JP3302839B2 - 光通信用ユニット - Google Patents
光通信用ユニットInfo
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光通信用ユニットに関す
る。さらに詳しくは、光ファイバを用いた加入者系通信
の端末のうち、時分割双方向通信などに好適な光通信用
ユニットに関する。
る。さらに詳しくは、光ファイバを用いた加入者系通信
の端末のうち、時分割双方向通信などに好適な光通信用
ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】双方向光通信用ユニットの基本的構成は
図４に示されるように、送信信号光を発生する半導体レ
ーザなどの発光素子２１と、受信信号光をハーフミラー
２３を介して受光するフォトダイオード、フォトトラン
ジスタ、光電池などからなる受光素子２２と、送信信号
光を光ファイバなどの光伝送路に結合させる集光レンズ
２４と、集光した光を光伝送路のフェルール２６と結合
するためのロッドレンズ２５とからなり、ロッドレンズ
２５とフェルール２６の中心のファイバ２７とのセンタ
ーが一致するように、ロッドレンズ２５とフェルール２
６とは割りスリープ２８で保持されている。ロッドレン
ズ２５およびフェルール２６の接触面は、それぞれ凸球
面研摩されてフィジカルコンタクトするようにされてい
る。フェルール２６は光ファイバの先端にあたる。ここ
にフィジカルコンタクトとはレンズやフェルール端面の
接合面を凸球面研摩することなどによって接触面を密着
させ、フレネル反射をなくするような接触をいう。
図４に示されるように、送信信号光を発生する半導体レ
ーザなどの発光素子２１と、受信信号光をハーフミラー
２３を介して受光するフォトダイオード、フォトトラン
ジスタ、光電池などからなる受光素子２２と、送信信号
光を光ファイバなどの光伝送路に結合させる集光レンズ
２４と、集光した光を光伝送路のフェルール２６と結合
するためのロッドレンズ２５とからなり、ロッドレンズ
２５とフェルール２６の中心のファイバ２７とのセンタ
ーが一致するように、ロッドレンズ２５とフェルール２
６とは割りスリープ２８で保持されている。ロッドレン
ズ２５およびフェルール２６の接触面は、それぞれ凸球
面研摩されてフィジカルコンタクトするようにされてい
る。フェルール２６は光ファイバの先端にあたる。ここ
にフィジカルコンタクトとはレンズやフェルール端面の
接合面を凸球面研摩することなどによって接触面を密着
させ、フレネル反射をなくするような接触をいう。
【０００３】この光通信用ユニットにおいては、ハーフ
ミラー２３を光路に挿入することによって送信信号光と
受信信号光とを分離し、発光素子２１と受光素子２２と
を分離して配置し、発光素子２１からの送信信号光は集
光レンズ２４により集光されてロッドレンズ２５とフェ
ルール２６のフィジカルコンタクト部に収束するように
されている。また光ファイバからの受信信号光はハーフ
ミラー２３で５０％反射されて受光素子２２により受信
される。受光素子２２の表面で反射し、またはハーフミ
ラー２３を透過した受信信号光が、発光素子２１の端面
で反射して光ファイバへ戻り、ノイズ源とならないよう
に、発光素子２１の端面および受光素子２２の受光面を
光軸に対して傾けている。
ミラー２３を光路に挿入することによって送信信号光と
受信信号光とを分離し、発光素子２１と受光素子２２と
を分離して配置し、発光素子２１からの送信信号光は集
光レンズ２４により集光されてロッドレンズ２５とフェ
ルール２６のフィジカルコンタクト部に収束するように
されている。また光ファイバからの受信信号光はハーフ
ミラー２３で５０％反射されて受光素子２２により受信
される。受光素子２２の表面で反射し、またはハーフミ
ラー２３を透過した受信信号光が、発光素子２１の端面
で反射して光ファイバへ戻り、ノイズ源とならないよう
に、発光素子２１の端面および受光素子２２の受光面を
光軸に対して傾けている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の光通信用ユニッ
トは、前述のように、光伝送路からの受信信号光が発光
素子や受光素子で反射して光伝送路に戻り、該信号光の
発光源に戻ってノイズを発生させないように、発光素子
や受光素子の表面を斜めに傾けて構成されている。その
ため、送信のため発光素子から出射した光は半分程度し
か集光レンズ２４とカップリングせず、ハーフミラー２
３でさらに半減して光伝送路に入射することになる。光
ファイバ２７に入射する光はさらに減じられるため、発
光素子２１と集光レンズ２４とのカップリング効率の低
下は発光素子の高出力化が要求されることになり、大き
