(57)【要約】【課題】小型軽量で伝送損失が少なく、ローコストに製造が可能な光フロントエンドに好適な光デバイスを提供する。【解決手段】光送受信ユニット（光デバイス）１０は、光ファイバ１２を挿入、固定する貫通穴１３が形成された略直方体の基材１１を備えている。基材１１の一方の側面１１ｃにはモニタ用受光素子１６が実装され、基材１１の他方の側面１１ｄには主受光素子１７が実装されている。基材１１の上面１１ｅには、溝１８が形成され、この溝１８には、フィルタ１９が挿入されている。【選択図】        図１
2004317635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、この基材に形成された貫通穴に挿入される光ファイバと、この光ファイバの端面に対面して光ファイバに向けて光を出射する発光素子とを備えた光デバイスであって、
前記光ファイバの光軸に対して規定の角度で傾斜し、前記光ファイバを横切る溝を前記基材に形成し、この溝に、第１波長帯域の光を反射するとともに第２波長帯域の光を透過させるフィルタを形成し、このフィルタを挟んで前記光ファイバの光軸に対して対称に２つの受光素子を設けたことを特徴とする光デバイス。
【請求項２】
前記受光素子は、前記発光素子から出射された第２波長帯域の光の一部を受光するモニタ用受光素子と、前記出射光に対向する方向から前記光ファイバを伝搬した第１波長帯域の光を受光する主受光素子とから構成されることを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
前記フィルタは前記第１波長帯域の光を少なくとも９９％以上反射するとともに、前記第２波長帯域の光を少なくとも９０％以上透過させることを特徴とする請求項１または２に記載の光デバイス。
【請求項４】
前記基材には、前記主受光素子を制御する第１制御ＩＣ、およびモニタ用受光素子の出力信号に基づいて前記発光素子を制御する第２制御ＩＣの少なくともいずれか一方、または両方を実装したことを特徴とする請求項２または３に記載の光デバイス。
【請求項５】
前記基材には、前記発光素子、前記モニタ用受光素子および前記主受光素子にそれぞれ接続される配線パターンを形成したことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項６】
前記配線パターンは、前記発光素子の発光面の中心を前記光ファイバの光軸に合致させるとともに、前記フィルタで反射された光の強度分布の中心を前記受光素子の受光面の中心に合致させるように、前記発光素子および前記受光素子を前記基材に取り付ける際の位置合わせ標識を形成していることを特徴とする請求項５に記載の光デバイス。
【請求項７】
前記発光素子および前記受光素子の取り付け位置を示すそれぞれの前記位置合わせ標識は、互いに異なる形状に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の光デバイス。
【請求項８】
前記位置合わせ標識は、それぞれ２箇所以上備えたことを更に備えていることを特徴とする請求項６または７に記載の光デバイス。
【請求項９】
前記発光素子は、前記発光面にアノード電極とカソード電極とを備えた片端面両電極型であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項１０】
前記受光素子は、受光面にアノード電極とカソード電極とを備えた片端面両電極型であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項１１】
前記溝は前記光ファイバの光軸に対して３５〜５５°、好ましくは４０〜５０°に傾斜して形成されていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項１２】
前記溝は前記基材における前記発光素子および前記受光素子が実装された面以外に形成されていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の光デバイス。
