特許 7068005 光受信モジュール、光モジュール、及び光伝送装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-06

(45)【発行日】2022-05-16

(54)【発明の名称】光受信モジュール、光モジュール、及び光伝送装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 31/0232 20140101AFI20220509BHJP

   H01L 31/02 20060101ALI20220509BHJP

   G02B 6/42 20060101ALN20220509BHJP

【ＦＩ】

H01L31/02 D

H01L31/02 B

G02B6/42

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018067458

(22)【出願日】2018-03-30

(65)【公開番号】P2019179816

(43)【公開日】2019-10-17

【審査請求日】2021-02-04

(73)【特許権者】

【識別番号】301005371

【氏名又は名称】日本ルメンタム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000154

【氏名又は名称】特許業務法人はるか国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】家村 光貴

(72)【発明者】

【氏名】笹田 道秀

【審査官】原 俊文

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－０４８０７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／０９９６８５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００８－０４０３１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０１５４０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０２５９４３１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ３１／００－３１／０３９２

Ｈ０１Ｌ ３１／０８－３１／２０

Ｇ０２Ｂ ６／４２－６／４３

Ｈ０１Ｓ ５／００－５／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板の表面に配置され、端部に沿って配置される２以上のＩＣ端子を備えるとともにアンプ機能を有する、ＩＣと、
前記基板の表面であって前記ＩＣの前方に配置され、前記２以上のＩＣ端子それぞれと２以上のワイヤを介して接続させる２以上のＰＤ端子を備えるとともに、外部より光が入射する受光窓を有する、受光素子と、
前記基板の表面であって前記受光素子を覆うように前記ＩＣの前方に配置され、前記基板の表面より上方へ立ち上がる２個の橋脚部と、前記２個の橋脚部により支持されるとともに前記２つの橋脚部の上部の間に位置するレンズ本体部と、を備える第１光学部品と、
を備える、光受信モジュールであって、
前記レンズ本体部は、前方に配置される立ち上がり面を有し、前記立ち上がり面に配置され入射する光を集光するレンズと、前記レンズにより集光される光を反射して前記受光素子の受光窓へ集光させるミラーと、を備え、
平面視して、前記ＩＣの端部に対する前記レンズの位置Ａと前記受光素子の受光窓の位置Ｂとの距離Ｌ１が、前記ＩＣの端部に対する前記位置Ｂと前記第１光学部品の前記２つの橋脚部の前記ＩＣ側の端部の位置Ｃとの距離Ｌ２より、長い、
ことを特徴とする、光受信モジュール。

【請求項2】

請求項１に記載の光受信モジュールであって、
前記距離Ｌ２の前記距離Ｌ１に対する比は０．０７以上１．０未満である、
ことを特徴とする、光受信モジュール。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の光受信モジュールと、
光送信モジュールと、
を備える、光モジュール。

【請求項4】

請求項３に記載の光モジュールが搭載される、光伝送装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光受信モジュール、光モジュール、及び光伝送装置に関し、特に、高周波特性を向上させる技術に関する。

【背景技術】

【0002】

光受信モジュールは、受光素子とレンズを備え、光ファイバより入射する光信号をレンズが集光又は平行化し、受光素子へ入射させるのが一般的である。特許文献１に、光ファイバより入射する光信号がミラーによって進行方向が変更される構造を有する光受信モジュールが開示されている。

【0003】

また、光受信モジュールは、トランスインピーダンスアンプ（以下、ＴＩＡと記す）に代表されるアンプ機能を有するＩＣ（集積回路）をさらに備えるのが一般的である。当該ＩＣは受光素子と電気的に接続されている。受光素子は受光する光信号を電気信号に変換するが、当該ＩＣが当該電気信号を増幅する。特許文献２に、ＴＩＡ機能付きＩＣが受光素子と同一基板上に配置される構造を有する光受信モジュールが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１５－３１８１８号公報

【文献】特開２０１２－５８４０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の光受信モジュールは、２枚のレンズ面を有する複雑な構造となっている。ここでは、光ファイバからの光を第１のレンズ面が平行化し、ミラーが光を反射させて進行方向を変更し、第２のレンズ面が光を集光して、受光素子へ光を到達させている。このような複雑な構造では、光受信モジュールの小型化を実現するのは困難である。

