专利名称：双向光学模块及光传输装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及能够双向利用一条光波导的光学模块及使用了该模块的光传输装置。
背景技术：
近年来，使用了半导体激光器的光纤通信的应用范围，呈现出向LAN(local area netwok局域网)和FTTH(fiber to the home光纤到户)等各种领域扩展的趋势。在LAN和FTTH中，从提供的服务的方式看，需要双向通信的情况很多，用一条光纤实现双向通信具有各种优点。
使用一条光纤实施双向通信的双向光单元的现有的结构例之一有图25所示的结构。即，光发射模块3与光接收模块4通过光纤耦合器5和光纤传输路2耦合。这样的例子使用现有的光学元件能够容易地构成，但对于双向光单元的小型化、低成本化的课题，不能得到充分的应对。
因此，提出了将接收部与发送部一体化的双向光学模块的方案，作为其现有的例子，例如有下述专利文献1所述的技术。其结构是将如下部件安装在一个金属盒中并且相连接而构成发光元件及对来自发光元件的出射光进行准直的准直透镜；光接收元件及用于将光耦合到光接收元件上的聚光透镜；光纤终端及对从光纤出射的光进行准直的公用端口透镜；安装了用于按照波长进行光分波合波的滤波器的五棱镜块。
专利文献1特许第1758757号公报但是，在上述专利文献1中公开的双向光学模块中，安装在1个金属盒内的光学元件的元件数多，对于进一步小型化、低成本化，存在还不能充分地应对的课题。
发明内容
本发明的目的在于解决上述课题，提供适于小型化、低成本化的双向光学模块及使用了该模块的光传输装置。
为达到上述目的，方案1所述的发明由具有以下部件的双向光模块构成透镜，用于透过、聚集发射光与接收光；载体，至少在一部分上具有平坦面；子载体，具有形成上台阶与下台阶的阶梯部和底面，上述底面接合在上述载体的上述平坦面上；发光元件，安装在上述子载体的上台阶上、发射光沿水平方向出射；透过性的成型体，一面与上述子载体的一个面的至少一部分相接合；分束层，以预定角度倾斜嵌入上述成型体中，使透过上述透镜给予的来自上方的接收光透过到下方，同时，将上述发光元件的出射光反射到上方，给予上述透镜；光接收元件，在上述透过性成型体的下方的位置，直接或者通过其他的构件安装在上述子载体的下台阶上，接收透过上述分束层的、来自上方的接收光。
按照该结构，能够以透镜对来自光波导的在该光学模块内传导的接收光信号进行聚光，使其入射到设置在发光元件即半导体激光器的极近处的光接收元件并接收信号，所以能够以比现有的双向光模块少的部件数来构成，实现小型化、低成本化。此外，将这样的半导体激光器和光接收元件近距离设置的结构中，由于最适合光发射接收特性的位置减少，所以要考虑到在半导体激光器的实际安装时需要高精度，但是，在本发明的结构中，由于成形体与子载体的接合面错动，通过调整子载体和透镜的位置关系使发送接收特性最佳化，因此能够放宽半导体激光器的实际安装精度。
为达到上述目的，方案2所述的发明由具有以下部件的双向光模块构成透镜，用于透过、聚集发射光与接收光；载体，至少在一部分上具有平坦面；支撑构件，固定在上述载体上，具有以预定角度对上述平坦面倾斜的面；
子载体，具有形成上台阶与下台阶的阶梯部和底面，上述底面接合在上述载体的上述平坦面上；发光元件，安装在上述子载体的上台阶上、发射光沿水平方向出射；透过性的成型体，一面与上述支撑构件的上述倾斜的面的至少一部分接合；分束层，安装在上述成型体上，使透过上述透镜给予的来自上方的接收光透过到下方，同时，将上述发光元件的出射光反射到上方并给予上述透镜；光接收元件，在上述透过性成型体的下方的位置，直接或者通过其他的构件安装在上述子载体的下台阶上，接收透过上述分束层的、来自上方的接收光。
按照该结构，能够得到与方案1所述的发明同样的作用、效果。
为达到上述目的，方案3所述的发明由具有以下部件的双向光模块构成透镜，用于透过、聚集发射光与接收光；载体，至少在一部分上具有平坦面；支撑构件，固定在上述载体上；子载体，具有形成上台阶与下台阶的阶梯部和底面，上述底面接合在上述载体的上述平坦面上；发光元件，安装在上述子载体的上台阶上，发射光沿水平方向出射；透过性的成型体，一面与上述支撑构件的一个面的至少一部分相接合；分束层，以预定角度倾斜嵌入上述成型体，使透过上述透镜给予的来自上方的接收光透过到下方，同时，将上述发光元件的出射光反射到上方，并给予上述透镜；光接收元件，在上述透过性成型体的下方的位置，直接或者通过其他的构件安装在上述子载体的下台阶上，接收透过上述分束层的、来自上方的接收光。