な問題となる。
トは、前述のように、光伝送路からの受信信号光が発光
素子や受光素子で反射して光伝送路に戻り、該信号光の
発光源に戻ってノイズを発生させないように、発光素子
や受光素子の表面を斜めに傾けて構成されている。その
ため、送信のため発光素子から出射した光は半分程度し
か集光レンズ２４とカップリングせず、ハーフミラー２
３でさらに半減して光伝送路に入射することになる。光
ファイバ２７に入射する光はさらに減じられるため、発
光素子２１と集光レンズ２４とのカップリング効率の低
下は発光素子の高出力化が要求されることになり、大き
な問題となる。
【０００５】一方、特開昭６１−７７３８２号公報には
光通信用ユニットなどの発光素子に用いるための半導体
レーザとして、図５に示されるように発光領域であるス
トライプ溝３２の両端面の垂線方向に対する傾き角度γ
を５゜以上にし、出射ビームの方向を発光素子のチップ
端面と垂直方向から一定角度ずらせた方向にすることに
より、半導体レーザのチップ３１を集光レンズに対して
斜めに配設し、送信信号光は集光レンズと殆ど結合し、
光伝送路からの受信信号光で発光素子側に入射した光は
発光素子の端面が集光レンズの光軸に対して斜めになっ
ているため、光伝送路と関係のない方向に反射される構
造の半導体レーザが開示されている。しかしこのような
構造の半導体レーザを用いて前述の構成の光通信用ユニ
ットを組み立てるばあい、発光素子の出射ビーム方向と
集光レンズの光軸方向とが一致するように組み立てなけ
ればならないが、発光素子の出射ビーム方向と外形との
あいだには何の位置合わせ基準もなく、組立てにより出
射ビーム方向と集光レンズの光軸とを完全に合わせるこ
とは不可能で、カップリング効率が低下するという問題
がある。
光通信用ユニットなどの発光素子に用いるための半導体
レーザとして、図５に示されるように発光領域であるス
トライプ溝３２の両端面の垂線方向に対する傾き角度γ
を５゜以上にし、出射ビームの方向を発光素子のチップ
端面と垂直方向から一定角度ずらせた方向にすることに
より、半導体レーザのチップ３１を集光レンズに対して
斜めに配設し、送信信号光は集光レンズと殆ど結合し、
光伝送路からの受信信号光で発光素子側に入射した光は
発光素子の端面が集光レンズの光軸に対して斜めになっ
ているため、光伝送路と関係のない方向に反射される構
造の半導体レーザが開示されている。しかしこのような
構造の半導体レーザを用いて前述の構成の光通信用ユニ
ットを組み立てるばあい、発光素子の出射ビーム方向と
集光レンズの光軸方向とが一致するように組み立てなけ
ればならないが、発光素子の出射ビーム方向と外形との
あいだには何の位置合わせ基準もなく、組立てにより出
射ビーム方向と集光レンズの光軸とを完全に合わせるこ
とは不可能で、カップリング効率が低下するという問題
がある。
【０００６】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、発光素子から発せられる送信信号光を
効率よく光伝送路に結合するとともに、光伝送路からの
受信信号光が発光素子側に入射されてもその反射光が光
伝送路側に戻らないように反射し、かつ、簡単に組み立
てられて高いカップリング効率がえられる光通信用ユニ
ットを提供することを目的とする。
なされたもので、発光素子から発せられる送信信号光を
効率よく光伝送路に結合するとともに、光伝送路からの
受信信号光が発光素子側に入射されてもその反射光が光
伝送路側に戻らないように反射し、かつ、簡単に組み立
てられて高いカップリング効率がえられる光通信用ユニ
ットを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の光通信用ユニッ
トは、送信信号光を発生させる発光素子と、該発光素子
からの送信信号光を光伝送路に結合させる集光レンズ
と、前記光伝送路からの受信信号光を受信する受光素子
とからなる光通信用ユニットであって、前記発光素子
は、該発光素子の光発射面が該発光素子のチップ基板面
の垂直面に対し傾斜した面で、かつ、へき開面で形成さ
れた半導体レーザが用いられている。
トは、送信信号光を発生させる発光素子と、該発光素子
からの送信信号光を光伝送路に結合させる集光レンズ
と、前記光伝送路からの受信信号光を受信する受光素子
とからなる光通信用ユニットであって、前記発光素子
は、該発光素子の光発射面が該発光素子のチップ基板面
の垂直面に対し傾斜した面で、かつ、へき開面で形成さ
れた半導体レーザが用いられている。
【０００８】前記半導体レーザの発光層は、前記チップ
基板面と平行な面に形成されている。
基板面と平行な面に形成されている。
【０００９】前記発光素子の光発射面と前記基板面の垂
