JP2016100372A - 光送信器モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】光源へ電気信号を供給する信号線の長さの増大を抑えつつ、電気信号に応じて信号光とは反対の方向に出射されるモニタ光を受光すること。
【解決手段】光送信装置は、光源と、ドライバと、受光素子とを備える。光源は、信号線から供給される電気信号に応じて信号光を前方へ出射するとともに、当該信号光を監視するためのモニタ光を後方へ出射する。ドライバは、光源の後方に配置されて電気信号を信号線へ供給する。ドライバは、電気信号に応じて光源の後方に出射されるモニタ光の進行方向とは異なる方向にモニタ光を反射する反射部を有する。受光素子は、ドライバの反射部で反射されたモニタ光を受光する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光送信器モジュールに関する。

光通信システムに用いられる光源として、変調器集積レーザ（ＥＭＬ；Electro-absorption Modulator integrated Laser）や直接変調レーザ（ＤＭＬ；Directly Modulated Laser）等が知られている。このうち、ＤＭＬは、ドライバから供給される電気信号によって出力光を直接変調する光源である。ＤＭＬは、ＥＭＬと比較して構造が簡素であるため、１００Ｇｂｐｓのイーサネット（登録商標）等の高速光通信システムに適用されることが検討されている。

一方で、ＤＭＬ等の光源を搭載した光送信器では、光源から出射される信号光のレベルを所望のレベルに保持するＡＰＣ（Automatic Power Control）制御が実行される。このＡＰＣ制御を実行するために、光源から出射される信号光のモニタリングが行われることとなる。そこで、信号光を監視するためのモニタ光を受光する受光素子を光送信器に搭載する手法が種々提案されている。

受光素子を搭載する構成として、前方に信号光を出射する光源の後方に受光素子を配置し、光源の後方に出射される光をモニタ光として受光する構成が知られている。

なお、光源の後方に出射される光を受光する構成として、光源が実装される基板に光源の実装面よりも高くかつ反射部を有する隆起部を形成し、隆起部上に受光素子を配置し、光源の後方に出射される光を反射部で反射して受光素子へ入射させる構成がある。

特開２００３−２７０４９６号公報

しかしながら、上述した従来技術では、光源へ電気信号を供給する信号線の長さが増大するという問題がある。

すなわち、光源の後方に受光素子を配置し、光源の後方に出射される光を受光する構成では、光源とドライバとが信号線によって接続される場合に、光源の後方に配置された受光素子を避けるように信号線の配線が行われるため、信号線の長さが増大する。

また、基板の隆起部上に受光素子を配置し、光源の後方に出射される光を隆起部の反射部で反射して受光素子に入射させる構成では、受光素子に加えて隆起部の反射部を避けるように信号線の配線が行われるため、同様に、信号線の長さが増大する。信号線の長さの増大は、電気信号の劣化を引き起こすので、好ましくない。

ここで、光源の前方に出射される信号光の一部をモニタ光として受光する構成も考えられる。例えば、光源の前方に出射される信号光の一部をビームスプリッタによって分岐し、分岐された光を受光素子によってモニタ光として受光する構成が考えられる。この構成では、光源の後方にドライバを配置することができ、光源とドライバとを近接させることができるので、光源とドライバとを接続する信号線の長さの増大が抑えられる。しかしながら、信号光の一部がモニタ光として使用されるので、信号光の損失が発生してしまう。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、光源へ電気信号を供給する信号線の長さの増大を抑えつつ、電気信号に応じて信号光とは反対の方向に出射されるモニタ光を受光することができる光送信器モジュールを提供することを目的とする。

本願の開示する光送信器モジュールは、一つの態様において、光源と、ドライバと、受光素子とを備える。光源は、信号線から供給される電気信号に応じて信号光を前方へ出射するとともに、当該信号光を監視するためのモニタ光を後方へ出射する。ドライバは、前記光源の後方に配置されて前記電気信号を前記信号線へ供給する。ドライバは、前記電気信号に応じて前記光源の後方に出射される前記モニタ光の進行方向とは異なる方向に前記モニタ光を反射する反射部を有する。受光素子は、前記ドライバの前記反射部で反射された前記モニタ光を受光する。

本願の開示する光送信器モジュールの一つの態様によれば、光源へ電気信号を供給する信号線の長さの増大を抑えつつ、電気信号に応じて信号光とは反対の方向に出射されるモニタ光を受光することができるという効果を奏する。

