JPH04254390A - ダイオードレーザと光ファイバを受動的に調整するための方法及び装置 - Google Patents
ダイオードレーザと光ファイバを受動的に調整するための方法及び装置Info
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Classifications
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
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- G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
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- G—PHYSICS
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光学部品のパッケージ
ングに関し、更に詳細には、基体上に精密に置かれた機
械的位置決め機構を用いて、ダイオードレーザを光ファ
イバに対して受動的な調整することに関する。
ングに関し、更に詳細には、基体上に精密に置かれた機
械的位置決め機構を用いて、ダイオードレーザを光ファ
イバに対して受動的な調整することに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】長距離
光通信網は、一般に、単一モード光ファイバと結合する
レーザまたは光検出器のような高性能光電子部品を用い
ている。現在これらの部品は高価であるけれども、それ
らは数千の顧客に分配されているので有効コストは低い
。電話会社が光ファイバ網を直接、家庭に伸ばすと、経
済的な状況は変わる始める。光ファイバを地域環線へ拡
張することは、各々の顧客用のいくつかの光電子、電子
及びファイバ部品を必要とする。この状況は、低コスト
で製造することができる光電子部品を実現することに関
するかなりの要求を強いる。
光通信網は、一般に、単一モード光ファイバと結合する
レーザまたは光検出器のような高性能光電子部品を用い
ている。現在これらの部品は高価であるけれども、それ
らは数千の顧客に分配されているので有効コストは低い
。電話会社が光ファイバ網を直接、家庭に伸ばすと、経
済的な状況は変わる始める。光ファイバを地域環線へ拡
張することは、各々の顧客用のいくつかの光電子、電子
及びファイバ部品を必要とする。この状況は、低コスト
で製造することができる光電子部品を実現することに関
するかなりの要求を強いる。
【０００３】すべての光電子（及びほとんどの電子）部
品のコストは、装置自体よりもパッケージングに支配さ
れる。例えば、光ファイバのピグテールとダイオードレ
ーザとを光送信器中で調整しそして結合することが最も
費用のかかるパッケージング工程である。単一送信器に
関するこの操作コストは、レーザの配列が単一モードフ
ァイバの配列と連結する地域環線中の多くの並列な送信
器を使用すること含む用途において増大する。
品のコストは、装置自体よりもパッケージングに支配さ
れる。例えば、光ファイバのピグテールとダイオードレ
ーザとを光送信器中で調整しそして結合することが最も
費用のかかるパッケージング工程である。単一送信器に
関するこの操作コストは、レーザの配列が単一モードフ
ァイバの配列と連結する地域環線中の多くの並列な送信
器を使用すること含む用途において増大する。
【０００４】電信用途に加えて、低コストの光電子部品
の問題は高速コンピュータ中で光学的相互結合を使用す
ることのような光電子技術の他の用途の経済的な実行可
能性もまた決める。
の問題は高速コンピュータ中で光学的相互結合を使用す
ることのような光電子技術の他の用途の経済的な実行可
能性もまた決める。
【０００５】ファイバのピグテールにダイオードレーザ
パッケージを結合する通常の方法はやっかいで緊張する
工程である。レーザを、最初に、それが正規の運転条件
にバイアスされることができるようにパッケージにダイ
ボンディング及びワイヤボンディングしなければならな
い。次いでファイバのピグテールの入力端を、ファイバ
の光出力を最適な結合が達成されるまでモニターしつつ
、レーザ活性領域の前部に機械的に操作する。単一モー
ドファイバ（９μｍのコア直径）を、サブミクロンの精
度で、典型的には約２×０．２μｍの寸法を有するレー
ザの放射領域の前部に位置を定めなければならない。 最適な結合が得られると、ファイバが正しい位置に結合
される。この操作は人間との相互作用かあるいはファイ
バをその最適位置に自動的に落ち着かせる高価な装置を
必要とする。さらに、ボンディング材料の動き（例えば
、エポキシ材料の収縮）によりパッケージへの装着の際
にまたはレーザを実際に使用する際に、ファイバがその
最適な位置から動くことになるという不利益がある。 この従来の調整技術は、レーザの配列をファイバ配列へ
結合することに関する必要性が生じるときに、相当複雑
になるであろう。
パッケージを結合する通常の方法はやっかいで緊張する
工程である。レーザを、最初に、それが正規の運転条件
にバイアスされることができるようにパッケージにダイ
ボンディング及びワイヤボンディングしなければならな
い。次いでファイバのピグテールの入力端を、ファイバ
の光出力を最適な結合が達成されるまでモニターしつつ
、レーザ活性領域の前部に機械的に操作する。単一モー
