(57)【要約】【課題】半導体発光デバイスをモニタする半導体受光デバイスから適切な量のモニタ電流を得ることができる光モジュールを提供する。【解決手段】光モジュール１は、半導体発光デバイス３と、半導体受光デバイス５と、光ファイバ７と、駆動素子９とを備える。半導体発光デバイス３は、第１の面３ａ及び第２の面３ｂを有する。第１の面３ａの反射率は第２の面３ｂの反射率より小さい。半導体受光デバイス５は、光入射面５ａ及び光出射面５ｂを有する。光入射面５ａは、半導体発光デバイス３の第１の面３ａに光学的に結合されている。光出射面５ｂは、光入射面５ａに入射した光が出射する。光ファイバ７は、半導体受光デバイス５を介して半導体発光デバイス３の第１の面３ａからの光を受ける。駆動素子９は、半導体発光デバイス３を駆動する。【選択図】  図１
2004152991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面及び第２の面を有する半導体発光デバイスと、
前記半導体発光デバイスの前記第１の面に光学的に結合された光入射面と、該入射面に入射した光が出射する光出射面とを有する半導体受光デバイスと、
前記半導体受光デバイスを介して前記半導体発光デバイスの前記第１の面からの光を受ける光学部品と、
前記半導体発光デバイスを駆動するための駆動素子と
を備え、
前記半導体発光デバイスの前記第１の面からの光は、前記光学部品を介して出力される、光モジュール。
【請求項２】
前記光学部品は、光ファイバ及び光学窓のいずれかを含む、請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記半導体受光デバイスはモノリシックレンズを備え、
前記モノリシックレンズは、前記半導体発光デバイスの前記第１の面からの光を受ける、請求項１又は請求項２に記載の光モジュール。
【請求項４】
所定の軸に沿って順に配置された第１〜第３の領域を有するハウジングを更に備え、
前記駆動素子は、前記ハウジングの前記第１の領域に設けられており、
前記半導体発光デバイスは、前記ハウジングの前記第２の領域に設けられており、
前記半導体受光デバイスは、前記ハウジングの前記第３の領域に設けられている、請求項１又は請求項２に記載の光モジュール。
【請求項５】
第１の搭載面を有する搭載部材を更に備え、
前記半導体発光デバイス及び前記半導体受光デバイスは、前記第１の搭載面上に位置している、請求項１または請求項２に記載の光モジュール。
【請求項６】
レンズを更に備え、
前記半導体受光デバイスは、前記レンズと前記半導体発光デバイスとの間に設けられている、請求項１又は請求項２に記載の光モジュール。
【請求項７】
搭載面を有する搭載部材を更に備え、
前記光学部品は、光ファイバを含み、
前記搭載部材は、第１の面及び第２の面を有する溝を有しており、
前記搭載面は、所定の軸に沿って順に配置された第１〜第４の領域を有しており、
前記駆動素子は、前記第１の領域に位置しており、
前記半導体発光デバイスは、前記第２の領域に位置しており、
前記半導体受光デバイスは、前記第３の領域に位置しており、
前記溝は、前記第４の領域に位置しており、
前記光ファイバは、前記第１及び第２の面により支持されている、請求項１または請求項２に記載の光モジュール。
【請求項８】
前記半導体受光デバイスの前記光入射面と前記半導体発光デバイスの前記第１の面との間に設けられた反射防止膜を更に備える、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項９】
前記半導体受光デバイスは、前記半導体発光デバイスの前記第１の面に対して傾斜する基準面に沿って設けられている、請求項１〜請求項８のいずれかに記載の光モジュール。
【請求項１０】
前記半導体受光デバイスの厚さは、２００マイクロメートル以下である、請求項１〜請求項９のいずれかに記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光モジュールは、半導体レーザ素子と、この半導体レーザ素子を駆動するためのドライバ素子と、半導体レーザ素子からの光をモニタするフォトダイオードとを備える。フォトダイオードは、半導体レーザ素子の背面光を受けるように位置している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
半導体レーザ素子といった半導体発光デバイスを高速に駆動するために、駆動素子が光モジュール内に配置される。また、ドライバ素子と半導体発光デバイスとの間隔を小さくすることは、半導体発光デバイスを高速に駆動するために有効であり、駆動素子は半導体発光デバイスとの隣に配置される。例えば、１０Ｇｂｐｓといった伝送を実現するために、駆動素子は、半導体発光デバイスとフォトダイオードとの間に配置される。結果的に、フォトダイオードと半導体レーザ素子との距離は大きくなる。フォトダイオードが受ける光は、フォトダイオードと半導体レーザ素子との距離の二乗に比例して小さくなる。つまり、光モジュールの技術分野において、モニタ電流を増加するという要求がある。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、半導体発光デバイスをモニタする半導体受光デバイスから適切な量のモニタ電流を得ることができる光モジュールを提供することとした。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面によれば、光モジュールは、半導体発光デバイスと、半導体受光デバイスと、光学部品と、駆動素子とを備える。半導体発光デバイスは、第１の面及び第２の面を有する。半導体受光デバイスは、半導体発光デバイスの第１の面に光学的に結合された光入射面と、該入射面に入射した光が出射する光出射面とを有する。光学部品は、半導体受光デバイスを介して半導体発光デバイスの第１の面からの光を受ける。駆動素子は、半導体発光デバイスを駆動する。半導体発光デバイスの第１の面からの光は、光学部品を介して出力される。
