JP2015068997A - Photoelectric conversion device and optical module using the same - Google Patents

Photoelectric conversion device and optical module using the same Download PDF

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Shunsuke Matsushima
俊輔 松島
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photoelectric conversion device capable of reducing optical coupling loss, and an optical module using the same.SOLUTION: A photoelectric conversion device 10 includes: a mounting base plate 1 which has a first groove 1a for receiving an optical fiber strand 2a and a second groove 1b communicating with the first groove 1a; an optical semiconductor element 3 mounted on the mounting base plate 1, which performs photoelectric conversion of light of optical signals passing through the second groove 1b; and an optical element 4 which is transmissible to the optical signal and is provided between the optical fiber strand 2a and the optical semiconductor element 3. The mounting base plate 1 has a concave portion 1d wider than the width of the second groove 1b in a part of the second groove 1b. In the concave portion 1d, the optical element 4 which has a diameter larger than the diameter of a core 21 of the optical fiber strand 2a is placed.

Description

本発明は、光信号を光ファイバで伝送する光通信機器に好適に用いられる光電気変換装置およびそれを用いた光モジュールに関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion apparatus suitably used for an optical communication device that transmits an optical signal through an optical fiber, and an optical module using the photoelectric conversion apparatus.

近年、インターネットなどの通信網の発展に伴って、光ファイバを用いた光ファイバ通信が急速に普及してきている。光ファイバ通信には、光ファイバへ光信号の光を出射する発光素子や光ファイバから光信号の光を受光する受光素子となる光半導体素子を備えた光電気変換装置が用いられている。   In recent years, with the development of communication networks such as the Internet, optical fiber communication using optical fibers has been rapidly spreading. In optical fiber communication, a photoelectric conversion device including a light emitting element that emits light of an optical signal to an optical fiber and an optical semiconductor element that serves as a light receiving element that receives light of the optical signal from the optical fiber is used.

この種の光電気変換装置を用いた光モジュール１００としては、図２１ないし図２３に示すものが知られている（たとえば、特許文献１を参照）。   As an optical module 100 using this type of photoelectric conversion device, one shown in FIGS. 21 to 23 is known (see, for example, Patent Document 1).

光モジュール１００は、複数のＬＤ１１２からなる光源アレイ１１０と、２つのマイクロレンズアレイ１２０ａ，１２０ｂと、光ファイバ群１３０と、複数のＶ溝１９２を備えたシリコンプラットフォーム１９８とを有している。シリコンプラットフォーム１９８は、光ファイバ群１３０の光ファイバ１３２を、Ｖ溝群１９０のＶ溝１９２に位置決め載置する。光モジュール１００は、光源アレイ１１０側にマイクロレンズアレイ１２０ａを配置している。光モジュール１００は、光ファイバ群１３０側にマイクロレンズアレイ１２０ｂを配置している。   The optical module 100 includes a light source array 110 including a plurality of LDs 112, two microlens arrays 120 a and 120 b, an optical fiber group 130, and a silicon platform 198 having a plurality of V grooves 192. The silicon platform 198 positions and places the optical fiber 132 of the optical fiber group 130 in the V groove 192 of the V groove group 190. In the optical module 100, a microlens array 120a is disposed on the light source array 110 side. In the optical module 100, the microlens array 120b is disposed on the optical fiber group 130 side.

マイクロレンズアレイ１２０ａは、複数のレンズ部１０２を一体化した取扱部１０４を有している。マイクロレンズアレイ１２０ａは、レンズ部１０２およびＶ溝１９２に適合する形状の張出部１０５を有している。また、マイクロレンズアレイ１２０ａは、取扱部１０４の上面１０６および側面１０７を平坦に形成している。レンズ部１０２は、レンズ部１０２の外周の一部としての縁部１０３を有している。   The microlens array 120a has a handling unit 104 in which a plurality of lens units 102 are integrated. The microlens array 120 a has a protruding portion 105 having a shape that fits the lens portion 102 and the V groove 192. Further, the microlens array 120a has the upper surface 106 and the side surface 107 of the handling unit 104 formed flat. The lens part 102 has an edge part 103 as a part of the outer periphery of the lens part 102.

光モジュール１００では、マイクロレンズアレイ１２０ａ，１２０ｂは、Ｖ溝１９２に適合する形状を有するため、光ファイバ１３２とともにＶ溝１９２への高精度なパッシブアライメントが可能であり、小型化とともに高精度の実装が達成される、としている。   In the optical module 100, since the microlens arrays 120a and 120b have shapes suitable for the V-groove 192, high-precision passive alignment to the V-groove 192 together with the optical fiber 132 is possible, and miniaturization and high-precision mounting are possible. Will be achieved.

特開２００４−１０９４９８号公報JP 2004-109498 A

ところで、光電気変換装置は、光結合損失のより少ないものが求められており、上述の光モジュール１００の構造だけでは十分ではなく、更なる改良が求められている。   By the way, a photoelectric conversion device having a smaller optical coupling loss is required, and the structure of the optical module 100 described above is not sufficient, and further improvement is required.

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、光結合損失をより低減することが可能な光電気変換装置およびそれを用いた光モジュールを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described reasons, and an object thereof is to provide a photoelectric conversion apparatus capable of further reducing optical coupling loss and an optical module using the photoelectric conversion apparatus.

本発明の光電気変換装置は、光信号を伝送する光ファイバ素線が収納される第１溝と当該第１溝に連通する第２溝とを一表面に有するマウント基板と、当該マウント基板の上記一表面側に実装され上記第２溝を通過する上記光信号の光の光電気変換を行う光半導体素子と、上記光ファイバ素線と上記光半導体素子との間に設けられ上記光信号を透過する光学素子とを備えており、上記マウント基板は、上記第２溝の一部に、上記第２溝の幅より広い凹部を有しており、上記凹部は、上記光ファイバ素線のコア部の径より大きい上記光学素子が載置されてなることを特徴とする。   The photoelectric conversion apparatus according to the present invention includes a mount substrate having a first groove in which an optical fiber that transmits an optical signal is accommodated and a second groove that communicates with the first groove on one surface; An optical semiconductor element mounted on the one surface side that performs photoelectric conversion of the light of the optical signal passing through the second groove, and the optical signal provided between the optical fiber and the optical semiconductor element. The mount substrate has a concave portion wider than the width of the second groove in a part of the second groove, and the concave portion is a core of the optical fiber strand. The optical element larger than the diameter of the part is placed.

この光電気変換装置において、上記凹部は、上記第２溝の深さより深いことが好ましい。   In this photoelectric conversion device, the recess is preferably deeper than the depth of the second groove.

この光電気変換装置において、上記光学素子は、上記光信号の光を集光するレンズであることが好ましい。   In this photoelectric conversion apparatus, the optical element is preferably a lens that collects the light of the optical signal.

この光電気変換装置において、上記マウント基板は、上記第２溝における上記光半導体素子側と上記光学素子との間に上記光信号の光を導波する光導波部を備えたことが好ましい。   In this photoelectric conversion apparatus, it is preferable that the mount substrate includes an optical waveguide that guides the light of the optical signal between the optical semiconductor element side and the optical element in the second groove.

この光電気変換装置において、上記マウント基板は、上記第２溝における上記光ファイバ素線側と上記光学素子との間に上記光信号の光を導波する光導波部を備えたことが好ましい。   In this photoelectric conversion apparatus, it is preferable that the mount substrate includes an optical waveguide that guides light of the optical signal between the optical fiber element side in the second groove and the optical element.

この光電気変換装置において、上記光導波部は、上記光信号の光を導波させるコア部位と、当該コア部位を囲み上記光信号の光を上記コア部位に閉じ込めるクラッド部位とを備え、少なくとも上記コア部位が上記光信号の入射面側から出射面側にかけて光を絞り込むテーパ形状であることが好ましい。   In this photoelectric conversion device, the optical waveguide unit includes a core part that guides the light of the optical signal, and a cladding part that surrounds the core part and confines the light of the optical signal in the core part. It is preferable that the core portion has a tapered shape for narrowing light from the light incident surface side to the light emitting surface side.

この光電気変換装置において、上記凹部は、上記光ファイバ素線側の第１の凹部と、上記光半導体素子側の第２の凹部とを備え、上記光学素子は、上記第１の凹部に載置された第１光学素子と、上記第２の凹部に載置された第２光学素子とを備え、上記第１光学素子と上記第２光学素子とのうちの一方は、当該一方の上記第１光学素子または上記第２光学素子に入射される入射光を上記第１光学素子と上記第２光学素子との間で平行光とし、上記第１光学素子と上記第２光学素子とのうちの他方は、上記第１光学素子と上記第２光学素子との間の平行光を集光して出射することが好ましい。   In this photoelectric conversion apparatus, the concave portion includes a first concave portion on the optical fiber strand side and a second concave portion on the optical semiconductor element side, and the optical element is mounted on the first concave portion. A first optical element placed and a second optical element placed in the second recess, wherein one of the first optical element and the second optical element is the first optical element. Incident light incident on one optical element or the second optical element is parallel light between the first optical element and the second optical element, and the incident light is selected from the first optical element and the second optical element. On the other hand, it is preferable that the parallel light between the first optical element and the second optical element is condensed and emitted.

本発明の光モジュールは、上述の光電気変換装置と、当該光電気変換装置の上記第１溝に固定する上記光ファイバ素線を有する光ファイバとを備えたことを特徴とする。   An optical module according to the present invention includes the above-described photoelectric conversion device, and an optical fiber having the optical fiber wire fixed in the first groove of the photoelectric conversion device.

本発明の光電気変換装置では、マウント基板は、第２溝の一部に、第２溝の幅より広い凹部を有しており、凹部は、光ファイバ素線のコア部の径より大きい光学素子が載置されてなる構成とすることにより、光結合損失をより低減することが可能になる、という効果がある。   In the photoelectric conversion apparatus according to the present invention, the mount substrate has a concave portion wider than the width of the second groove in a part of the second groove, and the concave portion is optically larger than the diameter of the core portion of the optical fiber. By adopting a configuration in which the element is placed, there is an effect that it is possible to further reduce the optical coupling loss.

本発明の光モジュールでは、上述の光電気変換装置と、光ファイバとを備えることにより、光結合損失をより低減することが可能になる、という効果がある。   The optical module of the present invention has an effect that the optical coupling loss can be further reduced by including the above-described photoelectric conversion device and the optical fiber.

