JPH10111439A - オプトエレクトロニクスモジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 両方向の光学的データ伝送のためのオプトエ
レクトロニクスモジュールであって、できるだけ取付け
費用が少なく、個々のコンポーネントの調整が容易でか
つ反射損失が小さいものを提供する。 【解決手段】 ビームスプリッタ装置４として、主とし
て放射されたビーム７及び受け取られるビーム１３に対
して透過性のある材料からなり、その中にビームスプリ
ッタ層１０が埋め込まれているモールド体１４が設けら
れる。発振部品２、受光部品３及びビーム集束手段８
は、好ましくはモールド体１４に直接結合され、モール
ド被覆材３５を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、特にただ１つの
光導波路により両方向の光学的データ伝送のためのオプ
トエレクトロニクスモジュールであって、ビームを放射
するための発振部品、ビームを受取るための受光部品、
ビームスプリッタ層を備えたビームスプリッタ装置及び
ビームを集束するためのビーム集束手段が、オプトエレ
クトロニクスモジュールの動作中に発振部品から放射さ
れるビームの少なくとも一部がオプトエレクトロニクス
モジュールに光学的に入射される光学装置、特に光導波
路に入射されるように、かつこの光学装置から出射され
受け取られるビームの少なくとも一部が受光部品に入射
されるようにしたオプトエレクトロニクスモジュールに
関する。

【０００２】

【従来の技術】このようなモジュールは、例えばヨーロ
ッパ特許出願ＥＰ６６４５８５号明細書により公知であ
る。この特許出願明細書には両方向の光学的通信及び信
号伝送のための送受信モジュールが記載されている。こ
の公知のモジュールにおいてはレーザーチップが２つの
支持部材の間の共通な支持体に配置され、そのレーザー
チップの共振器面に隣接した側面は鏡面層を備え、共振
器面に対して４５°の角度で傾斜している。レーザーチ
ップから共通の支持体の上面に対して平行に放射された
ビームはこの側面から支持部材にあるレンズ結合装置の
方向に９０°転向され、この装置により光導波路に結合
される。鏡面層及び支持部材並びに共通の支持体の材料
に対して少なくとも部分的に透過性のある光導波路から
分離されたビームは、共通の支持体の下側に配置された
光ダイオードによって受け取られる。この装置はレーザ
ーチップ、光ダイオード、共通の支持体及び支持部材か
らなり、窓を備えた密封金属ケースに組み込まれてい
る。

【０００３】このように構成されたオプトエレクトロニ
クスモジュールの個々の構成要素の組み立ては非常に面
倒である。これには多数の製造工程を必要とし、個々の
構成要素相互の調整が難しく、金属ケースが非常に高価
である。さらに、レンズと鏡面層との間の空隙により大
きな反射損失が起こる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、冒
頭に挙げた種類のオプトエレクトロニクスモジュール
を、できるだけ僅かな組み立てコストしか必要とせず、
個々のコンポーネント相互の調整ができるだけ簡単に可
能であり、かつ僅かな反射損失しか持たないように改良
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この課題は、請求項１の
特徴を備えたオプトエレクトロニクスモジュールにより
解決される。この発明によるオプトエレクトロニクスモ
ジュールの有利な実施態様は請求項２乃至１６に記載さ
れている。

【０００６】この発明によれば、冒頭に挙げた種類のオ
プトエレクトロニクスモジュールにおいて発振部品のビ
ーム放射面とビームスプリッタ層との間の空間、受光部
品のビーム入射面とビームスプリッタ層との間の空間及
びビーム集束手段のビーム入射面及びビーム放射面とビ
ームスプリッタ層との間の空間がそれぞれ少なくとも１
つのビーム透過性の固体或いは粘性流体状の媒体で満た
され、少なくとも発振部品、受光部品及びビームスプリ
ッタ装置が共通のモールド被覆材を備え、発振部品、受
光部品及びビームスプリッタ装置を備えた機能ユニット
に電気接続片を備えた電気接続装置（導体フレーム、リ
ードフレーム）が接続され、これに発振部品及び受光部
品が電気的に接続されている。

【０００７】発振部品のビーム放射面とは、発振部品に
発生したビームの大部分をこれから放射する発振部品の
側面を意味するものとする。同様に受光部品のビーム入
射面とは、受光部品によって受け取られるビームが入射
される受光部品の側面を意味するものとする。ビーム集
束手段のビーム入射及び放射面とはビーム集束手段の側
面であって、これを通して発振部品から放射されるビー
ムがビーム集束手段に入り、かつこれを通してビーム集
束手段によって光学装置から受け取られるビームがビー
ム集束手段から出て行く面を意味するものとする。

【０００８】この発明によるオプトエレクトロニクスモ
ジュールの好ましい実施態様は、以下のその他の特徴を
備える。即ち、ビームスプリッタ装置としては、少なく
とも１つの第一の側面、第二の側面及び第三の側面を備
え、放射されたビーム及び受け取られるビームに対して
透過性のある材料から主としてなり、ビームスプリッタ
層が埋め込まれているモールド体が設けられている。第
一の側面と第二の側面とは互いに傾いており、特に互い
に垂直である。同様に第三の側面と第二の側面又は第三
の側面と第一の側面とは互いに傾いており、特に互いに
垂直である。第一の側面と第三の側面もしくは第二の側
面と第三の側面はモールド体の互いに対向する側面であ
り、特に互いに平行にある。

【０００９】発振部品のビーム放射面はモールド体の第
一の側面に対向しており、これに接するかこれとビーム
透過性の結合手段により結合されている。さらに、受光
部品のビーム入射面はモールド体の第二の側面に対向し
ており、これに接するかこれとビーム透過性の結合手段
により結合されている。ビーム集束手段のビーム入射面
及び放射面はモールド体の第三の側面に対向しており、
これに接するかこれとビーム透過性の結合手段により結
合されている。

【００１０】モールド体としてのビームスプリッタ装置
のこの構成は、その側面がオプトエレクトロニクスモジ
ュールの上述した全てのコンポーネントに対する基準及
び調整面として利用されるという特別な利点を持つ。こ
の発明によるオプトエレクトロニクスモジュールの上述
の有利な実施態様のその他の特別な利点はその所要面積
が非常に小さいことである。