【0006】

レンズ及びミラーを含む光学部品の小型化が実現できないと、アンプ機能付きＩＣと受光素子とを接続する配線の長さを短くできず、インダクタンス増大となり、高周波特性に影響が出てしまう。

【0007】

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、高周波特性向上と小型化とが両立される、光受信モジュール、光モジュール、及び光伝送装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

（１）上記課題を解決するために、本発明に係る光受信モジュールは、基板と、前記基板の表面に配置され、端部に沿って配置される２以上のＩＣ端子を備えるとともにアンプ機能を有する、ＩＣと、前記基板の表面であって前記ＩＣの前方に配置され、前記２以上のＩＣ端子それぞれと２以上のワイヤを介して接続させる２以上のＰＤ端子を備えるとともに、外部より光が入射する受光窓を有する、受光素子と、前記基板の表面であって前記受光素子を覆うように前記ＩＣの前方に配置され、前記基板の表面より上方へ立ち上がる２個の橋脚部と、前記２個の橋脚部により支持されるとともに前記２つの橋脚部の上部の間に位置するレンズ本体部と、を備える第１光学部品と、を備える、光受信モジュールであって、前記レンズ本体部は、前方に配置される立ち上がり面を有し、前記立ち上がり面に配置され入射する光を集光するレンズと、前記レンズにより集光される光を反射して前記受光素子の受光窓へ集光させるミラーと、を備え、平面視して、前記ＩＣの端部に対する前記レンズの位置Ａと前記受光素子の受光窓の位置Ｂとの距離Ｌ１が、前記ＩＣの端部に対する前記位置Ｂと前記第１光学部品の前記２つの橋脚部の前記ＩＣ側の端部の位置Ｃとの距離Ｌ２より、長い、ことを特徴とする。

【0009】

（２）上記（１）に記載の光受信モジュールであって、前記距離Ｌ２の前記距離Ｌ１に対する比は０．０７以上１．０未満であってもよい。

【0010】

（３）本発明に係る光モジュールは、上記（１）又は（２）に記載の光受信モジュールと、光送信モジュールと、を備えていてもよい。

【0011】

（４）本発明に係る光伝送装置は、上記（３）に記載の光モジュールが搭載されていてもよい。

【発明の効果】

【0012】

本発明により、高周波特性向上と小型化とが両立される、光受信モジュール、光モジュール、及び光伝送装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る光伝送装置及び光モジュールの構成を示す模式図である。

【図2】本発明の第１の実施形態に係る光受信モジュールの構造を示す模式図である。

【図3】本発明の第１の実施形態に係るマイクロレンズアレイの前面図である。

【図4】本発明の第１の実施形態に係る光受信モジュールの主要部の構成を示す断面図である。

【図5】本発明の第１の実施形態に係る光受信モジュールの主要部の構成を示す断面図である。

【図6】本発明の第２の実施形態に係る光受信モジュールの主要部の構成を示す断面図である。

【図7】本発明の第２の実施形態に係る光受信モジュールの主要部の構成を示す断面図である。

【図8】本発明の第２の実施形態に係る光受信モジュールの主要部の構成を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に、図面に基づき、本発明の実施形態を具体的かつ詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、以下に示す図は、あくまで、実施形態の実施例を説明するものであって、図の大きさと本実施例記載の縮尺は必ずしも一致するものではない。

【0015】

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光伝送装置１及び光モジュール２の構成を示す模式図である。光伝送装置１は、プリント回路基板１１とＩＣ１２を備えている。光伝送装置１は、例えば、大容量のルータやスイッチである。光伝送装置１は、例えば交換機の機能を有しており、基地局などに配置される。光伝送装置１に、複数の光モジュール２が搭載されており、光モジュール２より受信用のデータ（受信用の電気信号）を取得し、ＩＣ１２などを用いて、どこへ何のデータを送信するかを判断し、送信用のデータ（送信用の電気信号）を生成し、プリント回路基板１１を介して、該当する光モジュール２へそのデータを伝達する。

