(57)【要約】【課題】光学的な調整を簡略化して組み立てることの可能な光通信モジュールを提供する。また、低コストでかつ光通信の高速化により対応し得る光通信モジュールを提供する。【解決手段】本発明の光通信モジュールは、光ファイバと光学素子２２とを接続する光通信モジュールであって、発光又は受光面にマイクロレンズ２４を形成した光学素子２２を載置する光学素子基板２０と、光ファイバと光学素子２２とを光結合する結合レンズ部１２、光ファイバの端部を結合レンズの一方側において結合レンズ１２の光軸４０上で挿抜可能に保持するスリーブ部１１及び光学素子２２のマイクロレンズが結合レンズの他方側において光軸４０上に位置するように光学素子基板２０を保持するホルダ部１３を一体に成型してなる接続モジュール１０とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバと光学素子とを接続する光通信モジュールであって、
発光又は受光面にマイクロレンズを形成した光学素子を載置する光学素子基板と、
前記光ファイバと前記光学素子とを光結合する結合レンズ部、前記光ファイバの端部を前記結合レンズの一方側において前記結合レンズの光軸上で挿抜可能に保持するスリーブ部、及び前記光学素子のマイクロレンズが前記結合レンズの他方側において前記光軸上に位置するように前記光学素子基板を保持するホルダ部を一体に成型してなる接続モジュールと、
を備えた光通信モジュール。
【請求項２】
光ファイバと発光素子とを接続する光通信モジュールであって、
発光面にマイクロレンズを形成した発光素子と前記発光素子からの出射光を検出可能としたモニタ用の受光素子とを載置する光学素子基板と、
前記発光素子から出射された光の一部を前記モニタ用の受光素子に入射させる抽出手段と、
前記光ファイバと前記発光素子とを光結合する結合レンズ部、前記光ファイバの端部を前記結合レンズの一方側において前記結合レンズの光軸上で挿抜可能に保持するスリーブ部、及び前記光学素子基板を前記発光素子のマイクロレンズが前記結合レンズの他方側において前記光軸上に位置するように保持すると共に、前記抽出手段を前記結合レンズ部と前記発光素子間で保持するホルダ部を一体に成型してなる接続モジュールと、
を備えた光通信モジュール。
【請求項３】
光ファイバと発光素子とを接続する光通信モジュールであって、
発光面にマイクロレンズを形成した発光素子と前記発光素子と一体に形成されて前記発光素子からの出射光を検出可能としたモニタ用の受光素子とを載置する光学素子基板と、
前記光ファイバと前記発光素子とを光結合する結合レンズ部、前記光ファイバの端部を前記結合レンズの一方側において前記結合レンズの光軸上で挿抜可能に保持するスリーブ部、及び前記光学素子基板を前記発光素子のマイクロレンズが前記結合レンズの他方側において前記光軸上に位置するように保持するホルダ部を一体に成型してなる接続モジュールと、
を備えた光通信モジュール。
【請求項４】
前記マイクロレンズを液滴吐出法によって形成する請求項１乃至３のいずれかに記載の光通信モジュール。
【請求項５】
前記光学素子又は前記発光素子が、底部に発光面又は受光面を備えた凹部を有し、該凹部内に前記マイクロレンズが形成される、請求項１乃至４のいずれかに記載の光通信モジュール。
【請求項６】
前記光学素子又は前記発光素子が、発光面又は受光面上に凸部を有し、該凸部上に前記マイクロレンズが形成される、請求項１乃至４のいずれかに記載の光通信モジュール。
【請求項７】
前記光学素子が受光素子であって、前記光学素子基板上に前記受光素子の出力を増幅するプリアンプ回路が更に設けられる、請求項１、４、５又は６に記載の光通信モジュール。
【請求項８】
前記光学素子、前記発光素子及び前記受光素子の少なくともいずれかを耐通気性又は耐透湿性のある樹脂で被覆している請求項１乃至７のいずれかに記載の光通信モジュール。
【請求項９】
前記光学素子基板に形成した電気配線と外部回路とをマイクロストリップラインを備えたフレキシブル配線基板によって接続する請求項１乃至８のいずれかに記載の光通信モジュール。
【請求項１０】
前記光学素子基板の電気配線をマイクロストリップラインで形成している請求項１乃至９のいずれかに記載の光通信モジュール。
【請求項１１】
前記光学素子、前記発光素子及び前記受光素子の少なくともいずれかは前記光学素子基板に形成された凹部に収容され、該凹部内は接地される請求項１乃至１０のいずれかに記載の光通信モジュール。
【請求項１２】
前記光学素子、前記発光素子及び前記受光素子の少なくともいずれかは前記光学素子基板に形成された凹部に収容され、該凹部は耐通気性又は耐透湿性のある樹脂で埋設される請求項１乃至１１のいずれかに記載の光通信モジュール。
【請求項１３】
前記光学素子基板は、外周に段差を形成すると共に前記凹部を上部に形成してなる第１及び第２の基板の積層体からなり、当該段差部を利用して前記ホルダ部に取り付けられる、請求項１乃至１２のいずれかに記載の光通信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ファィバと光学素子とを用いて光通信を行う光通信モジュールに関し、特に、光ファイバと光学素子との接続を光結合効率を低下させずに簡単にすることを可能とする光通信モジュールの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムにおいては、電気信号を光信号に変換する発光素子と光信号を電気信号に変換する受光素子相互間を光ファイバで接続する構成が基本となる。発光素子や受光素子などの光学素子と光ファイバを着脱あるいは挿抜可能とするために光素子と光ファィバとを光学的に接続する光通信モジュール（コネクタ）が利用されている。
【０００３】
このような光通信モジュールの例としては、例えば、特開平１０−３００９９４号公報（特許文献１）、特開平７−１３４２２５号公報（特許文献２）及び特開平７−２９４７７７号（特許文献３）が挙げられる。
【０００４】
特許文献１は、光ファイバの端部に接続されたフェルールが挿抜可能に挿入されるスリーブを備えるデバイスホルダに光電素子を組み込み、スリーブにフェルールを挿入したときに光ファイバと光電素子との間の光結合がボールレンズによって確保されるようにした光コネクタを提案している。
【０００５】
特許文献２は、スリーブ及び結合レンズを樹脂で一体に形成した一体型モジュールを提案している。
【０００６】
特許文献３は、光モジュールの製造工程の簡略化と通信速度の高速化を図るものであり、断面凸状の嵌合部と嵌合部の上面に光学作動素子が嵌め込まれる有底穴が形成されている基板と、嵌合部に嵌め込まれる断面凹状の被嵌合部とこの被嵌合部にファイバが挿入される貫通穴とを備え、嵌合部と被嵌合部が嵌め込まれたとき、有底穴に嵌め込まれることで位置決めされた光素子の光軸と貫通穴に挿入されることで位置決めされた光ファイバの光軸とが一致する光モジュールを提案している。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３００９９４号公報
【特許文献２】特開平７−１３４２２５号公報
