JPH11271575A - 光半導体モジュール - Google Patents
光半導体モジュールInfo
- Publication number
- JPH11271575A JPH11271575A JP9545498A JP9545498A JPH11271575A JP H11271575 A JPH11271575 A JP H11271575A JP 9545498 A JP9545498 A JP 9545498A JP 9545498 A JP9545498 A JP 9545498A JP H11271575 A JPH11271575 A JP H11271575A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- optical
- optical semiconductor
- laser diode
- semiconductor module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の光半導体モジュールは、光ファイバと
光半導体素子との結合に際して、サブミクロンオーダの
極めて高精度な光軸調整と接続固定作業が要求されるの
で、高額な自動光軸調整装置及び膨大な接続固定工数が
必要となり、その結果、製品の低価格化には限界があっ
た。本発明は、上述した従来の光半導体モジュールに関
する問題を解決するためになされたもので、高精度な光
軸調整を不要にして製造コストを低減した光半導体モジ
ュールの提供を目的とする。 【解決手段】 光源と光導波路との結合回路であって、
入力電気信号の状態変化に応じて発光する光半導体素子
から出射された光信号をレンズ長がほぼ0.5Nピッチ、こ
こでNは整数、の屈折率分布型レンズを介して前記光導
波路に導くように構成したことを特徴とする光半導体モ
ジュールである。
光半導体素子との結合に際して、サブミクロンオーダの
極めて高精度な光軸調整と接続固定作業が要求されるの
で、高額な自動光軸調整装置及び膨大な接続固定工数が
必要となり、その結果、製品の低価格化には限界があっ
た。本発明は、上述した従来の光半導体モジュールに関
する問題を解決するためになされたもので、高精度な光
軸調整を不要にして製造コストを低減した光半導体モジ
ュールの提供を目的とする。 【解決手段】 光源と光導波路との結合回路であって、
入力電気信号の状態変化に応じて発光する光半導体素子
から出射された光信号をレンズ長がほぼ0.5Nピッチ、こ
こでNは整数、の屈折率分布型レンズを介して前記光導
波路に導くように構成したことを特徴とする光半導体モ
ジュールである。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光半導体モジュール
に関し、特に光軸調整を簡単にして製造コストを低減す
る手段に関する。
に関し、特に光軸調整を簡単にして製造コストを低減す
る手段に関する。
【0002】
【従来の技術】光半導体モジュールは、光源と光導波路
との結合回路として用いるもので、光源から出射された
光信号を効率よく、且つ、安定に光導波路へ導く機能を
有し、光ファイバ通信に不可欠の光回路である。しか
し、光源としてレーザダイオードや発光ダイオード等の
光半導体素子を用いる場合には、光半導体素子と光導波
路との接続作業が後述する理由により極めて困難な作業
であった。即ち、光源として光半導体素子を内蔵した光
半導体モジュールは、光半導体素子と光導波路とを光結
合するために、両者を光ファイバにより直接接続すると
共に両者の光軸が一致するように調整しながら接着固定
する方法が一般的である。
との結合回路として用いるもので、光源から出射された
光信号を効率よく、且つ、安定に光導波路へ導く機能を
有し、光ファイバ通信に不可欠の光回路である。しか
し、光源としてレーザダイオードや発光ダイオード等の
光半導体素子を用いる場合には、光半導体素子と光導波
路との接続作業が後述する理由により極めて困難な作業
であった。即ち、光源として光半導体素子を内蔵した光
半導体モジュールは、光半導体素子と光導波路とを光結
合するために、両者を光ファイバにより直接接続すると
共に両者の光軸が一致するように調整しながら接着固定
する方法が一般的である。
【0003】図5は、上述した従来の光半導体モジュールの
構成例を示す側面図である。この例に示す光半導体モジ
ュールは、ベース51上に光導波路基板52とヒートシンク
53とを所定のギャップを隔てて対向配置すると共に、前
記ヒートシンク53上に配置された光半導体チップ(光半
導体素子)54と前記基板52上に形成された光導波路コア
部55との間を光ファイバ56を介して接続する。このと
き、キャピラリ(光ファイバ固定治具)57と接着剤58、59
とを用いて接続部を固定する。
構成例を示す側面図である。この例に示す光半導体モジ
ュールは、ベース51上に光導波路基板52とヒートシンク
53とを所定のギャップを隔てて対向配置すると共に、前
記ヒートシンク53上に配置された光半導体チップ(光半
導体素子)54と前記基板52上に形成された光導波路コア
部55との間を光ファイバ56を介して接続する。このと
き、キャピラリ(光ファイバ固定治具)57と接着剤58、59