図１は、実施形態１の光電気変換装置を示し、（ａ）は平面説明図、（ｂ）は断面説明図である。1A and 1B show a photoelectric conversion apparatus according to a first embodiment, where FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a cross-sectional view. 図２は、実施形態１の光電気変換装置を用いた光モジュールを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面説明図である。2A and 2B show an optical module using the photoelectric conversion apparatus according to Embodiment 1, wherein FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a side view. 図３は、実施形態１における光モジュールを用いた光通信機器を説明する側面説明図である。FIG. 3 is an explanatory side view for explaining an optical communication device using the optical module according to the first embodiment. 図４は、実施形態１の別の光電気変換装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面説明図である。4A and 4B show another photoelectric conversion device of the first embodiment, where FIG. 4A is a plan view and FIG. 4B is a cross-sectional explanatory view. 図５は、実施形態１の光電気変換装置の要部を示し、（ａ）は略平面図、（ｂ）は（ａ）のＸＸ断面図である。5A and 5B show a main part of the photoelectric conversion apparatus according to the first embodiment, in which FIG. 5A is a schematic plan view, and FIG. 5B is an XX sectional view of FIG. 図６は、実施形態１の光電気変換装置の別の要部を示し、（ａ）は略平面図、（ｂ）は（ａ）のＸＸ断面図である。6A and 6B show another main part of the photoelectric conversion apparatus according to the first embodiment. FIG. 6A is a schematic plan view, and FIG. 6B is an XX sectional view of FIG. 図７は、実施形態１の光電気変換装置の他の要部を示し、（ａ）は略平面図、（ｂ）は（ａ）のＸＸ断面図である。FIG. 7: shows the other principal part of the photoelectric conversion apparatus of Embodiment 1, (a) is a schematic plan view, (b) is XX sectional drawing of (a). 図８は、実施形態１の光電気変換装置のさらに別の要部を示し、（ａ）は略平面図、（ｂ）は（ａ）のＸＸ断面図である。FIG. 8 shows still another main part of the photoelectric conversion apparatus according to the first embodiment, in which (a) is a schematic plan view and (b) is an XX cross-sectional view of (a). 図９は、実施形態１の光電気変換装置のさらに他の要部を示し、（ａ）は略平面図、（ｂ）は（ａ）のＸＸ断面図である。FIG. 9 shows still another main part of the photoelectric conversion apparatus according to Embodiment 1, wherein (a) is a schematic plan view, and (b) is an XX sectional view of (a). 図１０は、実施形態１の光電気変換装置のさらに異なる要部を示し、（ａ）は略平面図、（ｂ）は（ａ）のＸＸ断面図である。10A and 10B show further different parts of the photoelectric conversion apparatus of the first embodiment, wherein FIG. 10A is a schematic plan view, and FIG. 10B is an XX cross-sectional view of FIG. 図１１は、実施形態１の光電気変換装置における光学素子を示し、（ａ）は球面レンズ、（ｂ）は楕円体形状のレンズ、（ｃ）は非球面レンズ、それぞれの略側面図である。11A and 11B show optical elements in the photoelectric conversion apparatus according to Embodiment 1. FIG. 11A is a schematic side view of a spherical lens, FIG. 11B is an ellipsoidal lens, and FIG. . 図１２は、実施形態１の光電気変換装置における別の光学素子を示し、（ａ）は球面レンズ、（ｂ）は楕円体形状のレンズ、（ｃ）は非球面レンズ、それぞれの略側面図である。12A and 12B show another optical element in the photoelectric conversion apparatus of the first embodiment, where FIG. 12A is a spherical lens, FIG. 12B is an ellipsoidal lens, and FIG. 12C is an aspheric lens. It is. 図１３は、実施形態１の光電気変換装置における他の光学素子を示し、（ａ）は球面レンズ、（ｂ）は楕円体形状のレンズ、（ｃ）は非球面レンズ、それぞれの略側面図である。FIGS. 13A and 13B show other optical elements in the photoelectric conversion apparatus of Embodiment 1, wherein FIG. 13A is a spherical lens, FIG. 13B is an ellipsoidal lens, and FIG. 13C is an aspheric lens. It is. 図１４は、実施形態１の光電気変換装置におけるさらに別の光学素子を示し、（ａ）は球面レンズ、（ｂ）は楕円体形状のレンズ、（ｃ）は非球面レンズ、それぞれの略側面図である。FIG. 14 shows still another optical element in the photoelectric conversion apparatus of Embodiment 1, wherein (a) is a spherical lens, (b) is an ellipsoidal lens, and (c) is an aspherical lens. FIG. 図１５は、実施形態２の光電気変換装置を示し、（ａ）は平面説明図、（ｂ）は断面説明図である。FIGS. 15A and 15B show the photoelectric conversion apparatus according to the second embodiment, where FIG. 15A is a plan view and FIG. 15B is a cross-sectional view. 図１６は、実施形態２の別の光電気変換装置を示し、（ａ）は平面説明図、（ｂ）は断面説明図である。FIGS. 16A and 16B show another photoelectric conversion device according to the second embodiment, where FIG. 16A is a plane explanatory view, and FIG. 図１７は、実施形態３の光電気変換装置を示し、（ａ）は平面説明図、（ｂ）は断面説明図、(ｃ)は要部における光路を説明する光路説明図である。FIGS. 17A and 17B show the photoelectric conversion apparatus according to the third embodiment, where FIG. 17A is a plan explanatory view, FIG. 17B is a cross-sectional explanatory view, and FIG. 図１８は、実施形態３の別の光電気変換装置を示し、（ａ）は平面説明図、（ｂ）は断面説明図、(ｃ)は要部における光路を説明する光路説明図である。18A and 18B show another photoelectric conversion device of the third embodiment, where FIG. 18A is an explanatory plan view, FIG. 18B is a cross-sectional explanatory view, and FIG. 図１９は、実施形態３の他の光電気変換装置を示し、（ａ）は平面説明図、（ｂ）は断面説明図、(ｃ)は要部における光路を説明する光路説明図である。FIGS. 19A and 19B show another photoelectric conversion device according to the third embodiment, where FIG. 19A is a plan explanatory view, FIG. 19B is a cross-sectional explanatory view, and FIG. 19C is an optical path explanatory diagram for explaining an optical path in a main part. 図２０は、実施形態３の更に別の光電気変換装置を示し、（ａ）は平面説明図、（ｂ）は断面説明図、(ｃ)は要部における光路を説明する光路説明図である。20A and 20B show still another photoelectric conversion device of the third embodiment, in which FIG. 20A is a plan explanatory view, FIG. 20B is a cross-sectional explanatory view, and FIG. 20C is an optical path explanatory diagram for explaining an optical path in the main part. . 図２１は、従来の光モジュールの構成を示す上面図である。FIG. 21 is a top view showing a configuration of a conventional optical module. 図２２は、図２１の光モジュールに用いられるマイクロレンズアレイの構成を示す斜視図である。FIG. 22 is a perspective view showing a configuration of a microlens array used in the optical module of FIG. 図２３は、図２１の光モジュールの部分拡大斜視図である。FIG. 23 is a partially enlarged perspective view of the optical module of FIG.

（実施形態１）
以下では、本実施形態の光電気変換装置１０、光モジュール２０および光通信機器３０について、図１ないし図１４を用いて説明する。なお、同一の構成については、同一の番号を用いて重複する説明を適宜省略している。 (Embodiment 1)
Below, the photoelectric conversion apparatus 10, the optical module 20, and the optical communication apparatus 30 of this embodiment are demonstrated using FIG. 1 thru | or FIG. In addition, about the same structure, the overlapping description is abbreviate | omitted suitably using the same number.

本実施形態の光電気変換装置１０は、図１に示すように、光信号を伝送する光ファイバ素線２ａが収容される第１溝１ａと第１溝１ａに連通する第２溝１ｂとを一表面１ａａに有するマウント基板１を備えている。光電気変換装置１０は、マウント基板１の一表面１ａａ側に実装され第２溝１ｂを通過する光信号の光の光電気変換を行う光半導体素子３を備えている。光電気変換装置１０は、光ファイバ素線２ａと光半導体素子３との間に設けられ光信号を透過する光学素子４を備えている。マウント基板１は、第２溝１ｂの一部に、第２溝１ｂの幅より広い凹部１ｄを有している。凹部１ｄは、光ファイバ素線２ａのコア部２１の径より大きい光学素子４が載置されてなる。   As shown in FIG. 1, the photoelectric conversion apparatus 10 of the present embodiment includes a first groove 1 a that houses an optical fiber 2 a that transmits an optical signal, and a second groove 1 b that communicates with the first groove 1 a. A mount substrate 1 having one surface 1aa is provided. The photoelectric conversion device 10 includes an optical semiconductor element 3 that is mounted on the one surface 1aa side of the mount substrate 1 and performs photoelectric conversion of light of an optical signal that passes through the second groove 1b. The photoelectric conversion device 10 includes an optical element 4 that is provided between the optical fiber 2a and the optical semiconductor element 3 and transmits an optical signal. The mount substrate 1 has a recess 1d wider than the width of the second groove 1b in a part of the second groove 1b. The recess 1d is formed by placing an optical element 4 larger than the diameter of the core portion 21 of the optical fiber 2a.

これにより、本実施形態の光電気変換装置１０は、光結合損失をより低減することが可能となる。   Thereby, the photoelectric conversion apparatus 10 of this embodiment can further reduce the optical coupling loss.

まず最初に、本実施形態の光電気変換装置１０を用いた光モジュール２０で構成する光通信機器３０について、図２および図３を用いて説明する。   First, an optical communication device 30 configured by the optical module 20 using the photoelectric conversion apparatus 10 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3.

光通信機器３０は、図３に示すように、光信号の光を発光する発光側の光電気変換装置１０を用いた光モジュール２０と、光信号の光を受光する受光側の光電気変換装置１０を用いた光モジュール２０とを備えている。以下では、発光側の光電気変換装置１０を光電気変換装置１０Ａ、発光側の光モジュール２０を光モジュール２０Ａとも称する。また、以下では、受光側の光電気変換装置１０を光電気変換装置１０Ｂ、受光側の光モジュール２０を光モジュール２０Ｂとも称する。光通信機器３０は、たとえば、図３の紙面の上側の光モジュール２０を発光側とすると、図３の紙面の下側の光モジュール２０を受光側とすることができる。光通信機器３０は、光ファイバ２により、発光側の光モジュール２０Ａと受光側の光モジュール２０Ｂとの間を光学的に結合している。言い換えれば、光通信機器３０は、光ファイバ２を介して、発光側の光電気変換装置１０Ａから受光側の光電気変換装置１０Ｂに光信号を伝送可能に構成している。光通信機器３０は、光モジュール２０と、光モジュール２０と電気的に接続する配線基板３２と、光モジュール２０Ａと光モジュール２０Ｂの間を光結合する光ファイバ２とを備えている。光通信機器３０は、光モジュール２０の電気コネクタ１８と、配線基板３２の電気コネクタ３７とを嵌め合わせて、電気的に接続可能に構成している。   As shown in FIG. 3, the optical communication device 30 includes an optical module 20 using a light-emitting photoelectric conversion device 10 that emits light of an optical signal, and a light-receiving photoelectric conversion device that receives light of an optical signal. 10 and an optical module 20 using 10. Hereinafter, the photoelectric conversion device 10 on the light emission side is also referred to as photoelectric conversion device 10A, and the optical module 20 on the light emission side is also referred to as optical module 20A. Hereinafter, the photoelectric conversion device 10 on the light receiving side is also referred to as a photoelectric conversion device 10B, and the optical module 20 on the light receiving side is also referred to as an optical module 20B. For example, when the optical module 20 on the upper side of the paper in FIG. 3 is set as the light emitting side, the optical communication device 30 can set the optical module 20 on the lower side of the paper in FIG. 3 as the light receiving side. The optical communication device 30 optically couples the light emitting side optical module 20 </ b> A and the light receiving side optical module 20 </ b> B by the optical fiber 2. In other words, the optical communication device 30 is configured to be able to transmit an optical signal from the light emitting side photoelectric conversion device 10A to the light receiving side photoelectric conversion device 10B via the optical fiber 2. The optical communication device 30 includes an optical module 20, a wiring board 32 that is electrically connected to the optical module 20, and an optical fiber 2 that optically couples between the optical module 20A and the optical module 20B. The optical communication device 30 is configured to be electrically connectable by fitting the electrical connector 18 of the optical module 20 and the electrical connector 37 of the wiring board 32 together.

