WO2010050265A1 - 光モジュール - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to an optical module having a structure for suppressing optical crosstalk in an optical module in which a light emitting element and a light receiving element are mounted in the same housing.
  • optical crosstalk In an optical module having a light emitting element (semiconductor laser) and a light receiving element (photodiode) such as an optical transceiver module in the same housing, suppressing optical crosstalk is an extremely important factor for obtaining good light receiving sensitivity. ing. There are mainly the following two paths as the cause of this optical crosstalk. In the first path, light emitted from the light emitting element is scattered by the inner wall of the housing and reaches the light receiving element. In the second path, light leaked from the active layer of the light emitting element (semiconductor laser) into the substrate (hereinafter referred to as leaked light) is emitted to the outside from the side surface of the light emitting element and directly or on the inner wall of the housing. It is scattered and reaches the light receiving element. In order to suppress these optical crosstalks, various methods have been devised.
  • Patent Document 1 in an optical module in which a light emitting element and a light receiving element are mounted on a substrate, a wavelength selection filter is inserted between the light emitting element and the light receiving element to reflect stray light from the light emitting element, thereby optical crosstalk.
  • An optical module for suppressing the above is described.
  • Patent Document 2 and Patent Document 3 in an optical module in which a plurality of optical semiconductor elements are mounted on a substrate, a light absorbing resin (or a light shielding resin) is disposed between the plurality of optical semiconductor elements, The light absorbing resin (or the light shielding resin) has a structure that suppresses optical crosstalk between the elements, and the substrate surface including the transparent resin is covered with the transparent resin after the periphery of the optical semiconductor element is covered with the transparent resin.
  • the optical module applied to is described.
  • Patent Document 1 since a wavelength selection filter is inserted between a light emitting element and a light receiving element, light that directly enters the light receiving element from the light emitting element can be blocked. However, wavelength selection is performed for the path (second path) where light (leakage light) emitted to the back of the light emitting element (opposite to the wavelength selection filter) is scattered by the inner wall of the housing and enters the light receiving element.
  • the filter does not function effectively. In other words, the optical crosstalk due to leakage light (the second path) cannot be suppressed.
  • Patent Document 2 and Patent Document 3 in consideration of suppression of optical crosstalk caused by the leakage light (the second path), the resin completely covers the light emitting element, and the resin and the substrate are bonded. ing.
  • the light emitting element is distorted due to thermal contraction of the resin.
  • the interval between the diffraction gratings in the light emitting element changes. This change in the diffraction grating spacing may cause a change in emission wavelength.
  • Patent Documents 2 and 3 have a configuration in which leakage light that cannot be completely absorbed (blocked) by the resin can cause optical crosstalk.
  • optical crosstalk due to leaked light (second path) without causing deterioration of characteristics and reliability of the light emitting element in the conventional technology. It was difficult to suppress.
  • an object of the present invention is to provide an optical module capable of suppressing light crosstalk caused by leaked light and obtaining good light receiving sensitivity without causing deterioration in characteristics and reliability of a light emitting element with a simple structure. There is to do.
  • a region where a resin and a non-adhesive material are formed is provided on a substrate on which an optical element (light emitting element and light receiving element) is mounted. Furthermore, it is characterized in that the light absorption efficiency is improved by combining the light absorbing resin and the light reflecting material.
  • a light absorbing resin that absorbs light having a light emission wavelength of the light emitting elements is disposed so as to cover the side surfaces of the light emitting elements, A material that is not bonded to the light absorbing resin is disposed between the light absorbing resin and the substrate.
  • a light absorbing resin that absorbs light having a light emission wavelength of the light emitting element is disposed so as to cover a side surface of the light emitting element, and the light absorption A material that does not adhere to the light absorbing resin is disposed between the resin and the substrate, and a reflective material that reflects light having the emission wavelength of the light emitting element is disposed so as to cover the light absorbing resin.
  • a light absorbing resin that absorbs light of the light emitting wavelength of the light emitting elements is disposed so as to surround the light emitting elements, and the light absorption
  • a reflective material that reflects light having the emission wavelength of the light emitting element is disposed so as to cover the outer periphery of the resin.
  • the light emitting elements whose side surfaces are coated with a light absorbing resin that absorbs light having the emission wavelength of the light emitting elements are used.
  • an optical module that can suppress optical crosstalk caused by leaked light and obtain good reception sensitivity without causing deterioration in characteristics and reliability of a light-emitting element with a simple structure. be able to.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the overall configuration of a single-core bidirectional optical transceiver module using two wavelengths to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating details of the optical demultiplexing / multiplexing function of the optical multiplexer / demultiplexer in the single-core bidirectional optical transceiver module according to the present embodiment.
  • an optical element mounting substrate 1 on which a light emitting element 11 responsible for transmission and a light receiving element 12 responsible for reception are mounted is mounted on a CAN stem 13, and the optical multiplexer / demultiplexer 2 is mounted on a housing 3.
  • the light emitting element 11 has a light emitting unit that emits light by changing an electrical signal into an optical signal on its upper surface
  • the light receiving element 12 has a light receiving unit that converts an optical signal into an electric signal on its upper surface.
  • the operating wavelengths of the optical elements 11 and 12 are ⁇ 1 and ⁇ 2 , respectively, and the wavelength relationship is ⁇ 1 ⁇ 2 .
  • the housing 3 is provided with irregularities for enabling the optical multiplexer / demultiplexer 2 to be mounted.
  • the optical multiplexer / demultiplexer 2 uses a transparent substrate 21 as a support substrate, a first wavelength selection filter 22a is formed on one surface, and a second wavelength selection filter 22b is formed on an opposite surface parallel to this surface. .
  • the optical multiplexer / demultiplexer 2 is mounted by matching the outer shape of the housing 3 to the unevenness, and is bonded with a UV curable resin.
  • the material of the transparent substrate 21 was BK7.
  • the transparent substrate 21 is mounted so as to have an angle with respect to the plane.
  • the wavelength selection filters 22a and 22b are composed of a dielectric multilayer film made of Ta 2 O 5 and SiO 2 .
  • the wavelength selection filters 22a and 22b have a separation wavelength ⁇ th of ⁇ 1 ⁇ th ⁇ 2 , filters that transmit light having a wavelength shorter than ⁇ th and reflect light having a longer wavelength (so-called short path). Filter).
  • the first wavelength filter 22a is transmitted through a wavelength of lambda 1, the optical path by translating the refraction at the transparent substrate 21 is optically coupled with the optical fiber 5 through the lens 4.
  • the light of wavelength ⁇ 2 emitted from the optical fiber enters the transparent substrate 21 through the lens 4, undergoes refraction at the transparent substrate 21, and then reaches the first wavelength selection filter 22 a.
  • the wavelength ⁇ 2 emitted from the optical fiber is reflected by the first wavelength selection filter 22a and reaches the opposing second wavelength selection filter 22b. Since the second wavelength selective filter 22b facing the a same as the first wavelength selective filter 22a, light of the wavelength lambda 2 is reflected again.
  • the light reflected by the second wavelength selection filter 22b is incident on the transparent substrate 21 again.
  • the light reflected by the second wavelength selection filter 22b (again, the light incident on the transparent substrate 21 again) is incident on the portion where the first wavelength selection filter 22a is not formed.
  • the light having the wavelength ⁇ 2 is emitted from the optical multiplexer / demultiplexer 2 to the lower side of the drawing and is incident on the light receiving element 12.
  • the reflected light from the second wavelength selective filter 22b is incident on the first wavelength selective filter 22a again, and between the first wavelength selective filter 22a and the second wavelength selective filter 22b. Is designed to make two more round trips. This is to increase the distance between the light emitting element 11 and the light receiving element 12. This is because a light emitting element that is driven at high speed may become a noise source (referred to as electrical crosstalk) on the light receiving element side. When there is no other special reason such as electrical crosstalk, it is desirable that the number of reflections be minimized by matching the multiple reflection pitch in the glass substrate with the mounting pitch of the elements.
  • the light that has reciprocated three times between the first wavelength selection filter 22a and the second wavelength selection filter 22b is transmitted through a portion where the first wavelength selection filter 22a is not formed, and is directed to the light receiving element 12. Incident.
  • the movement distance x of the light from the light emitting element 11 in the parallel direction between the incident position and the emission position in the optical multiplexer / demultiplexer 2 is d ⁇ sin ( ⁇ 1 ⁇ 2) where d is the thickness of the transparent substrate 21. ) / cos ⁇ 2 to become.
  • the period length y of the multiple reflection inside the substrate is given by 2d ⁇ tan ⁇ 2 .
  • the period length z in the parallel direction is 2d ⁇ sin ⁇ 2 ⁇ cos ⁇ .
  • the light is reciprocated three times in the optical multiplexer / demultiplexer 2.
  • the light emitting element 11 and the light receiving element 12 on the element mounting substrate are mounted at a position where the distance between the light emitting point of the light emitting element 11 and the light receiving point of the light receiving element 12 is separated by 3z. Therefore, it is necessary to select d, theta 1 to maintain the appropriate element spacing.
  • a vertical emission type LD in which microlenses are integrated is used as the light emitting element 11 on the optical element mounting substrate 1.
  • a vertical emission type LD is desirable for ease of mounting, an edge emission type LD can also be used for the light emitting element 11.
  • the lens integrated type is desirable from the viewpoint of ease of optical coupling and reduction in the number of parts, but it is needless to say that it is not necessary to be trapped by it.
  • the light receiving element 12 also uses a surface incidence type PD, but needless to say, it is not necessary to be trapped in it.
  • an amplifier IC and a chip capacitor are mounted on the CAN stem 14 or the optical element mounting substrate 1, but they are not shown because they are the same as usual.
  • FIG. 3A is a plan view showing details of the optical element mounting portion in this embodiment
  • FIG. 3B is a cross-sectional view showing details of the optical element mounting portion in this embodiment.
  • a light-absorbing resin that absorbs light of the light emission wavelength ⁇ 1 of the light emitting element 11 is disposed so as to cover the side surface of the light emitting element 11 with respect to the single-core bidirectional optical transceiver module configured as shown in FIG. is doing. Details of the optical element mounting portion will be described with reference to FIG.
  • a UV curable resin that absorbs light having a light emission wavelength ⁇ 1 of the light emitting element 11 is used as the light absorbing resin 6, a UV curable resin that absorbs light having a light emission wavelength ⁇ 1 of the light emitting element 11 is used.
  • the light emitting element 11 and the non-adhesive layer 7 are placed on the substrate, and this UV curable resin is applied on the side of the light emitting element 11 on the non-adhesive layer 7 by a dispenser, and then the light absorbing resin 6 is cured by UV irradiation.
  • the leakage light 10 from the side surface of the light emitting element 11 is absorbed by the light absorbing resin 6. Therefore, it is possible to reduce the leaked light 10 incident on the light receiving element 12 directly from the side surface of the light emitting element 11 or due to scattering from the housing 3, thereby suppressing optical crosstalk.
  • a non-adhesive layer 7 made of a material that does not adhere to the light absorbing resin 6 is formed between the light absorbing resin 6 and the optical element mounting substrate 1.
  • Teflon registered trademark
  • this non-adhesive layer 7 is previously formed on the optical element mounting substrate 1 before the light emitting element 11 is connected. It is formed by processing. As a result, the light absorbing resin 6 is not bonded to the optical element mounting substrate 1 but is bonded only to the side surface of the light emitting element 11.
  • a UV curable resin that absorbs light of wavelength ⁇ 1 is used as the light absorbing resin 6, but it is not necessary to be bound by this, for example, a substance (powder) that absorbs light of wavelength ⁇ 1 and UV.
  • a mixture of curable resins may also be used.
  • a black sealing resin may be used.
  • non-adhesive layer 7 is formed by Teflon (registered trademark) processing in this embodiment, it is needless to say that the material is not limited to this as long as it is a material that does not adhere to the light absorbing resin 6.
  • the single-core bidirectional optical transceiver module having the configuration as shown in FIG. 1 has been described as an example.
  • the present invention is not limited to this configuration, and the optical module includes a light emitting element and a light receiving element in the same housing. Can be applied. The same applies to the following embodiments.
  • FIG. 4A is a plan view showing details of the optical element mounting portion in this embodiment
  • FIG. 4B is a cross-sectional view showing details of the optical element mounting portion in this embodiment.
  • the light absorbing resin 6 is covered with a reflecting material 8 that reflects the light having the emission wavelength ⁇ 1 of the light emitting element 11 in addition to the configuration of the first embodiment.
  • a thermosetting white paste is used as the reflector 8.
  • the reflecting material 8 is supplied onto the light absorbing resin 6 by a dispensing method after the light absorbing resin 6 is UV cured.
  • the structure of FIG. 4 is implement
  • the leaked light that could not be absorbed by the light absorbing resin 6 is reflected by the reflecting material 8 and again absorbed by the light absorbing resin 6. Therefore, leakage light / light absorption efficiency is improved, and optical crosstalk can be reduced.
  • a white paste is used as the reflector 6, but a metal thin film may be used.
  • a metal thin film By forming the metal thin film on the light absorbing resin 6 by vapor deposition, it is possible to reflect the leaked light 10 that could not be absorbed by the light absorbing resin 6 like the white paste.
  • a resin having a refractive index at the wavelength ⁇ 1 different from that of the light absorbing resin 6 may be substituted.
  • Fresnel reflection due to the difference in refractive index between the light absorbing resin 6 and the reflecting material 8 occurs at the interface between the light absorbing resin 6 and the reflecting material 8.
  • neither the light-absorbing resin 6 nor the reflective material 8 is adhered to the optical element mounting substrate 1 due to the presence of the non-adhesive layer 7. Therefore, similarly to Example 1, it is possible to prevent the light emitting element 11 from being distorted due to the shrinkage of the light absorbing resin 6 and the reflecting material 8 when the temperature changes.
  • FIG. 5A is a plan view showing details of the optical element mounting portion in the present embodiment
  • FIG. 5B is a cross-sectional view showing details of the optical element mounting portion in the present embodiment.
  • a light-absorbing resin 6 that absorbs light having a light emission wavelength ⁇ 1 of the light emitting element 11 is provided so as to surround the light emitting element 11 with respect to the single-core bidirectional optical transceiver module configured as shown in FIG. It is arranged. Details of the optical element mounting portion will be described with reference to FIG.
  • a UV curable resin that absorbs light having a light emission wavelength ⁇ 1 of the light emitting element 11 is used around the light emitting element 11.
  • the light absorbing resin 6 is applied around the light emitting element 11 mounting portion on the optical element mounting substrate 1 by a transfer method, and then the light absorbing resin 6 is cured by UV irradiation.
  • the light emitting element 11 is surrounded by the wall of the light absorbing resin 6.
  • the leakage light 10 emitted from the side surface of the light emitting element 11 is absorbed by the wall of the light absorbing resin 6. Therefore, it is possible to reduce the leakage light 10 incident on the light receiving element 12 directly from the side surface of the light emitting element 11 or by scattering in the housing 3.
  • the light absorbing resin 6 has a structure that does not contact the light emitting element 1. Therefore, even if the non-adhesive layer 7 is not formed on the optical element mounting substrate 1 as in Example 1, the light emitting element 1 is not distorted even if the light absorbing resin 6 contracts when the temperature changes. It becomes.
  • a UV curable resin that absorbs light having a wavelength ⁇ 1 is used as the light absorbing resin 6.
  • it is not necessary to be bound by this, and for example, it absorbs light having a wavelength ⁇ 1.
  • It may be a mixture of a substance (powder) and a UV curable resin.
  • a black sealing resin may be used.
  • FIG. 6A is a plan view showing details of the optical element mounting portion in the present embodiment
  • FIG. 6B is a cross-sectional view showing details of the optical element mounting portion in the present embodiment.
  • a reflector 8 that reflects the light having the emission wavelength ⁇ 1 of the light emitting element 11 is disposed so as to cover the outer periphery of the wall of the light absorbing resin 6.
  • a thermosetting white paste is used as the reflector 8.
  • the reflecting material 8 is supplied by a dispensing method so as to cover the outer periphery of the wall of the light absorbing resin 6 after the light absorbing resin 6 is UV cured.
  • the structure of FIG. 6 is implement
  • the leaked light 10 that could not be absorbed by the wall of the light absorbing resin 6 is reflected by the reflecting material 8 and again absorbed by the light absorbing resin 6. Therefore, the absorption efficiency of the leaked light 10 is improved, and optical crosstalk can be reduced.
  • the light absorbing resin 6 has a structure that does not contact the light emitting element 1. Therefore, even if the non-adhesive layer 7 is not formed on the optical element mounting substrate 1 as in Example 1, the light emitting element 1 is not distorted even if the light absorbing resin 6 contracts when the temperature changes. It becomes.
  • a white paste is used as the reflecting material 8.
  • a metal thin film or a resin having a refractive index at a wavelength ⁇ 1 different from that of the light absorbing resin 6 may be substituted.
  • FIG. 7A is a plan view showing details of the optical element mounting portion in this embodiment
  • FIG. 7B is a cross-sectional view showing details of the optical element mounting portion in this embodiment.
  • the side surface of the light emitting element 11 is coated with a light absorbing material that absorbs light having the emission wavelength ⁇ 1 of the light emitting element 11.
  • a light absorbing resin that absorbs light having a light emission wavelength ⁇ 1 of the light emitting element 11 is used as a material for the coating layer on the side surface of the light emitting element 11, in this embodiment.
  • the coating layer 9 is formed in advance by spraying a light absorbing resin before the light emitting element 11 is mounted on the optical element mounting substrate 1. Thereby, the leakage light 10 from the side surface of the light emitting element 11 is absorbed by the coating layer 9. Therefore, it is possible to reduce leakage light incident on the light receiving element 12 directly from the side surface of the light emitting element 11 or due to scattering in the housing 3, and optical crosstalk can be suppressed.
  • the coating layer 9 and the optical element mounting substrate 1 are not bonded. For this reason, even if there is a temperature change, the light emitting element 11 is essentially free from distortion due to the shrinkage of the coating layer 9.
  • this embodiment uses the light-absorbent resin as the material of the coating layer 9, anything as long as the material for the light absorption for absorbing an emission wavelength lambda 1 of the light well, preferably is suitable spray easily Material .
  • the present invention can be used in a field where an information communication device using an optical module including a light emitting element and a light receiving element is used, for example, an optical communication module, an optical recording module, a high-speed switching device (router, server, etc.). .

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Abstract

　簡便な構造で発光素子の特性劣化、信頼性低下を引き起こすことなく漏れ光起因の光クロストークを抑制し、良好な受光感度を得ることのできる光モジュールを提供する。光素子搭載基板１上に複数の発光素子１１と受光素子１２を搭載した光モジュールにおいて、前記発光素子１１の側面を覆うように、前記発光素子１１の発光波長の光を吸収する光吸収樹脂６を配置し、前記光吸収樹脂６と前記光素子搭載基板１の間には、前記光吸収樹脂６と非接着な材質からなる非接着層７を配置する。

Description

光モジュール 参照による取り込み
　本出願は、２００８年１０月３１日に出願された日本特許出願第２００８－２８０６９７号の優先権を主張し、その内容を参照することにより本出願に取り込む。
　本発明は、同一筐体内に発光素子と受光素子を搭載する光モジュールにおいて、光クロストークを抑制する構造を有する光モジュールに関するものである。
　光送受信モジュール等の発光素子（半導体レーザ）と受光素子（フォトダイオード）を同一筐体内に備える光モジュールにおいて、光クロストークを抑制することは良好な受光感度を得るうえで極めて重要な要素となっている。この光クロストークの原因としては主に以下の２つの経路が存在している。第１の経路は、発光素子から出射した光が筐体の内壁で散乱され、受光素子に達するものである。第２の経路は、発光素子（半導体レーザ）の活性層から基板内に漏れ出た光（以下、漏れ光と記す。）が発光素子の側面から外部へ出射され、直接もしくは筐体の内壁で散乱され、受光素子に達するものである。これら光クロストークを抑制するために、従来から様々な手法が考案されてきた。
　例えば、特許文献１では、基板上に発光素子と受光素子を搭載した光モジュールにおいて、該発光素子と受光素子間に波長選択フィルタを挿入し、発光素子からの迷光を反射させることにより光クロストークを抑制する光モジュールが記載されている。
　また、特許文献２および特許文献３には、基板上に複数の光半導体素子を搭載した光モジュールにおいて、その複数の光半導体素子の間に光吸収樹脂（または遮光樹脂）を配置することにより、該素子間の光クロストークを抑制する構造をとっており、前記光吸収樹脂（または遮光樹脂）は、前記光半導体素子の周囲を透明樹脂で覆った上から、該透明樹脂を含めて基板表面に塗布されている光モジュールが記載されている。
特開平１１－２４８９７８号公報 特開２０００－７５１５５号公報 特開平２－７３２０８号公報
　特許文献１では、発光素子と受光素子間に波長選択フィルタが挿入された形態であるため、発光素子から受光素子へ直接入射する光に関しては、遮断することができる。しかしながら、発光素子の後方（波長選択フィルタと反対側）へ出射した光（漏れ光）が筐体の内壁で散乱し、受光素子に入射する経路（上記第２の経路）に対して、波長選択フィルタは有効に機能しない構成となっている。換言すると、漏れ光（上記第２の経路）起因の光クロストークを抑制できない構成となっている。
　特許文献２および特許文献３では、上記漏れ光（上記第２の経路）起因の光クロストークの抑制を考慮して、樹脂が発光素子を完全に覆い、且つ樹脂と基板が接着した形態となっている。しかしながら、この形態では樹脂と基板が接着しているため、樹脂の熱収縮により発光素子に歪みが発生する。換言すると、発光素子内の回折格子の間隔が変化することとなる。この回折格子間隔の変化は、発光波長の変動を引き起こす虞がある。また、歪みにより発光素子の信頼性低下が懸念される。さらに、特許文献２および特許文献３では、樹脂で吸収（遮断）しきれなかった漏れ光が、光クロストークを引き起こす原因となり得る可能性がある構成となっている。
　以上述べたように、発光素子と受光素子が同一筐体内に備える光モジュールにおいて、従来の技術では発光素子の特性劣化、信頼性低下を引き起こすことなく漏れ光（第２の経路）による光クロストークを抑制することが困難であった。
　本発明の目的は上記を鑑み、簡便な構造で発光素子の特性劣化、信頼性低下を引き起こすことなく漏れ光起因の光クロストークを抑制し、良好な受光感度を得ることのできる光モジュールを提供することにある。
　上記課題を解決するため、下記のいずれかの特徴を有する。
　本発明では光素子（発光素子および受光素子）を搭載する基板上に樹脂と非接着な材質を形成した領域を設ける。さらに、光吸収樹脂と光反射材を組み合わせることにより、光吸収効率の向上を図る点に特徴を持つ。
　具体的には、基板上に複数の発光素子と受光素子を搭載した光モジュールにおいて、前記発光素子の側面を覆うように、前記発光素子の発光波長の光を吸収する光吸収樹脂を配置し、前記光吸収樹脂と前記基板の間には、前記光吸収樹脂と非接着な材質を配置する。本構造を採ることにより、樹脂の熱収縮による発光素子の歪みを抑制することができる。
　また、基板上に複数の発光素子と受光素子を搭載した光モジュールにおいて、前記発光素子の側面を覆うように、前記発光素子の発光波長の光を吸収する光吸収樹脂を配置し、前記光吸収樹脂と前記基板の間には、前記光吸収樹脂と非接着な材質を配置し、前記光吸収樹脂の上を覆うように、前記発光素子の発光波長の光を反射する反射材を配置する。本構造を採ることにより、樹脂の熱収縮による発光素子の歪みを抑制すると共に光吸収樹脂による光吸収効率を向上させることができる。
　また、基板上に複数の発光素子と受光素子を搭載した光モジュールにおいて、前記発光素子の周囲を囲うように、前記発光素子の発光波長の光を吸収する光吸収樹脂を配置し、前記光吸収樹脂の外周を覆うように、前記発光素子の発光波長の光を反射する反射材を配置する。本構造を採ることにより、樹脂の熱収縮による発光素子の歪みを抑制すると共に光吸収樹脂による光吸収効率を向上させることができる。
　さらに、基板上に複数の発光素子と受光素子を搭載した光モジュールにおいて、前記発光素子として、側面が、前記発光素子の発光波長の光を吸収する光吸収樹脂によりコーティングされたものを用いる。本構造を採ることにより、樹脂の熱収縮による発光素子の歪みを抑制すると共に光吸収樹脂による光吸収効率を向上させることができる。
　本発明による構造をとれば、簡便な構造で発光素子の特性劣化、信頼性低下を引き起こすことなく漏れ光起因の光クロストークを抑制し、良好な受信感度を得ることのできる光モジュールを提供することができる。
　本発明の他の目的、特徴及び利点は添付図面に関する以下の本発明の実施例の記載から明らかになるであろう。
本発明に関わる各実施形態に共通する一芯双方向光送受信モジュールの全体構成を説明した図である。 本発明に関わる各実施形態に共通する一芯双方向光送受信モジュールにおける光合分波器の光分波・合波機能の詳細を説明した図である。 本発明に関わる第一の実施の形態を説明する図である。 本発明に関わる第二の実施の形態を説明する図である。 本発明に関わる第三の実施の形態を説明する図である。 本発明に関わる第四の実施の形態を説明する図である。 本発明に関わる第五の実施の形態を説明する図である。
　以下、本発明の実施の形態について、実施例を用い図面を参照しながら説明をする。なお、実質同一部位には同じ参照番号を振り、説明は繰り返さない。
　まず、各実施形態に共通する一芯双方向光送受信モジュールの基本構成について図１および図２を用いて説明する。
　図１は本発明を適用する二波長を用いた一芯双方向光送受信モジュールの全体構成を説明した断面図である。図２は、本実施例の一芯双方向光送受信モジュールにおける光合分波器の光分波・合波機能の詳細を説明した図である。
　まず、図１を用いて、二波長を用いた双方向光送受信モジュールの基本構成について説明する。本モジュールは送信を担う発光素子１１と受信を担う受光素子１２を搭載した光素子搭載基板１がＣＡＮステム１３上に実装され、光合分波器２は筐体３に実装されている。発光素子１１は、その上面に電気信号を光信号に変えて発光する発光部を有し、受光素子１２は、その上面に光信号を電気信号に変換する受光部を備えている。光素子１１、１２の使用波長はそれぞれλ１、λ２であり、波長の長短関係はλ１＜λ２である。筐体３内部には光合分波器２の実装を可能とするための凹凸が設けられている。光合分波器２は透明基板２１を支持基板とし、一方の面に第一の波長選択フィルタ２２ａが形成され、この面と平行な対向する面に第二の波長選択フィルタ２２ｂが形成されている。光合分波器２の実装は、筐体３の凹凸への外形合わせで行い、ＵＶ硬化樹脂で接着している。透明基板２１の材質はＢＫ７とした。透明基板２１は平面に対する角度を持つように実装されている。波長選択フィルタ２２ａ、２２ｂはＴａ２Ｏ５とＳｉＯ２からなる誘電体多層膜で構成されている。波長選択フィルタ２２ａ、２２ｂはλ１＜λｔｈ＜λ２の分離波長λｔｈを持ち、このλｔｈより短波長の光を透過し、長波長の光を反射する性質をもつフィルタ（いわゆるショートパスフィルタ）とした。
　発光素子１１から出射された波長λ１の光は、第一の波長選択フィルタ２２ａに到達する。第一の波長選択フィルタ２２ａはλ１の波長を透過し、透明基板２１での屈折により光路を平行移動し、レンズ４を介して光ファイバ５と光結合される。
　一方、光ファイバから出射された波長λ２の光は、レンズ４を介して透明基板２１に入射し、透明基板２１での屈折を受けた後、第一の波長選択フィルタ２２ａに到達する。光ファイバから出射された波長λ２は、第一の波長選択フィルタ２２ａで反射されて、対向する第二の波長選択フィルタ２２ｂに到達する。対向する第二の波長選択フィルタ２２ｂは第一の波長選択フィルタ２２ａと同じものなので、波長λ２の光は再度反射される。
　第二の波長選択フィルタ２２ｂで反射された光は、再び透明基板２１内へと入射する。このとき、最も素朴な設計では、第二の波長選択フィルタ２２ｂで反射された光（上記、再度透明基板２１内へ入射光）は、第一の波長選択フィルタ２２ａが形成されていない箇所へ入射した後、光合分波器２から波長λ２の光が紙面下方へ出射し、受光素子１２へ入射する構成となる。
　しかしながら、本実施例では、第二の波長選択フィルタ２２ｂからの反射光は、再び第一の波長選択フィルタ２２ａへと入射し、第一の波長選択フィルタ２２ａと第二の波長選択フィルタ２２ｂの間をさらに二往復させる設計としている。これは、発光素子１１と受光素子１２の間隔をより大きくするためである。なぜならば、高速で駆動する発光素子は、受光素子側に対するノイズ源（これを電気的クロストークと呼ぶ）となる恐れがあるためである。電気的クロストーク等、その他特段の理由がない場合は、ガラス基板内の多重反射のピッチと素子の実装ピッチを一致させて反射回数が最小となる構成が望ましい。
　本実施例では、第一の波長選択フィルタ２２ａと第二の波長選択フィルタ２２ｂの間を三往復した光は、第一の波長選択フィルタ２２ａの形成されていない箇所を透過し、受光素子１２へ入射する。
　ここで、本実施例における光合分波器２の光分波・合波機能の詳細を、図２を参酌して説明する。光合分波器２の角度がθ１の場合、ファイバ５あるいは発光素子１１からの光は、光合分波器２表面の垂直方向に対して、θ１の角度を持って光合分波器２に入射することとなる。透明基板２内に入射時の屈折角度θ２は、スネルの法則から、外部の屈折率ｎ１、透明基板２１の屈折率ｎ２とすると、θ２＝ｓｉｎ－１（ｎ１・ｓｉｎθ１／ｎ２）となる。したがって、発光素子１１からの光の、光合分波器２における入射位置と出射位置の平行方向の移動距離ｘは、透明基板２１の厚さをｄとすると、ｄ・ｓｉｎ（θ１－θ２）／ｃｏｓθ２となる。
　このとき、基板内部での多重反射の周期長ｙは、２ｄ・ｔａｎθ２で与えられる。また、この多重反射する光が、前述したような原理でフィルタにより波長分離されて入射時の光軸と垂直な平面へと出射する場合、その平行方向の周期長ｚは２ｄ・ｓｉｎθ２・ｃｏｓθ１で与えられる。本実施例では、光合分波器２内で光が３往復する構成としている。このとき、素子搭載基板上の発光素子１１と受光素子１２は、発光素子１１の発光点と受光素子１２の受光点の間隔が３ｚだけ離れた位置に搭載されることになる。したがって、適切な素子間隔を保てるようｄ、θ１を選択する必要がある。
　なお、本実施例では、光素子搭載基板１上の発光素子１１にはマイクロレンズを集積した垂直出射型ＬＤを用いた。実装上の簡便さから垂直出射型のＬＤが望ましいが、発光素子１１には端面出射型ＬＤを用いることも可能である。また、光結合の容易さや部品点数削減の観点からレンズ集積型が望ましいが、それに囚われる必要がないことはいうまでもない。
　同様の理由で受光素子１２も面入射型のＰＤを用いているが、それに囚われる必要がないことはいうまでもない。
　また、アンプＩＣやチップコンデンサもＣＡＮステム１４上または光素子搭載基板１上に実装されるが、それらは通常の場合と同様なので図示していない。
　本発明の第一の実施形態について、図３を用いて説明する。図３（ａ）は、本実施例における光素子搭載部の詳細を示した平面図、図３（ｂ）は、本実施例における光素子搭載部の詳細を示した断面図である。
　本実施例では、図１のような構成の一芯双方向光送受信モジュールに対し、発光素子１１の側面を覆うように、発光素子１１の発光波長λ１の光を吸収する光吸収樹脂を配置している。その光素子搭載部の詳細を、図３を用いて説明する。
　光吸収樹脂６として発光素子１１の発光波長λ１の光を吸収するＵＶ硬化型樹脂を用いている。発光素子１１と非接着層７を基板上に設置し、このＵＶ硬化型樹脂をディスペンサにより発光素子１１側面であり非接着層７上に塗布した後、ＵＶ照射により光吸収樹脂６を硬化させる。これにより、発光素子１１側面からの漏れ光１０は、光吸収樹脂６により吸収されることとなる。そのため、発光素子１１側面から直接または筐体３での散乱により、受光素子１２へ入射する漏れ光１０を低減することが可能となり光クロストークを抑制することができる。
　さらに、光吸収樹脂６と光素子搭載基板１の間には、光吸収樹脂６と接着しない材質からなる非接着層７が形成されている。本実施例では、非接着層７の材質としてテフロン（登録商標）を用いており、この非接着層７は発光素子１１を接続する前から、光素子搭載基板１上にあらかじめテフロン（登録商標）加工することにより形成されている。これにより、光吸収樹脂６は光素子搭載基板１と接着せず、発光素子１１の側面とのみ接着されている状態となる。この状態で温度変化により光吸収樹脂６が収縮した場合、光吸収樹脂６は発光素子１１側面を基準として、発光素子１１外周方向へ収縮することとなる。換言すると、光吸収樹脂６と光素子搭載基板１に拘束されてないため、発光素子１１に光吸収樹脂６の収縮による応力（歪み）が発生しないこととなる。
　なお、本実施例では光吸収樹脂６として波長λ１の光を吸収するＵＶ硬化型樹脂を用いたが、これに囚われる必要はなく例えば、波長λ１の光を吸収する物質（粉末）とＵＶ硬化型樹脂を混合させたものでもかまわない。また、黒色の封止用樹脂でもかまわない。
　さらに、本実施例では非接着層７をテフロン（登録商標）加工により形成しているが、光吸収樹脂６と接着しない材質であればこれに限定されるものでないことは言うまでもない。
　本実施例では、図１のような構成の一芯双方向光送受信モジュールを例に説明をしたが、この構成に限らず、発光素子と受光素子を同一筐体内に備える光モジュールに対して、適用することができる。これは、以下の実施形態でも同様である。
　本発明の第二の実施形態について、図４を用いて説明する。図４（ａ）は、本実施例における光素子搭載部の詳細を示した平面図、図４（ｂ）は、本実施例における光素子搭載部の詳細を示した断面図である。
　本実施例は、実施例１の構成に対しさらに、発光素子１１の発光波長λ１の光を反射する反射材８で光吸収樹脂６の上を覆っている。本実施例では、反射材８として熱硬化型の白色ペーストを用いている。反射材８は、光吸収樹脂６をＵＶ硬化した後に、光吸収樹脂６の上にディスペンス法によって供給している。反射材８を供給後、熱硬化を実施することにより図４の構成は実現される。これにより、光吸収樹脂６で吸収しきれなかった漏れ光・は、反射材８で反射され、再度光吸収樹脂６で吸収される。したがって、漏れ光・の吸収効率が向上することとなり、光クロストークを低減させることができる。
　本実施例では、反射材６として白色ペーストを用いたが、金属薄膜を用いてもかまわない。金属薄膜を蒸着により光吸収樹脂６上に形成することにより、白色ペーストと同様に光吸収樹脂６で吸収しきれなかった漏れ光１０を反射させることができる。
　また、反射材８として波長λ１における屈折率が、光吸収樹脂６のそれと異なる樹脂で代用してもかまわない。この場合、光吸収樹脂６と反射材８の界面で、光吸収樹脂６と反射材８の屈折率差に起因するフレネル反射が起こる。このフレネル反射による反射率Ｒは、波長λ１における光吸収樹脂６の屈折率をｎ３、反射材８の屈折率をｎ４、反射材８へ垂直入射すると仮定すると、Ｒ＝（ｎ４－ｎ３）２／（ｎ４＋ｎ３）２×１００（％）で表される。具体的には、ｎ３＝１．２、ｎ４＝１．５の場合、反射率Ｒ＝（１．５－１．２）２／（１．５＋１．２）２×１００≒３．４（％）となる。したがって、光吸収樹脂６で吸収しきれなかった光の３．４％が再度、光吸収樹脂６で吸収されることとなる。
　本実施例においても、非接着層７の存在により光吸収樹脂６、反射材８ともに光素子搭載基板１と接着していない。そのため実施例１と同様に、温度変化時の光吸収樹脂６、反射材８の収縮により、発光素子１１に歪みが発生することを抑制することができる。
　本発明の第三の実施形態について、図５を用いて説明する。
　図５（ａ）は、本実施例における光素子搭載部の詳細を示した平面図、図５（ｂ）は、本実施例における光素子搭載部の詳細を示した断面図である。
　本実施例では、図１のような構成の一芯双方向光送受信モジュールに対し、発光素子１１の周囲を囲うように、発光素子１１の発光波長λ１の光を吸収する光吸収樹脂６を配置している。その光素子搭載部の詳細を、図３を用いて説明する。
　発光素子１１の周囲には、発光素子１１の発光波長λ１の光を吸収するＵＶ硬化型樹脂を用いている。この光吸収樹脂６は、転写法により光素子搭載基板１上の発光素子１１搭載部の周囲に塗布した後、ＵＶ照射により光吸収樹脂６を硬化させる。これにより、発光素子１１はその周りを光吸収樹脂６の壁によって囲われることとなる。この構成により、発光素子１１の側面から出射された漏れ光１０は、光吸収樹脂６の壁に吸収されることとなる。そのため、発光素子１１側面から直接または筐体３での散乱により、受光素子１２へ入射する漏れ光１０を低減することが可能となる。
　本実施例では、光吸収樹脂６は発光素子１と接触しない構造となっている。そのため、実施例１のように、非接着層７が光素子搭載基板１に形成されていなくても、温度変化時の光吸収樹脂６の収縮が起きても発光素子１に歪みが発生しないこととなる。
　なお、本実施例では光吸収樹脂６として波長λ１の光を吸収するＵＶ硬化型樹脂を用いたが、実施例１と同様に、これに囚われる必要はなく例えば、波長λ１の光を吸収する物質（粉末）とＵＶ硬化型樹脂を混合させたものでもかまわない。また、黒色の封止用樹脂でもかまわない。
　本発明の第四の実施形態について、図６を用いて説明する。図６（ａ）は、本実施例における光素子搭載部の詳細を示した平面図、図６（ｂ）は、本実施例における光素子搭載部の詳細を示した断面図である。
　本実施例は、実施例３の構成に対しさらに、光吸収樹脂６の壁の外周を覆うように、発光素子１１の発光波長λ１の光を反射する反射材８を配置する。本実施例では、反射材８として熱硬化型の白色ペーストを用いている。反射材８は、光吸収樹脂６をＵＶ硬化した後に、光吸収樹脂６の壁の外周を覆うように、ディスペンス法によって供給している。反射材８を供給後、熱硬化を実施することにより図６の構成は実現される。これにより、光吸収樹脂６の壁で吸収しきれなかった漏れ光１０は、反射材８で反射され、再度光吸収樹脂６で吸収される。したがって、漏れ光１０の吸収効率が向上することとなり、光クロストークを低減させることができる。
　本実施例においても、光吸収樹脂６は発光素子１と接触しない構造となっている。そのため、実施例１のように、非接着層７が光素子搭載基板１に形成されていなくても、温度変化時の光吸収樹脂６の収縮が起きても発光素子１に歪みが発生しないこととなる。
　本実施例では、反射材８として白色ペーストを用いたが、実施例２と同様に、金属薄膜や波長λ１における屈折率が、光吸収樹脂６のそれと異なる樹脂で代用してもかまわない。
　本発明の第五の実施形態について、図７を用いて説明する。図７（ａ）は、本実施例における光素子搭載部の詳細を示した平面図、図７（ｂ）は、本実施例における光素子搭載部の詳細を示した断面図である。
　本実施例では、図１のような構成の一芯双方向光送受信モジュールにおいて、発光素子１１として、その側面が発光素子１１の発光波長λ１の光を吸収する光吸収する材質によりコーティングされたものを用いる。その光素子搭載部の詳細を、図３を用いて説明する。
　発光素子１１の側面のコーティング層・の材質として、本実施例では発光素子１１の発光波長λ１の光を吸収する光吸収する光吸収樹脂を用いている。このコーティング層９は、発光素子１１を光素子搭載基板１に搭載する前に、光吸収樹脂を噴霧することにより予め形成されている。これにより、発光素子１１側面からの漏れ光１０は、コーティング層９により吸収されることとなる。そのため、発光素子１１側面から直接または筐体３での散乱により、受光素子１２へ入射する漏れ光・を低減することが可能となり光クロストークを抑制することができる。
　また、予め側面がコーティングされた発光素子１１を光素子搭載基板に搭載しているため、コーティング層９と光素子搭載基板１は接着していない。そのため、温度変化があっても、本質的にコーティング層９の収縮による歪みが発光素子１１に発生することのない構造となっている。
　なお、本実施例ではコーティング層９の材質として光吸収樹脂を用いているが、発光波長λ１の光を吸収する光吸収する材質であればなんでもよく、望ましくは噴霧しやすい材質が好適である。
　上記記載は実施例についてなされたが、本発明はそれに限らず、本発明の精神と添付の請求の範囲の範囲内で種々の変更および修正をすることができることは当業者に明らかである。
　本発明は、発光素子と受光素子を具備する光モジュールを用いた情報通信装置を使用する分野、例えば光通信モジュール、光記録モジュール、高速スイッチング装置（ルータ、サーバなど）、などに利用可能である。
　１　光素子搭載基板
　１０　漏れ光
　１１　発光素子
　１２　受光素子
　２　光合分波器
　２１　透明基板
　２２ａ、２２ｂ　波長選択フィルタ
　３　ＣＡＮステム
　３１　光導波路コア
　４　レンズ
　５　光ファイバ
　６　光吸収樹脂
　７　非接着層
　８　反射材
　９　コーティング材

Claims (20)

  1. 　基板と、
    　前記基板上に設けられ、上面に発光部を有する発光素子と、
    　前記基板上に設けられた受光素子とを備えた光モジュールにおいて、
    　前記発光素子の側面を覆うように、前記発光素子の発光波長の光を吸収する光吸収樹脂を配置し、
    　前記光吸収樹脂と前記基板の間には、前記光吸収樹脂と非接着な材質が配置されていることを特徴とする光モジュール。
  2. 　請求項１に記載の光モジュールにおいて、
    　前記光吸収樹脂の上を覆うように、前記発光素子の発光波長の光を反射する反射材が配置されていることを特徴とする光モジュール。
  3. 　請求項２に記載の光モジュールにおいて、
    　前記反射材が樹脂であることを特徴とする光モジュール。
  4. 　基板と、
    　前記基板上に設けられた発光素子と、
    　前記基板上に設けられた受光素子を備えた光モジュールにおいて、
    　前記発光素子の周囲を囲うように、前記発光素子の発光波長の光を吸収する光吸収樹脂が配置されていることを特徴とする光モジュール。
  5. 　請求項４に記載の光モジュールにおいて、
    　前記光吸収樹脂の外周を覆うように、前記発光素子の発光波長の光を反射する反射材が配置されていることを特徴とする光モジュール。
  6. 　請求項５に記載の光モジュールにおいて、
    　前記反射材が樹脂であることを特徴とする光モジュール。
  7. 　基板と、
    　前記基板上に設けられ、上面に発光部を有する複数の発光素子と
    　受光素子を搭載した光モジュールにおいて、
    　前記発光素子の側面が、前記発光素子の発光波長の光を吸収する光吸収樹脂によりコーティングされていることを特徴とする光モジュール。
  8. 　請求項１に記載の光モジュールにおいて、
    　前記光吸収樹脂が、透明樹脂と、前記発光素子の発光波長の光を吸収する光吸収材とを混合することにより構成されていることを特徴とする光モジュール。
  9. 　請求項４に記載の光モジュールにおいて、
    　前記光吸収樹脂が、透明樹脂と、前記発光素子の発光波長の光を吸収する光吸収材とを混合することにより構成されていることを特徴とする光モジュール。
  10. 　請求項７に記載の光モジュールにおいて、
    　前記光吸収樹脂が、透明樹脂と、前記発光素子の発光波長の光を吸収する光吸収材とを混合することにより構成されていることを特徴とする光モジュール。
  11. 　請求項１に記載の光モジュールにおいて、
    　前記光吸収樹脂が、黒色の封止樹脂により構成されていることを特徴とする光モジュール。
  12. 　請求項４に記載の光モジュールにおいて、
    　前記光吸収樹脂が、黒色の封止樹脂により構成されていることを特徴とする光モジュール。
  13. 　請求項７に記載の光モジュールにおいて、
    　前記光吸収樹脂が、黒色の封止樹脂により構成されていることを特徴とする光モジュール。
  14. 　請求項１に記載の光モジュールにおいて、
    　前記非接着な材質がテフロン（登録商標）であることを特徴とする光モジュール。
  15. 　請求項３に記載の光モジュールにおいて、
    　前記反射材が白色ペーストにより構成されていることを特徴とする光モジュール。
  16. 　請求項６に記載の光モジュールにおいて、
    　前記反射材が白色ペーストにより構成されていることを特徴とする光モジュール。
  17. 　請求項３に記載の光モジュールにおいて、
    　前記反射材が、前記発光素子の発光波長における屈折率が、前記光吸収樹脂の前記発光素子の発光波長における屈折率と異なる樹脂により構成されていることを特徴とする光モジュール。
  18. 　請求項６に記載の光モジュールにおいて、
    　前記反射材が、前記発光素子の発光波長における屈折率が、前記光吸収樹脂の前記発光素子の発光波長における屈折率と異なる樹脂により構成されていることを特徴とする光モジュール。
  19. 　光ファイバに接続される光送受信モジュールにおいて、
    　請求項１に記載の光モジュールと、
    　前記光ファイバからの光を前記光モジュールの受光素子に出射するとともに、前記光モジュールの発光素子からの光を前記光ファイバに出射するように合波及び分波を行う光合分波器と、
    　前記光モジュールと前記光合分波器を格納する筐体とを備えたことを特徴とする光送受信モジュール。
  20. 　光ファイバに接続される光送受信モジュールにおいて、
    　請求項４に記載の光モジュールと、
    　前記光ファイバからの光を前記光モジュールの受光素子に出射するとともに、前記光モジュールの発光素子からの光を前記光ファイバに出射するように合波及び分波を行う光合分波器と、
    　前記光モジュールと前記光合分波器を格納する筐体とを備えたことを特徴とする光送受信モジュール。
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