专利名称：光模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及光模块，特别是适合于进行在单一光纤中传播的两个以上不同波长的光信号的发送接收的光发送接收模块。
背景技术：
在光通信领域，特别是在光缆到户(FTTH)情况下，在一根光纤中双向传送不同波长的2种光信号进行通信的单芯双向通信方式已经普及开来。例如，已有的将不同的2种波长的光放入一根光纤进行双向通信的方式。
在这样的单芯双向通信方式中，在一根光纤一端的A点发送送信用波长λ1的光信号，在光纤的另一端的B点发送与λ1波长不同的λ2的光信号。进而，在B点接收从A点发送来的波长的光信号，同样地，在A点接收从B点发送来的波长为λ2的光信号。由于在光纤中相互相反方向地传送波长为λ1和波长为λ2的光信号，故在光纤的两端通常要设置具有分离识别各自波长的功能的波长分波器。
图19为用于实现上述方式的构成的概略图。在图19所示的例中，在单根光纤1的A点侧的一端结合有波长分波器2a，在波长分波器2a上结合有激光二极管(Laser Diode，下面略称为LD)3a、光电二极管(Photo Diode，下面略称为PD)4a。另外，在单根光纤1的B点侧的一端结合有波长分波器2b，在波长分波器2b上结合有LD3b、PD4b。从LD3a发送出来的波长λ1的光通过波长分波器2a被波长分波器2b分波入射到PD4b。同样地，从LD3b发送出来的波长λ2的光通过波长分波器2b被波长分波器2a分波入射到PD4a。
由于具有这样的分波功能且一体化了光信号的发送功能和接收功能的发送接收模块，有时诸如在各家庭或者办公室中得以使用，故提供小型、低价的发送接收模块对光通信的普及十分重要。
下面，使用图20对涉及以往例的单芯双向光通信用的发送接收模块进行说明(参照非专利文献1)。在该模块中，在正方体的外壳20的内部固定了具有波长选择性的波长滤光片21，在外壳20的外壁固定了光纤27、LD22、PD23，在这些元器件上分别固定了光纤用透镜24、LD用透镜25、PD用透镜26。
从LD22出射的波长λ1的光信号被透镜25变换成平行光束，被波长滤光片21反射90度，由光纤用透镜24会聚传送入光纤27。另一方面，传经光纤27而来的波长λ2的光信号被光纤用透镜24变换成平行光束，透过波长滤光片21被PD用透镜26会聚到PD23。采用这样的构成，就可以发挥作为单芯双向光通信用的发送接收模块的功能。
非专利文献1“插座形双向波长多路复用光模块I”，小楠正大，外2人，1996年电子信息通信学会电子学交流大会，C-208，p208。
在上述以往例这样的构成中，为了整合光轴，必须精密地确定光纤27、LD22、PD23、光纤用透镜24、LD用透镜25、PD用透镜26的各个部件的位置，因此，就有在降低制作成本以及实现批量生产方面有较大的困难之类的问题。
发明内容
本发明就是为解决以往的光模块存在的上述问题而完成的，本发明之目的在于能够提供可以在高精度地进行实际安装的同时提高生产率，进而还可以谋求模块的小型化的、创新、且经过改良的光模块。
为了解决上述课题，可以根据本发明提供具有如下特征的光模块，即具有带有在第1方向上蚀刻形成的第1沟槽构造(110a)和在与第1方向成90度的第2方向上蚀刻形成的第2沟槽构造(110b)的基板(110)；配置在基板上对应于波长透过或者90度反射的波长分波器(150)；配置在第1沟槽构造上的发光元件侧透镜元件(140a)；配置在第2沟槽构造上的感光元件侧透镜元件(140b)；配置在第1沟槽构造端部附近，发光且经由发光元件侧透镜元件以及波长分波器形成出射到外部的出射光的发光元件(120)；配置在第2沟槽构造端部附近，经由波长分波器以及感光元件侧透镜元件接收来自外部的入射光的感光元件(130)(技术方案1)。
根据所提及的光模块，在单一的基板上实际安装了使用不同波长的2个光学元件，在基板上设置了通过蚀刻形成的用于位置对合(对位)的沟槽构造，并在该沟槽构造上配置了透镜元件。此外，作为波长分波器，采用了立方型的结构。这样，可以谋求光模块的小型化。
进而，由于可以在同一基板上一并安装发光元件、感光元件、透镜元件以及波长分波器(例如，可以通过自动安装机器进行装配)，故在实际安装时，不需要光学校正(optical alignment光学调整)的时间。因此，可以进一步提高批量生产能力，降低模块价格。
在本发明的光模块中，可以进行下面这样的应用。但本发明并非仅限于此。
也可以采用经由了波长分波器以及感光元件侧透镜元件的入射光在第1沟槽构造的端部被反射，由感光元件感光的构成(技术方案2)。根据所采用的构成，可以使用下面设置了感光元件的感光面的面入射型的感光元件。因为面入射型的感光元件较之端面入射型感光元件价格低廉，故可以谋求降低价格。
还可以考虑采用进一步具有插入到基板和感光元件之间的光透过性基板(360)，入射光经由波长分波器、感光元件侧透镜元件以及光透过性基板由感光元件感光的构成(技术方案3)。利用所采用的构成，还可以改善在同一基板上安装发光元件和感光元件时令人担心的电串扰(crosstalk)。