按照该结构，能够得到与方案1所述的发明同样的作用、效果。
为了达到上述目的，方案4所述的发明由具有以下部件的双向光模块构成透镜，透过、聚集发射光与接收光；载体，至少在一部分上具有平坦面；子载体，具有以预定角度对上述平坦面倾斜的倾斜面、顶面及底面，上述底面接合在上述载体的上述平坦面上；发光元件，安装在上述子载体的上述顶面上，发射光沿水平方向出射；透过性的成型体，一面与上述子载体的上述倾斜的面的至少一部分相接合；分束层，安装在上述成型体上，使透过上述透镜给予的来自上方的接收光透过到下方，同时，将上述发光元件的出射光反射到上方，并给予上述透镜；光接收元件，在上述透过性成型体的下方的位置，直接或者通过其他的构件安装在上述载体的上述平坦面上，接收透过上述分束层的、来自上方的接收光。
按照该结构，能够得到与方案1所述的发明同样的作用、效果。
为达到上述目的，方案5所述的发明由具有以下部件的双向光模块构成透镜，透过、聚集发射光与接收光；载体，至少在一部分上具有平坦面；子载体，具有顶面与底面，上述底面接合在上述载体的上述平坦面上；发光元件，安装在上述子载体的上述顶面上，发射光沿水平方向出射；透过性的成型体，一面与上述子载体的一个面的至少一部分相接合；分束层，以预定角度倾斜嵌入上述成型体，使透过上述透镜给予的来自上方的接收光透过到下方，同时，将上述发光元件的出射光反射到上方，并给予上述透镜；光接收元件，在上述透过性成型体的下方的位置，直接或者通过其他的构件安装在上述载体的上述平坦面上，接收透过上述分束层的、来自上方的接收光的光接收元件，
按照该结构，能够得到与方案1所述的发明同样的作用、效果。
为达到上述目的，方案6所述的发明由具有以下部件的双向光模块构成透镜，透过、聚集发射光与接收光；载体，至少在一部分上具有平坦面；支撑构件，固定在上述载体上，具有以预定角度对上述平坦面倾斜的面；子载体，具有顶面与底面，上述底面接合在上述载体的上述平坦面上；发光元件，安装在上述子载体的上述顶面上，发射光沿水平方向出射；透过性的成型体，一面与上述支撑构件的上述倾斜面的至少一部分相接合；分束层，安装在上述成型体上，使透过上述透镜给予的来自上方的接收光透过到下方，同时，将上述发光元件的出射光反射到上方，并给予上述透镜；光接收元件，在上述透过性成型体的下方的位置，直接或者通过其他的构件安装在上述载体的上述平坦面上，接收透过上述分束层的、来自上方的接收光。
按照该结构，能够得到与方案1所述的发明同样的作用、效果。
方案7所述的发明，是方案1至6中的任意一项所述的双向光学模块，上述预定角度大致约为45°。
按照该结构，能够得到与方案1所述的发明同样的作用、效果。
方案8所述的发明，是方案4至6中的任意一项所述的双向光学模块，上述载体是导电性的，上述光接收元件的N侧电极形成在上述光接收元件的底面上，上述N侧电极通过导电性接合材料接合在上述载体的表面上，上述光接收元件的P侧电极形成在上述光接收元件的顶面上。
按照该结构，能够得到与方案1所述的发明同样的作用、效果。
方案9所述的发明，是方案4至6中的任何一项所述的双向光学模块，上述光接收元件的P侧电极与N侧电极都形成在上述光接收元件的顶面上，上述P侧电极与N侧电极和上述载体是电绝缘的。
按照该结构，除能够得到与方案1中所述的发明同样的作用、效果之外，还能够使载体的电位与光接收元件的电位分开。
方案10所述的发明，是方案1至6中的任何一项所述的双向光学模块，在上述载体上的上述光接收元件的附近，配置放大光接收信号的前置放大器。
按照该结构，除能够得到与方案1至9所述的发明同样的作用、效果之外，通过在模块内内置前置放大器，并将前置放大器与光接收元件靠近放置，能够将模块封装利用作屏蔽盒，同时，由于能够缩短光接收元件与前置放大器的连接，能够提高抗噪声能力。
方案11所述的发明，是方案1至6中的任何一项所述的双向光学模块，作为上述其他的构件，使用安装在上述载体或者上述子载体的表面上的，放大上述光接收元件产生的光接收信号的前置放大器。
按照该结构，能够得到与方案10中所述的发明同样的作用、效果。
方案12所述的发明，是方案1至6中的任何一项所述的双向光学模块，上述子载体由硅构成。
按照该结构，能够提高半导体激光器的散热性。
方案13所述的发明，在方案1至6中的任何一项所述的双向光学模块中，上述子载体由氮化铝构成。
按照该结构，能够提高半导体激光器的散热性。
方案14所述的发明，在方案1至6中的任何一项所述的双向光学模块中，在上述成型体的光入射面及光出射面的一部分或者全部上形成防反射膜。
