JPH04361211A - オプトエレクトロニックデバイス - Google Patents

オプトエレクトロニックデバイス

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JPH04361211A
JPH04361211A JP4021246A JP2124692A JPH04361211A JP H04361211 A JPH04361211 A JP H04361211A JP 4021246 A JP4021246 A JP 4021246A JP 2124692 A JP2124692 A JP 2124692A JP H04361211 A JPH04361211 A JP H04361211A
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JP
Japan
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substrate
optical
optoelectronic
optical connection
optical fiber
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JP4021246A
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Michel Maignan
ミシエル・メニヤン
Jean Ducate
ジヤン・デユカト
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Alcatel Lucent NV
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Alcatel NV
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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
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    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
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    • G02B6/4202—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details for coupling an active element with fibres without intermediate optical elements, e.g. fibres with plane ends, fibres with shaped ends, bundles
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は特に、基板に載置され且
つ光ファイバにより接続されているオプトエレクトロニ
ックデバイスに関する。本発明は特に、光ファイバ伝送
システムに使用される光受信器の製造に適用される。こ
のようなシステムにおいて光波は、直接検出による強度
変調又はコヒーレント検出による周波数もしくは位相変
調を介してディジタル信号を搬送する。この信号が高流
量である場合、検出は例えば１．８ＧＨｚの高周波領域
で動作するコンポーネントを使用して実施され、これら
のコンポーネントは、有利にはセラミック基板上に形成
されたハイブリッド回路に集積されている。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】このよ
うな受信器において、入力光信号は光ファイバにより案
内され、受信器の第１の増幅器を後置するフォトダイオ
ードにより受信される。これらの２つのコンポーネント
の電気接続は、電気信号の周波数が高いときに微妙な技
術的問題を生じる。接続線の寄生容量は実際に受信器の
通過帯域を制限し、付加的な雑音を導入する。更に、フ
ォトダイオードを遠ざけると、フォトダイオードと増幅
器との間にインピーダンスの不整合が生じ、回路の機能
を撹乱する定常波がこの線に出現する。この問題を解決
するために種々の構成が提案された。これらの提案はい
ずれもフォトダイオードが通常収容されるケーシングを
省略し、このケーシングの寄生容量を除去するためにフ
ォトダイオードを増幅器に直接電気接続するものである
。良好な光接続を確保する位置に光ファイバを保持する
と別の問題が生じ、機械的応力に耐えるようにデバイス
を構成しなければならない場合に問題は複雑になる。 この光接続の問題の解決方法は文献（ＷＯ−Ａ−８７／
０１４６６−ＢＲＩＴＩＳＨ　　ＴＥＬＥＣＯＭＭＵＮ
ＩＣＡＴＩＯＮＳ）に記載されている。光ファイバ４は
、このためにレーザを介してセラミック基板に形成され
た光接続孔の縁部により直接保持される。しかしながら
、この文献によると、レーザによりセラミックプレート
に穿孔された孔は円錐形であり、光ファイバを正確に整
列させることができない。このため、基板は円錐形孔を
穿孔した複数のセラミックプレートを積み重ねることに
より製造される。これらの孔は整列され、円錐はファイ
