JP4036008B2

JP4036008B2 - パラレル送受信モジュール

Info

Publication number: JP4036008B2
Application number: JP2002035177A
Authority: JP
Inventors: 美樹工原; 直之山林
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2002-02-13
Filing date: 2002-02-13
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2022-02-13
Also published as: US6798932B2; JP2003232967A; US20030152391A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光通信機器、中でも複数本でデータ伝送を行うパラレル送受信モジュールに関する。パラレル伝送システムは、４チャンネル、８チャンネル、１６チャンネルとか２のべき乗のチャンネル数Ｍのファイバを含むテープファイバを用いて光信号を伝送する。シングルモードファイバのクラッド径は１２５μｍであるので、現在用いられている複数ファイバを含む標準的なテープファイバのピッチは２５０μｍとなっている。
【０００２】
一方、発光素子ＬＤチップは小さくても３００μｍ角程度のものが多い。光送受信モジュールにはチャンネル数Ｍに等しい発光素子と受光素子を備える必要がある。モジュール内に２５０μｍピッチの光伝送路を設けたとしても狭すぎて、そのまま発光素子を並列に設置することができない。本発明はそのようなことを問題にする。
【０００３】
【従来の技術】
▲１▼宍倉正人、長妻一之、井戸立身、徳田正秀、中原宏治、野本悦子、須藤剣、佐野博久、「１０Ｇｂｐｓ×４ｃｈパラレルＬＤモジュール」、２００１年電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会、Ｃ−３−５０、ｐ１６０は複数の半導体レーザ（以下ＬＤと略記する）をあまり近接して並べると、ＬＤに数１０ｍＡもの駆動電流を流すため、チャンネル間の干渉、クロストーク、発熱の集中による特性のバラツキなど様々の問題を生ずるということを問題にする。従来例▲１▼は途中で間隔が増大する４つの伝送路と４つの発光素子（ＬＤ）を矩形のＳｉ基板の上に形成した表面実装型の４チャンネルの光送信装置を提案している。発光素子のピッチは広いのでチャンネル間のクロストークを減らすことができる、という。
【０００４】
図１６にその斜視図を示す。（１００）面Ｓｉベンチ２２２の上に、ＳｉＯ_２系の光導波路を設けている。下部クラッド、コア、上部クラッドよりなる光導波路である。コアはＧｅドープＳｉＯ_２、上下クラッドはＳｉＯ_２層である。４チャンネルであるから４本の光導波路（コア）Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが形成される。前端部でピッチは２５０μｍである。それは標準化された多芯光コネクタの光ファイバピッチが２５０μｍだからである。光導波路は拡開部があり、そこで間隔が増大する。光導波路の終端でのピッチは１０００μｍ（１ｍｍ）となっている。光導波路の終端、Ｓｉベンチ後端部２２６に４つの発光素子ＬＤａ、ＬＤｂ、ＬＤｃ、ＬＤｄが１０００μｍピッチで実装されている。
【０００５】
従来例▲１▼は標準的な多芯光ファイバ或いはテープファイバのピッチが２５０μｍと狭いので、これを１０００μｍ（１ｍｍ）間隔に拡大する。つまり伝送路の間隔を４倍に拡大している。それによって隣接ＬＤ間（ＬＤａとＬＤｂ間、ＬＤｂとＬＤｃ間、ＬＤｃとＬＤｄ間）のクロストークは１０ＧＨｚで−４０ｄＢという小さい値であったと述べている。ＬＤ間のクロストークを下げるためにＬＤ間の距離を大きくしているのである。伝送路を広げるために光伝送路中に拡大部が必要になる。そのためにＳｉ基板の全長は１５ｍｍから２０ｍｍは必要となる。大型のＳｉベンチ、嵩ばる発光素子モジュール（ＬＤモジュール）となってしまう。
【０００６】
しかし高速パラレル伝送には、このような個別ＬＤを光導波路の終端に並列に並べる構成は必須である。個別のＬＤチップを並べると、ｐ型基板やｎ型基板のいずれも自由に選ぶことができる。ＬＤ一つ一つの発振波長を個別に変えることもできる。設計の自由度が高い。
【０００７】
これは送信装置だけであって受信器を持たない。受信器は別になっている。受信のための光ファイバも別にあり、送受信の波長は同一（例えば１．３μｍのみ）である。光ファイバも別で、送信器と受信器も別異だから送受信間にクロストークというものは起こり得ない。つまりそれは送受信１チャンネルについて２本の光ファイバが必要なタイプ（二芯型と呼ぶ）である。つまりＭチャンネルの場合、必要なファイバの数は２Ｍである。光ファイバが２倍必要だというだけでなく、送信器と受信器も独立のものが必要だから高コスト、大型になってしまう。
【０００８】
４ｃｈパラレル送受信を従来例▲１▼のような二芯装置によって行おうとすれば、同様の４チャンネルの受信器をもったものを作製し１チャンネルごと２本ずつの光ファイバ（４×２＝８本）を引かなければならない。それは送受信器が別個に存在して嵩高く高コストの装置となる。
【０００９】
より好ましいのは、２波長（例えば１．３μｍと１．５５μｍ）を用いる波長多重伝送方式によって、４チャンネルであれば、８本でなく４本の光ファイバだけで同時送受信できるような光通信システムを構築することである。本発明はチャンネル数に等しい光ファイバ本数を用い、ファイバそれぞれで同時双方向伝送可能な多チャンネル用の光送受信モジュールを提供することを目的とする。
【００１０】
一芯双方向同時通信を行う送受信モジュールとして、Ｓｉベンチの上に形成したＳｉＯ_２系光導波路上に波長選択フィルターと発光素子（ＬＤ）と受光素子（ＰＤ）を平面的に配置した例がある。例えば
【００１１】
▲２▼特開平１１−６８７０５号「双方向ＷＤＭ光送受信モジュール」
はＳｉ基板の上にＳｉＯ_２系のｙ型導波路を形成しｙの右上に当たる端部を光ファイバに接続しｙの左上に当たる部分にＬＤを配置しｙの下端部にＰＤを固定しｙの分岐点に１．５５μｍ（ＰＤ受信光）を通し１．３μｍ（ＬＤ送信光）を１２０度の方向に反射するようなＷＤＭを設けた１チャンネル光送受信モジュールを提案している。Ｓｉベンチの上で送信光はｖ型の光路を辿り、受信光は／型の光路を経る。ＬＤとＰＤをＷＤＭの反対側に配置して電気的クロストークを減らすように工夫している。これは加入者側（ＯＮＵ）の光送受信モジュールであるから１チャンネルでよいのである。
【００１２】
一芯の光通信の場合、加入者側の装置は１．３μｍ光を発振するＬＤと、１．５５μｍ光を受信するＰＤを含む１チャンネルの光送受信モジュールで良い。局側ではＬＤが１．５５μｍを発振し、ＰＤが１．３μｍを受信するというようにＰＤ、ＬＤの波長の関係が加入者側と反転するだけで装置構造は同様でありうる。局側は多数の加入者を相手にするので１チャンネルの装置を多数並べるとその容積は膨大なものになってしまう。
【００１３】
できれば多チャンネルの装置を使いたい。装置の容積の大部分は基台とかケースとかであるから、４チャンネル、８チャンネル…の装置といってもその寸法は１チャンネルのものとほぼ同一にすることができる。だとすれば局側の装置としては多チャンネルのものが望ましい。そのような訳で現在多チャンネルの需要が換起されつつある。しかし従来例▲２▼のような平面分岐によって送信部と受信部を光ファイバと結合する平面型では多大の面積を要し嵩高く高価な装置になってしまう。Ｍチャンネル装置といっても単チャンネル装置をＭ個並べたものと殆ど同じ価額になる。それでは意味がない。
