JP3750649B2 - 光通信装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、１本の光ファイバを受光素子（ＰＤ）と発光素子（ＬＤ）に共用する双方向光通信装置において、ＬＤ・ＰＤ・光ファイバの組がＭ個（Ｍ≧１）存在するようにした光通信装置に関する。
或いは、２本の光ファイバを上りと下りの信号往復用に用い、送信光を発生する発光素子（ＬＤ）とそのモニタ用ＰＤと光ファイバの組がＭ個（Ｍ≧１）存在するようにした光通信装置に関する。
【０００２】
１本の光ファイバによって送信光と受信光を双方向に伝搬する光送受信器について説明する。光送受信モジュールにおいて光路の終端部近くで発光素子（Laser Diode; ＬＤ）と受光素子（Photodiode;ＰＤ）に光を分配しなければならない。そのために様々の分配機構が提案されている。ＬＤ系とＰＤ系の分配機構に望まれるのは、分配のロスが少ないとか光学的クロストークや電気的クロストークが小さいということである。
【０００３】
光学的クロストークというのは送信側の強烈なＬＤの光が、受信側の鋭敏なＰＤに入り受信信号にノイズを発生させることである。双方向同時送受信器の場合、送信波長（ＬＤ）λ_１と、受信波長（ＰＤ）λ_２は相違する。しかしＰＤは１．０〜１．６μｍに感度のあるＩｎＧａＡｓ受光層をもつものを用いるからＬＤ光にも感度がある。だから光学的クロストークを排除する必要がある。
【０００４】
電気的クロストークも問題である。それは送信側の強い駆動電流がパッケージを流れるものである。電磁的クロストークは電磁波となって空間を伝搬し受信側に電気ノイズを発生させることである。これも充分に抑制できるということがデバイスに要求される。
【０００５】
【従来の技術】
ＬＤ／ＰＤの分配機構については幾つかの類型がある。図１２に示すように光ファイバ８５端とＬＤ８６を直線上に配置し両者の中間に波長選択多層膜からなるＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexer）８７を光路に対し４５度の角度をなすように設置し、それに対して９０度の方向にＰＤ８８を配置し、ＬＤ光はＷＤＭ８７をそのまま通過し光ファイバ８５へ入り、光ファイバ８５からの光はＷＤＭで反射されてＰＤ８８に入るようにしたものがある。
【０００６】
波長分離にはＷＤＭを使うが、これは屈折率の異なる２種類以上の透明の誘電体を多数枚重ねた光学的素子で、ある特定の波長（λ_１）は（反射率が０で）１００％近く透過し、それとは別の特定の波長（λ_２）は（透過率が０で）１００％近く反射するというものである。その他の波長に対しては有限の反射率と有限の透過率をもつ。
【０００７】
▲１▼ 小楠正大、富岡多寿子、大島茂「レセプタクル形双方向波長多重光モジュールＩ」１９９６年電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会Ｃ−２０８、ｐ２０８
【０００８】
にそのようなものが提案されている。これは光路が空間になりＰＤ、ＬＤは別々のモジュールとなるからＰＤやＬＤ間のクロストークを減らすことができる。それは利点であるが分離した素子を組み合わせたものであり、嵩高い物になる。
【０００９】
基板の上にＹ分岐した導波路を設けて光路を分離するというものもある。基板平面に逆ｙ分岐光導波路を作製し、終端にＰＤ、分岐点にＷＤＭ、ｙの左分枝に光ファイバ、右分枝にＬＤを配置し、受信光である１．５５μｍは光ファイバからＰＤへ直進し、ＬＤから出た送信光である１．３μｍはＷＤＭで反射して導波路へ出てゆくようになっている。例えば
【００１０】
▲２▼ 特開平１１−６８７０５号「双方向ＷＤＭ光送受信モジュール」
はそのようなＷＤＭで送信光（ＬＤ光）を反射して光ファイバへ導き、光ファイバからの受信光はＷＤＭを直進してＰＤに入るようにしている。ＰＤとＬＤはＷＤＭの反対側に配置できるので電気的クロストークや光学的クロストークを低減することができる、という。同一基板面に逆ｙ分岐を形成し受光素子と発光素子を同一平面上に載せることができる。
【００１１】
しかしＰＤとＬＤが共通のＳｉベンチの上に載っておりＳｉは電気を伝えるので電気的クロストークは大きいだろうと思われる。Ｓｉは１．３μｍ光に対して殆ど透明だから光学的クロストークも大きいように思われる。ＰＤ、ＬＤが分散し広い面積を必要としているから多チャンネルにすることは難しい。
【００１２】
以上に述べた２つのタイプはいずれも光路を左右に分離し発光素子（ＬＤ）と受光素子（ＰＤ）が同一平面上・同一高さにある平面的な構成になっている（光路左右分離型）。
【００１３】
３番目のタイプは、光ファイバ或いは直線導波路を平面基板の上に形成して光ファイバ・導波路の終端に発光素子（ＬＤ）を設置し、光ファイバ・導波路の中間点に上向き斜めにＷＤＭを設けて導波路の少し右にＰＤを設けた光路上下分離型である。例えば
【００１４】
▲３▼ 宇野智昭、西川透、光田昌弘、東門元二、松井康、「表面実装型ＬＤ／ＰＤ集積化モジュール」１９９７年電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会、Ｃ−３−８９、ｐ４０８
【００１５】
は前方を切り欠き、後方にＶ溝を有する高い段部になったＳｉ基板の前方に、Ｖ溝を切ったガラス基板をＶ溝が同一直線上にくるよう接着し、ガラス基板のＶ溝とＳｉ基板のＶ溝に共通の光ファイバを取り付け、光ファイバ終端部にＬＤを設置し、ガラス基板の中間部で光ファイバを斜めに切ってＷＤＭを差し込み、光ファイバのすぐ上のガラス基板面にＰＤを固定した構造のＬＤ／ＰＤモジュールを提案している。光ファイバの延長上にＬＤが、光ファイバのすぐ上にＰＤがあり光路を上下に分離している。
【００１６】
ＰＤはＬＤより少し高い位置にしなければならないから、Ｓｉ基板だけでは難しく、ガラス基板を別にＳｉ基板に接合して高さの違いを与えている。ＷＤＭからＰＤまでの距離が短いから、ＰＤは光ファイバに接触しており高さが違うといっても光ファイバの半径〜直径程度の違いである。上下に光路を分岐しているがＬＤとＰＤはほぼ同じ高さにあるといえる。
【００１７】
▲４▼ 特開平１１−２１８６５１号「光送受信モジュール」も本出願人によるものであるが、送信部と受信部が上下に分離しており、間にグランドメタライズ面を挟む構造になっている。図１３に張り合わせ基板部分の断面図を示す。貫通穴を有し裏面にグランド面Ｇを有する第１基板９５には光導波路９６、ＷＤＭ９７、ＬＤ９８を設け送信部とし、貫通穴を有し裏面にグランド面Ｇを有する第２基板９９には穴直下にＰＤ１０２とその近傍にＡＭＰ１０３を設け受信部とする。貫通穴が一致するよう第１基板と第２基板の裏面同士を張り合わせる。光導波路９６には光ファイバ１０５を突き合わせ結合する。
【００１８】
ＬＤの送信光は光導波路、ＷＤＭを通って光ファイバに入る。光ファイバからの受信光はＷＤＭで下向き反射され貫通穴を通りＰＤに入る。グランド面ＧはＰＤ系とＬＤ系に共通に接続される。グランド面が丁度二つの基板の張り合わせ面にあるからＬＤからの電磁ノイズがＰＤに入るのを防止することができる。これはＷＤＭが光路を上下に分離するものであり、ＰＤを光導波路を形成した基板面から離隔したものである。グランド面によってＬＤからの電磁波がＰＤやＡＭＰへ入るのを防ぐものである。巧妙な素子構造になっている。
【００１９】
これは加入者側の光送受信モジュールとして開発されたので、ＬＤは一つ、ＰＤも一つ、光導波路は１本である。多数のＬＤ／ＰＤ対を搭載するという必要性はない。複数のＬＤ／ＰＤ対を搭載するため実装容積を節減してデバイスを小型化するという思想はない。それに間にグランド面を配置するとそれがアンテナとなってかえって受信系が送信系のノイズを広い易くなるという欠点があることがわかってきた。また基板を張り合わせるがＳｉ基板は電気を通すから薄いＳｉＯ_２絶縁膜だけが電気的絶縁をすることになり受信系と送信系の電気的クロストークを低減できないという問題もあった。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
これまでは多数のＬＤ／ＰＤモジュールを含む多チャンネルという要求がなかったので１対のＬＤ／ＰＤを含むモジュールの提案がなされており、１つであれば容積を削減する必要がないから横方向に並べても上下方向に並べても同じようなものであった。ところがこれからは多チャンネルのＬＤ／ＰＤモジュールというものが必要とされる。その場合一つ一つの素子が占有する容積をできるだけ削減し小型のモジュールとする必要がある。
【００２１】
どうして多チャンネルの送受信モジュールが必要になってきたのか？という最近の動向について述べる。本発明は１本の光ファイバを使って同時双方向送受信をする光通信システムを目的にする。そのような物でも光ファイバの接続について幾つかの種類がある。
【００２２】
初めに検討されていたものは、１６の加入者に対し局から１本の光ファイバを敷設し、加入者群の近くで１：１６の分岐素子を用いて１６加入者に分割するというものである。図１４にそれを示す。加入者の数をＮとすると、局と分岐を結ぶ光ファイバはＮ／１６本で済む。それは必要な光ファイバの長さを減らすことができるという長所がある。これを用いると、１６の加入者（ＯＮＵ）に対して、局は一つの送受信モジュールを持てば良いことになる。ところが１：１６分岐素子そのものを制御する必要があるから制御系統が複雑になりシステムの拡張性に欠ける。
【００２３】
そこで分岐を用いないで、よりスッキリと局と各加入者１軒を各１本の光ファイバで接続するという、より単純なシステム（図１５）が検討され始めている。分岐を使わないから、局と加入者を結ぶ光ファイバの数はＮ本である。これは加入者１軒について独立の光ファイバを用いるから様々の付加機能を与える余地があり有望である。反面、光ファイバを多用するだけでなく局側の送受信モジュールの数もＮ個必要になり、局側の装置も肥大する。
【００２４】
