JPH10173207A - 光送受信モジュール - Google Patents

光送受信モジュール

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JPH10173207A
JPH10173207A JP16701097A JP16701097A JPH10173207A JP H10173207 A JPH10173207 A JP H10173207A JP 16701097 A JP16701097 A JP 16701097A JP 16701097 A JP16701097 A JP 16701097A JP H10173207 A JPH10173207 A JP H10173207A
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optical
light receiving
photodiode
receiving element
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Masahiro Kawamura
政宏 河村
Takenao Ishihara
武尚 石原
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Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の光送受信モジュールは、加入者系の
光通信システムに適用可能な、小型で低価格な光送受信
モジュールを提供することを目的とする。 【解決手段】 カンパッケージ１０内のレーザダイオー
ド１を出射した送信信号光は、発散しつつ光軸に対し傾
斜して配置されたフォトダイオード３に入射する。フォ
トダイオード３上に形成された光分岐素子にて、入射し
た信号光の５０％がフォトダイオード３にて反射されレ
ンズ１１に入射する。レンズ１１に入射した信号光は、
レンズ１１にて収束しつつ、光ファイバー１６の単心部
に入射し、光ファイバー１６内を伝搬する。光ファイバ
ー１６を出射した受信信号光は、送信信号光の光路を逆
に進み、フォトダイオード３に入射する。入射した受信
信号光は、光分岐素子により、その５０％がフォトダイ
オード３内部に入射され、受信信号電流に変換される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、１本の光ファイバ
を共有して送受信を行う光通信システムに用いられる光
送受信モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光通信用デバイスは、これまで幹線系シ
ステムの大容量化と長距離化とともに発展してきた。現
在、光加入者システムの普及に向けて、各種伝送方式と
それに対応した光デバイスの研究開発が進められている
が、加入者系の光化を促進するためには、光デバイスの
低価格化が大きな課題となっている。
【０００３】この点に関し、局側装置（ＯＳＵ：Optica
l Subscriber Unit）と、複数の加入者装置（ＯＮＵ：O
ptical Network Unit）との間を、光スターカプラ（Ｓ
Ｃ：Star Coupler）を用いて１対多数の通信を行う形態
を採り、光信号の合分岐にパッシブデバイスであるＳＣ
を用いて高信頼化を図り、さらに１本の光ファイバを送
受兼用（双方向）とすることによって、経済的なシステ
ムの構築を可能にするＰＤＳ（Passive Double Star）
システムがＮＴＴにより提唱されている。図２９は、こ
のシステム構成例を示し、一つのＯＳＵにＳＣを介して
複数のＯＮＵが接続されている（HP Design Symposium
'95 p13-1〜12-22参照）。
【０００４】ＰＤＳシステムでは、１本のファイバで双
方向の通信を行うＴＣＭ（Time Compression Multipl
e）を採用している。ＯＳＵにおいては、各ＯＮＵへの
信号をＴＤＭ（Time Division Multiple）とし、さらに
ＴＣＭバースト光信号に変換する。変換された光信号は
下り信号としてＯＳＵから送出され、ＳＣによって各Ｏ
ＮＵに分岐される。逆に、各ＯＮＵからＯＳＵへ送出す
る信号は互いに別時間に割り付けられたＴＣＭ−ＴＤＭ
Ａ（Time Division Multiple Access）光信号に変換さ
れ、上り信号としてＳＣおよびファイバを介してＯＳＵ
に送信される。
【０００５】ＯＳＵとＯＮＵにおける電気から光への変
換および光から電気への変換部分は、どちらも共通の光
送受信モジュールを採用している。このような送受信モ
ジュールの従来例としては、富士通技報（FUJISU 46、5、
(09、1995)）に記載されているものがあり、図３７に光
学構成を、図３８にモジュールの構成を示す（以降従来
例１と呼ぶ）。
【０００６】光送信部は、波長１．３１μｍのレーザダ
イオード（ＬＤ）、レーザダイオード駆動部（ＬＤドラ
イバ）、自動光出力電力制御部（ＡＰＣ）によって構成
される。ＡＰＣはモニタフォトダイオードの電流レベル
（レーザダイオードの光出力パワーに比例）を検知し、
レーザダイオードの光出力パワーが一定となるようＬＤ
ドライバを制御している。光受信部はフォトダイオード
（ＰＤ）、プリアンプ、メインアンプ、スライサによっ
て構成される。入力光信号はフォトダイオードによって
電流に、プリアンプによって電圧に変換される。さらに
プリアンプ出力は、メインアンプにて増幅されて、スラ
イサでデジタル信号に変換される。
【０００７】光分岐素子としての機能を有するカプラの
構造を図３９に示す。全反射膜とカプラ膜を蒸着した小
型ガラスプリズム（１．２×１．２ｍｍ）を斜め研磨し
たファイバ端面に接着固定することによって、光分岐素
子としての超小型カプラ機能を実現している。ファイバ
からプリズムに入射した光線は５０％成分がカプラ膜を
透過しフォトダイオードに入射する（フォトダイオード
入射光）。また、レーザダイオードからカプラに入射し
た光線（レーザダイオード出射光）は全反射膜で反射さ
れ、さらにカプラ膜で５０％成分が反射されファイバに
入射する。
【０００８】また別の従来例として、特開平１−１４７
９３１号公報にて、図４０に示す一般的なレーザーモジ
ュール（送信モジュール）内のモニターフォトダイオー
ドを、時分割双方向通信の受信期間には受信用のフォト
ダイオードとして使用することにより、光分岐素子とし
ての機能を有する光カプラおよび受信用フォトダイオー
ドを不要とし、小型化、低価格化を図ることが提案され
ている（以降従来例２と呼ぶ）。
【０００９】図４１、図４２に示す光学構成は、従来の
レーザーモジュールと同じであるが、光ファイバ３３か
らの受信光信号は、レーザダイオード３６を透過してモ
ニターフォトダイオード３７へ入射する。受信期間にモ
ニターフォトダイオード３７を受信用フォトダイオード
として使用するために、送受信のタイミングに応じて、
ＡＰＣ４３と受信用回路４０へのモニターフォトダイオ
ード３７の接続を切り換えるための開閉器４２を備え
る。
【００１０】また別の従来例として、特開平６−２６０
６７６号公報にて、透過型受光素子（透過率制御型受光
素子または透過型のフォトダイオード）を用いて光分岐
素子としての機能を有する光カプラを不要とし、小型
