光收发模块制造技术

本发明专利技术提供一种多波长光收发模块，准备在同一平面上安装有多个光元件的光元件搭载基板（１）、对来自光元件的发射光进行准直的透镜阵列（９）、典型的在透明基板的表里面安装了波长选择滤光器和镜的波长合波／分波器（２），在所预期的角度位置上将该３个部件安装到封装（３）内。波长合波／分波器（２）的各波长的光轴由基板的厚度和角度决定，在水平面的直线上排列。当根据设计而在一致决定的该光轴上配置各元件时，可以进行合波／分波。根据本发明专利技术，只对玻璃基板进行一次校正，多个滤光器自动被校正，从而在保持高精度的同时大幅度简化安装工序。在投影仪、光传送通信、信息设备和生物体测量等应用领域中能大幅度削减系统的部件数量，实现小型化和高成品率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光模块，尤其涉及将多个波长的光合波来发射的多波 长光发射模块和将合波了多个波长的光分波来接收的光接收模块的结构。
技术介绍
半导体激光二极管(LD)元件作为小型、高效率的光源，被应用 于信息、通信等各个领域。近年来，以紧密(compact)的安装方式 提供多个发光波长的LD光源的需求正在高涨。在光通信的领域中， 作为采用多个波长的光的波长多重通信的光源，上述需求以前就存 在。并且，近年来开发了蓝色系的LD，可以用LD来振荡的波长较 宽，因此作为显示器和光盘的读写用的光源，在可视区域的波长段中， 多波长光源模块的要求也较高。其应用之一包括激光投影仪(laser projector)的光源。投影仪是 根据来自各种图像供给装置(例如计算机等)的图像信号，将图像投 射到银幕(screen)等上来进行显示的图像显示装置。作为现有的投 影仪， 一般已知主要采用了透射型液晶面板、反射型液晶面板、或者 数字微镜器件(digital micro mirror device )的投影仪等。而激光投影 仪是通过采用激光作为光源光、并使激光在二维方向上扫描来显示图 像的方式，与上述所列举的其他方式相比，能够以小型获得色彩再现 性良好的图像。投影仪以往相对被限定在会议室、演出(presentation) 会场、各家庭的起居室等使用场所。但是现在，通过便携计算机的小 型化和移动电话的高性能化等，每个人可以携带的数据的质、量飞跃 性增多，可以不限定场所而使用。正在期待以能够装入例如便携计算机和移动电话的超小型来开发低功耗的投影仪。作为涉及激光投影仪 的技术具有例如专利文献l中所公开的技术。在该专利技术中，公开了通过各个不同的光扫描装置进行二维扫描使从发光颜色不同的3个激光 光源发射的光同步聚光、并投射彩色图像的彩色激光投影仪。但是， 在专利文献1的专利技术中，需要与激光光源数量相同的多个光扫描装置， 对小型化具有限制。另外，作为将用于光源的红(Red)、绿(Green)、蓝(Blue)的 半导体LD元件收纳到 一个封装内来谋求光源和光学系统的小型化的 例子，有专利文献2中所公开的例子。但是，在专利文献2所述的发 明中，仅使其光源接近来进行安装而不进行合波，因此RGB的各LD 的光轴不一致。因此，为了确保一定的分辨率，还是有需要分别准备 RGB的各波长的光学系统。或者当为了使光轴一致而采用 一般的技术 时，则需要二向棱镜(Dichroic prism )等光学系统。任何一种情况下 对于光部件数的削减和小型化都存在限制。专利文献1:日本特开2002-214705号^H艮专利文献2:日本特开2006-186243号公报
技术实现思路
如上所述，以投影仪为代表，合波使用多个发光波长的激光的需个光学系统的方式、4吏用分色镜(Dichroic mirror)等来进行合波的 方法中，光学系统复杂，部件数较多。因此，对于小型化和降低成本 存在限制。但是，本专利技术的目的在于提供一种多波长光收发模块，在投影仪、 光传送通信、信息设备以及生物测量等应用领域中能大幅度削减系统 的部件数量以及安装工序数量，实现小型化和高成品率。在本专利技术中为了解决上述课题，准备在同一平面上安装有多个光 元件的光元件搭载基板、以及典型的在透明基板的表里面上安装有波 长选择滤光器和镜的波长合波/分波器，并将这两个部件安装在封装内，使光元件安装面和滤光器表面成为互不平行的角度。在光元件搭 载基板上，使用波长互不相同的光元件被安装在所预期的位置上。光 合波/分波器将具有平行的一对相对面的采用对光的波长成透明的材 料制作成的所预期的厚度的基板作为支持基板，在 一对平行的面的一 方上至少设置一种波长选择滤光器，在另一个面上设置用于反射不被 第一滤光器选择的波长的光的镜。