JP6051253B2 - 光双方向通信モジュール - Google Patents
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Description
本願発明は、光伝送路に光ファイバを用いる光双方向通信を行うための光双方向通信用のチップを内包する光双方向通信モジュールに関する。
近年、ブロードバンドの普及に伴い、一般家庭まで光伝送路である光ファイバを導入し、高速通信を実現するFTTH（Fiber-To-The-Home）などの光加入者網が実現されつつある。これらの光加入者網で用いられる伝送方式では、低コスト化を実現するために、一本の光ファイバで送受信を行う双方向伝送方式が採用されている。
双方向伝送方式による加入者側(一般家庭など)に設置される光双方向通信システム端末機では、光伝送路を伝搬してきた受信信号光を受信し、送信信号光を光伝送路によって外部に向けて送信する動作が行われる。この機能を果たす中心的部品として、送信信号光を発光する発光素子（例えばレーザダイオード）と受信信号光を受光する受光素子（例えばフォトダイオード）が利用されている。そして、多くの場合、加入者側に設置される光双方向通信システム端末機は、発光素子と受光素子を内包させた光双方向通信モジュールを備えている。
光双方向通信モジュールは、発光素子からの送信信号光を効率良く光伝送路である光ファイバへ導き、光ファイバからの受信信号光を効率良く受光素子に導く機能を有していることが求められる。また、加入者が光双方向通信システム端末機を設置する際に、設置場所としてあまり大きなスペースを必要としない程度にこの端末機を小型化することが必須である。
光双方向通信モジュールとして、例えば、送信部を構成する半導体レーザと受信部を構成するフォトダイオードをそれぞれ別々のパッケージに収め、更に、受信信号光と送信信号光とを分離する波長分割フィルタとして機能するバンドパスフィルタを備え、これらパッケージとバンドパスフィルタとをまとめて構成された光半導体素子モジュールが開示されている(特許文献１参照)。また、光双方向通信モジュールとして、半導体レーザ、フォトダイオード、及び波長分割フィルタ(誘電体多層膜フィルタ)を、光回路基板(Si基板)上に集積化することによって小型化を図り、製造コストを下げる試みもなされている(特許文献２参照)。
しかしながら、特許文献１に開示された光半導体素子モジュールによれば、送信部及び受信部が別々のパッケージになっていることから小型化が難しい。また、それぞれのパーツを形成する光部品を駆動調整しながら配置して光半導体素子モジュールを作製する必要があり製造コストが高くなる。また、特許文献２に開示された光送受信モジュールによれば、このモジュールに搭載されている形態の波長分割フィルタは小型化には限度があることに加えて、波長分割フィルタを光回路基板上に実装するために必要とされる部材の点数は低減できない。このため、製造コストの低減、製造歩留りの低減、及びモジュールの小型化にはおのずと限界がある。
そこで、本願の発明者は、受光素子、送信素子、波長分割フィルタを光回路基板にハイブリッドに集積して備える光双方向通信チップを含む光双方向通信モジュールにおいて、送信部から出力される送信信号光及び受信部で受信される受信信号光の伝搬方向を、光回路基板に対して垂直の方向に向くように光路を形成することによって、モジュールの総体としてのサイズを低減することが可能であることに思い至った。
従って、本願発明の目的は、モジュール総体としての小型化が可能である光双方向通信モジュールを提供することにある。
上述の目的を達成するため、本願発明の要旨によれば、以下の構成の光双方向通信モジュールが提供される。
本願発明の光双方向通信モジュールは、光双方向通信チップと、反射部と、光結合素子とを備えている。光双方向通信チップは、受信部を構成する受光素子、送信部を構成する送信素子、及び送信信号光と受信信号光とを分割する波長分割フィルタをハイブリッド集積した光回路基板を備えている。反射部は、送信部から出力される送信信号光及び受信部で受信される受信信号光の伝搬方向を、光回路基板に対して垂直の方向に向ける機能を果たす。光結合素子は、光双方向通信チップに設けられた送信信号光と受信信号光の入出力端と、光ファイバの入出力端とを空間的に光学結合させる。
