JPH10126002A

JPH10126002A - 光伝送モジュール

Info

Publication number: JPH10126002A
Application number: JP8280479A
Authority: JP
Inventors: Hideo Nagai; 秀男永井; Hideyuki Nakanishi; 秀行中西; Masaaki Yuri; 正昭油利; Akio Yoshikawa; 昭男吉川
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-10-23
Filing date: 1996-10-23
Publication date: 1998-05-15

Abstract

(57)【要約】【課題】ＬＡＮなどのデータ伝送に用いる光伝送モジ
ュールが、半導体レーザ光の出射方向と受光素子の受光
方向とが実装面に対して９０°異なるため、組み立てが
複雑になり、かつ小型化するのが困難であった。【解決手段】半導体レーザ１８の台座２５となるＳｉ
基板に（１１１）面を利用した反射ミラー２０を形成し
て半導体レーザ光１９を台座の実装面に対して垂直に出
射させることにより、半導体レーザ１８、駆動回路２
６、受光素子２４、電流−電圧変換回路２８等を同一パ
ッケージ３０に平面実装し、光ファイバー１６，１７が
接続されたレンズ部で封止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、LANなどのコンピ
ュータ間のデータ伝送、コンピュータ制御による装置と
のデータ伝送、コンピュータ内のボード間、CPU間のデ
ータ伝送、或いは、一般家庭内、移動体内でのデータ伝
送に用いる半導体レーザ（LD）と受光素子（PD）を一体
化した光伝送モジュールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子メールやインターネットの普
及に見られるようにワークステーションやパソコン間の
データ伝送ネットワークが一般的になっている。現在主
流のネットワークには、高速伝送を要するバックボーン
ネットワークが、広域ネットワークには、ATM-LANなど
によるガラス光ファイバー（GOF）を使った100Mbps以上
の高速データ伝送が使われている。また、ファイルサー
バ以下のパソコン間はイーサーネットと呼ばれるより対
線を使ったネットワークで結ばれている。より対線によ
るネットワークはモジュラージャックと呼ばれるコネク
タで容易に接続が可能で、かつ、安価であることからそ
の普及に弾みをつけることになった。このネットワーク
の普及によりデータ伝送が盛んに行なわれるようになる
とイーサーネットの10Mbps程度の伝送速度では不十分に
なってきており、光ファイバーを使った100Mbps以上の
高速伝送に対する要望が大きくなってきている。

【０００３】現在、ATM-LANには1.3μm帯の発光ダイオ
ード（LED）や半導体レーザを光源としたガラス光ファ
イバーが使われている。伝送用モジュール内でLEDや半
導体レーザの光をガラス光ファイバーに結合するにはミ
クロンオーダの精度での位置合わせが必要である。ま
た、低損失の伝送を実現するにはガラス光ファイバー同
士をやはりミクロンオーダの精度で位置合わせする必要
がある。これらのことが要因となって伝送モジュールを
高価なものにしたり、ガラス光ファイバーの接続に時
間を要するために、多数のパソコンの接続が必要なファ
イルサーバ以下のネットワークの構築には不向であっ
た。

【０００４】ガラス光ファイバーはコア径が10 -100μm
程度と細いために厳しい位置合わせ精度が必要になって
いる。また、ガラス光ファイバーの場合、コア径をこれ
以上太くすると折れやすくなるため、径を太くして位置
合わせ精度を緩和することはできない。

【０００５】一方、プラスチック光ファイバー（POF）
は、伝送損失がガラス光ファイバーに比べて大きいこと
から長距離の伝送には使えないが、100 m程度まで短距
離の伝送には使用可能である。プラスチック光ファイバ
ーの場合、コア径を0.5 - 1mm程度まで太くしても折れ
ない。このため位置合わせが容易にできる精度である0.
1 mm程度まで緩和することができる。このプラスチック
光ファイバーを使った短距離用の光伝送モジュールがパ
ソコン間のデータ伝送に検討されるようになってきてい
る。

【０００６】プラスチック光ファイバーには、図１１に
示す伝送損失の波長依存性の図から判るように、650 nm
帯および770 nm帯に伝送損失が低い窓が存在し、それぞ
れ伝送損失は、およそ120 dB/kmと500 dB/km程度であ
り、GaAlAs系もしくはInGaAlP系のLEDや半導体レーザが
光源として使用されている。

【０００７】従来のプラスチック光ファイバーを用いた
光伝送モジュールは、図１２に示すように、発光部１を
構成する半導体レーザ２と受光部３を構成する受光素子
４とが個別に樹脂封止されたものが組み込まれたリセプ
タクル５と、プラスチック光ファイバー６が組み込まれ
たコネクタ７とをはめ込む形で接続する形態になってお
り、厚みが１５mm、幅が30 mm、奥行きが20 mmの大きさ
であった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のプラスチック光
ファイバー用光伝送モジュールでは、発光部１と受信部
３とを別々のパッケージに実装し、さらに、リセプタク
ル５とコネクタ７とを用いているため装置が大きくな
り、小型器機への組み込みが困難であった。

