(57)【要約】【課題】  性能や信頼性に優れ、光回路との集積化によって小型化も可能なアレイ型受光部品を提供すること。【解決手段】  メタルキャンパッケージ内部に受光素子を配置した複数のメタルキャン型ＰＤ３２と、このメタルキャン型ＰＤ３２を線状又は面状に配列して一括して保持する保持部材３１と、この保持部材３１に設けられ、メタルキャン型ＰＤ３２を挿入する挿入穴３５と、この挿入穴３５の周壁に突出するように保持部材３１に設けられた複数の突起部３６とを備えている。これにより、メタルキャン型ＰＤ３２を保持部材３１により一括して配列したアレイ型受光部品を実現したので、角度ずれのない位置決め固定することが可能になり、大きな受光効率のバラツキなく、光回路と接続することができる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタルキャンパッケージ内に受光素子を配置した複数のメタルキャン型受光器と、該メタルキャン型受光器を線状又は面状に配列して一括して保持するとともに、前記メタルキャン型受光器を挿入する受光器挿入穴を設けた保持部材とを備え、該保持部材は、前記メタルキャン型受光器を保持する押圧部材を有することを特徴とするアレイ型受光部品。
【請求項２】
前記メタルキャン型受光器と前記保持部材とは、破壊することなく前記メタルキャン型受光器の交換が可能となるように、機械的な接触によってのみ相互に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のアレイ型受光部品。
【請求項３】
前記メタルキャン型受光器の先端にはレンズが固定され、前記保持部材は、前記メタルキャンの円筒中心線が互いに並行になるように、前記メタルキャンパッケージのキャップ部を周囲から略等方に締め付けて保持する保持手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のアレイ型受光部品。
【請求項４】
前記メタルキャン型受光器の前記メタルキャンの円筒中心線がなす角度が、２°以下であることを特徴とする請求項３に記載のアレイ型受光部品。
【請求項５】
前記保持手段が、前記メタルキャンパッケージの前記キャップ部よりも大きく開けた受光器挿入穴と、該受光器挿入穴の内周の略等方の位置に少なくとも３つ以上設けた突起部からなり、該突起部の先端に内接する円が、前記メタルキャン型受光器を挿入しない状態で、前記メタルキャンパッケージのキャップ部よりも小さいことを特徴とする請求項３又は４に記載のアレイ型受光部品。
【請求項６】
前記突起部と前記受光器挿入穴の内周は、同一材料で構成されていることを特徴とする請求項５に記載のアレイ型受光部品。
【請求項７】
前記受光器挿入穴の円筒外側周囲の略等方の位置に、空隙又は弾性材料からなる歪吸収部を設けたことを特徴とする請求項５に記載のアレイ型受光部品。
【請求項８】
前記突起部は、弾性構造部品又は弾性材料からなることを特徴とする請求項５に記載のアレイ型受光部品。
【請求項９】
前記保持手段が、前記メタルキャンパッケージの前記キャップ部よりも若干大きく開けた受光器挿入穴と、前記メタルキャン型受光器と前記受光器挿入穴の内壁との間に設けた弾性構造部品又は弾性材料からなることを特徴とする請求項３又は４に記載のアレイ型受光部品。
【請求項１０】
前記メタルキャン型受光器の先端には、レンズが固定されており、前記保持部材は、前記メタルキャンパッケージの前記キャップ部よりも大きく開けた前記メタルキャン型受光器挿入穴を有し、該受光器挿入穴にキャップ部側を挿入した前記メタルキャンパッケージのステム外縁部を前記受光器挿入穴のステム側表面に均等に接触させるように、前記ステム側から前記受光器挿入穴の方向に押し付けるバネ構造を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のアレイ型受光部品。
【請求項１１】
前記保持部材は、前記メタルキャン型受光器とともに、該メタルキャン型受光器と対となるレンズを一括して保持することを特徴とする請求項１又は２に記載のアレイ型受光部品。
【請求項１２】
前記レンズが、ボールレンズであることを特徴とする請求項１１に記載のアレイ型受光部品。
【請求項１３】
前記レンズが、マイクロレンズアレイであることを特徴とする請求項１１に記載のアレイ型受光部品。
【請求項１４】
前記メタルキャンの円筒中心線に対して、前記メタルキャン型受光器の前記メタルキャンパッケージの内部に配置された受光素子の受光部中心位置が略同一の方向に位置するように、前記メタルキャン型受光器を前記保持部材に設けたことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載のアレイ型受光部品。
【請求項１５】
前記メタルキャン型受光器は、前記メタルキャンパッケージの円筒中心線上に設けた金属ピンを一方の電極とし、前記メタルキャンの筐体外部を他方の電極とすることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載のアレイ型受光部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アレイ型受光部品に関し、より詳細には、光通信や光情報処理の分野で用いられる、小型かつ多チャネルのアレイ型受光部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の波長多重光通信の分野において、多重された光信号を伝送路途中で一時的に分波し、所望の光信号を抜き取った後に再度合波して伝送路に送出するといった光処理機能が必要とされている。このような機能を実現するためには、光信号レベルを揃えるために、光強度をモニタしてフィードバック制御を行うことが必要となるため、複数の光信号を受光できる多チャネルの光モニタ回路の必要性が高まっている。
