JP2011075592A

JP2011075592A - 受光モジュールおよび受光モジュールの製造方法

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Publication number: JP2011075592A
Application number: JP2009223643A
Authority: JP
Inventors: Tomoshi Nishikawa; 智志西川; Kohei Sugihara; 浩平杉原; Yuichiro Horiguchi; 裕一郎堀口; Eiji Yagyu; 栄治柳生
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-09-29
Filing date: 2009-09-29
Publication date: 2011-04-14
Anticipated expiration: 2029-09-29
Also published as: JP5241666B2

Abstract

【課題】本発明は、光受光部とレンズとの距離のばらつきや多芯フェルールのコア間隔のばらつきによって光学系の倍率がばらついても高効率で光受光部に集光させることが可能な受光モジュールおよび受光モジュールの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明による受光モジュールは、入射された複数の入射光１の各々を次段に出射する複数の出射部６ａと、複数の出射部６ａの各々に対応して配列され、複数の出射部６ａの各々から出射された複数の入射光１を受光する複数の受光部６ｂと、複数の出射部６ａと複数の受光部６ｂとの間に配置され、複数の出射部６ａの各々から出射された複数の入射光１を複数の受光部６ｂの各々に集光するレンズ４とを備え、複数の受光部６ｂの形状は、レンズ４の中心軸に対応する中心点１１と、受光部６ｂの中点とを結ぶ直線に沿って延伸した形状であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、受光モジュールおよび受光モジュールの製造方法に関し、特に、複数の光ファイバ等から入力された複数の入力光を複数の受光素子等で受光する受光モジュールおよび受光モジュールの製造方法に関する。

従来において、複数の光ファイバ等から入力された複数の入力光を複数の受光素子等で受光する受光モジュールは、光ファイバ数分のレンズおよび受光素子を組み合わせることによって単純に構成することができる。しかし、このような構成の受光モジュールでは、構成部品が多くなってしまい、小型化や組み立てが難しくなるという問題があった。

上記の問題の対策として、部品数を減らして小型化するために、複数の光ファイバについてはフェルール内に複数の光ファイバを有する多芯フェルールを用い、多芯フェルールの各光ファイバから出射された光を１枚のレンズを介して複数の受光素子に集光させる構成とした受光モジュールがある。しかし、このような構成の受光モジュールでは、レンズと受光素子との間隔が小さくなるため、受光素子およびレンズを受光モジュールのパッケージ内に位置調整して固定した後に、他の構成部品の位置調整をして固定する必要があるため、組み立てが煩雑になるという問題があった。

なお、各光ファイバから出射された光を受光素子の各受光面に容易に集光させるためには、受光面を大きくしてレンズ等の位置調整に要求される精度を緩和させる方法が考えられるが、受光面の大きさは受光する信号のレート（通信速度）が高くなるほど小さくする必要がある。従って、信号のレートが高くなるほどレンズ等の位置調整に要求される精度が厳しくなるため、受光面を大きくすることはできない。

また、フェルール内に複数の光ファイバを有する多芯フェルールを用い、多芯フェルールの各光ファイバから出射された光を２枚のレンズを介して複数の受光素子に集光させる、テレセントリック光学系を用いた受光モジュールがある。このような構成の受光モジュールでは、受光素子と、受光素子に近い側のレンズとの距離のばらつきを、他方のレンズの位置調整によって補正できるため、受光素子に近い側のレンズの位置調整を容易にすることができるが、２枚のレンズを使用することによって組み立てが複雑化するという問題があった。

また、レンズに屈折率分布レンズを用いることによってレンズホルダが不要となり、屈折率分布レンズをＶ溝やパイプ等の治具に直接取り付けることができるため、取り付けおよび調芯が容易となる受光モジュールが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−３２３０２０号公報

しかし、特許文献１に記載の受光モジュールでは、受光素子およびレンズを受光モジュールのパッケージ内に位置調整して固定した後に、他の構成部品の位置調整をして固定する必要があるため、組み立てが煩雑になるという問題があった。また、２芯フェルール内にて所定の間隔で設けられた２つのコアから出射された各々の光を、１枚のレンズを介して受光素子にて所定の間隔で設けられたツインＰＤ（ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ：フォトダイオード）の各々のＰＤ（光受光部）に集光させる場合において、光学系の倍率、すなわちレンズとＰＤとの距離を正確に調整しなければならないため調芯が煩雑になるという問題があった。

