JP2017097072A - 光分波器、光受信モジュールおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
ガラスブロックの端面は高精度に加工可能なため、各部品の高精度なアライメントが実現できる。
t = d / 2tanθ …(1)
従って、多重反射部の床面積Sは、
S = 4.5 × d × t
= 4.5 × d2 / 2tanθ …(2)
となる。
以上より、図1(a)のような従来構成の光分波器を用いる光受信モジュールでは、
光分波器のガラスブロックサイズの縮小ができず、更なるモジュールの小型化は困難であった。
透光性基板と、
前記透光性基板の上面に、波長多重光信号の伝搬方向に沿って、各々異なる特定波長の光信号を透過して分離し他の波長の光信号は反射するように複数設けられた薄膜フィルタ(TFF)と、
前記透光性基板の下面の前記TFFに対応する位置に設けられた、前記波長多重光信号の光路変換を行う光路変換部と、
からなる光導波レイヤ
で構成されたことを特徴とする光分波器。
前記光路変換部は、前記透光性基板の下面のV字型溝に形成された反射ミラーからなり、
前記TFFは、前記透光性基板の前記波長多重光信号の伝搬方向の断面において、前記V字型溝の逆V字をなす頂角の二等分線を逆方向に延長した線上に位置し、当該頂角の二等分線の延長線は前記TFFの反射面と直交する
ことを特徴とする前記発明の構成1の光分波器。
前記波長多重光信号のTFFへの入射角をθ、前記V字型溝の逆V字をなす頂角をθVとして、
θV = θ+90°
であることを特徴とする前記発明の構成2の光分波器。
前記発明の構成1〜3のいずれか1項記載の光分波器の上面の前記各TFFに対応する位置にそれぞれ、集光レンズと光信号を電気信号に変換するフォトダイオード(PD)とを備えるPDレイヤを設け、
該PDレイヤと前記光導波レイヤは接合層により一体集積化されたチップとして構成されてなる
ことを特徴とする光受信モジュール。
前記PDレイヤは、表面に前記フォトダイオードが形成され、裏面にモノリシック集光レンズとして前記集光レンズが形成された透光性半導体基板により一体構成されている
ことを特徴とする発明の構成4記載の光受信モジュール。
前記PDレイヤは、表面に前記フォトダイオードが形成された透光性半導体基板と、裏面に前記集光レンズが形成された別の透光性基板と、両基板を接合する接合層から構成されている
ことを特徴とする発明の構成4記載の光受信モジュール。
前記透光性基板は、ガラス、プラスチック、Si、InP、GaAsのいずれかよりなり、
前記透光性半導体基板は、Si、InP、GaAsのいずれかよりなり、
前記接合層は、熱硬化性またはUV硬化性の接着剤を硬化してなる
ことを特徴とする発明の構成4から6のいずれか1項記載の光受信モジュール。
モールド技術を用いて透光性基板を加工して、透光性基板下面に波長多重光信号の伝搬方向に沿って複数のV字型溝を形成するステップと、
前記透光性基板下面に光反射膜を形成して少なくとも前記V字型溝の部分を覆い、前記波長多重光信号の光路変換を行う複数の反射ミラーを形成するステップと、
前記透光性基板上面の前記V字型溝に対応する位置に透過波長の異なる複数の薄膜フィルタ(TFF)を形成するステップと、
からなる光導波レイヤを製造するステップと、
透光性半導体基板の表面に、結晶成長技術、フォトリソグラフィおよびエッチング技術を用いてフォトダイオード(PD)を複数形成するステップと、
基板研磨技術により、前記透光性半導体基板の裏面を所望の厚さまで薄層化したモノリシック集光レンズとして集光レンズを複数形成するステップと、
からなるPDレイヤを製造するステップと、
前記PDレイヤと前記光導波レイヤの間に接合層を形成して一体集積化されたチップとして製造するステップと、
からなることを特徴とする光受信モジュールの製造方法。
これにより、アライメントのずれによる各chのアイソレーションの低下や、PDの光結合効率の低下を防ぐことができる。
図3に本発明の実施形態1に関わる光受信モジュール30の構成を示す。
図4に、上記本発明の実施形態1の光受信モジュール30の製造方法を示す。
まず、図4(a)において、PDレイヤ39は、前述の様に透光性半導体基板の表面上に形成された複数のPD7、およびPDに対応して該透光性半導体基板の裏面を加工して作製される複数のモノリシック集光レンズ8からなる一体のアレイとして構成される。
また、図4(a)において、光導波レイヤ34は、透光性の基板、例えばガラス基板33の上面(表面)に形成される複数のTFF5と、左側面に形成される光入射窓32、下面(裏面)に形成される複数のV字型溝37および光反射膜36の反射ミラーから構成される。光導波レイヤの透光性基板の材料としては、充分な透明性と安定性があればガラスのほかプラスチック等であっても良い。
