(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、信号光を出射する発光手段と、
前記基板に形成され、前記発光手段から照射された前記信号光と結合し、入射した前記信号光を導波する光伝送手段と、
前記発光手段から照射された前記信号光のうち前記光伝送手段の導波路部に入射しなかった漏れ光を受光するモニタ用受光手段と、を備え、
前記モニタ用受光手段は前記光伝送手段の上方に受光面が下向きになるように実装されることを特徴とする光半導体モジュール。
【請求項２】
前記基板と前記モニタ用受光手段との間にクラッド層が形成されていることを特徴とする請求項１記載の光半導体モジュール。
【請求項３】
前記モニタ用受光手段は、前記クラッド層の上に形成された電極上に実装されていることを特徴とする請求項２記載の光半導体モジュール。
【請求項４】
前記クラッド層と前記基板との間に前記漏れ光を反射させる反射膜が形成されていることを特徴とする請求項２記載の光半導体モジュール。
【請求項５】
信号光を出射する発光手段と、
前記発光手段から照射された前記信号光と結合し、入射した前記信号光を導波する光ファイバと、
前記発光手段から照射された前記信号光のうち前記光ファイバに入射しなかった漏れ光を受光するモニタ用受光手段と、を備え、
前記モニタ用受光手段は前記光ファイバの上方に受光面が下向きになるように実装されることを特徴とする光半導体モジュール。
【請求項６】
前記モニタ用受光手段は前記光ファイバと接していないことを特徴とする請求項５記載の光半導体モジュール。
【請求項７】
第１の信号光を出射する発光手段と、
前記発光手段から照射された前記第１の信号光と結合し、入射した前記第１の信号光を導波する第１の光伝送手段と、
前記発光手段から照射された前記第１の信号光のうち前記第１の光伝送手段の導波路部に入射しなかった漏れ光を受光するモニタ用受光手段と、
第２の信号光を導波する第２の光伝送手段と、第２の信号光を受光する受信用受光手段と、
第１の光伝送手段および第２の光伝送手段を導波した光を結合する分岐伝送手段と、を備え、
前記モニタ用受光手段は前記第１の光伝送手段の上方に受光面が下向きになるように実装されることを特徴とする光半導体モジュール。
【請求項８】
第１の信号光を出射する発光手段と、
前記発光手段から照射された前記第１の信号光と結合し、入射した前記第１の信号光を導波する第１の光伝送手段と、
前記発光手段から照射された前記第１の信号光のうち前記第１の光伝送手段の導波路部に入射しなかった漏れ光を受光するモニタ用受光手段と、
第２の信号光を導波する第２の光伝送手段と、前記第１の光伝送手段を導波した前記第１の信号光を反射しかつ第２の光伝送手段を導波した前記第２の信号光を透過するフィルタと、前記フィルタを透過した前記第２の信号光を導波する第３の光伝送手段と、第３の光伝送手段を導波した前記第２の信号光を受光する受信用受光手段とを備え、
前記モニタ用受光手段は前記第１の光伝送手段の上方に受光面が下向きになるように実装され、前記フィルタにより反射された前記第１の信号光は前記第２の光伝送手段を導波することを特徴とする光半導体モジュール。
【請求項９】
前記モニタ用受光手段は前記発光手段から出射された前方光の漏れ光を受光することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の光半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信ネットワークにおける光半導体モジュール関し、特に光導波路上にモニタ用受光素子を実装した光半導体モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光半導体モジュールでは、通常は半導体レーザなどの発光素子から出射される光出力レベルを一定に保つ等の目的から、発光素子から出力される信号光の一部を受光素子により受光してモニタする。従来は、このモニタを行うために、半導体レーザの後方にモニタ用受光素子を配置して、半導体レーザの後方から出射される光を受光して光出力レベルを検出し、これをフィードバック制御することにより光出力制御をしている。
【０００３】
他方、双方向光通信用に送信用の信号光を出射する発光素子と、送信されてきた信号光を受信する受光素子の双方を備え、さらに両信号光を結合させる結合部を備えた光半導体モジュールが開発、実用化されている。双方向通信用光半導体モジュールとして、例えば、特開平１１−３８２７９号公報に示されるものが知られている。このモジュールは、信号光送信時に半導体レーザの後方から出射される光が、送信されてきた信号光を受光するための受信用受光素子に入射されることのないように構成されている。
【０００４】