【０００６】
この光モジュールによれば、半導体受光デバイスは、光ファイバと半導体発光デバイスとの間に位置する。半導体受光デバイス及び駆動素子は、半導体発光デバイスの近くに配置される。
【０００７】
光学部品としては、光ファイバ及び光学窓が例示される。
【０００８】
本発明の光モジュールは、半導体受光デバイスはモノリシックレンズを備えることができる。モノリシックレンズは、半導体発光デバイスの第１の面からの光を受ける。この光モジュールによれば、半導体受光デバイスの位置決めにより、モノリシックレンズも位置決めされる。
【０００９】
本発明の光モジュールは、所定の軸に沿って順に配置された第１〜第３の領域を有するハウジングを更に備えることができる。駆動素子は、ハウジングの第１の領域に設けられている。半導体発光デバイスは、ハウジングの第２の領域に設けられている。半導体受光デバイスは、ハウジングの第３の領域に設けられている。
【００１０】
この光モジュールによれば、半導体発光デバイスは、半導体受光デバイスと駆動素子との間に位置している。故に、半導体発光デバイス及び駆動素子の配置は、半導体発光デバイスに高速の駆動信号を供給するために好適であり、半導体発光デバイス及び半導体受光デバイスの配置は、半導体受光デバイスが半導体発光デバイスからのモニタ光を受けるために好適である。
【００１１】
本発明の光モジュールは、第１の搭載面を有する搭載部材を更に備えることができる。半導体発光デバイス及び半導体受光デバイスは、第１の搭載面上に位置している。
【００１２】
この光モジュールによれば、第１の搭載面上において半導体発光デバイス及び半導体受光デバイスの両方を配置するので、半導体発光デバイス及び半導体受光デバイスの位置決めが容易になる。
【００１３】
本発明の光モジュールは、搭載部材が配置された底面を有するハウジングを更に備えることができる。搭載部材は、第２の搭載面を有している。駆動素子は、第２の搭載面上に位置している。搭載部材の第１の搭載面とハウジングの底面との間隔は、搭載部材の第２の搭載面とハウジングの底面との間隔と異なる。
【００１４】
この光モジュールでは、駆動素子を搭載する第２の搭載面を搭載部材が備えるので、駆動素子と半導体発光デバイスとの接続距離を短縮するために第２の搭載面を利用できる。
【００１５】
本発明の光モジュールは、搭載面を有する搭載部材を更に備えることができる。搭載面は、所定の軸に沿って順に配置された第１〜第３の領域を有している。駆動素子は、第１の領域に位置している。半導体発光デバイスは、第２の領域に位置している。半導体受光デバイスは、第３の領域に位置している。
【００１６】
搭載面が第１〜第３の領域を有しているので、駆動素子を半導体発光デバイスの隣におくことができる共に、半導体受光デバイスを半導体発光デバイスの隣に置くことができる。
【００１７】
さらに、搭載面は、第３の領域の隣に第４の領域を有している。光学部品は、光ファイバを含む。搭載部材は、第４の領域に位置している溝を有している。溝は、第１の面及び第２の面を有する。光ファイバは、第１及び第２の面により支持されている。この搭載部材によれば、光ファイバを半導体受光デバイスの隣に置くことができる。
【００１８】
本発明の光モジュールは、レンズを更に備えることができる。半導体受光デバイスは、レンズと半導体発光デバイスとの間に設けられている。
【００１９】
本発明の光モジュールは、半導体受光デバイスの光入射面と半導体発光デバイスの第１の面との間に設けられた反射防止膜を更に備えることができる。反射防止膜によれば、半導体発光デバイスへの戻り光の量が低減される。
【００２０】
本発明の光モジュールでは、半導体受光デバイスは、半導体発光デバイスの第１の面に対して傾斜する基準面に沿って設けられていてもよい。半導体発光デバイスの第１の面に対して半導体受光デバイスが傾斜しているので、半導体発光デバイスへの戻り光の量が低減される。
【００２１】
本発明の光モジュールでは、半導体受光デバイスの厚さは２００マイクロメートル以下である。
【００２２】
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の光データリンクを図面を参照しながら説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００２４】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態に係る光モジュールの主要な構成部品を示す図面である。図２は、本実施の形態に係る光モジュールを示す図面である。図１及び図２を参照すると、光モジュール１は、光受信モジュール部１ａ及び光送信モジュール部１ｂを有する。
【００２５】
