JPH06237016A - 光ファイバモジュールおよびその製造方法 - Google Patents

光ファイバモジュールおよびその製造方法

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JPH06237016A
JPH06237016A JP2099393A JP2099393A JPH06237016A JP H06237016 A JPH06237016 A JP H06237016A JP 2099393 A JP2099393 A JP 2099393A JP 2099393 A JP2099393 A JP 2099393A JP H06237016 A JPH06237016 A JP H06237016A
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light emitting
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Kenichi Matsuda
賢一 松田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 パッケージ上に容易に組み立てられる構成
で、機械的な光軸合せで高い光学結合効率が得られる面
発光レーザ光ファイバモジュールを提供する。 【構成】 電子回路基板１０１はＩＣチップであり、パ
ッケージ１０２の台座１０３にダイボンドされている。
また、電子回路基板１０１のパッド１０４とパッケージ
１０２のリード１０５はワイヤ１０６によって接続され
ている。発光チップ１０７は主表面側に垂直共振器型面
発光レーザ１０８が形成されており、電子回路基板１０
１に主表面を接して接着されている。面発光レーザ１０
８のアノード１０９とカソード１１０はそれぞれ個別に
電子回路基板１０１上の配線と電気接点を持つようにな
っている。発光チップ１０７の主表面裏側にはガイド穴
１１１が開口されており、ここに光ファイバ１１２が挿
入固定されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、垂直共振器型面発光レ
ーザに光ファイバを光学結合した光ファイバモジュール
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在広く用いられている光ファイバ付き
半導体レーザモジュールは端面発光型の半導体レーザを
用いている。端面発光型の半導体レーザは、出力光の放
射角度が大きいため、高い結合効率を得るためにはレン
ズを介して光ファイバと光学結合する必要がある。この
際、半導体レーザ、レンズおよび光ファイバ間の精密な
位置合せが必要となるが、通常は半導体レーザを発光状
態にして光ファイバの遠端からの出力光パワーが最大と
なるように光ファイバを固定する。この方法は半導体レ
ーザを通電状態にして組み立てを行うので作業効率が悪
く、また自動化された位置合せ装置を用いても相当の作
業時間を要することから、光ファイバーモジュールの低
価格化を妨げる要因となっている。このため、機械精度
による光軸合せの方法も種々考案されているが、結合効
率があまり高くならないという難点がある。
【０００３】一方、近年急速に特性が向上した垂直共振
器型面発光レーザを光ファイバモジュールに応用するこ
とが提案されている。面発光レーザは出力光の放射角度
が小さいので、レンズを使わない直接結合でも高い結合
効率が期待できる。この直接結合は例えば、K. Tai 他
"Selfaligned fiber pigtailed surface emitting las
ers on Si submounts"、エレクトロニクス・レターズ
（Electronics Letters）誌、２７巻（１９９１年）、
２０３０頁〜２０３２頁に述べられている。この例で
は、レーザ光がチップ表面から出力されることを利用し
て、自己整合的に光軸合せを行っている。図４に示すと
おり、垂直共振器型面発光レーザ４０１が形成された発
光チップ４０２がＳｉサブマウント４０３に接着されて
おり、サブマウント４０３に開口されたガイド穴４０４
に固定された光ファイバ４０５と光学結合する。ガイド
