JP5647485B2 - Optical module - Google Patents
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Description
本発明は、光信号を送信あるいは受信する光モジュールに関する。 The present invention relates to an optical module that transmits or receives an optical signal.
図8に示す光モジュール50は、発光(送信)側光モジュール50Aと受光(受信)側光モジュール50Bの各第1基板51の表面に形成された溝内に設けられた内部導波路52と、この溝の先端部に形成された光路変換用のミラー部53とが設けられている。また、各第1基板51の表面に実装され、ミラー部53を介して内部導波路52のコア部に光信号を発光し、若しくはミラー部53を介して内部導波路52のコア部からの光信号を受光する発光素子(光素子)54Aと受光素子(光素子)54Bとが設けられている。さらに、発光素子54Aと受光素子54Bの各内部導波路52のコア部と光学的に結合される外部導波路(光ファイバー)55が設けられている(特許文献1参照)。なお、特許文献1では、外部導波路として、樹脂光導波路を薄型化したフレキシブルなフィルム状のものを用いている。
The
この特許文献1では、各第1基板51の表面に、発光素子54Aの発光面と受光素子54Bの受光面を実装面として、それぞれバンプでフリップチップ実装している。
In this
また、各第1基板51は、別の第2基板(インタポーザ基板)56の表面にそれぞれ設置されている。この各第2基板56の表面には、発光素子54Aに電気信号を送信するためのIC回路が形成されたIC基板57Aと、受光素子54Bからの電気信号を受信するためのIC回路が形成されたIC基板57Bがそれぞれ実装されている。
Each
そして、発光素子54Aと受光素子54Bと、各第2基板6のIC基板57A,57Bとは、ワイヤーボンディング58でそれぞれ電気的に接続されている。なお、59は、各IC基板57A,57Bを他の回路装置に電気的に接続するためのコネクタである。
The
ところで、発光側光モジュール50Aと、受光側光モジュール50Bと、外部導波路(光ファイバー)55とが分離できるタイプで、光通信でビットエラー等の異常が発生したとする。この場合には、発光側光モジュール50Aの光出力検査、受光側光モジュール50Bの光受光強度の検査、外部導波路55の検査を個別にすることが可能であるため、異常箇所を特定して修理等をすることができる。
By the way, it is assumed that the light emitting side
なお、光導波路の一部から光を分岐させて、モニタする方法が提案されている(特許文献2参照)。 A method of branching light from a part of an optical waveguide and monitoring it has been proposed (see Patent Document 2).
しかしながら、特許文献1のように、発光側光モジュール50Aと受光側光モジュール50Bと外部導波路(光ファイバー)55とが分離できないタイプで、光通信でビットエラー等の異常が発生したとする。この場合には、各光モジュール50A,50Bと外部導波路(光ファイバー)55の検査を個別にすることは不可能であり、異常箇所を特定して修理等をすることが困難である。
However, as in
そのため、特許文献2のような方法を採用することも考えられる。しかし、光通信に用いる光の一部を使用するために光効率が低下することから、光通信の安定のためにレーザ出力を増大させると、レーザ寿命が低下するという懸念がある。
Therefore, it is conceivable to adopt a method as described in
本発明は、前記問題を解消するためになされたもので、発光側光モジュールと受光側光モジュールと外部導波路とが分離できないタイプであっても、簡易に異常箇所を特定することができる光モジュールを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in order to solve the above-described problem. Even if the light-emitting side optical module, the light-receiving side optical module, and the external waveguide cannot be separated from each other, the light that can easily identify an abnormal portion is provided. The purpose is to provide modules.
