JP4638044B2 - 光送受信モジュール - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、光送受信モジュール、すなわち、光信号すなわち光変調信号の送受信の双方が可能なモジュールまたはアセンブリに関する。
【０００２】
（背景）
昨今、組み合わされた光送受信器、すなわち光トランシーバ、に対するニーズが存在している。複数個の送信器と受信器を同一アレイ素子内に整列させる形態には、特に関心が払われている。この場合には、送信器と受信器を交番的に配置するか、あるいは送信器と受信器を同一のファイバ上に多重化する形態が好都合であろう。そのための一つの可能な方法は、一個の燐化インジウムチップ上にこれらの総ての機能を一体的に集積する方法である。しかしながらこの方法は、複雑な同時処理と光学的、電気的クロストークに関連した諸々の困難をもたらす。他の可能な方法は、分離された送信器及び受信器チップを採用して、これらの各チップへ又はこれらの各チップから光を伝搬するための光導波路を整列する方法である。この方法の不都合な点は、光導波路が形成される基板が大きく且つコスト高になる点である。その理由は、光導波路において必要とされる湾曲部は相当程度広く取らねばならず、その結果光導波路は面積を食うことになるからである。光導波路の湾曲部により要求されるこの相当程度の空間は、例えば米国特許出願第５，０６４，２６３号から明白である。該出願は、単一のファイバ上で複数の波長を受信するための受信モジュールを開示している。
【０００３】
（発明の概要）
本発明の目的は、基板上に実装された型のチップであり且つ全面積を小さく作製し得る光送受信モジュールを提供することである。
【０００４】
本発明の別の目的は、素子チップと該モジュールの一端の間における光導波路の湾曲部が最小である光送受信モジュールを提供することである。
【０００５】
本発明により解決されるべき問題は、該モジュールが小さい全面積を有するためには、且つ該光導波路が可能な限り少なく且つ／または小さい湾曲部を有するためには、該光導波路を如何に光送受信モジュール内にまたは光送受信モジュール上に整列させるべきであるかという問題である。
【０００６】
光送受信モジュールは、基板、半導体チップのような受信器または検出器ユニット、同様に半導体チップであり得る送信器またはレーザーユニットを含む。これらのユニットまたは素子は、好ましくは、該アレイ型であり且つ基板面上で互いの後方に実装される。該基板はその正面を有し、該正面上で該基板の光学インターフェイス面は基板のコネクタ端に対して全て同一方向に配置される。光導波路は、基板の一端から該受信器および送信器チップの動作面まで伸張している。該ユニット中のある後方ユニットまで伸張している該導波路は、ユニット中のその他のユニットの底辺における溝を貫通する。この設計構造により、導波路の非常に直線的な形状が可能になる。したがって、光導波路の湾曲部用の空間が基板上で必要とされないので、基板を最小寸法で作製することが出来る。
【０００７】
（詳細な説明）
次に、添付図面に関する非限定的な一実施例により、本発明を詳細に説明する。図１は、分離された受信器および送信器チップ３，５が上面に実装され且つこれらの各チップへまたはこれらの各チップから光を伝搬するための光導波路７，９を有する基板１の平面図を示す。基板１は一般に、例えば珪素または適当な重合体材料からなる矩形平板であり、その内部にまたはそれへ塗布された図示されていない電気伝導体を有する。光導波路７，９は、異なる屈折率を有する層を該平板面に塗布することにより形成される。したがってここでは、図２の基板正面からの図に見られるように、該光導波路は下部クラッドと上部クラッドにより囲まれた図示されていない矩形型断面のコアを有する矩形型の光導波路である。光導波路７，９は、基板１の長辺と平行に伸張して、基板の短正面辺すなわち端で終端する。好適には、これらの導波路は一定の規則的な間隔で配置され、且つ光を送信する導波路と光を受信する導波路が交番的に配置される。図示されていないＭＴ（機械的搬送）コネクタを、すべての導波路が終端する該基板正面端に接続し得る。
【０００８】
