JP3468774B2 - 光結合装置 - Google Patents

光結合装置

Info

Publication number
JP3468774B2
JP3468774B2 JP51128696A JP51128696A JP3468774B2 JP 3468774 B2 JP3468774 B2 JP 3468774B2 JP 51128696 A JP51128696 A JP 51128696A JP 51128696 A JP51128696 A JP 51128696A JP 3468774 B2 JP3468774 B2 JP 3468774B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
holding body
lens
holder
optical
optical waveguide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP51128696A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH10506723A (ja
Inventor
プリケルト、フオルカー
クロツプ、イエルク−エル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of JPH10506723A publication Critical patent/JPH10506723A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3468774B2 publication Critical patent/JP3468774B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4214Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical element having redirecting reflective means, e.g. mirrors, prisms for deflecting the radiation from horizontal to down- or upward direction toward a device
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4249Packages, e.g. shape, construction, internal or external details comprising arrays of active devices and fibres

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気光学的デバイスを有する第1の保持体
と、少なくとも1つの光導波路端を保持しその下面に向
けて開いており光導波路端のほうに向けられた鏡面を有
する孔を有する第2の保持体と、少なくとも1つのレン
ズを含み第1の保持体と第2の保持体との間に配置され
ている第3の保持体とを有し、その際に光導波路端とデ
バイスとの間の光路が鏡面およびレンズを経て延びてい
る光結合装置に関する。
光伝送技術には、光導波路および特にモノモード光導
波路を電気光学的デバイス(送信器/受信器)に可能な
かぎり高い結合効率で連結するという課題がある。デバ
イスは半導体レーザー、受信ダイオードまたは電気光学
的集積回路であってよい。しかしながら守るべき許容差
は、経験によれば、たとえば平坦な底面を有するウェル
における特にエッチング深さに関する非常に精密に実行
かつコントロールされるシリコン内の異方性のエッチン
グ技術によるだけでは守られない。従って、これまでに
知られている装置では追加的な高い費用のかかる調節が
必要である。
光導波路を電気光学的デバイスに連結するためのドイ
ツ特許第4301456号明細書から公知の装置は、第1の凹
みのなかにエッジ放射レーザーダイオードを、また第2
の凹みのなかにイメージング光学系を受け入れる第1の
保持体を含んでいる。被覆された光屈折する側壁が入射
するビームを第1の保持体の下面に向けて偏向させる。
第2の保持体はその上面で第1の保持体の下面に沿って
水平面内で任意に位置をずらすことができ、またその下
面に光導波路を受け入れるためおよびビームを光屈折ま
たは反射により偏向させるための凹みを有する。この公
知の結合装置は、光路が主として保持体材料を通って延
びているので、保持体材料が透過性を有する波長にのみ
適している。
ヨーロッパ特許出願公開第0395854号明細書から、第
1の保持体が、異方性エッチングにより形成されその上
面から出発する第1の凹みを有し、そのなかに電気光学
的デバイスが配置されている光結合装置が公知である。
別のV字形の凹みが球レンズを受け入れ、レーザーに対
するその位置決めは1ないし2μmの精度でのみ予め設
定可能である。加えて、レーザーおよび球レンズの幾何
学的許容差も生じ、その際レーザーの放射エッジの高さ
の差(チップ高さ許容差)はレンズの結像特性に基づい
て斜視角に通ずる。第2の保持体が光導波路を保持し、
またその下面で第1の保持体の上面の上に載っており、
またその上で位置をずらすことができる。光導波路端と