【００１４】
小型化を目指すためには、発光素子ＬＤと受光素子ＰＤを近付けたいものである。しかしそうすると両者の光学的・電気的クロストークが大きくなる。すると同時双方向通信が不可能になってしまう。だから長手方向・幅方向にＬＤとＰＤの間にある程度の距離をとる必要がある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
一般的な一芯双方向モジュールが何故に▲２▼特開平１１−６８７０５号のｙ型分岐のような平面的な大きい広がりを要するか？という理由について考えた。それは従来の一芯双方向モジュールは２波長（例えば１．３μｍと１．５５μｍ）を同一平面内で二次元的に分離しようとしているからである。そうすると平面的なｙ分岐となってしまう。
【００１６】
一芯双方向光送受信モジュールはＬＤとＰＤを含み、小型化のためにＬＤとＰＤを近付けたいが、両者を接近させると、電気的クロストークや光学的クロストークが大きくなる。クロストークが大きいと光通信がそもそも不可能となる。クロストークを下げるためＬＤとＰＤを離す必要がある。そのために前記の従来例▲２▼はＰＤとＬＤをＷＤＭの反対側に配置して遠ざけているのである。ＬＤ・ＰＤ間の距離を大きく取るため１チャンネルの場合ですら小型化が難しい。
【００１７】
もしも複数データを同時送受信するための、複数の受光素子、発光素子を有する多チャンネル同時双方向通信可能な光送受信モジュールを設計するとすれば次のような課題がある。
【００１８】
（１）複数のＬＤ同士の間隔をできるだけ広くする必要がある。
（２）送受信機能の基本単位であるＬＤとＰＤの距離を離す必要がある。
（３）小型化、低コスト化が必要である。生産に適した表面実装も実現しなければならない。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明のパラレル送受信モジュールは、複数のチャンネルに対応する複数の光伝送路を有する外部伝送装置に結合するべき送受信モジュールであって、基板の上に間隙が増大するような光伝送路を設け、狭い間隙の始端が外部コネクタに接続するようにし、狭い間隙の光伝送路の途中に波長選択フィルターとその斜め上部に複数の受光素子あるいは受光素子アレイを設け、広い間隙の光伝送路終端に複数の発光素子あるいは発光素子アレイを設ける。外部コネクタから光導波路の始端に入ってきた受信光は間隙狭隔部を通りそこで波長選択フィルターで反射され受光素子へ入射し光電流に変換される。発光素子から出た送信光は間隙の広い広隔部において、それぞれの光伝送路へ入り間隙が狭くなる部分を通り狭い間隙の光伝送路になってから外部コネクタの光ファイバへ出てゆくようになっている。
【００２０】
光伝送路は光導波路あるいは光ファイバとする。光ファイバの場合は基板に曲線状のＶ溝を設けて光ファイバを埋めるようにする。光導波路の場合は、ＳｉＯ_２導波路やポリイミドの樹脂導波路などを利用する。
【００２１】
光伝送路の間隙を広げるため長い拡大部が基板の中間部に必要となる。始端の狭隔部でのピッチをｄ、終端の広隔部でのピッチをＤとし、ピッチの拡大率Ｄ／ｄが大きいほど拡大部が長くならざるをえない。拡大部を無駄にしないようにその上に受光素子用のメタライズ配線を設けるとよい。また受光素子の光電流を前置増幅するプリアンプを設けるようにもできる。
【００２２】
発光素子（ＬＤ）はそれだけでもよいが、その出力を監視するためのモニタ用受光素子をＬＤの後方に設け後方光を監視するようにしてもよい。あるいはＬＤ駆動用ＩＣを後方に設置してもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の多チャンネル同時双方向通信送受信モジュールは次のような構成をもっている。
（１）テープファイバの間隙と同一の光伝送路間隙をもちテープファイバに結合する狭隔部（第１端面側）と、光伝送路の間隔を広げる拡大部と、拡大部に続く広い光伝送路の間隙をもつ広隔部とよりなる光伝送路（基板に形成した光導波路や溝に埋め込んだ光ファイバ）を基板の上に設ける。狭隔部の光伝送路間隔ｄと、広隔部での光伝送路間隙Ｄの比Ｄ／ｄは１．５倍〜６倍程度とする。特に２倍〜４倍程度がよい。標準のテープファイバのファイバ間ピッチは２５０μｍであるから、狭隔部の間隔はそれに合わせるが、広隔部では３７５μｍ〜１５００μｍのピッチとなる。光伝送路は光導波路または光ファイバである。光導波路はＳｉＯ_２系の無機導波路でもよいし、ポリイミドを用いた樹脂導波路でもよい。
【００２４】
（２）選択的に受信光を斜め上に反射する波長選択フィルターを光伝送路の第１端面側の狭隔部の途中に設ける。受信光をλ２、送信光をλ１とする。波長選択フィルターは後方から来たλ１をそのまま無損失で透過させる。波長選択フィルターは斜め前から来たλ２を全部反射する。
【００２５】
（３）光伝送路の狭隔部の途中で、波長選択フィルターより始端側上部に複数の受光素子を設ける。波長選択フィルターによって斜め上方へ反射された受信光を、複数の受光素子で受光する。受光素子は複数の個別フォトダイオードＰＤ、フォトダイオードアレイ、若しくはアレイ状の受光面を有するフォトダイオードＰＤなどである。
【００２６】
（４）光伝送路の広隔部の終端に複数の発光素子（ＬＤ）を設ける。これも発光素子アレイであってもよい。発光素子（ＬＤ）は送信光を発生し光伝送路へ送出するものである。
【００２７】
（５）光伝送路拡大部には発光素子も受光素子も存在しない。必要に応じて、光伝送路の拡大部の表面に、受光素子と外部回路との接続用配線パターンを形成したり、受光素子光電流を増幅する前置増幅器（プリアンプ）を搭載する。
【００２８】
（６）外部のテープファイバ（ＭＴコネクタ）との光学的、機械的結合を容易にするため、基板（Ｓｉ基板など）にガイドピンを設けたり、ガイドピン受け溝を設けたりする。
【００２９】
（７）発光素子（ＬＤ）の後方にモニタ用受光素子（ＰＤ）を設けることもできる。あるいはＬＤ駆動用素子を搭載することもできる。
【００３０】
（８）樹脂モールドによってパッケージを作製し、送受信モジュールとしての外形を形成する。エポキシ樹脂などを材料としトランスファモールドして容易にプラスチックパッケージを作製できる。それは外界からデバイスを保護し、取扱いを容易にする。
【００３１】
【実施例】
［実施例１（基本型；図１、図２、図３、図４）］
図１は実施例１に係る光送受信モジュールの基板部分の平面図、図２は縦断面図である。本発明の光送受信モジュールは、矩形状のＳｉ基板２の上に間隙が拡大する光伝送路、送信部、受信部等が形成されたものである。光伝送路はテープファイバと接続できる狭い間隙の狭隔部と、拡大部と、広い間隙の広隔部とよりなる。始端側にある狭隔部の途中に受信部を、広隔部終端に送信部を設置し、光学的、電気的クロストークを低減している。受信部・送信部間の長さはできるだけ長い方が良く、５ｍｍ以上が望ましい。チャンネルの数Ｍと光伝送路の数は等しい。チャンネル数Ｍは１、４、８、１６…、２^ｍなどの場合がある。ここではＭ＝４の場合を例示するが、その他の場合も同様な構造となる。光伝送路は光導波路型の場合と光ファイバ型の場合がある。ここでは光導波路型のものを例示している。コアの部分が信号を伝送するが、その部分を光導波路型、光ファイバ型共通に「光伝送路」と呼ぶことにする。
【００３２】
Ｓｉ基板２の上に薄いＳｉＯ_２などの絶縁層３がある。その上に導波層４がある。導波層４は透明な材料であり、その内部に４本の光伝送路Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが形成される。導波層４は屈折率の低いクラッドであり、光伝送路は透明で屈折率の高いコアである。先述のようにコアの部分を光伝送路と呼ぶ。それ以外の屈折率の低い部分はクラッドである。ここでは導波層４と呼ぶ。導波層４はＳｉ基板２の前端、中間部を覆う。
