JP3100418B2 - 光受光装置 - Google Patents
光受光装置Info
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- JP3100418B2 JP3100418B2 JP03111826A JP11182691A JP3100418B2 JP 3100418 B2 JP3100418 B2 JP 3100418B2 JP 03111826 A JP03111826 A JP 03111826A JP 11182691 A JP11182691 A JP 11182691A JP 3100418 B2 JP3100418 B2 JP 3100418B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信システムにおけ
る超高速用光・電子複合モジュール内に搭載される光受
光装置に係り、更に詳しくはレンズ付裏面入射型受光素
子と光ファイバとから構成される光受光装置に関する。
る超高速用光・電子複合モジュール内に搭載される光受
光装置に係り、更に詳しくはレンズ付裏面入射型受光素
子と光ファイバとから構成される光受光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、遠距離間通信の需要に応じて、通
信システムに求められる情報伝送速度は増加する傾向に
ある。特に、光通信システムには、マルチギガビット級
の伝送速度が必要となりつつあり、この伝送速度を実現
する光通信装置の開発が要求されている。
信システムに求められる情報伝送速度は増加する傾向に
ある。特に、光通信システムには、マルチギガビット級
の伝送速度が必要となりつつあり、この伝送速度を実現
する光通信装置の開発が要求されている。
【０００３】このような高速光伝送システムを構築する
ためには、使用される受光素子自身の高速化が不可欠で
ある。受光素子の高速化を実現するには、受光径を小さ
くし、その部分の容量を低減させる必要があるが、表面
入射型の場合は、電極の内径部から光を入射させるため
に、受光径をさほど小さくすることができない。このよ
うな欠点を克服するために、現在では、光結合をし易く
し、かつ受光径を小さくすることの可能な裏面入射型が
広く採用されている。
ためには、使用される受光素子自身の高速化が不可欠で
ある。受光素子の高速化を実現するには、受光径を小さ
くし、その部分の容量を低減させる必要があるが、表面
入射型の場合は、電極の内径部から光を入射させるため
に、受光径をさほど小さくすることができない。このよ
うな欠点を克服するために、現在では、光結合をし易く
し、かつ受光径を小さくすることの可能な裏面入射型が
広く採用されている。
【０００４】図15に、裏面入射型受光素子Ｄと光ファイ
バＦとから構成される従来の光受光装置の一例を示す。
同図において、受光素子Ｄは、例えばＩｎＰ基板１、ｎ
型ＩｎＰ層２、光吸収層３およびｐ型ＩｎＰ層４の積層
構造を有し、その最表面層であるｐ型ＩｎＰ層４上に電
極５を備えた構成からなっており、この全体がキャリア
Ｃ上に搭載されている。更に、キャリアＣには、その裏
面側からＩｎＰ基板１まで貫通する孔Ｈが形成されてお
り、この孔Ｈにテーパ先球ファイバ等の光ファイバＦの
先端部が挿入固定され、受光素子Ｄとの間で光結合がな
されている。なお、ここに示した光受光装置はワイヤボ
ンディング実装用であり、電極５上には信号出力用のワ
イヤＷが接合されている。
バＦとから構成される従来の光受光装置の一例を示す。
同図において、受光素子Ｄは、例えばＩｎＰ基板１、ｎ
型ＩｎＰ層２、光吸収層３およびｐ型ＩｎＰ層４の積層
構造を有し、その最表面層であるｐ型ＩｎＰ層４上に電
極５を備えた構成からなっており、この全体がキャリア
Ｃ上に搭載されている。更に、キャリアＣには、その裏
面側からＩｎＰ基板１まで貫通する孔Ｈが形成されてお
り、この孔Ｈにテーパ先球ファイバ等の光ファイバＦの
先端部が挿入固定され、受光素子Ｄとの間で光結合がな
されている。なお、ここに示した光受光装置はワイヤボ
ンディング実装用であり、電極５上には信号出力用のワ
イヤＷが接合されている。
【０００５】また、図１６に、フリップチップボンディ
ング実装用の従来の光受光装置の一例を示す。同図にお
いて、裏面入射型受光素子Ｄは、例えばＩｎＰ基板１、
ｎ型ＩｎＰ層２、光吸収層３およびｐ型ＩｎＰ層４の積
層構造を有し、その最表面層であるｐ型ＩｎＰ層４上に
電極５を備えた構成は図１５のものと同様であるが、更
にＩｎＰ基板１の裏面側の光入射面にマイクロレンズ６
が設けられ、このマイクロレンズ６を介して光ファイバ
Ｆとの光結合がなされている。また、例えば一部に電気
回路Ｃを備えたプリアンプＩＣ基板Ｐ上に、半田バンプ
Ｂによるフリップチップボンディングにより、電極５を
電極用バンプとして上記受光素子Ｄが接合されている。
ここで述べたフリップチップボンディング実装は、図１
５に示したようなワイヤで接続した場合に生じる寄生リ
アクタンスを除去させて、光半導体チップの高速特性を
損なうことなく実装することが可能になるので、図１６
の装置は図１５の装置よりも更に高速化を達成すること
ができる。
ング実装用の従来の光受光装置の一例を示す。同図にお
いて、裏面入射型受光素子Ｄは、例えばＩｎＰ基板１、
ｎ型ＩｎＰ層２、光吸収層３およびｐ型ＩｎＰ層４の積
層構造を有し、その最表面層であるｐ型ＩｎＰ層４上に
電極５を備えた構成は図１５のものと同様であるが、更
にＩｎＰ基板１の裏面側の光入射面にマイクロレンズ６
が設けられ、このマイクロレンズ６を介して光ファイバ
Ｆとの光結合がなされている。また、例えば一部に電気
回路Ｃを備えたプリアンプＩＣ基板Ｐ上に、半田バンプ
Ｂによるフリップチップボンディングにより、電極５を
電極用バンプとして上記受光素子Ｄが接合されている。
ここで述べたフリップチップボンディング実装は、図１
５に示したようなワイヤで接続した場合に生じる寄生リ
アクタンスを除去させて、光半導体チップの高速特性を
損なうことなく実装することが可能になるので、図１６
の装置は図１５の装置よりも更に高速化を達成すること
ができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図17（Ａ）は従来の表
面入射型受光素子の概略構造であり、この構造に対応し
た光結合位置ずれトレランスと反射率との関係を同図
（Ｂ）に示す。この図から明らかなように、表面入射型
では、入射角度θa を或る程度大きくしておけばトレラ
ンス内において極めて小さな反射率特性が得られるとい
う利点はあるが、トレランスを拡大できないという問題
があった。
面入射型受光素子の概略構造であり、この構造に対応し
た光結合位置ずれトレランスと反射率との関係を同図
（Ｂ）に示す。この図から明らかなように、表面入射型
では、入射角度θa を或る程度大きくしておけばトレラ
ンス内において極めて小さな反射率特性が得られるとい
う利点はあるが、トレランスを拡大できないという問題
