(57)【要約】  本発明は、コンデンサ（５）と受光素子（４）の間の電気配線を短くし、高周波特性を改善することを目的とする。  本発明の光モジュール（１００）は、光伝送路（６）からの光を前記光伝送路（６）と対向して受光面で受光するよう設置される受光素子（４）と、前記光伝送路（６）からの光が前記受光面（４ａ）に入射しうる所定の距離で前記光伝送路（６）と前記受光素子（４）との間隔を保持するよう、前記光伝送路（６）と前記受光素子（４）とに接合されたスペーサ（３）と、前記受光素子（４）と電気的に接続し、前記受光素子（４）が接合している前記スペーサ（３）の同じ側の面上に前記受光素子（４）と並んで配置されたコンデンサ（５）と、を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝送路からの光を前記光伝送路と対向して受光面で受光するよう設置される受光素子と、  前記光伝送路からの光が前記受光面に入射しうる所定の距離で前記光伝送路と前記受光素子との間隔を保持するよう、前記光伝送路と前記受光素子とに接合されたスペーサと、  前記受光素子と電気的に接続し、前記受光素子が接合している前記スペーサの同じ側の面上に前記受光素子と並んで配置されたコンデンサと、を有する光モジュール。
【請求項２】
前記光伝送路からの光を受光する、前記基板上の光学素子と、  前記光学素子からの光を前記光学素子と受光面で対向して受光するよう設置される前記受光素子と、を有する請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記スペーサが、外部回路と接続しうる電気配線を有する、請求項１または２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記コンデンサが、前記電気配線と接続した、請求項３に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記スペーサが前記光学素子と前記受光面間に貫通孔を有する、請求項２〜４のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項６】
前記光学素子と前記スペーサの間にレンズをさらに有し、  前記受光素子は、前記レンズからの光を前記レンズと対向して受光面で受光するよう設置され、  前記スペーサは、前記レンズの焦点距離が前記受光面となるよう、前記レンズと前記受光素子との間に配置され各々と接合された、請求項２から５のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項７】
前記受光素子と前記コンデンサ間、前記受光素子と外部回路間、および前記コンデンサと外部回路間の少なくとも一つがワイヤボンディングによって電気的に接続した、請求項１〜６のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項８】
前記レンズ、前記受光素子、または前記コンデンサの少なくとも一つが２個以上の複数チャンネルを集積したアレイ型である、請求項１〜７のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項９】
前記光学素子が光導波路であり、前記受光素子が裏面入射型受光素子である、請求項２〜８に記載の光モジュール。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の光モジュールを有する、デジタルコヒーレントレシーバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、光モジュール及びデジタルコヒーレントレシーバに関し、特に、光信号を光電変換して出力する光モジュール及びデジタルコヒーレントレシーバに関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、光通信の大容量化に伴って、位相干渉によって容量を拡大できるデジタルコヒーレント方式の導入が進められている。デジタルコヒーレント方式は、高速な光信号を受光素子で光電変換して高速なデジタル回路で処理することにより、分散の影響等を補償することで、長距離・大容量の伝送を実現する技術である。【０００３】  ここで、デジタルコヒーレント方式では１００Ｇｂｐｓの高速信号が扱われるため、受光素子には高速応答性能が求められる。