JP2654538C - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】 本発明は光半導体モジュールに関し、特に光半導体モジュールの光半導体素子
と光ファイバの結合構造、および光ファイバと外部の光ファイバとの接続構造に
関する。 【０００２】 【従来の技術】 光通信に用いられる光半導体モジュールの構造は、図４に示されるようにモジ
ュールの本体にピグテールコードを有し外部の光ファイバコードとはコネクタに
より接続するピグテール型と、図５に示されるように直接モジュール本体のアダ
プタに外部の光ファイバコードを接続するレセプタクル型の２種類に大別される
。 【０００３】 一方、レセプタクル型の場合は上記問題はない反面、光半導体モジュールに接
続される外部の光ファイバコードは構造上、光半導体素子に近接させることが困
難であるので、上述の光ファイバ直接接続構造を適用することができず、専らレ
ンズ結合構造によるしかない。従って、おのずと光結合部分の小型化を図ること
ができず、またおのずと締結機構も大きくなり全体として小型化を図ることが困
難という問題がある。さらに、接続される光ファイバコードのフェルール内に収
容された光ファイバのコアの位置をレンズ集光位置に合わせて固定することが困
難であり、最適な光学的結合を保持できないという問題もある。 【０００４】 本発明は上記欠点に鑑みて、小型化により適した光ファイバ直接結合の適用が
可能であり、しかも光半導体モジュールの実装に優れ、外部の光ファイバコード
とも高精度に接続が可能な光半導体モジュールと、その接続に係る使用方法を提
供することにある。 【課題を解決するための手段】 上述の欠点を解決するために、本発明の光半導体モジュールは、光半導体素子
と、光半導体素子に第１の端面で光学的に結合する短尺光ファイバと、光ファイ
バを収容する第１のフェルールと、第１のフェルールの外径よりわずかに大きい
内径を有し、第１のフェルールに嵌合するスリーブとを備えたことを特徴として いる。 【０００５】 特に、第１のフェルールは、短尺光ファイバの第１の端面と反対側にある第２
の端面側近傍のみを収容したことを特徴としている。また、第２の端面は、第１
のフェルールの端面とともに端面研磨されていることを特徴としている。 【０００６】 一方、端面研磨は、凸面研磨であることを特徴としている。さらに、これとは
反対の光半導体素子側の第１の端面は、短尺光ファイバのコア部が凸状に突出し
ていることを特徴としている。 【０００７】 また、所望の間隔をおいて配置された複数の光半導体素子と、光半導体素子に
それぞれ光学的に結合する複数の短尺光ファイバと、短尺光ファイバを収容する
複数の穴と、この穴のうちの少なくとも一つを基準として位置設定された少なく
とも２個のガイドピン穴を有するガイド付きフェルールとを備えたことを特徴と
している。 【０００８】 一方、使用方法においては、光半導体素子と、この光半導体素子に第１の端面
で光学的に結合する短尺光ファイバと、光半導体素子と前記短尺光ファイバの少
なくとも一部を実装する基板と、上記第１の端面の反対側にある第２の端面近傍
において短尺光ファイバを収容する第１のフェルールと、第１のフェルールの外
径よりわずかに大きい内径を有し、第１のフェルールに嵌合するスルーブとを備
えた光半導体モジュールのスリーブに、第１のフェルールの外径とほぼ同じ外径
を有する第２のフェルールと、第２の端面側が第２のフェルールに挿入、固着さ
れ、第２のフェルールとともに端面研磨された光ファイバを含む光ファイバコー
ドの第２のフェルールを挿入して、第２の端面と光ファイバコードの光ファイバ
の一つの端面を突き合わせて、光半導体モジュールと光ファイバコードを接続す
ることを特徴としている。 【０００９】 また、上記複数の光半導体素子を有する光半導体モジュールとの接続は、上記 ガイドピン穴に、このガイドピン穴の内径よりもわずかに小さい外径を有するガ
イドピンを挿入するとともに、第１のガイド付きフェルールの短尺光ファイバが
収容された穴の間隔と同じ間隔で設けられた複数の穴と、この穴のうちの少なく
とも一つを基準として位置設定された少なくとも２個の第２のガイドピン穴を有
する第２のフェルールと、第２のフェルールの穴のそれぞれ挿入された複数本の
光ファイバとを含む光ファイバアレーコードの第２のガイドピン穴に、ガイドピ
ンが挿入され、光半導体モジュールと光ファイバアレーコードが接続されること
を特徴としている。 【作用】 本発明の光半導体モジュールの構成は、光半導体素子から出射される光をモジ
ュール内に配置された短尺光ファイバに結合させる。そして、この短尺光ファイ
バの反対側の部分をフェルールに収容するとともに、これをスリーブに挿入して
おく。外部の光ファイバコードとの接続は、光ファイバコードの端部にあるフェ
ルールを光半導体モジュールの上記スルーブに挿入してフェルールの端面どうし
を接触させることにより行う。 【００１０】 同一基板上にアレー状に配置された複数の光半導体素子を有する光半導体モジ