【００３３】
Ｓｉ基板２の後端部が僅かに露出している。後端部の絶縁層３の上にメタライズ配線５が形成される。その上に半導体レーザが設けられる。
導波層４の内部に形成される光伝送路Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、伝送路間隙の狭い狭隔部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄと、間隙が広がる拡大部Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃ、Ｗｄと、間隙が広くて一定である広隔部Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄとよりなる。４つの光伝送路Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、Ｓａ−Ｗａ−Ｔａ、Ｓｂ−Ｗｂ−Ｔｂ、Ｓｃ−Ｗｃ−Ｔｃ、Ｓｄ−Ｗｄ−Ｔｄと連続する。
【００３４】
前端部の狭隔部はテープファイバと接続する部分である。その狭隔部途中に受光素子を配置する。拡大部ではなめらかな曲線を保ちつつ間隙を増加させる。拡大部には十分な長さを割り当てる。広隔部終端は発光素子と結合する部分である。広隔部ピッチ（周期）Ｄと狭隔部ピッチ（周期）ｄの比はＤ／ｄ＝１．５〜６である。ここでは例えば２倍とする。テープファイバのピッチが２５０μｍであるとすれば、広隔部のピッチＤを５００μｍにすることができる。
【００３５】
Ｓｉ基板２の後半部では広隔部になっている。狭隔部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄの途中に受信部を、広隔部Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄの終端に送信部を設ける。導波層４の後端面１０には光伝送路の終端Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄが露呈しているので、その直後のメタライズ配線５の上に半導体レーザＬＤａ、ＬＤｂ、ＬＤｃ、ＬＤｄをエピダウンで実装する。半導体レーザＬＤａ、ＬＤｂ、ＬＤｃ、ＬＤｄの送信光が光伝送路Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄへ直接入り狭隔部端まで伝わっていく。その後送信光はテープファイバに入って伝送されてゆく。
【００３６】
導波層４の始端の狭隔部には斜溝７が穿たれ、ここへ波長選択フィルター６が挿入固定される。波長選択フィルター６は半導体レーザの送信光をそのまま通し、受信光を選択的に反射する作用がある。波長選択フィルター６の前方の狭隔部上に、図１７に示すような独立した複数の縦方向空孔（穴）をもつサブマウント８を設ける。サブマウント８の上にはメタライズ配線がある。サブマウント８の上で光伝送路狭隔部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄの直上になるように複数の受光部を持つフォトダイオードアレイ２３（受光部：ＰＤａ、ＰＤｂ、ＰＤｃ、ＰＤｄ）を実装する。これは裏面入射型のフォトダイオードアレイである。たとえば、３０μｍ〜１００μｍ程度の受光径を１チップ上にアレイ状に並べることは容易である。受光部は上方にある。フォトダイオードアレイの代わりに、独立した小型のフォトダイオードチップを４個並べても良い。
【００３７】
テープファイバから光伝送路Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの狭隔部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄに入った４つの受信光はそこですぐに波長選択フィルター６によって選択的に斜め上方へ反射されサブマウント８の各々の空孔を通り底面からフォトダイオードアレイ２３の受光部ＰＤａ、ＰＤｂ、ＰＤｃ、ＰＤｄに入射し検知される。拡大部Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃ、Ｗｄや広隔部Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄへは受信光は行かない。
【００３８】
裏面入射型に限らず上面入射型ＰＤを用いてエピダウンにサブマウントの上に取り付けても良い。その場合アノード（ｐ電極）がサブマウントの配線パターンに接続されるから、それぞれは分離した配線パターンとなる。
図３は導波層４の前端面９の正面図である。光伝送路Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの前端の狭隔部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄが前端面９に露呈する。ピッチ（周期）ｄは狭い。
【００３９】
図４は導波層４の後端面１０の背面図である。光伝送路Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの後端の広隔部Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄが後端面１０に露呈する。ピッチ（周期）Ｄは広い。
それが発光素子チップ搭載の余裕を与え、光学的・電気的クロストークの抑制に極めて有用である。
【００４０】
受信部（波長選択フィルターとＰＤ）は狭隔部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄにあり送信部（ＬＤ）は広隔部Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄの終端にある。フォトダイオード（ＰＤ）アレイの下に、図１７に示すような４つの独立した孔のあるサブマウント８があるので隣りの受光部からの漏れ光が入りにくく、受光部相互間の電気的な漏話（クロストーク）は小さい。半導体レーザ（ＬＤ）相互の間隙が広いので電気的クロストークは抑制される。半導体レーザとフォトダイオードアレイの距離も十分にあるので光学的クロストークを少なくできる。
【００４１】
シングルモード光ファイバはコア径が１０μｍ、クラッド径が１２５μｍである。ファイバを平面上平行に並べて固定した４芯、８芯、１６芯…のテープファイバが製造使用されている。その中でのファイバのピッチは２５０μｍである。隣接する光ファイバのクラッド・クラッド間隔は１２５μｍである。テープファイバに接続される狭隔部でのピッチは２５０μｍとなる。拡大部によって間隔を広げるので広隔部ではかなり広いピッチＤとすることができる。上のｄ＝２５０μｍの例で、Ｄ／ｄ＝１．５〜６とすると、Ｄ＝３７５μｍ〜１５００μｍとすることができる。Ｄ／ｄを大きくするためには広隔部が長くなるから基板は長くなる。経済性も考慮して最適のＤ／ｄ比を決定する。
【００４２】
半導体レーザは一辺３００μｍ〜５００μｍの角型のチップのものが多い。特に３００μｍ×３００μｍ程度のＬＤチップがよく用いられる。これをテープファイバのピッチ２５０μｍで並べることはできない。しかし本発明は光伝送路を拡大部によって拡大しており広隔部ではピッチＤを３７５μｍ〜１５００μｍに拡大することができる。たとえばＤ／ｄ＝２としてＤ＝５００μｍとすると、３００μｍ〜４００μｍ角のＬＤチップを間隙をおいて並列に並べることができる。半導体レーザの材料としてはＩｎＰやＩｎＧａＡｓＰ系のものが１．０μｍ〜１．７μｍ帯でよく用いられる。
【００４３】
