WO2005078495A1

WO2005078495A1 - 光送受信モジュール

Info

Publication number: WO2005078495A1
Application number: PCT/JP2005/002248
Authority: WO
Inventors: Yoshihisa Warashina; Yasuji Hoshino; Hajime Takeyama; Masaaki Muto
Original assignee: Hamamatsu Photonics K.K.
Priority date: 2004-02-17
Filing date: 2005-02-15
Publication date: 2005-08-25
Also published as: CN1918497A; JP2005234052A; US7486846B2; US20070286549A1; TW200540481A

Abstract

　フォトダイオードを設けるためのサブマウントを基板上に設ける必要がなく、スペース的な制約を小さくすることができる光送受信モジュールを提供する。光送受信モジュール１は、光透過性基板１０を備えている。光透過性基板１０の表面には、フィルタ用溝１３が形成されており、フィルタ用溝１３に誘電体多層膜フィルタ２３が載置されている。この誘電体多層膜フィルタ２３を挟んで対向する位置に、光ファイバ２１およびレーザダイオード２５が設けられている。また、光透過性基板１０の裏面側には、フォトダイオード２６が設けられている。フォトダイオード２６は、光ファイバ２１とレーザダイオード２５とを繋ぐ線の直下に配置されている。

Description

明細書

光送受信モジュール

技術分野

[0001] 本発明は、光通信や光情報処理などに用いられ、光の送受信を行う光送受信モジユールに関する。背景技術

[0002] 家庭と基地局とを光ファイバで繋いで光の送受信を行うにあたり、たとえば上りに 1.

帯、下りに 1. 55 m帯の光信号を用いた波長分割多重方式の光送受信モジユールが開発されている。このような光送受信モジュールとして、たとえば特開平 11— 68705号公報 (特許文献 1)に開示されたものがある。

[0003] この光送受信モジュールは平面基板を有しており、平面基板上には光分岐導波路が形成されている。光分岐導波路の分岐部には溝が設けられており、この溝には、入力光を波長に応じて透過方向と反射方向に分岐させる誘電体多層膜フィルタが配置されている。また、平面基板上には、送信用レーザダイオードと受信用フォトダイォードとが設けられて、る。誘電体多層膜フィルタの透過波長は受信用フォトダイォードの受信波長に設定され、阻止波長が送信用レーザダイオードの発振波長に設定され、送信用レーザダイオードと受信用フォトダイオードとが誘電体多層膜フィルタを挟んで対向する位置に配置されて、ると、うものである。

特許文献 1：特開平 11 68705号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] しかし、上記特許文献 1に開示された光送受信モジュールでは、平面基板の表面に送信用レーザダイオード、誘電体多層膜フィルタ、および受信用フォトダイオードを設けている。このため、受信用フォトダイオードをたとえば平面基板の表面に立設したサブマウントに設ける必要があるので、実装誤差が大きぐ位置合わせも困難になるという問題があった。

[0005] また、基板上に送信用レーザダイオードと受信用フォトダイオードと誘電体多層膜フィルタとを設ける必要があるので、スペース的な制約が大きくなるものであった。あるいは、サブマウントを設けない態様とするためには、たとえば側面入射型のフォトダイオードなどを用いなければならなヽと、う問題があった。

[0006] 特に、誘電体多層膜フィルタの透過と反射という特性を利用することから、送信用レ一ザダイオードと受信用フォトダイオードと誘電体多層膜フィルタとを直線上に配置することができないため、 2次元的なスペースの制約が大きくなる。したがって、たとえばこれらをアレイ状に配置しょうとすると、平面基板の面積を非常に大きくしなければならなヽとヽぅ問題もあった。

[0007] そこで、本発明の課題は、フォトダイオードを設けるためのサブマウントを基板上に設ける必要がなぐスペース的な制約を小さくすることができる光送受信モジュールを提供することにある。

課題を解決するための手段

[0008] 上記課題を解決した本発明に係る光送受信モジュールは、第一波長の光を透過する光透過性基板と、光透過性基板上に載置され、第一波長とは異なる第二波長の光を出射するレーザダイオードと、光透過性基板におけるレーザダイオードが設けられた面の裏面側に取り付けられたフォトダイオードと、第一波長の光を反射し、第二波長の光を透過する誘電体膜フィルタと、レーザダイオードから出射する光を入射するとともに、フォトダイオードに対して光を出射する光入出射部と、を備え、誘電体膜フィルタが、光透過性基板に所定の傾斜角をもって形成された傾斜溝内に載置されることにより、フォトダイオードと光入出射部との間、およびレーザダイオードと光入出射部との間の光路を一致させるように調整されて、るものである。

[0009] 本発明に係る光送受信モジュールでは、基板として光透過性基板が用いられており、この透明基板の裏面側にフォトダイオードが設けられている。光入出射部から出射する光は、所定の角度に調整された傾斜溝に載置された誘電体膜フィルタで反射することにより、確実にフォトダイオードに到達させることができる。このため、誘電体膜フィルタによって反射した光は光透過性基板を透過してフォトダイオードに入射する。したがって、フォトダイオードを設けるためのサブマウントを別途設ける必要がなくなるので、実装誤差を少なくすることができる。また、光透過性基板上での素子の配置はすべて半導体プロセスによって位置決めすることができるので、位置精度も高いものとすることができる。さらに、フォトダイオードが裏面側に設けられることから、その分光透過性基板上のスペースの制約も緩和される。

[0010] ここで、光透過性基板がシリコン基板である態様とすることができる。

[0011] 光透過性基板としては、光透過性を有するシリコン基板を好適に用いることができる。

[0012] また、傾斜溝が、異方性エッチングによって形成されている態様とすることができる

[0013] 光透過性基板において、異方性エッチングによって傾斜溝を形成することにより、高ヽ精度で傾斜溝を形成することができる。

[0014] さらに、フォトダイオード力レーザダイオードと光入出射部とを繋ぐ線の直下に配置されて!ヽる態様とすることができる。

[0015] このように、フォトダイオードがレーザダイオードと光入射部とを繋ぐ線の直下に配置されていることにより、光透過性基板の面方向へのスペース的な制約を緩和することがでさる。