図１は、本実施例の光送信器モジュールの構成例を示す図である。 図２は、光源の後方に受光素子を配置し、光源の後方に出射される光を受光する構成の一例を説明するための説明図である。 図３は、光源の後方に受光素子を配置し、光源の後方に出射される光を受光する構成の他の例を説明するための説明図である。 図４は、光源の前方に出射される信号光の一部をモニタ光として受光する構成の一例を説明するための説明図である。 図５は、本実施例のドライバの製造方法を説明するための説明図である。

以下に、本願の開示する光送信器モジュールの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により開示技術が限定されるものではない。

図１は、本実施例の光送信器モジュールの構成例を示す図である。図１に示すように、本実施例の光送信器モジュールは、光源１１と、ドライバ１２と、光源１１とドライバ１２とを電気的に接続する信号線１３−１，１３−２と、受光素子１４とを有する。なお、以下では、図１の右方向を光源１１の前方とし、図１の左方向を光源１１の後方として説明を行う。

光源１１は、信号線１３−１，１３−２から供給される電気信号に応じて信号光Ｓを前方へ出射するとともに、信号光Ｓを監視するためのモニタ光Ｍを後方へ出射する。光源１１は、例えば、直接変調レーザ（ＤＭＬ；Directly Modulated Laser）である。光源１１の上面１１ａには、信号線１３−１，１３−２から電気信号の入力を受ける電極１１−１，１１−２が形成されている。

ドライバ１２は、光源１１の後方に配置され、光源１１を駆動するための電気信号を信号線１３−１，１３−２へ供給するドライバである。ドライバ１２の上面１２ａには、信号線１３−１，１３−２へ電気信号を出力する電極１２−１，１２−２が形成されている。

信号線１３−１は、光源１１の上面１１ａに形成された電極１１−１と、ドライバ１２の上面１２ａに形成された電極１２−１とを接続する。信号線１３−２は、光源１１の上面１１ａに形成された電極１１−２と、ドライバ１２の上面１２ａに形成された電極１２−２とを接続する。

受光素子１４は、支持部材１４−１によって、光源１１及びドライバ１２の上方において支持される。

図１に示したように、ドライバ１２は、電気信号に応じて光源１１の後方に出射されるモニタ光Ｍの進行方向と交差する側面１２ｂに、反射部１２ｃを有する。反射部１２ｃは、光源１１の後方に出射されるモニタ光Ｍの進行方向とは異なる方向にモニタ光Ｍを反射する。図１の例では、反射部１２ｃは、モニタ光Ｍの進行方向と直交する方向、すなわち、光源１１及びドライバ１２の上方に支持された受光素子１４の方向にモニタ光Ｍを反射する。受光素子１４には、反射部１２ｃで反射されたモニタ光Ｍが入射される。

反射部１２ｃは、ドライバ１２の側面１２ｂから、ドライバ１２の上面１２ａのうち電極１２−１，１２−２が形成された領域以外の領域へ至る斜面状に形成されている。図１の例では、反射部１２ｃは、ドライバ１２の側面１２ｂから、ドライバ１２の上面１２ａのうち電極１２−１と電極１２−２とで挟まれた領域へ至る斜面状に形成されている。

反射部１２ｃの傾斜角は、反射部１２ｃで反射されたモニタ光Ｍが光源１１へ入射されないように、選択される。例えば、反射部１２ｃの傾斜角は、ドライバ１２の上面１２ａに対して５４°４４’に設定される。

このように、図１に示した光送信器モジュールでは、光源１１の後方に配置されたドライバ１２が、光源１１の後方に出射されるモニタ光の進行方向とは異なる方向にモニタ光を反射し、反射されたモニタ光Ｍを受光素子１４で受光する。このため、光源１１とドライバ１２とを近接させることができ、光源１１とドライバ１２とが信号線１３−１，１３−２によって接続される場合に、信号線１３−１，１３−２の長さが最短となる。

ここで、信号線１３−１，１３−２は、光源１１の上面１１ａに形成された電極と、ドライバ１２の上面１２ａに形成された電極とを接続する。このため、光源１１の上面１１ａの高さと、ドライバ１２の上面１２ａの高さとが異なると、光源１１の上面１１ａに形成された電極と、ドライバ１２の上面１２ａに形成された電極とを結ぶ信号線１３−１，１３−２の長さが余分に増大してしまう。このような信号線の長さの増大を防ぐために、本実施例では、光源１１の上面１１ａと、ドライバ１２の上面１２ａとは、高さが等しい。