光通信機器３０は、受光側の光モジュール２０Ｂの基本的な構成と、発光側の光モジュール２０Ａの基本的な構成とを同様にして構成している。以下、光モジュール２０は、受光側を中心として説明する。   In the optical communication device 30, the basic configuration of the light receiving side optical module 20B and the basic configuration of the light emitting side optical module 20A are configured in the same manner. Hereinafter, the optical module 20 will be described focusing on the light receiving side.

光モジュール２０は、平板状のインタポーザ基板１６上に光電気変換装置１０を備えている。光モジュール２０は、接着剤などを用いて、光電気変換装置１０のマウント基板１をインタポーザ基板１６の表面１６ａａに実装している。光モジュール２０は、インタポーザ基板１６の表面１６ａａ側に、光ファイバ２を接着剤（図示していない）によって接合することができる。   The optical module 20 includes the photoelectric conversion device 10 on a flat interposer substrate 16. In the optical module 20, the mount substrate 1 of the photoelectric conversion device 10 is mounted on the surface 16aa of the interposer substrate 16 using an adhesive or the like. The optical module 20 can bond the optical fiber 2 to the surface 16aa side of the interposer substrate 16 with an adhesive (not shown).

受光側の光モジュール２０は、受光素子たる光半導体素子３からの電気信号を受信して信号処理する信号処理装置８を備えている。信号処理装置８は、たとえば、電流・電圧の変換を行うＴＩＡ（Trans-Impedance Amplifier）などにより構成することができる。信号処理装置８は、ＩＣ素子などを用いて構成することができる。なお、信号処理装置８は、発光側の光モジュール２０の場合、発光素子たる光半導体素子３の駆動を制御する制御ドライバを構成する駆動ＩＣなどで構成することができる。光モジュール２０は、インタポーザ基板１６の表面１６ａａに、光半導体素子３や信号処理装置８と電気的に接続させる配線３６を備えている。光モジュール２０は、信号処理装置８をインタポーザ基板１６に実装し、光半導体素子３を光電気変換装置１０のマウント基板１に実装している。これにより、光モジュール２０は、信号処理装置８からの熱的影響が光半導体素子３に及ぶことを低減することが可能となる。また、光モジュール２０は、マウント基板１が実装されるインタポーザ基板１６の表面１６ａａと反対の裏面１６ａｂに、電気コネクタ１８を実装することで、インタポーザ基板１６の両面を実装面として利用している。   The optical module 20 on the light receiving side includes a signal processing device 8 that receives and processes an electric signal from the optical semiconductor element 3 that is a light receiving element. The signal processing device 8 can be configured by, for example, a TIA (Trans-Impedance Amplifier) that performs current / voltage conversion. The signal processing device 8 can be configured using an IC element or the like. In the case of the optical module 20 on the light emitting side, the signal processing device 8 can be configured by a drive IC that constitutes a control driver that controls the driving of the optical semiconductor element 3 that is a light emitting element. The optical module 20 includes a wiring 36 that is electrically connected to the optical semiconductor element 3 and the signal processing device 8 on the surface 16aa of the interposer substrate 16. In the optical module 20, the signal processing device 8 is mounted on the interposer substrate 16, and the optical semiconductor element 3 is mounted on the mount substrate 1 of the photoelectric conversion device 10. Thereby, the optical module 20 can reduce the thermal influence from the signal processing device 8 on the optical semiconductor element 3. Further, the optical module 20 uses both surfaces of the interposer substrate 16 as mounting surfaces by mounting the electrical connector 18 on the back surface 16ab opposite to the front surface 16aa of the interposer substrate 16 on which the mount substrate 1 is mounted.

光モジュール２０は、ワイヤ１３を用いて、インタポーザ基板１６の配線３６と、光電気変換装置１０の光半導体素子３側とを電気的に接続している。同様に、光モジュール２０は、ワイヤ１３を用いて、インタポーザ基板１６の配線３６と、信号処理装置８とを電気的に接続している。ワイヤ１３は、たとえば、金線やアルミニウム線などを用いることができる。光モジュール２０では、インタポーザ基板１６の表面１６ａａに設けた配線３６やワイヤ１３を介して、光半導体素子３と信号処理装置８とを電気的に接続することができる。光モジュール２０は、信号処理装置８や光半導体素子３側とインタポーザ基板１６の配線３６との電気的な接続をワイヤ１３により行うものだけに限られない。光モジュール２０は、光半導体素子３が実装されたマウント基板１と、インタポーザ基板１６の配線３６とを、バンプにより電気的に接続する構成としてもよい。同様に、光モジュール２０は、信号処理装置８と、インタポーザ基板１６の配線３６とを、バンプにより電気的に接続する構成としてもよい。   The optical module 20 uses a wire 13 to electrically connect the wiring 36 of the interposer substrate 16 and the optical semiconductor element 3 side of the photoelectric conversion device 10. Similarly, the optical module 20 uses the wire 13 to electrically connect the wiring 36 of the interposer substrate 16 and the signal processing device 8. As the wire 13, for example, a gold wire or an aluminum wire can be used. In the optical module 20, the optical semiconductor element 3 and the signal processing device 8 can be electrically connected via the wiring 36 and the wire 13 provided on the surface 16aa of the interposer substrate 16. The optical module 20 is not limited to the one that performs the electrical connection between the signal processing device 8 or the optical semiconductor element 3 side and the wiring 36 of the interposer substrate 16 by the wire 13. The optical module 20 may be configured such that the mount substrate 1 on which the optical semiconductor element 3 is mounted and the wiring 36 of the interposer substrate 16 are electrically connected by bumps. Similarly, the optical module 20 may be configured to electrically connect the signal processing device 8 and the wiring 36 of the interposer substrate 16 by bumps.

光モジュール２０は、光電気変換装置１０および信号処理装置８を囲むように、シールドケース１９をインタポーザ基板１６上に好適に設けている（図２(ｂ)を参照）。シールドケース１９は、シールドケース１９の貫通孔１９ａから光ファイバ２をシールドケース１９の外部に導出している。なお、光モジュール２０は、封止樹脂１４により、ワイヤ１３や配線３６を封止していることが好ましい。   In the optical module 20, a shield case 19 is suitably provided on the interposer substrate 16 so as to surround the photoelectric conversion device 10 and the signal processing device 8 (see FIG. 2B). The shield case 19 leads the optical fiber 2 out of the shield case 19 from the through hole 19 a of the shield case 19. The optical module 20 preferably seals the wires 13 and the wirings 36 with the sealing resin 14.

光モジュール２０は、シールドケース１９の貫通孔１９ａを通して、シールドケース１９の内部に挿入された光ファイバ２が光電気変換装置１０と光学的に接合している。なお、光ファイバ２は、光信号の光を導波させるコア部２１と、コア部２１を囲み光信号の光をコア部２１に閉じ込めるクラッド部２２とを備えた光ファイバ素線２ａを有する構成とすることができる。光ファイバ２は、光ファイバ素線２ａのクラッド部２２の外周を保護する被覆部２３を備えている。光ファイバ２は、コア部２１と、クラッド部２２と、被覆部２３とを同心状に配置している。光ファイバ２は、たとえば、断面視において、円形に形成している。光ファイバ２は、被覆部２３が剥がされた部分において、光ファイバ素線２ａが露出している。光モジュール２０は、光電気変換装置１０におけるマウント基板１の第１溝１ａに、光ファイバ２の被覆部２３を剥した光ファイバ素線２ａを収納している。すなわち、光モジュール２０は、光電気変換装置１０と、光電気変換装置１０の第１溝１ａに固定する光ファイバ素線２ａを有する光ファイバ２とを備えた構成としている。   In the optical module 20, the optical fiber 2 inserted into the shield case 19 is optically joined to the photoelectric conversion device 10 through the through hole 19 a of the shield case 19. The optical fiber 2 includes an optical fiber 2a including a core portion 21 that guides light of an optical signal and a cladding portion 22 that surrounds the core portion 21 and confines light of the optical signal in the core portion 21. It can be. The optical fiber 2 includes a covering portion 23 that protects the outer periphery of the cladding portion 22 of the optical fiber 2a. In the optical fiber 2, the core portion 21, the cladding portion 22, and the covering portion 23 are arranged concentrically. For example, the optical fiber 2 is formed in a circular shape in a sectional view. In the optical fiber 2, the optical fiber 2 a is exposed at the portion where the covering portion 23 is peeled off. In the optical module 20, the optical fiber 2 a from which the covering portion 23 of the optical fiber 2 is peeled is housed in the first groove 1 a of the mount substrate 1 in the photoelectric conversion device 10. In other words, the optical module 20 includes a photoelectric conversion device 10 and an optical fiber 2 having an optical fiber 2 a that is fixed to the first groove 1 a of the photoelectric conversion device 10.

以下では、本実施形態の光電気変換装置１０について、より詳細に説明する。   Below, the photoelectric conversion apparatus 10 of this embodiment is demonstrated in detail.

光電気変換装置１０は、一表面１ａａに第１溝１ａと第１溝１ａに連通する第２溝１ｂを有するマウント基板１を備えている。光電気変換装置１０は、マウント基板１の一表面１ａａにおいて、第１溝１ａと第２溝１ｂとを直線状に設けている。第１溝１ａは、光ファイバ素線２ａを収納可能なものである。第１溝１ａは、光ファイバ２の光ファイバ素線２ａの少なくとも一部を収容し、位置決めできるものであればよい。第２溝１ｂは、伝送する光信号の光が通過可能な光路の一部を構成することができる。第１溝１ａおよび第２溝１ｂは、たとえば、Ｖ溝構造に形成することができる。   The photoelectric conversion device 10 includes a mount substrate 1 having a first groove 1a and a second groove 1b communicating with the first groove 1a on one surface 1aa. In the photoelectric conversion device 10, the first groove 1 a and the second groove 1 b are linearly provided on one surface 1 aa of the mount substrate 1. The 1st groove | channel 1a can accommodate the optical fiber strand 2a. The 1st groove | channel 1a should just accommodate at least one part of the optical fiber strand 2a of the optical fiber 2, and can position it. The 2nd groove | channel 1b can comprise a part of optical path through which the light of the optical signal to transmit can pass. The 1st groove | channel 1a and the 2nd groove | channel 1b can be formed in a V-groove structure, for example.