【0016】

光モジュール２は、送信機能及び受信機能を有するトランシーバである。光モジュール２は、プリント回路基板２１と、光ファイバ３Ａを介して受信する光信号を電気信号に変換する光受信モジュール２３Ａと、電気信号を光信号に変換して光ファイバ３Ｂへ送信する光送信モジュール２３Ｂと、を含んでいる。プリント回路基板２１と、光受信モジュール２３Ａ及び光送信モジュール２３Ｂとは、それぞれフレキシブル基板２２Ａ，２２Ｂ（ＦＰＣ）を介して接続されている。光受信モジュール２３Ａより電気信号がフレキシブル基板２２Ａを介してプリント回路基板２１へ伝送され、プリント回路基板２１より電気信号がフレキシブル基板２２Ｂを介して光送信モジュール２３Ｂへ伝送される。光モジュール２と光伝送装置１とは電気コネクタ５を介して接続される。光受信モジュール２３Ａや光送信モジュール２３Ｂは、プリント回路基板２１に電気的に接続され、光信号／電気信号を電気信号／光信号にそれぞれ変換する。プリント回路基板２１は、光受信モジュール２３Ａより伝送される電気信号を制御する制御回路（例えばＩＣ）や、光送信モジュール２３Ｂへ伝送する電気信号を制御する制御回路（例えばＩＣ）を備えている。

【0017】

当該実施形態に係る伝送システムは、２個以上の光伝送装置１と２個以上の光モジュール２と、１個以上の光ファイバ３（図示せず：例えば光ファイバ３Ａ，３Ｂ）を含む。各光伝送装置１に、１個以上の光モジュール２が接続される。２個の光伝送装置１にそれぞれ接続される光モジュール２の間を、光ファイバ３が接続している。一方の光伝送装置１が生成した送信用のデータが接続される光モジュール２によって光信号に変換され、かかる光信号を光ファイバ３へ送信される。光ファイバ３上を伝送する光信号は、他方の光伝送装置１に接続される光モジュール２によって受信され、光モジュール２が光信号を電気信号へ変換し、受信用のデータとして当該他方の光伝送装置１へ伝送する。

【0018】

図２は、当該実施形態に係る光受信モジュール１００の構造を示す模式図である。当該実施形態に係る光受信モジュール１００は、図１に示す光受信モジュール２３Ａである。光受信モジュール１００は、１００Ｇｂｉｔ／ｓ級であり４チャンネル（各チャンネルは２５ｂｉｔ／ｓ級）のＲＯＳＡ（Receiver Optical SubAssembly）である。光受信モジュール１００は、金属基板１０１（支持基板）と、アンプ機能付きＩＣ１０２と、ＰＤ素子１０３（Photo Detector）と、マイクロレンズアレイ１０４と、光分波回路１０５と、箱型筺体１０６と、コリメートレンズ１０７Ａを含む接続部１０７と、を備える。金属基板１０１は箱型筺体１０６の内側底面に配置される。金属基板１０１の表面に、ＩＣ１０２と、ＰＤ素子１０３と、マイクロレンズアレイ１０４と、光分波回路１０５とが配置される。接続部１０７は箱型筺体１０６の側面に配置される。当該実施形態に係る光受信モジュール１００において、基板（支持基板）は金属基板１０１に限定されることはなく、他の材質により形成される基板であってもよい。なお、図２は光受信モジュール１００のｘｚ平面による断面を示している。ここで、ｘ軸方向は接続部１０７より入射する光の向き（－ｘ軸方向）と平行であり、ｚ軸方向は金属基板１０１の表面に垂直な方向である。