ここではフォトダイオードアレイは受光部間ピッチが２５０μｍのものを用いている。受光径はたとえば３０μｍ〜１００μｍである。実装回数は増えるがＰＤアレイの代わりに、一辺２００μｍ程度の小型の角型チップを４個用いてもよい。高速信号の受信用に受光径を３０μｍ〜１００μｍとしたＰＤでは、このような小型化が可能となる。ＰＤアレイの場合はカソード（ｎ電極）が共通になるので、共通に電源電圧に接続し逆バイアスを与えるようにできる。フォトダイオードの材料としてはＩｎＧａＡｓやＩｎＧａＡｓＰを受光層とすると１．０μｍ〜１．７μｍ帯の光に対して感度が高い。
【００４４】
サブマウント８はＡｌ_２Ｏ_３のようなセラミックによって製作できる。サブマウントの上面にはメタライズ配線があり裏面入射型ＰＤのカソードが直接に接続される。縦方向の空孔（穴）が４つあって波長選択フィルターで反射された受信光は空孔（穴）を通ってＰＤアレイの底面に入る。空孔（穴）は隔壁１７によって遮断されている。光導波路Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを通って波長選択フィルターで反射された光が隔壁１７で遮られるから隣接の受光部へ漏れるということはない。サブマウントの隔壁１７が隣接導波路間の光学的クロストークを減らすことができる。さらにサブマウントの高さ分だけＰＤアレイをＬＤから離すことができるから、ＬＤ・ＰＤ間（送受信部間）のクロストークを低減できる。Ｓｉ基板は導電性があるがサブマウントは絶縁物なので送受信部間電気的クロストークを減少させる上で有用である。
【００４５】
波長選択フィルター６はＬＤからの送信光λ１を通し、光ファイバからの受信光λ２を斜め上に反射するものである。ポリイミドのような薄い基板上に、誘電体多層膜を交互に蒸着、スパッタリングして製造する。ここでは送信光λ１（１．３μｍ）を通し、受信光λ２（１．５５μｍ）を反射するような誘電体多層膜を設けている。Ｍ個のチャンネルで送信光λ１、受信光λ２が同一の場合もあるし、少しずつ（Δピッチで）波長が異なる場合もある。波長が同一の場合、波長選択フィルター６は全てのチャンネルに共通の層構造を取ることができる。だから一つの波長選択フィルターを設ければ良い。波長が異なる場合は送信光がλ１＋ｊΔ（ｊ＝１、２、…Ｍ）、受信光がλ２＋ｊΔ（ｊ＝１、２、…Ｍ）というようになる。その場合チャンネルごとに層構造の異なる多層膜を形成する必要がある。
【００４６】
［実施例２（ガイドピン結合構造；図５、図６、図７）］
本発明のモジュールは標準化されたコネクタ、例えばテープファイバを含むＭＴコネクタと接続できるようにする。位置合わせの為にガイドピンとピン嵌合穴をコネクタ側とモジュール側に配分して設ける。実施例２はガイドピン嵌合構造のものである。図５は実施例２に係る光送受信モジュールの基板部分の平面図、図６はガイドピンを含む平面で切った縦断面図、図７は光導波路に沿って切った縦断面図である。ガイドピン構造以外は実施例１と同様である。
【００４７】
実施例２は、矩形状のＳｉ基板２の上に、間隙が拡大する複数の光伝送路、複数の受光部を持つ受光素子あるいは複数の受光素子からなる受信部、複数の発光素子からなる送信部等を形成し、基板前端部にガイドピンを精度良く設けたものである。
【００４８】
Ｓｉ基板２の上に薄いＳｉＯ_２などの絶縁層３がある。その上に透明な導波層４がある。導波層４の内部に４本の光伝送路Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが形成される。導波層４は屈折率の低いクラッドであり、光伝送路は透明で屈折率の高いコアである。コアの部分である光伝送路の中を信号光が伝搬する。
【００４９】
Ｓｉ基板２の後端部絶縁層３の上に半導体レーザのためのメタライズ配線５が形成される。
【００５０】
導波層４の内部に形成される光伝送路Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、伝送路間隙の狭い狭隔部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄと、間隙が広がる拡大部Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃ、Ｗｄと、間隙が広くて一定である広隔部Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄとよりなる。
【００５１】
Ｓｉ基板２の始端の狭隔部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄの途中に受信部を、広隔部終端に送信部を設ける。導波層４の後端面１０には光伝送路の終端Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄが露呈している。その直後のメタライズ配線５の上に半導体レーザＬＤａ、ＬＤｂ、ＬＤｃ、ＬＤｄをエピダウンで実装する。半導体レーザＬＤａ、ＬＤｂ、ＬＤｃ、ＬＤｄの送信光が光伝送路Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄへ直接に結合される。
【００５２】
導波層４の狭隔部には斜溝７を穿ち、波長選択フィルター６を挿入固定する。波長選択フィルター６は半導体レーザの送信光λ１をそのまま通し、受信光λ２を選択的に反射する。波長選択フィルター６の前方の狭隔部上に縦方向の複数の空孔（穴）をもつサブマウント８を設ける。サブマウント８の上にはメタライズ配線がある。サブマウント８の上で光伝送路狭隔部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄの直上になるように裏面入射型フォトダイオードアレイ（受光部：ＰＤａ、ＰＤｂ、ＰＤｃ、ＰＤｄ）を実装する。
【００５３】
テープファイバから光伝送路Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの狭隔部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄに入った４つの受信光はすぐ波長選択フィルター６によって選択的に斜め上方へ反射されてサブマウント８の空孔を通り底面からフォトダイオードアレイの受光部ＰＤａ、ＰＤｂ、ＰＤｃ、ＰＤｄに入射し検知される。受信光は拡大部Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃ、Ｗｄや広隔部Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄには行かない。
【００５４】
Ｓｉ基板２の前方の光導波路が存在しない両側の部分にＶ溝２４を穿つ。Ｖ溝２４に円柱形のガイドピン２５を装着し樹脂固定する。Ｓｉ基板２は単結晶基板であり方位が決まっているから異方性エッチングによってＶ溝２４を正確に形成することができる。モジュールは図６に示したような縦断面図をもつ。
【００５５】
図５では４芯テープファイバ２８の先端を保持したＭＴコネクタ２７の横断平面図が示される。ＭＴコネクタ２７は端面両側に保持穴２６を有する。ファイバはクラッド直径が１２５μｍである。ＭＴコネクタ２７はそれを４本平面上に並べ２５０μｍピッチで平行に保持したものである。４本のファイバＨａ、Ｈｂ、Ｈｃ、Ｈｄを含むテープファイバ２８は１２５μｍの間隔部分と外包部分が樹脂によって形成される。それがＭＴコネクタ２７に保持される。テープファイバの端面はコネクタ端面と同一である。ＭＴコネクタ２７の両側には保持穴２６があってガイドピン２５を挿入できる。ガイドピン２５を保持穴２６へ装着すると、ＭＴコネクタのテープファイバＨａ、Ｈｂ、Ｈｃ、Ｈｄが、光送受信モジュール側の光伝送路（光導波路）の狭隔部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄに正確に対接するようになっている。ガイドピン２５と保持穴２６は横方向と縦方向においてＭＴコネクタとモジュールを精度良く位置合わせすることができる。