【０００９】小型化するためには、半導体レーザと受光
素子を一体化することが望ましい。ところが、図１３に
示すように、送信半導体レーザ光８は半導体レーザ９の
へき開端面１０に対して垂直方向に出射されるため、半
導体レーザ９が搭載された台座１１の実装面１２に対し
て水平に出射される。これに対して、受信される受信半
導体レーザ光１３はＳｉ基板１４上に形成された受光素
子１５に対して垂直方向に入射される。このため、半導
体レーザ９と受光素子１５を同一平面上に実装すること
ができないため、半導体レーザ９と受光素子１５を一体
化しようとすれば、それぞれを立体配置しなければなら
ず、製作および組み立て工程が複雑であった。

【００１０】また、半導体レーザを駆動させるための駆
動回路や受光素子からの電流信号を電圧信号に変換する
電流−電圧（Ｉ−Ｖ）変換回路を半導体レーザや受光素
子と一体化することが困難であった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明が講じた解決手段は、発光装置を構成する半導
体レーザとレーザ光を９０°反射させる反射手段と半導
体レーザを駆動させる駆動回路とを台座を用いて一体化
し、また受光装置を構成する受光素子と同受光素子から
の電流信号を電圧信号に変換する変換回路を一体化して
それらを同一パッケージに実装し、同パッケージに光フ
ァイバーとレンズが形成されているレンズ部とを組み合
わせたものである。これにより、半導体レーザ光を半導
体レーザを搭載した台座の実装面に対して垂直方向にに
出射させることができるため、半導体レーザを受光素子
と同一平面に搭載する事ができる。パッケージに直接光
ファイバーが接続されたレンズ部を接続しているため小
型化ができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照にしながら説明する。

【００１３】（実施の形態１）第１の実施の形態を図１
を用いて説明する。

【００１４】図１は、半導体レーザ光を送信用のプラス
チック光ファイバーに結合し、受信用プラスチック光フ
ァイバーからの半導体レーザ光を受光素子で受光する光
伝送モジュールの説明図である。図１（ａ）は組み立て
を示す斜視図、図１（ｂ）はその断面図である。

【００１５】図１に示す光伝送モジュールの特徴は、送
信用プラスチック光ファイバー１６と受信用プラスチッ
ク光ファイバー１７の２本のファイバーで形成されると
ともに、発光装置と受光装置とがそれぞれ一体化された
ことである。

【００１６】この構造は発光装置として、半導体レーザ
１８と半導体レーザを搭載するシリコン（Ｓｉ）基板の
台座２５と台座上に形成された駆動回路２６とが一体化
され、受光装置として、受光素子２４と受光素子が形成
されたＳｉ基板２７上に形成されたＩ−Ｖ変換回路２８
と波形整形回路２９とが一体化され、それぞれの発光装
置と受光装置とが同一のパッケージ３０に実装され、送
信用レンズ２１と受信用レンズ２３およびリセプタクル
３１とが一体化されたレンズ部でパッケージ３０が封止
され送信用プラスチック光ファイバー１６と受信用プラ
スチック光ファイバー１７がリセプタクル３１に接続さ
れたものである。

【００１７】次に、この光伝送モジュールの動作を説明
する。半導体レーザ１８から出射された送信半導体レー
ザ光１９は、マイクロミラー２０で９０度反射され送信
用樹脂レンズ２１を通過して送信用プラスチック光ファ
イバー１６に転送される。一方、受信用プラスチック光
ファイバー１７を通って返ってきた受信半導体レーザ光
２２は、受信用樹脂レンズ２３で集光されて受光素子２
４で受信される。

【００１８】発光装置では、半導体レーザ１８を駆動す
る駆動回路２６が、外部から与えられる電圧信号に従っ
て半導体レーザ光を変調させて出射させる。

【００１９】また、受信装置では、受信用プラスチック
光ファイバー１７から送られてきた光信号が受光素子２
４で電流信号に変換され、この電流信号はＩ−Ｖ変換回
路２８と波形整形回路２９を経て、モジュールから電圧
信号として送り出される。

【００２０】InGaAlP 系の波長650nmの半導体レーザを
使った伝送実験の結果の変調周波数特性を図２に示す。
周波数2.1 GHzにおいて緩和振動周波数のピークが観測
されている。この半導体レーザは素子容量を減らして周
波数応答特性を良くするために発光領域の両側にエッチ
ングによりＶ溝を形成している。2 GbpsのNRZ信号をコ
ア径0.5 mmのGI -プラスチック光ファイバーを使って10
0 m伝送したときのアイパターンは、図３に示すように
良好である。