があった。
【０００７】一方、図15や図16に示したような裏面入射
型受光素子を使用した従来の光受光装置では、受光素子
Ｄの裏面側から入射した信号光ＬS が電極面（電極５の
裏面）で反射し、その反射光ＬR が光ファイバＦに再度
結合することにより、光の反射率が大きくなり、伝送品
質を低下させるという問題があった。
型受光素子を使用した従来の光受光装置では、受光素子
Ｄの裏面側から入射した信号光ＬS が電極面（電極５の
裏面）で反射し、その反射光ＬR が光ファイバＦに再度
結合することにより、光の反射率が大きくなり、伝送品
質を低下させるという問題があった。
【０００８】また、図18（Ａ）は図16に示したものと同
様な従来のレンズ付裏面入射型受光素子の概略構造であ
り、この構造に対応した光結合位置ずれトレランスと反
射率との関係を同図（Ｂ）に示す。この図から明らかな
ように、レンズ付の裏面入射型では、裏面側入射面に設
けられたレンズの集光作用により、表面入射型と比べ、
光結合位置ずれトレランスを拡大できるという利点が得
られる。また、或る入射角度θa でレンズに入射させる
ようにすれば、図15や図16に示したように信号光が垂直
に入射する場合と比べ、その入射光ＬS1が通常は電極面
で斜めに反射することにより、その反射光ＬR1が光ファ
イバへ再度光結合されるのを或る程度防止することはで
きる。しかしながら、このように或る入射角度θa でレ
ンズに入射させても、レンズの頂点から或る距離Ｗa だ
け離れた点Ｑから入射した光ＬS2が電極面に対して垂直
になるような場合があり、このような場合には電極面か
らの反射光ＬR2が入射光ＬS2と同一経路を逆にたどって
光ファイバへ再度結合されることになり、よって反射率
の大きな領域がトレランス内に存在してしまうという問
題があった。
様な従来のレンズ付裏面入射型受光素子の概略構造であ
り、この構造に対応した光結合位置ずれトレランスと反
射率との関係を同図（Ｂ）に示す。この図から明らかな
ように、レンズ付の裏面入射型では、裏面側入射面に設
けられたレンズの集光作用により、表面入射型と比べ、
光結合位置ずれトレランスを拡大できるという利点が得
られる。また、或る入射角度θa でレンズに入射させる
ようにすれば、図15や図16に示したように信号光が垂直
に入射する場合と比べ、その入射光ＬS1が通常は電極面
で斜めに反射することにより、その反射光ＬR1が光ファ
イバへ再度光結合されるのを或る程度防止することはで
きる。しかしながら、このように或る入射角度θa でレ
ンズに入射させても、レンズの頂点から或る距離Ｗa だ
け離れた点Ｑから入射した光ＬS2が電極面に対して垂直
になるような場合があり、このような場合には電極面か
らの反射光ＬR2が入射光ＬS2と同一経路を逆にたどって
光ファイバへ再度結合されることになり、よって反射率
の大きな領域がトレランス内に存在してしまうという問
題があった。
【０００９】本発明は、レンズ付の裏面入射型受光素子
と光ファイバとから構成される光受光装置において、広
い光結合位置ずれトレランスと光結合時の低い光反射率
とを同時に実現できるようにすることを目的とする。
と光ファイバとから構成される光受光装置において、広
い光結合位置ずれトレランスと光結合時の低い光反射率
とを同時に実現できるようにすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の光受光装置は、
裏面側の光入射面にレンズの設けられた裏面入射型受光
素子と、この受光素子に光結合された光ファイバとから
構成されており、受光素子の表面側の電極面からの反射
光が光ファイバへ入射するのを低減する反射光防止手段
を備えたことを特徴とするものである。
裏面側の光入射面にレンズの設けられた裏面入射型受光
素子と、この受光素子に光結合された光ファイバとから
構成されており、受光素子の表面側の電極面からの反射
光が光ファイバへ入射するのを低減する反射光防止手段
を備えたことを特徴とするものである。
【００１１】上記反射光防止手段は、（ａ）光ファイバ
から受光素子へ信号光を斜めに入射させるようにすると
共に、信号光が受光素子の電極面へ垂直に入射しないよ
うにレンズ間口径を狭めるように構成したもの、（ｂ）
レンズの頂点から電極面までの距離をレンズの焦点距離
よりも大きく、または小さく構成したもの、（ｃ）レン
ズの頂点部分をフラットに構成したもの、（ｄ）光ファ
イバの先端部をテーパ状にすると共に、そのテーパ状部
分の先端部に傾斜した全反射面を有するように構成した
もの等により実現可能である。
から受光素子へ信号光を斜めに入射させるようにすると
共に、信号光が受光素子の電極面へ垂直に入射しないよ
うにレンズ間口径を狭めるように構成したもの、（ｂ）
レンズの頂点から電極面までの距離をレンズの焦点距離
よりも大きく、または小さく構成したもの、（ｃ）レン
ズの頂点部分をフラットに構成したもの、（ｄ）光ファ
イバの先端部をテーパ状にすると共に、そのテーパ状部
分の先端部に傾斜した全反射面を有するように構成した
もの等により実現可能である。
【００１２】また、このような構成からなる光受光装置
を複数個アレイ状に配設し、複数の信号光を入射できる
ように構成することも可能である。この場合、アレイ状
に配設された複数個の裏面入射型受光素子として、上記
（ａ）〜（ｃ）に示した構成の受光素子の中から選択さ
れた一種類または複数種類の受光素子を使用し、またア
レイ状に配設された複数個の光ファイバとして、先端斜
め研磨ファイバおよび上記（ｄ）に示した構成の光ファ
イバの一方または両方を使用することも可能である。
を複数個アレイ状に配設し、複数の信号光を入射できる
ように構成することも可能である。この場合、アレイ状
に配設された複数個の裏面入射型受光素子として、上記
（ａ）〜（ｃ）に示した構成の受光素子の中から選択さ
れた一種類または複数種類の受光素子を使用し、またア
レイ状に配設された複数個の光ファイバとして、先端斜
め研磨ファイバおよび上記（ｄ）に示した構成の光ファ
イバの一方または両方を使用することも可能である。
【００１３】上記（ｄ）に示した構成の光ファイバの製
造方法としては、例えば以下の方法を採用可能である。
すなわち、光ファイバの先端部側面に角度をつけて機械
研磨することにより先端部をテーパ状に形成し、次に、
そのテーパ状部分の表面を放電により溶融して滑らかに
した後、テーパ状部分の先端部を斜めに機械研磨して全
反射面を形成することにより、上記（ｄ）に示した構成
の光ファイバを得る。
造方法としては、例えば以下の方法を採用可能である。
すなわち、光ファイバの先端部側面に角度をつけて機械
研磨することにより先端部をテーパ状に形成し、次に、
そのテーパ状部分の表面を放電により溶融して滑らかに
した後、テーパ状部分の先端部を斜めに機械研磨して全
反射面を形成することにより、上記（ｄ）に示した構成
の光ファイバを得る。
【００１４】
【作用】本発明では、レンズ付の裏面入射型受光素子を
採用したことにより、そのレンズの集光作用で光結合位
