JP2015014689A - 平板配置用受光パッケージ及び光モジュール - Google Patents

平板配置用受光パッケージ及び光モジュール Download PDF

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Yuji Mihashi
祐司 三橋
寿樹 西澤
Toshiki Nishizawa
寿樹 西澤
小川　育生
Ikuo Ogawa
育生 小川
笠原　亮一
Ryoichi Kasahara
亮一 笠原
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Abstract

【課題】本発明は、モジュールを大型化させることなく、光信号のモニタ受信感度を一定にすることが可能な平板配置用受光パッケージの提供を目的とする。
【解決手段】本発明の平板配置用受光パッケージは、受光器４１が保持ホルダ４２の正面に固定され、保持ホルダ４２の裏面が受光器４１の受光面と平行な面上で平行移動可能な平坦面になっている第１のサブアセンブリ３１と、保持ホルダ４２を保持するコの字形状の凹型ホルダ４３及び基板１１に配置される平板ベース４４を有し、平板ベース４４のうちの基板１１への搭載面が基板面と平行に移動可能な平坦面になっており、凹型ホルダ４３と平板ベース４４とが固定され、凹型ホルダ４３のコの字形状を有する面の少なくとも一方の面が保持ホルダ４２の裏面を平行移動可能な平坦面となっている第２のサブアセンブリ３２と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、モニタＰＤ（ＰｈｏｔｏＤｉｏｄｅ）を搭載する平板配置用受光パッケージ及び光モジュールに関する。
従来のモニタＰＤ１０２は、ファイバ付同軸型構造をしており、これを図１５のように光モジュール１０１の光ファイバ１０３に光信号をタップして融着等で接続して光信号の出力をモニタしていた（例えば、特許文献１参照。）。
図１６は光モジュール１０１内部にモニタＰＤ１０２を集積した従来例である（例えば、特許文献２参照。）。従来は、モニタＰＤ１０２はセラミックなどのキャリア上にＰＤベアチップが搭載させた形態であった。
特開平８−１２２５８２号公報 特開２００２−３５７７４３号公報
特許文献１の従来例は、光モジュールの光ファイバの途中にモニタＰＤを接続させているため、モジュール全体が大型化してしまい、ボード実装時の光ファイバの取り回しや収納が困難であった。
特許文献２の従来例は、ＰＤベアチップが光モジュール内部に剥き出しになっているため、主の光信号のみならず、光モジュール内部で発生した迷光成分まで受信してしまい、安定した光信号モニタを行なうことが困難であった。更にモニタＰＤは無調整で実装されていたため、受信感度がロット及び搭載精度に依存してばらつくという問題があった。
そこで、本発明は、モジュールを大型化させることなく、受信感度を一定にすることが可能な平板配置用受光パッケージ及び光モジュールの提供を目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の平板配置用受光パッケージは、
２本のリードを有する受光器が中央に開口部を有する保持ホルダに固定され、前記保持ホルダの裏面が前記受光器の受光面と平行な面上で平行移動可能な平坦面になっている第１のサブアセンブリと、
前記保持ホルダを保持するコの字形状の凹型ホルダが基板に配置される平板ベースに固定される第２のサブアセンブリと、を備え、
前記平板ベースのうちの前記基板への搭載面は基板面と平行に移動可能な平坦面であり、
前記凹型ホルダの切り欠きのある辺を前記基板上方に向けて前記凹型ホルダと前記平板ベースとは固定され、
前記凹型ホルダのコの字形状を有する面の少なくとも一方の面が前記保持ホルダの前記裏面を平行移動可能な平坦面となっており、
前記受光器から延びる２本のリードは、それぞれ入射光の進行方向と入射光と垂直方向に延びており、前記入射光の進行方向に延びるリードは前記保持ホルダの開口部と前記凹型ホルダの切り欠き内部に配置されている。