【特許文献３】特開平７−２９４７７７号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の光コネクタはキャン（ＣＡＮ）パッケージに実装された発光素子又は受光素子をスリーブに対して位置調整して組み立てる必要がある。また、スリーブと球レンズが別々の部品から構成されているため、各部品の同軸性を高める必要があり、製造工程数が増加し、製造時間が増すなど、組み立てコストが高くなる。
【０００８】
特許文献２記載の一体型モジュールはマイクロボールレンズ（球レンズ）をＬＥＤ上に搭載するが、これに複雑な工程や調心調整を伴うため製造コストがかかる。
【０００９】
特許文献１乃至３記載の光モジュールは光学素子と外部回路との接続に金属端子（金属ピン）を用いているため高周波域で伝送ロスが増大し、高速動作に向かない。
【００１０】
また、レーザダイオードは周囲の温度変化や経時変化に依存して特性が変化するので発光光量を安定化させるためにはコンパクトな光結合素子モジュールであっても、発光素子からの出射光量をモニタできることが望ましい。
【００１１】
よって、本発明は光学的な調整を簡略化して組み立てることの可能な光通信モジュールを提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は低コストでかつ光通信の高速化により対応し得る光通信モジュール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】
上記目的を達成するために本発明の光通信モジュールは、光ファイバと光学素子とを接続する光通信モジュールであって、発光又は受光面にマイクロレンズを形成した光学素子を載置する光学素子基板と、前記光ファイバと前記光学素子とを光結合する結合レンズ部、前記光ファイバの端部を前記結合レンズの一方側において前記結合レンズの光軸上で挿抜可能に保持するスリーブ部、及び前記光学素子のマイクロレンズが前記結合レンズの他方側において前記光軸上に位置するように前記光学素子基板を保持するホルダ部を一体に成型してなる接続モジュールと、を備えていることを特徴としている。
【００１４】
かかる構成によれば、光学素子の発光又は受光面に直接マイクロレンズを形成するため、従来のマイクロボールレンズを搭載する場合に比較して、複雑な組み立て操作や調心調整などの必要がなくなり、簡易な工程で製造することが可能となるので、光通信モジュールの低コスト化が図れる。また、マイクロレンズが形成されることで、光ファイバと光学素子との光結合範囲を拡大することが可能となる。また、スリーブとレンズと光学素子ホルダが一体成型されているため、各構成部の軸調整の手間が省略でき、製造工程数も少ないので、組み立てコストを低減し得る。
【００１５】
また、本発明の光通信モジュールは、光ファイバと発光素子とを接続する光通信モジュールであって、発光面にマイクロレンズを形成した発光素子と前記発光素子からの出射光を検出可能としたモニタ用の受光素子とを載置する光学素子基板と、前記発光素子から出射された光の一部を前記モニタ用の受光素子に入射させる抽出手段と、前記光ファイバと前記発光素子とを光結合する結合レンズ部、前記光ファイバの端部を前記結合レンズの一方側において前記結合レンズの光軸上で挿抜可能に保持するスリーブ部、及び前記光学素子基板を前記発光素子のマイクロレンズが前記結合レンズの他方側において前記光軸上に位置するように保持すると共に、前記抽出手段を前記結合レンズ部と前記発光素子間で保持するホルダ部を一体に成型してなる接続モジュールと、を備えていることを特徴としている。
【００１６】
かかる構成によれば、発光素子の発光面に直接マイクロレンズを形成するため、従来のマイクロボールレンズを搭載する場合に比較して、複雑な組み立て操作や調心調整などの必要がなくなり、簡易な工程で製造することが可能となるので、光通信モジュールの低コスト化が図れる。また、マイクロレンズが形成されることで、光ファイバと発光素子との光結合範囲を拡大することが可能となる。また、スリーブとレンズと光学素子ホルダが一体成型されているため、各構成部の軸調整の手間が省略でき、製造工程数も少ないので、組み立てコストを低減し得る。また、発光素子より出射された出射光の光量変化を受光素子の出力によりモニタすることができるので、発光効率の変化に応じた、発光素子の出射光量の制御が可能となる。
【００１７】
本発明の光通信モジュールは、光ファイバと発光素子とを接続する光通信モジュールであって、発光面にマイクロレンズを形成した発光素子と前記発光素子と一体に形成されて前記発光素子からの出射光を検出可能としたモニタ用の受光素子とを載置する光学素子基板と、前記光ファイバと前記発光素子とを光結合する結合レンズ部、前記光ファイバの端部を前記結合レンズの一方側において前記結合レンズの光軸上で挿抜可能に保持するスリーブ部、及び前記光学素子基板を前記発光素子のマイクロレンズが前記結合レンズの他方側において前記光軸上に位置するように保持するホルダ部を一体に成型してなる接続モジュールと、を備えていることを特徴としている。
【００１８】
かかる構成によれば、発光素子の発光面に直接マイクロレンズを形成するため、従来のマイクロボールレンズを搭載する場合に比較して、複雑な組み立て操作や調心調整などの必要がなくなり、簡易な工程で製造することが可能となるので、光通信モジュールの低コスト化が図れる。また、マイクロレンズが形成されることで、光ファイバと発光素子との光結合範囲を拡大することが可能となる。また、スリーブとレンズと光学素子ホルダが一体成型されているため、各構成部の軸調整の手間が省略でき、製造工程数も少ないので、組み立てコストを低減し得る。また、発光素子より出射された出射光の光量変化をモニタ用の受光素子の出力によりモニタすることができるので、発光効率の変化に応じた、発光素子の出射光量の制御が可能となる。さらに、発光素子と発光素子からの出射光の光量をモニタするためのモニタ用の受光素子が一体として形成されているので、光通信モジュールの更なる小型化が可能となる。また、発光素子とモニタ用の受光素子が一体形成されていることで、出射光を直接モニタすることが可能となり、上記のような抽出手段が不要となるので、部品数を減らすことができ、組み立て時の労力も低減することができ、より低コストな光通信モジュールを提供し得る。
【００１９】
前記マイクロレンズは、液滴吐出法によって形成することが好ましい。液滴吐出法によれば、簡易な工程で精度のよいマイクロレンズを形成することが可能となる。
【００２０】
前記光学素子又は前記発光素子が、底部に発光面又は受光面を備えた凹部を有し、該凹部内に前記マイクロレンズが形成されることが好ましい。凹部内にマイクロレンズを形成することで、マイクロレンズをさらに精度良く安定して設置することができる。これにより、光通信モジュールの光結合効率を向上させることが可能となる。
【００２１】