【００２１】なお、駆動回路２６をＳｉ基板の台座２５
の上に、Ｉ−Ｖ変換回路２８と波形整形回路２９をＳｉ
基板２７上に搭載してもよい。

【００２２】この構造により、半導体レーザ１８と受光
素子２４とを同一平面でパッケージすることができ組み
立ておよび位置合わせが簡単にできるとともに、集積化
ができる。

【００２３】また、この構造は図１２で示したプラスチ
ック光ファイバーのコネクタ７とリセプタクル５を兼ね
たレンズ部でパッケージを封止した構造にしているた
め、厚みが8 mm、幅が10 mm、奥行きが8 mmの小型化を
実現している。

【００２４】マイクロミラー２０は、台座２５として用
いている<110>方向を軸として10±10゜以内のオフセッ
トアングルをもつ(100)面のＳｉ基板を、エッチングす
ることにより(111)面を形成してこのＳｉ基板面に対し
て４５°傾いた(111)面を反射面として作られている。
これにより反射手段を台座を用いて形成しているため組
み立て工程が省けるとともに、凹部の側面に(111)面を
形成することにより表面を平坦化できる。

【００２５】（実施の形態２）次に、半導体レーザ光を
半導体レーザが搭載された台座の実装面に対して垂直方
向に出射させる種々の構造を図４を用いて説明する。

【００２６】図４（ａ）の構造は、実施の形態１の所で
説明したように、<110>方向を軸として(100)面に対して
9゜のオフセットアングルをもつ(100)面のSi基板の台座
２５上に、エッチングを利用して基準面となる台座２５
の実装面３２に対して45゜の傾きを持つ(111)面を形成
してマイクロミラー２０による反射板を形成したもので
ある。

【００２７】図４（ｂ）の構造は、台座３３上に実装面
３２に対して45±11゜の傾きを持つマイクロプリズム３
４を搭載したものである。この場合には、マイクロプリ
ズム３４が別個に作られるため、台座３３の材質が限定
されない。

【００２８】図４（ｃ）の構造は、台座３３上に別個形
成された面発光半導体レーザ３５を搭載したものであ
る。面発光半導体レーザ３５はこれを形成している基板
面に対して垂直方向にレーザ光３６が出射される。この
ため、へき開面から出射される半導体レーザのように反
射手段がいらなくなる。

【００２９】図４（ｄ）の構造は、台座３３上に結晶成
長させて面発光半導体レーザ３７を形成したものであ
る。これにより、半導体レーザの台座３３への組み立て
を無くすことができるとともに、台座と半導体レーザを
一連の工程で同時に形成できる。

【００３０】図４（ｅ）の構造は、 GaAs基板３８上に
面発光半導体レーザ３７１が形成されたものである。こ
の構造では、受光素子２４や駆動回路や変換回路等の種
々の回路３９を面発光半導体レーザ３７１が形成されて
いる同じ台座３８の基板で面発光半導体レーザ３７１と
同一の工程で形成でき、より集積化ができる。

【００３１】なお、図４の（ｂ），（ｃ），（ｄ）の発
光装置を図１で示した発光装置に置き換えて光伝送モジ
ュールを形成することができる。

【００３２】（実施の形態３）第３の実施の形態を図５
を参照して説明する。

【００３３】図５（ａ）は組み立て斜視図、図５（ｂ）
はその断面図である。図５に示す光伝送モジュールの特
徴は、送信と受信の両方を兼ねる１本の送受信用プラス
チック光ファイバー４０で形成されるとともに、発光装
置と受光装置とが一体化された構造のものであることで
ある。

【００３４】この構造は、半導体レーザ１８と、これを
搭載するSi基板の台座４１と、Ｓｉ基板の台座４１で形
成されたマイクロミラー２０と受光素子２４と駆動回路
２６とＩ−Ｖ変換回路２８および波形整形回路２９とが
一体形成された受発光装置がパッケージ３０内に収めら
れ、回折格子４２と送受信用レンズ４３およびリセプタ
クル４４とが一体化されたレンズ部でパッケージ３０が
封止され、送受信用プラスチック光ファイバー４０がリ
セプタクル４４に接続されたものである。

【００３５】次に、この光伝送モジュールの動作を説明
する。半導体レーザ１８から出射された送信半導体レー
ザ光１９は、マイクロミラー２０で９０°反射されてＳ
ｉ基板の台座４１の実装面に対して垂直方向に屈折さ
れ、回折格子４２と送受信用レンズ４３を通過して送受
信用プラスチック光ファイバー４０に転送される。一
方、送受信用プラスチック光ファイバー４０を通って返
ってきた受信半導体レーザ光２２は、送受信用レンズ４
３で集光され、さらに回折格子４２で回折され受光素子
２４で受信される。

【００３６】なお、半導体レーザ１８の代わりに図４の
（ｃ），（ｄ）で示した面発光レーザに置き換えて光伝
送モジュールを形成することができる。この場合にはマ
イクロミラー２０を除いた構造にする。