直面とのなす角度が１／ｎ・ｓｉｎ-1（ＮＡ）以上（た
だし、ｎは該発光素子の発光層の屈折率、ＮＡは前記集
光レンズの開口数）であることが、光伝送路からの受信
信号光が発光素子側に入射されてもその反射光は集光レ
ンズの入射瞳から完全にはずれ、光伝送路に戻らないた
め好ましい。
直面とのなす角度が１／ｎ・ｓｉｎ-1（ＮＡ）以上（た
だし、ｎは該発光素子の発光層の屈折率、ＮＡは前記集
光レンズの開口数）であることが、光伝送路からの受信
信号光が発光素子側に入射されてもその反射光は集光レ
ンズの入射瞳から完全にはずれ、光伝送路に戻らないた
め好ましい。
【００１０】また、前記発光素子と前記集光レンズは前
記発光素子のチップ基板面と前記集光レンズの光軸とが
直交する向きに配設されるとともに該発光素子と該集光
レンズとのあいだに該発光素子からの光を該集光レンズ
側に反射させる光反射部が設けられていることが、発光
素子の出射ビーム方向と集光レンズの光軸方向とを直角
方向にすることができ、ユニットの小型化を達成できる
ため好ましい。
記発光素子のチップ基板面と前記集光レンズの光軸とが
直交する向きに配設されるとともに該発光素子と該集光
レンズとのあいだに該発光素子からの光を該集光レンズ
側に反射させる光反射部が設けられていることが、発光
素子の出射ビーム方向と集光レンズの光軸方向とを直角
方向にすることができ、ユニットの小型化を達成できる
ため好ましい。
【００１１】さらに、前記光反射部が前記受光素子と共
用されていることが、高価なハーフミラーを使用しなく
てもよいため好ましい。
用されていることが、高価なハーフミラーを使用しなく
てもよいため好ましい。
【００１２】前記光反射部はその反射面が前記基板面に
対して４５゜−（ｎ−１）／２・φ（ただし、ｎは発光
層の屈折率、φは発光素子の光発射面が該発光素子のチ
ップ基板面に対する垂直面とのなす角度で、前記光反射
部に近い側の前記チップ基板の表面（裏面）側端部が前
記光反射部側に近づく方向の傾斜を正、その逆を負とす
る）の傾斜角となるように設けられていることが、発光
素子の送信信号光を集光レンズと完全にカップリングさ
せることができるとともに、光伝送路からの受信信号光
が発光素子側に入射してもその反射光を横にずらせて光
伝送路に戻らなくすることができるため好ましい。
対して４５゜−（ｎ−１）／２・φ（ただし、ｎは発光
層の屈折率、φは発光素子の光発射面が該発光素子のチ
ップ基板面に対する垂直面とのなす角度で、前記光反射
部に近い側の前記チップ基板の表面（裏面）側端部が前
記光反射部側に近づく方向の傾斜を正、その逆を負とす
る）の傾斜角となるように設けられていることが、発光
素子の送信信号光を集光レンズと完全にカップリングさ
せることができるとともに、光伝送路からの受信信号光
が発光素子側に入射してもその反射光を横にずらせて光
伝送路に戻らなくすることができるため好ましい。
【００１３】
【作用】本発明によれば、光通信用ユニットを構成する
発光素子に、発光素子の光の発射面が該発光素子の基板
面に対する垂直面から傾斜した面で、かつ、へき開面で
形成された半導体レーザが用いられているため、送信信
号光の出射ビーム方向と半導体レーザの光発射面とは垂
直方向にはならない。すなわち、半導体レーザの光の発
射面が該半導体レーザのチップ基板面に対する垂直面と
のなす角度をφと、半導体レーザから出射した出射ビー
ムの発射面における法線とのなす角θ1 は、スネルの法
則によりｎ・ｓｉｎφ＝ｓｉｎθ1 、したがってθ1 は
約ｎ・φとなり、出射ビーム方向は発射面の法線方向に
対してｎ・φ（チップ基板面である水平方向に対して
（ｎ−１）・φ）だけずれた方向に出射される。したが
ってその出射ビーム方向に集光レンズを配設することに
より、光伝送路からの受信信号光が発光素子の発射面に
入射してもその反射光は２θ1 だけずれた方向に反射
し、集光レンズの開口数ＮＡに対し、１／ｎ・ｓｉｎ-1
（ＮＡ）＜φなる関係にすることにより集光レンズの入
射瞳内に入らない。
発光素子に、発光素子の光の発射面が該発光素子の基板
面に対する垂直面から傾斜した面で、かつ、へき開面で
形成された半導体レーザが用いられているため、送信信
号光の出射ビーム方向と半導体レーザの光発射面とは垂
直方向にはならない。すなわち、半導体レーザの光の発
射面が該半導体レーザのチップ基板面に対する垂直面と
のなす角度をφと、半導体レーザから出射した出射ビー
ムの発射面における法線とのなす角θ1 は、スネルの法
則によりｎ・ｓｉｎφ＝ｓｉｎθ1 、したがってθ1 は
約ｎ・φとなり、出射ビーム方向は発射面の法線方向に
対してｎ・φ（チップ基板面である水平方向に対して
（ｎ−１）・φ）だけずれた方向に出射される。したが
