JP4869958B2

JP4869958B2 - 光送受信装置及びその製造方法

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Publication number: JP4869958B2
Application number: JP2007004398A
Authority: JP
Inventors: 佳弘寺田
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2007-01-12
Filing date: 2007-01-12
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2027-01-12
Also published as: JP2008170777A

Description

本発明は、発光素子、受光素子と光導波路をパッシブアライメントにより結合してなる光送受信装置及びその製造方法に関する。本発明の光送受信装置は、例えば、サーバーなどの高速通信機器、自動車内光配線、携帯電話などの小型電子機器に用いられる。

近年、サーバーなどの高速通信機器、自動車内配線、携帯電話などの小型電子機器に光配線が適応されつつある。これらの機器は小型化と低コスト化がすすみ、それに伴い、光通信モジュールや光送受信モジュールなどの光送受信装置にも小型化と低コスト化の要求が強い。光送受信装置に用いる発光素子としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）や面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が用いられてる。また、受光素子としては、フォトダイオード（ＰＤ）が用いられている。光導波路には、ファイバ型やシート型の導波路が用いられ、材質は石英ガラス、ポリマーなどがある。

光送受信装置において、発光素子と受光素子（以下、受発光素子と記す場合がある。）と光導波路とを結合するための構造と手法は、従来より様々な方式が検討されている（例えば、特許文献１〜６参照。）。
特許文献１には、図１に示すように、プリント基板５に対し垂直方向に出射する向きにＶＣＳＥＬ４を実装し、続いて、光路を直角に変換するミラー６を設けた光導波路１を準備し、これをプリント基板５に実装されたＶＣＳＥＬ４に対して光軸を合わせ固定する方式が開示されている。なお、図１中の符号２はＩＣ、３は光出射部である。光路の直角変換は、光導波路に切削加工やレーザ加工により４５°ミラーを形成するなどして達成している。また、ポリマー製の光導波路の断面形状は、製法の都合上、四角形をしている。
特許文献２には、発光デバイスから出射した光を導波路出射端で出力を受光デバイスでモニタし、その出力が最大になるように発光デバイス、受光デバイス、導波路を相対的に移動し、固定する手法が開示されている。
特許文献３には、光ファイバと受発光素子を高分子導波路でつなぐ構造が開示されている。また、コア材料よりも屈折率の低い材料（クラッド材料に相当する）で光ファイバ端面及び受発光素子全体を覆っている構造が示されている。
特許文献４には、光ファイバと受発光素子を高分子導波路でつなぐ構造が開示されている。また、コア材料よりも屈折率の低い材料（クラッド材料に相当する）で光ファイバ端面及び受発光素子全体を覆っている構造が示されている。
特許文献５には、複数の受発光素子をディスペンサで塗布した光導波路で結合する構造が開示されている。作製した光導波路はコア・クラッド構造を有する。光導波路のコア径は、発光部径より大きい。
特許文献６には、ディスペンサにより粘性材料を塗布し、光導波路を形成することが開示されている。作製した光導波路は、コア・クラッド構造を有する。
特開２００６−１１１７９号公報特開２００５−２０２０２５号公報特開昭５９−２２３４０８号公報特開昭５９−２３２３１２号公報米国特許第６５１６１２１号明細書米国特許第５５３４１０１号明細書

しかしながら、前述した従来技術には、以下のような問題がある。
特許文献１に開示された方法では、４５°ミラーの形成に多くの時間とコストがかかり、問題となっている。また、４５°ミラー面での拡散や、光路長の延長により、ＶＣＳＥＬと光導波路の結合効率が劣化する問題がある。また、ＶＣＳＥＬと光導波路の光軸合わせにも多くの時間とコストがかかるという問題もある。また、光導波路の断面形状は四角形であるため、光導波路を屈曲させて用いる場合、屈曲させる方向によって、導波損失が変化してしまう。そのため、受光素子で受光できる光の強度が変動し、安定した伝送ができないという問題がある。好ましい導波路の断面形状は、真円であるが、低コストで真円形状のポリマー製の光導波路を作製する方法は知られていない。
特許文献２に開示された方法は、光路調整に大変時間がかり、特に複数の導波路を接続しようとすると効率が悪く、コスト増の原因となっている。
特許文献３に開示された方法は、受発光部近傍のみをコア・クラッド材料で覆うだけでは光の漏れが多く、高い光結合効率を実現するのが困難である。光ファイバ端と受発光素子全体を高分子光導波路コア材料で覆うという記載はない。
特許文献４に開示された方法では、受発光部近傍のみをコア・クラッド材料で覆うだけでは光の漏れが多く、高い光結合効率を実現するのが困難である。光ファイバ端と受発光素子全体を高分子光導波路コア材料で覆うという記載はない。
特許文献５には、光導波路材料で発光素子全体を覆うという記載はない。
特許文献６には、受発光素子との結合については記載がない。
なお、ＶＣＳＥＬ以外の発光素子や受光素子と光導波路の結合に関しても、同様の見解である。