受光素子を高速化するための手段の一つとして、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ、フォトダイオード）の近傍にバイパスコンデンサを配置して、高周波動作におけるインピーダンスを安定させることが一般的に行われている。関連する技術として、特許文献１にＡＰＤ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ  Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ、アバランシェ・フォトダイオード）とバイパスコンデンサを回路基板上で電気的に接続している例が記載されている。【０００４】  また、デジタルコヒーレントレシーバ内部は図９の通り、例えば光ファイバ、ミキサー、ＰＤ、レンズ、コンデンサ、ＴＩＡ（Ｔｒａｎｓｉｍｐｅｄａｎｃｅ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）などで構成されている。ミキサーは光導波路タイプのものが主流となっており、この場合には光が出射される位置は光導波路の基板厚に依存して、０．５〜１ｍｍ程度の高さになることが一般的である。この入射光は反射ミラーで９０度折り返され、基板上のＰＤで受光される。特許文献２には、関連する光学系をミラー面付きレンズ基板と光素子で構成する例が示されている。【０００５】  一方、近年のトレンドによる光モジュールの小型化に伴って、デジタルコヒーレント用モジュールで使用される部品にも小型化が要求されている。特に、デジタルコヒーレントレシーバの内部で使用される光学系の小型化が必須である。そこで、前述の反射ミラーを削減して、レンズとＰＤを光学的に直接結合させることで、上述の光学系の小型化を図ることが可能になる。光学系の部分の関連する技術として、特許文献３に、光コネクタプラグを差し込むためのレセプタクルが開示されている。この発明では、半導体レーザから発射されたレーザ光はレンズで集光され、裏面から透明な底部に入射する。底部を透過したレーザ光は袋穴の内底面から光ファイバに入射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平２−７９６３９号公報
【特許文献２】特開２００８−４０３１８号公報
【特許文献３】特開平５−１９６８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  しかし、仮にレンズとＰＤを光学的に直接結合させたとすると、基板上に実装されたコンデンサとＰＤとの間の電気配線が長くなる。このため、高周波特性が劣化するという問題が生じていた。本発明の目的は、上述の課題を解決することが可能な光モジュール及びデジタルコヒーレントレシーバを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明の光モジュールは、基板と、光伝送路からの光を前記光伝送路と対向して受光面で受光するよう設置される受光素子と、前記光伝送路からの光が前記受光面に入射しうる所定の距離で前記光伝送路と前記受光素子との間隔を保持するよう、前記光伝送路と前記受光素子とに接合されたスペーサと、前記受光素子と電気的に接続し、前記受光素子が接合している前記スペーサの同じ側の面上に前記受光素子と並んで配置されたコンデンサと、を有する。【０００９】  本発明のデジタルコヒーレントレシーバは、上記光モジュールを有する。
【発明の効果】
【００１０】  受光素子―コンデンサ間の電気配線を短くでき、高周波特性が改善できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第一の実施形態における光モジュール１００の側面図である。
【図２Ａ】本発明の第一の実施形態における光モジュール１００の側面図である。
【図２Ｂ】本発明の第一の実施形態におけるスペーサ３の正面図である。
【図３】本発明の第一の実施形態における光モジュール１００の側面図である。
【図４Ａ】本発明の第二の実施形態における光モジュール２００の側面図である。
【図４Ｂ】本発明の第二の実施形態におけるスペーサ３の正面図である。
【図５】本発明の第二の実施形態における光モジュール２００の側面図である。
【図６】本発明の第二の実施形態におけるスペーサ３の正面図である。
【図７】本発明の第二の実施形態における光モジュール２００の側面図である。
【図８】本発明の第三の実施形態におけるスペーサ３と４連アレイコンデンサ５ａの図である。