【請求項１３】
前記基材には、前記発光素子および前記受光素子が実装される部分に、前記発光素子および前記受光素子の外形を象り、前記発光素子および前記受光素子の高さと同じかそれよりも深い凹部を形成したことを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子および受光素子を備えた光送受信ユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば光フロントエンドと称される光送受信ユニットは、送出するデータ等の電気信号を発光素子によって光信号に変換して光ファイバに伝搬する。また、光送受信ユニットに向けて伝搬してきた光信号を受光素子で受光して、電気信号に変換する。このうち、発光素子によって電気信号を光信号に変換して出射する際には、発光素子から出射される光をモニタ用受光素子で受光して、発光素子を制御する制御ＩＣにフィードバックし、発光素子から出射される光信号の出力強度を一定に保つようにしている。
【０００３】
こうした光送受信ユニットの発光素子に小型でローコストの面発光型の発光素子を採用する場合、面発光型の発光素子は一方の面だけが発光面として発光するために、上述したように発光素子から出射される光をモニタ用受光素子で受光するにあたっては、発光素子から出射される光の一部を受光できるような構成がとられる。こうした、発光素子から出射される光の一部を受光する方法として、例えば、光の一部をフィルタで分岐させる方法が知られている（例えば、特許文献１，２を参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
国際公開第９７／０６４５８号パンフレット
【特許文献２】
特開平６−３３１８３７号公報
【特許文献３】
特開２００３−４９９１号公報
【０００５】
例えば特許文献１では、基板に形成された溝内に配置された光ファイバを斜めに横切る溝に光ファイバを伝搬する光の一部を反射する光学材料を挿入し、反射された光を受け取る位置に受光素子が配置される構造である。また、特許文献２は、第１光ファイバの他方の端面側から供給された光信号が第１光ファイバを伝搬して半透過・半反射面に達した時、この光信号を半透過・半反射面で反射させて光検出器で電気信号に変換させ、また、第２光ファイバの他方の端面側から供給された光信号が第２光ファイバを伝搬して、この第２光ファイバの半透過・半反射面に達した時、２つの半透過・半反射面を透過させて第１光ファイバの他方の端面側に供給させる構造である。更に、特許文献３は光ファイバコアの途中を斜めに横切る溝に波長選択性フィルタを挿入し、波長選択性フィルタに受光素子を光結合し、発光素子を光ファイバコアの先端面で光結合する構造である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の特許文献１に示した光デバイスは、まず、実施例９（図１４）では光ファイバの伝送路中に挿入される例であるが、ガラス基板上にパッケージされた受光素子を取り付けるため、ガラスの加工が困難であり、高価なデバイスとなってしまう。仮にガラス基板上に載せる構造であれば、受光素子の固定が不安定になる。
【０００７】
次に、実施例８（図１３）では明確に記してはいないが、Ｖ溝に固定された光ファイバに対して斜めでかつ幅の狭い溝があり、反射体が挿入されている。ここで、発光素子、モニタ用受光素子および受信用受光素子ごとに溝を設け、その溝に波長選択性フィルタ２種類を挿入しており、２種類の波長選択性フィルタを製造しなくてはならない。場合によっては、発光素子の反射効率を上げるために更に別の反射フィルタを用意しなければならないこともある。また、光の損失を防ぐために幅が狭く精密な溝加工を行わなければならず、この場合、基板表面に対して斜めに溝を形成するため、加工中に切断歯が撓んで溝を精度良く形成できないという問題もある。
【０００８】