化、低価格化を図ることが提案されている（以降従来例
３と呼ぶ）。
【００１１】図４３、図４４は、光通信装置における発
光および受光部をモジュール化した光学構成例を示す。
図４３に示す例では、透過型受光素子および発光素子が
結合用レンズを挟んで一体化されている。図４４に示す
例では、透過型受光素子および発光素子が結合用レンズ
の一方の側にて、この結合用レンズと共に一体化されて
いる。図４５は、透過率制御型受光素子の構造の一例を
示す。これは、光変調器と同一の構造を持ち、バイアス
条件を変えることによって受光素子として作動させる。
この素子は印加電圧が０Ｖの場合は透明な部品となり、
印加電圧が−８Ｖの場合は受光素子として機能する。こ
のため送信期間には透過率制御型受光素子に０Ｖを印加
しレーザダイオードを変調すれば、透過率制御型受光素
子での光損失は発生しない。また受信期間には透過率制
御型受光素子に−８Ｖを印加し、受光素子として動作さ
せれば、受信光信号を検出できる。また、送信期間に透
過率制御型受光素子にてレーザダイオード光を変調して
も良い。
【００１２】図４７は、透過型のフォトダイオードの構
造を示す。これは、図４６に示す従来のフォトダイオー
ドの構造に、光入射の反対の面の電極に光透過用の窓を
形成し、さらに光吸収層を光が透過できるように薄くし
た構造を持つ。透過率は光吸収層の厚みで制御可能であ
る。たとえば光透過率を５０％となるように形成し、図
４３、４４に示す光学構成とすれば、レーザダイオード
から出射した光の５０％はこのフォトダイオードを透過
し、光ファイバに入射する。一方、光ファイバからの受
信光信号は５０％がこのフォトダイオードに吸収される
ので、受信光信号が検出できる。
【００１３】分野が異なるが本発明に部品配置が類似す
るので、光ディスク装置に用いられる光ピックアップに
関する従来例（公開技報９４−１６４７５号公報）を以
下に説明する（以降従来例４と呼ぶ）。
【００１４】図４８（ａ）に示すように、レーザダイオ
ードＬＤ、光軸から傾いたモニターフォトダイオード、
コリメートレンズ、対物レンズの順に配置される。図４
８（ｂ）は、モニターフォトダイオードの表面を表す。
レーザダイオードの出射光の内、レンズのＮＡ（開口
数）以下の光線は、レーザ出射部ａから距離ｂだけ離れ
たモニターフォトダイオードの表面に形成された長さｃ
のミラー部によって反射され、対物レンズを経て光ディ
スクに照射される。一方、レンズのＮＡ以上の光線はミ
ラー部を除いた長さｄ相当のモニターフォトダイオード
内部へ入射し、レーザダイオードの光出力パワーの検出
に使われる。従来無駄に捨てられていたレンズのＮＡ以
上の光線を利用しているため、光の利用効率を高めるこ
とができる。また、立ち上げミラーを省略でき低価格化
が可能となる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
１では、小型ガラスプリズムを用いているため、以下の
問題が発生する。すなわち、プリズムはガラスを研磨し
て作成するため、製作に非常に時間がかかり高価であ
る。また、プリズムの両面に蒸着が必要なため、工程が
多くなり高価になる。さらに、斜め研磨したファイバ端
面にプリズムを貼付けているため量産性に劣る。
【００１６】一方、従来例２では、受信期間にレーザダ
イオード内部を受信光信号が透過する光学構成となって
いるため、以下の問題が発生する。まず、レーザダイオ
ードは電流を流さないと光吸収が大きいため光を透過し
ない。
【００１７】この問題を解決するため、受信期間にレー
ザダイオードを光増幅器として使うべく、レーザダイオ
ードにそのしきい値電流以下の動作電流を与える場合
は、図４９に示すようにレーザダイオードのしきい値電
流は温度により指数関数的に変動するので（光ファイバ
伝送、電子通信学会発行ｐ１８４）、レーザダイオード
へ流す動作電流を温度に対し固定していると、環境温度
が変化した場合に、しきい値電流を越えレーザー発振が
起こり、受信光信号がレーザ発振光にマスクされ検出で
きなくなったり、逆に電流が不足し光増幅ができなくな
り、受信光信号が透過しなくなる。
【００１８】この問題を解決するため、レーザダイオー
ドへの電流を温度に応じ制御するので、温度検出器が必
要となる。また制御回路が複雑になる。
【００１９】通信速度を上げる場合は、フォトダイオー
ドの受光径は十分小さくなければならない。一方、レー
ザダイオードを透過した受信光信号はレーザダイオード
を出る際、回析のために広がる。従って、その光をモニ
ターフォトダイオードで十分に受けるためには、モニタ
ーフォトダイオードをレーザダイオードに近づけるか、
またはレンズを１個追加するしか無く、実装が難しくな
る。
【００２０】ところで図５０は、波長分割双方向通信に
用いる光送受信モジュールの構成例であり、光送受信モ
ジュールＰ１の発光素子の波長をλ１、光送受信モジュ
ールＰ２の発光素子の波長をλ２とし、それぞれのモジ
ュールが波長分離素子にて、送信および受信の波長を分
離して光送受信を行う。このため上記のレーザダイオー
ド内部を受信光信号が透過する光学構成を適用できな
い。
【００２１】次に、従来例３の透過型受光素子を用いた
光学構成では、以下の問題が発生する。すなわち、透過
率制御型素子はレーザダイオードと同様に導波路構造を
持つため光結合が難しい。たとえば図５１（ａ）に示す
直接結合（光通信素子工学、工学図書刊、ｐ２６６〜参
照）では結合効率を高めるため透過率制御型素子を光フ
ァイバ素子に近接させなくてはならず実装上困難であ
る。（たとえば、光ファイバの単心部の径を１０μｍ、
ＮＡを０．１とすると、その間隔を５０μｍ以下にしな
ければならない。）また図５１（ｂ）に示すレンズ結合
（同上図書参照）をさせる場合は、図５２に示すよう
に、レーザダイオードと光ファイバそれぞれに対応した
レンズの間に透過率制御型素子を配置する光学構成とす
る必要があり、高価なレンズが１個増加する。
【００２２】一方近年では、ＩＣの低電圧化が進んでい
るが（たとえば３Ｖ駆動）、透過率制御型素子の駆動バ
イアス電圧幅（８Ｖ）が大きく別途電源が必要となる。
【００２３】図５３はフォトダイオードをサブマウント
へ実装した状態の断面を示す。通常受信用フォトダイオ
ードは表面に電極（たとえば金）が形成（スパッタリン
グ等）された、電気的特性（絶縁性、高周波特性）の良
いセラミックスやシリコンで作成されたサブマウントの
上にロウ材（たとえば金スズ）を用いて、フォトダイオ
ードの底面の電極と電気的接続がなされ実装されてい
る。そして受信用増幅回路（ＩＣ等）とボンディングワ
イヤーにより電気的接続がなされる。従って、従来例３
の透過型のフォトダイオードを用いた光学構成では、以
下の問題が発生する。
【００２４】まず、ロウ材、サブマウント、保持部材で
の光損失が大きいので、図５４に示すように、これらに
貫通穴をあけてフォトダイオードを実装することが必要
となり、加工工程が増し低価格化を阻害する。また、貫
通穴に対する位置合わせが必要となり実装が難しくな
る。
【００２５】また、フォトダイオード裏面の窓のためロ
ウ材との接触面積が減少する。従って接着強度が減少し
信頼性が劣る。この問題を解決するため、フォトダイオ
ードの面積を大きくすると、１ウエハ当たりの取り数が
減り、低価格化を阻害する。また、どちらの透過型受光
