JP2926664B2 - 光モジュール - Google Patents
光モジュールInfo
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- JP2926664B2 JP2926664B2 JP7500591A JP7500591A JP2926664B2 JP 2926664 B2 JP2926664 B2 JP 2926664B2 JP 7500591 A JP7500591 A JP 7500591A JP 7500591 A JP7500591 A JP 7500591A JP 2926664 B2 JP2926664 B2 JP 2926664B2
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- optical fiber
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4249—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details comprising arrays of active devices and fibres
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
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- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
- G02B6/4214—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical element having redirecting reflective means, e.g. mirrors, prisms for deflecting the radiation from horizontal to down- or upward direction toward a device
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- Optics & Photonics (AREA)
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- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
- Light Receiving Elements (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光ファイバと、発光素子
及び／又は発光素子とを光結合した光モジュールに関
し、光通信用送受信装置に用いて好適なものである。
及び／又は発光素子とを光結合した光モジュールに関
し、光通信用送受信装置に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバと面発光素子、面受光素子と
の光結合構造に関しては、従来、これらの光素子に対し
て垂直に保持した光ファイバと光結合した縦型実装の光
モジュールが多く用いられている。しかしこの構造で
は、光モジュールをプリント基板等の支持基板に搭載す
る際、光ファイバを基板に対して平行に配置すると光素
子が基板に垂直に立つことになるため部品高が高くな
る。したがって、いくつものプリント基板にこれらの光
モジュールを搭載して構成される装置においては、各プ
リント基板間の間隔が大きくなり、実装密度が上がらな
いという問題がある。
の光結合構造に関しては、従来、これらの光素子に対し
て垂直に保持した光ファイバと光結合した縦型実装の光
モジュールが多く用いられている。しかしこの構造で
は、光モジュールをプリント基板等の支持基板に搭載す
る際、光ファイバを基板に対して平行に配置すると光素
子が基板に垂直に立つことになるため部品高が高くな
る。したがって、いくつものプリント基板にこれらの光
モジュールを搭載して構成される装置においては、各プ
リント基板間の間隔が大きくなり、実装密度が上がらな
いという問題がある。
【０００３】そこで、上記問題点を解決する手段とし
て、例えばK.P.Jackson et.al.；Optical Fiber Coupli
ng Approach for Multi-Channel Laserand Detector Ar
rays［SPIE Vol.994 Optoelectronic Materials,Device
s,Packaging and Interconnects 11 (1988) ］には、横
型構造が提案されている。この横型構造は、図４に示す
ように、コア部１ａ及びクラッド部１ｂからなる光ファ
イバ１の先端を４５度に斜め研磨した反射面２とし、一
方、支持基板３上に受光素子４を搭載し、上記光ファイ
バ１を支持基板３に対して平行に保持して光ファイバ１
のコア部１ａを伝搬して反射面２で反射された光ビーム
を受光素子４の受光面に入射するものである。この構造
の光モジュールでは、プリント基板等の支持基板４に搭
載する際、光ファイバ１と受光素子４とがこれら支持基
板４に対して平行となるので部品高が低くなり、高密度