まず、光受信モジュール部１ａを説明する。光モジュール１は、半導体発光デバイス３と、半導体受光デバイス５と、光ファイバ７と、駆動素子９とを備える。本実施の形態においては、光ファイバ７は光学部品として機能する。半導体発光デバイス３は、第１の面３ａ及び第２の面３ｂを有する。第１の面３ａの反射率は第２の面３ｂの反射率より小さい。半導体受光デバイス５は、光入射面５ａ及び光出射面５ｂを有する。光入射面５ａは、半導体発光デバイス３の第１の面３ａに光学的に結合されている。光出射面５ｂは、光入射面５ａに入射した光が出射する。光ファイバ７は、半導体受光デバイス５を介して半導体発光デバイス３の第１の面３ａからの光を受ける。駆動素子９は、半導体発光デバイス３を駆動する。この光モジュール１によれば、半導体受光デバイス５は、光ファイバ７と半導体発光デバイス３との間に設けられており、半導体受光デバイス５及び駆動素子９は、半導体発光デバイス３の近くに配置される。半導体発光デバイス３としては、半導体レーザ素子、半導体光変調素子、及び半導体発光変調素子が例示される。半導体発光変調素子には、半導体レーザ及び半導体変調器が単一の基板上に集積されている。半導体受光デバイス５として、フォトダイオードが例示される。
【００２６】
光モジュール１は、ハウジング１１を更に備えることができる。ハウジング１１は、所定の軸に沿って順に配置された第１〜第３の領域１１ａ、１１ｂ、１１ｃを有する。駆動素子９は、ハウジング１１の第１の領域１１ａに設けられている。半導体発光デバイス３は、ハウジング１１の第２の領域１１ｂに設けられている。半導体受光デバイス５は、ハウジング１１の第３の領域１１ｃに設けられている。
【００２７】
この光モジュール１によれば、半導体発光デバイス３は、半導体受光デバイス５と駆動素子９との間に位置している。故に、半導体発光デバイス３及び駆動素子９の配置は、半導体発光デバイス３に高速の駆動信号を供給するために好適であり、半導体発光デバイス３及び半導体受光デバイス５の配置は、半導体受光デバイス５が半導体発光デバイス３からのモニタ光を受けるために好適である。
【００２８】
光モジュール１は、搭載部材１３を備えることができる。搭載部材１３は、搭載面１３ａを有する。半導体発光デバイス３及び半導体受光デバイス５は、搭載面１３ａ上に位置している。この光モジュール１によれば、半導体発光デバイス３及び半導体受光デバイス５の両方を搭載面１３ａ上に配置するので、半導体発光デバイス３及び半導体受光デバイス５の位置決めが容易になる。搭載面１３ａには、光ファイバ７が搭載されている。半導体発光デバイス３、半導体受光デバイス５及び光ファイバ７を搭載面１３ａ上に配置するので、半導体発光デバイス３、半導体受光デバイス５及び光ファイバ７の光学的な軸合わせが容易になる。
【００２９】
搭載面１３ａは、所定の軸に沿って順に配置された第１〜第３の領域１３ｂ、１３ｃ、１３ｄを有している。駆動素子９は、第１の領域１３ｂに位置している。半導体発光デバイス３は、第２の領域１３ｃに位置している。半導体受光デバイス５は、第３の領域１３ｄに位置している。搭載面１３ａが第１〜第３の領域１３ｂ〜１３ｄを有しているので、駆動素子９を半導体発光デバイス３の隣に置くことができる共に、半導体受光デバイス５を半導体発光デバイス３の隣に置くことができる。
【００３０】
さらに、搭載面１３ａは、第３の領域１３ｄの隣に第４の領域１３ｅを有する。搭載部材１３は、第４の領域１３ｅに位置している溝１５を有する。溝１５は、第１の面１５ａ及び第２の面１５ｂを有する。光ファイバ７は、第１及び第２の面１５ａ、１５ｂにより支持されている。溝１５は、光ファイバ７の一端７ａが突き当てられる面１５ｃを有する。面１５ｃは、所定の軸に交差する。溝１５は、光ファイバ７を位置決めするために役立つ。この搭載部材１３によれば、光ファイバ７を半導体受光デバイス５の隣に置くことができる。搭載部材１３は、第４の領域１３ｅに位置している溝１７を有する。溝１７は、第１の面１７ａ、第２の面１７ｂ及び第３の面１７ｃを有する。光ファイバ７は、第１及び第２の面１７ａ、１７ｂにより支持されている。溝１７は、光ファイバ７を保持するフェルール２１を支持するために役立つ。
【００３１】
光モジュール１は、ハウジング１１の第１の領域１１ａに設けられた電子素子２３ａ、２３ｂを備えることができる。半導体発光デバイス３は、第１の素子搭載部品２５の搭載面２５ａ上に搭載されている。半導体受光デバイス５は、第２の素子搭載部品２７の搭載面２７ａ上に搭載されている。
【００３２】
光モジュール１は、リード端子２９を備える。リード端子２９は、ハウジング１１の一側面に配列されることができる。搭載部材１３は、搭載面１３ａ上に設けられた配線層３１を有する。配線層３１は、３つのグループに分けられる。第１の配線層３１ａは、半導体受光デバイス５のために設けられている。第２の配線層３１ｂは、駆動素子９のために設けられている。第３の配線層３１ｃは、半導体発光デバイス３のために設けられていえる。半導体発光デバイス３、半導体受光デバイス５及び駆動素子９は、配線層３１を介してリード端子２９に接続されている。
【００３３】
光モジュール１において、ハウジング１１は、搭載部材１３上に位置するフレーム３３を含むことができる。ハウジング１１は、また、フレーム３３上に設けられるカバー３５を備えることができる。
【００３４】