前記課題を解決するために、本発明は、シリコン基板の表面に形成された第1溝内の先端部に形成された光路変換用のミラー部と、このミラー部と対向するようにシリコン基板の表面側に実装された光素子と、シリコン基板の表面に第1溝と連なって形成された略V字形状の第2溝内に設置され、前記ミラー部を介して前記光素子と光学的に結合されるファイバーコア部を有する光ファイバーを備え、前記光素子は、ミラー部を介して光ファイバーのファイバーコア部に光信号を発光し、若しくはミラー部を介して光ファイバーのファイバーコア部からの光信号を受光する光モジュールにおいて、前記ミラー部と前記光ファイバーのファイバーコア部の先端との間に隙間があり、この隙間からの漏れ光は、前記光素子が発光素子であるときは、第2溝の側面である斜面で、前記シリコン基板の表面方向に反射若しくは拡散され、前記光素子が受光素子であるときは、第1溝と第2溝との間の境界面である斜面で、前記シリコン基板の表面方向に反射若しくは拡散され、前記シリコン基板の表面に、前記漏れ光を検出するフォトダイオードが実装されていることを特徴とする光モジュールを提供するものである。 In order to solve the above problems, the present invention includes a mirror for optical path conversion formed on the distal end portion of the first groove formed in the surface of the silicon substrate, the silicon substrate so as to face the mirror portion An optical element mounted on the front surface side and a second groove having a substantially V-shape formed on the surface of the silicon substrate and connected to the first groove, are optically connected to the optical element via the mirror portion. The optical element includes an optical fiber having a fiber core portion to be coupled, and the optical element emits an optical signal to the fiber core portion of the optical fiber via the mirror portion, or receives an optical signal from the fiber core portion of the optical fiber via the mirror portion. in the optical module for receiving, there is a gap between the tip of the fiber core section of the said mirror unit optical fiber, light leaking from the gap, when the optical element is a light emitting element A slope that is a side surface of the second groove is reflected or diffused toward the surface of the silicon substrate, and when the optical element is a light receiving element, the slope is a boundary surface between the first groove and the second groove. The present invention provides an optical module characterized in that a photodiode that is reflected or diffused toward the surface of the silicon substrate and that detects the leakage light is mounted on the surface of the silicon substrate.
前記第1溝内に内部導波路が設けられ、この内部導波路のコア部と前記光ファイバーのファイバーコア部とが光学的に結合されている構成とすることができる。 An internal waveguide may be provided in the first groove, and the core portion of the internal waveguide and the fiber core portion of the optical fiber may be optically coupled.
本発明によれば、光素子と光ファイバーとの間の漏れ光を、基板の表面方向に反射若しくは拡散させ、この反射若しくは拡散された漏れ光を検出する。例えば、漏れ光を発光側光モジュールと光ファイバーとの間で検出できれば、発光側光モジュールは正常と判断でき、ついで光ファイバーと受光側光モジュールとの間で検出できれば、光ファイバーは正常と判断できる。このようにして、発光側光モジュール、受光側光モジュール、光ファイバーの異常箇所を、簡易に特定することができる。 According to the present invention, the leakage light between the optical element and the optical fiber is reflected or diffused in the direction of the surface of the substrate, and the reflected or diffused leakage light is detected. For example, if leakage light can be detected between the light emitting side optical module and the optical fiber, it can be determined that the light emitting side optical module is normal, and if it can be detected between the optical fiber and the light receiving side optical module, it can be determined that the optical fiber is normal. In this way, abnormal portions of the light emitting side optical module, the light receiving side optical module, and the optical fiber can be easily identified.
また、光通信に用いる光ではなく、その漏れ光を利用するだけであるから、光通信の安定のためにレーザ出力を増大させる必要もない。 Further, since only the leaked light is used instead of the light used for the optical communication, it is not necessary to increase the laser output for the stability of the optical communication.
特に、発光素子は、発光面を下向きとして基板にフリップチップ実装している場合には、動作確認が困難である。そこで、発光素子と光ファイバーとの間の漏れ光を基板の表面方向に反射若しくは拡散させることにより、発光素子の動作確認が容易になる。 In particular, when the light emitting element is flip-chip mounted on the substrate with the light emitting surface facing downward, it is difficult to confirm the operation. Therefore, by confirming or diffusing the leaked light between the light emitting element and the optical fiber toward the surface of the substrate, the operation of the light emitting element can be easily confirmed.
