(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタライズ配線を有するＳｉ基板と、Ｓｉ基板に固定された光入出力部分と、光入出力部分からＳｉ基板上を後方に伸びるように形成された直線状導波路と、Ｓｉ基板の上で直線状導波路の終端に設けられたＩｎＧａＡｓＰ系レーザダイオード（ＬＤ）よりなり送信光を発生する送信部と、直線状導波路の途中に導波路に直交し斜め上向きに設けられ送信光を通し受信光を反射する波長選択フィルタと、直線状導波路の途中においてその上に設けられ波長選択フィルタによって反射された受信光を受信するＩｎＧａＡｓ系フォトダイオード（ＰＤ）とフォトダイオード（ＰＤ）の受信信号を増幅するＳｉ又はＧａＡｓ系増幅器とよりなる受信部と、レーザダイオードを覆わずフォトダイオードと増幅器と波長選択フィルタを覆い受信部グランドと接続された有孔金属板と、Ｓｉ基板、送信部、受信部、有孔金属板、リードフレームを被覆し一体化する樹脂モールドとよりなり、樹脂は有孔金属板の穴を通過して受信部に侵入し受信部を充填している事を特徴とする光送受信モジュール。
【請求項２】
受信部と送信部が異なる波長で動作することを特徴とする請求項１に記載の光送受信モジュール。
【請求項３】
光入出力部分が、１本の光ファイバ若しくは導波路よりなることを特徴とする請求項１または２に記載の光送受信モジュール。
【請求項４】
送信光が１．３μｍ帯、受信光が１．５５μｍ帯であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の光送受信モジュール。
【請求項５】
送信光が１．５５μｍ帯、受信光が１．３μｍ帯であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の光送受信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ通信において、同時に送受信を行うために送信部と受信部を一体化した光送受信モジュールに関する。特に異なる波長の光を用いて送信と受信を同時に行う光送受信モジュールで安価な樹脂モールド型パッケージの素子の改良を提案する。同時双方向通信をおこなう素子において送信部の発するノイズから受信部を保護するための改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の送受信モジュールでは、送信用半導体レーザ（ＬＤモジュール：例えば図１）と受信用フォトダイオード（ＰＤモジュール：例えば図２）それぞれが金属ケース内に収容されていた。つまり送信回路と受信回路は別体でそれぞれ金属カンケースで遮蔽されていた。
【０００３】
従来の送信部を説明する。図１のＬＤモジュール１において、金属製の円形ステム２に垂直のポール３が形成される。ポール３にサブマウントを介しＬＤチップ４が固定される。ＬＤチップ４の直下においてステム２上面中央にはＰＤチップ５が固定される。ステム２には金属円筒形のレンズホルダー６が溶接される。レンズ７がレンズホルダー６の開口部に取り付けられる。レンズホルダー６の上には円錐形のフェルールホルダー８が溶接される。光ファイバ９の先端を支持するフェルール１０がフェルールホルダー８の頂部の開口へ挿入固定されている。ステム２の上方は穴開きキャップ１４によってカバーされている。
【０００４】
フェルール１０、光ファイバ９の端面が斜め研磨されている。反射戻り光がＬＤ４に戻らないようにするためである。ＬＤ４は送信光を発する。ＰＤ５はモニタ用のＰＤである。ＬＤ４の駆動電流は送信信号によって変調されている。ＬＤ４の駆動電流やＰＤ５の光電流はリードピン１１〜１３などによって外部回路から供給され、或いは外部回路へ取り出される。ステム２、レンズホルダー６、フェルールホルダー８ともに金属である。金属パッケージであるから電磁波を通さない。送信部はＬＤに高速大電流が流れるが、金属パッケージのため外部にノイズを及ぼさない。
【０００５】
従来の受信モジュールを説明する。図２のＰＤモジュール１５において、金属製円形のステム１６の上面中央にＰＤチップ１７が固定される。金属製キャップ１８がステム１６に固定される。キャップ１８を囲むように円筒形金属製のレンズホルダー１９がステム１６に溶接される。レンズホルダー１９の上に円錐形フェルールホルダー２０が固定される。光ファイバ２１の先端に金属製のフェルール２２が固定される。フェルールホルダー２０の頂部の穴にフェルール２２が差し込まれ固定される。反射戻り光がＬＤに入らないように光ファイバとフェルールの先端が斜め研磨される。ＰＤモジュール１５は金属ステム１６、金属レンズホルダー１９、金属フェルールホルダー２０よりなる金属製のケースに収容されている。受信部はインピーダンスが高くて電流が小さく外部ノイズの影響を受け易いが金属カンによって覆われているから外部ノイズを遮断することができる。