前述した通り、従来技術では、低コストで高品質な光送受信装置を提供することはできなかった。
本発明は、前記事情に鑑みてなされ、低コストで高品質な光送受信装置及びその製造方法の提供を目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、発光素子と、受光素子と、光ファイバを主体とした光導波路とが光学的に結合されてなる光送受信装置において、
前記発光素子と前記受光素子とが、前記光導波路のコアと同等の屈折率を持つコア材料からなる被覆部コアで素子全体を被覆され、該被覆部コアはその一部が延出し、該延出した部分の端部が前記発光素子および前記受光素子に端部を近接して配置された前記光導波路の端部と繋がっており、前記被覆部コアと前記光導波路のコアとが光学的に結合され、前記被覆部コアの外面全体が前記光導波路のクラッドと同等の屈折率を持つクラッド材料からなる被覆部クラッドで被覆され、該被覆部クラッドはその一部が延出し、該延出した部分の端部が前記発光素子および前記受光素子に端部を近接して配置された前記光導波路の端部と繋がっており、前記被覆部クラッドと前記光導波路のクラッドとが光学的に結合され、前記被覆部コアを延出した部分と前記被覆部クラッドを延出した部分がポリマー光導波路をなしていることを特徴とする光送受信装置を提供する。

本発明の光送受信装置は、高速通信機器、自動車内光配線または小型電子機器に用いられることが好ましい。

本発明の光送受信装置において、前記発光素子と前記受光素子とに結合するボンディングワイヤが、前記被覆部コアにより素子とともに被覆されたことが好ましい。

本発明の光送受信装置において、前記コア材料がエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂からなる群から選択される１種の樹脂であることが好ましい。

本発明の光送受信装置において、前記光ファイバがポリマークラッド石英ガラスファイバであることが好ましい。

本発明の光送受信装置において、前記発光素子及び前記受光素子を搭載したサブマウントが基板に実装され、前記発光素子の光放射方向及び前記受光素子の光受光方向を基板面と平行な向きとしたことが好ましい。

本発明の光送受信装置において、前記発光素子が面発光レーザであることが好ましい。
本発明は、発光素子と、受光素子と、光ファイバを主体とした光導波路とが光学的に結合されてなる光送受信装置の製造方法であって、前記発光素子及び前記受光素子をサブマウント基板に実装する工程と、前記発光素子及び受光素子の下部に、前記サブマウント基板における前記発光素子の発光部が設けられている面とは反対の面側及び前記受光素子の受光部が設けられている面とは反対の面側を基端とし、前記光導波路の端部が配置される位置まで、前記光導波路のクラッドと同等の屈折率を持つクラッド材料を塗布し、硬化させて、該クラッド材料からなる下部クラッドを形成する工程と、前記発光素子及び前記受光素子に端面が近接するように、前記光導波路を配置し、前記下部クラッド上において、前記発光素子及び前記受光素子の全体を被覆するとともに、前記発光素子及び前記受光素子と前記光導波路の端部を繋ぐように、前記下部クラッドの長手方向の全長にわたって、前記光導波路のコアと同等の屈折率を持つコア材料を塗布し、硬化させて、該コア材料からなる被覆部コアを形成する工程と、前記被覆部コア上に、前記被覆部コアの長手方向の全長にわたって、前記光導波路のクラッドと同等の屈折率を持つクラッド材料を塗布し、硬化させて、該クラッド材料からなる上部クラッドを形成する工程と、を備えたことを特徴とする光送受信装置の製造方法を提供する。