次に図4(a)〜(c)の順に、ウェハ接合技術による前記PDレイヤ39および光導波レイヤ34の貼りあわせ工程について説明する。
続いて、図6を参照しながら、本発明の実施形態1に関わる、光分波器および光受信モジュールの光路変換動作について説明する。
図7に、上述のような伝搬光路を構成して光路変換するための光路変換部である、V字型溝37の形状やサイズについて説明する。
θV = θ+90°=93.5°となる。
以上述べたように、光分波器における信号光の各chのアイソレーションを光導波レイヤのV字型溝を介した光路変換によって行うことで、波長分離に要する伝搬光路の面積を縮小でき、光受信モジュールの小型化が可能である。
2 コリメートレンズ
3 ガラスブロック
4 多重反射部
5、5−1〜5−4 TFF(薄膜フィルタ)
6 反射ミラー
7、7−1〜7−4 PD(フォトダイオード)
8、8−1〜8−4 集光レンズ
32 光入射窓
33 ガラス基板
34 光導波レイヤ
36 光反射膜
37、37−1〜37−4 V字型溝
39 PDレイヤ
41、51 接着剤
Claims (8)
- 透光性基板と、
前記透光性基板の上面に、波長多重光信号の伝搬方向に沿って、各々異なる特定波長の光信号を透過して分離し他の波長の光信号は反射するように複数設けられた薄膜フィルタ(TFF)と、
前記透光性基板の下面の前記TFFに対応する位置に設けられた、前記波長多重光信号の光路変換を行う光路変換部と、
からなる光導波レイヤ
で構成されたことを特徴とする光分波器。 - 前記光路変換部は、前記透光性基板の下面のV字型溝に形成された反射ミラーからなり、
前記TFFは、前記透光性基板の前記波長多重光信号の伝搬方向の断面において、前記V字型溝の逆V字をなす頂角の二等分線を逆方向に延長した線上に位置し、当該頂角の二等分線の延長線は前記TFFの反射面と直交する
ことを特徴とする前記請求項1の光分波器。 - 前記波長多重光信号のTFFへの入射角をθ、前記V字型溝の逆V字をなす頂角をθVとして、
θV = θ+90°
であることを特徴とする前記請求項2の光分波器。 - 前記請求項1〜3のいずれか1項記載の光分波器の上面の前記各TFFに対応する位置にそれぞれ、集光レンズと光信号を電気信号に変換するフォトダイオード(PD)とを備えるPDレイヤを設け、
該PDレイヤと前記光導波レイヤは接合層により一体集積化されたチップとして構成されてなる
ことを特徴とする光受信モジュール。 - 前記PDレイヤは、表面に前記フォトダイオードが形成され、裏面にモノリシック集光レンズとして前記集光レンズが形成された透光性半導体基板により一体構成されている
ことを特徴とする請求項4記載の光受信モジュール。 - 前記PDレイヤは、表面に前記フォトダイオードが形成された透光性半導体基板と、裏面に前記集光レンズが形成された別の透光性基板と、両基板を接合する接合層から構成されている
ことを特徴とする請求項4記載の光受信モジュール。 - 前記透光性基板は、ガラス、プラスチック、Si、InP、GaAsのいずれかよりなり、
前記透光性半導体基板は、Si、InP、GaAsのいずれかよりなり、
前記接合層は、熱硬化性またはUV硬化性の接着剤を硬化してなる
ことを特徴とする請求項4から6のいずれか1項記載の光受信モジュール。 - モールド技術を用いて透光性基板を加工して、透光性基板下面に波長多重光信号の伝搬方向に沿って複数のV字型溝を形成するステップと、
前記透光性基板下面に光反射膜を形成して少なくとも前記V字型溝の部分を覆い、前記波長多重光信号の光路変換を行う複数の反射ミラーを形成するステップと、
前記透光性基板上面の前記V字型溝に対応する位置に透過波長の異なる複数の薄膜フィルタ(TFF)を形成するステップと、
からなる光導波レイヤを製造するステップと、
透光性半導体基板の表面に、結晶成長技術、フォトリソグラフィおよびエッチング技術を用いてフォトダイオード(PD)を複数形成するステップと、
基板研磨技術により、前記透光性半導体基板の裏面を所望の厚さまで薄層化したモノリシック集光レンズとして集光レンズを複数形成するステップと、
からなるPDレイヤを製造するステップと、
前記PDレイヤと前記光導波レイヤの間に接合層を形成して一体集積化されたチップとして製造するステップと、
からなることを特徴とする光受信モジュールの製造方法。
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