図７は従来の光半導体モジュールの一例を示す構成図である。光半導体モジュールは光導波路基板、発光素子、モニタ用受光素子、受信用受光素子から構成されており、発光素子は第1の光導波路と光学的に結合するように基板上に実装されている。受信用受光素子は第２光導波路と結合するように基板上に実装されている。発光素子と受信用受光素子を並列に配置することにより発光素子からの後方光を受信用受光素子に入射されないように構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような光半導体モジュールでは、発光素子の後方光を直接モニタ用受光素子で受光するため、モニタ用受光素子には導波路入射型の受光素子を使用しなければならない。すなわち、導波路入射型の受光素子は、現在一般に使用されている表面入射型の受光素子よりも高価なため、モジュールの低コスト化が困難なこと、および受光径が小さいため、非常に精密な実装精度が要求されるという欠点がある。
【０００６】
また、発光素子の後方光をモニタ光として使用しているので、発光素子の後面の反射率を大きくして前方光の光出力アップを図るには制限もある。
【０００７】
本発明の目的はモニタ用受光素子の実装を容易にし、受光素子の実装設備を大幅に簡略することで、モジュールの低コスト化を図ることにある。
【０００８】
また他の目的として、発光素子の後方光をモニタ光として利用せずに、発光素子の後面の反射率を制限なく大きくすることで前方光の光出力の向上させ、温度特性を改善させつつモニタできる光半導体モジュールを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、基板と、信号光を出射する発光手段と、前記基板に形成され前記信号光を導波する光伝送手段と、前記信号光のうち前記光伝送手段に結合されない漏れ光を受光するモニタ用受光手段と、を備え、前記モニタ用受光手段は前記光伝送手段の上方に受光面が下向きになるように実装されることを特徴とする光半導体モジュール、である。また本願発明は、前記基板と前記モニタ用受光手段との間にクラッド層が形成されていることを特徴とする光半導体モジュール、であることが望ましい。また本願発明は、前記モニタ用受光手段は、前記クラッド層の上に形成された電極上に実装されていることを特徴とする光半導体モジュール、であることが望ましい。また本願発明は、前記クラッド層と前記基板との間に前記漏れ光を反射させる反射膜が形成されていることを特徴とする光半導体モジュール、であることが望ましい。
【００１０】
信号光を出射する発光手段と、前記信号光を導波する光ファイバと、前記信号光のうち前記光ファイバに結合されない漏れ光を受光するモニタ用受光手段と、を備え、
前記モニタ用受光手段は前記光ファイバの上方に受光面が下向きになるように実装されることを特徴とする光半導体モジュール、である。また本願発明は、前記モニタ用受光手段は前記光ファイバと接していないことを特徴とする光半導体モジュール、であることが望ましい。

【００１１】
本願発明は、第１の信号光を出射する発光手段と、前記第１の信号光を導波する第１の光伝送手段と、前記第１の信号光のうち前記第１の光伝送手段に結合されない漏れ光を受光するモニタ用受光手段と、第２の信号光を導波する第２の光伝送手段と、第２の信号光を受光する受信用受光手段と、第１の光伝送手段および第２の光伝送手段を導波した光を結合する分岐伝送手段と、を備え、前記モニタ用受光手段は前記第１の光伝送手段の上方に受光面が下向きになるように実装されることを特徴とする光半導体モジュール、である。

【００１２】
第１の信号光を出射する発光手段と、前記第１の信号光を導波する第１の光伝送手段と、前記第１の信号光のうち前記第１の光伝送手段に結合されない漏れ光を受光するモニタ用受光手段と、第２の信号光を導波する第２の光伝送手段と、前記第１の光伝送手段を導波した前記第１の信号光を反射しかつ第２の光伝送手段を導波した前記第２の信号光を透過するフィルタと、前記フィルタを透過した前記第２の信号光を導波する第３の光伝送手段と、第３の光伝送手段を導波した前記第２の信号光を受光する受信用受光手段とを備え、前記モニタ用受光手段は前記第１の光伝送手段の上方に受光面が下向きになるように実装され、前記フィルタにより反射された前記第１の信号光は前記第２の光伝送手段を導波することを特徴とする光半導体モジュール、である。
【００１３】
また本願発明は、前記モニタ用受光手段は前記発光手段から出射された前方光の漏れ光を受光することを特徴とする光半導体モジュール、であることが望ましい。

【００１７】
発光素子とシングルモード光導波路との結合効率が１０〜２０％であるとすれば、残りの８０〜９０％は漏れ光となるため、クラッド層５の上にモニタ用受光素子３を実装して漏れ光の一部を受光することで十分な受光電流を得ることができる。
【００１８】
受光素子の基板への実装、固着は、例えば受光素子の受光面側の表面に第１の電極を形成し、基板の表面に第２の電極を形成し、第１および第２の電極を電気的に接続することにより行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の各々実施形態について詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明の第1の実施の形態を示す構成図である。図１において、本願発明の光半導体モジュールは、光導波路基板１、発光素子２、モニタ用受光素子３から構成され、光導波路基板１には、光導波路４、クラッド層５、発光素子２を実装するための電極６、モニタ用受光素子３を実装するための電極７が形成されている。