【００５６】
図６はガイドピンを含む平面で切った縦断面図であるから導波層４の途中で光伝送路が現れる。図７は光伝送路に沿った曲面で切った断面図なので光伝送路が全部現れる。
【００５７】
発光素子ＬＤａ、ＬＤｂ、ＬＤｃ、ＬＤｄの送信光は広隔部Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄから光導波路Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに入り拡大部Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃ、Ｗｄで狭まり狭隔部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、ＳｄにいたりテープファイバのＨａ、Ｈｂ、Ｈｃ、Ｈｄに入る。
【００５８】
テープファイバのＨａ、Ｈｂ、Ｈｃ、Ｈｄからの受信光は、光伝送路Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに入ってすぐ狭隔部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄで波長選択フィルター６によって斜め上方へ反射される。狭隔部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄで反射されたＭ本の受信光はサブマウント８の各々の空孔（穴）を通過してフォトダイオードアレイの受光部ＰＤａ、ＰＤｂ、ＰＤｃ、ＰＤｄに入射して光電流に変換される。
【００５９】
［実施例３（拡大部に配線；リードフレーム；図８、図９）］
無理なく間隙を広げるため拡大部には十分な長さを割り当てる。拡大部の表面が空いているので、その部分を有効に利用することができる。拡大部は受信部に近いので受信部のための配線や受光素子の光信号を増幅するためのプリアンプ（前置増幅器）を設けることができる。実施例３は拡大部の上に受光素子のための配線パターンを設けＳｉ基板の裏面にリードフレームを取り付けたものである。図８は実施例３に係る光送受信モジュールのパッケージを含めた平面図である。ここには発光素子まわりの配線パターンも図示した。実施例１、２でも同様な配線パターンを発光素子のまわりに設ける必要がある。図９はパッケージを含めたモジュールの縦断面図である。
【００６０】
実施例３は、矩形状のＳｉ基板２の上に、間隙が拡大する複数の光伝送路、複数の受光素子あるいは複数の受光部を持つ受光素子からなる受信部、複数の発光素子からなる送信部等を形成し、拡大部の上に受光素子用配線パターン、Ｓｉ基板後端部に発光素子用配線パターンを設け、リードフレームをＳｉ基板底面に付けている。
【００６１】
Ｓｉ基板２の上に薄いＳｉＯ_２などの絶縁層３がある。その上に透明な導波層４がある。導波層４の内部に４本の光伝送路Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが形成される。光伝送路の中を信号光が伝搬する。
【００６２】
導波層４の内部に形成される光伝送路Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、伝送路間隙の狭い狭隔部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄと、間隙が広がる拡大部Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃ、Ｗｄと、間隙が広くて一定である広隔部Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄとよりなる。
【００６３】
Ｓｉ基板２の始端の狭隔部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄの途中に受信部を、広隔部Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄ終端に送信部を設ける。導波層４の後端面１０には光伝送路の終端Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄが露呈している。その直後のメタライズ配線５の上に半導体レーザＬＤａ、ＬＤｂ、ＬＤｃ、ＬＤｄをエピダウンで実装する。半導体レーザＬＤａ、ＬＤｂ、ＬＤｃ、ＬＤｄの送信光が光伝送路Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄへ直接に結合される。
【００６４】
導波層４の狭隔部の途中には斜溝７を穿ち、波長選択フィルター６を挿入固定する。波長選択フィルター６は半導体レーザの送信光λ１をそのまま通し、受信光λ２を選択的に反射する。波長選択フィルター６の前方の狭隔部上に縦方向の複数の空孔（穴）をもつサブマウント８を設ける。サブマウント８の上にはメタライズ配線がある。サブマウント８の上で光伝送路狭隔部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄの直上になるように裏面入射型フォトダイオードアレイ２３（受光部：ＰＤａ、ＰＤｂ、ＰＤｃ、ＰＤｄ）を実装する。
【００６５】
Ｓｉ基板２の底面には薄い金属製の板を適当に切ってリードを形成したリードフレーム２９が接着される。リードフレーム２９は大きい枠構造（図に現れない）から内側向きに複数のリード３２〜４７を延長し、一部のグランドリード３６、４３の先にベースメタル３０を保持させたものである。これらのリード３２〜４７やベースメタル３０はＳｉベンチ２の底面の高さにある。
【００６６】
フォトダイオードアレイ２３（受光部：ＰＤａ、ＰＤｂ、ＰＤｃ、ＰＤｄ）のための配線を拡大部の上に設ける。ＰＤのカソードのためのパターン４９はサブマウント８の上に形成する。サブマウントパターン４９はワイヤ７８、８８によってメタライズ４８、１９に接続し、ワイヤ１４０、１４２によってリード３７、４２に接続される。これはｎ電極に逆バイアスを与えるため電源電位あるいは適当な正の電位に接続する。
【００６７】
拡大部の上にメタライズ配線４８、５０、５２、５３、５４、１９が印刷や蒸着によって形成される。図面ではメタライズ配線は断面でなくても斜線（ハッチ）を付して区別している。受光部ＰＤａ、ＰＤｂ、ＰＤｃ、ＰＤｄのアノード（ｐ電極）はワイヤ８２、８３、８４、８５によって配線パターン５０、５２、５３、５４に接続される。アノードに現れる光電流が受信信号である。配線パターン５０、５２、５３、５４はワイヤ７９、８０、８６、８７によってリード３８、３９、４０、４１に接続される。
【００６８】
導波層４の存在しないＳｉベンチ２の後端部の絶縁層３の上には、発光素子ＬＤａ、ＬＤｂ、ＬＤｃ、ＬＤｄのためのメタライズ配線パターン５５〜６０、６２、６３が印刷、蒸着によって設けられる。実施例１、２において配線パターン５と集合的に表現したのはこれらのことである。
【００６９】
メタライズ配線６３の上にＬＤａが、メタライズ６０の上にＬＤｂが、メタライズ５７の上にＬＤｃが、メタライズ５５の上にＬＤｄが実装される。
発光素子ＬＤａ、ＬＤｂ、ＬＤｃ、ＬＤｄはエピダウンで取り付ける。ストライプ（ｐ電極；アノード）がこれらの配線に直接に半田付けされる。
【００７０】
上面に見えるのがカソード（ｎ電極）であり底面の全体あるいは一部にｎ電極が形成される。
【００７１】
ワイヤ７６によってＬＤａのカソードがメタライズ６２に、ワイヤ７７によってＬＤｂのカソードがメタライズ５９に接続される。ワイヤ９５によってＬＤｃのカソードがメタライズ５８に、ワイヤ９４によってＬＤｄのカソードがメタライズ５６に接続される。
