JPS60261186A - 光モジユ−ル製造法 - Google Patents

光モジユ−ル製造法

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JPS60261186A
JPS60261186A JP11665084A JP11665084A JPS60261186A JP S60261186 A JPS60261186 A JP S60261186A JP 11665084 A JP11665084 A JP 11665084A JP 11665084 A JP11665084 A JP 11665084A JP S60261186 A JPS60261186 A JP S60261186A
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
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    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、マウント上に半導体PN接合素子を配設し、
そのマウント上にかかる半導体PN接合素子をけさんで
その両側に、当該半導体PN接合素子の活性層と光学的
に結合された1対の光入出力部、例えば入出力導波路ま
たは入出カレンXAを配設した、小型のハイブリッド形
光モジュールを製造するための光モジユール製造法に関
するものである。
〔従来技術〕
との極光モジュールの一例として、かかる半導体PN接
合素子を有するレーザダイオード光スイッチ(LD光S
W)のモジュール構造の一例を第1図に示す。ここで、
1は半導体PN接合素子、2゜2′は半導体PN接合素
子1の活性層と光学的に結合された結合用球レンズ、3
.3’は球レンズ2に対して光学的に結合された結合用
集束性ロッドレンズ、4,4’けロッドレンズ4に対し
て光学的に結合された入出力用単一モードファイバであ
り、これら各部分1〜3をモジュール化用マウント5上
に配設する・Vは半、〒体PH接合素子1への電源端子
、Rは電流制限抵抗である。6は光ファイバ4に結合さ
れた光パワ)−タ、7は光ファイバー4に光を入射させ
る光源である。
従来は、このような光モジュールを以下のよう 。
な工程で製造していた。まず、半導体PN接合素子1を
マウント5に固定し、電流駆動端子■より発振闇値電流
以上の順方向電流を流して光を放射させる。しかる後に
、一方の側の球レンズ2をXIy、りの3軸方向に光軸
調整して半導体PN接合素子1からの出力光を平行ビー
ムにする。次に、集束性ロッドレンズ3の光軸を調整し
て光パワメータ6の振れが最大になるように調整する。
次に、もう一方のレンズ系2’ 、 3’ 、 4”の
光軸合せを同様の手続きによって行う。最後に、光パワ
メータ6の代わりに光@7を他端の光ファイバ4′に接
続して光スイツチング素子としてのPN接合素子1を通
過する光が最大になるようにレンズ系3.3′の光軸調
整を行ってから、マウント5にこれら各部を固定して光
モジュールとする。
続′固定する場合には従来の方法を用いることができる
が、入出力用導波路があらかじめ形成されている所へ光
SW素子をマウントするようにしてノ・イブリッド形集
積化モジュールを製造する場合には、上述した従来の方
法を適用することはできない0 また、LD光SW素子を温度制御なしで使用する場合に
は、半導体PN接合素子10両端面の反射率が1%以下
とする必要がある。したがって、実用上重要表紙反射率
の半導体PNN金倉素子を光SW素子として用いる場合
には、大電流を注入してもレーザ発振に至らず、IJ:
D動作となり、出力光パワは非常に小さい。
したがって、従来の製造法をとる場合においても、光パ
ワが小さいため、光軸調整は困難である。
しかもまた、LED動作で発光した光パワで光軸を合わ
せた場合には、その調整位置は、半導体PN接合素子1
の導波モードの結合最適位置とは異なるという欠点があ
った。
〔目 的〕
そこで、本発明の目的は、これらの欠点を解決す、るた
めに、半導体PN接合素子を発光させない状態で光軸合
わせを行う光モジュールの製造法を提供することにある
〔発明の構成〕
かかる目的を達成するために、本発明では、マウント上
に配設された半導体PN接合素子と、前記マウント上に
前記半導体PN接合素子をはさんで両側に配設され、前
記半導体PN接合素子の活性層と光学的に結合された1
対の先人中力部とを有する光モジュールを製造するにあ
たって、前記1対の巻入出力部を互の光軸を合わせて前
記マ?ント上に固定し、前記1対の入出力部から前記半
導体PN接合素子の両端面に異なる周波、数で変調され
た光信号をそれぞれ同時に入射さ、せ、前記周波数の各
々において前記半導体PM接合素子の端子電圧変化が最
大にな今ように前記半導体PN接合素子の位置を調整し
、その調整が終了した後に前記半導体PN接合素子を前
記マウント上に固定する。
〔実施例〕
以下に図面を参照して本発明の詳細な説明する。