光双方向通信チップは、ヘッダー上に光回路基板の底面が当該ヘッダーの上面に平行になるように固定されている。そして、光ファイバの入出力端近傍の導波方向がヘッダーの上面に垂直となるように、当該光ファイバを保持するファイバスタブが固定されている。
本願発明の光双方向通信モジュールでは、光回路基板のボンディングパッドが設けられた面と、ヘッダーのボンディングパッドが設けられた上面とが平行である。
本願発明の光双方向通信モジュールでは、光回路基板のボンディングパッドが設けられた面と、ヘッダーのボンディングパッドが設けられた上面とが平行である。
一般的には光回路基板は、電気配線基板上に張り付けられて光双方向通信チップとして一体化されている。そして、電気配線基板には半導体レーザあるいはフォトダイオードをそれぞれ駆動させるために必要とされる補助回路等の付属部品が配置されている。すなわち、これらの付属部品を搭載するための付加的スペースを光回路基板の周辺に確保する必要がある。光回路基板の底面がヘッダーの上面に垂直になるように固定するということは、光回路基板より寸法が大きな電気配線基板をヘッダーの上面に垂直になるように固定することを意味し、電気配線基板を含めてヘッダーの上面から光ファイバの入出力端までの距離が長くなる。
これに対して、本願発明の光双方向通信モジュールによれば、受光素子と送信素子と波長分割フィルタがハイブリッド集積された光回路基板の底面がヘッダーの上面に平行になるように固定されている。そして、反射部によって、送信信号光及び受信信号光の伝搬方向が光回路基板に対して垂直の方向に向くように構成されている。
そのため、反射部を設けずに、光回路基板の底面がヘッダーの上面に垂直になるように固定して、送信信号光及び受信信号光の伝搬方向が直に光ファイバの入出力端に向かうように構成した場合と比較して、少なくとも、光回路基板の送信信号光及び受信信号光の伝搬方向の寸法分だけ短くできる。
また、光回路基板に設けられるボンディングパッドと、ヘッダーの上面に設けられるボンディングパッド間は、ワイヤーボンディングによる配線がなされるが、この配線作業は、光回路基板の底面がヘッダーの上面に平行になるように固定すれば格段に容易となるので、製造コストの低減に寄与する。
以下、図を参照して、本願発明の実施形態につき説明するが、構造を示す図面は発明が理解できる程度に各構成要素の配置関係等を概略的に示しているに過ぎず、発明を図示例に限定するものではない。各図面間において同様の構成要素については、同一の番号を付して示し、その重複する説明を省略することもある。また、以下の説明において、特定の条件等を用いることがあるが、これらの条件等は好適例の一つに過ぎず本願発明はこれらに限定されない。
＜光双方向通信モジュール＞
図１及び図２を参照して、本願発明の光双方向通信モジュールの実施形態について説明する。図１は、本願発明の光双方向通信モジュールの光軸を含む平面で切断して示す概略的断面図であり、図２は、光双方向通信チップの上面を上から見た状態を示す図である。
図１及び図２を参照して、本願発明の光双方向通信モジュールの実施形態について説明する。図１は、本願発明の光双方向通信モジュールの光軸を含む平面で切断して示す概略的断面図であり、図２は、光双方向通信チップの上面を上から見た状態を示す図である。
本願発明の光双方向通信モジュールは、図１に示すように、光双方向通信チップ10と、反射部と、光結合素子を主要構成要素として備えている。図１に示す光双方向通信モジュールでは、光結合素子は凸レンズ14であり、反射部は反射鏡12とされている。光双方向通信チップ10は、ヘッダー16の上面に張り付けられている。