本発明の光送受信装置は、光ファイバを主体とする光導波路のコアと等しい屈折率を持つ被覆部コアで発光素子及び受光素子の全体を被覆し、この被覆部コアと光導波路のコアとを光学的に結合させたので、光軸合わせなどの光路調整作業を省くことができ、簡単に高品質の光送受信装置を製造することができる。従って、本発明によれば、低コストの光送受信装置を提供できる。
また、受発光素子に結合するボンディングワイヤも被覆することで、ボンディングワイヤの十分な保護が達成できる。
また、本発明の光送受信装置は、光ファイバを主体とする光導波路のコアと等しい屈折率を持つ被覆部コアで発光素子及び受光素子の全体を被覆し、この被覆部コアと光導波路のコアとを光学的に結合させたので、これら受発光素子の基板への実装強度を高めることができる。
また、ミラーを用いずに受発光素子と光導波路とを結合させることができるので、より小型化、薄型化を図ることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図２は、本発明の光送受信装置の一実施形態を示す図であり、図２中、符号１０は光送受信装置、１１は面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）やＬＥＤなどの発光素子、１２はＰＤなどの受光素子、１３は光ファイバ（光導波路）、１４はサブマウント基板、１５は被覆部コア、１６は上部クラッド、１７は下部クラッドである。

本実施形態の光送受信装置１０は、発光素子１１と、受光素子１２と、光導波路である光ファイバ１３とが光学的に結合され、発光素子１１と受光素子１２とが、光ファイバ１３のコアと同等の屈折率を持つコア材料からなる被覆部コア１５で素子全体を被覆され、該被覆部コア１５の外面が光導波路のクラッドと同等の屈折率を持つクラッド材料からなる上部クラッド１６及び下部クラッド１７で被覆され、光ファイバ１３の端部が被覆部コア１５に接続され、被覆部コア１５と光ファイバ１３のコアとが光学的に結合された構成になっている。

本実施形態において、主たる光導波路は光ファイバ１３である。光ファイバ１３と発光素子１１及び受光素子１２を結合する部分には、ポリマー光導波路を用いている。このような構造を有する本実施形態の光送受信装置１０は、屈曲または捻回する方向によって光導波路損失が変化することはなく、安定した伝送を実現できる。

本実施形態において、発光素子１１及び受光素子１２は、図３に示すように、被覆部コア１５によって素子全体が覆われ、さらに被覆部コア１５の外側は、上部クラッド１６及び下部クラッド１７とからなる被覆部クラッドによって被覆されている。また、発光素子１１及び受光素子１２の配線用のボンディングワイヤ２２も、被覆部コア１５により覆われている。なお、図３は発光素子１１の被覆状態を示しているが、受光素子１２の場合もこれと同様である。図３中、符号１８は光ファイバ１３のコア、１９は光ファイバ１３のクラッド、２０はカソード、２１は発光部、２２はボンディングワイヤである。

本実施形態において、被覆部コア１５は、発光素子１１を全体的に被覆するとともに、その一部が延出し、該素子に端部を近接して配置された光ファイバ１３の端部と繋がっている。また、上部クラッド１６及び下部クラッド１７とからなる被覆部クラッドも、被覆部コア１９の外側を完全に被覆し、その一部が延出して光ファイバ１３のクラッド１９と繋がっている。発光素子１１の発光部２１から出射した光は、被覆部コア１５内を伝播し、光ファイバ１３の端面でそのコア１８に入射される。

発光素子１１及び受光素子１２と、光ファイバ１３端面を、近接して配置しただけでは、通信に十分な光結合を得ることは困難である。また、受発光部近傍だけをコア・クラッド材料で覆うだけでは、光の漏れが多く、高い光結合効率を実現するのが困難である。それに対し、本実施形態では、図３に示すように素子全体を被覆部コア１５で覆い、被覆部コア１５の一部を光ファイバ１３と光学的に結合させた構造としたので、受発光素子全体と光ファイバ１３の細かな位置合わせを行うことなく、より安価な製造コストで高い光結合効率を実現できる。

