JPH08179169A - 双方向光モジュール - Google Patents
双方向光モジュールInfo
- Publication number
- JPH08179169A JPH08179169A JP6319772A JP31977294A JPH08179169A JP H08179169 A JPH08179169 A JP H08179169A JP 6319772 A JP6319772 A JP 6319772A JP 31977294 A JP31977294 A JP 31977294A JP H08179169 A JPH08179169 A JP H08179169A
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- JP
- Japan
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- light
- wavelength
- emitting element
- optical
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Abstract
(57)【要約】
【目的】小型で低コストな双方向モジュールを提供す
る。 【構成】発光素子と受光素子が光軸上に直結するように
Siサブ基板上に搭載され、Siサブ基板上に形成されたＶ
溝に光ファイバが固定され、電極端子付パッケージにこ
れらを搭載し気密封止した。
る。 【構成】発光素子と受光素子が光軸上に直結するように
Siサブ基板上に搭載され、Siサブ基板上に形成されたＶ
溝に光ファイバが固定され、電極端子付パッケージにこ
れらを搭載し気密封止した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、各種光伝送分野におい
て用いられる光伝送モジュールに関する。
て用いられる光伝送モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバを伝送路として用いた光通信
は幹線系通信はもとより、ファクトリーオートメーショ
ン(FA)、オフィスオートメーション(OA)、構内通信網(L
AN)、CATVシステム、無線アナログ伝送システム、装置
間を多芯の光ファイバでつなぐ光インタコネクトシステ
ム等への適用が進められている。更に近年、将来の広帯
域サービスを狙ったB-ISDNサービスを各家庭まで提供す
るために光加入者網の低コスト化が最重要課題として検
討されている。
は幹線系通信はもとより、ファクトリーオートメーショ
ン(FA)、オフィスオートメーション(OA)、構内通信網(L
AN)、CATVシステム、無線アナログ伝送システム、装置
間を多芯の光ファイバでつなぐ光インタコネクトシステ
ム等への適用が進められている。更に近年、将来の広帯
域サービスを狙ったB-ISDNサービスを各家庭まで提供す
るために光加入者網の低コスト化が最重要課題として検
討されている。
【０００３】これらの光通信システムにおいてシステム
コストの低減、サービスの拡張、経済的保守管理システ
ムを実現するためには、いくつかの異なる波長を１本の
光ファイバで双方向伝送する技術が必要である。従っ
て、これらのシステムに用いられる光モジュールは、OE
/EO機能のほかに、いくつかの異なる波長を合波，分波
する光合分波機能を有することが必要である(図７
(a))。更に、波長の多重数を増加するためには、光合分
波機能を上り，下りで多段接続していく必要がある(図
７(b))。
コストの低減、サービスの拡張、経済的保守管理システ
ムを実現するためには、いくつかの異なる波長を１本の
光ファイバで双方向伝送する技術が必要である。従っ
て、これらのシステムに用いられる光モジュールは、OE
/EO機能のほかに、いくつかの異なる波長を合波，分波
する光合分波機能を有することが必要である(図７
(a))。更に、波長の多重数を増加するためには、光合分
波機能を上り，下りで多段接続していく必要がある(図
７(b))。
【０００４】従来の双方向モジュールは機能的には発光
素子，受光素子，光合波機能に分けられる。光合波機能
として干渉膜フィルタを用いるもの(特開昭61−150533
号公報)、光導波路を用いるもの('91年電子情報通信学