とを用いて接続部を固定する。
【0004】この例に示した光半導体モジュールは、光半導
体チップ54から出射する光信号を光ファイバ56を介して
光導波路コア部55に導くと共にこの光信号を外部へ出力
する。
体チップ54から出射する光信号を光ファイバ56を介して
光導波路コア部55に導くと共にこの光信号を外部へ出力
する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
ような従来の光半導体モジュールにおいては以下に示す
ような製造上の問題点があった。つまり、光ファイバ56
のコア及び光導波路コア部55は光が実際に伝搬する部分
であって、いずれもその外形寸法は直径10μm以下であ
り、従って、光導波路コア部55と光ファイバ56との結合
(接続)及び光ファイバ56と半導体チップ54との結合(接
続)に際しては、サブミクロンオーダの極めて高精度な
光軸調整(位置合わせ)と接続固定作業が要求される。こ
のため、高額な自動光軸調整装置と膨大な接続固定のた
めの工数が必要となり、その結果、製品の価格低減には
限界があった。本発明は、上述した従来の光半導体モジ
ュールに関する問題を解決するためになされたもので、
高精度な光軸調整と接続固定作業とを不要にして製造コ
ストを低減した光半導体モジュールを提供することを目
的とする。
ような従来の光半導体モジュールにおいては以下に示す
ような製造上の問題点があった。つまり、光ファイバ56
のコア及び光導波路コア部55は光が実際に伝搬する部分
であって、いずれもその外形寸法は直径10μm以下であ
り、従って、光導波路コア部55と光ファイバ56との結合
(接続)及び光ファイバ56と半導体チップ54との結合(接
続)に際しては、サブミクロンオーダの極めて高精度な
光軸調整(位置合わせ)と接続固定作業が要求される。こ
のため、高額な自動光軸調整装置と膨大な接続固定のた
めの工数が必要となり、その結果、製品の価格低減には
限界があった。本発明は、上述した従来の光半導体モジ
ュールに関する問題を解決するためになされたもので、
高精度な光軸調整と接続固定作業とを不要にして製造コ
ストを低減した光半導体モジュールを提供することを目
的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係わる光半導体モジュールの請求項1記載
の発明は、光源と光導波路との結合回路であって、入力
電気信号の状態変化に応じて発光する光半導体素子から
出射された光信号をレンズ長がほぼ0.5Nピッチ、ここで
Nは整数、の屈折率分布型レンズを介して前記光導波路
に導くように構成する。
に、本発明に係わる光半導体モジュールの請求項1記載
の発明は、光源と光導波路との結合回路であって、入力
電気信号の状態変化に応じて発光する光半導体素子から
出射された光信号をレンズ長がほぼ0.5Nピッチ、ここで
Nは整数、の屈折率分布型レンズを介して前記光導波路
に導くように構成する。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、図示した実施の形態例に基
づいて本発明を詳細に説明する。図1は本発明に係わる
光半導体モジュールの実施の形態例を示す側面図であ
る。この例に示す光半導体モジュール10は、基板11上に
スペーサ12を介して配置された上下分割可能な石英ブロ
ック13に挟まれ保持される光導波路としての光ファイバ
ー14と、基板11上に設けたホルダー15に固定されると共
に電気信号が入力する端子16aを備えるレーザダイオー
ド16と、前記石英ブロック13とレーザダイオード16との
間に配置され前記光ファイバー14に接続される屈折率分
布型レンズ17(Grated Index レンズ、以下、GRINレンズ
と記述する)とから構成する。
づいて本発明を詳細に説明する。図1は本発明に係わる
光半導体モジュールの実施の形態例を示す側面図であ
る。この例に示す光半導体モジュール10は、基板11上に
スペーサ12を介して配置された上下分割可能な石英ブロ
ック13に挟まれ保持される光導波路としての光ファイバ
ー14と、基板11上に設けたホルダー15に固定されると共
に電気信号が入力する端子16aを備えるレーザダイオー
ド16と、前記石英ブロック13とレーザダイオード16との
間に配置され前記光ファイバー14に接続される屈折率分
布型レンズ17(Grated Index レンズ、以下、GRINレンズ
と記述する)とから構成する。
【0008】なお、この実施の形態例においてはGRINレンズ
17の取り付け位置微調整を容易にするため、GRINレンズ
17の端部とレーザダイオード16との間に所定の間隙を設
けているが、GRINレンズ17とレーザダイオード16とを接
触させるように構成してもよい。
17の取り付け位置微調整を容易にするため、GRINレンズ
17の端部とレーザダイオード16との間に所定の間隙を設
けているが、GRINレンズ17とレーザダイオード16とを接
触させるように構成してもよい。
【0009】この図に示した光半導体モジュール10は、以下
のように動作する。即ち、外部から電気信号がレーザダ
イオードの端子16aに入力すると、この電気信号の状態
変化、例えば、信号のON/OFFに応じてレーザダイオード