【００１１】結合物質としては例えば、個々の面の間に
場合によって存在する空隙を満たすそれぞれビーム透過
性の媒体、例えば透明な合成樹脂が利用される。発振部
品のビーム放射面が第一の側面に対して物理的な接触を
持つ、即ち発振部品のビーム放射面と第一の側面との間
の間隔が放射されるビームの波長の１０分の１より小さ
いか或いは同じである場合、特に有効である。理想的に
は発振部品のビーム放射面が第一の側面に接する。同様
なことが受光部品のビーム入射面及びビーム集束手段の
ビーム入射及び放射面に対しても言える。このように構
成されたオプトエレクトロニクスモジュールは、好まし
いことに、内部反射損失が非常に小さい。

【００１２】この発明によるオプトエレクトロニクスモ
ジュールの別の有利な実施態様においては、ビームスプ
リッタ装置が少なくとも２つの接合された光学プリズム
から作られ、この両光学プリズムの間にビームスプリッ
タ層が配置される。これにより好ましいことに、ビーム
スプリッタ装置に対して簡単な従ってコスト的に有利な
大量生産方法が実現可能である。

【００１３】この発明によるオプトエレクトロニクスモ
ジュールの特に好ましい実施態様においては、ビームス
プリッタ装置が直方体の形状を持ち、ビームスプリッタ
層が直方体の対角線切断面にあり、ビームスプリッタ層
に対して垂直な直方体の切断面が矩形の形状を、特に正
方形の形状を持っている。このようないわゆるプリズム
立方体は、好ましいことに、特に簡単に大量生産可能で
ある。

【００１４】この発明によるオプトエレクトロニクスモ
ジュールの他の好ましい実施態様においては、ビーム集
束手段が支持部材を備え、その上にビームスプリッタ装
置と発振部品とが固定されている。この支持部材は主と
して放射されたビーム及び受け取られるビームに対して
透過性のある材料からなり、発振部品とビーム集束手段
とは支持部材の対向する側面に配置されている。これに
より好ましいことに、特にオプトエレクトロニクスモジ
ュールの大きさが著しく減少され、特にオプトエレクト
ロニクスモジュール内の放射損失がさらに低減される。
オプトエレクトロニクスモジュールのこの有利な実施態
様においては支持部材はビーム集束手段と一体に形成さ
れている。

【００１５】この発明によるオプトエレクトロニクスモ
ジュールのさらに好ましい実施態様は、モールド体の第
四の側面に対向するモニターダイオードビーム入射面を
持つモニターダイオードを備える。この場合もモニター
ダイオードビーム入射面とは、これを通してモニターダ
イオードにより検出されるビームがこれに侵入するモニ
ターダイオードの側面を意味するものとする。モニター
ダイオードも好ましくは共通のモールド被覆材で被覆さ
れる。

【００１６】モールド体の第一の側面と第四の側面と
は、オプトエレクトロニクスモジュールの動作中にビー
ムスプリッタ装置を通して送られるビームの少なくとも
一部がモニターダイオードビーム入射面に当たるように
配置されている。これらの側面は例えばモールド体の対
向する側面であり、特に互いに平行である。この場合例
えばモールド体の第二の側面と第三の側面も、特に互い
に平行であるモールド体の対向する側面である。好まし
くは、モニターダイオードも同様に支持部材に固定さ
れ、モニターダイオードビーム入射面とモールド体の第
四の側面との間に場合によっては存在する空隙が透明な
材料で充填される。

【００１７】この発明によるオプトエレクトロニクスモ
ジュールの特に好ましい実施態様においては、モールド
体が直方体の形状を備え、ビームスプリッタ層がこの直
方体の対角切断面にあり、ビームスプリッタ層に対して
垂直である直方体切断面が矩形特に正方形の形状を備
え、第二及び第三の側面が互いに対向するモールド体側
面であり、その結果ビーム集束手段及び受光部品が互い
に対向するモールド体側面に配置されている。この構成
は、放射されたビームのビーム軸と受け取られるビーム
のビーム軸とが９０°の角度で交わり、ビームスプリッ
タ層が放射されたビームの大部分を反射し、その結果反
射されたビームのビーム軸が受け取られるビームのビー
ム軸に対して平行に延び、さらに受け取られるビームの
一部を透過し、その結果この一部のビームが受光部品の
ビーム入射面に当たるように形成かつ配置されていると
いう特徴を備えている。

【００１８】この発明によるオプトエレクトロニクスモ
ジュールの他の特に好ましい実施態様においては、モー
ルド体が直方体の形状を備え、ビームスプリッタ層がこ
の直方体の対角切断面にあり、ビームスプリッタ層に対
して垂直にある直方体切断面が矩形特に正方形の形状を
備え、第一及び第三の側面が互いに対向するモールド体
側面であり、その結果ビーム集束手段及び発振部品が互
いに対向するモールド体側面に配置されている。この構
成は、放射されたビームのビーム軸と受け取られるビー
ムのビーム軸とがほぼ互いに平行に延び、ビームスプリ
ッタ層が放射されたビームの光学装置に結合される部分
を透過し、受け取られるビームの大部分を反射して受光
部品に向かって転向させるように形成かつ配置されてい
るという特徴を備えている。

【００１９】さらに、受光部品とモールド体の第二の側
面との間に放射されたビームの波長に対して殆ど透過性
のない阻止フィルタが配置されていると特に有利であ
る。これにより特に、クロストーク、即ち発振部品から
受光部品への信号の直接伝送が削減される。

【００２０】この発明によるオプトエレクトロニクスモ
ジュールのさらに好ましい実施態様においては、ビーム
集束手段がビーム透過性の結合手段を介してモールド体
に結合され、支持部材が主として放射されるビーム及び
受け取られるビームに対して透過性のある材料からな
り、発振部品及び光学装置がこの支持部材の互いに対向
する面に配置されている。この構成において発振部品、
モールド体及び場合によってはモニターダイオードが支
持部材の第一の主表面に固定され、支持部材は第一の主
表面に対向する第二の主表面で導体フレームの支持板に
固定され、この支持板がその上またはその下に或いはそ
の中にビーム集束手段が配置されている孔を備える。

