光收发信设备及其制造方法以及光半导体组件技术

一种光收发信设备包括：收发信信号的光纤维，在收发信区域具有纤维端部保持区域的第一基板，射出发信用光信号的半导体激光元件，保持光纤维一端部的端部保持手段，保持光纤维主体部的第二基板，反射接收光信号的反射型滤光器，以及接收由反射型滤光器反射的收信用光信号的收信用光接收元件。本收发信设备的特点在于集成度高、容易组装，可实现小型化与高性能化，且成本低。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通过光纤维传送由半导体激光元件输出的光信号的光纤维通信用的，光收发信功能混合集成的光收发信设备及其制造方法，以及半导体激光元件与光纤维光学结合的光半导体组件。近年来，已有人提出并研究这样一种光通信参加者的系统，他们用光纤维将发自中央局的数据以及通道的图像信息传送到一般家庭。在这种光通信参加者的系统中，在一般家庭的参加者终端需要能同时接收波长多重的不同种光信号的多数光收信设备，和由光通信参加者终端向中央局能传送请求或数据的光发信设备。另外，为了价格低，在光通信参加者系统中所使用的光收发信设备，不使收发光元件动作，而采用光纤维组合的调制方式的实用技术。还有，为了使设备小型化及高功能化，则需要精密集成技术。为此，作为光收信设备及光发信设备精密集成的光收发信设备，在1996年电子信息通信学会综合大会预报告集SC-2-5已有所记载，如图32(a)、(b)所示。以下参照图32(a)、(b)，说明所述已有的光收发信设备。图32(a)示出已有的光收发信设备的平面结构，图32(b)示出图32(a)的A-A线剖面结构，已有的光收发信设备包括相互结合的纤维块10与PLC(Planer Lightwave Circuit)基板20。纤维块10保持着光信号收发用的第一光纤维11以及光信号收发用的第二光纤维12各一端部。而PLC基板20保持着输出波长1.3μm波段光的半导体激光元件21、控制该半导体激光元件21输出的控制用接收光信号元件22、接收波长1.3μm波段光的第一收信用接收光信号元件23，以及透过波长1.55μm波段的光，保持反射波长1.3μm波段的光的WDM滤光器24，在内部形成光波导25。在收信用的第二光纤维12的另一端部连接收信波长1.55μm波段的光输出图像信息的第二收信用接收光的信号的元件13。纤维块10与PLC基板20在输出口26及共用口27进行光学互相连接，由半导体激光元件21输出的波长1.3μm带发信用光，通过光波导25的Y型分支部25a之后，透过WDM滤光器24，此后，通过共用口27由第一光纤维11的另一端部输出。还有，由第一光纤维11的另一端部输入的波长1.3μm波段及1.55μm带收信用的光中1.3μm波段的光通过共用口27之后，透过WDM滤光器24，此后，通过光波导25的Y型分支部25a，在第一收信用接收光信号元件23收信。再者，在由第一光纤维11的另一端输入的波长1.3μm波段及1.55μm波段的收信用光中1.55μm波段的光经过WDM滤光器24反射之后，通过输出口26在第二收信用接收光信号元件13收信。在所述已有的光收发信设备中，外部传送路——第一及第二光纤维11、13与PLC基板20组合以外的全部组合，都是通过被动式调制而进行的。但是，在所述已有的光收发信设备中，使用光学PLC基板20作为光板。然而，在使用硅系PLC基板20的情况下，PLC基板20的长度缩短受到波导25最小半径的限制，因此PLC基板20的长度沿光进行方向变大，因而光收发信装置的小型化变得困难。也即是说，PLC基板20的波导25中存在着由于波导层与复盖层的折射率差而未损失的最小弯曲半径。该最小弯曲半径，可能由于的射率差变大而变小，但是，即使将折射率差大到0.75％(所谓0.75％的折射率差，是考虑波导内部损失和光纤维连接损失时的最大值)，最小弯曲半径也只能小到5mm。因此，图32所示的光收发信设备中，PLC基板20的光轴方向的长度最低也需要15mm，作为光收发信设备，特别需要纤维连接部分，因此，装置的光轴方向的长度为20mm以上。在所述已有的光收发信设备中，输入PLC基板20的波导25的波长1.55μm波段的收信用的光，由PLC基板20的输出口26向第二光纤维12输出之后，通过第二收信用接收光信号元件13收信，由于这样的构成，即存在着光收发信设备低价格化及小型化受到制约的问题。