そのような場合、局側の光送受信モジュールは一つの装置に４個、８個、１６個、…というように複数のＬＤ／ＰＤ対を含むようにすれば、局側に備えなければならない光送受信モジュールの数がＮ／４個、Ｎ／８個、Ｎ／１６個、…というように減少する。局側の装置としては多数のチャンネルを備えた送受信モジュールが望ましいということになる。そのような訳で局側のＬＤ／ＰＤモジュールとして多チャンネルのものが新たに要求され始めた。
【００２５】
複数のＬＤ／ＰＤを効率的に収容できる小型で多チャンネルの光通信装置を提供することが本発明の第１の目的である。複数のＬＤ／ＰＤを収容した場合１チャンネル当たりのコストを低減できる光通信装置を提供することが本発明の第２の目的である。多数のＬＤ／ＰＤを一つのデバイスに収納しても、ＬＤ・ＰＤ間、ＰＤ・ＰＤ間の光学的、電気的、電磁的クロストークが大きくならないようにクロストークを抑制できる光通信装置を提供することが本発明の第３の目的である。
複数の送信光を発振できる複数のＬＤとそれをモニタする複数のモニタ用ＰＤを有する多チャンネルの送信モジュールを提供することが本発明の第４の目的である。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、容器を上下２階構造にして、何れかの階に光ファイバコネクタ、光導波路付きＳｉ基板、ＷＤＭ、ＬＤ、ＬＤ用リードピンを保有させ、他の階にＰＤと、ＰＤ用リードピンを保有させ、容器には透光性樹脂を充填し、ＬＤからの送信光は光導波路を伝搬しＷＤＭを透過し光ファイバへ入り、光ファイバからの受信光はＷＤＭによって上又は下へ反射しＰＤに入射させる。上容器には受信光を通す開口部、たとえば床穴を穿孔しておく。光路をＷＤＭによって上下方向に分けＷＤＭによって反射された受信光は床穴を通り光導波路から離隔したＰＤに入射する。ＬＤとＰＤは容器床板で遮断されており光学的クロストークを抑制できる。
【００２７】
ＬＤとＰＤはＳｉ容器でなく絶縁性の容器によって隔てられるから電気的なクロストークも下げることができる。また送信器（ＬＤ）部分と、受信器（ＰＤ、ＡＭＰ）部分の電気配線が容器内では全く分離しているから電気的クロストーク低減に効果的である。送信器（ＬＤ）部分と、受信器（ＰＤ、ＡＭＰ）部分の中間にグランド面がないので電磁的なクロストークも防止できる。
【００２８】
１階と２階の配分はどちらでもよい。いずれにしても全体をさらに硬質の樹脂によってモールドして一つのまとまりあるデバイスとする。本発明は光導波路を含むＬＤ部分と、ＰＤ部分を上下に配置してＷＤＭは受信光を上下方向に反射しているから横方向には幅をとらない。同じ構造物を幾らでも側方に平行に並列させることができる。だから多チャンネルの光送受信モジュールとして最適である。
【００２９】
さらに本発明は多チャンネル送信モジュールにも適用することができる。それは、容器を上下２階構造にして、何れかの階に光コネクタ、光導波路付きＳｉ基板、光分岐素子、ＬＤ、ＬＤ用リードピンを保有させ、他の階にモニタ用ＰＤと、ＰＤ用リードピンを保有させ、容器には透明樹脂を充填し、ＬＤからの送信光の一部は光導波路を伝搬し光分岐素子を透過し光ファイバへ入り、ＬＤからの送信光の一部は光導波路を伝搬し光分岐素子によって反射されて他の階に設けられたモニタ用ＰＤに入射してＬＤのパワーを監視するようになっている。このＰＤは信号受信用ではなくてＬＤ光のモニタ用である。
【００３０】
ＰＤとＬＤは異なる階に設けられる。ＰＤが１階、ＬＤが２階ということが可能である。反対にＬＤが１階、ＰＤが２階ということが可能である。
信号受信用でなくモニタ用のＰＤだからＰＤとＬＤのクロストークは問題にならない。Ｍ個のＬＤ、Ｍ個のＰＤが設けられ、ＬＤのすぐ後ろにモニタ用ＰＤを設けることができない場合、そのような配置は有用である。ＬＤのすぐ後ろにはＬＤ駆動用ＩＣを設けたいという場合がある。ＬＤ駆動用ＩＣとＬＤを結ぶワイヤの長さが長いとワイヤのＬ分（インダクタンス）のために信号歪みが生ずる。信号の速さが速いほど歪みは著しい。それで、より高速の光通信を目指す場合、ＬＤの直後に駆動用ＩＣを設けるのが望ましい。となるとＬＤの後ろに後方光を受けるモニタ用ＰＤを配置できない。そのような場合、上方又は下方へモニタ光を分岐させてモニタ用ＰＤで感受するという本発明の配置は誠に有用である。
【００３１】
ＬＤ＋モニタＰＤという組み合わせでも、ＬＤ＋受信用ＰＤの場合と構造はほぼ同じである。１階と２階の配分はどちらでも良いし、全体をさらに硬質の樹脂によってモールドし、まとまりのあるデバイスとするのが良い。
【００３２】
光導波路を含むＬＤ部分と、モニタＰＤ部分を上下に分配し光分岐素子は送信光を一部分岐し上または下に反射しているから横方向には幅を取らない。前例と同じように同じ構造物を側方平行にいくつでも並列に並べることができる。多チャンネルの光モジュールとして最適である。
【００３３】
【発明の実施の形態】
本発明は、上下２階構造の容器を用い、いずれかを送信系に、他方を受信系に振り分ける。送信系には光ファイバコネクタ、光導波路付きＳｉ基板、ＷＤＭ、ＬＤ、ＬＤ用リードピンを保有させる。受信系にはＰＤだけ、あるいはＰＤとその信号を増幅する増幅器、ＰＤ用リードピンを保有させる。光導波路を伝わる受信光はＷＤＭによって上又は下へ反射しＰＤに入射させる。２階構造のパッケージの光素子を含む部分は空間のままでも良いが、透光性樹脂によって被覆して反射や散乱を低減するとさらに良い。
【００３４】
１階と２階の配分によって二つの類型がありうる。
【００３５】
［ＰＤ上・ＬＤ下タイプ］
１階を送信系、２階を受信系とするものである。下容器にＭ本のＶ溝（Ｍ≧１）、Ｍ本の光導波路を有するＳｉベンチ、Ｍ個の発光素子（ＬＤ）、Ｍ本の光ファイバ、光コネクタを設ける。上容器にＭ個の受光素子（ＰＤ）を設ける。受光素子だけでもよいが前置増幅器ＡＭＰもＭ個近接して設けても良い。
【００３６】
また、１階に発光素子を置き、２階に発光素子の光出力を監視するためのモニタ用ＰＤを設ける送信モジュールもこのタイプに適用できる。このＰＤは受信のためのものではないので受信系ではない。その場合は下容器にＭ本のＶ溝（Ｍ≧１）、Ｍ本の光導波路を有するＳｉベンチ、Ｍ個の発光素子、Ｍ本の光ファイバ、光コネクタを設ける。上容器にＭ個のモニタ用ＰＤを設ける。モニタ用ＰＤの傍に自動パワー制御用ＩＣ（ＡＰＣ−ＩＣ）を置いても良い。
【００３７】
［ＬＤ上・ＰＤ下タイプ］
１階を受信系、２階を送信系とするものである。下容器にＭ個の受光素子（ＰＤ）を設ける。受光素子だけでもよいが前置増幅器ＡＭＰもＭ個近接して設けても良い。上容器にＭ本のＶ溝（Ｍ≧１）、Ｍ本の光導波路を有するＳｉベンチ、Ｍ個の発光素子（ＬＤ）、Ｍ本の光ファイバ、光コネクタを設ける。
【００３８】
あるいは、１階に受信用ＰＤの代わりにモニタ用受光素子を設け、２階に発光素子を設ける送信モジュールにも適用できる。下容器にＭ個のモニタ用ＰＤを設け、自動パワー制御用ＩＣ（ＡＰＣ−ＩＣ）を近接して設けても良い。上容器に、Ｍ本のＶ溝（Ｍ≧１）、Ｍ本の光導波路を持つＳｉベンチ、Ｍ個の発光素子、Ｍ本の光ファイバ、光コネクタなどを設けるのは送受信系の場合と同様である。
【００３９】
［透光性樹脂］
上下の容器の空間は透光性樹脂によって隙間なく満たし、光ファイバや導波路と空間の境界での反射や散乱を減らすようにする。透明であることと、光ファイバ（屈折率１．４６程度）と屈折率が近似しているのが条件になる。例えばシリコーン樹脂や、アクリレート樹脂である。これらは反射を減らすだけでなく硬化後も弾性がありＰＤ、ＬＤ、ＡＭＰなどのデバイス、ワイヤなどを外部衝撃力から保護する作用もある。
【００４０】
［基板］
光導波路、ＬＤを設ける基板は、Ｓｉベンチ（Ｓｉ基板）が最適であるが、セラミック基板やポリマーの基板も用いることができる。
【００４１】
［容器］
上容器や下容器はリードフレームを樹脂でインサート成形して作ることができる。そうするとメタライズ配線を印刷形成する手間を省くことができる。樹脂としては液晶ポリマーを用いることができる。低コストの容器を構成することができる。しかし上容器、下容器としてセラミック容器を用いることもできる。その場合、メタライズ配線パターンはセラミック容器面に印刷、蒸着し、リードピンは容器の周辺部のメタライズに鑞付けする。それは封止性に優れ高性能であるが高コストになる。以後の説明では簡単のため、容器はリードフレーム・樹脂一体型のものとして説明する。
【００４２】
［光導波路］
ポリマーを用いた光導波路が容易に製作でき低コストになる。また基板がＳｉベンチの場合、石英系の導波路を形成してもよい。導波路長が長くなる場合は石英系導波路の方がポリマー導波路より低損失という利点がある。以後の説明では簡単のため、光導波路は樹脂製のものとして説明する。
【００４３】
［ＬＤ／ＰＤの数］
本発明は一つ或いは複数の送受信モジュールを含む。送受信モジュールの数をＭとすると、Ｍ≧１というように書ける。本発明はＬＤとＰＤを上下方向に配分し横方向には占有面積が狭くなっているから複数組のＬＤ／ＰＤを狭い空間に効率よく配列させ小型の素子とすることができる。だから特に多チャンネルの光通信装置として好適である。
【００４４】
光通信系は局側と加入者側を光ファイバによってつないだものである。λ_１（１．３μｍ）が加入者から局への光信号の波長、λ_２（１．５５μｍ）が局から加入者への光信光の波長と仮定する。加入者側の数がＮであるとする。
加入者側の場合は送信、受信手段が一つだけあれば良いのだからＭ＝１の送受信モジュールとなる。その場合は、送信光（ＬＤ光）がλ_１に、受信光（ＰＤ）がλ_２となる。そのシステムのためＭ＝１の送受信モジュールがＮ個必要になる。
【００４５】
局側の場合は、波長の関係が反対である。送信光（ＬＤ光）がλ_２に、受信光（ＰＤ）がλ_１になる。１６分岐を使わず、局から直接に全ての加入者へ１本の光ファイバを引くようにした（非分岐）光ファイバ通信系も有力な候補になっている。もしも非分岐の光ファイバ網を使うなら、局にはＮ個分のＬＤ／ＰＤモジュールが必要である。Ｍ＝１の単チャンネルモジュールなら、Ｎ個必要になり多くの空間を占める。もしもＭ＝４の４チャンネルモジュールを使うと、局にはＮ／４個のモジュールを備えれば良いということになる。
【００４６】