【００３７】また、図５では駆動回路２６、受光素子２
４、変換回路２８および波形整形回路２９とがＳｉ基板
の台座４１で形成された構造であるが、これらをＳｉ基
板の台座４１の上に別個搭載してもよい。

【００３８】この構造によると、プラスチック光ファイ
バーを１本に、レンズを１個にでき、さらに発光装置と
受光装置とを一体化しているので、厚みが8 mm、幅が8
mm、奥行きが8 mmの超小型の光伝送モジュールが実現で
きる。

【００３９】なお、この発光装置と受光装置を一体化し
た受発光装置を図１で示したそれぞれ分離された発光装
置と受光装置と置き換えてもよい。この場合、パッケー
ジ３０を図１の場合より小型化することができる。

【００４０】また、逆に図１で示したそれぞれ分離され
た発光装置と受光装置を図５の一体化された受発光装置
に置き換えてもよい。この場合には、発光装置と受光装
置を形成する基板をそれぞれ適した材料で形成すること
ができる。

【００４１】（実施の形態４）次に、図５に示した送信
半導体レーザ光１９と受信半導体レーザ光２２を同一の
送受信用プラスチック光ファイバー４０で伝送するため
に、モジュール部分で送信と受信の光信号を分離しなけ
ればならない。その分離のための種々の構造を図６を参
照して説明する。

【００４２】図６（ａ）に回折格子４２とレンズ４３お
よびリセプタクル４４を一体化したレンズ部の構造を示
す。回折格子４２には半導体レーザ光に対して無反射コ
ーティングが施してあるので、送信半導体レーザ光１９
は反射されずに回折格子４２を透過して送受信用レンズ
４３で送受信用プラスチック光ファイバー４０に結合さ
れる。一方、受信半導体レーザ光２２は回折格子４２を
透過する際、回折されて受光素子で受光される。

【００４３】この構造により、送信半導体レーザ光１９
と受信半導体レーザ光２２とを回折格子４２により、分
離することができる。

【００４４】この構造の場合、レンズ４３と回折格子４
２とリセプタクル４４とを樹脂で一体形成することがで
きる。

【００４５】図６（ｂ）に示すものは、図６（ａ）の回
折格子４２の代わりに異方性光学結晶であるLiNbO₃で作
製した偏光ホログラム４５をレンズ４３に接合したもの
である。偏光ホログラムとは、回折格子の溝に平行な偏
光成分は回折せずに直進し、溝に垂直な偏光成分は回折
する機能をもつホログラムのことである。一般に半導体
レーザから出射されるレーザ光は直線偏光であるが、送
信半導体レーザ光１９の偏光方向を偏光ホログラム４５
の溝に平行に合わせると、送信半導体レーザ光１９は回
折されずに直進して、送受信用プラスチック光ファイバ
ー４０に結合される。一方、受信半導体レーザ光２２は
プラスチック光ファイバーの複屈折の影響で楕円偏光に
なっているので、偏光ホログラム４５の溝に垂直な偏光
成分が回折される。回折された受信半導体レーザ光２２
は受光素子で受光される。

【００４６】この構造により、送信半導体レーザ光１９
と受信半導体レーザ光２２とを偏光ホログラム４５によ
り、回折格子だけの場合より、より多く分離することが
できる。

【００４７】図６（ｃ）に示すものは、水晶板を張り合
わせて形成した偏光解消板４６と偏光ホログラム４５を
レンズ４３に接合したものである。

【００４８】偏光解消板４６を入れることにより、受信
半導体レーザ光２２の偏光比を同率にして、受信半導体
レーザ光２２の半分が偏光ホログラム４５で回折される
のでより多くの受信半導体レーザ光２２を受光素子で受
光できる。

【００４９】通常の回折格子では、±1方向に回折する
ので、+1次光のみを受光する場合、-1次光は利用されな
いので、損失となる。そこで、図６（ａ）〜図６（ｃ）
の回折格子にブレーズド回折格子を用いると、回折光で
ある受信半導体レーザ光を図に示すように -1次光の成
分を無くし+1次光のみの増加した成分として回折される
ので効率よく回折させることができる。

【００５０】図６（ｄ）に示すものは、偏光依存性を持
つ偏光ビームスプリッタ(PBS)４７とプリズム４８をレ
ンズ部に接合したものである。偏光ビームスプリッタ４
７で送信半導体レーザ光１９と受信半導体レーザ光２２
を分離するようにしている。送信半導体レーザ光１９の
偏光方向が偏光ビームスプリッタ４７のp波と平行にな
るように配置すると、偏光ビームスプリッタ４７で反射
されずに直進して送受信用プラスチック光ファイバー４
０に結合される。一方、受信半導体レーザ光２２はプラ
スチック光ファイバーの複屈折の影響で楕円偏光になっ
ているので、s波に平行な偏光成分が偏光ビームスプリ
ッタ４７で反射され、さらにプリズム４８で反射されて
受光素子で受光される。