素子を用いても、図５０に示す波長分割双方向通信には
適用できない。
【００２６】さらに、従来例４の光ピックアップを光通
信モジュールへ適用する場合は、以下の問題が発生す
る。すなわち、光ファイバーからの受信信号光はモニタ
ーフォトダイオードのミラー部ですべて反射されるた
め、モニターフォトダイオードでは受信信号光を検出で
きない。
【００２７】そこで本発明は、上述の従来の問題点を解
消すべくなされたものであり、加入者系の光通信システ
ムに適用可能な、小型かつ高性能で、製造が容易であ
り、低価格化が可能な光送受信モジュールを提供するこ
とを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明の請求項１に記載の光送受信モジュール
は、単心の光ファイバによって双方向通信を行うための
光送受信モジュールにおいて、信号光を発光する発光素
子と、この発光素子からの信号光および前記光ファイバ
からの信号光の一部を反射し、残りの信号光を透過する
光分岐素子が表面に一体形成され、光軸に対し傾斜して
配置された受光素子とを備え、前記発光素子からの信号
光は、前記受光素子表面の光分岐素子にて反射した後、
光ファイバに光結合し、前記光ファイバからの信号光
は、前記受光素子表面の光分岐素子を透過して、前記受
光素子へ入射することを特徴とする。
【００２９】本発明の請求項２に記載の光送受信モジュ
ールは、請求項１に記載の光送受信モジュールを構成す
る手段において、前記光分岐素子が、誘電体多層膜また
は単層膜で形成された半透過膜であることを特徴とす
る。
【００３０】本発明の請求項３に記載の光送受信モジュ
ールは、請求項２に記載の光送受信モジュールを構成す
る手段において、前記半透過膜が形成された受光素子の
受光領域が、楕円形状であることを特徴とする。
【００３１】本発明の請求項４に記載の光送受信モジュ
ールは、請求項２に記載の光送受信モジュールを構成す
る手段において、前記光分岐素子が、誘電体多層膜で形
成された波長分離膜であることを特徴とする。
【００３２】本発明の請求項５に記載の光送受信モジュ
ールは、請求項１に記載の光送受信モジュールを構成す
る手段において、前記光分岐素子が、前記受光素子表面
にて光束の一部を反射する反射膜であり、前記受光素子
の受光領域は残りの光束を受光できる形状であることを
特徴とする。
【００３３】本発明の請求項６に記載の光送受信モジュ
ールは、請求項５に記載の光送受信モジュールを構成す
る手段において、前記受光素子の受光領域が、半楕円形
状であることを特徴とする。
【００３４】本発明の請求項７に記載の光送受信モジュ
ールは、請求項５に記載の光送受信モジュールを構成す
る手段において、前記受光素子の受光領域が、収束光を
受ける場合は収束光が到達するのが遅い側に形成され、
発散光を受ける場合は発散光が到達するのが早い側に形
成されることを特徴とする。
【００３５】本発明の請求項８に記載の光送受信モジュ
ールは、前記光ファイバからの信号光の光軸と、前記受
光素子の受光面の法線が成す角度が４５°以下であり、
且つ１５゜以上であることを特徴とする。
【００３６】本発明の請求項９に記載の光送受信モジュ
ールは、前記発光素子と前記受光素子を搭載するステム
のリードの先端部が、ボンディングワイヤーで接続する
素子表面（電極面）に対し、おのおの略平行であること
を特徴とする。
【００３７】上記のような構成とすることによって、本
発明の請求項１に記載の光送受信モジュールは、光分岐
素子を表面に一体的に形成した受光素子を使用すること
により、光分岐素子としての機能を有するカプラなどの
別部品が不要となり、組立が容易で、小型化が可能とな
る。
【００３８】本発明の請求項２に記載の光送受信モジュ
ールは、従来から受光素子の表面に反射防止膜として誘
電体多層膜または単層膜（たとえば窒化珪素等）が積層
されているので、従来の生産装置を転用して、その積層
数や厚みを変更し半透過膜として使用する。
【００３９】本発明の請求項３に記載の光送受信モジュ
ールは、受光素子へ入射する光は傾斜した受光素子上で
は楕円となるため、受光領域をその光束形状、即ち楕円
形状とすることにより最も小さい受光領域で効率良く光
を受光でき、応答速度が速くなる。
【００４０】本発明の請求項４に記載の光送受信モジュ
ールは、受光素子の表面に波長分離素子を、誘電体多層
膜にて形成し、波長分割双方向通信に適用できる。
【００４１】本発明の請求項５に記載の光送受信モジュ
ールは、光束の一部を反射する反射膜を受光素子の表面
に形成し、受光素子の受光領域をそれ以外の光束を受光
できる形状とすることによって、受光素子に入射する光
の一部を反射し、残りの光をそのまま受光素子内部へ入
射するので、光分岐の機能を備えることができる。
【００４２】本発明の請求項６に記載の光送受信モジュ
ールは、受光素子内部へ光が入射する部分を光束形状に
対応して半楕円形状としたので、最も受光領域が小さく
なり、応答速度が早くなる。
【００４３】本発明の請求項７に記載の光送受信モジュ
ールは、受光素子の受光領域を、収束光を受ける場合は
収束光が到達するのが遅い側に作成し、発散光を受ける
場合は発散光が到達するのが早い側に作成するので、よ
り受光領域の面積を小さくでき、受光素子の静電容量を
減らせ、応答速度を速くすることができる。
【００４４】本発明の請求項８に記載の光送受信モジュ
ールは、光ファイバからの信号光の光軸と受光素子の受
光面の法線が成す角度を４５°以下であり、且つ１５゜
以上とすることにより、光モジュールの組立公差を大き
くすることができ、製造が容易となる。また受光領域を
受光素子端から遠ざけられるため、チップ分割時に受光
領域に応力歪みが加わりにくく、受光素子の特性劣化を
防ぐことができる。
【００４５】本発明の請求項９に記載の光送受信モジュ
ールは、ステムのリードの先端部が、ボンディングワイ
ヤーにより接続する素子表面（電極面）に対し略平行と
することにより、ボンディングワイヤーを１本接続する
のにステムの回転調整が１度で済むという利点がある。
またボンディングワイヤーの片端だけが接続された状態
でステムを回転調整する必要が無くボンディングワイヤ
ーに不要な力が加わる危険が少ないため、ワイヤーが外
れにくくまた切れにくいという利点がある。
【００４６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【００４７】（第１の実施の形態）図１（ａ）は、本発
明の第１の実施の形態の光送受信モジュールの断面構造
図であり、図１（ｂ）は、その側面図である。レーザダ
イオードとフォトダイオードを内部に気密封止したカン
パッケージ１０、レンズ１１、レセプタクル１３、それ
らを保持するカンホルダー１４およびレセプタクルホル
ダー１５から構成される。
【００４８】図２は、上記光送受信モジュールの要部で
あるカンパッケージ１０の拡大断面図である。レーザダ
イオード（発光素子）１を出射した送信信号光は、発散
しつつ光軸に対し傾斜して配置された信検出用フォトダ
イオード（受光素子）３に入射する。フォトダイオード
３上に形成された光分岐素子の分岐比をたとえば１：１
とすると、入射した信号光の５０％がフォトダイオード
３にて反射されレンズ１１に入射する。レンズ１１に入