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図1は本発明に係る光モジュール40の側面断面図である。図2は図1の発光側光モジュール40Aであり、(a)は側面断面図、(b)は(a)のI−I線断面図、(c)は(a)のII−II線断面図である。図3は第1基板1であり、(a)は斜視図、(b)は内部導波路16を形成した斜視図である。図4は第1基板1であり、(a)は発光素子12aを実装した斜視図、(b)は光ファイバー2を挿入した斜視図である。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a side sectional view of an
図1において、光モジュール40は、発光側光モジュール40Aと、受光側光モジュール40Bと、この発光側と受光側の光モジュール40A,40Bを光学的に結合する光ファイバー2とを備えている。
In FIG. 1, the
発光側光モジュール40Aの第1基板(マウント基板)1と受光側光モジュール40Bの第1基板(マウント基板)1は、実装時の熱の影響や使用環境による応力の影響を避けるために、剛性が必要である。また、光伝送の場合は、発光素子から受光素子までの光結合効率が必要になるので、光素子を高精度に実装することや使用中の位置変動を極力抑制する必要がある。このため、第1基板1として、本実施形態ではシリコン(Si)基板が採用されている。
The first substrate (mount substrate) 1 of the light emitting side
特にシリコン基板であれば、シリコンの結晶方位を利用して表面に高精度のエッチング溝加工が可能〔この溝を利用して高精度なミラー部15(後述)、溝内に内部導波路16(後述)を形成する。〕となる。また、シリコン基板は、平坦性も良好である。 In particular, in the case of a silicon substrate, it is possible to process a highly accurate etching groove on the surface by utilizing the crystal orientation of silicon [a highly accurate mirror portion 15 (described later) using this groove, and an internal waveguide 16 ( (To be described later). ]. In addition, the silicon substrate has good flatness.
第1基板1は、それよりもサイズが大きい第2基板(インタポーザ基板)6の表面(上面)にそれぞれ設置されている。各第2基板6の裏面(下面)には、他の回路装置に電気的に接続するためのコネクタ7がそれぞれ取付けられている。
The
第1基板1の表面(上面)には、電気信号を光信号に変換する発光素子12aが発光面を下向きとしてバンプ12c(図2参照)でフリップチップ実装されている。また、第2基板6の表面には、この発光素子12aに電気信号を送信するためのIC回路が形成されたIC基板(信号処理部)4aが実装されている。
On the surface (upper surface) of the
発光素子12aとして、本実施形態では、半導体レーザである面発光レーザ〔VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)〕が採用されている。この発光素子12aはLED等でもよい。
In the present embodiment, a surface emitting laser (VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser)) that is a semiconductor laser is employed as the
IC基板4aは、前記VCSELを駆動させるドライバICであり、発光素子12aの近傍に配設されている。そして、発光素子12aおよびIC基板4aは、第1基板1の表面と第2基板6の表面に形成されたメタル回路(銅や金スパッタによるパターニング回路)に接続されている。
The
第1基板1の表面には、図3(a)に示すように、略台形状の第1溝(導波路形成用溝)1aと、第1溝1aよりも深い略V字形状の第2溝1bが前後方向に連なって形成されている。なお、第1溝1aは、第2溝1bよりも浅い略V字形状の溝であってもよい。
On the surface of the
第1溝1aの先端部には、発光素子12aの真下となる位置に、光路を90度屈曲させるための光路変換用のミラー部15が形成されている。
At the tip of the
第1基板1の第1溝1a内には、図3(b)に示すように、第1基板1の発光素子12aと光学的に結合する内部導波路16が設けられている。この内部導波路16は、ミラー部15から第2溝1bの方向に延在していて、第1溝1aの後端部1dと面一となっている。
As shown in FIG. 3B, an
内部導波路16は、光が伝播する屈折率の高い断面略正方形状のコア部17と、それよりも屈折率の低いクラッド部18とから構成されている。図2(c)のように、コア部17の左右の両面は、クラッド部18で覆われている。なお、第1溝1aが第2溝1bよりも浅い略V字形状の溝である場合には、コア部17は、断面略正方形状でなく、略V字形状の溝に沿った断面略五角形状に形成する。
The
図4(a)のように、内部導波路16が設けられた第1基板1の表面の所定位置には、発光素子12aが実装され、この発光素子12aとコア部17との間の空間には、図2(a)のように、光学透明樹脂13が充填されている。
As shown in FIG. 4A, a