【０００６】
ＬＤモジュールには駆動回路が付随する。送信信号によって変調された駆動電流をＬＤに流すためである。駆動回路は変調回路や電力増幅器などを含むが、金属製ケースに収容されているから、ノイズを外部に放射しない。ＰＤモジュールには光電流を増幅するための増幅回路が続く。これも金属ケースに収容されており、雑音に強い設計になっている。
【０００７】
従来の光送受信モジュールは、ＰＤモジュール、ＬＤモジュール、駆動回路、増幅回路が別体でそれぞれ金属製のケースに収容されていたのである。従って同時に送信、受信を行っても、強度の強い送信信号が、微弱な受信信号に回り込む影響は殆どなかった。同時送受信というのはこの発明で重要な前提となる。ＬＤは高速で変調され、大電流が流れるから強い電波を発生する。受信部は電流が微弱で増幅率が高くノイズを拾い易い。送信部と受信部が同時に動作すると送信部の信号が受信部にノイズとして入る可能性が出てくる。金属製ケースで送信部を囲み、別の金属製ケースで受信部を囲むと２重に遮蔽され送信部ノイズが受信部に入らない。
【０００８】
このことは、特に図３のように一本の光ファイバで送受信を行う送受信器で、重要な評価項目となる。図３は基地局側と加入者側の送受信関係を示す。加入者側は複数個存在するがここでは一つだけ図示する。基地局には送信信号を送るためのＬＤ１と、受信のためのＰＤ１がある。それぞれは光ファイバ２７、３３によって光分波器２８につながる。光分波器２８は一本の光ファイバ２９に接続される。加入者側にも送信用ＬＤ２と受信用のＰＤ２がある。それぞれ光ファイバ３２、３１によって光分波器３０につながり、光ファイバ２９に接続される。図３において基地局から加入者側へ信号を送る場合を下り系と呼ぶ。加入者側から基地局に信号を送る場合を上り系と呼ぶ。光ファイバが一本であるが双方向に通信できる。
【０００９】
送受信系には同時送受信するものと交互送受信するもの、１本光ファイバのものと、２本光ファイバのものがありうる。交互送信はピンポン伝送ともいう。図３の系はピンポン伝送にも使う事ができる。送信のタイミングと、受信のタイミングが違う。光ファイバは１本でも２本でもよい。上り系、下り系とも同じ波長の光信号を用いる事ができる。同一波長の光を使う場合、光分波器２８、３０とあるのは単にビームスプリッターにすぎない。交互送受信であるから送信信号が受信信号にノイズとして混入する恐れはない。だから送信部と受信部を遮断する必要はない。本発明はこれを対象としない。
【００１０】
同時送受信の場合が問題である。図３の系は同時通信にも使える。光ファイバが一本だから上り系、下り系に異なる波長（λ１、λ２）の信号を使う。光分波器２８、３０は波長選択性を持つＷＤＭである。
【００１１】
図４に従来の加入者側の送受信モジュールの構成を示す。加入者側に図１のＬＤモジュール１と図２のＰＤモジュール１５が設けられる。例えば、上り系は１．３μｍ光を用いる。下り系は１．５５μｍ光を用いる。１本の光ファイバ３４によって上り下りの信号が、基地局と加入者側の間で交換される。波長の異なる光を分離統合するのは、ＷＤＭ３７である。ここでは光導波路型のＷＤＭ３７が示される。２本の導波路が結合部３８でエネルギーを交換する。１．３μｍ光は直進し、１．５５μｍ光は彎曲するようになっている。１．３μｍ光の上り信号は、ＬＤモジュール１から光ファイバ９、光コネクタ４１、光ファイバ３６、ＷＤＭ３７、光コネクタ３５から光ファイバ３４を経て基地局へ送られる。
【００１２】
１．５５μｍ光の下り信号は、光ファイバ３４、光コネクタ３５、ＷＤＭ３７、光ファイバ３９、光コネクタ４０、光ファイバ２１を経てＰＤモジュール１５に入る。光ファイバが２本あっても良い。送信信号と受信信号が同じ光ファイバを通る（一本）あるいは異なる光ファイバ（２本）を通るということに拘らず、電磁波によって受信部が送信部の影響を受ける可能性がある。しかし、図１のＬＤ、図２のＰＤのように金属パッケージに封入された独立の送信モジュール、受信モジュールと独立の駆動回路、増幅回路を使うならノイズの問題はない。図４のような従来の送受信モジュールの構成ではそれぞれが遮蔽されていて問題ない。
【００１３】