図２は、光源の後方に受光素子を配置し、光源の後方に出射される光を受光する構成の一例を説明するための説明図である。図２に示した光送信器モジュールは、光源１１１を支持するキャリアを用いて光源１１１の後方に受光素子１１４を配置し、光源１１１の後方に出射されるモニタ光をキャリア上の受光素子１１４で受光する構成である。図２に示した光送信器モジュールでは、光源１１１とドライバ１１２とが信号線によって接続される場合に、光源１１１の後方に配置された受光素子１１４を避けるように信号線の配線が行われる。すなわち、図２の例では、信号線１３１−１ａ，１３１−２ａ、キャリア上の配線パターン、信号線１３１−１ｂ，１３１−２ｂによって光源１１１とドライバ１１２とが接続される。このように、光源１１１の後方に配置された受光素子１１４を避けるように信号線の配線が行われると、信号線の長さが実質的に増大してしまう。

図３は、光源の後方に受光素子を配置し、光源の後方に出射される光を受光する構成の他の例を説明するための説明図である。図３に示した光送信器モジュールは、ドライバ２１２の上に受光素子２１４を固定することで光源２１１の後方に受光素子２１４を配置し、光源２１４の後方に出射されるモニタ光をドライバ２１２上の受光素子２１４で受光する構成である。図３に示した光送信器モジュールでは、キャリア上の光源２１１とドライバ２１２とが信号線によって接続される場合に、光源２１１の後方に配置された受光素子２１４を避けるように信号線の配線が行われる。すなわち、図３の例では、光源２１１の上面とドライバ２１２の上面との段差を吸収する信号線２１３−１，２１３−２によって光源２１１とドライバ２１２とが接続される。このように、光源２１１の後方に配置された受光素子２１４を避けるように信号線の配線が行われると、信号線の長さが実質的に増大してしまう。

なお、光源の後方に出射される光を受光する構成として、光源が実装される基板に光源の実装面よりも高くかつ反射部を有する隆起部を形成し、隆起部上に受光素子を配置し、光源の後方に出射される光を反射部で反射して受光素子へ入射させる構成がある。しかしながら、かかる構成では、受光素子に加えて隆起部の反射部を避けるように信号線の配線が行われるため、図２及び図３に示した構成と同様に、信号線の長さが増大してしまう。

図２及び図３に示した構成に対して、図１に示した光送信器モジュールは、光源１１の後方に配置されたドライバ１２が、光源１１の後方に出射されるモニタ光の進行方向とは異なる方向にモニタ光を反射し、反射されたモニタ光Ｍを受光素子１４で受光する。このため、光源１１とドライバ１２とを近接させることができ、光源１１とドライバ１２とが信号線１３−１，１３−２によって接続される場合に、信号線１３−１，１３−２の長さが最短となる。結果として、光源１１へ電気信号を供給する信号線の長さの増大を抑えつつ、電気信号に応じて光源１１から出射されるモニタ光を受光することができる。

図４は、光源の前方に出射される信号光の一部をモニタ光として受光する構成の一例を説明するための説明図である。図４に示した光送信器モジュールは、光源３１１の前方に出射される信号光をコリメートレンズでコリメートし、コリメートされた信号光の一部をビームスプリッタで分岐し、分岐された光を受光素子３１４で受光する構成である。図４に示した光送信器モジュールでは、光源３１１と光源３１１の後方に配置されたドライバ３１２とが、信号線３１３−１,３１３−２によって接続され、光源３１１とドライバ３１２とが隣接する。このため、信号線３１３−１,３１３−２の長さの増大は抑えられる。しかしながら、図４に示した光送信器モジュールでは、信号光の一部がモニタ光として用いられるため、信号光の損失が発生してしまう。

図４に示した構成に対して、図１に示した光送信器モジュールは、光源１１の後方に出射される光をモニタ光として使用するので、信号光の損失の発生を回避することができる。

次に、図１に示した光送信器モジュールのドライバ１２の製造方法について説明する。図５は、本実施例のドライバの製造方法を説明するための説明図である。

図５に示すように、製造装置は、ウェハ状のＩｎＰ（リン化インジウム）基板１０１の上に、電極となるべき電極パターン１０２−１，１０２−２を所定の間隔（例えば１５０μｍの間隔）を空けて形成する（ステップＳ１）。このとき、製造装置は、電極パターン１０２−１，１０２−２を並べる方向をＩｎＰ基板１０１の結晶方位(crystal orientation)に合わせた状態で、電極パターン１０２−１，１０２−２を形成する。なお、図５の例では、ＩｎＰ基板１０１の結晶方位が矢印Ａにより表されている。