【００２１】この実施態様の特別な改良構成において
は、発振部品、受光部品、ビームスプリッタ装置、ビー
ム集束手段、支持部材、支持板及び電気接続片の部分及
び場合によってはモニターダイオードがモールド被覆材
によって被覆され、このモールド被覆材が孔の範囲に支
持板にまで達する凹部を備える。このようなこの発明に
よるオプトエレクトロニクスモジュールにおいては、好
ましいことに、孔の範囲において光導波路接続装置が支
持板に取付けられる。

【００２２】この実施態様のさらに特別な構成において
は、電気接続片がモールド被覆材のただ１つの側面を通
して或いは互いに対向する側面を通してモールド被覆材
から突出している。全ての電気接続片はモールド被覆材
の外部で少なくとも１回９０°同じ形状で同一方向に折
り曲げられ、もしくは先ず９０°同じ形状で同一方向
に、次に同じ形状で９０°内側に中央に向かって或いは
外側に構造部分から離れる方向に折り曲げられ、その結
果オプトエレクトロニクスモジュールが表面実装部品の
構成形状を備えている。

【００２３】ビーム集束手段がビームスプリッタ装置と
発振部品が固定されるそれぞれ１つの支持部材を備え、
この支持部材が主として放射されたビーム及び受け取ら
れるビームに対して透過性のある材料からなり、さらに
発振部品とビーム集束手段とが互いに対向する支持部材
側面に配置されているパネル取付け構造に、少なくとも
２つのオプトエレクトロニクスモジュールを同時に製造
するための好ましい方法は、以下の工程を備える。即
ち、 ａ）放射されたビーム及び受け取られるビームに対して
透過性のある材料からなるディスクを作り、 ｂ）このディスクの主表面に少なくとも２つのビーム集
束手段を、２つのビーム集束手段の間にそれぞれ空間が
存在するように形成或いは取付け、 ｃ）その長手中心軸に沿ってその対角面にあるビームス
プリッタ層が埋め込まれているプリズム延棒をディスク
に、ビームスプリッタ層がビーム集束手段の上に来るよ
うに取付け、 ｄ）少なくとも２つの発振部品をディスクに、この発振
部品の放射面がプリズム延棒のそれぞれ１つの第一の側
面に対向しておりかつ各発振部品にビーム集束手段のた
だ１つが付属しているように取付け、 ｅ）少なくとも２つの受光部品をディスクに、この受光
部品にビーム集束手段のただ１つが付属しているように
取付け、 ｆ）モニターダイオードを設ける場合には、少なくとも
２つのモニターダイオードをディスクに、各モニターダ
イオードに発振部品のただ１つが付属しているように取
付け、 ｇ）ディスク及び場合によってはプリズム延棒を２つの
ビーム集束手段の間のそれぞれの空間において、しかも
各々がそれぞれ１つの各支持部材、１つのビームスプリ
ッタ装置、１つの発振部品、場合によっては１つのモニ
ターダイオード、１つの受光部品及び１つのビーム集束
手段を備えるような互いに分割された機能ユニットが生
ずるように分割し、 ｈ）この機能ユニットを、それぞれに属する電気接続片
を持つ多数の支持板を備える帯状導体に、しかもその場
合各機能ユニットに対して別々の支持板が設けられるよ
うに取付け、 ｉ）この機能ユニットをそれに属する支持板及びそれに
属する電気接続片の部分と共にモールド被覆材で被覆
し、 ｊ）帯状導体を２つのオプトエレクトロニクスモジュー
ルの間で分割する。

【００２４】なお完全を期するために、ここで、半導体
技術においてディスクに結合された多数の同一形状の構
造部品を同時に製造する方法をパネル取付けと称してい
ることに言及しておきたい。

【００２５】

【実施例】以下に、この発明によるオプトエレクトロニ
クスモジュール及びその好適な製造方法を３つの実施例
を参照して図１乃至６と関連して説明する。なお各図に
おいて同一或いは同一の作用をする構造部分はそれぞれ
同じ符号を付してある。

【００２６】図１のこの発明によるオプトエレクトロニ
クスモジュールにおいては、支持部材１の第一の主表面
３０には凹部３１が、支持部材１のこの第一の主表面３
０に対向する第二の主表面３２にはビーム集束手段８、
この例では球面状の或いは非球面状のレンズが形成され
ている。凹部３１の底面４９にはビーム透過性の結合手
段２９、例えば透明な接着剤によりビームスプリッタ装
置４としてプリズム立方体１４が固定されている。プリ
ズム立方体１４は２つの光学プリズム１５、１６を接合
したものであり、それらの間にビームスプリッタ層１０
が配置されている。ビームスプリッタ層１０はプリズム
立方体１４の対角面にある。勿論この実施例は専らプリ
ズム立方体１４の使用に限定されるものではない。プリ
ズム立方体に代わって例えばビームスプリッタ層１０と
して垂直の正方形或いは長方形の断面を持つプリズム直
方体も同様に使用される。

【００２７】支持部材１の第一の主表面３０にはプリズ
ム立方体１４の第一の側面５に隣接して発振部品２、例
えばファブリーペロー或いはＤＦＢレーザー、即ちエッ
ジエミッターが、発振部品２のビーム放射面１１がプリ
ズム立方体１４の第一の側面５に対して平行になるよう
に固定されている。発振部品２と支持部材１との間の結
合手段３３としては例えばろう材或いは接着剤が使用さ
れる。図２及び図６に示すように、支持部材１の第一の
主表面３０には構造化された金属被膜４２が設けられ、
この金属被膜が発振部品２の電気端子と接続され、発振
部品２の外部電気端子となるようにすることもできる。
発振部品２はこのために直接その電気端子が金属被膜４
２に接し、これと例えばろう材により電気的に接続され
る。

【００２８】発振部品２のビーム放射面１１は、選択的
に直接プリズム立方体１４の第一の側面５に接するか或
いはまたこれと間隔をおいて配置される。第二の場合に
はビーム放射面１１とプリズム立方体１４の第一の側面
５との間の空間は、図１に示すように、その屈折指数が
空気のそれより高いビーム透過性の結合媒体２４で満た
されている。これにより反射損失は、屈折指数が空気及
び半導体材料もしくはプリズム立方体の材料とで著しく
異なることにより減少される。理想的には発振部品のビ
ーム放射面１１はプリズム立方体１４の第一の側面５に
物理的な接触を持つ。