もっと進んでＭ＝８の８チャンネルモジュールを使えば局にはＮ／８個のモジュールを設置すればよい。さらにＭ＝１６の１６チャンネルモジュールならば、局にはＮ／１６個設ければ良いことになる。これは極めて好都合のことである。局側のモジュールとして多チャンネル（Ｍが複数）のＬＤ／ＰＤモジュールが好適であることがよく分かる。
【００４７】
これまでは多数のＬＤ／ＰＤモジュールを含む多チャンネルという要求がなかったので１対のＬＤ／ＰＤを含むモジュールの提案がなされており、１つであれば容積を削減する必要がないから横方向に並べても上下方向に並べても同じようなものであった。ところが、これからは多チャンネルのＬＤ／ＰＤモジュールというものが必要とされるので本発明の構造はそのような要求によく応えることができる。
【００４８】
［リードフレーム］
上容器も下容器も樹脂とリードフレームを一体成形した複合容器である。ＰＤはリードフレームの上に載せるのであってＳｉベンチの上に載せない。導波路のＷＤＭによって反射された受信光は床穴を通ってＰＤに入射するが床穴はＳｉベンチに穿孔するのではなく金属薄板のリードフレームに穿孔するのだから配線部分とともに一挙瞬時に成形でき穴形成のための工程というものはない。前述の従来例▲４▼特開平１１−２１８６５１号はＳｉ基板にドリルで貫通穴を開ける必要があり、それは時間のかかる工程となる。Ｓｉは硬いし機械穿孔は簡単でない。ドライエッチングによってＳｉにそのように深い貫通穴を開けることはできない。穴造形の点で本発明は極めて有利である。
【００４９】
［光学的クロストーク］
単位ＬＤ／ＰＤ対当たりの容積を節減できるというだけでなくて、光学的クロストークの抑制、電気的クロストークの低減という点でも意義多い構造である。２階構造になり、ＬＤの強い光からＰＤが２階パッケージ床によって遮断されているので光学的クロストークを減らすことができる。Ｓｉは１〜１．６μｍの光を通すから光学的クロストークには無力である。本発明はリードフレームによって光遮蔽するし樹脂でも光を遮断できる。
【００５０】
［電気的クロストーク］
またＬＤとＰＤが横方向にも離れ縦方向にも離隔し中間にあるのは樹脂パッケージ（絶縁体）であるから電気的クロストークも減らすことができる。従来例▲４▼特開平１１−２１８６５１号はＳｉベンチがＬＤとＰＤの間に介在するがＳｉは半導体で電流をかなり流すので電気的なクロストークがかなり大きい。本発明はＳｉベンチよりも樹脂パッケージを主に用い、ＰＤ・ＬＤが樹脂パッケージによって隔てられているから電気的なクロストークを減らすことができる。
【００５１】
［電磁的クロストーク］
またＬＤとＰＤが横方向にも離れ縦方向にも離隔しグランド、電源電圧すべて分離されているから電磁的クロストークも減らすことができる。従来例▲４▼特開平１１−２１８６５１号はＰＤを取り付けたＳｉベンチと、ＬＤを取り付けたＳｉベンチを、その間にグランドメタライズ面を介在させて裏面同士を張り付けている。グランドはＬＤ回路、ＰＤ回路に共通のグランドである。グランドで両回路を仕切る構造だから電磁波をシールドできるはずである。
【００５２】
しかし必ずしもそうでなく抵抗が大きく薄いグランド面は真のグランドでなくアンテナのように働く。ＬＤの電波を受けてグランド電位が変動する。ＰＤ側のグランドがＬＤ側の電圧変動に追随して変化する。そのためＰＤ側のＡＭＰやＰＤに電位が揺らいでしまいノイズが入るということが分かってきた。むしろＬＤとＰＤの間に広いグランド面がない方が良いのである。本発明の場合はＬＤとＰＤの間に広いグランド面が存在しないからアンテナになる部分がなくＬＤからの電磁波をＰＤが感受しないようになっている。そのために内部ではＰＤ回路とＬＤ回路は別々の回路になっている。外部でグランドを接続するが外部の電源インピーダンスは低いので外部回路を通じてＬＤからＰＤ側へノイズが入るということはない。こういう訳で電磁的クロストークをも減らすことができる。
【００５３】
【実施例】
［実施例１；ＬＤ下・ＰＤ上構造；図１］
図１は導波路・ＬＤを下に、ＰＤを上に配置した実施例１にかかるＬＤ／ＰＤモジュールの縦断面図を示す。パッケージが上下二階になっており下容器２と上容器３を重ねた構造となっている。図２は上下パッケージをそれぞれ示す斜視図であり重ねた状態が図１である。図１は縦方向を拡大誇張した断面図であり図２と対応させる場合は図１の上下方向を縮小すべきである。
【００５４】
下容器２は光導波路とＬＤを含み送信系が構成されている。下容器２にはＳｉベンチ４が収納される。Ｓｉベンチ４は矩形状のＳｉ単結晶の板である。上面には光導波路５が設けられる。これは樹脂による光導波路でありフッ素化ポリイミドを用いたものである。不純物を添加して屈折率の差を与えてコア・クラッドの導波路構造とする。樹脂による光導波路は安価簡単に作製できる。
【００５５】
もちろんＳｉ基板の表面を酸化してＳｉＯ_２の光導波路をすることもできる。誘電体導波路は製造工程が複雑でコスト高であるが損失が少ないという利点がある。図１は縦断面図であるから光導波路は１本しか現れないが、実際には１本に限らず４本、８本、１６本…など複数本（Ｍ本）の光導波路が形成される。図２にはＭ＝４の例を具体的に示している。
【００５６】
Ｓｉベンチの光導波路４の前端部には光ファイバ６が結合される。光ファイバ６は光コネクタ（ＭＴコネクタ）７によって支持される。光ファイバの数は光導波路の数と等しくＭ本である。光導波路の後端部にはＬＤ８が設けられる。ＬＤの数もＭ個である。下容器２の内部である１階Ａにおいては、ＬＤ８と光導波路、光ファイバの軸心を厳密に合わせる必要があるからＳｉベンチ４を用いている。
【００５７】
下容器２は上部の開口した樹脂製の矩形容器である。下容器２は前端壁１２、後端壁１３、底板１４、側板１５などを持つ。中間の窪部１６に矩形状のＳｉベンチ４が固定される。後端部の台部１７にはＬＤ用リードピン２０が固定される。リードピン２０は後端壁１３のピン通し穴１８を貫通している。実際には下容器とリードフレームはインサート成形される。図１では光導波路５を厚く描いているが実際には薄いものであり、活性層（ストライプ）と光導波路の高さを合わせるためＬＤ８の方が光導波路５より低い段部２１のメタライズ２２の上に固定されている。ＬＤ８の底面の電極はメタライズ２２に接続される。ＬＤ８の上面電極はワイヤ２３によってリードピン２０に接続される。
【００５８】
ＬＤを複数（Ｍ個）並列にする場合、カソード（ｎ電極）とアノード（ｐ電極）の両方を独立した配線とすることもできるし（両分離型）、カソード（ｎ電極）を共通にしアノード（ｐ電極）を独立とする（アノード分離型）こともできる。あるいはカソードを独立させアノードを共通にする（カソード分離）こともできる。それによってＬＤの向きも変わってくる。ここではＬＤチップをエピダウン（ｐ電極を下に）でＳｉベンチ４に固定しアノードを共通（電源共通）にしているからカソードは独立であり、それぞれのリードピンにワイヤ２３によって接続されている。ＬＤ、ＰＤの配線例については後に述べる。
【００５９】
Ｓｉベンチ４の前端側にはＭ本のＶ溝２４が形成される。これはＳｉ単結晶の異方性エッチングを利用して形成したものであり傾斜角度（５４．７度）がきちんと決まる。Ｍ本の光ファイバ６が光コネクタ７によって平行一列に保持されている。光コネクタは正方形に近い形状であり光ファイバを内蔵する。
【００６０】
図１では上下方向が誇張されて図示されているので光ファイバや光コネクタは厚く描かれているが実際には小さいものである。光ファイバの直径は１２５μｍである。光コネクタの厚みは２ｍｍ程度である。光コネクタ７は下容器２前端壁１２のコネクタ通し穴２５に挿通固定される。光ファイバ６は短いもので光コネクタ（ＭＴコネクタ）の後端部と面一となっており突出部分はＶ溝２４によって位置決めされ固定されている。光ファイバ６の端と光導波路５の接合部は蓋２９によって保護される。光コネクタ７は左右に平行なガイドピン２６を有し、別の光コネクタ（図示しない）の穴に挿入されることによってコネクタ同士が結合するようになっている。
【００６１】
光ファイバを通した別の光コネクタを、この光コネクタ７に結合すると、その光ファイバを、光導波路５、ＬＤ８に接続することになる。光導波路５の中間位置に斜溝２７が穿たれている。斜溝２７には、波長選択性を有するＷＤＭフィルター２８が挿入固定される。これはＬＤ８の光（λ_２とする）を右から左へ通し、左から来た受信光（λ_１とする）を反射するという性質がある。透明な誘電体多層膜からなるフィルターである。２種類あるいはそれ以上の種類の屈折率の異なる誘電体膜を交互に積層して所望の反射・透過特性を実現するようにしてある。
【００６２】
ＷＤＭフィルター２８の波長選択性を図１８によって説明する。図１８ではＭ＝４の場合を示している。上容器に受信用ＰＤを設ける実施例１の場合はＰＤに対して斜め上向きにＷＤＭフィルターが設けられ、光ファイバ（ＦＢ１〜ＦＢ４）から送られてきた受信光はＷＤＭフィルターの波長選択性によって上向きに反射され、上容器のＰＤに裏面から入射する。また、発光素子（ＬＤ１〜ＬＤ４）から送られてきた送信光はＷＤＭフィルターの波長選択性によってフィルターを透過し、光ファイバ（ＦＢ１〜ＦＢ４）に入って外部へ出て行く。
【００６３】
上容器３の上に構成された２階Ｂについて述べる。上容器３は後端壁３０、前端壁３２、側壁３４、床板３５よりなる矩形状の容器である。前端壁３２にはコネクタ通し穴３３が穿たれている。床板３５はここではリードフレーム１０の一部となっている。リードフレーム１０と上容器３はインサート成形によって一体に成形される。上容器３は樹脂であり、たとえば液晶ポリマーである。床板（リードフレーム１０）３５は実際にはより複雑な構造となっているが簡単のためここでは平板として示している。リードフレームであるから薄い金属板を打ち抜いたものであり分岐したパターンが複雑に設けてある。一部には樹脂の通し穴３７が穿ってある。これは後に透光性樹脂を上から注入した時に一階Ａ（下容器２の中）まで透光性樹脂が入るための穴である。
【００６４】
