JPH06230250A - 光受信器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レンズを不要とし、組み立て時に光軸合わせ
が容易な光受信器を提供する。 【構成】 光信号を電気信号に変換する受光素子チップ
３０と、この受光素子チップ３０まで光信号を導波する
光ファイバ２５と、この光ファイバ２５を支持する支持
体２０とを設け、この光ファイバ２５の光出射端面と上
記支持体２０の端面とを略一平面に形成し、この平面上
に上記受光素子チップ３０をダイボンドにより固定し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ通信用の光
受信器に係り、特に、レンズを不要とし、組み立て時に
光軸合わせが容易な光受信器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバを用いた通信を行うために、
その受信側には光受信器が必要となる。光受信器は、光
ファイバケーブルに接続されて、その光ファイバケーブ
ルから入射された光信号を受信するものである。従来の
光受信器の構成の２つの例を図４と図５に示す。これら
の例はいずれも、光ファイバケーブル側に光コネクタを
設け、光受信器にはこの光コネクタに嵌合されるレセプ
タクルを設けたものである。光受信器内には、受光素子
チップが収容され、光コネクタ内には光ファイバケーブ
ルからこの受光素子チップまで光信号を導波する光ファ
イバが収容されている。ただし、この光ファイバと受光
素子チップとの光結合に関しては、図４の構成がが、球
レンズを用いて光結合を行う構成であるのに対し、図５
の構成が、光受信器側にも光ファイバがあって、この光
ファイバと受光素子とを突き合わせて光結合を行う例を
示している。

【０００３】図４の構成において、信号光を伝送する光
ファイバケーブル４０の末端には、光コネクタ５０が取
り付けられている。この光コネクタ５０は、フェルール
５１を有しており、このフェルール５１が光結合の一端
を担う構成となっている。光受信器１０は、上記光コネ
クタ５０に嵌合されるレセプタクル１１を持ち、このレ
セプタクル１１は、上記フェルール５１を固定するため
のスリーブ２７を備えている。光ファイバケーブル４０
から光受信器１０に入力される信号光は、まず、光コネ
クタ５０のフェルール５１内の光ファイバ４１を通り、
フェルール先端から球レンズ２６に出射される。光受信
器１０側では、この信号光が球レンズ２６で集光されて
フォトダイオード３１に入射される。

【０００４】図４のような構成は、広く一般的に採用さ
れている。集光レンズに、球レンズ以外の種々のレンズ
を用いることもできるため、設計の自由度が大きいとい
う利点がある。

【０００５】図５の構成において、受光系（光受信器）
にはレンズが用いられていない。図４の構成と同様に、
光ファイバケーブル４０の末端に、フェルール５１で光
結合を行う光コネクタ５０が取り付けられ、且つ受信器
１０は、スリーブ２７を備えたレセプタクル１１を持っ
ている。また、スリーブ２７は受光用光ファイバ２５の
支持体２０に取り付けられている。フェルール５１先端
から出射された信号光は、光ファイバ４１に突き合わさ
れた受光用光ファイバ２５に入射され、この受光用光フ
ァイバ２５によって裏面入射型フォトダイオード３０の
直前まで導波される。受光用光ファイバ２５の出射端か
ら出た信号光は、拡がりながら進むことになる。ところ
が、受光用光ファイバ２５の出射端から裏面入射型フォ
トダイオード３０の受光面までの距離が短いので、信号
光が受光面から外れることなく全て裏面入射型フォトダ
イオード３０に入射される。

【０００６】図５のような構成は、光学レンズが必要な
いという利点がある。これが利点であるのは、一般に、
レンズには高精度が要求され、レンズを用いると光受信
器が高価格となるからである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図４の構成
では、信号光が受光素子に入射される効率は、レンズに
依存する。このため、光受信器を高感度にするには、レ
ンズの精度を高精度にする必要がある。レンズの精度を
高くすることは、価格の上昇を招くので問題である。

