JPH0875939A

JPH0875939A - 光導波路モジュール

Info

Publication number: JPH0875939A
Application number: JP20967294A
Authority: JP
Inventors: Hisaharu Yanagawa; 久治柳川; Takeo Shimizu; 健男清水; Shoichi Ozawa; 章一小沢
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1994-09-02
Filing date: 1994-09-02
Publication date: 1996-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】光複合部品としての構成部品数が少なく、組
み立てが容易な光通信端末用の導波路と光半導体との機
能を備えた光導波路モジュールを提供する。【構成】所定の導波路パターンが形成された光導波路
チップ22及び光導波路チップを被覆し、ピン孔23ａを有
する被覆体23を備えた光導波路部材21と、光半導体素子
を搭載した基体26を備えた光半導体部材25とが、各導波
路パターンと対応する光半導体素子との光軸を一致させ
て接続された光導波路モジュール20。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として光ファイバ通
信システムで使用される光通信端末用の光複合部品に関
する。

【０００２】

【従来の技術】光通信システム、例えば、一般家庭を対
象とする光加入者系の伝送システムとして、図８に示す
ように、局内の通信端末１と加入者側端末２との間を光
ファイバ線路３で接続し、光ファイバ線路３によって、
波長λ1（＝1.３μｍ＝1300 ｎｍ）の電話・データ等の
双方向通信に関する通信光を伝送する通信サービスと、
波長λ2（＝1.５５μｍ＝1550 ｎｍ）の画像ビデオ等の
一方向通信に関する通信光を伝送する放送サービスとを
提供する光通信システムが検討されている。

【０００３】この光通信システムにおいては、加入者側
端末２として、光の合分波や分岐結合等の導波路機能及
び光半導体機能を備えた図９に示す光複合部品５の提供
が望まれている。即ち、光複合部品５は、通信サービス
と放送サービスとに関する通信光を波長に応じて分離す
る光合分波器５ａ、通信サービスに関する上りの通信光
と下りの通信光を分離する１×２分岐結合器５ｂ、レー
ザダイオード（以下、「ＬＤ」という）５ｃ及びフォト
ダイオード（以下、「ＰＤ」という）５ｄを備え、光合
分波器５ａには、端部に光コネクタプラグ６ａを取り付
けた２本の入出力ファイバ６を接続する。そして、光複
合部品５は、２本の入出力ファイバ６により、光コネク
タレセプタクル７を介して局内の通信端末１からの通信
光（波長λ1,2 ）を伝送する光ファイバ線路３や、波長
λ2 の通信光をＰＤ８へ送出する光ファイバ線路３等と
接続される。

【０００４】尚、光複合部品５を使用した光通信システ
ムにおいては、通信サービスに使用する波長λ1 の上り
と下りの通信光が、１つの光ファイバ線路３に同時に存
在すると衝突が生ずる。このため、別途、電子制御手段
を光通信システムに設け、タイミングに応じて送出され
るように上りと下りの通信光の調停がなされている。上
記構成と機能とを備えた光複合部品５の構成部品として
は、例えば、図１０に示す光導波路チップ１０が提案さ
れている。

【０００５】光導波路チップ１０は、基板の左側に入出
力用の２本のリードパターン１０ａと光合分波器パター
ン１０ｂを、右側に２本のリードパターン１０ｃと１×
２分岐結合器パターン１０ｄを、それぞれ石英導波路に
よりモノリシックに形成したものである。そして、この
チップ１０は、図１１に示すように、基板の右端面に各
リードパターン１０ｃと光軸を一致させてＬＤチップ１
２及びＰＤチップ１３を溶接あるいは接着剤等によって
固定すると共に、２本の光ファイバ１５ａ，１５ａを所
定ピッチで整列固定した光ファイバ配列具１５を介して
光ファイバ線路と接続される。このとき、光導波路チッ
プ１０と光ファイバ配列具１５とは、各リードパターン
１０ａと、対応する光ファイバ１５ａとの光軸が一致す
るように相対的に微調心された後、接着剤によって固定
される。

