JPH06347671A - 半導体受光装置 - Google Patents

半導体受光装置

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JPH06347671A
JPH06347671A JP5137051A JP13705193A JPH06347671A JP H06347671 A JPH06347671 A JP H06347671A JP 5137051 A JP5137051 A JP 5137051A JP 13705193 A JP13705193 A JP 13705193A JP H06347671 A JPH06347671 A JP H06347671A
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JP
Japan
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light receiving
semiconductor light
optical fiber
concave mirror
receiving element
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Pending
Application number
JP5137051A
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English (en)
Inventor
Hideaki Matsuzawa
英明 松澤
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、光軸の調整を不要にし、工数の低減
を図り、かつ組立の自動化に対応しうる高反射減衰量特
性の半導体受光装置を提供する。 【構成】半導体受光素子、光ファイバ、及び半導体受光
素子と光ファイバとを光学結合させる凹面鏡を有し、凹
面鏡の中心軸に対してずれた位置に光ファイバの出射端
が位置し、光ファイバの出射端から放射された光ビーム
が凹面鏡で反射して集光・結像する位置に半導体受光素
子を配置し、半導体受光素子の受光面への入射光は凹面
鏡外に反射されるように受光面の向きが定められ、光フ
ァイバに戻る光を抑制して、高反射減衰量特性を得るこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体受光装置に関
し、特に光通信や光計測等において用いられる光ファイ
バ付半導体受光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図2に、従来の光ファイバ付半導体受光
装置を示す。この半導体受光装置は半導体受光素子1と
光学レンズ2と光ファイバ3から構成され、高い結合効
率を保つため、光軸上及び光軸に対する垂直面のトレラ
ンスが最大になるように、光ファイバ3の出射端から放
射された光ビームが光学レンズ2を介して集光される結
像位置に半導体受光素子1の光吸収領域の中心が位置し
ている。
【0003】半導体受光素子1の入射側表面には量子効
率を上げるために反射防止膜が設けられている。この反
射防止膜は半導体受光装置で高反射減衰量特性を得るた
めに有効である。
【0004】光ファイバ3の出射端面は光ファイバ3の
コアに入射する反射戻り光量をカットするために、斜め
にカットされており、この出射端斜めカット面は、半導
体受光素子1で反射した戻り光の入射を最小限に抑える
向き、すなわち、高反射減衰量となる方向に向いてい
る。
【0005】これは、光学レンズ2や半導体受光素子1
で反射した反射戻り光が光ファイバ3を介して半導体レ
ーザ側へ戻った場合、半導体レーザの静特性、動特性を
乱し、光伝送系の信頼性を低下させてしまうことになる
ため、半導体受光素子1の入射側表面からの反射戻り光
量もできるだけ小さく抑えることが要請されるという背
景に依る。光通信システムによっては、反射減衰量<−
40dBの高反射減衰量特性を必要とするものがある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】図2に示した従来の半
導体受光装置では、高反射減衰量特性(反射減衰量<−
40dB)を得るために、以下に示すように、2段階の
組立手順を要していた。まず、ステム4にマウントした
半導体受光素子1を光学レンズ2が固定されたキャップ
5で気密封止したパッケージ製品に対して、結合効率が
最大となるように光ファイバ3の光軸を調整する。次い
で、高反射減衰量となる出射端斜めカット面方向で光学
結合するように光ファイバを光軸上で回転調整する。こ
の作業はかなりの時間を要していた。
【0007】これは、半導体受光素子1の入射側表面の
反射防止膜を多層膜構造によって構成しても、1%程度
(反射減衰量−30dB程度)の反射光は避けられず、
図2のような従来の半導体受光装置の構成では、光ファ
イバ3の出射端の斜めカット面と半導体受光素子1の受
光表面との面設定如何で、1%(反射減衰量−30dB
程度)以上の反射光が戻るからである。表面入射側表面
近くに結像位置がある従来構造では、半導体受光素子1
の入射側表面からの反射戻り光が入射経路とほぼ同じ経
路を辿って光ファイバ3のコアに戻りやすいため、前述
の光軸上での回転調整を行わなかった場合、高反射減衰
量特性(反射減衰量−40dB)を満たすことができな
い。
【0008】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、組立が容易で、高反射減衰量特性を満す半導体
受光装置を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体受光装置
は、半導体受光素子、光ファイバ、及び半導体受光素子
と光ファイバとを光学結合させる凹面鏡を有し、凹面鏡
の中心軸に対して、ずれた位置に光ファイバの出射端が
位置し、光ファイバの出射端から放射された光ビームが
凹面鏡に反射して、集光・結像する位置に凹面鏡に対向
して半導体受光素子が位置する構成である。
【0010】半導体受光素子は、その受光面で反射した
光が逆行して光ファイバに入射しない方向に向ってい
る。具体的には、半導体受光素子の光軸が凹面鏡の光軸
に平行、すなわち、受光面は凹面鏡の光軸に垂直になっ
ている。あるいは、受光面は凹面鏡の外方に向いてい
る。この時は、半導体受光素子の光は凹面鏡の光軸と半
導体受光素子後方で交わる。あるいは凹面鏡の光軸と光
ファイバの光軸とを含む平面と交差している。
【0011】
【作用】本発明は、光ファイバから出射した光ビームが
