JP2003107299A - 双方向光モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 必要最小限の部品点数で結合効率がよく、小
型でしかもアライメントが簡易であり、電気的及び光学
的クロストークの小さい光モジュールを提供すること。 【解決手段】 受光素子１４は光部品実装用基板７に形
成された凹部である光部品搭載用溝８内に収容されてい
るとともに、第１光ファイバ体Ｆ１は、発光素子１５か
らの出射光が入射される第１シングルモード光ファイバ
１１、第１グレーテッドインデックスマルチモード光フ
ァイバ１０、及び第１コアレス光ファイバ９が順次接続
されて成り、かつ２光ファイバ体Ｆ２は、光分波器６に
光接続される第２コアレス光ファイバ３、第２グレーテ
ッドインデックスマルチモード光ファイバ２、及び第２
シングルモード光ファイバ１が順次接続されて成る双方
向光モジュールＭ１とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，基板上に光ファイ
バ及び発光素子や受光素子等の光素子を配置して、これ
ら光部品を精度よく光学的に結合させることが可能な、
光通信分野で好適に使用される双方向光モジュールに関
する。

【０００２】

【従来の技術】現在、ＣＡＴＶや公衆通信の分野におい
て、光ファイバを利用した光通信の実用化が行われてい
る。データ量の増大に伴い、波長１．３１μｍ帯及び
１．５５μｍ帯などの長波長光の信号を用い、１本の光
ファイバを使用して信号を双方向に送り、同時に信号を
送受信できる通信方式（双方向通信方式）が検討されて
いる。この通信方式の利点は光ファイバが１本で済むこ
とである。また、この通信システムに使用される双方向
光モジュールには、空間光学系タイプ、導波路分岐タイ
プ、光ファイバ加工タイプなどがある。

【０００３】例えば、図７に示す空間光学系タイプの双
方向光モジュールＪ１は、光パッケージ４７に、光信号
の入出力用の光ファイバ３４と、光信号を分岐させるた
めの光分波器４１と、受光素子４０と、発光素子４５と
を備えてなるものであり、さらに光ファイバ３４，受光
素子４０，発光素子４５のそれぞれの直前に、レンズ３
６，３８，４３がそれぞれ備えられている。なお、図中
３５は光ファイバホルダ、３７、３９、４４のそれぞれ
はレンズホルダ、５０はキャンパッケージ型受光モジュ
ール、５１はキャンパッケージ型発光モジュール、４６
はモニター用受光素子、４２は光分波器ホルダである。

【０００４】上記構成の双方向光モジュールＪ１によれ
ば、発光素子４５から出射した光信号４８は光分波器４
１を通過して光ファイバ３４へ入射され、光ファイバ３
４側から導入された光信号４９は光分波器４１で反射さ
れ受光素子４０で受光される。

【０００５】また、図８に示す導波路分岐タイプの双方
向光モジュールＪ２は、光パッケージ６５内にＹ分岐光
導波路５４が形成された基板５３と、その基板５３上に
光信号を送受信するための発光素子５７，受光素子６１
と、光信号を分岐するための光分波器５５と、光ファイ
バ５２とを備えてなるものである。なお、図中５６は光
分波器搭載用溝、５８は発光素子駆動用電極、５９は発
光素子搭載用電極、６０，６４はそれぞれボンディング
ワイヤ、６２は受光素子搭載用電極、６３は受光素子駆
動用電極、６６はリード端子である。

【０００６】上記構成の双方向光モジュールＪ２によれ
ば、発光素子５７から出射された光信号λ１は、光分波
器５５で反射されて光導波路５４を通り光ファイバ５２
へ入射され、光ファイバ５２側から導入された光信号λ
２は導波路５４に入射され、光分波器５５を通過して受
光素子６１で受光される。

【０００７】また、図９に示す光ファイバ加工タイプの
双方向光モジュールＪ３は、光パッケージ７４内に、支
持基板６９と、光信号を入出力させるための光ファイバ
６７Ａ，６７Ｂと、光信号を分岐させるための光分波器
７１と、受光素子７２と、発光素子７３とを備えてなる
ものであり、支持基板６９には光ファイバ埋め込み用溝
６８、及び光分波器搭載用斜め溝７０が備えられてい
る。