【００７２】
ワイヤ７４はＬＤａのメタライズ６２をリード３４に、ワイヤ７２はＬＤｂのメタライズ５９をリード３２に、ワイヤ９３はＬＤｃのメタライズ５８をリード４７に、ワイヤ９０はＬＤｄのメタライズ５６をリード４５に接続する。
【００７３】
リードとＳｉベンチの上のメタライズ、光導波路の上のメタライズとは高さが違うのでワイヤは高低差のある部分をつなぐようになる。
【００７４】
チップの実装、ワイヤボンディングが終ると、発光素子や受光素子、光伝送路終端部など光をやり取りする部分には屈折率が光導波路に近接し透明で柔軟な樹脂６４を滴下して被覆する。透光性樹脂６４はたとえばシリコーン樹脂やアクリレート樹脂である。透光性樹脂６４が光導波路（光伝送路）とほぼ同じ屈折率をもつと光伝送路の終端での反射、散乱が少なくなる。透光性樹脂６４はサブマウント８の内部空孔をも満たし、波長選択フィルター６で反射された光が散乱されないようにＰＤへと導く。透光性樹脂６４は発光素子ＬＤａ、ＬＤｂ、ＬＤｃ、ＬＤｄから出た光が反射・散乱されないように光伝送路の広隔部端Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄに入射させる。また十分な弾性によって受光素子や発光素子を外部の衝撃から守る作用もある。
【００７５】
さらに、その上に硬度のある不透明の樹脂（必要によって顔料を含ませる）６５によって被覆する。それが堅牢で気密性あるプラスチックパッケージとなる。それはトランスファーモールドにより金型内で一挙に成形される。量産に適し材料が安いので安価でありながら信頼性のあるパッケージとなる。
【００７６】
発光素子ＬＤａ、ＬＤｂ、ＬＤｃ、ＬＤｄの送信光は広隔部Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄから光導波路Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに入り拡大部Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃ、Ｗｄで狭まり狭隔部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄにいたりテープファイバに入る。
【００７７】
テープファイバから光伝送路Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの狭隔部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄに入った４つの受信光はそこで波長選択フィルター６によって選択的に斜め上方へ反射されてサブマウント８の空孔を通り底面からフォトダイオードアレイ２３の受光部ＰＤａ、ＰＤｂ、ＰＤｃ、ＰＤｄに入射し検知される。受信光は拡大部Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃ、Ｗｄ、広隔部Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄには行かない。
【００７８】
実施例３はそのままで適当な手段によってテープファイバと結合できる。また実施例２のようにガイドピン或いは保持穴を両側に設けＭＴコネクタに着脱できるようにしてもよい。
【００７９】
［実施例４（拡大部にプリアンプ；モニタ用ＰＤ；図１０、図１１）］
拡大部に受光素子の光電流を前置増幅するプリアンプを設けて拡大部を有効利用することもできる。受光素子の光電流は微弱でありインピーダンスが高いので外部ノイズや発光素子側の電気的ノイズの影響を受け易い。そこで受光素子の光電流をすぐに増幅するプリアンプを受光素子のすぐ近くに設けることは極めて有用である。増幅された受信信号を外部に取り出すようにすればノイズの影響をまぬがれる。また発光素子側では半導体レーザの出力の経年変化を監視するためのモニタ用受光素子を設けるようにすると、常に半導体レーザの出力を一定に保持することができる。
【００８０】
図１０は実施例４に係る光送受信モジュールのパッケージを含めた平面図である。図１１はパッケージを含めたモジュールの縦断面図である。
【００８１】
Ｓｉ基板２の上に薄いＳｉＯ_２などの絶縁層３がある。その上に透明導波層４がある。導波層４の内部に４本の光伝送路Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが形成される。
【００８２】
導波層４の内部に形成される光伝送路Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、伝送路間隙の狭い狭隔部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄと、間隙が広がる拡大部Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃ、Ｗｄと、間隙が広くて一定である広隔部Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄとよりなる。
【００８３】
Ｓｉ基板２の始端の狭隔部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄに複数の縦穴をもつサブマウントを置き、その上に受信部を設け、中間の拡大部Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃ、Ｗｄに別の広いサブマウントを置き、その上に受光素子の光電流を増幅するためのプリアンプを載せる。後半部の広隔部Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄの終端に送信部を設け、その後にモニタフォトダイオードを置く。
【００８４】
導波層４の広隔部の途中には斜溝７を穿ち、波長選択フィルター６を挿入固定する。波長選択フィルター６は半導体レーザの送信光λ１をそのまま通し、受信光λ２を選択的に反射する。
【００８５】
光伝送路の拡大部の上に広いサブマウント１８を設ける。サブマウント１８の上にはプリアンプ（前置増幅器）９７を設ける。プリアンプ９７は受光素子の光電流を増幅するものである。１電源型のプリアンプは電源端子、グランド端子、入力端子、出力端子の４つの端子が必要である。２電源型のプリアンプは＋電源端子、−電源端子、グランド端子、入力端子、出力端子の５つの端子が必要である。
【００８６】
ここでは４つの受光部に共通のプリアンプを示すが４つの独立したプリアンプを並列に並べても良い。複数の穴のあるサブマウント８の上にメタライズ４９を載せ、その上にフォトダイオードアレイ２３（受光部：ＰＤａ、ＰＤｂ、ＰＤｃ、ＰＤｄ）を実装する。フォトダイオードアレイの代わりに、別々のメタライズの上にある個別のＰＤを４つ設けても良い。プリアンプ９７の上には１６個のパッドが見える。２電源型のプリアンプでも一部電源は受光素子間で共通に使用するのでパッドの数を節約している。ＰＤアレイ２３のメタライズ４９（カソード）はワイヤ１０６、１０３によってプリアンプの電源パッド１０４、１０２に接続される。受光部ＰＤａのアノードはワイヤ１０７でプリアンプの入力端子パッド１０５に接続される。残りの端子のいずれかはグランド端子、出力端子である。それ以外の３つの受光部についても同様である。プリアンプのために端子がより多く必要なのでリード１０８、１０９、１３５、１３６が左右側辺に追加される。
【００８７】