第２のサブアセンブリが平板ベースを備えることで、基板上の所望の位置に受光器を設置することができる。第２のサブアセンブリが凹型ホルダを備え、第１のサブアセンブリが保持ホルダを備えることで、受光器の受光面と平行な面上で受光器を平行移動させ、モニタＰＤの受光感度の適当な位置にモニタＰＤを固定することができる。これにより、モニタＰＤの受信感度を一定且つ安定にすることができる。したがって、本発明の平板配置用受光パッケージは、モジュールを大型化させることなく、受信感度を一定にすることができる。
本発明の平板配置用受光パッケージでは、前記保持ホルダは、前記受光器を位置決めするためのショルダ部を備え、前記ショルダ部の両側が前記入射光に対し垂直方向に延びるリードの位置を規定し、前記ショルダ部の中央が前記受光器を収納する形状を有していてもよい。
本発明の平板配置用受光パッケージは、保持ホルダがショルダ部を備えるため、受光器の側面リード方向、高さ方向及び光軸方向の各方向を位置決めされた状態で固定することができる。
本発明の光モジュールは、前記基板に搭載され、光ファイバからの光を導波する導波型光学素子と、前記導波型光学素子を伝搬する光の一部が分離されて前記導波型光学素子から出射されたモニタ光を受光する、本発明の平板配置用受光パッケージと、を備える。
本発明の光モジュールは、本発明の平板配置用受光パッケージを備えるため、光モジュール内にモニタＰＤを配置しても、モニタＰＤの受信感度を一定にすることができる。したがって、本発明の光モジュールは、モジュールを大型化させることなく、受信感度を一定にすることができる。
本発明の光モジュールでは、前記導波型光学素子は、前記光ファイバに接続されている端面に前記モニタ光を出射する出射窓を備え、前記平板配置用受光パッケージの受光器は、前記モニタ光の入射窓を備え、前記出射窓と前記入射窓が対峙して配置されていてもよい。
本発明の光モジュールは、導波型光学素子のうちの光ファイバに接続されている端面に出射窓が配置されているため、入射窓に入射する迷光を少なくすることができる。これにより、本発明の光モジュールは、信号光を正確にモニタリングすることができる。
本発明の光モジュールでは、前記導波型光学素子は、２本の光ファイバと接続され、前記出射窓は、一方の光ファイバからの光の一部が分離されたモニタ光を出射し、前記出射窓及び前記入射窓は、前記モニタ光を通過させかつ前記導波型光学素子内の迷光を遮断してもよい。
本発明の光モジュールは、信号光とローカル光が導波型光学素子に入射された場合に、信号光のみをモニタ光として出射窓から取り出すことができる。ここで、出射窓及び入射窓は、モニタ光を通過させかつ導波型光学素子内の迷光を遮断するため、信号光を分離したモニタ光のみをモニタＰＤに入射させることができる。これにより、本発明の光モジュールは、信号光を正確にモニタリングすることができる。
本発明によれば、モジュールを大型化させることなく、モニタＰＤの受信感度を一定且つ安定にすることが可能な平板配置用受光パッケージ及び光モジュールを提供することができる。
本実施形態に係る光モジュールの上面図を示す。 本実施形態に係る光モジュールのＡ−Ａ’断面図を示す。 本実施形態に係る平板配置用受光パッケージの側面図である。 本実施形態に係る平板配置用受光パッケージの背面図である。 本実施形態に係る受光器の一例を示す。 本実施形態に係る受光器の図を示す。 本実施形態に係る保持ホルダの図を示す。 本実施形態に係る第１のサブアセンブリの図である。 本実施形態に係る凹型ホルダの図である。 本実施形態に係る平板ベースの図を示す。 本実施形態に係る第１のサブアセンブリの図である。 本実施形態に係る平板配置用受光パッケージの斜め前面図を示す。 本実施形態に係る平板配置用受光パッケージの斜め背面図である。 本実施形態に係る第１のサブアセンブリの拡大図である。 特許文献１のモニタＰＤの搭載例を示す。 特許文献２のモニタＰＤの搭載例を示す。
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