【００２９】プリズム立方体１４の第一の側面５に対し
て垂直でかつ支持部材１の主表面３０に対して平行なプ
リズム立方体１４の第二の側面６には、ビーム透過性結
合手段２５により受光部品３例えば光ダイオードが固定
されている。受光部品３のビーム入射面１２は第二の側
面６に対向している。理想的にはビーム入射面１２はプ
リズム立方体１４の第二の側面６にこれまた物理的な接
触を持つ。プリズム立方体１４は、ビームスプリッタ層
１０が発振部品２と受光部品３との間に配置され、支持
部材１の第一の主表面３０と４５°の角度で交わる面内
にある。

【００３０】発振部品２と反対側のプリズム立方体１４
の側には、同様に支持部材１の凹部３１に結合手段３
４、例えば金属ろう材或いは接着剤によりモニターダイ
オード２１が固定されている。モニターダイオード２１
は、主として、発振部品２から放射されたビーム７をそ
の波長についてチェックする役割をする。このためにビ
ームスプリッタ層１０は、放射されたビーム７の一部を
通過させるように形成されている。

【００３１】モニターダイオード２１は、モニターダイ
オードのビーム入射面２３がプリズム立方体１４の第一
の側面５と反対側の第四の側面２２と向かい合うように
配置されている。プリズム立方体１４の第四の側面２２
とモニターダイオード２１のビーム入射面２３との間は
透明な結合媒体２６、例えば透明なエポキシ樹脂で満た
されている。これによりモニターダイオード２１への途
中におけるビームの反射損失が減少される。

【００３２】モニターダイオード２１のビーム入射面２
３と反対側の側面４４は、モニターダイオード２１に侵
入するビームの少なくとも一部をビームを検出するモニ
ターダイオード２１のｐｎ接合４５の方向に向かって反
射するように傾斜している。この傾斜面はモニターダイ
オード２１のｐｎ接合４５に最も近い側面４６と９０°
より小さい角度で交わっている。さらに、この傾斜面は
反射を強める層を備えることもできる。

【００３３】発振部品２、受光部品３、プリズム立方体
１４及びビーム集束手段８は、オプトエレクトロニクス
モジュールの作動中に発振部品２から放射されたビーム
７の少なくとも一部がビーム集束手段８を通過後、放射
されたビーム７の広がり方向に見て、ビーム集束手段８
に後置された光学装置９に入射され、かつ光学装置９か
ら出射され、受け取られるビーム１３の少なくとも一部
がビーム集束手段８及びプリズム立方体１４を通過後、
受光部品３に入射されるように形成されかつ相互に配置
されている。

【００３４】このためにプリズム立方体１４は放射され
たビーム７及び受け取られたビーム１３を透過する材料
（例えば石英、ホウケイ酸ガラス、サファイア或いは半
導体材料（これについては例えば支持部材として下記に
挙げる半導体材料と比較されたい）で作られている。ビ
ームスプリッタ層１０は、放射されたビーム７を最大に
反射し、受け取られたビーム１３をできるだけ大幅に透
過させるように形成されている。このようなビームプリ
ッタ層１０は、ビーム技術においては公知であり、例え
ば３ｄＢスプリッタ或いはＷＤＭ（波長スプリットマル
チプレックス）フィルタであるので、ここではこれ以上
詳しくは説明しない。さらにオプションとしてプリズム
立方体１４の側面５、６、１７、２２に抗反射被膜４８
（破線で示される）が形成される。

【００３５】放射されたビーム７のビーム軸１９と受け
取られたビーム１３のビーム軸２０とはこの実施例では
互いに垂直である。

【００３６】なお完全を期するために、ここで放射され
たビーム７と受け取られたビーム１３とは異なる波長λ
を持つのがよいことに言及しておく。このことは、この
出願明細書において説明するこの発明によるオプトエレ
クトロニクスモジュールの全ての実施例に対しても言え
る。

【００３７】光学装置９は、例えば図１に示すように、
光導波路、レンズ装置或いはその他のオプトエレクトロ
ニクスモジュール等である。

【００３８】ビーム集束手段８を含む支持部材１は、同
様に放射されたビーム７に対してもまた受け取られるビ
ーム１３に対しても透過性のある材料からなる。このた
めには例えばガラス、プラスチック、サファイア、ダイ
ヤモンド或いは放射されたビーム７に対して及び受け取
られるビーム１３に対して透過性である半導体材料が適
している。これに関して波長λ＞４００ｎｍに対しては
ＳｉＣが、波長λ＞５５０ｎｍに対してはＧａＰが、波
長λ＞９００ｎｍに対してはＧａＡｓが、そして波長λ
＞１１００ｎｍに対してはシリコンが使用される。

【００３９】ビーム集束手段８は例えば、エッチング或
いは研磨で作られた球面状或いは非球面状の表面を持つ
集光レンズである。同様にビーム集束手段８として、エ
ッチング、研磨或いは研削により作られる回折光学素
子、ホログラフィー光学素子或いはフレネルレンズが使
用される。凹部３１は例えばエッチング或いは研削によ
り作られる。

【００４０】凹部３１はまた、２つの別々に作られたモ
ールド部分を支持部材１に互いに間隔を置いて固定する
ことで実現することもできる。同様にビーム集束手段８
もまた、上述の代わりに別々に作り、支持部材１に例え
ばビーム透過性ろう材或いは接着剤により固定すること
もできる。支持部材１がアモルファスシリコンからな
り、ビーム集束手段８がガラスからなる場合には、これ
らの両コンポーネントは陽極ボンディングにより結合さ
れる。

【００４１】支持部材１はその上に固定されるそれぞれ
の部品（発振部品２、受光部品３を備えたプリズム立方
体１４、ビーム集束手段８、場合によってはモニターダ
イオード）と共に結合手段４７（例えばろう材或いは接
着剤）により支持板３４に、支持部材１の第二の主表面
３２が支持板３４に向かい合うように固定される。

【００４２】支持板３４は、例えば電気接続片６４を備
えた導体フレーム、例えば銅製のリードフレームの取付
板であり、その上に或いはその中にビーム集束手段８が
配置される孔６２を持っている（これについては図４を
参照されたい）。支持部材１と対向する支持板３４の側
には光導波路の接続装置４１が光学装置９としての光導
波路と共に配置され、これらは例えば溶接、ろう接或い
は接着により支持板３４に固定されている。光導波路は
その場合、孔６２の上に、放射されたビーム７がビーム
集束手段８によって実質的に光導波路の端面で集束する
ように配置されている。