【０００３】
これに対して、ファイバピッグテイル付きのメタルキャン型フォトダイオード（以下、ＰＤという）を複数並べて用いる構成が実用化されている。このメタルキャン型ＰＤとは、メタルキャンパッケージの内部に、フォトダイオード（ＰＤ）素子を封入した受光部品のことである。なお、メタルキャンパッケージとは、円盤状の金属板の中心付近に電極ピンを貫通させて封止した「ステム」と呼ばれる部品と、円筒形の金属部品の先端にガラス等の透明な材料からなる窓部を設けた「キャップ」と呼ばれる部品とから構成される光半導体素子用の汎用的なパッケージ形態であって、ステムの所定の位置にＰＤ素子を実装した後に、抵抗溶接等によってキャップを被せて封止するのが一般的である。
【０００４】
このような構成では、汎用のファイバピッグテイル付きのメタルキャン型ＰＤを並べて小型のケースに収容すれば、性能を損なわずに多チャネルの光モニタ部品を安価に実現できる。なぜなら、大量生産される汎用パッケージ部品を用いることにより、低価格かつ高い信頼性を確保できることに加え、１チャネルごとに光ファイバをアライメント・固定してあるので、受光効率は良好であり、かつ個別にパッケージされ光学的に絶縁されているため、クロストーク等の問題も生じないからである
一方、極めて小型で光回路との集積化が可能な形態として、図１のような構成が検討されている。
【０００５】
図１は、従来の多チャネル光モニタ回路の構成図で、図中符号１１は平面光回路、１２はＰＤアレイ素子、１３は垂直光路変換ミラーを示している。シリコン基板上に形成した石英系光導波路を備えた平面光回路１１を用い、光導波路の一端部に導波光を垂直上方に反射する垂直光路変換ミラー１３を設け、この垂直光路変換ミラー１３の上部にベアチップのＰＤアレイ素子１２を直接搭載することにより、極めて小型な集積型のアレイ受光回路を実現できる。なお、このようなアレイ受光回路の構造や作成方法は様々であるが、例えば、以下の特許文献１〜３に記載されている方法を用いればよい。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２６５１５号公報
【特許文献２】特開平９−３１８８５０号公報
【特許文献３】特開平１１−８４１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、光モニタ回路は、分波器、合波器、可変減衰器等の光信号処理回路と組み合わせて用いる場合が多いため、こうした部品と組み合わせたときにできるだけ小型にできる構成が望まれている。ところが、ファイバピッグテイル付きのメタルキャン型ＰＤは、性能や価格面では申し分ないものの、光ファイバの余長処理に大きな面積を占有してしまうため、結果として上述の要求を満足できない。
【０００８】
一方、図１に示した構造を用いることにより、ＰＤアレイ素子を光回路と極めて小型に集積化可能であるという利点があるものの、性能や信頼性のすべてを同時に満足することが困難である。すなわち、第１に、ベアチップＰＤアレイ素子では、素子内部で−３０ｄＢ前後のチャネル間クロストークが発生してしまう問題がある。これはあるチャネルに入射した光の一部が素子内部を伝播して他チャネルに漏れこむためであり、ＰＤアレイ素子を用いる限り大きな改善は困難である。第２は、信頼性上の問題である。すなわち、このような多チャネルのＰＤアレイ素子を光回路に接着・固定してしまう構造の場合、たとえ１チャネル分のＰＤ素子が故障したとしても、回路全体を取り替える必要が生じる。そのため、極めて高い信頼性が必要となり、高価なものになってしまうのである。そのうえ、ベアチップＰＤアレイ素子を光回路に直接搭載する場合には、通常、ポッティング等により樹脂封止を行うのが一般的であるが、上述した高い信頼性をこのような封止構造で確保するためには、工程管理などに多大な労力を要することになってしまうという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、性能や信頼性に優れ、光回路との集積化によって小型化も可能なアレイ型受光部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、メタルキャンパッケージ内に受光素子を配置した複数のメタルキャン型受光器と、該メタルキャン型受光器を線状又は面状に配列して一括して保持するとともに、前記メタルキャン型受光器を挿入する受光器挿入穴を設けた保持部材とを備え、該保持部材は、前記メタルキャン型受光器を保持する押圧部材を有することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記メタルキャン型受光器と前記保持部材とは、破壊することなく前記メタルキャン型受光器の交換が可能となるように、機械的な接触によってのみ相互に固定されていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記メタルキャン型受光器の先端にはレンズが固定され、前記保持部材は、前記メタルキャンの円筒中心線が互いに並行になるように、前記メタルキャンパッケージのキャップ部を周囲から略等方に締め付けて保持する保持手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記メタルキャン型受光器の前記メタルキャンの円筒中心線がなす角度が、２°以下であることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載の発明において、前記保持手段が、前記メタルキャンパッケージの前記キャップ部よりも大きく開けた受光器挿入穴と、該受光器挿入穴の内周の略等方の位置に少なくとも３つ以上設けた突起部からなり、該突起部の先端に内接する円が、前記メタルキャン型受光器を挿入しない状態で、前記メタルキャンパッケージのキャップ部よりも小さいことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記突起部と前記受光器挿入穴の内周は、同一材料で構成されていることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記受光器挿入穴の円筒外側周囲の略等方の位置に、空隙又は弾性材料からなる歪吸収部を設けたことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項８に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記突起部は、弾性構造部品又は弾性材料からなることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項９に記載の発明は、請求項３又は４に記載の発明において、前記保持手段が、前記メタルキャンパッケージの前記キャップ部よりも若干大きく開けた受光器挿入穴と、前記メタルキャン型受光器と前記受光器挿入穴の内壁との間に設けた弾性構造部品又は弾性材料からなることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記メタルキャン型受光器の先端には、レンズが固定されており、前記保持部材は、前記メタルキャンパッケージの前記キャップ部よりも大きく開けた前記メタルキャン型受光器挿入穴を有し、該受光器挿入穴にキャップ部側を挿入した前記メタルキャンパッケージのステム外縁部を前記受光器挿入穴のステム側表面に均等に接触させるように、前記ステム側から前記受光器挿入穴の方向に押し付けるバネ構造を備えたことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記保持部材は、前記メタルキャン型受光器とともに、該メタルキャン型受光器と対となるレンズを一括して保持することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の発明において、前記レンズが、ボールレンズであることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１３に記載の発明は、請求項１１に記載の発明において、前記レンズが、マイクロレンズアレイであることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１４に記載の発明は、請求項１乃至１３のいずれかに記載の発明において、前記メタルキャンの円筒中心線に対して、前記メタルキャン型受光器の前記メタルキャンパッケージの内部に配置された受光素子の受光部中心位置が略同一の方向に位置するように、前記メタルキャン型受光器を前記保持部材に設けたことを特徴とする。
【００２４】
また、請求項に記載の発明は、請求項１乃至１４のいずれかに記載の発明において、前記メタルキャン型受光器は、前記メタルキャンパッケージの円筒中心線上に設けた金属ピンを一方の電極とし、前記メタルキャンの筐体外部を他方の電極とすることを特徴とする。
【００２５】
このような構成により、メタルキャン型ＰＤを保持部材により一括して配列したアレイ型受光部品を実現したので、大きな受光効率のバラツキなく、光回路と接続することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の保持部材によれば、個別にパッケージされたメタルキャン型ＰＤを角度ずれなく保持することが可能となる。また、メタルキャン型ＰＤと対となるレンズとを一括して保持する構造を用いれば、メタルキャン型ＰＤの角度ずれの許容量を格段に大きくすることが可能となる。このように本発明によって、実効的に角度ずれの問題なくメタルキャン型ＰＤを保持することが可能となるので、これによって、１次元、２次元にＰＤを配列した高性能、高信頼でかつ集積可能なアレイ型受光部品を実現できた。また、受光器としてメタルキャン型ＰＤを用いたことによって、低コスト化が達成できるとともに、メタルキャンの回転対象形状を利用することによって、上述した保持構造や、ＰＤ実装位置ずれの緩和も可能となるという効果を生じる。さらに、本発明の保持構造は、光学性能を満足するのに十分な保持力と位置精度をもたせつつ、受光器の抜き挿しも容易な構造としたので、受光器を個別に交換可能となった。
【００２７】
したがって、本発明により、性能や信頼性に優れ、光回路との集積化によって小型化も可能なアレイ型受光部品を提供することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
まず、以下に本発明の概要について説明する。具体的な実施形態については後述する。