もとより、こうした基板表面に対して斜めに溝を形成するといった場合、可変アングル加工機等の高価な加工装置を用いる必要があり、溝を安価で精度良く加工することは困難なのが現状であった。さらに、形成した微細な溝に上記フィルタの挿入を３箇所行う必要がある。このため、受発光素子そのものは自動で実装できるとしても、高価な部品点数の多いことと、溝加工及び溝へのフィルタの挿入工程が多く、コストの高いデバイスとなってしまう。ここで、フィルタを挿入するためにはフィルタチップの厚さに対して余裕を持った幅の溝を形成しなくてはならず、この溝の幅が広いと光ファイバへと透過する方向での光の損失につながり、逆に溝の幅が狭いとフィルタチップを挿入することが困難となってしまう。
【０００９】
さらに、実施例１１（図１６）では、光ファイバの伝送路中に挿入される例であるが、光ファイバを伝搬してきた光のうち、フィルタによって基板の下方に分岐され、基板下方で反射された光が基板内で放射角度をもって広がっていく。このため、フィルタから基板までの光路が長いと光の損失が多くなり、感度不足やＳ／Ｎ比の劣化といった問題が生じる。特に、伝送容量を増加するために受発光素子及び光ファイバをアレイ化する場合、この影響が顕著となるため、受発光素子の間隔、即ち光ファイバの間隔を広げなくてはならなくなる。即ち、通常のファイバアレイのピッチを適用できなくなる。基板表面に対して斜めに溝を設けることについては実施例８と同様である。
【００１０】
前述の特許文献２に示した光デバイスにおいても、光ファイバの端面の加工精度や発光素子または受光素子を実装する際の光軸調整の精度を高く維持することが困難であり、光軸ズレによる光ファイバ同士の伝搬損失の増大や、光ファイバ間の空気層による屈折率の差による伝送損失増大などの問題がある。
【００１１】
また、前述の特許文献３に示した光デバイスでは、発光素子として端面発光型のレーザ素子を用いているので、製造工程での劈開後でないと素子の性能評価が不可能なため、生産性に向いていない。劈開工程による歩留まり低下も予測されるため、製造コストの低減も困難である。またこういった端面発光型のレーザ素子は出射される光の放射角が広く、かつ楕円形状のために結合効率が悪く、実装が難しいために高精度な実装装置が必要である。さらに、光ファイバ、発光素子、モニタ用受光素子は１つの基板上に実装されるが、光ファイバを伝搬してきた光信号を分岐するための波長選択性フィルタや主受光素子などはまた別の基板に固定されており、これらを再び実装しなくてはならず、小型化にも不適であるほか、工数が増えるばかりで低コスト化は困難である。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、小型軽量で伝送損失が少なく、ローコストに製造が可能な光フロントエンドに好適な光デバイスを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、基材と、この基材に形成された貫通穴に挿入される光ファイバと、この光ファイバの端面に対面して光ファイバに向けて光を出射する発光素子とを備えた光デバイスであって、前記光ファイバの光軸に対して規定の角度で傾斜し、前記光ファイバを横切る溝を前記基材に形成し、この溝に、第１波長帯域の光を反射するとともに第２波長帯域の光を透過させるフィルタを形成し、このフィルタを挟んで前記光ファイバの光軸に対して対称に２つの受光素子を設けたことを特徴とする光デバイスが提供される。
【００１４】
このような光デバイスによれば、フィルタが挿入された溝の両側に受光素子が形成されるので、フィルタから受光素子までの光路の距離を短縮することが可能になり、光の損失を低減することが可能になる。また、発光素子や受光素子が基材に直接実装されるので、部品点数および部品の実装の工程数を削減することができる他、光デバイスの大幅な小型化を実現することが可能になる。また、光ファイバを横切る溝の加工を簡略化することが可能になり、製造歩留まりの向上によって、ローコストに製造することができる。
【００１５】
また、発光素子に面発光素子を用いることによって、素子製造プロセスや実装プロセスにおいて量産に適した構造となり、低コストで低消費電力の光デバイスを提供することが可能になる。