【0019】

ＩＣ１０２は、端部に沿って配置される２以上のＩＣ端子（ここでは、８個のＩＣ端子）を備えるとともに、アンプ機能を有している（図４参照）。なお、ここで、ＩＣ１０２はＴＩＡ機能を有しているが、これに限定されることはない。ＰＤ素子１０３は、ＩＣ１０２の前方（＋ｘ軸方向）に配置される。ＰＤ素子１０３は、２以上のＩＣ端子（ここでは、８個のＩＣ端子）それぞれと２以上のワイヤ１１０（ここでは８本のワイヤ１１０）を介して接続される２以上のＰＤ端子（ここでは、８個のＰＤ端子）を備える受光素子である。ＰＤ素子１０３は、ＩＣ１０２の端部に沿って並ぶ４個のフォトダイオード１０３Ａ（Photo Diode）とサブマウント１０３Ｂとを含む。各フォトダイオード１０３Ａは、（光吸収層を含む）半導体多層を含んで作製される。各フォトダイオード１０３Ａは外部より光が入射する受光窓１１１を有する。各フォトダイオード１０３Ａの上部に受光窓１１１が配置され、フォトダイオード１０３Ａは受光窓１１１に入射する光信号を電気信号に変換する。サブマウント１０３は表面に電極パターンと２以上のＰＤ端子（ここでは、８個のＰＤ端子）が配置されるセラミック基板（例えば、ＡｌＮ基板）によって形成されている。４個のフォトダイオード１０３Ａはサブマウント１０３Ｂの上面に配置される。サブマウント１０３Ｂの電極パターンが４個のフォトダイオード１０３Ａと２以上とのＰＤ端子（ここでは、８個のＰＤ端子）とを電気的に接続する。

【0020】

図３は、当該実施形態に係るマイクロレンズアレイ１０４の前面図である。図３は、マイクロレンズアレイ１０４の前方（＋ｘ軸方向）より見る前面（ｙｚ平面）を示している。ここで、ｙ軸方向は金属基板１０１の表面のうち、ｘ軸方向に垂直な方向である。マイクロレンズアレイ１０４は、レンズ本体部１２１と２個の橋脚部１２２Ａ，１２２Ｂとを備える第１光学部品である。２個の橋脚部１２２Ａ，１２２Ｂは、金属基板１０１の表面より上方（＋ｚ軸方向）へ立ち上がっており、２個の橋脚部１２２Ａ，１２２Ｂはレンズ本体部１２１を支持するとともに、レンズ本体部１２１を金属基板１０１の表面より上方の位置に固定する。レンズ本体部１２１はその両側に配置される２個の橋脚部１２２Ａ，１２２Ｂにより支持されるとともに、レンズ本体部１２１は２個の橋脚部１２２Ａ，１２２Ｂの上部の間に位置している。マイクロレンズアレイ１０４は、ＰＤ素子１０３を覆うように金属基板１０１の表面であってＩＣ１０２の前方に配置される。ＰＤ素子１０３はレンズ本体部１２１の下方に配置され、平面視すると、レンズ本体部１２１とＰＤ素子１０３は重畳している。

【0021】

当該実施形態に係るマイクロレンズアレイ１０４のレンズ本体部１２１は、前方に配置される立ち上がり面１２３Ａとレンズ本体部１２１の上方に配置される上面１２３Ｂとを有する（図５参照）。レンズ本体部１２１の立ち上がり面１２３Ａには、図３の横方向に並ぶ４個のレンズ１２４が配置される。各レンズ１２４は、前方よりレンズ１２４へ入射する光を集光させる凸レンズである。４個のレンズ１２４を覆って反射防止膜１２５は配置されており、反射防止膜１２５が立ち上がり面１２３Ａに配置される領域が図３には反射防止膜形成領域ＡＲとして図３に示されている。

【0022】

図２に示す通り、レンズ本体部１２１の上面にミラー１２６が配置されており、ミラー１２６はレンズ１２４により集光される光それぞれを反射して対応するフォトダイオード１０３Ａの受光窓１１１へ集光させる。各レンズ１２４により集光される光の焦点は、対応するフォトダイオード１０３Ａの受光窓１１１又はフォトダイオード１０３Ａ内部の吸収層に位置しているのが望ましいが、焦点位置は必要に応じて選択されればよい。マイクロレンズアレイ１０４は、ガラスのプレス成形やプラスティック樹脂などを用いる射出成形によって形成される。マイクロレンズアレイ１０４を成形によって形成する場合、ミラー１２６はレンズ本体部１２１の上面に形成されるが、ミラー１２６の反射面を他の部材で埋没させるなど、必ずしも上面に形成されていなくともよい。