本発明の概要は、（１）ファイバピッグテイルのない、汎用のメタルキャン型ＰＤを用い、複数のメタルキャン型ＰＤをホルダ部品に一体に固定してアレイ部品として用いる点、（２）ホルダ部品はメタルキャン型ＰＤを機械的な接触によって保持し、必要に応じて一部のメタルキャン型ＰＤのみでも交換可能とする点である。さらに、これらを実現するための具体的な構成として、（１）レンズ付きメタルキャン型ＰＤを角度ずれなく保持する構成と、（２）レンズなしメタルキャン型ＰＤとともに、これと別に用意したレンズを中心間の相対位置を精度よく合わせて保持する構成を提供することである。
【００２９】
上述したように、メタルキャン型ＰＤを用いる場合の問題は、ファイバピッグテイルがつくことによって大型化してしまうことである。これに対して、本発明はファイバピッグテイルのないメタルキャン型ＰＤを用い、これを線状または面状に所定の位置関係に並べて一体化したアレイ型受光部品を提供する。
【００３０】
このようなアレイ受光部品を用いれば、別途作製した多チャネルの出力を有する光回路と直接接続することにより、高性能や高信頼性を確保したまま、光回路との集積化が可能となり、上述したファイバピッグテイルに起因する問題は生じない。また、すでに触れたように、信頼性確保は、小型かつ多チャネルの受光部品の本質的な問題である。１チャネルが故障した場合、または組み立て後に不具合が発見された場合には、不良品として問題のないチャネルも含めてすべてを廃棄または交換する必要が生じるためである。
【００３１】
こうしたことは、歩留まりを著しく落としてコストの高騰を招くうえ、製品として出荷する際には全チャネルがどれひとつ故障しないように信頼性を確保する必要性が生じることから、単チャネル製品とは比較にならない高い信頼性を要求されてしまうことになる。これに対して、本発明はホルダ部品とメタルキャン型ＰＤとを化学的な接着または接合は用いず、機械的な接触のみによって固定する。これによって不具合の生じたメタルキャン型ＰＤのみを交換可能にできる。
【００３２】
さて、以上の要旨は極めて単純明快であるのに、現実には、これまでこうした部品は実現されていない。この理由は、メタルキャン型ＰＤの受光特性と汎用メタルキャン型ＰＤの寸法公差および実装精度との兼ね合いの問題があったためである。この問題について以下に説明する。
【００３３】
まず、メタルキャン型ＰＤをはじめとして個別にパッケージされた受光部品の受光特性で注意すべき点は、光入射用の窓部からＰＤ素子の受光面までの距離が少なくとも５００μｍ〜１ｍｍ以上離れてしまうことである。そのため、光ファイバ出射光をメタルキャン型ＰＤに直接入射した場合には、この間を伝播する間に光は回折によってＰＤ素子の受光径よりも広がってしまい、受光効率が低下してしまうため、先端に集光レンズを設けたメタルキャン型ＰＤを用いるのが一般的である。このようなレンズ付きメタルキャン型ＰＤは、入射光を集光して受光するので、受光効率が良いのはもちろんのこと、光軸横方向の位置ずれトレランスが大幅に拡大するという大きな利点がある。例えば、受光径が３００μｍのＰＤ素子を用いた場合でも、±２００μｍ以上の入射光の横方向位置ずれを許容する。これは、レンズによって絞られるため、入射光の位置が大きくずれてもレンズの倍率だけ縮小されて受光面へ到達するため、受光面での位置ずれはずっと小さくなるためである。こうした特性は、本発明のようなアレイ型受光部品を作製する場合は好都合である。すなわち、後述するように、適当な板にドリルなどで所定の位置に貫通穴を設け、ここにメタルキャン型ＰＤを挿入するだけの構造でも、位置や、穴径などの加工精度は上述のトレランス以内に十分おさまるし、光回路との熱膨張差による位置ずれも問題にならないからである。
【００３４】
ところが、このようなレンズ付きＰＤは入射光の角度ずれがある場合には極めて大きい受光効率の低下を招く特性がある。これはレンズの倍率やＰＤ受光径などの設計によるが、通常、光モニタＰＤとして用いる受光径２００〜３００μｍ程度のものの場合には、わずか３°程度の角度ずれによっても、受光効率は２０〜４０％程度の受光効率低下が生じてしまう場合がある。そのため、上述したようなアレイ型受光部品を実現するためには、受光器を相互に角度ずれなく保持する必要がある。
【００３５】
一方、メタルキャンパッケージのキャップ部の長さは、通常２〜４ｍｍ、キャップ部外径の寸法公差は、±１００〜２００μｍ程度あるのが通常である。もちろん寸法の揃ったものを選別すれば、公差を小さくすることはできるがコストアップになるため現実的ではない。
【００３６】
そこで、図２に示すように、上述したような穴あけ加工を行った板２４にメタルキャン型ＰＤ２１を挿入するために、最大公差を見込んで、キャンのキャップ径よりも大きな穴径を有する受光器挿入穴２２を開けると、キャップ部２３の長さ３．５ｍｍ、外径公差±１００μｍとしても３．２°、長さ２ｍｍ、公差±１００μｍでは５．７°と大きな角度ずれが発生してしまい、受光効率が５０％以下まで大きく低下してしまうことになる。小型アレイ化を行うためには当然外形の小さいメタルキャンを選ぶべきであり、小型になるほど上述した受光器挿入穴２２のガタによって生じる角度ずれを回避するのは困難になるので、この問題は深刻である。
【００３７】