被覆部コア１５及び被覆部クラッド（上部クラッド１６及び下部クラッド１７）の材料は、ポリマーからなり、用いる光源の波長帯で透過率の高い材料を用いることができる。例えば、発光素子１１として発光波長８５０ｎｍのＶＣＳＥＬを用いた場合、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリミイド系樹脂などのポリマーを用いることができる。また、これらの材料は、熱硬化型、光硬化型（特に好ましくは紫外線硬化型）、二液反応硬化型などがあり、いずれを用いてもよい。

主たる光導波路として用いる光ファイバ１３としては、アクリル製、石英ガラス製などの光ファイバを用いることができる。石英ガラス製の光ファイバは、光透過性に優れるので望ましい。コア・クラッド構造を有する光ファイバの中でも、コアが石英ガラスからなり、クラッドがコアより屈折率の低い樹脂からなる、ポリマークラッド石英ガラスファイバは、光透過特性が優れることに加え、屈折特性にも優れている。そのため、本発明に示されるような、小型化が期待される光送受信装置において、そのようなポリマークラッド石英ガラスファイバを用いることは特に望ましい。

前述した特許文献３〜６は、特許文献１〜２にある低コスト化という課題を解決するための発明であり、一見すると本発明の課題と同様であるが、しかし、特許文献３〜６に開示された技術と本発明の技術とは、全く異なるものであり、この点を以下に説明する。
まず、特許文献５については、ＦＩＧ．５との比較が重要であろう。ＦＩＧ．５において符号３９は素子４０の一部分であり、接続している光導波路のコア材料７１は接続界面で多少広くなって図示されてはいるものの、符号３９で示す部分よりもかなり狭い径であることは明らかである。よって、本実施形態の図３で示したように「素子全体をコア材料およびクラッド材料ですっぽり覆う」という構成は、特許文献５のＦＩＧ．５に図示された例示と明らかな差異がある。
特許文献６については、その製法においてきわめて類似しているだけであり、発光素子、受光素子と光ファイバを、ディスペンサ描画高分子光導波路で結合する構造についての記載はない。
特許文献３及び特許文献４には、光ファイバと受発光素子を高分子導波路で結合する構造が示されている。しかし、高分子導波路のコア材料は、光ファイバ部および発光素子発光部および受発光部の近傍に位置するだけの構造であり、本提案の「素子全体およびファイバ端面をコア材料ですっぽり覆う」という構成とは明かな差異がある。

ＶＣＳＥＬ、ＬＥＤといった発光素子１１や、ＰＤなどの受光素子１２は、一般的に、図４に示すように、発光部２１もしくは受光部と同じ面にカソード２０もしくはアノードをもつ構造である。このアノードもしくはカソードはワイヤボンディングにより導電させる構造であり、ワイヤボンディング後は、ボンディングワイヤ２２の保護が必要になる。本実施形態では、被覆部コア１５でボンディングワイヤ２２をすっぽり覆うことで、十分なボンディングワイヤ２１の保護を達成できる。

次に、図５及び図６を参照して本実施形態の光送受信装置１０の製造方法を説明する。
本実施形態の光送受信装置１０を製造する場合、まず、発光素子１１及び受光素子１２をそれぞれサブマウント基板１４の側面に実装し、次いでこれらのサブマウント基板１４の底面をプリント基板の所定位置に固定する。この固定の際、発光素子１１及び受光素子１２とプリント基板との電気的接続を行う。

次に、プリント基板の表面のうち、受発光素子１１，１２の下部に、下部クラッド１７を形成する。下部クラッド１７の形成は、熱可塑性樹脂を加熱溶融した樹脂液をディスペンサ等によって塗布する方法、未硬化の紫外線硬化型樹脂をプリント基板表面にディスペンサ等によって塗布し、その後紫外線を照射して硬化させる方法などを採用することができ、使用する樹脂材料に応じて適宜選択可能である。

次に、端面が発光素子１１及び受光素子１２に近接するように、光ファイバ１３を配置する。次に、発光素子１１及び受光素子１２の全体を被覆するとともに、これらの素子と光ファイバ１３の端部を繋ぐようにコア材料２５を塗布し、硬化させ、被覆部コア１５を形成する。コア材料２５の塗布は、インクジェット法、ディスペンサによる塗布などで行うことができる。例えば、ディスペンサによる塗布の場合、まず、発光素子１１の発光部を作製する。コア材料２５の硬化方法は特に制限されないが、熱硬化性材料や光硬化性材料を用いることができる。コア材料２５を塗布してから硬化させるまでの時間を調整することで、コア部断面の形状を調整することができる。また、ディスペンサの吐出圧と掃引速度を調整することで、コア部断面積を調整することができる。