前記光学素子又は前記発光素子が、発光面又は受光面上に凸部を有し、該凸部上に前記マイクロレンズが形成されることが好ましい。凸部上面に、レンズ材料の液滴を吐出して、マイクロレンズを形成するので、特に位置合わせを行なう必要がなく、凸部を形成する際のアライメント精度によってマイクロレンズを精度よく安定して設置することができる。これにより、設置位置が制御されたマイクロレンズを簡易かつ歩留まりよく形成することが可能となる。
【００２２】
前記光学素子が受光素子であって、前記光学素子基板上に前記受光素子の出力を増幅するプリアンプ回路が更に設けられることが好ましい。かかる構成により、プリアンプ回路と受光素子間の配線長を短くすることができ、検出信号の減衰を低減することが可能となる。したがって、ＳＮ比の劣化が少ない状態で、受光素子の出力を増幅することができるので、より精度のよい光受信モジュールの提供が可能となる。
【００２３】
前記光学素子、前記発光素子及び前記受光素子の少なくともいずれかを耐通気性又は耐透湿性のある樹脂で被覆していることが好ましい。かかる樹脂により被覆することで、高い気密性・防湿性を保つことができ、発光素子又は受光素子などの光学素子を外気及び湿気から保護することができるので、より信頼性の高い通信モジュールを提供することが可能となる。
【００２４】
前記光学素子基板に形成した電気配線と外部回路とをマイクロストリップラインを備えたフレキシブル配線基板によって接続することが好ましい。かかる構成によれば、高周波域での信号損失を低減し得るので、高速駆動に対応した光通信モジュールを提供することが可能となる。また、フレキシブル配線基板を用いているので、設計の自由度が向上する。
【００２５】
前記光学素子基板の電気配線をマイクロストリップラインで形成していることが好ましい。かかる構成によれば、高周波域での信号損失を低減し得るので、高速駆動に対応した光通信モジュールを提供することが可能となる。
【００２６】
前記光学素子、前記発光素子及び前記受光素子の少なくともいずれかが前記光学素子基板に形成された凹部に収容され、該凹部内が接地されることが好ましい。かかる構成によれば、発光素子又は受光素子などの光学素子を外部のノイズからシールドすることが可能となる。
【００２７】
前記光学素子、前記発光素子及び前記受光素子の少なくともいずれかは前記光学素子基板に形成された凹部に収容され、該凹部は耐通気性又は耐透湿性のある樹脂で埋設されることが好ましい。かかる樹脂により被覆することで、高い気密性・防湿性を保つことができ、発光素子又は受光素子などの光学素子を外気及び湿気から保護することができるので、より信頼性の高い光通信モジュールを提供することが可能となる。
【００２８】
前記光学素子基板が、外周に段差を形成すると共に前記凹部を上部に形成してなる第１及び第２の基板の積層体からなり、当該段差部を利用して前記ホルダ部に取り付けられることが好ましい。かかる構成によれば、ホルダ部と光学素子基板との位置決めが容易に可能となる。したがって、接続モジュールの光軸とホルダ部の位置関係、光学素子基板上の光学素子の位置関係を予め正確に設定しておけば、ホルダ部に光学素子基板を取り付けることにより、容易に接続モジュールと光学素子の光軸調整を行うことが可能となる。よって、簡略な工程で組み立てを行うことが可能となるので、低コスト化が図れる。また、光学素子基板が積層構造をとるため、第１及び第２の基板間の中間層に配線を設けることが容易となり、光学素子基板の設計の自由度が向上する。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図１から図１０を参照しながら説明する。
【００３０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。図２は、本実施形態の光送信モジュールに用いられるマイクロレンズが搭載されたＶＣＳＥＬの構成を説明するための断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る光送信モジュールは、接続モジュール１０と発光素子基板２０ａから主に構成される。
【００３１】
本実施形態においては、発光素子として、面発光型発光素子、具体的には垂直共振器型面発光レーザ（以下、「ＶＣＳＥＬ」という）２２ａを用いた場合について説明する。
【００３２】
接続モジュール１０は、光ファイバの端部が挿抜可能に保持されるスリーブ部１１、発光素子としてのＶＣＳＥＬ２２ａから出射されたレーザ光を光ファイバに入射させるための結合レンズ部１２、及び発光素子基板２０ａを保持するためのホルダ部１３ａから主に構成されている。この接続モジュール１０は、レーザ光の波長に対して透明な樹脂（例：エポキシ樹脂等）あるいは光学ガラス（例：石英ガラス、ホウケイ酸ガラス等）を金型で射出成型して一体成型される。
【００３３】
接続モジュール１０は、結合レンズ部１２の光軸４０に対し垂直方向の断面内周が円形で、両端が開放され、一端から光ファイバ（図示せず）を、他端から光学素子基板２０ａを装着し得る構造を有している。光ファイバの先端には、ファイバを保持し、アラインメントを取るためのフェルールが接続されていてもよい。接続モジュール１０の一端には、光ファイバ又はこのフェルールを挿入し得るスリーブ部１１が設けられている。また、このスリーブ部１１には、結合レンズ部１２と光ファイバ又はフェルールの端部との距離を規定するための突き当て部１４が一体成型により形成されている。
【００３４】
接続モジュール１０の他端には、光学素子基板２０ａを装着し得るホルダ部１３ａが備えられている。このホルダ部１３ａの端部には、発光素子基板２０ａの位置を規定し、固定するために段差部（突き当て部）が形成されている。この段差部に発光素子基板２０ａが、発光素子基板２０ａ上に搭載されたＶＣＳＥＬ２２ａが結合レンズ部１２に対向するように、接着固定されている。ホルダ部１３ａには、発光素子２２ａから出射された光の一部を抽出するための手段、例えば反射板３１を備えている。
【００３５】
発光素子基板２０ａは、ステム上にＶＣＳＥＬ２２ａが実装された構造を有する。ＶＣＳＥＬ２２ａの発光点上にはマイクロレンズ２４が、ＶＣＳＥＬ２２ａとマイクロレンズ２４との光軸が一致するように形成されている。さらに、ＶＣＳＥＬ２２ａは、その光軸が例えば円形の発光素子基板２０ａの外周部を基準にしてステムの中心に位置するように画像認識技術を用いて高精度に実装されている。
【００３６】
マイクロレンズ２４がＶＣＳＥＬ２２ａ上に形成されていると、ＶＣＳＥＬ２２ａから出射する出射光の放射角を小さくすることができ、マイクロレンズ２４を用いない場合に比較して、結合レンズ部１２の倍率を小さくすることができる。これにより光ファイバ、結合レンズ部、発光素子の光結合のための許容度（トレランス）を増すことが可能となり、光結合範囲を拡大することが可能となる。したがって、マイクロレンズを備えていない場合に比較して各部品の寸法精度の許容度が増すので、光通信モジュールの製造工程の簡略化、低コスト化が可能となる。マイクロレンズ２４を搭載したＶＣＳＥＬ２２ａの構造については、後でさらに詳述する。
【００３７】
発光素子基板２０ａには、ＶＣＳＥＬ２２ａから出射され、反射板３１により反射された光をモニタするためのモニタ用の受光素子（以下、「モニタ素子」という）、例えばモニタフォトダイオード（以下、「モニタＰＤ」という）２５が設けられている。