凹面鏡を介して半導体受光素子に入射する構成になって
いる。このような構成例は特開平1−183606号公
報にも記載されている。しかし公報の記載例は、本発明
と技術思想を異にし、光ファイバと半導体受光素子との
光結合効率向上を目的としており、半導体受光素子に入
射する光が半導体受光素子の受光面で反射・逆行して光
ファイバに入射する戻り光に対する配慮は全くなく、そ
の対策も施されていない。本発明は、半導体受光素子の
受光面で反射した光が逆行しないように受光面の向きが
定められているので、光ファイバへの戻り光が抑制さ
れ、高反射減衰量特性が得られる。
【0012】
【実施例】次に本発明について図面を参照して詳細に説
明する。
【0013】図1は、本発明の実施例の半導体受光装置
の光学配置を示す断面図である。基台6に凹面鏡2を接
着・固定する。凹面鏡2の光軸amは基台表面に垂直で
ある。半導体受光素子1をマウントしたステム4を、半
導体受光素子1の受光面が凹面鏡2に対向し、かつ、凹
面鏡2の光軸amに垂直になるように、キャップ5に固
定する。このキャップ5は基台に固定する。光ファイバ
3のキャップ5への固定は、キャップ5に開けられたも
う一つの穴に、リングを取付けた出射端が斜めカットの
光ファイバ3を挿入し、光ファイバの光軸afと凹面鏡
2の光軸amを平行にして結合効率が最大となる位置で
固定する。この時、半導体受光素子1と凹面鏡2と光フ
ァイバ3との位置関係は、凹面鏡2の中心軸(光軸)a
mに対して、ずれた位置に光ファイバ3の出射端があ
り、その実像結像位置に半導体受光素子1の受光面があ
る配置である。この配置は、光ファイバ3の出射端から
放射された光ビームLが凹面鏡2で反射して、全て半導
体受光素子1に集光・入射するので、結合効率が高い。
この配置からずれると、光ファイバから出射した光ビー
ムの一部しか半導体受光素子に入射しなくなり結合効率
が低下する。
【0014】半導体受光素子1の受光面は凹面鏡2の光
軸amに垂直であるため、図からも分るように、半導体
受光素子への入射光Lは受光面に垂直入射する光(光軸
amに平行な光)Loを除いては、受光面で反射しても
逆行せず、凹面鏡2の外側へ反射される。この結果、光
ファイバに戻る光は抑制され、高反射減衰量特性(反射
減衰量<−60dB)が得られる。
【0015】垂直入射光、すなわち、光ファイバから出
射し、凹面鏡2の焦点Fを経て凹面鏡で反射されて光軸
amに平行になった光Loの逆行を防ぐには以下に示す
2通りの方法がある。
【0016】第1の方法は、図3に示すように、凹面鏡
2の口径を小さくし、光ファイバの実像結像位置、すな
わち、半導体受光素子が配置されるが位置が凹面鏡の外
側になるよう、光ファイバの位置、凹面鏡の焦点距離、
口径を定め、半導体受光素子の光軸apが凹面鏡と交わ
らない配置とすることである。この配置は凹面鏡の結像
の式によって求めることができる。
【0017】このような配置では、光ファイバ3から出
射し凹面鏡2の焦点Fを通る光は凹面鏡で反射すること
なく基台に達する。このため受光面に垂直入射する光は
なくなり、受光面で反射して光ファイバに逆行する光も
なくなる。なお、図3で点線で示す凹面鏡の部分21は
存在してもよい。
【0018】第2の方法は、図4に示すように、凹面鏡
2の光軸amに対して半導体受光素子の光軸apを凹面
鏡外側に少し傾むけて受光面を光軸amに垂直な向きか
らずらした向きにする。図4の例は、半導体受光素子1
の光軸apが半導体受光素子後方で凹面鏡の光amと交
わるように受光面が傾むいている例である。
【0019】この他の例としては、図4の状態で、受光
面を通り光軸amに平行な軸aoを回転軸として矢印の
如く半導体受光素子を任意の角度、例えば90度回転さ
せた方向に受光面を向けた配置とする。回転角は任意で
あるが、右回り左回りとも90度を超えると、受光面が
凹面鏡の内側に向くので回転角は90度を超えないのが
望ましい。
【0020】この配置では凹面鏡光軸amと半導体受光
素子の光軸apとは交わらない。光軸apは紙面、すな
わち、光軸amと光ファイバの光軸afとを含む平面と
交わる配置となる。なお、半導体受光素子の受光面を傾
むける替りに凹面鏡を傾むけて配置(凹面鏡光軸amが
基台表面に垂直にならない)してもよい。
【0021】上記実施例の構成に加えて、基台とキャッ
プから成るパッケージの内面、すなわち基台表面とキャ
ップ内面を光吸収性または非反射性の加工、例えば黒色
塗料塗布、つや消加工等光学機器の内部と同様の加工を
施すと、受光面で反射した光が迷光となって光ファイバ
に入射するのを防止でき、より完璧な戻り光防止が実現
できる。
【0022】上記実施例は、光ファイバの光軸afが凹
面鏡の光軸amに平行であったが、図5に示すように、
光ファイバの光軸afが凹面鏡の光軸amに平行でない
配置にしてもよい。また、光ファイバの出射端は斜めに
カットしてあるが、出射端を斜めにカットしない光ファ
イバを用いてもよい。
【0023】いづれの図でも、光ファイバと半導体受光
素子とは凹面鏡の光軸amに対して対称の位置にある
が、これらは必ずしも対称の位置にある必要はない。光
ファイバの実像ができる位置に半導体受光素子を配置す
ればよい。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、半導体
受光素子、光ファイバ、及び半導体受光素子と光ファイ
バとを光学結合させる凹面鏡を有し、凹面鏡の中心軸に
対して、ずれた位置に光ファイバの出射端が位置し、光
ファイバの出射端から放射された光ビームが凹面鏡で反
射して集光・結像する位置に半導体受光素子が配置さ
れ、半導体受光素子の受光表面は入射光が逆行しない方
向を向ている構成なので半導体受光素子では反射して光
ファイバに戻る光は完全に抑制されることになり、光反
射減衰量特性(反射減衰量<−60dB)を有する半導
体受光装置が得られる。
【0025】また、本発明は、従来のものに比べ光反射
減衰量特性を得るために要する結合調整時間の低減が図
られ、かつ組立の自動化に対応しうる半導体受光装置を
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の断面図である。
【図2】従来例の断面図である。
【図3】本発明の実施例を示す図である。
【図4】本発明の実施例を示す図である。
【図5】本発明の実施例を示す図である。
【符号の説明】
1 半導体受光素子 2 凹面鏡 3 光ファイバ 4 ステム 5 キャップ 6 基台 F 凹面鏡の焦点 am 凹面鏡の光軸 ap 半導体受光素子の光軸 af 光ファイバの光軸

