of the holder portion 2a in the Z-axis direction, and adjusts the position of the joint surface 3a with the sleeve 2 in the XY direction to adjust the end of the optical fiber. Alignment with respect to the positional deviation is performed. After the alignment between the signal light and the end of the optical fiber is performed via the joint sleeve 3, the respective adjustment portions are fixed by an adhesive or welding. The sleeve 4 is provided with a receptacle part 4a to which an optical connector attached to the end of the optical fiber is fitted and connected, a support part 4b to be held and fixed to an optical transceiver or the like.

セラミックパッケージ１は、図２に示すように、例えば、矩形状の底部セラミック基板１ａと、セラミック製の矩形枠状の複数のパッケージフレーム１ｂを順次積層し、最上端に金属フレーム１ｃを配した積層構造のものを用いることができる。なお、図２（Ａ）は、構造を解りやすくするためにパッケージ壁部の一部を除去した図で示し、図２（Ｂ）は断面図である。また、セラミックパッケージ１は、例えば、図１に示すように（縦ａ＝５.０ｍｍ、横ｂ＝５.０ｍｍ、高さｃ＝３.７ｍｍ）程度の箱型で形成され、その収納室１０内には後述する実装部品が搭載される。 As shown in FIG. 2, the ceramic package 1 is, for example, a laminate in which a rectangular bottom ceramic substrate 1a and a plurality of ceramic rectangular frame-like package frames 1b are sequentially laminated, and a metal frame 1c is arranged at the uppermost end. A structure can be used. 2A is a view in which a part of the package wall is removed for easy understanding of the structure, and FIG. 2B is a cross-sectional view. Further, the ceramic package 1 is formed, for example, in a box shape having a length of about a = 5.0 mm, a width b = 5.0 mm, and a height c = 3.7 mm as shown in FIG. A mounting component to be described later is mounted inside.

セラミックパッケージ１の底部セラミック基板１ａは、パッケージ内に実装される電子部品の支持台およびパッケージのベース、外部回路への電気接続口となるステムとしての機能を有している。パッケージフレーム１ｂは、その積層数によってパッケージ高さｃを所望の値に設定することができる。中間に位置するパッケージフレーム１ｂは、例えば、電源や電気信号のための導体やパッドを形成してパッケージ内に搭載される電子部品の電気接続が行なわれる信号供給基板１ｄとしたり、また、電子部品を実装するための領域を設けた部品実装基板１ｅとすることができる。金属フレーム１ｃは、図１に示す金属製のリッド２を溶接や半田により固定するもので、樹脂接着する場合は省略することもある。 The bottom ceramic substrate 1a of the ceramic package 1 has a function as a stem serving as a support for an electronic component mounted in the package, a base of the package, and an electrical connection port to an external circuit. The package frame 1b can set the package height c to a desired value depending on the number of stacked layers. The package frame 1b located in the middle is, for example, a signal supply board 1d in which conductors and pads for power supply and electrical signals are formed to electrically connect electronic components mounted in the package, or electronic components The component mounting board 1e can be provided with a region for mounting. The metal frame 1c is for fixing the metal lid 2 shown in FIG. 1 by welding or soldering, and may be omitted when the resin is bonded.

セラミックパッケージ１の収納室１０は矩形状に形成され、例えば、底部セラミック基板１ａ上に電子冷却器１１（以下、ＴＥＣという）が搭載される。ＴＥＣ１１は、ペルチェ素子等の電子冷却素子１１ａの上面側に吸熱板１１ｂを有し、下面側に放熱板１１ｃを有し、放熱板１１ｃが底部セラミック基板１ａに接するようにして配設される。吸熱板１１ｂ上には、ＬＤキャリア１２（サブマウントとも言う）を介してＬＤ１３が実装される。なお、ＬＤの温度制御を行わない無温調タイプの光モジュールでは、ＴＥＣ１１が搭載されない形態とされる。 The storage chamber 10 of the ceramic package 1 is formed in a rectangular shape. For example, an electronic cooler 11 (hereinafter referred to as TEC) is mounted on the bottom ceramic substrate 1a. The TEC 11 has a heat absorbing plate 11b on the upper surface side of an electronic cooling element 11a such as a Peltier device, and has a heat radiating plate 11c on the lower surface side, and is arranged so that the heat radiating plate 11c contacts the bottom ceramic substrate 1a. An LD 13 is mounted on the heat absorbing plate 11b via an LD carrier 12 (also referred to as a submount). Note that the TEC 11 is not mounted in a non-temperature-controlled optical module that does not perform temperature control of the LD.