【００３８】
すなわち、ＶＣＳＥＬ２２ａから出射されたレーザ光は、その一部が反射板３１によって反射され、モニタＰＤ２５に入射する。このモニタＰＤ２５では入射光量に応じた電流値を発生する。この電流値をモニタし、電流値の変化に応じてＶＣＳＥＬ２２ａを制御することによって、周囲温度の変化、経時変化などに起因するＶＣＳＥＬ２２ａの発光効率の変化に対し、ＶＣＳＥＬ２２ａからの出射光量を一定に保つことが可能となる。なお、発光素子基板２０ａ上に、モニタＰＤ２５からの電流を電圧信号に変換するためのプリアンプ回路（図示せず）を設置していてもよい。
【００３９】
ＶＣＳＥＬ２２ａの電極端子（図示せず）及びモニタＰＤ２５の電極端子（図示せず）は、ボンディングワイヤ２６によってステムピン２３に接続されており、ステムピン２３を介して外部回路との電気的接続が行われている。この外部回路により、ＶＣＳＥＬ２２ａ及びモニタＰＤ２５の動作制御が行われる。
【００４０】
以下に、マイクロレンズ２４を搭載したＶＣＳＥＬ２２ａの構造について、図２を参照しながら具体的に説明する。
【００４１】
同図に示すように、ＶＣＳＥＬ２２ａは、半導体基板１０１と、半導体基板上１０１に設けられた垂直共振器（以下、「共振器」という）１４０から主に構成される。
【００４２】
共振器１４０は、一部に突出部を有するｎ型ＤＢＲミラー（以下、「下部ミラー」という）１０２と、下部ミラー１０２の突出部上に設けられた柱状部１３０から主に構成される。
【００４３】
柱状部１３０は、下部ミラー１０２の一部（突出部）と、活性層１０３と、ｐ型ＤＢＲミラー１０４（以下、「上部ミラー」という）を含む。
【００４４】
下部ミラー１０２の突出部の周囲には、バンク部１１０を構成する絶縁層１０６が形成されており、この絶縁層１０６と柱状部１３０上面とで凹部１１２が構成されている。なお、ここで、バンク部１１０とは、柱状部１３０周辺領域であって、絶縁層１０６と絶縁層１０６の上面１０６ｃに設けられた第１電極１０７を含めた領域をいう。
【００４５】
この凹部１１２内及び絶縁層１０６の上面１０６ｃ上には、第１電極１０７が形成されている。凹部１１２内には、この第１電極１０７を介してマイクロレンズ２４が配置されている。また、第１電極１０７には、ＶＣＳＥＬ２２ａから出射されるレーザ光を通過させるための孔部が設けられている。
【００４６】
凹部１１２の底部（柱状部１３０の上面）には、ＶＣＳＥＬ２２ａの発光面１０８が設置されている。この発光面１０８より出射されたレーザ光は、第１電極１０７に設けられた孔部を通り、マイクロレンズ２４を通過して、外部に出射される。
【００４７】
バンク部１１０の上縁部１１０ａと発光面１０８との距離Ｘは、０．５μｍ以上であることが望ましい。このように形成することにより、発光面１０８上にマイクロレンズ２４をより安定な状態で設置することが可能となる。また、バンク部１１０の上面１１０ｂは、発光面１０８より高い位置に形成されているのが望ましい。これにより、さらに安定な状態でマイクロレンズ２４を発光面１０８上に設置することができる。なお、ここで、バンク１１０の上縁部１１０ａとは、バンク１１０の上面１１０ｂのうち、柱状部１３０に近い側の縁部をいう。
【００４８】
マイクロレンズ２４は、例えば液滴吐出法により、凹部１１２内にレンズ材料を吐出することにより形成される。液滴吐出方法としては、従来公知の方法が用いられ、いわゆるサーマルインクジェット方式であっても、ピエゾ方式であってもよい。圧力の制御性の観点からは、ピエゾ方式が望ましい。
【００４９】
液滴吐出法によれば、液滴吐出ヘッドのノズルから吐出された液滴（レンズ材料）が、凹部１１２内に着弾した際に、表面張力によって凹部１１２内の中心にくるように変形するため、自動的に位置の補正がなされる。吐出された液滴は、凹部の形状及び大きさ、レンズ材料の吐出量及び表面張力、並びに凹部内表面とレンズ材料との間の界面張力に応じた形状および大きさとなる。したがって、これらを制御することにより、マイクロレンズ２４（図２参照）の形状及び大きさを制御することが可能となり、所望の曲率半径、形状、大きさのマイクロレンズを簡易な工程で容易に製造することができ、また、レンズ設計の自由度が高くなる。また、従来のマイクロボールレンズを搭載したモジュールと比較して、組み立てにかかる複雑な工程や調心操作の必要がなくなるので、光送信モジュールの一層の低コスト化が図れる。
【００５０】
なお、必要に応じて、マイクロレンズ２４を形成する前に、凹部１１２内に、（ｉ）撥液性を有する材料（例：フッ化アルキルシラン（ＦＡＳ）等）で薄膜を形成する方法、（ｉｉ）プラズマ処理を行ない表面を改質する方法等により、マイクロレンズの濡れ角を調整するための処理を施してもよい。これらの処理により、レンズの大きさ及び形状をさらに綿密に制御することができる。
【００５１】
次に、このＶＣＳＥＬ２２ａの各構成要素についてさらに詳しく説明する。
【００５２】
ＶＣＳＥＬ２２ａは、ｎ型ＧａＡｓからなる半導体基板１０１と、半導体基板１０１上に形成された共振器１４０とを含む。
【００５３】
共振器１４０は、下部ミラー１０２、活性層１０３、及び上部ミラー１０４が順次積層されて構成されている。
【００５４】
下部ミラー１０２は、例えば、ｎ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｎ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した４０ペアのＤＢＲミラーであり、活性層１０３は、例えば、ＧａＡｓウェル層とＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓバリア層からなり、ウェル層が３層で構成される量子井戸構造を含み、上部ミラー１０４は、ｐ型Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓ層とｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層とを交互に積層した２５ペアのＤＢＲミラーである。これらの下部ミラー１０２、活性層１０３、上部ミラー１０４により、ｐｉｎダイオードが形成されている。なお、下部ミラー１０２、活性層１０３、および上部ミラー１０４を構成する各層の組成および層数はこれに限定されない。
【００５５】
上部ミラー１０４を構成する層のうち活性層１０３に近い領域に、酸化アルミニウムからなるリング状（図２におけるＸ−Ｙ平面に平行な面で切断した場合における断面が同心円状）の電流狭窄層１０５が形成されている。
【００５６】