穴４０４に対して位置決めしたサブマウント４０３上の
Ｉｎパッドと面発光レーザ４０１に対して位置決めした
発光チップ４０２上のＩｎパッドを接着すると、Ｉｎの
張力による自己整合作用で面発光レーザ４０１とガイド
穴４０４が位置合せされる。光ファイバ４０５をガイド
穴４０４に挿入し、紫外線硬化樹脂４０６によって固定
すると、最終的に面発光レーザ４０１と光ファイバ４０
５が光軸合せされることになる。また、面発光レーザ４
０１は発光チップ４０２にボンディングされたｎ接続ワ
イヤ４０７とサブマウントにボンディングされたｐ接続
ワイヤ４０８によって、外部回路と電気的に接続され
る。マルチモード光ファイバに対する結合では、この方
法で１００％近い結合効率が得られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の面発光レーザと
光ファイバの結合方法は、組み立て時にレーザを通電状
態にする必要がなく、しかも高い結合効率が得られると
いう利点を有している。しかし、サブマウントの片面側
に発光チップがあり、反対面側から光ファイバが取り出
されているので、サブマウントをパッケージに固定する
のが困難である。すなわち、通常はサブマウントをパッ
ケージに接着した後、発光チップをサブマウントに接着
するが、この場合はパッケージ底部にも貫通穴を開け、
そこから光ファイバを挿入固定する必要がある。あるい
は、図４と同じく光ファイバが上方に取り出される構成
にしようとすると、発光チップを接着したサブマウント
を裏返してパッケージに固定する必要がある。何れの構
成を取るにしても、組み立ての作業効率は悪い。また、
底部に貫通穴があるか、発光チップを収納する窪みがあ
るパッケージを用いる必要があり、平坦な台座を有する
一般のＩＣパッケージを用いて組み立てることはできな
い。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、電子回路基板と、前記電子回路基板に主
表面を接して接着された前記電子回路基板との電気接点
を有する発光チップと、前記発光チップの前記主表面側
に形成された垂直共振器型面発光レーザと、前記発光チ
ップの前記主表面の裏側より前記発光チップに開口され
た前記面発光レーザ近傍に達するガイド穴と、前記ガイ
ド穴に挿入固定された前記面発光レーザと光学結合する
光ファイバとを有する構成で光ファイバモジュールを実
現するものであり、また半導体基板の主表面上に垂直共
振器型面発光レーザを構成するエピ層を結晶成長する工
程と、前記主表面の周縁部にある前記エピ層をエッチン
グ除去する工程と、前記主表面の裏側より前記半導体基
板をエッチングし前記エピ層に達するガイド穴および前
記周縁部に位置する貫通穴を同時に開口する工程と、前
記貫通穴の位置を基準として前記ガイド穴上に前記面発
光レーザが形成されるように前記エピ層をメサエッチン
グする工程と、前記ガイド穴に光ファイバを挿入固定す
る工程とによって光ファイバモジュールを製造するとい
うものである。
【０００６】
【作用】本発明の光ファイバモジュールでは、電子回路
基板に主表面を接して発光チップを接着し、発光チップ
の主表面裏側よりガイド穴を開口し、ここに光ファイバ
を挿入固定する。ここで、電子回路基板は上記従来例の
サブマウントに相当するが、ＳｉあるいはＧａＡｓ等の
ＩＣチップであってもよいし、配線パターンを形成した
プリント基板であってもよい。発光チップは主表面側に
垂直共振器型面発光レーザが形成されており、いわゆる
フリップチップボンディングで電子回路基板と電気接点
を有するように接着される。本構成によれば、発光チッ
プの電子回路基板への接着面と光ファイバの取り出し方
向が反対側になるので、組み立てが容易になる。すなわ
ち、電子回路基板をパッケージに接着した後、発光チッ
プを主表面を下にして電子回路基板に接着し、その後発
光チップの主表面裏側（上側）より光ファイバを挿入固
定することができる。
【０００７】また、本発明の光ファイバモジュールで
は、発光チップの主表面上に形成された面発光レーザと
主表面裏側から開口されたガイド穴の位置合せによって
光ファイバの光軸合せが行われる。これは以下の方法で
発光チップを製造することで容易に実現できる。まず、