ドファイバ（９μｍのコア直径）を、サブミクロンの精
度で、典型的には約２×０．２μｍの寸法を有するレー
ザの放射領域の前部に位置を定めなければならない。 最適な結合が得られると、ファイバが正しい位置に結合
される。この操作は人間との相互作用かあるいはファイ
バをその最適位置に自動的に落ち着かせる高価な装置を
必要とする。さらに、ボンディング材料の動き（例えば
、エポキシ材料の収縮）によりパッケージへの装着の際
にまたはレーザを実際に使用する際に、ファイバがその
最適な位置から動くことになるという不利益がある。 この従来の調整技術は、レーザの配列をファイバ配列へ
結合することに関する必要性が生じるときに、相当複雑
になるであろう。
【０００６】レーザの配列に対するファイバの配列の調
整は、多モードファイバ（コア直径５０μｍ）の場合に
ついて、ジャクソン（Ｊａｃｋｓｏｎ） らにより「マ
ルチチャンネルレーザ及び検出器配列用の光ファイバ結
合方法」（ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．９９４（１９８８年））
に報告されている。Ｖ溝がファイバをレーザに対して縦
のＺ方向に位置づけるために用いられていたけれども、
ファイバを横のＸ及びＹ方向に位置づけるために能動的
な調整が要求されていた。本発明は、すべての能動的な
調整操作を除去して、単一モードファイバの受動的な調
整に適した正確な調整を提供する。
整は、多モードファイバ（コア直径５０μｍ）の場合に
ついて、ジャクソン（Ｊａｃｋｓｏｎ） らにより「マ
ルチチャンネルレーザ及び検出器配列用の光ファイバ結
合方法」（ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．９９４（１９８８年））
に報告されている。Ｖ溝がファイバをレーザに対して縦
のＺ方向に位置づけるために用いられていたけれども、
ファイバを横のＸ及びＹ方向に位置づけるために能動的
な調整が要求されていた。本発明は、すべての能動的な
調整操作を除去して、単一モードファイバの受動的な調
整に適した正確な調整を提供する。
【０００７】本発明の一態様に従えば、チップ上に集積
された複数の能動素子を、基板に統合的に接触する複数
の受光素子に対して受動的に整列（調整）させる方法で
あって、２の前部台座構造体及び１の側部台座構造体を
上記基板表面上のそれぞれの位置に形成し、そして上記
チップを、上記能動素子が上記受光素子に光学連絡する
ように、上記２つの前部台座構造体及び上記側部台座構
造体に同時に突き合わせ接触して配置することによって
、上記チップを上記基板表面に装着することを含む方法
が提供される。
された複数の能動素子を、基板に統合的に接触する複数
の受光素子に対して受動的に整列（調整）させる方法で
あって、２の前部台座構造体及び１の側部台座構造体を
上記基板表面上のそれぞれの位置に形成し、そして上記
チップを、上記能動素子が上記受光素子に光学連絡する
ように、上記２つの前部台座構造体及び上記側部台座構
造体に同時に突き合わせ接触して配置することによって
、上記チップを上記基板表面に装着することを含む方法
が提供される。
【０００８】本発明の別の態様に従えば、チップ上に集
積した複数の能動素子を基板上に統合的に接触する複数
の受光素子に受動的に整列させるためのパッケージであ
って、上記基板の表面のそれぞれの位置の２の前部台座
構造体及び１の側部台座構造体を含み、それによって、
上記能動素子が上記受光素子と光学連絡するように、上
記チップを上記２の前部台座構造体及び上記側部台座構
造体に同時に突き合わせ接触して配置することによって
、上記チップを上記基板表面上に装着する上記パッケー
ジを提供する。
積した複数の能動素子を基板上に統合的に接触する複数
の受光素子に受動的に整列させるためのパッケージであ
って、上記基板の表面のそれぞれの位置の２の前部台座
構造体及び１の側部台座構造体を含み、それによって、
上記能動素子が上記受光素子と光学連絡するように、上
記チップを上記２の前部台座構造体及び上記側部台座構
造体に同時に突き合わせ接触して配置することによって
、上記チップを上記基板表面上に装着する上記パッケー
ジを提供する。
【０００９】本発明は、受光素子を発光源に受動的に調
整するための方法及び装置であって、受光素子の能動的
に操作する従来の方法に代わって低コストをもたらす方
法及び装置を開示する。図１に示す特定の具体例では複
数のファイバを有する単一モードファイバ配列が複数の
レーザを有するダイオードレーザ配列に調整されている
。調整は、レーザ及びファイバ配列が装着されるミクロ
機械加工された基板を使用することによって達成される
。ミクロ機械加工された形状は、各々のレーザ及びファ
イバの対が基板上に正確に位置付けられそれによってそ
れらがお互いに自動的に整列するように設計される。
整するための方法及び装置であって、受光素子の能動的
に操作する従来の方法に代わって低コストをもたらす方
法及び装置を開示する。図１に示す特定の具体例では複
数のファイバを有する単一モードファイバ配列が複数の
レーザを有するダイオードレーザ配列に調整されている
。調整は、レーザ及びファイバ配列が装着されるミクロ
機械加工された基板を使用することによって達成される
。ミクロ機械加工された形状は、各々のレーザ及びファ
イバの対が基板上に正確に位置付けられそれによってそ
れらがお互いに自動的に整列するように設計される。
【００１０】図１は、４つのファイバ配列１１に結合さ
