JP3348644B2 - 光受信モジュールと光送受信モジュール - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は光双方向通信に用
いられる光受信モジュール或いは光送受信モジュールに
関する。光通信には一波長の光を交互に送信受信に使う
ピンポン伝送の場合と、２波長の光を使って同時双方向
通信をする場合がある。本発明は何れにも適用すること
ができる。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバの伝送損失が低下し、また半
導体レーザ（以下ＬＤと略す）や半導体受光素子（以下
ＰＤと略す）の特性が向上したことによって、光特に波
長１．３μｍや１．５５μｍの長波長帯の光を用いた信
号（電話、ファクシミリ、テレビ画像など）の通信が盛
んになりつつある。これを一般に光通信という。なかで
も最近は１本の光ファイバによって双方向に信号を同時
にやりとりするシステムが検討されている。この方式の
利点はファイバが１本で済む事である。

【０００３】図１はこのような方式のうち、一波長
（λ）による双方向通信の原理図である。これは局側、
加入者側に光分波器２、４が必要である。局側では、電
話やファクシミリ（ＦＡＸ）の信号をデジタル信号ある
いはアナログ信号とし増幅した後、半導体レーザＬＤ１
を駆動する。半導体レーザ（ＬＤ）は波長λの光の強弱
の信号として、光ファイバ１に送り込む。光信号は光分
波器２によって光ファイバ３に入り、この中を伝搬し、
加入者へと分配される。光ファイバ３は加入者である各
家庭、オフィス、工場などに張り巡らされている。この
ように局側から、加入者側に信号が送られる方向を下り
系と呼ぶ。

【０００４】加入者側では光分波器４によって下り信号
を光ファイバ５に取り出し、受光素子ＰＤ２によって受
信する。ＰＤ２は受信した光信号を電気信号に変え、増
幅し、信号処理を施し、電話の音声やＦＡＸ信号として
再生する。一方、加入者側は、電話やファクシミリの画
像信号を局側に向けて送信する。波長λの光を出す半導
体レーザＬＤ２を電話信号や画像信号によって変調し、
光ファイバ６、光分波器４、光ファイバ３を通じて局側
へ光信号として伝送する。このように加入者側から局側
へ信号を送る方向を上り系と呼ぶ。局側は、この光信号
を光分波器２によって光ファイバ７に取り出し、ＰＤ１
によって受信する。これを電気信号に変えて交換機や信
号処理回路に送り込む。ここで送信光、受信光ともに同
じ波長の光を使う一波長系では、上り下りの信号伝送を
同時にできない。そこで一波長を使うシステムの場合
は、上り下りの信号を異なる時刻に交互に伝送する。こ
れをピンポン伝送という。

【０００５】このように、一本の光ファイバを使って、
一つの波長の光を用いて双方向通信を行うには、局側、
加入者側のどちらにも光路を分離する機能素子が必要で
ある。図１では光分波器２、４がその役割を果たす。光
分波器２、４は、波長λの光を一本の光ファイバにまと
めて導入する事ができる。反対に一本の光ファイバを伝
搬する波長λの光を異なる２本の光ファイバに分配する
こともできる。一本の光ファイバを使う双方向通信に
は、光分波器が不可欠である。

【０００６】光分波器として、いくつかのものが提案さ
れている。２本の光ファイバを用いたもの、光導波路を
用いたもの、多層膜ミラーを用いたものなどがある。図
２に示すものは、光ファイバまたは光導波路型のもので
ある。２本の光の導波路部分を近接させてエバネッセン
ト結合させ、エネルギーの交換を可能にする。結合部の
距離Ｄと長さＬを適当に選ぶことによって、光の分波・
合波機能を賦与することができる。図２では光ファイバ
８に入れた光が、光ファイバ１１にＰ３となって出てく
る。ただし約半分の光はファイバ１２のほうに移り利用
されない光となる。逆にファイバ１１から光Ｐ４を入れ
ると、これが約半分の光量に分けられてファイバ８と９
から出て行く。

【０００７】このような光導波路型光分波器は局側の光
分波器にも、加入者側の光分波器にも同様に利用するこ
とができる。図３の光分波器は、二等辺三角柱ガラスブ
ロックの対角面に誘電体膜多層膜を蒸着しもう一方の同
等のガラスブロックを貼り付けて正四角柱にしたもので
ある。誘電体多層膜が干渉フィルタになり、貼りあわせ
面に対して４５度の角度をなす光が入射すると、約半分
の光が反射し、残りの半分の光は透過するようになって
いる。このような光分波機能は誘電体膜の厚み、屈折率
を適当に選ぶことによって実現される。その他にもいく
つかの光分波器が提案されている。

【０００８】このように光をある強度比( たとえば１：
１) に異なる経路に分けてしまう素子は、光分波器、分
波・合波器と呼ばれる。光ファイバやガラスブロックを
用いたものはすでに市販されている。以上の素子の機能
について強調すべきことはいずれにおいても約半分の光
量が無駄に失われるということである。これは一波長で
あること及び光の可逆性よりやむを得ないことである。

【０００９】図４は従来例に係る加入者側の光送受信モ
ジュールの構成例を示す概略図である。局側につながる
光ファイバ１６の終端は光コネクタ１７によって屋外の
光ファイバ１８に接続される。これを光ファイバ型の光
分波器２１によって上り光と下り光に分離する。既に述
べたように二つの光ファイバの近接部２０の近接距離長
さによって１：１に光を分ける機能を与える事ができ
る。光分波器２１は光ファイバ１８に半導体レーザ（Ｌ
Ｄ）の上りの光を入れ光ファイバ１６に送出し、光ファ
イバ１６からの光を光ファイバ１９の側へ取り出す。こ
の光はフォトダイオード（ＰＤ）で受信するようになっ
ている。

【００１０】光ファイバ１８は光コネクタ２２によって
ＬＤモジュール２５に接続される。ＬＤモジュールは加
入者側からのデジタル信号を電気光変換して局に向けて
送信するためのものである。光ファイバ１９は光コネク
タ２３によってＰＤモジュール２７に接続される。これ
は局側からの光信号を電気信号に変換し、加入者側で受
信するためのものである。その他ビームスプリッタと呼
ばれる光分波器を用いた例もある。例えばＥＰ４６３２
１４−Ｂ１などに記載されている。

【００１１】図５は従来例にかかる半導体発光素子モジ
ュール２８の断面図である。半導体レーザチップ２９と
これの出力をモニタするためのフォトダイオード３０を
備える。半導体レーザ２９はサブマウントを介してヘッ
ダ３２のポール３１に取り付けられる。ヘッダ３２の上
面中央には、フォトダイオード３０が固定される。ヘッ
ダ３２の底部にはリードピン３３が複数本設けられる。
窓３５を有する円筒形のキャップ３４が半導体レーザ２
９、フォトダイオード３０を囲むように、ヘッダ３２に
溶接される。ワイヤによってリードピン３３とチップ２
９、３０の電極が接続される。これら素子は、リードピ
ンを通じて外部回路に接続されるようになっている。