本発明によシ半導体PM接合素子1を発光させることな
く最適結合位置を検出するだめの構成の基本を第2図に
より説明する。ここで、7′は半導体PH接合素子1と
同程度の発振波長を持つ光源用レーザダイオード、8は
とのレーザダイオード71にバイアス電流工0を印加す
るだめの直流電源、9.9′はレーザダイオード7′か
らの出力を半導体PN接合素子1に集光する集光用レン
ズ、10はレンズ9と9′との間に配置した光アイソレ
ータ、11は半導体PN接合素子1の負荷抵抗RLに対
してコンデンサを介して結合した、例えば利得が22 
dBのRF増幅器、12は増幅器11からの出力、を受
けるトラッキングスコープを示す。
このトラッキングスコープから、例えば100MHzに
固定した電流を測定用光源7′に供給して、100 M
Hzで変調し、得られた出力光を20倍の対物レンズ9
,9′で半導体PN接合素子1の活性層に注入する。こ
の素子1の端子電圧のRFパワをトラッキングスコープ
12で測定する。
第3図は、このようにして、半導体PN接合素子1の端
子電圧で検出されるRFパワのビームスポット位置依存
性を測定した結果を示したものである。ここで、Δyは
活性層の厚さ方向、ΔXは活性層の平行方向、およびΔ
2は光軸方向にビームスポットをそれぞれ変位させたと
きのRFパワの変動を示す。
この結果から、RFパワが3 (IB落ちる変位量は、
ΔX、Δ2共に15μm、Δyは±1μmと々ることが
わかる。したがって、レンズによる結合のかわりに入出
力用光導波路から光ビームを10μm程度の間隙で活性
層に注入し、このPN接合素子の端子電圧の変化を測定
することによって高精度に光軸合せを行うことができる
本発明はかかる実験結果に基いてなしたものであって、
第4図は本発明を実施する一例を示す構成図である。こ
とで、1は結合用入出力導波路に対して光軸合せをした
後に固定されるべき半導体PN接合素子である。13お
よび14は光源としてのレーザダイオード7′および7
′をそれぞれ周波数f、およびf2で変調するだめのド
ライバ、15は変調周波数f、およびf2に同調してR
Fパワを検出する選択レベルメータであり、ドライバ1
3および14からの周波数f1およびf2の信号によシ
、それぞれ独立に同調して、入力レベルを測定すること
ができる。16および16′はそれぞれ光ファイバ4お
よび4′に結合されたモジュール用入出力導波路のコア
であり、両コア16と16′との間に半導体PN接合素
子1を配置する。17はこの素子1へ接続されたリード
ワイヤ、18はAuめっき層などによる端子用導通層で
ある。
第4図に示した導波路部分をGVD法や、スパッタ法等
で形成した光導波路とした徊を第5図に示す。第5図に
おいて、21は基板であり、熱伝導性を考慮してシリコ
ンやセラミックスガとを用いる。この基板21上には上
述した端子用導通層18を配置し、その導通層18上に
OVD法を用いてクラッド層22を配置し、そのクラッ
ド層22内に1本の連続したコア16 、16’を埋め
込んで入出力導波路を構成する。この導波路の途中を反
応性スパッタ法やダイシングマシンなどで導通層18ま
で切シ欠く。その切欠部にヒートシンク23−を導電性
ロウ剤、たとえばハンダ24によって固定する。ヒート
シンク23上には半導体P−N接合素子1を載置し、以
てその両端面が入出力導波路と対向し、その活性層はコ
ア16 、16’と対向するようにする。
クラッド層22を上部電極となし、ここにリードワイヤ
17を接続し、ロウ剤24により導通状態となっている
導通層18を下部電極となして、これら両電極間の電圧
を選択レベルメータ15に供給し、周波数f1およびf
2の電圧のレベルを測定する。そのために、ドライバ1
3および14からの信号により選択レベルメータ15を
周波数f1およびf2に同調させておき、その状態で、
光源7′および7′をそれぞれ周波数f、およびf2で
変デすることにより、入出力導波路からそれぞれ異なっ
た周波数f1およびf2で変調された光信号を半導体P
N接合素子1の活性層に注入する。ここで、選択レベル
メータ15はflおよびf2に各々独立して同一を取る
ことができるので、入射側お゛よび出射側とも別個に光
軸合せを行うことができ、したがって入出力導波路と半
導体PN接合素子とを容易に最適位置に合わすことがで
きる。そこで、ロウ剤23を溶かした状態で、半導体P
N接合素子1を最適位置に定め、その位置でロウ剤23
を冷却して素子1を固定する。々お、入出力導波路と半
導体PN接合素子1との間隙が10μm以上になると、
結合損失が増大するので、ビームスポットサイズの整合
を取る必要がある。
第6図は入出力導波路として光ファイバを用いた例であ
り、コア16 、16’とクラッド22とを光ファイバ
30の形態とする。本例にtいては、まず、導通層18
の上に光ファイバ30を固定層31で固定する。固定層
30の材料としては、接着剤あるいはハンダを用いるこ
とができる。次に、反応性スパッタ法やダイシングマシ
ンを用いて、光ファイバ30から導通層18にまで至る