在组装工艺中，在PLC基板20通过切割制成切口槽，在该切口槽上插入WDM滤光器24之后，进行WDM滤光器24的位置及角度的调整，但是高精度地安装WDM滤光器是困难的，因此就存在着从共用口27射入之后向输出口26的光损失增大的问题。在将纤维块10与PLC基板20结合时，由于第一光纤维11与输出口26，以及第二光纤维12与共用口27需要同时高致率地连接，因此需要主动调制位置的对准，从而存在着组装工艺复杂化的问题。PLC基板20与半导体激光元件21、PLC基板20与第一收信用接收光信号元件23、半导体激光元件21与监测用接收光信号元件22，以及第一及第二光纤维11、12与PLC基板20均需高精度组装的组装工艺颇多，因此也存在着妨碍低价格化的问题。但是，在作为光收发信设备使用的光半导体组件中，在硅组成的基板形成向光轴方向延伸的剖面V字形凹槽，将光纤维收入该凹槽，可将光纤维正确地组装在基板。但是，关于半导体激光元件的组装问题，由于半导体激光元件及基板形成电极，以及半导体激光元件尺寸小等理由，正确地组装在基板是困难的。因此，需要通过被动式调制方式，将半导体激光元件高度精确地组装在基板的技术。在T.Hashimoto et al，MOC’95，1965中提出了如图33所示的光半导体组件的制造方法。即是说，在由硅组成基板30上形成决定沿光轴方向延伸的纤维位置用的凹槽31，以及沿与光轴垂直方向延伸的切口槽32，同时还形成由Au层组成的线路图形33，以及由Au层组成的决定位置用的基板标记34。另一方面，在半导体激光元件40的表面，也形成由Au层组成的表面电极(图示从略)以及由Au层组成的决定位置用的激光标记41。在这种情况下，基板30的线路图形33与基板标记34由相同工艺形成，半导体激光元件40的表面电极与激光标记41由相同工艺形成，因此不需要被动式调制的将殊加工工艺。利用CCD摄像机52使从红外光源50射出，透过基体30及半导体激光元件40的红外线51接收光，通过图像认别基板30的基板标记34以及半导体激光元件40的激光标记41，使基板30的与半导体激光元件40对准位置。还有，单模的光纤维60通过收入凹槽31，决定对光轴垂直面内的位置，通过与切口槽32的制动用壁面(半导体激光器元件一侧壁面)相接，决定光轴方向的位置。但是，在所述已有的光半导体组件中，具有如下所说明的问题。首先，与基板30的凹槽31相对，使其板30的表面与平行面内的光轴垂直方向的位置一致，需要对准为形成基板34的掩蔽位置。但是，在掩蔽位置对准时，必定产生掩蔽偏差，因此，在基板标记34与凹槽31之间发生位置偏差。还有，使用与凹槽31相对、位置偏差的基板标记34，进行半导体激光元件40的位置对准，因此，便有半导体元件40与基板30的凹槽31相对而产生双重位置的偏差问题。还有，在利用CCD摄像机52使从红外光源50射出的红外线51接收光而进行图像识别时，同时观测与CCD摄像机52相对距离相互不同的基板标记24以及激光标记41，因此，具有任何一方的标记都散焦而模糊的图像识别的问题。还有，基板标记34以及激光标记41愈是微细，愈可能准确而高精度的位置对准，然而通过蒸镀金属法形成基板标记34以及激光标记41，因此，基体标记34以及激光标记41的图象边缘以毫米级摇动，从而也有不能进行准确本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光收发信设备包括有：发送送信光信号和同时接收收信光信号的光学纤维；在相互之间间隔，有发送光信号区域及接收光信号区域，同时在发送光信号区域与接收光信号区域之间，具有纤维端部保持区域的第一基板；在所述第一基板的光信号发送区域固定，并射出传送光信号的半导体激光元件；在所述第一基板纤维端部保持区域设置，并保持由所述半导体激光元件发射出的发送光信号射入所述光纤维一端部的纤维端部保持手段；在所述第一基板的光信号接收区域固定，并保持所述光纤维主体部的第二基板；对以插入所述第二基板及所述光纤维主体部的形式保持，并透过从半导体激光元件射出的传送光信号，另一方面反射从所述半导体激光元件射入的光纤维的另一端射入的接收光信号进行反射的反射型滤光器；在所述第二基板固定，并接收由所述反射型滤光器反射的接收光信号的接收光元件。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：西川透，宇野智昭，东门元二，光田昌弘，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]