次いで、光送信モジュール部１ｂを説明する。光モジュール１は、半導体受光デバイス４１と、光ファイバ４３と、増幅素子４５とを備える。半導体受光デバイス４１は、光ファイバ４３の一端４３ａに光学的に結合された光入射面４１ａを有する。増幅素子４５は、半導体受光デバイス４１からの光電流を増幅する。この光モジュール１によれば、半導体受光デバイス４１、光ファイバ４３及び増幅素子４５は、搭載部材１３の搭載面上に配置されている。光ファイバ４３は、フェルール４７により保持されている。光ファイバ４３及びフェルール４７は、搭載面１３ａに設けられた溝４９、５１に配置されている。
【００３５】
図３（Ａ）は、第２の素子搭載部品及び半導体受光デバイスを示す図面である。図３（Ｂ）は、第２の素子搭載部品上に搭載された半導体受光デバイスを示す図面である。図３（Ｃ）は、半導体受光デバイスの受光面を示す図面である。
【００３６】
第２の素子搭載部品２７は、光出射面２７ａ、設置面２７ｂ及び光入射面２７ｃを有する。第２の素子搭載部品２７は、例えば、半導体発光デバイス３からの光が透過可能な材料、例えばガラスといった光学材料から構成されている。半導体受光デバイス５は、光出射面２７ａ及び光入射面２７ｃのいずれかの面上に搭載されており、本実施の形態では、半導体受光デバイス５は、光出射面２７ａ上に搭載されている。第２の素子搭載部品２７は、設置面２７ｂを搭載面１３ａに向けるように搭載部材１３上に配置される。設置面２７ｂ上には、一対の電極５３ａ、５３ｂが設けられている。光出射面２７ａ上には、一対の電極５３ｃ、５３ｄが設けられている。設置面２７ｂ及び光出射面２７ａ上には、一対の電極５３ａ、５３ｂを一対の電極５３ｃ、５３ｄにそれぞれ接続する一対の導電層５３ｅ、５３ｆが設けられている。電極５３ｄは、半導体受光デバイス５に入射する光をブロックしないように形作られている。図３（Ａ）に示された実施の形態では、電極５３ｄは、開口を有している。
【００３７】
半導体受光デバイス５は、受光面５ａ及び光出射面５ｂを有している。が設けられている。半導体受光デバイス５は、半導体基板５５と、基板５５上に設けられた光吸収層５７と、光吸収層５７上に設けられた窓半導体層５９と、光吸収層５７及び窓半導体層５９内に設けられた半導体領域６１とを有する。半導体基板５５には、第１導電型の不純物が高濃度に添加されている。半導体領域６１には第２の導電型の不純物が高濃度に添加されている。半導体基板５５は、アノード及びカソードの一方として機能しており、半導体領域６１は、アノード及びカソードの他方として機能している。光吸収層５７及び窓半導体層５９は、ｉ型半導体から構成される。好適な実施例では、半導体受光デバイス５は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から構成されている。
【００３８】
半導体受光デバイス５の受光面５ａ上には電極６３が設けられており、この電極６３は、半導体発光デバイス３の第１の面３ａからの光が通過するための開口を有している。半導体受光デバイス５の光出射面５ｂ上には電極６５が設けられており、この電極６５は、半導体発光デバイス３の第１の面３ａからの光が通過するための開口を有している。電極６３は、電極６５に位置合わせされており、この位置合わせにより、半導体発光デバイス３の第１の面３ａからの光の一部は、半導体受光デバイス５を通過して光ファイバ７の一端７ａに到達する。また、半導体発光デバイス３の第１の面３ａからの光の一部は、半導体受光デバイス５において光電流Ｉｐに変換される。
【００３９】
半導体受光デバイス５は、半田といった導電性接着部材３８を介して第２の素子搭載部品２７上に接着される。好適な実施例では、半導体受光デバイス２７の厚さは２００マイクロメートル以下である。発明者の実験によれば、２００マイクロメートルの厚さでは実用的な透過光の強度を得ることができ、また、半導体受光デバイス２７の厚さは１００マイクロメートル程度まで薄くできる。
【００４０】
図４（Ａ）は、第２の素子搭載部品及び半導体受光デバイスの変形例を示す図面である。図４（Ｂ）は、半導体受光デバイスの受光面及び第２の素子搭載部品の光入射面を示す図面である。図４（Ｃ）は、第２の素子搭載部品上に搭載された半導体受光デバイスを示す図面である。
【００４１】
第２の素子搭載部品２８は、光出射面２８ａ、設置面２８ｂ及び光入射面２８ｃを有する。第２の素子搭載部品２８は、例えば、半導体発光デバイス３からの光が透過可能な材料、例えばガラスといった光学材料から構成されている。半導体受光デバイス６は、光出射面２８ａ及び光入射面２８ｃのいずれかの面上に搭載されており、本実施の形態では、半導体受光デバイス６は、光出射面２８ａ上に搭載されている。第２の素子搭載部品２８は、設置面２８ｂを搭載面１３ａに向けるように搭載部材１３上に配置される。設置面２８ｂ上には、一対の電極５４ａ、５４ｂが設けられている。光出射面２８ａ上には、一対の電極５４ｃ、５４ｄが設けられている。設置面２８ｂ及び光出射面２８ａ上には、一対の電極５４ａ、５４ｂを一対の電極５４ｃ、５４ｄにそれぞれ接続する一対の導電層５４ｅ、５４ｆが設けられている。電極５４ｄは、半導体受光デバイス６に入射する光をブロックしないように形作られている。図４（Ａ）に示された実施の形態では、電極５４ｄは、開口を有している。
【００４２】