ってその出射ビーム方向に集光レンズを配設することに
より、光伝送路からの受信信号光が発光素子の発射面に
入射してもその反射光は２θ1 だけずれた方向に反射
し、集光レンズの開口数ＮＡに対し、１／ｎ・ｓｉｎ-1
（ＮＡ）＜φなる関係にすることにより集光レンズの入
射瞳内に入らない。
【００１４】また、本発明によれば半導体レーザのチッ
プ基板面を基準にして光発射面を傾斜させているため、
光通信用ユニットを組み立てるばあい、チップ基板面を
水平面に配置するだけで位置合わせをすることができ、
容易に組み立てることができる。
プ基板面を基準にして光発射面を傾斜させているため、
光通信用ユニットを組み立てるばあい、チップ基板面を
水平面に配置するだけで位置合わせをすることができ、
容易に組み立てることができる。
【００１５】
【実施例】つぎに添付図面を参照しながら本発明の光通
信用ユニットについて説明する。図１は本発明の光通信
用ユニットの一実施例の発光素子部の送信信号光のカッ
プリングおよび受信信号光の反射の関係の説明図、図２
は発光素子と集光レンズとのあいだに光反射面を設けた
ばあいの同様の説明図である。
信用ユニットについて説明する。図１は本発明の光通信
用ユニットの一実施例の発光素子部の送信信号光のカッ
プリングおよび受信信号光の反射の関係の説明図、図２
は発光素子と集光レンズとのあいだに光反射面を設けた
ばあいの同様の説明図である。
【００１６】図１において、１は発光素子としての半導
体レーザチップ、３は集光レンズで半導体レーザチップ
１から出射した送信信号光は集光レンズ３により集光さ
れて前述のように、図示されない光ファイバなどからな
る光伝送路に図示されないロッドレンズなどを介して結
合される。
体レーザチップ、３は集光レンズで半導体レーザチップ
１から出射した送信信号光は集光レンズ３により集光さ
れて前述のように、図示されない光ファイバなどからな
る光伝送路に図示されないロッドレンズなどを介して結
合される。
【００１７】半導体レーザチップ１は半導体ウェハの表
面が｛１００｝面の結晶面に対してたとえば２〜１０゜
傾いた研磨面を有する半導体ウェハに半導体単結晶を成
長させたオフアングルウェハを用いて形成されている。
このオフアングルウェハはインゴットから切断して半導
体ウェハを形成する際に、結晶軸の方向＜１００＞と垂
直方向に切断するのではなく、垂直面からφだけ傾いた
方向に切断し、研磨したのち半導体結晶をエピタキシャ
ル成長することにより形成される。その結果、半導体ウ
ェハの表面と結晶軸の方向＜１００＞とは垂直にならな
いで垂直面から角度φだけ傾いた結晶方向を有する。し
たがってこの半導体ウェハを用いて形成した半導体レー
ザのへき開により分離して形成された半導体レーザチッ
プのへき開面はチップ基板に対する垂直面から角度φだ
けずれた端面１ａを有し、その端面１ａから送信信号光
Ｐが出射される。この傾斜させる角度φは後述するよう
に、集光レンズの開口数ＮＡや半導体レーザチップの発
光層の材料の屈折率ｎに左右され、１／ｎ・ｓｉｎ
-1（ＮＡ）以上であることが、受信信号光を完全に光伝
送路に戻さなくするために好ましい。
面が｛１００｝面の結晶面に対してたとえば２〜１０゜
傾いた研磨面を有する半導体ウェハに半導体単結晶を成
長させたオフアングルウェハを用いて形成されている。
このオフアングルウェハはインゴットから切断して半導
体ウェハを形成する際に、結晶軸の方向＜１００＞と垂
直方向に切断するのではなく、垂直面からφだけ傾いた
方向に切断し、研磨したのち半導体結晶をエピタキシャ
ル成長することにより形成される。その結果、半導体ウ
ェハの表面と結晶軸の方向＜１００＞とは垂直にならな
いで垂直面から角度φだけ傾いた結晶方向を有する。し
たがってこの半導体ウェハを用いて形成した半導体レー
ザのへき開により分離して形成された半導体レーザチッ
プのへき開面はチップ基板に対する垂直面から角度φだ
けずれた端面１ａを有し、その端面１ａから送信信号光
Ｐが出射される。この傾斜させる角度φは後述するよう
に、集光レンズの開口数ＮＡや半導体レーザチップの発
光層の材料の屈折率ｎに左右され、１／ｎ・ｓｉｎ
-1（ＮＡ）以上であることが、受信信号光を完全に光伝
送路に戻さなくするために好ましい。
【００１８】このオフアングルウェハを用いて半導体レ
ーザを製造するには、前述の結晶軸方向が研磨面の垂直
面から角度φだけ傾いたウェハの研磨面上に通常の半導
体レーザと同様にたとえばｎ型のＩｎＰからなる下部ク
ラッド層、たとえばノンドープのＩｎＧａＡｓＰからな
る活性層、たとえばｐ型のＩｎＰからなる上部第１クラ
ッド層、ストライプ溝を有するｎ型のＩｎＧａＡｓＰか
らなる電流ブロッキング層、ｐ型のＩｎＰからなる上部