デバイスとの間の光路は鏡面およびレンズを経て延びて
いる。
(約2μmのレーザー光スポットを有する)デバイス
の遠フィールドまたは光スポットおよび光導波路端(光
スポット約10μm)を適合させるためデバイス/レンズ
の間隔(物体距離)とレンズ/光導波路端の間隔(像距
離)との比は約1:5の比に選ばれている。幾何学的許容
差はレンズの前でビームずれを生じさせ、このビームず
れが物体距離と像距離との比で強められ、また結合効率
の著しい悪化に通ずる。少なくとも第2の保持体は組立
プロセスの間に裏返さなけばならない。
ヨーロッパ特許出願公開第0331331号明細書(図10)
から、凹みを有する第1の保持体を有し、この凹みのな
かに電気光学的デバイスが配置されている冒頭に記載し
た種類の比結合装置が公知である。第2の保持体は、そ
の下面に向かって開いており光導波路端のほうに向けら
れた鏡面を有する孔を有する。サンドウィッチ状の構成
において第1の保持体と第2の保持体との間に、少なく
とも1つのレンズを含んでいる第3の平坦な保持体が配
置されている。3つの保持体の取付および保持体により
受け入れられるデバイスの調節に関する一層詳細な説明
はヨーロッパ特許出願公開第0331331号明細書には記載
されていない。
本発明の課題は、組立または部品許容差、特に電気光
学的デバイスの光学的に活性な範囲の高さの許容差が唯
一のかつ可能なかぎり簡単な調節工程で補正することの
できる光結合装置を提供することにある。
この課題は、冒頭に記載した種類の光結合装置におい
て、本発明によれば、請求項1に記載した特徴により解
決される。一般的な用語“光路”は、本明細書の範囲内
では、送信する電気光学的デバイスではデバイスから光
導波路端への光路が、また受信するデバイスでは逆向き
の光路を意味している。
本発明の主要な利点は、特に完全に第1および第2の
保持体の材料の外側を延びており波長に関してこの材料
の透過特性に無関係な、光導波路端とレンズとの間の光
路が能動的な調節なしに基準面の共同作用によってのみ
許容差内に保たれることにある。有利なことに、形状結
合的に第2の保持体の孔の下側の開口に嵌合する突起の
側面が直接に第3の保持体の基準面としての役割をして
いる。直接にもしくは別の鏡面を経てレンズとデバイス
との間を延びている光路の偏差は、第3の保持体の下面
と第1の保持体の上面との間の光路に関して横方向の相
対的なずれにより補正することができる。光路比のゆえ
にそのために比較的わずかな運動しか必要としないので
有利である。
第3の保持体は、その上面と第2の保持体の下面との
結合により本発明による結合装置の一体の取り扱いやす
いコンパクトなデバイスを形成する。第1の保持体の凹
みのなかのデバイスが既にケースまたは受容体の端子と
たとえばボンドにより接触されており、能動的調節のた
めに必要なデバイスの御が既にこれらの端子を介して行
われるようにすると有利である。本発明の別の利点は、
エッジ放射の送信するデバイスの放射が第1の保持体に
構成されている第2の鏡面を経てレンズに到達する場合
に生ずる。なぜならば、デバイスの高さの許容差の結果
として相い異なる高さで放射された光信号が第2の鏡面
を経て並進的なずれには通ずるが、角度誤差には通じな
いからである。並進的なずれは第1の保持体の上面の上
での第3の保持体の横方向の調節により完全に補正可能
である。
多重配置(結合アレイ)を顧慮して本発明による装置
の有利な実施態様では、多数の電気光学的デバイスがエ
ッジ放射レーザーダイオードバーおよび相応の多数の付
設されているレンズの形態で設けられており、また第1
の保持体の凹みにデバイスとレンズとの間のそれぞれの
光路を偏向させる第2の鏡面が設けられる。
特に精密な調節を可能にするため、第3の保持体がシ
リコンから成っており、また研磨された下面を有すると
有利である。この下面が第2の保持体内の光導波路端に
より定められている平面に対して面平行に向けられてい
ると有利である。
本発明の別の実施態様では、第2の保持体の孔が通し
孔であり、またその上側の開口が光導波路端に対して凹
みを正しく合わせる役割をする。
第3の保持体は、二重機能で、本発明の有利な実施態
様により第3の保持体が第1の保持体の凹みを完全に覆
うことによって、デバイスを密封する役割もする。
特にレンズは第3の保持体の上に構成されたフレネル
レンズであってよい。しかしレンズは、第3の保持体の
好ましくは突起の一体の構成部分であってもよい。突起
の材料厚みは、それによって二重機能で、厚いレンズを
構成する役割もする。
以下、図面に示されている実施例により本発明を一層
詳細に説明する。
図1は本発明による結合装置の断面図、 図2は図1中の線II−IIに沿う断面図、また 図3は部分的に離された第2の保持体における平面図
である。
図1ないし図3に示されている方位100のモノリシッ
クシリコンから成る第1の保持体2は、異方性エッチン
グにより形成されその上面2aから出発する凹み3のなか
に送信アレイ6を受け入れる。送信アレイ6はエッジ放
射するレーザーダイオードバーとして構成されており、
また個々の供給導線8a、8b、8c、8dおよびボンドワイヤ
(供給導線8dと接続されているボンドワイヤ9dのみが示
されている)を経て個々に制御可能な多数の電気光学的
デバイス(レーザーダイオード)10a、10b、10c、10dを