本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、光受光部とレンズとの距離のばらつきや多芯フェルールのコア間隔のばらつきによって光学系の倍率がばらついても高効率で光受光部に集光させることが可能な受光モジュールおよび受光モジュールの製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明による受光モジュールは、複数の入力光を受光する受光モジュールにおいて、入射された複数の入力光の各々を次段に出射する複数の光出射部と、複数の光出射部の各々に対応して配列され、複数の光出射部の各々から出射された複数の入力光を受光する複数の光受光部と、複数の光出射部と複数の光受光部との間に配置され、複数の光出射部の各々から出射された複数の入力光を複数の光受光部の各々に集光するレンズとを備え、複数の光受光部の形状は、レンズの中心軸に対応する中心点と、光受光部の中点とを結ぶ直線に沿って延伸した形状であることを特徴とする。

本発明によると、複数の光受光部の形状は、レンズの中心軸に対応する中心点と、光受光部の中点とを結ぶ直線に沿って延伸した形状であるため、光受光部とレンズとの距離のばらつきや多芯フェルールのコア間隔のばらつきによって光学系の倍率がばらついても高効率で光受光部に集光させることが可能となる。

本発明の実施形態１による受光モジュールの光学系を示す図である。本発明の実施形態１による受光面の形状を示す図である。本発明の実施形態１による受光面の他の形状を示す図である。本発明の実施形態１による図３の形状における受光面と集光スポットとの位置関係を示す図である。本発明の実施形態２による出射部および受光面の形状を示す図である。本発明の実施形態３による出射部および受光面の形状を示す図である。本発明の実施形態４による受光面の形状を示す図である。本発明の実施形態５による出射部および受光面の形状を示す図である。本発明の実施形態６による出射部および受光面の形状を示す図である。受光面とビームスポットとの位置関係を示す図である。

本発明の実施形態について、図面を用いて以下に説明する。

〈実施形態１〉
図１は、本発明の実施形態１による受光モジュールの光学系を示す図である。図１に示すように、本実施形態１による受光モジュールは、２つの入射光１（入力光）を受光する受光モジュールであり、２本の光ファイバ２によって入射された２つの入射光の各々を次段に出射する２つの出射部６ａ（光出射部）を有する２芯フェルール３ａと、出射部６ａの各々に対応して配置され、出射部６ａの各々から出射された入射光１を受光する２つの受光部６ｂ（光受光部）を有するツインＰＤ５ａと、出射部６ａと受光部６ｂとの間に配置され、出射部６ａの各々から出射された入射光１を受光部６ｂの各々に集光するレンズ４とを備えている。本実施形態では、受光部６ｂの全体が受光面である。また、受光部６ｂの形状は、レンズ４の中心軸に対応する中心点１１と、受光部６ｂの中点とを結ぶ直線に沿って延伸した形状である。なお、本実施形態１では２芯フェルール３ａおよびツインＰＤ５ａを用いているが、多芯フェルールであってもよく、フェルールに設けられる光ファイバの本数と同数の受光部６ｂを設ければよい。

受光モジュールの製造手順としては、まず初めにツインＰＤ５ａ（受光素子）を導電性接着剤によって固定し、次に内部にレンズ４を固定されたレンズホルダ（図示せず）を所定の位置にＹＡＧレーザ溶接によって固定する。最後に２芯フェルール３ａ（多芯フェルール）を調芯して固定する。２芯フェルール３ａ（多芯フェルール）の固定は、フェルールをフェルール固定用金属製治具にＹＡＧレーザ溶接によって固定した後に、フェルール固定用金属製治具をモジュール筐体に固定する。

本実施形態１では、２芯フェルール３ａのコア間隔（出射部６ａの間隔）を２５０ｎｍとし、レンズ４は縮小率が約１／２倍の非球面レンズを用いている。また、受光部６ｂは中心間隔が１２５ｎｍとなるように形成されている。このような構成により、２芯フェルール３ａの出射部６ａから出射された光（入射光１）は、レンズ４を介してビーム径とビーム間隔を１／２に縮小して受光部６ｂに集光して受光されている。