第２クラッド層、ｐ型のＩｎＧａＡｓＰからなるキャッ
プ層を順次エピタキシャル成長することによりえられ
る。この半導体レーザはストライプ溝などにより実効屈
折率差を生じさせて光を閉じ込めるリブ導波路型やスト
ライプ領域の両側をメサエッチングして低屈折率材料を
埋め込む埋め込み型のいずれの構造にすることもできる
が、電流の横方向拡がりを抑えられる点で埋込み型は電
流−出力特性が良好である。
ーザを製造するには、前述の結晶軸方向が研磨面の垂直
面から角度φだけ傾いたウェハの研磨面上に通常の半導
体レーザと同様にたとえばｎ型のＩｎＰからなる下部ク
ラッド層、たとえばノンドープのＩｎＧａＡｓＰからな
る活性層、たとえばｐ型のＩｎＰからなる上部第１クラ
ッド層、ストライプ溝を有するｎ型のＩｎＧａＡｓＰか
らなる電流ブロッキング層、ｐ型のＩｎＰからなる上部
第２クラッド層、ｐ型のＩｎＧａＡｓＰからなるキャッ
プ層を順次エピタキシャル成長することによりえられ
る。この半導体レーザはストライプ溝などにより実効屈
折率差を生じさせて光を閉じ込めるリブ導波路型やスト
ライプ領域の両側をメサエッチングして低屈折率材料を
埋め込む埋め込み型のいずれの構造にすることもできる
が、電流の横方向拡がりを抑えられる点で埋込み型は電
流−出力特性が良好である。
【００１９】つぎに、半導体レーザチップ１の端面１ａ
である光発射面がチップ基板表面１ｂの垂直面に対し角
度φだけ傾斜しているばあいの送信信号光Ｐの出射ビー
ムの方向および光伝送路から受信信号光が入射したばあ
いの反射光Ｑの方向について説明する。
である光発射面がチップ基板表面１ｂの垂直面に対し角
度φだけ傾斜しているばあいの送信信号光Ｐの出射ビー
ムの方向および光伝送路から受信信号光が入射したばあ
いの反射光Ｑの方向について説明する。
【００２０】半導体レーザチップ１は前述のように、そ
の基板表面１ｂが結晶面｛１００｝面に対して角度φだ
け傾いているが、チップ基板は裏面も基板表面１ｂに平
行に形成され、発光層１ｃも基板表面１ｂと平行で、半
導体レーザチップ１内では基板表面１ｂと平行、すなわ
ち水平方向に進行する。一方、半導体レーザチップ１の
端面１ａから外に光が出射するときは空気の屈折率に変
わるため、スネルの屈折の法則にしたがって進行する。
すなわち、端面１ａの法線Ａと出射ビームとのなす角を
θ1 とし、発光層１ｃでの屈折率をｎとすると、半導体
レーザチップ１内での光の進行方向の前記法線Ａとのな
す角はφであるため、スネルの法則によりｎ・ｓｉｎφ
＝ｓｉｎθ1 となる。したがって、 θ1 ＝ｓｉｎ-1（ｎ・ｓｉｎφ）≒ｎ・φ すなわち、端面１ａの法線Ａとｎ・φ、換言すれば発光
層１ｃの方向である水平方向とθ1 −φ＝（ｎ−１）・
φだけずれた方向に進む。そのため、その方向に集光レ
ンズ３を配設することにより、半導体レーザチップ１か
ら出射される送信信号光の中心部は集光レンズ３の中心
軸と一致し、全面的にカップリングすることができる。
の基板表面１ｂが結晶面｛１００｝面に対して角度φだ
け傾いているが、チップ基板は裏面も基板表面１ｂに平
行に形成され、発光層１ｃも基板表面１ｂと平行で、半
導体レーザチップ１内では基板表面１ｂと平行、すなわ
ち水平方向に進行する。一方、半導体レーザチップ１の
端面１ａから外に光が出射するときは空気の屈折率に変
わるため、スネルの屈折の法則にしたがって進行する。
すなわち、端面１ａの法線Ａと出射ビームとのなす角を
θ1 とし、発光層１ｃでの屈折率をｎとすると、半導体
レーザチップ１内での光の進行方向の前記法線Ａとのな
す角はφであるため、スネルの法則によりｎ・ｓｉｎφ
＝ｓｉｎθ1 となる。したがって、 θ1 ＝ｓｉｎ-1（ｎ・ｓｉｎφ）≒ｎ・φ すなわち、端面１ａの法線Ａとｎ・φ、換言すれば発光
層１ｃの方向である水平方向とθ1 −φ＝（ｎ−１）・
φだけずれた方向に進む。そのため、その方向に集光レ
ンズ３を配設することにより、半導体レーザチップ１か
ら出射される送信信号光の中心部は集光レンズ３の中心
軸と一致し、全面的にカップリングすることができる。
【００２１】一方、光伝送路からの受信信号光は図示し
ない受光素子により受信されるが、受光素子に入らない
受信信号光の一部は前述の送信信号光と逆の経路をたど
り、集光レンズ３の反対側から半導体レーザチップ１の
端面１ａに入射する。端面１ａに入射した受信信号光は
反射の法則により反射し、端面１ａの法線Ａに対して入
射光と反対側にθ1 の角度で反射し、反射光Ｑとして進
む。このθ1 、すなわちｎ・φがｓｉｎ-1（ＮＡ）より
大きければ反射光Ｑが集光レンズ３の入射瞳内に入るこ
とはない。
ない受光素子により受信されるが、受光素子に入らない
受信信号光の一部は前述の送信信号光と逆の経路をたど