なお、ＬＤ１３からの信号光は、実装面と平行な方向に出射された後、直交方向に反射されて光ファイバに結合され、信号光の出射側と反対の背面側からはモニタ光が取り出され、モニタ用のフォトダイオード（以下、モニタＰＤという）で受光される。モニタＰＤ（図示省略）は、例えば、上述したパッケージフレームに積層により組み込まれている部品実装基板１ｅを用いてＬＤ１３の背面光を受光できるように実装される。また、モニタＰＤやＬＤ１３の電源や信号線等の電気回路配線は、信号供給基板１ｄを用いて形成される。 The signal light from the LD 13 is emitted in the direction parallel to the mounting surface, then reflected in the orthogonal direction and coupled to the optical fiber, and the monitor light is extracted from the back side opposite to the signal light emission side. The light is received by a monitoring photodiode (hereinafter referred to as monitor PD). The monitor PD (not shown) is mounted so that the back light of the LD 13 can be received using, for example, the component mounting board 1e incorporated in the above-described package frame by stacking. In addition, electric circuit wiring such as the power source and signal lines of the monitor PD and LD 13 is formed using the signal supply substrate 1d.

ＬＤ１３からの信号光は、光学フィルタ１５により反射された後、光学レンズ１６で集光あるいは平行光にされ、図１のスリーブ４内の光ファイバ端に出射される。また、光学フィルタ１５は、所定の波長の光を反射させ、他の波長の光は透過させるもの（合分波フィルタで、ＷＤＭフィルタとも言われている）を用いることができる。なお、信号光を反射させるだけの場合は、光学フィルタ１５として、ガラス面上に全反射膜が蒸着したものを用いることもできる。反射膜としては信頼性の高いＡｇの蒸着膜を使用し、反射率９８％以上とすることができる。 The signal light from the LD 13 is reflected by the optical filter 15 and then condensed or collimated by the optical lens 16 and emitted to the end of the optical fiber in the sleeve 4 of FIG. The optical filter 15 may be one that reflects light of a predetermined wavelength and transmits light of other wavelengths (a multiplexing / demultiplexing filter, also referred to as a WDM filter). In the case where only the signal light is reflected, the optical filter 15 may be one in which a total reflection film is deposited on a glass surface. As the reflection film, a highly reliable Ag vapor deposition film is used, and the reflectance can be 98% or more.

この他、信号光を反射させる光学フィルタ１５として、Ａｕメッキが施されたセラミック材を用いることができる。このときのセラミック材としては、ＬＤが実装されるキャリア材として用いるのと同様なセラミック材を用いることができる。また、後述するフィルタレンズキャリアの傾斜した光学フィルタの取付け面に、直接Ａｕメッキを施して、光学フィルタに代えさせることもできる。 In addition, as the optical filter 15 for reflecting the signal light, a ceramic material plated with Au can be used. As the ceramic material at this time, the same ceramic material as that used as the carrier material on which the LD is mounted can be used. Further, the mounting surface of the inclined optical filter of the filter lens carrier to be described later can be directly plated with Au to replace the optical filter.

光学レンズ１６は、角形または円柱形状の非球面レンズあるいは球レンズを用いることができる。なお、高出力仕様の光モジュールでは非球面レンズが用いられ、低出力仕様の光モジュールでは球レンズが用いられる。光学レンズ１６は、光学フィルタ１５と光ファイバとの間に配される。 As the optical lens 16, a square or cylindrical aspherical lens or a spherical lens can be used. Note that an aspheric lens is used in an optical module with high output specifications, and a spherical lens is used in an optical module with low output specifications. The optical lens 16 is disposed between the optical filter 15 and the optical fiber.