【００２１】
発光素子２で発光された送信信号光は、光導波路４に結合されて伝送路に導かれ、クラッド層５の上に形成された電極７上に実装されたモニタ用受光素子３は、発光素子２で発光された光のうち、光導波路４に結合されない漏れ光の一部を受光し、発光素子２の光出力の制御に利用される。光学系全体が透明樹脂で覆われて屈折率の整合が図られているため、クラッド層５の内部に漏れてきた光がクラッド層５の上面で反射されることなく、モニタ用受光素子３の受光面８で受光される。
【００２２】
発光素子２は、光導波路４と結合するように電極６上に実装される。発光素子２を駆動するため、電極６と発光素子２の上面にはそれぞれワイヤ配線９、１０が接続される。光導波路４とクラッド層５は、主に石英ガラスで形成されているがポリマーなどの有機材料、半導体、シリコンで構成することも可能である。
【００２３】
本発明の発光素子は後方光をモニタ光として利用しないため、発光素子の後面の反射率を無制限に大きくすることができ、前方光の光出力の向上、温度特性の改善など発光素子の特性改善を図ることができる。また、後方にモニタ用受光素子を実装するスペースを必要としないので、光導波路基板の小型化が可能となる。
【００２４】
モニタ用受光素子３は、発光素子２で発光された光のうち、光導波路４に結合されない漏れ光の一部を受光するように、クラッド層５の上に形成された電極７上にモニタ用受光素子３の受光面８が下向きになるように実装されている。モニタ用受光素子３は、主に表面入射型の受光素子が使用されるが、裏面入射型の受光素子を使用することも可能である。クラッド層５の内部に漏れてきた光がクラッド層５の上面で反射されるのを防ぐため、光学系全体を透明樹脂で覆い、屈折率の整合を図っている。モニタ用受光素子３の受光電流を取り出すため、電極７とモニタ用受光素子３の上面にはそれぞれワイヤ配線１１、１２が接続されている。
【００２５】
モニタ用受光素子３は導波路入射型の受光素子に比べて大きな受光面を有しており、これにより受光素子の実装の精度を緩くすることができる。
【００２６】
図２は第２の実施の形態の構成図である。本実施の形態は、モニタ用受光素子３の受光電流を表と裏の両面に形成された電極から取り出すのではなく、受光面側の表面に受光電流取り出し用の２つの電極を形成した構造のモニタ用受光素子３が実装されている点に特徴を有する。
【００２７】
モニタ用受光素子３は、発光素子２で発光された光のうち、光導波路４に結合されない漏れ光の一部を受光するように、モニタ用受光素子３の受光面８が下向きになるように実装される。モニタ用受光素子３の電極とクラッド層５の上に形成された電極７、電極１３は、モニタ用受光素子３を実装する際に同時に接続される。モニタ用受光素子３の受光電流を取り出すため、電極７と電極１３にはそれぞれワイヤ配線１１、１２が接続される。
【００２８】
図３は第３の実施の形態の構成図である。光導波路基板１の上面とクラッド層５の間に、光導波路から漏れた光を反射させる金属層１４を反射膜として形成することにより、発光素子２で発光された光のうち、クラッド層の下方向に漏れた光は金属層１４で上方向に反射される。このため、クラッド層の下方向に漏れた光もモニタ用受光素子の受光面で受光することができ、より大きな受光電流を得ることができる。
【００２９】
図４は第４の実施の形態の構成図である。光導波路ではなく、光ファイバの上方にモニタ用受光素子が実装されている点に特徴を有する。
【００３０】
基板１には、光ファイバ１５の位置決め用の溝１６、光ファイバ１５の突き当て用の溝１７が形成される。光ファイバ１５の位置決めは、光軸に垂直方向については溝１６によって、光軸方向については溝１７に突き当てることによって光軸無調整で行われる。
【００３１】
発光素子２は、光ファイバ１５と結合するように電極６上に実装される。モニタ用受光素子３は、発光素子２で発光された光のうち、光ファイバ１５に結合されない漏れ光の一部を受光するように、光ファイバ１５の上方にモニタ用受光素子３の受光面８が下向きになるように実装されている。
【００３２】
モニタ用受光素子３が光ファイバ１５に当たらないようにするために、モニタ用受光素子３は半田バンプ１８を介して基板１上に形成された電極７と接合される。また、光ファイバ１５のクラッドに漏れてきた光が光ファイバ１５の外周部で反射されるのを防ぐため、光学系全体を透明樹脂で覆い、屈折率の整合を図っている。
【００３３】
図５は第５の実施の形態の構成図である。光導波路基板にＹ分岐導波路を形成し、光導波路基板上に受信用受光素子も実装した構造の光送受信機能を有する光半導体モジュールの一例である。
【００３４】
光導波路基板１には、第１の光導波路４、第２の光導波路１９、Ｙ分岐導波路２０、発光素子２を実装・配線するための電極６、モニタ用受光素子３を実装・配線するための電極７、受信用受光素子２１を実装・配線するための電極２２が形成されている。