[0016] また、フォトダイオード、レーザダイオード、および誘電体膜フィルタが複数組配設されてアレイ状とされて、る態様とすることができる。

[0017] このように、フォトダイオード、レーザダイオード、および誘電体膜フィルタが複数組配設されてアレイ状とされて、る態様の際、フォトダイオードがレーザダイオードと光入射部とを繋ぐ線の直下に配置されていることにより、全体として非常にコンパクトなちのとすることがでさる。

[0018] さらに、誘電体膜フィルタとレーザダイオードとの間、および誘電体膜フィルタと光入出射部との間に、それぞれ平行レンズが配設されている態様とすることができる。

[0019] 平行レンズが設けられていることにより、レーザダイオードと光入出射部、フォトダイオードと光入出射部の間の光を拡散させることなぐ確実に伝達することができる。

[0020] また、光透過性基板の表面に、フォトダイオードに対する光を集光する集光レンズが設けられて、る態様とすることができる。

[0021] 集光レンズが設けられていることにより、フォトダイオードに対する光を確実に集光させることができる。

[0022] この集光レンズ力イオンビームエッチングによって形成されている態様とすることができる。

[0023] 集光レンズをイオンビームエッチングで形成することにより、集光レンズを位置精度よく形成することができる。

[0024] さらに、光入出射部が、光ファイバの先端部である態様とすることができ、光入出射部が、光導波路の先端部である態様とすることもできる。

[0025] このように、光入出射部としては、光ファイバの先端部や光導波路の先端部とすることがでさる。

発明の効果

[0026] 本発明によれば、フォトダイオードを設けるためのサブマウントを基板上に設ける必要がなぐスペース的な制約を小さくすることができる光送受信モジュールを提供することができる

図面の簡単な説明

[0027] [図 1]図 1は本発明の第一の実施形態に係る光送受信モジュールの斜視図である。

[図 2]図 2は本発明の第一の実施形態に係る光送受信モジュールの断面図である。

[図 3]図 3は本発明の第二の実施形態に係る光送受信モジュールの斜視図である。

[図 4]図 4は本発明の第三の実施形態に係る光送受信モジュールを示す図であり、 ( a)は平面図、（b)は側面図である。

[図 5]図 5は本発明の第四の実施形態に係る光送受信モジュールの側断面図である

[図 6]図 6は本発明の第五の実施形態に係る光送受信モジュールを示す図であり、 ( a)は平面図、（b)は側断面図である。

符号の説明

[0028] 1一 5 光送受信モジュール

10, 40, 50, 70, 80 光透過性基板

11 , 51 V溝

12, 52 第一レンズ用溝 13， 41, 53 フィルタ用溝

14, 54 第二レンズ用溝

15, 43 マウント

21 光ファイバ

22, 84 第一ボーノレレンズ

23, 32, 42 誘電体多層膜フィルタ

24 第二ボールレンズ

25 レーザダイオード

26 フォトダイオード

27 アンプ

28, 56 配線基板

29, 59， 65 ボンディングワイヤ

31 凸レンズ

57 出力用ボンディングパッド

58 入力用ボンディングパッド

60, 85 ファイノフエノレ一ノレ

61 メタライス'ファイバ

62, 87 被覆付ファイバ

63， 81 セラミックパッケージ

64 入出力用パッド

66 電気入出力端子

67, 82 キャップ

71 光導波路

83 レンズホルダ

88 透明窓

発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する部分については同一の符号を付し、重複する説明は省略することがある。

[0030] 図 1は、本発明の第一の実施形態に係る光送受信モジュールの斜視図、図 2はその断面図である。

[0031] 図 1および図 2に示すように、本実施形態に係る光送受信モジュール 1は、たとえば家庭と基地局とを光ファイバで接続して光通信を行う際の家庭用として用いられるものであり、光透過性基板 10を備えている。光透過性基板 10は、シリコン基板であり、下り通信で使用される 1. 55 /z m帯の波長の光を透過する。この光透過性基板 10の表面には、 V溝 11、第一レンズ用溝 12、本発明の傾斜溝であるフィルタ用溝 13、および第二レンズ用溝 14が形成され、それぞれ一直線上に配置されている。

[0032] V溝 11は、光透過性基板 10の端辺からその直交方向に延在するようにして形成されている。この V溝 11の中心線の延長線上に、第一レンズ用溝 12の中心点が位置するように第一レンズ用溝 12が形成されている。さらにその延長線上に、フィルタ用溝 13の中心点が位置するようにフィルタ用溝 13が形成され、さらにその延長線上に第二レンズ用溝 14の中心点が位置するように第二レンズ用溝 14が形成されている。

[0033] V溝 11には、本発明の光入出射部となる光ファイバ 21の先端部が載置されている。光ファイバ 21は、石英ガラスを主成分とし、 V溝 11内に載置されることにより、その中心線が V溝 11の中心線と一致するようになっている。また、光ファイバ 21の他端部は、図示しない基地局に設けられた光送受信モジュールに接続されている。

[0034] また、第一レンズ用溝 12には、本発明の平行レンズである第一ボールレンズ 22が載置され、第一ボールレンズ 22は接着剤で基板 10に接着されている。第一ボールレンズ 22は、球形のホウケィ酸ガラス力もなり、第一レンズ用溝 12内に載置されることにより、第一ボールレンズ 22の中心が光ファイバ 21の先端部から入出射する光の光軸上に位置するようにされている。この第一ボールレンズ 22は、光ファイバ 21から出射する光を平行光化している。また、接着剤としては、エポキシ系またはアクリル系のものを好適に用いることができる。