【０００８】上記双方向光モジュールＪ３によれば、発
光素子７３から出射された光信号λ１は光ファイバ６７
Ａに入射され、光ファイバ６７Ａ及び支持基板６９に形
成された光分波器搭載用斜め溝７０に挿入された光分波
器７１を通過して光ファイバ６７Ｂへ入射され、一方、
光ファイバ６７Ｂ側より導入した光信号λ２は光分波器
７１で反射され受光素子７２で受光される。

【０００９】これらは主に加入者系と呼ばれる領域での
実用化が目標とされており、高結合効率化、小型化、低
価格化等の要求がされている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の問題点
について以下に述べる。図７に示すような双方向光モジ
ュールＪ１では、実装方法として半導体レーザ等の発光
素子４５を発光させて、結合用のレンズ３６や伝送用の
光ファイバ３４の位置決めを行ない、最大結合効率が得
られる位置で、レンズ３６や光ファイバ３４をＹＡＧ溶
接等の接合方法を用いて固定する。いわゆるアクティブ
アライメントと称する方法を利用してきた。この実装方
法の特徴は、高結合効率と高信頼性が得られることであ
るが、反面、組み立て作業が煩雑となるという問題点が
あった。特に、特定波長の光のみを透過させる目的で、
波長フィルター等の光学素子４１を挿入する場合は、さ
らに調芯箇所が多くなるため、工程がいっそう複雑にな
り、組み立て時間も長く、光モジュールが大型化し、そ
の結果コストも多大となる。

【００１１】また、図８に示すような従来の双方向光モ
ジュールＪ２では、導波路基板５３上に発光素子５７、
受光素子６１を実装する場合、送信側から受信側へ電気
信号が基板を伝わってしまう、いわゆる電気的クロスト
ークを抑制することが困難であった。通常、送信側では
発光素子５７を駆動するために数１０ｍＡの電流を流し
て電気信号を送るのに対し、受信側では受光素子６１に
μＡオーダー以下の小さな電流の電気信号を受信する。
このため、電気的クロストークを防ぐためには、基板を
流れる電気信号の電流を数１０ｎＡオーダーに抑える必
要がある。

【００１２】それから、光ファイバ５２から光導波路５
４に入射した受信信号光λ２は光分波器５５を通過し
て、再び光導波路５４に入射することになるが、この
時、光導波路間には集光効果が考慮されておらず出射し
た光は発散するため、この時の光導波路５４への結合効
率は低く、大きな結合損失が生じる。そのため、できる
限り、光導波路間の間隔を狭くしなければならず、光分
波器５５の厚みに近づけるように溝加工を行う必要があ
った。また、搭載溝の溝幅が光分波器５５の厚みに近い
ため、光分波器５５の挿入が困難であった。

【００１３】図９に示すような従来の双方向光モジュー
ルＪ３では、斜め溝７０に挿入した光分波器７１にて反
射した信号光λ２を光ファイバ６７ａ、６７ｂの上方に
配置した受光素子７２にて受信するため、光ファイバ６
７ａ，６７ｂを定位置に埋め込み、発光素子７３と調心
して結合させ、かつ受光素子７２を光ファイバ６７ａ，
６７ｂの上を跨いで配置して十分な感度を得ることは難
しく、しかも光分波器７１で反射した信号光λ２以外の
光ファイバ６７ａ，６７ｂから漏れ出る光を受光してし
まうという光学的クロストークの問題があった。加え
て、光ファイバ６７ａから出射した送信信号光λ１は光
分波器７１を通過して、再び光ファイバ６７ｂに入射す
ることになるが、この時、光ファイバ間には集光効果が
考慮されておらず出射した光は発散するため、光ファイ
バ６７ｂへの結合効率は低く、大きな結合損失が生じ
る。そのため、できる限り、光ファイバ間の間隔を狭く
することが必要で、光分波器７１の厚みに近づけるよう
に斜め溝７０の加工を工夫する必要があった。また、斜
め溝７０を加工するために基板を傾けたり、ダイシング
ブレードを斜めにするなどの工夫をする必要があった。
光分波器５５の厚みに近づけるように溝加工を行う必要
があった。また、斜め溝７０の溝幅が光分波器７１の厚
みに近いため、光分波器７１の挿入が困難であった。