【００５１】この構造によれば、回折格子のような複雑
な構造のものを用いること無く送信半導体レーザ光１９
と受信半導体レーザ光２２とを分離することができる。

【００５２】図６（ｅ）に示すものは、偏光ビームスプ
リッタ４７とプリズム４８と偏光解消板４６をレンズ部
に接合したものである。

【００５３】この構造によれば、回折構造の無い簡単な
構造となるとともに、偏光解消板４６を用いているため
図６（ｄ）の場合より、より多くの受信半導体レーザ光
２２を受光素子で受光できる。

【００５４】なお、実施の形態で示したレンズ、回折格
子、偏光ビームスプリッタ、プリズムおよび偏光解消板
としてガラス、光学結晶の他に樹脂で成形したものも用
いることができる。

【００５５】（実施の形態５）第５の実施の形態として
複数の半導体レーザと複数の受光素子を搭載した例を図
７を参照して説明する。

【００５６】図７はSi基板の台座４１１上に複数のアレ
イ半導体レーザ５１を搭載し、各半導体レーザに対応す
るバンドルされたプラスチック光ファイバーで半導体レ
ーザ光を伝送する例を示している。

【００５７】この構造は、アレイ半導体レーザ５１と、
これを搭載するSi基板の台座４１１と、Ｓｉ基板の台座
４１１で形成されたマイクロミラー２０とアレイ受光素
子５２とが一体化された受発光装置がパッケージ３０内
に収められ、送信用アレイレンズ４９と受信用アレイレ
ンズ５０およびリセプタクル３１１とが一体化されたレ
ンズ部でパッケージ３０が封止され、送信用アレイプラ
スチック光ファイバー５３と受信用アレイプラスチック
光ファイバー５４がリセプタクル３１１に接続されたも
のである。なお、５５は送信アレイ半導体レーザ光、５
６は受信アレイ半導体レーザ光であり、また、Ｓｉ基板
の台座にも駆動回路やＩ−Ｖ変換回路等の回路が描かれ
ていないが、これらの回路を省略しただけで、実際には
これらは形成されている。

【００５８】この場合も、アレイ半導体レーザ５１を載
置した発光装置とアレイ受光素子５２を載置した受光装
置とをそれぞれ分離させた構造にすることもできる。こ
の場合には、発光装置と受光装置とをそれぞれ適した基
板材料で形成することができる。また、半導体レーザを
面発光半導体レーザに置き換えることもできる。

【００５９】この構造により、小型の光伝送モジュール
で、複数の信号を同時に送受信することができる。

【００６０】（実施の形態６）第６の実施の形態として
複数の半導体レーザを搭載した例を図８を参照して説明
する。

【００６１】図８はSi基板の台座４１２上に複数のアレ
イ半導体レーザ５１とアレイ受光素子５２を搭載し、１
本の送受信用プラスチック光ファイバー４０で伝送する
例を示している。

【００６２】この構造は、アレイ半導体レーザ５１と、
これを搭載するSi基板の台座４１２と、Ｓｉ基板の台座
４１２で形成されたマイクロミラー２０と、アレイ受光
素子５２および駆動回路やＩ−Ｖ変換回路等の回路５７
とが一体化された受発光装置がパッケージ３０内に収め
られ、回折格子４２とレンズ４３およびリセプタクル４
４とが一体化されたレンズ部でパッケージ３０が封止さ
れ、送受信用プラスチック光ファイバー４０がリセプタ
クル４４に接続されたものである。なお、５５は送信ア
レイ半導体レーザ光、５６は受信アレイ半導体レーザ光
である。この場合にも、アレイ半導体レーザ５１を載置
した発光装置とアレイ受光素子５２を載置した受光装置
とをそれぞれ分離させた構造にすることもできる。この
場合には、発光装置と受光装置とをそれぞれ適した基板
材料で形成することができる。また、半導体レーザを面
発光半導体レーザに置き換えることもできる。

【００６３】この構造により、図７の構造よりさらに小
型にしながら複数の信号を同時に送受信することができ
る。

【００６４】（実施の形態７）次に、この構造の場合に
は、複数の受信アレイ半導体レーザ光５６をアレイ半導
体レーザ５１に対応したアレイ受光素子５２が受光する
ように分離させる必要がある。このことを、図９に示し
た種々の構造を参照して説明する。