【００１２】ヘッダの上にはさらに円筒形のレンズホル
ダ−３６がある。レンズホルダ−３６は中央の穴に集光
レンズ３７を有する。レンズホルダ−３６の上にはさら
に円錐形のハウジング３８が溶接される。ハウジング３
８にはフェルール３９とフェルールによって先端が固定
された光ファイバ４０が取り付けられる。半導体レーザ
２９、レンズ、光ファイバなどを調芯して、レンズホル
ダ−３６、ハウジング３８をそれぞれ固定する。レンズ
は集光性を高めてレーザと光ファイバの結合効率を高め
る。モニタ用フォトダイオードによって半導体レーザの
後方からでる光をモニタして、フィードバック回路によ
って駆動電流を制御する。これによって温度変動があっ
ても半導体レーザの出力を一定に保つ事ができる。

【００１３】本発明は、受光素子を含むモジュールの新
規な構造に関する。それ故、従来例に係る受光素子モジ
ュールについても説明する。図６は従来例に係る受光素
子モジュール２７の断面図である。ＰＤチップ４１が円
盤状のヘッダ４２の上に固着されている。ヘッダ４２は
複数のリードピン４３を有する。レンズホルダ−４６が
集光レンズ４７を保持している。ハウジング４８がレン
ズホルダ−４６の上部に溶接してある。ハウジング４８
には光ファイバ５０の先端を固定したフェルール４９が
差し込まれている。

【００１４】光ファイバ５０の先端は斜めに切断してあ
る。光ファイバ５０から出た光はレンズによって集光さ
れて受光素子４１に入射する。受光素子（ＰＤ）として
は、１．３μｍ光や１．５５μｍ光を受光するには、Ｉ
ｎＰを基板としてＩｎＧａＡｓを受光層としたＰＤが良
く用いられる。先にも述べたように、本発明は受光素子
の構造に関するので、従来例の受光素子チップの構造に
ついてさらに詳しく説明する。

【００１５】図７は従来例に係る半導体受光素子チップ
の断面図である。ｎ−ＩｎＰ基板５２の上に、ｎ−Ｉｎ
Ｐバッファ層５３、ｎ−ＩｎＧａＡｓ受光層５４、ｎ−
ＩｎＰ窓層５５がエピタキシャル成長している。ｎ−Ｉ
ｎＰ窓層５５、ＩｎＧａＡｓ受光層５４の中央部は亜鉛
拡散領域５６になっている。亜鉛拡散領域はｐ型になる
ので、ｎ型領域との間にｐｎ接合ができる。このｐ型領
域５６の上にリング状のｐ電極５７が作製されている。
またｎ−ＩｎＰ基板５２の下にｎ電極６１が形成され
る。ｐ電極５７によって囲まれる領域には反射防止膜５
８が被覆してある。またｐ電極５７の外側の窓層および
ｐｎ接合の端はパッシベーション膜５９によって保護さ
れている。反射防止膜５８のあるＩｎＰ窓層の側より信
号光が入射し、ＩｎＧａＡｓ光吸収層（受光層）５４で
吸収され電気信号の変換される。

【００１６】図８はこのような受光素子の感度特性を示
すグラフである。横軸は波長（μｍ）であって、縦軸は
感度（Ａ／Ｗ）である。感度グラフは立ち上がり部Ｐ、
平坦部Ｑ，立ち下がり部Ｒを含む。高い感度を示す波長
範囲はこの例では、１．０μｍ〜１．６μｍに渡ってい
る。高感度範囲は光吸収層（受光層）５４と窓層５５の
材料で決まる。受光層のバンドギャップから窓層のバン
ドギャップの間の光だけが感受される。この場合は、Ｉ
ｎＧａＡｓが受光層５４であるから上限が約１．６μｍ
になり、ＩｎＰが窓層５５であるから下限が１．０μｍ
になる。このように広い感度特性を持つフォトダイオー
ドが従来の光通信用受光素子モジュールに使われてき
た。光ファイバから出た光はほぼ円形に広がる。このた
め円形の受光面を持つ受光素子が使われる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】従来の光分波器、半導
体発光素子、受光素子を組み合わせた光送受信モジュー
ルは図４で示したように３つの主要部品からなってい
る。３つの部品を持つので、大型になるし、価格も高く
なる。また分波器や光ファイバなどの結合部などで光の
損失があるので長距離通信には使い難いという難点があ
った。そのために一般家庭への光送受信モジュールの普
及が困難であるという問題があった。

【００１８】光分波器を用いない双方向通信用モジュー
ルはいくつか提案されている。特公平７−５８８０６
号：これはマルチモード光ファイバ＋面発光ＬＥＤ＋受
光素子というふうにＬＥＤ、ＰＤの順に並べている。大
きいＰＤの上に直接に小さいＬＥＤを接着している。Ｌ
ＥＤによって入射光が一部遮られるが脇から入る分を受
光素子が検出することができる。特開昭５７−１７２
７８３号：これもマルチモード光ファイバに近い方から
面発光ＬＥＤ、ＰＤと並べている。ＰＤの一部に小さい
ＬＥＤを作製したものである。全体をパッケージに収容
している。

【００１９】何れもマルチモード光ファイバであり口径
が広い。出てくる光の直径は大きく１００μｍ程度もあ
る。これがＮ．Ａ．（開口数）に従って広がるから断面
積の大きい広いビームとなる。の場合小さいレーザを
広いＰＤの中央部に設けても、殆どの光はレーザ以外の
部分を通り受光素子にまで到達する。ビームが広く（直
径が２００μｍ〜３００μｍ）、ＬＥＤチップは小さい
のでＬＥＤの陰以外の場所に多くの光が到達し、これが
広い受光面を持つ受光素子に入射するという思想であ
る。ではＬＥＤによって受信光が吸収されないように
している。マルチモード光ファイバで広い多モード光を
伝搬させているからこれが可能である。しかしこれは本
発明が目的としているシングルモードファイバを使う光
通信には用いる事ができない。コア径の大きいマルチモ
ードファイバは光学結合が易しいが多くの情報を歪ませ
ることなく遠くまで伝送できない。

【００２０】本発明の光通信に用いられる光ファイバは
コア径が１０μｍのシングルモードファイバである。シ
ングルモードファイバによる光伝送系はコア径が小さい
ので結合が難しく、レーザはファイバのコア端面間近に
位置合わせして固定しなければならない。レーザチップ
は数百μｍの厚みと、数百μｍの幅を持つから、シング
ルモードファイバの前に置くと殆どの光を遮ってしま
う。その後ろにフォトダイオードを置いてもフォトダイ
オードには光が到達しない。、のような構造はシン
グルモードファイバを使う加入者系光通信には使えな
い。

【００２１】シングルモードファイバに結合でき部品点
数がより少なく、小型で低価額の光受信モジュールを提
供することが本発明の第１の目的である。光の損失の少
ない光受信モジュールを提供することが本発明の第２の
目的である。光加入者系の実用化に大きく寄与すること
ができる光受信モジュールを提供することが本発明の第
３の目的である。調芯箇所が少なく組立コストを節減で
きる光受信モジュールを提供することが本発明の第４の
目的である。さらに本発明の光受信モジュールを用いて
低コストの光送受信モジュールを提供することが本発明
の第５の目的である。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明の光受信モジュー
ルは、適当なマウントの上に第１光ファイバ、信号光の
一部を吸収し一部を透過する半透過型受光素子、第２光
ファイバを直線上に設けたものである。本発明の光送受
信モジュールは、一つの波長の光を用いる場合は、適当
なマウントの上に、第１光ファイバと半透過型の受光素
子と第２光ファイバが一直線上に設けてあり、第２光フ
ァイバがその波長の光を発生する発光素子につながって
いる。外部から伝送されてきた受信光の一部を受光素子
が吸収して電気信号に変換し、発光素子から出た送信用
の光は第２光ファイバから半透過型受光素子に入り受光
素子によって一部が吸収され、残りが光ファイバを通じ
て光伝送路にはいり外部へ送信されるようにしたもので
ある。