置ずれトレランスが拡大される。また、受光素子の表面
側の電極面からの反射光が光ファイバへ入射するのを低
減する反射光防止手段を備えたことから、受光素子と光
ファイバとの光結合部分において広い光結合トレランス
が確保されるだけでなく、電極面で発生する光の反射が
大幅に低減される。
採用したことにより、そのレンズの集光作用で光結合位
置ずれトレランスが拡大される。また、受光素子の表面
側の電極面からの反射光が光ファイバへ入射するのを低
減する反射光防止手段を備えたことから、受光素子と光
ファイバとの光結合部分において広い光結合トレランス
が確保されるだけでなく、電極面で発生する光の反射が
大幅に低減される。
【００１５】例えば上記（ａ）の構成を採用した場合に
は、レンズ間口径が狭く、信号光がレンズ上のどの点か
ら入射した場合でも、電極面へ垂直に入射することがな
いので、トレランス内には反射率の大きな領域が存在せ
ず、よって反射率の低減が可能となる。
は、レンズ間口径が狭く、信号光がレンズ上のどの点か
ら入射した場合でも、電極面へ垂直に入射することがな
いので、トレランス内には反射率の大きな領域が存在せ
ず、よって反射率の低減が可能となる。
【００１６】上記（ｂ）の構成を採用した場合には、レ
ンズの頂点から電極面までの距離をレンズの焦点距離と
等しくしていた従来のものと違い、反射光の光ファイバ
端でのビーム径と曲率半径がファイバ出射時の大きさと
異なることになるので、反射光と光ファイバとの結合効
率が低下し、よって反射率が低減する。
ンズの頂点から電極面までの距離をレンズの焦点距離と
等しくしていた従来のものと違い、反射光の光ファイバ
端でのビーム径と曲率半径がファイバ出射時の大きさと
異なることになるので、反射光と光ファイバとの結合効
率が低下し、よって反射率が低減する。
【００１７】上記（ｃ）の構成を採用した場合には、フ
ラットに構成されたレンズ頂点部分に垂直に入射した光
はレンズによる集光作用を受けないことから、電極面で
の反射光の多くはファイバ外へ発散され、反射光と光フ
ァイバとの結合効率が低下するので、反射率の低減が可
能となる。しかも、フラット部分以外のレンズ周辺部で
の曲率によるレンズ効果は得られるので、ファイバの位
置ずれトレランスの拡大も可能である。
ラットに構成されたレンズ頂点部分に垂直に入射した光
はレンズによる集光作用を受けないことから、電極面で
の反射光の多くはファイバ外へ発散され、反射光と光フ
ァイバとの結合効率が低下するので、反射率の低減が可
能となる。しかも、フラット部分以外のレンズ周辺部で
の曲率によるレンズ効果は得られるので、ファイバの位
置ずれトレランスの拡大も可能である。
【００１８】上記（ｄ）の構成を採用した場合には、光
ファイバ内を伝搬されてきた信号光は先端部の全反射面
で全反射された後、更にテーパ部分で屈折されて受光素
子に入射する。すると、特にファイバ先端部分における
曲率半径の小さな部分を使用することにより、光ファイ
バから出射された光の互いに直交する２方向の成分に非
点収差が起こり、電極面からの反射光と光ファイバとの
結合効率が低下し、よって反射率の低減が可能になる。
ファイバ内を伝搬されてきた信号光は先端部の全反射面
で全反射された後、更にテーパ部分で屈折されて受光素
子に入射する。すると、特にファイバ先端部分における
曲率半径の小さな部分を使用することにより、光ファイ
バから出射された光の互いに直交する２方向の成分に非
点収差が起こり、電極面からの反射光と光ファイバとの
結合効率が低下し、よって反射率の低減が可能になる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。図１に、本発明の第１実施例の概略
構成を示す。
しながら説明する。図１に、本発明の第１実施例の概略
構成を示す。
【００２０】同図に示すように、本実施例の光受光装置
は、裏面側の光入射面にマイクロレンズ６を有するレン
ズ付の裏面反射型受光素子Ｄと、この受光素子Ｄに対し
て入射角度θa （≠０°）で斜め方向から信号光を入射
させるように配置された不図示の光ファイバとから構成
されている。同図には受光素子Ｄが簡略的にしか描かれ
ていないが、実際には図16に示したように、例えばＩｎ
Ｐ基板１、ｎ型ＩｎＰ層２、光吸収層３、ｐ型ＩｎＰ層
４および電極（電極用バンプ）５からなる積層構造を有
すると共に、ＩｎＰ基板１の裏面側の光入射面にマイク
ロレンズ６が設けられている。
は、裏面側の光入射面にマイクロレンズ６を有するレン
ズ付の裏面反射型受光素子Ｄと、この受光素子Ｄに対し
て入射角度θa （≠０°）で斜め方向から信号光を入射
させるように配置された不図示の光ファイバとから構成
されている。同図には受光素子Ｄが簡略的にしか描かれ
ていないが、実際には図16に示したように、例えばＩｎ
Ｐ基板１、ｎ型ＩｎＰ層２、光吸収層３、ｐ型ＩｎＰ層
４および電極（電極用バンプ）５からなる積層構造を有
すると共に、ＩｎＰ基板１の裏面側の光入射面にマイク
ロレンズ６が設けられている。
【００２１】更に、本実施例では、受光素子Ｄにマイク
ロレンズ６を介して入射した信号光ＬS が電極面（電極
５の裏面）５ａへ垂直に入射しないように、マイクロレ
ンズ６のレンズ間口径を狭めた構造となっている。この
ような構造を実現するための入射角度θa とレンズ間口
径２Ｌ（Ｌはレンズ間口半径）との関係について、入射
光線のモデルを示した図２を使用し、以下に具体的に述
べる。
ロレンズ６を介して入射した信号光ＬS が電極面（電極
５の裏面）５ａへ垂直に入射しないように、マイクロレ
ンズ６のレンズ間口径を狭めた構造となっている。この
ような構造を実現するための入射角度θa とレンズ間口
径２Ｌ（Ｌはレンズ間口半径）との関係について、入射
光線のモデルを示した図２を使用し、以下に具体的に述
べる。
【００２２】図２において、受光素子Ｄへの入射角度を
θa 、レンズ６への入射角度をθib、レンズ６からの出
射角度をθob、入射点とレンズ中心Ｏとを結ぶ直線と電
極面５ａからの垂線とがなす角度をθs とすると、レン
ズ６から入射した光ＬS が電極面５ａに対して垂直にな
る条件は、 θob＝θs ， θib＝θa ＋θs である。この条件で、レンズ中心Ｏから垂直光線位置ま
での距離（反射点距離）Ｗを求めると、
θa 、レンズ６への入射角度をθib、レンズ６からの出
射角度をθob、入射点とレンズ中心Ｏとを結ぶ直線と電
極面５ａからの垂線とがなす角度をθs とすると、レン
ズ６から入射した光ＬS が電極面５ａに対して垂直にな
る条件は、 θob＝θs ， θib＝θa ＋θs である。この条件で、レンズ中心Ｏから垂直光線位置ま
での距離（反射点距離）Ｗを求めると、
【００２３】
【数１】
【００２４】となる。式(1) 中、Ｒはレンズ６の曲率半
径、ｎs はレンズ６の屈折率である。このことから、レ
ンズ間口半径Ｌを、 Ｌ＜Ｗ ・・・・・(2) となるように設定すれば、レンズ６に入射した光ＬS が
電極面５ａに対して垂直になることはない。従って本実