り、集光レンズ３の反対側から半導体レーザチップ１の
端面１ａに入射する。端面１ａに入射した受信信号光は
反射の法則により反射し、端面１ａの法線Ａに対して入
射光と反対側にθ1 の角度で反射し、反射光Ｑとして進
む。このθ1 、すなわちｎ・φがｓｉｎ-1（ＮＡ）より
大きければ反射光Ｑが集光レンズ３の入射瞳内に入るこ
とはない。
【００２２】図２は本発明の光通信用ユニットの他の実
施例で、半導体レーザチップ１と集光レンズ３とのあい
だに光反射部５が設けられ、半導体レーザチップ１の基
板表面１ｂと平行な面と集光レンズ３の光軸が直交する
関係になるように半導体レーザチップ１、集光レンズ
３、光反射部５が配置されている。
施例で、半導体レーザチップ１と集光レンズ３とのあい
だに光反射部５が設けられ、半導体レーザチップ１の基
板表面１ｂと平行な面と集光レンズ３の光軸が直交する
関係になるように半導体レーザチップ１、集光レンズ
３、光反射部５が配置されている。
【００２３】半導体レーザチップ１の光の発射面である
端面１ａは、図２に示されるように垂直面に対し角度φ
だけ傾斜しているため、前述のように、半導体レーザチ
ップ１から出射される送信信号光のビームはチップ基板
表面１ｂと平行な水平方向に対し、（ｎ−１）・φだけ
ずれて出射される。そのため、光軸が鉛直方向になるよ
うに設けられた集光レンズ３に完全にカップリングさせ
るためには、光反射部５の反射面５ａの角度を４５゜よ
りδ＝（ｎ−１）・φ／２の角度だけ小さくすることに
より、半導体レーザチップ１からの送信信号光を最大
限、集光レンズ３に繰り込むことができる。
端面１ａは、図２に示されるように垂直面に対し角度φ
だけ傾斜しているため、前述のように、半導体レーザチ
ップ１から出射される送信信号光のビームはチップ基板
表面１ｂと平行な水平方向に対し、（ｎ−１）・φだけ
ずれて出射される。そのため、光軸が鉛直方向になるよ
うに設けられた集光レンズ３に完全にカップリングさせ
るためには、光反射部５の反射面５ａの角度を４５゜よ
りδ＝（ｎ−１）・φ／２の角度だけ小さくすることに
より、半導体レーザチップ１からの送信信号光を最大
限、集光レンズ３に繰り込むことができる。
【００２４】一方、光伝送路からの受信信号光は光反射
部５の反射面５ａで反射して発光素子１側に進み、さら
に発光素子１で反射して反射光Ｑとして水平面よりθ1
＋φ＝（ｎ＋１）・φ上方に向うため、反射面５ａには
戻らず、たとえ反射面５ａに戻っても反射方向はさらに
ずれるため、集光レンズ３とカップリングすることはな
い。
部５の反射面５ａで反射して発光素子１側に進み、さら
に発光素子１で反射して反射光Ｑとして水平面よりθ1
＋φ＝（ｎ＋１）・φ上方に向うため、反射面５ａには
戻らず、たとえ反射面５ａに戻っても反射方向はさらに
ずれるため、集光レンズ３とカップリングすることはな
い。
【００２５】前述の説明では半導体チップ１の端面１ａ
の傾斜が図２に示されるように、チップ基板の裏面側に
光反射部５が設けられ、裏面側の端部が光反射部５側に
近づく傾斜方向を正として説明した。したがって図３
（ａ）に示されるように、端面１ａの傾斜が基板裏面側
で光反射部５から遠ざかる方向のばあいは負として−φ
として扱うことになる。この角度φの正負は光反射部５
がチップ基板の表面側、すなわち図３（ｂ）、（ｃ）に
示されるように集光レンズ３と光反射部５が入れ替った
配置のばあいも、光反射部５側の基板面、すなわちチッ
プ基板の表面側が光反射部５側に近づく傾斜方向（図３
（ｂ）参照）のφが正で、逆のばあい（図３（ｃ）参
照）が負となる。
の傾斜が図２に示されるように、チップ基板の裏面側に
光反射部５が設けられ、裏面側の端部が光反射部５側に
近づく傾斜方向を正として説明した。したがって図３
（ａ）に示されるように、端面１ａの傾斜が基板裏面側
で光反射部５から遠ざかる方向のばあいは負として−φ
として扱うことになる。この角度φの正負は光反射部５
がチップ基板の表面側、すなわち図３（ｂ）、（ｃ）に
示されるように集光レンズ３と光反射部５が入れ替った
配置のばあいも、光反射部５側の基板面、すなわちチッ
プ基板の表面側が光反射部５側に近づく傾斜方向（図３
（ｂ）参照）のφが正で、逆のばあい（図３（ｃ）参
照）が負となる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば発
光素子である半導体レーザの出射光を殆んど全部集光レ
ンズにカップリングさせて光ファイバなどの光伝送路に
カップリングさせるとともに、光伝送路からの受信信号
光を光伝送路と関係ない方向に反射させるため、発光素
子の光を効率よく利用でき、かつ、受信信号光を再度光
伝送路に戻すことがない。その結果小さい出力の発光素