本発明においては、光学フィルタ１５と光学レンズ１６とを単一体からなる共通のキャリア上に実装させることにより、これらの設置および調心を容易にし、小型で精度のよい光モジュールを得ることが可能としている。なお、本発明において、光学フィルタ１５と光学レンズ１６を実装する共通のキャリアを、フィルタレンズキャリア１４と称して説明する。 In the present invention, by mounting the optical filter 15 and the optical lens 16 on a single common carrier, they can be easily installed and aligned, and a small and accurate optical module can be obtained. It is said. In the present invention, a common carrier on which the optical filter 15 and the optical lens 16 are mounted will be referred to as a filter lens carrier 14.

図３は、フィルタレンズキャリアと該キャリア上に光学フィルタを実装する例を示す図である。フィルタレンズキャリア１４は、図３（Ａ）に示すように、水平部１４ａと垂直部１４ｂとからなり、金属、セラミック、樹脂を成形・プレスあるいは機械加工で形成することができる。なお、フィルタレンズキャリア１４は、例えば、（縦ｅ＝２.０ｍｍ、横ｇ＝３.０ｍｍ、高さｆ＝１.５ｍｍ）程度の外形で形成される。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of mounting a filter lens carrier and an optical filter on the carrier. As shown in FIG. 3A, the filter lens carrier 14 includes a horizontal portion 14a and a vertical portion 14b, and can be formed by molding, pressing, or machining a metal, ceramic, or resin. The filter lens carrier 14 is formed with an outer shape of, for example, about (vertical e = 2.0 mm, horizontal g = 3.0 mm, height f = 1.5 mm).

フィルタレンズキャリア１４の水平部１４ａは、互いに向き合うアングル状のアームからなり、垂直部１ｂは前記アームを連結するブリッジとなる。フィルタレンズキャリア１４の下面（裏面）は、第１の面２０ａとして、フィルタレンズキャリア１４をセラミックパッケージ１の搭載面に対する基準面とされる。垂直部１４ｂには、第１の面２０ａに対して４５°の角度を持たせた第２の面２０ｂが形成される。この傾斜した第２の面２０ｂには、ＬＤからの信号光を反射させる（折り曲げる）光学フィルタ１５が、予めオフラインで自動的に位置決めされて紫外線硬化型（ＵＶ）樹脂等により接着固定される。 The horizontal portion 14a of the filter lens carrier 14 is composed of angled arms facing each other, and the vertical portion 1b is a bridge connecting the arms. The lower surface (back surface) of the filter lens carrier 14 is used as a first surface 20a, and the filter lens carrier 14 is a reference surface for the mounting surface of the ceramic package 1. In the vertical portion 14b, a second surface 20b having an angle of 45 ° with respect to the first surface 20a is formed. On the inclined second surface 20b, an optical filter 15 that reflects (bends) signal light from the LD is automatically positioned in advance and bonded and fixed with an ultraviolet curable (UV) resin or the like.

なお、光学フィルタ１５の基材がセラミックで形成されている場合は、光学フィルタ１５の背面にＡｕＳｎ半田を蒸着しておき、第２の面２０ｂにＮｉ／Ａｕメッキを施しておくことにより、光学フィルタ１５をＬＤと同じように自動ダイボンダを用いて固定することができる。また、この他、専用の治具を用いて、リフロー半田で半田材で固定することもでき、組立てが容易で部品の加工費もかからず、安価に作製することができる。なお、光学フィルタ１５は、例えば、（縦ｈ＝１.２ｍｍ、横ｉ＝１.２ｍｍ、）程度の正方形で形成される。 When the base material of the optical filter 15 is made of ceramic, AuSn solder is vapor-deposited on the back surface of the optical filter 15, and Ni / Au plating is applied to the second surface 20b, thereby optically. The filter 15 can be fixed using an automatic die bonder in the same manner as the LD. In addition, it can be fixed with a solder material by reflow soldering using a dedicated jig, and can be assembled at low cost without being costly for processing parts. The optical filter 15 is formed in a square of about (vertical h = 1.2 mm, horizontal i = 1.2 mm), for example.

フィルタレンズキャリア１４の上面（表面）は、第１の面２０と平行な第３の面２０ｃで形成される。この第３の面２０ｃ側には、後述するように非球面レンズまたは球レンズが載せられ、ＵＶ樹脂等で接着固定される。なお、光学レンズの実装は、フィルタレンズキャリア１４をセラミックパッケージ１に搭載し、光学レンズの実装領域を確保した状態で実施することができる。 The upper surface (front surface) of the filter lens carrier 14 is formed by a third surface 20 c parallel to the first surface 20. As will be described later, an aspherical lens or a spherical lens is placed on the third surface 20c side, and is bonded and fixed with UV resin or the like. The mounting of the optical lens can be performed in a state where the filter lens carrier 14 is mounted on the ceramic package 1 and the mounting area of the optical lens is secured.