也可以采用在光透过性基板的一个面上形成有带通滤波器(460a)的构成(技术方案4)。利用所采用的构成，可以改善目的波长之外的光，例如来自发光元件的出射光(如波长1.3μm)或者来自外部网络的其他波长的光(如波长1.55μm)的光导致的光串扰的问题。
还可以采用在感光元件侧透镜元件的一个面上形成低通滤波器(545)，在光透过性基板的一个面上形成高通滤波器(560a)的构成(技术方案5)。通过所采用的构成，可以代替带通滤波器，通过分开为高通滤波器和低通滤波器提高滤光片的收得率，由于没有涉及新的部件安装成本，故可以降低滤光片价格。
也可以采用在波长分波器的一个面上形成低通滤波器(650a)在光透过性基板的一个面上形成高通滤波器(660a)的构成(技术方案6)。根据所采用的构成，由于光透过性基板的一个面上形成有高通滤波器，故不需要作为另外部件的安装费。进而，由于基板尺寸也可以是完全相同的尺寸，故可以做成小型模块。因为该模块的尺寸可以非常小约为2mm见方，故可以不限定于CAN或mini-DIL、蝶型封装等封装的尺寸。
还可以采用至少在光透过性基板的一个面上形成防反射部件的构成(技术方案7)。例如，可以在光透过性基板的至少一个面上形成可以利用光的干涉获得防反射效果的AR镀层。
也可以采用在发光元件侧透镜元件以及感光元件侧透镜元件上形成衍射光学元件的构成(技术方案8)。利用所采用的构成，通过在透镜元件上形成衍射光学元件，除了使之具有与通常的透镜同样的聚光功能外，还可以自由地弯曲光线。从而，可以如上述那样，实现对下面设置了感光面的感光元件等的应用，提高光模块设计的自由性。
发光元件侧透镜元件以及感光元件侧透镜元件可以采用由硅制微镜形成的构成(技术方案9)。利用所采用的构成，通过将透镜元件做成由硅制作的硅制微镜(显微透镜)，可以高精度地通过蚀刻进行制作，可以大量地进行一次性制作，与以往的球透镜相比，具有可以谋求小型化等优点。这里，作为本说明书的硅制微镜的构成例，可以采用如日本专利公开特开2002-328204号公报所披露的构成。此外，作为透镜元件的其他素材，如，也可以用石英制作透镜元件。
也可以采用进一步具有形成于出射光以及入射光方向的第3沟槽构造和配置在第3沟槽构造的外部侧透镜元件(704c)的构成(技术方案10)。根据所采用的构成，通过也在沟槽构造上配置设置在外部网络侧的透镜元件，可以一并安装其他的构成部件。因此，可以进一步谋求降低成本。此外，因为也可以在该外部侧透镜元件的背面或波长分波器的外部侧透镜元件侧的侧面安装滤光片，故还可以光串扰的问题。
还可以采用在外部侧透镜元件上形成衍射光学元件的构成(技术方案11)。利用所采用的构成，通过在透镜元件上形成衍射光学元件，除了使之具有与通常的透镜同样的聚光功能外，还可以自由地弯曲光线。从而，可以如上述那样，实现对下面设置了感光面的感光元件等的应用，提高光模块设计的自由性。
外部侧透镜元件也可以采用由硅制微镜形成的构成(技术方案12)。利用所采用的构成，通过将透镜元件做成由硅制作的硅制微镜，可以高精度地通过蚀刻进行制作，可以大量地进行一次性制作，与以往的球透镜相比，具有可以谋求小型化等优点。此外，作为透镜元件的其他素材，例如，也可以用石英来制作透镜元件。
还可以采用由发光元件侧透镜元件将发光元件发出的光变换成平行光的构成(技术方案13)。
这里，在上述内容中，附属构成要素用括号书写了参考标记，以便于容易地进行理解，但这只不过是作为一个例子记述了后述的实施方式以及对应附图的构成要素以及标记，本发明并非仅限于此。
如上述这样，根据本发明，在实际在单一基板上安装使用不同波长的2个光学元件方面，在基板上设置通过蚀刻形成了用于位置对合的沟槽构造，在该沟槽构造上配置了透镜元件。此外，作为波长分波器，采用了立方型的构成。这样做可以谋求光模块的小型化。
进而，由于可以在同一基板上一并安装发光元件、感光元件、透镜元件以及波长分波器(例如，可以通过自动安装器进行安装)，故可以不需要安装时的光学校正时间。因此，就可以进一步提高批量生产能力，降低模块价格。
图1所示是涉及第1实施方式的光模块概略构成的斜视图；图2所示是涉及第1实施方式的光模块概略构成的平面图；图3所示是概略给出透镜元件的构成的斜视图；图4所示是概略给出在沟槽部安装了透镜元件的状态的说明图；图5所示是第1实施方式中透镜元件和PD间的光路的说明图；图6所示是涉及第1实施方式的光模块制造方法流程图；图7所示是涉及第2实施方式的光模块概略构成的斜视图；图8所示是第2实施方式中透镜元件和PD间的光路的说明图；图9所示是透镜部142的说明图；图10所示是透镜部142的说明图；图11所示是涉及第2实施方式的光模块制造方法流程图；图12所示是涉及第3～6实施方式的光模块概略构成的斜视图；图13所示是第3实施方式中透镜元件和PD间的光路的说明图；图14所示是在第4实施方式中形成了带通滤波器的说明图；图15所示是在第5实施方式中形成了高通滤波器和低通滤波器的说明图；图16所示是在第6实施方式中形成了高通滤波器和低通滤波器的说明图；图17所示是涉及第7实施方式的光模块概略构成的斜视图；图18所示是涉及第8实施方式的光模块概略构成的斜视图；图19所示是以往光模块概略构成的说明图；图20所示是以往光模块概略构成的说明图；图21所示是涉及其他实施方式的光模块概略构成的斜视图。