会秋季大会C-201、光加入者ワークショップ)等種々提案
されている。
素子，受光素子，光合波機能に分けられる。光合波機能
として干渉膜フィルタを用いるもの(特開昭61−150533
号公報)、光導波路を用いるもの('91年電子情報通信学
会秋季大会C-201、光加入者ワークショップ)等種々提案
されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術(特開昭6
1-150533号公報)では、発光素子，受光素子の他に光合
分波の機能を有する部品が必要となり、部品点数が増加
することは避けられなかった。また、発光素子からの光
(あるいは、伝送路ファイバからの光)が光結合系、干渉
膜フィルタ等の光学的部品を経由してファイバ(あるい
は受光素子)に結合するため個々の部品を高精度に光軸
合わせする必要があり、部品点数の増加に比例して組立
て工程が複雑となった。
1-150533号公報)では、発光素子，受光素子の他に光合
分波の機能を有する部品が必要となり、部品点数が増加
することは避けられなかった。また、発光素子からの光
(あるいは、伝送路ファイバからの光)が光結合系、干渉
膜フィルタ等の光学的部品を経由してファイバ(あるい
は受光素子)に結合するため個々の部品を高精度に光軸
合わせする必要があり、部品点数の増加に比例して組立
て工程が複雑となった。
【０００６】上記従来技術('91年電子情報通信学会秋季
大会C-201、光加入者ワークショップ)では干渉膜フィル
タのかわりに、光回路の集積化の容易な石英ガラス導波
路タイプの方向性結合器を導入したものである。導波路
タイプは光回路の集積化には適しているが下記の点で課
題があった。即ち、発光素子，受光素子のハイブリッド
実装を行うと、発光素子，受光素子の実装スペースが必
要なため導波路間隔を一定の間隔以上にする必要があり
導波路素子の小型化、量産効果による低価格化に課題が
あった。発光素子を導波路に結合させるためにはレンズ
等の集束光学系との高精度な光軸調整が必要であり、さ
らに光ファイバと導波路の光軸調整も必要なため組立方
法に課題がある。また、導波路のクラッドモードによる
迷光が受光素子へ漏れ込むためこれを阻止するための何
らかの手段が必要であった。
大会C-201、光加入者ワークショップ)では干渉膜フィル
タのかわりに、光回路の集積化の容易な石英ガラス導波
路タイプの方向性結合器を導入したものである。導波路
タイプは光回路の集積化には適しているが下記の点で課
題があった。即ち、発光素子，受光素子のハイブリッド
実装を行うと、発光素子，受光素子の実装スペースが必
要なため導波路間隔を一定の間隔以上にする必要があり
導波路素子の小型化、量産効果による低価格化に課題が
あった。発光素子を導波路に結合させるためにはレンズ
等の集束光学系との高精度な光軸調整が必要であり、さ
らに光ファイバと導波路の光軸調整も必要なため組立方
法に課題がある。また、導波路のクラッドモードによる
迷光が受光素子へ漏れ込むためこれを阻止するための何
らかの手段が必要であった。
【０００７】本発明の目的は、上記の問題点を解決し、
小型，低価格で低漏話なモジュールを提供することにあ
る。
小型，低価格で低漏話なモジュールを提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のモジュールでは発光素子，受光素子の透過
特性に着目し、光合分波機能を有する別の部品を用いる
ことなく双方向伝送を実現するものである。
に、本発明のモジュールでは発光素子，受光素子の透過
特性に着目し、光合分波機能を有する別の部品を用いる
ことなく双方向伝送を実現するものである。
【０００９】一般に発光素子の活性層、光素子の受光領
域はバンドギャップエネルギEgによって決まる波長λEg
(LD)，λEg(PD)とするとλ１＜λEg(LD)，λEg(PD)の波
長に対しては吸収性であり、λEg(LD)，λEg(PD)＜λ２
の波長に対しては透明な性質を持つ。この特性を用いる
と、発光素子，受光素子を光軸上に直列に配置すること
で双方向伝送が可能である。図１(a)に示す様に、発光
素子１の波長λ２の光は図２(a)に示す特性を有する受
光素子２を透過し光ファイバ７に結合する。光ファイバ