[0035] さらに、フィルタ用溝 13内には、本発明の誘電体膜フィルタ（波長合分波器)である誘電体多層膜フィルタ 23が載置され、誘電体多層膜フィルタ 23は接着剤によって基板 10に接着されている。誘電体多層膜フィルタ 23は、波長選択性を有しており、第一波長、本実施形態では 1. 3 m帯の波長の光を透過し、第一波長と異なる第二波長、本実施形態では 1. 55 m帯の波長の光を反射する。なお、誘電体膜フィルタとしては、誘電体を単層膜で形成したものを用いることもできる。

[0036] また、第二レンズ用溝 14には、本発明の平行レンズである第二ボールレンズ 24が載置され、第二ボールレンズ 24は接着剤によって基板 10に接着されている。第二ボールレンズ 24は、第一ボールレンズ 22と同様にホウケィ酸ガラス力なり、第二レンズ用溝 14内に載置されていることにより、第二ボールレンズ 24の中心が光ファイバから入出射し、誘電体多層膜フィルタ 23を透過する光の光軸上に位置するようにされている。

[0037] さらに、光透過性基板 10の表面上には、マウント 15が搭載されており、マウント 15 の上には、レーザダイオード 25が搭載されている。こうして、誘電体多層膜フィルタ 2 3を挟んで対向する位置に、光ファイバ 21およびレーザダイオード 25が設けられている。レーザダイオード 25は、 1. 3 m帯の波長の光を出射する。レーザダイオード 25から出射した光は、第二ボールレンズ 24、誘電体多層膜フィルタ 23、および第一ボールレンズ 22を介して光ファイバ 21に入射する。第二ボールレンズ 24は、レーザダイオード 25から出射する光を平行光化して、る。

[0038] 光透過性基板 10の表面における V溝 11、第一レンズ用溝 12、フィルタ用溝 13、および第二レンズ用溝 14は、いずれも異方性エッチングによって所定の角度および深さに形成されている。具体的には、 V溝 11、第一レンズ用溝 12、フィルタ用溝 13、および第二レンズ用溝 14にそれぞれ光ファイバ 21、第一ボールレンズ 22、誘電体多層膜フィルタ 23、および第二ボールレンズ 24を落とし込むのみで、これらの各素子を通過する光の光軸が一致する角度および深さとされている。

[0039] また、光透過性基板 10の裏面側には、フォトダイオード 26が設けられている。フォトダイオード 26は、いわゆる裏面入射型のフォトダイオードであり、その光検出面が光透過性基板 10の裏面に面して配置されている。このフォトダイオード 26は、光フアイノ 21から出射し、誘電体多層膜フィルタ 23で反射した 1. 55 /z m帯の波長の光が到達する位置に配置されている。また、フォトダイオード 26は、光ファイバ 21とレーザダィオード 25とを繋ぐ線の直下、換言すれば、この線を含み光透過性基板 10の厚さ方向に延在する面上に配置されて、る。

[0040] 誘電体多層膜フィルタ 23が載置されるフィルタ用溝 13における図 2に示す傾斜角度 Θ力所定の角度に調整されて光透過性基板 10に形成されている。具体的に、この傾斜角度 Θは、光ファイバ 21から出射した光が誘電体多層膜フィルタ 23に反射し、その反射した先にフォトダイオード 26が位置するような角度に調整されている。本実施形態では傾斜角度 0は 54. 7度とされている。このフィルタ用溝 13に誘電体多層膜フィルタ 23が載置されていることにより、レーザダイオード 25と光ファイバ 21との間、およびフォトダイオード 26と光ファイバ 21との間の光軸が部分的に一致している

[0041] さらに、光透過性基板 10の裏面側には、図示しないパッドを介してアンプ 27および配線基板 28が設けられている。このうち、アンプ 27は、フォトダイオード 26と同様、光ファイバ 21とレーザダイオード 25とを繋ぐ線の直下に配置されている。また、配線基板 28は、セラミック製であり、光透過性基板 10の裏面のうち、フォトダイオード 26およびアンプ 27を除、たほぼ全域を覆うようにして形成されて！、る。

[0042] フォトダイオード 26は、図 2に示すように、ボンディングワイヤ 29を介してアンプ 27 および配線基板 28に設けられたメタライス、パターン MPに接続されてヽる。フォトダイオード 26は、光検出面で光を受けることにより光力も電気に変換した信号をアンプ 2 7に出力する。アンプ 27は、フォトダイオード 26から出力された電気信号を増幅して配線基板 28に出力する。また、配線基板 28におけるメタライズパターン MPには、コンタクトホールを貫通する配線 CEおよびボンディングワイヤ 30などを介してレーザダィオード 25に接続されているものがある。

[0043] また、光透過性基板 10の表面における誘電体多層膜フィルタ 23から反射した光が通過する位置に、本発明の集光レンズである凸レンズ 31が形成されている。凸レンズ 31は、光ファイバ 21から出射され、誘電体多層膜フィルタ 23で反射した光をフォトダイオード 26の光検出面に向けて集光している。この凸レンズ 31は、イオンビームェツチングによって形成されて、る。

[0044] 以上の構成を有する本実施形態に係る光送受信モジュール 1の作用につヽて説明する。 [0045] 本実施形態に係る光送受信モジュール 1においては、図示しない駆動回路からの電気信号に基づいて、レーザダイオード 25から 1. 3 /z m帯の波長の光が出射する。レーザダイオード 25から出射した光は、第二ボールレンズ 24で平行光化され、誘電体多層膜フィルタ 23に到達する。誘電体多層膜フィルタ 23では、 1. 帯の波長の光は透過するので、レーザダイオード 25から出射した光は、第一ボールレンズ 22 に到達する。第一ボールレンズ 22では、光ファイバ 21の先端部に向けて平行光を集光する。そして、集光された 1. 3 m帯の波長の光が光ファイバ 21に入射し、図示しない基地局に設けられた光送受信モジュールへ光信号として伝達される。