導波層４の後端面１０に露呈した光伝送路の終端面Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄの直後のメタライズ配線の上に半導体レーザＬＤａ、ＬＤｂ、ＬＤｃ、ＬＤｄをエピダウンで実装する。メタライズ配線は実施例３で説明したので、ここでは略す。この半導体レーザは前方へ光を出すとともに後方へも一部の光を出すようになっている。半導体レーザのすぐ後ろにメタライズ配線１２２、１２３、１２４、１２５がある。その上にモニタ用受光素子ＭＰａ、ＭＰｂ、ＭＰｃ、ＭＰｄを設置する。これは半導体レーザの後方光を監視することによって半導体レーザの出力を知り、半導体レーザの駆動電流を増減させ半導体レーザ出力を一定に保つ作用がある。モニタ用フォトダイオードの為の配線が増えるので、モジュールの背後にリード１２６〜１３０、１３２〜１３４を追加している。
【００８８】
発光素子や受光素子、光伝送路終端部など光をやり取りする部分には透光性樹脂６４をポッティングし、その上を硬質の樹脂６５でトランスファーモールドする。そのような点は実施例３と同様である。
【００８９】
［実施例５（拡大部にプリアンプ；ＬＤ駆動用ＩＣ；図１２、図１３）］
発光素子のモニタ用フォトダイオードを設ける変わりに、発光素子ＬＤａ、ＬＤｂ、ＬＤｃ、ＬＤｄの駆動用ＩＣ１４５を設けてもよい。そのようにすれば駆動用回路とＬＤを結ぶ配線のＬ、Ｒが減少し、より高速の動作をさせることができる。ワイヤや配線が短くなり配線のインダクタンスが下がるので１Ｇｂｐｓ以上の高速でＬＤａ、ＬＤｂ、ＬＤｃ、ＬＤｄを駆動することができる。拡大部に受光素子の光電流を前置増幅するプリアンプ９７を設けるのは実施例４と同様である。
【００９０】
［実施例６（ＭＴコネクタとの嵌合、モジュール側にガイドピン；図１４）］実施例２においてモジュール側にガイドピン、ＭＴコネクタ側に保持穴のある嵌合構造を説明した。図１４に示す実施例６はそれと同じ嵌合構造をもつモジュール・ＭＴコネクタの組み合わせである。ＭＴコネクタ２７は４芯テープファイバを保持している。これは８芯でも１６芯でも構わない。同様の構造をとることができる。
【００９１】
ＭＴコネクタ２７の前端面には保持穴２６が縦方向に穿孔されている。光ファイバＨａ、Ｈｂ、Ｈｃ、Ｈｄの端が２５０μｍピッチで露呈している。
【００９２】
モジュール側にはガイドピン２５が両側に突出して設けられる。テープファイバの２５０μｍピッチに合わせた光伝送路Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの狭隔部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄが端面に露出する。ガイドピン２５を保持穴２６に嵌合すると、ＭＴコネクタのファイバＨａ、Ｈｂ、Ｈｃ、Ｈｄと、モジュール側の光伝送路の狭隔部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄが光軸を共通にするよう接触し光信号を交換できるようになる。そのような嵌合構造は実施例１、３、４、５に適用することができる。
【００９３】
［実施例７（ＭＴコネクタとの嵌合、ＭＴコネクタ側にガイドピン；図１５）］
図１５に示す実施例７はＭＴコネクタ側にガイドピン２５を、モジュール側に保持穴２６を設けたものである。いずれにしてもテープファイバとモジュールの光伝送路を対接することができる。
【００９４】
ＭＴコネクタ２７の前端面両側にはガイドピン２５が平行に突出している。光ファイバＨａ、Ｈｂ、Ｈｃ、Ｈｄの端が２５０μｍピッチで露呈している。
【００９５】
モジュール側には保持穴２６が両側に穿孔されている。テープファイバの２５０μｍピッチに合わせた光伝送路Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの狭隔部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄが端面に露出する。ＭＴコネクタ２７のガイドピン２５をモジュールの保持穴２６に嵌合すると、ＭＴコネクタのＨａ、Ｈｂ、Ｈｃ、Ｈｄと、モジュール側のＳａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄが光軸を共通にするよう接触し光信号を交換できるようになる。そのような嵌合構造は実施例１、３、４、５に適用することができる。
【００９６】
［実施例８（光ファイバ型光伝送路）］
これまで述べたものはＳｉベンチなど基板の上に、ポリイミド樹脂の光導波路や、ＳｉＯ_２系光導波路を設けて複数の光伝送路を形成するものであった。光伝送路は光ファイバの組み合わせによっても形成できる。光ファイバの光伝送路とする場合は、基板に狭隔部、拡大部、広隔部よりなるＭ本の曲線状Ｖ溝を予め刻設しておきＶ溝に光ファイバを埋めて樹脂固定するようにする。Ｖ溝によって光ファイバの軌跡を精度良く決めることができる。前端面において光ファイバ端Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄは研磨によってパッケージ面と面一にしておく。
【００９７】
【発明の効果】
複数チャンネル信号を伝送するテープファイバのファイバ間隔が狭すぎ、そのままの幅の平行光伝送路を基板上に設けても、その伝送路の途中、終端に発光素子を実装する余裕がない。本発明は、光伝送路の間隔を広げる拡大部を設け、光伝送路間隔の狭い狭隔部に複数の受光部をもつ受光素子を設け、光伝送路間隔の広い広隔部に複数の発光素子を設けている。光伝送路間隔を広げる拡大部を有するために受光素子や発光素子の実装スペースの余裕ができる。そのため次のような優れた効果を奏することができる。
【００９８】
（１）小型低コストで、テープファイバのピッチをそのまま生かした非常に実用的でコンパクトな扱い易いパラレル送受信モジュールが可能となる。
【００９９】
（２）導波路拡大部の一見むだに見えるスペースに受光素子のための配線パターンを設けることができる。空間を有効利用し小型化・低コスト化に有利である。拡大部を前置増幅器搭載のための空間として利用することも可能である。それによって受信感度を向上させることができる。
【０１００】
（３）光伝送路拡大部の一見むだに見える距離が送信部・受信部間の電気的・光学的クロストークを激減させるのに非常に有効である。高性能の受信機能が実現する。
【０１０１】
（４）光伝送路を拡大したあとの広隔部の終端に発光素子を設ける。発光素子同士の間隔を広くすることができ、個別の発光素子チップを光伝送路の終端に実装するので発光素子相互間の電気的干渉がほとんど起こらない。
【０１０２】
（５）ガイドピンを付けるか、ガイドピン用差し込み穴を設けることによってＭＴコネクタというような、光通信の標準にそったコネクタに接続することができる。光通信の標準にそった光インターフェイスを持つため、低コストで使いやすいモジュールとなる。
【０１０３】
（６）パッケージは、トランスファーモールド技術によって金型で容易に作製できる。量産に向いたモジュールである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本形を備えた実施例１に係るパラレル送受信モジュールの基板部分の平面図。
【図２】本発明の基本形を備えた実施例１に係るパラレル送受信モジュールの基板部分の縦断面図。
【図３】実施例１のモジュールの基板の上に設けた導波層の前端面を示す正面図。
【図４】実施例１のモジュールの基板の上に設けた導波層の後端面を示す背面図。
【図５】光コネクタと嵌合するためのガイドピンを備えた実施例２に係るパラレル送受信モジュールの基板部分の平面図。
【図６】光コネクタと嵌合するためのガイドピンを備えた実施例２に係るパラレル送受信モジュールの基板部分のガイドピンを含む平面で切断した縦断面図。
【図７】光コネクタと嵌合するためのガイドピンを備えた実施例２に係るパラレル送受信モジュールの基板部分の光導波路に沿った曲面で切断した縦断面図。