【００４３】オプトエレクトロニクスモジュールの主要
コンポーネント、即ち発振部品２、受光部品３、モニタ
ーダイオード２１及びプリズム立方体１４を備える機能
ユニット全体は、主としてプラスチック或いは他の適当
なモールド材からなるモールド被覆材３５、例えばエポ
キシ樹脂或いは他の適当な合成樹脂を備えている。この
モールド材は例えば熱膨張率を合わせるために適当な充
填材、例えば金属粉末、金属酸化粉末、金属カーボン粉
末或いは金属ケイ酸塩粉末で充填される。

【００４４】このように形成されたオプトエレクトロニ
クスモジュールはただ１つの光導波路で光学的に情報伝
送する両方向送受信モジュールの非常に簡単な実施例で
ある。このモジュールは、好ましくは図５に示されるよ
うに、非常に簡単に表面実装（ＳＭＴ）部品として構成
することができる。モールド被覆材３５の内部には必要
に応じてなお付加的な電子部品、例えば光ダイオード、
レーザー発振器等の前置増幅器等が内蔵される。高い機
械的な負荷のためにモールド被覆材３５に対して付加的
に光学窓を備えた密封された金属ケースが使用されるこ
とは勿論可能である。

【００４５】この発明によるオプトエレクトロニクスモ
ジュールの図２に示す実施例は、特にビーム集束手段８
が発振部品２と反対側のプリズム立方体１４の面側に配
置され、ビームスプリッタ層１０が放射されたビーム７
を大部分通過させ、受け取られるビーム１３を大部分反
射するように形成されている点で図１の実施例とは異な
る。放射されたビーム７のビーム軸１９と受け取られる
ビーム１３のビーム軸２０とは互いに平行に延び、特に
互いに一致している。受け取られるビーム１３のビーム
スプリッタ層１０で反射された部分のビーム軸４３は受
け取られるビーム１３のビーム軸１９に垂直である。

【００４６】発振部品２、プリズム立方体１４及びビー
ム集束手段８は例えば接着或いはろう接により、例えば
主としてシリコンからなる共通の支持要素３６に固定さ
れている。この支持要素３６は、第一の取付面３７とこ
の面に平行な第二の取付面３８とを互いに分離する段部
４０を備えている。

【００４７】プリズム立方体１４は、第一の取付面３７
に隣接し、取付面３７、３８に垂直な段部４０の端面４
１に配置されている。第一の取付面３７には、さらに、
結合手段２８によりビーム集束手段８が、そのビーム入
射放射面１８がプリズム立方体１４の第三の側面１７に
対して平行で、これに対向しているように固定されてい
る。この実施例ではビーム集束手段８とプリズム立方体
１４との間の空隙は、透明な結合媒体２９、例えばプラ
スチックで埋められている。同様に、ビーム集束手段８
も当然にプリズム立方体１４と物理的な接触を持ち、理
想的には直接プリズム立方体１４に接する。

【００４８】第二の取付面３８には発振部品２が、その
ビーム放射面１１がプリズム立方体１４に対向し、直接
その第一の側面５に接するように固定されている。発振
部品２とプリズム立方体１４との間には、勿論図１の実
施例と同様に、反射を低減するために透明な結合媒体２
４、例えばプラスチックで満たされる空隙が存在するか
物理的な接触を持つことができる。

【００４９】第二の取付面３８には金属被膜層４２が施
されている。この被膜層は発振部品２の電気接点と導電
的に接続されている。このために、例えば発振部品２と
金属被膜層４２は、発振部品２の電気接点と金属被膜層
４２が互いに上下にあって、例えば金属ろう材或いは導
電性接着剤により互いに接続されているように形成され
ている。金属被膜層４２はその場合発振部品２の外部電
気端子となり、この外部端子は例えばボンディングワイ
ヤーによりリードフレームと接続される。同様に発振部
品２の電気接点もボンディングワイヤーにより金属被膜
層４２或いは直接リードフレームに接続できることも勿
論である。同様なことは図１の実施例についても言え
る。その場合も支持部材１にそれぞれ対応する金属被膜
層４２が設けられる。

【００５０】さらに、図２の実施例においてはプリズム
立方体１４に配置された受光部品３とプリズム立方体１
４との間に、放射されたビーム７の波長に対して殆ど透
過しない阻止フィルタ２７が配置されている。これによ
りオプトエレクトロニクスモジュールのクロストーク抑
制が低下される。なお「クロストーク」とは発振部品２
から放射される信号を受光部品３に直接伝送することを
意味する。阻止フィルタ２７は、受光部品のビーム入射
面１２に或いはプリズム立方体１４の第二の側面６に選
択的に施される。さらに光学的理由から必要な場合に
は、受光部品のビーム入射面１２とプリズム立方体１４
との間に集光レンズを配置することもできる。

【００５１】発振部品２にレーザーダイオードが使用さ
れる場合には、このレーザーダイオードはその活性側を
上に向けて（アップサイドアップ）或いは活性領域を下
に向けて（アップサイドダウン）に、即ち支持要素３６
の方向に取付けることができる。第二の例ではレーザー
ダイオードの基板の厚さはビームスプリッタ層１０の位
置に極めて正確に合わせなければならない。このことは
組立及び調整に非常な煩わしさが伴う。第一の例では、
これに反して、レーザーダイオードのエピタキシー層の
厚さ及び場合によって存在する支持要素３６の上の電気
接続金属被膜層４２の厚さだけを考慮すればよい。この
場合製造許容度は極めて簡単にマイクロメータ或いはそ
れ以下の範囲に保つことができる。調整もこれにより明
らかに簡単になる。同様なことは先に説明した図１の実
施例に対しても言える。

【００５２】この実施例においてもモニターダイオード
２１が設けられるときには、このモニターダイオード２
１は、図３の実施例のように、プリズム立方体１４から
見て、発振部品２の背後で第二の取付面３８上に配置さ
れる。その場合発振部品２において発生したビームの一
部は、当然背後に出射される。このことは発振部品２と
してレーザーダイオードを使用する場合レーザーパラメ
ータの悪化を伴う。背後の反射鏡も部分透過性に形成し
なければならないからである。この欠点は図１の実施例
は持たない。この場合発振部品２とし使用されたレーザ
ーダイオードの後ろ側の反射鏡は高い反射性に設定され
る。