[0046] 一方、基地局における光送受信モジュールからは、 1. 55 m帯の波長の光からなる光信号が家庭用の光送受信モジュール 1に向けて光ファイバ 21を介して伝達される。この光信号となる光は、光ファイバ 21の先端部から出射する。光ファイバ 21の先端部から出射した光は、第一ボールレンズ 22に到達する。光ファイバ 21から出射した光は、第一ボールレンズ 22で平行光化されて誘電体多層膜フィルタ 23に到達する。

[0047] 誘電体多層膜フィルタ 23では、 1. 55 m帯の波長の光を反射するので、光フアイノ 21から出射した光は反射する。ここで、誘電体多層膜フィルタ 23は、所定の傾斜角をもって形成されたフィルタ用溝 13に載置されている。このため、誘電体多層膜フィルタ 23で反射した光は、高い精度をもって光透過性基板 10に形成された凸レンズ 31の方向に向かう。凸レンズ 31では、誘電体多層膜フィルタ 23で反射した平行光を集光する。集光された光は、高い精度をもってフォトダイオード 26の光検出面に向か

[0048] フォトダイオード 26では、凸レンズ 31で集光した光を光検出面で受けることにより、所定の電気信号をアンプ 27に出力する。アンプ 27では、フォトダイオード 26から出力された電気信号を増幅して、配線基板 28に出力する。

[0049] このように、本実施形態に係る光送受信モジュール 1では、異なる波長の光信号を送受信する。このとき、本実施形態に係る光送受信モジュール 1では、光信号を出射するレーザダイオード 25と光信号が入射するフォトダイオード 26とを有している力フオトダイオード 26は、光透過性基板 10の裏面側に設けられている。このため、フォトダイオード 26を設けるためのサブマウントなどを別途設ける必要がな、ので、その分スペース上の制約が少ないものとなる。また、側面入射型のフォトダイオードなどを用いる必要もなくなる。

[0050] また、本実施形態に係る光送受信モジュール 1では、フィルタ用溝 13に誘電体多層膜フィルタ 23を載置している力このフィルタ用溝 13は、異方性エッチングによつて形成されている。したがって、正確な傾斜角度でフィルタ用溝 13を形成することができるので、光ファイバ 21から出射した光をフォトダイオード 26に精度よく案内することがでさる。

[0051] さらに、本実施形態に係る光送受信モジュール 1では、光ファイバ 21が載置される V溝 11、ボールレンズ 22, 24がそれぞれ載置されるレンズ用溝 12, 14も異方性エツチングで所定の深さとなるようにして形成されている。したがって、これらの各溝に光ファイノく 21、ボールレンズ 22, 24、誘電体多層膜フィルタ 23といった各素子を落とし込むのみで、各素子を精度よく位置合わせすることができる。

[0052] また、本実施形態に係る光送受信モジュール 1では、イオンビームエッチングによつて光透過性基板 10の表面に凸レンズ 31を直接形成している。このため、光透過性基板 10の表面または裏面などに、集光レンズを別途設ける必要がなくなる。さらに、本実施形態に係る光送受信モジュール 1では、フォトダイオード 26が光ファイバ 21とレーザダイオード 25とを繋ぐ線の直下に設けられている。このため、光透過性基板 1 0の面方向へのスペース的な制約をも緩和することができる。

[0053] 次に、本発明の第二の実施形態について説明する。本実施形態に係る光送受信モジュールは、複数、本実施形態では 3本の光ファイバが配置されたいわゆるアレイ状のものである。図 3は、本発明の第二の実施形態に係る光送受信モジュールの斜視図である。

[0054] 図 3に示すように、本実施形態に係る光送受信モジュール 2には、 1. 55 m帯の光を透過するシリコン基板カゝらなる光透過性基板 40を有して、る。光透過性基板 40 の表面には、上記第一の実施形態と同様の左 V溝 11 Aが形成されており、この左 V 溝 11 Aには、左光ファイバ 21Aが載置されている。左 V溝 11 Aの延長線上には、左第一レンズ用溝 12Aが形成され、その延長線上には、フィルタ用溝 41が形成されている。このフィルタ用溝 41は、左 V溝 11Aが延在する方向に対して直交する方向に向けて延在するようにして形成されている。フィルタ用溝 41を超えた左 V溝 11Aの延長線上には、左第二レンズ用溝 14Aが形成されている。これらの各溝 11A, 12A, 4 1, 14Aは、いずれも異方性エッチングによって所定の深さ、角度になるように調整されている。

[0055] また、左 V溝 11Aには、左光ファイバ 21Aが載置されており、左第一レンズ用溝 12 Aには左第一ボールレンズ 22Aが載置されている。さらに、フィルタ用溝 41には、誘電体多層膜フィルタ 42が載置されており、左第二レンズ用溝 14Aには、左第二ボールレンズ 24Aが載置されて!、る。

[0056] さらに、左 V溝 11 Aの延長線上であって、左第二レンズ用溝 14Aが形成された位置の先における光透過性基板 40の表面には、マウント 43が設けられている。マウント 43は、左 V溝 11 Aが延在する方向に対して直交する方向に向けて延在するようにして形成されており、マウント 43上における左 V溝 11 Aの延長線上には、左レーザダイオード 25Aが搭載されてヽる。

[0057] また、光透過性基板 40における裏面側には、左フォトダイオード 26Aが取り付けられている。この左フォトダイオード 26Aは、左光ファイバ 21Aと左レーザダイオード 25 Aとを繋ぐ線の直下に配置されている。そして、左フォトダイオード 26Aに隣接する位置に左アンプ 27Aが設けられている。この左アンプ 27Aも、左フォトダイオード 26Aと同様、左光ファイバ 21Aと左レーザダイオード 25Aとを繋ぐ線の直下に配置されている。

[0058] さらに、本実施形態に係る光透過性基板 40には、左 V溝 11Aと同様の中 V溝 11B および右 V溝 11Cが形成されており、これらの 3つの V溝 11A, 11B, 11Cは、光透過性基板 40の端辺方向に等間隔で離間して配置されて、る。中 V溝 11Bの延長線上には、中第一レンズ用溝 12Bおよび中第二レンズ用溝 14Bが形成されている。また、右 V溝 11Cの延長線上には、右第一レンズ用溝 12Cおよび右第二レンズ用溝 1 4Cが形成されている。