７からの波長λ２の光は図２(c)に示す特性を有する発
光素子３を透過し図２(d)に示す特性を有する受光素子
４で受光される。一方、発光素子３からの波長λ１の光
は光ファイバ７に結合し、図２(a)に示す特性を有する
受光素子２で受光する。従って発光素子と受光素子を直
列に配置することで光合分波機能を有する部品７−１を
追加することなく、図７(a)に相当する双方向伝送が実
現する。
域はバンドギャップエネルギEgによって決まる波長λEg
(LD)，λEg(PD)とするとλ１＜λEg(LD)，λEg(PD)の波
長に対しては吸収性であり、λEg(LD)，λEg(PD)＜λ２
の波長に対しては透明な性質を持つ。この特性を用いる
と、発光素子，受光素子を光軸上に直列に配置すること
で双方向伝送が可能である。図１(a)に示す様に、発光
素子１の波長λ２の光は図２(a)に示す特性を有する受
光素子２を透過し光ファイバ７に結合する。光ファイバ
７からの波長λ２の光は図２(c)に示す特性を有する発
光素子３を透過し図２(d)に示す特性を有する受光素子
４で受光される。一方、発光素子３からの波長λ１の光
は光ファイバ７に結合し、図２(a)に示す特性を有する
受光素子２で受光する。従って発光素子と受光素子を直
列に配置することで光合分波機能を有する部品７−１を
追加することなく、図７(a)に相当する双方向伝送が実
現する。
【００１０】また、図７(b)に示す様に波長多重数を更
に増やす場合は、波長λ３（λ３＞λ２)の光が発光素
子１，受光素子４を透過する性質を利用して、波長λ３
の光ポートを発光素子１，受光素子４に設けることによ
り、光合分波機能を有する部品７−２を更に追加するこ
となく多重数を１増加することが可能である。
に増やす場合は、波長λ３（λ３＞λ２)の光が発光素
子１，受光素子４を透過する性質を利用して、波長λ３
の光ポートを発光素子１，受光素子４に設けることによ
り、光合分波機能を有する部品７−２を更に追加するこ
となく多重数を１増加することが可能である。
【００１１】
【作用】本発明では、発光素子と受光素子を光軸上に直
列に配置することにより、発光素子のバンドギャップ波
長λEg(LD)、受光素子のバンドギャップ波長λEg(PD)に
対してλ１＜λEg(LD)，λEg(PD)＜λ２を満たす波長λ
１，λ２に対して双方向伝送を行うことができる。ま
た、波長λ３(λ３＞λ２)の光ポートを発光素子１，受
光素子４に設けることにより、波長λ３(λ３＞λ２)の
波長を更に多重することができる。
列に配置することにより、発光素子のバンドギャップ波
長λEg(LD)、受光素子のバンドギャップ波長λEg(PD)に
対してλ１＜λEg(LD)，λEg(PD)＜λ２を満たす波長λ
１，λ２に対して双方向伝送を行うことができる。ま
た、波長λ３(λ３＞λ２)の光ポートを発光素子１，受
光素子４に設けることにより、波長λ３(λ３＞λ２)の
波長を更に多重することができる。
【００１２】また、発光素子１からの迷光が、受光素子
２へ漏れ込む場合は、受光素子２が発光素子からの波長
λ１の光を受光しないため、低漏話なモジュールとして
機能する。発光素子３からの迷光は、発光素子３の受光
素子側に波長λ１の光を反射するコーティングが施され
ており、受光素子側へ漏れ込まないので低漏話なモジュ
ールとして機能する。
２へ漏れ込む場合は、受光素子２が発光素子からの波長
λ１の光を受光しないため、低漏話なモジュールとして
機能する。発光素子３からの迷光は、発光素子３の受光
素子側に波長λ１の光を反射するコーティングが施され
ており、受光素子側へ漏れ込まないので低漏話なモジュ
ールとして機能する。
【００１３】また発光素子の活性層、受光素子の受光領
域を形成する材料を変えることで波長λ１，λ２の値を
変えることができる。
域を形成する材料を変えることで波長λ１，λ２の値を
変えることができる。
【００１４】また、モジュールは２個の光素子と光ファ
イバで構成されているため、同一基板上の一体化実装を
容易に行うことが可能であり、小型で低コストなモジュ
ールとして機能する。
イバで構成されているため、同一基板上の一体化実装を
容易に行うことが可能であり、小型で低コストなモジュ
ールとして機能する。
【００１５】
【実施例】図３，図４に本発明の双方向モジュールの第