【００１４】そこで本発明では、必要最小限の部品点数
で結合効率がよく、小型でしかもアライメントが簡易で
あり、電気的及び光学的クロストークの小さい双方向光
モジュールを提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに、本発明の双方向光モジュールは、基板上に、送信
用の発光素子と、該発光素子からの出射光を入射させる
第１光ファイバ体と、外部光を入射させる第２光ファイ
バ体と、前記第１及び前記第２光ファイバ体を光接続さ
せる光分波器と、該光分波器からの出射光を入射させる
受信用の受光素子とを配設して成る双方向光モジュール
であって、前記受光素子は前記基板に形成された凹部内
に収容されているとともに、前記第１光ファイバ体は、
前記発光素子からの出射光が入射される第１シングルモ
ード光ファイバ、第１グレーテッドインデックスマルチ
モード光ファイバ、及び第１コアレス光ファイバが順次
接続されて成り、かつ前記第２光ファイバ体は、前記光
分波器に光接続される第２コアレス光ファイバ、第２グ
レーテッドインデックスマルチモード光ファイバ、及び
第２シングルモード光ファイバが順次接続されて成るこ
とを特徴とする。

【００１６】また、前記光分波器は、前記受光素子の受
光面に配設されているか、もしくは前記光分波器は、前
記第１及び第２光ファイバ体の上面を保持する保持用基
板の下面に接着させたことを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態につい
て図面に基づき詳細に説明する。

【００１８】図１に双方向光モジュール（以下、光モジ
ュールという）Ｍ１の模式的な断面図を示し、図４にそ
の平面図を示す。また、図２及び図３に光モジュールＭ
１の光部品実装用基板７上における構成を示す。

【００１９】図１において、光モジュールＭ１は、第１
光部品実装用基板７上に、送信用の発光素子１５と、発
光素子１５からの出射光を入射させる第１光ファイバ体
Ｆ１と、外部光を入射させる第２光ファイバ体Ｆ２と、
第１及び第２光ファイバ体Ｆ１，Ｆ２を光接続させる波
長フィルター等で構成された光分波器６と、光分波器６
からの出射光を入射させる受信用の受光素子１４とを配
設して成り、受光素子１４は光部品実装用基板７に形成
された凹部である光部品搭載用溝８内に収容されている
とともに、第１光ファイバ体Ｆ１は、発光素子１５から
の出射光が入射される第１シングルモード光ファイバ１
１、第１グレーテッドインデックスマルチモード光ファ
イバ１０、及び第１コアレス光ファイバ９が順次接続さ
れて成り、かつ２光ファイバ体Ｆ２は、光分波器６に光
接続される第２コアレス光ファイバ３、第２グレーテッ
ドインデックスマルチモード光ファイバ２、及び第２シ
ングルモード光ファイバ１が順次接続されて成る。

【００２０】また、光分波器６は例えば図示のように受
光素子１４の受光面に透光性の光学用接着材（不図示）
を介して配設されているか、もしくは、実施例において
後記するように第１及び第２光ファイバ体Ｆ１，Ｆ２の
上面を保持する保持用基板である第３光部品実装用基板
の下面に接着させる（図５，６における２２を参照）。

【００２１】具体的には、アルミナ、ジルコニア、ガラ
ス、シリコン等からなる第１光部品実装用基板７上に搭
載された発光素子１４から出射した送信光信号は、先端
に集光機能を有する第１シングルモード光ファイバ１１
を伝わり、第１グレーテッドインデックスマルチモード
光ファイバ１０にてビーム径を拡大され、第１コアレス
光ファイバ９から出射する。そして光部品搭載用溝８に
配置された光分波器６を通り、第２コアレス光ファイバ
３に入射し、第２グレーテッドインデックスマルチモー
ド光ファイバ２にて集光され、第２シングルモード光フ
ァイバ１に伝播する。