【００５３】図３の実施例においては、図１の実施例と
は異なり、既に上述したように、モニターダイオード２
１がプリズム立方体１４から見て発振部品２の背後に配
置されている。その他の点ではこれらの両実施例には本
質的な差異はない。

【００５４】図４には、例えばこの発明によるオプトエ
レクトロニクスモジュールに使用される導体フレームが
示されている。この導体フレームは孔６２と機能ユニッ
トの取付面６６を持った支持板３４を備えている。この
支持板３４からは一平面にほぼ互いに平行に延びる全体
で７つの電気接続片６４が出ており、この接続片は梁部
６５を介して互いに結合されている。支持板３４が固定
されている中央の接続片６４は支持板３４の近くに屈曲
部を持っているので、支持板３４は接続片６４の面に対
してずれて配置されている。機能ユニットの電気接続の
ために設けられた残りの接続片６４の支持板３４に向い
ている端部は支持板３４と接続されていない。この導体
フレームは例えば従来の銅製リードフレームである。

【００５５】図５に示すこの発明によるオプトエレクト
ロニクスモジュールにおいては、発振部品２、受光部品
３、プリズム立方体１４、ビーム集束手段８、支持部材
１及び場合によってはモニターダイオードからなる機能
ユニット並びに必要に応じてその他のコンポーネント
（例えば前置増幅器等）は支持板３４に固定されてい
る。これらは支持板３４及び接続片６４の部分範囲と共
にモールド被覆材３５により被覆されている。支持板３
４の機能ユニットと対向する側においてモールド被覆材
３５は、支持板３４にまで達する凹部６３を備え、この
凹部内において光導波路接続装置４１が支持板３４に固
定されている。

【００５６】この光導波路接続装置４１は例えば従来の
レセプタクル接続体或いはピグテール接続体である。支
持板３４には金属スリーブ６８が溶接リング６７で溶接
されている。金属スリーブ６８の中には光ファイバを正
確に案内するためにセラミックスリーブ６９がある。差
し込みを光ファイバの軸方向に固定するためにモールド
被覆材３５に差し込みの固定装置が嵌められる。

【００５７】モールド被覆材３５の側面には接続片６４
が突出している。これらはモールド被覆材３５の外部で
同一形状に２回９０°折り曲げられ、その第一の９０°
の折り曲げは光導波路接続装置４１の延びる方向に反対
方向に延び、第二の９０°の折り曲げは部品の中央に向
かって延び、即ち再び同じ曲げ方向を持ち、第一の折り
曲げ部と第二の折り曲げ部との間には間隔があるので、
各接続片６４においてろう付け接続面６９が形成されて
いる。隣接する接続片６４の間の梁部６５はそれぞれ分
断されている。それ故この発明によるオプトエレクトロ
ニクスモジュールは簡単にＳＭＤ部品として形成され
る。

【００５８】図６に概略的に示す図１の実施例によるこ
の発明のオプトエレクトロニクスモジュールを多数個同
時に製造する方法において、ディスク５０の第一の主表
面５１には互いに平行に間隔を置いて延びる多数の矩形
状の溝５４が作られる。図６に示されたディスク５０の
一部は４つの機能ユニットを備え、その前方にある２つ
は断面で示されている。

【００５９】ディスク５０の第一の主表面５１と反対側
の第二の主表面６１には所定の編目に応じて多数のビー
ム集束手段８が形成されている。この例ではこれは、例
えばエッチング或いは研磨により作られた球面状或いは
非球面状のレンズである。ビーム集束手段８は溝５４に
対して平行に延び、これに垂直に対抗する列に配置され
ている。ディスク５０は放射されたビーム７及び受け取
られるビーム１３に対して透過性のある材料からなる。
これについては図１の説明を参照されたい。

【００６０】各溝５４には第一の溝側面５５に隣接して
断面が正方形のプリズムの延棒５２が固定されている。
第一の溝側面５５はこの場合プリズム延棒５２の第一の
側面５に対する調整基準面として役立つ。各プリズム延
棒５２は、その長手中央軸に対して平行なプリズム延棒
５２の対角切断面にあるビームスプリッタ層１０を備え
る。ビームスプリッタ層１０とディスク５０の第一の主
表面５１との間の角度αは従って４５°である。

【００６１】プリズム延棒５２が例えばガラスから、デ
ィスク５０がアモルファスシリコンからなる場合には、
プリズム延棒５２をディスク５０に固定するために上述
の結合媒体２９の代わりに陽極ボンディングが使用され
る。この技術では結合される面が上下に重ねられ、例え
ば４５０℃で加熱され、ガラスとシリコンとの間に約１
０００Ｖの電圧が加えられる。この結合技術は、ディス
ク５０がガラス或いは何らかの他の材料からなり、プリ
ズム延棒５２との結合位置にアモルファスシリコンを備
えている場合にも可能である。この場合にはただガラス
とアモルファスシリコンの層が上下に接していなければ
ならない。

【００６２】ディスク５０の第一の主表面５１には第一
の側面５に隣接して多数の発振部品２が、発振部品２の
電気接点がディスク５０の第一の主表面５１にそのため
に設けられた金属被膜層４２に接触し、これと導電接続
されるように固定される。この場合それぞれ側面５が発
振部品２の調整基準面となる。発振部品２は、その各々
にビーム集束手段８が付属するように配置される。

【００６３】レーザーダイオードからなる発振部品２の
ｐ形及びｎ形接点を確実に分離するために、もしくはリ
ッジ導波管を備えたレーザー（ＭＣＲＷレーザー）を使
用する場合には、リッジの損傷を回避するために、発振
部品２の据付け前にそれぞれ金属被膜層４２の間に分離
溝が例えばエッチングにより形成される。

【００６４】プリズム延棒５２の第二の側面６に電気接
点を備えたそれぞれ多数の受光部品３が固定される。こ
れらもまた、その各々にビーム集束手段８が付属するよ
うに配置される。