柱状部１３０の上面及び絶縁層１０６の上面には第１電極１０７が、半導体基板１０１の裏面（共振器１４０の設置面と反対側の面）には第２電極１０９が形成されている。第１電極１０７は、例えばＡｕとＺｎの合金とＡｕとの積層膜からなる。また、第２電極１０９は、例えばＡｕとＧｅの合金とＡｕとの積層膜からなる。ＶＣＳＥＬ２２ａでは、柱状部１３０上で第１電極１０７と接合し、かつ、半導体基板１０１の裏面で第２電極１０９と接合し、この第１電極１０７および第２電極１０９によって活性層１０３に電流が注入される。なお、第１および第２電極１０７、１０９の形成材料は、上記に限定されない。絶縁層１０６を形成する材料としては、耐熱性の観点から、ポリイミド樹脂、フッ素系樹脂、アクリル樹脂、又はエポキシ樹脂等が望ましく、さらに、加工容易性、絶縁性等の観点から、ポリイミド樹脂又はフッ素系樹脂が望ましい。
【００５７】
本実施形態で用いられるＶＣＳＥＬ２２ａの動作の一例を以下に示す。
【００５８】
まず、第１電極１０７と第２電極１０９とで、ｐｉｎダイオードに順方向の電圧を印加すると、活性層１０３において電子と正孔との再結合が起こり発光が生じる。そこで生じた光が上部ミラー１０４と下部ミラー１０２との間を往復する際に誘導放出が起こり、光の強度が増幅される。光利得が光損失を上まわると、レーザ発振が起こり、柱状部１３０上面にある発光面１０８からレーザ光が出射され、凹部１１２内（バンク１１０の内側の領域）の発光面１０８上に形成されたマイクロレンズ２４へと入射する。マイクロレンズ２４に入射したレーザ光はマイクロレンズ２４によって放射角が調整された後、半導体基板１０１に対して垂直方向（図２に示すＺ方向）へと出射する。
【００５９】
以上の構成によれば、光学素子上にマイクロレンズが形成されているため、光結合範囲を拡大した光通信モジュールを提供し得る。また、スリーブ部と結合レンズ部とホルダ部が一体成型されているため、各構成部の軸調整の手間を省略でき、製造工程数も減らすことが可能となるので、組み立てコストを低減し得る。また、発光素子より出射された出射光の光量をモニタ素子の出力によりモニタすることができるので、発光効率の変化に応じて、発光素子の出射光量を制御することが可能となる。
【００６０】
また、液滴吐出法を用いてマイクロレンズを形成するので、液滴をより的確な位置に吐出することができ、設置位置が制御されたマイクロレンズを簡易かつ歩留まり良く形成することができる。さらに、凹部内（バンクの内側領域）に液滴吐出法によりマイクロレンズを形成するので、マイクロレンズを精度良く安定して設置することができる。これにより、出射光の特性（例：放射角等）を効果的に制御することができ、また、発光素子と光ファイバとの光結合効率を向上することができる。また、バンクの上縁部が発光面より高いので、マイクロレンズを形成する際のアラインメントが容易となり、歩留まりよく製造することができる。また、レンズ材料の導入量を容易に制御することができるので、レンズの大きさ及び形状の制御が可能となる。
【００６１】
（第２の実施形態）
図３は、第２の実施の形態に係る光送信モジュールに用いられるマイクロレンズが搭載されたＶＣＳＥＬ２２ｂを模式的に示す断面図である。本実施形態の光通信モジュールは、発光面１０８上に設けられた凸部上にマイクロレンズが形成されている発光素子を用いた以外は、第１の実施形態に係る光通信モジュールと同様の構成を有する。なお、同図中、第１の実施形態と実質的に同じ機能を有する構成要素については同一符号を付して説明を省略する。
【００６２】
本実施の形態の面発光型半導体レーザ２２ｂは、図３に示すように、光が出射する発光面１０８と、発光面１０８上に設けられた凸部（以下、土台部材１２０という）と、土台部材１２０の上面１２０ａ上に設けられたマイクロレンズ２４とを含む。柱状部１３０及び絶縁層１０６の上面には、開口部を有する第１電極１０７が形成されており、この開口部を介して、発光面１０８よりレーザ光が出射される。発光面１０８から出射したレーザ光は、さらに、マイクロレンズ２４に入射し、マイクロレンズ２４により集光されて外部に出射される。
【００６３】
土台部材１２０は、発光面１０８から出射した所定波長の光を通過させる材質から形成し得る。このような土台部材１２０としては、例えば、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、あるいはフッ素系樹脂から形成することができる。また、土台部材１２０は、半導体層であってもよい。
【００６４】
土台部材１２０の立体形状は特に限定されるものではないが、少なくともその上面上にマイクロレンズ２４を載置させることができる構造であることが必要とされる。土台部材１２０の高さは、土台部材１２０の上面１２０ａ上に形成されるマイクロレンズ２４の形状及び大きさ等によって定められる。具体的には、土台部材１２０の高さｈは、マイクロレンズ２４の曲率半径ｒと、発光面１０８から該レンズ２４の頂点までの距離ｄ（図３参照）とに依存して決定される。
【００６５】
例えば、土台部材１２０の屈折率とマイクロレンズ２４の屈折率とがほぼ等しい場合、マイクロレンズ２４がレンズとして機能するためには、マイクロレンズ２４の曲率半径ｒと、発光面１０８から該レンズの頂点までの距離ｄ（図３参照）との間に、以下の式（１）を満たす関係が成立する必要がある。
【００６６】
ｒ≦０．３４×ｄ              （１）
この式（１）を満たすように、マイクロレンズ２４の曲率半径ｒおよび土台部材１２０の高さｈが決定される。なお、この場合において、ｒ＝０．３４×ｄが成立する場合、マイクロレンズ２４から出射する光はコリメート光となる。
【００６７】
一般的に、発光面１０８からレンズの頂点までの距離ｄが長いほど、また、レンズの曲率半径ｒが小さいほど、レンズの集光機能は大きくなる。
【００６８】
また、土台部材１２０の上面１２０ａの形状を制御することによって、マイクロレンズ２４の形状を制御することができる。例えば、ＶＣＳＥＬ２２ｂ（図３参照）では、土台部材１２０の上面１２０ａの形状は円である。土台部材の上面の形状が円であると、マイクロレンズの立体形状を、円球状または切断円球状に形成することができる。
【００６９】
マイクロレンズ２４は、具体的には、土台部材１２０の上面１２０ａに対して、液滴吐出法により、レンズ材料からなる液滴２４ａを吐出して、マイクロレンズ前駆体を形成した後、マイクロレンズ前駆体を硬化させることによって形成される。マイクロレンズ２４の材料及び具体的製法については、第１の実施形態で説明したのと同様である。
【００７０】
本実施形態によれば、第１の実施形態に記載の効果に加えて、さらに、マイクロレンズが土台部材の上面上に設けられているので、発光面１０８からの出射光の光路長（発光面からマイクロレンズまでの距離）を確保することができる。したがって、マイクロレンズの集光機能を高めることができる。
【００７１】
また、一般に、液滴吐出時の液滴の着弾位置を厳密に制御するのは難しいが、本実施形態によれば、土台部材の上面に液滴（レンズ材料）を吐出して形成するので、特に位置合わせを行なうことなくマイクロレンズを形成することができる。したがって、土台部材を形成する際のアラインメント精度によってマイクロレンズを形成することができ、設置位置が制御されたマイクロレンズを簡易かつ歩留まりよく形成することが可能となる。
【００７２】
（第３の実施形態）