ＧａＡｓ等の半導体基板の主表面上に垂直共振器型面発
光レーザを構成するエピ層を結晶成長し、次いで主表面
の周縁部にあるエピ層をエッチング除去する。ここで、
主表面の裏側よりエピ層に達する複数の穴を同時に開口
するが、その一部はエピ層を除去した部分に開口する。
すなわち、エピ層がある部分ではこの穴はガイド穴とな
るが、エピ層を除去した部分では主表面に達する貫通穴
となる。この貫通穴の位置を基準とすれば、精確にガイ
ド穴の直上に面発光レーザを形成することができる。
【０００８】
【実施例】図１は本発明の一実施例の光ファイバモジュ
ールの断面図である。電子回路基板１０１はＳｉあるい
はＧａＡｓのＩＣチップであり、パッケージ１０２の台
座１０３にダイボンドされている。また、電子回路基板
１０１のパッド１０４とパッケージ１０２のリード１０
５はワイヤ１０６によって接続されている。発光チップ
１０７は主表面側に垂直共振器型面発光レーザ１０８が
形成されており、電子回路基板１０１の一部領域上に主
表面を接するように接着されている。面発光レーザ１０
８のアノード１０９とカソード１１０はそれぞれ個別に
電子回路基板１０１上の配線と電気接点を持つようにな
っている。発光チップ１０７の主表面裏側にはガイド穴
１１１が開口されており、ここに光ファイバ１１２が挿
入され紫外線硬化樹脂等の接着剤１１３で固定されてい
る。本構成によれば、発光チップ１０７の電子回路基板
１０１への接着面と光ファイバ１１２の取り出し方向が
反対側になるので、容易にパッケージ１０２上に組み立
てることができる。すなわち、電子回路基板１０１をパ
ッケージ１０２に接着した後、発光チップ１０７を主表
面を下にして電子回路基板１０１に接着し、その後発光
チップ１０７の主表面裏側（上側）より光ファイバ１１
２を挿入固定すればよい。
【０００９】図２は本発明の第２の実施例の光ファイバ
モジュールの断面図である。電子回路基板２０１は配線
パターンを形成したプリント基板である。発光チップ２
０２は主表面側に垂直共振器型面発光レーザ２０３およ
びヘテロ接合バイポーラトランジスタ２０４が形成され
ており、電子回路基板２０１に主表面を接して接着され
ている。面発光レーザ２０３とトランジスタ２０４は、
前者のカソードと後者のコレクタが電気的に接続される
ように積層されている。トランジスタ２０４のエミッタ
電極２０５とベース電極２０６および面発光レーザ２０
３のアノード電極２０７はポリイミド等の絶縁膜２０８
上に形成されており、それぞれ個別に電子回路基板２０
１上の配線と電気接点を持つようになっている。発光チ
ップ２０２の主表面裏側にはガイド穴２０９が開口され
ており、ここに光ファイバ２１０が挿入され、接着剤２
１１によって固定されている。本実施例においても、第
１の実施例と同じく発光チップ２０２の電子回路基板２
０１への接着面と光ファイバ２１０の取り出し方向が反
対側になるので、組み立てが容易である。また、第１の
実施例は、面発光レーザの駆動回路が電子回路基板に含
まれるハイブリッド型のＯＥＩＣであるのに対し、本実
施例はモノリシックＯＥＩＣをプリント基板上に実装す
る構成となっている。
【００１０】図３は本発明の第３の実施例の光ファイバ
モジュールの製造方法を示す断面図である。まず、図３
（Ａ）に示すようにＧａＡｓ半導体基板３０１の主表面
上に垂直共振器型面発光レーザを構成するエピ層３０２
を結晶成長する。このエピ層は第１導電型のＧａＡｓ／
ＡｌＡｓ多層膜よりなる下部ミラー３０３、ＩｎＧａＡ
ｓ／ＧａＡｓ活性層３０４および第２導電型のＧａＡｓ
／ＡｌＡｓ多層膜よりなる上部ミラー３０５よりなる。
次に、図３（Ｂ）に示すように主表面の周縁部にあるエ
ピ層３０２をエッチング除去する。このエッチングは多
少オーバーエッチングしても差し支えない。さらに、図
３（Ｃ）に示すように主表面の裏側よりエピ層に達する
ガイド穴３０６および貫通穴３０７を同時に開口する。
ガイド穴３０６のエッチングは下部ミラー３０３の直前
で停止させるが、下部ミラー３０３の最下層はＡｌＡｓ
層なので、選択エッチング技術によってエッチングを停
止させることは容易である。エピ層を除去した部分で
は、同じエッチングによって主表面に達する貫通穴３０