れた４つの素子レーザ配列チップ１０に関する本発明に
従う受動的なレーザ／ファイバ調整操作を図示する。湿
式ケミカルエッチングのようなフォトリソグラフィー技
術を用いて、調整操作の間にファイバの配列１１を収容
するためにシリコン基板１６中にＶ溝（図示しない）を
加工する。図１の具体例において基板の例としてシリコ
ンが挙げられるけれども、他の材料もまた用いても良い
。シリコンは、その十分に確立された加工技術により、
正確なミクロ機械加工の形状に良好な基板をもたらす。
れた４つの素子レーザ配列チップ１０に関する本発明に
従う受動的なレーザ／ファイバ調整操作を図示する。湿
式ケミカルエッチングのようなフォトリソグラフィー技
術を用いて、調整操作の間にファイバの配列１１を収容
するためにシリコン基板１６中にＶ溝（図示しない）を
加工する。図１の具体例において基板の例としてシリコ
ンが挙げられるけれども、他の材料もまた用いても良い
。シリコンは、その十分に確立された加工技術により、
正確なミクロ機械加工の形状に良好な基板をもたらす。
【００１１】基板１６上の予め決定された位置に加工さ
れた台座１２、１３及び１４は基板上にレーザ配列チッ
プの位置を定めるのに作用する。溝のピッチは、配列上
のレーザ間隔と同等に設計され、Ｙ方向の調整を可能に
する。台座１４上に伸びるリップとして図示した交接溝
１８はレーザチップに加工される。レーザーチップは各
台座の接触面に突き合わせ接触するようにエピサイドダ
ウン（ｅｐｉ−ｓｉｄｅ ｄｏｗｎ） 装着する。レー
ザーチップ配列に関するレーザー放射領域の知られた位
置及び台座の位置は、ファイバをｘ，ｙ及びｚ方向にお
いて適当な角度配向にて配置するための溝の位置付けを
可能にして、それゆえ、各レーザー活性領域の中心線は
各ファイバの中心線に対して調整される。金属被覆１５
パターンはレーザ配列の各素子を電気的に連絡するため
に用いられる。レーザの基板側は、配列中のすべての４
つのレーザーに関して通常の接触として用いられる。
れた台座１２、１３及び１４は基板上にレーザ配列チッ
プの位置を定めるのに作用する。溝のピッチは、配列上
のレーザ間隔と同等に設計され、Ｙ方向の調整を可能に
する。台座１４上に伸びるリップとして図示した交接溝
１８はレーザチップに加工される。レーザーチップは各
台座の接触面に突き合わせ接触するようにエピサイドダ
ウン（ｅｐｉ−ｓｉｄｅ ｄｏｗｎ） 装着する。レー
ザーチップ配列に関するレーザー放射領域の知られた位
置及び台座の位置は、ファイバをｘ，ｙ及びｚ方向にお
いて適当な角度配向にて配置するための溝の位置付けを
可能にして、それゆえ、各レーザー活性領域の中心線は
各ファイバの中心線に対して調整される。金属被覆１５
パターンはレーザ配列の各素子を電気的に連絡するため
に用いられる。レーザの基板側は、配列中のすべての４
つのレーザーに関して通常の接触として用いられる。
【００１２】Ｘ及びＹ方向のレーザ配列及びファイバ配
列の調整 レーザ配列チップ１０を３つの台座１２、１３及び１４
に対して押し付けることによってｘ及びｙ方向にて位置
付ける。ここでｘ方向（ファイバに向かう方向）のレー
ザ配列の位置は台座１２及び１３によって決められ、一
方、ファイバのコアの中心に対するレーザ活性領域の中
心線の調整（ｙ方向）は台座１４によって達成される。 この方向のレーザ配列の位置は、特に、もし、コア直径
が９μｍのオーダーにある単一モードファイバが用いら
れるならば、１〜２μｍ以内に調節して良好な光学的な
結合を得なければならない。この程度の寸法調節を達成
するには、台座１４に突き合うレーザチップのふち１８
が配列中の最も近いレーザ素子の活性領域から固定され
た距離にあることが必要である。そして、このふちから
の距離は、第１のファイバ受容溝をエッチングするため
のｙ方向の基準線して働く。Ｖ溝の基板１６上での配置
は、ファイバのｘ及びｙ方向位置を決定する。従来のけ
がきまたはのこ引き法よりもフォトリソグラフィック法
技術を用いてレーザ配列チップのふちを画定することが
できる。
列の調整 レーザ配列チップ１０を３つの台座１２、１３及び１４
に対して押し付けることによってｘ及びｙ方向にて位置
付ける。ここでｘ方向（ファイバに向かう方向）のレー
ザ配列の位置は台座１２及び１３によって決められ、一
方、ファイバのコアの中心に対するレーザ活性領域の中
心線の調整（ｙ方向）は台座１４によって達成される。 この方向のレーザ配列の位置は、特に、もし、コア直径
が９μｍのオーダーにある単一モードファイバが用いら
れるならば、１〜２μｍ以内に調節して良好な光学的な
結合を得なければならない。この程度の寸法調節を達成
するには、台座１４に突き合うレーザチップのふち１８
が配列中の最も近いレーザ素子の活性領域から固定され
た距離にあることが必要である。そして、このふちから
の距離は、第１のファイバ受容溝をエッチングするため
のｙ方向の基準線して働く。Ｖ溝の基板１６上での配置
は、ファイバのｘ及びｙ方向位置を決定する。従来のけ
がきまたはのこ引き法よりもフォトリソグラフィック法
技術を用いてレーザ配列チップのふちを画定することが
できる。
【００１３】図２は、図１のレーザ配列構造体の正面の
断面部分を示し、ふち１８を有する深い、垂直の壁の交
接溝２２により製造され、ふち１８は配列中の第１のレ
ーザ２１の放射領域２３から固定された距離に置かれて
いる。図２にはダブルチャンネル隆起導波管のレーザ形
態が示されているが、チップ配列を他のレーザ構造、例