含んでいる。送信アレイ6はそのデバイスとともに鏡面
化された凹み面3aのほうに向けられている。
第2の保持体12は両面でパターン化されたシリコンか
ら形成されている。方位100を有するモノリシックシリ
コンから成る第2の保持体2内にはその下面12bに向か
って広がるほぼV字状断面の孔16がエッチングされてお
り、この孔は上面の開口18を形成して第2の保持体12の
上面12aをも貫いている。続いて行われるマスクプロセ
スにより上面12aにV溝22a、22b、22c、22dが形成され
る。これらのV溝は、それらのなかに入れられた光導波
路端24a、24b、24c、24dが数μmだけ表面20の平面から
突出し、また横方向に延びている接着されたガラス板片
26により同時にV溝のなかに押されまた固定されるよう
な深さを有する。V溝をパターン化するためのマスク
は、それらの方向付けが開口18に対して相対的に行われ
るので、非常に正確に位置決めされ得る。孔16の面16
a、16b、16cにより少なくとも光導波路端24a、24b、24
c、24dと向かい合う面16aが金属蒸着により鏡面28とし
て構成されている。
第1の保持体と第2の保持体との間に配置されている
第3の保持体30は電気光学的デバイスまたは光導波路端
の数に相応する数の直列に配置されているレンズ31a、3
1b、31c、31d(いわゆるレンズアレイ)を有する。図示
されている例とは異なり、レンズ31a、31b、31c、31dは
第3の保持体30の材料から成る突起36の範囲内に第3の
保持体30の一体の構成部分として形成されずに、第3の
保持体30の表面30a上の相応の個所にフレネルレンズと
して構成することもできる。第3の保持体30の材料は伝
達すべき波長に応じて最適化されている。第3の保持体
はたとえばシリコンから成っており、そのなかに電気光
学的デバイス10a、10b、10c、10dの遠領域(1ないし2
μmのスポット直径)が光導波路端の遠領域(たとえば
10μmのスポット直径)上の相応の拡大により適合され
ているレンズが形成されている。表面30a上の2つの相
い続くマスクプロセスにより屈折または回折レンズ31
a、31b、31c、31dの側部に異方性にエッチングされた側
面(図面中には側面36a、36b、36cのみが見られる)が
製造される。これらの側面はレンズを含んでいるピラミ
ッド状の突起36の側面を形成する。
孔16は下面12bの範囲内に、突起36が正確に孔16のな
かに嵌合するように形成されている。側面36a、36b、36
cと側面36bと向かい合っている別の図示されていない側
面とはその際に対応する基準面16a、16b、16c(および
面16bと向かい合っている別の図示されていない面)と
共同作用する基準面としての役割をする。第3の保持体
30はそれにより第2の保持体12に関して横方向に完全に
位置決めかつ固定されている。レンズ31a、31b、31c、3
1dはそれによって鏡面16aまたは光導波路端24a、24b、2
4c、24dに関して位置決めされている。保持体12の下面1
2bおよび保持体30の上面30aは能動的調節の前にたとえ
ば接着により互いに結合されている。
第3の保持体30の下面30bは研磨されており、また第
1の保持体2の上面2aの上で横方向(二重矢印A、B)
に移動可能であり、また凹み3を完全に覆う。
本発明による装置を横方向に調節するためデバイス10
a、10b、10c、10dは既に形成された接触部(導体8a、8
b、8c、8dおよびボンドワイヤ)を経て制御される。光
導波路端のなかに入結合された光を測定することによ
り、最適な結合効率が達成されるまで、二重矢印A、B
の方向に第1の保持体2に対して相対的な第2の保持体
12と一体のデバイスとしての第3の保持体30の横方向の
移動が行われる。デバイス10dの図1中に誇張して示さ
れている高さの差ΔHは鏡面3aを経て並進的なずれΔs
には通ずるが、斜視角には通じない。ずれΔsは方向A
の比較的わずかな運動を有する第3の保持体30の横方向
の調節により補正可能である。
図示されている実施例では光路Sは光導波路端(たと
えば24d)とそれに対応付けられている電気光学的デバ
イス(たとえば10d)との間を鏡面28、レンズ31d、鏡面
3aを経てデバイス10dへ延びている。
本発明による装置は従来通常の仕方でその第1の保持
体2により金属性の基板の上に取付けることができる。
その際に光導波路端は水平に装置から突き出る。保持体
2、12、30の厚みはデバイスと光導波路端との間の最適
な遠領域適合および必要な結像尺度に相応して最適化さ
れる。デバイスの高さの許容差の方向転換により生ずる
結合効率に関してはるかに臨界的でない(光路Sまたは
光導波路端の方向の)Z許容差は、必要に応じてV溝22
a、22b、22c、22d内の光導波路端の移動により補正可能
である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−73579(JP,A) 特開 平5−37087(JP,A) 欧州特許出願公開395854(EP,A 2) 欧州特許出願公開611975(EP,A 1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/42 - 6/43 H01S 5/022,5/026