半導体受光デバイス６は、受光面６ａ及び光出射面６ｂを有している。が設けられている。半導体受光デバイス６は、半導体基板５６と、基板６６上に設けられた光吸収層５８と、光吸収層５８上に設けられた半導体窓層６０と、光吸収層５８及び半導体窓層６０内に設けられた半導体領域６２ａ及び６２ｂを有する。半導体領域６２ａには第１の導電型の不純物が高濃度に添加されている。半導体領域６２ｂには第２の導電型の不純物が高濃度に添加されている。半導体領域６２ａは、アノード及びカソードの一方として機能しており、半導体領域６２ｂは、アノード及びカソードの他方として機能している。光吸収層５８及び窓半導体層６０は、ｉ型半導体から構成される。好適な実施例では、半導体受光デバイス６は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から構成されている。
【００４３】
半導体受光デバイス６の光出斜面６ｂはモノリシックレンズ６７を備えることができる。モノリシックレンズ６７は、光出斜面６ｂから盛り上がった半導体領域から構成される。光ファイバ７は、モノリシックレンズ６７を介して半導体発光デバイス３の第１の面３ａからの光を受ける。この光モジュール６によれば、半導体受光デバイス６の位置決めにより、モノリシックレンズ６７も位置決めされる。
【００４４】
半導体受光デバイス６の受光面６ａ上には電極６４が設けられており、この電極６４は、半導体発光デバイス３の第１の面３ａからの光が通過するための開口を有している。電極６４は、アノード領域及びカソード領域の一方の電極に接続されている。受光面６ａ上には電極６８が設けられており、電極６８は、アノード領域及びカソード領域の他方の電極に接続されている。電極６４，６８は、電極５４ｃ、５４ｄに位置合わせされており、この位置合わせにより、半導体発光デバイス３の第１の面３ａからの光の一部は、半導体受光デバイス６を通過して光ファイバ７の一端７ａに到達する。また、半導体発光デバイス３の第１の面３ａからの光の一部は、半導体受光デバイス６により光電流Ｉｐに変換される。
【００４５】
第２の素子搭載部材２８の光入射面２８ｃ上には、反射防止膜６９を更に備えることができる。反射防止膜６９は、半導体受光デバイス６の光入射面６ａと半導体発光デバイス３の第１の面３ａとの間に設けられている。反射防止膜６９によれば、半導体発光デバイス３への戻り光の量が低減される。
【００４６】
以上説明したように、本実施の形態の光モジュールによれば、半導体発光デバイスをモニタする半導体受光デバイスから適切な量のモニタ電流を得ることができる。
【００４７】
（第２の実施の形態）
図５は、別の実施の形態の光モジュールの構成部品を示す図面である。図６は、本実施の形態の光モジュールを示す図面である。図７は、図６におけるＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【００４８】
光モジュール７１は、半導体発光デバイス３と、半導体受光デバイス５と、駆動素子９と、光学窓８２とを備える。本実施の形態においては、光学窓８２は光学部品として機能する。光学窓８２は、半導体発光デバイス５の光が透過可能な材料で構成されており、この材料としては、光学ガラスが例示される。半導体発光デバイス３は、第１の面３ａ及び第２の面３ｂを有する。半導体受光デバイス５は、光入射面５ａ及び光出射面５ｂを有する。光入射面５ａは、半導体発光デバイス３の第１の面３ａに光学的に結合されている。光出射面５ｂは、光入射面５ａに入射した光が出射する。光学窓８２は、半導体受光デバイス５を介して半導体発光デバイス３の第１の面３ａからの光を受ける。駆動素子９は、半導体発光デバイス３を駆動する。この光モジュール１によれば、半導体受光デバイス５は、光ファイバ９２と半導体発光デバイス３との間に設けられており、半導体受光デバイス５及び駆動素子９は、半導体発光デバイス３の近くに配置される。
【００４９】
光モジュール７１は、ハウジング８１を更に備えることができる。図６に示されるように、ハウジング８１は、所定の軸に沿って順に配置された第１〜第３の領域８１ａ、８１ｂ、８１ｃを有する。駆動素子９は、ハウジング８１の第１の領域８１ａに設けられている。半導体発光デバイス３は、ハウジング８１の第２の領域８１ｂに設けられている。半導体受光デバイス５は、ハウジング８１の第３の領域８１ｃに設けられている。また、ハウジング８１は、ベース８５と、蓋１２１と、第１の側壁部材１２５と、第２の側壁部材１２７とを備える。
【００５０】
この光モジュール７１によれば、半導体発光デバイス３は、半導体受光デバイス５と駆動素子９との間に位置している。故に、半導体発光デバイス３及び駆動素子９の配置は、半導体発光デバイス３に高速の駆動信号を供給するために好適であり、半導体発光デバイス３及び半導体受光デバイス５の配置は、半導体受光デバイス５が半導体発光デバイス３からのモニタ光を受けるために好適である。
【００５１】
光モジュール７１は、光学窓８２に位置合わせされた光送出部９６を更に備えることができる。光送出部９６は、光学窓８２を介して半導体発光素子３からの光を受ける光ファイバ９２を備える。光ファイバ９２は、フェルール９３により保持されている。光モジュール７１は、フェルール９３を保持するための保持部材１００を有する。保持部材１００は、例えば金属製の部材であり、ハウジング８１上において位置決めされた後にハウジング８１に固定される。保持部材１００は、スリーブ１０２、及びレンズ保持部材１０４を含む。フェルール９３は、光ファイバ９２を保持しており、保持部材１００は、レンズ９０、フェルール９３及び必要な場合には光アイソレータ１１０を保持している。光ファイバ９２は一端９２ａ及び他端９２ｂを有しており、一端９２ａは、半導体受光デバイス５、光学窓８２及びレンズ９０を介して半導体発光デバイス３からの光を受ける。光ファイバ９２は、一端９２ａに受けた光を他端９２ｂまで伝送するために利用される。