[0059] また、中 V溝 11Bには中光ファイバ 21Bが載置され、右 V溝 11Cには右光ファイバ 21Cが載置されている。中第一レンズ用溝 12Bには、中第一ボールレンズ 22Bが載置され、右第一レンズ用溝 12Cには、右第一ボールレンズ 22Cが載置されている。また、中第二レンズ用溝 14Bには、中第二ボールレンズ 24Bが載置され、右第二レンズ用溝 14Cには、右第二ボールレンズ 24Cが載置されている。

[0060] フィルタ用溝 41およびマウント 43は、いずれも左 V溝 11Aの延長線上から、右 V溝 11Cの延長線上に至るまでの間の位置を含むようにして延在して!/、る。マウント 43上における中 V溝 11Bの延長線上には、中レーザダイオード 25Bが搭載されており、マゥント 43上における右 V溝 11Cの延長線上には、右レーザダイオード 25Cが搭載されている。また、フィルタ用溝 41における誘電体多層膜フィルタ 42は、左 V溝 11Aの延長線上から、右 V溝 11Cの延長線上にまで延在する位置に配置されてヽる。

[0061] さらに、光透過性基板 40における裏面側には、中フォトダイオード 26Bおよび右フオトダイオード 26Cが取り付けられている。中フォトダイオード 26Bは、中光ファイバ 2 1Bと中レーザダイオード 25Bとを繋ぐ線の直下に配置されている。中アンプは、中フオトダイオード 26Bに隣接する位置に設けられて、る（図示せず)。この中アンプも、中フォトダイオード 26Bと同様、中光ファイバ 21Bと中レーザダイオード 25Bとを繋ぐ線の直下に配置されている。

[0062] 右フォトダイオード 26Cは、右光ファイバ 21Cと右レーザダイオード 25Cとを繋ぐ線の直下に配置されている。右アンプは、右フォトダイオード 26Cに隣接する位置に設けられている（図示せず)。この右アンプも、右フォトダイオード 26Cと同様、右光ファィバ 21Cと右レーザダイオード 25Cとを繋ぐ線の直下に配置されている。

[0063] さらに、光透過性基板 40の表面における左 V溝 11Aの延長線上であって、左第一レンズ用溝 12Aとフィルタ用溝 41との間には、左凸レンズ 31Aが形成されている。同様に、中 V溝 11Bの延長線上であって、中第一レンズ用溝 12Bとフィルタ用溝 41との間には中凸レンズ 31Bが形成され、右 V溝 11Cの延長線上であって、右第一レンズ用溝 12Cとフィルタ用溝 41との間には右凸レンズ 31Cが形成されている。これらの凸レンズ 31A— 31Cは、いずれもイオンビームエッチングによって形成されている。

[0064] 左光ファイバ 21Aから出射した光は、誘電体多層膜フィルタ 42で反射され、左凸レンズ 31Aで集光されて、左フォトダイオード 26Aの光検出面に入射する。また、中光ファイバ 21Bから出射した光は、誘電体多層膜フィルタ 42で反射され、中凸レンズ 3 IBで集光されて、中フォトダイオード 26Bの光検出面に入射する。さらに、右光ファィバ 21Cから出射した光は、誘電体多層膜フィルタ 42で反射され、右凸レンズ 31C で集光されて、右フォトダイオード 26Cの光検出面に入射する。

[0065] 以上の構成を有する本実施形態に係る光送受信モジュール 2においては、上記第一の実施形態と同様、光信号を出射するレーザダイオード 25A— 25Cと光信号が入射するフォトダイオード 26A— 26Cとを有している力フォトダイオード 26A— 26Cは、光透過性基板 40の裏面側に設けられている。このため、フォトダイオード 26A— 26 Cを設けるためのサブマウントなどを別途設ける必要がないので、その分スペース上の制約が少ないものとなる。また、側面入射型のフォトダイオードなどを用いる必要もなくなる。

[0066] し力も、本実施形態に係る光送受信モジュール 2では、複数の光ファイバ 21A— 21 Cが接続され、それぞれに対応するレーザダイオード 25A— 25Cおよびフォトダイォード 26A— 26Cが設けられる。このため、スペースの制約が少なくなる点で非常に有利なものとなる。さらに、本実施形態に係る光送受信モジュール 2では、フォトダイォード 26A— 26Cは、いずれも光ファイバ 21A— 21Cとレーザダイオード 25A— 25C とを繋ぐ線の直下に設けられている。このため、光透過性基板 40の面方向へのスぺース的な制約が緩和され、小さ!、面積の光透過性基板 40で多くの光ファイバを接続する態様とすることがでさる。

[0067] また、上記第一の実施形態と同様、フィルタ用溝 41は、異方性エッチングによって形成されているため、正確な傾斜角度でフィルタ用溝 41を形成することができる。したがって、光ファイバ 21A— 21Cから出射した光をフォトダイオード 26A— 26Cに精度よく案内することができる。さらに、 V溝 11A— 11C、レンズ用溝 12A— 12C, 14A 一 14Cも異方性エッチングで所定の深さとなるようにして形成されている。したがって、光ファイバ 21A— 21C、ボールレンズ 22A— 22C, 24A— 24Cといった各素子を容易に精度よく位置合わせすることができる。

[0068] 続いて、本発明の第三の実施形態について説明する。本実施形態に係る光送受信モジュールは、光透過性基板力 Sパッケージに組み込まれて形成されたものである。図 4は、本発明の第三の実施形態に係る光送受信モジュールを示す図であり、 (a) は平面図、（b)は側面図である。（a)においては、キャップの描写を省略している。