具体实施例方式
下面，参照附图对涉及本发明的光模块的最佳实施方式进行详细说明。这里，在本说明书以及图面中，通过对实质上具有同一功能构成的构成要素附加同一附图标记而省略其重复说明。
(第1实施方式)
对本发明的第1实施方式进行说明。图1、图2所示是涉及本实施方式的光模块概略构成的说明图，图1是斜视图，图2为平面图。
涉及本实施方式的光模块100如图1、图2所示的那样，其构成是在具有V形沟槽110a、110b的基板110上作为一例发光元件装配了激光二极管120、作为一例感光元件装配了光电二极管130以及透镜元件140a、140b和波长分波器150。下面，对各构成要素详细地进行说明。
(基板110)在基板110上可以采用如作为平板形式加工技术已经成熟的硅基板。如图1、图2所示的那样，在基板110的上面形成有断面形状为V字形状的V形沟槽110a、110b。此外，在基板110的上面安装了后述的LD120、PD130、透镜元件140a、140b以及波长分波器150。这里，在图1所示的一例中，除此之外，也形成有横断面形状为凹字的凹沟槽110c、任何元件也没有配置的面110d、用于配置后述的波长分波器150的台阶110e、电极衬垫112等，但这些部分的形状或用途等可以任意地进行设计变更。
(V形沟槽110a、110b)V形沟槽110a、110b通过蚀刻基板110形成，采用斜面具有硅(111)面群这样的构成精密地进行了制作。V形沟槽110a形成于LD120侧，V形沟槽110b形成于PD130侧。V形沟槽110a延伸方向和V形沟槽110b的延伸方向成90度地形成。有关V形沟槽110a、110b的断面形状等后面将进一步叙述。
(波长分波器150)如图1、图2所示的那样，波长分波器150配置在基板110的凹部。在本实施方式中，作为波长分波器150，采用立方型的电介质滤光片。波长分波器150对应于波长透过或者90度反射光。在本实施方式中，波长分波器150透过从LD120发出的光(例如1.3μm波长的光)，90度反射从外部入射的光(例如1.55μm波长的光)使之入射到PD130。
作为波长分波器150，通过采用立方型的电介质滤光片，与图20所示的以往的波长滤光片21相比，具有可以容易地进行位置对合之类的优点。此外，由于位置对合容易，故不需要超过需要地加大光的反射面，结果就可以使尺寸小型化。
(透镜元件140a、140b)在本实施方式中，作为透镜元件140a、140b采用了硅制微镜。透镜元件140a、140b如图3所示的那样，一侧的面上形成有透镜部142。该透镜部142上形成有具有如110μm直径的衍射光学元件。通过在透镜部142上使用衍射光学元件，通过变更掩模图案，透镜元件140a、140b可以容易地使光弯曲到任意的方向。
此外，如图4所示的那样，作为应该与V形沟槽110a、110b接合的形状，近似圆弧状地形成了透镜元件的边缘部144，其直径约为例如125μm。
上面的透镜元件140a、140b的形状只不过是一个例子，例如，作为透镜部，也可以形成直径50～250μm的衍射光学元件。在该情况下，也可以将V形沟槽110a、110b的形状整合调整成透镜元件140a、140b的形状。
如图1、图2所示的那样，透镜元件140a设置在LD120侧。透镜元件140a的透镜部142将LD120出射的光变换成平行光，具有作为入射到波长分波器150的平行光透镜的功能。
如图1、图2所示的那样，透镜元件140b设置在PD130侧。透镜元件140b的透镜部142会聚被波长分波器150分开的光，具有作为入射到PD130的聚光用透镜的功能。
(LD120)LD120是出射光的发光元件，如图1、图2所示的那样，由厚度约150μm的近似正方体形状形成。LD120配置在V形沟槽110a的端部附近，发光并形成经由发光元件侧透镜元件140a以及波长分波器150出射到外部的出射光。
(PD130)PD130是从端面入射光的感光元件，如图1、图2所示的那样，由约150μm的近似正方体形状形成。PD130配置在V形沟槽110b的端部附近，经由波长分波器150以及感光元件侧透镜元件140b接收来自外部的光。
图5所示是说明配置在V形沟槽110b的感光元件侧透镜元件140b和PD130的配置关系的说明图。如图5所示的那样，经由波长分波器150取入光模块100的光经由透镜元件140b被取入PD130。在本实施方式中，PD130采用端面入射型的感光元件。在PD130上形成有用于反射光的反射面135。可以在PD130的一个面(图5中为底面)上作为横断面形状为V字形状的沟槽形成该反射面135。从PD130的端面130a取入的光被PD130内部的反射面135反射，取入到感光面132。
