JPH01183606A - 受光デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 光ファイバと受光素子とを光結合する受光デバイスに関
し、 光結合効率が高く、且つ小形の受光デバイスを提供する
ことを目的とし、 光信号を伝送する光ファイバと、該光ファイバに並行し
た回路基板上に、該光ファイバの出射光を受光すべく、
受光面を上向きに実装した受光素子とを、備えたデバイ
スにおいて、該光ファイバの出射端面に対向して、所望
の凹面を有する凹面反射鏡を、該受光面に方向に傾斜さ
せて設置した構成とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、光ファイバと受光素子とを光結合する受光デ
バイスに関する。

近年は受信回路等の電気回路と受光素子とを、同一の回
路基板上に設けた受光デバイスが提供さている。

この際、光信号の伝送路と電気信号線路とが直交してい
ると、デバイス全体が大形化する恐れがある。

よって、電気信号路を設けた回路基板と光伝送路とを並
行に設置した、所謂平面実装形の受光デバイスになりつ
つある。

一方、周波数特性改善のため、受光素子の電気容量をで
きるかぎり小さくしている。このことに伴い、受光素子
の受光面が小さくなり、光結合度が低下する。

したがって、光信号が効率良（受光素子に入射するよう
な、受光デバイスが要求されている。

〔従来の技術〕

第４図は光ファイバと受光素子とを平面実装形にした従
来例の側断面図である。第４図において、５は、表面に
所望の電気回路と、フォトダイオード等の受光素子１と
を実装した、セラミックス等よりなる回路基板であって
、基台６の表面に密着するように固着しである。

受光素子１は、上面に受光面３を設けたチップ型の素子
であって、裏面の全面に電極を設け、その電極を回路基
板５の表面に設けたパターン４Ｂに密着して接続しであ
る。また、受光面３の周縁にリング形の他の電極２Ａを
設け、電極２Ａを他の電気信号路であるパターン４Ａに
接続している。

即ち、受光素子ｌは、受光面３が上向きで、回路基板５
の上面に並行して状態で、回路基板５に実装されている
。

１０は、シングルモードの光ファイバであって、受光素
子１に光信号を入射させる光伝送路である。

光ファイバ１０の端面ば、軸心に直交する平面ではなく
、軸心に対してほぼ４５度傾斜した斜傾端面１１に加工
しである。

７は、光ファイバ１０を水平に支持するように、例えば
Ｖ形の溝を設けたファイバ保持台である。

光ファイバ１０の斜傾端面１１を上側にして、光ファイ
バの端末近傍をファイバ保持台７の溝に挿入し、光ファ
イバの外周面と溝の内壁とを接着剤等を用いて接着し、
固着しである。

光ファイバ１０の斜傾端面１１が、受光素子１の受光面
３に対向するように、ファイバ保持台７を位置調整した
後に、ファイバ保持台７の底面を回路基板５の上面に密
着させ、ファイバ保持台７を回路基板５に固着しである
。

したがって、光ファイバ１０を伝搬してきた光信号は、
斜傾端面１１で軸心に対してほぼ直交するような下側方
向、即ち受光素子１方向に、はぼ全反射して、斜傾端面
１１に対向するクラッド層の外周面から出射し受光面３
に入射する。

上述のように従来の受光デバイスは、光ファイバの端面
を斜傾端面にして、光ファイバの軸心を回路基板の上面
に近接して並行に実装したものであって、光ファイバの
軸心を回路基板の表面に垂直に実装した場合に比較して
、受光デバイスの小形化が推進されるという利点がある
。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら近年の受光素子は、容量を小さくして周波
数特性を向上させている。即ち、容量の小形化に伴い、
近年の受光素子の受光面は狭小になっている。

一方、上記従来例の受光デバイスは、光ファイバの端面
が斜傾端面であるので、斜傾端面で反射した出射ビーム
は、光ファイバの軸心方向に長径を有する、はぼ円錐体
状に拡開して、受光面３に投射されている。