また、光電気変換装置１０は、第２溝１ｂの一部に、第２溝１ｂの幅より広い凹部１ｄを有している。凹部１ｄは、第２溝１ｂの深さより深くしている。第２溝１ｂの深さより深い凹部１ｄは、光ファイバ素線２ａのコア部２１の径より大きい光学素子４の位置決めを比較的簡単に行うことが可能となる。なお、凹部１ｄの深さとは、マウント基板１の厚み方向における最深部からマウント基板１の一表面１ａａ側までの距離をいう。言い換えれば、凹部１ｄは、光信号の光が進行する光軸と垂直方向の断面の大きさが、第２溝１ｂと異なる形状としている。本実施形態の光電気変換装置１０では、光学素子４として、樹脂製の球状レンズを用いて構成している。光学素子４は、入射光を集光して出射することができる。   Moreover, the photoelectric conversion apparatus 10 has a recess 1d that is wider than the width of the second groove 1b in a part of the second groove 1b. The recess 1d is deeper than the depth of the second groove 1b. The concave portion 1d deeper than the depth of the second groove 1b can relatively easily position the optical element 4 larger than the diameter of the core portion 21 of the optical fiber 2a. The depth of the recess 1 d refers to the distance from the deepest portion in the thickness direction of the mount substrate 1 to the one surface 1aa side of the mount substrate 1. In other words, the recess 1d has a shape that is different from the second groove 1b in the size of the cross section perpendicular to the optical axis along which the light of the optical signal travels. In the photoelectric conversion device 10 of the present embodiment, the optical element 4 is configured using a resin spherical lens. The optical element 4 can collect and emit incident light.

マウント基板１は、第２溝１ｂの端部に、光信号の光の光路を変更するミラー部１ｍを好適に備えている。ミラー部１ｍは、マウント基板１の一表面１ａａに沿った光を、一表面１ａａの法線方向に沿った光に光路を変更させることができる。同様に、ミラー部１ｍは、一表面１ａａの法線方向に沿った光を、マウント基板１の一表面１ａａに沿った光に光路を変更させることもできる。   The mount substrate 1 preferably includes a mirror portion 1m that changes the optical path of the light of the optical signal at the end of the second groove 1b. The mirror unit 1m can change the optical path from light along one surface 1aa of the mount substrate 1 to light along the normal direction of the one surface 1aa. Similarly, the mirror unit 1m can change the optical path from light along the normal direction of one surface 1aa to light along one surface 1aa of the mount substrate 1.

マウント基板１は、光信号の光の光電気変換を行う光半導体素子３を実装している。光電気変換装置１０は、バンプ６を用いて、光半導体素子３をマウント基板１の一表面１ａａに実装している。マウント基板１は、光半導体素子３をマウント基板１の一表面１ａａ上に配置する場合、光半導体素子３の真下となる位置に、光信号の光の光路を変更するミラー部１ｍを備えた構成とすることができる。   The mount substrate 1 is mounted with an optical semiconductor element 3 that performs photoelectric conversion of light of an optical signal. In the photoelectric conversion device 10, the optical semiconductor element 3 is mounted on one surface 1 aa of the mount substrate 1 using bumps 6. The mount substrate 1 includes a mirror portion 1m that changes the optical path of the light of the optical signal at a position directly below the optical semiconductor element 3 when the optical semiconductor element 3 is disposed on one surface 1aa of the mount substrate 1. It can be.

本実施形態の光電気変換装置１０では、単結晶のシリコン基板を用いて、マウント基板１を形成している。マウント基板１は、半導体微細加工技術を利用した半導体エッチングプロセスにより、比較的簡単にマウント基板１の一表面１ａａを加工することが可能となる。マウント基板１は、たとえば、シリコンの結晶方位を利用した異方性エッチングにより、マウント基板１の一表面１ａａに所定形状の第１溝１ａ、第２溝１ｂ、凹部１ｄやミラー部１ｍを高精度に形成することが可能となる。   In the photoelectric conversion apparatus 10 of the present embodiment, the mount substrate 1 is formed using a single crystal silicon substrate. The mount substrate 1 can process the one surface 1aa of the mount substrate 1 relatively easily by a semiconductor etching process using a semiconductor fine processing technique. For example, the mount substrate 1 is provided with a first groove 1a, a second groove 1b, a recess 1d and a mirror portion 1m having a predetermined shape on one surface 1aa of the mount substrate 1 by high precision by anisotropic etching utilizing the crystal orientation of silicon. Can be formed.

光電気変換装置１０は、マウント基板１にシリコン基板を用いた場合、たとえば、ＫＯＨ(水酸化カリウム)溶液やＴＭＡＨ(テトラメチルアンモニアハイドロオキサイド)溶液などによるシリコンの異方性エッチングを行うことができる。本実施形態の光電気変換装置１０は、シリコンの結晶方位を利用した異方性エッチングにより、第１溝１ａを形成することが可能であり、第１溝１ａは光ファイバ素線２ａの設置の位置ずれを低減することが可能となる。また、本実施形態の光電気変換装置１０は、シリコンの結晶方位を利用した異方性エッチングにより、光信号の光を通過させる第２溝１ｂを形成することが可能である。さらに、本実施形態の光電気変換装置１０は、シリコンの結晶方位を利用した異方性エッチングにより、凹部１ｄを形成することが可能であり、凹部１ｄは光学素子４の設置の位置ずれを低減することが可能となる。本実施形態の光電気変換装置１０では、光学素子４は、光信号の光を集光するレンズである。光電気変換装置１０は、光学素子４の位置決めを正確に行うことで、光学設計通りにレンズの焦点を合わせることが容易となるから、光結合損失をより低減することが可能となる。   When the silicon substrate is used as the mount substrate 1, the photoelectric conversion device 10 can perform anisotropic etching of silicon using, for example, a KOH (potassium hydroxide) solution or a TMAH (tetramethylammonium hydroxide) solution. . The photoelectric conversion device 10 of the present embodiment can form the first groove 1a by anisotropic etching using the crystal orientation of silicon, and the first groove 1a is formed by installing the optical fiber 2a. The positional deviation can be reduced. Moreover, the photoelectric conversion apparatus 10 of this embodiment can form the 2nd groove | channel 1b which lets the light of an optical signal pass by anisotropic etching using the crystal orientation of silicon. Furthermore, the photoelectric conversion apparatus 10 of the present embodiment can form the concave portion 1d by anisotropic etching utilizing the crystal orientation of silicon, and the concave portion 1d reduces the positional deviation of the optical element 4 installation. It becomes possible to do. In the photoelectric conversion apparatus 10 of the present embodiment, the optical element 4 is a lens that collects light of an optical signal. Since the photoelectric conversion device 10 can accurately position the optical element 4 to easily focus the lens according to the optical design, the optical coupling loss can be further reduced.

また、光電気変換装置１０は、シリコンの結晶方位を利用した異方性エッチングにより、第２溝１ｂを通過する光信号の光を反射するミラー部１ｍをマウント基板１に形成することもできる。また、ミラー部１ｍの傾斜角度は、光結合効率や光電気変換装置１０の大きさなどを考慮して適宜に設定してもよい。また、ミラー部１ｍは、傾斜面に金やアルミニウムを蒸着することにより形成してもよい。   In addition, the photoelectric conversion device 10 can also form the mirror portion 1m on the mount substrate 1 for reflecting the light of the optical signal passing through the second groove 1b by anisotropic etching using the crystal orientation of silicon. Further, the inclination angle of the mirror portion 1m may be appropriately set in consideration of the optical coupling efficiency, the size of the photoelectric conversion device 10, and the like. Moreover, you may form the mirror part 1m by vapor-depositing gold | metal | money and aluminum on an inclined surface.

ところで、光通信機器３０では、伝送する光信号の更なる高速化が求められている。光電気変換装置１０では、光信号の高速化のため、光半導体素子３の広帯域化が要求される。光半導体素子３は、たとえば、受光素子の場合、広帯域化に伴い信号雑音比（Ｓ／Ｎ比）が悪くなり、信号の立ち上がりや立下りが遅くなる傾向にある。光電気変換装置１０では、光信号を高速化すれば、受光素子のキャパシタンスが増え信号が通りにくくなり、受信感度の低下や伝送エラーが増大することを抑制できるように、受光素子の受光部の大きさを小さくする必要がある。受光素子の受光部は、たとえば、光信号の速度が１０Ｇｂｐｓにおいて、直径が７０μｍ程度以下、光信号の速度が１２．５Ｇｂｐｓにおいて、直径が６０μｍ程度以下の大きさにすることが好ましい。同様に、受光素子の受光部は、たとえば、光信号の速度が１４Ｇｂｐｓにおいて、直径が５５μｍ程度以下、光信号の速度が１６Ｇｂｐｓにおいて、直径が３２μｍ程度以下の大きさにすることが好ましい。また、受光素子の受光部は、たとえば、光信号の速度が２５Ｇｂｐｓにおいて、直径が２０μｍ程度以下、光信号の速度が４０Ｇｂｐｓにおいて、直径が１２μｍ程度以下の大きさにすることが好ましい。   Incidentally, the optical communication device 30 is required to further increase the speed of the optical signal to be transmitted. In the photoelectric conversion device 10, the optical semiconductor element 3 is required to have a wide band in order to increase the speed of the optical signal. For example, in the case of the optical semiconductor element 3, in the case of a light receiving element, the signal-to-noise ratio (S / N ratio) tends to deteriorate as the bandwidth increases, and the rise and fall of signals tend to be delayed. In the photoelectric conversion device 10, if the speed of the optical signal is increased, the capacitance of the light receiving element increases and it becomes difficult for the signal to pass, so that it is possible to suppress a decrease in reception sensitivity and an increase in transmission error. It is necessary to reduce the size. For example, the light receiving portion of the light receiving element preferably has a diameter of about 70 μm or less at an optical signal speed of 10 Gbps, and a diameter of about 60 μm or less at an optical signal speed of 12.5 Gbps. Similarly, the light receiving portion of the light receiving element preferably has a diameter of about 55 μm or less at an optical signal speed of 14 Gbps, and a diameter of about 32 μm or less at an optical signal speed of 16 Gbps. The light receiving portion of the light receiving element preferably has a diameter of about 20 μm or less at an optical signal speed of 25 Gbps, and a diameter of about 12 μm or less at an optical signal speed of 40 Gbps.

本実施形態の光電気変換装置１０では、光ファイバ２側と光半導体素子３側との間で光学素子４を用いて光を集光している。また、光電気変換装置１０は、光学設計に基づいて光学素子４をより正確に配置させることができる。そのため、光電気変換装置１０は、光信号の高速化に伴って、受光素子の受光部の大きさが小さくなる場合においても、光結合損失が増大することを抑制しつつ、光を集光させることができる。   In the photoelectric conversion apparatus 10 according to the present embodiment, light is collected using the optical element 4 between the optical fiber 2 side and the optical semiconductor element 3 side. Moreover, the photoelectric conversion apparatus 10 can arrange | position the optical element 4 more correctly based on optical design. Therefore, the photoelectric conversion apparatus 10 collects light while suppressing an increase in optical coupling loss even when the size of the light receiving portion of the light receiving element is reduced as the speed of the optical signal is increased. be able to.