【０００６】尚、光ファイバ配列具１５は、図示したよ
うに、各光ファイバ１５ａの端部に光コネクタプラグ１
５ｂが取り付けられ、各光ファイバ１５ａは、このプラ
グ１５ｂにより光コネクタレセプタクル７を介して光フ
ァイバ線路３と接続される。また、前述した図９の別の
例として、ＬＤとＰＤの機能を同一チップにて実現した
ＬＤトランシーバが使用される場合には、図１０，図１
１に示す光導波路チップ１０において、２本のリードパ
ターン１０ｃの一方、１×２分岐結合器パターン１０ｄ
及びＰＤチップ１３は必要なく、ＬＤチップ１２に代え
てＬＤトランシーバを接続固定する。このとき、ＬＤト
ランシーバは、逆バイアス時はＰＤ、順バイアス時はＬ
Ｄとして動作するので、光送受信特性は多少劣化するも
のの、前述した上り下りの通信光の調停のための電子的
調停手段は簡略化される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構造と
機能とを備えた光複合部品は、機能の異なる複数の光部
品を複合したものである。このため、上記光複合部品
は、構成部材が多く部材コストが嵩むうえ、ＬＤチップ
やＰＤチップを取り付けたり、光ファイバ配列具を介し
て光ファイバ線路と接続する際の光軸調心に手間がかか
り、組立コストが高くなるという問題があった。

【０００８】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、光複合部品としての構成部品数が少なく、組み立て
が容易な光通信端末用の導波路と光半導体との機能を備
えた光導波路モジュールを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば上記目的
を達成するため、所定の導波路パターンが形成された光
導波路チップ及び該光導波路チップを被覆し、ピン孔を
有する被覆体を備えた光導波路部材と、光半導体素子を
搭載した基体を備えた光半導体部材とが、前記各導波路
パターンと対応する光半導体素子との光軸を一致させて
接続された構成としたものである。

【００１０】好ましくは、前記所定の導波路パターン
が、石英導波路によって形成され、波長λ1,λ2 の通信
光を合分波する光合分波器及び少なくとも３つの光入出
力用の導波路パターンで、少なくとも３つの導波路パタ
ーンのうち、２つの導波路パターンはそれぞれ外部の光
ファイバと、１つの導波路パターンは前記光半導体部材
の光半導体素子と接続される構成とする。

【００１１】また好ましくは、前記光導波路部材及び光
半導体部材は、両部材を相互に位置決めする位置決め部
材を保持する保持部が形成されている構成とする。好ま
しくは、前記光導波路部材と光半導体部材とを互いに固
定する。また好ましくは、前記光導波路チップは、第一
及び第二の分岐導波路、前記第一の分岐導波路の分岐点
に設けた第一の薄板フィルタ及び前記第一の分岐導波路
の一方の分岐路に設けた第二の薄板フィルタを有し、前
記第一の薄板フィルタは、波長λ1 の通信光を透過、波
長λ2の通信光及び波長λ3の試験光を反射させ、前記第
二の薄板フィルタは、波長λ2の通信光を透過、波長λ3
の試験光を所定量反射させる構成とする。

【００１２】

【作用】光導波路モジュールは、光導波路部材と光半導
体部材とがコネクタ状に一体化され、構成部品数が少な
く、組み立てが容易となるうえ、既存の多心コネクタと
位置決め部材を用いて簡単に突合せ接続される。このと
き、光導波路チップの所定の導波路パターンを前記のよ
うに石英導波路によって形成すると、光導波路部材の光
損失特性が飛躍的に向上する。

【００１３】また、前記光導波路部材及び光半導体部材
に、両部材を相互に位置決めする位置決め部材を保持す
る保持部を形成すると、両部材が簡単、かつ、高精度に
位置決めされる。更に、前記光導波路部材と光半導体部
材とを互いに固定すると、光導波路モジュールの取り扱
いが一層容易になる。