したがって、従来の受光デバイスは、受光面の狭小化に
伴い、光結合効率が低くなるという問題点があった。

また、光結合効率を高くしようとして、光ファイバを調
整する際に、光ファイバを受光素子に近づけすぎて、受
光素子にぶっつけ受光素子を損傷する恐れがあった。

本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、光結
合効率が高く、且つ小形の受光デバイスを提供すること
を目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために本発明は、第１図に例示し
たように、光信号を伝送する光ファイバ１０と、光ファ
イバ１０に並行した回路基板５上に、光ファイバ１０の
出射光を受光すべく、受光面３を上向きにして実装した
受光素子ｌとを備えた受光デバイスにおいて、光ファイ
バ１０の出射端面に対向して、所・望の凹面を有する凹
面反射鏡２０を、受光面３に方向に傾斜させて設置した
構成としたものである。

〔作用〕

上記本発明よれば、光ファイバＩＯの出射端面から、水
平軸を軸とする円錐体状に出射した光は、凹面反射鏡の
凹面に投射され、凹面反射鏡２０で受光素子１方向に反
射する。この際、凹面反射鏡２０は、例えば回転放物面
のような所望の凹面２１凹面を有してしているので、受
光面３に集光する。

即ち、反射光が受光面で集光するので、狭小な受光面で
あっても、光ファイバ１０と受光素子１との光結合度が
高い。

また、集光機能を有するので、光結合が最適である位置
は、受光素子と反射鏡との間にある程度の間隔がある。

よって調整時に受光素子を損傷する恐れがない。

〔実施例〕

以下図を参照しながら、本発明を具体的に説明する。な
お、企図を通じて同一符号は同一対象物を示す。

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は本発明の
他の実施例の図で、（ａｌは斜視図、（ｂ）は要部平面
図、第３図は凹面反射鏡の凹面を示す斜視図である。

第１図において、セラミックス等よりなる回路基板５の
表面に、受信回路等の電気回路とフォトダイオード等の
受光素子１とを実装しである。

光信号を受信する受光素子１は、電気容量が小さく、表
面側に狭小の受光面３を有するチップ型であって、裏面
の全面に設けた電極（図示せず）をパターン４Ｂに密着
して接続し、表面のリング形の電極２Ａを、回路基板５
の表面に設けた他のパターン４Ａの端末に、ワイヤーボ
ンデングして接続しである。即ち、受光面３が上向きに
なるように、受光素子ｌを回路基板５に実装しである。

１０は、例えばシングルモード光ファイバであって、そ
の外径は約１２０μ−であり、コアＩＯＡの直径は約１
０μｍである。

光ファイバ１０は受光素子１に光信号を入射する光伝送
路である。

２０は、例えばポリメタクル酸メチル等の高分子材料を
、モールド成形して形成した外形が矩形板状の凹面反射
鏡であって、一方の平面部の中心部に、回転放物面より
なる凹面２１を設けである。そして、さらに凹面２工の
表面に、反射膜２２を蒸着等して反射率を高めである。

この凹面２１の裁断面の直径は、光ファイバ１０の出射
面からの距離が大きくなるにつれて、大きくすることを
必要とするが、一般には、光ファイバ１０の外径寸法前
後であれば十分である。

なお、凹面２１の曲面は詳細を第３図に示すように、回
転放物面の軸Ｚに対称ではなくて、回転軸を外れた回転
放物面の一部を構成しており、所謂オフセットパラボラ
アンテナ型である。

凹面２１を光ファイバ１０に対向させ、且つ凹面２１を
受光面３方向に所望に傾斜させて、凹面反射鏡２０を回
路基板５上に設置しである。（第１図では凹面反射鏡２
０の支持構造、及び光ファイバー０の支持構造は図示し
てない。） したがって、光ファイバー０の出射端面からほぼ円錐体
状に出射した光は、凹面２１に入射し、受光素子１方向
に反射して、受光面３に集光する。

なお、光ファイバー０を回路基板５に近接して平行に装
着することができるので、光ファイバの軸心を回路基板
の表面に垂直に実装した場合に比較して、実装作業が容
易であり、且つ、受光デバイスが小形となる。

第２図は、光フアイバアレイと受光素子アレイとを光結
合させた実施例である。

第３図、及び第４図に、光フアイバアレイと受光素子ア
レイとを光結合する実施例を示す。

第１図において、基台６０表面に密着するように装着し
た回路基板５の表面に、複数個（図では３個）の受光素
子１を近接して、等ピッチで配設して受光素子アレイを
構成しである。それぞれの受光素子ｌは、電気容量が小
さく、表面側に狭小の受光面を有するチップ型であって
、裏面の全面に設けた電極（図示せず）をパターン４Ｂ
に密着して接続し、表面のリング形の電極（図示せず）
を、回路基板５上に並行に設けた他のパターン４Ａの、
それぞれの端末にワイヤーボンデングして接続しである
。