一の実施例を示す。図３に光素子と光ファイバを搭載し
たサブ基板の断面図を示す。
一の実施例を示す。図３に光素子と光ファイバを搭載し
たサブ基板の断面図を示す。
【００１６】発光素子１，受光素子２は微細加工に適し
ているSiサブ基板３−４の上にはんだ等で固定されてい
る。Si基板表面にはSiO2酸化膜が形成され素子電極が蒸
着されている。サブ基板には光ファイバ３−５を搭載す
るＶ溝３−６が高精度なウェットエッチング等により、
形成されている。光ファイバはＶ溝に搭載後、同様にＶ
溝が形成されたSiの固定用蓋３−３で接着、あるいはは
んだ固定される。
ているSiサブ基板３−４の上にはんだ等で固定されてい
る。Si基板表面にはSiO2酸化膜が形成され素子電極が蒸
着されている。サブ基板には光ファイバ３−５を搭載す
るＶ溝３−６が高精度なウェットエッチング等により、
形成されている。光ファイバはＶ溝に搭載後、同様にＶ
溝が形成されたSiの固定用蓋３−３で接着、あるいはは
んだ固定される。
【００１７】本実施例に用いられる受光素子は受光素子
の受光領域を導波構造として形成した(３−２)導波型の
受光素子が用いられる。発光素子は活性層を導波構造と
して形成した発光素子が用いられる。長波帯(1.3μｍ以
上)の光を用いる場合を一例に説明する。受光素子の受
光領域はＩｎＰ基板上に形成された、導波構造を有する
光受光層よりなる。受光領域はInGaAsの混晶により形成
されており、バンドギャップ波長はこの混晶の組成比を
変えること、あるいはＰ等の別組成を含む混晶を形成す
ることで制御できる。従って、発光素子の発光波長(た
とえば1.55μｍ)に対して、受光層を透明にすることが
可能であり、受光素子を介して発光素子の光を光ファイ
バに導くことができる。
の受光領域を導波構造として形成した(３−２)導波型の
受光素子が用いられる。発光素子は活性層を導波構造と
して形成した発光素子が用いられる。長波帯(1.3μｍ以
上)の光を用いる場合を一例に説明する。受光素子の受
光領域はＩｎＰ基板上に形成された、導波構造を有する
光受光層よりなる。受光領域はInGaAsの混晶により形成
されており、バンドギャップ波長はこの混晶の組成比を
変えること、あるいはＰ等の別組成を含む混晶を形成す
ることで制御できる。従って、発光素子の発光波長(た
とえば1.55μｍ)に対して、受光層を透明にすることが
可能であり、受光素子を介して発光素子の光を光ファイ
バに導くことができる。
【００１８】発光素子の活性層３−１と受光素子の受光
層３−２は素子基板を上側にしてサブ基板３−４に実装
した時にサブ基板表面から同一の高さとなるように成長
させることで縦方向は無調整で実装可能である。また光
ファイバと受光素子はSiサブ基板に形成された高精度な
Ｖ溝と光ファイバ外径精度を２μｍ程度にすることで無
調整で実装することが可能である。
層３−２は素子基板を上側にしてサブ基板３−４に実装
した時にサブ基板表面から同一の高さとなるように成長
させることで縦方向は無調整で実装可能である。また光
ファイバと受光素子はSiサブ基板に形成された高精度な
Ｖ溝と光ファイバ外径精度を２μｍ程度にすることで無
調整で実装することが可能である。
【００１９】図４にサブ基板をパッケージに気密封止し
たモジュール外観を示す。サブ基板３−４をパッケージ
４−１内に搭載し、サブ基板にパターニングされた電極
パタンとパッケージ電極端子をワイヤホンディングし
(４−２)、ふた(図には示されていない)で封止すること
により、小型で低コストな双方向モジュールとして機能
する。
たモジュール外観を示す。サブ基板３−４をパッケージ
４−１内に搭載し、サブ基板にパターニングされた電極
パタンとパッケージ電極端子をワイヤホンディングし
(４−２)、ふた(図には示されていない)で封止すること
により、小型で低コストな双方向モジュールとして機能
する。
【００２０】図５，図６に本発明の第二の実施例を示
す。
す。
【００２１】発光素子１，受光素子２は微細加工に適し
ているSiサブ基板５−１の上にはんだ等で固定されてい
る。Si基板表面にはSiO2酸化膜が形成され素子電極が蒸
着されている。サブ基板の両側には光ファイバ５−５を
搭載するＶ溝５−２が高精度なウェットエッチング等に
より形成されている。光ファイバはＶ溝に搭載後、同様