【００５２】
この光モジュール７１によれば、光学窓８２を気密に封止することができる。また、図７に示されるように、光ファイバ９２と半導体発光デバイス３との間に設けられた単一のレンズ９０（或いは、半導体受光デバイスに設けられたモノリシックレンズ）を用いて、半導体発光デバイス３を光ファイバ９２に光学的に結合できる。レンズ９０は、半導体発光デバイス３の光出射面からの光を光ファイバ９２一端９２ａに集光するように作用する。一レンズ系構成を用いると、いくつかの利点がある。まず、光モジュールの構成部品の数を少なくできるので、光モジュールを小型化できる。また、部品点数が少なくなるので、部品コストが低減される。さらに、部品点数が少なくなるので、組立時間が短縮される。例えば、２レンズ系構成では、光ファイバの近くに配置されるレンズの調芯に時間を要しているので、時間短縮の効果は大きい。
【００５３】
図５及び図６を参照すると、光モジュール７１は、搭載部材９４を備えることができる。搭載部材９４は、搭載面９４ａを有する。半導体発光デバイス３及び半導体受光デバイス５は、搭載面９４ａ上に位置している。この光モジュール１によれば、半導体発光デバイス３及び半導体受光デバイス５の両方を搭載面９４ａ上に配置するので、半導体発光デバイス３及び半導体受光デバイス５の位置決めが容易になる。半導体発光デバイス３及び半導体受光デバイス５を搭載面９４ａ上に配置するので、半導体発光デバイス３及び半導体受光デバイス５の光学的な軸合わせが容易になる。
【００５４】
図５を参照すると、搭載面９４ａは、所定の軸に沿って順に配置された第１〜第３の領域９４ｂ、９４ｃ、９４ｄを有している。駆動素子９は、第１の領域９４ｂに位置している。半導体発光デバイス３は、第２の領域９４ｃに位置している。詳述すれば、ヒートシンクといった搭載部品８６が、半導体発光素子８４と搭載部材９４との間に設けられている。搭載部品８６は、半導体発光素子８４からの熱の放散及び半導体発光素子８４の高さ方向に関する位置合わせに利用される。半導体受光デバイス５は、第３の領域９４ｄに位置している。詳述すれば、半導体受光デバイス５は、素子搭載部材２７上に搭載されており、素子搭載部材２７が第３の領域９４ｄ上に搭載されている。搭載面９４ａが第１〜第３の領域９４ｂ〜９４ｄを有しているので、駆動素子９を半導体発光デバイス３の隣に置くことができる共に、半導体受光デバイス５を半導体発光デバイス３の隣に置くことができる。
【００５５】
駆動素子９及び半導体発光素子３が搭載部材９４上に搭載されているので、駆動素子９及び半導体発光素子３を互いに近くに配置できる。半導体発光素子３及び駆動素子９からの熱は、搭載部材９４及びベース８５を介して発散される。搭載部材９４の搭載面９４ａは、第１の領域９４ｂと第２及び第３の搭載面９４ｃ、９４ｄとの間に位置する段９４ｅと、設置面９４ｆとを有している。搭載部材９４は、設置面９４ｆをベース８５に向けてハウジング８１内に配置される。搭載部材９４の第１の領域９４ｂの面と設置面９４ｆとの距離（高さ）は、第２の領域９４ｃと設置面９４ｆとの距離（高さ）より大きい。段差９４ｅによって分離される第１の領域９４ｂと第２の領域９４ｃとの間の高さの違いを利用して、駆動素子９の高さ及び半導体発光素子３の高さを位置合わせでき、駆動素子９と半導体発光素子３とを接続するための配線の長さを短縮できる。
【００５６】
搭載面９４ａは、また、電子素子９８を搭載できる。電子素子９８としては、ダイキャップといったキャパシタ及びワイヤリングポストといった配線部品が例示される。電子素子９８は、半導体発光素子８４の隣りに配置され、半導体発光素子８４の高速動作のために利用される。
【００５７】
図５及び図６に示されるように、ハウジング８１は、ベース８５と、蓋１２１と、第１の側壁部材１２５と、第２の側壁部材１２７とを備える。第１の側壁部材１２５及び第２の側壁部材１２７は、ベース８５上に配置される。この配置により、半導体受光デバイス、半導体発光デバイス及び駆動素子といった電子素子を収容するためにキャビティが形成される。蓋１２１が、第２の側壁部材１２７を覆うことにより、キャビティを封止することが可能になる。ベース８５は、平坦な面を有する基板上に当該光モジュール７１を搭載できるように設けられた外底面８５ａと、搭載部材９４及び第１の側壁部材１１６を搭載できるように設けられた内底面８５ｂと，延出されたフランジ８５ｃとを有する。好適な実施例は、ベース８５の材料は導電性材料である。
【００５８】
第１の側壁部材１２５は、第１の側壁部材１１６と同様の構造を有しており、例えばハウジング８１に側壁１２５ｃ、１２５ｄ、１２５ｅを提供する。第１の側壁部材１２５は、開口１２５ｍを有する。第１の側壁部材１２５の開口１２５ｍには、搭載部材９４が配置される。第１の側壁部材１２５は、前端面１２５ｓを備える。
【００５９】
第２の側壁部材１２７は、側壁１２５ｃ、１２５ｄ、１２５ｅ及び前端面１２５ｓ上に接触するように、ベース８５及び第１の側壁部材１２５上に位置合わせされる。この位置合わせにより、第１の側壁部材１２５の開口１２５ｍの位置に、第２の側壁部材１２７の前壁１２７ａに設けられた光学窓８２が位置する。
【００６０】