施例では、上記式(2) の関係を満たすように入射角度θ
a とレンズ間口径２Ｌを設定してある。例えば、レンズ
６の曲率半径Ｒが100μｍで、入射角度θa が30°の場
合を考えると、式(1) より反射点距離Ｗは21μｍとなる
ので、レンズ間口半径ＬをＷ（＝21μｍ）よりも小さ
く、例えば20μｍに設定すればよい。このように設定す
ることにより、広いトレランスを確保しつつ、しかもト
レランス内には図18（Ｂ）に示したような反射率の大き
な領域が存在しなくなり、極めて小さな反射率を実現す
ることができる。
径、ｎs はレンズ６の屈折率である。このことから、レ
ンズ間口半径Ｌを、 Ｌ＜Ｗ ・・・・・(2) となるように設定すれば、レンズ６に入射した光ＬS が
電極面５ａに対して垂直になることはない。従って本実
施例では、上記式(2) の関係を満たすように入射角度θ
a とレンズ間口径２Ｌを設定してある。例えば、レンズ
６の曲率半径Ｒが100μｍで、入射角度θa が30°の場
合を考えると、式(1) より反射点距離Ｗは21μｍとなる
ので、レンズ間口半径ＬをＷ（＝21μｍ）よりも小さ
く、例えば20μｍに設定すればよい。このように設定す
ることにより、広いトレランスを確保しつつ、しかもト
レランス内には図18（Ｂ）に示したような反射率の大き
な領域が存在しなくなり、極めて小さな反射率を実現す
ることができる。
【００２５】次に図３に、本発明の第２実施例の概略構
成を示す。本実施例の光受光装置は、図１に示した構成
に加えて、光吸収層３および電極５を含む受光部分をマ
イクロレンズ６の中心からずらして配置したものであ
る。この場合のオフセット距離Ｋは、図２に示した距離
Ｗと等しくしてある。このように構成することにより、
図１に示したものよりも受光部分の大きさ（受光径）を
小さく保ったままで、電極面５ａへの垂直入射成分をな
くし、光の反射率を低減することができる。
成を示す。本実施例の光受光装置は、図１に示した構成
に加えて、光吸収層３および電極５を含む受光部分をマ
イクロレンズ６の中心からずらして配置したものであ
る。この場合のオフセット距離Ｋは、図２に示した距離
Ｗと等しくしてある。このように構成することにより、
図１に示したものよりも受光部分の大きさ（受光径）を
小さく保ったままで、電極面５ａへの垂直入射成分をな
くし、光の反射率を低減することができる。
【００２６】次に図４に、本発明の第３実施例の概略構
成を示す。本実施例の光受光装置は、レンズ付裏面入射
型受光素子Ｄにおけるレンズ６の頂点から電極面５ａま
での距離ｄs がレンズ６の焦点距離ｄsoよりも大きく
（すなわちｄs ＞ｄso）、または小さく（すなわちｄs
＜ｄso）なるように構成したものである。その動作原理
を、以下に図５に基づき説明する。なお、図５におい
て、破線部分は電極面５ａからの反射光の様子を模式的
に示したものである。
成を示す。本実施例の光受光装置は、レンズ付裏面入射
型受光素子Ｄにおけるレンズ６の頂点から電極面５ａま
での距離ｄs がレンズ６の焦点距離ｄsoよりも大きく
（すなわちｄs ＞ｄso）、または小さく（すなわちｄs
＜ｄso）なるように構成したものである。その動作原理
を、以下に図５に基づき説明する。なお、図５におい
て、破線部分は電極面５ａからの反射光の様子を模式的
に示したものである。
【００２７】従来は、通常、図５（Ａ）に示すように、
ｄs がｄsoと等しくなる（ｄs ＝ｄ so）ように設定され
る。このようにすることにより、光ファイバＦと受光素
子Ｄとの距離であるギャップｇに依らず、受光素子Ｄで
のビーム径を一定にすることができる。従って、結合効
率はレンズ間口での効率で決まり、見掛け上、受光径が
レンズ間口径にまで拡大された受光素子となる。しか
し、電極面５ａで生じる反射光の光ファイバ端でのビー
ム径Ｗ3 および曲率半径Ｒ3 が光ファイバから出射され
る光のビーム径Ｗ1 および曲率半径Ｒ1 とほぼ等しくな
るため、反射光と光ファイバとの結合効率がほぼ 100％
になり、反射率が大きくなってしまう。
ｄs がｄsoと等しくなる（ｄs ＝ｄ so）ように設定され
る。このようにすることにより、光ファイバＦと受光素
子Ｄとの距離であるギャップｇに依らず、受光素子Ｄで
のビーム径を一定にすることができる。従って、結合効
率はレンズ間口での効率で決まり、見掛け上、受光径が
レンズ間口径にまで拡大された受光素子となる。しか
し、電極面５ａで生じる反射光の光ファイバ端でのビー
ム径Ｗ3 および曲率半径Ｒ3 が光ファイバから出射され
る光のビーム径Ｗ1 および曲率半径Ｒ1 とほぼ等しくな
るため、反射光と光ファイバとの結合効率がほぼ 100％
になり、反射率が大きくなってしまう。
【００２８】これに対し、図５（Ｂ）に示すようにｄs
＞ｄsoとした場合には、反射光の光ファイバ端でのビー
ム径Ｗ3 および曲率半径Ｒ3 が光ファイバ出射時のビー
ム径Ｗ1 および曲率半径Ｒ1 と異なるため、反射光と光
ファイバとの結合効率が低下し、反射率を低減すること
ができる。ｄs ＜ｄsoとした場合にも同様なことが言え
る。
＞ｄsoとした場合には、反射光の光ファイバ端でのビー
ム径Ｗ3 および曲率半径Ｒ3 が光ファイバ出射時のビー
ム径Ｗ1 および曲率半径Ｒ1 と異なるため、反射光と光
ファイバとの結合効率が低下し、反射率を低減すること
ができる。ｄs ＜ｄsoとした場合にも同様なことが言え
る。
【００２９】そこで、上記の動作原理を図６に基づき数
式で導出してみる。まず、反射面（電極面５ａ）を２つ
のビーム（その光電界をφ1 、φ2 とする）のオーバラ
ップ面として、その面での結合効率を求めると、この結
合効率は反射光と光ファイバとの結合効率に等しい。光
電界φ1 、φ2 による結合効率は一般に以下の式(3)で
求まる。なお、式(3) 中、φ1 * 、φ2 * はそれぞれφ
1 、φ2 の複素共役を示す。
式で導出してみる。まず、反射面（電極面５ａ）を２つ
のビーム（その光電界をφ1 、φ2 とする）のオーバラ
ップ面として、その面での結合効率を求めると、この結
合効率は反射光と光ファイバとの結合効率に等しい。光
電界φ1 、φ2 による結合効率は一般に以下の式(3)で
求まる。なお、式(3) 中、φ1 * 、φ2 * はそれぞれφ
1 、φ2 の複素共役を示す。
【００３０】
【数２】
【００３１】また、オーバラップ面でのビーム径、曲率
半径をそれぞれＷ2、Ｒ2 とすると、そこでの電界φ
は、ｋ＝２πｎ／λとして、
半径をそれぞれＷ2、Ｒ2 とすると、そこでの電界φ
は、ｋ＝２πｎ／λとして、
【００３２】
【数３】
【００３３】である。φ2 はφ1 の反射光なので、ビー
ム径が等しく、曲率半径の符号が反転している。すなわ
ち、 φ2 ＝φ1 * ・・・・・(5) である。そこで、式(4) および(5) を用いて式(3) を計
算すると、
ム径が等しく、曲率半径の符号が反転している。すなわ
ち、 φ2 ＝φ1 * ・・・・・(5) である。そこで、式(4) および(5) を用いて式(3) を計
算すると、