本実施形態に係る光モジュールは更なる通信トラフィック増大に伴う光位相変調すなわちＤＱＰＳＫ伝送方式やＤＰ−ＱＰＳＫ伝送方式に対応した集積型受信ＦＥモジュールである。これらの伝送方式で使用されるＰＬＣ受信光回路は遅延干渉計ＤＬＩ（Ｄｅｌａｙ Ｌｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）やＤＰＯＨ（Ｄｕａｌ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｈｙｂｒｉｄ）と呼ばれ、光信号の位相状態の差異を光強度の差異に変換するもので、それを強度差異のみ検出可能なＰＤで受信して復調し、ＰＤで復調された電気信号を電流／電圧変換し増幅して高周波電気信号として出力する高周波アンプを集積した光モジュールである。
図１及び図２に、本実施形態に係る光モジュールの一例を示す。図１は本実施形態に係る光モジュールの上面図であり、図２は本実施形態に係る光モジュールの側面図である。本実施形態に係る光モジュールは、基板１１と、光半導体パッケージ１２と、導波路型光学素子としてのＰＬＣ受信光回路１３と、光学レンズ１４と、レンズ保持ホルダ１７と、平板配置用受光パッケージ３０と、を備える。光半導体パッケージ１２は復調用の受信部を備え、平板配置用受光パッケージ３０はモニタＰＤを備える。
光ファイバ１６から伝送された光信号はＰＬＣ受信光回路１３に入射される。ＰＬＣ受信光回路１３は、基板１１に搭載され、光ファイバ１６からの光を導波する。ＰＬＣ受信光回路１３内部では導波路が分離（Ｔａｐ）されており、復調用の受信部に向かう光信号とモニタＰＤに向かう光信号に分離される。モニタＰＤに向かう光信号がモニタ光であり、光ファイバ１６に接続されている端面に配置されている出射窓３４から出射される。ＰＬＣ出射端となる出射窓３４は反射対策のため斜めカットされ、ＡＲ板が搭載されている。これによりノイズ成分である反射を抑制することができる。
モニタＰＤ受信用の光信号すなわちモニタ光は、ファイバ入力部３３脇に配置されている出射窓３４から出力され、出射窓３４と対峙して配置されている入射窓５３から平板配置用受光パッケージ３０中のモニタＰＤに入射する。平板配置用受光パッケージ３０のモニタＰＤが入射窓５３から入射したモニタ光を受光し、光感度を得る事が出来る。ファイバ入力部３３脇にモニタＰＤを搭載することによりＰＬＣ基板内で発生する散乱光をモニタＰＤが受信することを抑制できる。
図３及び図４に、平板配置用受光パッケージ３０の一例を示す。図３は本実施形態に係る平板配置用受光パッケージの側面図であり、図４は本実施形態に係る平板配置用受光パッケージの背面図である。本実施形態に係る平板配置用受光パッケージ３０は、第１のサブアセンブリ３１と、第２のサブアセンブリ３２を備える。第１のサブアセンブリ３１は、受光器４１及び保持ホルダ４２を備える。第２のサブアセンブリ３２は、コの字形状の凹型ホルダ４３と、平板状の平板ベース４４と、を備える。
図５に、受光器４１の一例を示す。受光器４１は、小型ＣＡＮ−ＰＫＧ（Ｐａｃｋａｇｅ）に搭載されたモニタＰＤ５１を備える。モニタＰＤ５１は、平板ベース５４、キャップ５２及び入射窓５３からなる小型ＣＡＮ−ＰＫＧ内部に搭載され気密封止されている。そのため封止されていない光モジュール内部に搭載しても安定した動作を行なうことが可能である。第１のサブアセンブリ３１は第２のサブアセンブリ３２の搭載面上で調芯が可能で、常に安定した受信感度を得る事ができる。小型ＣＡＮ−ＰＫＧにレンズなどの間接部品を搭載してもよい。また、小型ＣＡＮ−ＰＫＧの入射窓５３やレンズの有効径を制御することにより、迷光の入射を防止できるためクロストークを抑制することができる。
モニタＰＤ５１が搭載されている小型ＣＡＮ−ＰＫＧの入射窓５３はフラットガラスであってもレンズであってもよい。入射窓５３は所定の開口になっている。これはモジュール内部の迷光の入射やＬｏｃａｌ光の入射を抑制するために設定される開口径であるため、ある程度小さな入射窓５３となるが、第１のサブアセンブリ３１を最適な位置に調芯し固定することで十分な受信感度を得る事ができる（図１４）。