１５は、例えばシリコンよりなる、細長い直方体状のフ
ァイバアレイ基板であって、下面にエツチング等して、
受光素子１の配列ピッチに等しいピッチで、並行する複
数の■溝を設けである。そして、それぞれのＶ溝にそれ
ぞれの光ファイバ１０の端末を挿入して、接着剤等で固
着して、光フアイバアレイ１００を構成させている。

なお、総ての光ファイバ１０の出射端面が、同一平面上
にあるように、光ファイバ１０を接着後に、光フアイバ
アレイ１００の出射側端面ば研磨しである。

光フアイバアレイ１００の出射端面とは反対側の端面の
下側には、ファイバアレイ基板１５と同材料よりなる直
方体状のファイバアレイ支持台１６を接着しである。

ファイバアレイ支持台１６の側壁を回路基板５の端面に
当接し、光ファイバ１０と受光素子１とが、同一垂直面
上にあるように、光フアイバアレイ１００を位置合わせ
した状態で、ファイバアレイ支持台１６の底面を基台６
に接着剤を用いて固着しである。

２００は、例えばポリメタタル酸メチル等の高分子材料
を、モールド成形して形成した外形が矩形板状の凹面反
射鏡アレイであって、その長さは光フアイバアレイ１０
０のファイバアレイ基板１５の長さにほぼ等しい。

凹面反射鏡アレイ２００の一方の平面には、第２図山）
に示す回転放物面よりなる凹面２１を、光ファイバ１０
のピッチに等しいピッチで設けである。

なお、凹面２１の表面に反射膜を蒸着等して、凹面２１
での反射率を高めている。

凹面反射鏡アレイ２００の長手方向の端面には、反射鏡
アレイ支持板２６を接着し、反射鏡アレイ支持板２６の
底面を、回路基板５の表面に接着しである。なお、凹面
反射鏡アレイ２００の回路基板５への取着状態は、それ
ぞれの凹面２１が光ファイバ１０の出射端面に対向し、
且つ凹面２１が受光面３方向に所望に傾斜した状態とす
る。

したがって、それぞれの光ファイバ１０を伝搬してきた
光は、対応する凹面反射鏡アレイ２００の凹面２１に入
射し、凹面２１で受光素子１方向に反射して受光面３に
集光する。

光フアイバアレイ１０ＧのＶ溝の配列ピッチは、リソグ
ラフィー手段等により、高精度に設けることができ、ま
た、凹面反射鏡アレイ２００の凹面２１の配列ピッチは
、モールド成形することにより、比較的正確にできる。

したがって、上述のように凹面反射鏡アレイ２００を用
いると、光フアイバアレイと受光素子アレイとの光結合
度を向上させることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、凹面反射鏡を介して、光
ファイバと受光素子とを光結合させる受光デバイスであ
って、光結合効率が高く、また小形で、且つ組み立て時
に受光素子が損傷する恐れがない等、実用上で優れた効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の断面図、 第２図は本発明の他の実施例の図で、 （ａ）は斜視図、 （ｂｌは要部平面図、 第３図は凹面反射鏡の凹面を示す斜視図、第４図は従来
例の断面図である。 図において、 １は受光素子、 ３は受光面、 ５は回路基板、 １０は光ファイバ、 １５はファイバアレイ基板、 １６はファイバアレイ支持台、 ２０は凹面反射鏡、 ２１は凹面、 ２２は反射膜、 １００は光フアイバアレイ、 ２００は凹面反射鏡アレイをそれぞれ示す。 第　１　口 乎　２　口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光信号を伝送する光ファイバ（１０）と、該光ファイバ
   （１０）に並行した回路基板（５）上に、該光ファイバ
   （１０）の出射光を受光すべく、受光面（３）を上向き
   に実装した受光素子（１）とを、備えたデバイスにおい
   て、 該光ファイバ（１０）の出射端面に対向して、所望の凹
   面を有する凹面反射鏡（２０）を、該受光面（３）に方
   向に傾斜させて設置したことを特徴とする受光デバイス
   。