バの導入を助長する方向に向けられる。この光接続方法
は複雑であり、費用がかかる。
【０００３】本発明の目的はこれらの接続の問題をより
簡単に解決することである。
【０００４】以上、フォトダイオードによる光受信器の
製造に結びつけられる問題について考察したが、本発明
はこのような光受信器以外のデバイスの製造及びこのよ
うなフォトダイオード以外のオプトエレクトロニックコ
ンポーネント（例えばフォトトランジスタ、光学的に制
御される高周波コンポーネント又は半導体レーザ）がセ
ラミック基板上に配置される場合、これらのコンポーネ
ントの接続にも適用される。
【０００５】これらの種々の場合における本発明の一般
的な目的は、ハイブリッド回路の基板のようなセラミッ
ク基板上に永続的に正確な光接続を簡単に実施すること
である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この目的で本発明は特に
、基板に載置され且つ光ファイバにより接続されている
オプトエレクトロニックデバイスに係り、該デバイスに
よると、セラミックプレートから構成される基板に固定
されたオプトエレクトロニックコンポーネントの電気接
続がこの基板上に形成された少なくとも１つの導電性ト
ラックとこのコンポーネントとの接触により確保され、
このコンポーネントの光接続がこの基板を貫通する光接
続孔に保持された光ファイバにより確保され、このデバ
イスは、該光接続孔が光ファイバの整列及び保持を確保
するように光ファイバの直径に適合する直径を有するほ
ぼ連続した直円筒形の壁を有することを特徴とする。
【０００７】
【実施例】以下、添付図面を参考に本発明を説明する。 尚、当然のことながら記載及び図面中の要素及び構成は
非限定的な例示に過ぎず、複数図面に同一要素を示す場
合は、同一の参照符号を用いる。
【０００８】まず図１、図２及び図３を参照しながら、
以下に示す目的に関して本発明のデバイスと周知デバイ
スに共通の所定の構成を概説する。同時にやや具体的な
説明も与える。
【０００９】これらの共通構成によると、オプトエレク
トロニックデバイスはハイブリッド回路として構成され
、以下の要素を含む。
【００１０】−基板２。該基板は上面４及び下面６の２
つの主要面を有する。該基板はセラミック材料のプレー
トから構成される。
【００１１】−電子コンポーネントアセンブリ。これら
のコンポーネントは電気接続端子を備える。このアセン
ブリは少なくとも１つのオプトエレクトロニックコンポ
ーネント８を含む。このコンポーネントは下部電気接続
端子１２と上部電気接続端子１４（図５）との２つの端
子を備える。このコンポーネントは更に光接続領域１０
を備える。別の電子コンポーネント１６は２つの電気接
続端子１８及び２０を有する。これらの全コンポーネン
トは上面４に固定されている。
【００１２】−デバイスの機能に有用な電気接続を設定
するためにこれらの端子に接続された接続線。このよう
な接続線は更に、デバイスを外部機構に接続することも
できる。該接続線は、基板に固定されたトラック（例え
ば２２及び２４）と、これらのトラック上でこれらの端
子に溶接された金属線（例えば２６）とから構成される
。
【００１３】−デバイスの機能に有用な光接続を設定す
るように領域１０に対向する第１の先端部３０を端部に
有する光ファイバ２８。
【００１４】−最後に、この端部を基板２に対して保持
するためのファイバ保持手段３２，３６。これらの手段
は、衝撃又は振動に起因する機械的応力の存在下であっ
ても光ファイバとオプトエレクトロニックコンポーネン
トとの間の光結合の永続性を確保する。これらの手段を
構成するために、基板２は２つの主要面４及び６を結合
する光接続孔３２を穿孔されている。オプトエレクトロ
ニックコンポーネント８は、光接続領域１０がこの孔に
対向するようにこの基板の上面４に配置されている。光
ファイバ２８はこの基板の下に伸び、端部２９は第１の
先端部の近傍でこの孔に係合する。
【００１５】本発明によると、光接続孔３２は、この孔
の壁が光ファイバ端部２９の整列及び保持を確保するよ
うに、この端部の外径に適合する一定直径を有する円筒
形表面を有する。この直径は典型的には０．２ｍｍ以下
である。
【００１６】次に、図４及び図５を参考にこのようなデ
バイスの製造方法を概説する。この方法は、以下に示す
目的に関してこの方法と既知方法とに共通する種々の工
程を含む。これらの共通工程を順不同に説明する。
【００１７】−光接続領域１０を有する少なくとも１つ
のオプトエレクトロニックコンポーネント８を含む電子
コンポーネントアセンブリ８，１６を基板２の上面４に
位置決めする。
【００１８】−このアセンブリをこの面に固定する。
【００１９】−このアセンブリの電気接続部２２，２４
，２６を形成する。
【００２０】−このファイバの第１の先端部３０を、オ
プトエレクトロニックコンポーネント８の光接続領域１
０に対向させるように光ファイバ２８の端部２９を基板
２に対して位置決めする。
【００２１】−オプトエレクトロニックコンポーネント
の光接続を実施するために、この基板にこのファイバを
固定する。
【００２２】本発明によると、この方法は更に、基板２
に光接続孔３２を穿孔するための穿孔工程を含む。次に
位置決め工程によりこのオプトエレクトロニックコンポ
ーネントの光接続領域１０をこの孔に対向させ、端部２
９の位置決め工程によりこの端部をこの孔に挿入する。