紫外線硬化型樹脂を用いる場合、図６に示すように、ディスペンサノズル２４の掃引動作に合わせて、硬化用光源２６を追走させることで、効率良く被覆部コア１５を作製することができる。掃引速度に応じて、ディスペンサノズル２４と光源２６の位置を調整することで、コア材料２５の量を調整することができる。被覆部コア１５をディスペンサやインクジェット法で描画する際、重ね描きをすることで被覆部コア１５の高さを大きくすることができる。しかし、重ね描きをした場合、１層目と２層目の間には界面が出来てしまい、光伝送を行う際に光散乱の要因になり、伝送損失が大きくなる恐れもある。

被覆部コア１５を形成後（図５参照）、この被覆部コア１５上に上部クラッド１６を形成する。上部クラッド１６は、前述した被覆部コア１５の形成手法又は前述した下部クラッド１７の形成手法と同様の手法を用いて形成可能である。
この上部クラッド１６を形成することによって、図２に示す本実施形態の光送受信装置１０が得られる。

図７に示すサブマウント基板１４を作製した。サブマウント基板１４の材質は、窒化アルミニウムとした。サブマウント基板１４は、四角形柱状とし、側面電極２８と底面電極２７を形成した。これらの電極の材料は、受発光素子を実装する際の金ワイヤ（ボンディングワイヤ２１）との接続強度を考慮して、金スズ合金とした。

図７に示すように、受発光素子をサブマウント基板１４の側面に実装した。この実装は、導電性銀ペーストと金ワイヤで行った。発光素子１１には発光中心波長８５０ｎｍのＶＣＳＥＬを用い、受光素子１２にはＰＤを用いた。ＶＣＳＥＬは、直接基板に実装した場合、基板面と垂直に光が放射される。光導波路は基板に対して水平方向に伸ばしたほうが、装置内部のスペースを有効に利用でき、望ましい。その為には、放射された光は、４５°ミラーで基板に平行な向きに変えるか、もしくは、垂直方向に光導波路を設置し、光結合させた後、光導波路を９０°曲げて基板と水平な向きにする方法がある。どちらの方法も光結合部の体積が大きくなるため、望ましくない。サブマウント基板１４を用いてＶＣＳＥＬの放射光を基板と水平に向け、さらに本発明の光導波路の構成を用いることで、より省スペースで結合ができ、小型の光送受信装置が実現できる。

次に、側面にＶＣＳＥＬ、ＰＤを実装したサブマウント基板１４をプリント基板に実装した。サブマウント基板１４の搬送は、真空ピンセットで行い、導電性銀ペーストを用いて、プリント基板の電極パットに接合した。

次に、光ファイバ１３を配置した。この光ファイバ１３としては石英ガラス製の光ファイバを用いた。この光ファイバ１３の構造は、コア外径が５０μｍで、クラッド外径が８０μｍであり、その外側に樹脂性のオーバーコーティングが施されているものを用いた。光ファイバ１３のコアの屈折率設計は、グレーテッドインデックスタイプを用いた。光ファイバの配置は、電子部品実装に用いられる自動式のチップマウンターで行った。チップマウンターに内蔵されたＣＣＤカメラにより、実装基板上のアライメントマークと、光ファイバ端面形状を認識させ、所定の位置に配置した。その後、光ファイバ１３は紫外線硬化型の接着剤２９でプリント基板に固定した（図８参照）。

図８に示すように、被覆部コアを形成していない状態で、ＶＣＳＥＬを発光させ、光ファイバ１３を介して信号光を伝播させ、ＰＤで受光させ、伝送実験を行った。ＶＣＳＥＬ駆動回路、トランスインスピレーションアンプ、リミティングアンプをつなぎ、光通信モジュールの形態とし、市販のデジタルデータアナライザを用いてビットエラーレートの測定を行った。駆動速度１．０ＧＨｚにおいて、１時間駆動をおこなったところ、ビットエラーレートは、５．７×１０^−３であった。また、この光通信モジュールを用いて、画像信号の伝送実験を行った。ＣＣＤカメラから出力されるアナログ信号をデジタル変換し、さらにシリアル化下後、ＬＶＤＳ方式で伝送を行った。アナログ変換、シリアル化、ＬＶＤＳ対応信号変換は、市販の通信用ボードを行った。実験の結果、ＣＣＤカメラの映像を、ディスプレイに表示することはできなかった。