射した信号光は、図１（ａ）に示すように、レンズ１１
の集光作用にて収束しつつ、光ファイバー１６の単心部
に入射し、光ファイバー１６内を伝搬する。一方、光フ
ァイバー１６を出射した受信信号光は、前記の送信信号
光の光路を逆に進み、信検出用フォトダイオード３に入
射する。入射した受信信号光は、光分岐素子により、そ
の５０％が信検出用フォトダイオード３内部に入射さ
れ、受信信号電流に変換される。
【００４９】次に本実施の形態の光送受信モジュールの
組立手順を説明する。まずカンパッケージ１０をカンホ
ルダー１４にビス止めや溶接、あるいは接着剤などの任
意の手段により固定する。またレセプタクル１３をレセ
プタクルホルダー１５にビス止めや溶接、接着などの任
意の手段により固定する。次にレンズ１１をカンホルダ
ー１４内のレンズ鏡筒１２に配置した後、レーザダイオ
ード１を点灯させレンズ１１により集光する集光ビーム
の形状を図示しないカメラなどにより検出しながら、レ
ンズ１１を光軸方向（図１のＺ方向）に摺動調整し、集
光ビームサイズが最も小さくなる位置で溶接あるいは接
着などの任意の手段により固定する。そしてカンホルダ
ー１４を、レセプタクルホルダー１５に接触させ、レセ
プタクル１３に挿入した図示しないプラグ（光ファイバ
ー）に入射する光出力をモニターしながらカンパッケー
ジ１０を光軸方向（Ｚ方向）に垂直な方向（図１のＸＹ
面を含む方向）に摺動調整し、光出力が最大になる位置
で、それらを溶接、接着固定することにより製造され
る。
【００５０】次に上記の各構成部品について以下に詳細
を説明する。図３は、レセプタクル１３の断面を示す。
レセプタクル１３としては、公知のものを使用可能であ
り、例えば、ＪＩＳ Ｃ５９７３「ＦＣＯ４型単心光フ
ァイバコネクタ」に記載のアダプタあるいはプラグの相
当品を適宜使用することができる。この機能としては、
プラグ内のフェルール１７内部の光ファイバー１６の端
面を特定の位置に保持するものである。
【００５１】光送受信モジュールとしてレセプタクルを
持つ構造はレセプタクル型、光ファイバーが直接モジュ
ールから出ている構造（図４０参照）はピグテール型と
呼ばれている。本実施の形態ではレセプタクル型を示し
ているが、ピグテール型も製造可能である。光ファイバ
ー１６は、レセプタクル１３内部のスリーブ１８に保持
されたフェルール１７内に保持されている。
【００５２】レンズ１１は、ガラスプレスにより形成さ
れた非球面レンズであり、プレス時に金属鏡筒１２と一
体成形されて製造される。本実施の形態では非球面レン
ズを用いているが、他のレンズ、たとえばセルフォック
レンズや球レンズ、それらの組合せレンズを用いても良
い。
【００５３】図４はカンパッケージ１０の外観図であっ
て、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面図
である。図５はキャップ２２を外した外観図であって、
（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面図であ
る。図６はキャップ２２の断面図である。
【００５４】カンパッケージ１０の構成部品の一例とし
て、ステム２１は軟銅製アイレット５（台部分）と６本
のコバール製リード６（電極）から成り、その内の５本
のリード６（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ）はアイレ
ット５に対しガラスにて電気的絶縁がなされ、アイレッ
ト５の上面に端面が出るように固定されている。残りの
１本（６Ｆ）はアイレット５に電気的な接続ができるよ
うに溶接固定されている。アイレット５の上面にはセラ
ミックス製のサブマウント４がロウ付け固定されてい
る。セラミックスは本来ロウ付け固定ができないため、
サブマウント４の接合面に金属膜（たとえば金、チタ
ン、白金等、図８参照）をスパッタリング等により形成
した後、ロウ付け固定される。サブマウント４の上面
は、傾斜を持つ複数の面から成り、各面には信号検出用
フォトダイオード（受光素子）３、レーザダイオード
（発光素子）１、モニター用フォトダイオード（受光素
子）２がロウ付け固定されている。各半導体チップとリ
ード６とは、ボンディングワイヤー２０（たとえば金
線、アルミ線等）にて電気的に接続される。
【００５５】半導体チップが３個あり、各々２極の電極
を持つためリード６は６本必要となるが、レーザダイオ
ード１とモニター用フォトダイオード２は電極を共通
（たとえばカソードコモン）にできるので、計５本のリ
ードとなる。図５（ａ）では、レーザダイオード１とリ
ード６Ｃ、モニター用フォトダイオード２とリード６
Ｄ、フォトダイオード３とリード６Ａ、とが接続され、
リード６Ｂはフォトダイオード３の他の電極との接続で
あり、リード６Ｅはレーザダイオード１及びモニター用
フォトダイオード２との共通電極との接続である。本実
施の形態ではサブマウント４上に形成されたロウ付け用
の金属膜にて先の電極の共通化がなされている。本実施
の形態のアイレット５に溶接されているリード６Ｆは電
気的シールドのため、カンパッケージ１０を電気的グラ
ンドに接続するためのものである。また、フォトダイオ
ード３の後に接続する増幅器を半導体チップとし、同じ
カンパッケージ１０内に実装する方がノイズに強くな
る。この場合はリード６の本数が増減する。
【００５６】キャップ２２はコバール製のアイレット７
とガラス板８から成り、ガラス板８は低融点ガラス９に
よりアイレット７に固定して製造される。
【００５７】ステム２１上での半導体チップの実装、ワ
イヤーボンディング後、ステム２１とキャップ２２が窒
素雰囲気下でシーム溶接されて上記カンパッケージ１０
が製造される。
【００５８】図７は、サブマウント４部分の斜視図であ
る。図８（ａ）にサブマウント４部分の上面図、図８
（ｂ）にサブマウント４部分の側面図を示す。図８
（ｂ）に示すレーザダイオード１の出射光束は、一方が
モニター用フォトダイオード２に入射され、レーザダイ
オード１の光出力の制御信号に変換される。他方は送信
信号光としてフォトダイオード３に入射され、フォトダ
イオード３上の光分岐素子にて所定の分岐比分が上方へ
反射され、レンズ１１を経て光ファイバー１６に入射す
る。一方、光ファイバー１６から出射した受信信号光
は、送信信号光と逆の光路を経てフォトダイオード３へ
入射し、光分岐素子にて所定の分岐比分がフォトダイオ
ード３の内部へ入射し、受信信号電流に変換される。
【００５９】図９にフォトダイオード３の上面図を示
す。受光領域ＲＡが高速通信であればあるほど、主に受
光素子の静電容量を減らすために、小さくすることが必
要である。受光素子へ入射する光は傾斜した受光素子上
では楕円となるが、受光領域をその光束形状、即ち楕円
形状とすることにより最も小さい受光領域で効率良く光
を受光できる。従って応答速度が速くなる。このためフ
ォトダイオード３の受光領域ＲＡは楕円形状である。
【００６０】図１０は、光束がフォトダイオード３上の
光分岐素子にて上方へ反射される様子を示す斜視図であ
る。拡大部Ａは、光ファイバー１６からの受信光束、ま
たはレーザダイオード１の送信光束を光軸に対し傾斜し
て配置されたフォトダイオード３にて受けると、その断
面は楕円となることを示す。従って、図１１に示す円形
形状ＲＡ１の受光領域よりも、図１２に示す楕円形状の