按照该结构，能够降低因反射引起的发射接收信号光通量的衰减，同时，在半导体激光器的发光面与成型体的一面大体平行的情况下，能够抑制半导体激光器的外部谐振。
方案15所述的发明，在方案1或者4中所述的双向光学模块中，在上述发光元件与上述成型体之间填充折射率匹配树脂。
按照该结构，在半导体激光器的发光面与成型体的入射面大体平行的情况下，通过用折射率匹配树脂填充其间，能够抑制半导体激光器的外部谐振。
方案16所述的发明，在方案1至6中的任何一项所述的双向光学模块中，上述分束器是以预先规定的比例分割预定的波长。
按照该结构，能够实现同一波长的双向光学模块。
方案17所述的发明，在方案1至6中的任何一项所述的双向光学模块中，使用波长选择型分束器作为上述分束器。
按照该结构，能够实现两波长的双向光学模决。
方案18所述的发明，是方案1至6中的任何一项所述的双向光学模块，在上述成型体的表面的一部分或者全部贴上第二成型体，该第二成型体具有波长选择型分束层，该波长选择型分束层能够减少上述光接收元件不应该接收的波长的光。
按照该结构，能够减少光接收元件不应该接收的波长的光。
方案19所述的发明，是方案1至6中的任何一项所述的双向光学模块，在上述成型体的内部或表面的一部分或全部上，追加形成波长选择型分束层，该波长选择型分束层能够减少上述光接收元件不应该接收的波长的光。
按照该结构，能够减少光接收元件不应该接收的波长的光。
方案20所述的发明，在方案1至6中的任何一项所述的双向光学模块中，上述光接收元件具有波长选择特性，能够减少不应该接收的波长的光。
按照该结构，能够减少光接收元件不应该接收的波长的光。
方案21所述的发明，在方案1至6中的任何一项所述的双向光学模块中，在上述光接收元件的光入射面的一部分或者全部上贴上第二成型体，该第二成型体具有波长选择型分束层，该波长选择型分束层能够减少上述光接收元件不应该接收的波长的光。
按照该结构，能够减少光接收元件不应该接收的波长的光。
方案22所述的发明，在方案1至6中的任何一项所述的双向光学模块中，用折射率匹配树脂接合上述透镜与光波导。
按照该结构，即使不倾斜加工光波导端面，也能够大幅度地降低在光波导端面的反射。
方案23所述的发明，在方案1至6中的任何一项所述的双向光学模块中，上述透镜与上述光波导进行物理接触。
按照该结构，即使不倾斜加工光波导端面，也能够大幅度地降低在光波导端面的反射，同时，可以构成光波导能够装卸的双向光学模块。
方案24所述的发明，是安装了方案1至23中的任何一项所述的双向光学模块的光传输装置。
按照该结构，能够实现具有与方案1至23中所述发明同样的作用、效果的光传输装置。
图1A是本发明的第1实施方式中的双向光学模块的半导体激光器偏离到右侧的图。
图1B是本发明的第1实施方式中的双向光学模块的半导体激光器偏离到左侧的图。
图2是本发明的第2实施方式中的双向光学模块的主要部分的剖面图。
图3是本发明的第3实施方式中的双向光学模块的主要部分的剖面图。
图4A是用于说明本发明的第2、3实施方式中的双向光学模块的效果的子载体的正常角度的图。
图4B是用于说明本发明的第2、3实施方式中的双向光学模块的效果的子载体偏离到逆时针方向上的图。
图4C是用于说明本发明的第2、3实施方式中的双向光学模块的效果的子载体偏离到顺时针方向上的图。
图5是本发明的第4实施方式中的双向光学模块的主要部分的剖面图。
图6是表示图5的光接收元件的平面图。
图7是表示图5的光接收元件的侧视图。
图8是本发明的第5实施方式中的双向光学模块的主要部分的剖面图。
图9是表示图8的光接收元件的平面图。
图10是本发明的第6实施方式中的双向光学模块的主要部分的剖面图。
图11是表示图10的光接收元件的平面图。
图12是表示图10的光接收元件的侧视图。
图13是本发明的第7实施方式中的双向光学模块的主要部分的剖面图。
图14是表示图13的光接收元件的平面图。
图15是本发明的第8实施方式中的双向光学模块的主要部分的剖面图。
图16是本发明的第9实施方式中的双向光学模块的主要部分的剖面图。
图17是本发明的第10实施方式中的双向光学模块的主要部分的剖面图。
图18是本发明的第11实施方式中的双向光学模块的主要部分的剖面图。
图19是本发明的第15实施方式中的双向光学模块的主要部分的剖面图。
图20是本发明的第18实施方式中的双向光学模块的主要部分的剖面图。
图21是本发明的第19实施方式中的双向光学模块的主要部分的剖面图。
图22是本发明的第21实施方式中的双向光学模块的主要部分的剖面图。
图23是本发明的第22实施方式中的双向光学模块的主要部分的剖面图。
图24是本发明的第23实施方式中的双向光学模块的主要部分的剖面图。