また前記のＷＤＭフィルター２８の斜め上に当たる位置には床窓３８が穿孔される。金属薄板のリードフレームだからそのような穴は配線パターンとともに一挙に打ち抜きによって作製される。穴穿孔のために時間はかからない。床板上のリードフレーム１０の上にＰＤ（受光素子）９やＡＭＰ（前置増幅器）３６が搭載されている。リードフレームの先端部のリードピンは側方に延長している。下容器２にはＬＤ用のリードフレーム（リードピン２０を先端に有す）が、上容器３にはＰＤ用リードフレームがインサート成形により設けられ、上下のリードフレームは高さが少し違う。ＰＤ用リードピンは側方に突出しているから図１には現れない。図２では上容器３の側方に見える。
【００６５】
ＰＤは逆バイアスされるべきであるからカソード（ｎ電極：底部電極）はリードフレームによって適当な正電圧に接続される。アノード（ｐ電極；上部電極）はワイヤ３９によってＡＭＰ３６の入力端子に接続される。アノードから光電流が出るのでＡＭＰ３６がそれを増幅する。ＰＤとＡＭＰとリードフレームの接続については後に述べる。
【００６６】
上容器３を下容器２にかぶせて接合部４４において両者を接合する。するとＷＤＭ２８の反射光の軌跡上にＰＤ９が丁度位置するようになっている。コネクタ７は下容器２のコネクタ通し穴２５と上容器３のコネクタ通し穴３３の両方によって挟まれる。上容器３に低屈折率の透光性樹脂４０を注入する。例えばシリコーン系の透明樹脂（熱硬化性、紫外線硬化性）、アクリレート系の透明樹脂（熱硬化性、紫外線硬化性）である。これは流動状態のものであるから樹脂通し穴３７を通って下容器２の内部へも入り込み１階Ａの内部空間を隈なく満たす。光導波路５、ＬＤ８、ワイヤ２３、リードピン２０などが透光性樹脂４０に密に接触する。
【００６７】
透光性樹脂４０は熱によってあるいは紫外線によって硬化する樹脂であり熱、紫外線照射によって硬化する。硬化した透光性樹脂４０は光ファイバ（石英ガラス）とよく似た屈折率（１．４〜１．５）をもつので光ファイバ端面での反射減衰を小さくできる。
【００６８】
これまでの工程によって、２階構造の素子ができたが、上容器３も下容器２も包囲するように樹脂材料によってトランスファモールドする。この樹脂は透明でなく機械的にも堅牢であって水分を通さないような物が良い。例えばエポキシ樹脂とする。
【００６９】
図４は樹脂パッケージした後の光通信装置の斜視図である。樹脂パッケージ４８によって全体が覆われているが後方へＬＤ用リードピン２０が平行に突出している。それは１階ＡのＬＤ用のリードフレームの一部である。左右両側にはＰＤ用リードピン４５が突き出ている。それは２階Ｂのリードフレームの一部である。
【００７０】
前面には光コネクタ７が見える。光コネクタ７の前面には光ファイバ６の端部が面一に現れている。光コネクタ７の両側のガイドピン２６によって、光ファイバを有する別の光コネクタに着脱する。このデバイスの長手方向の寸法（奥行き）は１０ｍｍ、横幅は８ｍｍで、厚さは４．５ｍｍである。光ファイバのピッチは０．２５ｍｍ（２５０μｍ）である。４つの光ファイバを光コネクタに貫通させているから光ファイバの広がりは、２５０×３＋１２５＝８７５μｍである。
【００７１】
図３は同じものの光導波路を直交する面で切断した縦断面図である。この縦断面図によると４つの同等のＰＤ９が２階Ｂに並列に配列しており、４つの同等の光導波路が１階Ａにあって平行に並んでいるということがよく分かる。これは４組のＬＤ／ＰＤを含む例（Ｍ＝４）である。ＰＤ用のリードピン４５は両側へ出ており、ＬＤ用のリードピン２０は後ろ側へ突出している。これはＬＤ部分とＰＤ部分での電気的クロストークを減らすためである。
【００７２】
しかも高さが違うので電磁的に結合しにくい。さらにＰＤ部分とＬＤ部分の配線は全く別異になっておりグランドを共通にしていない。だからＬＤのためにＰＤ部分のグランドがふらつくというような電気的なクロストークはない。
【００７３】
図５はリードピンと光素子（ＰＤ、ＬＤ）、ＡＭＰとの接続の例を示す。ＬＤ用リードピンはこの例では８本ありＬＤは４つ設けられている。ＬＤ一つ一つのカソード・アノードに独立の配線パターンを与えてリードピンを２本ずつ対応させることができる。それでも良いが、ここではＬＤのアノードを共通にしている。そして共通アノード配線を電源電圧とつないでいる。
【００７４】
カソードは別異であり、それぞれのＬＤ_１、ＬＤ_２、ＬＤ_３、ＬＤ_４が、送信信号端子Ｓ_１、Ｓ_２、Ｓ_３、Ｓ_４に接続されている。ＬＤチップをエピダウンで共通のメタライズに接着するとそのような配線になる。ピンが４本余っているからそのいずれも電源ピンＶ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、Ｖ_４というようにしている。電源ピンは１本でも２本でもよい。その場合残りのピンは空のピンとなる。そのような駆動回路の例では送信系が独立に４つあって信号Ｓ_１、Ｓ_２、Ｓ_３、Ｓ_４は独立に与えられる。これらは１階のリードフレームに設けられる配線である。
【００７５】
またＬＤ系（送信系）の電源やグランドは、ＰＤ系（受信系）の電源やグランドとは別になっている。ＰＤ系ではピンが左右８本ずつで１６本ある。ＰＤ_１、ＰＤ_２、ＰＤ_３、ＰＤ_４についてグランドや電源ピンを共通にすることもできるが、ここでは全部別のものにしている。ＰＤ_１のカソードがピンｐ_１にリードフレーム配線によって接続される。ＰＤ_１のアノードはワイヤ３９によってＡＭＰ_１の入力端子（input）に接続される。それは図１にも現れている。
【００７６】
ＡＭＰ_１の電源端子はリードフレーム配線によってピンｖ_１に接続される。ＡＭＰ_１のグランド端子はリードフレーム配線によってピンｇ_１に接続される。ＡＭＰ_１の出力端子（output）はピンｒ_１に接続される。電源線とグランド線の間にはコンデンサＣ_１が接続される。以上に述べたのは１番目のＰＤ_１とピンの接続関係であるが、２番目〜４番目のＰＤとピンの接続関係も同様である。これらの配線は２階Ｂのリードフレームによってなされる。
【００７７】
このような配線にすると、４つのＰＤ系（受信系）の配線を全く別異にできる。しかも送信系と受信系が全く別でありグランド電位、電源電位が共通でない。それによって送受信間の電気的なクロストークを小さくすることができる。グランド電位はこのデバイスの外側の回路によって共通化される。しかしその配線長が長いからＬＤのグランドレベルの揺らぎがＰＤのグランドを揺るがせるというようなことはない。
【００７８】
上容器３の上におけるＰＤ_１〜ＰＤ_４、ＡＭＰ_１〜ＡＭＰ_４の配置においてワイヤが電磁波を発生し、それが他のワイヤに受信されるとＰＤ間で電気的クロストークが起こることになる。つまりワイヤはアンテナになって混信の原因となる。そこでワイヤが互いに直交するようにＡＭＰの位置を工夫している。図６にその部分の平面図を示す。
【００７９】
ＰＤ_１〜ＰＤ_４は等間隔に並んでいるが、ＡＭＰ_１〜ＡＭＰ_４はそうでない。図６においてＡＭＰ_１はＰＤ_１の左上に、ＡＭＰ_２はＰＤ_２の右上にある。ＡＭＰ_１とＰＤ_１をつなぐワイヤｗ_１（図１のワイヤ３９にあたる）はＰＤ_１から左上へ延びる。ＡＭＰ_２とＰＤ_２をつなぐワイヤｗ_２はＰＤ_２から右上へ延びる。だからワイヤｗ_１とｗ_２は直交する。ワイヤｗ_３とｗ_４も同様に直交するように配置されている。ｗ_２とｗ_３は平行であるが反対側に離れているから結合率は低い。
【００８０】
図６の配置から、ＡＭＰ_３、ＡＭＰ_４を１ピッチ上へずらすとｗ_２とｗ_３を直交するようにできる。ワイヤはアンテナとなって電磁波を発振するが直交する場合は相手側のアンテナで電磁波が打ち消し合うから結合性が弱くなるのである。この例では、光ファイバのピッチが２５０μｍである。だから光導波路のピッチもＰＤやＬＤの横並びピッチも２５０μｍである。１辺が２５０μｍ以下の角型の切り離された４つのＰＤチップを用いてもよい。
【００８１】
また２５０×１０００μｍの４つのＰＤからなるフォトダイオードアレイを用いても良い。その場合でも底面のカソード（ｎ電極）を相互に分離して、異なる電源ピンｐ_１、ｐ_２、ｐ_３、ｐ_４に接続するようにすればＰＤ間のクロストークを減らすことができる。しかし底面電極を共通パターンに接合してもよい。その場合は電源ピンは一つで済むからピンの数を減らすことも可能である。
【００８２】
［実施例２；ＰＤ下・ＬＤ上構造；図７］
図７は導波路・ＬＤを上に、ＰＤを下に配置した実施例２にかかるＬＤ／ＰＤモジュールの縦断面図を示す。パッケージが上下二階になっており下容器と上容器を重ねた構造となっているのは実施例１と同様であるが上下関係が反対になっている。
【００８３】
上容器５０が光導波路とＬＤを含む送信系となっている。上容器５０にＳｉベンチ４が収納される。Ｓｉベンチ４の上面には光導波路５が設けられる。これも樹脂による光導波路でありフッ素化ポリイミドを用いたものである。不純物を添加して屈折率の差を与えてコア・クラッドの導波路構造とする。もちろんＳｉ基板の表面を酸化してＳｉＯ_２の光導波路とすることもできる。図７は縦断面図であるから光導波路は１本しか現れないが、実際には１本に限らず４本、８本、１６本…など複数本（Ｍ本）の光導波路が形成される。それは実施例１と同じことである。
【００８４】
Ｓｉベンチの光導波路５の前端部には光ファイバ６が結合される。光ファイバ６は光コネクタ（ＭＴコネクタ）７によって支持される。光ファイバの数は光導波路の数と等しくＭ本である。光導波路の後端部にはＬＤ８が設けられる。ＬＤの数もＭ個である。上容器５０の内部（２階Ｂ）においては、ＬＤ８と光導波路５、光ファイバ６の軸心を厳密に合わせる必要があるからＳｉベンチ４を用いている。
【００８５】
上容器５０は上部の開口した樹脂製の矩形容器で、後端壁５２、前端壁５３、側壁５４、底板５５を持つ。底板５５の中間部には床窓６２が穿孔される。上容器５０は樹脂であるから床窓６２は金型によって簡単に形成できる。これは受信光を通すための床窓である。
【００８６】