此时，在这些滤光器和镜上设置用 于光入射、发射的窗。参考图2对本专利技术的模块的作用进行说明。图2是示意性表示将 本专利技术应用到对三色的光源合波来发射的模块时的功能的图。本模块 具有分别由发光元件11、 12、 13发射的波长、、入2、、的光取相同 的光轴而合波、并发射的功能。具体而言，在与基板垂直的方向上从 发光元件13发射的波长X3的光到达合波/分波器2。合波/分波器2被 安装为相对于光轴而不垂直的角度即图2的角度ei(其中，ei^2N兀， N=0、 1、 2、…。)，因此波长^的光在合波/分波器2内受到由折射率 差异所决定的一定的折射。在合波/分波器2内，波长^的光被镜8 反射，到达滤光器7。在滤光器7的正下方，设有发射波长X2的光的 发光元件12。发光元件12和13被安装在LD座(stem) 10上， <吏发 光元件12的发射光的光轴和13的发射光的光轴在滤光器7上或者镜 7上交叉。滤光器7具有反射^的光而透射？i2的光的性质。因此，、和？13的光合波并以相同的光轴在合波/分波器2内传播。当到达滤光器6时，利用同样的结构对、的光进行合波，最终，、、、、M三个 波长的光被合波而发射到模块之外。如图2所示，各波长的光轴之间 的尺寸x、 y以及z由玻璃基板的厚度和角度所决定。各光轴在基板 的水平面上以预定的间隔排成一列。因此，当根据设计而在一致决定 的该光轴上配置各发光元件时，则可以对各波长的光进行合波来进行 发射。这样根据本专利技术，通过采用在透明基板的表里面搭载了滤光器、 镜的合波/分波器，可以提供小型并且部件数较少的光发射模块。另外， 通过对透明基板进行一次校正(alignment),多个滤光器可以自动对 准，因此具有大幅度削减安装工序的优点。如上所述的本专利技术具有对来自波长不同的多个光源的光进行合波的功能，虽然非常适合于激光 投影仪用途，但并不限定于此，也可以适用于采用波长多重通信的光 源、光盘的读写用光源、以及生物测量系统用的光源等多个波长(色) 的光源的系统，具有装置的小型化、部件数的削减的效果。另外，此 处采用光发射模块的例子来进行说明，但是若将光的前进方向取反，则也可以作为光接收模块使用。此时，光合波/分波器2进行分离波长 的工作。如图2所示，当基板的安装角度为0i时，来自光纤(fiber)或者 光元件11的光的相对于基板表面的垂直方向的入射角度(入射角) 是e!，折射后的在基板物质内的角度02根据折射定律(snell定律)， 采用外部的折射率m、基板折射率112，贝'J 92 = sin—1 (rii . sin0i/n2 )。此时，当将透明基板的厚度设为d时，则在基板内部的多重反射 的周期y由2dtan02提供。另外，该多重反射的光以如上所述的原理 通过滤光器进行波长分离来向与入射时的光轴垂直的平面进行发射 的情况下，其周期z由2dsine2 . cos9^是供。周期z与被搭载在元件 搭载基板上的元件的间隔相对应，因此为了维持恰当的元件间隔，需 要选择d、 e1()元件的尺寸(例如，如图2所示为光元件的横向宽度) 一般不会低于100um。由此，需要将z的值取为100um以上。根据本专利技术的实施例，涉及以一个光轴发射多个波长的光的多波 长发射模块以及多波长接收模块，提供一种能大幅度削减部件数量和 安装工序数量，实现小型化和高成品率的光模块。附图说明图l是作为本专利技术第一实施例的RGB三色光源光发射模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光发射模块，其特征在于，包括：　光元件搭载基板，在安装基板上至少搭载有第一发光元件和第二发光元件，其中，上述第一发光元件和上述第二发光元件的使用波长λ１和λ２彼此不同；和　光合波／分波器，至少具有第一波长选择滤光器和与上述滤 光器相隔预定距离且平行相对而设置的镜，　上述光合波／分波器以相对于上述基板的上述元件搭载面倾斜角度θ的状态被固定在用于收容上述基板和上述光合波／分波器的封装内，其中，θ≠２Ｎπ，Ｎ＝０、１、２…，　来自上述第一发光元件的第一射出 光入射到上述光合波／分波器，由上述镜反射、且由上述滤光器反射，来自上述第二发光元件的第二射出光入射到上述光合波／分波器，并利用上述滤光器与上述第一射出光进行合波。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：细见和彦，佐川美铃，菅原俊树，青木雅博，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]