図1に戻って、受光側光モジュール40Bの第1基板1について説明する。この受光側光モジュール40Bの第1基板1の基本的な構成は、発光側光モジュール40Aの第1基板1と同様に構成されている。ただし、受光側光モジュール40Bの第1基板1の表面(上面)に、光信号を電気信号に変換する受光素子12bが受光面を下向きとしてバンプでフリップチップ実装されている。また、第2基板6の表面に、この受光素子12bに電気信号を送信するためのIC回路が形成されたIC基板(信号処理部)4bが実装されている点で、発光側光モジュール40Aの第1基板1と異なる。この受光素子12bとしては、PD(Photo Diode)が採用されており、IC基板4bは、電流・電圧の変換を行うTIA(Trans−impedance Amplifier)などの素子である。
Returning to FIG. 1, the
次に、光ファイバー2を説明する。光ファイバー2は、図1および図4(b)に示すように、発光側光モジュール40Aの第1基板1の内部導波路16のコア部17と、受光側光モジュール40Bの第1基板1の内部導波路16のコア部17とを光学的に結合可能なファイバーコア部21を内部に有している。そして、このファイバーコア部21の外周を包囲するファイバークラッド部22と、このファイバークラッド部22の外周を被覆する被覆部23とで構成されるコードタイプである。このファイバーコア部21とファイバークラッド部22と被覆部23は円形状である。
Next, the
光ファイバー2は、図1のように、第1基板1の第2溝1bの手前付近で被覆部23が剥がされて、ファイバークラッド部22が露出されている。
As shown in FIG. 1, the
そして、図2(a)(c)および図4(b)のように、第1基板1の第2溝1bに光ファイバー2のファイバークラッド部22を設置して、第1溝1aとの境部分の斜面1cでファイバークラッド部22の位置決めをする。このときに、第1基板1の内部導波路16のコア部17と光ファイバー2のファイバーコア部21の光軸が一致した位置決め状態で光学的に結合されるようになる。
Then, as shown in FIGS. 2A, 2C, and 4B, the fiber clad
第1基板1の内部導波路16のコア部17の端面と光ファイバー2のファイバーコア部21の端面との間の隙間は、200μm以下となる。一般的には、光結合効率が100%となる、隙間0が好ましいが、本構成においては、第1基板1の溝幅とファイバークラッド部22の外径サイズの制約上、隙間は60μmから100μmとなる。
The gap between the end face of the
第1基板1の表面の位置において、図2(a)(b)のように、第2溝1b内には、光ファイバー2を第1基板1に固定するために、接着性の光学透明樹脂14が充填されている。
At the position of the surface of the
そして、発光側光モジュール40Aでは、発光素子12aからミラー部15を介して光ファイバー2のファイバーコア部21に光信号を発光する。また、受光側光モジュール40Bでは、ミラー部15を介して光ファイバー2のファイバーコア部21からの光信号を受光素子12bで受光する。
In the light emitting side
図5は、発光側光モジュール40Aであり、(a)は概略側面断面図、(b)は第1基板1の平面図、(c)は(b)のIII−III線断面図である。図5の発光側光モジュール40Aは、第1溝1a内に内部導波路16を設けていないタイプであり、このタイプにおける発光側光モジュール40Aでの漏れ光bについて説明する。
5A is a light-emitting side
図5(a)のように、発光素子12aからミラー部15を介して光ファイバー2のファイバーコア部21に光信号aが発光される。このとき、ミラー部15と光ファイバー2のファイバーコア部21の先端との間に隙間Sがあることから、図5(b)のように、光ファイバー2のファイバーコア部21の先端に至らない漏れ光bが発生する。
As shown in FIG. 5A, the optical signal a is emitted from the
この漏れ光bは、図5(c)のように、略V字形状の第2溝1bの側面である斜面(反射若しくは拡散させる部位…反射面若しくは拡散面)1eで、第1基板1の表面(上)方向に反射若しくは拡散されるようになる。また、光ファイバー2のファイバークラッド部22に入光した光もファイバークラッド部22を透過して斜面1eに到達し、同様に、反射若しくは拡散されるようになる。
As shown in FIG. 5C, the leaked light b is a slope (reflecting or diffusing portion: reflecting surface or diffusing surface) 1e which is a side surface of the substantially V-shaped
図6は、受光側光モジュール40Bの概略側面断面図である。図6の受光側光モジュール40Bは、図5の発光側光モジュール40Aと同様に、第1溝1a内に内部導波路16を設けていないタイプであり、このタイプにおける受光側光モジュール40Bでの漏れ光cについて説明する。
FIG. 6 is a schematic side sectional view of the light receiving side
図6のように、ミラー部15を介して光ファイバー2のファイバーコア部21からの光信号aが受光素子12bで受光される。このとき、ミラー部15と光ファイバー2のファイバーコア部21の先端との間に隙間Sがあることから、ミラー部15に至らない漏れ光cが発生する。
As shown in FIG. 6, the light signal a from the
この漏れ光cは、第1溝1aと第2溝1bとの間の境界面である斜面(反射若しくは拡散させる部位…反射面若しくは拡散面)1cで、第1基板1の表面(上)方向に反射若しくは拡散されるようになる。また、斜面1c以外に、略台形状(または略V字形状)の第1溝1aの斜面でも、同様に、反射若しくは拡散されるようになる。