光双方向通信チップ10は、図２に示すように、電気配線基板46上に、光回路基板32が張り付けられて構成されている。光回路基板32には、受光素子40、送信素子42、及び送信信号光と受信信号光とを分割する波長分割フィルタ38がハイブリッド集積されている。また、光回路基板32を電気配線基板46上に張り付けず、光回路基板32と電気配線基板46をヘッダー16の上面の別々の位置に張り付けることもできる。この場合でも、光回路基板32の底面がヘッダー16の上面に平行になるように固定することは共通する。
受光素子40としてはフォトダイオード(例えば、Geフォトダイオード)が利用でき、送信素子42としてはレーザダイオードが利用できる。図２に示す光回路基板32には、フォトダイオードが作り込まれており、レーザダイオードは、光回路基板32の一部に形成された窪みに埋め込む形で装着されている。フォトダイオードは、光回路基板32に形成された光導波路を伝搬した受信信号光を受信できるように形成されており、レーザダイオードは、その出力光が光回路基板32に形成された光導波路に挿入可能なように配置されている。
電気配線基板46には、レーザダイオードドライブ(LDD)34及びトランスインピーダンスアンプ(TIA)36等の集積回路が配置されている。波長分割フィルタ38としては、光回路基板32に形成可能な導波路型の波長分割フィルタであれば適宜利用できる。例えば、方向性光結合器が好適に利用できるが、これに限らずブラッグ反射器を組み込んだ導波路型の波長分割フィルタ等も適宜利用できる。
光双方向通信チップ10に形成される送信部はレーザダイオード(送信素子42)と、レーザダイオードを駆動するためのLDD 34等を含んで構成され、受信部はフォトダイオード(受光素子40)と、フォトダイオードから出力される電流を使用可能な電圧信号に変換するために使用するTIA 36を含んで構成されている。
本願発明の光双方向通信モジュールは、図１に示すように、光双方向通信用部材パッケージ部20と、光伝送路である光ファイバ22とフェルール24で構成されるファイバスタブ26を内包したレセプタクル30を備えて構成することができる。ファイバスタブ26は、スリーブ28に嵌め込まれ、スリーブ28によって安定した状態でレセプタクル30の内側に挿入されている。
光双方向通信チップ10は、上述したように、電気配線基板46上に光回路基板32が張り付けられて構成されている。したがって、光双方向通信チップ10を構成する光回路基板32の底面と電気配線基板46の上面とは平行であり、電気配線基板46の底面をヘッダー16の上面に張り付ければ、光回路基板32の底面とヘッダー16の上面とは平行になる。図１では、光回路基板32と電気配線基板46とを識別せずに、単に光双方向通信チップ10として示してある。
ヘッダー16には、送信信号光及び受信信号光が透過する透過窓を有するキャップ18が装着されて、反射鏡12、及び光双方向通信チップ10が封止されている。キャップ18の外周を包み込むようにホルダー50が装置され、ホルダー50には送信信号光及び受信信号光を通過させる窓が形成されており、この窓の上部に筒部材52が接着されている。筒部材52にはファイバスタブ26の下方部分が嵌め込まれて固定されている。フェルール24の上方部分はスリーブ28に嵌め込まれ、スリーブ28はレセプタクル30に嵌め込まれている。
すなわち、ファイバスタブ26の上方部分はスリーブ28に挿入され、ファイバスタブ26の下方部分は筒部材52に嵌め込まれて固定されることによって、筒部材52とレセプタクル30はファイバスタブ26を介して一体化されている。
また、ファイバスタブ26によって、光ファイバ22のフェルール24を挿通している部分の導波方向(光ファイバの入出力端近傍の導波方向)が、ヘッダー16の上面に垂直となるように保持される。そして、光回路基板32に設けられた送信信号光と受信信号光の入出力端44と光ファイバの入出力端48とは、凸レンズ14を介して、空間的に光学結合される。
ここで、反射部を構成する反射鏡12は、送信素子42から出力される送信信号光及び受光素子40で受信される受信信号光の伝搬方向を、光回路基板32に対して垂直の方向に向ける機能を果たす。そして光結合素子である凸レンズ14は、入出力端44と、光ファイバ22の入出力端48とを光学結合させている。