光電気変換装置１０は、光ファイバ素線２ａが収容される第１溝１ａ、第１溝１ａに連通する第２溝１ｂ、光学素子４が載置される凹部１ｄやミラー部１ｍなどを、半導体エッチングプロセスにより同時に形成することができる。光電気変換装置１０は、光学素子４と、光ファイバ素線２ａとを高精度にパッシブアライメントすることにより、光半導体素子３側と、光ファイバ素線２ａ側との間で生ずる光結合損失を低減することが可能となる。   The photoelectric conversion device 10 includes a first groove 1a in which the optical fiber 2a is accommodated, a second groove 1b in communication with the first groove 1a, a recess 1d in which the optical element 4 is placed, a mirror part 1m, and the like. They can be formed simultaneously by a semiconductor etching process. The photoelectric conversion apparatus 10 performs optical alignment loss between the optical semiconductor element 3 side and the optical fiber element 2a side by passively aligning the optical element 4 and the optical fiber element 2a with high precision. It becomes possible to reduce.

なお、光電気変換装置１０では、マウント基板１は、光半導体素子３や光学素子４と光学的に結合可能な光導波部５を好適に備えることができる。光導波部５は、第２溝１ｂの長手方向に沿ってマウント基板１に設けている。光導波部５は、屈折率の高いコア部位５ａと、コア部位５ａより屈折率の低いクラッド部位５ｂとを備えた構成とすることができる。光導波部５は、コア部位５ａをクラッド部位５ｂで覆った構成とすることができる。光導波部５は、光が伝播するコア部位５ａの形状を、断面視において、正方形状にすることができる。光電気変換装置１０は、マウント基板１の第２溝１ｂに光導波部５を設けることで、光導波部５のコア部位５ａと光ファイバ素線２ａとの光軸を一致させた状態で位置決めし、光導波部５と光ファイバ素線２ａとを光学的に結合することができる。本実施形態の光電気変換装置１０は、光半導体素子３が受光素子である場合、ミラー部１ｍを介して、光導波部５のコア部位５ａから光信号の光を受光する。光電気変換装置１０は、光半導体素子３が発光素子の場合、ミラー部１ｍを介して、光導波部５のコア部位５ａに光信号の光を出射する。   In the photoelectric conversion device 10, the mount substrate 1 can suitably include an optical waveguide portion 5 that can be optically coupled to the optical semiconductor element 3 and the optical element 4. The optical waveguide 5 is provided on the mount substrate 1 along the longitudinal direction of the second groove 1b. The optical waveguide unit 5 can be configured to include a core part 5a having a high refractive index and a clad part 5b having a refractive index lower than that of the core part 5a. The optical waveguide 5 can be configured such that the core part 5a is covered with the clad part 5b. The optical waveguide 5 can make the shape of the core part 5a through which light propagates square when viewed in cross section. The photoelectric conversion device 10 is positioned in a state where the optical axis of the core portion 5a of the optical waveguide 5 and the optical fiber 2a are aligned by providing the optical waveguide 5 in the second groove 1b of the mount substrate 1. The optical waveguide 5 and the optical fiber 2a can be optically coupled. When the optical semiconductor element 3 is a light receiving element, the photoelectric conversion apparatus 10 of the present embodiment receives light of an optical signal from the core portion 5a of the optical waveguide section 5 via the mirror section 1m. When the optical semiconductor element 3 is a light emitting element, the photoelectric conversion device 10 emits light of an optical signal to the core portion 5a of the optical waveguide section 5 through the mirror section 1m.

本実施形態の光電気変換装置１０では、図１に示すように、マウント基板１は、第２溝１ｂにおける光半導体素子３側と光学素子４との間に光信号の光を導波する光導波部５を備えている。これにより、光電気変換装置１０は、光半導体素子３の近傍に光学素子４を配置するのと同様の構成とすることができ、光信号の光の集光を効率よく行うことが可能となる。光電気変換装置１０は、第２溝１ｂにおける光半導体素子３側と光学素子４との間に光導波部５を備えた構成だけに限られない。光電気変換装置１０では、図４に示すよう、マウント基板１は、第２溝１ｂにおける光ファイバ素線２ａ側と光学素子４との間に光信号の光を導波する光導波部５を備え構成としてもよい。これにより、光電気変換装置１０は、光ファイバ素線２ａの近傍に光学素子４を配置するのと同様の構成とすることができ、光信号の光の集光を効率よく行うことが可能となる。光電気変換装置１０は、ミラー部１ｍ側と光ファイバ素線２ａ側との距離が短ければ、単に空気中に光信号の光を伝搬させるようにしても損失が少ない場合がある。この場合、光電気変換装置１０は、光導波部５を省略してもよい。   In the photoelectric conversion apparatus 10 of the present embodiment, as shown in FIG. 1, the mount substrate 1 is an optical waveguide that guides light of an optical signal between the optical semiconductor element 3 side and the optical element 4 in the second groove 1 b. A wave portion 5 is provided. As a result, the photoelectric conversion apparatus 10 can have the same configuration as that in which the optical element 4 is disposed in the vicinity of the optical semiconductor element 3, and the light of the optical signal can be efficiently collected. . The photoelectric conversion device 10 is not limited to the configuration in which the optical waveguide unit 5 is provided between the optical semiconductor element 3 side and the optical element 4 in the second groove 1b. In the photoelectric conversion device 10, as shown in FIG. 4, the mount substrate 1 includes an optical waveguide portion 5 that guides light of an optical signal between the optical fiber 4 a side of the second groove 1 b and the optical element 4. It is good also as a preparation structure. Thereby, the photoelectric conversion apparatus 10 can be configured similarly to the arrangement of the optical element 4 in the vicinity of the optical fiber 2a, and can efficiently collect light of the optical signal. Become. If the distance between the mirror 1m side and the optical fiber 2a side is short, the photoelectric conversion device 10 may have a small loss even if the light of the optical signal is simply propagated in the air. In this case, the photoelectric conversion device 10 may omit the optical waveguide unit 5.

光電気変換装置１０は、マウント基板１の第１溝１ａ内に設置された光ファイバ素線２ａのコア部２１が、光学素子４を介して、光導波部５のコア部位５ａと光学的に接続している。光電気変換装置１０は、ミラー部１ｍを介して、受光素子である光半導体素子３が光導波部５のコア部位５ａからの光信号を受光する。光電気変換装置１０では、光半導体素子３が発光素子である発光側のマウント基板１は、ミラー部１ｍを介して、光導波部５のコア部位５ａに光信号を出射する。   In the photoelectric conversion device 10, the core portion 21 of the optical fiber 2 a installed in the first groove 1 a of the mount substrate 1 is optically connected to the core portion 5 a of the optical waveguide portion 5 via the optical element 4. Connected. In the photoelectric conversion apparatus 10, the optical semiconductor element 3 as a light receiving element receives an optical signal from the core part 5 a of the optical waveguide part 5 through the mirror part 1 m. In the photoelectric conversion device 10, the light emitting side mount substrate 1 whose optical semiconductor element 3 is a light emitting element emits an optical signal to the core portion 5a of the optical waveguide section 5 through the mirror section 1m.

光電気変換装置１０は、光ファイバ素線２ａと光半導体素子３との間に光学素子４を介在させており、光ファイバ素線２ａから出射して受光素子たる光半導体素子３に入射する光や発光素子たる光半導体素子３から出射する光が広がることを低減させることができる。したがって、光電気変換装置１０は、光結合損失を抑制することが可能となる。   In the photoelectric conversion apparatus 10, an optical element 4 is interposed between an optical fiber 2a and an optical semiconductor element 3, and light emitted from the optical fiber 2a and incident on the optical semiconductor element 3 serving as a light receiving element. Further, it is possible to reduce the spread of light emitted from the optical semiconductor element 3 which is a light emitting element. Therefore, the photoelectric conversion apparatus 10 can suppress optical coupling loss.

以下では、本実施形態の光電気変換装置１０の各構成について詳述する。   Below, each structure of the photoelectric conversion apparatus 10 of this embodiment is explained in full detail.

マウント基板１は、光ファイバ素線２ａが収容される第１溝１ａ、第１溝１ａに連通する第２溝１ｂおよび光学素子４を載置する凹部１ｄを有するものである。マウント基板１は、単結晶のシリコン基板などの半導体基板を好適に用いることができる。マウント基板１は、マウント基板１の表面に絶縁性のシリコン酸化膜を備えていてもよい。シリコン基板よりなるマウント基板１では、光信号が赤外光の場合、光信号の光が減衰しながら透過する性質を有している。シリコン酸化膜は、光信号の赤外光を反射する反射面を構成することも可能となる。マウント基板１の材料は、半導体材料だけに限られず、窒化アルミニウムや窒化ケイ素などのセラミックス材料であってもよい。   The mount substrate 1 has a first groove 1a in which the optical fiber 2a is accommodated, a second groove 1b that communicates with the first groove 1a, and a recess 1d on which the optical element 4 is placed. As the mount substrate 1, a semiconductor substrate such as a single crystal silicon substrate can be preferably used. The mount substrate 1 may include an insulating silicon oxide film on the surface of the mount substrate 1. When the optical signal is infrared light, the mount substrate 1 made of a silicon substrate has a property that the light of the optical signal is transmitted while being attenuated. The silicon oxide film can also constitute a reflection surface that reflects the infrared light of the optical signal. The material of the mount substrate 1 is not limited to a semiconductor material, and may be a ceramic material such as aluminum nitride or silicon nitride.

マウント基板１は、１つのマウント基板１上に第１溝１ａおよび第１溝１ａに連通する第２溝１ｂを１本だけ設けたものに限られない。したがって、マウント基板１は、第１溝１ａおよび第２溝１ｂの数は限定されるものではなく、第１溝１ａおよび第１溝１ａに連通する第２溝１ｂを複数本形成してもよい。マウント基板１は、複数本の第１溝１ａおよび第１溝１ａに連通する複数本の第２溝１ｂをマウント基板１の一表面１ａａで、それぞれ平行となるように設けてもよい。第１溝１ａや第２溝１ｂは、第１溝１ａや第２溝１ｂの形状をＶ溝構造とするものだけに限られず、第１溝１ａや第２溝１ｂの長手方向と垂直な断面視において、逆台形状としてもよい。   The mount substrate 1 is not limited to a single mount substrate 1 provided with only one first groove 1a and one second groove 1b communicating with the first groove 1a. Therefore, the mount substrate 1 is not limited in the number of the first grooves 1a and the second grooves 1b, and a plurality of second grooves 1b communicating with the first grooves 1a and the first grooves 1a may be formed. . The mount substrate 1 may be provided with a plurality of first grooves 1 a and a plurality of second grooves 1 b communicating with the first grooves 1 a so as to be parallel to each other on one surface 1 aa of the mount substrate 1. The first groove 1a and the second groove 1b are not limited to those in which the shape of the first groove 1a and the second groove 1b is a V-groove structure, but a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the first groove 1a and the second groove 1b. In view, it may have an inverted trapezoidal shape.