【図９】特許文献２に記載の技術を適用した光モジュールの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】  以下に、本発明を実施するための好ましい形態について図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下に述べる実施形態は本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。
【００１３】  ［第一の実施形態］図１は、第一の実施形態における光モジュール１００の側面図である。図１に示すように、第一の実施形態における光モジュール１００は、受光素子４、コンデンサ５を有する。受光素子４は、光伝送路６からの光を、この光伝送路６と対向して受光面４ａで受光するよう設置される。コンデンサ５は、受光素子４と電気的に接続し、受光素子４と並んで配置されている。これにより、受光素子４とコンデンサ５との間の電気配線が短くなるため、高周波特性が改善される。
【００１４】  なお、本実施形態の光モジュール１００は、上述したように、受光素子４とコンデンサ５とが並んで配置されているため、受光素子４とコンデンサ５との間の電気配線が短くなり、高周波特性が改善されるが、これら受光素子４及びコンデンサ５に加え、光学素子２及びスペーサ３を有しても良い。光学素子２は光伝送路６からの光を受光する。スペーサ３は、光学素子２からの光が受光面４ａに入射しうる所定の距離で光学素子２と受光素子４との間隔を保持するよう、光学素子２と受光素子４とに接合されている。
【００１５】  また、光モジュール１００は、外部回路７を有する。この外部回路７は、受光素子４及びコンデンサ５と電気的に接続しうる。図１〜３では外部回路７は基板１上に実装されたものとして示している。
【００１６】  図２Ａ及び図２Ｂに示すように、スペーサ３は光学素子２と受光面４ａ間に貫通孔３ａを有してもよい。この場合は、スペーサ３として透過性のない材質を用いることができる。
【００１７】  図３には、光モジュール１００が光学素子２とスペーサ３の間にレンズ８をさらに有する場合を示している。この場合、受光素子４は、レンズ８からの光をレンズ８と対向して受光面４ａで受光するよう設置される。
【００１８】  スペーサ３は、レンズ８の焦点距離の位置に受光面４ａが位置するよう、レンズ８と受光素子４との間に配置され、これらレンズ８と受光素子４とに接合されている。
【００１９】  図１〜３のいずれも、受光素子４とコンデンサ５との間、受光素子４と外部回路７との間、およびコンデンサ５と外部回路７との間の少なくとも一つがワイヤボンディングによって電気的に接続した例として図示しているが、他の方法で電気的に接続されていても良い。
【００２０】  ［動作の説明］次に本実施形態の光モジュール１００の動作を説明する。まず図１に示すように、光伝送路６からの光を光学素子２が受光する。受光素子４は、光学素子２と受光面４ａで対向するよう設置されており、光学素子２からの光を受光する。この時、光学素子２と受光素子４とは、光学素子２と受光素子４とに接合されたスペーサ３によって光学素子２からの光が受光面４ａに入射しうる所定の距離でその間隔を保持されている。図３に示すように光モジュール１００が光学素子２とスペーサ３の間にレンズ８をさらに有する場合には、受光素子４は、レンズ８からの光をレンズ８と対向して受光面で受光する。この時、レンズ８の焦点距離の位置に受光面４ａが位置するよう、レンズ８と受光素子４との間に配置され、これらレンズ８と受光素子４とがスペーサ３によって接合されている。図１に示したスペーサ３の場合はスペーサ３の内部を光が透過し、受光素子４が受光する。図２、３に示した光学素子２と受光面４ａ間に貫通孔３ａを有するスペーサ３の場合は、貫通孔３ａ内を光が通過し、受光素子４が受光する。
【００２１】  コンデンサ５は、受光素子４と電気的に接続し、受光素子４が接合しているスペーサ３の同じ側の面上に受光素子４と並んで配置されている。このため、受光素子４とコンデンサ５との間の電気配線が短くなるため、高周波特性が改善される。さらに、受光素子４とコンデンサ５との間の電気配線が短くなることで、配線のインピーダンスが下がり、受光素子４の高周波動作が安定する。ここで、受光素子４とコンデンサ５との間の電気配線が長くなると、配線のインピーダンスが上がり、例えば、コンデンサ５と共振してしまう可能性がある。このため、コンデンサ５による交流ノイズ除去を効率的に行えなくなる。これに対し、本実施形態では、上述したように、受光素子４とコンデンサ５との間の電気配線が短くなることで、配線のインピーダンスを下げることで、コンデンサ５による交流ノイズ除去を効率的に行うことが可能になる。これにより、本実施形態では、交流ノイズが少なくなるため、受光素子４の高周波動作が安定する。図１〜３に示すように、受光素子４で光電変換されて得た電気信号は、外部回路７に出力される。コンデンサ５も適宜外部回路７と接続される。