[0069] 図 4に示すように、本実施形態に係る光送受信モジュール 3は、光透過性基板 50を備えている。光透過性基板 50は、上記第一の実施形態と同様、シリコン基板力もなり、 1. 55 /z m帯の波長の光を透過する。光透過性基板 50の表面には、上記第一の実施形態と比較して大きい点で異なる V溝 51が形成されており、 V溝 51上には、ファィバフエルール 60が載置されている。ファイバフエルール 60には、メタライズファイバ 61を介して被覆付ファイバ 62が接続されている。また、光透過性基板 50の表面には、第一レンズ用溝 52、フィルタ用溝 53、および第二レンズ用溝 54が形成されている。第一レンズ用溝 52には、上記第一の実施形態と比較して、径が大きい点でのみ異なる第一ボールレンズ 22が載置されて!、る。

[0070] また、フィルタ用溝 53には、上記第一の実施形態と同様の誘電体多層膜フィルタ 2 3が載置されている。さらに、第二レンズ用溝 54には、上記第一の実施形態における第二ボールレンズと比較して、径のみが小さ、点で異なる第二ボールレンズ 24が載置されている。

[0071] さらに、光透過性基板 50の表面におけるファイバフルール 60の延長線上には、メタライス、パターン 55が貼り付けられており、メタライス、パターン 55の上にレーザダイオード 25が載置されている。本実施形態に係る光送受信モジュール 3では、レーザダイオード 25の光出射部は、第二ボールレンズ 24の中心とほぼ同じ高さ位置となるレーザダイオード ₂5および第二ボールレンズ 24が用いられて、る。

[0072] 光透過性基板 50の裏面側には、フォトダイオード 26およびアンプ 27が図示しないノッドを介して取り付けられている。アンプ 27は、フォトダイオード 26に隣接する位置に取り付けられている。また、これらフォトダイオード 26およびアンプ 27は、ファイバフエルール 60とレーザダイオード 25とを繋ぐ線の直下に配置されている。また、光透過性基板 50の表面における誘電体多層膜フィルタ 23から反射した光が通過する位置に、凸レンズがイオンビームエッチングによって形成されている。

[0073] 光透過性基板 50の裏面側には、セラミック製の配線基板 56が設けられている。配線基板 56は、平面視した大きさが、光透過性基板 50よりも大きくされており、フォトダィオード 26とアンプ 27とを避けるようにした貫通孔が形成されている。配線基板 56の表面における光透過性基板力も外れた位置には、図 4 (a)に示す複数の出力用ボンデイングパッド 57および入力用ボンディングパッド 58が設けられている。

[0074] また、配線基板 56には、フォトダイオード 26やアンプ 27の電源およびこれらからの出力を取り出せるようにしたメタライス、パターン MPがパターユングされてヽる。光透過性基板 50の裏面側に設けられたフォトダイオード 26は、ボンディングワイヤ 29を介して配線基板 56に設けられたメタライス、パターン MPおよびアンプ 27に接続されて、る

[0075] 配線基板 56の裏面に設けられたメタライズパターン MPは、コンタクトホール内の配線 CEを介して、配線基板 56の表面端部に設けられた出力用ボンディングパッド 57 に接続されている。また、入力用ボンディングパッド 58は、ボンディングワイヤ 59を介して、メタライス、パターン 55およびレーザダイオード 25に接続されている。

[0076] さらに、光透過性基板 50は、中央に凹部が形成されたセラミックパッケージ 63の凹部に収容されている。セラミックパッケージ 63の端部表面には、入出力用パッド 64が設けられている。これらの入出力用パッド 64は、ボンディングワイヤ 65を介して出力用ボンディングパッド 57または入力用ボンディングパッド 58にそれぞれ接続されている。入出力用パッド 64には、電気入出力端子 66がそれぞれ取り付けられている。

[0077] また、セラミックパッケージ 63の凹部の上方における開口部は、キャップ 67によって覆われている。キャップ 67は金属製であり、キャップ 67の外側に被覆付ファイバ 62 が配置されている。被覆付ファイバ 62と、キャップ 67の内部に設けられたファイバフエルール 60とを接続するメタライズファイバ 61がキャップ 67とセラミックパッケージ 63 との間に介在する。この位置において、キャップ 67とメタライズファイバ 61とが半田付けされることにより、セラミックパッケージ 63内が気密状態にされて！、る。

[0078] 以上の構成を有する本実施形態に係る光送受信モジュール 3の製造手順にっヽて説明する。

[0079] 光透過性基板 50の表面には、 V溝 51、レンズ用溝 52, 54、およびフィルタ用溝 53 を異方性エッチングによって形成する。また、メタライズパターン 55を設ける。続いて、光透過性基板 50の裏面に、表面の V溝 51と位置合わせされた半導体プロセスでメタラィズマークを設け、このメタライス、マークにフォトダイオード 26を精度よくダイボンドする。

[0080] 次に、フォトダイオード 26に隣接する位置にアンプ 27をダイボンドし、光透過性基板 50の裏面を配線基板 56にダイボンドする。続いて、フォトダイオード 26とアンプ 27 のパッドと配線基板 56とをボンディングワイヤ 29によって接続する。

[0081] 続いて、光透過性基板 50の表面におけるダイボンドと接着を行う。表面のダイボンドと接着は、まず、レーザダイオード 25をメタライス、パターン 55上に正確にダイボンドする。次に、ボールレンズ 22, 24および誘電体多層膜フィルタ 23を、それぞれレンズ用溝 52, 54およびフィルタ用溝 53に載置する。このとき、各溝をガイドとして、各素子を載置する。それから、エポキシ系またはアクリル系の接着剤によってボールレンズ 22, 24および誘電体多層膜フィルタ 23を、それぞれレンズ用溝 52, 54およびフィルタ用溝 53に接着する。

[0082] 次に、光透過性基板 50を配線基板 56ごとセラミックパッケージ 63にダイボンドする。それから、レーザダイオード 25の端子を配線基板 56に設けられた入力用ボンディングパッド 58に、また、配線基板 56上の各パッド 57, 58をセラミックパッケージ 63上の入出力用パッド 64にそれぞれボンディングワイヤ 59, 65で接続する。

[0083] その後、先端にファイバフェルール 60を取り付けたメタライズファイバ 61を、フアイパフェルール 60が V溝 51上に嵌まるように取り付け、エポキシ系またはアクリル系などの紫外線硬化樹脂で固定する。それから、メタライズファイバ 61をセラミックパッケージ 63に半田付けし同時にキャップ 67にも半田付けすることにより、セラミックパッケージ 63内を気密封じする。このようにして、光送受信モジュール 3が製造される。

[0084] このような光送受信モジュール 3は、光透過性基板がパッケージに組み込まれたものであるが、上記第一の実施形態と同様、光信号を出射するレーザダイオード 25と光信号が入射するフォトダイオード 26とを有している力フォトダイオード 26は、光透過性基板 50の裏面側に設けられている。このため、フォトダイオード 26を設けるためのサブマウントなどを別途設ける必要がな、ので、その分スペース上の制約が少な!/ヽものとなる。また、側面入射型のフォトダイオードなどを用いる必要もなくなる。

[0085] また、上記第一の実施形態と同様、フィルタ用溝 53は、異方性エッチングによって形成されているため、正確な傾斜角度でフィルタ用溝 53を形成することができる。したがって、ファイバフエルール 60から出射した光をフォトダイオード 26に精度よく案内することができる。さらに、 V溝 51、レンズ用溝 52, 54も異方性エッチングで所定の深さとなるようにして形成されている。したがって、ファイバフエルール 60、ボールレンズ 22, 24と、つた各素子を容易に精度よく位置合わせすることができる。

[0086] さらに、本発明の第四の実施形態について説明する。本実施形態に係る光送受信モジュールは、上記第一の実施形態と比較して、光ファイバに代えて光導波路が形成されている点が主に異なる。図 5は、本発明の第四の実施形態に係る光送受信モジュールの断面図である。

[0087] 図 5に示すように、本実施形態に係る光送受信モジュール 4は、シリコン基板力なり光を透過する光透過性基板 70を備えている。光透過性基板 70の表面には、第一レンズ用溝 12、フィルタ用溝 13、および第二レンズ用溝 14が直線上に配置されている。これらの溝 12— 14は、上記第三の実施形態で説明したものと同じ大きさとされている。

[0088] 第一レンズ用溝 12には、第一ボールレンズ 22が載置され、フィルタ用溝 13には、誘電体多層膜フィルタ 23が載置され、第二レンズ用溝 14には、第二ボールレンズ 2 4が載置されている。また、光透過性基板 70上における第一レンズ用溝 12から第二レンズ用溝 14に向けた直線の延長線上に、レーザダイオード 25が設けられている。また、光透過性基板 70における第二レンズ用溝 14から第一レンズ用溝 12に向けた直線の反対方向には、その直線に沿って光導波路 71が形成されている。光導波路 71は、光透過性基板 70の上にポリイミドなどを用いることによって形成されている。このとき、ポリイミドの厚さを調整することにより、第一ボールレンズ 22を通過する光の光軸の高さに光導波路 71のコア部の高さを合わせることができる。

[0089] さらに、光透過性基板 70の裏面側には、上記第一の実施形態と同様のフォトダイオード 26、アンプ 27、および配線基板 28が同様の位置関係をもって配置されている。また、さらに、光透過性基板 70における誘電体多層膜フィルタ 23から反射した光が通過する位置に、凸レンズ 31が形成されている。その他の点については、上記第一の実施形態と同様の構成を有している。

[0090] 以上の構成を有する本実施形態に係る光送受信モジュール 4においては、光ファィバに代えて、光導波路 71を形成したものであり、光入出射部が光導波路 71の先端部を構成している。そして、上記第一の実施形態と同様、光信号を出射するレーザダィオード 25と光信号が入射するフォトダイオード 26とを有している。ここで、フォトダイオード 26は、光透過性基板 70の裏面側に設けられている。このため、フォトダイォード 26を設けるためのサブマウントなどを別途設ける必要がないので、その分スペース上の制約が少ないものとなる。また、側面入射型のフォトダイオードなどを用いる必要もなくなる。

[0091] また、上記第一の実施形態と同様、フィルタ用溝 13は、異方性エッチングによって形成されているため、正確な傾斜角度でフィルタ用溝 13を形成することができる。したがって、光導波路 71から出射した光をフォトダイオード 26に精度よく案内することができる。さらに、レンズ用溝 12, 14も異方性エッチングで所定の深さとなるようにして形成されている。したがって、ボールレンズ 22, 24などの素子を容易に精度よく位置合わせすることができる。

[0092] 次に、本発明の第五の実施形態について説明する。本実施形態に係る光送受信用モジュールは、上記第三の実施形態と比較して、光ファイバが分離したタイプである点において主に異なっている。図 6は、本発明の第五の実施形態に係る光送受信モジュールを示す図であり、（a)は平面図、（b)は側断面図である。

[0093] 図 6に示すように、本実施形態に係る光送受信モジュール 5は、シリコン基板力なり、光を透過する光透過性基板 80を備えている。光透過性基板 80の表面には、フィルタ用溝 53および第二レンズ用溝 54が形成されている。フィルタ用溝 53には、誘電体多層膜フィルタ 23が載置され、第二レンズ用溝 54には第二ボールレンズ 24が載置されている。

[0094] また、光透過性基板 80の裏面側には、フォトダイオード 26、アンプ 27、および配線基板 56が設けられている。さらに、光透過性基板 80は、セラミックパッケージ 81に収容されている。セラミックパッケージ 81の内部は、平板状のキャップ 82によって気密封じされている。

[0095] セラミックパッケージ 81における側壁部には、レンズホルダ 83が YAG溶接によって取り付けられている。この YAG溶接は、調芯作業が行われた後に実施される。レンズホルダ 83内には、第一ボールレンズ 84が収容されているとともに、レンズホルダ 83 にはファイバフエルール 85が挿入されている。ファイバフエルール 85には、被覆付フアイバ 87が接続されている。