图25是现有的双向光学单元的结构的方框图。
具体实施例方式
<第1实施方式>
以下，参照附图，说明本发明的实施方式。图1A、1B表示本发明的第1实施方式的双向光学模块1的主要部分的剖面图，在光纤传输路2的光轴方向(z方向)上配置透镜11、成型体12和光接收元件13。此外，在与光纤传输路2的光轴方向正交的y方向上，配置作为发光元件的半导体激光器14。透镜11透过、聚集来自光纤传输路2的接收光与来自半导体激光器14的发射光。
成型体12用对发射光与接收光透过性的材料形成，此外，分束层121以预定角度倾斜(倾斜约45°)嵌入。子载体15从x方向看的侧面形状为上凸的L形的两个台阶，底面安装在载体19的平坦的顶面上。换句话说，子载体15具有构成上台阶与下台阶的阶梯部和底面，光接收元件13安装在位于子载体15的下台阶的平坦的面上、成型体12的下方的位置上，半导体激光器14安装在上台阶的平坦的面上，在垂直的侧面上，安装成型体12的侧面，各自的面相接合。
在上述结构中，从光纤传输路2出射的接收光通过透镜11聚光，其一部分或者全部透过成型体12，入射到光接收元件13中。半导体激光器14通过对应发射信号调制的驱动电流，发射具有预定波长的发射光，发射光的一部分或者全部经分束层121反射后，通过透镜11聚光，入射到光纤传输路2中。
按照该结构，由于光接收元件13与半导体激光器14能够极靠近配置，所以与现有的双向光学模块相比，能够用少的元件数目构成，实现小型化、低成本化。在这样的将光接收元件13与半导体激光器14靠近配置的结构中，由于最佳化光发射接收特性的位置减少，考虑半导体激光器14的安装需要高精度的情况，但在本发明的第1实施方式中，将成型体12与子载体15的接合面在上下方向上错动，同时，通过调整子载体15与透镜11的水平方向的位置关系，由于能够使光发射接收特性最佳化，成为能够缓和半导体激光器14的安装精度的结构。
在此，图1A表示子载体15上的半导体激光器14的安装向与y轴上的成型体12靠近的方向(图面的右方向)偏离情况的例子。在这种情况下，成型体12相对于子载体15向与z轴上的光接收元件13靠近的方向(远离光纤传输路2的方向)错动，同时，使子载体15相对于载体19在y轴上的图形左方向上错动，能够调整与透镜11的位置关系。
图1B，与图1A相反，表示子载体15上的半导体激光器14的安装向远离y轴上的成型体12的方向偏离的情况的例子，这种情况下，在使成型体12相对于子载体15向远离z轴上的光接收元件13的方向错动，同时，使子载体15相对于载体19向y轴上的图面右方向上错动，调整与透镜11的位置关系。在图1A、1B中可知，半导体激光器14与透镜11的位置关系成为相同，能够吸收半导体激光器14的y轴方向的偏离，能够抑制发送特性的离散。此外，在图1A、1B中，虽然入射到光接收元件13中的接收光信号的焦点的位置发生变化，但通过充分增大光接收元件13的接收光区域，能够抑制接收特性的离散。
<第2、第3实施方式>
图2、图3分别表示本发明的第2、第3实施方式的主要部分的剖面图。与图1A、1B的第1实施方式不同，是成型体12而不是子载体15被固定在一体形成在载体19上的、发挥作为支撑体作用的一对载体突起部191a、191b(参照图4A～图4C)上以在x方向夹持子载体15的下台阶的光接收元件13。此外，在图2的第2实施方式中，载体突起部191的顶面以预定角度倾斜的(倾斜约45°的)斜面形成，在其上安装平板状的成型体12，此外，在该成型体12的表面上形成分束层121。在图3的第3实施方式中，载体突起部191的顶面以平面形成，在其上安装长方体的成型体12，此外，在该成型体12的内部以倾斜45°嵌入分束层121。
即使在图2、图3分别所示的第2、第3实施方式中，也与图1A、1B的第1实施方式同样，由于能够将光接收元件13与半导体激光器14极靠近配置，所以能够以比现有的双向光学模块少的元件数目构成，实现小型化、低成本化。此外，在图2、图3的第2实施方式与第3实施方式中，由于通过调整成型体12与子载体15及透镜11的x-y面的位置关系，能够使光发射接收特性最佳化，因而成为能够缓和半导体激光器14的安装精度的结构。
图4A～4C表示从上部看在图2、图3中分别表示的第2、第3实施方式的情况的主要部分的平面图(x-y平面图)，图4A表示半导体激光器14以良好的精度安装在预定位置上的情况的最佳配置，图4B、4C表示在x-y平面内半导体激光器14的安装方向偏离情况的配置。在图4B中，通过使子载体15的安装位置对成型体12在+θ方向上旋转，在图4C中，通过使子载体15的安装位置对成型体2在-θ方向旋转，使半导体激光器14与成型体12的x-y方向的位置关系相同，能够吸收半导体激光器14的θ旋转方向的偏离，能够抑制发射特性的离散。此外，在图4B、4C中，虽然光接收元件13的中心位置偏离，但通过充分增大光接收元件13的接收光区域，能够抑制接收特性的离散。