なお、図１中において、入射光１の伝搬方向をｚ軸とし、ｚ軸に直交する２軸をそれぞれｘ軸、ｙ軸とする。また、受光部６ｂの形状は、従来のように円形ではなく図２に示すような異方性形状となっている。図２の説明については、後に詳細に説明する。

ツインＰＤ５ａ（受光素子）の応答周波数帯域は、素子の容量が小さいほど高くすることができるが、受光面の面積が大きいほど素子の容量も大きくなるため、高速信号（高周波数の信号）を受信するためには受光面の面積を小さくする必要がある。例えば、周波数帯域が１０ＧＨｚ級の信号を受信するためには、１００πμｍ²（直径２０μｍの円形の面積）程度の受光面の面積が必要である。受光面の端部にて発生する容量の寄与分もあるが、受光面の面積が概ね同じであれば、形状によらず同程度の素子容量になる。

次に、出射部６ａから出射された入射光１が受光部６ｂの受光面に集光される場合における、調芯の公差について説明する。

図１０は、受光面とビームスポットとの位置関係を示す図である。図１０に示すように、受光面は従来から用いられている円形受光面７ｉとする。また、２芯フェルール（多芯フェルール）を調芯して円形受光面７ｉ上での入射光１のビームスポット（集光スポット）径が最小になるように調整する場合を想定している。

組み立て時のばらつきによって受光素子とレンズとの間隔が所定の大きさからずれると、レンズの縮小率（例えば、本実施形態では１／２倍）がずれる。レンズの圧縮率がずれた状態で円形受光面７ｉ上のビームスポット径が最小になるように２芯フェルールを調整すると、ビーム径およびビーム間隔がずれてしまう。図１０（ａ）は、レンズの縮小率が最適に調整されている場合を示しており、ビームスポット１０は円形受光面７ｉの中央に集光されている。図１０（ｂ）は、レンズの縮小率が小さい場合を示しており、ビームスポット１０は円形受光面７ｉのビームスポット１０の間隔が互いに小さくなる側に集光されている。図１０（ｃ）は、レンズの縮小率が大きい場合を示しており、ビームスポット１０は円形受光面７ｉのビームスポット１０の間隔が互いに大きくなる側に集光されている。図１０（ｂ）および（ｃ）に示すように、ビームスポット１０が円形受光面７ｉの端部近傍に位置しているため、円形受光面７ｉでのビームスポット１０の公差が減少していることが分かる。なお、両図において、ビームスポット１０の間隔が大きい場合と小さい場合とでは、光学系（レンズ）の縮小率が異なるため、ビームスポット径もわずかに異なる。また、図１０（ｄ）に示すように、レンズの圧縮率が図１０（ｃ）よりもさらに大きい方にずれると、入射光１の全てを円形受光面７ｉに集光させることができなくなって損失が生じる。

上記のことから、レンズの縮小率を所定の範囲内となるように調整するためには、２芯フェルールとレンズとの間隔、および、レンズと受光素子との間隔の各々を許容公差の範囲内に調整する必要がある。そのためには、最初に調整を行うレンズと受光素子との間隔を許容公差の範囲内に調整しなければならない。また、レンズと受光素子との間隔が許容公差の範囲内となるように位置調整できれば、その後に行う２芯フェルールの位置調整は、受光部６ｂにて受光された光の検出光量が最大となるように、フェルールの回転と３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）方向の微動による通常の調芯方法によって調整することができる。従来では、レンズと受光素子との間隔を正しく位置調整することが最も難しく、そのため当該調整時における公差の増大（許容公差の範囲の拡大）が求められている。本実施形態では、公差を増大させることを目的としており、以下に本実施形態１の特徴について説明する。

図２は、本発明の実施形態１による受光面の形状を示す図である。図２に示すように、受光面の形状は、レンズ４の中心軸に対応する中心点１１と、受光部６ｂの中点とを結ぶ直線に沿って延伸した方向を長手方向とし、長手方向に対して垂直方向を短手方向とした対称トラック型受光面７ａ（トラック形状）である。このように、受光面は、レンズ４の中心軸に対応する中心点１１を中心として１軸方向に配列されている。なお、本実施形態１において、受光部６ｂと受光面との形状は同じ形状であるとする。また、受光面の形状は、受光素子を製造するウエハプロセスにて用いられる露光用マスクによって、容易に所望の形状とすることができる。

