JPH04291210A - 光結合装置の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバからの光信
号を受光素子により受光する光結合装置に関する。

【０００２】近年、光通信の高速化に伴い、より周波数
応答の優れた受光素子による光結合が要求されている。 そのため、端子間容量の少ない裏面入射型の受光素子に
より簡易、高精度に光結合する必要がある。

【０００３】

【従来の技術】一般に、受光素子には、受光面と配線部
が同一面上に有する表面入射型と、受光面と配線部がそ
れぞれ反対面に有する裏面入射型とがある。

【０００４】この表面入射型の受光素子を使用する光結
合装置は、該受光素子を基板上に実装して受光面側で配
線を行うもので、受光素子のＰＮ接合（光電変換領域）
の位置が受光面に近く光結合における調整等の自由度が
比較的大きい。従って、光ファイバからの光信号をレン
ズで集光させて受光することはもちろん、光ファイバか
ら直接光信号を受光する光結合方法をとることができる
。しかし、光通信の高速化に伴い、より端子間容量の少
ない受光素子が要求されるようになると、表面入射型の
受光素子で受光面積を小さくしていくことでは対処しき
れず裏面入射型の受光素子が有望視されてきている。

【０００５】この裏面入射型の受光素子は、受光面から
ＰＮ接合部までの距離が表面入射型に比べて比較的長い
。従って、光ファイバのみで直接良好な光結合を得るた
めには、受光面にファイバ端面を極力近づける必要があ
る。

【０００６】そこで、図４に、裏面入射型の受光素子を
使用した従来の光結合装置の概念図を示す。図４におい
て、光結合装置３０は、基板３１に穿孔部３２が形成さ
れ、その一端に裏面入射型の受光素子３３が、受光面を
穿孔部３２内に向けて取付けられる。そして、光ファイ
バ３４からの光信号をレンズ３５により集光して、該受
光素子３３において受光し、電気信号として取出すもの
である。

【０００７】このような光結合装置３０は、レンズ３５
により集光して、該受光素子３３の厚さを考慮しながら
光結合を行うものである。すなわち、レンズ３５，光フ
ァイバ３４及び受光素子３３の位置関係により良好な受
光状態とするものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記裏面入射
型の受光素子を有する光結合装置３０では、光ファイバ
３４（端面）、レンズ３５及び受光素子３３が分離する
ことから、部品点数が多くなると共に、焦点位置の調整
等が困難であり、高精度を図ることがてきないという問
題がある。

【０００９】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、部品点数の削減、光結合精度の向上を図る光結
合装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】図１に、本発明の原理説
明図を示す。図１において、第１の工程では、基板に、
段差を形成させて穿孔部を形成する。第２の工程では、
該基板上の穿孔部の一端の周辺にバンク部を設ける。第
３の工程では、該基板上のバンク部内より集光材を溶融
して、該バンク部及び前記穿孔部の段差間で集光手段を
埋設する。そして、第４の工程では、該基板の穿孔部の
他端に、該集光手段を介して入射する光信号を受光する
受光素子を取着するものである。

【００１１】

【作用】上述のように、基板に形成された段差を有する
穿孔部の一端に集光手段を埋設する。埋設は、集光材を
所定温度で溶融させて行うもので、バンク部と穿孔部の
段差部分で集光手段が形成させる。そして、穿孔部の他
端に受光素子を取着して、該集光手段を介して入射する
光信号を受光するものである。

【００１２】このように、集光手段を介して穿孔部より
光信号を受光する受光素子は裏面入射型であり、受光の
ために必要とする集光手段は基板に埋設されている。従
って、光結合装置を構成する部品点数を削減することが
可能になると共に、集光手段により予め光結合されるこ
とから光結合精度の向上を図ることが可能となる。

【００１３】

【実施例】図２に本発明の一実施例の構成図を示す。図
２において、光結合装置１は、例えばセラミックの基板
２に座ぐりにより段差３ａを有する穿孔部３が形成され
ており、該穿孔部３は小径孔３ｂ及び大径孔３ｃにより
構成される。この穿孔部３の一端における小径孔３ｂの
周辺にはリング状のバンク部４が設けられ、このバンク
部４内と穿孔部３の小径３ｂ間に集光手段であるレンズ
４が埋設される。また、穿孔部３の他端における大径孔
３ｃには、ろう材６により受光素子であるＡＰＤ（アバ
ランシェ・フォト・ダイオード）７が取着される。一方
、レンズ５の前方にはシングルモードの光ファイバ８の
端面が位置し、光信号を出力する。