<第4实施方式>
图5表示本发明的第4实施方式的主要部分的剖面图，子载体15的侧面形状是平行四边形，斜边以预定的角度(倾斜约45°)形成。与第2实施方式同样，成型体12形成为平板状，在表面上形成分束层121，成型体12的一部分接合在子载体15的斜边的侧面的一部分上，使得分束层121呈45°。
图6与图7分别是第4实施方式中使用的光接收元件13的平面图、侧视图。光接收元件13的P电极132与光接收区131位于同一面上，通过电布线134与后级的前置放大器连接，N侧电极133通过导电性粘接剂135固定到载体19，通过载体19给予电位。
按照该结构，由于光接收元件13与半导体激光器14能够极靠近配置，所以能够以比现有的双向光学模块少的元件数目构成，实现小型化、低成本化。此外，在该结构中，由于通过调整子载体15与光接收元件13及透镜11的位置关系，能够使光发射接收特性最佳化，因而成为能够缓和半导体激光器14的安装精度的结构。
<第5实施方式>
图8表示本发明的第5实施方式的主要部分的剖面图，除去图9所示的光接收元件13与图5所示的第4实施方式相同。如图9所示，与第4实施方式的不同在于光接收元件13的P侧电极132与N侧电极133都与光接收区131位于同一面上，通过电布线134a，给予N侧电极133的电位，通过电布线134b，P侧电极132与后级的前置放大器连接。据此，载体19的电位与光接收元件13的电位能够分开。
<第6实施方式>
图10表示本发明的第6实施方式的主要部分的剖面图，在图1A、1B的第1实施方式中，光接收元件13不是安装在子载体15上而是安装在载体19上，此外，子载体15以长方体形成，在顶面、垂直面上分别安装半导体激光器14、长方体的成型体12。即，与图5的第4实施方式不同，分束层121倾斜嵌入成型体12中，在子载体15上不需斜面。进而，与图1A、1B的第1实施方式相同，具有以下优点通过使子载体15与成型体12的接合面错动，能够调整半导体激光器14与透镜11间的距离。
图11、图12分别表示在第6实施方式中使用的光接收元件13的平面图、侧视图，这与第4实施方式中使用的光接收元件13相同，光接收元件13的N侧电极133通过导电性粘接剂135与载体19固定，通过载体19给予电位。
<第7实施方式>
图13表示本发明的第7实施方式的主要部分的剖面图，除光接收元件13外与第6实施方式相同。如图14所示，与第6实施方式的不同在于与第5实施方式相同，光接收元件13的P侧电极132与N侧电极133都与光接收区131位于同一面上，通过电布线134a给予N侧电极133的电位，通过电布线134bP侧电极132与后级的前置放大器连接。据此，载体19的电位能够与光接收元件13的电位分开。
<第8实施方式>
图15表示本发明的第8实施方式的主要部分的剖面图，与图1A、1B的第1实施方式相比，在以下点不同在双向光学模块1内的载体19上内置前置放大器16，前置放大器16与光接收元件13靠近配置。据此，能够将模块封装作为屏蔽盒利用，同时，由于能够缩短光接收元件13与前置放大器16的连接，所以能够提高抗噪声能力。
<第9实施方式>
图16表示本发明的第9实施方式的主要部分的剖面图，与图15相对，光接收元件13安装在前置放大器16上，前置放大器16安装在载体19上。
按照该结构，由于光接收元件13与半导体激光器14能够极靠近配置，所以能够以比现有的双向光学模块少的元件数目构成，实现小型化、低成本化。此外，在该结构中，由于通过使成型体12与子载体15接合面错动，同时，通过调整子载体15与前置放大器16及透镜11的位置关系，能够使光发射接收特性最佳化，因而成为能够缓和半导体激光器14的安装精度的结构。进而，通过在双向光学模块1内内置前置放大器16，靠近配置前置放大器16与光接收元件13，能够将模块封装作为屏蔽盒利用，同时，由于能够缩短光接收元件13与前置放大器16的连接，所以能够提高抗噪声能力。
<第10、第11实施方式>