対称トラック型受光面７ａの形状は、例えば、同面積の円形の受光面と比較すると、長手方向の大きさが約１．５倍（３３μｍ）、短手方向の大きさが約０．５倍（１０μｍ）である。また、各対称トラック型受光面７ａの中心の間隔は、従来の円形の受光面と同じ１２５μｍである。

上記の条件の場合において、出射部６ａから出射される入射光１のビーム径を約１０μｍとすると、縮小率が１／２のレンズ４（集光光学系）を介して受光部６ｂに集光された光のビームスポットは、直径約５μｍの円形となる。当該ビームスポットが対称トラック型受光面７ａの中央に調芯することができた場合は、対称トラック型受光面７ａの短手方向に±２．５μｍ、長手方向に±１４．０μｍの位置調整の公差を確保できる。一方、従来の円形（直径２０μｍ）の受光面の場合は、何れの方向にも±７．５μｍの等方的な位置調整の公差となる。

従来より、受光素子およびレンズを固定した後、受光部にて受光された光の検出量が最大（受光強度が最大）となるように２芯フェルール（多芯フェルール）によって調芯されるが、２芯フェルールによって受光強度が最大となる位置±１μｍ以内の精度で調芯して固定することができる。

上記のことから、対称トラック型受光面７ａの短手方向については、位置調整公差が従来の±７．５μｍから±２．５μｍに減少しても、レンズの固定位置によらず正しく調整（調芯）することができる。また、対称トラック型受光面７ａの長手方向については、２芯フェルールの調芯による精度（±１μｍ）を考慮しても、±１３μｍ程度の公差がある。当該公差は、光学系の縮小率の変動に伴う各受光面の中心の間隔（ビームスポット間隔）の変動に換算すると、±１３μｍ／１２５μｍ＝±１０．４％の変動に相当し、当該変動をレンズと受光素子との間隔に換算すると概ね１／２の±５％の変動に相当する。

従って、レンズと受光素子との間隔が上記の変動範囲内であれば、レンズの固定位置のばらつきによって光学系の縮小率が変動しても２芯フェルールの調芯によって正しく調整することができる。例えば、レンズと受光素子との間隔を６６０μｍ程度とした場合、レンズの固定位置の公差は６６０μｍの±５％＝±３３μｍとなる。一方、受光面が従来の円形で、かつ受光面積が対称トラック型受光面７ａと同じである場合、受光面での位置調整の公差は±７．５μｍとなる。当該公差は、光学系の縮小率の変動に伴う各受光面の中心の間隔（ビームスポット間隔）の変動に換算すると、±７．５μｍ／１２５μｍ＝±約６％の変動に相当し、当該変動をレンズと受光素子との間隔に換算すると概ね１／２の±３％の変動に相当する。例えば、レンズと受光素子との間隔を６６０μｍ程度とした場合、レンズの固定位置の公差は６６０μｍの±３％＝±２０μｍとなる。

以上のことから、レンズの固定位置の公差は、受光面の形状を異方性形状（対称トラック型受光面７ａ）とした方が従来と比べて１３μｍ以上大きくなることが分かる。従って、レンズの固定位置の公差が大きくなることによって光受光部とレンズとの距離のばらつきや多芯フェルールのコア間隔のばらつきによって光学系の倍率がばらついても高効率で光受光部に集光させることが可能となるとともに、レンズの調芯に要する時間を短縮することができ、受光モジュールを歩留まり良く製造することができる。

図３は、本発明の実施形態１による受光面の他の形状を示す図である。図３に示す非対称トラック型受光面７ｂは、図２に示す対称トラック型受光面７ａに対して、短手方向の長さがレンズ４の中心軸に対応する中心点１１から長手方向に向かって徐々に長くなる形状となっている。