【００１４】また、前記光導波路チップは、第一及び第
二の分岐導波路、前記第一の分岐導波路の分岐点に設け
た第一の薄板フィルタ及び前記第一の分岐導波路の一方
の分岐路に設けた第二の薄板フィルタを有し、前記第一
の薄板フィルタは、波長λ1の通信光を透過、波長λ2の
通信光及び波長λ3の試験光を反射させ、前記第二の薄
板フィルタは、波長λ2の通信光を透過、波長λ3の試験
光を所定量反射させる構成とすると、通信光の他に監視
光を伝送することで、光線路の監視という新たな機能も
発揮される。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図７に基
づいて詳細に説明する。本発明の光導波路モジュール２
０は、図１に示すように、光導波路部材２１と光半導体
部材２５とを接着したものである。光導波路部材２１
は、図１に示したように、光導波路チップ２２と被覆体
２３とを備えている。

【００１６】光導波路チップ２２は、幅２mm、長さ１２
mmのシリコン基板上に火炎堆積法及びドライエッチング
法により、図２に示す入出力用の２本のリードパターン
２２ａ、光合分波器パターン２２ｂ、１×２分岐結合器
パターン２２ｃ及びリードパターン２２ｄが、厚さ５０
μｍ、コア寸法８μｍの石英導波路によりモノリシック
に形成されている。ここで、後述する基体２６の光半導
体素子２６ａが、ＬＤとＰＤとを集積していないそれぞ
れＬＤとＰＤとが単独のものである場合、リードパター
ン２２ｄは２本形成する。

【００１７】被覆体２３は、光導波路チップ２２の前後
の端面を除く全周をモールド加工等により被覆したもの
で、例えば、ガラスフィラー入りエポキシ樹脂からな
る。被覆体２３は、幅方向両側にピン孔２３ａ，２３ａ
が形成され、後述する多心コネクタ１６と対応するよう
に、幅6.４mm、厚さ2.５mm、ピン孔２３ａの直径0.７m
m、ピン孔２３ａ，２３ａの間隔4.６mmで、光導波路チ
ップ２２と同一長さの１２mmに設定された。

【００１８】光半導体部材２５は、図３に示すように、
基体２６の上にカバー２７を接着剤等で被着したもので
ある。基体２６は、ＬＤとＰＤとを集積した外寸幅0.５
mm、厚さ0.２５mm、長さ１mmの光半導体素子２６ａを搭
載した幅6.４mm、長さ２mmのシリコンチップで、光半導
体素子２６ａ両側の上面には開口幅0.８０８mm、開口角
６０度のＶ溝２６ｂ，２６ｂが4.６mmの間隔で形成され
ている。ここで、基体２６は、素材がシリコンであるこ
とから熱伝導性が良好で、作動に伴って発熱する光半導
体素子２６ａのヒートシンクとしての機能をも有してい
る。

【００１９】カバー２７は、幅6.４mm、長さ２mmのシリ
コンチップの中央に幅1.０mm、深さ0.５mmの凹部２７ａ
が、凹部２７ａの両側にはＶ溝２６ｂ，２６ｂと同一寸
法のＶ溝２７ｂ，２７ｂがそれぞれ形成されている。こ
こで、Ｖ溝２７ｂは、図３に示したように、カバー２７
を基体２６に被着したときに、対向するＶ溝２６ｂとに
よって保持孔Ｈ（図４参照）を形成する。保持孔Ｈは、
ピン孔２３ａと対応する位置に形成され、光導波路部材
２１と光半導体部材２５とを位置決めする位置決めピン
２８（図４参照）を保持する。