【００２２】  光学素子２とスペーサ３、レンズ８とスペーサ３、及びスペーサ３と受光素子４は接着剤による接着など、様々な接合方法によって接合されうる。
【００２３】  ［第二の実施形態］次に、第二の実施形態における光モジュール２００を、図４を参照して説明する。図４Ａは光モジュール２００の側面図である。図４Ｂはスペーサ３の平面図である。ただし、図４Ｂは、スペーサ３の同じ側の面上に受光素子４とコンデンサ５とが並んで配置された後の一例の図である。本実施形態における光モジュール２００は、図４Ｂに示すように、スペーサ３がさらに電気配線９を有する点で第一の実施形態と異なる。基板１、光学素子２、スペーサ３、受光素子４、コンデンサ５は第一の実施形態と同様である。
【００２４】  図４Ｂに一例を示すように、スペーサ３は、外部回路７と接続しうる電気配線９を有する。スペーサ３上の電気配線９の配線パターンはこれに限られない。図４Ａにはコンデンサ５が、電気配線９と接続した例を示す。つまり、コンデンサ５は電気配線９を介して外部回路７を電気的に接続している。また、受光素子４−コンデンサ５、受光素子４−外部回路７間の電気的接続はワイヤボンディングで行ったものとして図示した。コンデンサ５ではなく、受光素子４が、電気配線９と接続してもよい。さらに、図５に示すように、受光素子４とコンデンサ５の各々が電気配線９と接続してもよい。その他、受光素子４−コンデンサ５、コンデンサ５ー外部回路７、受光素子４−外部回路７間の電気的接続に電気配線９は適宜利用されうる。
【００２５】  また図６に示すように、スペーサ３が貫通孔３ａを有する場合にも電気配線９をさらに有することができる。図７に示すように、光モジュール２００が光学素子２と受光素子４の間にレンズ８をさらに有する場合にも同様である。
【００２６】  このように、スペーサ３に、外部回路７と接続しうる電気配線９を設けることで、すべての電気的接続を人の手によってワイヤボンディングなどで行うより製造が容易になる。さらに、ワイヤボンディングなどによる接続距離を短くしやすいため、余分なワイヤに起因したノイズやインダクタンスを低減できる。
【００２７】  加えて、長いワイヤなどの配線部分が形成されないことで、製造及び実装の後工程で、これらが引っかかって切れるなどのリスクを低減することができる。
【００２８】  ［第三の実施形態］次に、図８を参照して、第三の実施形態として受光素子４、コンデンサ５、またはレンズ８、の少なくとも一つが２個以上の複数チャンネルを集積したアレイ型である場合を説明する。第三の実施形態では、第二の実施形態で説明した外部回路７と接続しうる電気配線９を有するスペーサ３を例示するが、第一の実施形態におけるスペーサ３でも同様である。発明の他の構成要素については第一、第二の実施形態と同様である。
【００２９】  第三の実施形態では、受光素子４、コンデンサ５、またはレンズ８のいずれも４連アレイである例を示す。
【００３０】  図８はこれらの構成のうち、スペーサ３と４連アレイコンデンサ５ａを図示している。光学素子２からの４本の光線は、図７のようにそれぞれ別々のレンズ８で集光されて、スペーサ３の貫通孔３ａを通り、それぞれ別々の受光素子４で受光される。このようなアレイ化により、限られた実装面積に多くの機能を集積することができる。もちろん、アレイ数は４連に限らず、複数列を持つ２次元アレイにしても良い。
【００３１】  以下、本発明が取りうるバリエーションを例示する。レンズ８は光学素子２に固定されていてよい。また、光学素子２は光導波路であることが好ましい。光学素子２に光導波路を適用することによって、小型化が実現できる。受光素子４はＰＤであることが好ましく、裏面入射型ＰＤであることがより好ましい。裏面入射型ＰＤは高速応答性能が高いため、受光素子４に適用することでデジタルコヒーレント通信などの高速通信に有利である。外部回路７としては、例えばＴＩＡが挙げられる。また上記実施形態ではコンデンサ５はすべて受光素子４の上方に位置しているが、受光素子の下方に置いても良い。例えば光学素子２の背が高い場合などはスペーサ３と基板１の間に高い空間ができるので、コンデンサ５を下方に置いた方が低背化できる。
【００３２】  さらに、本発明の光モジュール１００または２００はデジタルコヒーレントレシーバに適用できる。