な実装が可能である。
て、例えばK.P.Jackson et.al.；Optical Fiber Coupli
ng Approach for Multi-Channel Laserand Detector Ar
rays［SPIE Vol.994 Optoelectronic Materials,Device
s,Packaging and Interconnects 11 (1988) ］には、横
型構造が提案されている。この横型構造は、図４に示す
ように、コア部１ａ及びクラッド部１ｂからなる光ファ
イバ１の先端を４５度に斜め研磨した反射面２とし、一
方、支持基板３上に受光素子４を搭載し、上記光ファイ
バ１を支持基板３に対して平行に保持して光ファイバ１
のコア部１ａを伝搬して反射面２で反射された光ビーム
を受光素子４の受光面に入射するものである。この構造
の光モジュールでは、プリント基板等の支持基板４に搭
載する際、光ファイバ１と受光素子４とがこれら支持基
板４に対して平行となるので部品高が低くなり、高密度
な実装が可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
横型構造の光モジュールでは、斜め研磨した反射面から
の出射ビームは光ファイバの軸方向に集光性を持たない
ため、軸方向に長径を有する楕円形状のスポットとなっ
て受光面に投射される。したがって、例えば受光素子の
容量を小さくして周波数特性を向上させる高速受光モジ
ュールにおいては、受光径が３０μｍ以下と極めて小さ
いため、上記楕円形状の出射ビームスポットでは結合効
率が非常に悪くなるという問題がある。また、面発光素
子と光ファイバから構成される光モジュールについても
光の入出射方向が異なるだけであり、同様の問題があ
る。
横型構造の光モジュールでは、斜め研磨した反射面から
の出射ビームは光ファイバの軸方向に集光性を持たない
ため、軸方向に長径を有する楕円形状のスポットとなっ
て受光面に投射される。したがって、例えば受光素子の
容量を小さくして周波数特性を向上させる高速受光モジ
ュールにおいては、受光径が３０μｍ以下と極めて小さ
いため、上記楕円形状の出射ビームスポットでは結合効
率が非常に悪くなるという問題がある。また、面発光素
子と光ファイバから構成される光モジュールについても
光の入出射方向が異なるだけであり、同様の問題があ
る。
【０００５】本発明はこのような事情に鑑み、光ファイ
バと発光・受光素子とを効率よく光結合し、且つ支持基
板に搭載する際に高密度で実装可能な光モジュールを提
供することを目的とする。
バと発光・受光素子とを効率よく光結合し、且つ支持基
板に搭載する際に高密度で実装可能な光モジュールを提
供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係る光モジュールは、先端部に斜め研磨した反射面
を有する少なくとも１本の光ファイバと、上記反射面で
の反射光を介して上記光ファイバと光学的に結合される
少なくとも１個の発光・受光素子とからなる光モジュー
ルであって、上記反射面での反射光のうち上記発光・受
光素子へ向かう光の出射面又は上記発光・受光素子から
上記反射面へ向かう光の上記光ファイバへの入射面が平
面に研磨された平面部となっていることを特徴とし、ま
た、上記構成において、光ファイバの平面部と発光・受
光素子との間に、光ファイバの反射面から発光・受光素
子に向かう光又は発光・受光素子から反射面へ向かう光
を集光する少なくとも１個のレンズを具えたことを特徴
とする。
明に係る光モジュールは、先端部に斜め研磨した反射面
を有する少なくとも１本の光ファイバと、上記反射面で
の反射光を介して上記光ファイバと光学的に結合される
少なくとも１個の発光・受光素子とからなる光モジュー
ルであって、上記反射面での反射光のうち上記発光・受
光素子へ向かう光の出射面又は上記発光・受光素子から
上記反射面へ向かう光の上記光ファイバへの入射面が平
面に研磨された平面部となっていることを特徴とし、ま
た、上記構成において、光ファイバの平面部と発光・受
光素子との間に、光ファイバの反射面から発光・受光素
子に向かう光又は発光・受光素子から反射面へ向かう光
を集光する少なくとも１個のレンズを具えたことを特徴
とする。
【０００７】
【作用】前記構成の光モジュールにおいては、光ファイ
バのコア部を伝搬して反射面で反射した光ビームは平面
部から出射して受光素子の受光面に入射し、また、発光
素子から出射した光は平面部から光ファイバに入射し、
反射面で反射してコア部に入射する。すなわち、光ファ
イバからの出射又は光ファイバへの入射が平面部を介し
て行われて光ビームの偏った広がりが生じないので、結
合効率が高い。また、平面部を介して光ファイバと発光
・受光素子とを密着させればさらに高い結合効率が得ら
れる。さらに、光ファイバの平面部と発光・受光素子と
の間に集光レンズを配置すると、さらに結合効率が高く
なる。
バのコア部を伝搬して反射面で反射した光ビームは平面
部から出射して受光素子の受光面に入射し、また、発光
素子から出射した光は平面部から光ファイバに入射し、
反射面で反射してコア部に入射する。すなわち、光ファ
イバからの出射又は光ファイバへの入射が平面部を介し
て行われて光ビームの偏った広がりが生じないので、結