【００３５】
発光素子２は、第１の光導波路４と結合するように電極６上に実装される。モニタ用受光素子３は、発光素子２で発光された光のうち、光導波路４に結合されない漏れ光の一部を受光するように、クラッド層５の上に形成された電極７上にモニタ用受光素子３の受光面８が下向きになるように実装されている。
【００３６】
受信用受光素子２１は、第２の光導波路１９と結合するように電極２２上に実装される。受信用受光素子２１の受光電流を取り出すため、電極２２と受信用受光素子２１の上面にはそれぞれワイヤ配線２３、２４が接続される。また、クラッド層５の内部に漏れてきた光がクラッド層５の上面で反射されるのを防ぐため、光学系全体を透明樹脂で覆い、屈折率の整合を図っている。このような構成から本発明のモニタ用受光素子を用いて、発光素子と受光素子が配置されている基板上にモニタ用受光素子も配置することができる。
【００３７】
図６は、第６の実施の形態の構成図である。波長λ１の光を送信し、波長λ２の光を受信する光送受信機能を有する光半導体モジュールの一例である。
【００３８】
光導波路基板には、第１の光導波路４、第２の光導波路１９、第３の光導波路２５、フィルタ挿入用の溝２６、発光素子２を実装・配線するための電極６、モニタ用受光素子３を実装・配線するための電極７、受信用受光素子２１を実装・配線するための電極２２が形成されている。発光素子２は、第１の光導波路４と結合するように電極６上に実装される。
【００３９】
モニタ用受光素子３は、発光素子２で発光された光のうち、光導波路４に結合されない漏れ光の一部を受光するように、クラッド層５の上に形成された電極７上にモニタ用受光素子３の受光面８が下向きになるように実装されている。
【００４０】
受信用受光素子２１は、第３の光導波路２５と結合するように電極２２上に実装される。波長λ１の光を反射し、波長λ２の光を透過するフィルタ２７は、第１の光導波路４から入射された光が反射されて第２の光導波路１９に結合するように溝２６に挿入されている。
【００４１】
発光素子２で発光された波長λ１の送信信号光は、第１の光導波路４を導波し、フィルタ２７で反射され、第２の光導波路１９から伝送路に導かれる。伝送路から第２の光導波路１９に入射された波長λ２の受信信号光は、フィルタ２７を透過して第３の光導波路２５に結合され、受信用受光素子２１で受光される。
【００４２】
クラッド層５の上に実装されたモニタ用受光素子３は、発光素子２で発光された光のうち、第１の光導波路４に結合されない漏れ光の一部を受光し、発光素子２の光出力の制御に用いている。
【００４３】
なお、受光素子の基板への実装、固着は例えば受光素子の受光面側の表面に第１の電極を形成し、基板の表面に第２の電極を形成し、第１および第２の電極を電気的に接続することにより行うことができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、光導波路基板のクラッド層の上にモニタ用受光素子の受光面が下向きになるように実装することにより、発光素子で発光された前方光のうち、光導波路に結合されない上記の漏れ光の一部をモニタ用受光素子で受光することで、モニタ用受光素子の実装を容易にし、受光素子の実装設備を大幅に簡略することで、モジュールの低コスト化を図ることができる。これにより、発光素子の後方光をモニタ光として利用せずに、発光素子の後面の反射率を制限なく大きくすることで前方光の光出力の向上や温度特性の改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光半導体モジュールの第１の実施の形態の構成を示す図である。
【図２】本発明の光半導体モジュールの第２の実施の形態の構成を示す図である。
【図３】本発明の光半導体モジュールの第３の実施の形態の構成を示す図である。
【図４】本発明の光半導体モジュールの第４の実施の形態の構成を示す図である。
【図５】本発明の光半導体モジュールの第５の実施の形態の構成を示す図である。
【図６】本発明の光半導体モジュールの第６の実施の形態の構成を示す図である。
【図７】従来の光半導体モジュールの一例を示す構成図である。
【符号の説明】
１    光導波路基板
２    発光素子
３    モニタ用受光素子
４    第１の光導波路
５    クラッド層
６、７、１３、２２  電極
８    モニタ用受光素子の受光面
９、１０、１１、１２、２３、２４  ワイヤ配線
１４  金属層
１５  光ファイバ
１６  位置決め用の溝
１７  突き当て用の溝
１８  半田バンプ
１９  第２の光導波路
２０  Ｙ分岐導波路
２１  受信用受光素子
２５  第３の光導波路
２６  フィルタ挿入用の溝
２７  フィルタ
【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】
0004094237.tif 000007
【図７】
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