図１のＬＤモジュール、図２のＰＤモジュールを使い図４のＯＮＵ（加入者側）モジュールを作製した場合、レーザ回路（送信部）からのノイズが、ＰＤ回路（受信部）に侵入する心配はない。が、素子点数、部品点数がいかにも多い。またパッケージ面（ステム面）と光ファイバの方向が垂直である。光はパッケージ内でかなりの距離を空間伝搬する。だからレンズも必要になる。ＬＤモジュール、ＰＤモジュールだけでも大型であり、これらを組み合わせた送受信モジュールはいきおい大型な装置にならざるを得ない。ＰＤ、ＬＤ、駆動回路、増幅回路などの回路に高価な金属パッケージを用いるから高価格になる。大型高価格の光送受信モジュールを用いるかぎり光双方向通信が広く一般家庭にまで普及することはない。小型化低価格化は一般家庭まで遍く光通信が普及するためには必須である。
小型化のためにはＰＤとＬＤが別体ということは好ましくない。個々の部品を高価な金属パッケージに納めると廉価にはできない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、ＬＤチップとＰＤチップ（＋ＡＭＰチップ）を一つの基板に実装して、小型低価格を実現する試みがなされるようになってきた。一つの基板にＬＤとＰＤを実装し、基板面に平行に光を伝搬させる。基板に同じ高さのＬＤ、ＰＤ、導波路を設けるから平面実装と呼ぶ。図１、図２の素子とは光の伝搬方向が全く異なる。ＬＤ、ＰＤだけでなく、ＡＭＰをも同一基板に設けることもある。ＰＤの光信号を前置増幅するからノイズにより強くなる。
【００１５】
一つの基板にＬＤ、ＰＤ、ＡＭＰを置くので小型軽量にできる。チップ自体は小さいので接近して配置するとより小さい素子にすることができる。パッケージ（ケース）の数も一つに減るから安価にできる。パッケージの数を減らしてもセラミックパッケージにすると気密性はよいが安価にならない。もっとも低価格のパッケージはありふれた樹脂モールドである。モジュールの低価格化のためには樹脂モールドパッケージにしたいものである。
【００１６】
このような形態において、ＬＤの駆動電流が少ない（即ち近距離の通信）場合はあまり問題がない。しかし、遠距離通信のためにＬＤの駆動電流を増大すると雑音の問題が起こる。ＬＤの電気信号が空間を伝わって、受信側に回りこみノイズとなる。ＬＤの電流は大きく繰り返しの速いパルスであるから強い電波を発生する。受信部はＰＤとＡＭＰよりなるが入力インピーダンスが高く増幅率が高いのでノイズを拾い易い。つまり送信部と受信部が電気的に結合しやすい構造である。これはクロストークということもある。雑音が強くなるから充分な受信感度が取れない。この問題は、ＬＤとＰＤ・ＡＭＰの距離が狭くなればより深刻になる。つまりモジュールが小型化すればするほどこれは重大な難点となる。
【００１７】
小型安価であって、受信部を送信部ノイズから保護できる双方向光送受信モジュールを提供することが本発明の目的である。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の光送受信モジュールは、送信部と、受信部と、光ファイバの端部と、光ファイバ端部を送信部と受信部に結合する導波路とを有する送受信モジュールにおいて、金属メッシュ若しくは複数の穴を有する金属多孔板によって受信部が覆われ、且つ送信部、受信部、金属メッシュ或いは金属多孔板ともに樹脂モールドによって被覆され一体化されている。
【００１９】
本発明は、受信部を多孔金属板、金属網によって覆い、送信部から、受信部を遮蔽する。金属網、多孔金属板によって送信部の発する強い電波から受信部をシールドする。有孔金属でおおうのは穴からモールド材が内部に侵入して受信部を稠密におおうことができるためである。単なるシールドだけなら金属板キャップをかぶせれば良い。しかし、金属キャップによって覆うとモールド工程で受信部に樹脂が入らず、受信部を樹脂によって被覆できない。本発明は穴のある金属板によって受信部を覆う。流動状態にある樹脂が外部から穴を通って受信部に侵入し固化する。つまり、流動する樹脂を通し受信部をもモールドするために穴のあるメッシュ、多孔板によって被覆する。穴が大きく数多くある方が樹脂は内部に侵入し易い。しかし穴が大きすぎると電波を遮蔽する作用が低下する。穴の数や大きさは流動状態の樹脂の粘度やノイズレベルによって適当に決めるべきである。セラミックパッケージなら金属板で受信部を単に覆えばいいが、セラミックパッケージは高価である。本発明の素子をモールド型のパッケージにするのは安価にするためである。
【００２０】