にＶ溝が形成されたSiの固定用蓋５−３で接着、あるい
ははんだ固定される。
ているSiサブ基板５−１の上にはんだ等で固定されてい
る。Si基板表面にはSiO2酸化膜が形成され素子電極が蒸
着されている。サブ基板の両側には光ファイバ５−５を
搭載するＶ溝５−２が高精度なウェットエッチング等に
より形成されている。光ファイバはＶ溝に搭載後、同様
にＶ溝が形成されたSiの固定用蓋５−３で接着、あるい
ははんだ固定される。
【００２２】本実施例の光素子は、波長λ３の光を多重
する機能を付加するために、受光素子２の受光層の組成
比を更に制御し、波長λ３の光に対して透明にすること
ができる。波長λ２の発光素子はバンドギャップ波長〜
λ２であるので、λ３＞λ２の場合は波長λ３の光は活
性層を透過することができる。発光素子と受光素子を実
施例１と同様に直結し、その両端に光ファイバを設ける
ことで、図７(b)と同等な波長多重伝送が可能となる。
する機能を付加するために、受光素子２の受光層の組成
比を更に制御し、波長λ３の光に対して透明にすること
ができる。波長λ２の発光素子はバンドギャップ波長〜
λ２であるので、λ３＞λ２の場合は波長λ３の光は活
性層を透過することができる。発光素子と受光素子を実
施例１と同様に直結し、その両端に光ファイバを設ける
ことで、図７(b)と同等な波長多重伝送が可能となる。
【００２３】図６に実施例１と同様にサブ基板をパッケ
ージ６−１に気密封止したモジュール外観を示す。光素
子２個と光ファイバ２本で構成されており、小型で低コ
ストな双方向モジュールとして機能する。
ージ６−１に気密封止したモジュール外観を示す。光素
子２個と光ファイバ２本で構成されており、小型で低コ
ストな双方向モジュールとして機能する。
【００２４】
【発明の効果】本発明の双方向モジュールによれば、部
品点数が少なく、構成が簡単なため、光軸調整の容易
性、波長多重数の追加の容易性が図られ、小型で経済
性，量産性に優れた双方向モジュールを実現することが
できる。
品点数が少なく、構成が簡単なため、光軸調整の容易
性、波長多重数の追加の容易性が図られ、小型で経済
性，量産性に優れた双方向モジュールを実現することが
できる。
【図１】双方向モジュールの原理の説明図。
【図２】本発明に用いる発光素子，受光素子の透過特性
図。
図。
【図３】サブ基板の構造の説明図。
【図４】双方向モジュールの斜視図。
【図５】波長多重機能を追加した双方向モジュールのサ
ブ基板の側面図。
ブ基板の側面図。
【図６】波長多重機能を追加した双方向モジュールの斜
視図。
視図。
【図７】従来の双方向モジュールのブロック図。
３−４…サブＳｉサブ基板、４−１…パッケージ、４−
２…ワイヤ、４−３…電極端子。
２…ワイヤ、４−３…電極端子。
Claims (6)
- 【請求項１】波長λ２で発光する発光素子と、波長λ２
の光は透過し波長λ１(λ１＜λ２)の光を受光する受光
素子を、発光素子の光を受光素子へ導く光結合系を介し
て、あるいは直接に結合するように光軸上に配置し、受
光素子を透過した波長λ２の透過光を光ファイバへ導く
光結合系を介して、あるいは直接結合するように、光フ
ァイバを光軸上に配置したことを特徴とする双方向光モ
ジュール。 - 【請求項２】波長λ１で発光し波長λ２の光は透過し、
素子の一端を波長λ１の光を反射するコーティングを施
した発光素子を、前記発光素子からの波長λ１の光を光
ファイバへ導き、前記光ファイバからの波長λ２の光を
前記発光素子へ導く光結合系を介して、あるいは直接に
結合するように光軸上に配置し、前記発光素子を透過し
た波長λ２の光を波長λ２以上の光を受光する受光素子
へ導く光結合系を介して、あるいは直接結合するよう
に、受光素子を光軸上に配置したことを特徴とする双方
向光モジュール。 - 【請求項３】請求項１において、波長λ２で発光し、波
長λ３(λ３＞λ２)の光は透過し素子の一端を波長λ２
の光を反射するコーティングを施した発光素子を用い、
第二の光ファイバを前記光ファイバからの波長λ３の光
を発光素子に導く光結合系を介して、あるいは直接に結
合するように光軸上に配置した双方向光モジュール。 - 【請求項４】請求項２において、波長λ３(λ３＞λ２)
の光を透過する受光素子を用い、第二の光ファイバへ波