【００２２】また、第２シングルモード光ファイバ１を
伝播してきた受信光信号は、第２グレーテッドインデッ
クスマルチモード光ファイバ２にてビーム径を拡大さ
れ、第２コアレス光ファイバ３から出射し、そして光部
品搭載用溝８に配置された光分波器６にて反射され、ア
ルミナ、ジルコニア、ガラス、シリコン等からなる第２
光部品実装用基板１２上に搭載された受光素子５にて受
光される。

【００２３】ここで、グレーテッドインデックスマルチ
モード光ファイバは、光ファイバの中心軸から徐々に屈
折率が下がる軸対称の屈折率分布を持つ光ファイバであ
る。ほとんどのグレーテッドインデックスマルチモード
光ファイバはほぼ２乗の屈折率分布を持ちレンズ効果を
有するため、好適な屈折率分布のグレーテッドインデッ
クスマルチモード光ファイバを好適な長さで用いれば結
合光学系を構成することができる。

【００２４】グレーテッドインデックスマルチモード光
ファイバ端面に点光源がある場合に、コリメート光にす
る条件は、グレーテッドインデックスマルチモード光フ
ァイバの長さが四分の一周期になる長さ（光線の挙動の
周期に対応させてピッチ（Ｐ）で表すとＰ＝０．２５）
であるが、実際に結合効率が最も高いのは、端面が対向
するグレーテッドインデックスマルチモード光ファイバ
からのビームウェストの位置が一致するときである。Ｐ
＝０．２５におけるビームウェストの位置は、グレーテ
ッドインデックスマルチモード光ファイバの出射端面に
位置することになり、グレーテッドインデックスマルチ
モード光ファイバ間に光学素子を挿入する場合は、ビー
ムウェストの位置は一致しない。そのため、グレーテッ
ドインデックスマルチモード光ファイバの出射端面から
離れた位置にビームウェストを形成するためには、四分
の一周期になる長さよりも長く（Ｐ＞０．２５）なる条
件が必要になる。そこで、コアレス光ファイバの長さ
は、２つのグレーテッドインデックスマルチモード光フ
ァイバによるビームスポットが中央で一致するように調
整してから、コアレス光ファイバを接続することによっ
て予め焦点距離を厳密に調整することができ、もともと
一本の光ファイバであるのでこれを分断した場合であっ
ても、光ファイバ間の軸ズレを防止することができる。

【００２５】以上のことにより、シングルモード光ファ
イバ同士を対向させた場合よりも結合効率が良く、かつ
光部品搭載用溝８の溝幅を広くとることができる。ま
た、光分波器を搭載するための溝を斜めに加工する必要
がなくなり加工が容易になると同時に光学素子の搭載溝
への挿入も容易になる。

【００２６】図２（ａ）に示すように、発光素子搭載用
電極２５と、第１光部品実装用基板７に形成された光フ
ァイバ搭載用溝１９に、先端に集光機能を有する第１シ
ングルモード光ファイバ１１、その反対の端部に第１グ
レーテッドインデックスマルチモード光ファイバ１０、
その端部にコアレス光ファイバ２１、その端部に第２グ
レーテッドインデックスマルチモード光ファイバ２、さ
らにその端部に第２シングルモード光ファイバ１が順番
に接続された光ファイバを搭載する。

【００２７】そして、図２（ｂ）に示すように、第１コ
アレス光ファイバ９と第２コアレス光ファイバ３の端面
が、光部品搭載用溝８をはさんで互いに対向した状態に
なるように、光部品搭載用溝８をダイシング等で形成
し、受光素子搭載用電極１６と受光素子駆動用電極が形
成されたチップキャリアとなる第２光部品実装用基板を
光部品搭載用溝８に搭載する。

【００２８】このようにして、図３（ａ）、（ｂ）にて
示すように、発光素子１５を搭載した後、光ファイバを
搭載した第１光部品実装用基板７に第２光部品実装用基
板１２を搭載し、そして受光素子（不図示）上に光分波
器６を光学用接着剤を用い固定して配置し、各基板をエ
ポキシ接着材等で接合し、図４に示すように光パッケー
ジ１８に収納して光モジュールＭ１とする。