送信部と受信部を一体化するとモジュールが小型化される。図１、図２、図４に示すような別体のものより小型になる。セラミックパッケージを使うと高価になる。しかし、本発明はセラミックパッケージを使わず、樹脂モールドパッケージとするので安価になる。
本発明は、ＰＤ、ＬＤを同一基板上に固定し、樹脂モールドしており、受信部を有孔金属で覆うから、小型、安価、高信頼性の光送受信モジュールを提供することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
［実施形態  １（Ｙ分岐導波路）］
図５〜図１１によってＹ分岐導波路を持つ実施形態を説明する。図５はＳｉベンチ上の素子配置を示す。Ｓｉベンチ４２はＳｉ結晶の上にスパッタリングあるいは酸化法によって透明のＳｉＯ２誘電体層を形成したものである。Ｓｉベンチ４２のＳｉＯ２層に屈折率を上げる不純物をドープして導波路４３、４４が形成される。導波路の近接部がＷＤＭ（波長分波器：導波路型光カプラ）４５となっている。ピンポン伝送（交互伝送）でないから、２種類の波長λ１、λ２の光を用いる。ＷＤＭ４５は何れかを選択して導波路４３、４４に通す作用がある。図示していないがＳｉＯ２の上にＬＤグランド、ＰＤ・ＡＭＰグランドのメタライズ面やその他のメタライズ配線が印刷されている。ＬＤとＰＤのグランド面は別個のグランドである。これらグランドは外部回路において接続される。直線導波路４３の終端において、ＬＤグランド面にＬＤチップ４６が固定される。導波路４４の終端において、ＰＤチップ４７がＰＤ・ＡＭＰグランドメタライズ面に固定される。ＰＤに近接してＡＭＰ（前置増幅器）４８がＰＤ・ＡＭＰグランドメタライズ面に固定される。導波路４３の始端には光ファイバ４９の端部が接合される。
【００２２】
ＬＤ４６からの送信光（出力光）５０は導波路４３、ＷＤＭ４５、から光ファイバ４９へと伝搬する。光ファイバからの受信光（入力光）５１はＷＤＭ４５、導波路４４からＰＤ４７に伝搬する。リードフレームがあってこれらの素子の電極とワイヤで接続されるが、図５では図示を略している。平面導波路とＷＤＭによって光を分配し、ＰＤには１．５５μｍ、ＬＤには１．３μｍを対応させる。一つの基板４２に３つの素子を設けるから小型化できる。光の進行方向が基板やチップ面に平行であるから、いっそう小型化できる。
【００２３】
ＰＤ４７とＡＭＰ４８よりなる部分が図６の受信部５２である。ＬＤ４６が送信部５４である。図７のように受信部５２に金属製の支柱５５、５６、５７、５８、５９を建てる。支柱はコバール、ステンレスなどの金属である。支柱５５〜５９の上に金属製メッシュ５３を貼り付ける。メッシュ５３は図８に示すような網目構造を持つ。図６に示すように、メッシュ５３によってＰＤとＡＭＰが覆われる。ＰＤもＡＭＰもグランドメタライズの上に接合し、支柱は金属でありメッシュ５３も金属であるから、ＰＤ４７、ＡＭＰ４８は導体によって挟まれた状態になる。しかも支柱、メッシュはＰＤグランド電位である。外部の電波が入らない。だから外部のノイズを受けにくい。送信部のノイズからも保護されることになる。
【００２４】
網目とする理由は流動状態の樹脂が受信部に侵入できるためである。図６でもリードフレームやワイヤの図示を略しているが、実際にはリードやワイヤがついている。これを型に入れ樹脂６０を流し込んで固化する。この操作をモールドという。樹脂自体をモールドと呼ぶこともある。図１０、図１１はモールド後の受信部のみの断面図である。Ｓｉ基板４２の上に支柱５５〜５９があってその上にメッシュ５３があるが、樹脂６０は網目を通ってメッシュの下側にも入り受信部を隙間なく覆う事ができる。樹脂６０の役割は、素子や基板を囲んで保護し水や気体の侵入を阻止するパッケージとなることである。図９は光送受信モジュール素子全体の正面図である。これは両側にピンを有する（ＤＩＰ）プラスチックパッケージの素子となっている。ピン配置は任意である。光ファイバの一端がプラスチックモールド内部に埋め込まれた格好になる。メッシュは内部に隠れる。外部にはメッシュは露呈しない。光ファイバが付いている点を除けば通常のＩＣと変わらない。だから取扱いは容易である。
【００２５】
作用を述べる。送受信を同時に行うのでＬＤ４６には繰り返しの速いパルス電流が流れる。パルス電流は矩形波であるから、かなり高い周波数成分まで含まれる。しかも電流が大きいから強い電磁波が出る。受信部は増幅率が高くてインピーダンスが高いから電波の影響を受け易い。しかし、金属製のグランド面、支柱、メッシュなどグランド電位の金属によって受信部が囲まれているから電波が内部に入って来ない。支柱を使い、またメッシュを使うことによって後から樹脂モールドするときに隙間なく、樹脂が充填される。このため樹脂モールドで小型、低価格、高性能の光送受信モジュールが可能となる。