【００６５】これと同様にそれぞれ第一の側面５に対向
する第四の側面２２に隣接して、溝５４に電気接点５６
を備えた多数のモニターダイオード２１が固定される。

【００６６】発振部品２としてレーザーダイオードを使
用する場合には発振部品２は金属被膜電路５７（図６で
は破線で示される）によりディスク５０の第一の主表面
５１に直列的に配線されるので、レーザーダイオードの
いわゆるバーンインのためにはそれぞれ個々のレーザー
ダイオード列５８の両端に配置された２つの外側の接触
面４２が接触されるだけでよい。同一のレーザーダイオ
ード列５８に属するレーザーダイオードのバーンイン
は、それ故特に簡単に同時に実施することができる。さ
らに個々の発振部品２及び受光部品３もそれに属する金
属被膜層４２、５６の接触により、そしてディスク結
合、即ちパネル構造の適当なウェハプロープに接続する
ことにより、その電気光学的パラメータを測定すること
もできる。同様なことはモニターダイオード２１につい
ても当然適用される。

【００６７】この製造工程の後にディスク５０及びプリ
ズム延棒５２は、個々の発振部品２の間で溝５４に対し
て垂直に延びる第一の分断線５９に沿って、またディス
ク５０はそれぞれ２つの溝５４の間に延びる第二の分断
線６０に沿って分断される。このようにして作られたそ
れぞれ１つの発振部品２、受光部品３、モニターダイオ
ード２１、プリズム直方体１４及びビーム集束手段８を
支持部材１と共に備えた個々の構成が順次それぞれ１つ
の導体フレームに取付けられてモールド被覆材３５でモ
ールドされる（これについては図４及び図５を参照され
たい）。

【００６８】上述の方法は、図２及び図３の２つの異な
る実施例に対しても僅かに変更して適用できることは明
らかである。この方法は、同時に組立の高い歩留りにも
係わらずコスト的に有利な生産及びパネル構造、即ちデ
ィスク結合構造のオプトエレクトロニクスモジュールの
全ての重要なパラメータの１００％の試験を可能とす
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるオプトエレクトロニクスモジュ
ールの第一の実施例の概略断面図。

【図２】この発明によるオプトエレクトロニクスモジュ
ールの第二の実施例の概略断面図。

【図３】この発明によるオプトエレクトロニクスモジュ
ールの第三の実施例の概略断面図。

【図４】この発明によるオプトエレクトロニクスモジュ
ールの導体フレームの概略斜視図。

【図５】この発明によるオプトエレクトロニクスモジュ
ールの概略斜視図。

【図６】図１の実施例のオプトエレクトロニクスモジュ
ールを多数個同時に製造するための方法を説明するため
の概略斜視図。

【符号の説明】

１ 支持部材 ２ 発振部品 ３ 受光部品 ４ ビームスプリッタ装置 ５ モールド体の第一の側面 ６ モールド体の第二の側面 ７ 放射されたビーム ８ ビーム集束手段 ９ 光学装置（光導波路） １０ ビームスプリッタ層 １１ 発振部品の放射面 １２ 受光部品の入射面 １３ 受け取られるビーム １４ モールド体（プリズム立方体） １５ 光学プリズム １６ 光学プリズム １７ モールド体の第三の側面 １８ ビーム集束手段のビーム入射及び放射面 ２１ モニターダイオード ２２ モールド体の第四の側面 ２３ モニターダイオードのビーム入射面 ３４ 支持板 ３５ モールド被覆材 ６４ 電気接続片 ７０ 導体フレーム（リードフレーム）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/02