本発明の実施形態における受光モジュールでは、例えば受光部６ｂが２つ設けられている場合において、それぞれの受光部６ｂにて対称となる位置で受光するように調整されると、最も出射部６ａの位置調整の公差を大きくすることができる。ビームスポットの間隔が小さい状態で受光する場合（図４（ａ））と、ビームスポットの間隔が大きい状態で受光する場合（図４（ｂ））とでは、ビームスポットの大きい状態で受光した方が光学系の倍率が大きくなるため、集光されたビームスポットが大きくなる。従って、図２に示す対称トラック型受光面７ａにて受光すると、ビームスポットの間隔が大きくなるほどビームスポット径も大きくなるため、その分だけ位置調整の公差が減少してしまう。一方、図３に示す非対称トラック型受光面７ｂにて受光すると、ビームスポットの間隔が大きくなっても位置調整の公差を確保できるという利点がある。

図３において点線で示される受光エリア８は、光学系のばらつきを考慮した場合に受光する可能性のあるエリアを示しており、非対称トラック形状となる。なお、非対称トラック型受光面７ｂは、受光エリア８に対して所定の位置調整公差分だけ同じ幅で広がった（相似の）非対称トラック状にすることが望ましい。

また、受光面の形状は、本実施形態１の図２および図３に示した形状だけではなく、受光面積を同一としたままで、短手方向をさらに短くして長手方向をさらに長くすることによって、レンズの固定位置の公差をさらに大きくすることが可能となる。例えば、短手方向の長さを９μｍとすると、長手方向の長さは４５μｍとすることができる。その結果、レンズの固定位置の公差を±２０μｍと大きくすることが可能となる。短手方向の長さは、出射部６ａから出射される出射ビームのビーム径と集光光学系の縮小率で決まる集光ビームのスポット径に対して、±１μｍ程度の固定精度公差を加えた大きさまで小さくすることが可能であり、本実施形態の場合では約７μｍ程度まで低減可能であると推考される。

以上のことから、例えば、初めに受光部６ｂを位置固定した後に、レンズ４を光受光強度をモニタすることなく通常の光モジュールよりも大きな位置公差で固定（無調芯固定）し、その後に２芯フェルール３ａの出射部６ａを光受光強度をモニタし調芯しながら位置固定するため、レンズの調芯が簡便になって受光モジュールを容易に製造することが可能となる。このとき、受光部６ｂとレンズ４との間隔、または、レンズ４と出射部６ａとの間隔のうちのいずれか一方の間隔を無調芯で設定すればよい。また、光出射部６ａによる調芯時の位置調整の公差を大きくできるため、調芯工程における歩留まりを良好にできる。すなわち、光受光部とレンズとの距離のばらつきや多芯フェルールのコア間隔のばらつきによって光学系の倍率がばらついても高効率で光受光部に集光させることが可能となる。

〈実施形態２〉
図５は、本発明の実施形態２による出射部および受光面の形状を示す図である。図５に示すように、本実施形態２による光モジュールは、出射部６ａおよび受光面は４個ずつあり、それぞれが正方形状に配列されている。その他の構成は、実施形態１と同様であるため、ここでは説明を省略する。

図５に示す非対称トラック型ＰＤアレイ受光面は、正方形状の中心から延伸された非対称トラック形状となっている。すなわち、レンズ４の中心軸に対応する中心点１１を中心として２軸方向に配列されている。

なお、受光面は、受光する可能性のあるエリアに対して所望の位置調整の公差分だけ広がった非対称トラック形状にすることが好ましい。また、出射部６ａおよび受光面は、３個以上であればよく、配列状態は正方形状だけではなく長方形状など所望の形状であってもよい。

以上のことから、光学系の倍率がばらついた場合であっても、出射部６ａの位置調整の公差を大きくすることができる。

〈実施形態３〉
図６は、本発明の実施形態３による出射部および受光面の形状を示す図である。図６に示すように、本実施形態３による光モジュールは、出射部６ａおよび受光面は２個ずつあり、各受光面は円弧状に延伸された形状となっている。すなわち、２つ（複数）の受光面６ｂ（光受光部）の形状は、レンズ４の中心軸に対応する中心点１１から所定の距離を半径とし、中心点１１を中心として所定の角度だけ回転して描かれた円弧に沿った形状であることを特徴としている。その他の構成は、実施形態１と同様であるため、ここでは説明を省略する。