マウント基板１では、第２溝１ｂの一部に、第２溝１ｂの幅より広い凹部１ｄを有していることで、光学素子４近傍で光が広がった状態でも、第２溝１ｂより広い凹部１ｄに収容され光ファイバ素線２ａのコア部２１の径より大きい光学素子４により光を収束することが可能となる。マウント基板１では、第２溝１ｂの一部に、第２溝１ｂの幅より広い凹部１ｄを有していることで、第２溝１ｂの長手方向における光学素子４の位置決めを、より正確に行うことが可能となる。マウント基板１では、第２溝１ｂの一部に、第２溝１ｂの幅より広い凹部１ｄに、光学素子４を載置するだけで、パッシブアライメントを行うことも可能となる。   The mount substrate 1 has a recess 1d wider than the width of the second groove 1b in a part of the second groove 1b, so that even when light spreads in the vicinity of the optical element 4, it is wider than the second groove 1b. Light can be converged by the optical element 4 accommodated in the recess 1d and larger than the diameter of the core portion 21 of the optical fiber 2a. The mount substrate 1 has a recess 1d wider than the width of the second groove 1b in a part of the second groove 1b, so that the optical element 4 can be positioned more accurately in the longitudinal direction of the second groove 1b. Can be done. In the mount substrate 1, passive alignment can be performed only by placing the optical element 4 in a recess 1d wider than the width of the second groove 1b in a part of the second groove 1b.

凹部１ｄは、たとえば、図５に示すように、マウント基板１の一表面１ａａ側からマウント基板１の厚み方向に向かうにつれ先細る四角錐状の窪み形状としてもよいし、図６に示す直方体状の窪みとしてもよい。また、凹部１ｄは、図７に示すように、マウント基板１の一表面１ａａ側から窪んだ半球状の窪み形状としてもよい。さらに、凹部１ｄは、図８に示すように、マウント基板１の一表面１ａａ側からマウント基板１の厚み方向に向かうにつれ先細る六角錐台状の窪み形状としてもよい。また、凹部１ｄは、図９のごとき多面体の半分が収容できるように窪んだ形状や、図１０のごとき多段に窪んだ形状としてもよい。凹部１ｄは、光学素子４が載置できればよく、種々の形状をとることができる。凹部１ｄは、マウント基板１がシリコン基板などの場合、半導体ドライエッチング技術を利用して形成することができる。凹部１ｄは、光学素子４を載置して固定できるように、光学素子４と対応する形状に形成してもよいし、光学素子４を接着剤などで固定する場合、余分な接着剤を逃す隙間を設けていてもよい。   For example, as shown in FIG. 5, the recess 1 d may have a quadrangular pyramid shape that tapers from one surface 1 aa side of the mount substrate 1 toward the thickness direction of the mount substrate 1, or a rectangular parallelepiped shape shown in FIG. 6. It may be a depression. In addition, as shown in FIG. 7, the recess 1 d may have a hemispherical recess shape that is recessed from the one surface 1 aa side of the mount substrate 1. Furthermore, as shown in FIG. 8, the recess 1 d may have a hexagonal frustum-shaped recess shape that tapers from the one surface 1 aa side of the mount substrate 1 toward the thickness direction of the mount substrate 1. Moreover, the recessed part 1d is good also as a shape dented so that half of a polyhedron can be accommodated like FIG. 9, or a shape dented in multiple steps like FIG. The recess 1d may be any shape as long as the optical element 4 can be placed thereon. The recess 1d can be formed using a semiconductor dry etching technique when the mount substrate 1 is a silicon substrate or the like. The recess 1d may be formed in a shape corresponding to the optical element 4 so that the optical element 4 can be placed and fixed. When the optical element 4 is fixed with an adhesive or the like, excess adhesive is released. A gap may be provided.

光ファイバ素線２ａは、芯となるコア部２１の外側をクラッド部２２が覆っている。コア部２１は、クラッド部２２と比較して屈折率を高くしている。光モジュール２０では、光ファイバ２の端部において光ファイバ素線２ａを露出させるため、光ファイバ２の被覆部２３を除去させている。光ファイバ２は、たとえば、石英ガラスファイバを用いることができる。光ファイバ２は、石英ガラスファイバとして、シングルモードファイバを採用することができるが、シングルモードファイバに限らず、ステップインデックス型（ＳＩ型）マルチモードファイバや、グレーデッドインデックス型（ＧＩ型）マルチモードファイバなどを採用してもよい。また、光ファイバ２は、石英ガラスファイバに限らず、多成分ガラスファイバ、ポリマークラッドファイバや、たとえば、コア部２１にポリメチルメタクリレート樹脂、クラッド部２２にフッ素系樹脂を用いたプラスチックファイバなどを利用することもできる。また、光ファイバ２は、フィルム状のものであってもよい。光ファイバ２は、コア部位５ａとクラッド部位５ｂの屈折率差を大きくすることによって、光ファイバ２の折り曲げの曲率が大きい場合でも、光の損失を低減させることができる。   In the optical fiber 2a, the cladding portion 22 covers the outside of the core portion 21 serving as a core. The core part 21 has a higher refractive index than the cladding part 22. In the optical module 20, the covering portion 23 of the optical fiber 2 is removed in order to expose the optical fiber 2 a at the end of the optical fiber 2. As the optical fiber 2, for example, a quartz glass fiber can be used. The optical fiber 2 can adopt a single mode fiber as a silica glass fiber, but is not limited to a single mode fiber, but is a step index type (SI type) multimode fiber or a graded index type (GI type) multimode. A fiber or the like may be employed. The optical fiber 2 is not limited to quartz glass fiber, but uses a multicomponent glass fiber, a polymer clad fiber, or a plastic fiber using, for example, a polymethyl methacrylate resin for the core portion 21 and a fluorine resin for the clad portion 22. You can also The optical fiber 2 may be a film. The optical fiber 2 can reduce the loss of light by increasing the refractive index difference between the core portion 5a and the clad portion 5b even when the bending curvature of the optical fiber 2 is large.

光半導体素子３は、第２溝１ｂを通過する光信号の光の光電気変換を行うことが可能なものである。光半導体素子３は、光半導体素子３が受光素子の場合、たとえば、ＰＤ(Photo diode)を用いることができる。受光素子は、ｐｉｎフォトダイオードのベアチップを好適に用いることができる。なお、受光素子は、ｐｉｎフォトダイオードだけにとどまらず、アバランシェフォトダイオードなどを用いてもよい。光半導体素子３は、受光素子の半導体材料として、たとえば、ＩｎＧａＡｓ、ＳｉやＧｅを用いることができる。光半導体素子３は、受光素子の半導体材料を用いられる光通信用の光の波長帯域に応じて種々選択すればよい。光半導体素子３は、発光素子の場合、たとえば、半導体レーザである面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）を用いることができる。発光素子は、面発光レーザだけに限られず、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)を用いることもできる。また、光半導体素子３は、１つだけに限られず、複数個あってもよい。複数個の光半導体素子３は、複数個の光半導体素子３を一体化したアレイ状のものを利用してもよい。光半導体素子３は、光ファイバ素線２ａの延伸方向に配置してもよい。また、光半導体素子３は、ミラー部１ｍにより光信号の光の光路を変更する場合、変更した光路上に配置すればよい。すなわち、光半導体素子３は、マウント基板１の一表面１ａａに沿った光信号の光の光軸方向に配置してもよいし、光軸方向と垂直な方向に配置してもよい。   The optical semiconductor element 3 can perform photoelectric conversion of light of an optical signal passing through the second groove 1b. When the optical semiconductor element 3 is a light receiving element, for example, a PD (Photo diode) can be used as the optical semiconductor element 3. As the light receiving element, a bare chip of a pin photodiode can be preferably used. The light receiving element is not limited to the pin photodiode, and an avalanche photodiode or the like may be used. In the optical semiconductor element 3, for example, InGaAs, Si, or Ge can be used as a semiconductor material of the light receiving element. The optical semiconductor element 3 may be variously selected according to the wavelength band of light for optical communication using the semiconductor material of the light receiving element. When the optical semiconductor element 3 is a light emitting element, for example, a surface emitting laser (VCSEL) that is a semiconductor laser can be used. The light emitting element is not limited to a surface emitting laser, and an LED (Light Emitting Diode) can also be used. Further, the number of optical semiconductor elements 3 is not limited to one, and a plurality of optical semiconductor elements 3 may be provided. As the plurality of optical semiconductor elements 3, an array having a plurality of optical semiconductor elements 3 integrated may be used. The optical semiconductor element 3 may be disposed in the extending direction of the optical fiber 2a. Further, when the optical path of the light of the optical signal is changed by the mirror unit 1m, the optical semiconductor element 3 may be arranged on the changed optical path. That is, the optical semiconductor element 3 may be arranged in the optical axis direction of the light of the optical signal along the one surface 1aa of the mount substrate 1 or may be arranged in a direction perpendicular to the optical axis direction.

光学素子４は、光信号の光を透過可能なものである。光学素子４は、レンズを構成することができる。光学素子４は、レンズだけに限られず、たとえば、プリズムを用いることもできる。光学素子４は、光学素子４の材料として、たとえば、ガラスや樹脂を用いることができる。したがって、光学素子４は、ガラスレンズや樹脂レンズを構成することができる。光学素子４は、たとえば、球レンズを用いて構成することができるが、球レンズだけに限られない。光学素子４は、たとえば、図１１（ａ）に示すように、球面レンズでもよいし、図１１（ｂ）に示す楕円体形状のレンズとしてもよい。また、光学素子４は、図１１（ｃ）に示す非球面レンズを用いて構成してもよい。   The optical element 4 can transmit light of an optical signal. The optical element 4 can constitute a lens. The optical element 4 is not limited to a lens, and for example, a prism can be used. For the optical element 4, for example, glass or resin can be used as the material of the optical element 4. Therefore, the optical element 4 can constitute a glass lens or a resin lens. The optical element 4 can be configured using, for example, a spherical lens, but is not limited to a spherical lens. The optical element 4 may be, for example, a spherical lens as shown in FIG. 11 (a) or an ellipsoidal lens as shown in FIG. 11 (b). The optical element 4 may be configured using an aspheric lens shown in FIG.

さらに、光学素子４は、図１２に示すように、マウント基板１の凹部１ｄへの実装時に光学素子４を保持することが可能な保持部４１を備えた構成としてもよい。光学素子４は、たとえば、先端が吸着ノズル構造とするマウント機構（図示していない）を用いて、保持部４１が保持されればよい。図１２（ａ）の光学素子４は、レンズを構成する光学素子本体４０に円柱状の保持部４１を備えた球面レンズを示している。図１２（ｂ）の光学素子４は、光学素子本体４０に保持部４１を備えた楕円体形状のレンズを示している。図１２（ｃ）の光学素子４は、光学素子本体４０に保持部４１を備えた非球面レンズを示している。光学素子４は、光学素子本体４０と保持部４１とを同じ材料を用いて、一体として形成することができる。光学素子４は、光学素子本体４０と保持部４１とを一体として形成するものだけに限られず、別途に形成させた後、光学素子本体４０と保持部４１とを接合させたものでもよい。   Furthermore, as shown in FIG. 12, the optical element 4 may be configured to include a holding portion 41 that can hold the optical element 4 when mounted on the recess 1 d of the mount substrate 1. The optical element 4 only needs to hold the holding portion 41 using, for example, a mount mechanism (not shown) whose tip is a suction nozzle structure. The optical element 4 in FIG. 12A is a spherical lens provided with a cylindrical holding portion 41 in the optical element body 40 constituting the lens. The optical element 4 in FIG. 12B is an ellipsoidal lens having a holding portion 41 in the optical element body 40. The optical element 4 in FIG. 12C is an aspheric lens provided with a holding portion 41 in the optical element body 40. In the optical element 4, the optical element body 40 and the holding portion 41 can be integrally formed using the same material. The optical element 4 is not limited to the one in which the optical element body 40 and the holding portion 41 are integrally formed, and may be formed separately and then joined to the optical element body 40 and the holding portion 41.