【００３４】
【数４】
【００３５】となり、結合効率ηをＷ2 、Ｒ2 で表記で
きる。次に、光学系の光線マトリックス（Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄ）を用いると、以下に示す良く知られた関係式(7) 、
(8) が得られる。なお、ａ＝λ／πＷ1 とする。
きる。次に、光学系の光線マトリックス（Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄ）を用いると、以下に示す良く知られた関係式(7) 、
(8) が得られる。なお、ａ＝λ／πＷ1 とする。
【００３６】
【数５】
【００３７】この関係式により、結合効率ηは以下の式
(9) で表すことができる。なお、反射面での屈折率をｎ
s とする。
(9) で表すことができる。なお、反射面での屈折率をｎ
s とする。
【００３８】
【数６】
【００３９】ここで、計算の一例として、図４に示した
光学系（ただし光ファイバＦとしてフラットファイバを
使用するものとする）を考える。この場合、焦点距離ｄ
soの逆数（＝１／ｄso）をＦs とおいて、以下の関係式
が成り立つ。
光学系（ただし光ファイバＦとしてフラットファイバを
使用するものとする）を考える。この場合、焦点距離ｄ
soの逆数（＝１／ｄso）をＦs とおいて、以下の関係式
が成り立つ。
【００４０】
【数７】
【００４１】なお、上記式(10)の最上式の右辺における
左から第１番目のマトリクスは距離ｄs の移動を表し、
第２番目のマトリクスはレンズ面での集光を表し、第３
番目のマトリクスは距離ｇの移動を表している。する
と、式(10)から、光線マトリックス成分（Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄ）は以下のようになる。ここでＫは、焦点距離ｄsoに
対するチップの厚みｄs の比（＝ｄs ／ｄso）である。
左から第１番目のマトリクスは距離ｄs の移動を表し、
第２番目のマトリクスはレンズ面での集光を表し、第３
番目のマトリクスは距離ｇの移動を表している。する
と、式(10)から、光線マトリックス成分（Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄ）は以下のようになる。ここでＫは、焦点距離ｄsoに
対するチップの厚みｄs の比（＝ｄs ／ｄso）である。
【００４２】 Ａ＝１−Ｋ ・・・・・(11) Ｂ＝（１−Ｋ）・ｇ＋Ｋ・ｄso／ｎs ・・・・・(12) Ｃ＝−１／ｄso ・・・・・(13) Ｄ＝−ｇ／ｄso＋１／ｎs ・・・・・(14) ここで、図５（Ａ）に示したような従来の場合は、Ｋ＝
１となる。この場合において、計算を容易にするために
ｇがｄso／ｎs に等しい場合についての結合効率η(K=
1) とオーバラップ面でのビーム径Ｗ2(K=1)を求める
と、 η(K=1) ＝１ ・・・・・(15) Ｗ2(K=1)＝ａ・ｄso／ｎs ・・・・・(16) となる。そこで次に、図５（Ｂ）に示したようにＫが１
以外の場合での結合効率η(K≠1)の改善量Δη（＝η(K
≠1)／η(K=1)）とビーム径Ｗ2(K ≠1)の増加量ΔＷ
2 ( ＝Ｗ2(K ≠1)／Ｗ2(K=1)）を求めると、 Δη＝１／（１＋Ｐ2) ・・・・・(17) ΔＷ2 ＝（１＋Ｐ2)1/2 ・・・・・(18) ただしＰ＝π・（ｎs ／λ）・Ｗ1 2 ・（１−Ｋ）／ｄso となる。従って、式(18)で示される受光部でのビーム径
Ｗ2 が受光径よりも大きくならない範囲内で、Ｋを１よ
りも大きくするか、または小さくすることにより、式(1
7)で示されるような反射率の改善が見込まれる。
１となる。この場合において、計算を容易にするために
ｇがｄso／ｎs に等しい場合についての結合効率η(K=
1) とオーバラップ面でのビーム径Ｗ2(K=1)を求める
と、 η(K=1) ＝１ ・・・・・(15) Ｗ2(K=1)＝ａ・ｄso／ｎs ・・・・・(16) となる。そこで次に、図５（Ｂ）に示したようにＫが１
以外の場合での結合効率η(K≠1)の改善量Δη（＝η(K
≠1)／η(K=1)）とビーム径Ｗ2(K ≠1)の増加量ΔＷ
2 ( ＝Ｗ2(K ≠1)／Ｗ2(K=1)）を求めると、 Δη＝１／（１＋Ｐ2) ・・・・・(17) ΔＷ2 ＝（１＋Ｐ2)1/2 ・・・・・(18) ただしＰ＝π・（ｎs ／λ）・Ｗ1 2 ・（１−Ｋ）／ｄso となる。従って、式(18)で示される受光部でのビーム径
Ｗ2 が受光径よりも大きくならない範囲内で、Ｋを１よ
りも大きくするか、または小さくすることにより、式(1
7)で示されるような反射率の改善が見込まれる。
【００４３】なお、上記の計算例では、フラットファイ
バとの結合の場合を示したが、これに限らず、テーパ先
球ファイバ、先端斜め研磨ファイバ、ファイバと個別の
レンズとからなる光学系等を使用した場合であっても、
同様な効果を得ることができる。
バとの結合の場合を示したが、これに限らず、テーパ先
球ファイバ、先端斜め研磨ファイバ、ファイバと個別の
レンズとからなる光学系等を使用した場合であっても、
同様な効果を得ることができる。
【００４４】次に図７に、本発明の第４実施例の概略構
成を示す。本実施例の光受光装置は、レンズ付裏面入射
型受光素子Ｄにおけるレンズ６の頂点部分をフラットに
構成したものである。このような構造とすることによ
り、レンズ６の中心部分のフラット面６ａに垂直に入射
した光はレンズ６による集光作用を受けないことから、
電極面５ａでの反射光の多くは光ファイバＦの外部へ発
散され、反射光と光ファイバとの結合効率が低下するの
で、反射率を低減することができる。しかも、フラット
部分以外のレンズ周辺部での曲率によるレンズ効果は得
られるので、ファイバの位置ずれトレランスを拡大する
こともできる。
成を示す。本実施例の光受光装置は、レンズ付裏面入射
型受光素子Ｄにおけるレンズ６の頂点部分をフラットに
構成したものである。このような構造とすることによ
り、レンズ６の中心部分のフラット面６ａに垂直に入射
した光はレンズ６による集光作用を受けないことから、
電極面５ａでの反射光の多くは光ファイバＦの外部へ発
散され、反射光と光ファイバとの結合効率が低下するの
で、反射率を低減することができる。しかも、フラット
部分以外のレンズ周辺部での曲率によるレンズ効果は得
られるので、ファイバの位置ずれトレランスを拡大する
こともできる。
【００４５】ここで、結合効率計算の一例として、図７
に示した光学系（ただし光ファイバＦとしてフラットフ
ァイバを使用するものとする）を考える。この場合、以
下の関係式が成り立つ。
に示した光学系（ただし光ファイバＦとしてフラットフ
ァイバを使用するものとする）を考える。この場合、以
下の関係式が成り立つ。
【００４６】
【数８】
【００４７】なお、上記式(19)の最上式の右辺における
左から第１番目のマトリクスは距離ｄs の移動を表し、
第２番目のマトリクスは屈折率ｎs の受光素子中への入