実装構造はまず受光器４１を調芯用の保持ホルダ４２に固定し、第１のサブアセンブリ３１を作る（図６〜図８）。保持ホルダ４２はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏなどの金属材料であることが望ましい。固定方法は接着剤、レーザ溶接などを用いることができる。受光器４１は、背面と側面にそれぞれリードを有しており、背面リード５６はアノード、側面リード５７はカソードであり、セラミック端子１９から延伸する電極に接続される。背面リード５６は入射光方向に延びており、側面リード５７は入射光と垂直な方向に延びている。
保持ホルダ４２は、受光器４１の上部にショルダ部５８を有するとともに、中央部に開口部５９を有する。図８に示すように、ショルダ部５８は、受光器４１が位置決めしやすいように、中央は受光器４１の一部が収まるような凹型形状をしており、両側は側面リード５７が固定されるように左右水平に伸びた形状となっている。保持ホルダ４２の開口部５９は略円形であり、受光器４１の平板ベース５４の径より小さく、背面リード５６より大きい。ショルダ部５８の凹型形状に平板ベース５４及び側面リード５７が接触するように受光器４１を設置する。このときに、背面リード５６はこの開口部５９と凹型ホルダ４３の切り欠き内を通り、後方に延びている。保持ホルダ４２の形状により、受光器４１は保持ホルダ４２に対し、ｘ軸（側面リード方向）、ｙ軸（高さ方向）、ｚ軸（背面リード方向、光軸方向）の各方向に対し、位置決めされ固定される。
次に平板ベース４４の所定位置に凹型ホルダ４３を固定し、第２のサブアセンブリ３２を作る。このとき、凹型ホルダ４３の切り欠きのある辺を基板１１上方に向けて凹型ホルダ４３と平板ベース４４とが固定される（図９〜図１１）。凹型ホルダ４３は平板ベース４４上に接着剤などで固定される。凹型ホルダ４３はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏなどの金属材料であることが望ましい。平板ベース４４はアルミナからなることが好ましい。
第２のサブアセンブリ３２は第１のサブアセンブリ３１の保持用として基板１１上の所定位置に接着剤などで固定される。平板ベース４４のうちの基板１１への搭載面が基板面と平行に移動可能な平坦面になっており、基板１１上の所定位置に配置可能になっている。
次に入射窓５３と対向する保持ホルダ４２の裏面４５を光モジュール内部にて第２のサブアセンブリ３２の凹型ホルダ４３のＰＬＣ側平坦面４６に接触させ、光学調芯を行なう（図８、図１１〜図１３）。この際、背面リードは凹型ホルダの切り欠き内のほぼ中央に位置しており、調芯操作の障害とはならない。保持ホルダ４２の裏面４５が凹型ホルダ４３のコの字形状を有する面のうちのＰＬＣ受信光回路１３側に配置されるＰＬＣ側平坦面４６が平坦面になっているため、保持ホルダ４２の裏面４５と凹型ホルダ４３のＰＬＣ側平面４６を摺り合わせてモニタＰＤ５１の受光面と平行なｘｙ平面内の光学調芯を行なうことができる。この面内で調芯を行ない、所定の受信感度が得られた位置でＹＡＧレーザによるスポット溶接を行ない、保持ホルダ４２と凹型ホルダ４３を固定することで第１のサブアセンブリ３１を第２のサブアセンブリ３２に固定し、基板１１上に平板配置用受光パッケージ３０が搭載される。これにより、モニタＰＤの受信感度を一定にすることができる。したがって、入射窓５３でクロストークを抑止しつつ、調芯により受光感度を維持したまま平板配置用受光パッケージ３０が基板上に固定される。
モニタＰＤ５１が搭載されている小型ＣＡＮ−ＰＫＧから背面リード５６と側面リード５７の２本（リード５５）が出力され、各リードからワイヤボンディングにより光モジュール内部のセラミック端子１９から延伸する電極に電気接続を行なう。
なお、ＰＬＣ受信光回路１３が２本の光ファイバ１６と接続されていてもよい。例えば、一方の光ファイバ１６が信号光をＰＬＣ受信光回路１３に入射し、他方の光ファイバ１６がローカル光をＰＬＣ受信光回路１３に入射する。この場合、ＰＬＣ受信光回路１３は、信号光の一部のみをモニタ光として分離し、出射窓３４から出射する。このとき、ＰＬＣ受信光回路１３内にローカル光が分散されるため、出射窓３４からローカル光の迷光が出射する可能性がある。そこで、ＰＬＣ受信光回路１３で分離されて出射窓３４から出射されたモニタ光の光軸上にスリットを設ける。例えば、出射窓３４及び入射窓５３に、モニタ光を通過させかつ導波型光学素子内の迷光を遮断するスリットを備える。出射窓３４及び入射窓５３のスリットは、例えば、出射窓３４及び入射窓５３の開口径を小さくすることで形成する。これにより、ローカル光の入射を低減させ充分なクロストークを確保することができる。また、平板配置用受光パッケージ３０は基板１１に対し２本の光ファイバ１６と同じ側に配置しているが（図１）、これは入射側と同側に配置することで、ＰＬＣ受信光回路１３内での漏れ光や乱反射等により発生する迷光が他の端面と比較すると、より少ないためである。