なお、ＩｎＰ基板１０１上には、電極パターン１０２−１，１０２−２に加えて、図示しない種々の集積回路（integrated circuit）パターンが形成される。このとき、ＩｎＰ基板１０１の表面のうち電極パターン１０２−１，１０２−２及び集積回路パターンが形成されない所定の領域１０１ａは、反射部となるべき領域として確保される。

続いて、製造装置は、ＩｎＰ基板１０１及び電極パターン１０２−１，１０２−２等の上にレジスト１０３を塗布し、所定の領域１０１ａを露出させるパターンが形成されるようにフォトリソグラフィー法を用いてレジスト１０３を加工する（ステップＳ２）。

続いて、製造装置は、レジスト１０３をマスクとして所定の領域１０１ａに対するエッチングを行い、レジスト１０３を除去し、ＩｎＰ基板１０１をチップ状に切断するダイシングを行う（ステップＳ３）。これにより、電極パターン１０２−１，１０２−２間に斜面状の反射部１０１ｂが形成されたドライバが得られる。

なお、本実施例では、ダイシングを行う前に反射部を形成するためのエッチングを行う例を示したが、ダイシングを行った後にエッチングを行っても良い。また、エッチングとしては、ドライエッチング、ウェットエッチング又はイオンビームエッチングが用いることができる。また、エッチングに代えて、レーザ加工により反射部を形成してもよい。

上述してきたように、本実施例の光送信器モジュールでは、光源１１の後方に配置されたドライバ１２が、光源１１の後方に出射されるモニタ光の進行方向とは異なる方向にモニタ光を反射し、反射されたモニタ光Ｍを受光素子１４が受光する。このため、光源１１とドライバ１２とを近接させることができ、光源１１とドライバ１２とが信号線１３−１，１３−２によって接続される場合に、信号線１３−１，１３−２の長さが最短となる。結果として、光源１１へ電気信号を供給する信号線の長さの増大を抑えつつ、電気信号に応じて信号光とは反対の方向に出射されるモニタ光を受光素子１４で受光することができる。

また、本実施例の光送信器モジュールでは、信号線１３−１，１３−２は、光源１１の上面１１ａに形成された電極と、ドライバ１２の上面１２ａに形成された電極とを接続し、かつ、光源１１の上面１１ａと、ドライバ１２の上面１２ａとは、高さが等しい。このため、信号線の長さの増大をより抑えることができる。

また、本実施例の光送信器モジュールでは、反射部１２ｃは、ドライバ１２の側面１２ｂから、ドライバ１２の上面１２ａのうち電極１２−１，１２−２が形成された領域以外の領域へ至る斜面状に形成されている。このため、ドライバ１２の上面１２ａのうち電極１２−１，１２−１が形成された領域以外の領域を反射部として有効活用しつつ、光源１１から出射されるモニタ光を受光素子１４の向きに確実に反射させることができる。

１１ 光源
１１−１，１１−２ 電極
１１ａ 上面
１２ ドライバ
１２−１，１２−２ 電極
１２ａ 上面
１２ｂ 側面
１２ｃ 反射部
１３−１，１３−２ 信号線
１４ 受光素子

Claims (3)

1. 信号線から供給される電気信号に応じて信号光を前方へ出射するとともに、当該信号光を監視するためのモニタ光を後方へ出射する光源と、
   前記光源の後方に配置されて前記電気信号を前記信号線へ供給するドライバであって、前記電気信号に応じて前記光源の後方に出射される前記モニタ光の進行方向とは異なる方向に前記モニタ光を反射する反射部を有するドライバと、
   前記ドライバの前記反射部で反射された前記モニタ光を受光する受光素子と
   を備えたことを特徴とする光送信器モジュール。
2. 前記信号線は、前記光源の上面に形成された電極と、前記ドライバの上面に形成された電極とを接続し、
   前記光源の前記上面と、前記ドライバの前記上面とは、高さが等しいことを特徴とする請求項１に記載の光送信器モジュール。
3. 前記信号線は、前記光源の上面に形成された電極と、前記ドライバの上面に形成された電極とを接続し、
   前記反射部は、前記光源の後方に出射される前記モニタ光の進行方向と交差する前記ドライバの側面から、前記ドライバの前記上面のうち前記電極が形成された領域以外の領域へ至る斜面状に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の光送信器モジュール。

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