【０００８】また、レンズで集光された信号光を受光素
子の受光面に正確に入射させることも必要である。この
ためには、実装時に光軸合わせをおこなう必要がある。
光軸合わせは、レンズの一方から実際に光を入射させ、
受光素子の受光電流をモニタし、この受光電流が大きく
なるように受光素子の支持体をスライドさせて行う。光
軸合わせには、高精度が要求される。即ち、実装が煩わ
しくなるという問題がある。

【０００９】図５の構成では、受光用光ファイバ２５か
ら出射された光が拡がらないうちに受光素子に入射させ
る必要がある。このため受光用光ファイバ２５と受光素
子との間を極めて短くしなければならない。これには、
受光用光ファイバ２５を長さにおいて精密に作る必要が
ある。

【００１０】また、受光用光ファイバ２５と受光素子と
の光軸を合わせる必要があり、図４の構成と同様、実装
時にモニタしながら光軸合わせを行うことになる。

【００１１】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、レンズを不要とし、組み立て時に光軸合わせが容易
な光受信器を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、光信号を電気信号に変換する受光素子チッ
プと、この受光素子チップまで光信号を導波する光ファ
イバと、この光ファイバを支持する支持体とを設け、こ
の光ファイバの光出射端面と上記支持体の端面とを略一
平面に形成し、この平面上に上記受光素子チップをダイ
ボンドにより固定したものである。

【００１３】上記支持体の端面に、上記光ファイバの光
出射端面を囲むようにダイボンド用のパッドを形成し、
上記受光素子チップをその受光面を上記光ファイバの光
出射端面に正対させて上記パッドにダイボンドにより固
定してもよい。

【００１４】

【作用】上記構成により、光ファイバの光出射端面と受
光素子チップの受光面との距離は、略ゼロになる。この
ため光ファイバから出射された光は、拡がることなく受
光素子の受光面に入射される。

【００１５】光受信器は、光学レンズを使用していない
ので、光学レンズの使用に伴う価格の上昇がない。ま
た、光ファイバの長さを精密にする必要もない。

【００１６】また、光ファイバの支持体の端面と、光フ
ァイバの光出射端面とが一平面をなしているので、支持
体の端面上に光出射端面（コア）が現れていることにな
る。この端面の様子は顕微鏡等を用いればよく見える。
受光素子を支持体に実装する際には、このコアの上に受
光面が位置するように置けばよい。このことは、光軸上
に受光面を合わせたことに等しい。従って、実質上、光
軸合わせの作業が不要となる。即ち、実際に光を用いた
り、モニタを使用したりするなどの煩わしさがない。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。

【００１８】図１に、本発明に係る光受信器の部分断面
図を示す。光ファイバを用いた通信を行うための光ファ
イバケーブル４０は、その一部が示されている。光ファ
イバケーブル４０には、その先端に、光信号を光受信器
１０に入力するための光コネクタ５０が取り付けられて
いる。光コネクタ５０は、光ファイバケーブル４０の周
りを覆う円錐台状のカバー５２と、カバー５２の基部に
一体的に接合された円柱状のキャップ５３とからなり、
キャップ５３の先端には、軸方向に、後述するレセプタ
クル１１を挿入するための円穴５４が開口させて設けら
れている。円穴５４の底部５５より開口側に向けて円柱
状のフェルール５１が設けられている。フェルール５１
の先端は、キャップの開口側よりさらに突き出ている。
フェルール５１の軸芯には光ファイバ４１が挿通されて
おり、この光ファイバ４１の一端は光コネクタ５０内
で、光ファイバケーブル４０に突き合わされ、光結合が
図られている。また、光ファイバ４１の他端は、フェル
ール５１の先端と共に研磨されており、光ファイバ４１
に直交するフェルール端面５６が形成されている。光コ
ネクタ５０において、光受信器１０との光結合はフェル
ール５１を用いて行われる。

【００１９】一方、光受信器１０は、外側は略円柱状を
呈し、内側に一端が開口された中空部１２を有してい
る。その開口部１３には光受信器１０の外径より小さい
径の円筒状のレセプタクル１１が形成されている。レセ
プタクル１１は、上記光コネクタ５０のキャップに嵌合
させて挿入できるようになっている。レセプタクル１１
内側は、上記中空部にそのまま連なっており、上記フェ
ルール５１を収容するための内壁が形成されている。こ
の内壁に沿わせて、フェルール５１の位置決めを行うた
めの円筒状のスリーブ２７が設けられている。

