JP2687859B2 - 光路変換方法 - Google Patents
光路変換方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、通信用光モジュール等
に用いられる平面型光回路の光素子間の光結合に関す
る。
に用いられる平面型光回路の光素子間の光結合に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】光通信は光ファイバ、半導体レーザ（Ｌ
Ｄ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、フォトダイオード
（ＰＤ）を始めとして、光スイッチ、光変調器、アイソ
レータ、光導波路等の受動、能動素子の高性能、高機能
化により応用範囲が拡大されつつある。近年、より多く
の情報を伝達する要求が高まる中で、コンピュータ端末
間、交換器や大型コンピュータ間のデータ伝送を実時間
で並列に行う並列伝送、あるいは一般家庭への高度情報
サービス等、加入者系への適用が考えられている。この
光加入者系の場合、光素子はもとより光素子を機能的に
構成した光モジュールの低価格化が不可欠とされてい
る。そのためには、光素子をマイクロオプティック的に
ブロック状に配列する従来の同軸型のモジュール構成か
ら、複数の光素子を同一基板上に配列する、いわば電子
部品のプリント基板的なモジュール構成が望ましいとさ
れている。例えば、Ｓｉ基板上にＬＤ，ＰＤ、光導波
路、合分波器、光ファイバ等を配置する構成である。こ
の時、半導体プロセス技術を用いて、Ｓｉ基板上に導波
路、合分波器、光ファイバ用の位置決め溝を一括して形
成できるので、製作コスト、実装コストの低減、さらに
実装面積の縮小を実現できる。
Ｄ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）、フォトダイオード
（ＰＤ）を始めとして、光スイッチ、光変調器、アイソ
レータ、光導波路等の受動、能動素子の高性能、高機能
化により応用範囲が拡大されつつある。近年、より多く
の情報を伝達する要求が高まる中で、コンピュータ端末
間、交換器や大型コンピュータ間のデータ伝送を実時間
で並列に行う並列伝送、あるいは一般家庭への高度情報
サービス等、加入者系への適用が考えられている。この
光加入者系の場合、光素子はもとより光素子を機能的に
構成した光モジュールの低価格化が不可欠とされてい
る。そのためには、光素子をマイクロオプティック的に
ブロック状に配列する従来の同軸型のモジュール構成か
ら、複数の光素子を同一基板上に配列する、いわば電子
部品のプリント基板的なモジュール構成が望ましいとさ
れている。例えば、Ｓｉ基板上にＬＤ，ＰＤ、光導波
路、合分波器、光ファイバ等を配置する構成である。こ
の時、半導体プロセス技術を用いて、Ｓｉ基板上に導波
路、合分波器、光ファイバ用の位置決め溝を一括して形
成できるので、製作コスト、実装コストの低減、さらに
実装面積の縮小を実現できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】光素子にはＬＥＤ，Ｐ
Ｄ等の表面発光（受光）素子で光軸が垂直方向のもの
と、ＬＤ等の端面発光素子、通常平面内に配置される導
波路や光ファイバのように光軸が水平方向のものがあ
る。従って、それらを同一基板に混在して平面的に配置
し光の結合を行う場合、どうしても光路を約９０°変換
する必要がある。図８は実装基板２０上に設置された光
導波路、あるいは光ファイバ２１と光検出器ＰＤ２２と
の光結合の一例である。導波路２１から出射した光ビー
ム２４は反射ミラーまたはプリズム２３で９０°光路を
変換される。図９は、光ファイバ２１の端面２５を４５
°に加工することにより光ビーム２４の光路を９０°変
換する方法の一例である。しかし、図８ではプリズム２
３が１ｍｍ以下の微小な素子であるため製作コストが高
い難点がある。図９では、端面加工が容易でなく、製造
コストの増加を招く。
Ｄ等の表面発光（受光）素子で光軸が垂直方向のもの
と、ＬＤ等の端面発光素子、通常平面内に配置される導
波路や光ファイバのように光軸が水平方向のものがあ
る。従って、それらを同一基板に混在して平面的に配置
し光の結合を行う場合、どうしても光路を約９０°変換
する必要がある。図８は実装基板２０上に設置された光
導波路、あるいは光ファイバ２１と光検出器ＰＤ２２と
の光結合の一例である。導波路２１から出射した光ビー
ム２４は反射ミラーまたはプリズム２３で９０°光路を
変換される。図９は、光ファイバ２１の端面２５を４５
°に加工することにより光ビーム２４の光路を９０°変
換する方法の一例である。しかし、図８ではプリズム２
３が１ｍｍ以下の微小な素子であるため製作コストが高