中間の窪部５６に矩形状のＳｉベンチ４が挿入固定される。後端壁５２の台部５７にはＬＤ用リードピン２０が固定される。リードピン２０は後端壁５２のピン通し穴５８を貫通している。実際には上容器とリードフレームはインサート成形される。Ｓｉベンチ４は光通信用の１〜１．６μｍの光に対して透明であるからＳｉベンチには穴を開けない。
【００８７】
Ｓｉベンチ４の後端は少し低い段部２１となり、ここにメタライズ２２がなされている。活性層（ストライプ）と光導波路の高さを合わせるためＬＤ８の方が光導波路５より低い段部２１のメタライズ２２の上に固定されている。ＬＤ８の底面の電極はメタライズ２２に接続される。ＬＤ８の上面電極はワイヤ５９によってリードピン２０に接続される。このような構造は実施例１の下容器と同様である。
【００８８】
ＬＤの数Ｍ（光導波路、ＰＤの数と等しい）は単数でも複数でもよい。ＬＤを複数（Ｍ個）並列にする場合、カソード（ｎ電極）とアノード（ｐ電極）の両方を独立した配線とすることもできるし（両分離型）、カソード（ｎ電極）を共通にしアノード（ｐ電極）を独立とする（アノード分離型）こともできる。あるいはカソードを独立させアノードを共通にする（カソード分離）こともできる。
【００８９】
Ｓｉベンチ４の前端側にはＭ本のＶ溝２４が形成される。これはＳｉ単結晶の異方性エッチングを利用して形成したものである。Ｍ本の光ファイバ６が光コネクタ７によって平行一列に保持されている。光コネクタは正方形に近い形状であり光ファイバを内蔵する。
【００９０】
光コネクタ７は上容器５０の前端壁５３のコネクタ通し穴６０に挿通固定される。光ファイバ６は短いもので光コネクタ（ＭＴコネクタ）の後端部と面一となっており突出部分はＳｉベンチ４のＶ溝２４に固定されている。光ファイバ６の端と光導波路５の接合部は蓋２９によって保護される。光コネクタ７は左右に平行なガイドピン２６を有し、別の光コネクタ（図示しない）の穴に挿入されることによってコネクタ同士が結合するようになっている。そのようなことは実施例１と同様である。
【００９１】
光導波路５の中間位置に斜溝６７が穿たれている。斜溝６７には、波長選択性を有するＷＤＭフィルター６８が挿入固定される。これはＬＤ８の光（λ_２とする）を右から左へ通し、左から来た受信光（λ_１とする）を下斜め向きに反射するという波長選択性がある。ＷＤＭ６８は透明な誘電体多層膜からなるフィルターである。反射の方向が実施例２では下向きになっており斜溝６７の方向も実施例１とは反対になっている。
【００９２】
ＷＤＭフィルター６８の波長選択性を図１９によって説明する。図１９ではＭ＝４の場合を示している。下容器に受信用ＰＤを設ける実施例２の場合はＰＤに対して反射面が向くように斜め下向きにＷＤＭフィルターが設けられ、光ファイバ（ＦＢ１〜ＦＢ４）から送られてきた受信光はＷＤＭフィルターの波長選択性によって下向きに反射され、下容器のＰＤに上面から入射する。下容器のＰＤが裏面入射型で裏面を上にしている場合は裏面から受信光は入射する。また、発光素子（ＬＤ１〜ＬＤ４）から送られてきた送信光はＷＤＭフィルターの波長選択性によってフィルターを透過し、光ファイバ（ＦＢ１〜ＦＢ４）に入って外部へ出て行く。図１８（実施例１）と図１９（実施例２）を比較すると分かるように、ＷＤＭフィルターの設置向きが逆になっている。実施例１の場合はフィルターを斜め上向きにして光を上向きに反射させている。実施例２の場合はフィルターを斜め下向きにして光を下向きに反射させている。
【００９３】
下容器７０の上に構成された部分（１階Ａ）について述べる。下容器７０は後端壁７２、前端壁７３、側壁７４、底板７５よりなる矩形状の容器である。底板７５にはリードフレーム８０の一部が固着されている。リードフレーム８０と下容器７０はインサート成形によって一体に成形される。下容器７０は樹脂であり例えば液晶ポリマーである。底板７５に接合されたリードフレーム８０は実際には切り込みや配線パターンがあるので複雑な構造となっているが簡単のためここでは平板として示している。
【００９４】
リードフレームであるから薄い金属板を打ち抜いたものであり分岐したパターンが複雑に設けてある。リードフレーム８０の上にＰＤ（受光素子）７９やＡＭＰ（前置増幅器）３６が搭載されている。このＰＤ７９は上面入射型である。ＰＤ７９の底部分とＡＭＰ３６の底部分は分離している。ＬＤ、ＰＤ、ＡＭＰの配線の一例については図５に示した。もう一度別の例を後で述べよう。
【００９５】
ＰＤ用リードフレーム８０の先端部のリードピンは下容器７０の側方に延長している。下容器７０にはＰＤ用のリードフレーム８０が、上容器５０にはＬＤ用リードフレームがインサート成形により設けられる。上下のリードフレームは高さが少し違う。ＰＤ用リードピンは側方に突出しているから図７には現れない。
【００９６】
ＰＤ７９を逆バイアスするためカソード（ｎ電極：底部電極）はリードフレームによって適当な電源の正電圧に接続される。ＰＤ７９のアノード（ｐ電極；上部電極）はワイヤ８２によってＡＭＰ３６の入力端子に接続される。アノードから光電流が出るのでＡＭＰ３６がそれを増幅する。ＰＤとＡＭＰとリードフレームの接続については図５や後に述べる配線のようにする。
【００９７】
上容器５０を下容器７０にかぶせて接合部８３において両者を接合する。するとＷＤＭ６８での下向き反射光が床窓６２を通りＰＤ７９に入射する。このＰＤ７９は上面入射型でＷＤＭの反射光の軌跡上にＰＤ７９頂部が位置するようになっている。上容器５０に（２階Ｂに）低屈折率の透光性樹脂４０を注入する。例えばシリコーン系の透明樹脂（熱硬化性、紫外線硬化性）、アクリレート系の透明樹脂（熱硬化性、紫外線硬化性）である。これは流動状態のものであるから樹脂通し穴（図７には現れない）を通って下容器７０の内部（１階Ａ）へも入り込み１階Ａの内部空間を隈なく満たす。
【００９８】
光導波路５、ＬＤ８、ワイヤ５９、リードピン２０、ＰＤ７９、ＡＭＰ３６などが透光性樹脂４０に密に接触する。これは熱によって、あるいは紫外線によって硬化する樹脂であり熱、紫外線照射によって硬化する。硬化した透光性樹脂４０は光ファイバ（石英ガラス）とよく似た屈折率（１．４〜１．５）をもつので光ファイバ端面での反射減衰を小さくできる。
【００９９】
これまでの工程によって、２階構造の素子ができたが、上容器５０も下容器７０も包囲するように樹脂材料４８によってトランスファモールドする。この樹脂４８は透明でなく機械的にも堅牢である。しかも水分を通さないようなものがよい。例えばエポキシ樹脂とする。
【０１００】
局側のＬＤ／ＰＤモジュールの場合は、ＬＤ８はλ_２（１．５５μｍ）を発生し、それが光導波路５を伝わり光ファイバ６に入り外部光ファイバへと伝搬してゆく。外部光ファイバから伝わってきた加入者からの信号光はλ_１（１．３μｍ）であるが、それはここでは受信光となる。受信光は光導波路５を伝わり、半ばにあるＷＤＭ６８によって下向きに反射されてＳｉベンチ４（λ_１に対して殆ど透明である）を通り、上容器５０の底板５５の床窓６２を通りＰＤ７９に入射する。受信光は光電流をＰＤ７９に発生させるが、それが前置増幅器（ＡＭＰ）３６によって増幅される。増幅された信号は側方のリードピンによって外部へ取り出される。
【０１０１】
図８は図５とは少し違った、ＰＤ、ＡＭＰ、ＬＤの配線図の例を示す。これはＬＤ_１〜ＬＤ_４のアノードが全て独立のピンＶ_１〜Ｖ_４に接続され、カソードが独立のピンＳ_１〜Ｓ_４に接続され電気的に全て絶縁されているものである。ＰＤ側は、図５とよく似ているが、ＰＤのカソードに与える逆バイアス電源電位を共通にしている。底部電極（カソード）を共通にするＰＤアレイを用いる場合はそのような配線となる。
【０１０２】
［実施例３；Ｍ＝１；ＰＤ上・ＬＤ下型；図９］
本発明は省スペースに優れ、多チャンネルにおいてその利点がはっきりするのであるが、単一モジュールとして加入者側（ＯＮＵ）のＬＤ／ＰＤモジュールとしても用いることができる。斜視図を示す図９にＭ＝１のモジュールを表す。縦断面図は図１と同様であるから、図９の斜視図と図１を見て実施例３を思い浮かべることができる。
【０１０３】
実施例１と同様に上容器３にＰＤ９とＡＭＰ３６を一つづつ搭載する。インサート成形によってＰＤ９用のリードフレームが上容器（樹脂製）３に一体となっている。リードフレームの構造の詳細は省略している。リードピン４５は上容器の左右に突き出ている。
【０１０４】
Ｓｉベンチ４には縦方向に光導波路５が形成してある。光導波路の終端に一つのＬＤ８が固定され、中間部の溝にＷＤＭ２８が斜め上向きに挿入される。下容器２は樹脂（ここでは液晶ポリマー）とリードフレームの複合したものである。下容器２はＬＤ用のリードピン２０が後ろに突き出ているような容器で、中央に窪部１６が形成される。窪部１６に前記のＳｉベンチ４を挿入固定するようになっている。これらを組み合わせて透光性樹脂を注入し、樹脂封止することによって図４のような完成した素子となる。Ｍ＝１であるのにピンの数が多すぎるが、それは多チャンネル用の容器をここへも流用したからである。空ピンがたくさんあるがそれは差し支えない。
【０１０５】
製造工程を述べる。１．５ｍｍ×７．５ｍｍ×１ｍｍのＳｉ基板４の上に、直線状のポリマー光導波路５を形成する。実際には、厚み１ｍｍの円板状のＳｉウエハの上にその大きさのチップ単位を想定してウエハプロセスによって光導波路や段部、メタライズを形成し、そのあと１．５ｍｍ×７．５ｍｍのサイズに切断するのである。
【０１０６】
スピンコート法によって透明の導波路用樹脂をＳｉウエハに塗布する。クラッド材樹脂を１０μｍ厚みに、コア材樹脂６．５μｍ厚みに成膜する。フォトリソグラフィとドライエッチングによってコアの線路幅を６．５μｍとなるようにする。その上に１０μｍ厚みのクラッド材樹脂を塗布しクラッド／コア／クラッドの３重構造とする。コアは高さ６．５μｍ幅６．５μｍの矩形断面コアとなる。
【０１０７】
光導波路５の途中には、導波路を横切るように幅２０μｍの斜溝２７をダイシング加工する。斜溝法線は導波路に対して３０度傾斜している。導波路の終端部を低い段部としメタライズする。ここまでをウエハプロセスによって行い、ダイシングによって１．５ｍｍ×７．５ｍｍのＳｉベンチに切り出す。
【０１０８】