次に、ＶＣＳＥＬ及びＰＤと光ファイバの結合部分に、下部クラッド１７を作製した。下部クラッド材料には、紫外線硬化型のエポキシ樹脂を用い、ディスペンサで塗布した。このエポキシ樹脂の粘度は１０００ｃｐｓであり、硬化後の屈折率は、１．５２である。このとき用いたディスペンサノズルの口径は、内径０．２ｍｍのものを使った。ディスペンサの掃引速度は、５ｍｍ／ｓとした。ディスペンサの吐出圧は、５ｋｇｆ／ｃｍ^２とした。掃引後、１０分間放置し、波長３６５ｎｍの紫外線を照射して硬化させた。照射した紫外線の照度は、１００ｍＷ／ｃｍ^２とした。硬化後の下部クラッド１７の幅は、約０．８ｍｍで、厚さは０．２ｍｍであった。

次に、図６に示すように、コア材料２５をディスペンサで塗布した。コア材料２５には、紫外線硬化型のエポキシ樹脂を用いた。このエポキシ樹脂の粘度は５０００ｃｐｓであり、硬化後の屈折率は、１．５７である。このとき用いたディスペンサノズル２４の口径は、内径０．０５ｍｍのものを使った。ディスペンサの掃引速度は、５ｍｍ／ｓとした。ディスペンサの吐出圧は、５ｋｇｆ／ｃｍ^２とした。また、ディスペンサの後方２０ｍｍの位置に波長３６５ｎｍの紫外線ランプ（光源２６）の出射口を置き、ディスペンサノズル２４の掃引を同速度で追走する仕組みとし、コア材料２５を塗布した後、すばやく硬化するようにした。紫外線の照射条件は、１００ｍＷ／ｃｍ^２とした。コアを塗布する際、ＶＣＳＥＬ側からスタートし、光ファイバ１３端面まで掃引した。また、光ファイバ１３の反対端面から、再び、コア材料２５を塗布し、ＰＤまで掃引した。

次に、上部クラッド１６を塗布した。塗布はディスペンサを用いて行った。上部クラッド材料には、下部クラッド材料と同じ紫外線硬化型のエポキシ樹脂を用いた。このエポキシ樹脂の粘度は１０００ｃｐｓであり、硬化後の屈折率は、１．５２である。このとき用いたディスペンサノズルの口径は、内径０．２ｍｍのものを使った。ディスペンサの掃引速度は、５ｍｍ／ｓとした。ディスペンサの吐出圧は、５ｋｇｆ／ｃｍ^２とした。掃引後、１０分間放置し、波長３６５ｎｍの紫外線を照射して硬化させた。照射した紫外線の照度は、１００ｍＷ／ｃｍ^２とした。硬化後の下部クラッド材料は、コア材料２５を完全に覆っており、光導波路として適する構造となっている。

このようにして作製した光送受信装置１０に、再び、ＶＣＳＥＬ駆動回路、トランスインピーダンスアンプ、リミッティングアンプをつなぎ、光伝送実験を行った。市販のデジタルデータアナライザを用いてビットエラーレートの測定を行ったところ、駆動速度１．０ＧＨｚにおいて、４時間駆動し、エラーフリーを達成できた。また、市販のサンプリングオシロスコープを用いて、アイパターンの測定を行ったところ、十分な開口が得られていることが確認できた。また、同様に、画像信号の伝送実験を行った。ＣＣＤカメラから出力されるアナログ信号をデジタル変換し、さらにシリアル化した後、ＬＶＤＳ方式で伝送を行った。アナログ変換、シリアル化、ＬＶＤＳ対応信号変換は、市販の通信用ボードを用いて行った。実験の結果、ＣＣＤカメラの映像をリアルタイムで伝送し、ディスプレイに表示することができた。