【００２０】ここで、基体２６及びカバー２７はそれぞ
れ以下のようにして製造した。基体２６については、先
ず、光半導体素子２６ａを6.４mmピッチで100〜500ケ固
定した厚さ１mmの４インチ角のシリコンウェーファをス
ライサに真空チャックで固定した。次に、モニタ用に駆
動した２つの光半導体素子２６ａの発光中心（コア）を
位置基準として、シリコンウェーファ上面における開口
幅0.８０８mm、開口角６０度、間隔4.６mmの２本のＶ溝
を6.４mmピッチで切削加工した。そして、前記シリコン
ウェーファから幅6.４mm、長さ２mmのシリコンチップを
ダイシングソーで切り出して基体２６を製造した。

【００２１】一方、カバー２７は、厚さ1.５mmの４イン
チ角のシリコンウェーファに凹部２７ａとＶ溝２７ｂ，
２７ｂとを基体２６と同様にして複数切削加工した後、
ダイシングソーによって幅6.４mm、長さ２mmのチップに
切断して製造した。以上のように構成される光導波路部
材２１と光半導体部材２５は、以下のようにして接着固
定した。

【００２２】先ず、図４に示すように、光導波路部材２
１と光半導体部材２５とを、端面を対向させて対応する
ピン孔２３ａと保持孔Ｈとに外径0.７mmの位置決めピン
２８，２８を嵌合させて位置決めした。次に、両部材２
１，２５の対向する端面に光硬化型、例えば、フッ素化
エポキシ等の紫外線硬化型接着剤を塗布した後、これら
を真空チャンバ内に収容して前記接着剤のガス出し処理
を施し、光導波路部材２１と光半導体部材２５とを接着
した。これにより、両部材２１，２５は、光導波路チッ
プ２２のリードパターン２２ｄと基体２６の光半導体素
子２６ａとが光軸を一致させた状態で接続された。

【００２３】次いで、位置決めピン２８，２８を引き抜
き、図１に示す光導波路部材２１と光半導体部材２５と
が接着された光導波路モジュール２０を得た。ここで、
光導波路モジュール２０は、通常、光導波路部材２１と
光半導体部材２５との接着面及び光半導体部材２５をア
ルミニウムなどの金属枠で被覆すると共に、金属枠との
間に封止剤、例えば、シリコーンシーラントを注入して
封止しているが、図１の光導波路モジュール２０では省
略されている。

【００２４】本発明の光導波路モジュール２０は、以上
のように光導波路部材２１と光半導体部材２５とを一体
化してコネクタ状に構成したので、図５に示すように、
ピン孔１６ａ，１６ａが形成された既存の多心コネクタ
１６と位置決めピン１７，１７を用いて簡単に突合せ接
続することができる。即ち、光導波路モジュール２０
は、ピン孔２３ａと対応するピン孔１６ａとの間に位置
決めピン１７を掛け渡すことにより多心コネクタ１６と
着脱自在に突合せ接続される。

【００２５】このとき、光導波路モジュール２０は、位
置決めピン２８，２８を引き抜くことなく、光導波路部
材２１側に突出させた状態で残し、位置決めピン２８，
２８を用いて多心コネクタ１６と突合せ接続してもよ
い。次に、光線路の試験監視を可能とした伝送システム
で使用する光導波路モジュールの例を図６及び図７に基
づいて説明する。

【００２６】光線路の試験監視を可能とした伝送システ
ムは、図６に示すように、局内の通信端末１と加入者側
端末２との間を接続する光ファイバ線路３に光試験監視
装置（以下、「監視装置」という）３０を接続したもの
で、監視装置３０は局内の通信端末１側に接続したアク
セス用の光部品３１を介して光ファイバ線路３に接続さ
れ、光ファイバ線路３の加入者側端末２の近傍に光フィ
ルタ部品３２を配置するのが一般的である。