合効率が高い。また、平面部を介して光ファイバと発光
・受光素子とを密着させればさらに高い結合効率が得ら
れる。さらに、光ファイバの平面部と発光・受光素子と
の間に集光レンズを配置すると、さらに結合効率が高く
なる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【０００９】図１には受光素子を用いた光モジュールの
第一の実施例を示す。同図に示すように、コア部１１ａ
及びクラッド部１１ｂからなる光ファイバ１１は、先端
を斜め研磨した反射面１２と、クラッド部１１ｂの一部
を光軸に平行に削り取って研磨した平面部１３とを有し
ており、この平面部１３に受光素子４を密着配置するこ
とにより光モジュールが構成されている。ここで、反射
面１２は光ファイバ１１の光軸を含む一面に４５度傾斜
するように形成されており、また、平面部１３は上記一
面に平行となるように形成されている。したがって、コ
ア部１１ａを伝搬してきた光ビームは反射面１２で反射
されると平面部１３を直交する光となって該平面部１３
から出射し、受光素子１４に結合する。
第一の実施例を示す。同図に示すように、コア部１１ａ
及びクラッド部１１ｂからなる光ファイバ１１は、先端
を斜め研磨した反射面１２と、クラッド部１１ｂの一部
を光軸に平行に削り取って研磨した平面部１３とを有し
ており、この平面部１３に受光素子４を密着配置するこ
とにより光モジュールが構成されている。ここで、反射
面１２は光ファイバ１１の光軸を含む一面に４５度傾斜
するように形成されており、また、平面部１３は上記一
面に平行となるように形成されている。したがって、コ
ア部１１ａを伝搬してきた光ビームは反射面１２で反射
されると平面部１３を直交する光となって該平面部１３
から出射し、受光素子１４に結合する。
【００１０】このように本実施例の光モジュールでは、
光ファイバ１１のクラッド部１１ｂを削除して平面部１
３を形成し、且つ、その直下に受光素子１４を配置した
ため、コア部１１ａからの光ビームは、光ファイバ１１
の円筒形状外周のレンズ効果による偏ったビーム広がり
を生ずることなく、円形のスポットを保ったまま光ファ
イバ先端側面の平面部１３から出射し、受光素子１４に
入射するので、高い結合効率を得ることができる。
光ファイバ１１のクラッド部１１ｂを削除して平面部１
３を形成し、且つ、その直下に受光素子１４を配置した
ため、コア部１１ａからの光ビームは、光ファイバ１１
の円筒形状外周のレンズ効果による偏ったビーム広がり
を生ずることなく、円形のスポットを保ったまま光ファ
イバ先端側面の平面部１３から出射し、受光素子１４に
入射するので、高い結合効率を得ることができる。
【００１１】図２には第二の実施例に係る光モジュール
を示す。同図において、光ファイバ１１及び受光素子１
４は上記第一の実施例のものと同一であり、光ファイバ
１１の反射面１２及び平面部１３を有する。この光ファ
イバ１１の平面部には接着剤等によりレンズ１５が接着
されており、該レンズ１５の出射側に受光素子１４が配
置されている。すなわち、光ファイバ１１のコア部１１
ａを伝搬した光ビームが反射面１２で反射されて平面部
１３から出射した後、レンズ１５により集光され、受光
素子１４の受光面に結合するようになっている。
を示す。同図において、光ファイバ１１及び受光素子１
４は上記第一の実施例のものと同一であり、光ファイバ
１１の反射面１２及び平面部１３を有する。この光ファ
イバ１１の平面部には接着剤等によりレンズ１５が接着
されており、該レンズ１５の出射側に受光素子１４が配
置されている。すなわち、光ファイバ１１のコア部１１
ａを伝搬した光ビームが反射面１２で反射されて平面部
１３から出射した後、レンズ１５により集光され、受光
素子１４の受光面に結合するようになっている。
【００１２】このように本実施例の光モジュールでは、
光ファイバ１１のクラッド部１１ｂを削除して平面部１
３を形成し、且つ、該平面部１３にレンズ１５を接着し
てあるので、コア部１１ａからの光ビームは、光ファイ
バ１１の円筒形状外周のレンズ効果による偏ったビーム
広がりを生ずることなく、円形のスポットを保ったまま
光ファイバ先端側面の平面部１３から出射すると共にレ
ンズ１５を介して受光素子１４に集光・入射されるので
結合効率を大幅に向上させることができる。なお、本実
施例では、光ファイバの平面部にレンズを取りつけた例
について示したが、受光素子の表面に取りつけたり、受
光素子と平面部との間に距離をあけて設置してもよく、
この場合も同様な効果が得られる。
光ファイバ１１のクラッド部１１ｂを削除して平面部１
３を形成し、且つ、該平面部１３にレンズ１５を接着し
てあるので、コア部１１ａからの光ビームは、光ファイ
バ１１の円筒形状外周のレンズ効果による偏ったビーム
広がりを生ずることなく、円形のスポットを保ったまま
光ファイバ先端側面の平面部１３から出射すると共にレ
ンズ１５を介して受光素子１４に集光・入射されるので
結合効率を大幅に向上させることができる。なお、本実
施例では、光ファイバの平面部にレンズを取りつけた例
について示したが、受光素子の表面に取りつけたり、受
光素子と平面部との間に距離をあけて設置してもよく、
この場合も同様な効果が得られる。
【００１３】図３には第三の実施例に係る光モジュール
を示す。同図において、１１１は光ファイバアレイであ