い難点がある。図９では、端面加工が容易でなく、製造
コストの増加を招く。
【０００４】本発明の目的は上記の問題点を解決し、容
易な光路変換の方法を提供することにある。
易な光路変換の方法を提供することにある。
【０００５】
（１）水平方向から垂直方向、あるいはその逆に略９０
°光路を変換する方法であって、実装基板あるいは、前
記実装基板とは異なるサブ基板に設けられたマイクロレ
ンズの外側面を光の反射面とすることを特徴とする。
°光路を変換する方法であって、実装基板あるいは、前
記実装基板とは異なるサブ基板に設けられたマイクロレ
ンズの外側面を光の反射面とすることを特徴とする。
【０００６】（２）請求項１記載の光路変換方法におい
て、マイクロレンズの外側面が球面であることを特徴と
する。
て、マイクロレンズの外側面が球面であることを特徴と
する。
【０００７】（３）請求項１記載の光路変換方法におい
て、マイクロレンズ表面がメタルコーティングされてい
ることを特徴とする。
て、マイクロレンズ表面がメタルコーティングされてい
ることを特徴とする。
【０００８】（４）請求項１記載の光路変換方法におい
て、マイクロレンズは実装基板上に形成されたガイド溝
に固定されたことを特徴とする。
て、マイクロレンズは実装基板上に形成されたガイド溝
に固定されたことを特徴とする。
【０００９】（５）請求項１記載の光路変換方法におい
て、サブ基板は実装基板上に形成されたガイド溝にマイ
クロレンズをはめ込んで固定されたことを特徴とする。
て、サブ基板は実装基板上に形成されたガイド溝にマイ
クロレンズをはめ込んで固定されたことを特徴とする。
【００１０】（６）請求項１，５記載の光路変換方法に
おいて、ガイド溝にはめ込むマイクロレンズが光路変換
用のマイクロレンズとは異なることを特徴とする。
おいて、ガイド溝にはめ込むマイクロレンズが光路変換
用のマイクロレンズとは異なることを特徴とする。
【００１１】（７）請求項１，５，６記載の光路変換方
法において、ガイド溝にはめ込むマイクロレンズと光路
変換用のマイクロレンズとは形状が異なることを特徴と
する。
法において、ガイド溝にはめ込むマイクロレンズと光路
変換用のマイクロレンズとは形状が異なることを特徴と
する。
【００１２】（８）請求項１，４，５，６，７記載の光
路変換方法において、実装基板がシリコンであって、ガ
イド溝は異方性エッチングによって形成されたことを特
徴とする光路変換方法。
路変換方法において、実装基板がシリコンであって、ガ
イド溝は異方性エッチングによって形成されたことを特
徴とする光路変換方法。
【００１３】
【作用】本発明の光路変換方法は、マイクロレンズの外
側面を光ビームの反射面として用いる。マイクロレンズ
はモールド加工等によって大量にかつ安価に製作でき、
微細な形状の作製も容易である。従来の光路変換方法で
あるプリズムやミラーで困難であった１ｍｍ以下の反射
面の製作も容易に実現できる。形状の自由度も高く、レ
ンズ形状が球であれば基板に実装する場合に精度良い位
置合わせが可能となる。特に基板がシリコンで、マイク
ロレンズのガイド溝が異方性エッチングで形成されてい
る場合には、位置決めが極めて容易になる。また、マイ
クロレンズは平面基板上に作製できるので、レンズを設
けた別基板を実装基板上に設置することも可能となり、
大きな基板を扱うことができ実装上有利となる。また、
マイクロレンズ表面をメタルコートすれば反射率の向上
が図れる。
側面を光ビームの反射面として用いる。マイクロレンズ
はモールド加工等によって大量にかつ安価に製作でき、
微細な形状の作製も容易である。従来の光路変換方法で
あるプリズムやミラーで困難であった１ｍｍ以下の反射
面の製作も容易に実現できる。形状の自由度も高く、レ
ンズ形状が球であれば基板に実装する場合に精度良い位
置合わせが可能となる。特に基板がシリコンで、マイク
ロレンズのガイド溝が異方性エッチングで形成されてい
る場合には、位置決めが極めて容易になる。また、マイ
クロレンズは平面基板上に作製できるので、レンズを設
けた別基板を実装基板上に設置することも可能となり、
大きな基板を扱うことができ実装上有利となる。また、
マイクロレンズ表面をメタルコートすれば反射率の向上
が図れる。
【００１４】従来、光路変換には製作が困難な微小な素
子が必要であったが、本方法によれば容易に実現でき
る。
子が必要であったが、本方法によれば容易に実現でき
る。
【００１５】
【実施例】以下、本発明について図面を参照して詳細に
説明する。図１は本発明を示す光路変換方法の一例で、
マイクロレンズ１１を実装基板に設け、光ビームを下方
に９０°光路変換する場合である。導波路、あるいは光
ファイバ２１が実装基板２０に設置されている。表面受