射を表し、第３番目のマトリクスは距離ｇの移動を表し
ている。すると、式(19)から、光線マトリックス成分
（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は以下のようになる。
左から第１番目のマトリクスは距離ｄs の移動を表し、
第２番目のマトリクスは屈折率ｎs の受光素子中への入
射を表し、第３番目のマトリクスは距離ｇの移動を表し
ている。すると、式(19)から、光線マトリックス成分
（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は以下のようになる。
【００４８】 Ａ＝１ ・・・・・(20) Ｂ＝ｇ＋ｄs ／ｎs ＝ｇ＋Ｋ・ｄso／ｎs ・・・・・(21) Ｃ＝０ ・・・・・(22) Ｄ＝１／ｎs ・・・・・(23) そこで、前記実施例において比較した従来の通常設計状
態（Ｋ＝１、ｇ＝ｄso／ｎs ）と、上記の本実施例の場
合とを比較し、結合効率ηの改善量Δηとビーム径Ｗ2
の増加量ΔＷ2 を求めると、 Δη＝１／（１＋４Ｑ ) ・・・・・(24) ΔＷ2 ＝（４＋１／Ｑ )1/2 ・・・・・(25) ただしＱ＝（ｄso・（λ／ｎs ）／（π／Ｗ1 2 ））1/2 となる。従って、式(25)で示される受光部でのビーム径
Ｗ2 が受光径よりも大きくならない範囲内で、レンズ６
の焦点距離ｄsoを選ぶことにより、式(24)で示されるよ
うな反射率の改善が見込まれる。
態（Ｋ＝１、ｇ＝ｄso／ｎs ）と、上記の本実施例の場
合とを比較し、結合効率ηの改善量Δηとビーム径Ｗ2
の増加量ΔＷ2 を求めると、 Δη＝１／（１＋４Ｑ ) ・・・・・(24) ΔＷ2 ＝（４＋１／Ｑ )1/2 ・・・・・(25) ただしＱ＝（ｄso・（λ／ｎs ）／（π／Ｗ1 2 ））1/2 となる。従って、式(25)で示される受光部でのビーム径
Ｗ2 が受光径よりも大きくならない範囲内で、レンズ６
の焦点距離ｄsoを選ぶことにより、式(24)で示されるよ
うな反射率の改善が見込まれる。
【００４９】なお、上記の計算例では、フラットファイ
バとの結合の場合を示したが、これに限らず、テーパ先
球ファイバ、先端斜め研磨ファイバ、ファイバと個別の
レンズとからなる光学系等を使用した場合であっても、
同様な効果を得ることができる。
バとの結合の場合を示したが、これに限らず、テーパ先
球ファイバ、先端斜め研磨ファイバ、ファイバと個別の
レンズとからなる光学系等を使用した場合であっても、
同様な効果を得ることができる。
【００５０】次に図８に、本発明の第５実施例の概略構
成を示す。本実施例の光受光装置は、以上に述べたいず
れかの実施例のものと同様な構成のレンズ付裏面入射型
受光素子Ｄと、この受光素子Ｄに対して光結合された先
端斜め研磨ファイバＦとから構成されている。このよう
な構成とすることにより、光結合部の部品点数を大幅に
低減しながら、広い光結合トレランスを得ることができ
る。また、先端斜め研磨ファイバＦは受光面に対してほ
ぼ水平に配置可能なので、フラットパッケージ化に向い
ており、パッケージ高さを低くすることができる。更
に、以上の実施例において述べたのと同様な反射率低減
効果をも合わせ持つことができる。
成を示す。本実施例の光受光装置は、以上に述べたいず
れかの実施例のものと同様な構成のレンズ付裏面入射型
受光素子Ｄと、この受光素子Ｄに対して光結合された先
端斜め研磨ファイバＦとから構成されている。このよう
な構成とすることにより、光結合部の部品点数を大幅に
低減しながら、広い光結合トレランスを得ることができ
る。また、先端斜め研磨ファイバＦは受光面に対してほ
ぼ水平に配置可能なので、フラットパッケージ化に向い
ており、パッケージ高さを低くすることができる。更
に、以上の実施例において述べたのと同様な反射率低減
効果をも合わせ持つことができる。
【００５１】次に図９に、本発明の第６実施例の概略構
成を示す。本実施例では、光ファイバＦにおける先端部
をテーパ状にすると共に、そのテーパ部分１１の先端部
分を更に斜めに研磨して全反射面１２を有するように構
成し、このように構成された光ファイバ（テーパ状先端
斜め研磨ファイバ）Ｆからの出射光が前記いずれかの実
施例のレンズ付裏面入射型受光素子Ｄ（図９では省略）
に入射するようにしたものである。
成を示す。本実施例では、光ファイバＦにおける先端部
をテーパ状にすると共に、そのテーパ部分１１の先端部
分を更に斜めに研磨して全反射面１２を有するように構
成し、このように構成された光ファイバ（テーパ状先端
斜め研磨ファイバ）Ｆからの出射光が前記いずれかの実
施例のレンズ付裏面入射型受光素子Ｄ（図９では省略）
に入射するようにしたものである。
【００５２】ここで、本実施例で採用するテーパ状先端
斜め研磨ファイバＦの利点を、従来の先端斜め研磨ファ
イバと比較することにより明らかにする。まず図10に、
従来の先端斜め研磨ファイバにおける研磨角度θ0 に対
するファイバ出射角度θi の関係を示す。同図に明らか
なように、全反射させるための最大研磨角度は45°には
ならず、それよりも小さい43°になる。製造誤差を考慮
すると、最大の研磨角度は40°程度が限界である。従っ
て、ファイバ出射角度θi が０°になることはなく、15
°程度になってしまい、受光素子面でのビーム形状が楕
円形になってしまう。一方、図11に、本実施例のテーパ
状先端斜め研磨ファイバにおけるテーパ角度θt に対す
るファイバ出射角度θi の関係の一例を示す。本実施例
の光ファイバでは、全反射面１２で一旦全反射された光
が、テーパ面１１ａで更に屈折されて出射角度が変化す
る。例えばテーパ角度θtを30°にすることにより、出
射角度θi を０°にすることも可能になる。しかも、テ
ーパ角度θt を適宜設定することにより出射角度θi を
マイナスにすることもでき、従来のものと比べ光学系に
おいてフレキシビリティを著しく増大させることができ
る。更に、図12に示すように、全反射面１２の研磨位置
を適宜変えることにより、先端部分での光線が感じる曲
率半径Ｒを任意に変化させることも可能である。本実施
例によれば、前記第５実施例で得られた効果に加えて、
以上の効果が得られる。
斜め研磨ファイバＦの利点を、従来の先端斜め研磨ファ
イバと比較することにより明らかにする。まず図10に、
従来の先端斜め研磨ファイバにおける研磨角度θ0 に対
するファイバ出射角度θi の関係を示す。同図に明らか
なように、全反射させるための最大研磨角度は45°には
ならず、それよりも小さい43°になる。製造誤差を考慮
すると、最大の研磨角度は40°程度が限界である。従っ
て、ファイバ出射角度θi が０°になることはなく、15
°程度になってしまい、受光素子面でのビーム形状が楕
円形になってしまう。一方、図11に、本実施例のテーパ
状先端斜め研磨ファイバにおけるテーパ角度θt に対す
るファイバ出射角度θi の関係の一例を示す。本実施例
の光ファイバでは、全反射面１２で一旦全反射された光
が、テーパ面１１ａで更に屈折されて出射角度が変化す