子でも充分送信信号光として用いることができ、電流と
光出力の関係であるＩ−Ｌ特性が改善されるとともに、
他の光通信用ユニットへの悪影響も防止することができ
る。
光素子である半導体レーザの出射光を殆んど全部集光レ
ンズにカップリングさせて光ファイバなどの光伝送路に
カップリングさせるとともに、光伝送路からの受信信号
光を光伝送路と関係ない方向に反射させるため、発光素
子の光を効率よく利用でき、かつ、受信信号光を再度光
伝送路に戻すことがない。その結果小さい出力の発光素
子でも充分送信信号光として用いることができ、電流と
光出力の関係であるＩ−Ｌ特性が改善されるとともに、
他の光通信用ユニットへの悪影響も防止することができ
る。
【００２７】さらにストライプ溝を斜めに形成する半導
体レーザでは発光素子と集光レンズなどの組立ての際に
心出しが非常に難かしいが、本発明によれば、平らなチ
ップマウントなどに半導体レーザチップの基板面を配設
するだけで光軸方向と一致させることができるため、組
立てが非常に容易になる。しかもオフアングル基板はイ
ンゴットからの切り出しで連続して作製することができ
るため、傾斜角が一定した品質の安定した半導体レーザ
チップがえられる。その結果、この半導体レーザを使用
した光通信用ユニットの品質も安定し、信頼性が向上す
る。
体レーザでは発光素子と集光レンズなどの組立ての際に
心出しが非常に難かしいが、本発明によれば、平らなチ
ップマウントなどに半導体レーザチップの基板面を配設
するだけで光軸方向と一致させることができるため、組
立てが非常に容易になる。しかもオフアングル基板はイ
ンゴットからの切り出しで連続して作製することができ
るため、傾斜角が一定した品質の安定した半導体レーザ
チップがえられる。その結果、この半導体レーザを使用
した光通信用ユニットの品質も安定し、信頼性が向上す
る。
【図１】本発明の光通信用ユニットの一実施例の一部
で、光の進行過程を示す概略説明図である。
で、光の進行過程を示す概略説明図である。
【図２】本発明の光通信用ユニットの他の実施例の一部
で、光の進行過程を示す概略説明図である。
で、光の進行過程を示す概略説明図である。
【図３】発光素子の端面の傾斜角の正負の位置関係を説
明する図である。
明する図である。
【図４】従来の光通信用ユニットの一例の一部を示す概
略説明図である。
略説明図である。
【図５】従来のストライプを傾斜させた半導体レーザの
斜視図である。
斜視図である。
１ 半導体レーザチップ １ａ 端面（光の発射面） １ｂ 基板表面 １ｃ 発光層 ３ 集光レンズ ５ 光反射部 ５ａ 反射面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 手銭 雄太 京都市右京区西院溝崎町21番地 ローム 株式会社内 (72)発明者 岡田 賢治 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−154010（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−308989（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−228790（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/42
Claims (5)
- 【請求項１】 送信信号光を発生させる発光素子と、該
発光素子からの送信信号光を光伝送路に結合させる集光
レンズとからなる光通信用ユニットであって、前記発光
素子は、該発光素子の光発射面が該発光素子のチップ基
板面の垂直面に対し傾斜した面で、かつ、へき開面で形
成された半導体レーザである光通信用ユニット。 - 【請求項２】 前記半導体レーザの発光層は、前記チッ
プ基板面と平行な面に形成されてなる請求項１記載の光
通信用ユニット。 - 【請求項３】 前記発光素子の光発射面と前記基板面の
垂直面とのなす角度が１／ｎ・ｓｉｎ-1（ＮＡ）以上
（ただし、ｎは該発光素子の発光層の屈折率、ＮＡは前
記集光レンズの開口数）である請求項１または２記載の
光通信用ユニット。 - 【請求項４】 前記発光素子と前記集光レンズは前記発
光素子のチップ基板面と前記集光レンズの光軸とが直交
する向きに配設されるとともに該発光素子と該集光レン
ズとのあいだに該発光素子からの光を該集光レンズ側に
反射させる光反射部が設けられてなる請求項１、２また
は３記載の光通信用ユニット。 - 【請求項５】 前記光反射部はその反射面が前記基板面
に対して４５゜−（ｎ−１）／２・φ（ただし、ｎは発
光層の屈折率、φは発光素子の光発射面が該発光素子の
チップ基板面に対する垂直面とのなす角度で、前記光反