[0096] さらに、セラミックパッケージ 81の側壁部には、貫通孔が形成されており、この貫通孔を塞ぐ透明窓 88が設けられている。ファイバフェルール 85から出射する光は、第一ボールレンズ 84を介してセラミックパッケージ 81内の誘電体多層膜フィルタ 23に到達する。また、誘電体多層膜フィルタ 23を透過したレーザダイオード 25の光は、透明窓 88および第一ボールレンズ 84を介してファイバフエルール 85に到達する。その他の点につ、ては、上記第三の実施形態と同様の構成を有して、る。

[0097] 以上の構成を有する本実施形態に係る光送受信モジュール 5においては、フアイパフェルール 85と第一ボールレンズ 84とを、いずれもレンズホルダ 83内に収容し、レンズホルダ 83をセラミックパッケージ 81の側壁部に固定している。かかる態様の光送受信モジュール 5においても、上記第三の実施形態と同様、フォトダイオード 26は、光透過性基板 80の裏面側に設けられている。このため、フォトダイオード 26を設けるためのサブマウントなどを別途設ける必要がないので、その分スペース上の制約が少ないものとなる。また、側面入射型のフォトダイオードなどを用いる必要もなくなる。

[0098] また、フィルタ用溝 53は、異方性エッチングによって形成されて、るため、正確な傾斜角度でフィルタ用溝 53を形成することができる。したがって、透明窓 88を通して出射した光をフォトダイオード 26に精度よく案内することができる。さらに、レンズ用溝 5 4も異方性エッチングで所定の深さとなるようにして形成されている。したがって、第二ボールレンズ 24などの素子を容易に精度よく位置合わせすることができる。

[0099] さらに、本実施形態に係る光送受信モジュール 5では、上記第三の実施形態で示した光送受信モジュールのようなメタライズファイバを用いてヽな、ので、その分コストの低減を図ることができる。

[0100] ところで、本実施形態に係る光送受信モジュール 5では、ファイバフエルール 85および第一ボールレンズ 83が光透過性基板 80上に載置されてな、ので、調芯を別途行う必要がある。ただし、第一ボールレンズ 84はファイバフエルール 85を圧入したレンズホルダ 83の先端に形成されたテーパ部により固定されている。このためファイバフエルール 85の中心と第一ボールレンズ 84の中心とを精度よく合わせることができる。し力も、第一ボールレンズ 84から出射する光は平行光となるので、光軸方向の調芯は不要である。さらに、フォトダイオード 26、レーザダイオード 25、第二ボールレンズ 24、および誘電体多層膜フィルタ 23の位置関係は高精度で一致している。このため、調芯作業は光軸に垂直な方向に対して、位置合わせをレーザ光に対してのみ実施すれば済む。

[0101] 以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記各実施形態では、家庭用の光送受信モジュールについて説明したが、本発明の光送受信用モジュールは、基地局用の光送受信用モジュールに用いることもできる。この場合、レーザダイオードが 1. 55 /z m 帯の光を出射し、誘電体膜フィルタは 1. 55 m帯の波長の光を透過し、 1. 帯の波長の光を反射する。また、上記各実施形態としては、フォトダイオードとして裏面入射型のフォトダイオードを用いてヽるが、表面入射型のフォトダイオードを用いることもできる。さらに、上記実施形態では、光透過性基板としてシリコン基板を用いている力たとえば光を透過するガラス基板などを用いることもできる。ガラス基板を用いる際には、各溝は、たとえば NCカ卩ェによって形成することができる。

産業上の利用可能性

[0102] 本発明は、光通信や光情報処理などに用いられ、光の送受信を行う光送受信モジユールに利用できる。

Claims

請求の範囲

[1] 第一波長の光を透過する光透過性基板と、

前記光透過性基板上に載置され、前記第一波長とは異なる第二波長の光を出射するレーザダイオードと、

前記光透過性基板における前記レーザダイオードが設けられた面の裏面側に取り付けられたフォトダイオードと、

第一波長の光を反射し、前記第二波長の光を透過する誘電体膜フィルタと、前記レーザダイオードから出射する光を入射するとともに、前記フォトダイオードに対して光を出射する光入出射部と、

を備え、

前記誘電体膜フィルタが、前記光透過性基板に所定の傾斜角をもって形成された傾斜溝内に載置されることにより、前記フォトダイオードと前記光入出射部との間、および前記レーザダイオードと前記光入出射部との間の光路を一致させるように調整されて、ることを特徴とする光送受信モジュール。

[2] 前記光透過性基板がシリコン基板である請求項 1に記載の光送受信モジュール。

[3] 前記傾斜溝が、異方性エッチングによって形成されて、る請求項 1に記載の光送受信モジュール。

[4] 前記フォトダイオードが、前記レーザダイオードと前記光入出射部とを繋ぐ線の直下に配置されて、る請求項 1に記載の光送受信モジュール。

[5] 前記フォトダイオード、レーザダイオード、および誘電体膜フィルタが複数組配設されてアレイ状とされている請求項 4に記載の光送受信モジュール。

[6] 前記誘電体膜フィルタと前記レーザダイオードとの間、および前記誘電体膜フィルタと前記光入出射部との間に、それぞれレンズが配設されている請求項 1に記載の光送受信モジュール。

[7] 前記光透過性基板の表面に、前記フォトダイオードに対する光を集光する集光レンズが設けられて、る請求項 1に記載の光送受信モジュール。

[8] 前記集光レンズが、イオンビームエッチングによって形成されている請求項 7に記載の光送受信モジュール。

[9] 前記光入出射部が、光ファイバの先端部である請求項 1に記載の光送受信モジ: 一ノレ。

[10] 前記光入出射部が、光導波路の先端部である請求項 1に記載の光送受信モジュ一ノレ。