図４は、フィルタレンズキャリア１４の実装形態を説明する図である。図４（Ａ）は、フィルタレンズキャリア１４が搭載される前の状態を示し、セラミックパッケージ１の収納室１０には、ＬＤキャリア１２によりＬＤ１３が実装された状態を示している。セラミックパッケージ１を構成するパッケージフレーム１ｂのうちで、適当なパッケージフレームにフィルタレンズキャリア１４を載置させるための収納室１０内に張り出す支持部１ｂ’を設けておくことができる。 FIG. 4 is a diagram for explaining a mounting form of the filter lens carrier 14. FIG. 4A shows a state before the filter lens carrier 14 is mounted, and shows a state in which the LD 13 is mounted by the LD carrier 12 in the storage chamber 10 of the ceramic package 1. Of the package frame 1b constituting the ceramic package 1, a support portion 1b 'that projects into the storage chamber 10 for placing the filter lens carrier 14 on an appropriate package frame can be provided.

図４（Ｂ）に示すように、光学フィルタ１５が予め取付けられたフィルタレンズキャリア１４は、ＬＤ１３を跨ぐような形で、フィルタレンズキャリア１４の第１の面２０ａをパッケージフレームの支持部１ｂ’上に載置される。このときフィルタレンズキャリアの第１の面２０ａを支持部１ｂ’上で移動調整し、パッケージ上方からＣＣＤカメラ等でＬＤ１３と光学フィルタ１５との距離を観察して位置決めし、フィルタレンズキャリア１４を接着固定する。なお、パッケージフレーム側とフィルタレンズキャリア側の接着面を予めメタライズ化して、半田材で固定するようにしてもよい As shown in FIG. 4B, the filter lens carrier 14 to which the optical filter 15 is attached in advance is formed so as to straddle the LD 13, and the first surface 20a of the filter lens carrier 14 is supported on the support 1b ′ of the package frame. Placed on top. At this time, the first surface 20a of the filter lens carrier is moved and adjusted on the support portion 1b ', and the distance between the LD 13 and the optical filter 15 is observed and positioned by a CCD camera or the like from above the package, and the filter lens carrier 14 is bonded. Fix it. The bonding surfaces on the package frame side and the filter lens carrier side may be metallized in advance and fixed with a solder material.

フィルタレンズキャリア１４を収納室１０内に実装するに際して、ＴＥＣが搭載されている場合は、その吸熱板上にＬＤキャリア１２と共に実装するようにしてもよい。しかしこの場合、ＴＥＣの放熱容量が増加し、消費電力も大きくなるので、これを回避するために、上記のように、パッケージフレーム１ｂで支持させるようにし、フィルタレンズキャリア１４をＴＥＣから浮かせて実装させるのが好ましい。 When the filter lens carrier 14 is mounted in the storage chamber 10, when the TEC is mounted, it may be mounted together with the LD carrier 12 on the heat absorbing plate. However, in this case, since the heat dissipation capacity of the TEC increases and the power consumption increases, in order to avoid this, it is supported by the package frame 1b as described above, and the filter lens carrier 14 is mounted floating from the TEC. It is preferable to do so.

光学フィルタ１５がフィルタレンズキャリア１４を介して実装された後、図４（Ｃ）に示すように、光学レンズ１６がフィルタレンズキャリア１４の上面である第３の面２０ｃに載せて実装される。このとき光学レンズをフィルタレンズキャリアの第３の面２０ｃ上で移動調整し、パッケージ上方からＣＣＤカメラ等でＬＤ１３の像が光学レンズ１６の中央になるように位置決めし、フィルタレンズキャリア１４上に接着固定する。 After the optical filter 15 is mounted via the filter lens carrier 14, the optical lens 16 is mounted on the third surface 20c, which is the upper surface of the filter lens carrier 14, as shown in FIG. At this time, the optical lens is moved and adjusted on the third surface 20c of the filter lens carrier, and positioned from above the package so that the image of the LD 13 is in the center of the optical lens 16 with a CCD camera or the like, and is adhered on the filter lens carrier 14. Fix it.