図１に示すように、レセプタクル30の上方の内部の空白部分において、この光双方向通信モジュールに接続される外部から引き込まれる光ファイバの入出力端近傍がフェルール24と同様のフェルール(図示を省略してある)に嵌め込まれて挿入され、光ファイバ22と外部から引き込まれる光ファイバとが光接続される。
一般的に、平板状の絶縁体基材に電子部品を固定して配線するためのプリント基板60にヘッダー16を固定することによって、光双方向通信モジュールをプリント基板60に搭載する。光双方向通信モジュールを搭載するプリント基板60としては、柔軟性のない絶縁体基材を用いたリジッド基板、絶縁体基材に薄く柔軟性のある材料を用いたフレキシブル基板、硬質な材料と薄く柔軟性のある材料とを複合したリジッドフレキシブル基板のいずれも利用できる。
＜反射部の構成例＞
図３及び図４を参照して、送信信号光及び受信信号光の伝搬方向を光回路基板に対して垂直の方向に向ける反射部の構成につき説明する。図３は反射部として反射鏡12を利用した実施形態を概略的に示し、図４は、反射部として全反射プリズム54を利用した実施形態を概略的に示している。
図３及び図４を参照して、送信信号光及び受信信号光の伝搬方向を光回路基板に対して垂直の方向に向ける反射部の構成につき説明する。図３は反射部として反射鏡12を利用した実施形態を概略的に示し、図４は、反射部として全反射プリズム54を利用した実施形態を概略的に示している。
図３に示すように反射部を構成する場合の反射鏡12は、ガラス材料として例えば、BK-7を利用して形成することができる。ブロック状のBK-7の一稜線部分を斜め45度にカットして、このカットして形成された斜面に五酸化タンタルTaO5膜と酸化シリコンSiO2膜とを交互に複数段コーティングしてミラー面を形成することによって反射鏡12は形成できる。あるいは、ブロック状のシリコン結晶の一稜線部分を斜め45度にカットして、このカットして形成された斜面に金蒸着膜を形成することによって反射鏡12は形成できる。
反射鏡12を上述の方法(BK-7の斜面に五酸化タンタルTaO5膜と酸化シリコンSiO2膜とを交互に複数段コーティング)で作製したところ、波長1.31μm及び1.49μmのｓ偏光及びp偏光に対する反射率を98％以上とすることができた。
また、図４に示すように、全反射プリズム54を用いても反射部を形成することができる。この場合は、光回路基板32を電気配線基板46に両者の一端面をそろえて貼り付けて光双方向通信チップ10を形成し、しかも光回路基板32に設けられた送信信号光と受信信号光の入出力端44が、全反射プリズム54の直角二等辺三角形の直角を挟む一方の面に密着できるように形成する。このためには、全反射プリズム54の形成素材のガラス材と屈折率が等しい光学接着剤を用いて、全反射プリズム54を光回路基板32の端面に密着させればよい。
図４に示すように全反射プリズム54を用いて反射部を形成すれば、上述の反射鏡12を用いる場合と比較して、ヘッダー16上のスペースを節約できる。また、ヘッダー16上に装着する前に、光双方向通信チップ10と全反射プリズム54とが一体化された部品として予め用意しておけば、この一体化した部品をヘッダー16上に装着する工程は一工程で済む。これに対して、上述の反射鏡12を利用する場合は、ヘッダー16上に光双方向通信チップ10を装着する工程と、光双方向通信チップ10に対して反射鏡12の位置関係を調整しつつヘッダー16上に装着する工程の二工程が必要となる。
＜反射部及び光結合素子の他の構成例＞
これまで、電気配線基板46上に光回路基板32が張り付けられて構成された光双方向通信チップ10に対して、反射部を反射鏡12あるいは全反射プリズム54で構成し、光結合素子を凸レンズ14で構成する実施の形態について説明してきた。本願の発明者は、光回路基板32の底面がヘッダー16の上面に平行になるように固定して、送信信号光及び受信信号光の伝搬方向の寸法分だけ短くして、モジュール総体としての小型化を図った光双方向通信モジュールを実現させるという目的を達成できる他の実施形態も検討した。