受光領域ＲＡ２の方が面積を小さくでき、応答速度を速
くすることができる。ここで、実際のレーザダイオード
１の出射光が楕円（たとえばレーザダイオード１の接合
面に水平方向の放射角と垂直方向の放射角は半値全角
で、各々２７°、３２°）であることを図で示していな
いのは、レンズ１１の開口絞りが円形であって、レーザ
ダイオード１の出射光の内、光ファイバー１６に結合す
る光束が円形だからである。
【００６１】図１３は、フォトダイオード３の構造の一
例を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。受
光領域ＲＡを楕円としただけで構造は従来のフォトダイ
オードと同様である。フォトダイオード上面の＋印は、
位置決め用のマーカー２３であり、サブマウント４への
実装時に使用される。
【００６２】図１４はサブマウント４にて送信信号光の
出射の様子を、図１５は受信信号光の入射の様子を示す
斜視図である。出射の際は、レーザダイオード１の出射
光がフォトダイオード３上の光分岐素子にて上方へ反射
され、入射の際は、入射光がフォトダイオード３上の光
分岐素子にて分岐されてフォトダイオード３の内部へ入
射する。
【００６３】ここで、図１６はサブマウント４部分の他
の例であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
このようにサブマウントを４ａおよび４ｂに２分すれ
ば、調整がし易くなる（但し部品代は増す）。
【００６４】図１７はサブマウント４部分のさらに他の
例であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。こ
れは、従来例２の提案に習い、モニター用フォトダイオ
ード２をフォトダイオード３で兼ねている例である。
【００６５】また図１８はサブマウント４部分のさらに
他の例であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図であ
る。これはモニター用フォトダイオード２をレーザダイ
オード１の出射光に対し垂直に配置し、光利用効率を上
げたものである。
【００６６】本実施の形態では、カンパッケージにより
気密密閉を行った例で説明したが、セラミックパッケー
ジ等でも良い。またフォトダイオード３をレーザダイオ
ード１とレンズ１１の間に配置したが、レンズ１１とレ
セプタクル１３（光ファイバー１６）の間に配置しても
良い。
【００６７】上述のように、光分岐素子を表面に一体的
に形成した受光素子を使用することにより、光分岐素子
としての機能を有するカプラなどの別部品が不要とな
る。また、光分岐素子は平面性が良好である必要がある
が、受光素子はフォトリソグラフィ技術にて作成される
関係上、元々表面の平面性が良く、カプラなどの光学素
子では必要であった研磨工程が不要となる。また従来、
受光素子の表面には反射防止膜として誘電体多層膜また
は単層膜が積層されているため、従来の生産装置を転用
して、その積層数や厚みを変更し反射増強膜として使用
することは容易である。
【００６８】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態の光送受信モジュールを、図１９を用いて
第１の実施の形態と異なる点のみ説明する。
【００６９】モジュールＭ１のレーザダイオード１の発
振波長をλ１とし、フォトダイオード３の表面に誘電体
多層膜でλ１の光を反射しλ２の光を入射する波長分離
膜を形成する。一方、モジュールＭ２のレーザダイオー
ド１の発振波長をλ２とし、フォトダイオード３の表面
に誘電体多層膜でλ２の光を反射しλ１の光を入射する
波長分離膜を形成する。
【００７０】誘電体多層膜は、設計により透過率（反射
率）に波長依存性を与えることができるので、従来の生
産装置を転用して、受光素子の表面に波長分離素子を、
誘電体多層膜にて形成し、波長分割双方向通信に適用で
きる。これらのモジュールを光ファイバーで接続する
と、図５０に示す波長分割双方向通信が可能となる。
【００７１】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態の光送受信モジュールを、第１の実施の形
態と異なる点のみ説明する。
【００７２】図２０は、本実施の形態のサブマウント４
部分の斜視図である。図２１（ａ）にサブマウント４部
分の上面図、図２１（ｂ）にサブマウント４部分の側面
図を示す。図２２は、フォトダイオード３の上面を示
し、フォトダイオード３の受光領域ＲＡ３は半楕円形状
である。図２１（ｂ）にレーザダイオード１の出射光束
を示すが、一方はモニター用フォトダイオード２に入射
し、レーザダイオード１の光出力の制御信号に変換され
る。他方は送信信号光としてフォトダイオード３に入射
し、光束の一部がフォトダイオード３上の反射膜３ａに
て上方へ反射され、先に示した図１のレンズ１１を経て
光ファイバー１６に入射する。一方、光ファイバー１６
から出射した受信信号光は、送信信号光と逆の光路を経
てフォトダイオード３へ入射し、光束の一部がフォトダ
イオード３上の半楕円形状をした受光領域ＲＡ３へ入射
して受信信号電流に変換される。
【００７３】図２３は、光軸に対し傾斜したフォトダイ
オード３に発散光または収束光が入射した場合の、フォ
トダイオード３上の光束形状を示す。上面拡大部Ｂに示
すように、光束の中心と楕円の中心は一致していない。
【００７４】図２４（ａ）は、フォトダイオード３上の
光束形状を示し、図２４（ｂ）は、フォトダイオード３
の上面図である。光束中心が、図２４（ａ）に示す楕円
の領域１と領域２を２分するとした場合、各々の領域へ
入射する光エネルギーは同じである。従って、一方の領
域を反射膜とすれば、１：１の分岐比で入射光を分岐で
きる。分岐比は楕円を分割する位置で可変できるので、
１：１以外の分岐比へも対応が可能である。
【００７５】ところで受光素子が光軸に対し傾斜してい
るため、受光素子上の光束面積（即ち楕円の面積）が、
光軸を中心として、収束光を受ける場合は、光の到着が
遅い側の面積（半楕円）が小さい。逆に発散光を受ける
場合は、光の到着が早い側の面積（半楕円）が小さくな
る。どちら側も受ける光エネルギーは同じであるため、
受光素子の受光領域を小さい側に形成すると応答速度が
速くなり有利である。
【００７６】本実施の形態では、図２４（ｂ）に示すよ
うに、領域２の方が領域１よりも面積が小さいので、領
域２をフォトダイオード３の受光領域にした方が、高速
応答が可能となる。領域２が収束光を受ける場合は（図
１、２において、フォトダイオード３をレーザダイオー
ド１とレンズ１１の間に配置することに相当する）、収
束光が到達するのが遅い側の領域、発散光を受ける場合
は（図１、２において、フォトダイオード３をレンズ１
１とレセプタクル１３の間に配置することに相当す
る）、発散光が到達するのが早い側の領域である。本実
施の形態は第１実施の形態よりもフォトダイオード３の
受光領域を小さくできるので、より高速応答が可能であ
る。
【００７７】図２５は、フォトダイオード３の構造の一
例を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。表
面に形成した光分岐素子（反射膜）以外の構造は従来の