图2中未作说明的标记160为一般的2mm直径的球形透镜。球形透镜160是用于在使从外部经由光纤(没有图示)入射的光入射到波长分波器150的同时，使来自波长分波器150的光与光纤相结合的透镜。
涉及本实施方式的光模块100如上那样进行构成。
接下来，一边参照图6一边对光模块100的制作方法进行说明。
首先，制作基板110以及透镜元件140a、140b。至于其他的LD120、PD130、波长分波器150则预先准备好。
<V形沟槽110a、110b的形成(步骤S11)>
蚀刻基板110，形成用于安装透镜元件140a、140b的V形沟槽110a、110b(步骤S11)。V形沟槽110a、110b采用斜面具有硅的(111)面群这样的构成精密地得以形成。因而，沟槽部110a的横断面形状如图4所示的那样，具有54.7度的角度。此时，也可以根据需要同时蚀刻形成凹沟槽110c、台阶110e。
<计算LD120、PD130和透镜元件140a、140b的位置关系(步骤S12)>
接着，同时计算出LD120和透镜元件140a的位置关系及PD130和透镜元件140b的位置关系(步骤S12)。由于透镜元件140a、140b装配在基板110的沟槽部110a上，故可以基于沟槽部110a的形状和透镜元件140a、140b的形状准确地计算出透镜元件140a、140b的位置。
<透镜元件140a、140b的设计(步骤S13)>
接着，根据LD120与透镜元件140a的位置关系的计算结果，设计调整了光轴的透镜元件140a，同时，根据PD130与透镜元件140b的位置关系的计算结果，设计调整了光轴的透镜元件140b(步骤S13)。
如图3所示的那样，在透镜元件140a、140b上，作为透镜部142形成了具有110μm直径的衍射光学元件。衍射光学元件可以使用掩模通过对光学基板的期望的位置实施蚀刻处理形成。将对应透镜元件140a、140b的形状的图案作为照相掩模图案使用，通过使用深度蚀刻(Deep Etching)等方法蚀刻到任意的深度，可以制作出透镜元件140a、140b。
另外，在本实施方式中，由于在透镜元件140a、140b上采用了硅制微镜，故不仅可以通过蚀刻高精度地进行制作，而且还可以一次性大批量地进行制作，此外，与以往的透镜元件相比(例如，球形透镜等)，其具有可以谋求小型化等优点。
<各构成要素的装配(步骤S14)>
接着，在基板110上装配波长分波器150、调整了光轴的透镜元件140a、140b、LD120、PD130(步骤S14)。在本实施方式中，其特征在于，诸如可以由自动安装机器进行装配，通过单一地在精密制作的基板110上装配各构成要素，可以进行高精度的装配。
首先，使用标识从基板110的上部高精度地确定LD120以及PD130的位置，用焊锡等进行焊接。
然后，相对于基板110，对应光轴方向使用标识确定透镜元件140a、140b的位置，如图4所示的那样，在V形沟槽110a、110b上用热硬化性树脂进行粘合。这里，作为粘合用的粘接剂，并非仅限于热硬化性树脂，也可以利用UV硬化型树脂或焊锡进行粘接。
LD120、PD130以及透镜元件140a、140b的装配精度取决于接合器的精度，可以容易地进行±3μm精度的装配。另一方面，关于与透镜元件140a、140b的光轴垂直方向的精度，可以进行±1μm精度的装配。即，通过在V形沟槽110a、110b上配置透镜元件140a、140b，可以进行垂直方向的整合，由于位于透镜部142的中心部的光轴相对于LD120的出射点或者PD130的入射点配置，故其取决于透镜元件140a、140b的V形沟槽接合部加工精度以及V形沟槽加工精度，可以以±1μm精度装配。
进而，在基板110的台阶110e上配置波长分波器150，利用热硬化树脂或者UV硬化型树脂进行固定。
通过上面这样的做法，可以容易且精密地制造光模块100。
(第1实施方式的效果)如以上所说明的那样，根据本实施方式，在单一基板110上装配使用不同波长的2个光学元件(LD120、PD130)方面，在基板110上设置通过蚀刻形成的位置对合用的沟槽构造110a、110b，在该沟槽构造110a、110b上配置了由硅制微镜形成的透镜元件140a、140b。此外，作为波长分波器150采用了立方型的电介质滤光片。由此，可以谋求光模块的小型化。
此外，由于可以利用自动安装器在同一基板110上一并装配LD120、PD130、透镜元件140a、140b、波长分波器150，故不需要装配时的光学校正的时间。这样，因为可以进一步提高批量生产效率，故可以降低模块的价格。
(第2实施方式)下面对本发明的第2实施方式进行说明。在本实施方式中，只对与上述第1实施方式的不同点进行说明。