光素子である光検出器（ＰＤ）２２は、例えばバンプ１
３を介して実装基板２０に接合されている。バンプ１２
は例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕで構成された接合パッド１５
を介して実装基板２０とＰＤ２２と接合されている。バ
ンプ１２は例えばＰｂＳｎであり、フォトリソグラフィ
ー及びメッキプロセス等によりＰＤ２２あるいは基板２
０に容易に形成される。マイクロレンズ１１は実装基板
２０上に設けられたペデスタル１６で位置を規定され、
接着剤、あるいは半田等で固定されている。導波路２１
から放射した光ビーム２４はマイクロレンズ１１に入射
して略９０°光路が変換され、ＰＤ２２に入射する。図
２，３はマイクロレンズ１１が実装基板２０とは異なる
別基板１０に設けられた場合の、本発明の一例である。
この場合、微小なマイクロレンズ１１を大きな基板とし
て扱えるので作業性を向上できる。光ビーム２４は下方
に光路を変換され、図３では、マイクロレンズ１１が実
装基板２０に接合パッド１５を介して直接固定されてい
る。従来の光路変換素子であるプリズムやミラーが、１
ｍｍ以下の微小な形状の作製が困難で製造コストが高い
のに対し、マイクロレンズ１１はガラスや樹脂のモール
ド加工等で大量に作製できるので製造コストの低減が可
能である。形状も自由に選択できるので実装上の自由度
が高い利点もある。特にレンズ曲面が球面の場合、製造
コストの低減効果は著しい。マイクロレンズ１１表面
を、メタル、特にＡｕでコーティングすれば反射率が大
きくなり、光の損失を低減できる。また、光が入射する
レンズの外側面が約４５°の傾斜の時に、効率よく略９
０°光路を変換する。従い、マイクロレンズ１１の曲面
が球面の場合には、半径の半分の位置で反射させれば９
０°の光路変換ができる。
説明する。図１は本発明を示す光路変換方法の一例で、
マイクロレンズ１１を実装基板に設け、光ビームを下方
に９０°光路変換する場合である。導波路、あるいは光
ファイバ２１が実装基板２０に設置されている。表面受
光素子である光検出器（ＰＤ）２２は、例えばバンプ１
３を介して実装基板２０に接合されている。バンプ１２
は例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕで構成された接合パッド１５
を介して実装基板２０とＰＤ２２と接合されている。バ
ンプ１２は例えばＰｂＳｎであり、フォトリソグラフィ
ー及びメッキプロセス等によりＰＤ２２あるいは基板２
０に容易に形成される。マイクロレンズ１１は実装基板
２０上に設けられたペデスタル１６で位置を規定され、
接着剤、あるいは半田等で固定されている。導波路２１
から放射した光ビーム２４はマイクロレンズ１１に入射
して略９０°光路が変換され、ＰＤ２２に入射する。図
２，３はマイクロレンズ１１が実装基板２０とは異なる
別基板１０に設けられた場合の、本発明の一例である。
この場合、微小なマイクロレンズ１１を大きな基板とし
て扱えるので作業性を向上できる。光ビーム２４は下方
に光路を変換され、図３では、マイクロレンズ１１が実
装基板２０に接合パッド１５を介して直接固定されてい
る。従来の光路変換素子であるプリズムやミラーが、１
ｍｍ以下の微小な形状の作製が困難で製造コストが高い
のに対し、マイクロレンズ１１はガラスや樹脂のモール
ド加工等で大量に作製できるので製造コストの低減が可
能である。形状も自由に選択できるので実装上の自由度
が高い利点もある。特にレンズ曲面が球面の場合、製造
コストの低減効果は著しい。マイクロレンズ１１表面
を、メタル、特にＡｕでコーティングすれば反射率が大
きくなり、光の損失を低減できる。また、光が入射する
レンズの外側面が約４５°の傾斜の時に、効率よく略９
０°光路を変換する。従い、マイクロレンズ１１の曲面
が球面の場合には、半径の半分の位置で反射させれば９
０°の光路変換ができる。
【００１６】マイクロレンズ１１は、製作の容易さに加
えて実装上の利点もある。実装基板２０に溝を設け、そ
の溝にマイクロレンズ１１を落とし込むだけで位置合わ
せができることである。図４，５はその一例で、実装基
板２０上に例えば機械加工で溝１２を設け、その溝１２
にマイクロレンズ１１を固定している。マイクロレンズ
１１が球の場合、位置決めの精度が向上する。さらに位
置精度を向上させるには、実装基板２０をＳｉにすれば
良い。Ｓｉは異方性ケミカルエッチングによりミクロン
の精度で容易に溝加工ができる。従って、マイクロレン
ズ１１が球レンズであれば、同等な精度で位置決めがで
きる。図６，７はＳｉ実装基板２０上に形成したＶ溝１
７にマイクロレンズ１１を実装した本発明の実施例であ
る。図７では、光路変換用のマイクロレンズ１１の他