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電気光学的デバイス(10d)を有する第1
    の保持体(2)と、 少なくとも1つの光導波路端(24d)を保持し、下面(1
    2b)に向けて開いており光導波路端(24d)に向けられ
    た鏡面(28)を有する孔(16)を持つ第2の保持体(1
    2)と、 少なくとも1つのレンズ(31d)を含み、第1の保持体
    (2)と第2の保持体(12)との間に配置されている第
    3の保持体(30)とを備え、 光導波路端(24d)とデバイス(10d)との間の光路
    (S)が鏡面(28)およびレンズ(31d)を経て延びて
    いる光結合装置において、 第3の保持体(30)が突起(36)を有し、この突起が形
    状結合的に第2の保持体(12)の孔(16)の下側の開口
    のなかに嵌合し、その側面が第3の保持体(30)および
    レンズ(31d)を第2の保持体(12)に対して横方向に
    位置決めするために第2の保持体(12)の対応する基準
    面(16a)と共に共同作用する少なくとも1つの基準面
    (36a)を形成し、 第3の保持体(30)の上面(30a)が固定的に第2の保
    持体(12)の下面(12b)と結合され、 デバイス(10d)に関してレンズ(31d)を横方向に調節
    するため第3の保持体(30)の下面(30b)が第1の保
    持体(2)の上面(2a)の上で位置をずらすことができ
    ることを特徴とする光結合装置。
  2. 【請求項2】多数の電気光学的デバイス(10a、10b、10
    c、10d)がエッジ放射レーザーダイオードバー(6)お
    よび相応の多数の対応付けられているレンズ(31a、31
    b、31c、31d)の形態で設けられ、第1の保持体(2)
    の凹み(3)がデバイス(10a、10b、10c、10d)とレン
    ズ(31a、31b、31c、31d)との間のそれぞれの光路
    (S)を偏向させる第2の鏡面(3a)を設けられている
    ことを特徴とする請求項1記載の装置。
  3. 【請求項3】第3の保持体(30)がシリコンから成り、
    その下面(30b)が研磨されていることを特徴とする請
    求項1または2記載の装置。
  4. 【請求項4】第2の保持体(12)の孔(16)が通し孔で
    あり、その上側の開口(18)が光導波路端(24d)に対
    して凹み(22d)を正しく合わせる役割をすることを特
    徴とする請求項1ないし3の1つに記載の装置。
  5. 【請求項5】第3の保持体(30)が第1の保持体(2)
    の凹み(3)を完全に覆うことを特徴とする請求項1な
    いし4の1つに記載の装置。
  6. 【請求項6】レンズが第3の保持体の上に構成されたフ
    レネルレンズであることを特徴とする請求項1ないし5
    の1つに記載の装置。
  7. 【請求項7】レンズ(31a、31b、31c、31d)が第3の保
    持体(30)の突起(36)の一体構成部分であることを特
    徴とする請求項1ないし6の1つに記載の装置。
JP51128696A 1994-09-29 1995-09-26 光結合装置 Expired - Fee Related JP3468774B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19944436204 DE4436204C1 (de) 1994-09-29 1994-09-29 Optische Kopplungsanordnung
DE4436204.8 1994-09-29
PCT/DE1995/001374 WO1996010200A2 (de) 1994-09-29 1995-09-26 Optische kopplungsanordnung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10506723A JPH10506723A (ja) 1998-06-30
JP3468774B2 true JP3468774B2 (ja) 2003-11-17