なお、このような事情は、本発明のようにアレイ型受光部品を構成する場合の特徴的な問題である。すなわち、単一のメタルキャンに調心してファイバピッグテイルをとりつける場合には、角度ずれがあったとしても、横方向にずらすと角度ずれを補償できる最適位置があるので問題はない。これに対して、アレイ型受光部品とあらかじめ位置を固定されたアレイ光導波路とを接続する際には、個別に光軸の調心ができないため、受光器間で角度ずれがあるとこれを補正することができない。
【００３８】
以上説明したように、アレイ型受光部品では受光器間の位置精度は緩くて良い反面、相対的な角度ずれに対して極めて厳しく、通常許容される範囲は２°以下である。これに対して、上述した本発明の提供する第１の構成によれば、レンズ付きメタルキャンＰＤを角度ずれなく保持することが可能となる。また、本発明の第２の構成によれば、メタルキャンの保持とは別にレンズの相対位置精度を確保することによって、上述した問題を解決できる。すなわち、大きな角度ずれが発生するのは、レンズの中心から光軸がずれた場合であるから、別途用意したレンズの中心の相対位置を精度よく決められれば、メタルキャン自体の角度ずれ許容量を格段に大きくすることができる。
【００３９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。  
（実施形態１）
図３（ａ），（ｂ）は、本発明のアレイ型受光部品の実施形態１を説明するための構成図で、図３（ａ）は斜視図、図３（ｂ）は一つの受光器挿入穴を拡大した上面図である。図中符号３０はアレイ型受光部品、３１はホルダ部品、３２はメタルキャン型ＰＤ（受光器）、３３はキャップ部、３４はレンズ、３５は受光器挿入穴、３６は突起部（押圧部材）を示している。
【００４０】
この実施形態１におけるアレイ型受光部品３０は、メタルキャンパッケージ内に受光素子を配置した複数のメタルキャン型ＰＤ３２と、このメタルキャン型ＰＤ３２を線状又は面状に配列して一括して保持するホルダ部品３１と、このホルダ部品３１に設けられ、メタルキャン型ＰＤ３２を挿入する受光器挿入穴３５と、この受光器挿入穴３５の周壁に突出するようにホルダ部品３１に設けられた複数の突起部３６とを備えている。
【００４１】
レンズ付きのメタルキャン型ＰＤ３２としては、小型化のため、キャップ部３３の外径とその公差が２ｍｍ±０．１ｍｍ、キャップ部３３の長さ約２ｍｍの小型のものを用いた。ステム外径は２．４ｍｍ±０．１５ｍｍであり、また、レンズ３４はキャップ部３３の先端から０．８ｍｍほど突き出ている。なお、受光器素子の受光径は３００μｍである。ホルダ部品３１としては、３ｍｍ厚の黒色ポリカーボネート樹脂板を用い、この板に２．５４ｍｍピッチで２行×４列に受光器挿入穴３５を設けた。この受光器挿入穴３５にメタルキャン型ＰＤ３２を挿入すれば、ちょうどレンズ３４の先端がホルダ部品３１の表面から２００μｍ引っ込んだ位置に固定できる。
【００４２】
さて、この実施形態１の特徴は、受光器挿入穴３５の構造である。機械加工により、まず直径１．８５ｍｍの貫通穴を開け、さらに受光器挿入穴３５の内周に中心から等方に３つの突起部３６が残るように、これ以外の部位を最大径が２．２ｍｍとなるように削り、図３（ｂ）に示すような形状の穴とした。このような加工は、通常の切削加工でも容易にできるし、適した材料を選んで金型を用いて成型してもよい。本発明によれば、熱膨張による受光器の位置ずれは、この程度のサイズであれば問題にならないため、ホルダ部品の材料の選択自由度は高い。
【００４３】
さて、本発明のアレイ型受光部品では、受光器挿入穴３５の内周に配した３つの突起部３６の先端を結ぶ内径は、メタルキャン型ＰＤ３２のキャップ部３３の外径の公差を含めた最小値よりも小さいので、メタルキャン型ＰＤ３２のキャップ部３３を圧入すれば、３つの突起部３６によって周囲から等方的に締め付けられ、自動的にメタルキャンの円筒中心位置をずらさずに、角度ずれなく固定できることになる。ここで、突起部３６の役割は、本発明を実施する上で極めて重要である。つまり、ＰＤ外形公差は、最大２００μｍにも達するので、もし、このような構造を設けずに、内径１．８５ｍｍの貫通穴のみとした場合には、ホルダ部品３１の割れや、メタルキャン型ＰＤ３２自体の変形によるパッケージ溶接部へのダメージが懸念されるほか、圧入したメタルキャン型ＰＤ３２の抜き取りが困難になってメタルキャン型ＰＤ３２に不具合が生じても交換による修理が困難になる問題がある。
【００４４】
これに対して、本発明のアレイ型受光部品３０では、メタルキャン型ＰＤ３２の圧入によって生じた歪は、突起部３６の変形によって吸収されるので、大きな外径公差をカバーすることが可能となる。さらに、本発明のアレイ型受光部品３０によれば、突起部３６の数の設計などによってメタルキャン型ＰＤ３２との接触面積を適宜調整すれば、使用中にはメタルキャン型ＰＤ３２を安定に保持し、かつ交換が必要な場合には抜き取り、交換ができるように、メタルキャン型ＰＤ３２の保持力を調節できる効果が生じる。
【００４５】
図４は、実施形態１のアレイ型受光部品の使用例であって、平面光回路との接続構造を示す斜視図で、図中符号４１は平面光回路、４２はガラス板、４３は垂直光路変換ミラーを示している。なお、図３と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
【００４６】