ュールの場合には、各光半導体素子に光結合する複数の短尺光ファイバを配置し
、短尺光ファイバの光半導体素子とは反対側の部分を所定の間隔で設けられた穴
を有するガイド付きフェルールに収容する。外部の光ファイバアレーコードとは
、ガイドピン穴にガイドピンを介して接続する。 【００１１】 いずれの構成においても、光半導体素子からの出射光を直接光ファイバに結合
させているので、小型化を図ることができるとともに外部の光ファイバコードと
はフェルールどうしの突き合わせにより接続できるので低損失で安定した接続が
可能になる。 【実施例】 次に、本発明について図面を参照して詳細に説明する。 【００１２】 図１は、本発明の光半導体モジュールの一実施例の構成を示す断面図であり、
図２はその斜視図である。半導体レーザダイオード１は、シリコン基板３にＡｎ
−Ｓｎ半田により接合されている。一方、短尺光ファイバ２の半導体レーザダイ
オード１と光結合する面とは反対側の部分は、あらかじめ直径２ｍｍのフェルー
ル４に収容され、紫外線硬化性樹脂により固着されている。また、短尺光ファイ
バ２は先端のコア部がフッ酸による化学的エッチングにより凸面加工されており
あらかじめ化学的エッチングにより設けられたシリコン基板３のＶ溝(図示省略)
上に配置されて半田により固定され、半導体レーザダイオード１と光学的に結合
している。フェルール４は、わずかに大きい内径を有しモジュールパッケージ６
に配置されたスリーブ５に挿入され、固着されている。 【００１３】 本実施例ではフェルール４にはホウ珪酸ガラスを用いており、光透過性が高い
ため紫外線硬化性樹脂による短尺光ファイバ２の固着に適している。ホウ珪酸ガ
ラスは光ファイバの製造方法と同様に母材の引き延ばしにより生産できるので高
精度化が容易でありしかも量産が可能である。いうまでもなく、特に紫外線硬化
性樹脂を用いないのであればセラミック等の他の材料であってもよい。また、フ
ェルール４と短尺光ファイバ２の先端部は凸状に球面研磨されており、ＰＣ（Ｐ
ｈｉｓｉｃａｌ Ｃｏｎｔａｃｔ）研磨された外部の光ファイバコードとの接続
ができ、接続部の低損失化が図られる。 【００１４】 本実施例の光半導体モジュールの外部の光ファイバコードとの接続は、図１に
示されるように、フェルール４と同じ外径をもつ光ファイバコード８の先端に設
けられたフェルール７が光半導体モジュールのスリーブ５に挿入されることによ
り行われる。外部の光ファイバコードとの接続は、光半導体モジュールがプリン
ト板等に実装された後に簡易に行うことができるので、光半導体モジュールの自
動実装を適用することができるようになる。また、光半導体モジュールと光ファ
イバコードの接続は、コネクタによる接続と同様に行うことができるので低損失
で安定している。 【００１５】 次に、本発明の光半導体モジュールの他の実施例について説明する。図３は本
発明の他の実施例の構成を示す斜視図であり、同一のシリコン基板３の上に配置
された１−ａ、１−ｂ、１−ｃ、１−ｄ、１−ｅの５個の半導体レーザダイオー
ドを有している。かく半導体レーザダイオード１−ａ〜１−ｅは５本の短尺光フ
ァイバ２−ａ〜２−ｅにそれぞれ対応して光結合している。その他の構成につい
ては上記実施例と同様である。 【００１６】 短尺光ファイバ２−ａ〜２−ｅはガイド付きフェルール１０に設けられた５個
の穴に挿入され固着されている。上記穴は短尺光ファイバ２の外径１２５μｍよ
りわずかに大きい１２６μｍの内径であり、２５０μｍ間隔で設けられている。
また、上記穴のうち最も外側にある穴から両側に５００μｍ離れた位置にそれぞ
れ外径１ｍｍのガイドピン穴１１が設けられている。このガイド付きフェルール
１０はパッケージ６に固定されている。 【００１７】 一方、光ファイバコードは５本の光ファイバが一に配列された光ファイバアレ
ーコードであり、先端部には同じくガイドピン穴を有するガイド付きフェルール
が付けられている。各光ファイバコードが挿入、固着されている穴および両側の
ガイドピン穴（図示省略）は光半導体モジュール側のガイド付きフェルール１０
と同じ穴径で同じ間隔で設けられている。光ファイバコードのガイド付きフェル
ール１３には２本のガイドピン１２がガイドピン穴に装着され、このガイドピン
１２がフェルール１０のガイドピン穴１１に挿入されることにより光半導体モジ
ュールに接続される。なお、上記ガイド付きフェルール１３は、樹脂の精密モー
ルド成形により高精度に量産できる。 【発明の効果】 以上説明したように、本発明の光半導体モジュールは、単一の光半導体素子の
場合にも、アレー状に配列された複数の光半導体素子を含む場合にも、光半導体
素子からの出射光を直接光ファイバに結合させているので、小型化を図ることが
できるとともに外部の光ファイバコードとはフェルールどうしの突き合わせによ
り接続できるので低損失で安定した接続が可能になる。また、光半導体モジュー ル内部に配置される短尺光ファイバは、光半導体素子側の端面部を凸面加工等す