なお、光学レンズ１６は、フィルタレンズキャリア１４を収納室１０に実装した後に、フィルタレンズキャリア上に実装する形態で説明したが、予め、オフラインで光学フィルタ１５と共に光学レンズ１６もフィルタレンズキャリア上に実装するようにしてもよい。この後、光学フィルタ１５と光学レンズ１６が実装されたフィルタレンズキャリア１４を収納室１０に実装する。 The optical lens 16 has been described as being mounted on the filter lens carrier after the filter lens carrier 14 is mounted in the storage chamber 10. However, the optical lens 16 together with the optical filter 15 is also offline on the filter lens carrier in advance. You may make it mount. Thereafter, the filter lens carrier 14 on which the optical filter 15 and the optical lens 16 are mounted is mounted in the storage chamber 10.

図５は、フィルタレンズキャリアに非球面レンズと光学フィルタを実装した状態を示す図である。非球面レンズ１６ａとしては、図に示す円柱形レンズの他に、角形レンズであってもよい。非球面レンズ１６ａは、フィルタレンズキャリア１４の上面である第３の面２０ｃに載せられて、第２の面２０ｂに取付けられている光学フィルタ１５の中心部もほぼ真上あたりに位置して、光学フィルタ１５で反射された信号光がレンズ中心を通るように接着固定される。なお、非球面レンズ１６ａは、例えば、（外径ｐ＝２.５０ｍｍΦ、厚さｎ＝１.５ｍｍ）程度の外形で形成される。 FIG. 5 is a diagram illustrating a state where an aspheric lens and an optical filter are mounted on the filter lens carrier. The aspherical lens 16a may be a square lens other than the cylindrical lens shown in the figure. The aspherical lens 16a is placed on the third surface 20c, which is the upper surface of the filter lens carrier 14, and the central portion of the optical filter 15 attached to the second surface 20b is also located almost directly above, The signal light reflected by the optical filter 15 is bonded and fixed so as to pass through the center of the lens. The aspherical lens 16a is formed with an outer shape of, for example, about (outer diameter p = 2.50 mmΦ, thickness n = 1.5 mm).

図６は、フィルタレンズキャリアに球レンズと光学フィルタを実装した状態を示す図である。球レンズ１６ｂは、フィルタレンズキャリア１４の水平部１４ａの互いに向き合うアングル状のアームと垂直部１４ｂの３辺で形成される開口部分に載置され、第２の面２０ｂに取付けられている光学フィルタ１５の中心部もほぼ真上あたりに位置して、光学フィルタ１５で反射された信号光がレンズ中心を通るように接着固定される。なお、球レンズ１６ｂは、例えば、（直径ｑ＝２.０ｍｍΦ）程度の球体で形成される。 FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which a spherical lens and an optical filter are mounted on the filter lens carrier. The spherical lens 16b is mounted on an opening formed by the three sides of the angled arm and the vertical part 14b of the horizontal part 14a of the filter lens carrier 14 facing each other, and is attached to the second surface 20b. The central portion 15 is also located almost directly above, and the signal light reflected by the optical filter 15 is bonded and fixed so as to pass through the center of the lens. Note that the spherical lens 16b is formed of, for example, a spherical body having a diameter of about (diameter q = 2.0 mmΦ).

図７は、本発明を一心双方向の光モジュールとして構成する例に説明する図である。なお、図７（Ａ）は、セラミックパッケージ内の構造を解りやすくするためにパッケージ壁部の一部を除去した図であり、図７（Ｂ）は断面図である。
セラミックパッケージ１は、図２で説明したのと同様で、矩形状の底部セラミック基板１ａと、セラミック製の矩形枠状の複数のパッケージフレーム１ｂを順次積層し、最上端に金属フレーム１ｃを配した積層構造の箱型で、その収納室１０内には後述する実装部品が搭載される。 FIG. 7 is a diagram illustrating an example in which the present invention is configured as a single-fiber bidirectional optical module. 7A is a view in which a part of the package wall is removed in order to make the structure in the ceramic package easier to understand, and FIG. 7B is a cross-sectional view.
The ceramic package 1 is the same as described with reference to FIG. 2, and a rectangular bottom ceramic substrate 1a and a plurality of ceramic rectangular frame-like package frames 1b are sequentially laminated, and a metal frame 1c is disposed at the uppermost end. A box-shaped structure having a laminated structure, and mounting components to be described later are mounted in the storage chamber 10.