に、実装用のマイクロレンズ１４を設けてある。光路変
換用のマイクロレンズ１１を小さくする。あるいはマイ
クロレンズ１１とＰＤ２２を接近する必要がある場合、
形状的に直接実装基板２０に実装できなくなり他のマイ
クロレンズで基板に実装する必要が生じる。しかし、実
装用のマイクロレンズ１４を、光路変換用のマイクロレ
ンズ１１よりも大きくすることで容易に解決できる。
えて実装上の利点もある。実装基板２０に溝を設け、そ
の溝にマイクロレンズ１１を落とし込むだけで位置合わ
せができることである。図４，５はその一例で、実装基
板２０上に例えば機械加工で溝１２を設け、その溝１２
にマイクロレンズ１１を固定している。マイクロレンズ
１１が球の場合、位置決めの精度が向上する。さらに位
置精度を向上させるには、実装基板２０をＳｉにすれば
良い。Ｓｉは異方性ケミカルエッチングによりミクロン
の精度で容易に溝加工ができる。従って、マイクロレン
ズ１１が球レンズであれば、同等な精度で位置決めがで
きる。図６，７はＳｉ実装基板２０上に形成したＶ溝１
７にマイクロレンズ１１を実装した本発明の実施例であ
る。図７では、光路変換用のマイクロレンズ１１の他
に、実装用のマイクロレンズ１４を設けてある。光路変
換用のマイクロレンズ１１を小さくする。あるいはマイ
クロレンズ１１とＰＤ２２を接近する必要がある場合、
形状的に直接実装基板２０に実装できなくなり他のマイ
クロレンズで基板に実装する必要が生じる。しかし、実
装用のマイクロレンズ１４を、光路変換用のマイクロレ
ンズ１１よりも大きくすることで容易に解決できる。
【００１７】本発明では、光素子としてＰＤを例に示し
たが、ＬＥＤや他の光素子でもかまわない。マイクロレ
ンズとして球レンズのみを示したが、他の曲面を有する
レンズでも良い。また、シングルチャンネルの光結合を
示したが、アレイ状の光回路でも同様な効果が得られ
る。
たが、ＬＥＤや他の光素子でもかまわない。マイクロレ
ンズとして球レンズのみを示したが、他の曲面を有する
レンズでも良い。また、シングルチャンネルの光結合を
示したが、アレイ状の光回路でも同様な効果が得られ
る。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、略
９０°の光路変換が容易に実現できる。
９０°の光路変換が容易に実現できる。
【図１】本発明の光路変換方式の構成図
【図２】本発明の光路変換方式の構成図
【図３】本発明の光路変換方式の構成図
【図４】本発明の光路変換方式の構成図
【図５】本発明の光路変換方式の構成図
【図６】本発明の光路変換方式の構成図
【図７】本発明の光路変換方式の構成図
【図８】従来の光路変換方式の構成図
【図９】従来の光路変換方式の構成図
１０ ＰＤの受光面 １１，１４ マイクロレンズ １２ 溝 １３ バンプ １５ 接合パッド １６ ペデスタル １７ Ｖ溝 ２０ 基板 ２１ 光ファイバ ２２ 光素子 ２３ プリズム ２４ 光ビーム ２５ ファイバ端面
Claims (8)
- 【請求項１】 水平方向から垂直方向、あるいはその逆
に略９０°光路を変換する方法であって、実装基板ある
いは、前記実装基板とは異なるサブ基板に設けられたマ
イクロレンズの外側面を光の反射面とすることを特徴と
する光路変換方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の光路変換方法において、
マイクロレンズの外側面が球面であることを特徴とする
光路変換方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の光路変換方法において、
マイクロレンズ表面がメタルコーティングされているこ
とを特徴とする光路変換方法。 - 【請求項４】 請求項１記載の光路変換方法において、
マイクロレンズは実装基板上に形成されたガイド溝に固
定されたことを特徴とする光路変換方法。 - 【請求項５】 請求項１記載の光路変換方法において、
サブ基板は実装基板上に形成されたガイド溝にマイクロ
レンズをはめ込んで固定されたことを特徴とする光路変
換方法。 - 【請求項６】 請求項１，５記載の光路変換方法におい
て、ガイド溝にはめ込むマイクロレンズが光路変換用の
マイクロレンズとは異なることを特徴とする光路変換方
法。 - 【請求項７】 請求項１，５，６記載の光路変換方法に
おいて、ガイド溝にはめ込むマイクロレンズと光路変換
用のマイクロレンズとは形状が異なることを特徴とする
光路変換方法。 - 【請求項８】 請求項１，４，５，６，７記載の光路変
換方法において、実装基板がシリコンであって、ガイド
溝は異方性エッチングによって形成されたことを特徴と