光学素子４は、光学素子４をマウント基板１の凹部１ｄへ載置しやすいように、図１３に示す突起部４２を光学素子本体４０に備えていてもよい。突起部４２は、凹部１ｄに収容できる形状であればよい。図１３（ａ）の光学素子４は、光学素子本体４０に突起部４２を備えた球面レンズを示している。図１３（ｂ）の光学素子４は、光学素子本体４０に突起部４２を備えた楕円体形状のレンズを示している。図１３（ｃ）の光学素子４は、光学素子本体４０に突起部４２を備えた非球面レンズを示している。光学素子４は、光学素子本体４０と突起部４２とを同じ材料を用いて一体として、形成することができる。光学素子４は、光学素子本体４０と突起部４２とを一体として形成するものだけに限られず、別途に形成させた後、光学素子本体４０と突起部４２とを接合させたものでもよい。   The optical element 4 may include a protrusion 42 shown in FIG. 13 in the optical element body 40 so that the optical element 4 can be easily placed in the recess 1 d of the mount substrate 1. The protrusion 42 may have any shape that can be accommodated in the recess 1d. The optical element 4 in FIG. 13A is a spherical lens provided with a protrusion 42 on the optical element body 40. The optical element 4 in FIG. 13B is an ellipsoidal lens having a projection 42 on the optical element body 40. The optical element 4 in FIG. 13C is an aspheric lens having a protrusion 42 on the optical element body 40. The optical element 4 can be formed by integrating the optical element body 40 and the protrusion 42 using the same material. The optical element 4 is not limited to the one in which the optical element body 40 and the protrusion 42 are integrally formed, and may be formed by separately forming the optical element body 40 and the protrusion 42.

また、光学素子４は、保持部４１と突起部４２とを両方とも光学素子本体４０に備えた構成とすることもできる。図１４（ａ）の光学素子４は、光学素子本体４０を介して、保持部４１と対向する位置に突起部４２を備えた球面レンズを示している。図１４（ｂ）の光学素子４は、光学素子本体４０を介して、保持部４１と対向する位置に突起部４２を備えた楕円体形状のレンズを示している。図１４（ｃ）の光学素子４は、光学素子本体４０を介して、保持部４１と対向する位置に突起部４２を備えた非球面レンズを示している。   Further, the optical element 4 may be configured such that both the holding part 41 and the protrusion part 42 are provided in the optical element body 40. The optical element 4 in FIG. 14A is a spherical lens having a protrusion 42 at a position facing the holding part 41 via the optical element body 40. The optical element 4 of FIG. 14B shows an ellipsoidal lens having a protrusion 42 at a position facing the holding part 41 via the optical element body 40. The optical element 4 in FIG. 14C is an aspherical lens having a protrusion 42 at a position facing the holding part 41 via the optical element body 40.

光導波部５は、マウント基板１の一表面１ａａに沿った方向に光信号の光を伝送可能なものである。光導波部５は、たとえば、屈折率の異なる２種類の樹脂から構成することができる。光導波部５は、光を導波するコア部位５ａと、コア部位５ａを周囲から覆って保持するクラッド部位５ｂとで構成することができる。光導波部５は、比較的に屈折率の高い樹脂によりコア部位５ａを形成することができる。光導波部５は、コア部位５ａより屈折率の低い樹脂によりクラッド部位５ｂを形成することができる。なお、光導波部５は、光導波部５の材料として、樹脂だけに限られず、光透過性のある無機材料により構成してもよい。光導波部５は、マウント基板１の一表面１ａａに形成された第２溝１ｂ内に設けることができる。   The optical waveguide 5 can transmit light of an optical signal in a direction along one surface 1aa of the mount substrate 1. The optical waveguide unit 5 can be composed of, for example, two types of resins having different refractive indexes. The optical waveguide unit 5 can be composed of a core part 5a that guides light and a clad part 5b that covers and holds the core part 5a from the periphery. The optical waveguide 5 can form the core portion 5a with a resin having a relatively high refractive index. The optical waveguide part 5 can form the clad part 5b with resin whose refractive index is lower than that of the core part 5a. The optical waveguide unit 5 is not limited to a resin as a material of the optical waveguide unit 5, and may be composed of a light-transmitting inorganic material. The optical waveguide 5 can be provided in the second groove 1 b formed on the one surface 1 aa of the mount substrate 1.

光電気変換装置１０は、光ファイバ素線２ａの先端と光半導体素子３との間に光導波部５を介在させており、光半導体素子３や光ファイバ素線２ａに入射あるいは出射される光が広がることを低減することができる。したがって、光電気変換装置１０は、光ファイバ素線２ａの先端と光半導体素子３との間の光信号の光結合損失を低減することが可能となる。光電気変換装置１０は、光導波部５の幅は、第２溝１ｂの幅より狭い構成とすることができるが、第２溝１ｂの幅より狭いものだけに限られない。   In the photoelectric conversion apparatus 10, an optical waveguide 5 is interposed between the tip of the optical fiber 2a and the optical semiconductor element 3, and light that enters or exits the optical semiconductor element 3 or the optical fiber 2a. Can be reduced. Therefore, the photoelectric conversion apparatus 10 can reduce the optical coupling loss of the optical signal between the tip of the optical fiber 2a and the optical semiconductor element 3. In the photoelectric conversion device 10, the width of the optical waveguide 5 can be configured to be narrower than the width of the second groove 1 b, but is not limited to that narrower than the width of the second groove 1 b.

（実施形態２）
図１５に示す本実施形態の光電気変換装置１０は、図１に示す実施形態１における光導波部５の形状が主として相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して適宜に説明を省略している。 (Embodiment 2)
The photoelectric conversion apparatus 10 of the present embodiment shown in FIG. 15 is mainly different in the shape of the optical waveguide section 5 in the first embodiment shown in FIG. In addition, about the component similar to Embodiment 1, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted suitably.

本実施形態の光電気変換装置１０では、図１５に示すように、光導波部５は、光信号の光を導波させるコア部位５ａと、コア部位５ａを囲み光信号の光をコア部位５ａに閉じ込めるクラッド部位５ｂとを備えている。光導波部５は、少なくともコア部位５ａが光信号の入射面側から出射面側にかけて光を絞り込むテーパ形状としている。   In the photoelectric conversion apparatus 10 of the present embodiment, as shown in FIG. 15, the optical waveguide unit 5 includes a core part 5a that guides the light of the optical signal, and surrounds the core part 5a and transmits the light of the optical signal to the core part 5a. And a clad region 5b confined in the region. The optical waveguide 5 has a tapered shape in which at least the core part 5a narrows light from the light signal incident surface side to the light emitting surface side.

これにより、本実施形態の光電気変換装置１０は、より光結合を効率よく行うことが可能となる。本実施形態の光電気変換装置１０は、少なくともコア部位５ａが光信号の入射面側から出射面側にかけて光を絞り込むテーパ形状の光導波部５により、光信号の光を光導波部５の入射前よりも収束させて出射させて、光結合を効率よく行うことが可能となる。   Thereby, the photoelectric conversion apparatus 10 of this embodiment can perform optical coupling more efficiently. In the photoelectric conversion device 10 of the present embodiment, at least the core portion 5a is incident on the optical waveguide unit 5 by the tapered optical waveguide unit 5 that narrows the light from the incident surface side to the output surface side of the optical signal. It becomes possible to converge and emit light more efficiently than before, and to perform optical coupling efficiently.

光導波部５のコア部位５ａは、平面視において、コア部位５ａの幅が徐々に狭まるような直線的なテーパ形状に形成することができる。また、光導波部５は、コア部位５ａの幅が急激に狭まるような曲線的なテーパ形状に形成してもよい。   The core part 5a of the optical waveguide 5 can be formed in a linear taper shape such that the width of the core part 5a is gradually narrowed in plan view. Further, the optical waveguide 5 may be formed in a curved taper shape such that the width of the core portion 5a is sharply narrowed.

また、光電気変換装置１０では、図１５に示すように、マウント基板１は、第２溝１ｂにおける光半導体素子３側と光学素子４との間に光信号の光を導波する光導波部５を備えたものだけに限られない。光電気変換装置１０では、図１６に示すよう、マウント基板１は、第２溝１ｂにおける光ファイバ素線２ａ側と光学素子４との間に光信号の光を導波する光導波部５を備え構成としてもよい。   Further, in the photoelectric conversion apparatus 10, as shown in FIG. 15, the mount substrate 1 is an optical waveguide unit that guides light of an optical signal between the optical semiconductor element 3 side and the optical element 4 in the second groove 1b. It is not limited to the one with 5. In the photoelectric conversion apparatus 10, as shown in FIG. 16, the mount substrate 1 includes an optical waveguide 5 that guides light of an optical signal between the optical fiber 2a side and the optical element 4 in the second groove 1b. It is good also as a preparation structure.

本実施形態の光電気変換装置１０は、図１５または図１６に示した構造だけに限られず、実施形態１の構成を適宜に用いて構成することもできる。また、光モジュール２０は、実施形態１と同様に、本実施形態の光電気変換装置１０を用いて構成することもできる。   The photoelectric conversion apparatus 10 of the present embodiment is not limited to the structure shown in FIG. 15 or FIG. 16, and can be configured using the configuration of Embodiment 1 as appropriate. Moreover, the optical module 20 can also be comprised using the photoelectric conversion apparatus 10 of this embodiment similarly to Embodiment 1. FIG.

（実施形態３）
図１７に示す本実施形態の光電気変換装置１０は、図１に示す実施形態１における凹部１ｄを第２溝１ｂにおいて、２か所に設け、それぞれの凹部１ｄに光学素子４を配置した点が主として相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して適宜に説明を省略している。 (Embodiment 3)
The photoelectric conversion apparatus 10 of the present embodiment shown in FIG. 17 is provided with the concave portions 1d in the first embodiment shown in FIG. 1 at two locations in the second groove 1b, and the optical element 4 is disposed in each concave portion 1d. Are mainly different. In addition, about the component similar to Embodiment 1, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted suitably.

