(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
短冊状のフォトダイオード素子を複数個配列したフォトダイオードアレイを有し、一軸性結晶の窓材を介して入射した光をこのフォトダイオードアレイで受光するように構成したフォトダイオードアレイモジュールにおいて、
前記結晶の光学軸方向の窓面内成分が前記フォトダイオード素子の長手方向に一致するように窓材を配置したことを特徴とするフォトダイオードアレイモジュール。
【請求項２】
前記窓材としてサファイヤを用い、このサファイヤがＲ面であることを特徴とする請求項１記載のフォトダイオードアレイモジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトダイオードアレイ（ＰＤＡ）モジュールに関し、特に受光窓に使用される窓材の取付方に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、レーザダイオード（ＬＤ）やフォトダイオード（ＰＤ）などの光通信用光学部品モジュールの窓材としては、光の透過特性や機械的強度、化学的な安定性などに優れたサファイヤが用いられている。
【０００３】
図５は従来のＰＤＡモジュールの一例を示す概観図である。ＰＤＡモジュールは、パッケージ（例えばセラミックパッケージ）１０とキャップ２０で構成される。パッケージ１０には、ＰＤＡ（図示せず）や、ＰＤＡから適宜に信号を取り出すための回路（図示せず）、複数個のピン１１などが設けられている。またパッケージ１０の裏面にはプリント基板などにこのモジュールを取り付けるためのフランジ１２が接合されている。なお、フランジ１２の両端には取付け用の孔１３が形成されている。
【０００４】
パッケージ１０の上面には、窓（孔）２１が形成されたキャップ２０が接合されている。この窓２１の内側には図６に示すような形状のサファイヤの板（窓材）２２が貼り付けられている。パッケージ１０の表面に配置されたＰＤＡは、このサファイヤ窓を通して受光した光を電気信号に変換する。
【０００５】
なお、キャップ２０は通常金属で形成されており、窓部分にサファイヤの板を取付けた後セラミック１０の表面（キャップ取付け部分には金属皮膜が施されている）と接合する。
【０００６】
上記サファイヤは光の透過特性や機械的強度、化学的な安定性などに優れているため窓材としてよく使用される。しかし、サファイヤは一軸性の結晶であるため複屈折による軸ずれが発生する。これを避けるために図６に示すように光学軸（Ｃ軸）に対し垂直にカットされた板（このような板をＣ面あるいはＣ板と呼ぶ）が用いられる。
【０００７】
図７は一軸性結晶による複屈折を説明するための説明図である。ここにおいて、厚さｔの窓材２２は光学軸が法線に対してθだけ傾いているとする。このような窓材（結晶）を透過した光は図示のように複屈折により常光と異常光とに分離し、その距離Δｘは次式で表わされる。
【０００８】
Δｘ＝ｔ・tanψ                                    ……（１）
ここで、tanψ＝（ｎ02−ｎe2）sinθcosθ／（ｎ02sin2θ＋ｎe2cos2θ）
ｎ0，ｎe はそれぞれ常光、異常光に対する屈折率である。
【０００９】
このような軸ずれを避けるために、すなわちΔｘ＝０とするために、はじめからθ＝０となる方位にカットした（Ｃ面の）窓材を使用する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特にサファイヤでは、Ｃ面の結晶が高価であり、モジュールとしても高価になるという課題があった。
【００１１】
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、Ｃ面以外の一軸性結晶も窓材として使用できるようにしたＰＤＡモジュールを実現することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、請求項１の発明は、
短冊状のフォトダイオード素子を複数個配列したフォトダイオードアレイを有し、一軸性結晶の窓材を介して入射した光をこのフォトダイオードアレイで受光するように構成したフォトダイオードアレイモジュールにおいて、
前記結晶の光学軸方向の窓面内成分が前記フォトダイオード素子の長手方向に一致するように窓材を配置したことを特徴とする。
【００１３】