えば、ストライプ形態及び埋蔵されたヘテロ構造レーザ
により製造することもできる。レーザ配列面上の金属被
覆は、配列中の各々のレーザに関して別々の電極を要す
るが、明瞭化のために図２には示していない。
断面部分を示し、ふち１８を有する深い、垂直の壁の交
接溝２２により製造され、ふち１８は配列中の第１のレ
ーザ２１の放射領域２３から固定された距離に置かれて
いる。図２にはダブルチャンネル隆起導波管のレーザ形
態が示されているが、チップ配列を他のレーザ構造、例
えば、ストライプ形態及び埋蔵されたヘテロ構造レーザ
により製造することもできる。レーザ配列面上の金属被
覆は、配列中の各々のレーザに関して別々の電極を要す
るが、明瞭化のために図２には示していない。
【００１４】レーザバーは、レーザ活性領域２３から調
節された距離にある垂直のふち１８を残して、交接溝２
２をのこ刃切断させることによって配列に切断される。 交接溝のこの垂直な面が台座１４に対して突き当たると
きに、レーザ配列の活性領域は台座１４のふちからＤ＋
ｎｐの距離（ｙ方向）にある（ｐはレーザのピッチであ
り、ｎは４つのレーザ配列の関してｎ＝０、１、２、３
である）。基板は、Ｖ溝の中心が、チップのふち１８に
突き合う台座表面から等距離Ｄ＋ｎｐにあるように設計
される。これはファイバとレーザ間のｙ方向の自動的な
調整をもたらす。
節された距離にある垂直のふち１８を残して、交接溝２
２をのこ刃切断させることによって配列に切断される。 交接溝のこの垂直な面が台座１４に対して突き当たると
きに、レーザ配列の活性領域は台座１４のふちからＤ＋
ｎｐの距離（ｙ方向）にある（ｐはレーザのピッチであ
り、ｎは４つのレーザ配列の関してｎ＝０、１、２、３
である）。基板は、Ｖ溝の中心が、チップのふち１８に
突き合う台座表面から等距離Ｄ＋ｎｐにあるように設計
される。これはファイバとレーザ間のｙ方向の自動的な
調整をもたらす。
【００１５】Ｚ方向のレーザ配列及びファイバ配列の調
整 ファイバとレーザ配列チップ１０中の対応するレーザの
ｚ方向の調整は、ファイバコア及びレーザ活性領域を基
板１６の表面上で同じ高さに固定することによって達成
される。図３の断面図に示した、Ｖ溝中のファイバの位
置は、Ｖ溝の幅ｗ及びファイバの直径ｄ（通常のファイ
バは１２５μｍ）によって決定される。基板面上のコア
中心の高さｈｃｏｒｅは下記式によって与えられる：
整 ファイバとレーザ配列チップ１０中の対応するレーザの
ｚ方向の調整は、ファイバコア及びレーザ活性領域を基
板１６の表面上で同じ高さに固定することによって達成
される。図３の断面図に示した、Ｖ溝中のファイバの位
置は、Ｖ溝の幅ｗ及びファイバの直径ｄ（通常のファイ
バは１２５μｍ）によって決定される。基板面上のコア
中心の高さｈｃｏｒｅは下記式によって与えられる：
【
数１】ｈｃｏｒｅ＝ｄ√３／２−ｗ／√２
数１】ｈｃｏｒｅ＝ｄ√３／２−ｗ／√２
【００１６】
レーザ放射領域を基板面上ｈｃｏｒｅに等しい調節高に
置くことは新規なパッケージング法を必要する。従来の
レーザ装備技術（例えば、共融プリフォームの使用）は
鑞の厚さに関して実質的な調整をもたらさない。これら
の鑞技術は、およそ±１μｍである要求された正確さを
もってレーザの位置の定めるのに適切ではない。本発明
において、各々のレーザの活性領域の垂直位置（基板面
上）は基板表面に構築された波形のレーザ装備パターン
を使用することによって調節される。装着パターンは調
節可能な厚さを有する鑞被覆と組み合わせて用いられる
。レーザチップ表面と活性領域との距離は成長及び組み
立て工程の間に正確に調節することができるので、レー
ザ配列のエピサイドダウン装着が好ましい。 エピサイドアップ（ｅｐｉ−ｓｉｄｅ ｕｐ） 法は、
基板薄化工程が１ミクロン内に調節される必要があるの
で、前記寸法の必要な調節を容易にもたらすことができ
ない。エピサイドダウン装備は熱抵抗を低下するという
付加的な利点を持つ。
レーザ放射領域を基板面上ｈｃｏｒｅに等しい調節高に
置くことは新規なパッケージング法を必要する。従来の
レーザ装備技術（例えば、共融プリフォームの使用）は
鑞の厚さに関して実質的な調整をもたらさない。これら
の鑞技術は、およそ±１μｍである要求された正確さを
もってレーザの位置の定めるのに適切ではない。本発明
において、各々のレーザの活性領域の垂直位置（基板面
上）は基板表面に構築された波形のレーザ装備パターン
を使用することによって調節される。装着パターンは調
節可能な厚さを有する鑞被覆と組み合わせて用いられる
。レーザチップ表面と活性領域との距離は成長及び組み
立て工程の間に正確に調節することができるので、レー
ザ配列のエピサイドダウン装着が好ましい。 エピサイドアップ（ｅｐｉ−ｓｉｄｅ ｕｐ） 法は、
基板薄化工程が１ミクロン内に調節される必要があるの
で、前記寸法の必要な調節を容易にもたらすことができ
ない。エピサイドダウン装備は熱抵抗を低下するという
付加的な利点を持つ。
【００１７】図４（ａ）に、波形レーザ装着領域の部分
断面図を示す。レーザ配列の二つの素子だけを示す（一
方の素子が台座１４に近い）。レーザ装着領域は、隆起
部４１を各レーザ素子用に基板に加工してそして各隆起
が側溝４２及び４３により縁どられることによって製造
される。シリコン隆起部４１の高さは、基板表面４４よ
り数ミクロン下側にあるように加工される。次いで、調
節された厚さの鑞４５（例えばＩｎまたはＡｕＳｎ）が
隆起部の表面上に基板の表面４４よりわずかに上方にあ