【００１４】ここで、ＡＰＤ７は、ＩＩＩ　−Ｖ族の化
合物で形成されたもので、例えばＩｎＰ（インジウム・
リン）で形成されるバッファ領域７ａと、ＩｎＧａＡｓ
（インジウム・ガリウム・ヒ素）で形成される光電変換
領域７ｂと、ＩｎＰで形成される増倍領域７ｃと、該増
倍領域７ｃに形成される電極７ｄとにより構成される。 すなわち、穿孔部３の大径孔３ｃ側に受光領域７ａを配
し、反対面に電極７ｄを形成してワイヤ７ｅにより配線
を行う裏面入射型のＡＰＤ７である。

【００１５】このような光結合装置１は、光ファイバ８
の端面より出射される光信号がレンズ５を介して集光さ
れて、ＡＰＤ７のバッファ領域７ａ、光電変換領域７ｂ
に入射され、電気信号に変換されて出力されるものであ
る。この場合、レンズ５の焦点距離は、レンズ５を形成
する集光材（レンズ材で例えばシリコンを主成分とする
ホウケイ酸ガラス（融点約６００℃））の量、及び材質
（溶融時の粘度等）、溶融温度、バンク部４のリング径
Ｄ、小径孔３ｂの径ｄ１　、及び長さＬ、大径孔３ｃの
径ｄ２　により決定され、最終的調整は光ファイバ８の
端面のレンズ５までの距離により行う。

【００１６】このように、レンズ５を基板２に埋設する
ことにより、光学系を構成する部品点数を削減すること
ができると共に光結合精度を向上させることができる。 また、振動等による光結合系のずれが最小限に抑えるこ
とができ、耐環境性能を向上させることができるもので
ある。

【００１７】次に、図３に、本発明の製造工程図を示す
。図３において、まず、セラミックの基板２に座ぐりに
よる段差３ａによって形成される小径孔３ｂ及び（径ｄ
１　、長さＬ）及び大径孔３ｃからなる穿孔部３を形成
する（図３（Ａ））。また、穿孔部３の一端における小
径孔３ｂの周辺にリング形状（径Ｄ）のバンク部４を設
け、このバンク部４内に上述のレンズ材５ａを載置する
（図３（Ｂ））。

【００１８】続いて、例えば約６００℃以上の温度を加
えて該レンズ材５ａを溶融させてレンズ５を形成する（
図３（Ｃ））。すなわち、バンク部４が溶融するレンズ
材５ａを堰止める土手の役割をなし、溶融したレンズ材
５が小径孔３ｂの端面及び段差３ａで表面張力で非球面
形状となってレンズ５を形成して、該基板２に埋設され
るものである。そして、穿孔部３の他端における大径孔
３ｃ側にバッファ領域７ａを配して、例えば金・錫化合
物等のろう材６により受光素子７を基板２に取着するも
のである（図３（Ｄ））。

【００１９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、基板に形
成された段差を有する穿孔部の一端に集光手段を、集光
材を溶融させて埋設し、該穿孔部の他端に受光素子を取
着することにより、装置を構成する光学系の部品点数を
削減することができ、光結合精度を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の原理説明図である。

【図２】本発明の一実施例の構成図である。

【図３】本発明の製造工程図である。

【図４】従来の光結合装置の概念図である。

【符号の説明】

１　　光結合装置 ２　　基板 ３　　穿孔部 ３ａ　　段差 ４　　バンク部 ５　　レンズ ５ａ　　レンズ材 ７　　ＡＰＤ ８　　光ファイバ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　基板（２）に、段差（３ａ）を形成さ
   せて穿孔部（３）を形成する工程と、該基板（２）上の
   穿孔部（３）の一端の周辺にバンク部（４）を設ける工
   程と、該基板（２）上のバンク部（４）内より集光材（
   ５ａ）を溶融して、該バンク部（４）及び前記穿孔部（
   ３）の段差（３ａ）間で集光手段（５）を埋設する工程
   と、該基板（２）の穿孔部（３）の他端に、該集光手段
   （５）を介して入射する光信号を受光する受光素子（７
   ）を取着する工程と、を有することを特徴とする光結合
   装置の製造方法。