(57)【要約】【課題】端子間隔による静電容量の問題がなく、必要精度を確保できる受光モジュールを提供する。【解決手段】受光モジュールは、基板１２の上面に沿って配置される光ファイバ１４と、光ファイバ１４と垂直に対面する裏面及びバイアス電圧が加えられるＮ電極と裏面に光が入射した際に光電流が取出されるＰ電極が設けられた表面を有し、基板１２の上面に配置された裏面入射型受光素子１６と、基板１２の上面に配置され、裏面入射型受光素子１６のＮ電極を電気的に導出する第１端子部１８ｂが上面に形成され、裏面入射型受光素子のＰ電極を電気的に導出する第２端子部１８ｄが下面に導出される受光素子保持部１８とを備える。受光素子のＮ極、Ｐ極を受光素子保持部の異なる面に分離して引出せるので、端子間隔による静電容量の問題がなく、誤動作の懸念がない。基板は加工不要の平板だが光ファイバと受光素子の位置決め精度は十分である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１２）と、
前記基板の上面に沿って配置される光ファイバ（１４）と、
前記光ファイバの先端面と垂直に対面する裏面と、バイアス電圧が加えられるＮ電極及び前記裏面に光が入射した際に光電流が取出されるＰ電極が設けられた表面とを有し、前記基板の上面に配置された裏面入射型受光素子（１６）と、
前記基板の上面に配置され、前記裏面入射型受光素子の前記Ｎ電極を電気的に導出する第１の導電部（１８ａ）が第１の面に形成され、前記裏面入射型受光素子の前記Ｐ電極を電気的に導出する第２の導電部（１８ｃ）が前記第１の面とは異なる第２の面に導出されてなる受光素子保持部（１８）と、を備えた受光モジュール（１０）。
【請求項２】
前記受光素子保持部（１８）が、前記裏面入射型受光素子（１６）の前面に対面する基面を有し、
該基面には、前記Ｎ電極に接触するとともに前記第１の導電部（１８ａ）を設けた第１の端子部（１８ｂ）と、前記Ｐ電極に接触するとともに前記第２の導電部（１８ｃ）を設けた第２の端子部（１８ｄ）とが形成されていることを特徴とする請求項１記載の受光モジュール。
【請求項３】
前記受光素子保持部（１８）の第１の面が前記基板（１２）の上面に対面する下面であり、前記第２の端子部（１８ｄ）が該下面に形成されており、前記基板の上面には前記第２の端子部が当接する第３の端子部（２０ａ）が形成されていることを特徴とする請求項１記載の受光モジュール。
【請求項４】
前記Ｐ電極に対応する前記裏面入射型受光素子（１６）の前記裏面に位置決めパターン（１６ａ）が形成され、
前記光ファイバ（１４）の先端部が、前記位置決めパターンにより、前記基板（１２）の上面に平行で前記光ファイバの中心線と直交する方向に関して前記裏面入射型受光素子に対して位置決めされ、前記裏面入射型受光素子の前記裏面に当接していることを特徴とする請求項１記載の受光モジュール。
【請求項５】
前記基板（１２）の上面に配置された前記光ファイバ（１４）の中心線が、前記基板の上面に配置された前記裏面入射型受光素子（１６）の前記Ｐ電極の中心と一致していることを特徴とする請求項１記載の受光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、裏面入射形受光素子を用いた受光モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
裏面入射型アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）は、フォトダイオードよりもさらに高感度を実現するために開発されたもので、ＰＮ接合に十分深いバイアスを印荷しておき、裏面からの光入射により、ＰＮ接合によって生じた電子と正孔が、この高い電界のため加速されて走行して電子をたたき出し、さらにたたき出された電子はねずみ算式により多くの電子を生成し、このなだれ効果によりＰ層からの光電流が増幅する素子である。この現象をアバランシェ効果といい、ディジタル電送に適した素子として知られている。
【０００３】
このＡＰＤを用いた受光モジュール、すなわち、ＡＰＤに光ファイバとの結合機構を加えた従来の構造を、図８，９に示す。
この受光モジュール１は、シリコン基板（シリコンベンチ）２に、Ｖ溝３を形成して光ファイバ４の位置決めを行うとともに、光ファイバ４の出光端面に凹溝５を刻設してこの凹溝５の光ファイバ４の端面と対向する垂直壁にＡＰＤからなる受光素子６をその受光面を光ファイバ４に向けて位置決め配置し、受光素子６の背面に形成された、Ｐ層１つ，Ｎ層２つに接続した３つのリード端子部７を基板４の上面に引き出し、平行配列した構造となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
Ｐ１本、Ｎ２本の引き出しは、基板２の上面に狭い間隔で並べざるを得ず、このため、リード線７間に静電容量の問題が生じ、誤動作の懸念があった。しかしながら、上記シリコンベンチ２においてＶ溝３で光ファイバを位置決めし、凹溝５を形成して受光素子６を位置決めする上記構造では、合計３本の前記引き出しを静電容量の問題が生じないように合理的な構造で別の面に引き出す構成をとることが困難であった。
【０００５】