如图7所示的那样，涉及本实施方式的光模块200采用的构成是在具有V形沟槽110a、110b的基板110上装配了LD120、PD230、透镜元件140a、240b和波长分波器150。由于有关PD230和透镜元件240b之外的构成要素实质上与第1实施方式相同，故这里省略去其重复说明。
PD230与第1实施方式不同的是面入射型感光元件，并且如图8所示的那样，使入射面232向下地进行接合，并用焊锡等进行焊接。
设置在PD230侧的透镜元件240b与第1实施方式不同，一边会聚从波长分波器150入射的光束，一边使之角度向下，以便使其在V形沟槽110b的端部反射。在该V形沟槽110b的端部预先蒸镀有反射面，例如蒸镀金。进而，如图8所示的那样，反射了的光使方向向上，入射到PD230的入射面。
图9所示是透镜元件240b的透镜部142的详细说明图。图9中，(a)所示为通常的透镜，(b)所示为本实施方式的透镜部142。通过变更掩模图案将透镜部142制作成图9(b)所示的形状，可以使光线向下方向弯曲。
此外，也可以如下面这样地制作透镜部142。即，如图10所示的那样，首先制作通常的透镜142，通过在制作透镜部142的形状时向上方向偏移进行蚀刻形成，可以制作出与图9的透镜部142同样的形状。
如上这样构成了涉及本实施方式的光模块200。
接下来，一边参照图11一边对光模块200的制造方法进行说明。
首先，制作基板110以及透镜元件140a、240b。有关其他的LD120、PD230、波长分波器150则预先准备好。
<V形沟槽110a、110b的形成(步骤S21)>
蚀刻基板110，形成用于安装透镜元件140a、240b的V形沟槽110a、110b(步骤S21)。V形沟槽110a、110b采用斜面具有硅的(111)面群这样的构成精密地形成。因而，沟槽部110a的横断面形状如图4所示的那样，具有54.7°的角度。此时，也可以根据需要同时蚀刻形成凹沟槽110c、台阶110e。
<计算LD120、PD130和透镜元件140a、140b的位置关系(步骤S22)>
接着，同时计算出LD120和透镜元件140a的位置关系及PD230和透镜元件240b的位置关系(步骤S22)。由于透镜元件140a、240b装配在基板110的沟槽部110a上，故可以基于沟槽部110a的形状和透镜元件140a、240b的形状准确地计算出透镜元件140a、240b的位置。
<透镜元件140a、240b的设计(步骤S23)>
接着，根据LD120与透镜元件140a位置关系的计算结果，设计调整了光轴的透镜元件140a，同时，根据PD230与透镜元件240b位置关系的计算结果，设计调整了光轴的透镜元件240b(步骤S23)。即，如图8所示的那样，调整透镜元件240b的光轴，以使来自波长分波器150的光经由透镜元件240b进一步在沟槽部110b的端部115反射，入射到PD230的感光面232。
如图3所示的那样，在透镜元件140a、240b上，作为透镜部142形成了具有110μm直径的衍射光学元件。衍射光学元件可以使用掩模通过对光学基板的期望的位置实施蚀刻处理形成。将对应透镜元件140a、240b的形状的图案作为照相掩模图案使用，通过使用深度蚀刻(Deep Etching)等方法将之蚀刻到任意的深度，可以制作出透镜元件140a、240b。
另外，在本实施方式中，由于在透镜元件140a、240b上采用了硅制微镜，故不仅可以通过蚀刻高精度地进行制作，而且还可以大量地进行一次性制作，此外，与以往的透镜元件相比(例如，球形透镜等)，其还具有可以谋求小型化等优点。
<各构成要素的装配(步骤S24)>
其次，在基板110上装配波长分波器150、调整了光轴的透镜元件140a、240b、LD120、PD230(步骤S24)。在本实施方式中，其特征在于，诸如可以由自动安装机器进行装配，通过单一地在精密制作的基板110上装配各构成要素，可以进行高精度的装配。
首先，使用标识从基板110的上部高精度地确定LD120以及PD230的位置，用焊锡等进行焊接。此时，可以如图8所示的那样，使PD230的入射面232向下(基板110侧)地进行焊接。
然后，相对于基板110相对光轴方向使用标识确定透镜元件140a、240b的位置，如图4所示的那样，在V形沟槽110a、110b上用热硬化性树脂进行粘合。这里，作为粘合用的粘接剂，并非仅限于热硬化性树脂，也可以利用UV硬化型树脂或焊锡进行粘接。
LD120、PD230以及透镜元件140a、240b的装配精度取决于接合器的精度，可以容易地进行±3μm精度的装配。另一方面，关于与透镜元件140a、240b的光轴垂直方向的精度，可以以±1μm的精度进行装配。即，通过在V形沟槽110a、110b上配置透镜元件140a、240b，可以进行垂直方向的整合，由于位于透镜部142的中心部的光轴相对于LD120的出射点或者PD230的入射点配置，故其取决于透镜元件140a、240b的V形沟槽接合部加工精度以及V形沟槽加工精度，可以以±1μm的精度进行装配。
进而，在基板110的台阶110e上配置波长分波器150，利用热硬化树脂或者UV硬化型树脂进行固定。