セラミックパッケージ１の収納室１０は矩形状に形成され、例えば、底部セラミック基板１ａ上にＴＥＣ１１が搭載され、ＴＥＣ上には、ＬＤキャリア１２を介してＬＤ１３が温度調節可能に実装される。なお、ＬＤの温度制御を行わない無温調タイプの光モジュールでは、ＴＥＣ１１が搭載されない形態とされ、そのセラミックパッケージ１の高さ寸法は小さくできる。 The storage chamber 10 of the ceramic package 1 is formed in a rectangular shape. For example, the TEC 11 is mounted on the bottom ceramic substrate 1a, and the LD 13 is mounted on the TEC via the LD carrier 12 so that the temperature can be adjusted. Note that the temperature-controlled optical module that does not control the temperature of the LD is configured such that the TEC 11 is not mounted, and the height of the ceramic package 1 can be reduced.

なお、ＬＤ１３からの信号光は、実装面と平行な方向に出射された後、上述したフィルタレンズキャリア１４に実装された光学フィルタ１５で反射され、光学レンズ１６を経て光ファイバに結合される。なお、ＬＤ１３の信号光の出射側と反対の背面側からはモニタ光が取り出され、モニタＰＤで受光される。光学フィルタ１５の下方には、外部からの光信号を受光するための受信用のフォトダイオード１８（受信用ＰＤ）が配され、また、受信用ＰＤ１８で受信された信号を増幅するトランスインピーダンス前置増幅回路（ＴＩＡ）１９等の電子部品が実装される。 The signal light from the LD 13 is emitted in a direction parallel to the mounting surface, then reflected by the optical filter 15 mounted on the filter lens carrier 14 described above, and coupled to the optical fiber via the optical lens 16. Monitor light is taken out from the back side opposite to the signal light emission side of the LD 13 and received by the monitor PD. Below the optical filter 15, a receiving photodiode 18 (receiving PD) for receiving an optical signal from the outside is arranged, and a transimpedance preamplifier for amplifying the signal received by the receiving PD 18. Electronic components such as an amplifier circuit (TIA) 19 are mounted.

この場合、光学フィルタ１５には、ＬＤ１３からの波長信号光は反射させ、外部から光ファイバにより送られてくる波長の異なる信号光は透過させるＷＤＭフィルタが用いられる。外部からの信号光は、図１のスリーブ内に配された光ファイバ端から出射され、光学レンズ１６で集光されて光学フィルタ１５を透過し、受信用ＰＤ１８で受光される。受信用ＰＤ１８で受光された光電流はＴＩＡ１９で電圧変換されて外部回路に出力される。 In this case, the optical filter 15 is a WDM filter that reflects the wavelength signal light from the LD 13 and transmits the signal light having a different wavelength transmitted from the outside through an optical fiber. The signal light from the outside is emitted from the end of the optical fiber disposed in the sleeve of FIG. 1, collected by the optical lens 16, transmitted through the optical filter 15, and received by the receiving PD 18. The photocurrent received by the receiving PD 18 is converted into a voltage by the TIA 19 and output to an external circuit.

以上、図２および図７で説明した光モジュールで示すように、ＬＤ１３からの信号光は光学フィルタ１５で光軸を直交する方向に曲げられ、光学フィルタ１５の直上に配された光学レンズ１６により集光または平行光にされて、光ファイバに結合される。この構成で、光学ファイルタ１５と光学レンズ１６は、単一体のフィルタレンズキャリア１４により、互いに近接しコンパクトに位置決めされて配置される。また、フィルタレンズキャリア１４は、ＬＤ１３を跨ぐように接近させて配置することができ、奥行き方向の寸法を縮小して更なる小型化を実現することが可能となる。 2 and 7, the signal light from the LD 13 is bent by the optical filter 15 in the direction orthogonal to the optical axis, and the optical lens 16 disposed immediately above the optical filter 15. The light is condensed or collimated and coupled to an optical fiber. With this configuration, the optical filter 15 and the optical lens 16 are arranged close to each other and compactly positioned by a single filter lens carrier 14. Further, the filter lens carrier 14 can be disposed so as to straddle the LD 13, and the size in the depth direction can be reduced to realize further miniaturization.