図４は、第３の実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。図５は、第３の実施形態に係る光送信モジュールに用いられるモニタＰＤ一体型ＶＣＳＥＬ２２ｃの拡大断面図を示す。なお、各図中、第１の実施形態と実質的に同じ機能を有する構成要素については同一符号を付して説明を省略する。
【００７３】
第３の実施形態の光送信モジュールは、発光素子及びモニタ素子として、ＶＣＳＥＬ３０２とモニタＰＤ３０１が一体に形成され、積層構造を有するモニタＰＤ一体型ＶＣＳＥＬ２２ｃを用い、モニタＰＤ一体型ＶＣＳＥＬ２２ｃ上に、凸部として土台部材１２０を設け、土台部材１２０上にマイクロレンズを形成した以外は第１の実施形態の光送信モジュールと同じ構造を有する。
【００７４】
図５に示すように、このモニタＰＤ一体型ＶＣＳＥＬ２２ｃは、ＶＣＳＥＬ層３０２にモニタＰＤ層３０１が積層された構造を有する。
【００７５】
ＶＣＳＥＬ層３０２は、半導体基板１０１上に、ｎ型ＤＢＲミラー（下部ミラー）１０２、活性層１０３、電流狭窄層１０５、ｐ型ＤＢＲミラー（上部ミラー）１０４、ｐ型コンタクト層３１１が順に積層された構造を有する（以下、共振器１４０という）。ＶＣＳＥＬ層３０２の構成は、ｐ型コンタクト層を最上層に有する以外は、第１の実施形態と同様である。ｐ型コンタクト層３１１は、例えばｐ型ｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層からなる。
【００７６】
半導体基板１０１上には共振器１４０の周囲に、絶縁層１０６が形成されている。この絶縁層１０６上にＶＣＳＥＬアノード電極１０７が帯状に形成されており、その一端は、共振器１４０を構成するＰ型コンタクト層３１１に接し、オーミックコンタクトを形成するように設置されている。また、他端にはボンディングワイヤによって、ステムピンに接続するための電極パッドが形成されている。絶縁層１０６上には、さらに、帯状のＶＣＳＥＬカソード電極１０９が形成されており、絶縁層１０６の一部には、ＶＣＳＥＬカソード電極１０９の一端が半導体基板１０１に接触し、オーミックコンタクトを形成し得るように、開口部３２５が設けられている。
【００７７】
ＶＣＳＥＬアノード電極１０７は、例えばクロムと金−亜鉛合金より形成される。また、ＶＣＳＥＬカソード電極１０９は、例えば金−ゲルマニウム合金より形成される。
【００７８】
モニタＰＤ層３０１は、ＶＣＳＥＬ層３０２上に形成されている。モニタＰＤ層３０１は、ｎ型コンタクト層３１２、光吸収層３１３、ｐ型コンタクト層３１４から構成される。
【００７９】
ｎ型コンタクト層３１２は、例えばｎ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層からなる。光吸収層３１３は、例えばＧａＡｓ層からなる。ｐ型コンタクト層３１４は、例えばｐ型Ａｌ０．１５Ｇａ０．８５Ａｓ層からなる。
【００８０】
ＰＤカソード電極３１５は、ｎ型コンタクト層３１２とオーミックコンタクトを形成している。また、ＰＤカソード電極３１５は、ＶＣＳＥＬアノード電極１０７に一部が接しており、ＶＣＳＥＬアノード電極１０７とＰＤカソード電極３１５とで共通電極を形成している。また、ＶＣＳＥＬ層３０２上には、モニタＰＤ層３０１に隣接して絶縁層３１７が設けられている。この絶縁層３１７とｐ型コンタクト層３１４上にはＰＤアノード電極３１６が形成され、ＰＤアノード電極３１６は、ｐ型コンタクト層３１４とオーミックコンタクトを形成している。このＰＤアノード電極３１６は、レーザの出射口となる部分が一部円形状に除かれており、この円形状の部分からｐ型コンタクト層３１４が露出している。
【００８１】
ＰＤカソード電極３１５とＰＤアノード電極３１６との間には、フォトダイオード（モニタＰＤ層３０１）による光電変換で生ずる電流を検出する外部回路が接続されている。この外部回路には、さらに、ＶＣＳＥＬ（ＶＣＳＥＬ層３０２）の駆動電流を制御する制御装置が接続されており、この制御装置により、外部回路の電流検出値に応じたＶＣＳＥＬの駆動電流が制御される。
【００８２】
具体的には、ＶＣＳＥＬアノード電極１０７と、ＶＣＳＥＬカソード電極１０９との間に所定の電圧を印加して、活性層１０３に電流を流すことで、上部ミラー１０４からレーザが発振される。このレーザ光は、ｐ型コンタクト層３１１からモニタＰＤ層３０１に入射される。レーザ発振と同時に、モニタＰＤ層３０１のｎ型コンタクト層３１２とｐ型コンタクト層３１４との間に逆バイアスの電圧をかけて、光吸収層３１３を空乏層とすることにより、モニタＰＤ層３０１に入射された光の一部がこの空乏層で吸収されて電流に変換される。この電流が、ＰＤカソード電極３１５とＰＤアノード電極３１６との間に接続した外部回路により検出される。この外部回路による電流検出値に応じて、制御装置が作動し、ＶＣＳＥＬの駆動電流が制御される。
【００８３】
フォトダイオードの空乏層で吸収されなかったレーザ光は、ｐ型コンタクト層３１４を透過して、発光面１０８（ＰＤアノード電極３１６に形成した開口部）から出射される。
【００８４】
フォトダイオードによるレーザ光の光吸収率は、主に、光吸収層３１３の厚さと吸収係数によって定まる。したがって、光吸収層３１３の厚さと吸収係数の値を適宜選択することにより、フォトダイオードによるレーザ出力の光吸収率を調整することができる。
【００８５】
また、モニタＰＤ一体型ＶＣＳＥＬ２２ｃの発光点上には、土台部材１２０（凸部）が形成され、その上に例えば液滴吐出法により、マイクロレンズ２４が形成されている。発光面１０８から出射されたレーザ光は、土台部材１２０を通過し、マイクロレンズ２４により集光され、外部に出射される。
【００８６】
なお、本実施形態では、モニタＰＤ一体型ＶＣＳＥＬ２２ｃの発光面上に凸部を形成し、その上にマイクロレンズを形成しているが、第１の実施形態と同様に、凹部を形成して、その凹部内にマイクロレンズを形成してもよい。
【００８７】
また、発光素子基板２０ａ上には、モニタＰＤ層３０１からの電流を電圧信号に変換するためのプリアンプ回路（図示せず）を設置していてもよい。
【００８８】
かかる構成によれば、モニタＰＤ一体型ＶＣＳＥＬ２２ｃを用いることで、発光素子より出射された出射光を他の媒介手段（反射板）によらずに直接受光素子に入射することができるので、部品数を減らすことができ、また、他の媒介手段を設置する場合に伴う組み立て労力を低減できるので、より低コストな光送信モジュールを提供し得る。さらに、レーザ光の光量変化を検出し得る手段と発光素子が一体形成されているので光通信モジュールのより一層のコンパクト化が可能となる。
【００８９】
（第４の実施形態）
図６は、第４の実施形態に係る光受信モジュールを説明する断面図である。第４の実施形態は、接続モジュール１０に発光素子基板２０ａの代わりに受光素子基板２０ｂが取り付けられ、プリアンプ２７が搭載されている以外は、第１の実施形態と同じ構造を有する。なお、同図中、第１の実施形態と実質的に同じ機能を有する構成要素については同一符号を付して説明を省略する。
【００９０】