また、光ファイバ４の位置決めのためのＶ溝３や、掘り込み構造による凹溝５の形成など、基板２を製作する上でエッチングなどの加工コストが高くなる問題もあった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、静電容量の問題がなく、必要精度を確保する上での加工工数が少なく、低コストにできる受光モジュールを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１に記載した発明は、基板１２と、前記基板１２の上面に沿って配置される光ファイバ１４と、前記光ファイバ１４の先端面と垂直に対面する裏面と、バイアス電圧が加えられるＮ電極及び前記裏面に光が入射した際に光電流が取出されるＰ電極が設けられた表面とを有し、前記基板１２の上面に配置された裏面入射型受光素子１６と、前記基板１２の上面に配置され、前記裏面入射型受光素子１６の前記Ｎ電極を電気的に導出する第１の導電部１８ａが第１の面に形成され、前記裏面入射型受光素子の前記Ｐ電極を電気的に導出する第２の導電部１８ｃが前記第１の面とは異なる第２の面に導出されてなる受光素子保持部１８とを備えた。
【０００８】
従って、請求項１記載の発明では、端子部の配列が受光素子保持部の各面に分散され、間隔が広くあくため、静電容量の問題が生ずることがなく、これによる誤動作などの障害も発生しない。
【０００９】
請求項２に記載した発明は、前記受光素子保持部１８が、前記裏面入射型受光素子１６の前面に対面する基面を有し、該基面には、前記Ｎ電極に接触するとともに前記第１の導電部１８ａを設けた第１の端子部１８ｂと、前記Ｐ電極に接触するとともに前記第２の導電部１８ｃを設けた第２の端子部１８ｄとが形成されていることを特徴とする。
【００１０】
従って、請求項２記載発明では、受光素子に対して受光素子保持部の基面を接触させることにより電気的導通を得られるものとなる。
【００１１】
請求項３に記載した発明は、前記受光素子保持部１８の第１の面が前記基板１２の上面に対面する下面であり、前記第２の端子部１８ｄが該下面に形成されており、前記基板１２の上面には前記第２の端子部１８ｄが当接する第３の端子部２０ａが形成されていることを特徴とする。
【００１２】
従って、請求項３記載の発明では、受光素子保持部および基板を介してＰ極電流を外部に導出できる。
【００１３】
請求項４に記載した発明は、前記Ｐ電極に対応する前記裏面入射型受光素子１６の前記裏面に位置決めパターン１６ａが形成され、前記光ファイバ１４の先端部が、前記位置決めパターン１６ａにより、前記基板１２の上面に平行で前記光ファイバ１４の中心線と直交する方向に関して前記裏面入射型受光素子１６に対して位置決めされ、前記裏面入射型受光素子の前記裏面に当接していることを特徴とする。
【００１４】
従って、請求項４記載の発明では、位置決めパターンによって光ファイバの先端が位置決めできる。
【００１５】
請求項５に記載した発明は、前記基板１２の上面に配置された前記光ファイバ１４の中心線が、前記基板１２の上面に配置された前記裏面入射型受光素子１６の前記Ｐ電極の中心と一致していることを特徴とする。
【００１６】
従って請求項５記載の発明では、基板上に光ファイバ１４を設置することで一義的にＰ電極に対する軸心位置決めをなしうる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。図１，２は本発明にかかる受光モジュールの基本構成を示し、図３ないし図６は、同受光モジュールの各部材構成を示している。以下の説明では、各部の寸法等も合わせて説明するが、これらの数値は具体的な一例に過ぎないことは言うまでも無い。
【００１８】
図１，２において、受光モジュール１０は、平板状をした絶縁基板であるシリコン基板１２と、基板１２上の長手方向に沿って設置固定された光ファイバ１４と、光ファイバ１４の出光端にその端面を接して鉛直に配置された裏面入射形ＡＰＤなどからなる受光素子１６と、受光素子１６の背面に配置された受光素子保持部としてのサブマウント１８と、サブマウント１８の背面に設置された増幅器２０とから概略構成されている。
【００１９】
光ファイバ１４は、図３（ａ）に示すごとく、その外周を被覆２２で覆ったもので、その直径ｄは例えば１２５μｍであり、（ｂ）に示すごとく、コア１４ａとその外周に形成されたクラッド１４ｂからなる二層構造により、光伝送を行うものであり、図１，２に示すごとく、光ファイバ１４の先端を被覆２２より大きく引出しておき、紫外線硬化形樹脂などの固着手段により基板１２上に位置決め状態に固定したものである。
【００２０】
受光素子１６は、幅、高さが０．７ｍｍの矩形状をなし、厚みが０．１ｍｍであり、図４（ａ）に示すごとく、薄板状をなす表面側の下部中心にＰ極、上部左右に一対のＮ極が形成され、（ｂ）に示すごとく、その裏面側を前記光ファイバ１４に対する受光面としたものである。
【００２１】
この受光面の受光位置はＰ極に対応するもので、受光素子１６の下端へき開面によってＰ極中心位置の高さｈが定まる。
【００２２】
具体的にはこの高さｈは、前記光ファイバ１４の半径である１２５μｍ／２±５μｍに設定されているほか、受光面には前記光ファイバ１４の端面外周を包囲する逆Ｕ字型の位置決め突起１６ａがエッチングパターンなどにより突設され、左右方向の位置決めが行われる。
【００２３】
前記サブマウント１８は、幅２ｍｍ、高さ０．７ｍｍ、厚さが０．５ｍｍの寸法に形成されたブロック状の絶縁体であり、基板１２上に設置されて前記受光素子１６を鉛直状態に保持するとともに、それぞれ前記Ｐ極およびＮ極に接続する導電パターンを形成したもので、受光素子１６の背面に接する基面となる鉛直面には、図５に示すごとく、各Ｎ極位置に対向して上部左右に一対の第一の導電部となるＮ極導電部１８ａを突設したＮ極端子部１８ｂを設け、これをサブマウント１８の上面側に折曲げた状態に導出している。
【００２４】
また、下部中心にはＰ極位置に対向する第２の導電部となるＰ極導電部１８ｃを突設したＰ極端子部１８ｄを設け、これをサブマウント１８の下面側に折曲げた状態に導出している。
【００２５】
基板１２の上面には図６に示すごとく、前記Ｐ極端子部１８ｄの下面に接触状態に接続する第３の端子部であるＰ極端子部１２ａが形成され、この端子部１２ａはサブマウント１８の後部延長上に配置されている。
【００２６】
これら各Ｎ極各端子部１８ｂ，およびＰ極端子部１２ａは、前記増幅器２０に接続され、受光素子１６の出力はこの増幅器２０を介して外部に出力される。
【００２７】
以上の構成により、Ｎ極端子部１８ｂはサブマウント１８の上面に所定の間隔をおいて二つ並列し、Ｐ極端子部１８ｄは、サブマウント１８の下面に単独で導出されるため、各端子部１８ｂ，１８ｄの物理的間隔は十分に広くなり、端子部間隔による静電容量の発生がなく，これの影響による誤動作の発生のおそれがないものとなる。
【００２８】
また、基板１２は平板状であり、単なるＰ極端子部１２ａのみが形成されているだけであり、基板の加工も簡単で加工コストを低減できる。
【００２９】
さらに、光ファイバ１４の受光素子１６に対する接続は、平坦な基板１２上に単に設置し、受光素子１６に設けた位置決め突起１６ａに差込んだ状態で接着剤を用いて固定するだけでよいため、位置決め固定作業が簡単でありながら、十分な位置決め精度を確保できるものとなる。
【００３０】
図７は、以上の受光モジュール１０の実装構造を示すものである。この実装構造では、上面開口した箱体状のパッケージ２４の低板部が前記受光モジュール１０の基板１２となるように構成し、光ファイバ１４の被覆２２をパッケージ２４の一側部切り欠き２４ａより外部に導出したもので、この状態でパッケージ２４の上面開口を図示しない合成樹脂製等の蓋材により閉鎖するとともに、切り欠き２４ａを適宜な封止構造で閉じて光ファイバとパッケージ２４を固定することにより、受光モジュール１０のパッケージを完成する。
【００３１】
なお、光ファイバ１４の外部導出端には光コネクタ２６その他光デバイスにより他の光ファイバに接続されるようになっている。
【００３２】
また、図示しないが、前記増幅器２０の外部接続用として前記パッケージ２４の外部に端子部などを突出させる等しておき、増幅した信号を外部に出力するようにすることは勿論である。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明により明らかなように、本発明による受光モジュールにあっては、Ｎ極、Ｐ極に接続される導電部を設けた端子部を受光素子の上面側および下面側等のように異なる側に分離した状態で引出すことができるため、端子間隔による静電容量の問題が生ずることがなく、これによる誤動作の懸念がない。また、基板は単に平板であり、光ファイバと受光素子の位置決め精度を十分に確保した上で、Ｖ溝や凹部などのエッチング加工を行う必要がないことから、加工単価も安価となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる受光モジュールの基本構成を示す斜視図である。
【図２】本発明にかかる受光モジュールの基本構成を示す側面図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、それぞれ光ファイバの構成を示す側面図及び端面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、それぞれ裏面入射型受光素子の表面図及び裏面図である。
【図５】受光素子保持部であるサブマウント単体の斜視図である。
【図６】基板単体の斜視図である。
【図７】同受光モジュールをパッケージに組込んだ状態を示す斜視図である。
【図８】裏面入射型ＡＰＤを用いた従来の受光モジュールの基本構造を示す斜視図である。
【図９】裏面入射型ＡＰＤを用いた従来の受光モジュールの基本構造を示す側面図である。
【符号の説明】
１０  受光モジュール
１２  シリコン基板
１２ａ  第３の端子部（Ｐ極端子部）
１４  光ファイバ
１６  裏面入射型受光素子
１６ａ  位置決めパターン（位置決め突起）
１８  受光素子保持部（サブマウント）
１８ａ  第１の導電部（Ｎ極導電部）、１８ｂ  第１の端子部（Ｎ極端子部）
１８ｃ  第２の導電部（Ｐ極導電部）、１８ｄ  第２の端子部（Ｐ極端子部）
【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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