これまで、電気配線基板46上に光回路基板32が張り付けられて構成された光双方向通信チップ10に対して、反射部を反射鏡12あるいは全反射プリズム54で構成し、光結合素子を凸レンズ14で構成する実施の形態について説明してきた。本願の発明者は、光回路基板32の底面がヘッダー16の上面に平行になるように固定して、送信信号光及び受信信号光の伝搬方向の寸法分だけ短くして、モジュール総体としての小型化を図った光双方向通信モジュールを実現させるという目的を達成できる他の実施形態も検討した。
まず、光回路基板32の送信信号光と受信信号光の入出力端44の構成を工夫することによって、反射部を形成できないか検討した。その結果、光回路基板32に形成される光導波路の終端となる光回路基板32の端を45度斜めにカットする(光導波路端面を45度斜めにカットする)ことに思い至った。このカット面を鏡面加工することによって、この鏡面加工された面が全反射面として機能させることができれば、この全反射面が反射部として機能することになる。
図５(A)及び(B)を参照して、光回路基板32の端面の近傍を45度斜めにカットして、この鏡面加工された面を全反射面として機能させる構成について説明する。図５は、光回路基板32の垂直断面図に、反射部、光結合素子、及びファイバスタブ26の垂直断面図を加えて示した概略的模式図である。図５に示すように、光回路基板32は、シリコン基板(図示を省略してある)面上に下部クラッド層62、光導波路コア64、上部クラッド層66、キャップ層68がこの順に積層されて形成されている。
シリコン基板を用いて光回路基板32を構成するには、下部クラッド層62及び上部クラッド層66を酸化シリコン層で形成することができる。酸化シリコン層としてSiO2層とすることもSiOx層とすることもできる。光導波路コア64はシリコン層で形成する。キャップ層68は必ずしも設けなくともよいが、SiO2層としてもよい。
図５に示すように、光回路基板32の端面の近傍を、ダイシングソー等によって45度斜めにカットすれば、全反射面70が形成できる。この場合、45度斜めにカットされたカット面は、鏡面仕上げされている必要がある。そのため、ダイシングソーでカットした後、光学研磨を施して鏡面仕上げすることが望ましい。最近は、ダイシングの技術が向上し、ダイシング中に同時にカット面の光学研磨が行えるダイシング装置も市販されているので、このようなダイシング装置を利用してもよい。
図５に示すように、光導波路コア64の終端65は全反射面70に届かないように、光導波路コア64の終端65から全反射面70までの間隔Sを確保しておくのがよい。このようにすれば、少なくとも間隔Sの分だけ、光導波路コア64の終端65から光ファイバの入出力端48までの距離を短くでき、それだけ光双方向通信モジュールの総体としてのサイズの低減に寄与する。
また、発明者は、光回路基板32の光導波路コア64、下部クラッド層62及び上部クラッド層66の構成を工夫することによって、光導波路コア64の終端65と光ファイバの入出力端48とを光学結合させる光結合機能を実現できないか検討した。その結果、光導波路コア64の中心延長線を対称中心線として、下部クラッド層62及び上部クラッド層66の屈折率を、光導波路コア64から離れるにしたがって徐々に小さくなるように形成すれば、光導波路コア64を含む屈折率分布型レンズを形成することが可能であることに思い至った。そして、屈折率分布型レンズが形成できれば、受光素子40及び送信素子42から全反射面70までの光導波路コア64を伝搬する伝搬光に対する光路長を適宜調整して、この屈折率分布型レンズを光結合素子として機能させることが可能である。
この場合、間隔Sを確保せず、光導波路コア64の終端65が全反射面70に届くように形成しても、あるいは間隔Sを確保してもよい。いずれにしても、屈折率分布型レンズの焦点距離を適宜設定することによって、送信信号光を光ファイバの入出力端48に効率よく入力させ、受信信号を効率よく光導波路コア64に導くことが可能となる。
このように屈折率分布型レンズが形成できれば、凸レンズ14は不要となり、光双方向通信モジュールの構成部品点数を減らすことができ、凸レンズ14を配置する工程を省略できるので、製造コストの低減に寄与する。