【００２３】好ましくは、基板２がセラミックプレート
から構成されるとき、穿孔工程は集束レーザビーム３５
を用いて実施される。該工程は例えばこの基板に垂直な
穿孔軸３４に沿って光接続孔３２を形成する。該工程は
光ファイバ２８の外径に適合する直径をこの孔に与える
。この孔の壁を直円筒形又はほぼ直円筒形にするために
、この工程中に穿孔軸３４の周囲に基板２を回転させる
。
【００２４】次に、オプトエレクトロニックコンポーネ
ントがフォトダイオード８である場合についてこの方法
をより具体的に説明する。一般には所謂「後」面である
が、この場合は下面となる面に接続領域１０を有するフ
ォトダイオードを選択する。この領域は下部接続端子１
２により囲まれている（図５）。他方の接続端子１４は
誘電層１５に穿孔された窓に対向するように上面に形成
されている。他方の電子コンポーネント１６に関する作
業工程は従来通りであるので詳述しない。
【００２５】フォトダイオードに関する工程を順を追っ
て説明する。
【００２６】−基板２上でフォトダイオード８の場所を
選択する。
【００２７】−フォトダイオードに選択された場所まで
電気接続トラック２２，２４を形成するように、この基
板に堆積された金属層をエッチングする（図４のＡ）。
【００２８】−光ファイバの直径に適合する孔３２の穿
孔。この穿孔はトラック２２の端部でフォトダイオード
に選択された場所に実施される。この孔は、基板２を軸
３４の周囲に回転駆動しながらこの軸に沿ってレーザ３
５のビームによる微小加工により形成される（図４のＢ
）。
【００２９】−孔３２の上にフォトダイオード８を位置
決めする。後面は孔の側に配置される。フォトダイオー
ドはコンポーネント移送機により配置され、導電性接着
剤により固定される。こうして固定し、下部端子１２と
トラック２２との電気接触によりこのフォトダイオード
の第１の接続部を形成する（図４のＣ）。
【００３０】−上部端子１４とトラック２４とに溶接さ
れた金線２６により、前面にこのフォトダイオードの第
２の接続部を形成する（図４のＤ）。
【００３１】−光ファイバ２８即ちファイバ先端を準備
する。光の反射を最小にするために先端部３０を所定角
度で切断する。
【００３２】−ファイバの先端部がフォトダイオードと
同一平面に達するまで、ファイバ２８の端部２９を孔３
２の下端部からこの孔に挿入する（図４のＥ）。
【００３３】−基板２の下に付着させた硬質接着剤小滴
３６によりこのファイバを固定する（図４のＦ）。
【００３４】−硬質接着剤小滴３６を軟質ポリマー小滴
３８により被覆することにより、基板２上のファイバ２
８の接続可撓性を確保する。この作業の目的は、ファイ
バが使用者により曲げられた際に毀損しないようにする
ことである。
【００３５】より具体的には、基板２は厚さ０．６３５
ｍｍのアルミナプレートである。金電気接続トラックは
常法により上からエッチングされる。
【００３６】基板を貫通する孔３２は０．１４ｍｍの直
径を有する。孔はエキシマーレーザによる微細加工によ
り穿孔される。穿孔中に基板は、ほぼ完全な円筒形の孔
を得るように回転駆動される。
【００３７】フォトダイオード８はコンポーネント移送
機により配置される。減圧装置は、３本の軸に沿って可
動なキャリッジが基板を位置決めする間にフォトダイオ
ードを保持することができる。孔を通って光照準するの
で、所望の位置決め精度が得られる。フォトダイオード
は登録商標ＥｐｏｔｅｃｎｙのＨ２ＯＥ型の導電性接着
剤により固定される。この接着剤は注射針を用いて孔３
２の縁部でトラック２２に予め付着させておく。
【００３８】フォトダイオードの前面の第２の接続部は
、直径０．０１８ｍｍの金線２６を用いて熱圧縮機械に
より形成される。
【００３９】ファイバ２８は直径０．１２５ｍｍの単一
モードファイバである。ファイバのコアは直径８μｍで
ある。その先端部３０は研磨により６°傾斜させておく
。先端部を孔の上に位置決めし、その後、３本の軸に沿
って可動なピンチにより下降させる。この工程中に、光
結合品質を検査するために光をファイバに注入すること
が可能である。
【００４０】接着剤小滴３６は登録商標Ｅｐｏｔｅｃｎ
ｙのＥ型である。接着剤小滴は、光ファイバに接触する
ように基板の下に注射針で付着される。
【００４１】ファイバと基板との可撓性接続を確保する
保護小滴３８は、注射針を用いて付着される。この機能
を確保し得る製品例は登録商標ＴＥＣＳＩＬのパッキン
３０２０である。
【００４２】こうして０．８５Ａ／Ｗを越える感度と、
２ＧＨｚを越える通過帯域とが得られる。
【００４３】第１のハイブリッド回路に関する以上の記
載は、図６に関して以下に記載するより複雑な第２のハ
イブリッド回路についても適用される。まず、一般にこ
の第２の回路は、２つの光接続孔（図示しないが孔３２
と同様）と、２つの所謂オプトエレクトロニックコンポ
ーネントを構成する２つの半導体フォトダイオード１０
５と、これらの２つのフォトダイオードの光接続を実施
するためにこれらの２つの孔に夫々挿入された２本の光
ファイバ（図示しないがファイバ２８と同様）と、高周
波で動作し且つ所謂電子コンポーネントを構成する少な
くとも１つの半導体増幅器１０６とを備え、この増幅器
は、コヒーレント検出光ファイバ伝送ネットワークで使
用可能な安定したオプトエレクトロニック受信器をこれ
らの２つのフォトダイオードと共に構成するように、こ