また、光学フィルタ１５は、フィルタレンズキャリア１４の傾斜した第２の面２０ｂで一義的に実装することができ、光学レンズはフィルタレンズキャリア１４の上面の第３の面２０ｂに載せた状態で移動させて位置調整ができ、位置決めと実装が容易である。 The optical filter 15 can be uniquely mounted on the inclined second surface 20 b of the filter lens carrier 14, and the optical lens moves in a state of being mounted on the third surface 20 b on the upper surface of the filter lens carrier 14. The position can be adjusted and positioning and mounting are easy.

１…セラミックパッケージ、１ａ…底部セラミック基板、１ｂ…パッケージフレーム、１ｂ’…張り出し部、１ｃ…金属フレーム、１ｄ…信号供給基板、１ｅ…部品実装基板、２…リッド、２ａ…ホルダ部、２ｂ…光学窓、３…ジョイントスリーブ、３ａ…接合面、４…スリーブ、４ａ…レセプタクル部、４ｂ…支持部、１０…収納室、１１…電子冷却器（ＴＥＣ）、１１ａ…電子冷却素子、１１ｂ…吸熱板、１１ｃ…放熱板、１２…ＬＤキャリア、１３…レーザダイオード（ＬＤ）、１４…フィルタレンズキャリア、１４ａ…水平部、１４ｂ…垂直部、１５…光学フィルタ、１６…光学レンズ、１６ａ…非球形レンズ、１６ｂ…球レンズ、１８…受信用ＰＤ、１９…トランスインピーダンス前置増幅器（ＴＩＡ）、２０ａ…第１の面、２０ｂ…第２の面、２０ｃ…第３の面。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ceramic package, 1a ... Bottom ceramic substrate, 1b ... Package frame, 1b '... Overhang part, 1c ... Metal frame, 1d ... Signal supply board, 1e ... Component mounting board, 2 ... Lid, 2a ... Holder part, 2b ... Optical window, 3 ... Joint sleeve, 3a ... Joint surface, 4 ... Sleeve, 4a ... Receptacle part, 4b ... Support part, 10 ... Storage room, 11 ... Electronic cooler (TEC), 11a ... Electronic cooling element, 11b ... Endothermic Plate, 11c ... Radiating plate, 12 ... LD carrier, 13 ... Laser diode (LD), 14 ... Filter lens carrier, 14a ... Horizontal portion, 14b ... Vertical portion, 15 ... Optical filter, 16 ... Optical lens, 16a ... Non-spherical Lens, 16b ... Spherical lens, 18 ... PD for reception, 19 ... Transimpedance preamplifier (TIA), 20a ... First surface, 20 ... the second surface, 20c ... third of the surface.

Claims

An optical module that reflects signal light output from a laser diode after being reflected by an optical filter and then condensed by an optical lens and is emitted into a sleeve connecting an optical fiber,
An optical module, wherein the optical filter and the optical lens are mounted on a single filter lens carrier and mounted in a ceramic package together with the laser diode.

The optical module according to claim 1, wherein the laser diode is mounted via an electronic cooler that performs temperature adjustment.

The optical module according to claim 1, wherein the filter lens carrier carrier is mounted so as to be supported on a laminated substrate of the ceramic package.

The optical module according to claim 2, wherein the filter lens carrier carrier is mounted so as to be supported on the electronic cooler.

The optical module according to claim 1, wherein the optical lens is an aspheric lens.

The optical module according to claim 1, wherein the optical lens is a spherical lens.

The optical module according to claim 1, wherein the optical filter is formed by vapor-depositing a total reflection film on a glass or ceramic surface.

The optical module according to claim 1, wherein the optical filter is formed by directly performing Au plating on a reflection surface of the filter lens carrier.

7. A photo diode for receiving signal light emitted from an optical fiber connected to the sleeve, and the optical filter is formed of a wavelength multiplexing / demultiplexing filter. The optical module according to item.