図５(B)に示すように、凸レンズ14と同様の働きをする凸レンズ72を、光回路基板32の最上面であるキャップ層68上に直に形成して、この凸レンズ72と屈折率分布型レンズとで光結合素子としてもよい。
また、光導波路コア64の終端65と光ファイバの入出力端48とを光学結合させる光結合機能は、凸レンズ14単体でも実現されるが、屈折率分布型レンズを構成した上で、更に凸レンズ14と凸レンズ72を加えて構成される複合光学系によっても光結合機能は実現される。この場合、屈折率分布型レンズと凸レンズ14で構成される複合光学系、あるいは屈折率分布型レンズと凸レンズ72で構成される複合光学系、もしくは屈折率分布型レンズと凸レンズ14と凸レンズ72で構成される複合光学系を光結合素子とみなすことができる。
もちろん、間隔Sを確保せず光導波路コア64の終端65が全反射面70に届くように形成し、光導波路コア64の出力光あるいは光導波路コア64への入力光が、全反射面70で反射するように形成すれば、凸レンズ14と凸レンズ72とで構成される複合光学系を光結合素子とみなすことができる。
なお、下部クラッド層62、光導波路コア64、上部クラッド層66によって屈折率分布型レンズを構成した場合は、光導波路コア64の終端65から全反射面70までの間隔Sは設けなくとも(すなわちS＝0としても)、屈折率分布型レンズを構成しない場合におけるS≠0とした場合と同様に、凸レンズ14を光回路基板32の最上面であるキャップ層68に近い位置に配置することができる。これは、屈折率分布型レンズを用いることによって、光導波路コアの終端65を幾何学的に全反射面70に到達するように形成しても、屈折率分布型レンズの焦点距離を適宜調整することによって、送信信号光及び受信信号光の等位相波面の全反射面70における形状を、屈折率分布型レンズを構成せずにS≠0とした場合と同様に形成することが可能であるためである。
＜モジュールの小型化及び製造工程の容易化＞
図１と図６を参照して、本願発明の光双方向通信モジュールによれば、ヘッダー16の上面から光ファイバの入出力端48までの長さの短縮化が図られ、モジュール総体としての小型化が図られることにつき説明する。図６は、ヘッダー16に光双方向通信チップ支持部材56を設けて、この光双方向通信チップ支持部材56を利用して、光双方向通信チップ10を構成する光回路基板32の底面がヘッダー16の上面に対して垂直になるように固定された形態の光双方向通信モジュールの概略的形状を示す図である。
図１と図６を参照して、本願発明の光双方向通信モジュールによれば、ヘッダー16の上面から光ファイバの入出力端48までの長さの短縮化が図られ、モジュール総体としての小型化が図られることにつき説明する。図６は、ヘッダー16に光双方向通信チップ支持部材56を設けて、この光双方向通信チップ支持部材56を利用して、光双方向通信チップ10を構成する光回路基板32の底面がヘッダー16の上面に対して垂直になるように固定された形態の光双方向通信モジュールの概略的形状を示す図である。
図６に示す光双方向通信モジュールによれば、送信信号光及び受信信号光の伝搬方向を光回路基板に対して垂直の方向に向けるために必要とされる反射部が不要である。このため、それだけ部品点数を少なくできるというメリットがある。しかしながら、この場合、ヘッダー16の上面に対して垂直な方向において、光双方向通信チップ支持部材56の長さ方向に相当する分だけ、光双方向通信用部材パッケージ部20の全長L3及び光双方向通信モジュールのモジュール総体としての全長L4が長くなる。
これに対して、図１に示す光双方向通信モジュールによれば、光双方向通信チップ支持部材56が不要であるので、少なくとも、光双方向通信チップ支持部材56を設けるために必要とされた長さ分だけ光双方向通信用部材パッケージ部20の全長L1は、上述の光双方向通信用部材パッケージ部20の全長L3より短くできる。この結果、図１に示すモジュール総体の全長L2は、図６に示す光双方向通信モジュール総体の全長L4よりも短くできる。