【００２９】上記のように、第２光部品実装用基板１２
を用いることにより、発光素子１５と受光素子１４の位
置を離すことができ、従来生じていた送信側から受信側
へ電気信号が基板を伝わってしまう、いわゆる電気的ク
ロストークを極力防止することができる。

【００３０】さらに、受光素子１４に入射する信号光は
先端に集光機能を有するファイバのみから出射すること
となり、光ファイバから漏れ出る光を遮断することがで
き、光学的クロストークを防ぐことができる。

【００３１】また、第１光部品実装用基板と第２光部品
実装用基板及び後記する第３光部品実装用基板の接合
は、低融点ガラス付けや半田付けでも良い。また、発光
素子と受光素子の搭載基板は第１光部品実装用基板と第
２光部品実装用基板を交換しても良い。

【００３２】つまり、上述したそれぞれの従来の実装技
術に比べて、本発明では、高精度な位置決めが求められ
る発光素子と光分波器及び光ファイバとの位置決めを、
光ファイバ同士を順次接合させ、かつ各光部品実装用基
板にて保持することで行い、かつ受光素子と発光素子を
物理的に離すことで、必要最小限の部品点数で結合効率
がよく、小型で、アライメントが非常に簡易な、電気的
及び光学的クロストークの小さい、低コストの双方向光
モジュールを提供することができる。

【００３３】

【実施例】＜実施例１＞以下に、本発明による光部品実
装用基板の作製方法及び双方向光モジュールの実施例１
について、図１、図２、図３、図４を用いて説明する。

【００３４】まず、第１光部品実装用基板７はシリコン
単結晶からなるシリコン基板を熱酸化し、シリコン基板
面に膜厚０．１μｍの熱酸化膜を形成する。次に、基板
全面に膜厚０．１μｍのシリコン窒化膜を成膜した。そ
れからフォトリソグラフィーを行って幅０．１５ｍｍの
光ファイバ搭載用Ｖ溝１９のＶ溝のパターンを形成し、
シリコン窒化膜をＲＩＥドライエッチングで、また熱酸
化膜をバッファふっ酸のウエットエッチングを用いて、
パターン内のシリコン窒化膜及び熱酸化膜を除去した。

【００３５】次に、Ｖ溝パターンをエッチングマスクと
してシリコン面を、ＫＯＨ（濃度４３重量％、温度６
３．５℃）に漬して異方性エッチングを行い、光ファイ
バ搭載用Ｖ溝１９を形成した。

【００３６】次に、ＲＩＥのドライエッチングにより、
光ファイバ搭載用Ｖ溝１９を形成するためのエッチング
マスクであるシリコン窒化膜を除去した。次に、シリコ
ン基板上にフォトリソグラフィーを行って発光素子搭載
用電極２５及び発光素子駆動用電極２４を形成した後、
発光素子搭載用電極２５及び発光素子駆動用電極２４
を、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの層構造（各層の膜厚：０．１μ
ｍ／０．２μｍ／０．５μｍ）にて構成した。上記電極
材料は下層／上層の順で表記している。また、発光素子
搭載用電極上に発光素子搭載用はんだ（重量比Ａｕ：Ｓ
ｎ＝７０：３０、厚み２．５μｍ）を形成した。

【００３７】次に、図２（ａ）に示すように、第１光部
品実装用基板７上の幅０．１５ｍｍの光ファイバ搭載用
溝１９に、先端に集光機能を有する第１シングルモード
光ファイバ１１（長さ４．６ｍｍ）と、その反対の端部
に第１グレーテッドインデックスマルチモード光ファイ
バ１０（長さ０．７８ｍｍ）、さらにその端部にコアレ
ス光ファイバ２１（長さ１．６ｍｍ）、その端部に第２
グレーテッドインデックスマルチモード光ファイバ２
（長さ０．７８ｍｍ）、さらにその端部に第２シングル
モード光ファイバ１（長さ１ｍ）が順番に接続された光
ファイバを搭載した。