本発明のアレイ型受光部品を用いた一例として、８ｃｈのアレイ受光回路の構成を示している。シリコン基板上に形成した石英系の平面光回路４１を用いており、８本の光導波路の端部に、各々上述した特許文献３に記載の垂直光路変換ミラー４３を設けた。さらに平面光回路４１の上面に透明接着剤によりガラス板４２を貼り付け、さらにその上面にアレイ型受光部品を接着した。このとき、ホルダ部品３１のみをガラス板４２に接着し、ガラス板４２とメタルキャン型ＰＤ３２のレンズ面間は空隙としている。このような構造によれば、集積型受光回路を作製した後、または使用中に、いずれかのメタルキャン型ＰＤ３２に不具合が生じたとしても、所望のメタルキャン型ＰＤ３２のみを抜き取って交換、修理することが可能である。
【００４７】
なお、上述した説明では、メタルキャン型ＰＤ３２の電極構造や電気的接続に関しては特に触れなかった。これは、上述したように、本発明の要旨となんら関係なく、場合に応じて適宜設計すればよいからである。したがって、図１〜図４ではすべてステム裏面に電極ピンを１本だけ設けた図を描いたが、これに限らない。例えば、正負電極２ピンのものを用いてもよいし、１ピンのものを用いる場合には、ホルダ部品３１の全体を金属材料で構成するか、または金属配線板を別途用意して、これを他方の電極となるキャン筐体と接触させれば、電極を取り出すことができる。ホルダ部品３１の全体を金属材料で構成する場合には、ホルダ部品３１に共通電極ピンを立てるなどしても良い。
【００４８】
（実施形態２）
図５は、本発明のアレイ型受光部品の実施形態２を説明するための構成図で、実施形態２に係るアレイ型受光部品におけるホルダ部品に設けられた受光器挿入穴を示す拡大上面図である。図中符号５１は歪吸収穴で、その他、図３と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
【００４９】
実施形態２におけるアレイ型受光部品は、上述した実施形態１と同様の構成であり、ホルダ部品３１に設けられた受光器挿入穴３５の構造のみが異なっている。受光器挿入穴３５は、実施形態１の構造に加えて、３つの突起部３６の外側に０．５ｍｍ径の歪吸収穴５１を開けた。このような構造によれば、メタルキャン型ＰＤ３２を圧入したときに、突起部３６の変形に加えて、この外側の歪吸収穴５１がつぶれるため、より大きなＰＤ外形公差に対応できる。実際この構造によって３００μｍ以上の外形公差をカバーできることがわかった。なお、本実施形態では、歪吸収穴５１の内部は空隙としたが、弾性樹脂を注入するなどしても良い。
【００５０】
（実施形態３）
図６（ａ），（ｂ）は、本発明のアレイ型受光部品の実施形態３を説明するための構成図で、図６（ａ）は、実施形態３に係るアレイ型受光部品を構成するホルダ部品における一つの受光器挿入穴の構造を示す上面図、図６（ｂ）は、断面図である。図中符号６１はホルダ部品、６２は受光器挿入穴、６３はコイルバネ挿入穴、６４はコイルバネ（押圧部材）で、その他、図３と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。なお、この実施形態３においては、ホルダ部品６１とコイルバネ６４により保持部材を構成している。
【００５１】
この実施形態３におけるアレイ型受光部品は、実施形態１と同様の構成であり、ホルダ部品６１に設けられた受光器挿入穴６２の構造のみが異なる。この実施形態３における受光器挿入穴６２は、実施形態１の構造の突起部３６の代わりにコイルバネ６７によって構成したものである。すなわち、機械加工により、まず直径２．２ｍｍの貫通穴を開け、さらに穴の中心から１．４ｍｍ離れた位置に直径０．５ｍｍの貫通したコイルバネ挿入穴６３を等方の３箇所に設けた。さらにこの３箇所のコイルバネ挿入穴６３に０．５ｍｍ外径のコイルバネ６４を挿入した。これによって、コイルバネ６４の一部が２．２ｍｍ径の受光器挿入穴６２の内部に突き出ることになり、その内径は概ね１．８ｍｍとなる。
【００５２】
本発明のアレイ型受光部品の受光器挿入穴６２にメタルキャンのキャップ部３３を挿入すると、コイルバネ６４が変形し、周囲等方から締め付け力が働くため、角度ずれなくメタルキャン型ＰＤ３２を保持できる。以上のように、上述した実施形態１における突起部に代えてコイルバネによって構成したので、このコイルバネをホルダ部品と同一材料で構成しなくとも良いことは明らかである。
【００５３】
（実施形態４）
図７（ａ），（ｂ）は、本発明のアレイ型受光部品の実施形態４を説明するための構成図で、図７（ａ）は、実施形態４に係るアレイ型受光部品を構成するホルダ部品における一つの受光器周辺の構造を示す組立図、図７（ｂ）は、断面図である。図中符号７１はホルダ部品、７２は受光器挿入穴、７３は板バネ（押圧部材）で、その他、図３と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。なお、この実施形態４においては、ホルダ部品７１と板バネ７３により保持部材を構成している。
【００５４】
この実施形態４におけるアレイ型受光部品は、実施形態１と同様の構成であり、ホルダ部品７１の受光器挿入穴７２の構造のみが異なる。
【００５５】
この実施形態４における受光器挿入穴７２は、メタルキャンパッケージのキャップ部３３を周囲から略等方に締め付けて保持する保持手段として、受光器挿入穴７２に突起部を設けるのではなく、メタルキャン型ＰＤ３２と受光器挿入穴７２の内壁との間に板バネ７３を設けた点である。
【００５６】
すなわち、厚さ０．２ｍｍのステンレス板を用いて、図７（ａ）に示すような板バネ７３を作製した。これをあらかじめメタルキャン型ＰＤ３２のキャップ部３３に取り付け、２．５ｍｍ径に作製した受光器挿入穴７２に挿入すると、板バネ７３によって締め付けられ角度ずれなく保持できる。このように本発明の保持手段は、ホルダ部品７１にあらかじめ設けた突起等の構造でなくとも良い。