７が開口される。この貫通穴３０７の位置を基準とし
て、図３（Ｄ）に示すようにガイド穴３０６の直上に面
発光レーザ３０８を形成する。この際には、電極３０９
をマスクとして上部ミラー３０５および活性層３０４を
エッチングする。最後に、図３（Ｅ）に示すようにガイ
ド穴３０６に光ファイバ３１０を挿入し、接着剤３１１
で固定する。以上の製造方法によれば、精確にガイド穴
３０６の直上に面発光レーザ３０８を形成することがで
きるので、面発光レーザ３０８と光ファイバ３１０の光
軸合せが容易に実現される。
【００１１】なお、以上の実施例の説明においては発光
チップに形成される面発光レーザが１個である場合を図
示してきたが、これが複数個の場合にも本発明が容易に
実施されることは言うまでもない。また、面発光レーザ
を構成する材料は第３の実施例で述べたＩｎＧａＡｓ／
ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ系に限定されるものではなく、Ｇａ
Ａｓ／ＡｌＧａＡｓ／ＡｌＡｓ系やＩｎＧａＡｓＰ／Ｉ
ｎＰ系であってもよい。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、容易に組み立てられる
構成で、機械的な光軸合せで高い光学結合効率が得られ
る面発光レーザ光ファイバモジュールが実現できる。す
なわち、発光チップの電子回路基板への接着面と光ファ
イバの取り出し方向が反対側になるので、電子回路基板
をパッケージに接着した後、発光チップを主表面を下に
して電子回路基板に接着し、その後発光チップの主表面
裏側（上側）より光ファイバを挿入固定することができ
る。また、本光ファイバモジュールでは発光チップの主
表面上に形成された面発光レーザと主表面裏側から開口
されたガイド穴の位置合せによって光ファイバの光軸合
せが行われるが、本発明の製造方法によれば精確にガイ
ド穴の直上に面発光レーザを形成することができるの
で、高い光学結合効率が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の光ファイバモジュールの断
面図
【図２】本発明の第２の実施例の光ファイバモジュール
の断面図
【図３】本発明の第３の実施例の光ファイバモジュール
の製造方法の断面図
【図４】従来の光ファイバ付き面発光レーザの断面図
【符号の説明】
１０１ 電子回路基板 １０７ 発光チップ １０８ 面発光レーザ １１１ ガイド穴 １１２ 光ファイバ ３０１ 半導体基板 ３０２ エピ層 ３０６ ガイド穴 ３０７ 貫通穴 ３０８ 面発光レーザ ３１０ 光ファイバ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電子回路基板と、前記電子回路基板に主表
    面を接して接着された前記電子回路基板との電気接点を
    有する発光チップと、前記発光チップの前記主表面側に
    形成された垂直共振器型面発光レーザと、前記発光チッ
    プの前記主表面の裏側より前記発光チップに開口された
    前記面発光レーザ近傍に達するガイド穴と、前記ガイド
    穴に挿入固定された前記面発光レーザと光学結合する光
    ファイバとを有することを特徴とする光ファイバモジュ
    ール。
  2. 【請求項２】半導体基板の主表面上に垂直共振器型面発
    光レーザを構成するエピ層を結晶成長する工程と、前記
    主表面の周縁部にある前記エピ層をエッチング除去する
    工程と、前記主表面の裏側より前記半導体基板をエッチ
    ングし前記エピ層に達するガイド穴および前記周縁部に
    位置する貫通穴を同時に開口する工程と、前記貫通穴の
    位置を基準として前記ガイド穴上に前記面発光レーザが
    形成されるように前記エピ層をメサエッチングする工程
    と、前記ガイド穴に光ファイバを挿入固定する工程とを
    具備してなる光ファイバーモジュールの製造方法。
JP2099393A 1993-02-09 1993-02-09 光ファイバモジュールおよびその製造方法 Pending JPH06237016A (ja)

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