【００１６】
前記受光素子は、前記発光素子から出射された第２波長帯域の光の一部を受光するモニタ用受光素子と、前記出射光に対向する方向から前記光ファイバを伝搬した第１波長帯域の光を受光する主受光素子とから構成されればよい。面発光素子アレイやモニタ用受光素子アレイを設けることによって、伝送容量の増大を図ることが可能になる。
【００１７】
前記フィルタは前記第１波長帯域の光を少なくとも９９％以上反射するとともに、前記第２波長帯域の光を少なくとも９０％以上透過させることが好ましい。前記基材には、前記主受光素子を制御する第１制御ＩＣ、およびモニタ用受光素子の出力信号に基づいて前記発光素子を制御する第２制御ＩＣの少なくともいずれか一方、または両方を実装してもよい。主受光素子の近傍およびモニタ用受光素子の近傍にそれぞれ制御ＩＣを実装することにより、主受光素子またはモニタ用受光素子の微弱な信号を直ちに増幅することが可能になり、ノイズの影響を抑えることが可能になる。また、発光素子の近傍に制御ＩＣを実装することにより、発光素子−制御ＩＣ間の配線長が短くなるため、信号遅れや信号歪を抑えることが可能になる。
【００１８】
前記基材には、前記発光素子、前記モニタ用受光素子および前記主受光素子にそれぞれ接続される配線パターンを形成すればよい。前記配線パターンは、前記発光素子の発光面の中心を前記光ファイバの光軸に合致させるとともに、前記フィルタで反射された光の強度分布の中心を前記受光素子の受光面の中心に合致させるように、前記発光素子および前記受光素子を前記基材に取り付ける際の位置合わせ標識を形成するのが好ましい。こうした位置合わせ標識を形成することによって、前記モニタ用受光素子や前記主受光素子を前記基材の所定位置に容易に実装することが可能になる。
【００１９】
前記発光素子および前記受光素子の取り付け位置を示すそれぞれの前記位置合わせ標識は、互いに異なる形状に形成されればよい。前記位置合わせ標識は、それぞれの素子に対して形成されるのが好ましい。
【００２０】
前記発光素子は、前記発光面にアノード電極とカソード電極とを備えた片端面両電極型であればよい。また、前記受光素子は、受光面にアノード電極とカソード電極とを備えた片端面両電極型であればよい。前記溝は前記光ファイバの光軸に対して３５〜５５°、好ましくは４０〜５０°に傾斜して形成されていればよい。前記溝は前記基材における前記発光素子および前記受光素子が実装された面以外に形成されているのが好ましい。前記基材には、前記発光素子および前記受光素子が実装される部分に、前記発光素子および前記受光素子の外形を象り、前記発光素子および前記受光素子の高さと同じかそれよりも深い凹部を形成してもよい。こうした凹部を形成することによって、モニタ用受光素子や主受光素子が基材の表面から突出することがなくなり、モニタ用受光素子や主受光素子が機械的なダメージを受けて破損したり、あるいは基材から外れてしまうことを防止することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の光デバイスである光送受信ユニットを示す上面断面図である。光送受信ユニット（光デバイス）１０は、光ファイバ１２を挿入、固定する貫通穴１３が形成された略直方体の基材１１を備えている。基材１１は、光ファイバ（光ファイバケーブル）１２を伝搬する光が透過可能な材料、例えば全体が透明な材料で形成されればよい。
【００２２】
こうした基材１１を構成する材料としては、例えば、石英ガラス、硼珪酸ガラス、耐熱ガラス等のガラスブロックであればよい。また、ガラスセラミックス、例えば、ＷＭＳ−１３，ＷＭＳ−１５（オハラ製）のように、可視光域で擦りガラス状のものでも、光ファイバ１２を伝搬する光が透過可能であればよい。
【００２３】
貫通穴１３は、直径の大きい広口径部１３ａと、直径の小さい狭口径部１３ｂと、これら広口径部１３ａと狭口径部１３ｂとを繋ぐ傾斜部１３ｃとから構成される。このうち、広口径部１３ａの内壁は被覆材１２ａを含めた光ファイバ１２を支え、狭口径部１３ｂの内壁は光ファイバ１２の被覆材１２ａが除去されて突出した光ファイバ素線１２ｂを支えている。こうした光ファイバ１２は、基材１１の一方の端面１１ａより広口径部１３ａ，狭口径部１３ｂ，傾斜部１３ｃ内に充填された接着剤１５によって貫通穴１３から脱出しないように基材１１に対して固定されている。
【００２４】
基材１１の他方の端面１１ｂには、発光素子１４が実装される。この発光素子１４は、例えば一方の面に発光面１４ａとアノード電極１４ｂおよびカソード電極１４ｃとを備えた片端面両電極型の発光素子が用いられる。こうした発光素子１４は、発光面１４ａの中心（出射光分布の中心）が、光ファイバ１２の光軸Ｃに合致するように位置合わせされて、光ファイバ素線１２ｂのファイバ端面１２ｄに対面するように基材１１の端面１１ｂに実装される。
【００２５】
基材１１の一方の側面１１ｃにはモニタ用受光素子１６が実装され、また、基材１１の側面１１ｃに対向する側面１１ｄには主受光素子１７が実装されている。モニタ用受光素子１６は、例えば一方に面に受光面１６ａとアノード電極１６ｂおよびカソード電極１６ｃとを備えた片端面両電極型の受光素子が用いられる。また、主受光素子１７も、例えば一方に面に受光面１７ａとアノード電極１７ｂおよびカソード電極１７ｃとを備えた片端面両電極型の受光素子が用いられる。
【００２６】
基材１１の上面１１ｅには、溝１８が形成されている。この溝１８は、光ファイバ１２の光軸Ｃに対して一定角度θで傾斜して、少なくとも光ファイバ素線１２ｂを横切る深さまで基材１１を切り込んで形成されている。こうした光軸Ｃに対する溝１８の角度θは、例えば３５〜５５°の範囲に設定されればよく、好ましくは４０〜５０°の範囲に設定されればよい。
【００２７】
溝１８には、フィルタ１９が挿入されている。フィルタ１９は第１波長帯域の光と第２波長帯域の光を分離することが可能であり、光ファイバ１２中を伝搬しつつ光送受信ユニット１０に向けて入力される第１波長帯域の受信光Ｒを主受光素子１７に向けて少なくとも９９％以上反射する。また、フィルタ１９は発光素子１４から出射された第２波長帯域の出力光Ｕを少なくとも９０％以上透過させて光ファイバ１２を介して出力するとともに、この第２波長帯域の出力光のうちの数％をモニタ用受光素子１６に向けてモニタ反射光Ｕｍとして反射させる。
【００２８】
このようなフィルタ１９の機能によって、光ファイバ１２中を伝搬してくる受信光Ｒを殆ど損失無く主受光素子１７で受光することができる。また、発光素子１４から出射された出力光Ｕの一部だけをモニタ反射光Ｕｍとして反射させてモニタ用受光素子１６で受光し、発光素子１４を制御する制御ＩＣ（図示略）にフィードバックすることで、発光素子１４から送出される出力光の強度を一定に保つことができる。こうした出力光Ｕの一部を反射させたモニタ反射光Ｕｍは、出力光Ｕ全体の数％程度に抑えられ、出力光Ｕは殆ど強度を弱められることなくフィルタ１９を透過できるので、光送受信ユニット１０は損失が少なく安定した光信号の光受信をすることができる。
【００２９】
このようなフィルタ１９は、発光素子１４から出射された第２波長帯域の出力光Ｕを例えば９１％以上、好ましくは９３％以上透過させつつ、光送受信ユニット１０に入力される第１波長帯域の受信光Ｒを例えば９９％以上、好ましくは９９．９％以上、更に好ましくは９９．９９％以上反射する多層膜フィルタであればよい。
【００３０】
こういった多層膜フィルタを構成する材料は、比較的屈折率の高い材料と、比較的屈折率の低い材料とが組み合わされて構成される。多層膜フィルタを構成する基板には、例えば、石英ガラス、硼珪酸ガラス、耐熱ガラス等のガラスブロックであればよく、また、ガラスセラミックス、例えば、ＷＭＳ−１３，ＷＭＳ−１５（オハラ製）のように、可視光域で擦りガラス状のものでも、光ファイバ１２を伝搬する光が透過可能であればよい。また、ポリイミド、アクリル、エポキシなど、光ファイバ１２を伝搬する光が透過可能であればよい。
【００３１】
図２は本発明の光デバイスである光送受信ユニットの端面と両側面および下面を示す平面図である。図２（ａ）に示すように、基材１１の端面１１ｂには、発光素子１４を接続する１組の配線パターン２１が形成されている。この配線パターン２１のうち、配線パターン２１ａには発光素子１４のアノード電極１４ｂが接続され、配線パターン２１ｂにはカソード電極１４ｃが接続される。配線パターン２１に発光素子１４が実装される領域には、発光素子１４の端面１１ｂ上での取り付け位置を示す位置合わせ標識２２が形成されている。発光素子１４の基材１１への取り付け時に、この位置合わせ標識２２を目印にして基材１１の端面１１ｂに取り付けることによって、発光面１４ａの中心点（発光強度分布の高いところ）を光ファイバ１２の光軸Ｃに確実に合致させることができる。こうした発光素子１と配線パターン２１との接続には、例えば金のバンプや金錫共晶ハンダ層によって接続されればよい。
【００３２】
図２（ａ），（ｄ）に示すように、基材１１の両側面１１ｃ，１１ｄには、モニタ用受光素子１６および主受光素子１７をそれぞれ接続する１組の配線パターン２３，２４が形成されている。配線パターン２３のうち、配線パターン２３ａにはモニタ用受光素子１６のアノード電極１６ｂが接続され、配線パターン２３ｂにはカソード電極１６ｃが接続される。また、配線パターン２４のうち、配線パターン２４ａには主受光素子１７のアノード電極１７ｂが接続され、配線パターン２４ｂにはカソード電極１７ｃが接続される。こうしたモニタ用受光素子１６および主受光素子１７と配線パターン２３，２４との接続には、例えば金のバンプや金錫共晶ハンダ層によって接続されればよい。
【００３３】
配線パターン２３にモニタ用受光素子１６が実装される領域には、モニタ用受光素子１６の側面１１ｃ上での取り付け位置を示す位置合わせ標識２５が形成されている。モニタ用受光素子１６の基材１１への取り付け時に、この位置合わせ標識２５を目印にして基材１１の側面１１ｃ上にモニタ用受光素子１６を取り付けることによって、受光面１６ａの中心点をフィルタ１９からの反射光（モニタ反射光Ｕｍ）の強度分布の中心に確実に合致させることができる。
【００３４】
また、配線パターン２４に主受光素子１７が実装される領域には、主受光素子１７の側面１１ｄ上での取り付け位置を示す位置合わせ標識２６が形成されている。主受光素子１７の基材１１への取り付け時に、この位置合わせ標識２６を目印にして基材１１の側面１１ｄ上に主受光素子１７を取り付けることによって、受光面１７ａの中心点をフィルタ１９からの反射光（受信光Ｒ）の強度分布の中心に確実に合致させることができる。図２（ｃ）に示すように、基材１１の下面１１ｆには、こうした配線パターン２１，２３，２４の延長部分が形成され、光送受信ユニット１０が取り付けられる基板の配線と下面１１ｆで接続できるようになっている。
【００３５】
以上のような構成の本発明の光送受信ユニット（光デバイス）１０の製造方法について、図１、図２を交えて説明する。まず、基材１１となる所定サイズの直方体形状の石英ガラス、硼珪酸ガラス、耐熱ガラス等のガラスブロックを用意し、光ファイバ１２を挿入するための貫通穴１３を、例えばダイヤモンド砥粒を備えたドリルによって形成する。こうして貫通穴１３が形成された基材１１の各面には、配線パターン２１，２３，２４が形成される。配線パターン２１，２３，２４は、例えば、基材１１上にフォトリソグラフィー法を用いて金属薄膜を所定パターンで形成すれば良い。こうした配線パターン２１，２３，２４の形成時に、同時に位置合わせ標識２２，２５，２６を形成する。
【００３６】
次に、基材１１の端面１１ｂに発光素子１４を実装する。この時、発光素子１４を位置合わせ標識２２を目印にして、配線パターン２１ａにアノード電極１４ｂを、配線パターン２１ｂにカソード電極１４ｃをそれぞれ接続する。受光面１６ａの中心点（発光強度分布の高いところ）をフィルタ１９からの反射光（モニタ反射光Ｕｍ）の強度分布の中心に確実に合致させることができる。
【００３７】
続いて、貫通穴１３に光ファイバ１２を挿入し、接着剤１５を充填して光ファイバ１２が貫通穴１３から脱出しないように基材１１に対して固定する。こうした基材１１に対する光ファイバ１２の固定は、接着剤１５以外にも、光ファイバ１２および貫通穴１３を予めメタライズしておいて金錫共晶ハンダによって溶融固定してもよい。また、貫通穴１３は基材１１の中心に形成する必要はなく、発光素子１４、モニタ用受光素子１６、主受光素子１７が基材１１からはみ出さない範囲において上面１１ｅ寄りに形成したほうが、溝１８の形成深さを浅くする事ができるので、後述する溝１８の形成が容易になるとともに、基材１１の強度を良好に保つことができる。さらに、図５に示すように、発光素子１４が基材１１からはみ出さない範囲において、貫通穴１３は基材１１の中心から側面１１ｄ寄りに形成することにより、光ファイバ１２を伝搬し、フィルタ１９で反射した光はあまり拡大されずに主受光素子１７の受光面に照射される。このことは、高速回答性が重視される主受光素子１７の受光面積が狭いので好都合である。
【００３８】
基材１１に光ファイバ１２を固定したら、続いて基材１１に溝１８を形成する。こうした溝１８の形成は、例えばダイヤモンドブレードを用いて、光ファイバ１２の光軸Ｃに対して所定の角度θで光ファイバ１２を横切る深さまで切り込みを形成すればよい。溝１８の角度θは例えば３５〜５５°の範囲に設定されればよく、好ましくは４０〜５０°の範囲に設定されればよい。
【００３９】
溝１８の形成にあたっては、基材１１に対して斜めにブレードを当てて切り込みを入れると、切削中にブレードが撓んで切削角度が安定しなかったり、ブレードが破損する懸念があるので、基材１１に対して直角にブレードが当たるように切削を行うことが好ましい。なお、こうした溝１８を形成した後に、前述した発光素子１４の実装を行うようにしてもよい。
【００４０】
溝１８の形成後に、この溝１８にフィルタ１９を挿入する。フィルタ１９はできるだけ薄く形成することが好ましく、例えば、ガラス基板上にフィルタ膜を堆積した後、このフィルタ膜およびガラス基板を厚さ数十μｍ程度まで研磨すればよい。あるいは、シリコン基板、ガラス基板にポリイミド膜を形成し、このポリイミド膜上に多層膜フィルタを堆積してから溝１８のサイズに切断し、その後、ポリイミド膜ごと多層膜フィルタをシリコン基板やガラス基板から剥離して形成するようにしても良い。
【００４１】
溝１８にフィルタ１９を挿入後、基材１１の側面１１ｃにモニタ用受光素子１６を、側面１１ｄに主受光素子１７をそれぞれ実装する。この時、モニタ用受光素子１６は、位置合わせ標識２５を目印にして、配線パターン２３ａにアノード電極１６ｂを、配線パターン２３ｂにカソード電極１６ｃをそれぞれ接続する。
【００４２】
また、主受光素子１７は、位置合わせ標識２６を目印にして、配線パターン２４ａにアノード電極１６ｂを、配線パターン２５ｂにカソード電極１６ｃをそれぞれ接続する。こうした位置合わせ標識２２，２５，２６は、たとえば、配線パターンが各実装部品の外形を象っていたり、各実装部品ごとにその形状を変えて、実装ミスを防止するようにしてもよい。こうして、基材１１にモニタ用受光素子１６と主受光素子１７が実装されれば、本発明の光送受信ユニット１０は完成する。
【００４３】
基材に実装されるモニタ用受光素子や主受光素子を、基材表面から突出しないように実装してもよい。図３は第２の実施形態の光送受信ユニット（光デバイス）を示す上面断面図である。この実施形態では、光送受信ユニット３０の基材３１における側面３１ａのモニタ用受光素子１６の実装位置に、凹部３２が形成されている。この凹部３２は、モニタ用受光素子１６の外形よりも大きく、且つ、モニタ用受光素子１６の高さＨａと高さと同じかそれよりも深く形成されれば良い。このことによって、後に実装する受光素子の実装が容易になる。
【００４４】
また、光送受信ユニット３０の基材３１における側面３１ｂの主受光素子１７の実装位置には、凹部３３が形成されている。この凹部３３は、主受光素子１７の外形よりも大きく、且つ、主受光素子１７の高さＨｂと高さと同じかそれよりも深く形成されれば良い。
【００４５】
このように、基材３１にモニタ用受光素子１６、主受光素子１７のサイズよりも大きい凹部３２，３３を形成することによって、モニタ用受光素子１６や主受光素子１７が基材３１の表面から突出することがなくなる。したがって、モニタ用受光素子１６や主受光素子１７が機械的なダメージを受けて破損したり、あるいは基材３１から外れてしまうことを防止することができる。なお、図３示す実施形態では、第１の実施形態と同様の構成には同一の番号が付されている。
【００４６】
基材に主受光素子を制御する制御ＩＣを更に実装してもよい。図４は第３の実施形態の光送受信ユニット（光デバイス）を示す上面断面図である。この実施形態では、光送受信ユニット４０の基材４１における側面４１ａに、主受光素子１７とともに、制御ＩＣ（第１制御ＩＣ）４２が実装されている。さらに、光送受信ユニット４０の基材４１における側面４１ｂに、モニタ用受光素子１６とともに、発光素子１４の制御ＩＣ（第２制御ＩＣ）４３が実装されている。こうした制御ＩＣ４２は主受光素子１７の電気信号を増幅し、制御ＩＣ４３は発光素子１４の光出力をモニタ用受光素子１６で受け、その出力が安定するように発光素子を制御する。
【００４７】
制御ＩＣ４２および制御ＩＣ４３は、基材４１上にダイボンディングを行った後、ワイヤボンディングで電気的に接続すればよい。しかし、この場合は、ボンディングワイヤを保護するための樹脂などの充填が必要になるため、バンプを用いて配線パターン上に直接制御ＩＣ４２および制御ＩＣ４３を基材４１上に固定することが好ましい。これによって、ワイヤボンディング工程を省略することができ、また、ワイヤボンディングが断線するといった問題も回避することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の光デバイスによれば、フィルタが挿入された溝の両側に受光素子が形成されるので、フィルタから受光素子までの光路の距離を短縮することが可能になり、光の損失を低減することが可能になる。また、発光素子や受光素子がベアチップの状態で基材に直接実装されるので、光デバイスの大幅な小型化を実現することが可能になる。また、光ファイバを横切る溝の加工を簡略化することが可能になり、製造歩留まりの向上によって、ローコストに製造することができる。さらに、フィルタは１箇所挿入すればよいため、用意するフィルタは１種類でよく、溝加工も１箇所でよい。当然ではあるがフィルタを挿入する工程が１度で良いため、低損失でローコストに光デバイスが製造できる。
【００４９】
また、発光素子に面発光素子を用いることによって、素子製造プロセスや実装プロセスにおいて量産に適した構造となり、低コストで低消費電力の光デバイスを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の光デバイスである光送受信ユニットを示す上面断面図である。
【図２】図２は、本発明の光デバイスである光送受信ユニットの端面と両側面および下面を示す平面図である。
【図３】図３は、本発明の光デバイスの第２実施形態を示す上面断面図である。
【図４】図４は、本発明の光デバイスの第３実施形態を示す上面断面図である。
【図５】図４は、本発明の光デバイスの第３実施形態を示す上面断面図である。
【符号の説明】
１０  光送受信ユニット（光デバイス）、１１  基材、１２  光ファイバ、１３  貫通穴、１４  発光素子、１４ａ  発光面、１４ｂ，１６ｂ，１７ｂ  アノード電極、１４ｃ，１６ｃ，１７ｃ  カソード電極、１６  モニタ用受光素子、１６ａ，１７ａ  受光面、１７  主受光素子、１８  溝、１９  フィルタ、２１，２３，２４  配線パターン、２２，２５，２６  位置合わせ標識、３２，３３凹部、４２  制御ＩＣ、４３  制御ＩＣ
【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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