射部に近い側の前記チップ基板の表面（裏面）側端部が
前記光反射部側に近づく方向の傾斜を正、その逆を負と
する）の傾斜角となるように設けられてなる請求項４ま
たは５記載の光通信用ユニット。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25046094A JP3302839B2 (ja) | 1994-10-17 | 1994-10-17 | 光通信用ユニット |
| US08/542,014 US5661581A (en) | 1994-10-17 | 1995-10-12 | Optical communication unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25046094A JP3302839B2 (ja) | 1994-10-17 | 1994-10-17 | 光通信用ユニット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08114726A JPH08114726A (ja) | 1996-05-07 |
| JP3302839B2 true JP3302839B2 (ja) | 2002-07-15 |
Family
ID=17208210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25046094A Expired - Fee Related JP3302839B2 (ja) | 1994-10-17 | 1994-10-17 | 光通信用ユニット |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5661581A (ja) |
| JP (1) | JP3302839B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3689644B2 (ja) * | 2001-04-24 | 2005-08-31 | シャープ株式会社 | 双方向光通信器および双方向光通信装置 |
| US20050217560A1 (en) * | 2004-03-31 | 2005-10-06 | Tolchinsky Peter G | Semiconductor wafers with non-standard crystal orientations and methods of manufacturing the same |
| US7670928B2 (en) * | 2006-06-14 | 2010-03-02 | Intel Corporation | Ultra-thin oxide bonding for S1 to S1 dual orientation bonding |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61192366U (ja) * | 1985-05-24 | 1986-11-29 | ||
| JPS61282971A (ja) * | 1985-06-10 | 1986-12-13 | Yunitsuku:Kk | 検索システム |
| JPS6296766U (ja) * | 1985-12-03 | 1987-06-20 | ||
| US5252895A (en) * | 1991-05-09 | 1993-10-12 | Westinghouse Electric Corp. | TFEL edge emitter structure with light emitting face at angle greater than ninety degrees to substrate street |
| US5515391A (en) * | 1994-03-07 | 1996-05-07 | Sdl, Inc. | Thermally balanced diode laser package |
-
1994
- 1994-10-17 JP JP25046094A patent/JP3302839B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-10-12 US US08/542,014 patent/US5661581A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08114726A (ja) | 1996-05-07 |
| US5661581A (en) | 1997-08-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |