米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 測定; 光学 -> 日本航空電子工業株式会社

発明の名称 光送受信モジュール
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−215368(P2001−215368A)
公開日 平成13年8月10日(2001.8.10)
出願番号 特願2000−28278(P2000−28278)
出願日 平成12年2月4日(2000.2.4)
代理人 【識別番号】100066153
【弁理士】
【氏名又は名称】草野 卓 (外1名)
【テーマコード(参考)】
2H037
5F073
5F088
5K002
【Fターム(参考)】
2H037 AA01 BA02 BA11 CA09 CA10 DA03 DA04 DA12 DA17 
5F073 AB21 AB25 AB28 EA29 FA06 FA13
5F088 BA16 JA03 JA13 JA14 JA20
5K002 AA05 BA02 BA07 BA31 FA01
発明者 宮下 拓也
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 受光面に光波長選択フィルタを取付けた受光素子を具備し、発光素子を具備し、受光素子および発光素子を、受信光は光波長選択フィルタを透過して受光素子に受光し、発光素子の発生する送信光を光波長選択フィルタにより光波長選択フィルタ透過前の受信光と同一経路に反射せしめる配置に設定したことを特徴とする光送受信モジュール。
【請求項2】 請求項1に記載される光送受信モジュールにおいて、基板を具備し、基板の表面にはこの表面に平行に断面V字溝が直線状に延伸形成され、光ファイバを断面V字溝に位置決め固定し、受光素子を、基板の表面において光波長選択フィルタの表面を光ファイバの芯線の延伸方向に位置決めし、光波長選択フィルタの表面を基板の表面に直角にすると共に光ファイバの芯線の延伸方向から傾斜して固定し、発光素子を、その発光面を基板の表面に直角にすると共に光ファイバの芯線の延伸方向から傾斜して基板の表面に位置決め固定したことを特徴とする光送受信モジュール。
【請求項3】 受光面に光波長選択フィルタを取付けた受光素子を具備し、発光素子を具備し、受光素子および発光素子を、受信光は光波長選択フィルタで反射して受光素子に受光し、発光素子の発生する送信光は光波長選択フィルタを透過して光波長選択フィルタ透過前の受信光と同一経路に反射せしめる配置に設定したことを特徴とする光送受信モジュール。
【請求項4】 請求項3に記載される光送受信モジュールにおいて、基板を具備し、基板の表面にはこの表面に平行に断面V字溝が直線状に延伸形成され、光ファイバを断面V字溝に位置決め固定し、受光素子を、基板の表面において光波長選択フィルタの表面を光ファイバの芯線の延伸方向に位置決めし、光波長選択フィルタの表面を基板の表面に直角にすると共に光ファイバの芯線の延伸方向から傾斜して固定し、発光素子を、その発光面を基板の表面に直角にすると共に光ファイバの芯線の延伸方向から傾斜して基板の表面に位置決め固定したことを特徴とする光送受信モジュール。
【請求項5】 請求項1ないし請求項4の内の何れかに記載される光送受信モジュールにおいて、誘電体多層膜は受光素子に直接成膜形成されたものであることを特徴とする光送受信モジュール。
【請求項6】 端面に光波長選択フィルタを取付けた光ファイバを具備し、受光素子および発光素子を具備し、受光素子および発光素子を、受信光は光波長選択フィルタで反射させて受光素子で受光し、発光素子の発生する送信光は光波長選択フィルタを透過して光波長選択フィルタ透過前の受信光と同一経路に反射せしめる配置に設定したことを特徴とする光送受信モジュール。
【請求項7】 請求項6に記載される光送受信モジュールにおいて、光ファイバはその延伸方向と直角の端面を10゜程の傾斜端面に加工されており、光ファイバは基板の表面に形成される断面V字溝に位置決め固定され、受光素子はその受光面の法線を斜め後方反射光の向きに一致させて基板の表面に位置決め固定され、発光素子は発光する信号光の向きを光ファイバの傾斜端面に関してほぼ垂直にして基板に位置決め固定されることを特徴とする光送受信モジュール。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、光送受信モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】図4を参照するに、シリコンより成る光導波路基板1の表面には光導波路2がY字状に形成される。次いで、光導波路基板1は光導波路2が形成された面を下面とし、この下面をシリコンより成る基板5に接合固定している。7はダイシング溝であり、光導波路2のY字状部のところを横断して光導波路基板1に形成されている。即ち、光導波路2はそのY字状部のところにおいて光波長選択フィルタ挿入溝7により切断されている。光波長選択フィルタ14は光波長選択フィルタ挿入溝7の光導波路2の切断されたところに挿入され、接着剤により固定されている。光導波路2の一方である直線部21は、光波長選択フィルタ14を介して、光導波路2の他方である分岐部22および分岐部23に対向している。9はレーザダイオードLDであり、光導波路2の分岐部22の端面に対向して基板5の表面に固定されている。10はフォトダイオードPDであり、光導波路2の直線部21の端面に対向して基板5の表面に固定されている。
【0003】以上の構成において、光ファイバ8を介して入射した波長1. 55μmの信号光は、光導波路2の分岐部23に送り込まれ、光波長選択フィルタ14を透過して光導波路2の直線部21に送り込まれフォトダイオードPD10を照射する。これに対して、レーザダイオードLD9から発光送信される波長1. 31μmの信号光は、光導波路2の分岐部22に送り込まれ、光波長選択フィルタ14において反射して分岐部23に送り込まれ、これを介して外部に送信される。
【0004】ところで、以上の光導波路2の製造は次の様にして行われる(H10−212228参照)。これを図5を参照して説明するに、図5(a)において、シリコンより成る光導波路基板1の表面にアンダークラッド層31を形成する。アンダークラッド層31を形成する材料としてはポリイミドが使用される。ポリイミド層は複数種類のポリイミド溶液を適宜の割合で混合して塗布し、焼成して形成する。アンダークラッド層31は都合上厚く図示されているが、実際の厚さは極く薄いものとする。アンダークラッド層31の表面の所定の位置に、後で位置合わせマーク4とされるべき金属被膜32を形成する。金属被膜32を形成する材料としては、一例としてチタンTiが使用される。
【0005】図5(b)において、金属被膜32を含みアンダークラッド層31の表面全面に後で光導波路2とされるべきポリマ材料層23を形成する。このポリマ材料層23も、具体的にはポリイミドにより形成される。ポリマ材料層23の表面に光導波路2のパターン2’と位置合わせマーク4のパターン4’を形成する。図5(c)において、反応性イオンエッチング法(RIE)によりポリマ材料層23を除去する。RIEによるエッチングは金属被膜には及ばない。
【0006】図5(d)において、残存している金属被膜であるパターン2’、4’、金属被膜32の露出部分を除去する。ここで、ポリマ材料の光導波路2と位置合わせマーク4が形成されたことになる。図5(e)において、露出せしめられたアンダークラッド層31の表面全面にオーバークラッド層31’を成膜する。オーバークラッド層31’を形成する材料も、アンダークラッド層31を形成する材料と同様に、一例としてポリイミドが使用される。複数種類のポリイミド溶液を適宜の割合で混合して塗布し、焼成して形成する。このオーバークラッド層31’が光導波路2を保護する最終的なクラッド層3であるものとすることができる。
【0007】図5(f)において、更に、オーバークラッド層31’の光導波路2上方の表面のみに金属被膜3’を成膜する。図5(g)において、RIEによりオーバークラッド層31’下部のオーバークラッド層31’以外のオーバークラッド層31’は除去され、位置合わせマーク4および光導波路基板1表面が露出する。金属被膜3’の下部に残存するオーバークラッド層31’がクラッド層3に相当する。図において、金属被膜3’が残存して示されているが、これは除去しても差し支えなく、通常は除去される。
【0008】光導波路2と位置合わせマーク4とを1枚のフォトマスク上に作り込むことにより光導波路2と位置合わせマーク4との間の相互位置関係を正確に規定することができるので、高精度の位置合わせを実現することができる。ここで、図6を参照するに、光導波路基板1には、光導波路2が形成されるクラッド層3の他に、レーザダイオード9とこれに接続する電極11、フォトダイオード10とこれに接続する電極11が取り付け形成されている。更に、この光導波路基板1には位置合わせマーク4も4箇所に形成されている。光導波路基板1に取り付け形成される各部材と位置合わせマーク4との間の位置関係は高精度に設定構成される。
【0009】次いで、図6(b)を参照するに、断面V字溝6を形成する基板5には、エッチングにより光ファイバ8が嵌合接合される断面V字溝6の他に、組み立てに際して光導波路基板1面に突出して取り付けられているクラッド層3、レーザダイオード9およびフォトダイオード10が収容される凹み12が形成され、光ファイバ8も取り付けられている。7は光波長選択フィルタ挿入溝を示す。光波長選択フィルタ挿入溝7に挿入固定される光波長選択フィルタを介して光ファイバ8と光導波路2との間に光の送受信が行なわれる。この基板5の表面には、更に、位置合わせマーク4が4箇所に形成されると共に、信号入出力用の電極11’が形成されている。基板5に取り付け形成される各部材と位置合わせマーク4との間の位置関係は高精度に設定構成される。
【0010】図7を参照して他の従来例を説明する。この従来例は光導波路を使用しない光送受信モジュールである。基板5の表面には断面V字溝6が形成されている。光ファイバ8を断面V字溝6に嵌合接着固定した基板5および光ファイバ8の双方に対して、傾斜して光ファイバ8に交差する方向にダイシング加工を施し、光波長選択フィルタ挿入溝7を形成する。図7の場合、ダイシング加工は45傾斜して施こされている。この光波長選択フィルタ挿入溝7には光波長選択フィルタ14を挿入固定し、分断された光ファイバ8の両端面間に光波長選択フィルタ14を介在させる。レーザダイオードLD9は光ファイバ8の端面に対向して基板5表面に位置決め、固定されている。フォトダイオードPD10は光ファイバ8と光波長選択フィルタ14の交差点の上方に受光面を下に向けて適宜の支持部材により支持されている。
【0011】ここで、光ファイバ8を介して入射した波長1. 55μmの信号光は、光波長選択フィルタ14を透過して光ファイバ8を伝播し、光ファイバ8の端面に対向して位置決めされるフォトダイオードPD10を照射する。これに対して、レーザダイオードLD9から発光送信される波長1. 31μmの信号光は、光ファイバ8と光波長選択フィルタ14の交差点において光波長選択フィルタ14により反射され、光ファイバ8に送り込まれ、これを介して外部に送信される。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】光導波路および光送受信モジュールの製造は図5および図6を参照して説明した通りであり、これには極めて複雑困難なプロセスが含まれ、光導波路の価格、従って光送受信モジュールの価格を高価なものとにしている。図7の従来例の如く光導波路を形成しないで光送受信モジュールを構成することはできる。しかし、この場合、光波長選択フィルタ14の厚みが厚いと、透過光の損失が大きくなるので、光波長選択フィルタ14の厚みは薄い程光学的特性は良好であるということになる。光波長選択フィルタ14は10μm厚程度のものが使用されるが、通常はガラス或いは有機材料薄膜より成る基板に多層誘電体薄膜を周知慣用の成膜方法により形成したものより成る。この場合、薄膜基板の厚さも強度上の観点から数μmから20μm程度の厚さが必要になる。そして、この光波長選択フィルタ14を挿入する光波長選択フィルタ挿入溝7の幅は光波長選択フィルタ14の幅より数μm以上広く構成しないと、現実的に挿入することができない。従って、光波長選択フィルタ14を挿入する光波長選択フィルタ挿入溝7の幅は光波長選択フィルタ14として実質的に動作する多層誘電体膜の厚さの数倍となる。これも、光損失を大きくし、モジュール特性劣化の要因となる。そもそも、ダイシング加工による高精度な溝加工、光波長選択フィルタ挿入は量産性に乏しく、組み立てコストを高くする。
【0013】この発明は、受光素子の受光面或いは光ファイバの端面に光波長選択フィルタを取り付けることにより上述の問題を解消した光送受信モジュールを提供するものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】請求項1:受光面に光波長選択フィルタ14を取り付けた受光素子10を具備し、発光素子9を具備し、受光素子10および発光素子9を、受信光は光波長選択フィルタ14を透過して受光素子10に受光し、発光素子9の発生する送信光を光波長選択フィルタ14により光波長選択フィルタ14透過前の受信光と同一経路に反射せしめる配置に設定した光送受信モジュールを構成した。
【0015】請求項2:請求項1に記載される光送受信モジュールにおいて、基板5を具備し、基板5の表面にはこの表面に平行に断面V字溝6が直線状に延伸形成され、光ファイバ8を断面V字溝6に位置決め固定し、受光素子を、基板5の表面において光波長選択フィルタの表面を光ファイバ8の芯線の延伸方向に位置決めし、光波長選択フィルタの表面を基板5の表面に直角にすると共に光ファイバ8の芯線の延伸方向から傾斜して固定し、発光素子を、その発光面を基板5の表面に直角にすると共に光ファイバ8の芯線の延伸方向から傾斜して基板5の表面に位置決め固定した光送受信モジュールを構成した。
【0016】請求項3:受光面に光波長選択フィルタ14を取り付けた受光素子10を具備し、発光素子9を具備し、受光素子10および発光素子9を、受信光は光波長選択フィルタ14で反射して受光素子10に受光し、発光素子9の発生する送信光は光波長選択フィルタ14を透過して光波長選択フィルタ14透過前の受信光と同一経路に反射せしめる配置に設定した光送受信モジュールを構成した。
請求項4:請求項3に記載される光送受信モジュールにおいて、基板を具備し基板の表面にはこの表面に平行に断面V字溝が直線状に延伸形成され、光ファイバを断面V字溝に位置決め固定し、受光素子を、基板の表面において光波長選択フィルタの表面を光ファイバの芯線の延伸方向に位置決めし、光波長選択フィルタの表面を基板の表面に直角にすると共に光ファイバの芯線の延伸方向から傾斜して固定し、発光素子を、その発光面を基板の表面に直角にすると共に光ファイバの芯線の延伸方向から傾斜して基板の表面に位置決め固定した光送受信モジュールを構成した。
【0017】請求項5:請求項1ないし請求項4の内の何れかに記載される光送受信モジュールにおいて、誘電体多層膜は受光素子に直接成膜形成されたものである光送受信モジュールを構成した。
請求項6:端面に光波長選択フィルタを取付けた光ファイバ8を具備し、受光素子および発光素子を具備し、受光素子および発光素子を、受信光は光波長選択フィルタで反射させて受光素子で受光し、発光素子の発生する送信光は光波長選択フィルタを透過して光波長選択フィルタ透過前の受信光と同一経路に反射せしめる配置に設定した光送受信モジュールを構成した。
【0018】請求項7:請求項6に記載される光送受信モジュールにおいて、光ファイバ8はその延伸方向と直角の端面を10゜程度の傾斜端面に加工されており、光ファイバ8は基板の表面に形成される断面V字溝に位置決め固定され、受光素子は受光面の法線を斜め後方反射光の向きに一致させ基板の表面に位置決め固定され、発光素子は発光する信号光の向きを光ファイバ8の傾斜端面に関してほぼ垂直にして基板に位置決め固定される光送受信モジュールを構成した。
【0019】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図1を参照して説明する。図1において、10は受光素子であるフォトダイオードPDを示す。14はフォトダイオードPD10の受光面に取り付けられた光波長選択フィルタである。この光波長選択フィルタ14は、別体の誘電体多層膜フィルタをフォトダイオードPD10の受光面に接合により直接取り付け、或いは周知慣用の誘電体多層膜フィルタ成膜方法をフォトダイオードPD10の受光面に適用してここに直接成膜形成することにより構成する。
【0020】受光面に光波長選択フィルタ14が取り付けられたフォトダイオードPD10は、これを適宜の取り付け部材に取り付け固定する。ここで、レーザダイオードLD9から発光送信される波長1. 31μmの信号光を光波長選択フィルタ14表面の法線に関してα°傾斜して入射せしめると、この光は光波長選択フィルタ14表面において入射光から2α°の角度をなして反射される。フォトダイオードPD10は、信号光の反射方向と共通の方向から1. 55μmの信号光が入射されるとこれを光波長選択フィルタ14を透過して受光する。傾斜角は光の偏光特性(p偏光、s偏光)と戻り光を考慮すると、通常、10゜程度が最適である。
【0021】図2を参照して他の実施例を説明する。シリコンより成る基板5の表面には、この表面に平行に断面V字溝6が直線状に延伸形成されている。光ファイバ8はこの断面V字溝6に位置決めされ、ここに接着固定されている。フォトダイオードPD10は、基板5の表面において取り付けられた光波長選択フィルタ14の表面を光ファイバ8の芯線の延伸方向に位置決めされ、この表面を基板5の表面に直角にすると共に光ファイバ8の芯線の延伸方向からα゜傾斜して固定されている。レーザダイオードLD9は、その発光面を基板5の表面に直角にすると共に光ファイバ8の芯線の延伸方向から2α゜の角度をなして基板5の表面に位置決め固定されている。
【0022】ここで、外部光源から光ファイバ8を介して1. 55μmの信号光を送り込むと、この光は光ファイバ8の端面から放射され、受光面に直接取り付けられた光波長選択フィルタ14を透過してフォトダイオードPD10に受光される。そして、レーザダイオードLD9から発光送信される波長1. 31μmの信号光は、光波長選択フィルタ14表面において2α゜の角度をなして反射され、光ファイバ8の端面に入射し、これを介して外部に送信される。
【0023】図3を参照して更なる他の実施例を説明する。この実施例は信号光の伝播に使用される光ファイバ8の端面に光波長選択フィルタ14を直接取り付けた実施例である。図3において、光ファイバ8はその延伸方向と直角の端面を10゜程度の傾斜端面に加工する。これは、上述した光の偏光特性および戻り光に対することと、更に、傾斜面に加工するのに、最近はファイバクリーバーなどの研磨をせずに簡単に加工することができるためである。この光波長選択フィルタ14は、別体の誘電体多層膜フィルタを光ファイバ8の傾斜端面に接合により直接取り付け、或いは周知慣用の誘電体多層膜フィルタ成膜方法をこの傾斜端面に適用してここに直接成膜形成することにより構成する。光ファイバ8の傾斜端面に光波長選択フィルタ14を取付けることにより、1. 31μmの信号光を透過し、1.55μmの信号光を反射する光波長選択フィルタ14が構成される。光ファイバ8は、図2の実施例と同様に、基板の表面に形成される断面V字溝に位置決めされ、ここに接着固定される。
【0024】ここで、外部光源から光ファイバ8を介して入射する1. 55μmの信号光は傾斜端面に取り付けられる光波長選択フィルタ14により斜め後方に反射する。フォトダイオードPD10は、その受光面の法線をこの斜め後方反射光の向きに一致させて基板の表面に位置決め固定されている。光ファイバ8とフォトダイオードPD10との間の隙間に光ファイバ8のクラッドと同程度の屈折率を有するマッチング剤を充填して後方反射光をフォトダイオードPD10に効率良く受光させる。レーザダイオードLD9は、発光する1. 31μmの信号光の向きを光ファイバ8の傾斜端面に関してほぼ垂直にして基板に位置決め固定される。
【0025】以上の図1ないし図3の実施例において、LD9とPD10は設置位置を相互に交換して実施することができる。図1ないし図3を参照して図示説明された以上の実施例は、何れも、外部から光ファイバ8を介して入射した信号光を受光し、レーザダイオードLD9が発光送信する信号光を光ファイバ8を介して外部に送信する光送受信モジュールの実施例であった。ここで、図1ないし図3により図示説明される光送受信モジュールにおいて、レーザダイオードLD9に代えてこれを第2のフォトダイオードPDに置換することにより、光波長分波モジュールを構成することができる。この場合、光ファイバ8を介して入射する信号光は1. 31μmの信号光と1. 55μmの信号光の合波信号光である。また、図1ないし図3により図示説明される光送受信モジュールにおいて、フォトダイオードPD10に代えてこれを第2のレーザダイオードLDに置換することにより、光波長合波モジュールを構成することができる。両レーザダイオードLDから発光送信される信号光は合波されて光ファイバ8を介して外部に送信される。
【0026】
【発明の効果】以上の通りであって、この発明によれば、光送受信モジュールを構成する光学素子である受光素子の受光面或いは光ファイバの端面に光波長選択フィルタを取り付ける構成を採用することにより、形成の困難な光導波路を必要とせず、高い加工精度を要求される困難な溝加工プロセスおよび溝に対する光波長選択フィルタの挿入ブロセスも必要としない、全体として簡易、低コストの光送受信モジュールを提供することができる。




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013