【００２７】上記伝送システムでは、波長λ1,λ2の通
信光と異なる波長λ3（＝1.６５μｍ＝1650ｎｍ）の試
験監視光が用いられ、通信・放送サービスに関する通信
光と試験監視光とが相互干渉なく独立に伝送される。そ
して、光フィルタ部品３２は、波長λ1,λ2の通信光は
透過させるが、波長λ3の試験監視光は10ｄＢ（１／1
0）弱程度反射させる。従って、監視装置３０は、光フ
ィルタ部品３２から反射してくる波長λ3 の試験監視光
をモニタすることで、光ファイバ線路３の遠端位置を正
確に把握することができる。

【００２８】上記伝送システムで使用する光導波路モジ
ュールは、光フィルタ部品３２の機能を加入者側端末２
で使用する光導波路モジュールに組み込んだものであ
る。この光導波路モジュールは、光導波路モジュール２
０と基本構成が同じで、光導波路チップの構成のみが異
なるので、この光導波路チップを図７に基づいて説明す
る。

【００２９】光導波路チップ４０は、シリコン基板上に
石英導波路によって形成された非対称のＹ分岐導波路４
１と対称のＹ分岐導波路４２、薄板フィルタ４５，４７
を有している。Ｙ分岐導波路４１は、分岐点４１ａで非
対称に分岐し、左端面へ延びる２本の分岐路４１ｂ，４
１ｃからなる。Ｙ分岐導波路４２は、分岐点４１ａの右
側へと延び、分岐点４２ａで２又に対称に分岐して右端
面へ延びる分岐路４２ｂ，４２ｃからなる。ここで、両
導波路４１，４２は、分岐角がそれぞれ１６度及び0.１
度である。

【００３０】薄板フィルタ４５は、分岐点４１ａに形成
された開口幅２０μｍ、深さ0.３mmのスリット４４に光
学接着剤によって固定されている。スリット４４は、分
岐路４１ｂと直交する方向に対して分岐角の１／２の８
度傾斜している。薄板フィルタ４７は、分岐路４１ｃに
形成された同様のスリット４６に光学接着剤によって固
定されている。スリット４６は、薄板フィルタ４７で反
射された光の一部が戻り光となるように分岐路４１ｃの
光軸に対して２度傾斜している。

【００３１】ここで、薄板フィルタ４５，４７は、ポリ
イミド基板上に誘電体多層膜を形成した厚さ１８μｍの
フィルタである。薄板フィルタ４５は、波長λ1 の通信
光は透過、波長λ2の通信光及び波長λ3の試験監視光は
反射させる短波長域通過型のフィルタである。一方、薄
板フィルタ４７は、波長λ2の通信光は透過、波長λ3の
試験監視光は１０ｄＢ（１／１０）弱程度反射させる短
波長域通過型のフィルタである。

【００３２】従って、光導波路チップ４０においては、
分岐路４１ｃに左側から入射した波長λ3 の試験監視光
は、薄板フィルタ４７で１０ｄＢ弱レベルダウンして光
ファイバ線路３へと戻ってゆく。このため、光導波路チ
ップ４０を光導波路モジュールの構成部品として使用す
ると、通信サービスと放送サービスとを提供する光通信
システムの光線路を監視することも可能となる。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
光導波路モジュールによれば、光導波路部材と光半導体
部材とがコネクタ状に一体化されるので、構成部品数が
少なく、組み立てが容易となるうえ、既存の多心コネク
タと位置決め部材を用いて簡単に突合せ接続することが
できるという優れた効果を奏する。

【００３４】このとき、光導波路チップの所定の導波路
パターンを前記のように石英導波路によって形成する
と、光導波路部材の光損失特性が飛躍的に向上する。ま
た、前記光導波路部材及び光半導体部材に、両部材を相
互に位置決めする位置決め部材を保持する保持部を形成
すると、両部材を簡単、かつ、高精度に位置決めするこ
とができる。