【００２３】マウントの上に第１、第２光ファイバを直
線状に設置するために、マウントに溝を予め切っておく
とよい。例えばＶ溝、円溝、四角溝などの溝をマウント
に直線状に設ける。マウントは例えばＳｉ基板、ガラス
基板、セラミック基板、金属基板等を用いる事ができ
る。光ファイバとの組み合わせ方を除いては、本発明者
の先願である特願平８−１０４４０５号「光送受信モジ
ュール」と共通するところが多い。

【００２４】信号光が一部透過するような受光素子と光
ファイバを適当なマウントの上に一直線上に並べたのが
本発明の光受信モジュールである。光ファイバ−一部透
過受光素子−光ファイバ或いは発光素子が直線上になら
ぶ。光を空間的に分離するための分岐がない。本発明の
顕著な特徴は、分岐が存在しないし光分波器が無い、と
いうことである。受信光と送信光が分岐によって空間的
に分離されない。受信光と送信光は同じ直線上を伝搬す
る。同じ直線上を進むので送受信光を分離する必要がな
く分岐が不要である。

【００２５】本発明は受光素子（フォトダイオード）に
新規な特徴がある。一部透過一部吸収性のフォトダイオ
ードを使うのである。一部透過型であるからその直後
に、光ファイバを介して発光素子を設けることができ
る。受光素子が部分透過性であって、入射側光ファイ
バ、受光素子、出射側光ファイバを直列接続した、とい
うことが本発明の特徴である。受光素子は一部吸収、一
部透過という極めて特異な性質を持つ。吸収：透過の比
率は有限であれば幾らであっても良い。これはモジュー
ルの目的や、発光素子、受光素子の能力に応じて自在に
決めれば良いことである。しかし簡単のため以後、吸収
と透過が半分ずつとして本発明の実施例を説明する。受
光素子も半透過型と簡単によぶことにする。

【００２６】フォトダイオードは前面入射型（図７のよ
うなもの）と背面入射型（基板側から入射する）があ
る。従来のフォトダイオードはいずれにしても入射側の
反対側は電極によって遮蔽され光が洩れないようになっ
ていた。従来の受光素子では、光は全て受光素子によっ
て吸収されるということができる。本発明で用いる受光
素子はそうではなくて、透過型（半透過型）の受光素子
を利用する。半透過型の受光素子そのものが新規であ
る。本発明は新規な受光素子にとどまらず、そのような
受光素子の背後に発光素子を設けて光送受信モジュール
とすることができる。受光素子と光ファイバと発光素子
を直線配置した極めて斬新なものである。

【００２７】

【発明の実施の形態】何故に従来の光送受信モジュール
が大きく、高価になるのか？本発明者はその原因につい
て様々に考えた。従来の光送受信モジュールは必ず高価
な光分波器を使っている。光分波器はどうして必要なの
か？それを考えてみた。一本の光ファイバで双方向通信
を実現するためには光を行きと帰りに分けなければなら
ない。行きの光は発光素子から出て帰りの光は受光素子
で検出されるが発光素子と受光素子は異なる光路になけ
ればならない。そのために従来の光送受信モジュールで
は光分波器が必須であったのである。

【００２８】ところで図１、図２の光ファイバカプラに
おいても、図３の多層膜ミラーでも、光強度は半分に若
しくは予め設計した値の分岐比に下がってしまう。レー
ザから光ファイバに入る光の量の比と、光ファイバから
出て受光素子に入る量の比は相補的である。つまりレー
ザの結合効率Ｔを上げるとフォトダイオードの受光効率
Ｒが下がる。分岐を使うのでその幾何学的な制約から最
良の場合でもＴ＋Ｒ＝１である。無損失であってもこの
ようなサムルールがある。例えばＴ＝０．５、Ｒ＝０．
５である。これは一波長を使う系である限り不可避の難
点であった。

【００２９】ここでは簡単のために１：１の分岐比にな
る場合について話しを進める。なに故に光ファイバ光分
波器、ミラー光分波器を使うか？というと発光素子と受
光素子の光路をはっきりと区別したいからである。図１
〜図３の光分波器を使えば確かに光路は明確に二分され
る。送信光、受信光は流れの方向が異なる光なのである
から光路を二分しなければならないのは当然のように思
える。

【００３０】常識には誤りがある。先入観に捕らわれて
はいけない。わざわざ分岐を使ってまで光路を二分する
必要が本当にあるのであろうか？同時的に送受信するな
らそれも必要であるかも知れない。しかしここではピン
ポン伝送に限定する。ピンポン伝送であれば送受信の時
刻が相違する。送受信が同時的でない。送信時にはレー
ザが光り、受信時にはフォトダイオードだけが動作すれ
ば良い。

【００３１】本発明者は、光路を分岐することはピンポ
ン伝送の場合必須でないということに気づいた。一本の
光路の上にフォトダイオードとレーザダイオードを直列
に置いても、フォトダイオードが幾らかの光を透過する
ものであればレーザの光は光ファイバに到達するはずで
ある。つまり半透過型の受光素子を使えば受光素子や半
導体レーザ、光ファイバなどを直線上に配置することが
できるようになる。このような着想に基づいて本発明が
なされた。つまり本発明は、光伝送路（光ファイバ）、
半透過型受光素子、光ファイバ、発光素子を直列に一本
の光路上に設置したものである。従来のモジュールと違
うところは、非分岐直線型、受光素子半透過型というと
ころにある。

【００３２】図９は本発明の原理図を示す。第１の光フ
ァイバ６２、フォトダイオード６４、第２の光ファイバ
６５が同一光路上に直列に配置されている。第２の光フ
ァイバ６５の他端にはレーザ７０が設置されている。先
述のようにフォトダイオード６４は、受光層（吸収層）
が薄くて入射光が半分抜けて行くような半透過型フォト
ダイオードである。フォトダイオード６４の背後に中継
用の光ファイバ６５がありその後ろに半導体レーザ７０
がある。光ファイバは曲がることがあるが、実質的に１
本の光ファイバの経路に、フォトダイオード、光ファイ
バ、レーザが直列に並んでいるのである。受信光送信光
の光路の別がなく送信光受信光を分ける分岐はない。半
導体レーザ７０からの送信光はファイバどうしをつなぐ
ことによって損失なく入射することができる。半透過型
のフォトダイオード６４を用いているので光分波器が不
要になる。高価な光分波器を省略できることの意義は大
きい。図９はもちろん概念図であり実際のモジュールと
するにはその他に具体的な工夫がなされる。