16が発光/消光する。このレーザダイオード16が出射す
る光信号は、GRINレンズ17により集束されて光ファイバ
ー14に導かれ、最終的に光半導体モジュール10の外部に
出力される。
のように動作する。即ち、外部から電気信号がレーザダ
イオードの端子16aに入力すると、この電気信号の状態
変化、例えば、信号のON/OFFに応じてレーザダイオード
16が発光/消光する。このレーザダイオード16が出射す
る光信号は、GRINレンズ17により集束されて光ファイバ
ー14に導かれ、最終的に光半導体モジュール10の外部に
出力される。
【0010】ここで、本発明を特徴づけるGRINレンズ17の機
能について詳細に説明する。このGRINレンズ17は、屈折
率が中心軸から外周に向かって放射状に分布している円
筒状のレンズである。従って、レンズ端面が平坦であっ
ても曲面レンズと同様な機能を有する。
能について詳細に説明する。このGRINレンズ17は、屈折
率が中心軸から外周に向かって放射状に分布している円
筒状のレンズである。従って、レンズ端面が平坦であっ
ても曲面レンズと同様な機能を有する。
【0011】図2は、GRINレンズの機能を説明するための図
である。同図(a)に示すようにレンズの長さを0.25ピッ
チに設定すると、並行光がレンズ端面に入射すると反対
の端面に集束するが、逆に、レンズ端面に点光源を置く
と反対の端面から並行光が出射することが知られてい
る。ここで、ピッチとはレンズ内に入射した光の蛇行周
期を意味する。一方、本発明においては図2(b)に示すよ
うにレンズ長を0.5ピッチとする。このように構成する
ことによりレンズ端面に置かれた点光源から出射した光
は、この点光源がレンズの中心軸からずれた場所に位置
しても後述するように反対の端面の所定位置に集束す
る。なお、GRINレンズのレンズ長を、Nを整数として0.5
Nピッチに設定しても同様の機能を呈することが知られ
ている。
である。同図(a)に示すようにレンズの長さを0.25ピッ
チに設定すると、並行光がレンズ端面に入射すると反対
の端面に集束するが、逆に、レンズ端面に点光源を置く
と反対の端面から並行光が出射することが知られてい
る。ここで、ピッチとはレンズ内に入射した光の蛇行周
期を意味する。一方、本発明においては図2(b)に示すよ
うにレンズ長を0.5ピッチとする。このように構成する
ことによりレンズ端面に置かれた点光源から出射した光
は、この点光源がレンズの中心軸からずれた場所に位置
しても後述するように反対の端面の所定位置に集束す
る。なお、GRINレンズのレンズ長を、Nを整数として0.5
Nピッチに設定しても同様の機能を呈することが知られ
ている。
【0012】図3は、点光源がレンズの中心軸からずれた場
合のレンズ内を伝搬する光線の軌跡を説明する図であ
る。レンズ長をz、入射光(点光源)のレンズ中心軸から
のずれをr1、レンズへの出射角度をθ1、受光側におけ
る光ファイバのレンズ中心軸からのずれをr2、その入射
角度をθ2とすれば、レンズ内の光線軌跡は下記(1)式の
光線マトリクスにより求めることができる。
合のレンズ内を伝搬する光線の軌跡を説明する図であ
る。レンズ長をz、入射光(点光源)のレンズ中心軸から
のずれをr1、レンズへの出射角度をθ1、受光側におけ
る光ファイバのレンズ中心軸からのずれをr2、その入射
角度をθ2とすれば、レンズ内の光線軌跡は下記(1)式の
光線マトリクスにより求めることができる。
【0013】
【数1】
【0014】(1)式を用いることにより、光がレンズ内を伝
搬する際の損失(以下、結合効率と記述する)を計算する
ことができる。図4は、レーザダイオード16と光導波路1
4とのレンズ中心軸からのずれHに対する結合効率を示す
図である。図4に示すようにレーザダイオード16と光導
波路14との位置が1.5mm程度にずれても結合効率は変化
しないので、上述した従来のレーザダイオード16と光導
波路14との高精度(サブミクロンオーダ)の位置合わせ
(光軸調整)及び接続固定作業は不要となる。
搬する際の損失(以下、結合効率と記述する)を計算する
ことができる。図4は、レーザダイオード16と光導波路1
4とのレンズ中心軸からのずれHに対する結合効率を示す
図である。図4に示すようにレーザダイオード16と光導
波路14との位置が1.5mm程度にずれても結合効率は変化
しないので、上述した従来のレーザダイオード16と光導
波路14との高精度(サブミクロンオーダ)の位置合わせ
(光軸調整)及び接続固定作業は不要となる。
【0015】従って、本発明に係わる光半導体モジュールの
製造においては、上述した高額な自動光軸調整装置が不
要になると共に上記接続固定作業に必要であった作業工
数を大幅に低減できるので、製造コストを従来より低価
格化することができる。
製造においては、上述した高額な自動光軸調整装置が不
要になると共に上記接続固定作業に必要であった作業工
数を大幅に低減できるので、製造コストを従来より低価
格化することができる。
【0016】
【発明の効果】本発明は以上説明したように光半導体素
子と光導波路との間にGRINレンズを配置して構成するの
で、光半導体素子と光導波路との数ミリ程度の位置ずれ
(光軸ずれ)に対しても結合効率が劣化せず、その結果、