光学系の調整において、受光部６ｂとレンズ４との距離、レンズ４と出射部６ａとの距離を正確に調整する他に、出射部６ａにおける各光ファイバ２のファイバコアの配列方向の角度と、受光部６ｂの受光面の配列方向の角度とを正確に合わせる必要がある。

本実施形態１および２では、受光部６ｂとレンズ４との距離のばらつきに対して調整公差を大きくする受光モジュールについて説明したが、本実施形態３では、各受光面が円弧状に延伸して形成されているため、上述の角度がばらついた場合であっても良好に受光することができ、出射部６ａの角度調整の公差を大きくすることが可能となる。

なお、角度の公差としては、例えば±１度〜±５度とすることによって、出射部６ａの角度調整の工程なしで光学系を調整することができる。また、受光面は、受光する可能性のあるエリア（受光エリア８）に対して、所望の位置調整の公差分だけ広がった円弧形状にすることが好ましい。さらに、出射部６ａおよび受光面は３個以上でもよく、出射部６ａおよび受光面の配列状態は１軸方向であっても２軸方向であってもよい。

以上のことから、出射部６ａにおける各光ファイバ２のファイバコアの配列方向の角度と、受光部６ｂの受光面の配列方向の角度とがばらついた場合であっても良好に受光することができ、出射部６ａの角度調整の公差を大きくすることが可能となる。

〈実施形態４〉
図７は、本発明の実施形態４による受光面の形状を示す図である。図７（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施形態４による受光モジュールは、出射部６ａおよび受光面は１個ずつであり、受光部６ｂは、受光面と非受光面とを混在させ受光面が広範囲に存在することを特徴としている。また、受光面の形状は、受光部６ｂ（光受光部）の各々に照射される入力光の直径よりも小さい幅のパターン形状である。

図７（ａ）に示す受光面のパターン形状は渦巻き形状（渦巻き型受光面７ｅ）であり、図７（ｂ）に示す受光面のパターン形状は蛇行型形状（蛇行型受光面７ｆ）である。渦巻き型受光面７ｅ（または、蛇行型受光面７ｆ）の総面積は、応答周波数帯域によって変わるが、例えば１０ＧＨｚの帯域の場合には１００μｍ²以下にする。また、非受光面は上部電極を設けない構造とし、渦巻き型受光面７ｅ（または、蛇行型受光面７ｆ）以外の領域に光が入射しないように金属膜などの遮光膜を設けることが望ましい。

上記の構造では、受光感度が（集光スポット内の受光部面積／集光スポットの面積）の割合だけ減少するが、入射光１の信号を渦巻き型受光面７ｅ（または、蛇行型受光面７ｆ）の受光面が存在する広い面積にわたって高い応答周波数帯域で受信することが可能となる。また、本実施形態４における受光面の面積と非受光面の面積との総和が、実施形態１における受光面の面積と同一である場合において、受光面の面積と非受光面の面積との総和を小さくすると実施形態１よりも高い応答周波数帯域の信号を受信することが可能となる。

なお、出射部６ａおよび受光面は複数でもよく、出射部６ａおよび受光面の配列状態は１軸方向であっても２軸方向であってもよい。また、受光面および非受光面は、受光面上に集光された場合に想定されるビーム径の１／２の幅、あるいは偶数分の１の幅の受光面のパターン形状で混在することが望ましい。当該パターンとすることによって、受光面および非受光面が混在する受光部６ｂの如何なる箇所でも同じ感度で受光することができる。

以上のことから、受光面が存在する面積を広くすることによって、受光部６ｂとレンズ４との距離のばらつきによる位置調整の公差を大きくすることができ、受光モジュール製造時の調芯工程を容易にすることが可能となる。また、受光面の面積を小さくすることによって、さらに高い応答周波数帯域の信号を受信することが可能となる。

〈実施形態５〉
図８は、本発明の実施形態５による出射部および受光面の形状を示す図である。図８（ａ）は出射部６ａの形状（多芯フェルール３ｂの断面）を示し、図８（ｂ）はＰＤアレイ６ｂの受光面の形状を示している。図８に示すように、本実施形態５による受光モジュールでは、出射部６ａおよび受光面は２個ずつであり、受光部６ｂは実施形態４と同様、受光面と非受光面とを混在させ受光面が広範囲に存在することを特徴としている。本実施形態５は、図８に示す受光面の形状に特徴を有しており、その他の構成は実施形態４と同様であるため、ここでは説明を省略する。