【００３３】本発明の根本的な思想は、光は直進すると
いう基本的な物理現象を素直に利用している。さらにフ
ォトダイオードとは全ての光を吸収し、できるだけ１０
０％に近い感度を得るものがよいという従来の発想を覆
している。そうではなくて、本発明は、入射光の半分だ
けを吸収して光電気変換し、残りの半分は透過させると
いう全く新規なフォトダイオードを使っている。これが
無分岐の直線光路モジュールを可能にした。従来の双方
向モジュールは受光素子発光素子の光路を別異にしなく
てはならないという牢固な先入観に捕らわれていたので
無理に光路をねじ曲げる光分波器を使っていた。本発明
はそうでなく直線光路に受光素子発光素子を並べ分岐が
無い。分岐がないので光分波器がいらない。

【００３４】本発明はこのように半透過型フォトダイオ
ードを光ファイバの軸延長線上に並べるので、つぎのよ
うな効果がある。一つは光カップラ（光分波器）が不要
だということである。もう一つは全ての部品を一つのパ
ッケージに収容できるからモジュールの全体を小型化で
きる、ということである。さらに部品点数が少ないので
安価なモジュールになる。光通信を広く普及させるには
機器が安価であることが最も重要である。本発明はその
ような要請に合致する。

【００３５】また図９のように、現在製品化されている
標準品の半導体レーザと組み合わせて容易にピンポン伝
送の光送受信モジュールを構成できる。さらに受信部と
送信部が光ファイバによって隔たっているから、受信部
分と送信部分をボード上に自由に配置することができ
る。

【００３６】

【実施例】［実施例１（図９：基本構成）］図９の実施
例は、マウント６６の上に、光ファイバ６２、半透過型
フォトダイオード６４、光ファイバ６５を直列に並べて
いる。マウント６６にＰＤ６４、光ファイバ６２、６５
が固定され相対位置が決まる。第２の光ファイバ６５の
終端に半導体レーザ７０を設けることもできる。ここで
は半導体レーザ７０の光を導く光ファイバ６７を、第２
の光ファイバ６５に接続点７１において融着接続してい
る。フォトダイオード６４は、半透過型のものであっ
て、ＩｎＰ基板の上に、薄い活性層（光吸収層、受光層
とも言う）とその他のエピタキシャル成長層を設けたも
のであるが、活性層が薄いので約半分の光が吸収される
だけで残りの光はそのまま透過する。活性層の光吸収係
数をαとすると、ｘだけ進行した光はｅｘｐ（−αｘ）
に減少しているから、これを０．５とする値に厚みを決
めれば半分吸収、半分透過ということになる。０．５＝
ｅｘｐ（−０．７）であるから、ｘ＝０．７／αとなる
ｘが半分吸収半分透過を実現する厚みを与える。

【００３７】例えば光吸収層がＩｎＧａＡｓの場合（λ
ｇ＝１．６７μｍ）はα＝１μｍ^-1であるからその厚み
をｄ＝０．７μｍとすると丁度半分の光を吸収し半分の
光を透過させることができる。例えば光吸収層がＩｎＧ
ａＡｓＰの場合（λｇ＝１．４μｍ）はα＝０．７μｍ
^-1であるから、厚みｄ＝１μｍとすると、半分吸収半分
透過ということになる。しかし厳密に半分透過し半分吸
収しなければいけないというものではない。レーザのパ
ワーにより透過の比率を高めた方が良い場合もあるし、
吸収比率を高めた方が良いという場合もある。受信光は
第１光ファイバ６２を右に進行し半透過型ＰＤ６４に入
りここで感受される。受信光の残り半分は透過しさらに
進行してレーザ７０に入ってしまう。

【００３８】が、これはピンポン伝送であり、受信時
は、レーザは休止しているから透過光によりレーザに不
都合はおこらない。送信時はレーザ７０から送信光がで
て光ファイバ６７、６５を左向きに進行する。これがＰ
Ｄ６４で半分吸収されるが受信時でないからこれは感受
されない。半分の透過光が光ファイバ６２を通って局側
へと進行する。ピンポン伝送であって送信受信の時刻が
異なるからレーザ光がＰＤで半分吸収されても差し支え
ないのである。

【００３９】［実施例２（図１０：増幅器を内蔵）］図
１０の実施例は、受光素子の光電流信号を増幅する増幅
器（例えばＳｉのＩＣ）７２を同じマウント６６に設け
ている。同じマウントにあり短いワイヤで増幅器と受光
素子の電極が接続されている。ために浮遊容量が小さ
く、ノイズを受け難く高感度の受信機を作ることができ
る。このように同じモジュールに増幅器を組み込んだも
のをＰＩＮ−ＡＭＰという。増幅器を受光素子の間近に
設けるとこれで増幅されインピーダンスが下がるので、
その後は多少配線が長くなってもノイズが入らない。た
めに受信回路のその他の構成部品について配置の自由度
が高まる。増幅器７２と受光素子６４、電源との接続の
態様は目的によってさまざまである。図１０（ｂ）に一
般的な回路例を示す。これは電源Ｖ_PDにＰＤ６４のカソ
ードをつなぎ、アノードを増幅器の入力につないだもの
である。微弱な光電流を増幅器によって増幅できる。

【００４０】［実施例３（図１１：Ｖ溝を切る）］図１
１（ａ）、（ｂ）の実施例は、Ｖ溝７３を切ったＳｉ基
板７４をマウントとして使っている。図１１（ａ）は平
面図、図１１（ｂ）は側面図である。一直線状にＶ溝７
３が切り込まれこれに半透過型のＰＤ６４と、第１光フ
ァイバ６２、第２光ファイバ６５を固定している。２本
の光ファイバをＶ溝に入れて固定するので光ファイバの
光軸が合致しやすい。Ｖ溝が光ファイバのガイドとなっ
ているのである。

【００４１】［実施例４（図１２：Ｖ溝を切り樹脂を充
填する）］図１２の実施例もＳｉ基板７４をマウントと
している。Ｖ溝７３を切ってガイドとする点も同じであ
る。さらにこれは光ファイバ６２、６５とＰＤ６４の間
の空隙部に透光性（波長λに対して透明な）樹脂７５を
充填している。屈折率は光ファイバコアとほぼ同じもの
とする。光ファイバ端面やＰＤ端面での光の反射を減ら
し光ファイバ６２、６５とＰＤ６４の端面が衝突して傷
が付くのを防止することができる。勿論この樹脂７５を
ファイバの固定に使うこともできる。

【００４２】［実施例５（図１３：セルフアライメント
型）］シングルモードファイバはコア系が１０μｍ程度
しかなくて軸合わせが難しい。軸合わせを容易にするた
めには、予め１本の光ファイバを基板に固定し中間部を
削り取りそこにＰＤを挿入固着するという組立法が有効
である。図１３によってこれを説明する。図１３（ａ）
に示すようにＳｉ基板７４に連続した直線状のＶ溝７３
を切る。そこに光ファイバ７６を埋め込み樹脂などで固
定する。直線の溝７３に固定したのであるから光ファイ
バも直線のままに固定される。つぎにＳｉ基板７４の中
央部を光ファイバに直交する方向に平坦に抉り溝を作
る。図１３（ｂ）はこれを示す。溝の深さはＶ溝の深さ
以上とする。基板上Ｖ溝に直交する平坦なＰＤ挿入溝７
７ができる。ＰＤ挿入溝７７を切ることによって同時に
光ファイバ７６も左右に切断される。左が第１光ファイ
バ６２になり、右が第２光ファイバ６５となる。

【００４３】平坦なＰＤ挿入溝７７に半透過型のＰＤ６
４を挿入し固定する。図１３（ｃ）の状態である。もと
もと１本の光ファイバ７６が左右に切断されたのである
から軸心の方向は初めから合致している。レーザ７０か
らでた送信光は光ファイバ６５からＰＤ６４を通り光フ
ァイバ６２に入る。この方法は図１１のようにＰＤを固
定してから光ファイバ６２、６５をＶ溝に入れて固定す
る方法よりも光ファイバ６２、６５間の光軸のずれが少
ない。だから送信光がより低損失になるという長所があ
る。

【００４４】［実施例６（半透過型ＰＤの構造：プレー
ナ型：図１４）］本発明は半透過型のＰＤを用いる。半
透過型ＰＤは本発明者が初めて提案したものである。本
発明ではＰＤ自体が対象ではないが半透過型ＰＤが必須
の要件であるからその構造を説明する。通常のＰＤと異
なり一部の光を透過する。分配比率は任意であるが、例
えば約半分の光を吸収し検出し、残り約半分の光を透過
する。だからＰＤの表面裏面とも電極によって塞がれて
いない。受光層が極めて薄いなどの特徴がある。従来の
ＰＤはＩｎＧａＡｓ受光層の場合でもＩｎＧａＡｓＰ受
光層の場合でも受光層厚みは４μｍ〜６μｍもある。と
ころが本発明のＰＤはＩｎＧａＡｓ受光層の場合厚みは
約０．７μｍである。ＩｎＧａＡｓＰ受光層の場合厚み
は約１．０μｍである。

【００４５】図１４によって本発明で用いる半透過型Ｐ
Ｄを説明する。図１４（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図
である。１．０μｍ〜１．６μｍに感度をもつＩｎＧａ
ＡｓＰＤの例である。ｎ−ＩｎＰ基板９０の上に、ｎ−
ＩｎＰバッファ層９１、ｎ−ＩｎＧａＡｓ受光層９２、
ｎ−ＩｎＰ窓層９３がこの順にエピタキシャル成長して
いる。基板は厚み３００μｍの硫黄Ｓドープのｎ−Ｉｎ
Ｐウエハ−である。キャリヤ濃度はｎ＝５×１０¹⁸ｃｍ
^-3である。ｎ−ＩｎＰバッファ層９１の厚みは２．５μ
ｍである。ＩｎＧａＡｓ受光層９２は０．７μｍの厚み
しかない。ＩｎＧａＡｓ層のキャリヤ濃度はｎ＝１×１
０¹⁵ｃｍ^-3である。ＩｎＰ窓層の厚みは１．５μｍであ
り、キャリヤ濃度はｎ＝２〜３×１０¹⁵ｃｍ^-3である。
エピタキシャル成長は、塩化物を用いたクロライド気相
成長法（Ｃ−ＶＰＥ）あるいは有機金属ＭＯ−ＣＶＤ法
などによる。

【００４６】上面中央部には円形のｐ型領域９４が、Ｓ
ｉＮｘ膜をマスクとして使った亜鉛選択拡散法によって
形成される。窓層９３の中央部と受光層９２の中央部の
一部がｐ型になる。ｎ型部とｐ型部の境界にｐｎ接合が
できる。ＩｎＧａＡｓ受光層９２の上はｐ型、下はｎ型
でｐｎ接合がその中に存在する。ｐ型領域９４の上面に
はリング上のｐ電極９５が設けられる。たとえば、Ａｕ
Ｚｎ合金のｐ電極である。リングｐ電極９５の内側は光
が入射すべき領域である。ここには反射防止膜９６が形
成される。リングｐ電極９５の外側はパッシベーション
膜９７が被覆している。パッシベーション膜９７は窓層
９７とｐｎ接合の端を覆いこれを保護する。

【００４７】ｎ−ＩｎＰ基板９０はもともと３００μｍ
の厚みがあるが、裏面を研磨し１００μｍの厚さにす
る。これは光ファイバ６２、６５間の距離をできるだけ
短くし結合ロスを少なくするためである。研磨技術の限
界、そのあとの取扱い技術の限界から５０μｍ程度が薄
層化の限界である。薄層化したＩｎＰ基板の裏面には、
全面にではなく、外郭部のみにリング状のｎ電極９８が
形成される。例えばＡｕＧｅＮｉ合金の電極である。リ
ングｎ電極９８によって囲まれる部分は、反射防止膜９
９によって覆われる。これはＳｉＯＮのλ／４（λ＝
１．３μｍ）の厚みの膜である。この受光素子において
は、ｐ電極９５、ｎ電極９８いずれもが中央部の開口し
た電極である。上部（表面）から入った入射光のほぼ５
０％が下側の開口から出て行く。

【００４８】本発明で用いる半透過型ＰＤにおいては、
表面からの入射光の約半分が裏面から出て行く。そのよ
うになるのは二つの条件がある。ひとつは、ｐ電極ｎ電
極ともに中央部が開いており例えばリング状であるから
である。もう一つは受光層の厚みがその光を半分吸収す
る厚みにしてあるからである。半導体や絶縁体にはバン
ドギャップがある。バンドギャップに対応する波長より
も長い波長の光は透過するが、バンドギャップ波長より
短い波長の光は吸収される。ＩｎＰはバンドギャップが
広く１．０〜１．６μｍの光は透過する。エピタキシャ
ル層のうち最も狭いバンドギャップを持つのが受光層で
ある。だから受光層厚みによって吸収が決まる。

【００４９】吸収係数をαとすると、表面からｘ進んだ
透過光強度はｅｘｐ（−αｘ）に減っている。図１５は
ＩｎＧａＡｓ厚みと透過率の関係を示すグラフである。
横軸は厚み、縦軸は透過率（％）である。光の透過率Ｔ
＝ｅｘｐ（−αｘ）である。ｅｘｐ（−αｘ）＝０．５
となる深さｘで透過光強度が半分になる。こうなるｘに
受光層厚みを決めると受光層は光を半分吸収することに
なる。ｅｘｐ（−０．７）＝０．５である。ｄ＝０．７
／αとなる厚みｄが半分透過、半分吸収を実現する。Ｉ
ｎＧａＡｓの場合α＝１μｍ^-1であるから、受光層厚み
を０．７μｍとすると丁度半分透過し半分は吸収するも
のが得られる。ＩｎＧａＡｓＰはα＝０．７μｍ^-1であ
るから、ｄ＝１．０μｍとすると半分透過、半分吸収の
ものが得られる。

【００５０】［実施例（半透過型ＰＤの構造；メサ
型：図１６）］本発明はもちろんメサ型の受光素子にも
適用できる。図１６はメサ型の半透過型ＰＤを示す。図
１６（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図である。ｎ型Ｉｎ
Ｐ基板１００の上に、ｎ型ＩｎＰバッファ層１０１、ｎ
型ＩｎＧａＡｓ受光層１０２、ｐ⁺ 型ＩｎＰ窓層１０３
がエピタキシャル成長している。Ｚｎ拡散によるのでは
なくてはじめからｐ⁺ 型ＩｎＰ窓層を成長させる。ｐ⁺
型ＩｎＰ窓層のキャリヤ濃度はｐ＝１〜５×１０¹⁸ｃｍ
^-3である。ｎ型ＩｎＧａＡｓ受光層１０２の厚みは０．
７μｍである。