【００３８】そして、図２（ｂ）に示すように、第１コ
アレス光ファイバ９と第２コアレス光ファイバ３の端面
が光部品搭載用溝８をはさんで互いに対向した状態にな
るように、溝幅０．８ｍｍの光部品搭載用溝８をダイシ
ングにて形成し、その溝幅０．８ｍｍの光部品搭載用溝
８に幅０．７ｍｍの波長フィルターである光分波器６を
配置した。

【００３９】一方、第２光部品実装用基板１２は、金型
形成により形成されたアルミナ基板上にフォトリソグラ
フィーを行って、受光素子搭載用電極１６及び受光素子
駆動用電極２３のパターンを形成した後、受光素子搭載
用電極１６及び受光素子駆動用電極２３をＴｉ／Ｐｔ／
Ａｕの層構造（各層の膜厚：０．１μｍ／０．２μｍ／
０．５μｍ）にて蒸着により構成した。上記電極材料は
下層／上層の順で表記している。

【００４０】さらに、図３（ａ）、（ｂ）にて示すよう
に、第２光部品実装用基板１２上の受光素子搭載用電極
１６及び受光素子駆動用電極２３に、受光素子１４を搭
載した。その後、光ファイバを搭載した第１光部品実装
用基板７に第２光部品実装用基板１２を搭載し、そして
受光素子（不図示）上に光分波器６を光学接着剤を用い
て固定して配置し、各基板をエポキシ接着材で接合し、
基板同士をエポキシ接着材を用いて接合した。そして図
４に示すように光パッケージ１８に収納した。

【００４１】上記のようにアルミナの第２光部品実装用
基板１２を用いることにより、発光素子１５と受光素子
１４の位置を離すことができ、従来生じていた送信側か
ら受信側へ電気信号が基板を伝わってしまう、いわゆる
電気的クロストークを防ぐことができる。さらに、受光
素子に入射する信号光は先端に集光機能を有するファイ
バのみからとなり、光ファイバから漏れ出る光を遮断す
ることができ、光学的クロストークを防ぐことができ
る。

【００４２】このようにして、必要最小限の部品点数に
て結合効率がよく、小型で、アライメントが非常に簡易
な、電気的及び光学的クロストークの小さい、低コスト
な双方向光モジュールＭ１を提供することができる。 ＜実施例２＞次に、本発明による他の光部品実装用基板
の作製方法及び双方向光モジュールの実施例について図
２（ａ）、図５、図６を用いて説明する。

【００４３】まず、第１光部品実装用基板７はシリコン
単結晶からなるシリコン基板を熱酸化し、シリコン基板
面に膜厚０．１μｍの熱酸化膜を形成した。次に、基板
全面に膜厚０．１μｍのシリコン窒化膜を成膜した。そ
れからフォトリソグラフィーを行って幅０．１５ｍｍの
光ファイバ搭載用Ｖ溝１９のＶ溝のパターンを形成し、
シリコン窒化膜をＲＩＥドライエッチングで、また、熱
酸化膜をバッファふっ酸のウエットエッチングを用いて
パターン内のシリコン窒化膜及び熱酸化膜を除去した。
次に、Ｖ溝パターンをエッチングマスクとしてシリコン
面をＫＯＨ（濃度４３重量％、温度６３．５℃）に漬し
て異方性エッチングを行い、光ファイバ搭載用Ｖ溝１９
を形成した。

【００４４】次に、ＲＩＥのドライエッチングにより、
光ファイバ搭載用Ｖ溝１９形成用エッチングマスクのシ
リコン窒化膜を除去した。次に、シリコン基板上にフォ
トリソグラフィーを行って、発光素子搭載用電極２５及
び発光素子駆動用電極２４のパターンを形成した後、発
光素子搭載用電極２５及び発光素子駆動用電極２４を、
Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの層構造（各層の膜厚：０．１μｍ／
０．２μｍ／０．５μｍ）にて構成した。上記電極材料
は下層／上層の順で表記している。発光素子搭載用電極
２５上に受光素子搭載用はんだ（重量比Ａｕ：Ｓｎ＝７
０：３０、厚み２．５μｍ）を形成した。