第１の側壁部材１２５は、第１の側壁部材１１６と同様に複数の絶縁層を備える。好適な実施の形態では、絶縁層の各々はセラミック材料から構成され、セラミック配線基板を形成する手法により第１の側壁部材１２５を製造することができる。第１の側壁部材１２６は、複数の導電層を備える。導電層の各々は、いずれか絶縁層の間に設けられている。第１の側壁部材１２５は、第１の側壁部材１１６と同様に配線面１２５ｂ上に設けられた配線層を備える。これらの配線層及び導電層を接続するために、第１の側壁部材１２５は、ビアを備える。第１の側壁部材１２５においては、導電層、ビア及び配線層を介して、配線面１２５ｂ上に搭載された電子素子１３５ａ〜１３５ｆ、半導体発光デバイス３及び駆動素子９、並びにリード端子１２３ａ、１２３ｂを電気的に接続することができる。配線面１２５ｂが、半導体発光デバイス３を駆動するために信号を伝送するために一対の配線層１２９ａ及び１２９ｂを有する。配線層１２９ａ及び１２９ｂの各々の両側には、接地電位の導電層１２９ｃ、１２９ｄ、１２９ｅを有する。光モジュール８０ｄは、配線層１２９ａ及び１２９ｂを越えて接地電位線１２９ｃ、１２９ｄ、１２９ｅの間を接続する複数のボンディングワイヤ１３１を備えている。発明者の実験によれば、配線層１２９ａ及び１２９ｂの各々の両側の導電層の電位を安定化するために好適である。以上、説明したように、第１の側壁部材１２５は、多層の絶縁層とこれらの間に位置する導電層とを備えるので、１０Ｇｂｐｓ以上の伝送速度を実現する高周波電気信号を伝送するための伝送線（例えば、マイクロストリップライン、ストリップライン）を実現することができる。故に、ハウジング８１は、高周波信号を取り扱う小型の光モジュールを実現するために好適である。
【００６１】
図８は、光モジュールの変形例を示す図面である。光モジュール７３は、半導体受光デバイス５及び素子搭載部品２７の代えて、半導体受光デバイス６及び素子搭載部品２８を備える。半導体受光デバイス６は、モノリシックレンズを備えておりレンズ９０を備えないので、図８に示された光モジュール７３は、一レンズ光学系を含んでいる。
【００６２】
以上説明したように、本実施の形態の光モジュールによれば、半導体発光デバイスをモニタする半導体受光デバイスから適切な量のモニタ電流を得ることができる。
【００６３】
（第３の実施の形態）
図９（Ａ）〜図９（Ｇ）は、半導体発光デバイス、半導体受光デバイス及び光ファイバの光学的な結合を模式的に示す図面である。
【００６４】
図９（Ａ）は、図２に示された光モジュールにおける光学的な結合を模式的に示している。図９（Ａ）を参照すると、半導体発光デバイス３の第１の面３ａからの光Ａ及びＢが、半導体受光デバイス５に入射する。光Ｂは、半導体受光デバイス５において吸収されて光電流Ｉｐに変換される。光Ａは、半導体受光デバイス５及び素子搭載部材２７を通過して光Ｃになる。光Ｃは、光ファイバ７の一端７ａに到達する。
【００６５】
図９（Ｂ）は、図４及び図８に示された半導体受光素子及び素子搭載部品を含む光モジュールにおける光学的な結合を模式的に示している。半導体受光デバイス５は、光ファイバ７の一端に対して所定の精度で位置決めされている。図９（Ｂ）を参照すると、光Ａは、素子搭載部材２８及び半導体受光デバイス６を通過した後に、モノリシックレンズにより集光されて光Ｄになる。光Ｄは、光ファイバ７の一端７ａに集光される。素子搭載部品２８上には、反射防止膜６９ａが設けられているので、素子搭載部品２８及び／又は半導体受光デバイス６によって反射された光の量が低減される。故に、半導体発光デバイス３への戻り光の量が少なくなる。反射防止膜６９ａとして、ＳｉＯＮといったシリコン化合物（例えば、酸素及び窒素の少なくともいすれかの元素とシリコンとの化合物）が例示される。
【００６６】
図９（Ｃ）は、図７に示された光モジュールにおける光学的な結合を模式的に示している。図９（Ｃ）を参照すると、半導体発光デバイス３の第１の面３ａからの光Ａ及びＢが、半導体受光デバイス５に入射する。光Ｂは、半導体受光デバイス５において吸収されて光電流Ｉｐに変換される。光Ａは、半導体受光デバイス５及び素子搭載部材２７を通過して光Ｃになる。レンズ９０は光Ｃを集光して光Ｅを提供する。光Ｅは、光ファイバ７の一端７ａに到達する。
【００６７】
本実施の形態は、これまでに説明されたものに限定されない。図１０（Ａ）〜図１０（Ｅ）は、他の実施の形態を例示的に示す図面である。
【００６８】
図１０（Ａ）を参照すると、半導体受光デバイス８は、表面入射タイプの構造を有しており、素子搭載部品２７上に搭載されている。半導体受光デバイス８が素子搭載部品２７と半導体発光デバイス３との間に設けられている。半導体受光デバイス８は、半導体発光デバイス３ａの第１の面３ａに直接に光学的に結合されている。半導体受光デバイス８上には、反射防止膜６９ａが設けられている。反射防止膜６９ａは、素子搭載部品２７と半導体発光デバイス３との間に位置している。
【００６９】
図１０（Ｂ）を参照すると、半導体受光デバイス１０は、裏面入射タイプの構造を有しており、素子搭載部品２７上に搭載されている。半導体受光デバイス１０が素子搭載部品２７と半導体発光デバイス３との間に設けられている。半導体受光デバイス８は、モノリシックレンズを備えている。モノリシックレンズは、素子搭載部品２７と半導体発光デバイス３との間に位置しており、半導体発光デバイス３ａの第１の面３ａに直接に光学的に結合されている。
【００７０】