图17、图18分别表示本发明的第10、第11实施方式的主要部分的剖面图，与第9实施方式不同，是成型体12而不是子载体15被固定形成在载体19上的、作为支撑体发挥作用的一对载体突起部191a、191b(参照图4A～4C)上以在x方向上夹持子载体15。此外，在图17的第10实施方式中，载体突起部191的顶面以45°的斜面形成，在其上安装平板状的成型体12，此外，在该成型体12的表面上形成分束层121。在图18的第11实施方式中，载体突起部191的顶面以平面形成，在其上安装长方体的成型体12，此外，分束层121以倾斜45°嵌入该成型体12的内部。
即使在第10、第11实施方式中也与第9实施方式相同，由于光接收元件13与半导体激光器14能够极靠近配置，所以能够以比现有的双向光学模块少的元件数目构成，实现小型化、低成本化，同时，通过在双向光学模块1内内置前置放大器16，将前置放大器16与光接收元件13靠近配置，能够将模块封装利用作为屏蔽盒，同时，由于能够缩短光接收元件13与前置放大器16的连接，所以能够提高抗噪声能力。此外，在第10、第11实施方式中，通过调整成型体12与子载体15及前置放大器16与透镜11的位置关系，能够使光发射接收特性最佳化，因而成为能够缓和半导体激光器14的安装精度的结构。
<第12、第13实施方式>
本发明的第12实施方式中子载体15由硅构成。此外，本发明的第13实施方式中子载体15由氮化铝构成。第12、第13实施方式都能够提高半导体激光器14的散热特性。
<第14实施方式>
本发明的第14实施方式，通过在成型体12的光入射面及光出射面的一部分或者全部上形成防反射膜，能够减少因反射引起的发射接收信号光通量的衰减，同时，在半导体激光器14的发光面与成型体12的一面大体平行的情况下，能够抑制半导体激光器14的外部谐振。
<第15实施方式>
图19表示本发明的第15实施方式的主要部分的剖面图，与图1A、1B的第1实施方式相比，其不同点在于在半导体激光器14与半导体激光器14的出射光垂直入射的成型体12的面之间，填充折射率匹配树脂17。据此，即使半导体激光器14的发光面与成型体12的一面大体平行，也能够抑制半导体激光器14的外部谐振。
<第16、第17实施方式>
本发明的第16实施方式，由于在分束层121中使用以预先规定的比例分割预定的波长的方法，能够实现同一波长的双向光学模块1。本发明的第17实施方式，由于在分束层121中使用波长选择型分束器，能够实现两波长的双向光学模块。
<第18实施方式>
图20表示本发明的第18实施方式的主要部分的剖面图，与图1A、1B的第1实施方式相比，其不同点在于在成型体12的底面(光接收元件13侧的面)的一部分上贴上第二成型体18，第二成型体18具有能够减少光接收元件13不应该接收的波长的光的波长选择型分束层181。据此，能够减少光接收元件13不应该接收的波长的光。
<第19、第20实施方式>
图21表示本发明的第19实施方式的主要部分的剖面图，与图1A、1B的第1实施方式相比，其不同点在于在成型体12的内部追加形成波长选择型分束层122，波长选择型分束层122能够减少光接收元件13不应该接收的波长的光。据此，能够减少光接收元件13不应该接收的波长的光。本发明的第20实施方式因为光接收元件13具有能够减少光接收元件13不应该接收的波长的光的波长选择特性，所以能够减少光接收元件13不应该接收的波长的光。
<第21实施方式>
图22表示本发明的第21实施方式的主要部分的剖面图，与图1A、1B的第1实施方式相比，其不同点在于在光接收元件13的光入射面上贴附第2成型体18，该第2成型体18具有能够减少光接收元件13不应该接收的波长的光的波长选择型分束层181。据此，能够减少光接收元件13不应该接收的波长的光。
<第22实施方式>
图23表示本发明的第22实施方式的主要部分的剖面图，与图1A、1B的第1实施方式相比，其不同点在于透镜11成为折射率分布型，用折射率匹配树脂17接合透镜11与光纤传输路2。据此，即使不将光纤传输路2的端面加工成倾斜，也能够大幅度地降低在光纤传输路2的端面的反射。
<第23实施方式>
图24表示本发明的第23实施方式的主要部分的剖面图。与图20的第18实施方式相比，其不同点在于透镜11与光纤传输路2是物理接触。据此，即使不将光纤传输路2的端面加工成倾斜，也能够大幅度地降低在光纤传输路2的端面的反射，同时，能够构成光纤传输路2能够装卸的双向光学模块1。
工业上的可应用性按照以上说明的方案1～8、24所述的发明，用透镜对来自光波导、在该光学模块内传导的接收光信号进行聚光，由于能够接收入射到配置在作为发光元件的半导体激光器的极近处的光接收元件上的信号，所以能够以比现有的双向光学模块少的元件数目构成，实现小型化、低成本化。此外，在这样的将半导体激光器与光接收元件靠近配置的结构中，由于最佳化光发射接收特性的位置少，要考虑半导体激光器的安装需要高精度的情况，但在本发明的结构中，由于通过使成型体与子载体的接合面错动，通过调整子载体与透镜的位置关系，能够使光发射接收特性最佳化，因而能够缓和半导体激光器的安装精度。