れらの２つのフォトダイオードに電気的に接続されてい
る。
【００４４】これらの光ファイバ（図示せず）はファイ
バ２８と同様に固定されている。
【００４５】図６中、参照符号は具体的に以下の要素を
表す。
【００４６】１０１：　　電荷を形成するトラック。
【００４７】１０２：　　減結合容量。
【００４８】１０３：　　外部電源（図示せず）の正端
子に接続された給電トラック。
【００４９】１０４：　　バイアス抵抗。
【００５０】１０５：　　上記フォトダイオード８と同
様であり且つ同様に固定された２つのフォトダイオード
。
【００５１】１０６：　　所謂ＭＭＩＣ型の集積回路型
増幅器。
【００５２】１０７：　　該外部電源の負端子に接続さ
れた給電トラック。
【００５３】１０８：　　線２６と同様であり、種々の
コンポーネントの電気接続端子及び／又は接続トラック
に同様に溶接された電気接続線。
【００５４】１０９：　　外部使用機構（図示せず）に
接続された信号出力トラック。
【００５５】１１０：　　上記基板２と同様の基板。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１のデバイスを構成する単純なハイ
ブリッド回路の上面図である。
【図２】この回路の断面図である。
【図３】この回路の下面図である。
【図４】この回路の連続製造段階の縮小断面図である。
【図５】この回路のオプトエレクトロニックコンポーネ
ントを構成するフォトダイオードの拡大断面図である。
【図６】本発明の第２のデバイスを構成するより複雑な
ハイブリッド回路の上面図である。
【符号の説明】
２　　基板 ８，１６　　オプトエレクトロニックコンポーネント２
２，２４　　導電性トラック ２８　　光ファイバ ３２　　光接続孔

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　基板に載置され且つ光ファイバにより
    接続されているオプトエレクトロニックデバイスであっ
    て、セラミックプレートから構成される基板に固定され
    たオプトエレクトロニックコンポーネントの電気接続が
    少なくとも１つの導電性トラックとこのコンポーネント
    との接触により確保され、このコンポーネントの光接続
    がこの基板を貫通する光接続孔に保持された光ファイバ
    により確保され、該光接続孔が、光ファイバの整列及び
    保持を確保するように光ファイバの直径に適合する直径
    を有するほぼ連続した直円筒形の壁を有することを特徴
    とするオプトエレクトロニックデバイス。
  2. 【請求項２】　　該光接続孔が０．２ｍｍ以下の直径を
    有することを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
  3. 【請求項３】　　該デバイスがハイブリッド回路であり
    、該基板が、該オプトエレクトロニックコンポーネント
    以外の少なくとも１つの電子コンポーネントを含む電子
    コンポーネントアセンブリと、これらのコンポーネント
    の電気接続を確保する複数の導電性トラックとを支持し
    ていることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
  4. 【請求項４】　　２つの光接続孔と、２つのオプトエレ
    クトロニックコンポーネントを構成する２つの半導体フ
    ォトダイオードと、これらの２つのフォトダイオードの
    光接続を夫々形成するためにこれらの２つの孔に挿入さ
    れた２本の光ファイバと、高周波で動作し且つ電子コン
    ポーネントを構成する少なくとも１つの半導体増幅器と
    を備えており、該増幅器が、コヒーレント検出光ファイ
    バ伝送ネットワークで使用可能な安定したオプトエレク
    トロニック受信器をこれらの２つのフォトダイオードと
    ともに構成するようにこれらの２つのフォトダイオード
    に電気的に接続されていることを特徴とする請求項２に
    記載のデバイス。
  5. 【請求項５】　　光接続領域を有する少なくとも１つの
    オプトエレクトロニックコンポーネントを含む電子コン
    ポーネントアセンブリを、セラミックプレートから構成
    される基板の上面に位置決めする工程と、このアセンブ
    リをこの面に固定する工程と、このアセンブリの電気接
    続部を形成する工程と、該オプトエレクトロニックコン
    ポーネントの該光接続領域に対向する光接続孔を形成す
    るために、穿孔軸に沿って集束レーザビームにより該基
    板を穿孔する工程と、光ファイバの端部を該光接続孔に
    挿入する工程と、このオプトエレクトロニックコンポー
    ネントの光接続を形成するために該基板にこのファイバ
    を固定する工程とを含む、基板に載置され且つ光ファイ
    バにより接続されているオプトエレクトロニックデバイ
    スの製造方法であって、穿孔軸を回転軸とするほぼ直円
    筒形の形状を該光接続孔の壁に与え且つ該光ファイバの
    外径に適合する直径をこの孔に与えるために、該穿孔工
    程中に該基板を該穿孔軸の周囲に回転させることを特徴
    とする方法。
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