The leaked light c is an inclined surface (reflected or diffused portion: reflecting surface or diffusing surface) 1c that is a boundary surface between the
図5の発光側光モジュール40Aであれば、発光素子12aと光ファイバー2との間の漏れ光bを、斜面1eで第1基板1の表面方向に反射若しくは拡散させる。この反射若しくは拡散された漏れ光bを、第1基板1の表面側に配置した漏れ光検出手段(後述する。)で検出する。
In the case of the light emitting side
また、図6の受光側光モジュール40Bであれば、光ファイバー2と受光素子12bの間の漏れ光cを、斜面1c(前述のように、斜面1c以外に、略台形状(または略V字形状)の第1溝1aの斜面も含む。以下同様。)で第1基板1の表面方向に反射若しくは拡散させる。この反射若しくは拡散された漏れ光cを、第1基板1の表面側に配置した漏れ光検出手段(後述する。)で検出する。
Further, in the case of the light receiving side
例えば、漏れ光bを発光側光モジュール40Aと光ファイバー2との間で検出できれば、発光側光モジュール40Aは正常と判断でき、ついで光ファイバー2と受光側光モジュール40Bとの間で漏れ光cを検出できれば、光ファイバー2は正常と判断できる。このようにして、発光側光モジュール40A、受光側光モジュール40B、光ファイバー2の異常箇所を、簡易に特定することができる。また、光通信に用いる光ではなく、その漏れ光b,cを利用するだけであるから、光通信の安定のためにレーザ出力を増大させる必要もない。
For example, if the leakage light b can be detected between the light emitting side
特に、発光素子12a(受光素子12bも同様。)は、発光面を下向きとして第1基板1にフリップチップ実装されているから、このままでは動作(発光)確認が困難である。そこで、発光素子12aと光ファイバー2との間の漏れ光bを第1基板1の表面方向に反射若しくは拡散させることにより、発光素子12aの動作確認が容易になる。
In particular, since the
ここで、漏れ光b,cを、第1基板1の表面方向に反射等させる部位として、発光側光モジュール40Aでは、第2溝1bの側面である斜面1eとし、受光側光モジュール40Bでは、第1溝1aと第2溝1bとの間の境界面である斜面1cとしている。
Here, as a part for reflecting the leaked light b and c in the surface direction of the
すなわち、第1基板1がシリコン基板であれば、シリコン基板の結晶方位を利用して、エッチング等により、ミラー部15と第1溝1aと第2溝2bとを同時に形成する際に、各斜面1e,1cも一度のエッチングプロセスで同時に形成することも可能である。このようにして形成された斜面1e,1cは、光学反射面としての平滑性が確保されている。
That is, if the
このように、シリコン基板(第1基板1)にエッチング等で第1溝1aと第2溝1bを形成する際に、斜面(反射面若しくは拡散面)1e,1cを高精度で同時に形成することができる。これにより、漏れ光b,cを効率的に反射若しくは拡散することができる。また、反射面若しくは拡散面は、第1溝1aと第2溝1bの斜面1e,1cをそのまま利用できるので、反射面若しくは拡散面の形成用のスペースも不要になる。
As described above, when the
ここで、シリコン基板は、近赤外線を透過するために、斜面1e,1cの表面には、Au、Al、Ag等の金属薄膜(数十nm以上)を形成して、反射面となるようにすることが好ましい。この金属薄膜の形成としてスパッタリング等の手法が有効である。また、発光素子12aまたは受光素子12bの回路パターン形成時に、同一の金属メッキ等を形成してもよい。
Here, in order for the silicon substrate to transmit near-infrared rays, a metal thin film (several tens of nm or more) such as Au, Al, or Ag is formed on the surfaces of the
つぎに、漏れ光検出手段を説明する。一般的な光通信に用いられる波長は、850nm、1310nm、1550nm等の近赤外線であるため、目視で漏れ光b,cの検出はできない。そのため、通信波長に対応した感度のある赤外線カメラを漏れ光検出手段として用いれば、漏れ光b,cの検出が可能となる。 Next, the leakage light detection means will be described. Since the wavelength used for general optical communication is near infrared rays such as 850 nm, 1310 nm, and 1550 nm, the leakage lights b and c cannot be detected visually. For this reason, if an infrared camera having sensitivity corresponding to the communication wavelength is used as the leakage light detection means, the leakage lights b and c can be detected.