【００２０】光受信器１０の中空部１２内には、受光用
光ファイバ２５と、この光ファイバを支持する支持体２
０とが設けられている。支持体２０は、その一部が上記
スリーブ２７内に埋め込まれている。受光用光ファイバ
２５は、支持体２０内に挿通されており、スリーブ２７
の軸芯に位置している。支持体２０の軸方向両方の端面
は、受光用光ファイバ２５に対して直角に形成され、且
つ受光用光ファイバ２５と共に研磨されており、支持体
２０の端面と、受光用光ファイバ２５の端面とが略一平
面を成している。一方の端面（受光用光ファイバ２５の
光入射端面にあたる）は、フェルール端面５６に突き合
わされ、これにより光ファイバ４１と受光用光ファイバ
２５との光結合が図られている。

【００２１】支持体２０の他方の端面（受光用光ファイ
バ２５の光出射端面にあたる）２１には、裏面入射型フ
ォトダイオード３０が取り付けられている。裏面入射型
フォトダイオード３０は、受光素子チップの状態で用い
られており、その受光面が受光用光ファイバ２５の光出
射端面を覆うような位置に固定されている。固定方法に
は、ダイボンドが用いられている。

【００２２】図２に、ダイボンドによる固定の一例を示
す。支持体２０の裏面入射型フォトダイオード３０を実
装する端面２１には、金属蒸着等によってパッド３３や
配線パターン３４が形成されている。パッド３３は、受
光用光ファイバ２５の光出射端面を囲むように形成され
ている。このパッド３３上に裏面入射型フォトダイオー
ド３０が置かれ、はんだ等の融着剤３５を使用したダイ
ボンドにより固定される。裏面入射型フォトダイオード
３０は、その受光面を受光用光ファイバ２５の光出射端
面に正対させていることになる。

【００２３】なお、支持体２０の材質にはセラミックス
等の絶縁性の材料が用いられている。支持体２０の端面
２１上の配線パターン３４と、裏面入射型フォトダイオ
ード３０との間は、電気信号の取りだしのためにボンデ
ィングワイヤ３２で結ばれている。

【００２４】次に実施例の作用を述べる。

【００２５】光ファイバケーブル４０によって伝送され
た光信号は、フェルール５１内の光ファイバ４１を伝送
され、その先端から受光用光ファイバ２５に入射され
る。ここでの光結合は、光ファイバから光ファイバへの
光結合であるから、低損失で行われる。なお、受光用光
ファイバ２５のコア径を光ファイバ４１のコア径よりも
大きくすれば、光結合損失はより小さくなる。

【００２６】受光用光ファイバ２５の光出射端面まで伝
送された光信号は、直ちに裏面入射型フォトダイオード
３０に入射される。裏面入射型フォトダイオード３０に
より、この光信号は電気信号に変換され、ボンディング
ワイヤ３２、配線パターン３４を経由し、その同じ配線
パターン３４に接続されたリード線（図示せず）を経由
し、光受信器１０内等に設けた受信回路（図示せず）に
入力される。

【００２７】本発明にあっては、レンズを使用しないで
光ファイバ４１から受光素子チップへの光結合が実現さ
れる。光ファイバ４１と受光用光ファイバ２５、及び受
光用光ファイバ２５と裏面入射型フォトダイオード３０
は、それぞれ互いに接しているので効率のよい光結合と
なる。

【００２８】また、受光素子チップの固定に際して、受
光用光ファイバ２５の光出射端面と受光素子チップの受
光面との位置合わせが簡単にできる。この位置合わせに
より、光軸が合うので、光軸合わせのための特別な工程
を必要としない。