るような高さに堆積される。この金属被覆された隆起部
はレーザと電気的に接触しそして基板１６上にファイバ
溝の中心（図４ａに図示しない）と並列に基板１６上に
パターン化される。台座１４は第１の接触隆起部４１の
中心から距離Ｄに位置して、図２に示した交接溝のふち
からレーザ配列の第１の活性領域への距離と整合する。 これらの距離の整合及び溝ピッチと活性領域間隔の等価
性は前記のようなレーザ／ファイバのｙ方向の調整をも
たらす。
断面図を示す。レーザ配列の二つの素子だけを示す（一
方の素子が台座１４に近い）。レーザ装着領域は、隆起
部４１を各レーザ素子用に基板に加工してそして各隆起
が側溝４２及び４３により縁どられることによって製造
される。シリコン隆起部４１の高さは、基板表面４４よ
り数ミクロン下側にあるように加工される。次いで、調
節された厚さの鑞４５（例えばＩｎまたはＡｕＳｎ）が
隆起部の表面上に基板の表面４４よりわずかに上方にあ
るような高さに堆積される。この金属被覆された隆起部
はレーザと電気的に接触しそして基板１６上にファイバ
溝の中心（図４ａに図示しない）と並列に基板１６上に
パターン化される。台座１４は第１の接触隆起部４１の
中心から距離Ｄに位置して、図２に示した交接溝のふち
からレーザ配列の第１の活性領域への距離と整合する。 これらの距離の整合及び溝ピッチと活性領域間隔の等価
性は前記のようなレーザ／ファイバのｙ方向の調整をも
たらす。
【００１８】レーザ配列装着操作は、前記の台座を用い
てレーザチップが同時にすべての３つの台座と突き合わ
せ接触するようにレーザ配列をレーザ装備領域に位置付
けることによって始める。レーザ配列チップ上に下向き
に力をかけながら、熱を適用して鑞を溶かす。鑞が溶解
すると、レーザ配列表面は基板表面と接触するようにな
りそして鑞が押し出されて過剰の鑞４７及び４８がそれ
ぞれ側溝４２及び４３に流れ出る。この方法で、厚さが
接触隆起部（鑞が堆積される前）の上部と基板表面４４
との間の高さの差によって決定される、調節された鑞フ
ィルムが得られる。過剰の鑞を側溝中に封じ込めること
はレーザ配列の種々の素子間に鑞が拡散することも防止
する。この方法により、通常の加工技術を用いて基板表
面より上方のレーザの高さｈｌａｓｅｒ をサブミクロ
ンの寸法に調節することができる。従って、レーザとフ
ァイバのＺ方向の調整はｈｃｏｒｅ＝ｈｌａｓｅｒ と
なるように基板の加工（及びレーザ成長／加工）を調節
することによって得られる。
てレーザチップが同時にすべての３つの台座と突き合わ
せ接触するようにレーザ配列をレーザ装備領域に位置付
けることによって始める。レーザ配列チップ上に下向き
に力をかけながら、熱を適用して鑞を溶かす。鑞が溶解
すると、レーザ配列表面は基板表面と接触するようにな
りそして鑞が押し出されて過剰の鑞４７及び４８がそれ
ぞれ側溝４２及び４３に流れ出る。この方法で、厚さが
接触隆起部（鑞が堆積される前）の上部と基板表面４４
との間の高さの差によって決定される、調節された鑞フ
ィルムが得られる。過剰の鑞を側溝中に封じ込めること
はレーザ配列の種々の素子間に鑞が拡散することも防止
する。この方法により、通常の加工技術を用いて基板表
面より上方のレーザの高さｈｌａｓｅｒ をサブミクロ
ンの寸法に調節することができる。従って、レーザとフ
ァイバのＺ方向の調整はｈｃｏｒｅ＝ｈｌａｓｅｒ と
なるように基板の加工（及びレーザ成長／加工）を調節
することによって得られる。
【００１９】本発明の調整技術は、オプトエレクトロニ
ック部品のパッケージングに対する低コストの方法を提
供することが期待される。能動的な調整操作に費す時間
を減じることは組み立てに関する労働コストを減じ、一
方、パッケージング媒体としてシリコンを使用すること
は、バッチ処理技術を用いることを介して一層低い材料
コストに関する可能性を与える。エポキシのような通常
の材料ではなく、部品の定着に関する機械的な形態（台
座及びＶ溝）のさらなる利点は、現在使われている部品
の安定性（結合性）が改善されることであり、それは向
上した信頼性に言い換えられる。
ック部品のパッケージングに対する低コストの方法を提
供することが期待される。能動的な調整操作に費す時間
を減じることは組み立てに関する労働コストを減じ、一
方、パッケージング媒体としてシリコンを使用すること
は、バッチ処理技術を用いることを介して一層低い材料
コストに関する可能性を与える。エポキシのような通常
の材料ではなく、部品の定着に関する機械的な形態（台
座及びＶ溝）のさらなる利点は、現在使われている部品
の安定性（結合性）が改善されることであり、それは向
上した信頼性に言い換えられる。
【００２０】本発明の特定の態様を図１〜４の具体例に
より説明してきたけれども、当業者にとって、本発明の
領域を離れることなく他の改良をなし得ることが明らか
であろう。例えば、多モードファイバを単一モードファ
イバの代わりに用い得る。しかしながら、最大の利点は
一層小さなコアの単一モードファイバを使用することに
よって実現される。なぜなら、ファイバ−レーザの調整
は一層大きな正確性を必要とし、それは本発明によって
達成され得るからである。更に、図１の具体例と同じｘ
，ｙ及びｚ方向の調整を可能にする限り、基板を、Ｖ溝
以外の他のファイバを受け入れる導管（ｃｏｎｄｕｉｔ
） によりエッチングし得る。更に、図４ａ−ｂ中に示
した以外の装着表面が製造され得る。一例として、装着
領域は、基板面上方の知られた高さ（ｈｄｉｅｌｅｃｔ