Family

ID=6530413

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP51128696A Expired - Fee Related JP3468774B2 (ja) 1994-09-29 1995-09-26 光結合装置

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP0783715B1 (ja)
JP (1) JP3468774B2 (ja)
DE (2) DE4436204C1 (ja)
WO (1) WO1996010200A2 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19844701C1 (de) * 1998-09-29 2000-07-06 Siemens Ag Verfahren zur Justage eines optoelektronischen Bauelements sowie Bauelement
DE19851265C2 (de) * 1998-11-06 2001-06-21 Harting Elektrooptische Bauteile Gmbh & Co Kg Elektro-optische Baugruppe sowie Verfahren zur Herstellung einer solchen Baugruppe
US6969204B2 (en) * 2002-11-26 2005-11-29 Hymite A/S Optical package with an integrated lens and optical assemblies incorporating the package
US6856717B2 (en) 2003-03-24 2005-02-15 Hymite A/S Package with a light emitting device
US8315492B2 (en) 2009-04-24 2012-11-20 Avago Technologies Fiber Ip (Singapore) Pte. Ltd Fiber connector module including integrated optical lens turn block and method for coupling optical signals between a transceiver module and an optical fiber
US9417408B2 (en) * 2012-03-02 2016-08-16 Tyco Electronics Corporation Modularized interposer

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4897711A (en) * 1988-03-03 1990-01-30 American Telephone And Telegraph Company Subassembly for optoelectronic devices
DE3914835C1 (ja) * 1989-05-05 1990-07-26 Ant Nachrichtentechnik Gmbh, 7150 Backnang, De
EP0498169B1 (de) * 1991-02-08 1995-12-20 Siemens Aktiengesellschaft Optoelektronisches Bauelement zum Aus- und Einkoppeln von Strahlung
EP0603549B1 (de) * 1992-11-25 2000-03-29 Robert Bosch Gmbh Optische Vorrichtung
DE4301456C1 (de) * 1993-01-20 1994-06-23 Ant Nachrichtentech Anordnung zur Ankopplung eines Lichtwellenleiters

Also Published As

Publication number Publication date
JPH10506723A (ja) 1998-06-30
WO1996010200A2 (de) 1996-04-04
EP0783715A2 (de) 1997-07-16
DE4436204C1 (de) 1996-03-21
EP0783715B1 (de) 1998-08-05
WO1996010200A3 (de) 1996-06-06
DE59503088D1 (de) 1998-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5566265A (en) Transmission and reception module for a bidirectional, optical message and signal transmission
US5696862A (en) Optical transmitting and receiving device having a surface-emitting laser
US5854867A (en) Optical module having lenses aligned on lens-positioning V-groove and fabrication method thereof
US5577142A (en) Optical fiber transmitting and receiving communications device
US9897769B2 (en) Vision-based passive alignment of an optical fiber subassembly to an optoelectronic device
EP1255149B1 (en) A micro-opto-electro-mechanical system (MOEMS)
US6445858B1 (en) Micro-alignment of optical components
US6974168B2 (en) System and method for performing simultaneous precision die bond of photonic components onto a single substrate
US5911022A (en) Optical coupling arrangement
US6965714B2 (en) Integrated aspheric optical coupler for RF planarized automatic photonics packaging
JP4008649B2 (ja) 光学装置
US7218804B2 (en) Method and device for establishing an optical connection between an optoelectronic component and an optical waveguide
EP0890857A2 (en) Structure for securing optical device and an optical fiber
US7422377B2 (en) Micro-module with micro-lens
JP3468774B2 (ja) 光結合装置
JP2005250480A (ja) 光結合システム
JP3202425B2 (ja) 受光モジュール
US6377385B1 (en) Optical module and optical element configuring the optical module
US5668823A (en) Injection laser assembly incorporating a monitor photosensor
JP2000009953A (ja) 波長分波器とこの波長分波器を備えた光送受信モジュール
JP2004157558A (ja) 光半導体モジュール
JP2000275480A (ja) 光モジュール
KR20000065884A (ko) 광송수신 모듈 및 그 제조방법
US20020130247A1 (en) Optoelectronic micromodule
JPH0716028B2 (ja) 光学装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees