JPH04307976A - アレイ光半導体装置 - Google Patents
アレイ光半導体装置Info
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 abstract description 28
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 23
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 23
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 23
- 238000007789 sealing Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
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Landscapes
- Led Device Packages (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光ファイバ伝送、特に光
並列伝送やマルチチャンネル伝送に適した光半導体アレ
イ装置に関する。
並列伝送やマルチチャンネル伝送に適した光半導体アレ
イ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータや交換機の処理能力の増大
にともない、機器間のインタコネクションの高速化に対
する要請が益々高まっている。光並列伝送や光マルチチ
ャンネル伝送など光によるインタコネクションは、電気
インタコネクションに比べて伝送速度、距離、耐電磁誘
導性など格段に優れ、ケーブルサイズも小さいころから
高速インタコネクションとして重要性が増大している。
にともない、機器間のインタコネクションの高速化に対
する要請が益々高まっている。光並列伝送や光マルチチ
ャンネル伝送など光によるインタコネクションは、電気
インタコネクションに比べて伝送速度、距離、耐電磁誘
導性など格段に優れ、ケーブルサイズも小さいころから
高速インタコネクションとして重要性が増大している。
【０００３】光並列伝送や光マルチチャンネル伝送の送
信側に用いられるアレイ光源としては、信頼性、耐環境
性に優れ経済性も高い面発光型アレイ発光ダイオード（
ＬＥＤ）が最適である。一方、受信側に用いられるアレ
イ受光素子には、ｐｉｎアレイフォトダイオード（ＰＤ
）が適する。光信号はリボン状のアレイ光ファイバを通
して伝送されるため、これらのアレイ光素子は線形アレ
イ構造が用いられている。アレイ光素子とアレイ光ファ
イバの光学的な結合は、伝送性能に影響を及ぼす重要な
技術要素であり、従来、いくつかの技法が試みられてい
る。
信側に用いられるアレイ光源としては、信頼性、耐環境
性に優れ経済性も高い面発光型アレイ発光ダイオード（
ＬＥＤ）が最適である。一方、受信側に用いられるアレ
イ受光素子には、ｐｉｎアレイフォトダイオード（ＰＤ
）が適する。光信号はリボン状のアレイ光ファイバを通
して伝送されるため、これらのアレイ光素子は線形アレ
イ構造が用いられている。アレイ光素子とアレイ光ファ
イバの光学的な結合は、伝送性能に影響を及ぼす重要な
技術要素であり、従来、いくつかの技法が試みられてい
る。
【０００４】ジャーナル・オブ・ライトウエーブ・テク
ノロジ（ＪＯＵＲＮＡＬＯＦ ＬＩＧＨＴ ＷＡＶ
Ｅ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ），ＬＴ−５巻、８号、１
９８７年、１１１８〜１１２２頁に記載された例では、
アレイＬＥＤやアレイＰＤが、先端を４５度に加工した
アレイ光ファイバの端部にアレイ光素子の各エレメント
とアレイ光ファイバの各芯線が１対１に対向するように
接合されている。また、昭和６３年電子情報通信学会秋
季全国大会予稿集、Ｂ−４１４、Ｂ−１−１９８頁に記
載された例では、アレイＬＥＤとアレイ光ファイバは直
接結合により、アレイＰＤとアレイ光ファイバは平板マ
イクロレンズアレイを用いたレンズ結合により、それぞ
れ光学結合がなされている。
ノロジ（ＪＯＵＲＮＡＬＯＦ ＬＩＧＨＴ ＷＡＶ
Ｅ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ），ＬＴ−５巻、８号、１
９８７年、１１１８〜１１２２頁に記載された例では、