光送受信装置の従来例を示す側面図である。本発明の光送受信装置の一実施形態を示す側面断面図である。図２の光送受信装置の要部の側面断面図である。図２の光送受信装置に用いられる発光素子を例示する斜視図である。図２の光送受信装置の製造方法を例示する図であり、各素子と光ファイバ端部とをつなぐ被覆部コアを形成した状態を示す側面断面図である。図２の光送受信装置の製造方法を例示する図であり、被覆部コアを形成する状態を示す側面断面図である。本発明に係る実施例で作製した光送受信装置に用いた受発光素子を実装したサブマウント基板を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は斜視図である。本発明に係る実施例において、光送受信装置作製途中の被覆部コアを形成する前の状態を示す側面断面図である。

符号の説明

１０…光送受信装置、１１…発光素子、１２…受光素子、１３…光ファイバ（光導波路）、１４…サブマウント基板、１５…被覆部コア、１６…上部クラッド、１７…下部クラッド、１８…コア、１９…クラッド、２０…カソード、２１…発光部、２２…ボンディングワイヤ、２３…アノード、２４…ディスペンサノズル、２５…コア材料、２６…光源、２７…底面電極、２８…側面電極、２９…接着剤。

Claims

発光素子と、受光素子と、光ファイバを主体とした光導波路とが光学的に結合されてなる光送受信装置において、
前記発光素子と前記受光素子とが、前記光導波路のコアと同等の屈折率を持つコア材料からなる被覆部コアで素子全体を被覆され、該被覆部コアはその一部が延出し、該延出した部分の端部が前記発光素子および前記受光素子に端部を近接して配置された前記光導波路の端部と繋がっており、前記被覆部コアと前記光導波路のコアとが光学的に結合され、
前記被覆部コアの外面全体が前記光導波路のクラッドと同等の屈折率を持つクラッド材料からなる被覆部クラッドで被覆され、該被覆部クラッドはその一部が延出し、該延出した部分の端部が前記光導波路の端部と繋がっており、前記被覆部クラッドと前記光導波路のクラッドとが光学的に結合され、
前記被覆部コアを延出した部分と前記被覆部クラッドを延出した部分がポリマー光導波路をなしていることを特徴とする光送受信装置。
高速通信機器、自動車内光配線または小型電子機器に用いられることを特徴とする請求項１に記載の光送受信装置。
前記発光素子と前記受光素子とに結合するボンディングワイヤが、前記被覆部コアにより素子とともに被覆されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光送受信装置。
前記コア材料がエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂からなる群から選択される１種の樹脂であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光送受信装置。
前記光ファイバがポリマークラッド石英ガラスファイバであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光送受信装置。
前記発光素子及び前記受光素子を搭載したサブマウントが基板に実装され、前記発光素子の光放射方向及び前記受光素子の光受光方向を基板面と平行な向きとしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光送受信装置。
前記発光素子が面発光レーザであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光送受信装置。
発光素子と、受光素子と、光ファイバを主体とした光導波路とが光学的に結合されてなる光送受信装置の製造方法であって、
前記発光素子及び前記受光素子をサブマウント基板に実装する工程と、
前記発光素子及び受光素子の下部に、前記サブマウント基板における前記発光素子の発光部が設けられている面とは反対の面側及び前記受光素子の受光部が設けられている面とは反対の面側を基端とし、前記光導波路の端部が配置される位置まで、前記光導波路のクラッドと同等の屈折率を持つクラッド材料を塗布し、硬化させて、該クラッド材料からなる下部クラッドを形成する工程と、
前記発光素子及び前記受光素子に端面が近接するように、前記光導波路を配置し、前記下部クラッド上において、前記発光素子及び前記受光素子の全体を被覆するとともに、前記発光素子及び前記受光素子と前記光導波路の端部を繋ぐように、前記下部クラッドの長手方向の全長にわたって、前記光導波路のコアと同等の屈折率を持つコア材料を塗布し、硬化させて、該コア材料からなる被覆部コアを形成する工程と、
前記被覆部コア上に、前記被覆部コアの長手方向の全長にわたって、前記光導波路のクラッドと同等の屈折率を持つクラッド材料を塗布し、硬化させて、該クラッド材料からなる上部クラッドを形成する工程と、を備えたことを特徴とする光送受信装置の製造方法。