光受信導波路７は、直線経路に沿ってすべて基板１の該正面端から伸張し、該受信器または検出器チップ３の正面辺すなわち端上の動作領域で終端する。該アセンブリからの光送信用の導波路９は、直線経路に沿って該基板正面端から、検出器チップ３を貫通して、該検出器チップの後方に配置された該送信器またはレーザーチップ５まで伸張する。これらの導波路９はすべて、レーザーチップ５の正面端の動作領域で終端する。これらの導波路９は検出器チップ３と接触しない。なぜなら、図３の該検出器チップの正面図に見られるように、検出器チップはその底面に形成されたデッチすなわち溝１１を有するからである。好適には、矩形型で且つ該デッチ１１を通過貫通している導波路９の断面と類似している充分な広さの断面を有する限り、デッチ１１は例えばソーイングまたはミリングによりかなり単純に作製し得る。検出器チップ３の正面端の動作検出器領域１３は、図３に示されているように、該溝１１の間に配置される。
【０００９】
レーザーチップ５の後方には、基板１の表面に装着されたモニタダイオードチップ１５が配置されている。該ダイオードチップは、初期レーザーから光導波路７へ出射される光の出力レべルを制御するためにレーザーチップ５から逆方向へ出射される幾らかの光を受信する。チップ３，５および１５間の電気接続は、基板１の上面図を示す図４に示されている。受信器チップ３用の電気接続１９は、図示されているように基板１の長辺において終端させ得る。すると、送信器チップ５用の全電気接続２１，２３とモニタチップ１５は、該基板の反対側の長辺に整列させるのが好都合である。これにより、電気的クロストークは削減される。これらのチップは総て、所謂フリップチップ実装としてその底面にその回路または素子面を有するように実装され得て、そして基板平板１の表面にはんだ付け又は接着される。検出器チップ用の接触パッド１７が、図３に描写されている。
【００１０】
上述のように、基板１の表面に集積された該光導波路は、Ｖ字溝内に配置された光ファイバにより置換され得る。このような設計構造は、図５の平面図と図６の正面図に図示されている。ここでは、基板の正面端から各受信器および送信器チップ３，５の正面端上の各動作領域まで伸張する光ファイバ７’，９’が存在する。該光ファイバは、例えばエッチングにより基板の表面層内に形成されたＶ字溝７”，９”内に配置される。第一実施例と同様に、該モジュールからの光送信用の光ファイバ９’は、検出器チップの底辺における溝１１を貫通する。電気接続を検出器チップ３の素子デバイスまで確立、実装するという問題が存在するであろう。なぜなら、電気接続用の電気伝導体が、送信器ファイバ用のＶ字溝５”を通過しなければならないからである。この場合の基板は、深電気伝導体を有する多層重合体構造であり得る。あるいは、重合体材料を成型してこのような基板を作製する場合、図示されていないリードフレームがその金型内に置かれ得る。該リードフレームは、光送信用の光ファイバ７’の上方に延在する部分を有する。図４と比較せよ。
【００１１】
図７には、同一終端ファイバ２７上で入射光と出射光を結合する結合器２５を有する光送受信モジュールが図示されている。基板１を正面端で延長して延長部分で該結合器と終端ファイバ群２７用の適切な窪みを形成することにより、図７のモジュールは図５のモジュールから作製され得る。検出器チップ３からのファイバ７’とレーザーチップ５からのファイバ９’において、微小な湾曲部が必要とされる。その理由は、これら２個のチップ用のファイバの横方向変位またはオフセットは小さいからである。結合器２５は、必要ならば波長に関して選択的であり得る。
【００１２】
導波路の湾曲部が必要ないので小さい基板上に作製され且つ光電または電気光学チップの動作辺内に単に平行溝を作ることにより相当程度単純に作製され得る光送受信モジュールであって、該溝が例えばソーイング、ミリングまたはエッチングによってさえ形成される光送受信モジュールが以上のように説明された。
【図面の簡単な説明】
【図１】 集積された矩形導波路を含み且つ実装された光受信器および送信器チップを上面に有する基板の上方からの概略図である。
【図２】 図１の基板の正面から見た概略図である。
【図３】 図１に図示された受信器チップとして使用される検出器アレイの正面からの概略図である。