図１０（Ｃ）を参照すると、半導体受光デバイス５が素子搭載部品２７上に搭載されている。素子搭載部品２７は、素子搭載部品２７の光入射面２７ｃにおいて反射された光が半導体発光デバイス３に戻らないように、半導体発光デバイス３に対して角度α（アルファ）で傾斜されている。傾斜角α（アルファ）の好適な範囲としては、５度以上が例示される。また、半導体受光デバイス５は、素子搭載部品２７の光入射面２７ｃにおいて反射された光が半導体発光デバイス３に戻らないように、半導体発光デバイス３に対して角度β（ベータ）で傾斜されている。傾斜角β（ベータ）の好適な範囲としては、５度以上が例示される。これらの配置によれば、半導体発光デバイス３への戻り光の量が低減される。
【００７１】
図１０（Ｄ）を参照すると、２レンズ光学系の構造を有する光モジュールが示されている。半導体発光デバイス３からの光は、モノリシックレンズ６７及びレンズ９０を介して光ファイバに提供される。
【００７２】
図１０（Ｅ）を参照すると、半導体受光デバイス５は、素子搭載部品３０上に搭載されている。素子搭載部品３０は、光出射面３０ａ及び光入射面３０ｃを有する。半導体受光デバイス５は、光出射面３０ａ及び光入射面３０ｃのいずれかの面上に搭載されており、本実施の形態では、半導体受光デバイス５は、光出射面３０ａ上に搭載されている。光出射面３０ａは光入射面３０ｃに対して角度γ（ガンマ）で傾斜している。傾斜角γ（ガンマ）の好適な範囲としては、５度以上が例示される。これらの配置によれば、半導体発光デバイス３への戻り光の量が低減される。
【００７３】
以上説明したように、本実施の形態の光モジュールによれば、半導体発光デバイスをモニタする半導体受光デバイスから適切な量のモニタ電流を得ることができる。
【００７４】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることができることは、当業者によって認識される。例えば、本実施の形態では、回路基板が支持部材によって支持されているけれども、搭載部材の基板から離間された状態で、回路基板が導電性ピンによって支持されているようにしてもよい。また、搭載部材の基板と回路基板を離間できる構造であれば、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。本実施形態では、ピッグテール構造の発光モジュールを説明したが、光モジュールはレセプタクル構造部を備えることもできる。また、１レンズ系の光モジュールを例にとって主要な説明を行っているが、本発明は２レンズ系の光モジュールにおいても適用可能である。本発明においては、光モジュールが複数の半導体発光デバイスを備えるように構成されていてもよい。さらに、ハウジングの構造の詳細は必要なように変更されることができる。したがって、特許請求の範囲およびその精神から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【００７５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、半導体発光デバイスをモニタする半導体受光デバイスから適切な量のモニタ電流を得ることができる光モジュールが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本実施の形態に係る光モジュールの主要な構成部品を示す図面である。
【図２】図２は、本実施の形態に係る光モジュールを示す図面である。
【図３】図３（Ａ）は、第２の素子搭載部品及び半導体受光デバイスを示す図面である。図３（Ｂ）は、第２の素子搭載部品上に搭載された半導体受光デバイスを示す図面である。図３（Ｃ）は、半導体受光デバイスの受光面を示す図面である。
【図４】図４（Ａ）は、第２の素子搭載部品及び半導体受光デバイスの変形例を示す図面である。図４（Ｂ）は、半導体受光デバイスの受光面及び第２の素子搭載部品の光入射面を示す図面である。図４（Ｃ）は、第２の素子搭載部品上に搭載された半導体受光デバイスを示す図面である。
【図５】図５は、別の実施の形態の光モジュールの構成部品を示す図面である。
【図６】図６は、本実施の形態の光モジュールを示す図面である。
【図７】図７は、図６におけるＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【図８】図８は、光モジュールの変形例を示す図面である。
【図９】図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、半導体発光デバイス、半導体受光デバイス及び光ファイバの光学的な結合を模式的に示す図面である。
【図１０】図１０（Ａ）〜図１０（Ｅ）は、他の実施の形態を例示的に示す図面である。
【符号の説明】
１、７１…光モジュール、１ａ…光受信モジュール部、１ｂ…光送信モジュール部、３…半導体発光デバイス、５…半導体受光デバイス、６…半導体受光デバイス、７…光ファイバ、８…半導体受光デバイス、９…駆動素子、１１…ハウジング、１３…搭載部材、１５、１７…溝、２５…第１の素子搭載部品、２７、２８、３０…第２の素子搭載部品、２９…リード端子、３８…導電性接着部材、３３…フレーム、３５…カバー、４１…半導体受光デバイス、４３…光ファイバ、４５…増幅素子、４９、５１…溝、６７…モノリシックレンズ、８１…ハウジング、８２…光学窓、９２…光ファイバ、９４…搭載部材、９３…フェルール、１００…光送出部
【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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