切欠をうがち、導通層18を露出させる。この段階で光
ファイバ30の端面を緩衝濃酸で軽く選択エツチングす
ることによってそのコア16 、16’を突出させて集
光レンズとして作用させる。次に、基板21を加熱して
ロウ剤24を溶かした状態で上述の光軸合せを行ってか
ら半導体PN接合素子1を最適位置で固定する。
本発明では、入出力導波路の光軸はあらかじめ合ってい
るため、半導体PNi合素子の位置の調整が容易である
。しかも、調整された位置の固定はqつ剤を用いて行う
ため、光フアイバモジュールの作製時間が短かく1かつ
非常にコンパクトな光モジュールを作製することが・で
きる。
なお、本発明の方法は、半導体PN接合素子に対する入
出力部にレンズ系を用いたモジュール構造の場合でも容
易に光軸合わせを行うことができることは自明である。
また、レーザ素子のように光出力を大きくとれる素子の
モジュール化においても、本発明の方法を有効に適用で
きることは明らかである。
本発明の方法により製造される光モジュールとしては、
次のような種々の形態のものとすることができる。
(1)発光モジュール 活性層の両側から発光する半導体PN接合素子を用いる
ことによって、両側の入出力導波路から光を取シ出す。
(2) スイッチモジュール 入力導波路から半導体PN接合素子に光を入れ、この半
導体PN接合素子に電流を流すか流さないかの制御によ
シ、出力導波路から出力光を取シ出すかあるいは遮断す
るかの制御を行う。
(6)増幅モジュール 半導体PN接合素子に発振閾値以下の順方向電流を流し
ておくことにより、入力導波路から光信号が入射したと
きKのみ、増幅された光信号を出力導波路から取シ出す
以上のような機能をもつ光モジュールを、光集積回路の
中の一基本構成単位とすることができる。
〔効 果〕
以上説明したように、本発明によれば半導体PN接合素
子の入力部および出力部の双方からそれぞれ異攻っだ周
波数で変調された光信号をこの半導体PNi合素子に注
入して光軸合わせな行うので、以下のような利点がある
(1) 完全無反射端の素子でもモジュール化できる。
(2)組み立て時に半導体PM接合素子に電流を注入し
て発光させるようにしないから、信頼度が高い。
(6) 入・出力側の光軸を同時に調整することができ
る0 (4)作製時間が短かい。、 (5) 変位検出感度が高い。
(6) 製造の自動化が容易である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の光スイッチモジュール―適法の説明図、 第2図は半導体PN接合素子の端子電圧を測定する本発
明における測定系の原理を示す構成図、第3図はM2図
の測定系において半導体PN接合素子の端子電圧で検出
したRFパワのビームスポット位置依存性を示す図、 第4図は本発明の光スイツチモジュール製造法を実施す
るための系を示す構成図、 第5図は第4図における導波路として堆積型光導波路を
用いた例を示す断面図、 第6図は同じく導波路として光ファイバを用いた例を示
す断面図である。 1・・・半導体PN接合素子、 2・・・球レンズ、 3・・・集束性ロッドレンズ、 4・・・光ファイバ、 5・・・モジュール用マウント1 6・・・光パワメータ、 7.7’、?’・・・光源用レーザダイオード、8・・
・直流電源、 9.9′・・・集光用レンズ、 10・・・光アイソレータ、 11・・・′RF増幅器、 12・・・トラッキングスコープ、 13.14・・・ドライバ、 15・・・選択レベルメータ、 16 、16’・・・入出力用光導波路のコア、17・
・・す、−ドワイヤ、 18・・・導通層、 21・・・基板、 22・・・クラッド層、 23・・・ヒートシンク、 24・・・ロウ剤、 30・・・光ファイバ、 31・・・固定層。 特許出願人 日本電信電話公社 代理人 弁理士 谷 義 −

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 マウント上に配設された半導体PN接合素子と、前記マ
    ウント上に前記半導体PtJ接合素子をはさんで内側に
    配設され、前記半導体PH接合素子の活性層と光学的に
    結合された1対の光入出力部とを有する光モジュールを
    製造するにあたって、前記1対の光入出力部を互の光軸
    を合わせて前記マウント上に固定し、 前記1対の入出力部から前記半導体′PN接合素子の両
    端面に異なる周波数で変調された光信号をそれぞれ同時
    に入射させ、 前記周波数の各々において前記半導体PN接合素子の端
    子電圧変化が最大になるように前記半導体PN接合素子
    の位置を調整し、 その調整が終了した後に前記半導体PN接合素子を前記
    マウント上に固定することを特徴とする光モジユール製
    造法。
JP11665084A 1984-06-08 1984-06-08 光モジユ−ル製造法 Granted JPS60261186A (ja)

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