図８（ｂ）に示す受光面は、非対称トラック型蛇行型受光面７ｇである。非対称トラック型蛇行型受光面７ｇの総面積は、応答周波数帯域によって変わるが、例えば１０ＧＨｚの帯域の場合には１００μｍ²以下にする。また、さらに高い応答周波数帯域の信号を受信する必要がある場合は、非対称トラック型蛇行型受光面７ｇの総面積を減少させる。非受光面は上部電極を設けない構造とし、非対称トラック型蛇行型受光面７ｇ以外の領域に光が入射しないように金属膜などの遮光膜を設けることが望ましい。さらに、実施形態１にて説明したように、受光面および非受光面が混在した形状を、光学系の倍率のばらつきを考慮した場合において受光する可能性があるエリア（受光エリア８）に対して、所望の位置調整の公差分だけ広がった非対称トラック形状にすることが好ましい。すなわち、受光面および非受光面が混在した形状は図３に示す非対称トラック型受光面７ｂと同様であり、トラック形状の短手方向の長さがレンズ４の中心軸に対応する中心点１１から長手方向に向かって徐々に長くなる形状となっている。

上記の構造では、受光感度が（集光スポット内の受光部面積／集光スポットの面積）の割合だけ減少するが、入射光１の信号を非対称トラック型蛇行型受光面７ｇの受光面が存在する広い面積にわたって高い応答周波数帯域で受信することが可能となる。

また、本実施形態４における受光面の面積と非受光面の面積との総和が、実施形態１における受光面の面積と同一である場合において、受光面の面積と非受光面の面積との総和を小さくすると実施形態１よりも高い応答周波数帯域の信号を受信することが可能となる。

なお、出射部６ａおよび受光面は３個以上でもよく、出射部６ａおよび受光面の配列状態は１軸方向であっても２軸方向であってもよい。

また、受光面および非受光面が混在した形状は、レンズ４の中心軸に対応する中心点１１と、受光部６ｂの中点とを結ぶ直線に沿って延伸した方向を長手方向とし、長手方向に対して垂直方向を短手方向とした対称トラック型受光面（図２参照）としてもよい。

また、本実施形態５では、受光面の形状を非対称トラック型蛇行型受光面７ｇとして説明したが、受光面および非受光面が混在した形状が対称トラック型受光面および非対称トラック型受光面である場合において、受光面のパターン形状を渦巻き形状としてもよい。

〈実施形態６〉
図９は、本発明の実施形態６による出射部および受光面の形状を示す図である。図９（ａ）は出射部６ａの形状（多芯フェルールの断面）を示し、図８（ｂ）はＰＤアレイ６ｂの受光面の形状を示している。図９に示すように、本実施形態６による受光モジュールでは、出射部６ａおよび受光面は２個ずつであり、受光部６ｂは実施形態４と同様、受光面と非受光面とを混在させ受光面が広範囲に存在することを特徴としている。本実施形態６は、図９に示す受光面の形状に特徴を有しており、その他の構成は実施形態４と同様であるため、ここでは説明を省略する。

図９（ｂ）に示す受光面は、円弧型蛇行型受光面７ｈである。円弧型蛇行型受光面７ｈの総面積は、応答周波数帯域によって変わるが、例えば１０ＧＨｚの帯域の場合には１００μｍ²以下にする。また、さらに高い応答周波数帯域の信号を受信する必要がある場合は、円弧型蛇行型受光面７ｈの総面積を減少させる。非受光面は上部電極を設けない構造とし、円弧型蛇行型受光面７ｈ以外の領域に光が入射しないように金属膜などの遮光膜を設けることが望ましい。さらに、受光面および非受光面が混在した形状は、受光する可能性のあるエリア（受光エリア８）に対して、所望の位置調整の公差分だけ広がった円弧形状にすることが好ましい。すなわち、すなわち、受光面および非受光面が混在した形状は、レンズ４の中心軸に対応する中心点１１から所定の距離を半径とし、中心点１１を中心として所定の角度だけ回転して描かれた円弧に沿った形状となっている。