ものと変わり無い。反射膜３ａは電気絶縁体である反射
防止膜（Ｓｉ3Ｎ4等の単層膜や誘電体多層膜）上に形成
した金属膜（アルミ、金等）や誘電体多層膜により形成
された反射増加膜である。金属膜の場合は電極と電気的
に接続されていると、表面積が大きくなり静電容量が増
え、応答速度が遅くなるため、図２５に示すように電極
と電気的絶縁３ｂが必要である。絶縁は空隙や絶縁体を
挟むことにより成される。
【００７８】図２６はサブマウント４部分にて、レーザ
ダイオード１からの送信信号光の出射の様子を、図２７
は受信信号光の入射の様子を示す。図２８は受信信号光
の内、フォトダイオード３内部へ入射できる光束のみを
示した図である。
【００７９】上述のように、光束の一部を反射する反射
膜を受光素子の表面に形成することによって、受光素子
に入射する光の一部を反射し、残りの光りをそのまま受
光素子内部へ入射することによって、光分岐の機能を備
えることができる。また従来、受光素子の表面には電極
として金属膜（アルミ等）が作成されており、先の反射
防止膜は絶縁体であることから、この上に金属膜（アル
ミ等）を作成することは、従来の生産装置を転用して容
易に行える。
【００８０】（第４の実施の形態）本発明の第４の実施
の形態の光送受信モジュールを、第１の実施の形態と異
なる点のみ説明する。図３０（ａ）にサブマウント４部
分の上面図、図３０（ｂ）にサブマウント４部分の側面
図を示す。図３０（ｂ）に示すレーザダイオード１の出
射光束は、一方がモニター用フォトダイオード２に入射
され、レーザダイオード（発光素子）１の光出力の制御
信号に変換される。他方は送信信号光としてフォトダイ
オード（受光素子）３に入射され、フォトダイオード３
上の光分岐素子にて所定の分岐比分が上方へ反射され
る。第１の実施の形態と異なる点は、フォトダイオード
の受光面の法線が受信光の光軸と成す角度（図３１のθ
１に相当）が、第１の実施の形態では４５°であったも
のが、第４の実施の形態では４５°以下の小さい値に選
ばれることである。
【００８１】図３１は、フォトダイオード３に送信光ま
たは受信光が入射した場合のフォトダイオード３上の光
束形状を説明する図であり、θ１はフォトダイオード３
の受光面の法線が受信光の光軸と成す角度を表し、θ２
はレーザダイオード１の出射光の光軸とフォトダイオー
ド３の受光面の法線とが成す角度を表す。
【００８２】図３１において、第１の実施の形態と同様
光束の中心と楕円の中心は一致していない。フォトダイ
オード３への光の入射角（θ１及びθ２）が共に２７°
と小さいため、第１の実施の形態に比べ、光束はより円
に近い形状となる。
【００８３】第４の実施の形態では、受光面の法線が受
信光の光軸となす角度が４５゜以下であり、特に望まし
い角度の一例として図３０では２７゜を用いている。フ
ォトダイオード３を前記角度θ１＝２７°で配置した場
合、送信光を効率よく光ファイバに結合するために、レ
ーザダイオード１の出射光の光軸とフォトダイオード３
の受光面の法線とが成す角度（図３１のθ２に相当）も
２７°とすることが望ましい。この望ましい値の一例と
して、θ１＝２７°という値は、送信時にフォトダイオ
ード表面の半透過膜で反射されレンズに取り込まれる送
信光を、レーザダイオードが遮らず且つできるだけ小さ
い角度という条件で選ばれた最適値の１つである。受信
光の光軸に対し上面（サブマウント実装面）が垂直とな
るステムを用いた場合は、フォトダイオード３とレーザ
ダイオード１がステム上面に対し、それぞれ２７°、３
６°傾くことになる。
【００８４】図３２は、フォトダイオード３にＸ方向の
位置ずれを与えた場合の、受信光の結合効率の変化を示
す図であり、細い実線は第１の実施の形態の場合の結合
効率の値であり、太い実線は第４の実施の形態の場合の
結合効率の値であり、点線は結合効率の値が１ｄｂ減少
する時のレベルを示す線である。結合効率がフォトダイ
オード３の最適位置に対し１ｄＢ減少する時の位置ずれ
許容量を比較すると、第１実施例の±１４μｍであるに
対し、第４実施例は±１８μｍであればよく、フォトダ
イオード３にＸ方向の位置ずれに対する許容量が改善さ
れている。
【００８５】
【表１】
【００８６】表１は、図３２に示した第１の実施の形態
の場合及び第４の実施の形態の場合の結合効率の値が１
ｄｂ減少した時のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸におけるずれの許容
量であり、それぞれ、関しても第４の実施の形態の方が
改善されている。なお、フォトダイオード３の受光領域
の面積が小さい程フォトダイオード３の静電容量が減り
応答速度がよくなることから、図３２、表１とも受光領
域の面積が同じ条件で比較している。
【００８７】図３３（ａ）は第４の実施の形態における
フォトダイオード３の受光領域位置を示す図であり、図
３３（ｂ）は第１の実施の形態におけるフォトダイオー
ド３の受光領域位置を示す図である。応答速度の点から
受光領域を小さくする必要があるため、図３３（ａ）、
図３３（ｂ）共にフォトダイオード３をレーザダイオー
ド１からある一定距離しか遠ざけることができない。ま
た電気的に短絡するのを防ぐためフォトダイオード３と
レーザダイオード１とは少し離す必要がある。以上の理
由によりフォトダイオード３の受光領域とフォトダイオ
ード３端との距離（Ｌ１およびＬ２）はある値以下に制
限される。図３３（ａ）、図３３（ｂ）はレーザダイオ
ード１とフォトダイオード３が接触させて描いている
が、実際の距離はＬ１、Ｌ２よりも若干小さくする必要
がある。
【００８８】フォトダイオードはウエハー状態で一括作
製し最後にチップ状態に分割する。受光領域がフォトダ
イオード端に近いとチップ分割時に受光領域に応力歪み
によるフォトダイオードの暗電流増加などの特性劣化が
発生しやすい。そのため受光領域はフォトダイオード端
から離すことが望ましい。
【００８９】図３３のように受光領域の面積が同じ場
合、第４の実施の形態の方が第１の実施の形態よりも、
受光領域とフォトダイオード端との距離を大きくするこ
とができる（Ｌ１＞Ｌ２）という利点がある。例えば一
例として、５０Ｍｂｐｓの光ファイバ通信時には、受光
領域面積を直径７５μｍの円の面積以下にすることが望
ましく、その条件下で、第１の実施の形態ではＬ２＜４
７μｍが必要であるが、第４の実施の形態ではＬ１＜１
１７μｍと大きくすることが可能である。
【００９０】図３４は、横軸にフォトダイオード３の受
光面の法線が受信光の光軸と成す角度θ１（度）を取
り、縦軸にフォトダイオード（受光素子）のＸ方向の位
置ずれの許容量（μｍ）を取って、第４の実施の形態に
ついてプロットしたものである。θ１＝０゜、１５゜、
２７゜、３０゜、４５゜、６０゜、７５゜、に対して、
Ｘ方向の位置ずれの許容量（μｍ）＝２４．０μｍ、２
０．７μｍ、１８．０μｍ、１７．３μｍ、１４．０μ
ｍ、１０．７μｍ、７．４μｍ、の値となっている。受
光面の法線が受信光の光軸となす角度が小さいほどフォ
トダイオードの位置づれ許容量が大きい、即ち作成が容
易になることを示している。
【００９１】図３５は、横軸にフォトダイオード３の受
光面の法線が受信光の光軸と成す角度θ１（度）を取
り、縦軸にフォトダイオードの受光領域とフォトダイオ
ード端との距離Ｌ１（μｍ）を取って、第４の実施の形