【００４５】次に、図２（ａ）に示すように、第１光部
品実装用基板７上の幅０．１５ｍｍの光ファイバ搭載用
溝１９に、先端に集光機能を有する第１シングルモード
光ファイバ１１（長さ４．６ｍｍ）、その反対の端部に
第１グレーテッドインデックスマルチモード光ファイバ
１０（長さ０．７８ｍｍ）、さらにその端部にコアレス
光ファイバ２１（長さ１．６ｍｍ）、その端部に第２グ
レーテッドインデックスマルチモード光ファイバ２（長
さ０．７８ｍｍ）、さらにその端部に第２シングルモー
ド光ファイバ１（長さ１ｍ）とが順番に接続された光フ
ァイバを搭載し、図５に示すように、第１コアレス光フ
ァイバ９と第２コアレス光ファイバ３の端面が光部品搭
載用溝８をはさんで互いに対向した状態になるように溝
幅０．８ｍｍの光部品搭載用溝８をダイシングにて形成
した。

【００４６】一方、図５に示すように、第２光部品実装
用基板１２Ａは、シリコン基板を熱酸化し、シリコン基
板面に膜厚０．１μｍの熱酸化膜を形成した。受光素子
搭載用電極１６及び受光素子駆動用電極２３のパターン
を形成するために、シリコン基板上にフォトリソグラフ
ィーを行って、受光素子搭載用電極１６及び受光素子駆
動用電極２３をＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの層構造（各層の膜
厚：０．１μｍ／０．２μｍ／０．５μｍ）にて蒸着に
より構成した。上記電極材料は下層／上層の順で表記し
ている。そして、第２光部品実装用基板１２Ａ上の受光
素子搭載用電極１６及び受光素子駆動用電極２３に受光
素子１４を搭載した。そして、溝幅０．８ｍｍの光部品
搭載用溝８に、第３光部品実装用基板２２に搭載した幅
０．９ｍｍの光分波器６を配置した。

【００４７】その後、図５（ａ）、（ｂ）にて示すよう
に、光ファイバを保持するように第１光部品実装用基板
７と第３光部品実装用基板２２を対向させて位置合わせ
を行い、基板同士をエポキシ接着材を用いて接合した。
そして図６に示すように光パッケージ１８に収納した。

【００４８】上記のように、熱酸化膜付きシリコン基板
の第２光部品実装用基板１２Ａを用いることにより、発
光素子１５と受光素子１４の位置を離すことができ、従
来生じていた送信側からのクロストークによって受信側
に電流が流れることを防ぐことができた。

【００４９】さらに、受光素子１４に入射する信号光は
先端に集光機能を有する光ファイバのみからとなり、第
３光部品実装用基板２２を用いることでさらに光ファイ
バから漏れ出る光を遮断することができた。

【００５０】このようにして、必要最小限の部品点数に
て結合効率がよく、小型で、アライメントが非常に簡易
な、電気的及び光学的クロストークの小さい、低コスト
な双方向光モジュールＭ２を提供することができた。

【００５１】

【発明の効果】以上、述べたように、本発明の双方向光
モジュールによれば、基板上に、送信用の発光素子と、
該発光素子からの出射光を入射させる第１光ファイバ体
と、外部光を入射させる第２光ファイバ体と、前記第１
及び前記第２光ファイバ体を光接続させる光分波器と、
該光分波器からの出射光を入射させる受信用の受光素子
とを配設して成る構成において、受光素子は基板に形成
された凹部内に収容されているとともに、第１光ファイ
バ体は、発光素子からの出射光が入射される第１シング
ルモード光ファイバ、第１グレーテッドインデックスマ
ルチモード光ファイバ、及び第１コアレス光ファイバが
順次接続されて成り、かつ第２光ファイバ体は、光分波
器に光接続される第２コアレス光ファイバ、第２グレー
テッドインデックスマルチモード光ファイバ、及び第２
シングルモード光ファイバが順次接続されて成る。さら
に、光分波器は、受光素子の受光面に配設されている
か、第１及び第２光ファイバ体の上面を保持する保持用
基板の下面に接着させた。