【００３３】  ［第四の実施形態］次に、第四の実施形態における光モジュール３００を、図１を参照して説明する。なお、本実施形態の光モジュール３００は、高周波特性を改善するための必要最小限の構成として、スペーサ３、受光素子４、コンデンサ５を有する。受光素子４は、光伝送路からの光を、この光伝送路と対向して受光面で受光するよう設置される。スペーサ３は、光伝送路からの光が受光面に入射しうる所定の距離で光伝送路と受光素子との間隔を保持するよう、光伝送路と受光素子４とに接合される。コンデンサ５は、受光素子４と電気的に接続し、受光素子４が接合しているスペーサ３の同じ側の面に受光素子４と並んで配置される。
【００３４】  これにより、受光素子４とコンデンサ５との間の電気配線が短くなるため、高周波特性が改善される。
【００３５】  上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。［付記１］光伝送路からの光を前記光伝送路と対向して受光面で受光するよう設置される受光素子と、前記光伝送路からの光が前記受光面に入射しうる所定の距離で前記光伝送路と前記受光素子との間隔を保持するよう、前記光伝送路と前記受光素子とに接合されたスペーサと、前記受光素子と電気的に接続し、前記受光素子が接合している前記スペーサの同じ側の面上に前記受光素子と並んで配置されたコンデンサと、を有する光モジュール。［付記２］前記光伝送路からの光を受光する、前記基板上の光学素子と、前記光学素子からの光を前記光学素子と受光面で対向して受光するよう設置される前記受光素子と、を有する付記１に記載の光モジュール。［付記３］前記スペーサが、外部回路と接続しうる電気配線を有する、付記１または２に記載の光モジュール。［付記４］前記コンデンサが、前記電気配線と接続した、付記３に記載の光モジュール。［付記５］前記受光素子が、前記電気配線と接続した、付記３または４に記載の光モジュール。［付記６］前記スペーサが前記光学素子と前記受光面間に貫通孔を有する、付記２〜５のいずれかに記載の光モジュール。［付記７］前記光学素子と前記スペーサの間にレンズをさらに有し、前記受光素子は、前記レンズからの光を前記レンズと対向して受光面で受光するよう設置され、前記スペーサは、前記レンズの焦点距離が前記受光面となるよう、前記レンズと前記受光素子との間に配置され各々と接合された、付記２から６のいずれかに記載の光モジュール。［付記８］前記受光素子と前記コンデンサ間、前記受光素子と外部回路間、および前記コンデンサと外部回路間の少なくとも一つがワイヤボンディングによって電気的に接続した、付記１〜７のいずれかに記載の光モジュール。［付記９］前記レンズ、前記受光素子、または前記コンデンサの少なくとも一つが２個以上の複数チャンネルを集積したアレイ型である、付記１〜８のいずれかに記載の光モジュール。［付記１０］前記レンズ、前記受光素子、または前記コンデンサのいずれも４連アレイである、付記１〜１１のいずれかに記載の光モジュール。［付記１１］前記光学素子に前記レンズが固定されている、付記２〜１２のいずれかに記載の光モジュール。［付記１２］前記光学素子が光導波路であり、前記受光素子が裏面入射型受光素子である、付記２〜１０に記載の光モジュール。［付記１３］付記１〜１２のいずれかに記載の光モジュールを有する、デジタルコヒーレントレシーバ。
【００３６】  但し、本発明は、上述の実施の形態に限定されず、要旨を逸脱しない範囲で当業者により適宜変更され得る。
【００３７】  以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【００３８】  この出願は、２０１４年２月２６日に出願された日本出願特願２０１４−０３５２８３を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００３９】  １    基板  ２    光学素子  ３    スペーサ  ３ａ  貫通孔  ４    受光素子  ４ａ    受光面  ５    コンデンサ  ５ａ    ４連アレイコンデンサ  ６    光伝送路  ７    外部回路  ８    レンズ  ９    電気配線  １００、２００    光モジュール
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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2015129178.tif 000015
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