ただし、第1基板1の斜面1e,1cに、通信波長に対応して蛍光発光(可視光に変換)する蛍光材を漏れ光検出手段として配置(塗布)すると、赤外線カメラを用いなくても、漏れ光b,cの検出が目視で可能となる。
However, if a fluorescent material that emits fluorescence (converts to visible light) corresponding to the communication wavelength is disposed (applied) on the
しかし、前記のような漏れ光検出手段では、発光強度の検出には、精度を欠く懸念がある。そこで、図7に示すように、第1基板1の表面(上)方向に反射若しくは拡散される漏れ光bに対応して、第1基板1の表面に、漏れ光検出手段としてのフォトダイオード25を実装する。
However, there is a concern that the leakage light detection means described above lacks accuracy in detecting the emission intensity. Therefore, as shown in FIG. 7, a
このように、漏れ光検出手段がフォトダイオード25であれば、より高精度に通信状態を検知することができる。また、フォトダイオード25では、正常動作時から漏れ光を検知することができるために、異常動作をいち早く検知することが可能となる。
Thus, if the leakage light detection means is the
図5〜図7の実施形態は、発光側と受光側光モジュール40A,40Bのいずれにも、第1溝1a内に内部導波路16を設けていないタイプであった。これに対して、図1〜図4に示した実施形態のように、発光側と受光側光モジュール40A,40Bのいずれにも、第1溝1a内に内部導波路16を設けて、そのコア部17と光ファイバー2のファイバーコア部21とを光学的に結合させることもできる。
The embodiment of FIGS. 5 to 7 is a type in which neither the light emitting side nor the light receiving side
すなわち、発光素子12aまたは受光素子12bの直下に光ファイバー2を配置すると、その実装工程で、発光素子12aまたは受光素子12bと光ファイバー2とが接触するおそれがある。そのため、図5(a)のように、発光素子12a(または受光素子12b)と光ファイバー2との間に距離〔図5(a)の隙間Sに相当〕を隔てることが望ましい。
That is, if the
しかし、半導体レーザ等の発光素子12aから出射される光は、10度〜30度ほどの広がり角度を持つため、発光素子12aと光ファイバー2との距離が離れると、光ファイバー2に入光する効率が悪くなる。同様に、受光素子12b側でも、光ファイバー2から出射される光は、光ファイバー2の開口数(NA)に依存した広がり角度をもって出射されるため、受光素子12bに入光する効率が悪くなる。
However, since the light emitted from the
そのため、発光素子12aまたは受光素子12bと光ファイバー2との間に内部導波路16を形成すると、発光素子12aまたは受光素子12bと光ファイバー2との光結合効率が向上する。その結果、光モジュール全体の光利用効率(発光素子12aから受光素子12bに到達する光量の割合)が高まって、光通信の信頼性が向上するようになる。
Therefore, if the
以上のように、本発明に係る光モジュールは、基板の表面に形成された第1溝内の先端部に形成された光路変換用のミラー部と、このミラー部と対向するように基板の表面側に実装された光素子と、基板の表面に第1溝と連なって形成された第2溝内に設置され、前記ミラー部を介して前記光素子と光学的に結合されるファイバーコア部を有する光ファイバーを備え、前記光素子は、ミラー部を介して光ファイバーのファイバーコア部に光信号を発光し、若しくはミラー部を介して光ファイバーのファイバーコア部からの光信号を受光する光モジュールにおいて、前記基板に、前記光素子と前記光ファイバーとの間の漏れ光を、基板の表面方向に反射若しくは拡散させる部位が形成され、前記基板の表面側に、前記漏れ光を検出する手段が配置されていることを特徴とするものである。 As described above, the optical module according to the present invention includes the optical path changing mirror portion formed at the tip portion in the first groove formed on the surface of the substrate and the surface of the substrate so as to face the mirror portion. An optical element mounted on the side, and a fiber core portion installed in a second groove formed on the surface of the substrate and connected to the first groove, and optically coupled to the optical element via the mirror portion. In the optical module, the optical element emits an optical signal to the fiber core part of the optical fiber through the mirror part, or receives an optical signal from the fiber core part of the optical fiber through the mirror part. A portion for reflecting or diffusing leakage light between the optical element and the optical fiber in the direction of the surface of the substrate is formed on the substrate, and means for detecting the leakage light is arranged on the surface side of the substrate. And it is characterized in that it is.