【００５１】窓層１０３、受光層１０２、バッファ層１
０１の周囲をエッチングによって除く。台形の形状をし
ているのでメサ型という。露呈した斜面はＳｉＮｘのパ
ッシベーション膜１０６によって覆う。ＩｎＰ基板は初
め３００μｍの厚みであるがこの場合も裏面研磨して１
００μｍの厚みに減らしている。ｐ⁺ 型窓層１０３の上
にはリング状のｐ電極１０４が取り付けられる。中央部
は反射防止膜１０５によって覆われる。ＩｎＰ基板の裏
面にはリング状のｎ電極１０９が取り付けられる。中央
部は同じく反射防止膜１１０によって被覆される。これ
も１．３μｍ光に対する透過率は５０％であった。

【００５２】［実施例（プレーナ型ＰＤをＰＤキャリ
ヤに固定：図１７）］先述のプレーナ型半透過型ＰＤを
用いた実施例を図１７に示す。

【００５３】（１）ＰＤキャリヤ１２１を用いる。これ
はアルミナ製で、隆起した左台部１２２、右台部１２３
をもつ。ＰＤキャリヤ１２１の中央部は凹部１２４があ
る。つまり左右台部１２２、１２３は一部でつながって
いるが中央部の上半は開口部（縦３００μｍ×幅３００
μｍ）１２４になっているのである。左前端面１２５と
左台部１２２には電極パターン１２７が印刷される。右
前端面１２６と右台部１２３には電極パターン１２８が
形成される。受光径２００μｍの半透過型ＰＤチップ１
２０をアルミナ製ＰＤキャリヤ１２１の前端面１２５、
１２６にＳｎＰｂ半田によってボンディングしている。
底面の電極は左電極パターン１２７に直接に接合してい
る。右前端面１２６には、電極パターン１２８とは別の
孤立したメタライズパターン（図１７には現れない）が
あってＰＤの底面電極を半田付けできるようになってい
る。ＰＤのｐ電極は２０μｍφのＡｕワイヤ１２９によ
って右側の電極パターン１２８に接続される。

【００５４】（２）一方１５ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍの
角型Ｓｉ基板１３０を用意する。角型のＳｉ基板１３０
にダイシングソーによってファイバ固定用のＶ溝１３
１、１３３を一直線状に切り込む。Ｖ溝内にコア径１０
μｍ、クラッド径１２５μｍφのシングルモードファイ
バ（ＳＭＦ）１３５、１３６を接着剤によって固定す
る。次に、Ｖ溝に直角になるようにＰＤキャリヤ溝１３
２をエッチングによって形成する。ＰＤキャリヤ溝１３
２は縦１ｍｍ×横３ｍｍ×深さ０．５ｍｍである。これ
によってＶ溝は前後の二つの部分１３３、１３１に分離
する。光ファイバも二つの部分１３５、１３６に分離す
る。しかし、光ファイバの軸線は合致している。

【００５５】先ほど半透過型ＰＤ１２０を固定したＰＤ
キャリヤ１２１を、このＰＤキャリヤ溝１３２にはめ込
んで接着剤によって固定する。ＰＤの受光面の前後に光
ファイバ１３５、１３６の端面が対向するようになる。
その後ファイバ（ＳＭＦ）とＰＤ表裏面の間に透光性
（透明）樹脂例えばシリコン系接着剤を充填する。これ
は空隙を無くして光ファイバやＰＤの端面での光の反射
を防ぐためである。Ｓｉ基板に載せるものはＰＤだけで
も良いが、ＰＤ１２０の他に増幅器（ＡＭＰ）を載せる
ようにしても良い。その場合はＰＤの光電流を直ちに増
幅する事ができる。一方の光ファイバは外部に光ファイ
バにつながり、他方の光ファイバは半導体レーザにつな
がるようにする。全体として光送受信モジュールとな
る。この部分だけであると光受信モジュールである。

【００５６】（３）前記の（２）の工程は別の工程によ
って置き換える事ができる。初めにＳｉ基板１３０の上
にＶ溝１３１を直線状に形成する。ついで中央部に、Ｐ
Ｄキャリヤ溝１３２をＶ溝１３１に直交するようにエッ
チングによって穿つ。ＰＤキャリヤ溝１３２に、予めＰ
Ｄ１２０を取り付けたＰＤキャリヤ１２１をはめこんで
固定する。つぎにＰＤキャリヤ１２１の左右からＶ溝１
３３、１３１にシングルモードファイバ１３５、１３６
を軽く押しつける。さらにＰＤ１２０と、光ファイバ１
３５、１３６の端面の間にシリコン系などの透光性樹脂
を充填する。さらにエポキシ系樹脂によって２本の光フ
ァイバ１３５、１３６をＶ溝１３３、１３１に固定す
る。この場合もＰＤ単独でもよいし、さらにＡＭＰをＳ
ｉ基板に載せるようにしても良い。以下の実施例ではこ
の（３）の方法によって製作したものについて説明す
る。

【００５７】（４）ＰＤキャリヤ１２１の電極パターン
１２７、１２８と基板１３０上の電極パターン（図示し
ない）を金線によって接続した。ついでＳｉ基板１３０
をパッケージ１４０に収容した。外部に出ているリード
ピン１４１、１４２、１４３、１４４などとＳｉ基板１
３０の電極パターンとをＡｕ線でつないだ。パッケージ
に金属製のキャップをかぶせた。こうして両側に光ファ
イバを持った図１８（Ａ）、（Ｂ）のような状態にな
る。中間部に本発明の光受信モジュール１５０がある。
両側に光ファイバ（ＳＭＦ）１５３、１５４が延びてい
る。それぞれ長さは５０ｃｍである。両側にＦＣコネク
タ（光コネクタ）１５１、１５２が取り付けられてい
る。図１８（Ａ）の場合は同等の光コネクタ１５１、１
５２を繋ぐが、図１８（Ｂ）の場合は、一方にはＬＤモ
ジュール１５５がつながれる。ＰＤモジュール１５０と
ＬＤモジュール１５５が結合され光送受信モジュールと
なる。

【００５８】（５）まずＰＤのみをＰＤモジュール１５
０に搭載した時のデータを述べる。レーザＬＤの１．３
μｍ光を図１８（Ａ）の左側の光コネクタ１５１からＰ
Ｄモジュール１５０のＰＤに入射させる。ＰＤには５Ｖ
の逆バイアスを掛けている。感度は０．４５Ａ／Ｗであ
った。１００％光を吸収する従来のＰＤの場合最良の感
度は０．９５Ａ／Ｗである。本発明のＰＤは大体この半
分の感度である。吸収が半分になるように設定したので
あるから理論通りである。光コネクタによる吸収損失な
ども僅かに含まれるから半分より少し小さくなってい
る。また右側の光コネクタ１５２から１．３μｍ光を入
射させ、左側の光コネクタ１５１から出る光の強度を測
定する事によって透過率を求めた。その結果透過率は４
５％である事が分かった。以上の計測によって受光モジ
ュール１５０は、入射光をほぼ１：１に分け、半分を吸
収し、半分を透過している事が分かる。