個々のＳｉベンチになってから、導波路の終端部に１．３μｍ帯ＬＤ８をＡｕＳｎ半田によって固定する。標識に従ってＬＤを実装するから調芯しないが光導波路と結合する。導波路途中の斜溝２７にはＷＤＭフィルター２８を挿入固定する。ＷＤＭ２８はポリマー基板の上に誘電体多層膜を積層したものである。３０傾斜して入射した１．３μｍ光を透過し、１．５５μｍ光を反射するような特性のＷＤＭである。
【０１０９】
下容器２は配線パターンを有するリードフレームと液晶ポリマーを金型によってインサート成形したものである。下容器２の大きさは５ｍｍ×１５ｍｍ×１．５ｍｍである。１５ｍｍというのはリード端までの長さである。下容器２の窪部１６にＳｉベンチ４を埋め込んで固定する。
【０１１０】
上容器３も配線パターンを有するリードフレームと液晶ポリマーを金型によってインサート成形したものである。このリードフレームにはＰＤ、ＡＭＰの配線が形成されており、０．１ｍｍφの床穴３８も穿孔されている。金属薄板だからピンや配線、穴はパンチ加工で一度に作られる。上容器３の大きさは１５ｍｍ×５ｍｍ×１．５ｍｍである。１５ｍｍというのは左右に延長するリード端までの長さである。上容器３のリードフレームの配線の上にＰＤ、ＡＭＰを実装する。必要によっては、ノイズ除去用のコンデンサ、コイル、抵抗を銀ペーストによってリードフレーム上に実装することもある。ここではコンデンサを図示しているが、これらは必須ではない。２５μｍφのＡｕワイヤによってリードフレームの配線パターンとＰＤ、ＡＭＰなどの電極がワイヤボンディングされる。
【０１１１】
ＰＤの上に予めマーク（標識）を付けておく。またＳｉベンチにも標識（マーク）を付けておく。下容器のＳｉベンチマークと、上容器のＰＤマークを顕微鏡を通し画像処理して、上下面に紫外線硬化樹脂を塗布し、下容器と上容器を位置合わせして接合固定する。
【０１１２】
最終的にはトランスファモールドして樹脂封止され所望の形状に成形される。図４のような外形の素子が完成する。その素子の大きさ（リードを含まない）は８ｍｍ×１０ｍｍ×４．５ｍｍである。
【０１１３】
［実施例４；Ｍ＝４；ＰＤ上・ＬＤ下型；図１０］
本発明は省スペースに優れ、多チャンネルにおいてその利点がはっきりするのでＭ＝４の場合を図１０に示す。これは局側の４チャンネルＬＤ／ＰＤモジュールである。図１０の斜視図と図１とから実施例４の構造が分かる。
【０１１４】
実施例１と同様に上容器３に４つのＰＤ９とＡＭＰ３６を搭載する。インサート成形によってＰＤ９用のリードフレームが上容器（樹脂製）３に一体となっている。上容器３にＰＤ、ＡＭＰ、コンデンサなどを実装している。抵抗、コイルも搭載してもよい。リードフレームには０．１ｍｍφの床穴３８が４つ穿孔される。
【０１１５】
Ｓｉベンチ４には縦方向に４本の平行な光導波路５が形成してある。光導波路の終端に４つのＬＤ８が固定され、中間部の溝にＷＤＭ２８が斜め上向きに挿入される。下容器２は樹脂（ここでは液晶ポリマー）とリードフレームの複合したもので、ＬＤ用のリードピン２０が後ろに突き出ている。中央窪部１６に前記のＳｉベンチ４を挿入固定するようになっている。これらを組み合わせて透光性樹脂を注入し、樹脂封止することによって図４のような完成した素子となる。Ｍ＝４であるがＭ＝１の場合とサイズは殆ど相違しない。
【０１１６】
実施例１もＭ＝４であり、ほぼ同じであるが、ＰＤとＡＭＰの接続において少し違いがある。これはワイヤが相互に直交するようには配列しておらずＡＭＰがＰＤ列と平行にあるからワイヤは平行になっている。その他の点では実施例１と同様である。
【０１１７】
［実施例５；Ｍ＝８；ＰＤ上・ＬＤ下型；図１１］
本発明は省スペースに優れ多チャンネルにおいてその利点がはっきりするのでＭ＝８の場合を図１１に示す。これは局側の８チャンネルＬＤ／ＰＤモジュールである。λ_２（１．５５μｍ）が送信光（ＬＤ光）となり、λ_１（１．３μｍ）が受信光となる。
【０１１８】
上容器３に８つのＰＤ９とＡＭＰ３６を搭載する。これはＰＤアレイとなっている。インサート成形によってＰＤ９用のリードフレームが上容器（樹脂製）３に一体となっている。上容器３にＰＤ、ＡＭＰ、コンデンサなどを実装している。抵抗、コイルも搭載してもよい。リードフレームには０．１ｍｍφの床穴３８が８つ穿孔される。
【０１１９】
Ｓｉベンチ４には縦方向に８本の平行な光導波路５が形成してある。光導波路の終端に８つのＬＤ８が固定され、中間部の溝にＷＤＭ２８が斜め上向きに挿入される。下容器２は樹脂（ここでは液晶ポリマー）とリードフレームの複合したもので、ＬＤ用のリードピン２０が後ろに突き出ている。中央窪部１６に前記のＳｉベンチ４を挿入固定するようになっている。これらを組み合わせて透光性樹脂を注入し、樹脂封止することによって図４のような完成した素子となる。Ｍ＝８であるがＭ＝１の場合とサイズは殆ど相違しない。
【０１２０】
［実施例６；ＬＤ下・モニタ用ＰＤ上構造；図１６］
図１６に、送信光用のＬＤを１階に、モニタ用ＰＤを２階に配置した光送信モジュールの断面図を示す。ＬＤ、光導波路、ＰＤの数Ｍは１、４、８、１２、１６、…など任意である。実施例１を示す図１と共通する部分が多々あるので同じ部材には同じ番号を付している。
【０１２１】
下容器２は実施例１の光送受信モジュールと同じように前端壁１２、後端壁１３、底板１４、側板１５をもち上方が開口した容器である。窪部１６に矩形状のＳｉベンチ４が固定される。Ｓｉベンチ４にはＭ本の光導波路５を設けてある。導波路の数はＬＤ、ＰＤと同じであるから先述のように１、４、８、１２、１６、３２…などである。４の倍数とするのが良いがそうでなくてもよい。
【０１２２】
光導波路５の終端部は一部光導波路と基板が抉られてＬＤ８が実装されている。光導波路の前端より前方のＳｉベンチ４の上面にはＭ本のＶ溝２４が穿たれる。Ｖ溝２４と光導波路５の軸心は合致する。Ｍ本の光ファイバ６を保持する光コネクタ７がＳｉベンチ４の前端にあり下容器２、上容器３のコネクタ通し穴３３によって保持される。光コネクタ７はＭ本の光ファイバ６を内部に保持し光ファイバ前端は光コネクタ前面と面一になっている。光コネクタ７の両側にはガイドピン２６がある。
【０１２３】
光導波路５の途中に光分岐素子４９が斜め上向きに設けられる。それは受信光を選択反射するＷＤＭでなくてＬＤからの送信光の一部を上方へ反射する光分岐素子４９である。反射する光の波長が実施例１の場合とは相違する。光ファイバを伝送してきた受信光ではなくて、光導波路の後方に設けられた発光素子ＬＤ８から出た送信光の一部を分岐して斜め上方へと反射するのである。だから光分岐素子４９はＷＤＭのような波長選択性を持たない。ＬＤの光の一定割合を反射し残りを透過するようになっている。ハーフミラーに近い機能をもつ光分岐素子である。光分岐素子４９と先ほどのＷＤＭの相違点は波長分波機能の有無だけではない。取り付けの位置が異なるし向きも違っている。ＷＤＭは光ファイバから来た受信光を反射し、光分岐素子４９は背後にあるＬＤの送信光の一部を反射するため向きが異なり位置も相違する。
【０１２４】
光分岐素子４９の光分岐を図２０によって説明する。図２０ではＭ＝４の場合を示している。上容器にモニタ用ＰＤを設ける実施例６の場合はＰＤに対して斜め上向きに光分岐素子４９が設けられる。実施例６は実施例１、２のように送受信系ではなく送信系なので光ファイバ（ＦＢ１〜ＦＢ４）から光は入ってこない。
【０１２５】
発光素子（ＬＤ１〜ＬＤ４）から出た送信光が途中の光分岐素子４９によって上向きに一部反射され、上容器のモニタ用ＰＤに裏面から入射しモニタＰＤによってＬＤの光出力が監視される。発光素子（ＬＤ１〜ＬＤ４）から送られてきた残りの送信光は光分岐素子４９を透過し、光ファイバ（ＦＢ１〜ＦＢ４）に入って外部へ出て行く。また、上容器に受光素子がある点で同じである実施例１の図１８と比較すると、ＷＤＭフィルター２８（実施例１；図１８）の設置向きと光分岐素子４９（実施例６；図２０）の向きが同じ上向きでも反対になっている。
【０１２６】
実施例６の光分岐素子４９はＬＤ１〜ＬＤ４の方にその反射面を向けるよう設置されＬＤからの光を斜め上向きに反射している。それに対して実施例１のＷＤＭフィルター２８反射面はＬＤの方を向いておらず、光ファイバの方に反射面が向いていて光ファイバから来た受信光を反射している。ＬＤ発信光だけを見れば、実施例６は光分岐素子４９によって一部反射・一部透過されるが、実施例１はＷＤＭフィルター２８によって全部透過される。
【０１２７】
図１６の例ではＬＤ８の背後にはすぐにリードフレームがあってワイヤボンディングによって結合されているが、その間に余分のスペースを設けてＬＤを駆動するＩＣを設けてもよい。それは本来リードフレームから伝達されてくる駆動信号を発生する素子である。パッケージの内部にＬＤ駆動素子を取り付けると外部ノイズに対してより強くなる。
【０１２８】
２階は上容器３によって構成される。上容器３にはＭ個のモニタ用のフォトダイオード（ＰＤ）９が並列に設けてある。上容器３にはＳｉベンチのようなものはない。それは光導波路がないからである。モニタ用フォトダイオードなので前置増幅器（ＡＭＰ）がない。
【０１２９】
上容器３も側板、後壁、底板、前壁等をもち上部が開口した容器である。図１６では現れないが外部側方にリードフレームが延長している。リードフレームと容器はインサート成形によって作製してある。上容器３内部のリードフレーム１０は配線パターンが形成されており、その上にモニタ用ＰＤ９や自動パワー制御用ＩＣ（ＡＰＣ−ＩＣ）６９が設けられる。ＡＰＣ−ＩＣ６９とモニタＰＤ９はワイヤ８９によって接続されている。ＡＰＣ−ＩＣ６９はモニタ用ＰＤの出力によってＬＤの出力の変化を求めＬＤの出力を一定に維持するような機能をもつＩＣである。だからＡＰＣ−ＩＣとＬＤとは内部回路あるいは外部回路によって接続されている。
【０１３０】
ＬＤ８の送信光は光導波路５を伝搬し一部は光分岐素子４９によって上方へ反射して２階の床窓３８を通りＰＤ９に裏面入射する。ＬＤ８の送信光の残りは光分岐素子４９をそのまま透過して光導波路５に沿って進み、光ファイバ６から外部の光ファイバへと送り出されるようになっている。
【０１３１】
上容器３の内部、下容器２の内部には透明の樹脂４０が充填される。また実施例１の図３のように、上容器、下容器の全体を硬度の高い樹脂でトランスファモールドし全体を樹脂パッケージ４８によって覆う。それは実施例１〜５と同様である。
【０１３２】
［実施例７；モニタ用ＰＤ下・ＬＤ上構造；図１７］
図１７に、送信光用のＬＤ、光導波路を２階に、モニタ用ＰＤを１階に配置した光送信モジュールの断面図を示す。実施例６と上下の関係が反対になる。だから２階の上容器にＭ個の平行の光導波路５を設けたＳｉベンチ４がある。ＬＤ、光導波路、ＰＤの数Ｍは１、４、８、１２、１６、…など任意である。
【０１３３】
Ｓｉベンチ４の上にＭ本の光導波路５があり、その前端にＶ溝２４がうがってあり、後端には切欠き部があってＭ個の送信光発振用のＬＤ８が固定されている。Ｍ本の光ファイバ６を内蔵する光コネクタ７が上容器のコネクタ通し穴６０を貫いて固定される。光コネクタはガイドピン２６を両側に有する。Ｓｉベンチ４の前端のＶ溝２４には光コネクタ７の後ろに突き出たＭ本の光ファイバ６が固定されている。上容器の後方には複数のリードピン２０が突き出ている。リードピン２０にＬＤ８の上電極がワイヤ５９によって接続される。光導波路５の途中に斜め溝が掘ってあり、そこに光分岐素子４９が斜めに差し込み固定されている。上容器の底板５５には床窓６２がある。
【０１３４】
光導波路５の途中に設けた光分岐素子４９は実施例２とは位置が異なり反対向きに傾いている。それは光ファイバから入ってきた受信光を反射するのではなくて、後方のＬＤからの送信光を下へ向けて反射するためのものである。ＬＤ８からの送信光は光分岐素子４９で一部反射され一部は透過する。光分岐素子４９は波長選択性はない。ＬＤの送信光の一部が光分岐素子で反射され底板の床窓６２を通り１階の下容器７０に入る。
【０１３５】
光分岐素子４９の光分岐を図２１によって説明する。図２１ではＭ＝４の場合を示している。下容器にモニタ用ＰＤ７９を設ける実施例７の場合はＰＤに対して斜め下向きに光分岐素子４９が設けられる。実施例７は実施例１、２のように送受信系ではなく送信系なので光ファイバ（ＦＢ１〜ＦＢ４）から光は入ってこない。
【０１３６】
発光素子（ＬＤ１〜ＬＤ４）から出た送信光が途中の光分岐素子４９によって下向きに一部反射され、下容器のモニタ用ＰＤ７９に上面から入射しモニタ用ＰＤによってＬＤの光出力が監視される。発光素子（ＬＤ１〜ＬＤ４）から送られてきた残りの送信光は光分岐素子４９を透過し、光ファイバ（ＦＢ１〜ＦＢ４）に入って外部へ出て行く。また、下容器に受光素子がある点で同じである実施例２の図１９と比較すると、ＷＤＭフィルター６８（実施例２；図１９）の設置向きと光分岐素子４９（実施例７；図２１）の向きが同じ下向きでも反対になっている。実施例７の光分岐素子４９はＬＤ１〜ＬＤ４の方にその反射面を向けるよう設置されＬＤからの光を斜め下向きに反射している。それに対して実施例２のＷＤＭフィルター６８反射面はＬＤの方を向いておらず、光ファイバの方に反射面が向いていて光ファイバから来た受信光を斜め下に反射している。ＬＤ発信光だけを見れば、実施例７は光分岐素子４９によって一部反射・一部透過されるが、実施例２はＷＤＭフィルター６８によって全部透過される。
【０１３７】
下容器７０は実施例２の光送受信モジュールと同じように前端壁７３、後端壁７２、底板７５、側壁７４をもち上方が開口した容器である。リードフレームと下容器はインサート成形されたものである。下容器の底部には配線パターンを刻んだリードフレーム８０が存在する。図では一様な厚みでリードフレームを描いているが実際にはたくさんの彎曲や切れ込みなどがある。リードフレームの上にＭ個のモニタ用ＰＤ７９とそれによってＬＤ８の駆動電流のレベルを調節するためのＡＰＣ−ＩＣ６９が設けられる。モニタＰＤ７９は裏面入射型のものを上下反対にして実装するようにしてもよい。また上面入射型のＰＤを上向きに固定してもよい。
【０１３８】
ＰＤ７９とＡＰＣ−ＩＣ６９はワイヤ８２によって接続される。ＡＰＣ−ＩＣ６９とＬＤ８とはリードフレームを通して内部又は外部で接続されている。光分岐素子４９で反射された送信光の一部はＰＤ７９へ入り感受される。光電流はＡＰＣ−ＩＣ６９に入る。それはＬＤのパワーに比例する光電流である。ＬＤのパワーは経年変化を打ち消して一定に保持しなければならない。そのためにＡＰＣ−ＩＣはＬＤの駆動電流を調節してＬＤパワーを一定レベルに保持する。
【０１３９】
上容器も下容器も透明樹脂４０によって覆われる。さらにトランスファモールドによってエポキシ樹脂によってパッケージングされる。そのような構造は実施例７と同様である。
【０１４０】
【発明の効果】
本発明は上下２階建て構造となっておりＰＤとＬＤを異なる階に振り分け、上下に分配することができる。ＰＤとＬＤが上下に離れるので電気的クロストーク、光学的クロストーク、電磁的なクロストークを減らすことができる。また横方向にＰＤとＬＤを配置する場合に比べて占有面積が少なくなり、より小型の素子にすることができる。ＬＤ／ＰＤの組が一つでなくて複数である場合、上下配分によって容積を低減できて特に有用である。モジュール数Ｍが４、８、１６…などの素子を作ることができる。多チャンネルの光通信装置としてきわめて有望である。
【０１４１】
中央局と多数の加入者（ＯＮＵ）を分岐のない光ファイバ群によって接続する場合、加入者側には１対のＬＤ／ＰＤがあればよいが、加入者の数をＮとすると局側にはＮ個のＬＤとＰＤが必要となる。その場合、局側の送受信モジュールが一対のＬＤ／ＰＤからなる送受信モジュールだとするとＮ個のモジュールが必要だという事になる。それは膨大な容積を取ることになり小規模の局では難しいことである。
【０１４２】
それが４つのＬＤ／ＰＤ対をもつモジュールを使えばＮ／４個のモジュールで済む事になる。もっと進んで１６のＬＤ／ＰＤ対をもつモジュールを使えばＮ／１６個のモジュールで良いということになる。著しくスペースを削減することができる。特に局側の送受信モジュールとして最適である。
【０１４３】
局から加入者へはλ_２（１．５５μｍ光）を用いて送信し、加入者から局へはλ_１（１．３μｍ光）を用いて送信するような光通信システムの場合、局のモジュールと加入者のモジュールでは、λ_１、λ_２の関係が反転する。
【０１４４】
局に備えるＬＤ／ＰＤモジュールの場合ＬＤによる送信光がλ_２（１．５５μｍ光）となり受信光がλ_１（１．３μｍ光）となる。だからＷＤＭはλ_１を反射しλ_２を透過させる。図１、図７にはそのような場合を図示している。
【０１４５】
ＷＤＭフィルターによる光反射・透過の例は図１８、図１９に示すとおり、光ファイバから送られてきた受信光を全部反射して、上容器あるいは下容器にある受信用ＰＤに選択入射させている。
【０１４６】
局側のモジュールの場合、ＬＤ／ＰＤ対の数Ｍが４、８、１６…など多い方が良い。Ｓｉベンチに０．２５ｍｍピッチで光導波路、ＬＤを並べるとしても１６の場合で０．２５ｍｍ×１６＝４ｍｍであるから、それほど横幅が増えるわけではない。小型であっても１６対のＬＤ／ＰＤをもつモジュールを与えることができる。
【０１４７】
もちろん本発明は加入者側（ＯＮＵ）の１対のＬＤ／ＰＤモジュールにも適用できる（実施例３）。その場合はＬＤによる送信光がλ_１（１．３μｍ光）になり、受信光がλ_２（１．５５μｍ光）となる。ＷＤＭフィルターは、λ_２を反射しλ_１を透過するものである。
【０１４８】
また本発明を受信用ＰＤをもたない送信モジュールにも適用することができる。送信光発振用のＬＤはそのままでは経年変化によってパワーが減衰することがあるので、それをモニタするためのＰＤをＬＤに近接して設けることがある。多チャンネル送信モジュールの場合は、すぐ後ろにモニタＰＤを設置できないことがあるし、ＬＤの後ろには駆動用ＩＣを設置することもある。
【０１４９】
本発明の場合はＬＤ群とＰＤ群を１階、２階に分けて設置し、ＬＤの送信光の一部を光分岐素子によって反射しＰＤへと導いている。光分岐素子による光反射・透過の例は図２０、図２１に示すとおり、ＬＤから送られてきた送信光を一部反射して、上容器あるいは下容器にあるモニタ用ＰＤに入射させＬＤの光出力を監視し、残りの送信光を透過して光ファイバに送っている。それによってＬＤの光のパワー強度をモニタすることができる。モニタ用ＰＤの光電流によってＬＤ駆動電流を調整しＬＤのパワーを維持するようにできる。ＬＤの後方光をモニタするＰＤの構造はよくあるが本発明のようにＬＤの前方光を一部分岐させモニタＰＤに入れるような構造はこれまで存在しなかった。多チャンネルの場合はＬＤのすぐ横にスペースの余裕がないので本発明の上または下にモニタ用ＰＤを設けるという配置は特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１にかかる光通信装置の上容器（ＰＤ側）と下容器（光導波路・ＬＤ側）を組み合わせた状態の軸線に平行な面で切った縦断面図。
【図２】実施例１において上容器と下容器を分解して示す斜視図。
【図３】実施例１の光通信装置において上容器と下容器を組み合わせ樹脂封止してデバイスとして完成した状態の軸線に直交する面で切った断面図。
【図４】実施例１の光通信装置において上容器と下容器を組み合わせ樹脂封止してデバイスとして完成した状態の斜視図。
【図５】実施例１、２における、４つのＰＤ、ＡＭＰ、ＬＤとリードの一例にかかる接続配線図。
【図６】実施例１において４つのＰＤ、ＡＭＰ、ワイヤの配置を示すための平面図。
【図７】本発明の実施例２にかかる光通信装置の上容器（光導波路・ＬＤ側）と下容器（ＰＤ側）を組み合わせた状態の軸線に平行な面で切った縦断面図。
【図８】実施例１、２における、４つのＰＤ、ＡＭＰ、ＬＤとリードの図５とは異なる例にかかる接続配線図。
【図９】ＬＤ・光導波路・ＰＤ・光ファイバの組の数がＭ＝１で（１チャンネル素子）ある実施例３の上容器、Ｓｉベンチ、下容器の分解斜視図。
【図１０】ＬＤ・光導波路・ＰＤ・光ファイバの組の数がＭ＝４で（４チャンネル素子）ある実施例４の上容器、Ｓｉベンチ、下容器の分解斜視図。
【図１１】ＬＤ・光導波路・ＰＤ・光ファイバの組の数がＭ＝８で（８チャンネル素子）ある実施例５の上容器、Ｓｉベンチ、下容器の分解斜視図。
【図１２】ＷＤＭを中心に３方向に離隔して、光ファイバ、ＬＤ、ＰＤを設けた従来例にかかる光送受信モジュールの平面図。
【図１３】特開平１１−２１８６５１号が提案した光送受信モジュールの縦断面図。
【図１４】局と加入者を結ぶ光ファイバ系の中間に１：１６分岐素子を用いた光ファイバネットワークの図。
【図１５】局と加入者を結ぶ光ファイバ系の中間に分岐素子を含まず、局と加入者を独立の光ファイバでそれぞれ接続した光ファイバネットワークの図。
【図１６】本発明の実施例６にかかる光通信装置の上容器（モニタ用ＰＤ側）と下容器（光導波路・ＬＤ側）を組み合わせた状態の軸線に平行な面で切った縦断面図。
【図１７】本発明の実施例７にかかる光通信装置の上容器（光導波路・ＬＤ側）と下容器（モニタ用ＰＤ側）を組み合わせた状態の軸線に平行な面で切った縦断面図。
【図１８】本発明の実施例１にかかる光通信装置のＷＤＭフィルターによる光分岐を説明するための斜視図。ＷＤＭフィルターを斜め上向きに設置し光ファイバからの受信光を全部反射して上容器の受信用ＰＤに入射させ、ＬＤからの送信光を全部透過して光ファイバへ送っている。
【図１９】本発明の実施例２にかかる光通信装置のＷＤＭフィルターによる光分岐を説明するための斜視図。ＷＤＭフィルターを斜め下向きに設置し光ファイバからの受信光を全部反射して下容器の受信用ＰＤに入射させ、ＬＤからの送信光を全部透過して光ファイバへ送っている。
【図２０】本発明の実施例６にかかる光通信装置の光分岐素子による光分岐を説明するための斜視図。光分岐素子を斜め上向きに設置しＬＤからの送信光を一部反射して上容器のモニタ用ＰＤに入射させＬＤの光出力を監視し、ＬＤからの残りの送信光を透過して光ファイバへ送っている。
【図２１】本発明の実施例７にかかる光通信装置の光分岐素子による光分岐を説明するための斜視図。光分岐素子を斜め下向きに設置しＬＤからの送信光を一部反射して下容器のモニタ用ＰＤに入射させＬＤの光出力を監視し、ＬＤからの残りの送信光を透過して光ファイバへ送っている。
【符号の説明】
２ 下容器
３ 上容器
４ Ｓｉベンチ
５ 光導波路
６ 光ファイバ
７ 光コネクタ
８ ＬＤ
９ ＰＤ
１０ リードフレーム
１２ 前端壁
１３ 後端壁
１４ 底板
１５ 側板
１６ 窪部
１７ 台部
１８ ピン通し穴
２０ ＬＤ用リードピン
２１ 段部
２２ メタライズ
２３ ワイヤ
２４ Ｖ溝
２５ コネクタ通し穴
２６ ガイドピン
２７ 斜溝
２８ ＷＤＭフィルター
２９ 蓋
３０ 後端壁
３２ 前端壁
３３ コネクタ通し穴
３４ 側壁
３５ 床板
３６ ＡＭＰ
３７ 樹脂通し穴
３８ 床窓
３９ ワイヤ
４０ 透光性樹脂
４２ コア
４３ クラッド
４４ 接合部
４５ ＰＤ用リードピン
４８ 樹脂パッケージ
４９ 光分岐素子
５０ 上容器
５２ 後端壁
５３ 前端壁
５４ 側壁
５５ 床板
５６ 窪部
５７ 台部
５８ ピン通し穴
５９ ワイヤ
６０ コネクタ通し穴
６２ 床窓
６７ 斜溝
６８ ＷＤＭフィルター
６９ ＡＰＣ−ＩＣ
７０ 下容器
７２ 後端壁
７３ 前端壁
７４ 側壁
７５ 床板
７９ ＰＤ
８０ ＰＤ用リードフレーム
８２ ワイヤ
８３ 接合部
８５ 光ファイバ
８６ ＬＤ
８７ ＷＤＭ
８８ ＰＤ
８９ ワイヤ
９５ 第１基板
９６ 光導波路
９７ ＷＤＭ
９８ ＬＤ
９９ 第２基板
１０２ ＰＤ
１０３ ＡＭＰ
１０５ 光ファイバ

Claims (28)

1. 光を通す開口部を有する上容器にＭ個（Ｍ≧１）の受光素子（ＰＤ）を実装し、Ｍ本の平行な光導波路を有し光導波路の半ばに波長選択素子（ＷＤＭフィルター）を設け光導波路終端にＭ個の発光素子（ＬＤ）を実装した基板を下容器に収容し、Ｍ本の光ファイバをもつ光コネクタの光ファイバを基板の光導波路に結合し、上容器と下容器を上下に組み合わせ、光導波路を伝搬する受信光はＷＤＭフィルターによって反射され上容器の開口部を通り上方にあるＰＤに入射するようにし、ＬＤから生じた光はＷＤＭフィルターを透過して光導波路に入るようにしてある事を特徴とする光通信装置。
2. 下容器にＭ個（Ｍ≧１）の受光素子（ＰＤ）を実装し、Ｍ本の平行な光導波路を有し光導波路の半ばに波長選択素子（ＷＤＭフィルター）を設け光導波路終端部にＭ個の発光素子（ＬＤ）を実装した基板を、光を通す開口部を有する上容器に収容し、Ｍ本の光ファイバをもつ光コネクタの光ファイバを基板の光導波路に結合し、上容器と下容器を上下に組み合わせ、光導波路を伝搬する受信光はＷＤＭフィルターによって反射され基板と上容器の開口部とを通り下方にあるＰＤに入射するようにし、ＬＤから生じた光はＷＤＭフィルターを透過して光導波路に入るようにしてある事を特徴とする光通信装置。
3. 上容器と下容器に透光性の樹脂を充填したことを特徴とする請求項１又は２に記載の光通信装置。
4. 受光素子の電気配線と発光素子の電気配線は各容器内で分離されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光通信装置。
5. Ｍ個の受光素子（ＰＤ）の近傍に、ＰＤの光電流を増幅するＭ個の増幅器（ＡＭＰ）を設けた事を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光通信装置。
6. Ｍ≧２であって、受光素子と増幅器を接続するワイヤが互いに直交するようにしている事を特徴とする請求項５に記載の光通信装置。
7. 下容器および上容器がリードフレームと一体成形された樹脂製の容器である事を特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光通信装置。
8. 下容器および上容器が配線パターンが描かれリードピンが接合されたセラミック容器である事を特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光通信装置。
9. 基板がＳｉベンチであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光通信装置。
10. 基板がガラス基板であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光通信装置。
11. 基板がセラミック基板であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光通信装置。
12. 基板がポリマー基板であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光通信装置。
13. 光導波路がポリマーによって形成されている事を特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の光通信装置。
14. 光導波路が石英系の導波路であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の光通信装置。
15. 光を通す開口部を有する上容器にＭ個（Ｍ≧１）のモニタ用受光素子（ＰＤ）を実装し、Ｍ本の平行な光導波路を有し光導波路の半ばに光分岐素子を設け光導波路終端にＭ個の発光素子（ＬＤ）を実装した基板を下容器に収容し、Ｍ本の光ファイバをもつ光コネクタの光ファイバを基板の光導波路に結合し、上容器と下容器を上下に組み合わせ、発光素子（ＬＤ）から生じた送信光は光分岐素子によって一部反射され上容器の開口部を通り上方にあるモニタ用受光素子（ＰＤ）に入射するようにし、発光素子から生じた残りの送信光は光分岐素子を透過して光導波路へ入るようにしてある事を特徴とする光通信装置。
16. 下容器にＭ個（Ｍ≧１）のモニタ用受光素子（ＰＤ）を実装し、Ｍ本の平行な光導波路を有し光導波路の半ばに光分岐素子を設け光導波路終端部にＭ個の発光素子（ＬＤ）を実装した基板を、光を通す開口部を有する上容器に収容し、Ｍ本の光ファイバをもつ光コネクタの光ファイバを基板の光導波路に結合し、上容器と下容器を上下に組み合わせ、発光素子（ＬＤ）から生じた送信光は光分岐素子によって一部反射され基板と上容器の開口部を通り下方にあるモニタ用受光素子（ＰＤ）に入射するようにし、発光素子から生じた残りの送信光は光分岐素子を透過して光導波路に入るようにしてある事を特徴とする光通信装置。
17. Ｍ個のモニタ用受光素子（ＰＤ）の近傍にＰＤの光電流によって発光素子（ＬＤ）の駆動電流を制御するＡＰＣ−ＩＣを設けた事を特徴とする請求項１５または１６に記載の光通信装置。
18. 上容器と下容器に透光性の樹脂を充填したことを特徴とする請求項１５〜１７のいずれかに記載の光通信装置。
19. モニタ用受光素子の電気配線と発光素子の電気配線は各容器内で分離されていることを特徴とする請求項１５〜１８のいずれかに記載の光通信装置。
20. Ｍ≧２であって、モニタ用受光素子とＡＰＣ−ＩＣを接続するワイヤが互いに直交するようにしている事を特徴とする請求項１５〜１９のいずれかに記載の光通信装置。
21. 下容器および上容器がリードフレームと一体成形された樹脂製の容器である事を特徴とする請求項１５〜２０のいずれかに記載の光通信装置。
22. 下容器および上容器が配線パターンが描かれリードピンが接合されたセラミック容器である事を特徴とする請求項１５〜２１のいずれかに記載の光通信装置。
23. 基板がＳｉベンチであることを特徴とする請求項１５〜２２のいずれかに記載の光通信装置。
24. 基板がガラス基板であることを特徴とする請求項１５〜２２のいずれかに記載の光通信装置。
25. 基板がセラミック基板であることを特徴とする請求項１５〜２２のいずれかに記載の光通信装置。
26. 基板がポリマー基板であることを特徴とする請求項１５〜２２のいずれかに記載の光通信装置。
27. 光導波路がポリマーによって形成されている事を特徴とする請求項１５〜２６のいずれかに記載の光通信装置。
28. 光導波路が石英系の導波路であることを特徴とする請求項１５〜２３のいずれかに記載の光通信装置。

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