これによれば、光素子と光ファイバーとの間の漏れ光を、基板の表面方向に反射若しくは拡散させ、この反射若しくは拡散された漏れ光を検出する。例えば、漏れ光を発光側光モジュールと光ファイバーとの間で検出できれば、発光側光モジュールは正常と判断でき、ついで光ファイバーと受光側光モジュールとの間で検出できれば、光ファイバーは正常と判断できる。このようにして、発光側光モジュール、受光側光モジュール、光ファイバーの異常箇所を、簡易に特定することができる。また、光通信に用いる光ではなく、その漏れ光を利用するだけであるから、光通信の安定のためにレーザ出力を増大させる必要もない。特に、発光素子は、発光面を下向きとして基板にフリップチップ実装している場合には、動作確認が困難である。そこで、発光素子と光ファイバーとの間の漏れ光を基板の表面方向に反射若しくは拡散させることにより、発光素子の動作確認が容易になる。 According to this, the leakage light between the optical element and the optical fiber is reflected or diffused toward the surface of the substrate, and the reflected or diffused leakage light is detected. For example, if leakage light can be detected between the light emitting side optical module and the optical fiber, it can be determined that the light emitting side optical module is normal, and if it can be detected between the optical fiber and the light receiving side optical module, it can be determined that the optical fiber is normal. In this way, abnormal portions of the light emitting side optical module, the light receiving side optical module, and the optical fiber can be easily identified. Further, since only the leaked light is used instead of the light used for the optical communication, it is not necessary to increase the laser output for the stability of the optical communication. In particular, when the light emitting element is flip-chip mounted on the substrate with the light emitting surface facing downward, it is difficult to confirm the operation. Therefore, by confirming or diffusing the leaked light between the light emitting element and the optical fiber toward the surface of the substrate, the operation of the light emitting element can be easily confirmed.
前記漏れ光を検出する手段は、基板の表面に実装されたフォトダイオードである構成とすることができる。 The means for detecting leakage light may be a photodiode mounted on the surface of the substrate.
これによれば、漏れ光を検出する手段がフォトダイオードであれば、より高精度に通信状態を検知することができる。また、フォトダイオードでは、正常動作時から漏れ光を検知することができるために、異常動作をいち早く検知することが可能となる。 According to this, if the means for detecting leakage light is a photodiode, the communication state can be detected with higher accuracy. In addition, since the photodiode can detect the leaked light from the normal operation, it is possible to detect the abnormal operation quickly.