【００５７】
（実施形態５）
図８は、本発明のアレイ型受光部品の実施形態５を説明するための構成図で、実施形態５に係るアレイ型受光部品を構成するホルダ部品における一つの受光器周辺の構造を示す断面図で、図中符号８１はホルダ部品、８２は受光器挿入穴、８３はコイルバネ（押圧部材）、８４はカバー部材で、その他、図３と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。なお、この実施形態５においては、ホルダ部品８１とコイルバネ８３とカバー部材８４により保持部材を構成している。
【００５８】
この実施形態５に係るアレイ型受光部品は、上述した実施形態１と同様に８チャネルのアレイ型受光部品であるが、メタルキャン型ＰＤ３２を角度ずれなく保持する保持手段が異なる。
【００５９】
この実施形態５では、上述した実施形態１〜４のように、キャップ部３３を周囲から締め付けるように保持するのではなく、ステム外縁部をホルダ部品８１の上面に押し付けるように保持したものである。ステム外縁部は概ね平坦面が出ており、この平坦面はメタルキャンの円筒中心線とほぼ直角に交わる。そのため、ホルダ部品８１の側の受光器挿入穴８２をステム外径より若干小さい２．２ｍｍ径としておき、受光器挿入穴８２の周囲の平坦部にステム外縁部を均等に押し付ければ、角度ずれなく位置が決まる。押し付けは、ステムの上部にコイルバネ８３を置き、この上から電極ピン部分にスルーホールを設けたカバー部材８４をネジ止めすることによって行った。
【００６０】
このような保持方法では、メタルキャンの円筒中心線と受光器挿入穴８２の中心は若干ずれる可能性を有するが、上述したように、光軸横方向のトレランスは数１００μｍと大きいため、本実施形態５のように角度ずれのみを防止すれば一定の効果がある。
【００６１】
（実施形態６）
図９は、本発明のアレイ型受光部品の実施形態６を説明するための構成図で、実施形態６に係るアレイ型受光部品を構成するホルダ部品における一つの受光器周辺の構造を示す断面図で、図中符号９１はホルダ部品、９２はメタルキャン型ＰＤ（受光器）、９３はキャップ部、９４はボールレンズ、９５は受光器挿入穴で、その他、図３及び図８と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。なお、この実施形態６においては、ホルダ部品９１とボールレンズ９４とコイルバネ８３とカバー部材８４により保持部材を構成している。
【００６２】
この実施形態６に係るアレイ型受光部品と、上述した実施形態１〜５と異なる点は、メタルキャン型ＰＤ９２がレンズ付きではなく、先端をフラットな窓としたレンズなしメタルキャン型ＰＤ９２を用い、別途、ボールレンズ９４をメタルキャン型ＰＤごとに設けた点である。
【００６３】
すなわち、ここではホルダ部品９１として、４ｍｍ厚のステンレス板を用い、この片側表面から２．２ｍｍ径の受光器挿入穴９５を２．１ｍｍの深さに設け、他方の表面から同軸状に１．４５ｍｍ径の穴を１．４ｍｍの深さまで開けた。さらにこの中央にできた０．５ｍｍ厚の壁に、同じく同軸状に１．２ｍｍ径の貫通穴を設けた。このようなホルダ部品９１の１．４５ｍｍ径の穴に、半径０．７５ｍｍ±２．５μｍのボールレンズ９４を圧入すると、仕切りとなる壁にあたった部位で止まり、固定される。一方、２．２ｍｍ径の穴にはレンズなしメタルキャン型ＰＤ９２のキャップ部９３を挿入し、実施形態５と同様に上部からコイルバネ８３を介してカバー部材８４をネジ止めして固定した。
【００６４】
ボールレンズ９４は、極めて安価な汎用部品であるにも関わらず、その外形公差は通常１０μｍ程度であり、メタルキャンパッケージと比較して格段に精度が高い。一方、機械加工による穴加工のピッチ誤差は、１０〜２０μｍ程度であるので、本実施形態６のように、ボールレンズ９４の径よりもわずかに小さい穴を開けておき、これに圧入すれば精度よく中心位置を合わせたレンズアレイを作製することができる。
【００６５】
このようにレンズ間の相対位置が正確に出ていれば、メタルキャン型ＰＤ自体の角度精度はさほど必要ない。なぜなら、前述したレンズ付きメタルキャンパッケージで角度ずれが問題になるのは、受光器挿入穴９５のガタによって生じる角度ずれでは、レンズ透過光のずれ方向と受光面のずれ方向が逆になるために大きな受光効率低下が発生するのに対して、この実施形態６のように、レンズ中心位置さえ精度よく出せば、受光面でのスポット位置ずれはないので、メタルキャン型ＰＤ自体の保持に要する角度精度を緩和できるのである。
【００６６】
（実施形態７）
図１０は、本発明のアレイ型受光部品の実施形態７を説明するための構成図で、実施形態６に係るアレイ型受光部品の構成を示す断面図で、図中符号１０１はホルダ部品、１０２はメタルキャン型ＰＤ（受光器）、１０３はキャップ部、１０４はマイクロレンズアレイ、１０４ａは微小レンズ、１０５は受光器挿入穴、１０７はコイルバネ（押圧部材）、１０６はカバー部材を示している。なお、この実施形態７においては、ホルダ部品１０１とマイクロレンズアレイ１０４とコイルバネ１０７とカバー部材１０６により保持部材を構成している。
【００６７】
この実施形態７に係るアレイ型受光部品と、実施形態６との違いは、ボールレンズの代わりに、マイクロレンズアレイ１０４を用いた点である。
【００６８】