態についてプロットしたものである。θ１＝０゜、１５
゜、２７゜、３０゜、４５゜、５７゜、６０゜、７０
゜、に対して、Ｌ１（μｍ）＝２８３．３μｍ、１８
１．８μｍ、１１７．０μｍ、１０３．１μｍ、５０．
０μｍ、１８．５μｍ、１３．６μｍ、４．０μｍ、の
値となっている。Ｌ１（μｍ）＝５０μｍにある点線
は、チップ分割時に受光領域に応力歪みによるフォトダ
イオードの暗電流増加などの特性劣化が発生しない一つ
の限界を示す値であり、Ｌ１≧５０μｍとするために
は、θ１（度）≦４５°となる。
【００９２】図３６は、横軸に、フォトダイオード３の
受光面の法線が受信光の光軸と成す角度θ１（度）を取
り、縦軸に送信時の光利用効率（相対値）を取って、第
４の実施の形態についてプロットしたものである。θ１
＝０゜、１５゜、２７゜、３０゜〜７５゜、に対して、
光利用効率（相対値）＝０．５、０．７８、１．０、
１．０〜１．０、の値となっている。図３６において、
例えば、光利用効率（相対値）≧０．７８、とするな
ら、θ１≧１５゜となり、望ましくは、θ１≧２７゜と
なる。また、θ１の値が２７°より小さくなると、送信
時にフォトダイオード表面の半透過膜で反射されレンズ
に取り込まれる送信光がレーザダイオードにより遮ぎら
れることが生じるため、送信時の光利用効率が低下す
る。
【００９３】従って、図３４、図３５、図３６のデータ
から、フォトダイオード３の受光面の法線が受信光の光
軸と成す角度θ１の選ばれる値は、１５゜≦θ１≦４５
°、となる。
【００９４】（第５の実施の形態）本発明の第５の実施
の形態の光送受信モジュールを、第１〜４の実施の形態
と異なる点のみ説明する。便宜上、前記の図５を用いて
説明する。図５において、ステムのリード６Ａの先端部
はＰＤ３の表面に略平行であり、リード６Ｃの先端部は
ＬＤ１の表面に略平行であり、リード６Ｅの先端部はサ
ブマント４上面の水平面に、それぞれ略平行である。ワ
イヤーボンド工程では、通常ワイヤーボンダーヘッド
（図示せず）に対し大きく傾いた対象物にボンディング
ワイヤーを接続することは不可能であるため、ステムを
回転してワイヤーボンダーヘッドに対し対象物を略平行
に調整した後、ボンディングする必要がある。
【００９５】第５実施の形態においては、リードとそれ
に接続される素子が略平行であるため、ボンディングワ
イヤーを１本接続（ワイヤーの両端で合計２箇所接続）
するのにステムの回転調整が１度で済むという利点があ
る。またボンディングワイヤーの片端だけが接続された
状態でステムを回転調整する必要が無くボンディングワ
イヤーに不要な力が加わる危険が少ないため、ワイヤー
が外れたりまた切れたりしないという利点がある。
【００９６】
【発明の効果】以上の課題を解決するために、本発明の
請求項１に記載の光送受信モジュールは、光分岐素子を
表面に一体的に形成した受光素子を使用することによ
り、別部品の光分岐素子が不要となるため、組立が容易
で、小型化が可能であり、低価格化が図れる。
【００９７】本発明の請求項２に記載の光送受信モジュ
ールは、受光素子の表面に光分岐素子として誘電体多層
膜または単層膜から成る半透過膜を形成することによっ
て、半透過膜は従来の受光素子製造設備で作成可能であ
るので新たな設備投資が不要となる。
【００９８】本発明の請求項３に記載の光送受信モジュ
ールは、受光素子の受光領域を楕円形状とすることによ
り、受光領域の面積を小さくでき、受光素子の静電容量
を減らせるため、応答速度を速くすることができる。
【００９９】本発明の請求項４に記載の光送受信モジュ
ールは、受光素子の表面に波長分離素子を、誘電体多層
膜で形成することにより、波長分割双方向通信に使用す
ることが可能となる。また波長分離膜は従来の受光素子
製造設備で作成可能であるので新たな設備投資が不要と
なる。
【０１００】本発明の請求項５に記載の光送受信モジュ
ールは、光束の一部を反射する反射膜を受光素子の表面
に形成し、受光素子の受光領域をそれ以外の光束を受光
できる形状とすることによって、受光素子に入射する光
の一部を反射し、残りの光をそのまま受光素子内部へ入
射するため、光分岐の機能を備えることができる。また
反射膜は従来の受光素子製造設備で作成可能であるの
で、新たな設備投資が不要となる。
【０１０１】本発明の請求項６に記載の光送受信モジュ
ールは、受光素子の受光領域を半楕円形状とすることに
よって、従来の円形形状や楕円形状よりも受光領域の面
積を小さくでき、受光素子の静電容量を減らせるため、
応答速度を速くすることができる。
【０１０２】本発明の請求項７に記載の光送受信モジュ
ールは、受光素子の受光領域を、収束光を受ける場合は
収束光が到達するのが遅い側に作成し、発散光を受ける
場合は発散光が到達するのが早い側に作成することによ
り、より受光領域の面積を小さくでき、受光素子の静電
容量を減らせるため、応答速度を速くすることができ
る。
【０１０３】本発明の請求項８に記載の光送受信モジュ
ールは、ファイバからの信号光の光軸と受光素子の受光
面の法線が成す角度が４５°以下であり、且つ１５゜以
上であることを特徴とすることにより、光モジュールの
組立公差を大きくすることができ、製造が容易となる。
また受光領域を受光素子端から遠ざけられるため、チッ
プ分割時に受光領域に応力歪みが発生しにくく、受光素
子の特性劣化を防ぐことができる。
【０１０４】本発明の請求項９に記載の光送受信モジュ
ールは、ステムのリードの先端部が、ボンディングワイ
ヤーにより接続する素子表面に対し略平行とすることに
より、ボンディングワイヤーを１本接続するのにステム
の回転調整が１度で済むという利点がある。またボンデ
ィングワイヤーの片端だけが接続された状態でステムを
回転調整する必要が無くボンディングワイヤーに不要な
力が加わる危険が少ないため、ワイヤーが外れたりまた
切れたりしないという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の光送受信モジュー
ルを示す図であって、（ａ）は断面構造図、（ｂ）は側
面図である。
【図２】カンパッケージの拡大断面図である。
【図３】レセプタクルの拡大断面図である。
【図４】カンパッケージの外観図であって、（ａ）は上
面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面図である。
【図５】カンパッケージからキャップを外した外観図で
あって、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底
面図である。
【図６】カンパッケージのキャップの断面図である。
【図７】サブマウント部分の斜視図である。
【図８】サブマウント部分を示す図であって、（ａ）は
上面図、（ｂ）は側面図である。
【図９】フォトダイオードの上面図である。
【図１０】フォトダイオード上の光分岐素子にて、光束
が上方へ反射される様子を示す斜視図である。
【図１１】円形形状受光領域の受光素子を示す上面図で
ある。
【図１２】楕円形状受光領域の受光素子を示す上面図で
ある。
【図１３】フォトダイオードの構造の一例を示す図であ
って、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。
【図１４】サブマウントにて送信信号光の出射の様子を