【００６５】図９（ａ）の場合は、回折格子４２を用い
た図６（ａ）の場合と同じ構造である。異なるのは、送
信半導体レーザ光と受信半導体レーザ光とが複数である
ことである。この場合、送信アレイ半導体レーザ光５５
と受信アレイ半導体レーザ光５６とは図６（ａ）のとこ
ろで説明した同じ原理で分離する。その際、各受信アレ
イ半導体レーザ光５６の波長の違いにより回折格子４２
での回折角が異なることを利用して、受信アレイ半導体
レーザ光５６を波長毎に分離してそれぞれの受光素子に
伝送する。

【００６６】図９（ｂ）の場合は、偏光ホログラム４５
を用いた図６（ｂ）の場合と同じ構造である。異なるの
は、この場合にも送信半導体レーザ光と受信半導体レー
ザ光とが複数であることである。この場合、送信アレイ
半導体レーザ光５５と受信アレイ半導体レーザ光５６と
は図６（ｂ）のところで説明した同じ原理で分離する。
その際、各受信アレイ半導体レーザ光５６の波長の違い
により偏光ホログラム４５での回折角が異なることを利
用して受信アレイ半導体レーザ光５６を波長毎に分離し
てそれぞれの受光素子に伝送する。

【００６７】なお、図６（ｃ）で説明したと同じように
図９（ｂ）に偏光解消板を付けることもできる。

【００６８】図９（ｃ）の場合は、偏光ビームスプリッ
タ４７とプリズム４８を用いた図６（ｄ）の構造に、さ
らにプリズム４８の端部に回折格子４２を追加したもの
である。この構造の場合は、図６（ｄ）で説明したと同
じ原理で送信アレイ半導体レーザ光５５と受信アレイ半
導体レーザ光５６を分離する。その際、受信アレイ半導
体レーザ光５６の波長の違いにより回折格子４２での回
折角が異なることを利用して、受信アレイ半導体レーザ
光５６を波長毎に分離してそれぞれの受光素子に伝送す
る。

【００６９】なお、図６（ｅ）で説明したと同様に図９
（ｃ）に偏光解消板を付けて、受光効率を上げることも
できる。

【００７０】（実施の形態８）第８の実施の形態として
プラスチック光ファイバーをパッケージの表面に対して
水平に接続する例を図１０に示す。

【００７１】この構造は、図５の構造の例とほぼ同じで
あるが、回折格子４２とプラスチック光ファイバーとの
光路の間に４５°の傾斜面を持ったプリズム５８が配置
されている。

【００７２】この構造により、プリズム５８を使って送
信半導体レーザ光１９と受信半導体レーザ光２２を９０
゜反射させてパッケージの表面に対して水平方向に送受
信プラスチック光ファイバー４０を取り出すことができ
る。これにより、光伝送モジュールをできるだけ平面的
に配置することができ、取り扱い易くすることができ
る。

【００７３】以上説明した実施の形態ではInGaAlP 系
（0.5-0.7 mm帯）の半導体レーザを用いた例を示した
が、プラスチック光ファイバーの伝送損失が低い波長帯
域に半導体レーザの波長を合わせれば、GaInAsP系（0.5
-4 mm帯）、GaAlAs系（0.6-0.8mm帯）、InGaAlN系（0.
3-0.5 mm帯）、 MgZnCdSe系（0.3-0.7 mm帯）、MgZnSSe
系（0.2-0.4 mm帯）などの半導体レーザを用いることが
できる。

【００７４】また、半導体レーザを搭載した台座として
Si基板を用いた例で示したが、GaAs、InP、GaN、SiCお
よびダイヤモンドのいずれかの基板を用いてもよい。

【００７５】

【発明の効果】本発明の光伝送モジュールでは、送信半
導体レーザ光を半導体レーザを搭載した台座の表面に対
して垂直方向に出射させることができるので、受光素子
が形成されているSi基板と同一平面上に半導体レーザを
実装することができる。これにより、発光装置と受光装
置の位置関係等の構造が簡素化されて小型化できると同
時に、組み立ても簡素化することができる。また、回折
格子等を用いることにより、一個のレンズと一本の光フ
ァイバーでモジュールを形成することができ、さらに小
型化することができる。このような小型化により携帯器
機への組み込みも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の発光装置と受光装置とがそれぞれ一体
化され、さらに２本のプラスチック光ファイバーで形成
された光伝送モジュールの組み立て斜視図とその断面図