【００５９】（６）次にＡＭＰをもＰＤモジュール１５
０に収容したものについて実験した。ＡＭＰはＳｉ−Ｉ
Ｃである。電源電圧は３．３Ｖである。右側のＬＤモジ
ュール１５５から１．３μｍのパルス光を送り、左から
も１．３μｍのパルス信号光を送るようにし５０Ｍｂｐ
ｓの速さのピンポン伝送の実験を行った。その結果図１
９（Ａ）に示すような光ファイバ式のカップラを用いた
従来例にかかる光送受信モジュールと同じ伝送特性が得
られる事が分かった。

【００６０】図１９（Ａ）は従来の光送受信モジュール
の構成を示す。図１９（Ｂ）は本発明の光送受信モジュ
ールを示す。ピンポン伝送であるから一つの波長の光だ
けを用いる。たとえば１．３μｍを送受信に使うことが
できる。両者を比較すれば（Ｂ）の方が著しく単純化さ
れている。本発明の卓越性、有用性が明らかになろう。

【００６１】本発明の光送受信モジュールは、光の流れ
が１本のファイバ内に留まる。ために光カップラが不要
である。逆に光ファイバの曲げ易さを利用すれば、ＰＤ
モジュールとＬＤモジュールを自由に配置することがで
きる。受信信号が非常に微弱で送信信号のためのドライ
ブ信号が大電流で送信側から受信側へノイズが入りやす
いのであるが、本発明はＰＤモジュールとＬＤモジュー
ルを切り放しているからノイズ混入の心配がない。また
熱的にも切り放されている。新たにカップラを入手した
りカップラと一体化したようなモジュールを作ることな
く、ＬＤモジュールさえあれば、本発明の受光素子モジ
ュールと組み合わせてピンポン伝送型の光送受信モジュ
ールを構成する事ができる。

【００６２】また従来の送信モジュールや、送信供給を
そのままにして、新たに受信部だけを追加できるという
利点もある。以上のように、本発明は、いままでにな
い、安価で便利な受信モジュール、或いは送受信モジュ
ールを与えることができる。

【００６３】［実施例（同時双方向光送受信モジュー
ル；図２０のＰＤ）］以上の説明はピンポン伝送に関す
る改良であるが、本発明は同時双方向光送受信モジュー
ルにも適用する事ができる。異なる二波長の光を送信と
受信に分けて使う。この場合、半透過型ＰＤの「半透過
型」という意味がこれまでと異なる。これまでは一波長
の光を送信にも受信にも使っていたのでこれを半分吸
収、半分透過するものが半透過型であった。ここでは受
信光λ₁ を完全に吸収し、送信光を全部透過することを
半透過型と呼ぶのである。

【００６４】ここでは半透過型ＰＤとして、厚み３μｍ
〜４μｍのＩｎＧａＡｓＰ系（λｇ＝１．４μｍ）を用
いる。この受光層はλｇが１．４μｍであるから、１．
３μｍを吸収し、１．５５μｍは全く吸収しない。図２
０にそのようなフォトダイオード１６４の構造を示す。
ＩｎＧａＡｓＰ受光層（１．４μｍ）１７２が用いら
れ、ｐ電極１７４もｎ電極１７７もリング状の電極であ
る。ＩｎＧａＡｓＰ受光層は厚みが３μｍ〜４μｍであ
るから、１．３μｍはほぼ完全に吸収する。図２１はそ
のようなＰＤの光透過率を表す。１．３μｍは通さず、
１．５５μｍは透過する。だからこれは１．３μｍ帯選
択ＰＤということができる。図２２は１．３μｍ帯選択
ＰＤの受光感度特性を示すグラフである。

【００６５】このような受光素子を図９、図１０、図１
１、図１２、図１３（ｃ）のＰＤとして用いれば、同時
双方向通信用の光送受信モジュールとすることができ
る。半導体レーザは送信光として１．５５μｍを発す
る。これがＰＤをそのまま通過して光ファイバを通じて
局側へ送信される。局側からの光は１．３μｍ光であ
る。これが光ファイバから１．３μｍ帯選択ＰＤに入る
が、全部吸収されるので半導体レーザまでは至らない。
２種類の波長１．３μｍ、１．５５μｍをそれぞれ受
信、送信に使うので同時双方向通信することができる。

【００６６】波長選択ＰＤを用いた実施例を図２３に示
す。図２３（Ａ）は、光ファイバを融着した波長選択カ
ップラとＬＤ／ＰＤを組み合わせた従来型の波長多重光
送受信モジュールである。図２３（Ｂ）は本発明の１．
３μｍ吸収１．５５μｍ透過のＰＤモジュールと、１．
５５μｍのＬＤモジュールを組み合わせた実施例であ
る。両方のモジュールにおいて、１５５Ｍｂｐｓの伝送
速度で、同時双方向通信の特性を評価したが、両者に差
は無かった。

【００６７】

【発明の効果】（１）本発明は、光ファイバ−ＰＤ−光
ファイバは一直線上に配置される構造であるのでカップ
ラや波長分波器が不要である。シングルモードファイバ
に結合でき部品点数がより少ない光受信モジュールを提
供できる。 （２）波長分波器不要で構造簡単であるから、小型で低
価額の光受信モジュールを提供することができる。 （３）基板にＶ溝を切って光ファイバを固定するので、
調芯箇所が少なく組み立てコストを低減することができ
る。 （４）受信モジュールの改良であるから、光ファイバの
あとにＬＤモジュールを接続することによって容易に光
送受信モジュールとすることができる。 （５）一波長を使うピンポン伝送だけでなくて、２波長
を使う同時双方向光通信にも本発明を利用する事ができ
る。その場合にも波長分波器が不要で構造簡単である。

【図面の簡単な説明】

【図１】一波長による光双方向通信の概略構成図。

【図２】光導波路を用いた光分波器の概略構成図。

【図３】誘電体多層膜を用いた光分波器の概略構成図。

【図４】従来の光双方向通信における加入者側の光送受
信モジュールの構成例図。

【図５】従来例にかかるＬＤモジュールの断面図。

【図６】従来例にかかるＰＤモジュールの断面図。

【図７】従来例にかかるＰＤチップの断面図

【図８】従来のフォトダイオードの感度特性グラフ。

【図９】本発明の光送受信モジュールの構成図。

【図１０】増幅器を内蔵する本発明の光送受信モジュー
ルの構成図。（ａ）は光送受信モジュール全体の構成
図、（ｂ）は電気回路図。

【図１１】本発明の実施例に係る光受信モジュールの構
成図。（ａ）が平面図、（ｂ）が端面図である。

【図１２】透明な樹脂を光ファイバ、ＰＤ間に充填した
本発明の他の実施例に係る光受信モジュールの構成図。

【図１３】本発明の実施例に係る光受信モジュールを作
製する手順を説明する為の図。（ａ）は基板にＶ溝を切
ったものを示す。（ｂ）は基板の上にＶ溝に直交するＰ
Ｄ挿入溝を切ったものを示す。（ｃ）はＰＤ挿入溝にＰ
Ｄを固定したものを示す。