ることによって光結合効率を向上させることができる。 【００１８】 従って、外部の光ファイバコードとの低損失で安定した接続が可能な光ファイ
バコードが付属されていない光半導体モジュールを構成することが可能になる。
これにより、光半導体モジュールが小型化され、実装面でも自動実装等が可能に
なり大幅な生産性向上が図られる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明の光半導体モジュールの一実施例の縦断面図である。 【図２】 本発明の光半導体モジュールの一実施例の構成を示す斜視図である。 【図３】 本発明の光半導体モジュールの他の実施例の構成を示す斜視図である。 【図４】 従来のピグテール型光半導体モジュールの断面図である。 【図５】 従来のレセプタクル型光半導体モジュールの断面図である。 【符号の説明】 １ … 半導体レーザダイオード ２ … 短尺光ファイバ ３ … シリコン基板 ４ … フェルール ５ … スリーブ ６ … パッケージ ７ … 光ファイバコードフェルール ８ … 光ファイバコード ９ … フェルール保持部材 １０ … ガイド付きフェルール １１ … ガイドピン穴 １２ … ガイドピン １３ … アレーコネクタ １４ … 光ファイバアレーコード

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 光半導体素子と、 前記光半導体素子に第１の端面で光学的に結合する短尺光ファイバと、 前記第１の端面と反対側にある第２の端面側近傍のみにおいて前記短尺光ファ
   イバを収容する第１のフェルールと、 前記第１のフェルールの外径よりわずかに大きい内径を有し、前記第１のフェ
   ルールに嵌合するスリーブとを備え、 前記光半導体素子は、基板上に実装され、 前記短尺光ファイバは、前記基板表面に形成された溝に配置されていることを
   特徴とする光半導体モジュール。 【請求項２】 前記第２の端面は、前記第１のフェルールの端面とともに端面
   研磨されていることを特徴とする請求項２記載の光半導体モジュール。 【請求項３】 前記端面研磨は、凸面研磨であることを特徴とする請求項２記
   載の光半導体モジュール。 【請求項４】 前記フェルールはホウ珪酸ガラスであることを特徴とする請求
   項３記載の光半導体モジュール。 【請求項５】 前記第１の端面は、前記短尺光ファイバのコア部が凸状に突出
   していることを特徴とする請求項２記載の光半導体モジュール。 【請求項６】 所望の間隔をおいて配置された複数の光半導体素子と、 前記光半導体素子にそれぞれ光学的に結合する複数の短尺光ファイバと、 前記短尺光ファイバを収容する複数の穴と、該穴のうちの少なくとも一つを基
   準として位置設定された少なくとも２個のガイドピン穴を有するガイド付きフェ
   ルールとを備え、 前記光半導体素子は、基板上に実装され、 前記短尺光ファイバは、前記基板表面に形成された溝に配置されていることた
   ことを特徴とする光半導体モジュール。 【請求項７】 光半導体素子と、 該光半導体素子に第１の端面で光学的に結合する短尺光ファイバと、 前記光半導体素子と前記短尺光ファイバの少なくとも一部を実装する基板と、 前記第１の端面の反対側にある第２の端面近傍において前記短尺光ファイバを
   収容する第１のフェルールと、 該第１のフェルールの外径よりわずかに大きい内径を有し、前記第１のフェル
   ールに嵌合するスリーブとを備えた光半導体モジュールの前記スリーブに、 前記第１のフェルールの外径とほぼ同じ外径を有する第２のフェルールと、前
   記第２のフェルールに一つの端面の側が挿入された光ファイバとを含む光ファイ
   バコードの前記第２のフェルールが挿入されて、 前記第２の端面と前記一つの端面が突き合わされて、前記光半導体モジュール
   と前記光ファイバコードが接続されることを特徴とする光半導体モジュールの接
   続構造。 【請求項８】 所望の間隔をおいて配置された複数の光半導体素子と、 前記光半導体素子にそれぞれ光学的に結合する複数の短尺光ファイバと、 所望の間隔をおいて設けられた前記短尺光ファイバを収容する複数の穴と該穴
   のうちの少なくとも一つを基準として位置設定された少なくとも２個の第１のガ
   イドピン穴を有する第１のガイド付きフェルールとを備えた光半導体モジュール
   の前記ガイドピン穴に、前記ガイドピン穴の内径よりもわずかに小さい外径を有
   するガイドピンが挿入するとともに、 前記第１のガイド付きフェルールの前記短尺光ファイバが収容された穴の前記
   間隔と同じ間隔で設けられた複数の穴と、該穴のうちの少なくとも一つを基準と
   して位置設定された少なくとも２個の第２のガイドピン穴を有する第２のフェル
   ールと、 前記第２のフェルールの前記穴のそれぞれ挿入された複数本の光ファイバとを
   含む光ファイバアレーコードの前記第２のガイドピン穴に、前記ガイドピンが挿
   入され、 前記光半導体モジュールと前記光ファイバアレーコードが接続されることを特
   徴とする光半導体モジュールの接続構造。