受光素子基板２０ｂは、ステム上に受光素子としてのフォトダイオード（ＰＤ）２２ｄが実装された構造を有している。また、受光素子基板２０ｂには、例えばＰＤ２２ｄからの電流を電圧信号に変換するためのプリアンプ回路２７を設置することが好ましい。ＰＤ２２ｄの受光面上には、マイクロレンズ２４がＰＤ２２ｄとマイクロレンズ２４との光軸が一致するように形成されている。また、ＰＤ２２ｄは、受光素子基板２０ｂ上に、その光軸が円形の受光素子基板２０ｂの外周部を基準として中心に位置するように画像認識技術を用いて高精度に位置決めされ、実装されている。マイクロレンズ２４は、例えばインクジェット法によってＰＤ２２ｄ上に形成される。ＰＤ２２ｄの電極端子（図示せず）とプリアンプ回路２７の電極端子（図示せず）は、ボンディングワイヤ２６によってステムピン２３に接続され、外部回路との電気的接続が行われる。
【００９１】
以上の構成によれば、プリアンプ回路と受光素子間の配線長を短くすることができ、検出信号の減衰を極力少なくすることが可能となる。したがって、ＳＮ比の劣化が少ない状態で、受光素子の出力を増幅することができるので、より精度の良い光通信モジュールの提供が可能となる。また、受光素子上にマイクロレンズが形成されているため、光結合範囲を拡大した光受信モジュールを提供し得る。また、スリーブ部と結合レンズ部とホルダ部が一体成型されているため、各構成部の軸調整の手間を省略でき、製造工程数も減らすことが可能となるので、組み立てコストを低減し得る。また、液滴吐出法によりマイクロレンズを形成することにより、簡易な工程で精度の良いマイクロレンズを形成することが可能となる。したがって、精度の良い、安価な光受信モジュールを提供することが可能となる。
【００９２】
（第５の実施形態）
図７は、第５の実施形態に係る発光素子基板２０ａを説明する断面図である。図７に示すように、第５の実施形態では、発光素子基板２０ａは、モニタＰＤ２５上にＶＣＳＥＬ２２ａが配置されており、マイクロレンズ２４の光が出射する部分を除いて、ＶＣＳＥＬ２２ａ及びモニタＰＤ２５が各々通気性、透湿性が小さいモールド樹脂２９で埋設された構造を有する。モールド樹脂２９は、ＶＣＳＥＬ２２ａの出射光の一部を受光するモニタＰＤ２５の受光面を覆うため、透明な樹脂を用いることが好ましく、このような樹脂としては、例えば、エポキシ系の樹脂を用いることができる。
【００９３】
本実施形態では、モニタＰＤ２５上にＶＣＳＥＬ２２ａが積層された構造を有するが、第１の実施形態と同様にＶＣＳＥＬ２２ａとモニタＰＤが同一平面上に並べて配置されていてもよい。
【００９４】
なお、第２の実施形態のように、モニタＰＤ一体型ＶＣＳＥＬを用いる場合には、外部からの光を受光する必要がないので、モールド樹脂２９は、透明な樹脂にする必要はなく、不透明の樹脂であっても使用し得る。
【００９５】
また、上記例においては、発光素子基板２０ａを挙げたが、第４の実施形態の受光素子基板２０ｂにおいても同様の構成をとることにより、同様の効果が得られる。すなわち、具体的には、受光素子基板２０ｂにおいて、マイクロレンズの光が入射する部分を除いて、ＰＤ２２ｄ及びプリアンプ２７をモールド樹脂２９で覆うことにより、接続モジュール１０に樹脂材料を用いてもよい。この場合も、モールド樹脂２９は透明である必要はない。
【００９６】
かかる構成を有することで、接続モジュール１０に樹脂材料を用いても、発光素子及び受光素子などの光学素子を外気及び湿気などから保護することが可能となり、信頼性の高い光通信モジュールを提供し得る。
【００９７】
（第６の実施形態）
図８は、第６の実施形態に用いられる発光素子基板を説明するための斜視図であり、図９は、図８のＡ−Ａ’方向における断面図である。図１０は、第６の実施形態に係る光通信モジュールを説明するための図である。
【００９８】
第６の実施形態に用いられる発光素子基板６０は、第１の基板としての上部基板６３と第２の基板としての下部基板６１から主に構成される。モニタＰＤ一体型ＶＣＳＥＬ２２ｅは、下部基板６１上の上部基板６３に設けられた貫通孔６４で区画された範囲内に搭載される。
【００９９】
下部基板６１及び上部基板６３は、例えばセラミック又は樹脂などから形成される絶縁性基板から構成される。このように２枚の基板を用いているので、基板の中間層に配線を容易に形成することが可能となり、発光素子基板の設計の自由度が向上する。
【０１００】
下部基板６１上には、所定のパターンの接地（アース）用のグランドパターン６２が金属薄膜により形成され、その上に上部基板６３が積層されている。
【０１０１】
上部基板６３上には、モニタＰＤ一体型ＶＣＳＥＬ２２ｅを構成するＶＣＳＥＬ層のアノード電極及びカソード電極に接続される信号配線（電気配線）６６ｂ、６６ｃ、モニタＰＤ一体型ＶＣＳＥＬ２２ｅを構成するモニタＰＤ層のアノード電極及びカソード電極に接続される信号配線６６ａ、６６ｄ、下部基板６１上のグランドパターン６２と接続されるグランドパターン６６ｅが形成されている。上部基板６３上のこれらの信号配線６６ａ〜６６ｄはマイクロストリップラインで形成されている。更に、これらの信号配線６６ａ〜６６ｄ及びグランドパターン６６ｅとフレキシブル配線基板６７上の信号配線６６ａ’〜６６ｄ’及びグランドパターン６６ｅ’が接続され、図示しない外部回路と接続される。フレキシブル配線基板６７上の信号配線もマイクロストリップラインを実現している。これらの信号配線のうち、特にＶＣＳＥＬ層のアノード電極及びカソード電極に接続される信号配線６６ｂ、６６ｃ及６６ｂ’、６６ｃ’は、ＶＣＳＥＬ層に対して高周波の信号が低損失で伝送されるように、マイクロストリップラインの特性インピーダンスが設計されており、これによりＶＣＳＥＬの高速変調駆動が可能となっている。なお、このフレキシブル配線基板６７を利用して外部回路と上部基板６３側の回路との整合を図ることも可能である。ＶＣＳＥＬ及びモニタＰＤのアノード電極及びカソード電極と接続される信号配線６６ａ〜６６ｄは、金属薄膜によって形成される。下部基板６１上のグランドパターン６２と上部基板上のグランドパターン６６ｅは、上部基板の側壁に形成された配線６８により接続されている。上部基板６３上に形成したグランドパターン６６ｅは、モニタＰＤ一体型ＶＣＳＥＬ２２ｅの周囲を囲むように形成されており、これにより、ＶＣＳＥＬ（光素子）周囲の電界を一定に保ちノイズシールドを高めている。これにより外部ノイズの影響を抑制することが可能となる。
【０１０２】
モニタＰＤ一体型ＶＣＳＥＬ２２ｅは、下部基板上６１であって上部基板６３の貫通孔６４内の所定の位置に配置され、ボンディングワイヤ２６によりそれぞれの電極端子（図示せず）が上部基板６３の信号配線６６ａ〜６６ｄの接続パッドと接続される。なお、ここで、モニタＰＤ一体型ＶＣＳＥＬ２２ｅは、ＶＣＳＥＬのアノード電極、カソード電極、モニタＰＤのアノード電極、カソード電極がそれぞれ独立して形成されている点で、第３の実施形態のモニタ一体型ＶＣＳＥＬと異なるが、その他の構成については、同様である。
【０１０３】
このように、外部回路からＶＣＳＥＬに至る配線が所定の特性インピーダンスで形成されているため、外部駆動回路からの駆動信号（図示せず）を低損失でＶＣＳＥＬに伝送できるため、より高速なＶＣＳＥＬの駆動が可能になる。