【0023】

接続部１０７はコリメートレンズ１０７Ａを含むとともに、接続部１０７に光ファイバ１３０が接続されている。なお接続部１０７は外部の光ファイバが挿入されるようなレセプタクル形状であっても構わない。光ファイバ１３０より光受信モジュール１００の箱型筺体１０６の内部へ入射する光は、コリメートレンズ１０７Ａによって平行光に変換され、光分波回路１０５へ入射する。光ファイバ１３０より入射する光（光信号）は、波長多重伝送信号である。光分波回路１０５は、デマルチプレクサー（Demultiplexer）とミラーと光フィルタなどの光学部品を含んでいる。光分波回路１０５に入射する光（波長多重伝送信号）は４チャンネルの光（単波長信号）に分波され、各光（平行光）がマイクロレンズアレイ１０４の対応するレンズ１２４へ入射する。

【0024】

図４は、当該実施形態に係る光受信モジュール１００の主要部の構成を示す断面図である。図４は、図２に示すＩＶ－ＩＶ線による断面を示している。図４に示す断面は、金属基板１０１の表面と平行であり、ｘｙ平面である。図５は、当該実施形態に係る光受信モジュール１００の主要部の構成を示す断面図である。図５は、図４に示すＶ－Ｖ線による断面を示しており、ｘｚ平面である。図４に示す通り、アンプ機能を有するＩＣ１０２は、矩形状を有しており、ＩＣ１０２のＰＤ素子１０３側の端部１３５（ＰＤ素子１０３側の外縁）は、矩形状のうちｙ軸方向に延伸する辺（右辺）である。ＩＣ１０２は端部１３５に沿って配置される８個のＩＣ端子１３６（パッド電極）を含む。

【0025】

ＰＤ素子１０３は、ＩＣ１０２の前方（＋ｘ軸方向）に配置される。ＰＤ素子１０３のサブマウント１０３Ｂは、図４に示す通り、矩形状を有しており、サブマウント１０３ＢのＩＣ１０２側の端部１３７（ＩＣ１０２側の外縁）は、矩形状のうちｙ軸方向に延伸する辺（左辺）である。サブマウント１０３Ｂの上面には、８個のＰＤ端子１３８（パッド電極）と電極パターン１３９が配置されている。ＩＣ１０２の各ＩＣ端子１３６は、ＰＤ素子１０３の対応するＰＤ端子１３８とワイヤ１１０を介して電気的に接続される。ＩＣ１０２は他にも複数の端子１４１を備える。複数の端子１４１は例えばフレキシブル基板などの配線基板（図示せず）とワイヤを介して電気的に接続され、ＩＣ１０２を駆動する電源や制御のための信号が複数の端子１４１それぞれに入力される。

【0026】

当該実施形態に係る光受信モジュール１００の主な特徴は、平面視して、ＩＣ１０２の端部１３５に対するレンズ１２４の位置ＡとＰＤ素子１０３の受光窓１１１の位置Ｂとの距離Ｌ１が、ＩＣ１０２の端部１３５に対する位置Ｂとマイクロレンズアレイ１０４の２つの橋脚部１２２Ａ，１２２ＢのＩＣ１０２側の端部１４０の位置Ｃとの距離Ｌ２より、長いことにある。ここで、ＩＣ１０２の端部１３５に対する位置とは、端部１３５を原点とし、端部１３５に対して＋ｘ軸方向の座標を意味する。ここで、＋ｘ軸方向は、端部１３５に対して垂直にＩＣ１０２から離れる向きと一致している。

【0027】

レンズ１２４の位置Ａとは、図５に示す通り、レンズ１２４の光軸１４１（中心）を貫く表面（レンズ面）の位置であり、レンズ本体部１２１の立ち上がり面１２３Ａの平面からレンズ１２４が盛り上がるように形成される場合は、立ち上がり面１２３Ａの位置よりＩＣ１０２の端部１３５よりさらに外側（＋ｘ軸方向）にあるが、レンズ１２４の表面の盛り上がりは微小なので、レンズ１２４の位置は立ち上がり面１２３Ａの平面の位置と実質的に一致している。ここでは、４個のレンズ１２４がＩＣ１０２の端部１３５の延伸方向（ｙ軸方向）に沿って並んでおり、４個のレンズ１２４の位置Ａは互いに一致している。