【００５２】これらの構成により、高精度な位置決めが
求められる発光素子と、光分波器及び光ファイバとの位
置決めを、光ファイバ同士を順次接合させ、かつ光部品
実装用基板にて保持することで行える。

【００５３】また、受光素子と発光素子を物理的に離す
ことにより、必要最小限の部品点数で結合効率がよく、
小型で、しかもアライメントが非常に簡易かつ正確に行
うことが可能な、電気的及び光学的クロストークの小さ
い、優れた双方向光モジュールを提供することができ
る。

【００５４】さらに、光分波器を搭載するための凹部
（溝を含む）を基板に対し斜めに加工する必要がなく、
凹部（溝を含む）における幅の寸法が、シングルモード
光ファイバ同士を対向させた場合の溝幅よりも広くする
ことができるため、幅寸法精度が緩和され、光分波器搭
載位置の位置ずれに対するマージンも大きくなり、従来
のように光分波器搭載用溝に光分波器を配設する場合に
生じていた位置ずれや角度ずれによる結合効率の低下を
皆無にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の双方向光モジュールの一実施形態を模
式的に示す断面図である。

【図２】（ａ）（ｂ）本発明の第１光部品実装用基板の
一実施形態を模式的に示す平面図である。

【図３】（ａ）（ｂ）本発明の第１光部品実装用基板の
一実施形態を模式的に示す断面図である。

【図４】本発明の双方向光モジュールの一実施形態を模
式的に示す平面図である。

【図５】（ａ）（ｂ）本発明の双方向光モジュールの一
実施形態を模式的に示す断面図である。

【図６】本発明の双方向光モジュールの一実施形態を模
式的に示す断面図である。

【図７】従来の双方向光モジュールの一実施形態を模式
的に示す平面図である。

【図８】従来の双方向光モジュールの一実施形態を模式
的に示す平面図である。

【図９】従来の双方向光モジュールの一実施形態を模式
的に示す平面図である。

【符号の説明】

１：第２シングルモード光ファイバ ２：第２グレーテッドインデックスマルチモード光ファ
イバ ３：第２コアレス光ファイバ ６：光分波器 ７：第１光部品実装用基板 ８：光部品搭載用溝 ９：第１コアレス光ファイバ １０：第１グレーテッドインデックスマルチモード光フ
ァイバ １１：先端に集光機能を有する第１シングルモード光フ
ァイバ １２：第２光部品実装用基板 １２ａ：熱酸化膜付きシリコン基板の第２光部品実装用
基板 １４：受光素子 １５：発光素子 １６：受光素子搭載用電極 １８：光パッケージ １９：光ファイバ搭載用溝 ２１：コアレス光ファイバ ２２：第３光部品実装用基板 ２３：受光素子駆動用電極 ２４：発光素子駆動用電極 ２５：発光素子搭載用電極 Ｍ１、Ｍ２：双方向光モジュール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 10/28

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に、送信用の発光素子と、該発光
   素子からの出射光を入射させる第１光ファイバ体と、外
   部光を入射させる第２光ファイバ体と、前記第１及び前
   記第２光ファイバ体を光接続させる光分波器と、該光分
   波器からの出射光を入射させる受信用の受光素子とを配
   設して成る双方向光モジュールであって、前記受光素子
   は前記基板に形成された凹部内に収容されているととも
   に、前記第１光ファイバ体は、前記発光素子からの出射
   光が入射される第１シングルモード光ファイバ、第１グ
   レーテッドインデックスマルチモード光ファイバ、及び
   第１コアレス光ファイバが順次接続されて成り、かつ前
   記第２光ファイバ体は、前記光分波器に光接続される第
   ２コアレス光ファイバ、第２グレーテッドインデックス
   マルチモード光ファイバ、及び第２シングルモード光フ
   ァイバが順次接続されて成ることを特徴とする双方向光
   モジュール。
2. 【請求項２】 前記光分波器は、前記受光素子の受光面
   に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の双
   方向光モジュール。
3. 【請求項３】 前記光分波器は、前記第１及び第２光フ
   ァイバ体の上面を保持する保持用基板の下面に接着させ
   たことを特徴とする請求項１に記載の双方向光モジュー
   ル。