以上より本発明は受信感度を一定且つ安定した動作を行なうことができるモニタＰＤ内蔵受信ＦＥモジュールの提供が可能となる。
本発明は情報通信産業に適用することができる。
１１：基板
１２：光半導体パッケージ
１３：ＰＬＣ受信光回路
１４：光学レンズ
１６：光ファイバ
１７：レンズ保持ホルダ
１８：フランジ
１９：セラミック端子
３０：平板配置用受光パッケージ
３１：第１のサブアセンブリ
３２：第２のサブアセンブリ
３３：ファイバ入力部
３４：出射窓
４１：受光器
４２：保持ホルダ
４３：凹型ホルダ
４４：平板ベース
４５：保持ホルダの裏面
４６：凹型ホルダのＰＬＣ側平坦面
５１：モニタＰＤ
５２：キャップ
５３：入射窓
５４：平板ベース
５５：リード
５６：背面リード
５７：側面リード
５８：ショルダ部
５９：開口部
１０１：光モジュール
１０２：モニタＰＤ
１０３：光ファイバ
１０４：コネクタ
１０５：ＬＤ

Claims (5)

  1. ２本のリードを有する受光器が中央に開口部を有する保持ホルダに固定され、前記保持ホルダの裏面が前記受光器の受光面と平行な面上で平行移動可能な平坦面になっている第１のサブアセンブリと、
    前記保持ホルダを保持するコの字形状の凹型ホルダが基板に配置される平板ベースに固定される第２のサブアセンブリと、を備え、
    前記平板ベースのうちの前記基板への搭載面は基板面と平行に移動可能な平坦面であり、
    前記凹型ホルダの切り欠きのある辺を前記基板上方に向けて前記凹型ホルダと前記平板ベースとは固定され、
    前記凹型ホルダのコの字形状を有する面の少なくとも一方の面が前記保持ホルダの前記裏面を平行移動可能な平坦面となっており、
    前記受光器から延びる２本のリードは、それぞれ入射光の進行方向と入射光と垂直方向に延びており、前記入射光の進行方向に延びるリードは前記保持ホルダの開口部と前記凹型ホルダの切り欠き内部に配置されていることを特徴とする平板配置用受光パッケージ。
  2. 前記保持ホルダは、前記受光器を位置決めするためのショルダ部を備え、
    前記ショルダ部の両側が前記入射光に対し垂直方向に延びるリードの位置を規定し、前記ショルダ部の中央が前記受光器を収納する形状を有することを特徴とする平板配置用受光パッケージ。
  3. 前記基板に搭載され、光ファイバからの光を導波する導波型光学素子と、
    前記導波型光学素子を伝搬する光の一部が分離されて前記導波型光学素子から出射されたモニタ光を受光する、請求項１又は２に記載の平板配置用受光パッケージと、
    を備える光モジュール。
  4. 前記導波型光学素子は、前記光ファイバに接続されている端面に前記モニタ光を出射する出射窓を備え、
    前記平板配置用受光パッケージの受光器は、前記モニタ光の入射窓を備え、
    前記出射窓と前記入射窓が対峙して配置されていることを特徴とする請求項３に記載の光モジュール。
  5. 前記導波型光学素子は、２本の光ファイバと接続され、
    前記出射窓は、一方の光ファイバからの光の一部が分離されたモニタ光を出射し、
    前記出射窓及び前記入射窓は、前記モニタ光を通過させかつ前記導波型光学素子内の迷光を遮断するスリットを備えることを特徴とする請求項４に記載の光モジュール。
JP2013141056A 2013-07-04 2013-07-04 平板配置用受光パッケージ及び光モジュール Pending JP2015014689A (ja)

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