ｒｉｃ）に加工された誘電性プラットフォームからなり
、そして鑞山を誘電性のプラットフォーム間にｈｄｉｅ
ｌｅｃｔｒｉｃをわずかに超える高さで堆積する。レー
ザチップをこの装着領域にしっかりと押しつけ、それゆ
え、各々のレーザ素子が鑞の隆起部に鑞付けされてそし
てチップ表面は誘電プラットフォーム上に載る。それゆ
え、ｈｃｏｒｅ＝ｈｌａｓｅｒ ＋ｈｄｉｅｌｅｃｔｒ
ｉｃである限り、ｚ方向において適当な調整が存在する
。図１中の台座１２及び１３はチップの前方にあるけれ
ども、それらをまたチップの後方に位置し得る。 しかしながら、前方の配置はチップの寸法をファイバの
軸の位置付けに影響を及ぼすことなく増大する際に柔軟
性を与えるので、前方配置が好ましい。
より説明してきたけれども、当業者にとって、本発明の
領域を離れることなく他の改良をなし得ることが明らか
であろう。例えば、多モードファイバを単一モードファ
イバの代わりに用い得る。しかしながら、最大の利点は
一層小さなコアの単一モードファイバを使用することに
よって実現される。なぜなら、ファイバ−レーザの調整
は一層大きな正確性を必要とし、それは本発明によって
達成され得るからである。更に、図１の具体例と同じｘ
，ｙ及びｚ方向の調整を可能にする限り、基板を、Ｖ溝
以外の他のファイバを受け入れる導管（ｃｏｎｄｕｉｔ
） によりエッチングし得る。更に、図４ａ−ｂ中に示
した以外の装着表面が製造され得る。一例として、装着
領域は、基板面上方の知られた高さ（ｈｄｉｅｌｅｃｔ
ｒｉｃ）に加工された誘電性プラットフォームからなり
、そして鑞山を誘電性のプラットフォーム間にｈｄｉｅ
ｌｅｃｔｒｉｃをわずかに超える高さで堆積する。レー
ザチップをこの装着領域にしっかりと押しつけ、それゆ
え、各々のレーザ素子が鑞の隆起部に鑞付けされてそし
てチップ表面は誘電プラットフォーム上に載る。それゆ
え、ｈｃｏｒｅ＝ｈｌａｓｅｒ ＋ｈｄｉｅｌｅｃｔｒ
ｉｃである限り、ｚ方向において適当な調整が存在する
。図１中の台座１２及び１３はチップの前方にあるけれ
ども、それらをまたチップの後方に位置し得る。 しかしながら、前方の配置はチップの寸法をファイバの
軸の位置付けに影響を及ぼすことなく増大する際に柔軟
性を与えるので、前方配置が好ましい。
【図１】本発明の具体例に従うレーザ配列のファイバ配
列に対する調整を説明する光学部品パッケージングの斜
視図である。
列に対する調整を説明する光学部品パッケージングの斜
視図である。
【図２】図１の具体例におけるレーザ配列の一部分の正
面の図である。
面の図である。
【図３】図１の配列の単一のファイバの拡大断面図であ
り、ファイバ及びファイバが配置される溝の寸法パラメ
ータを示す。
り、ファイバ及びファイバが配置される溝の寸法パラメ
ータを示す。
【図４】図４Ａはレーザ配列チップが装着される波形の
レーザ装着領域（図示しない）の部分断面図であり、図
４Ｂは図４Ａに示した装着領域への装着後のレーザチッ
プの部分断面図を示す。
レーザ装着領域（図示しない）の部分断面図であり、図
４Ｂは図４Ａに示した装着領域への装着後のレーザチッ
プの部分断面図を示す。
１０ レーザ配列チップ
１１ 光ファイバ配列
１２ 前方台座
１３ 前方台座
１４ 側方台座
１５ 金属被覆
１６ 基板
１８ レーザチップのふち
２１ レーザ
２２ 交接溝
２３ 放射領域
４２ 側溝
４３ 側溝
４７ 鑞
４８ 鑞
Claims (27)
- 【請求項１】 ファイバの配列をレーザチップとして
製造された活性領域を有する素子の配列に対して受動的
に調整する方法であって、上記チップ及びファイバが基
板に取り付け可能であり、溝の配列を上記ファイバが位
置付け可能な上記基板中に形成する工程と、２の前方台
座構造体及び１の側方台座構造体を、それぞれ、上記基
板の上面上の予め決めた位置に形成し、ここに各々の台
座構造体は接触面を有する工程と、上記レーザチップの
垂直な側壁を画定して交接溝を形成し、それによって、
上記側壁のふちが上記配列の最も近いレーザ素子の活性
領域から予め決められた距離にある工程と、上記チップ
の前方面を上記２の前方台座の接触面に突き合わせ且つ
上記交接溝の画定された側壁を上記側方台座の接触面に
突き合わせることによって、上記レーザチップを上記基
板上にエピサイドダウン装着して、それによって、各々
のファイバがそれぞれの溝内に位置付けられたときに、
各々のファイバの中心線がそれぞれの素子の活性領域の
中心線に調整され、それによって、上記活性領域を光学
的に上記ファイバに連絡することができる装着工程とを
含む上記方法。 - 【請求項２】 上記装着工程が、波形の装着パターン
を上記基板の上面内に形成して、溝により縁どられ且つ
上記基板の上面未満の高さの露出した接触面を有する接
触隆起の配列を生じ、調節可能な厚さの鑞を、上記基板
の上方表面を超える高さの電気的接触面を生じるのに十
分に、各々の隆起部に堆積し、上記チップを基板上方で
且つ上記台座と突き合わせ接触させて位置付け、そして
、上記チップが上記基板に定着するまで台座とチップ間
の突き合わせ接触を維持しながら、同時に、十分な熱を
かけて鑞を溶解し且つ上記レーザチップ上に下向きの力
をかけることを含む請求項１に記載の受動的な調整方法
。 - 【請求項３】 少なくとも一種の受光素子を少なくと
も一種の能動素子を有する発光チップに対して受動的に
調整する方法であって、ここに、上記チップ及び受光素
子が基板上に取り付け可能であり、２の前方台座構造体