る。例えばテーパ角度θtを30°にすることにより、出
射角度θi を０°にすることも可能になる。しかも、テ
ーパ角度θt を適宜設定することにより出射角度θi を
マイナスにすることもでき、従来のものと比べ光学系に
おいてフレキシビリティを著しく増大させることができ
る。更に、図12に示すように、全反射面１２の研磨位置
を適宜変えることにより、先端部分での光線が感じる曲
率半径Ｒを任意に変化させることも可能である。本実施
例によれば、前記第５実施例で得られた効果に加えて、
以上の効果が得られる。
【００５３】しかも、図12に示したように全反射面１２
の研磨位置を変えて先端部分の曲率半径Ｒを小さくする
ことにより、ｘ方向のビーム成分を絞り、ｘ、ｙ方向の
ビーム成分に非点収差を起こさせるようにすれば、電極
面からの反射光と光ファイバＦとの結合効率が、通常の
先端斜め研磨ファイバを用いた場合よりも低下するの
で、反射率の低減が可能になる。従って、このようにし
た場合には、受光素子Ｄとして、反射率低減効果を持た
ない従来の裏面入射型受光素子を用いても、十分に反射
率を低減させることができる。
の研磨位置を変えて先端部分の曲率半径Ｒを小さくする
ことにより、ｘ方向のビーム成分を絞り、ｘ、ｙ方向の
ビーム成分に非点収差を起こさせるようにすれば、電極
面からの反射光と光ファイバＦとの結合効率が、通常の
先端斜め研磨ファイバを用いた場合よりも低下するの
で、反射率の低減が可能になる。従って、このようにし
た場合には、受光素子Ｄとして、反射率低減効果を持た
ない従来の裏面入射型受光素子を用いても、十分に反射
率を低減させることができる。
【００５４】次に、図９に示したようなテーパ状先端斜
め研磨ファイバの製造方法の一例を、図13に基づき説明
する。まず図13（Ａ）に示すように、通常のテーパ先球
ファイバを形成する場合と同様な手法により、すなわち
研磨治具Ｊ1 に光ファイバＦの先端部側面をあてながら
光ファイバＦ全体を回転させる手法により、ファイバ先
端部分を所望のテーパ角度θt でテーパ状に研磨し、テ
ーパ部分１１を形成する。この状態では、テーパ面１１
ａは上記の機械研磨により荒れているので、続いて図13
（Ｂ）に示すように放電電極Ｅからの放電により、テー
パ面１１ａを溶融して滑らかにする。次に図13（Ｃ）に
示すように、光ファイバＦを回転させずに、そのテーパ
部分１１の先端部を研磨治具Ｊ2 で斜めに研磨してい
き、その研磨面での直径（図中のＤ）をモニタしながら
所望の研磨角度θ0 の全反射面１２を形成する。以上の
工程により、図９に示したテーパ状先端斜め研磨ファイ
バが得られる。
め研磨ファイバの製造方法の一例を、図13に基づき説明
する。まず図13（Ａ）に示すように、通常のテーパ先球
ファイバを形成する場合と同様な手法により、すなわち
研磨治具Ｊ1 に光ファイバＦの先端部側面をあてながら
光ファイバＦ全体を回転させる手法により、ファイバ先
端部分を所望のテーパ角度θt でテーパ状に研磨し、テ
ーパ部分１１を形成する。この状態では、テーパ面１１
ａは上記の機械研磨により荒れているので、続いて図13
（Ｂ）に示すように放電電極Ｅからの放電により、テー
パ面１１ａを溶融して滑らかにする。次に図13（Ｃ）に
示すように、光ファイバＦを回転させずに、そのテーパ
部分１１の先端部を研磨治具Ｊ2 で斜めに研磨してい
き、その研磨面での直径（図中のＤ）をモニタしながら
所望の研磨角度θ0 の全反射面１２を形成する。以上の
工程により、図９に示したテーパ状先端斜め研磨ファイ
バが得られる。
【００５５】この製造方法によれば、図13（Ｂ）に示し
た放電による溶融工程を経ることにより、テーパ面１１
ａでの荒れをなくし、テーパ面１１ａから出射される光
がこの面で生じる損失を最低限に抑えることができる。
た放電による溶融工程を経ることにより、テーパ面１１
ａでの荒れをなくし、テーパ面１１ａから出射される光
がこの面で生じる損失を最低限に抑えることができる。
【００５６】次に図14に、本発明の第７実施例の概略構
成を示す。本実施例の受光装置は、個々のレンズ付裏面
入射型受光素子Ｄを複数個アレイ状に一体形成してなる
受光素子アレイＤA を備えると共に、個々の受光素子Ｄ
とそれぞれ光結合された光ファイバ（図には先端斜め研
磨ファイバを示す）Ｆを複数個アレイ状に配置してなる
光ファイバアレイＦA を備えた構成である。個々の受光
素子Ｄとしては、以上に述べたいずれかの実施例の受光
素子が使用されており、全て同一種類のものを使用して
もよく、或いはそれぞれ異なる種類のものを使用しても
よい。また、個々の光ファイバＦとしては、図に示した
ような従来の先端斜め研磨ファイバの他に、図９に示し
たようなテーパ状先端斜め研磨ファイバを使用してもよ
い。このような構造とすることにより、アレイ状の光結
合を容易にし、しかもこれと同時に光の反射率を低減さ
せることが可能になる。
成を示す。本実施例の受光装置は、個々のレンズ付裏面
入射型受光素子Ｄを複数個アレイ状に一体形成してなる
受光素子アレイＤA を備えると共に、個々の受光素子Ｄ
とそれぞれ光結合された光ファイバ（図には先端斜め研
磨ファイバを示す）Ｆを複数個アレイ状に配置してなる
光ファイバアレイＦA を備えた構成である。個々の受光
素子Ｄとしては、以上に述べたいずれかの実施例の受光
素子が使用されており、全て同一種類のものを使用して
もよく、或いはそれぞれ異なる種類のものを使用しても
よい。また、個々の光ファイバＦとしては、図に示した
ような従来の先端斜め研磨ファイバの他に、図９に示し
たようなテーパ状先端斜め研磨ファイバを使用してもよ
い。このような構造とすることにより、アレイ状の光結
合を容易にし、しかもこれと同時に光の反射率を低減さ
せることが可能になる。
【００５７】
【発明の効果】本発明の光受光装置によれば、裏面入射
型受光素子と光ファイバとの光結合部分において、広い
光結合トレランスを確保しつつ、電極面で発生する光の
反射を大幅に低減することができる。
型受光素子と光ファイバとの光結合部分において、広い
光結合トレランスを確保しつつ、電極面で発生する光の
反射を大幅に低減することができる。
【図１】本発明の第１実施例の概略構成図である。
【図２】レンズ付裏面入射型受光素子における入射光線
のモデル図である。
のモデル図である。
【図３】本発明の第２実施例の概略構成図である。
【図４】本発明の第３実施例の概略構成図である。
【図５】上記第３実施例の原理説明図であり、同図
（Ａ）はｄs ＝ｄs0の場合を示し、同図（Ｂ）はｄs ＞
ｄs0の場合を示している。
（Ａ）はｄs ＝ｄs0の場合を示し、同図（Ｂ）はｄs ＞
ｄs0の場合を示している。
【図６】反射光と光ファイバの結合効率を導出するため
の説明に使用する図である。
の説明に使用する図である。
【図７】本発明の第４実施例の概略構成図である。
【図８】本発明の第５実施例の概略構成図である。
【図９】本発明の第６実施例の概略構成図である。
【図10】従来の先端斜め研磨ファイバにおける研磨角度
θ0 に対するファイバ出射角度θi の関係を示す図であ
る。
θ0 に対するファイバ出射角度θi の関係を示す図であ
る。
【図11】上記第６実施例に係るテーパ状先端斜め研磨フ
ァイバにおけるテーパ角度θt に対するファイバ出射角
度θi の関係の一例を示す図である。
ァイバにおけるテーパ角度θt に対するファイバ出射角
度θi の関係の一例を示す図である。
【図12】上記第６実施例に係るテーパ状先端斜め研磨フ
ァイバにおける研磨位置による先端曲率半径の変化を示
す図である。
ァイバにおける研磨位置による先端曲率半径の変化を示
す図である。
【図13】上記第６実施例に係るテーパ状先端斜め研磨フ
ァイバの製造方法の一例を示す図である。
ァイバの製造方法の一例を示す図である。
【図14】本発明の第７実施例の概略構成図である。
【図15】従来のワイヤボンディング実装用の裏面入射型
受光素子の断面構成図である。
受光素子の断面構成図である。
【図16】従来のフリップチップボンディング実装用のレ
ンズ付裏面入射型受光素子の断面構成図である。
ンズ付裏面入射型受光素子の断面構成図である。
【図17】従来の表面入射型受光素子における光結合トレ
ランスと光の反射率特性を示す図である。
ランスと光の反射率特性を示す図である。
【図18】従来のレンズ付裏面入射型受光素子における光
結合トレランスと光の反射率特性を示す図である。
結合トレランスと光の反射率特性を示す図である。
１ ＩｎＰ基板 ２ ｎ型ＩｎＰ層 ３ 光吸収層 ４ ｐ型ＩｎＰ層 ５ 電極 ５ａ 電極面 ６ マイクロレンズ １１ テーパ部分 １１ａ テーパ面 １２ 全反射面 Ｄ 受光素子 Ｆ 光ファイバ ＤA 受光素子アレイ ＦA 光ファイバアレイ
Claims (6)
- 【請求項１】裏面側の入射面にレンズ（６）の設けられ
た裏面入射型受光素子（Ｄ）と、該受光素子（Ｄ）に光
結合された光ファイバ（Ｆ）とから構成される光受光装
置において、 前記受光素子（Ｄ）の電極面（５ａ）からの反射光が前
記光ファイバ（Ｆ）へ入射するのを低減する反射光防止
手段を備え、 該反射光防止手段は、前記光ファイバ（Ｆ）から前記受
光素子（Ｄ）へ信号光を斜めに入射させるようにすると
共に、該信号光が前記受光素子（Ｄ）の前記電極面（５
ａ）へ垂直に入射しないように前記レンズ（６）のレン
ズ間口径を狭めるように構成したものであることを特徴
とする光受光装置。 - 【請求項２】裏面側の入射面にレンズ（６）の設けられ
た裏面入射型受光素子（Ｄ）と、該受光素子（Ｄ）に光
結合された光ファイバ（Ｆ）とから構成される光受光装
置において、 前記受光素子（Ｄ）の電極面（５ａ）からの反射光が前
記光ファイバ（Ｆ）へ入射するのを低減する反射光防止
手段を備え、 該反射光防止手段は、前記受光素子（Ｄ）における前記
レンズ（６）の頂点から前記電極面（５ａ）までの距離
を前記レンズ（６）の焦点距離よりも大きく、または小
さく構成したものであること特徴とする光受光装置。 - 【請求項３】裏面側の入射面にレンズ（６）の設けられ
た裏面入射型受光素子（Ｄ）と、該受光素子（Ｄ）に光
結合された光ファイバ（Ｆ）とから構成される光受光装
置において、 前記受光素子（Ｄ）の電極面（５ａ）からの反射光が前
記光ファイバ（Ｆ）へ入射するのを低減する反射光防止
手段を備え、 該反射光防止手段は、前記受光素子（Ｄ）における前記
レンズ（６）の頂点部分をフラットに構成したものであ
ることを特徴とする光受光装置。 - 【請求項４】前記光ファイバ（Ｆ）は、その先端部をテ
ーパ状にすると共に、該テーパ状部分（１１）の先端部
に傾斜した全反射面（１２）を設けてなるテーパ状先端
斜め研磨ファイバであることを特徴とする請求項１乃至
３のいずれか１つに記載の光受光装置。 - 【請求項５】裏面側の入射面にレンズ（６）の設けられ
た裏面入射型受光素子（Ｄ）と、該受光素子（Ｄ）に光
結合された光ファイバ（Ｆ）とからなる構成を、複数個
アレイ状に配設してなる光受光装置において、 前記アレイ状に配設された複数個の裏面入射型受光素子
として請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光受光装
置における前記受光素子を使用し、前記アレイ状に配設
された複数個の光ファイバとして先端斜め研磨ファイバ
および請求項４に記載の光受光装置における前記テーパ
状先端斜め研磨ファイバの一方または両方を使用するこ
とを特徴とする光受光装置。 - 【請求項６】光ファイバ（Ｆ）の先端部側面に角度をつ
けて機械研磨することにより該先端部をテーパ状に形成
し、次に、該テーパ状部分（１１）の表面を放電により
溶融して滑らかにした後、該テーパ状部分の先端部を斜
めに機械研磨して全反射面（１２）を形成することによ
り請求項４に記載の光受光装置における前記テーパ状先
端斜め研磨ファイバを得ることを特徴とする光ファイバ
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03111826A JP3100418B2 (ja) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | 光受光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03111826A JP3100418B2 (ja) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | 光受光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04340509A JPH04340509A (ja) | 1992-11-26 |
| JP3100418B2 true JP3100418B2 (ja) | 2000-10-16 |
Family
ID=14571136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03111826A Expired - Fee Related JP3100418B2 (ja) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | 光受光装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP3100418B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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-
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- 1991-05-16 JP JP03111826A patent/JP3100418B2/ja not_active Expired - Fee Related
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