按照方案9所述的发明，除能够得到与方案1所述的发明相同的作用、效果外，还能够使载体的电位与光接收元件的电位分开。
按照方案10、11所述的发明，通过在模块内内置前置放大器，将前置放大器与光接收元件靠近配置，能够将模块封装利用作为屏蔽盒，同时，由于能够缩短光接收元件与前置放大器的连接，能够提高抗噪声的能力。
按照方案12、13所述的发明，能够提高半导体激光器的散热性。
按照方案14所述的发明，能够降低因反射引起的发射接收信号光通量的衰减，同时，在半导体激光器的发光面与成型体的一面大体平行的情况下，能够抑制半导体激光器的外部谐振。
按照方案15所述的发明，在半导体激光器的发光面与成型体的入射面大体平行的情况下，通过在其间填充折射率匹配树脂，能够抑制半导体激光器的外部谐振。
按照方案16所述的发明，能够实现同一波长的双向光学模块。
按照方案17所述的发明，能够实现两波长的双向光学模块。
按照方案18～21所述的发明，能够减少光接收元件不应该接收的波长的光。
按照方案22所述的发明，即使不将光波导端面加工成倾斜，也能够大幅度地降低在光波导端面的反射。
按照方案23所述的发明，即使不将光波导端面加工成倾斜，也能够大幅度地降低在光波导端面的反射，同时，能够构成光波导能够装卸的双向光学模块。
权利要求
1.一种双向光学模块，具有透镜，用于透过、聚集发射光与接收光；载体，至少在一部分上具有平坦面；子载体，具有形成上台阶与下台阶的阶梯部和底面，上述底面接合在上述载体的上述平坦面上；发光元件，安装在上述子载体的上台阶上、发射光沿水平方向出射；透过性的成型体，一面与上述子载体的一个面的至少一部分相接合；分束层，以预定角度倾斜嵌入上述成型体中，使透过上述透镜给予的来自上方的接收光透过到下方，同时，将上述发光元件的出射光反射到上方，给予上述透镜；以及光接收元件，在上述透过性成型体的下方的位置，直接或者通过其他的构件安装在上述子载体的下台阶上，接收透过上述分束层的、来自上方的接收光。
2.一种双向光学模块，具有透镜，透过、聚集发射光与接收光；载体，至少在一部分上具有平坦面；支撑构件，固定在上述载体上，具有以预定角度对上述平坦面倾斜的面；子载体，具有形成上台阶与下台阶的阶梯部和底面，上述底面接合在上述载体的上述平坦面上；发光元件，安装在上述子载体的上台阶上、发射光沿水平方向出射；透过性的成型体，一面与上述支撑构件的上述倾斜的面的至少一部分接合；分束层，安装在上述成型体上，使透过上述透镜给予的来自上方的接收光透过到下方，同时，将上述发光元件的出射光反射到上方并给予上述透镜；以及光接收元件，在上述透过性成型体的下方的位置，直接或者通过其他的构件安装在上述子载体的下台阶上，接收透过上述分束层来自上方的接收光。
3.一种双向光学模块，具有透镜，用于透过、聚集发射光与接收光；载体，至少在一部分上具有平坦面；支撑构件，固定在上述载体上；子载体，具有形成上台阶与下台阶的阶梯部和底面，上述底面接合在上述载体的上述平坦面上；发光元件，安装在上述子载体的上台阶上，发射光沿水平方向出射；透过性的成型体，一面与上述支撑构件的一个面的至少一部分相接合；分束层，以预定角度倾斜嵌入上述成型体，使透过上述透镜给予的来自上方的接收光透过到下方，同时，将上述发光元件的出射光反射到上方，并给予上述透镜；以及光接收元件，在上述透过性成型体的下方的位置，直接或者通过其他的构件安装在上述子载体的下台阶上，接收透过上述分束层的、来自上方的接收光。
4.一种双向光学模块，具有透镜，用于透过、聚集发射光与接收光；载体，至少在一部分上具有平坦面；子载体，具有以预定角度对上述平坦面倾斜的倾斜面、顶面及底面，上述底面接合在上述载体的上述平坦面上；发光元件，安装在上述子载体的上述顶面上，发射光沿水平方向出射；透过性的成型体，一面与上述子载体的上述倾斜面的至少一部分相接合；分束层，安装在上述成型体上，使透过上述透镜给予的来自上方的接收光透过到下方，同时，将上述发光元件的出射光反射到上方，并给予上述透镜；以及光接收元件，在上述透过性成型体的下方的位置，直接或者通过其他的构件安装在上述载体的上述平坦面上，接收透过上述分束层的、来自上方的接收光。