通过上面这样的做法，可以容易且精密地制造光模块200。
(第2实施方式的效果)与第1实施方式同样地，由于可以用自动安装器在单一基板110上一并装配LD120、PD230、透镜元件140a、140b、波长分波器150，故不需要装配时的光学校正的时间，可以在降低模块价格的基础上进一步提高批量生产效率。进而，由于与第1实施方式所使用的端面入射型的PD130相比，面入射型的PD230价格便宜，故可以进一步降低价格。
这里，在本实施方式中，对感光元件(PD230)侧的应用例进行了说明，但本发明并非仅限于此，对发光元件侧也可以进行同样的应用。即，也可以采用使从LD120出射的光在V形沟槽110a的端部反射，导入波长分波器150的构成。
(第3实施方式)下面对本发明的第3实施方式进行说明。在本实施方式中，只对与上述第2实施方式的不同点进行说明。
涉及本实施方式的光模块300如图12所示的那样，采用的构成是在具有V形沟槽110a、110b的基板110上装配了LD120、面入射型的PD230、透镜元件140a、240b、波长分波器150和PD230下面具有光透过性的玻璃基板360。由于有关玻璃基板360之外的构成要素实质上与第2实施方式相同，故这里省略去其重复说明。
如图12所示的那样，玻璃基板360插入在V形沟槽110和PD230之间，厚度约为300μm。如图13所示的那样，玻璃基板360两面形成有AR镀膜360a、360b，在所使用的波长范围是透明的。AR镀膜(AR镀层)是防反射(不眩目)处理之一，是通过在玻璃基板360的表面真空蒸镀氟化镁等制作透明的薄膜，利用光的干涉消除因照明等带来的外部光的膜层。膜的薄厚为透过的光波长的四分之一。如果有外部光入射，则其将被膜的表面分成反射光和透过并在内部反射的光，由于二者偏离二分之一波长且反位相，故其相互抵消而无明显的反射光。
在PD230方面，使用了在第2实施方式中使用的面入射型的PD，入射面朝下地焊接在具有电极衬垫的玻璃基板360上并利用焊锡进行焊接。接合该玻璃基板360和PD230的部分粘接在支撑基板310上，利用热硬化性树脂或者UV硬化性树脂进行固定。
与第2实施方式同样地，透镜元件240b一边会聚从波长分波器150入射的光，一边使之角度向下，让光入射到V形沟槽110b上的沟槽的端部，使其在V形沟槽端部反射。如图13所示的那样，反射的光方向向上入射到PD230。
(第3实施方式的效果)在上述第2实施方式效果的基础上，本实施方式还可以得到以下效果。即，通过在PD230的下方挟入玻璃基板360，可以改善在同一基板110上装配了LD120和PD230时令人担心的电串扰现象。
(第4实施方式)下面对本发明的第4实施方式进行说明。在本实施方式中，只对与上述第3实施方式的不同点进行说明。
如图12所示的那样，涉及本实施方式的光模块400采用的构成是在具有V形沟槽110a、110b的基板110上装配了LD120、面入射型的PD230、透镜元件140a、240b、波长分波器150和PD230下面具有光透过性的玻璃基板460。由于有关玻璃基板460之外的构成要素实质上与第3实施方式相同，故这里省略去其重复说明。
如图14所示的那样，玻璃基板460单面上形成有AR镀膜460b，另一面上形成有只通过入射光，例如波长1.49μm的光的带通滤波器460a。接合该玻璃基板460和PD230的部分粘接在支撑基板410上，利用热硬化性树脂或者UV硬化性树脂进行固定。
(第4实施方式的效果)在上述第3实施方式效果的基础上，本实施方式还可以得到以下效果。即，通过在PD230的下方挟入带有带通滤波器的玻璃基板460，可以改善来自目的光之外的光，如来自LD120的出射光(例如波长1.3μm)或者来自外部网络的其他波长的光(例如波长1.55μm)引起的光串扰问题。
(第5实施方式)下面对本发明的第5实施方式进行说明。在本实施方式中，只对与上述第4实施方式的不同点进行说明。
如图12所示的那样，涉及本实施方式的光模块500采用的构成是在具有V形沟槽110a、110b的基板110上装配了LD120、面入射型的PD230、透镜元件140a、540b、波长分波器150和PD230下面具有光透过性的玻璃基板560。由于有关透镜元件540b和玻璃基板560之外的构成要素实质上与第4实施方式相同，故这里省略去其重复说明。
如图15所示的那样，玻璃基板560在一面上形成AR镀膜，在另一面上形成有截止超过入射光波长的，例如只通过波长1.49μm以下的光的低通滤波器。接合该玻璃基板560和PD230的部分粘接在支撑基板510上，利用热硬化性树脂或者UV硬化性树脂进行固定。
如图15所示的那样，设置在PD230侧的透镜元件540b其透镜部形成面和相反侧面截止短于入射光波长的光。例如形成只通过波长1.49μm以上的光的高通滤波器。通过该高通滤波器在V形沟槽110b的端面反射的光方向朝上入射到PD230。