【０１０４】
また、モニタＰＤ一体型ＶＣＳＥＬ２２ｅ上には、液滴吐出法により形成されたマイクロレンズ２４が搭載されている。マイクロレンズ２４は、第３の実施形態と同様に、モニタＰＤ一体型ＶＣＳＥＬ２２ｅの発光面に形成された凸部（土台部材）上に設けられていてもよく、また、モニタＰＤ一体型ＶＣＳＥＬ２２ｅに設けられた底部に発光面を有する凹部内に設けられていてもよい。モニタＰＤ一体型ＶＣＳＥＬ２２ｅ及びマイクロレンズ２４は、マイクロレンズ２４の一部（光が出射する部分）を残し、モールド樹脂６５で被覆されている。これにより、モニタＰＤ及びＶＣＳＥＬの湿気、空気などによる影響を低減でき、気密性を確保することが可能となる。また、モニタＰＤ一体型ＶＣＳＥＬ２２ｅは、上部基板の貫通孔６４内に載置されており、周囲を上部基板６３から構成される壁により囲まれているため、モールド樹脂で被覆する際の樹脂溶液の量を容易に調整することが可能となる。したがって、簡便な工程で精度よく発光素子基板を製造することが可能となる。
【０１０５】
また、発光素子基板６０は、大きさの異なる上部基板６３及び下部基板６１より構成されており、上部基板６３の外周に段差が形成されていてもよい。この段差部を利用して、光ファイバを接続するためのモジュールのホルダ部に容易に取り付けることが可能となる。なお、本実施形態の光学素子基板は、スリーブ部と結合レンズ部とホルダ部が一体成型された接続モジュール１０と組み合わされる。
【０１０６】
図１０に、本実施形態に係る光学素子基板６０と接続モジュール１０を組み合わせた例を示す。
【０１０７】
接続モジュール１０のホルダ部１３ｂは、光学素子基板６０を構成する上部基板６３と下部基板６１により３方の面に形成される段差部に合致するように形成されている。具体的には、ホルダ部１３ｂは、発光素子基板６０の上部基板６３の側壁７０ａ、７０ｂ、７０ｃに嵌合し得る構造を有しており、この３方の面７０ａ、７０ｂ、７０ｃにより、接続モジュール１０と光学素子基板６０との位置決めがなされる。ホルダ部１３ｂは、また、側壁７０ａ、７０ｂ、７０ｃと接する以外の面が一部開放されており、上部基板６３に形成された信号配線６６ａ〜６６ｄの端子が、フレキシブル配線基板６７との接続が可能なように露出している。このように露出した端子にフレキシブル配線基板６７を接続し得るので、光学素子基板６０を接続モジュール１０に嵌合した際にも、フレキシブル配線基板６７の断線等の恐れがない。
【０１０８】
また、上記例示においては、発光面が自由空間を向くようにモニタＰＤ一体型ＶＣＳＥＬを搭載した例について説明したが、モニタＰＤ一体型ＶＣＳＥＬは、発光面を下部基板側に向けてフリップチップボンディングにより搭載してもよい。この場合には、モニタＰＤ一体型ＶＣＳＥＬを、ワイヤボンディングによる結合によらず、基板上の信号配線と接続し得るのでより高速化に対応した光送信モジュールを提供し得る。なお、この場合にも、２枚の基板間に信号配線パターンを形成し、一方の基板の外側の面にグランドパターンを形成することで、マイクロストリップラインを形成し得る。マイクロストリップラインを形成することにより、高周波域での伝送ロスを低減することが可能となる。また、発光素子から出射されたレーザ光は、下部基板を介して出射されることになるので、下部基板は、透光性材料で形成されるか又は透光性材料を用いない場合は、レーザ光が通過するための貫通孔が形成される。
【０１０９】
また、本実施形態では、モニタＰＤ一体型ＶＣＳＥＬを備えた発光素子基板について説明したが、他の発光素子又は受光素子を搭載してもよい。
【０１１０】
以上の構成によれば、外部回路との接続に金属ピンを用いず、マイクロストリップラインを備えたフレキシブル基板を用いているので、光通信の一層の高速化に対応し得る。また、上部基板の穴部内に光学素子を形成することで、光学素子を覆うモールド樹脂の液量を容易に調整することが可能となり、製造工程の簡略化を図ることができるため、低コスト化を図ることが可能となる。また、光学素子基板が、外周に段差を有しているため、段差部を利用して、光ファイバに接続するためのモジュールのホルダ部に容易に取り付けることができる。したがって、接続モジュールの光軸とホルダ部の位置関係、光学素子基板上の光学素子の位置関係を予め正確に設定しておけば、ホルダ部に光学素子基板を取り付けることにより、容易に接続モジュールと光学素子の光軸調整を行うことが可能となる。また、光学素子基板が積層構造をとるため、上部及び下部基板間に容易に配線層を設けることが可能となり、光学素子基板の設計の自由度が向上する。
【０１１１】
よって、本実施形態の光学素子基板を用いることで、高速化に対応でき、信頼性が高く、精度の良い、低コストな光通信モジュールを提供し得る。
【０１１２】
なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。したがって、例えば各光素子（ＶＣＳＥＬ及びモニタ素子）の構成、基板の配線等についても、上記に示した実施の形態の以外の種々の形態が適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る光送信モジュールに用いられるマイクロレンズが搭載されたＶＣＳＥＬの構成を説明するための断面図である。
【図３】図３は、第２の実施形態に係る光送信モジュールに用いられるマイクロレンズが搭載されたＶＣＳＥＬを模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、第３の実施形態に係る光送信モジュールの断面図である。
【図５】図５は、第３の実施形態に係る光送信モジュールに用いられるモニタＰＤ一体型ＶＣＳＥＬの拡大断面図を示す。
【図６】図６は、第４の実施形態に用いられる光受信モジュールを説明する断面図である。
【図７】図７は、第５の実施形態に用いられる発光素子基板を説明するための断面図である。
【図８】図８は、第６の実施形態に用いられる発光素子基板を説明するための斜視図である。
【図９】図９は、図８のＡ−Ａ’方向における断面図である。
【図１０】図１０は、第６の実施形態に係る光通信モジュールを説明するための図である。
【符号の説明】
１０・・・接続モジュール、２０ａ・・・発光素子基板、２２ａ・・・垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）、２３・・・ステムピン、２４・・・マイクロレンズ、２５・・・モニタフォトダイオード（モニタＰＤ）、２６・・・ボンディングワイヤ、２７・・・プリアンプ回路、２９・・・モールド樹脂、３１・・・反射板、４０・・・光軸、６０・・・発光素子基板、６１・・・下部基板、６２・・・グランドパターン、６３・・・上部基板、６４・・・穴部、６５・・・モールド樹脂、６６ａ〜ｄ・・・配線パターン、６６ｅ・・・グランドパターン、６７・・・フレキシブル基板
【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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