【００２６】
上の例では金属網５３を用いたが、ステンレスなどの多孔板を用いることもできる。図１２は多孔板６１を示す。適当な大きさの穴６２を縦横に多数穿孔した金属板である。メッシュ５３に代えて支柱に多孔板を固着する。送信部ノイズを遮蔽する機能は変わらない。
【００２７】
［実施形態  ２（直線導波路上向き分岐、多孔板＋支柱）］
図１３〜図１５によって直線導波路とＷＤＭフィルタとを用いた実施例を説明する。これは、１．３μｍ光と１．５５μｍ光を分けるカプラを、多層膜フィルタによって実現するものである。図１３はＳｉベンチ上に導波路や素子を配置した状態を示す平面図である。Ｓｉベンチ（プラットホーム）６３は長方形の（００１）Ｓｉ単結晶基板である。中央近傍が少し高くなっており始端は２段に、終端部は１段階の段部がある。中央の高くなった部分に縦方向に直線の光導波路６４が形成される。直線導波路の上にＬＤ、ＰＤを並べた点にこの素子の特徴がある。導波路６４の終端に段部があり、ここへ直接にＬＤチップ６５が固定される。ＬＤ６５の発光部と導波路の高さを合致させるように段部の高さが決められている。ＬＤ６５のさらに後方にモニタ用ＰＤチップ６６が固定される。ＬＤチップ６５から前方に出た光は導波路６４を伝搬してゆく。後方に出た光はモニタＰＤ６６に入る。ＰＤ６６はＬＤのパワーを監視し出力を一定に保つようにフィードバックを掛けるためのものである。ＬＤ６５とモニタＰＤ６６が送信部である。
【００２８】
光導波路６４の半ばには受信用ＰＤ６７が設けられる。ＰＤチップ６７のすぐあとに斜め上方を向いたＷＤＭフィルタ６８が光導波路６４を横切るように設けられる。フィルタ６８の傾斜角は例えば３０度である。しかし、２０度〜５０度程度の角度であることもできる。ＷＤＭ６８は送信光はそのまま透過し、受信光は反射する作用がある。受信光はＷＤＭフィルタによって斜め上に反射され、ＰＤに裏面から入射する。ＰＤの裏面に直接に入射させる事ができないときは、スペーサをＳｉベンチ６３の上に置いてからＰＤ６７を取り付ける。ＰＤ６７の近傍にＡＭＰ６９を固定する。これはＰＤ６７の光電流を前置増幅するものである。ＰＤ６７とＡＭＰ６９が受信部５２である。
【００２９】
光導波路６４の前端には２段の段部がある。光導波路６４に近い方には浅いＶ溝７０が穿たれる。遠い方の段部にはより深いＶ溝７１が穿たれる。光ファイバ７２の先端の一部の被覆を剥し芯線７３（クラッド＋コア：例えば１２５μｍ径）を露呈させる。芯線７３をＶ溝７０に入れる。被覆部分（例えば０．９ｍｍ径）を大きいＶ溝７１に挿入する。光導波路６４に光ファイバのコアが合致するようにＶ溝７０、７１、光導波路６４が予め形成されている。だから光ファイバ７２をＶ溝７０、７１に固定すれば自動的に調芯される。
【００３０】
Ｖ溝は異方性エッチングによってＳｉ基板６３の上の形成される。Ｓｉベンチ６３は（００１）単結晶であるから｛１１１｝面方向のエッチング速度が遅いエッチング液によって｛１１１｝面だけを露出させることができる。溝は（１−１１）面と（−１１１）面を組み合わせたＶ溝となる。傾斜角は５４．７度であり、谷の挟角は７０．５度である。Ｓｉ基板６３にはメタライズパターンが印刷あるいはフォトリソグラフィによって設けられる。ＰＤ６７、ＡＭＰ６９はＰＤグランドメタライズの上に固定される。ＬＤ６５はＬＤ用のグランドメタライズに固定される。ＰＤグランドとＬＤグランドは別異のものである。これらは外部で接続され共通のグランドとなるがＳｉ基板６３の上では別のグランド面とする。ＬＤの影響からＰＤを切り放すためである。その他にも配線用のメタライズパターンがある。これらメタライズパターンの図示は省略している。
【００３１】
受信部のグランド面にはステンレス、コバールなど金属製の支柱７４〜７８が固定される。支柱もグランド電位になる。この例では、支柱７４はステンレスで０．５ｍｍ×４．５ｍｍ×１ｍｍＨである。支柱７５〜７８もステンレスで０．５ｍｍ×０．５ｍｍ×１ｍｍＨである。この高さは、ＬＤやＰＤチップの高さ（厚み）が約０．２ｍｍから０．３ｍｍと薄いためである。図１５のように支柱７４〜７８の上には、多孔板６１が接着されている。これは本発明の目的であるＰＤ部の遮蔽のためである。
【００３２】
この例では、多孔板もステンレス製で厚み０．１ｍｍ、縦横４．５ｍｍである。穴はエッチングによって穿孔する。プレス加工で穿孔する事もできる。穴径は樹脂の通る限り細かい方が良い。例えば直径０．３ｍｍとする。多孔板を取り付けた状態を図１４に示す。受信部の全体が多孔板６１によって覆われる。