【００３５】更に、前記光導波路部材と光半導体部材と
を互いに固定すると、光導波路モジュールの取り扱いが
一層容易になる。また、前記光導波路チップは、第一及
び第二の分岐導波路、前記第一の分岐導波路の分岐点に
設けた第一の薄板フィルタ及び前記第一の分岐導波路の
一方の分岐路に設けた第二の薄板フィルタを有し、前記
第一の薄板フィルタは、波長λ1の通信光を透過、波長
λ2の通信光及び波長λ3の試験光を反射させ、前記第二
の薄板フィルタは、波長λ2の通信光を透過、波長λ3の
試験光を所定量反射させる構成にすると、通信光の他に
監視光を伝送することで、光線路の監視という新たな機
能も発揮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光導波路モジュールの斜視図である。

【図２】図１の光導波路モジュールに使用する光導波路
チップの平面図である。

【図３】図１の光導波路モジュールを構成する光半導体
部材の斜視図である。

【図４】図１の光導波路モジュールを構成する光導波路
部材と光半導体部材との接続を示す斜視図である。

【図５】図１の光導波路モジュールの使用方法を説明す
るもので、多心コネクタとの突合せ接続を示す斜視図で
ある。

【図６】本発明の他の光導波路モジュールを使用する光
通信システムの構成図である。

【図７】図６の光通信システムに用いる光導波路モジュ
ールの光導波路チップを示す平面図である。

【図８】従来の光通信システムの構成図である。

【図９】図８に示す光通信システムで提供が望まれてい
る光複合部品の概念構成図である。

【図１０】光複合部品の構成部品として提案されている
光導波路チップの平面図である。

【図１１】図１０の光導波路チップの使用例を示す平面
図である。

【符号の説明】

２０光導波路モジュール２１光導波路部材２２光導波路チップ２２ａリードパターン２２ｂ光合分波器パターン２２ｃ１×２分岐結合器パターン２２ｄリードパターン２３被覆体２３ａピン孔（保持部）２５光半導体部材２６基体２６ｂＶ溝（保持部）２７カバー２７ｂＶ溝（保持部）２８位置決めピン（位置決め部材）４０光導波路チップ４１Ｙ分岐導波路（第一の分岐導波路）４１ａ分岐点４１ｂ，４１ｃ分岐路４２Ｙ分岐導波路（第二の分岐導波路）４２ａ分岐点４２ｂ，４２ｃ分岐路４４スリット４５薄板フィルタ（第一の）４６スリット４７薄板フィルタ（第二の）Ｈ保持孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の導波路パターンが形成された光導
波路チップ及び該光導波路チップを被覆し、ピン孔を有
する被覆体を備えた光導波路部材と、光半導体素子を搭
載した基体を備えた光半導体部材とが、前記各導波路パ
ターンと対応する光半導体素子との光軸を一致させて接
続されていることを特徴とする光導波路モジュール。
【請求項２】前記所定の導波路パターンが、石英導波
路によって形成され、波長λ1,λ2 の通信光を合分波す
る光合分波器及び少なくとも３つの光入出力用の導波路
パターンで、少なくとも３つの導波路パターンのうち、
２つの導波路パターンはそれぞれ外部の光ファイバと、
１つの導波路パターンは前記光半導体部材の光半導体素
子と接続される、請求項１の光導波路モジュール。
【請求項３】前記光導波路部材及び光半導体部材は、
両部材を相互に位置決めする位置決め部材を保持する保
持部が形成されている、請求項１の光導波路モジュー
ル。
【請求項４】前記光導波路部材及び光半導体部材は互
いに固定されている、請求項１の光導波路モジュール。
【請求項５】前記光導波路チップは、第一及び第二の
分岐導波路、前記第一の分岐導波路の分岐点に設けた第
一の薄板フィルタ及び前記第一の分岐導波路の一方の分
岐路に設けた第二の薄板フィルタを有し、前記第一の薄
板フィルタは、波長λ1 の通信光を透過、波長λ2の通
信光及び波長λ3の試験光を反射させ、前記第二の薄板
フィルタは、波長λ2の通信光を透過、波長λ3の試験光
を所定量反射させる、請求項１の光導波路モジュール。