上記の構造では、受光感度が（集光スポット内の受光部面積／集光スポットの面積）の割合だけ減少するが、入射光１の信号を円弧型蛇行型受光面７ｈの受光面が存在する広い面積にわたって高い応答周波数帯域で受信することが可能となる。

以上のことから、出射部６ａにおける各光ファイバ２のファイバコアの配列方向の角度と、受光部６ｂの受光面の配列方向の角度とがばらついた場合であっても出射部６ａの角度調整の公差を大きくすることができ、受光モジュール製造時の調芯工程を容易にすることが可能となる。また、受光面の面積を小さくすることによって、さらに高い応答周波数帯域の信号を受信することが可能となる。

また、本実施形態６では、受光面の形状を円弧型蛇行型受光面７ｈとして説明したが、受光面のパターン形状を渦巻き形状としてもよい。

１入射光、２光ファイバ、３ａ２芯フェルール、３ｂ多芯フェルール、４レンズ、５ａツインＰＤ、５ｂＰＤアレイ、６ａ出射部、６ｂ受光部、７ａ対称トラック型受光面、７ｂ非対称トラック型受光面、７ｃ非対称トラック型ＰＤアレイ受光部、７ｄ円弧型受光面、７ｅ渦巻き型受光面、７ｆ蛇行型受光面、７ｇ非対称トラック型蛇行型受光面、７ｈ円弧型蛇行型受光面、７ｉ円形受光面、８受光エリア、９非受光部、１０集光スポット、１１中心点。

Claims

複数の入力光を受光する受光モジュールにおいて、
入射された前記複数の入力光の各々を次段に出射する複数の光出射部と、
前記複数の光出射部の各々に対応して配列され、前記複数の光出射部の各々から出射された前記複数の入力光を受光する複数の光受光部と、
前記複数の光出射部と前記複数の光受光部との間に配置され、前記複数の光出射部の各々から出射された前記複数の入力光を前記複数の光受光部の各々に集光するレンズと、
を備え、
前記複数の光受光部の各々の形状は、前記レンズの中心軸に対応する中心点と、各前記光受光部の中点とを結ぶ直線に沿って延伸した形状であることを特徴とする、受光モジュール。
前記複数の光受光部は、前記中心点を含む１軸方向に配列されていることを特徴とする、請求項１に記載の受光モジュール。
前記複数の光受光部は、前記中心点を中心として２軸方向に配列されていることを特徴とする、請求項１に記載の受光モジュール。
前記複数の光受光部の各々の形状は、前記延伸した方向を長手方向とし、前記長手方向に対して垂直方向を短手方向としたトラック形状であることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の受光モジュール。
前記複数の光受光部の各々の形状は、前記トラック形状の前記短手方向の長さが、前記中心点から前記長手方向に向かって徐々に長くなる形状であることを特徴とする、請求項４に記載の受光モジュール。
前記複数の光受光部の各々の形状は、前記中心点から所定の距離を半径とし、前記中心点を中心として所定の角度だけ回転して描かれた円弧に沿った形状であることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の受光モジュール。
前記複数の光受光部の各々は受光面と非受光面とを有し、
前記複数の光受光部の各々の形状は、前記レンズの中心軸に対応する中心点と、前記光受光部の中点とを結ぶ直線に沿って延伸した形状であり、
前記受光面の形状は、前記複数の光受光部の各々に照射される前記複数の入力光の直径よりも小さい幅のパターン形状であることを特徴とする、請求項１に記載の受光モジュール。
前記受光面のパターン形状は、渦巻き形状または蛇行型形状であることを特徴とする、請求項７に記載の受光モジュール。
入力光を受光する受光モジュールにおいて、
前記入力光を受光する光受光部を備え、
前記光受光部は受光面と非受光面とを有し、
前記受光面の形状は、前記光受光部に照射される前記入力光の直径よりも小さい幅の渦巻き形状または蛇行型形状であることを特徴とする、受光モジュール。
請求項１ないし８のいずれかに記載の受光モジュールを製造する方法であって、
前記光受光部と前記レンズとの間隔、または、前記レンズと前記光出射部との間隔のうちのいずれか一方の間隔を無調芯で設置することを特徴とする、受光モジュールの製造方法。