ファイバスタブ26及びレセプタクル30を含めた部分は、図１及び図６に示す光双方向通信モジュールにおいて等しい長さであるので、光双方向通信モジュールのモジュール総体としての小型化を実現するには、光双方向通信用部材パッケージ部20の全長(図１に示す本願発明の光双方向通信モジュールではL1、図６に示す光双方向通信モジュールではL3)を短くする以外にない。したがって、本願発明の光双方向通信モジュールはモジュール総体としての小型化(特にヘッダー16の上面から光ファイバの入出力端48までの長さの短縮化)が実現されている。
更に、本願発明の光双方向通信モジュールは、光双方向通信チップ支持部材56を必要としない構成であるため、光回路基板32に設けられるボンディングパッドと、ヘッダー16の上面に設けられるボンディングパッド間のワイヤーボンディング工程が格段に容易となる。この点につき図７を参照して説明する。図７は、図１に示す光双方向通信モジュールのヘッダー16と、この上面に配置される光双方向通信チップ10、反射鏡12、及びワイヤーボンディングがなされた状況を概略的に示している。
図１(及び図７)に示ように光回路基板32の底面がヘッダー16の上面に対して平行になるように固定された形態の光双方向通信モジュールにおいては、光回路基板32のボンディングパッド74にボンディングワイヤー78を圧着する方向と、ヘッダー16に設けられたボンディングパッド76にボンディングワイヤー78を圧着する方向とは同一である。そのため、ワイヤーボンディングの工程は、通常の電子集積回路に対するワイヤーボンディング工程と同様の工程で実施でき、ワイヤーボンディングの工程は広く使われているワイヤーボンディング装置をそのまま利用すればよく、ワイヤーボンディング工程に特別な工夫は必要とされない。なお、図７では、簡単のために、電気配線基板46は省略してある。
これに対して、図６に示ように光回路基板32の底面がヘッダー16の上面に対して垂直になるように固定された形態の光双方向通信モジュールにおいては、光回路基板32に設けられたボンディングパッド74を含む平面と、ヘッダー16に設けられたボンディングパッド76を含む平面とは直交する。そのため、光双方向通信チップ支持部材56に装着された光回路基板32に設けられたボンディングパッド74にワイヤーボンディングする際にボンディングワイヤーを圧着する方向と、ヘッダー16に設けられたボンディングパッドにワイヤーボンディングする際にボンディングワイヤーを圧着する方向とは直交することとなり、ワイヤーボンディング装置等に特別な工夫を加える必要がある。
10：光双方向通信チップ
12：反射鏡
14、72：凸レンズ
16：ヘッダー
18：キャップ
20：光双方向通信用部材パッケージ部
22：光ファイバ
24：フェルール
26：ファイバスタブ
28：スリーブ
30：レセプタクル
32：光回路基板
34：レーザダイオードドライブ(LDD)
36：トランスインピーダンスアンプ(TIA)
38：波長分割フィルタ
40：受光素子
42：送信素子
44：送信信号光と受信信号光の入出力端
46：電気配線基板
48：光ファイバの入出力端
50：ホルダー
52：筒部材
54：全反射プリズム
56：光双方向通信チップ支持部材
60：プリント基板
62：下部クラッド層
64：光導波路コア
65：光導波路コアの終端
66：上部クラッド層
68：キャップ層
70：全反射面
12：反射鏡
14、72：凸レンズ
16：ヘッダー
18：キャップ
20：光双方向通信用部材パッケージ部
22：光ファイバ
24：フェルール
26：ファイバスタブ
28：スリーブ
30：レセプタクル
32：光回路基板
34：レーザダイオードドライブ(LDD)
36：トランスインピーダンスアンプ(TIA)
38：波長分割フィルタ
40：受光素子
42：送信素子
44：送信信号光と受信信号光の入出力端
46：電気配線基板
48：光ファイバの入出力端
50：ホルダー
52：筒部材
54：全反射プリズム
56：光双方向通信チップ支持部材
60：プリント基板
62：下部クラッド層
64：光導波路コア
65：光導波路コアの終端
66：上部クラッド層
68：キャップ層
70：全反射面
Claims (12)