【0028】

受光窓１１１の位置Ｂとは、ＰＤ素子１０３の受光窓１１１の中心の位置である。当該実施形態にかかる受光窓１１１は円形状を有しており、中心とは円形状の中心を意味する。受光窓１１１の位置Ｂの定義は受光窓１１１の形状によるが、受光窓１１１をｘ軸に投影する場合に受光窓１１１のＩＣ１０２側の端とそれとは反対側の端との中点と定義される。ここでは、４個の受光窓１１１がＩＣ１０２の端部１３５の延伸方向（ｙ軸方向）に沿って並んでおり、４個の受光窓１１１の位置Ａは互いに一致している。

【0029】

２つの橋脚部１２２Ａ，１２２Ｂの端部１４０の位置Ｃとは、２つの橋脚部１２２Ａ，１２２ＢそれぞれのＩＣ１０２側の端のうち、ＩＣ１０２の端部１３５に近い方の位置である。一般に、アンプ機能を有するＩＣ１０２のサイズは他の部品（ＰＤ素子１０３、光分波回路１０５等）より横幅（ｙ軸方向）が大きく、光受信モジュール１００の横幅（ｙ軸方向）を決定する主要因となっている。マイクロレンズアレイ１０４をＩＣ１０２ごと覆うような形状とした場合、つまり橋脚部１２２Ａ、１２２ＢがＩＣ１０２の両端（ｙ方向に沿う両端）を挟むように配置した場合は、ＩＣ１０２とＰＤ素子１０３を近づけることが可能となる。しかし、結果として光受信モジュール１００の横幅の増大を招くこととなり、光モジュール２の小型化の障害となる。それゆえ、マイクロレンズアレイ１０４はＩＣ１０２の前方（図４に示す右側）に配置されており、マイクロレンズアレイ１０４の２つの橋脚部１２２Ａ，１２２ＢはともにＩＣ１０２の端部１３５より前方にあり、２つの橋脚部１２２Ａ，１２２Ｂの端部１４０の位置Ｃは、ＩＣ１０２の端部１３５より前方（＋ｘ軸方向）にある。ここでは、２つの橋脚部１２２Ａ，１２２Ｂの端の位置（ｘ軸方向の座標）はともに一致している。この配置とすることで光受信モジュールの横幅の拡大を抑えつつマイクロレンズアレイ１０４を設けることが可能となるが、ＩＣ１０２とＰＤ素子１０３との間を広げてしまうこととなる。そのため本発明ではＬ２をＬ１より大きくするようにすることで、この問題を解決している。

【0030】

図５に示す通り、レンズ本体部１２１のｘｚ平面による断面は、立ち上がり面１２３Ａと上面１２３Ｂ（ミラー１２６の反射面）と底面とで、略直角二等辺三角形を構成するが、正確には上面１２３Ｂの後方で後面により切断された台形となっている。上面１２３Ｂはｘｙ平面と４５°の角度で交差している。これにより、－ｘ軸方向に入射する光がレンズ１２４により集光されつつ、上面１２３Ｂのミラー１２６によって反射され、－ｚ方向へ進行方向が変更され、－ｚ軸方向にＰＤ素子１０３の受光窓１１１に入射する。上面１２３Ｂがｘｙ平面と交差する角度は４５°に限定されることはなく、４５°±５°の範囲内にあるのが望ましい。また、レンズ本体部１２１の断面がかかる形状をしていることにより、レンズ１２４を覆って配置される反射防止膜１２５の反射防止膜形成領域ＡＲを十分に確保しつつ、距離Ｌ２が距離Ｌ１より短くなるよう、ＰＤ素子１０３を配置することが出来ている。これにより、ＰＤ素子１０３のＰＤ端子１３８を、ＩＣ１０２のＩＣ端子１３６に近づけて配置することができ、ＰＤ端子１３８とＩＣ端子１３６とを接続するワイヤ１１０の配線長を短くすることが出来ている。ワイヤ１１０の配線長を短くすることにより、インダクタンス増大を抑制することができ、ワイヤ１１０の配線長に起因する高周波特性への影響を抑制することが出来ている。