示す斜視図である。
【図１５】サブマウントにて受信信号光の入射の様子を
示す斜視図である。
【図１６】サブマウント部分の他の例を示す図であっ
て、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図１７】サブマウント部分の他の例を示す図であっ
て、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図１８】サブマウント部分の他の例を示す図であっ
て、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態の光送受信モジュ
ールを説明する図である。
【図２０】サブマウント部分の斜視図である。
【図２１】サブマウント部分を示す図であって、（ａ）
は上面図、（ｂ）は側面図である。
【図２２】フォトダイオードの上面図である。
【図２３】フォトダイオード上の光束形状を示す図であ
る。
【図２４】（ａ）はフォトダイオード上の光束形状を示
す図であり、（ｂ）はフォトダイオードの上面図であ
る。
【図２５】フォトダイオードの構造の一例を示す図であ
って、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。
【図２６】サブマウント部分にて送信信号光の出射の様
子を示す図である。
【図２７】サブマウント部分にて受信信号光の入射の様
子を示す図である。
【図２８】サブマウント部分にて受信信号光の内、フォ
トダイオード内部へ入射できる光束のみを示した図であ
る。
【図２９】ＰＤＳシステムを示す構成図である。
【図３０】本発明の第４の実施の形態の光送受信モジュ
ールのサブマウント部分を示す図であって、（ａ）は上
面図、（ｂ）は側面図である。
【図３１】本発明の第４の実施の形態のフォトダイオー
ド上の光束形状を示す図である。
【図３２】受光素子にＸ方向の位置ずれを与えた場合の
受信光の結合効率の変化を示す図である。
【図３３】受光素子の受光領域位置を示す図であって、
（ａ）は第４の実施の形態、（ｂ）は第１の実施の形態
の場合を示す図である。
【図３４】本発明の第４の実施の形態のフォトダイオー
ドの受光面の法線が受信光の光軸と成す角度θ１とフォ
トダイオード（受光素子）のＸ方向の位置ずれの許容量
との関係を示す図である。
【図３５】本発明の第４の実施の形態のフォトダイオー
ドの受光面の法線が受信光の光軸と成す角度θ１とフォ
トダイオードの受光領域とフォトダイオード端との距離
Ｌ１との関係を示す図である。
【図３６】本発明の第４の実施の形態のフォトダイオー
ドの受光面の法線が受信光の光軸と成す角度θ１と送信
時の光利用効率との関係を示す図である。
【図３７】従来例の光送受信モジュールの光学構成図で
ある。
【図３８】従来例の光送受信モジュールの構成図であ
る。
【図３９】従来例の光送受信モジュールの光カプラの構
造図である。
【図４０】従来例のピグテール型光送信モジュールの断
面図である。
【図４１】従来例の光送受信モジュールの光学構成図で
ある。
【図４２】従来例の光送受信モジュールの構成図であ
る。
【図４３】従来例の光送受信モジュールの光学構成図で
ある。
【図４４】従来例の光送受信モジュールの光学構成図で
ある。
【図４５】従来例の透過率制御型受光素子の構造図であ
る。
【図４６】従来例の受光素子の構造を示す図である。
【図４７】従来例の透過型受光素子の構造を示す図であ
る。
【図４８】従来例の光ピックアップ装置を示す図であっ
て、（ａ）は構成図、（ｂ）はモニター用フォトダイオ
ードの表面を示す図である。
【図４９】レーザダイオードのしきい値電流の温度依存
を示す図である。
【図５０】波長分割双方向通信を示す構成図である。
【図５１】光結合を示す図であって、（ａ）は直接結
合、（ｂ）はレンズ結合を示す図である。
【図５２】光結合の構成図である。
【図５３】受光素子の実装状態を示す構成図である。
【図５４】受光素子の実装状態を示す構成図である。
【符号の説明】
１ 発光素子（レーザダイオード） ２ モニター用受光素子（フォトダイオード） ３ 信号検出用受光素子（フォトダイオード） ４ サブマウント ５ アイレット ６ リード ７ アイレット ８ ガラス板 ９ 低融点ガラス １０ カンパッケージ １１ レンズ １２ レンズ鏡筒 １３ レセプタクル １４ カンホルダー １５ レセプタクルホルダー １６ 光ファイバー １７ フェルール １８ スリーブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/02

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 単心の光ファイバによって双方向通信を
    行うための光送受信モジュールにおいて、 信号光を発光する発光素子と、 この発光素子からの信号光および前記光ファイバからの
    信号光の一部を反射し、残りの信号光を透過する光分岐
    素子が表面に一体形成され、光軸に対し傾斜して配置さ
    れた受光素子とを備え、 前記発光素子からの信号光は、前記受光素子表面の光分
    岐素子にて反射した後、光ファイバに光結合し、前記光
    ファイバからの信号光は、前記受光素子表面の光分岐素
    子を透過して、前記受光素子へ入射することを特徴とす
    る光送受信モジュール。
  2. 【請求項２】 前記光分岐素子が、誘電体多層膜または
    単層膜で形成された半透過膜であることを特徴とする請
    求項１に記載の光送受信モジュール。
  3. 【請求項３】 前記半透過膜が形成された受光素子の受
    光領域が、楕円形状であることを特徴とする請求項２に
    記載の光送受信モジュール。
  4. 【請求項４】 前記光分岐素子が、誘電体多層膜で形成
    された波長分離膜であることを特徴とする請求項２に記
    載の光送受信モジュール。
  5. 【請求項５】 前記光分岐素子が、前記受光素子表面に
    て光束の一部を反射する反射膜であり、前記受光素子の
    受光領域は残りの光束を受光できる形状であることを特
    徴とする請求項１に記載の光送受信モジュール。
  6. 【請求項６】 前記受光素子の受光領域が、半楕円形状
    であることを特徴とする請求項５に記載の光送受信モジ
    ュール。
  7. 【請求項７】 前記受光素子の受光領域が、収束光を受
    ける場合は収束光が到達するのが遅い側に形成され、発
    散光を受ける場合は発散光が到達するのが早い側に形成
    されることを特徴とする請求項５に記載の光送受信モジ
    ュール。
  8. 【請求項８】 前記光ファイバからの信号光の光軸と、
    前記受光素子の受光面の法線が成す角度が４５°以下で
    あり、且つ１５゜以上であることを特徴とする請求項２
    に記載の光送受信モジュール。
  9. 【請求項９】 前記発光素子と前記受光素子を搭載する
    ステムのリードの先端部が、ボンディングワイヤーで接
    続する素子表面（電極面）に対し、おのおの略平行であ
    ることを特徴とする請求項２あるいは請求項５に記載の
    光送受信モジュール。
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