アレイＬＥＤやアレイＰＤが、先端を４５度に加工した
アレイ光ファイバの端部にアレイ光素子の各エレメント
とアレイ光ファイバの各芯線が１対１に対向するように
接合されている。また、昭和６３年電子情報通信学会秋
季全国大会予稿集、Ｂ−４１４、Ｂ−１−１９８頁に記
載された例では、アレイＬＥＤとアレイ光ファイバは直
接結合により、アレイＰＤとアレイ光ファイバは平板マ
イクロレンズアレイを用いたレンズ結合により、それぞ
れ光学結合がなされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】アレイ光素子とアレイ
光ファイバを光学的に結合する上で、光学的結合効率が
高いこと、クロストークが小さいこと、高速動作を始め
とする電気的特性を損なわないこと、などが重要である
。更に実用上は、より簡単な構成で信頼性の高い装置を
実現することが強く求められている。しかし、上述した
従来のアレイ光半導体装置には次のような問題点があっ
た。
光ファイバを光学的に結合する上で、光学的結合効率が
高いこと、クロストークが小さいこと、高速動作を始め
とする電気的特性を損なわないこと、などが重要である
。更に実用上は、より簡単な構成で信頼性の高い装置を
実現することが強く求められている。しかし、上述した
従来のアレイ光半導体装置には次のような問題点があっ
た。
【０００６】先端を４５度に加工したアレイ光ファイバ
の端部にアレイＬＥＤやアレイＰＤを接合する方法では
、光ファイバを４５度に加工することに伴う工程の複雑
さやコストの増大という問題、光ファイバ端部にＬＥＤ
やＰＤを直接接合することによる放熱効率や素子の信頼
性の低下という問題などがあった。アレイＬＥＤとアレ
イ光ファイバの光学的直接結合の手法では、アレイＬＥ
Ｄは放熱体上にマウントされ、また４５度加工を用いて
いないため上述の問題点は低減される。しかし、ＬＥＤ
と光ファイバの間隔が大きくなるとＬＥＤ出力の光ファ
イバへの結合効率が急激に低下するため、高結合効率を
得るために間隔を数１０μｍ以下にしなければならなか
った。そのため、高精度な光学的位置調整が必要という
問題や、ＬＥＤの気密封止が困難という信頼性上の問題
などがあった。平板マイクロレンズアレイを用いたアレ
イ光素子とアレイ光ファイバのレンズ結合の方法では、
光素子と光ファイバの間隔を直接結合に比べ大きくでき
る。しかし、アレイ光ファイバのピッチ（通常２５０μ
ｍ）に制限されて、レンズの直径を大きくできないため
実効的な開口角が小さく、そのために結合効率が直接結
合の半分以下という問題や、光素子と光ファイバの間隔
を３００〜４００μｍ以上にすることが困難で光素子の
気密封止に十分な間隔をとることが困難という問題など
があった。
の端部にアレイＬＥＤやアレイＰＤを接合する方法では
、光ファイバを４５度に加工することに伴う工程の複雑
さやコストの増大という問題、光ファイバ端部にＬＥＤ
やＰＤを直接接合することによる放熱効率や素子の信頼
性の低下という問題などがあった。アレイＬＥＤとアレ
イ光ファイバの光学的直接結合の手法では、アレイＬＥ
Ｄは放熱体上にマウントされ、また４５度加工を用いて
いないため上述の問題点は低減される。しかし、ＬＥＤ
と光ファイバの間隔が大きくなるとＬＥＤ出力の光ファ
イバへの結合効率が急激に低下するため、高結合効率を
得るために間隔を数１０μｍ以下にしなければならなか
った。そのため、高精度な光学的位置調整が必要という
問題や、ＬＥＤの気密封止が困難という信頼性上の問題
などがあった。平板マイクロレンズアレイを用いたアレ
イ光素子とアレイ光ファイバのレンズ結合の方法では、
光素子と光ファイバの間隔を直接結合に比べ大きくでき
る。しかし、アレイ光ファイバのピッチ（通常２５０μ
ｍ）に制限されて、レンズの直径を大きくできないため
実効的な開口角が小さく、そのために結合効率が直接結
合の半分以下という問題や、光素子と光ファイバの間隔
を３００〜４００μｍ以上にすることが困難で光素子の
気密封止に十分な間隔をとることが困難という問題など
があった。
【０００７】本発明の目的は、このような従来の問題点
を除去し、光学的結合効率が高く、クロストークが小さ
く、安定な高速動作の得られるアレイ光半導体装置を、
より高信頼で簡単な構成で提供することにある。
を除去し、光学的結合効率が高く、クロストークが小さ
く、安定な高速動作の得られるアレイ光半導体装置を、
より高信頼で簡単な構成で提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によるアレイ光半
導体装置は、複数の発光部を有するアレイ半導体発光素
子を、このアレイのピッチに等しいピッチで形成した複
数のアレイレンズを有し、かつ上記アレイ半導体発光素
子の出力光に対し透過な半導体基板に、上記発光部とレ
ンズが同心線上に配置するように装着したことを特徴と
する。
導体装置は、複数の発光部を有するアレイ半導体発光素
子を、このアレイのピッチに等しいピッチで形成した複
数のアレイレンズを有し、かつ上記アレイ半導体発光素
子の出力光に対し透過な半導体基板に、上記発光部とレ
ンズが同心線上に配置するように装着したことを特徴と
する。
【０００９】また、本発明によるアレイ光半導体装置は
、複数の受光部を有するアレイ半導体受光素子を、この
アレイのピッチに等しいピッチで形成した複数のアレイ
レンズを有し、かつ上記アレイ半導体受光素子の入力光
に対し透過な半導体基板に、上記受光部とレンズが同心
線上に配置するように装着したことを特徴とする。
、複数の受光部を有するアレイ半導体受光素子を、この
アレイのピッチに等しいピッチで形成した複数のアレイ
レンズを有し、かつ上記アレイ半導体受光素子の入力光
に対し透過な半導体基板に、上記受光部とレンズが同心
線上に配置するように装着したことを特徴とする。
【００１０】
【作用】本発明によるアレイ光半導体装置では、アレイ
レンズを有し、かつ、信号光に対して透過な半導体基板
上にアレイ光半導体素子を装着している。そのために、
この半導体基板をアレイ光ファイバ端部に接合すること
により、従来の先端を４５度に加工したアレイ光ファイ
バの端部にアレイＬＥＤやアレイＰＤを直接接合する方
法に比べ、工程の複雑さやコストの増大という問題や、
素子の信頼性の問題などを著しく改善できる。また、ア
レイレンズを有する半導体基板を介してアレイ光半導体
素子とアレイ光ファイバを光学的に結合しており、かつ
、これらの密着することができるので、従来の直接結合
やマイクロレンズアレイ結合に比べて高い光学結合効率
を得ることができる。さらに、この半導体基板により素
子の気密封止が容易にでき、その結果、簡単な構成で高
信頼なアレイ光半導体装置を得ることができる。
レンズを有し、かつ、信号光に対して透過な半導体基板
上にアレイ光半導体素子を装着している。そのために、
この半導体基板をアレイ光ファイバ端部に接合すること
により、従来の先端を４５度に加工したアレイ光ファイ
バの端部にアレイＬＥＤやアレイＰＤを直接接合する方
法に比べ、工程の複雑さやコストの増大という問題や、
素子の信頼性の問題などを著しく改善できる。また、ア
レイレンズを有する半導体基板を介してアレイ光半導体
素子とアレイ光ファイバを光学的に結合しており、かつ
、これらの密着することができるので、従来の直接結合
やマイクロレンズアレイ結合に比べて高い光学結合効率
を得ることができる。さらに、この半導体基板により素
子の気密封止が容易にでき、その結果、簡単な構成で高
信頼なアレイ光半導体装置を得ることができる。
【００１１】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は第１の発明の実施例の構造を示す。ＩｎＰ基
板１の表面に、チャンネル数１２，ピッチ２５０μｍの
アレイレンズ２を形成する。このアレイレンズ２はエッ
チングにより容易に形成できる。次に、このＩｎＰ基板
１をパッケージ３に組み込む。続いて、ＩｎＰ基板１の
表面にチャンネル数１２，ピッチ２５０μｍの波長１．
３μｍ面発光アレイＬＥＤ４を、ソルダーを用いて装着
する。ここで、ＩｎＰ基板１上のアレイレンズ２と、ア
レイＬＥＤ４の発光部５は、１対１に対応し、互いの光
軸が同一線上に配置する。ＩｎＰ基板１は波長１．３μ
ｍの光に対して透過なため、チャンネル線１２、ピッチ
２５０μｍの多モードアレイ光ファイバ６の先端を、パ
ッケージ３のＩｎＰ基板１の表面に接合することにより
、アレイＬＥＤ４の出力光をアレイ光ファイバ６に結合
することができる。アレイＬＥＤ４はパッケージ３のＩ
ｎＰ基板１上に装着されているため、気密封止が容易に
できる。また、ＬＥＤとファイバの結合効率の最良値か
らの劣化も０．５ｄＢ程度と実用上問題のない値が得ら
れた。本実施例により、気密封止した高信頼なアレイＬ
ＥＤを用いて結合効率の高い高光出力の光アレイ送信装
置を得ることができた。
る。図１は第１の発明の実施例の構造を示す。ＩｎＰ基
板１の表面に、チャンネル数１２，ピッチ２５０μｍの
アレイレンズ２を形成する。このアレイレンズ２はエッ
チングにより容易に形成できる。次に、このＩｎＰ基板
１をパッケージ３に組み込む。続いて、ＩｎＰ基板１の
表面にチャンネル数１２，ピッチ２５０μｍの波長１．
３μｍ面発光アレイＬＥＤ４を、ソルダーを用いて装着
する。ここで、ＩｎＰ基板１上のアレイレンズ２と、ア
レイＬＥＤ４の発光部５は、１対１に対応し、互いの光
軸が同一線上に配置する。ＩｎＰ基板１は波長１．３μ
ｍの光に対して透過なため、チャンネル線１２、ピッチ
２５０μｍの多モードアレイ光ファイバ６の先端を、パ
ッケージ３のＩｎＰ基板１の表面に接合することにより
、アレイＬＥＤ４の出力光をアレイ光ファイバ６に結合
することができる。アレイＬＥＤ４はパッケージ３のＩ
ｎＰ基板１上に装着されているため、気密封止が容易に
できる。また、ＬＥＤとファイバの結合効率の最良値か
らの劣化も０．５ｄＢ程度と実用上問題のない値が得ら
れた。本実施例により、気密封止した高信頼なアレイＬ
ＥＤを用いて結合効率の高い高光出力の光アレイ送信装
置を得ることができた。
【００１２】図２は第２の発明の実施例の構造を示す。
ＩｎＰ基板７の表面に、チャンネル数１２、ピッチ２５
０μｍのアレイレンズ８を形成する。このアレイレンズ
７はエッチングにより容易に形成できる。次に、このＩ
ｎＰ基板７をパッケージ９に組み込む。続いて、ＩｎＰ
基板６の表面にチャンネル数１２、ピッチ２５０μｍの
波長１μｍ帯アレイｐｉｎ−ＰＤ１０を、ソルダーを用
いて装着する。ここで、ＩｎＰ基板６上のアレイレンズ
８と、アレイＰＤ１０の受光部１１は、１対１に対応し
、互いの光軸が同一線上に位置する。ＩｎＰ基板７は波
長１．３μｍの光に対して透過なため、チャンネル数１
２、ピッチ２５０μｍの多モードアレイ光ファイバ１２
の先端を、パッケージ９のＩｎＰ基板７の表面に接合す
ることにより、アレイ光ファイバ１１の出力光をアレイ
ＰＤ１０に結合することができる。アレイＰＤ１０はパ
ッケージ９のＩｎＰ基板７上に装着されているため、気
密封止が容易にできる。また、ＰＤとファイバの結合効
率の最良値からの劣化も０．３ｄＢ程度と実用上問題の
ない値が得られた。本実施例により、気密封止した高信
頼なアレイＰＤを用いて結合効率の高い高光出力の光ア
レイ受信装置を得ることができた。
０μｍのアレイレンズ８を形成する。このアレイレンズ
７はエッチングにより容易に形成できる。次に、このＩ
ｎＰ基板７をパッケージ９に組み込む。続いて、ＩｎＰ
基板６の表面にチャンネル数１２、ピッチ２５０μｍの
波長１μｍ帯アレイｐｉｎ−ＰＤ１０を、ソルダーを用
いて装着する。ここで、ＩｎＰ基板６上のアレイレンズ
８と、アレイＰＤ１０の受光部１１は、１対１に対応し
、互いの光軸が同一線上に位置する。ＩｎＰ基板７は波
長１．３μｍの光に対して透過なため、チャンネル数１
２、ピッチ２５０μｍの多モードアレイ光ファイバ１２
の先端を、パッケージ９のＩｎＰ基板７の表面に接合す
ることにより、アレイ光ファイバ１１の出力光をアレイ
ＰＤ１０に結合することができる。アレイＰＤ１０はパ
ッケージ９のＩｎＰ基板７上に装着されているため、気
密封止が容易にできる。また、ＰＤとファイバの結合効
率の最良値からの劣化も０．３ｄＢ程度と実用上問題の
ない値が得られた。本実施例により、気密封止した高信
頼なアレイＰＤを用いて結合効率の高い高光出力の光ア
レイ受信装置を得ることができた。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように本発明により、高い
結合効率で光素子と光ファイバを光学的に結合すること
ができ、かつ、素子の気密封止が容易にでき、簡単な構
成で高信頼なアレイ半導体装置を得ることができた。
結合効率で光素子と光ファイバを光学的に結合すること
ができ、かつ、素子の気密封止が容易にでき、簡単な構
成で高信頼なアレイ半導体装置を得ることができた。
【図１】第１の発明の実施例の構造を示す図。
【図２】第２の発明の実施例の構造を示す図。
４ アレイ発光素子
１，７ 半導体基板
２，８ レンズ
１０ アレイ受光素子
Claims (2)
- 【請求項１】 複数の発光部を有するアレイ半導体発
光素子を、このアレイのピッチに等しいピッチで形成し
た複数のアレイレンズを有し、かつ上記アレイ半導体発
光素子の出力光に対し透過な半導体基板に、上記発光部
とレンズが互いの光軸が同一線上に位置するように装着
したことを特徴とするアレイ光半導体装置。 - 【請求項２】 複数の受光部を有するアレイ半導体受
光素子を、このアレイのピッチに等しいピッチで形成し
た複数のアレイレンズを有し、かつ上記アレイ半導体受
光素子の入力光に対し透過な半導体基板に、上記受光部
とレンズが互いの光軸が同一線上に位置するように装着
したことを特徴とするアレイ光半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3072685A JPH04307976A (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | アレイ光半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3072685A JPH04307976A (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | アレイ光半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04307976A true JPH04307976A (ja) | 1992-10-30 |
Family
ID=13496478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3072685A Pending JPH04307976A (ja) | 1991-04-05 | 1991-04-05 | アレイ光半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04307976A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003255180A (ja) * | 2002-03-06 | 2003-09-10 | Yamaha Corp | マイクロレンズアレイ結合系及びマイクロレンズアレイとその製法 |
| JP2003270482A (ja) * | 2002-03-15 | 2003-09-25 | Yamaha Corp | マイクロレンズアレイ結合系及びマイクロレンズアレイとその製法 |
| WO2003100873A1 (en) * | 2002-05-28 | 2003-12-04 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Light emitting element, light emitting device and surface emission illuminating device using it |
| JP2007003817A (ja) * | 2005-06-23 | 2007-01-11 | Fujitsu Ltd | 光導波路構造体、光モジュールおよびレンズアレイ |
| WO2009104337A1 (ja) * | 2008-02-22 | 2009-08-27 | 日本電気硝子株式会社 | 光通信用レンズ部品 |
| WO2015129179A1 (ja) * | 2014-02-26 | 2015-09-03 | 日本電気株式会社 | レンズの保持構造、レンズホルダ、光モジュールおよびレンズの保持方法 |
-
1991
- 1991-04-05 JP JP3072685A patent/JPH04307976A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN106062603A (zh) * | 2014-02-26 | 2016-10-26 | 日本电气株式会社 | 透镜保持结构、透镜保持器、光学模块和透镜保持方法 |
| US20170017051A1 (en) * | 2014-02-26 | 2017-01-19 | Nec Corporation | Lens holding structure, lens holder, optical module and lens holding method |
| JPWO2015129179A1 (ja) * | 2014-02-26 | 2017-03-30 | 日本電気株式会社 | レンズの保持構造、レンズホルダ、光モジュールおよびレンズの保持方法 |
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