すなわち、厚さ２．５ｍｍの板に２．２ｍｍ径の貫通穴を設け、その一方の表面に板ガラス上にエッチングにより微小レンズアレイ１０４ａを形成したマイクロレンズアレイ１０４を各レンズ１０４ａの中心が受光器挿入穴１０５の中心と一致するように位置合わせして貼り付けた。このように作製したホルダ部品１０１にレンズなしメタルキャン型ＰＤ１０２を挿入し、実施形態６と同様に上部から固定した。
【００６９】
このような構成でも、レンズ間の相対位置精度は十分に得られるため、実施形態６と同様の効果がある。
【００７０】
（実施形態８）
図１１は、本発明のアレイ型受光部品の実施形態８を説明するための構成図で、外観形状やメタルキャン型ＰＤの保持手段はすべて上述した実施形態１と同様の構造において、光入射側から見たメタルキャン内部のＰＤ素子の位置関係を示したものである。
【００７１】
この実施形態８に係るアレイ型受光部品の特徴は、メタルキャン内部のＰＤ素子３２ａの受光面中心がメタルキャン３２ｂの円筒中心線に対して略同一方向に位置するようにメタルキャン型ＰＤ３２を保持した点である。このような構成は、あらかじめ顕微鏡等を用いて受光面の中心位置ずれ方向を確認しておき、これが同一方向となるようにメタルキャン３２ｂを適宜回転させた後にホルダ部品３１に圧入すれば容易に実現できる。
【００７２】
ここまで、メタルキャン型ＰＤの外形のみに関して説明してきたが、現実にはメタルキャン内部のＰＤ素子の実装位置ずれに関しても考慮する必要がある。通常、光モニタＰＤとしては、暗電流が所定の範囲内で、位置合わせが容易になるように直径２００〜３００μｍのものを用いればよい。一方、ＰＤ素子の実装位置ずれは、±５０μｍ以内であるのが一般的なので、多くの場合、これに関して心配は不要である。一方、２００μｍ受光径として、かつ受光感度ばらつきを小さく抑えたい場合や、コスト低減のために±１００μｍ程度まで実装誤差を許容する必要がある場合には、ＰＤ素子の実装位置ずれは無視できない。
【００７３】
これに対して、本実施形態８では、メタルキャン３２ｂの中心に対して、ＰＤ素子３２ａの受光面の中心位置が同一方向になるように、メタルキャン３２ｂを回転させて保持した。このようにすれば、実効的に、実装誤差の影響を半分に低減することができるのである。なお、このようにメタルキャン３２ｂを回転させて保持すると、電極ピンの位置が変化してしまい、その後の取り扱いが不便なので、１ピンのものを用いると都合が良い。一方、このような構造がとれるのは、中心対象形状のメタルキャン３２ｂを用いた効果でもある。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】従来の多チャネル光モニタ回路の構成図である。
【図２】メタルキャン型ＰＤを配列する構造例と角度ずれ発生の説明図である。
【図３】本発明のアレイ型受光部品の実施形態１を説明するための構成図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は一つの受光器挿入穴を拡大した上面図である。
【図４】実施形態１のアレイ型受光部品の使用例であって、平面光回路との接続構造を示す斜視図である。
【図５】本発明のアレイ型受光部品の実施形態２を説明するための構成図である。
【図６】本発明のアレイ型受光部品の実施形態３を説明するための構成図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。
【図７】本発明のアレイ型受光部品の実施形態４を説明するための構成図で、（ａ）は組立図、（ｂ）は断面図である。
【図８】本発明のアレイ型受光部品の実施形態５を説明するための構成図である。
【図９】本発明のアレイ型受光部品の実施形態６を説明するための構成図である。
【図１０】本発明のアレイ型受光部品の実施形態７を説明するための構成図である。
【図１１】本発明のアレイ型受光部品の実施形態８を説明するための構成図である。
【符号の説明】
【００７５】
１１  平面光回路
１２  ＰＤアレイ素子
１３  垂直光路変換ミラー
２４  板
２１  メタルキャン型ＰＤ
２２  受光器挿入穴
２３  キャップ部
３０  アレイ型受光部品
３１  ホルダ部品
３２  メタルキャン型ＰＤ
３３  キャップ部
３４  レンズ
３５  受光器挿入穴
３６  突起部（押圧部材）
４１  平面光回路
４２  ガラス板
４３  垂直光路変換ミラー
５１  歪吸収穴
６１，７１，８１，９１，１０１  ホルダ部品
６２，７２，８２  受光器挿入穴
６３  コイルバネ挿入穴
６４  コイルバネ（押圧部材）
７３  板バネ（押圧部材）
８３  コイルバネ（押圧部材）
８４  カバー部材
９２，１０２  メタルキャン型ＰＤ
９３，１０３  キャップ部
９４  ボールレンズ
９５，１０５  受光器挿入穴
１０４  マイクロレンズアレイ
１０４ａ  微小レンズアレイ
１０６  カバー部材
１０７  コイルバネ（押圧部材）
【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】
2005252038.tif 000007
【図６】
2005252038.tif 000008
【図７】
2005252038.tif 000009
【図８】
2005252038.tif 000010
【図９】
2005252038.tif 000011
【図１０】
2005252038.tif 000012
【図１１】
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