窓材を透過した光は複屈折により常光と異常光に分離するが、分離方向がフォトダイオード素子の長手方向と一致するように窓材を配置したため、常光と異常光を共に同一のフォトダイオード素子で受光することができる。
したがって、結晶の複屈折の影響を受けないフォトダイオードアレイモジュールを容易に実現することができる。
【００１４】
この場合、請求項２のように前記窓材としてＲ面のサファイヤを用いることができる。Ｒ面のサファイヤはＣ面のものに比べて安価であり、フォトダイオードアレイモジュールの低廉化に有効である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。図１は本発明に係るＰＤＡモジュールの一実施例を示す外観図で、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は上面図である。図１において、図５と同等部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００１６】
図において、１４はＰＤＡ、２２ａは一軸性結晶の窓材である。以下本発明の特徴部分である窓材２２ａとＰＤＡ１４の部分に注目して説明する。図２（ａ）はその上面図、図２（ｂ）は側面図、図２（ｃ）は図２（ｂ）におけるＡ−ａ断面図である。
【００１７】
ＰＤＡ１４は、短冊状のＰＤ素子１５を複数個その長手方向が平行になるようにして一列に配置されたものである。そして、図２（ｃ）に示すように、窓材２２ａの光学軸方向の面内成分方向がＰＤ素子１５の長手方向に一致するように窓材２２ａを配置する。
このような関係で配置すると、窓材２２ａの複屈折により入射光が常光２３と異常光２４に分離してもＰＤ素子１５の長手方向に分離するだけであり、両光のパワーは同一ＰＤ素子で受光される。複屈折の影響を受けないモジュールを容易に実現できる。
【００１８】
窓材２２ａとしてサファイヤを用い、そのＲ面（θ＝５７．６゜）を使用した場合、結晶の厚みｔ＝０．６０ｍｍで、常光と異常光の分離Δｘは図３に示すように約２．５μｍとなる（ただし、ｎ0＝１．７６８、ｎe＝１．７６とした）。
【００１９】
かりに、光学軸方向の面内成分がＰＤ素子１５の長手方向に対して±５゜回転した場合、光ビームがＰＤＡ方向に分離する成分は、Δｘの±９％程度すなわち０．２μｍ程度であり、実用上問題にならない。
【００２０】
光学軸が窓面内すなわちθ＝９０゜の場合は、前述の（１）式よりΔｘ＝０となり、常光と異常光の分離はない。この場合、常光と異常光の位相ずれ、すなわちリターデーションΓは、
Γ＝２π（ｎ0−ｎe）ｔ／λ
ここに、λは入射光の波長
となるが、本発明の用途においてはこのような位相は問題にならなず、なんら支障はない。
【００２１】
なお、本発明は上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば次のような効果がある。
（１）窓材を透過した光は複屈折により常光と異常光に分離するが、分離方向がフォトダイオード素子の長手方向と一致するように窓材を配置したため、常光と異常光を共に同一のフォトダイオード素子で受光することができる。それゆえ、窓材の複屈折の影響を受けないフォトダイオードアレイモジュールを容易に実現することができる。
【００２３】
（２）また、窓材としてＲ面のサファイヤを用いれば、Ｃ面のサファイヤのものに比べて安価であるため、容易にフォトダイオードアレイモジュールの低廉化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＰＤＡモジュールの一実施例を示す外観図である。
【図２】窓材とＰＤＡとの関係図である。
【図３】常光と異常光の分離方向に関する説明図である。
【図４】光学軸が窓面内の場合の説明図である。
【図５】フォトダイオードアレイモジュールの外観図である。
【図６】Ｃ面の窓材の説明図である。
【図７】一軸性結晶の複屈折に関する説明図である。
【符号の説明】
１０  パッケージ
１１  ピン
１２  フランジ
１３  孔
１４  ＰＤＡ
１５  ＰＤ素子
２０  キャップ
２１  窓
２２ａ  窓材
２３  常光
２４  異常光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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