長λ３の光を導く光結合系を介して、あるいは直接に結
合するように前記光ファイバを光軸上に配置した双方向
光モジュール。 - 【請求項５】請求項１または２において発光素子，受光
素子が同一のサブ基板に搭載されており、前記サブ基板
に形成された溝に光ファイバが搭載され、前記サブ基板
を電極端子付のパッケージに気密封止しされている双方
向光モジュール。 - 【請求項６】請求項３または４において、前記発光素
子，前記受光素子が同一のサブ基板に搭載されており、
前記サブ基板の両端に形成された溝に前記第一の光ファ
イバ、前記第二の光ファイバが搭載され、前記サブ基板
が電極端子付パッケージに気密封止されている双方向光
モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6319772A JPH08179169A (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | 双方向光モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6319772A JPH08179169A (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | 双方向光モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08179169A true JPH08179169A (ja) | 1996-07-12 |
Family
ID=18114014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6319772A Pending JPH08179169A (ja) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | 双方向光モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08179169A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19823213A1 (de) * | 1998-05-25 | 1999-12-09 | Siemens Ag | Bidirektionale optische Sende- und Empfangseinrichtung |
| KR100296382B1 (ko) * | 1999-04-26 | 2001-07-12 | 윤종용 | 평면도파로형 광모듈 제작방법 |
| US7058309B1 (en) | 1998-07-29 | 2006-06-06 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Optoelectronic transceiver |
-
1994
- 1994-12-22 JP JP6319772A patent/JPH08179169A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19823213A1 (de) * | 1998-05-25 | 1999-12-09 | Siemens Ag | Bidirektionale optische Sende- und Empfangseinrichtung |
| DE19823213C2 (de) * | 1998-05-25 | 2002-02-21 | Infineon Technologies Ag | Bidirektionale optische Sende- und Empfangseinrichtung |
| US7058309B1 (en) | 1998-07-29 | 2006-06-06 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Optoelectronic transceiver |
| KR100296382B1 (ko) * | 1999-04-26 | 2001-07-12 | 윤종용 | 평면도파로형 광모듈 제작방법 |
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