する光路変換方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33464493A JP2687859B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 光路変換方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33464493A JP2687859B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 光路変換方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07198976A JPH07198976A (ja) | 1995-08-01 |
| JP2687859B2 true JP2687859B2 (ja) | 1997-12-08 |
Family
ID=18279677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33464493A Expired - Fee Related JP2687859B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 光路変換方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2687859B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7076125B2 (en) | 2001-02-28 | 2006-07-11 | Nec Corporation | Optical circuit element and production method therefor, array-form optical circuit element, optical circuit device using it |
| US7242828B2 (en) | 2000-06-23 | 2007-07-10 | Nec Corporation | Optical circuit in which fabrication is easy |
| US8449202B2 (en) | 2008-06-11 | 2013-05-28 | Molex Incorporated | Optical connector |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3828179B2 (ja) * | 1995-05-12 | 2006-10-04 | 富士通株式会社 | 半導体光検出装置およびその製造方法 |
| JPH1140823A (ja) * | 1997-05-22 | 1999-02-12 | Fujitsu Ltd | 光検出器モジュール |
| JP2003167175A (ja) | 2001-12-04 | 2003-06-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光実装基板及び光デバイス |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP33464493A patent/JP2687859B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7242828B2 (en) | 2000-06-23 | 2007-07-10 | Nec Corporation | Optical circuit in which fabrication is easy |
| US7076125B2 (en) | 2001-02-28 | 2006-07-11 | Nec Corporation | Optical circuit element and production method therefor, array-form optical circuit element, optical circuit device using it |
| US8449202B2 (en) | 2008-06-11 | 2013-05-28 | Molex Incorporated | Optical connector |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07198976A (ja) | 1995-08-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970722 |
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