り、図１及び図２と同様な光ファイバ１１をアレイ状に
整列したものである。また、１１４は図１及び図２と同
様な受光素子１４を整列した受光素子アレイ、１１５は
図１と同様なレンズ１５を整列したレンズアレイであ
る。
を示す。同図において、１１１は光ファイバアレイであ
り、図１及び図２と同様な光ファイバ１１をアレイ状に
整列したものである。また、１１４は図１及び図２と同
様な受光素子１４を整列した受光素子アレイ、１１５は
図１と同様なレンズ１５を整列したレンズアレイであ
る。
【００１４】ここで、光ファイバアレイ１１１は反射面
１１２及び平面部１１３を有する。反射面及び平面部１
１３は、光ファイバ１１の反射面１２及び平面部１３の
一平面に整列したものである。かかる光ファイバアレイ
１１１は、光ファイバ１１を、各反射面１２及び平面部
１３が一平面状になるように整列して接着することによ
り形成してもよいが、光ファイバを集合した後反射面１
１２及び平面部１１３を加工するのが好ましい。すなわ
ち、例えば、シリコン基板等をエッチング等により加工
したＶ溝整列治具に光ファイバを整列して接着・固定し
てファイバアレイとした後、その先端を各光ファイバの
光軸を含む一面に対して４５度傾斜するように研磨して
反射面１１２を形成し、その後、この反射面１１２の先
端側を含むクラッド部を削除・研磨して上記一面に平行
な平面部１１３を形成するようにする。
１１２及び平面部１１３を有する。反射面及び平面部１
１３は、光ファイバ１１の反射面１２及び平面部１３の
一平面に整列したものである。かかる光ファイバアレイ
１１１は、光ファイバ１１を、各反射面１２及び平面部
１３が一平面状になるように整列して接着することによ
り形成してもよいが、光ファイバを集合した後反射面１
１２及び平面部１１３を加工するのが好ましい。すなわ
ち、例えば、シリコン基板等をエッチング等により加工
したＶ溝整列治具に光ファイバを整列して接着・固定し
てファイバアレイとした後、その先端を各光ファイバの
光軸を含む一面に対して４５度傾斜するように研磨して
反射面１１２を形成し、その後、この反射面１１２の先
端側を含むクラッド部を削除・研磨して上記一面に平行
な平面部１１３を形成するようにする。
【００１５】本実施例の光モジュールは、光ファイバア
レイ１１１の平面部１１３にレンズアレイ１１５を接着
し、その出射側に受光素子アレイ１１４が配置されてい
る。ここで、レンズアレイ１１５の各レンズの配列ピッ
チ及び受光素子アレイ１１４の各受光素子の配列ピッチ
は光ファイバアレイ１１１の各光ファイバ１１の配列ピ
ッチと同一となっている。なお、本実施例の光モジュー
ル作用効果は図２に示す光モジュールと同様であるの
で、ここでの説明は省略する。
レイ１１１の平面部１１３にレンズアレイ１１５を接着
し、その出射側に受光素子アレイ１１４が配置されてい
る。ここで、レンズアレイ１１５の各レンズの配列ピッ
チ及び受光素子アレイ１１４の各受光素子の配列ピッチ
は光ファイバアレイ１１１の各光ファイバ１１の配列ピ
ッチと同一となっている。なお、本実施例の光モジュー
ル作用効果は図２に示す光モジュールと同様であるの
で、ここでの説明は省略する。
【００１６】光ファイバアレイ１１１の整列に使用する
Ｖ溝およびレンズアレイ１１５の配列ピッチはリソグラ
フィー技術によって高精度に制御することが出来る。ま
た、受光素子アレイ１１４などの光デバイスは半導体技
術によって高精度に製作される。従って、本実施例のよ
うに光ファイバアレイを用いることにより光結合効率が
高くかつ小型の光モジュールが実現可能である。
Ｖ溝およびレンズアレイ１１５の配列ピッチはリソグラ
フィー技術によって高精度に制御することが出来る。ま
た、受光素子アレイ１１４などの光デバイスは半導体技
術によって高精度に製作される。従って、本実施例のよ
うに光ファイバアレイを用いることにより光結合効率が
高くかつ小型の光モジュールが実現可能である。
【００１７】なお、上記各実施例では受光素子を用いた
光モジュールについて説明したが、受光素子の代りに面
発光素子を用いてもビームの伝搬方向が異なるだけで同
様な効果が得られることは言うまでもない。
光モジュールについて説明したが、受光素子の代りに面
発光素子を用いてもビームの伝搬方向が異なるだけで同
様な効果が得られることは言うまでもない。
【００１８】また、以上説明した各実施例においては、
平面部１４，１１４は反射面１３，１１３に対して４５
度傾斜し且つ光ファイバの光軸を含む平面に平行とした
が、平面であれば何れの方向へ傾斜していてもよい。こ
の場合、平面部での入・出射の際の屈折を考慮して光学
的に結合させればよいからである。さらに、反射面１
３，１１３も光ファイバの光軸を含む平面に対して４５
度傾斜するものとしたが、必ずしも４５度である必要は
ない。この場合も反射方向を考慮して光結合させればよ
いからである。但し、平面部を入・出射する光が該平面
部に対して直交する条件が結合ロスが小さく好ましいこ
とは言うまでもない。
平面部１４，１１４は反射面１３，１１３に対して４５
度傾斜し且つ光ファイバの光軸を含む平面に平行とした
が、平面であれば何れの方向へ傾斜していてもよい。こ
の場合、平面部での入・出射の際の屈折を考慮して光学
的に結合させればよいからである。さらに、反射面１