(第5实施方式的效果)如以上所说明的那样，根据本实施方式，可以与第4实施方式同样地改善电串扰以及光串扰的问题。由于第4实施方式中使用的带通滤波器在合格率方面存在难点，故在批量生产时在合格率的问题上分成高通滤波器、低通滤波器两片具有更高的可能性。有关这一点，如本实施方式这样，通过分成高通滤波器、低通滤波器，提高了滤光片的合格率，因为不涉及新的部件装配成本，故可以降低滤光片价格。
这里，也可以与上述相反地设计滤光片。即，也可以在透镜元件540b上设计高通滤波器，在玻璃基板560的下面设计低通滤波器。但如上述这样在透镜元件540b上设计低通滤波器的做法更容易滤除来自外部的1.55μm的光，而在玻璃基板560上设计高通滤波器的做法更容易滤除来自LD120的1.3μm的光。
(第6实施方式)下面对本发明的第6实施方式进行说明。在本实施方式中，只对与上述第4实施方式的不同点进行说明。
如图12所示的那样，涉及本实施方式的光模块600采用的构成是在具有V形沟槽110a、110b的基板110上装配了LD120、面入射型的PD230、透镜元件140a、540b、波长分波器650和PD230下面具有光透过性的玻璃基板660。由于有关玻璃基板660和波长分波器650之外的构成要素实质上与第4实施方式相同，故这里省略去其重复说明。
如图16所示的那样，玻璃基板660与第5实施方式同样地，在一面上形成AR镀膜，在另一面上形成截止超过入射光波长的、例如只通过波长1.49μm以下的光的低通滤波器。
如图16所示的那样，在波长分波器650上，在朝向PD的光路面650b形成截止低于入射光波长的光的、例如只通过波长1.49μm以上的光的高通滤波器薄膜。从外部入射到PD230的光被波长分波器650进行波长选择后入射到透镜元件240b，被透镜元件240b会聚了的光被装配在PD230下面的玻璃基板660上的低通滤波器660b进行了再次波长选择后，入射到PD230。
(第6实施方式的效果)如以上所说明的那样，根据本实施方式，可以与第4实施方式同样地改善电串扰以及光串扰的问题。由于第4实施方式中使用的带通滤波器在合格率方面存在难点，故在批量生产时在合格率的问题上分成高通滤波器、低通滤波器两片具有更高的可能性。有关这一点，如本实施方式这样，通过分成高通滤波器、低通滤波器，提高了滤光片的合格率，因为不涉及新的部件装配成本，故可以降低滤光片价格。
此外，在以往例中，第4、第5实施方式中的滤光片的插入必须作为其他部件另外安装，但在本实施方式中，由于在朝向波长分波器650的PD的光路面650b上形成了膜，故不需要作为其他部件的安装费用。进而，由于基板尺寸也可以全部使用同样的尺寸，故可以做成小型模块。因为该模块的尺寸可以非常小达约2mm见方，故可以不限定CAN或mini-DIL、蝶型封装等封装的尺寸。
这里，也可以与上述相反地设计滤光片。即，也可以在波长分波器650上设计高通滤波器，在玻璃基板660的下面设计低通滤波器。但如上述这样在波长分波器650上设计低通滤波器的做法更容易滤除来自外部的1.55μm的光，而在玻璃基板660上设计高通滤波器的做法更容易滤除来自LD120的1.3μm的光。
(第7实施方式)下面对本发明的第7实施方式进行说明。在本实施方式中，只对与上述第2实施方式的不同点进行说明。
如图17所示的那样，涉及本实施方式的光模块700采用的构成是在具有V形沟槽110a、110b的基板110上装配了LD120、面入射型的PD230、透镜元件140a、240b、740c、波长分波器150。由于有关透镜元件740c之外的构成要素实质上与第2实施方式相同，故这里省略去其重复说明。
如图17所示的那样，透镜元件740c是可以使从LD120出射并通过了波长分波器150的光入射到光纤770地进行变化的透镜，同时，其具有将来自光纤770的光变换成平行光并使之入射到波长分波器150的功能。
(第7实施方式的效果)如以上所说明的那样，根据本实施方式，可以在第1～第6实施方式的效果基础上得到下面的效果。即第1～第6实施方式所记载的模块在装配封装时需要最终地校正光纤和透镜，但在本实施方式中，因为仅通过光纤的校正便可以进行光学调整，故可以进一步谋求降低成本。此外，由于可以在透镜元件740c的里面或波长分波器150的侧面附加波长截止滤光片，故也可以如第4～第6实施方式那样地改善光串扰问题。
(第8实施方式)下面对本发明的第8实施方式进行说明。在本实施方式中，只对与上述第7实施方式的不同点进行说明。
如图18所示的那样，涉及本实施方式的光模块800采用的构成是在具有V形沟槽110a、110b的基板110上装配了LD120、面入射型的PD230、透镜元件140a、240b、740c、波长分波器150和在PD230的下面具有光透光性所玻璃基板860。由于有关玻璃基板860之外的构成要素实质上与第2实施方式相同，故这里省略去其重复说明。
该玻璃基板860两面做有AR镀膜，在所使用的波长是透明的。接合该玻璃基板860和PD230的部分粘接在支撑基板110上，利用热硬化性树脂或者UV硬化性树脂进行固定。