【図１４】本発明に用いるプレーナ型半透過型のＰＤの
断面図と平面図。（ａ）が断面図、（ｂ）が平面図であ
る。

【図１５】ＩｎＧａＡｓ系ＰＤにおいてＩｎＧａＡｓ受
光層の厚みと透過率の関係を示すグラフ。

【図１６】本発明に用いるメサ型半透過型のＰＤの断面
図と平面図。（ａ）が断面図、（ｂ）が平面図である。

【図１７】本発明の光受信モジュールを作製するための
Ｓｉ基板の加工、ＰＤの取り付けなどの工程を示す斜視
図。（ａ）はＳｉ基板の加工を示す。（ｂ）はＰＤをキ
ャリヤに取り付けた状態を示す斜視図。（ｃ）はＶ溝に
光ファイバを固定した状態を示す図。（ｄ）はＰＤキャ
リヤ溝にＰＤキャリヤを取り付けた状態を示す図。

【図１８】半透過型ＰＤを内蔵する光受信モジュールの
両側に光コネクタ、レーザモジュールなどを接続した本
発明の光送受信モジュールの実施例を示す斜視図。

【図１９】従来例と本発明の光送受信モジュールの比較
構成図。（Ａ）が従来例の光送受信モジュールを、
（Ｂ）が本発明の光送受信モジュールを示す。

【図２０】同時双方向通信を行うための１．３μｍ選択
ＰＤモジュールに使われるＰＤの断面図。

【図２１】図２０の１．３μｍ選択ＰＤのエピタキシャ
ル層の光透過特性を示すグラフ。

【図２２】１．３μｍ選択ＰＤの感度特性を示すグラ
フ。

【図２３】同時双方向光通信に関し従来例と本発明の光
送受信モジュールの比較構成図。（Ａ）が従来例の光送
受信モジュールを、（Ｂ）が本発明の光送受信モジュー
ルを示す。

【符号の説明】

６２ 第１光ファイバ ６４ ＰＤ ６５ 第２光ファイバ ６６ マウント ６７ 受信モジュール ７０ レーザ ７１ 接続点 ７２ 増幅器 ７３ Ｖ溝 ７４ Ｓｉ基板 ７５ 樹脂 ７６ 光ファイバ ７７ ＰＤ挿入溝 ９０ ＩｎＰ基板 ９１ ＩｎＰバッファ層 ９２ ＩｎＧａＡｓ受光層 ９３ ＩｎＰ窓層 ９４ ｐ型領域 ９５ ｐ電極 ９６ 反射防止膜 ９７ パッシベーション膜 ９８ ｎ電極 ９９ 反射防止膜 １００ ｎ型ＩｎＰ基板 １０１ ｎ型ＩｎＰバッファ層 １０２ ｎ型ＩｎＧａＡｓ受光層 １０３ ｐ型ＩｎＰ窓層 １０４ ｐ電極 １０５ 反射防止膜 １０６ パッシベーション膜 １０９ ｎ電極 １１０ 反射防止膜 １２０ 半透過型ＰＤ １２１ ＰＤキャリヤ １２２ 左台部 １２３ 右台部 １２４ 凹部 １２５ 前端面 １２６ 前端面 １２７ 電極パターン １２８ 電極パターン １２９ ワイヤ １３０ Ｓｉ基板 １３１ Ｖ溝 １３２ ＰＤキャリヤ溝 １３３ Ｖ溝

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−304648（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−269440（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−139512（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−297221（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−218739（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−268523（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−255810（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 6/42 H01L 31/0232 H01L 31/10

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一波長の光を送信と受信の両方に利用
   する光通信に用いられ、外部の光通信伝送路に接続され
   被覆を有する第１光ファイバと、終端部に光コネクタあ
   るいは送信部を設けた被覆を有する第２光ファイバと、
   前記同一波長の送信光、受信光の一部を吸収し残りを透
   過する半透過型受光素子と、第１光ファイバの被覆を除
   去した終端部と半透過型受光素子と第２光ファイバの被
   覆を除去した始端部を直線上に保持するマウントと、第
   １光ファイバの終端と半透過型受光素子の接続部分、半
   透過型受光素子、半透過型受光素子と第２光ファイバの
   始端の接続部分を包囲するパッケージとよりなり、第２
   光ファイバの被覆部はパッケージの外側へ延びているこ
   とを特徴とする光受信モジュール。
2. 【請求項２】 受光素子がＩｎＧａＡｓ受光層をもちＩ
   ｎＧａＡｓ（λｇ＝１．６７μｍ）受光層の厚みが約
   ０．７μｍである事を特徴とする請求項１の光受信モジ
   ュール。
3. 【請求項３】 受光素子がＩｎＧａＡｓＰ受光層をもち
   ＩｎＧａＡｓＰ（λｇ＝１．４μｍ）の厚みが約１μｍ
   である事を特徴とする請求項１の光受信モジュール。
4. 【請求項４】 λ_１＜λ_２であって、λ_１の波長を受信
   に、λ_２の波長を送信に利用する光通信に用いられ、外
   部の光通信伝送路に接続され被覆を有する第１光ファイ
   バと、終端部に光コネクタあるいは送信部を設けた被覆
   を有する第２光ファイバと、λ_１の受信光を吸収しλ_２
   の送信光を透過する半透過型受光素子と、第１光ファイ
   バの被覆を除去した終端部と半透過型受光素子と第２光
   ファイバの被覆を除去した始端部を直線上に保持するマ
   ウントと、第１光ファイバの終端と半透過型受光素子の
   接続部分、半透過型受光素子、半透過型受光素子と第２
   光ファイバの始端の接続部分を包囲するパッケージとよ
   りなり、第２光ファイバの被覆部はパッケージの外側へ
   延びていることを特徴とする光受信モジュール。
5. 【請求項５】 受光素子に近接する位置に増幅器を配置
   してなる事を特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の
   光受信モジュール。
6. 【請求項６】 マウントがＶ溝を有するＳｉ基板であっ
   て、光ファイバがＳｉ基板のＶ溝に固定されていること
   を特徴とする請求項１、２又は３に記載の光受信モジュ
   ール。
7. 【請求項７】 光ファイバと受光素子の間に、透光性の
   樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１〜６の
   いずれかに記載の光受信モジュール。
8. 【請求項８】 同一波長の光を送信と受信の両方に利用
   する光通信に用いられ、外部の光通信伝送路に接続され
   被覆を有する第１光ファイバと、終端部に受信光と同じ
   波長で発光する半導体レーザとこれを囲む送信部用パッ
   ケージを含む送信部を設けた被覆を有する第２光ファイ
   バと、前記同一波長の送信光、受信光の一部を吸収し残
   りを透過する半透過型受光素子と、第１光ファイバの被
   覆を除去した終端部と半透過型受光素子と第２光ファイ
   バの被覆を除去した始端部を直線上に保持するマウント
   と、第１光ファイバの終端と半透過型受光素子の接続部
   分、半透過型受光素子、半透過型受光素子と第２光ファ
   イバの始端の接続部分を包囲する受信部用パッケージと
   よりなり、第２光ファイバの被覆部は受信部用パッケー
   ジの外側へ延びていることを特徴とする光受信モジュー
   ル。