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ビームを放射する発振部品（２）、ビー
   ムを受取る受光部品（３）、ビームスプリッタ層（１
   ０）を備えたビームスプリッタ装置（４）及びビームを
   集束するビーム集束手段（８）とが、オプトエレクトロ
   ニクスモジュールの動作中に発振部品（２）から放射さ
   れたビーム（７）の少なくとも一部が光学的にオプトエ
   レクトロニクスモジュールに連結された光学装置（９）
   に入射され、光学装置（９）から出射され、受け取られ
   るビーム（１３）の少なくとも一部が受光部品（３）に
   入射されるように形成されかつ相互に配置されている、
   両方向の光学的データ伝送のためのオプトエレクトロニ
   クスモジュールにおいて、発振部品（２）のビーム放射
   面（１１）とビームスプリッタ層（１０）との間の空
   間、受光部品（３）のビーム入射面（１２）とビームス
   プリッタ層（１０）との間の空間及びビーム集束手段
   （８）のビーム入射及び出射面（１８）とビームスプリ
   ッタ層（１０）との間の空間がそれぞれ少なくとも部分
   的にビーム透過性の材料（２４、２５、２９）で充填さ
   れ、少なくとも発振部品（２）、受光部品（３）及びビ
   ームスプリッタ装置（４）とが共通のモールド被覆材
   （３５）を備え、これにより形成される発振部品
   （２）、受光部品（３）及びビームスプリッタ装置
   （４）を備える機能ユニットに電気接続片（６４）を備
   えた導体フレーム（７０）が接続され、これに発振部品
   （２）及び受光部品（３）が電気的に接続されることを
   特徴とするオプトエレクトロニクスモジュール。
2. 【請求項２】 ビームスプリッタ装置（４）として少な
   くとも第一の側面（５）、第二の側面（６）及び第三の
   側面（１７）を備え、放射されたビーム（７）及び受け
   取られるビーム（１３）に対して透過性のある材料から
   なるモールド体（１４）が設けられ、このモールド体
   （１４）の中にビームスプリッタ層（１０）が埋め込ま
   れ、第一の側面（５）と第二の側面（６）とは互いに傾
   斜しており、第三の側面（１７）と第二の側面（６）或
   いは第三の側面（１７）と第一の側面（５）とは互いに
   傾斜しており、第一の側面（５）と第三の側面（１７）
   もしくは第二の側面（６）と第三の側面（１７）とはモ
   ールド体（１４）の対向する側面であり、発振部品
   （２）のビーム放射面（１１）はモールド体（１４）の
   第一の側面（５）に対向し、これに接するかこれとビー
   ム透過性のある結合手段（２５）を介して結合され、ビ
   ーム集束手段（８）のビーム入射及び放射面（１８）は
   モールド体（１４）の第三の側面（１７）に対向し、こ
   れに接するかこれとビーム透過性のある結合手段（２
   ６）を介して結合されることを特徴とする請求項１記載
   のオプトエレクトロニクスモジュール。
3. 【請求項３】 第一の側面（５）と第二の側面（６）と
   は互いに垂直であり、第三の側面（１７）と第二の側面
   （６）或いは第三の側面（１７）と第一の側面（５）と
   は互いに垂直であり、第一の側面（５）と第三の側面
   （１７）もしくは第二の側面（６）と第三の側面（１
   ７）とは互いに平行であることを特徴とする請求項２記
   載のオプトエレクトロニクスモジュール。
4. 【請求項４】 モールド体（１４）が少なくとも２つの
   接合された光学プリズム（１５、１６）から作られ、両
   光学プリズム（１５、１６）の間にビームスプリッタ層
   （１０）が配置されることを特徴とする請求項２又は３
   記載のオプトエレクトロニクスモジュール。
5. 【請求項５】 モールド体（１４）が直方体の形状を備
   え、ビームスプリッタ層（１０）が直方体の対角切断面
   にあり、ビームスプリッタ層（１０）に対して垂直であ
   る直方体切断面が矩形特に正方形の形状を備えることを
   特徴とする請求項２乃至４の１つに記載のオプトエレク
   トロニクスモジュール。
6. 【請求項６】 ビーム集束手段（８）がビーム透過性の
   ある結合手段（２９）を介してモールド体（１４）に結
   合されている支持部材（１）を備え、この支持部材
   （１）は主として放射されたビーム（７）及び受け取ら
   れるビーム（１３）に対して透過性のある材料からな
   り、発振部品（２）と光学装置（９）とは支持部材
   （１）の異なる側面に配置されることを特徴とする請求
   項１乃至５の１つに記載のオプトエレクトロニクスモジ
   ュール。
7. 【請求項７】 発振部品（２）が支持部材（１）に固定
   され、受光部品（３）がモールド体（１４）に固定され
   ることを特徴とする請求項６記載のオプトエレクトロニ
   クスモジュール。
8. 【請求項８】支持部材（１）がビーム集束手段（８）と
   一体形成されることを特徴とする請求項６又は７記載の
   オプトエレクトロニクスモジュール。
9. 【請求項９】 モールド体（１４）の第四の側面（２
   ２）に対向してモニターダイオードビーム入射面（２
   ３）を備えるモニターダイオード（２１）が設けられ、
   ビームスプリッタ層（１０）が放射されたビーム（７）
   の一部がモニターダイオードビーム入射面（２３）に当
   たるように形成され、モニターダイオード（２１）もモ
   ールド被覆材（３５）により被覆されることを特徴とす
   る請求項１乃至８の１つに記載のオプトエレクトロニク
   スモジュール。
10. 【請求項１０】 放射されたビーム（７）のビーム軸
    （１９）と受け取られるビーム（１３）のビーム軸（２
    ０）とがほぼ平行に延び、ビームスプリッタ層（１０）
    が、光学装置（９）に入射される放射されたビーム
    （７）の一部を透過し、受け取られるビーム（１３）の
    大部分を反射して受光部品（３）の方向に転向させ、ビ
    ーム集束手段（８）及び発振部品（２）がモールド体
    （１４）の対向する側に配置されもしくは放射されたビ
    ーム（７）のビーム軸（１９）と受け取られるビーム
    （１３）のビーム軸（２０）とが互いに垂直に延びるよ
    うに、形成かつ配置され、ビームスプリッタ層（１０）
    が、放射されたビーム（７）を少なくとも大部分反射
    し、その結果放射されたビームのビーム軸が受け取られ
    るビーム（１３）のビーム軸（２０）とほぼ平行に延
    び、受け取られるビーム（１３）の少なくとも一部を透
    過し、このビームが受光部品（３）のビーム入射面（１
    ２）に当たるように形成かつ配置されることを特徴とす
    る請求項２乃至８の１つに記載のオプトエレクトロニク
    スモジュール。
11. 【請求項１１】 受光部品（３）とモールド体（１４）
    の第二の側面（６）との間に放射されたビーム（７）の
    波長に対して殆ど透過しない阻止フィルタ（２７）が配
    置されることを特徴とする請求項１乃至１０の１つに記
    載のオプトエレクトロニクスモジュール。
12. 【請求項１２】 発振部品（２）、モールド体（１４）
    及び場合によってはモニターダイオード（２１）が支持
    部材（１）の第一の主表面（３０）に固定され、支持部
    材（１）が第一の主表面（３０）に対向する第二の主表
    面（３２）で導体フレーム（７０）の支持板（３４）に
    固定され、この支持板（３４）がその上に或いはその中
    にビーム集束手段（８）が配置されている孔（６２）を
    備えることを特徴とする請求項６乃至１１の１つに記載
    のオプトエレクトロニクスモジュール。
13. 【請求項１３】 発振部品（２）、受光部品（３）、ビ
    ームスプリッタ装置（４）、ビーム集束手段（８）、支
    持板（３４）、支持部材（１）及び電気接続片（６４）
    の部分及び場合によってはモニターダイオード（２１）
    がモールド被覆材（３５）によって被覆され、このモー
    ルド被覆材（３５）が孔（６２）の範囲に支持板（３
    ４）にまで達する凹部（６３）を備えることを特徴とす
    る請求項１２記載のオプトエレクトロニクスモジュー
    ル。
14. 【請求項１４】 電気接続片（６４）がモールド被覆材
    （３５）のただ１つの側面を通してモールド被覆材（３
    ５）から突出し、全ての電気接続片（６４）がモールド
    被覆材（３５）の外部で同一方向に少なくとも１回９０
    °折れ曲がり、それによりオプトエレクトロニクスモジ
    ュールが表面実装部品の形状を備えることを特徴とする
    請求項１３記載のオプトエレクトロニクスモジュール。
15. 【請求項１５】 電気接続片（６４）がモールド被覆材
    （３５）の互いに対向する側面を通してモールド被覆材
    （３５）から突出し、全ての電気接続片（６４）がモー
    ルド被覆材（３５）の外部で同一方向に９０°折れ曲が
    りかつ部品中央に向かって内側に或いは部品から離れる
    方向に折れ曲がり、それによりオプトエレクトロニクス
    モジュールが表面実装部品の形状を備えることを特徴と
    する請求項１３記載のオプトエレクトロニクスモジュー
    ル。
16. 【請求項１６】 支持板（３４）の凹部（６３）に光導
    波路接続装置（４１）が固定されることを特徴とする請
    求項１３乃至１５の１つに記載のオプトエレクトロニク
    スモジュール。