【００３３】
送信部のＬＤ６５とモニタＰＤ６６は透明樹脂７９で覆ってある。ＬＤからの光をＰＤまで導光する必要があるからである。さらに全体を不透明の樹脂８０によってモールドしてある。この状態は図１５に示す。多孔板６１には多数の穴６２があるから流動性のある樹脂は穴を通って受信部５２に回り込む。支柱の隙間からも樹脂が侵入できる。遮蔽部の内外に等しい密度で樹脂が充填される。遮蔽物をメッシュや多孔板にするのは事後的な樹脂注入によって遮蔽物の内部をもモールドするためである。
【００３４】
透明樹脂７９はたとえばシリコーン系樹脂とする。モールドの樹脂８０は硬化性に優れたエポキシ樹脂を例えば用いる。樹脂８０で全体をモールドし、リードフレームも樹脂８０で支持される。セラミックパッケージや金属パッケージを使わず、プラスチックパッケージ（樹脂モールド）とするのは安価にするためである。
図２０は完成した素子の平面図である。図２１は正面図、図２２は左側面図である。光ファイバが付いているが通常のＤＩＰ型のプラスチックパッケージ素子となっている。
【００３５】
図１３のモジュールの構成は以上のようである。その製作手順を述べる。Ｓｉベンチ（約１５ｍｍ×５ｍｍ；（００１）面）上に左から２段の段部、右に１段の段部を形成する。エッチングあるいは研磨によって段部を作ることができる。左の２段の段部には異方性エッチングによって光ファイバ固定のためのＶ溝７１、７０を形成する。中央の高原部には表面近くに中心線にそって光導波路を形成する。まずＳｉＯ２の透明層を作り屈折率を上げる不純物をドープして光導波路を作る。斜め溝を光導波路の途中に穿つ。斜め溝にＷＤＭフィルタを挿入する。その前方直近位置にスペーサを介して受信用のＰＤ６７を半田づけする。透明樹脂によってスペーサ部分を満たす。受信用ＰＤ（Ｄ−ＰＤ）はＩｎＧａＡｓ−ＰＤである。その近傍にＡＭＰチップ６９を固定する。
【００３６】
右側の段部のメタライズ上で光導波路の終端にＬＤチップ６５を半田付けする。これはＩｎＧａＡｓＰ−ＬＤチップである。その後方にモニタ用ＩｎＧａＡｓ−ＰＤ６６をメタライズ上に半田付けする。ＬＤ６５とＰＤ６６の間には透明樹脂７９を滴下し透明光路を確保する。
【００３７】
メタライズ配線と、ＰＤ６７、６６、ＡＭＰ６９、ＬＤ６５の電極パッドをワイヤボンディングによって接続する。支柱７４〜７８を受信部５２のグランドメタライズ面に建てる。多孔板６１を支柱７４〜７８に固定する。多孔板６１と支柱はグランド電位である。ＰＤ６７とＡＭＰ６９は多孔板６１と支柱７４〜７８、グランドメタライズ面によって囲まれ、静電遮蔽される。
【００３８】
リードフレーム（図１３〜図１５では省略）の中央部にＳｉベンチを固定し、おのおののリードピンとメタライズ配線とをワイヤボンディングによって接続する。
【００３９】
ついで光ファイバ７２の芯線７３を小Ｖ溝７０に、被覆部分を大Ｖ溝７１に挿入しエポキシ樹脂で固定する。溝に差し込んで固定するから光ファイバ調芯の必要がない。
【００４０】
最後にＳｉベンチを含む全体を樹脂モールドして素子を完成する。例えばエポキシ樹脂を用いる。こうして図２０〜図２２に外観を示すような光送受信モジュール９７が完成される。
【００４１】
リードピン９８〜１０７は内部のＰＤ、ＬＤ、ＡＭＰと外部回路を接続するものである。ピン数は内部の回路によって多少異なる。例えば最低本数は次のように決まる。ＬＤ・ＰＤ（モニタ用）グランドで１ピン、ＬＤの駆動電流のために１ピン、モニタＰＤのために１ピン、ＰＤ・ＡＭＰグランドで１ピン、検出用ＰＤのバイアスで１ピン、ＡＭＰで２ピンというように最低７ピン必要である。同じグランドを２本〜３本とったり、ＡＭＰ電源を２電源タイプにしたりするともっと多くのピンが入用になる。ここでは１０ピンのものを図示した。プラスチックパッケージ（モールド）は側稜線が面取りされている。しかし、別段面取りする必要はない。
【００４２】
この例の送受信モジュールの受信ＰＤと、送信ＬＤの間隔は、約５ｍｍである。近接しているが、シールド板６１（と支柱とグランドメタライズ）のおかげで、１５５Ｍｂｐｓ伝送の時、ＬＤからのファイバ出力が０ｄＢｍの時でも、最小受信感度は−３５ｄＢｍ程度であった。ＬＤパワーが大きくても受信部は送信部ノイズから保護されているということである。
【００４３】
これはＬＤとＰＤを組み合わせた一例であり、ＰＤとＬＤのペアを並べた複数本の光ファイバによる送受信モジュールのようなものでも本発明の効果は同じである。