【図８】光伝送路拡大部の上に受光素子のためのメタライズ配線を設け、基板の後端部に発光素子のためのメタライズ配線を設けた実施例３に係るパラレル送受信モジュールの平面図。
【図９】光伝送路拡大部の上に受光素子のためのメタライズ配線を設け、基板の後端部に発光素子のためのメタライズ配線を設けた実施例３に係るパラレル送受信モジュールの縦断面図。
【図１０】光伝送路拡大部の上にサブマウントを設けサブマウントの上に受光素子の光電流を増幅するための前置増幅器を設け、基板の後端部に発光素子の出力を監視するためのモニタ用受光素子を設けた実施例４に係るパラレル送受信モジュールの平面図。
【図１１】光伝送路拡大部の上にサブマウントを設けサブマウントの上に受光素子の光電流を増幅するための前置増幅器を設け、基板の後端部に発光素子の出力を監視するためのモニタ用受光素子を設けた実施例４に係るパラレル送受信モジュールの縦断面図。
【図１２】光伝送路拡大部の上にサブマウントを載せ、その上へ前置増幅器を設け受光素子光電流を増幅するようにし、基板の後端部に発光素子を駆動するためのＬＤ駆動用ＩＣを設けた実施例５に係るパラレル送受信モジュールの平面図。
【図１３】光伝送路拡大部の上にサブマウントを載せ、その上へ前置増幅器を設け受光素子光電流を増幅するようにし、基板の後端部に発光素子を駆動するためのＬＤ駆動用ＩＣを設けた実施例５に係るパラレル送受信モジュールの縦断面図。
【図１４】モジュール側にガイドピンを設け、ＭＴコネクタ側にガイドピン用保持穴を設けた光コネクタと嵌合する構造をもつ実施例６に係るパラレル送受信モジュールの斜視図。
【図１５】モジュール側にガイドピン用保持穴を設け、ＭＴコネクタ側にガイドピンを設けた光コネクタと嵌合する構造をもつ実施例７に係るパラレル送受信モジュールの斜視図。
【図１６】従来例▲１▼宍倉正人、長妻一之、井戸立身、徳田正秀、中原宏治、野本悦子、須藤剣、佐野博久、「１０Ｇｂｐｓ×４ｃｈパラレルＬＤモジュール」、２００１年電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会、Ｃ−３−５０、ｐ１６０、によって提案された送受信モジュールの斜視図。
【図１７】本発明に係る受光素子の下に設けられ独立した複数の縦穴をもつサブマウント部分の横断面図。穴が独立しているので、受光部間同士のクロストークを防ぐ。
【符号の説明】
２Ｓｉ基板
３絶縁層
４導波層
５メタライズ配線
６波長選択フィルター
７斜溝
８サブマウント
９前端面
１０後端面
１７隔壁
１８サブマウント
１９メタライズ配線
２２活性層
２３フォトダイオードアレイ
２４Ｖ溝
２５ガイドピン
２６保持穴
２７ＭＴコネクタ
２８テープファイバ
２９リードフレーム
３０ベースメタル
３２〜４７リード
４８メタライズ配線
４９サブマウントメタライズパターン
５０メタライズ配線
５２〜６０メタライズ配線
６２〜６３メタライズ配線
６４透光性樹脂
６５固定樹脂
７２〜８０ワイヤ
８２〜９０ワイヤ
９２〜９５ワイヤ
９７プリアンプ
９９〜１０２パッド
１０３ワイヤ
１０４、１０５パッド
１０６、１０７ワイヤ
１０８、１０９リード
１２２〜１２５メタライズパターン
１２６〜１３０リード
１３２〜１３６リード
１４０ワイヤ
１４２ワイヤ
１４５ＬＤ駆動用ＩＣ
１４６、１４７ワイヤ
２２２Ｓｉベンチ
２２６Ｓｉベンチ後端部
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ光伝送路
Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ狭隔部
Ｗａ、Ｗｂ、Ｗｃ、Ｗｄ拡大部
Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄ広隔部
ＰＤａ、ＰＤｂ、ＰＤｃ、ＰＤｄ受光素子の受光部
ＬＤａ、ＬＤｂ、ＬＤｃ、ＬＤｄ発光素子
ＭＰａ、ＭＰｂ、ＭＰｃ、ＭＰｄモニタ用受光素子
Ｈａ、Ｈｂ、Ｈｃ、ＨｄＭＴコネクタ側光ファイバ

Claims

複数のチャンネルに対応する複数の光伝送路を有し波長の異なる送信光と受信光を双方向伝送する外部伝送装置に結合すべき送受信モジュールであって、基板と、外部伝送装置の光伝送路間隙と同一の狭い間隙を有する狭隔部と間隙が広がる拡大部と間隙の広い広隔部よりなり基板上に形成された複数本の光伝送路と、基板上で光伝送路の広隔部の終端に設けられ送信信号を発生し光伝送路に入射する複数の発光素子又は発光素子アレイからなる送信部と、光伝送路の狭隔部の途中に設けられ光伝送路を伝搬してきた受信光を選択的に上方へ反射させる機構と、隔壁上に設けられ反射された受信光を感受する受光素子アレイまたは複数の受光素子からなる受信部とを有し、前記受信部の受光素子が前記隔壁で隔てられた縦空孔を有し光伝送路の狭い間隙を有する狭隔部の上に設置されたセラミックのサブマウントの上にフォトダイオードアレイ又は個別複数のフォトダイオードを配置したものであることを特徴とするパラレル送受信モジュール。
受信光を選択的に上方へ反射させる機構が、光伝送路の狭隔部に穿たれた斜溝に挿入した、受信光だけを選択的に斜め上方へ反射させる波長選択フィルターであることを特徴とする請求項１に記載のパラレル送受信モジュール。
前記受光素子と外部回路とを接続するためのメタライズ配線が、前記光伝送路としての光導波路の間隙を広げる拡大部に形成されていることを特徴とする請求項１〜２の何れかに記載のパラレル送受信モジュール。
サブマウントの上に受光素子と外部回路を接続するためのメタライズ配線を形成したことを特徴とする請求項１に記載のパラレル送受信モジュール。
前記受光素子の出力信号を増幅するための増幅器を、光伝送路の間隙を広げる拡大部に実装したことを特徴とする請求項１〜２の何れかに記載のパラレル送受信モジュール。
前記送信部が、光伝送路の広隔部の終端面に近接して基板上に配置された個別複数の半導体レーザよりなることを特徴とする請求項１に記載のパラレル送受信モジュール。
半導体レーザは前方と後方に光を発生するものであって、前方光を光伝送路の広隔部端に入射させ、半導体レーザの後方にモニタ用フォトダイオードを設け、半導体レーザの後方光をモニタ用フォトダイオードで監視するようにしたことを特徴とする請求項６に記載のパラレル送受信モジュール。
半導体レーザを駆動する駆動素子を光伝送路によって覆われない基板の後端部に配置した事を特徴とする請求項６または７に記載のパラレル送受信モジュール。
光伝送路が光ファイバであることを特徴とする請求項１、２、４〜８の何れかに記載のパラレル送受信モジュール。
光伝送路が光導波路であることを特徴とする請求項１〜８の何れかに記載のパラレル送受信モジュール。
複数の光ファイバを内包する光コネクタと嵌合するためのガイドピンの保持穴を光伝送路の狭隔部始端面に設けたことを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載のパラレル送受信モジュール。
複数の光ファイバを内包する光コネクタと嵌合するためのガイドピンを光伝送路の狭隔部始端面に設けたことを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載のパラレル送受信モジュール。
光伝送路の数が４Ｍ本（Ｍは整数）であり、光コネクタと嵌合する狭隔部の端面での光伝送路間隙が２５０μｍピッチであり、ガイドピンの構造がＭＴコネクタの標準規格に合致することを特徴とする請求項１〜１２の何れかに記載のパラレル送受信モジュール。
光伝送路の狭隔部端面と、外部との電気接続端子と、嵌合部分を残して他の部分を樹脂モールドして、一体化したことを特徴とする請求項１〜１３の何れかに記載のパラレル送受信モジュール。
光伝送路の狭隔部ピッチｄに対する広隔部ピッチＤの比Ｄ／ｄが１．５〜６であることを特徴とする請求項１３に記載のパラレル送受信モジュール。