及び１の側方台座構造体を、それぞれ、上記基板面上の
予め決められた位置に形成し、ここに、各々の台座が接
触面を有する工程と、上記発光チップの垂直な側壁を画
定して交接溝を形成し、それによって、上記側壁のふち
が上記チップの能動素子から予め決められた距離にある
工程と、上記基板面に対して基準面を画定する工程と、
上記チップの前方面を上記２の前方台座の接触面に突き
合わせ且つ上記交接溝の画定された側壁を上記側方台座
の接触面に突き合わせることによって、上記チップを上
記基準面にエピサイドダウン装着し、それによって、上
記能動素子を上記基板面を超える既知の高さに且つ上記
側壁のふちから既知の横方向の変位に置く工程と、上記
受光素子を、各々の受光素子の中心線がそれぞれの能動
素子の中心線に対して調整されるように、上記基板上で
上記台座及び上記能動素子の位置に対して位置付け、そ
れによって、上記能動素子を光学的に上記受光素子に連
絡することができる工程とを含む上記方法。 - 【請求項４】 上記受光素子が単一モード光ファイバ
の配列を含む請求項３に記載の受動的な調整方法。 - 【請求項５】 上記受光素子が多モード光ファイバの
配列を含む請求項３に記載の受動的な調整方法。 - 【請求項６】 上記チップがレーザの配列を含む請求
項４または５に記載の受動的な調整方法。 - 【請求項７】 上記受光素子がファイバであり且つ上
記チップがレーザを含む請求項３に記載の受動的な調整
方法。 - 【請求項８】 上記受光素子の配列を上記基板面上に
位置付ける工程が、ファイバ収容溝を、上記基板中に上
記ファイバの配列を受けるために形成する工程を含む請
求項４または５に記載の受動的な調整方法。 - 【請求項９】 上記基準面が上記基板面である請求項
３に記載の受動的な調整方法。 - 【請求項１０】 上記装着工程が、更に、波形装着パ
ターンを上記基板面内に形成して、溝により各々縁どら
れ且つ上記基板面未満の高さの露出された接触面を有す
る接触隆起部の配列を生じる工程と、調節可能な厚さの
鑞を、上記基板面を超える高さの電気的接触面を生じる
のに十分に、各々の隆起部に堆積する工程と、上記チッ
プを基板より上方に且つ上記台座と突き合わせ接触させ
て位置付ける工程と、上記チップが上記基板に定着する
まで上記台座とチップ間の突き合わせ接触を維持しなが
ら、同時に、十分な熱をかけて鑞を溶解し且つ上記レー
ザチップ上に下向きの力をかけ、ここに、各々の能動素
子をそれぞれの接触隆起部の電気的接触面に鑞付けする
工程とを含む、請求項９に記載の受動的な調整方法。 - 【請求項１１】 上記装着工程が、更に、上記基板面
上に誘電性の隆起部のパターンを形成し、ここに、各々
の誘電性の隆起部の露出された上面が上記基準面と同一
平面上にある工程と、調節可能な厚さの鑞を各々の誘電
性隆起部間に堆積して上記基準面を超える上面を有する
電気的接触隆起部を形成する工程と、上記チップを基板
より上方に且つ上記台座と突き合わせ接触して位置付け
る工程と、上記チップが上記基板に定着するまで上記台
座とチップ間の突き合わせ接触を維持しながら、同時に
、十分な熱をかけて鑞を溶解し且つ上記レーザチップ上
に下向きの力をかけ、ここに、各々の能動素子をそれぞ
れの電気的接触隆起部の上面に鑞付けする工程とを含む
請求項３に記載の受動的な調整方法。 - 【請求項１２】 ファイバをチップ上に製造されたレ
ーザに対して受動的に調整する方法であって、上記チッ
プ及びファイバが基板に取り付け可能であり、２の前方
台座構造体及び１の側方台座構造体を、それぞれ、上記
基板の面上の予め決めた位置に形成し、ここに各々の台
座構造体は接触面を有する工程と、上記レーザチップの
垂直な側壁を画定して交接溝を形成し、それによって、
上記側壁のふちがレーザから予め決められた距離にある
工程と、上記基板表面に対して基準面を画定する工程と
、上記チップの前方面を上記２の前方台座の接触面に突
き合わせ且つ上記交接溝の画定された側壁を上記側方台
座の接触面に突き合わせることによって、上記チップを
上記基準面にエピサイドダウン装着し、それによって、
上記レーザが上記基板面を超える既知の高さに且つ上記
側壁のふちから既知の横方向の変位に位置する工程と、
上記ファイバを、上記ファイバの中心線が上記レーザの
中心線に対して調整されるように、上記基板上で上記台
座及び上記レーザの位置に対して位置付けし、それによ
って、上記レーザを光学的に上記ファイバに連絡するこ
とができる工程を含む上記受動的な調整方法。 - 【請求項１３】 上記ファイバが単一モード光である
請求項１２に記載の受動的な調整方法。 - 【請求項１４】 上記ファイバを上記基板面上に位置
付ける工程が、ファイバ収容溝を、上記基板中に上記フ
ァイバを受けるために形成する工程を含む請求項１３に
記載の受動的な調整方法。 - 【請求項１５】 上記基準面が上記基板面である請求
項１２に記載の受動的な調整方法。 - 【請求項１６】 上記装着工程が、更に、波形装着パ
ターンを上記基板面内に形成して、溝により縁どられ且
つ上記基板面未満の高さの露出した接触面を有する接触
隆起部を生じる工程と、調節可能な厚さの鑞を、上記基
板面を超える高さの電気的接触面を生じるのに十分に、
上記隆起部上に堆積する工程と、上記チップを基板上方
に且つ上記台座と突き合わせ接触して位置付ける工程と
、上記チップが上記基板に定着するまで上記台座とチッ
プ間の突き合わせ接触を維持しながら、同時に、十分な
熱をかけて鑞を溶解し且つ上記チップ上に下向きの力を