高価な自動光軸調整装置が不要になると共に接続固定作
業の工数を大幅に低減できるので、製造コストが安価な
光半導体モジュールを実現する上で著効を奏す。
子と光導波路との間にGRINレンズを配置して構成するの
で、光半導体素子と光導波路との数ミリ程度の位置ずれ
(光軸ずれ)に対しても結合効率が劣化せず、その結果、
高価な自動光軸調整装置が不要になると共に接続固定作
業の工数を大幅に低減できるので、製造コストが安価な
光半導体モジュールを実現する上で著効を奏す。
【図1】本発明に係わる光半導体モジュールの実施の形
態例を示す側面図
態例を示す側面図
【図2】本発明において用いる屈折率分布型レンズ(GRIN
レンズ)の機能を説明する図
レンズ)の機能を説明する図
【図3】本発明において用いる屈折率分布型レンズの点
光源がレンズの中心軸からずれた場合に光線の軌跡を説
明する図
光源がレンズの中心軸からずれた場合に光線の軌跡を説
明する図
【図4】本発明に係わるレーザダイオードと光導波路と
のレンズ中心軸からのずれHに対する結合効率を示す図
のレンズ中心軸からのずれHに対する結合効率を示す図
【図5】従来の光半導体モジュールの構成例を示す側面
図
図
10・・光半導体モジュール 11・・基板 12・・スペーサ 13・・石英ブロック 14・・光ファイバー 15・・ホルダー 16・・レーザダイオード 16a・・レーザダイオードの端子 17・・屈折率分布型レンズ(GRINレンズ)
Claims (1)
- 【請求項1】 光源と光導波路との結合回路であって、
入力電気信号の状態変化に応じて発光する光半導体素子
から出射された光信号をレンズ長がほぼ0.5Nピッチ(こ
こでNは整数)の屈折率分布型レンズを介して前記光導波
路に導くように構成したことを特徴とする光半導体モジ
ュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9545498A JPH11271575A (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | 光半導体モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9545498A JPH11271575A (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | 光半導体モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11271575A true JPH11271575A (ja) | 1999-10-08 |
Family
ID=14138146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9545498A Pending JPH11271575A (ja) | 1998-03-23 | 1998-03-23 | 光半導体モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11271575A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7653278B2 (en) | 2004-05-21 | 2010-01-26 | Panasonic Corporation | Refractive index distribution type optical member, and production method for refractive index distribution type optical member |
| WO2020202692A1 (ja) * | 2019-04-03 | 2020-10-08 | 株式会社村田製作所 | 光源装置および光学装置 |
| WO2020202693A1 (ja) * | 2019-04-01 | 2020-10-08 | 株式会社村田製作所 | 光学素子、光源装置および光学装置 |
-
1998
- 1998-03-23 JP JP9545498A patent/JPH11271575A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7653278B2 (en) | 2004-05-21 | 2010-01-26 | Panasonic Corporation | Refractive index distribution type optical member, and production method for refractive index distribution type optical member |
| WO2020202693A1 (ja) * | 2019-04-01 | 2020-10-08 | 株式会社村田製作所 | 光学素子、光源装置および光学装置 |
| WO2020202692A1 (ja) * | 2019-04-03 | 2020-10-08 | 株式会社村田製作所 | 光源装置および光学装置 |
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