【００４４】
［実施形態  ３（直線導波路上向き分岐、多孔蓋）］
図１６〜図１７によって直線導波路とＷＤＭフィルタと多孔蓋を用いた実施例を説明する。実施形態２と殆ど同じであるが、遮蔽構造がより洗練されている。これは支柱のようなものは使わない。図１６のような多孔板の４辺を折り曲げた蓋体を使う。図１２の多孔板６１と比較して図１６の多孔蓋８６は、より便利な形状になっている。薄板よりなり、天板８７、側板８８、折り返し縁８９を有する。天板８７には多数の穴９０が穿たれる。側板８８にも穴９１が穿孔されている。例えばステンレス薄板（０．１ｍｍ厚み）であって４．５ｍｍ×４．５ｍｍ×１ｍｍＨである。穴９０、９１は樹脂を通すためのものである。
【００４５】
図１７は光送受信モジュールの断面図である。図１５と殆ど同じである。支柱がなくて、多孔板８６の縁８９を直接にＰＤ・ＡＭＰグランドメタライズに半田付けしている。ここだけが違う。その他の構造は同じである。Ｓｉベンチに段部があって、中央に光導波路６４がある。光導波路の後方には送信部のＬＤ６５、ＰＤ６６がある。光導波路６４の半ばにＷＤＭ６８がありＰＤ６７が取り付けられる。光導波路６４の始端に光ファイバ７２のコアが対向するよう固定される。メタライズパターンはワイヤによってリードフレームと接続される。Ｓｉベンチ、リードフレームなどを含む全体が樹脂モールドされている。
【００４６】
中央の光導波路６４に送受信光が伝搬し、ＷＤＭフィルタ６８によって受信光だけが反射されて直前にあるＰＤに入射する。レーザ（ＬＤ６５）からの送信光は光導波路６４を直進しＷＤＭをそのまま通り抜けて光ファイバ７２に入る。
【００４７】
［実施形態  ４（直線導波路上向き分岐、金属網蓋、送信部遮蔽）］
図１８〜図１９によって直線導波路とＷＤＭフィルタと金属網蓋を用いた実施例を説明する。実施形態２、３と似ているが、遮蔽構造がメッシュ（金属網）蓋９２になっている。さらにこの実施形態４は送信部をもメッシュで覆っている。受信部と送信部の遮蔽をより完全にするためである。
【００４８】
これも支柱のようなものは使わない。図１８のような金属網（メッシュ）板の４辺を折り曲げた蓋体を使う。図８のメッシュ５３と比較してより便利な形状になっている。メッシュ蓋９２は天板９３、側板９４、縁９５を有する。網であるから全ての面に穴が多数存在する。穴から樹脂を受信部、送信部へと通すことができる。
【００４９】
図１９は光送受信モジュールの断面図を示す。構造は図１５、図１７のものと殆ど同じである。ＰＤ６７を含む受信部にメッシュ蓋９２が半田付けされる。ＬＤ６５、モニタＰＤ６６を含む送信部にメッシュ蓋９６が半田付けされる。送信部は透明樹脂７９を流して固化してからメッシュ蓋９６によって覆う。さらにＳｉ基板６３、リードフレームなどを型に入れ、流動性のエポキシ樹脂を注入し樹脂を固化すると、図２０〜図２２のようなＤＩＰ型のプラスチックパッケージの光送受信モジュール９７が得られる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の光送受信モジュールは受信部と送信部が同じ基板上に設けられるので小型化できる。図１、図２、図４に示すような個別のモジュールを組み合わせたものより格段に軽量小型になる。高価な金属パッケージやセラミックパッケージを使わず樹脂モールドによって素子形成するから製造容易で安価な素子になる。双方向光通信網が普及するために装置が安価であるということは重要である。反面金属の個別パッケージを使わないと送信部と受信部の結合が起こり易く、クロストークが深刻になる。ところが本発明は、金属メッシュ、金属多孔板によって受信部を覆っているから送信部からの電波が遮断され、受信部にノイズとして侵入しない。雑音レベルが低いので受信感度が高くなる。平面実装タイプであるから製造容易である。つまり本発明によって、低コストで、小型、高性能の光送受信モジュールが工業的に量産できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 金属製ケースに収容された従来例に係るＬＤモジュールの縦断面図。
【図２】 金属製ケースに収容された従来例に係るＰＤモジュールの縦断面図。
【図３】 双方向光通信システムの概略図。
【図４】 従来の加入者側の光送受信モジュールの構成例図。
【図５】 分岐導波路を有するＳｉベンチの上に送信部と受信部を合体して設けた光送受信モジュールのベンチ部分の平面図。
【図６】 分岐導波路を有するＳｉベンチの上に送信部と受信部を合体して設け、受信部をメッシュによって覆った光送受信モジュールのベンチ部分の平面図。