本実施形態の光電気変換装置１０では、図１７に示すように、凹部１ｄは、光ファイバ素線２ａ側の第１の凹部１ｄ１と、光半導体素子３側の第２の凹部１ｄ２とを備えている。光電気変換装置１０では、光学素子４は、第１の凹部１ｄ１に載置された第１光学素子４ａと、第２の凹部１ｄ２に載置された第２光学素子４ｂとを備えている。光電気変換装置１０では、第１光学素子４ａと第２光学素子４ｂとのうちの一方は、一方の第１光学素子４ａまたは第２光学素子４ｂに入射される入射光を第１光学素子４ａと第２光学素子４ｂとの間で平行光とすることができる。また、光電気変換装置１０では、第１光学素子４ａと第２光学素子４ｂとのうちの他方は、第１光学素子４ａと第２光学素子４ｂとの間の平行光を集光して出射する。なお、図１７（ｃ）では、光ファイバ素線２ａと光導波部５との間における光信号の光を一点鎖線で図示している。   In the photoelectric conversion apparatus 10 of the present embodiment, as shown in FIG. 17, the recess 1d includes a first recess 1d1 on the optical fiber 2a side and a second recess 1d2 on the optical semiconductor element 3 side. ing. In the photoelectric conversion apparatus 10, the optical element 4 includes a first optical element 4a placed in the first recess 1d1 and a second optical element 4b placed in the second recess 1d2. In the photoelectric conversion apparatus 10, one of the first optical element 4a and the second optical element 4b receives incident light incident on the first optical element 4a or the second optical element 4b as the first optical element 4a. And the second optical element 4b. In the photoelectric conversion device 10, the other of the first optical element 4a and the second optical element 4b collects and emits the parallel light between the first optical element 4a and the second optical element 4b. To do. Note that, in FIG. 17C, the light of the optical signal between the optical fiber 2a and the optical waveguide 5 is illustrated by a one-dot chain line.

これにより、本実施形態の光電気変換装置１０は、より光結合を効率よく行うことが可能となる。   Thereby, the photoelectric conversion apparatus 10 of this embodiment can perform optical coupling more efficiently.

本実施形態の光電気変換装置１０は、１つの光学素子４を用いたものに比べて、第１光学素子４ａと第２光学素子４ｂとを用いて、入射光を一度、平行光にしてから集光して出射しているので、より集光効果を高めることができる。本実施形態の光電気変換装置１０は、１つの光学素子４を用いたものに比べて、収差の影響が少ない。そのため、本実施形態の光電気変換装置１０では、１つの光学素子４を用いたものに比べて、第１光学素子４ａと第２光学素子４ｂから出力される光のスポット径を、より小さくすることが可能となる。そのため、本実施形態の光電気変換装置１０は、１つの光学素子４を用いたものと比較して、第１光学素子４ａと第２光学素子４ｂのレンズ形状の設計自由度を高くすることが可能となる。   The photoelectric conversion apparatus 10 of the present embodiment uses the first optical element 4a and the second optical element 4b as compared with those using a single optical element 4, and changes the incident light once to parallel light. Since the light is condensed and emitted, the light condensing effect can be further enhanced. The photoelectric conversion apparatus 10 of the present embodiment is less affected by aberrations than that using a single optical element 4. Therefore, in the photoelectric conversion apparatus 10 of this embodiment, the spot diameter of the light output from the first optical element 4a and the second optical element 4b is made smaller than that using the single optical element 4. It becomes possible. Therefore, the photoelectric conversion apparatus 10 according to the present embodiment can increase the degree of freedom in designing the lens shapes of the first optical element 4a and the second optical element 4b as compared with the apparatus using one optical element 4. It becomes possible.

なお、光電気変換装置１０では、図１７に示すように、マウント基板１は、第２溝１ｂにおける光半導体素子３側と第２光学素子４ｂとの間に光信号の光を導波する光導波部５を備えたものだけに限られない。光電気変換装置１０では、図１８に示すよう、マウント基板１は、第２溝１ｂにおける光ファイバ素線２ａ側と第１光学素子４ａとの間に光信号の光を導波する光導波部５を備え構成としてもよい。   In the photoelectric conversion apparatus 10, as shown in FIG. 17, the mount substrate 1 guides the light of the optical signal between the optical semiconductor element 3 side and the second optical element 4b in the second groove 1b. It is not restricted only to what was equipped with the wave part 5. FIG. In the photoelectric conversion apparatus 10, as shown in FIG. 18, the mount substrate 1 is an optical waveguide that guides the light of the optical signal between the optical fiber 2a side in the second groove 1b and the first optical element 4a. 5 may be provided.

また、光電気変換装置１０では、図１９や図２０に示すように、光導波部５は、光信号の光を導波させるコア部位５ａと、コア部位５ａを囲み光信号の光をコア部位５ａに閉じ込めるクラッド部位５ｂとを備え、少なくともコア部位５ａが光信号の入射面側から出射面側にかけて光を絞り込むテーパ形状としてもよい。なお、図１８（ｃ）、図１９（ｃ）、図２０（ｃ）では、図１７（ｃ）と同様に、光ファイバ素線２ａと光導波部５との間における光信号の光を一点鎖線で図示している。   In the photoelectric conversion device 10, as shown in FIG. 19 and FIG. 20, the optical waveguide unit 5 includes a core part 5a that guides the light of the optical signal, and surrounds the core part 5a and transmits the light of the optical signal to the core part. A clad part 5b confined in 5a, and at least the core part 5a may have a tapered shape for narrowing light from the light signal incident surface side to the light emitting surface side. 18 (c), 19 (c), and 20 (c), as in FIG. 17 (c), the light of the optical signal between the optical fiber 2a and the optical waveguide 5 is a single point. It is shown by a chain line.

なお、本実施形態の光電気変換装置１０は、図１７ないし図２０に示した構造だけに限られず、実施形態１の構成を適宜に用いて構成することもできる。また、光モジュール２０は、実施形態１と同様に、本実施形態の光電気変換装置１０を用いて構成することもできる。   In addition, the photoelectric conversion apparatus 10 of this embodiment is not restricted only to the structure shown in FIG. 17 thru | or 20, It can also comprise using the structure of Embodiment 1 suitably. Moreover, the optical module 20 can also be comprised using the photoelectric conversion apparatus 10 of this embodiment similarly to Embodiment 1. FIG.

１ マウント基板
１ａ 第１溝
１ｂ 第２溝
１ｄ 凹部
１ｄ１ 第１の凹部
１ｄ２ 第２の凹部
１ａａ 一表面
２ 光ファイバ
２ａ 光ファイバ素線
３ 光半導体素子
４ 光学素子
４ａ 第１光学素子
４ｂ 第２光学素子
５ 光導波部
５ａ コア部位
５ｂ クラッド部位
１０ 光電気変換装置
２０ 光モジュール
２１ コア部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mount substrate 1a 1st groove | channel 1b 2nd groove | channel 1d Recessed part 1d1 1st recessed part 1d2 2nd recessed part 1aa One surface 2 Optical fiber 2a Optical fiber strand 3 Optical semiconductor element 4 Optical element 4a 1st optical element 4b 2nd optical Element 5 Optical waveguide portion 5a Core portion 5b Clad portion 10 Photoelectric conversion device 20 Optical module 21 Core portion

Claims (8)

光信号を伝送する光ファイバ素線が収容される第１溝と該第１溝に連通する第２溝とを一表面に有するマウント基板と、該マウント基板の前記一表面側に実装され前記第２溝を通過する前記光信号の光の光電気変換を行う光半導体素子と、前記光ファイバ素線と前記光半導体素子との間に設けられ前記光信号を透過する光学素子とを備えており、
前記マウント基板は、前記第２溝の一部に、前記第２溝の幅より広い凹部を有しており、前記凹部は、前記光ファイバ素線のコア部の径より大きい前記光学素子が載置されてなることを特徴とする光電気変換装置。 A mount substrate having a first groove in which an optical fiber for transmitting an optical signal is accommodated and a second groove communicating with the first groove on one surface; and the first substrate mounted on the one surface side of the mount substrate. An optical semiconductor element that performs photoelectric conversion of light of the optical signal that passes through two grooves, and an optical element that is provided between the optical fiber and the optical semiconductor element and that transmits the optical signal. ,
The mount substrate has a recess wider than the width of the second groove in a part of the second groove, and the optical element larger than the diameter of the core of the optical fiber is mounted on the recess. A photoelectric conversion device characterized by being placed. 前記凹部は、前記第２溝の深さより深いことを特徴とする請求項１に記載の光電気変換装置。   The photoelectric conversion apparatus according to claim 1, wherein the recess is deeper than a depth of the second groove. 前記光学素子は、前記光信号の光を集光するレンズであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光電気変換装置。   The photoelectric conversion apparatus according to claim 1, wherein the optical element is a lens that collects the light of the optical signal. 前記マウント基板は、前記第２溝における前記光半導体素子側と前記光学素子との間に前記光信号の光を導波する光導波部を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の光電気変換装置。   4. The mount substrate includes an optical waveguide portion that guides the light of the optical signal between the optical semiconductor element side in the second groove and the optical element. The photoelectric conversion apparatus according to any one of the above. 前記マウント基板は、前記第２溝における前記光ファイバ素線側と前記光学素子との間に前記光信号の光を導波する光導波部を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の光電気変換装置。   2. The mount substrate includes an optical waveguide unit that guides light of the optical signal between the optical fiber in the second groove and the optical element. 4. The photoelectric conversion device according to claim 1. 前記光導波部は、前記光信号の光を導波させるコア部位と、該コア部位を囲み前記光信号の光を前記コア部位に閉じ込めるクラッド部位とを備え、少なくとも前記コア部位が前記光信号の入射面側から出射面側にかけて光を絞り込むテーパ形状であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載された光電気変換装置。   The optical waveguide unit includes a core part that guides the light of the optical signal, and a cladding part that surrounds the core part and confines the light of the optical signal in the core part, and at least the core part of the optical signal 6. The photoelectric conversion apparatus according to claim 4, wherein the photoelectric conversion apparatus has a tapered shape that narrows light from an incident surface side to an output surface side. 前記凹部は、前記光ファイバ素線側の第１の凹部と、前記光半導体素子側の第２の凹部とを備え、前記光学素子は、前記第１の凹部に載置された第１光学素子と、前記第２の凹部に載置された第２光学素子とを備え、前記第１光学素子と前記第２光学素子とのうちの一方は、該一方の前記第１光学素子または前記第２光学素子に入射される入射光を前記第１光学素子と前記第２光学素子との間で平行光とし、前記第１光学素子と前記第２光学素子とのうちの他方は、前記第１光学素子と前記第２光学素子との間の平行光を集光して出射することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の光電気変換装置。   The concave portion includes a first concave portion on the optical fiber strand side and a second concave portion on the optical semiconductor element side, and the optical element is a first optical element placed in the first concave portion. And a second optical element placed in the second recess, wherein one of the first optical element and the second optical element is the first optical element or the second optical element. Incident light incident on the optical element is parallel light between the first optical element and the second optical element, and the other of the first optical element and the second optical element is the first optical element. 7. The photoelectric conversion apparatus according to claim 1, wherein the parallel light between the element and the second optical element is condensed and emitted. 請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の光電気変換装置と、該光電気変換装置の前記第１溝に固定する前記光ファイバ素線を有する光ファイバとを備えたことを特徴とする光モジュール。   A photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 7, and an optical fiber having the optical fiber wire fixed in the first groove of the photoelectric conversion device. And optical module.
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