【００２９】なお、固定に際しては、位置決めをさらに
簡単にするためにセルフアラインメントを行ってもよ
い。セルフアラインメントを行う場合には、図２で説明
した方法において、金属蒸着によって形成するダイボン
ド用のパッド３３を、裏面入射型フォトダイオード３０
と略等しい大きさにしておく。そして、融着剤３５を加
熱して溶けた状態にする。融着剤３５が溶けた状態にな
ると、裏面入射型フォトダイオード３０は、チップであ
るから非常に小さく軽いため、融着剤３５の表面張力の
作用により、その中央がパッド３３の略中央に一致する
ように移動する。この現象を利用すれば、裏面入射型フ
ォトダイオード３０をパッド３３に高精度に位置合わせ
する必要がなく、パッド３３上に裏面入射型フォトダイ
オード３０を置いておけば、融着時に自然に位置決めが
達成される。これにより、裏面入射型フォトダイオード
３０の受光面と、受光用光ファイバ２５のコアとが正確
に対面することになる。従って、実装工程がいっそう簡
略化される。なお、この方法によれば、図２において、
裏面入射型フォトダイオード３０とパッド３３との間に
融着剤３５が介在する構成となる。

【００３０】また、支持体２０の端面２１には、裏面入
射型フォトダイオード３０だけでなく、前置増幅ＩＣや
その他の部品を実装してもよい。このようにすれば、光
受信器１０を小型化すると共に信号処理の高速化、低雑
音化を図ることができる。

【００３１】次に、本発明の他の実施例を説明する。図
３に示されるように、光ファイバケーブル４０の先端に
光受信器１０が取り付けられている。光受信器１０は、
光ファイバケーブル４０の周りを覆う円錐台状のカバー
４２と、カバー４２の基部に一体的に接合された円柱部
４３と、円柱部４３と一体をなす光受信器本体４４とか
らなり、その内部には、受光用光ファイバ２５と、この
光ファイバを支持する支持体２０とが設けられている。
支持体２０は、その一部が円柱部４３内に埋め込まれて
いる。受光用光ファイバ２５は、支持体２０内に挿通さ
れており、円柱部４３の軸芯に位置している。支持体２
０の両方の端面は、受光用光ファイバ２５と共に研磨さ
れており、支持体２０の端面と、受光用光ファイバ２５
の端面とが略一平面を成している。一方の端面は、カバ
ー４２内で光ファイバケーブル４０に突き合わされてい
る。他方の端面には、裏面入射型フォトダイオード３０
が取り付けられている。

【００３２】このような構成をピグテイル型の構成と呼
ぶ。図１の実施例では、光コネクタ５０、レセプタクル
１１等を用いたが、ピグテイル型の構成にあっては、こ
れらは使用されず、受光用光ファイバ２５が直接光ファ
イバケーブル４０に光結合されている。

【００３３】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００３４】（１）光学レンズを使用していないので、
安価に製造できる。

【００３５】（２）光軸合わせの工程が不要となり、製
造が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す光受信器の部分断面図
である。

【図２】本発明における受光素子チップの固定部の拡大
断面図である。

【図３】本発明の他の実施例を示す光受信器の部分断面
図である。

【図４】従来例を示す光受信器の部分断面図である。

【図５】従来例を示す光受信器の部分断面図である。

【符号の説明】

１０ 光受信器 ２０ 支持体 ２５ 光ファイバ（受光用光ファイバ） ３０ 受光素子チップ（裏面入射型フォトダイオード） ３３ パッド ４０ 光ファイバケーブル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバケーブルに接続されて、その
   光ファイバケーブルから入射された光信号を受信する光
   受信器において、光信号を電気信号に変換する受光素子
   チップと、この受光素子チップまで光信号を導波する光
   ファイバと、この光ファイバを支持する支持体とを設
   け、この光ファイバの光出射端面と上記支持体の端面と
   を略一平面に形成し、この平面上に上記受光素子チップ
   をダイボンドにより固定したことを特徴とする光受信
   器。
2. 【請求項２】 上記支持体の端面に、上記光ファイバの
   光出射端面を囲むようにダイボンド用のパッドを形成
   し、上記受光素子チップをその受光面を上記光ファイバ
   の光出射端面に正対させて上記パッドにダイボンドによ
   り固定したことを特徴とする請求項１記載の光受信器。