5.一种双向光学模块，具有透镜，用于透过、聚集发射光与接收光；载体，至少在一部分上具有平坦面；子载体，具有顶面与底面，上述底面接合在上述载体的上述平坦面上；发光元件，安装在上述子载体的上述顶面上，发射光沿水平方向出射；透过性的成型体，一面与上述子载体的一个面的至少一部分相接合；分束层，以预定角度倾斜嵌入上述成型体，使透过上述透镜给予的来自上方的接收光透过到下方，同时，将上述发光元件的出射光反射到上方，并给予上述透镜；以及光接收元件，在上述透过性成型体的下方的位置，直接或者通过其他的构件安装在上述载体的上述平坦面上，接收透过上述分束层的、来自上方的接收光。
6.一种双向光学模块，具有透镜，用于透过、聚集发射光与接收光；载体，至少在一部分上具有平坦面；支撑构件，固定在上述载体上，具有以预定角度对上述平坦面倾斜的面；子载体，具有顶面与底面，上述底面接合在上述载体的上述平坦面上；发光元件，安装在上述子载体的上述顶面上，发射光沿水平方向出射；透过性的成型体，一面与上述支撑构件的上述倾斜面的至少一部分相接合；分束层，安装在上述成型体上，使透过上述透镜给予的来自上方的接收光透过到下方，同时，将上述发光元件的出射光反射到上方，并给予上述透镜；以及光接收元件，在上述透过性成型体的下方的位置，直接或者通过其他的构件安装在上述载体的上述平坦面上，接收透过上述分束层的、来自上方的接收光。
7.如权利要求1至6的任何一项所述的双向光学模块，上述预定角度约为45°。
8.如权利要求4至6的任何一项所述的双向光学模块，上述载体是导电性的，上述光接收元件的N侧电极形成在上述光接收元件的底面上，上述N侧电极通过导电性接合材料接合在上述载体的表面上，上述光接收元件的P侧电极形成在上述光接收元件的顶面上。
9.如权利要求4至6的任何一项所述的双向光学模块，上述光接收元件的P侧电极与N侧电极都形成在上述光接收元件的顶面上，上述P侧电极与N侧电极与上述载体电绝缘。
10.如权利要求1至6的任何一项所述的双向光学模块，在上述载体上的上述光接收元件的附近，配置放大在上述光接收元件发生的光接收信号的前置放大器。
11.如权利要求1至6的任何一项所述的双向光学模块，上述其他的构件是安装在上述载体或者上述子载体的表面上，放大在上述光接收元件发生的接收光信号的前置放大器。
12.如权利要求1至6的任何一项所述的双向光学模块，上述子载体由硅构成。
13.如权利要求1至6的任何一项所述的双向光学模块，上述子载体由氮化铝构成。
14.如权利要求1至6的任何一项所述的双向光学模块，在上述成型体的光入射面及光出射面的一部分或者全部上形成防反射膜。
15.如权利要求1或者4所述的双向光学模块，在上述发光元件与上述成型体之间填充折射率匹配树脂。
16.如权利要求1至6的任何一项所述的双向光学模块，上述分束器以预先规定的比例分割预定的波长。
17.如权利要求1至6的任何一项所述的双向光学模块，上述分束器是波长选择型分束器。
18.如权利要求1至6的任何一项所述的双向光学模块，在上述成型体的表面的一部分或者全部贴上第二成型体，该第二成型体具有波长选择型分束层，该波长选择型分束层能够减少上述光光接收元件不应该接收的波长的光。
19.如权利要求1至6的任何一项所述的双向光学模块，在上述成型体的内部或者表面的一部分或全部上，追加形成波长选择型分束层，该波长选择型分束层能够减少上述光接收元件不应该接收的波长的光。
20.如权利要求1至6的任何一项所述的双向光学模块，上述光接收元件具有能够减少不应该接收的波长的光的波长选择特性。
21.如权利要求1至6的任何一项所述的双向光学模块，在上述光接收元件的光入射面的一部分或者全部贴上第二成型体，该第二成型体具有波长选择型分束层，该波长选择型分束层能够减少上述光接收元件不应该接收的波长的光。
22.如权利要求1至6的任何一项所述的双向光学模块，用折射率匹配树脂接合上述透镜与光波导。
23.如权利要求1至6的任何一项所述的双向光学模块，上述透镜与光波导进行物理接触。
24.一种光传输装置，安装了权利要求1至23的任何一项所述的双向光学模块。
全文摘要
本发明公开了一种谋求在双向光学模块中能够双向利用一条光纤传输路的双向光学模块的小型化、低成本化的技术，按照该技术，用透过性的材料形成成型体12，分束层121倾斜嵌入其中。子载体15具有形成了上台阶与下台阶的阶梯部，安装在载体19的平坦的顶面上。在子载体的上台阶上安装半导体激光器14，在下台阶上在成型体的下方的位置上安装光接收元件13，在侧面上安装成型体的侧面，各自的面被接合。
文档编号G02B6/43GK1759489SQ20048000647
公开日2006年4月12日 申请日期2004年3月5日 优先权日2003年3月10日
发明者宇野均, 浅野弘明, 早田博则, 堀之内升吾, 甲斐敏训, 古贺稔浩, 深草雅春 申请人:松下电器产业株式会社