【図７】 図５の光送受信モジュールにおいて受信部に支柱を設けた状態の平面図。
【図８】 受信部を覆うためのメッシュの平面図。
【図９】 図６の送受信部を有するＳｉベンチを樹脂モールドによって覆い、光送受信モジュール単体としたものの正面図。
【図１０】 図９の光送受信モジュールの受信部のみの縦断右側面図。
【図１１】 図９の光送受信モジュールの受信部のみの縦断正面図。
【図１２】 メッシュに代わって受信部を覆うべき金属多孔板の平面図。
【図１３】 直線導波路を有するプラットフォーム（基板）の直線導波路上に、ＰＤ、ＡＭＰ、ＷＤＭフィルタ、ＬＤ、モニタＰＤを設け、支柱を取り付けた状態の基板の平面図。
【図１４】 直線導波路を有するプラットフォーム（基板）の直線導波路上に、ＰＤ、ＡＭＰ、ＷＤＭフィルタ、ＬＤ、モニタＰＤを設け、支柱を取り付け、支柱の上に金属多孔板を固定した状態の基板の平面図。
【図１５】 直線導波路を有するプラットフォーム（基板）の直線導波路上に、ＰＤ、ＡＭＰ、ＷＤＭフィルタ、ＬＤ、モニタＰＤを設け、支柱を取り付け、支柱の上に金属多孔板を固定し、全体を樹脂モールドして光送受信モジュールとしたものの一部縦断面図。
【図１６】 受信部を覆うべき多孔蓋の斜視図。
【図１７】 直線導波路を有するプラットフォーム（基板）の直線導波路上に、ＰＤ、ＡＭＰ、ＷＤＭフィルタ、ＬＤ、モニタＰＤを設け、ＰＤとＡＭＰよりなる受信部を多孔蓋によって覆い、全体を樹脂モールドして光送受信モジュールとしたものの一部縦断面図。
【図１８】 受信部を覆うべきメッシュ蓋の斜視図。
【図１９】 直線導波路を有するプラットフォーム（基板）の直線導波路上に、ＰＤ、ＡＭＰ、ＷＤＭフィルタ、ＬＤ、モニタＰＤを設け、ＰＤとＡＭＰよりなる受信部をメッシュ蓋によって覆い、ＬＤとモニタＰＤよりなる送信部をもメッシュ蓋で覆い、全体を樹脂モールドして光送受信モジュールとしたものの一部縦断面図。
【図２０】 図１５、図１７、図１９に断面図を示す光送受信モジュールの外観の平面図。
【図２１】 図１５、図１７、図１９に断面図を示す光送受信モジュールの外観の正面図。
【図２２】 図１５、図１７、図１９に断面図を示す光送受信モジュールの外観の左側面図。
【符号の説明】
１  ＬＤモジュール
２  ステム
３  ポール
４  ＬＤチップ
５  ＰＤチップ
６  レンズホルダー
７  レンズ
８  フェルールホルダー
９  光ファイバ
１０  フェルール
１１  ピン
１２  ピン
１３  ピン
１４  キャップ
１５  ＰＤモジュール
１６  ステム
１７  ＰＤチップ
１８  キャップ
１９  レンズホルダー
２０  フェルールホルダー
２１  光ファイバ
２２  フェルール
２３  ピン
２４  ピン
２５  ワイヤ
２６  レンズ
２７  光ファイバ
２８  光分波器
２９  光ファイバ
３０  光分波器
３１  光ファイバ
３２  光ファイバ
３３  光ファイバ
３４  光ファイバ
３５  光コネクタ
３６  光ファイバ
３７  ＷＤＭ
３８  結合部
３９  光ファイバ
４０  光コネクタ
４１  光コネクタ
４２  Ｓｉベンチ
４３  光導波路
４４  光導波路
４５  導波路型光カプラ（ＷＤＭ）
４６  ＬＤ
４７  ＰＤ
４８  ＡＭＰ
４９  光ファイバ
５０  出力光
５１  入力光
５２  受信部
５３  メッシュ
５４  送信部
５５  支柱
５６  支柱
５７  支柱
５８  支柱
５９  支柱
６０  樹脂モールド
６１  金属製多孔板
６２  穴
６３  プラットフォーム （Ｓｉベンチ）
６４  直線導波路
６５  ＬＤチップ
６６  モニタＰＤチップ
６７  ＰＤチップ
６８  ＷＤＭフィルタ
６９  増幅器
７０  Ｖ溝
７１  Ｖ溝
７２  光ファイバ
７３  芯線
７４  支柱
７５  支柱
７６  支柱
７７  支柱
７８  支柱
７９  透明樹脂
８０  固定樹脂
８１  リードピン
８２  リードピン
８３  リードピン
８４  リードピン
８５  リードピン
８６  多孔蓋
８７  天板
８８  側板
８９  縁
９０  穴
９１  穴
９２  メッシュ蓋
９３  天板
９４  側板
９５  縁
９６  メッシュ蓋
９７  光送受信モジュール
９８〜１０７  リードピン
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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