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体受光素子、光ファイバ、及び前記
    半導体受光素子と前記光ファイバとを光学結合させる凹
    面鏡を有し、前記凹面鏡の中心軸(光軸)からずれた位
    置に前記光ファイバの出射端が位置し、前記光ファイバ
    の出射端から放射された光ビームが前記凹面鏡で反射し
    て集光・結像する位置に前記半導体受光素子が位置し、
    前記凹面鏡の光軸と前記半導体受光素子の光軸が平行で
    あることを特徴とする半導体受光装置。
  2. 【請求項2】 半導体受光素子、光ファイバ、及び前記
    半導体受光素子と前記光ファイバとを光学結合させる凹
    面鏡を有し、前記凹面鏡の中心軸(光軸)からずれた位
    置に前記光ファイバの出射端が位置し、前記光ファイバ
    の出射端から放射された光ビームが前記凹面鏡で反射し
    て集光・結像する位置に凹面鏡に対向して前記半導体受
    光素子が位置し、前記凹面鏡の光軸と前記半導体受光素
    子の光軸が前記半導体受光素子の後方で交わるように前
    記半導体受光素子の受光面の向きが定められていること
    を特徴とする半導体受光装置。
  3. 【請求項3】 半導体受光素子、光ファイバ、及び前記
    半導体受光素子と前記光ファイバとを光学結合させる凹
    面鏡を有し、前記凹面鏡の中心(光軸)からずれた位置
    に前記光ファイバの出射端が位置し、前記光ファイバの
    出射端から放射された光ビームが前記凹面鏡で反射して
    集光・結像する位置に凹面鏡に対向して前記半導体受光
    素子が位置し、前記半導体受光素子の光軸が、前記凹面
    鏡の光軸と前記光ファイバの光軸とを含む平面と交わる
    ように前記半導体受光素子の受光面の向きが定められて
    いることを特徴とする半導体装置。
  4. 【請求項4】 半導体受光素子、光ファイバ、凹面鏡を
    収納したパッケージの内面が光吸収性または非反射性の
    加工が施された請求項1〜3記載の半導体受光装置。
JP5137051A 1993-06-08 1993-06-08 半導体受光装置 Pending JPH06347671A (ja)

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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55110214A (en) * 1979-02-17 1980-08-25 Harting Elektro W Method and device for coupling lightt conductive pass with electriccligth conversion element
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JPH0248914B2 (ja) * 1980-05-20 1990-10-26 Yamaha Corp

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

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Effective date: 19960716