３，１１３も光ファイバの光軸を含む平面に対して４５
度傾斜するものとしたが、必ずしも４５度である必要は
ない。この場合も反射方向を考慮して光結合させればよ
いからである。但し、平面部を入・出射する光が該平面
部に対して直交する条件が結合ロスが小さく好ましいこ
とは言うまでもない。
【００１９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明による光モジ
ュールは斜め研磨面からなる反射面で反射する光ビーム
を偏ったビーム広がりを生ずることなく、円形のスポッ
トを保ちながら受光素子に集光したり、あるいは面発光
素子から光ファイバへ入射させることができ、光ファイ
バと発光・受光素子との結合効率の高いものであり、し
かも、これを用いると高密度の実装が可能である。
ュールは斜め研磨面からなる反射面で反射する光ビーム
を偏ったビーム広がりを生ずることなく、円形のスポッ
トを保ちながら受光素子に集光したり、あるいは面発光
素子から光ファイバへ入射させることができ、光ファイ
バと発光・受光素子との結合効率の高いものであり、し
かも、これを用いると高密度の実装が可能である。
【図１】第一の実施例に係る光モジュールを示す説明図
である。
である。
【図２】第二の実施例に係る光モジュールを示す説明図
である。
である。
【図３】第三の実施例に係る光モジュールを示す説明図
である。
である。
【図４】従来技術にかかる光モジュールを示す説明図で
ある。
ある。
１１ 光ファイバ １２ 反射面 １３ 平面部 １４ 受光素子 １５ レンズ １１１ 光ファイバアレイ １１２ 反射面 １１３ 平面部 １１４ 受光素子アレイ １１５ レンズアレイ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−181709（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−161704（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 6/42 - 6/43 G02B 6/10 H01L 31/0232 H01L 33/00
Claims (2)
- 【請求項１】 先端部に斜め研磨した反射面を有する少
なくとも１本の光ファイバと、上記反射面での反射光を
介して上記光ファイバと光学的に結合される少なくとも
１個の発光・受光素子とからなる光モジュールであっ
て、上記反射面での反射光のうち上記発光・受光素子へ
向かう光の出射面又は上記発光・受光素子から上記反射
面へ向かう光の上記光ファイバへの入射面が平面に研磨
された平面部となっていることを特徴とする光モジュー
ル。 - 【請求項２】 請求項１において、光ファイバの平面部
と発光・受光素子との間に、光ファイバの反射面から発
光・受光素子に向かう光又は発光・受光素子から反射面
へ向かう光を集光する少なくとも１個のレンズを具えた
ことを特徴とする光モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7500591A JP2926664B2 (ja) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | 光モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7500591A JP2926664B2 (ja) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | 光モジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04308804A JPH04308804A (ja) | 1992-10-30 |
| JP2926664B2 true JP2926664B2 (ja) | 1999-07-28 |
Family
ID=13563654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7500591A Expired - Fee Related JP2926664B2 (ja) | 1991-04-08 | 1991-04-08 | 光モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2926664B2 (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE506991C2 (sv) * | 1996-01-26 | 1998-03-09 | Ericsson Telefon Ab L M | Förfarande och anordning för att ansluta en vågledare till en komponent |
| JPH11264920A (ja) | 1998-03-18 | 1999-09-28 | Fujitsu Ltd | 光伝送モジュール |
| JP3256489B2 (ja) | 1998-04-23 | 2002-02-12 | 日本電気株式会社 | 光結合構造、光デバイス、それらの製造方法及び製造装置 |
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