前記基板はシリコン基板であり、前記漏れ光を基板の表面方向に反射若しくは拡散させる部位は、シリコン基板の第1溝と第2溝に形成された反射面若しくは拡散面である構成とすることができる。 The substrate is a silicon substrate, and the site for reflecting or diffusing the leakage light toward the surface of the substrate is a reflection surface or a diffusion surface formed in the first groove and the second groove of the silicon substrate. it can.
これによれば、シリコン基板にエッチング等で第1溝と第2溝を形成する際に、反射面若しくは拡散面を高精度で同時に形成することができる。これにより、漏れ光を効率的に反射若しくは拡散することができる。また、反射面若しくは拡散面は、第1溝と第2溝の斜面をそのまま利用できるので、形成用のスペースも不要になる。 According to this, when the first groove and the second groove are formed on the silicon substrate by etching or the like, the reflection surface or the diffusion surface can be simultaneously formed with high accuracy. Thereby, leakage light can be reflected or diffused efficiently. Further, since the reflecting surface or the diffusing surface can use the slopes of the first groove and the second groove as they are, a space for formation becomes unnecessary.
前記第1溝内に内部導波路が設けられ、この内部導波路のコア部と前記光ファイバーのファイバーコア部とが光学的に結合されている構成とすることができる。 An internal waveguide may be provided in the first groove, and the core portion of the internal waveguide and the fiber core portion of the optical fiber may be optically coupled.
これによれば、第1溝内に内部導波路を設けることで、光モジュール全体の光利用効率(発光素子から受光素子に到達する光量の割合)が高まって、光通信の信頼性が向上するようになる。 According to this, by providing the internal waveguide in the first groove, the light utilization efficiency of the entire optical module (the ratio of the amount of light reaching the light receiving element from the light emitting element) is increased, and the reliability of optical communication is improved. It becomes like this.
1 第1基板
1a 第1溝
1b 第2溝
1c,1e 斜面(漏れ光を反射若しくは拡散させる部位)
2 光ファイバー
12a 発光素子(光素子)
12b 受光素子(光素子)
15 ミラー部
16 内部導波路
17 コア部
21 ファイバーコア部
25 フォトダイオード(漏れ光検出手段)
40 光モジュール
40A 発光側光モジュール
40B 受光側光モジュール
b,c 漏れ光
DESCRIPTION OF
2
12b Light receiving element (optical element)
15
40
Claims (2)
前記ミラー部と前記光ファイバーのファイバーコア部の先端との間に隙間があり、
この隙間からの漏れ光は、
前記光素子が発光素子であるときは、第2溝の側面である斜面で、前記シリコン基板の表面方向に反射若しくは拡散され、
前記光素子が受光素子であるときは、第1溝と第2溝との間の境界面である斜面で、前記シリコン基板の表面方向に反射若しくは拡散され、
前記シリコン基板の表面に、前記漏れ光を検出するフォトダイオードが実装されていることを特徴とする光モジュール。 A mirror for optical path conversion formed on the distal end portion of the first groove formed in the surface of the silicon substrate, and an optical element mounted on the surface of the silicon substrate so as to be opposed to the mirror portion, the silicon substrate An optical fiber having a fiber core portion that is installed in a substantially V-shaped second groove formed on the surface of the first groove and is optically coupled to the optical element via the mirror portion; In the optical module, the optical element emits an optical signal to the fiber core part of the optical fiber through the mirror part, or receives an optical signal from the fiber core part of the optical fiber through the mirror part.
There is a gap between the mirror part and the tip of the fiber core part of the optical fiber,
The leaked light from this gap
When the optical element is a light emitting element, it is reflected or diffused in the direction of the surface of the silicon substrate on the slope that is the side surface of the second groove,
When the optical element is a light receiving element, it is reflected or diffused in the direction of the surface of the silicon substrate at a slope that is a boundary surface between the first groove and the second groove,
An optical module, wherein a photodiode for detecting the leakage light is mounted on a surface of the silicon substrate.
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