PD230使用在第2实施方式中使用的面入射型的PD，入射面朝下地焊接在具有电极衬垫的玻璃基板860上并利用焊锡进行焊接。
与第2实施方式同样地，透镜元件240b一边会聚从波长分波器入射的光，一边使角度向下，让光入射到V形沟槽上沟槽的端部，使之在V形沟槽端部反射。反射了的光方向向上入射到PD。
(第8实施方式的效果)
如以上所说明的那样，根据本实施方式，可以在上述第7实施方式的效果基础上得到下面的效果。即通过在PD230的下方挟入玻璃基板860，还可以改善在同一基板110上装配了LD120和PD230时令人担心的电串扰现象。
以上，参照附图对涉及本发明的光模块的最佳实施方式进行了说明，但本发明并非仅限于所涉及的例子。应该明确，作为本领域技术人员，当然知道在权利要求范围所记载的技术思想范畴内可以获得各种的变更例或者修正例，这些有关内容当然也属于本发明的技术范围。
例如，虽然在上述实施方式中，对透镜元件140a、140b采用硅制微镜(显微透镜)的情况做了说明，但本发明并非仅限于此。作为透镜元件的材料，当然也可以采用石英材料。
另外，本发明中所用的波长分波器，并不限定于立方型的电介质滤光片，还可应用于通常的板状的电介质滤光片。图21中表示使用了由板状的电介质滤光片组成的波长分波器150a的光模块的斜视图。此外，此光模块除波长分波器150a以外构成与图1所述的光模块相同。
产业上的可利用性本发明可利用于光模块，特别是可利用在适合于进行在单一光纤中传播的两个以上不同波长的光信号的发送接收的光发送接收模块。
权利要求
1.一种光模块，其特征在于，包括具有在第1方向上蚀刻形成的第1沟槽构造和在与第1方向成90度的第2方向上蚀刻形成的第2沟槽构造的基板；配置在上述基板上，依照波长使光透过或者进行90度反射的波长分波器；配置在上述第1沟槽构造上的发光元件侧透镜元件；配置在上述第2沟槽构造上的感光元件侧透镜元件；配置在上述第1沟槽构造的端部附近，用于发出光且经由上述发光元件侧透镜元件及上述波长分波器使之成为向外部的出射光的发光元件；以及配置在上述第2沟槽构造的端部附近，经由上述波长分波器及上述感光元件侧透镜元件接受来自外部的入射光的感光元件。
2.根据权利要求1所记载的光模块，其特征在于经由了上述波长分波器及上述感光元件侧透镜元件的入射光，在上述第1沟槽构造的端部被反射，并由上述感光元件进行感光。
3.根据权利要求1或者2所记载的光模块，其特征在于，还包括被插入到上述基板和上述感光元件之间的光透过性基板；上述入射光，经由上述波长分波器、上述感光元件侧透镜元件以及上述光透过性基板由上述感光元件进行感光。
4.根据权利要求3所记载的光模块，其特征在于在上述光透过性基板的一个面上形成有带通滤波器。
5.根据权利要求3所记载的光模块，其特征在于在上述感光元件侧透镜元件的一个面上形成低通滤波器；在上述光透过性基板的一个面上形成高通滤波器。
6.根据权利要求3所记载的光模块，其特征在于在上述波长分波器的一个面上形成有低通滤波器；在上述光透过性基板的一个面上形成高通滤波器。
7.根据权利要求3～6之任意一项所记载的光模块，其特征在于在上述光透过性基板的至少一个面上形成防反射部件。
8.根据权利要求1～7之任意一项所记载的光模块，其特征在于在上述发光元件侧透镜元件及上述感光元件侧透镜元件上形成有衍射光学元件。
9.根据权利要求1～8之任意一项所记载的光模块，其特征在于上述发光元件侧透镜元件及上述感光元件侧透镜元件由硅制显微透镜构成。
10.根据权利要求1～9之任意一项所记载的光模块，其特征在于，还包括形成于上述出射光以及上述入射光方向上的第3沟槽构造；以及配置在上述第3沟槽构造的外部侧透镜元件。
11.根据权利要求10所记载的光模块，其特征在于在上述外部侧透镜元件上形成有衍射光学元件。
12.根据权利要求10或者11所记载的光模块，其特征在于上述外部侧透镜元件由硅制显微透镜构成。
13.根据权利要求1～12之任意一项所记载的光模块，其特征在于从上述发光元件发出的光由上述发光元件侧透镜元件变换成平行光。
全文摘要
一种可进行高精度的装配，同时可提高生产效率，进而可谋求模块的小型化的光模块。其中，光模块(100)具备在成90度的方向上蚀刻形成了V形沟槽(110a、110b)的基板(110)，配置在基板上依照波长透过或者90度反射光的波长分波器(150)，由硅构成的透镜元件(140a、140b)，用于发出光并经由透镜元件及波长分波器使之成为向外部的出射光的发光元件(120)，经由波长分波器及透镜元件感光来自外部的入射光的感光元件(130)。因为可以在采用小型化的构成要素的同时在同一基板上成批进行装配，故可以显著地提高批量生产性，使模块价格降低。
文档编号H04B10/12GK1782762SQ200510129030
公开日2006年6月7日 申请日期2005年11月30日 优先权日2004年11月30日
发明者上川真弘, 高森毅, 佐佐木浩纪 申请人:冲电气工业株式会社