【図４】 図１の基板の上方からの概略図で、基板面における電気伝導路のみを示した図である。
【図５】 集積矩形導波路の代りにＶ字溝内に配置された光ファイバを有する基板の図１の概略図と類似した概略図である。
【図６】 図５の基板の正面から見た概略図である。
【図７】 結合器を備えた導波路を有する基板の図１の概略図と類似した概略図である。

Claims (10)

1. 光送受信モジュールであって、
   基板を備え、
   該基板の表面上に底面の実装された受信器ユニットと送信器ユニットを備え、そのいずれもが１つの方向に向いた動作領域を有し、
   前記基板の表面に配置され、前記受信器ユニットの動作領域から前記基板の正面端へ伸張する受信光導波路を備え、
   前記基板の表面に配置され、前記送信器ユニットの動作領域から前記基板の正面端へ伸張する送信光導波路を備え
   前記受信器ユニットと前記送信器ユニットのいずれかから選択された第一ユニットと、前記受信器ユニットと前記送信器ユニットのいずれかから選択された第二ユニットとを備え、ただしここで前記第二ユニットと、前記第一ユニットとは異なっており、更に
   前記第一ユニットとして前記受信器ユニットが選択されたときには、第一導波路は、前記受信光導波路であり、第二導波路は、前記送信光導波路であり、一方、前記第一ユニットとして前記送信器ユニットが選択されたときには、第一導波路は、前記送信光導波路であり、第二導波路は、前記受信光導波路であり、かつ
   前記第一ユニットは、その底面内に形成された溝を有し
   前記第二導波路は、前記溝内で前記第一ユニットを通過することを特徴とする前記光送受信モジュール。
2. 前記第二導波路が前記第一ユニットを通過する領域で、前記第二導波路は前記第一導波路が前記第一ユニットでの領域で有する方向と平行な方向に伸張し、前記溝は前記平行な方向を有することを特徴とする請求項１に記載の光送受信モジュール。
3. 前記受信器ユニットの動作領域と前記送信器ユニットの動作領域は同じ方向に配向していることを特徴とする請求項１に記載の光送受信モジュール。
4. 前記受信器ユニットと前記送信器ユニットが、前記同じ方向を占めながら一方が他方の後方に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の光送受信モジュール。
5. 前記受信器ユニットと前記送信器ユニットの各々は動作領域を備える正面端を有し、前記受信器ユニットの前記正面端と前記送信器ユニットの前記正面端は互いに平行であり、前記受信器ユニットと前記送信器ユニットの一方の前記動作領域は前記受信器ユニットと前記送信器ユニットの他方の前記動作領域の後方に配置され所定の距離だけ横方向にオフセットされることを特徴とする請求項１に記載の光送受信モジュール。
6. 前記第一ユニットは前記動作領域の配置される端面を有し、前記動作領域は前記溝の方向に略垂直な平面内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光送受信モジュール。
7. 前記受信光導波路と前記送信光導波路は互いに平行に前記基板の正面端まで伸張していることを特徴とする請求項１に記載の光送受信モジュール。
8. 結合器と該結合器から前記基板の正面端まで伸張している単一の光導波路とにより特徴付けられ、前記受信光導波路と前記送信光導波路は互いに略平行に各々前記受信器ユニットと前記送信器ユニットから前記結合器まで伸張している請求項１に記載の光送受信モジュール。
9. 前記受信器ユニットと前記送信器ユニットは、各々同一数の素子受信器デバイスと送信器デバイスを備えるアレイデバイスであることを特徴とする請求項１に記載の光送受信モジュール。
10. 受信光導波路は全素子受信器デバイスから伸張し、送信光導波路は全素子送信器デバイスから伸張し、前記受信光導波路と前記送信光導波路は一定の規則的な間隔で配置され、前記受信光導波路は前記送信光導波路と順次交番し、前記受信光導波路と前記送信光導波路の各々の光導波路が伸張する前記第一ユニットの前記底面内に溝が形成されていることを特徴とする請求項９に記載の光送受信モジュール。

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