かけ、ここに、レーザを上記接触隆起部の接触表面に鑞
付けする工程とを含む、請求項１５に記載の受動的な調
整方法。 - 【請求項１７】 上記装着工程が、更に、上記基板面
上に一対の誘電性の隆起部を形成し、ここに、各々の誘
電性の隆起部の露出された上面が上記基準面と同一平面
上にある工程と、調節可能な厚さの鑞を上記誘電性隆起
部間に堆積して上記基準面を超える上面を有する電気的
接触隆起部を形成する工程と、上記チップを基板より上
方に且つ上記台座と突き合わせ接触して位置付ける工程
と、上記チップが上記基板に定着するまで上記台座とチ
ップ間の突き合わせ接触を維持しながら、同時に、十分
な熱をかけて鑞を溶解し且つ上記チップ上に下向きの力
をかけ、ここに、レーザを上記電気的接触隆起部の上面
に鑞付けする工程とを含む、請求項１２に記載の受動的
な調整方法。 - 【請求項１８】 少なくとも一種の受光素子を、少な
くとも一種の活性領域を有する発光チップに対して調整
するためのパッケージであって、基板本体と、基板表面
上のそれぞれ予め決めた位置にあって、各々、接触面を
有する２の前方台座構造体及び１の側方台座構造体と、
上記チップの側部において画定された交接溝を有し、上
記溝が上記チップの活性領域から予め決められた距離に
あるふちを持つ垂直な側壁を備える上記チップであって
、上記チップの前面が２の前方台座の接触面と突き合い
且つ上記交接溝の側壁が上記側方台座の接触面と突き合
うように、上記チップが上記基板面上にエピサイドダウ
ン装着されている上記チップと、上記受光素子を各々の
受光素子の中心線が各々の活性領域の中心線に調整され
るように位置付けることが可能である上記基板中に画定
された溝手段であって、それによって上記活性領域を光
学的に上記受光素子と連絡することができる上記溝手段
とを含む上記パッケージ。 - 【請求項１９】 更に、上記発光チップの活性領域と
電気的接触をもたらす金属被覆パターンを含む請求項１
８に記載のパッケージ。 - 【請求項２０】 上記受光素子が単一モード光ファイ
バの配列を含む請求項１９に記載のパッケージ。 - 【請求項２１】 上記受光素子が多モード光ファイバ
の配列を含む請求項１９に記載のパッケージ。 - 【請求項２２】 上記チップがレーザの配列を含む請
求項２０または２１のパッケージ。 - 【請求項２３】 上記受光素子がファイバであり且つ
上記チップがレーザを含む請求項１９に記載のパッケー
ジ。 - 【請求項２４】 少なくとも一種の受光素子を、少な
くとも一種の能動素子を有する発光チップに対して受動
的に調整する方法であって、上記チップ及び受光素子が
基板に取り付け可能であり、２の前方台座構造体及び１
の側方台座構造体を、それぞれ、上記基板の面上のそれ
ぞれの位置に形成し、ここに、各々の台座構造体が接触
面を有する工程と、上記発光チップの垂直な側壁を画定
してそこに交接溝を形成する工程と、上記基板表面に対
して基準面を画定する工程と、上記チップの前方面を上
記２の前方台座の接触面に突き合わせ且つ上記交接溝の
画定された側壁を上記側方台座の接触面に突き合わせる
ことによって、上記チップを上記基準面に装着する工程
と、上記能動素子が光学的に上記受光素子に連絡するよ
うに上記基板面上の上記受光素子を上記台座及び上記能
動素子の位置に対して位置付ける工程とを含む上記方法
。 - 【請求項２５】 チップ上に集積した複数の能動素子
を基板に統合的に接触している複数の受光素子に対して
受動的に調整する方法であって、２の前方台座構造体及
び１の側方台座構造体を、それぞれ、上記基板の面上の
それぞれの位置に形成する工程と、上記チップを、上記
能動素子が光学的に上記受光素子と連絡するように上記
２の前方台座構造体及び上記側方台座構造体と同時に突
き合わせ接触させて配置することによって、上記チップ
を上記基板上に装着する工程とを含む上記方法。 - 【請求項２６】 少なくとも一種の受光素子を、少な
くとも一種の能動素子を有する発光チップに対して受動
的に調整するためのパッケージであって、上記チップ及
び受光素子が基板に取り付け可能であり、上記基板面上
のそれぞれの位置にあって、各々、接触面を有する２の
前方台座構造体及び１の側方台座構造体と、ここに上記
発光チップが交接溝を形成するための垂直な側壁を含み
、上記チップの前方面を２の前方台座の接触面と突き合
わせ且つ上記交接溝の画定された側壁を上記側方台座の
接触面と突き合わせることによって、基準面上に上記基
板面に対して装着されている上記チップとを含み、それ
によって上記能動素子を光学的に上記受光素子と連絡す
ることができるように、上記受光素子を上記台座及び上
記能動素子の位置に対して上記基板面上に位置付けが可
能である上記パッケージ。 - 【請求項２７】 チップ上に集積された複数の能動素
子を基板に統合的に接触している複数の受光素子に対し
て受動的に調整するパッケージであって、上記基板面上
のそれぞれの位置にある２の前方台座構造体及び１の側
方台座構造体を含み、それによって、上記チップを、上
記能動素子が光学的に上記受光素子と連絡するように上
記２の前方台座構造体及び上記側方構造体に突き合わせ
接触させて配置することによって、上記チップが上記基
板面上に装着される上記パッケージ。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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