- 受信部を構成する受光素子、送信部を構成する送信素子、及び送信信号光と受信信号光とを分割する波長分割フィルタをハイブリッド集積した光回路基板を備える光双方向通信チップと、
前記送信部から出力される前記送信信号光及び前記受信部で受信される前記受信信号光の伝搬方向を、前記光回路基板に対して垂直の方向に向ける反射部と、
前記光双方向通信チップに設けられた前記送信信号光と前記受信信号光の入出力端と、光ファイバの入出力端とを空間的に光学結合させる光結合素子とを備え、
前記光回路基板の底面がヘッダーの上面に平行になるように固定されており、
前記光ファイバの入出力端近傍の導波方向が前記ヘッダーの上面に垂直となるように、当該光ファイバを保持するファイバスタブが固定されており、
前記光回路基板のボンディングパッドが設けられた面と、前記ヘッダーのボンディングパッドが設けられた上面とが平行である
ことを特徴とする光双方向通信モジュール。 - 前記光回路基板は、下部クラッド層、光導波路コア、上部クラッド層及びキャップ層がこの順に積層されて形成されており、
前記下部クラッド層、前記上部クラッド層及び前記キャップ層は酸化シリコンで形成されており、
前記光導波路コアは、シリコンで形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の光双方向通信モジュール。 - 前記受光素子はフォトダイオードであり、前記送信素子はレーザダイオードであり、前記波長分割フィルタは方向性光結合器である
ことを特徴とする請求項１に記載の光双方向通信モジュール。 - 前記反射部は、前記ヘッダーに装着された反射鏡である、又は前記光回路基板に装着された全反射プリズムであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光双方向通信モジュール。
- 前記反射部は、前記光回路基板に形成された全反射面であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光双方向通信モジュール。
- 前記反射部は、前記光回路基板の端面近傍を斜めにカットして当該光回路基板に形成された全反射面であり、
前記光導波路コアの終端から前記全反射面との間に前記光導波路コアが形成されていない領域が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の光双方向通信モジュール。 - 前記光結合素子は、キャップの透過窓に装着された凸レンズであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光双方向通信モジュール。
- 前記光結合素子は、前記光回路基板の最上面に直に形成される凸レンズとキャップの透過窓に装着された凸レンズとで構成される複合光学系であることを特徴とする請求項１、２、３、５、６のいずれか一項に記載の光双方向通信モジュール。
- 前記光結合素子は、前記光回路基板に形成された屈折率分布型レンズであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光双方向通信モジュール。
- 前記光結合素子は、前記光回路基板に形成された屈折率分布型レンズと、キャップの透過窓に装着された凸レンズとで構成される複合光学系であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光双方向通信モジュール。
- 前記光結合素子は、前記光回路基板に形成された屈折率分布型レンズと、前記光回路基板の最上面に直に形成された凸レンズとで構成される複合光学系であることを特徴とする請求項１、２、３、５、６のいずれか一項に記載の光双方向通信モジュール。
- 前記光結合素子は、前記光回路基板に形成された屈折率分布型レンズと、キャップの透過窓に装着された凸レンズと、前記光回路基板の最上面に直に形成された凸レンズとで構成される複合光学系であることを特徴とする請求項１、２、３、５、６のいずれか一項に記載の光双方向通信モジュール。
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