【図２】本発明の光伝送モジュールに搭載した半導体レ
ーザの周波数応答特性図

【図３】本発明の光伝送モジュールでNRZ信号を伝送し
たときのアイパターン図

【図４】本発明の光伝送モジュールの半導体レーザ光を
実装面に対して垂直方向に出射させる種々の構造の断面
図

【図５】本発明の発光装置と受光装置とが一体化され、
さらに１本のプラスチック光ファイバーで形成された光
伝送モジュールの組み立て斜視図とその断面図

【図６】本発明の光伝送モジュールで１本のプラスチッ
ク光ファイバーで送受信信号を伝送する際、送信用と受
信用の半導体レーザ光を分離するための種々の構造の断
面図

【図７】本発明の複数の半導体レーザと複数の受光素子
および複数のプラスチック光ファイバーを搭載した光伝
送モジュールの組み立て斜視図

【図８】本発明の複数個の半導体レーザと複数の受光素
子および１本のプラスチック光ファイバーを搭載した光
伝送モジュールの組み立て斜視図

【図９】本発明の複数の受信半導体レーザ光を分離する
ための種々の構造の断面図

【図１０】本発明のプラスチック光ファイバーがパッケ
ージ表面に対して水平に接続された光伝送モジュールの
断面図

【図１１】プラスチック光ファイバーの光伝送損失を示
す図

【図１２】従来の光伝送モジュールを示す分解斜視図

【図１３】半導体レーザ光の出射方向と受光素子の受光
方向を説明する斜視図

【符号の説明】

１発光部２半導体レーザ３受光部４受光素子５リセプタクル６プラスチック光ファイバー７コネクタ８，１９送信半導体レーザ光９半導体レーザ１０へき開端面１１台座１２実装面１３，２２受信半導体レーザ光１４Ｓｉ基板１５受光素子１６送信用プラスチック光ファイバー１７受信用プラスチック光ファイバー１８半導体レーザ２０マイクロミラー２１送信用レンズ２３受信用レンズ２４受光素子２５，４１，４１１，４１２Ｓｉ基板の台座２６駆動回路２７Ｓｉ基板２８電流−電圧変換回路（Ｉ−Ｖ変換回路）２９波形整形回路３０パッケージ３１，４４，３１１リセプタクル３２実装面３３台座３４マイクロプリズム３５，３７面発光半導体レーザ３６レーザ光３８ GaAs基板３９，５７回路４０送受信用プラスチック光ファイバー４２回折格子４３送受信用レンズ４５偏光ホログラム４６偏光解消板４７偏光ビームスプリッタ４８，５８プリズム４９送信用アレイレンズ５０受信用アレイレンズ５１アレイ半導体レーザ５２アレイ受光素子５３送信用アレイプラスチック光ファイバー５４受信用アレイプラスチック光ファイバー５５送信アレイ半導体レーザ光５６受信アレイ半導体レーザ光

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉川昭男大阪府高槻市幸町１番１号松下電子工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体レーザと、同半導体レーザを搭載す
る台座と、前記半導体レーザから出射されたレーザ光を
前記半導体レーザが搭載された台座の実装面に対して垂
直方向に反射する反射手段と、前記レーザ光を変調する
電圧信号を受けて前記半導体レーザを駆動する駆動回路
とが一体化された発光装置と、返って来た前記レーザ光
の変調光信号を受光して電流信号に変換する受光素子
と、同受光素子で変換された電流信号を電圧信号に変換
する変換回路とが一体化された受光装置とが同一パッケ
ージ内に実装されたことを特徴とする光伝送モジュー
ル。
【請求項２】半導体レーザの駆動回路が、台座上に搭
載、もしくは、前記台座を用いて形成されていることを
特徴とする請求項１記載の光伝送モジュール。
【請求項３】反射手段として、<110>方向を軸として10
±10゜以内のオフセットアングルをもつ(100)面の半導
体基板に(111)面が形成された台座を用い、同(111)面に
よって、レーザ光を半導体レーザが搭載された前記台座
の実装面に対して垂直方向に反射させることを特徴とす
る請求項１記載の光伝送モジュール。
【請求項４】反射手段が、半導体レーザが搭載された台
座の実装面に対して45±10゜以内の面を持つプリズムで
あって、同プリズムが台座上に搭載され、レーザ光が前
記実装面に対して垂直方向に反射させることを特徴とす
る請求項１記載の光伝送モジュール。
【請求項５】面発光半導体レーザと、同面発光半導体レ
ーザを搭載する台座と、同面発光半導体レーザから出射
するレーザ光を変調する電圧信号を受けて前記面発光半
導体レーザを駆動する駆動回路とが一体化された発光装
置と、返って来た前記レーザ光の変調光信号を受光し、
電流信号に変換する受光素子と、同受光素子で変換され
た電流信号を電圧信号に変換する変換回路とが一体化さ
れた受光装置とが同一パッケージ内に実装された光伝送
モジュール。
【請求項６】面発光半導体レーザが台座を用いて形成さ
れていることを特徴とする請求項５記載の光伝送モジュ
ール。
【請求項７】面発光半導体レーザが形成された同一基板
に受光素子や回路が形成されていることを特徴とする請
求項５または請求項６記載の光伝送モジュール。
【請求項８】受光素子が形成された同一基板上に受光素
子で受けた光信号を電圧信号に変換する変換回路が搭
載、もしくは、形成されていることを特徴とする請求項
１または請求項５記載の光伝送モジュール。
【請求項９】半導体レーザと、同半導体レーザを搭載す
る台座と、前記半導体レーザから出射されたレーザ光を
前記半導体レーザが搭載された台座の実装面に対して垂
直方向に反射する反射手段と、前記レーザ光を変調する
電圧信号を受けて前記半導体レーザを駆動する駆動回路
とで形成された発光装置と、返って来た前記レーザ光の
変調光信号を受光して電流信号に変換する受光素子と、
同受光素子で変換された電流信号を電圧信号に変換する
変換回路とで形成された受光装置とが一体化され、同一
パッケージ内に実装されていることを特徴とする光伝送
モジュール。
【請求項１０】面発光の半導体レーザと、同半導体レー
ザを搭載する台座と、同半導体レーザから出射するレー
ザ光を変調する電圧信号を受けて前記半導体レーザを駆
動する駆動回路とで形成された発光装置と、返って来た
前記レーザ光の変調光信号を受光して電流信号に変換す
る受光素子と、同受光素子で変換された電流信号を電圧
信号に変換する変換回路とで形成された受光装置とが一
体化され、同一パッケージ内に実装されていることを特
徴とする光伝送モジュール。
【請求項１１】台座として、Si、或いはGaAs、或いはIn
P、或いはGaN、或いはSiC、或いはダイヤモンドが用い
られていることを特徴とする請求項１または請求項５ま
たは請求項９または請求項１０記載の光伝送モジュー
ル。
【請求項１２】駆動回路と、受光素子と、変換回路とが
台座上に搭載、もしくは、前記台座を用いて形成されて
いること特徴とする請求項９または請求項１０記載の光
伝送モジュール。
【請求項１３】２個のレンズおよび２個の光ファイバー
をパッケージに組み合わせたことを特徴とする請求項１
または請求項５または請求項９または請求項１０記載の
光伝送モジュール。
【請求項１４】１個の回折格子と１個のレンズおよび１
個の光ファイバーをパッケージに組み合わせたことを特
徴とする請求項１または請求項５または請求項９または
請求項１０記載の光伝送モジュール。
【請求項１５】回折格子として、偏光異方性を有する偏
光ホログラムを用いたことを特徴とする請求項１４記載
の光伝送モジュール。
【請求項１６】回折格子に偏光解消板を付けたことを特
徴とする請求項１４または請求項１５記載の光伝送モジ
ュール。
【請求項１７】回折格子が、ブレーズド回折格子である
ことを特徴とする請求項１４または請求項１５記載の光
伝送モジュール。
【請求項１８】回折格子に換えて偏光依存性を持つ偏光
ビームスプリッタとプリズムとを組み合わせたことを特
徴とする請求項１４記載の光伝送モジュール。
【請求項１９】偏光解消板を追加したことを特徴とする
請求項１８記載の光伝送モジュール。
【請求項２０】レンズ、或いは回折格子、或いは偏光ビ
ームスプリッタ、或いはプリズム、或いは偏光解消板が
樹脂成形されたものであることを特徴とする請求項１５
または請求項１６または請求項１７または請求項１８ま
たは請求項１９記載の光伝送モジュール。
【請求項２１】パッケージがレンズの形成されているレ
ンズ部で封止されていることを特徴とする請求項１３ま
たは１４記載の光伝送モジュール。
【請求項２２】パッケージが光ファイバーを接続したレ
ンズ部で封止されたことを特徴とする請求項１３または
１４記載の光伝送モジュール。
【請求項２３】少なくとも２個の半導体レーザと、少な
くとも２個の受光素子とが同一パッケージ内に実装さ
れ、少なくとも４個のレンズと少なくとも４個の光ファ
イバーがパッケージに組み合わされたことを特徴とする
請求項１または請求項５または請求項９または請求項１
０記載の光伝送モジュール。
【請求項２４】少なくとも２個の半導体レーザと少なく
とも２個の受光素子とが同一パッケージ内に実装され、
１個の回折格子と１個のレンズと１個の光ファイバーが
パッケージに組み合わされたことを特徴とする請求項１
または請求項５または請求項９または請求項１０記載の
光伝送モジュール。
【請求項２５】回折格子として、偏光異方性を有する偏
光ホログラムを用いたことを特徴とする請求項２４記載
の光伝送モジュール。
【請求項２６】回折格子に偏光解消板を付けたことを特
徴とする請求項２３または請求項２４記載の光伝送モジ
ュール。
【請求項２７】回折格子と偏光依存性を持つ偏光ビーム
スプリッタとプリズムとを組み合わせたことを特徴とす
る請求項２４記載の光伝送モジュール。
【請求項２８】偏光解消板を追加したことを特徴とする
請求項２７記載の光伝送モジュール。
【請求項２９】パッケージと光ファイバーとの光路間に
プリズムを設けたことを特徴とする請求項１３または請
求項１４または請求項１５または請求項２３または請求
項２４記載の光伝送モジュール。