【0031】

当該実施形態に係る光受信モジュール１００は、距離Ｌ２が距離Ｌ１より少しでも短ければ、ＰＤ素子１０３をより後方に配置することができるので、本発明の効果を奏する。また１００Ｇｂｉｔ／ｓ超のデータセンター向け光送受信モジュールのサイズに鑑みると、距離Ｌ１と距離Ｌ２の合計Ｌ１＋Ｌ２（＝Ｌ）は１．０ｍｍ以内に収めることが望ましい。さらに、高速動作させるためには、距離Ｌ２の下限は以下となるのが望ましい。フォトダイオード１０３Ａの受光窓１１１に入射した集束光がフォトダイオード１０３Ａの光吸収層にて小さな焦点サイズとなっているのが望ましく、その観点では、受光窓１１１に入射する集束光の断面は十分に小さくなるようレンズ１２４によって集光されているのが望ましく、受光窓１１１（受光部）のサイズはより小さい方が望ましい。しかしながら、受光窓１１１と光吸収層との距離に加え、光束の断面が有限サイズであるや光軸調整誤差などに鑑みて、受光窓１１１の半径は０．０１５ｍｍ以上を確保するのが望ましい。。また、平面視して、サブマウント１０３Ｂの端部１３７からフォトダイオード１０３Ａの受光窓１１１の端（受光窓１１１の縁の中で端部１３７に最も近い部分：図４に示す左端）までの距離もより短い方が望ましい。しかしながら、サブマウント１０３Ｂの上面にＰＤ端子１３８やフォトダイオード１０３Ａを配置する領域を確保する観点より、かかる距離は０．０５ｍｍ以上を確保するのが望ましい。よって、距離Ｌ２の下限は、サブマウント１０３Ｂの端部１３７が２つの橋脚部１２２Ａ，１２２Ｂの端部１４０の位置Ｃと一致する場合であり、０．０６５ｍｍとなる。このとき、距離Ｌ１は１－０．０６５＝０．９３５ｍｍとなり、Ｌ２／Ｌ１の下限は０．０７０である。従って、高速動作かつ小型化を実現するためのＬ２／Ｌ１の範囲は０．０７以上１未満となる。

【0032】

同様に、高速動作させるためには、距離Ｌ２の上限は以下となるのがさらに望ましい。ＩＣ１０２の端部１３５と２つの橋脚部１２２Ａ，１２２Ｂの端部１４０（位置Ｃ）との間隔は製造精度に鑑ると０．１ｍｍ以上確保されるのが望ましい。距離Ｌ２を大きくすると、ワイヤ１１０が長くなり、高周波特性が劣化してしまう。高周波特性に鑑みると、ＩＣ１０２の端部１３５とサブマウント１０３Ｂの端部１３７との距離は０．４５ｍｍ以下が望ましい。サブマウント１０３Ｂの端部１３７が２つの橋脚部１２２Ａ，１２２Ｂの端部１４０の位置Ｃと一致する場合に、２つの橋脚部１２２Ａ，１２２Ｂの端部１４０からサブマウント１０３Ｂの端部１３７との距離は、０．４５－０．１＝０．３５ｍｍ以下となるのが望ましく、また、サブマウント１０３Ｂの端部１３７からフォトダイオード１０３Ａの受光窓１１１の中心（位置Ｂ）までの距離は、前述の通り、０．０１５＋０．０５＝０．１６５ｍｍであるのが望ましい。このとき、距離Ｌ２は０．３５＋０．０６５＝０．４１５ｍｍとなり、距離Ｌ１は１－０．４１５＝０．５８５ｍｍとなる。よって、Ｌ２／Ｌ１は０．７１以下がさらに望ましい。

【0033】

さらなる高周波特性向上に鑑みると、ＩＣ１０２の端部１３５とサブマウント１０３Ｂの端部１３７との距離は０．３５ｍｍ以下がさらに望ましい。このとき、距離Ｌ２は（０．３５－０．１）＋０．０６５＝０．３１５ｍｍとなり、距離Ｌ１は１－０．３１５＝０．６８５ｍｍとなる。よって、Ｌ２／Ｌ１は０．４６以下がさらに望ましい。

【0034】

［第２の実施形態］
図６は、本発明の第２の実施形態に係る光受信モジュール１００の主要部の構成を示す断面図である。図６は図５に示す第１の実施形態に係る光受信モジュール１００の主要部の断面に対応しており、レンズ本体部１２１の構造が異なること以外は、当該実施形態に係る光受信モジュール１００の構成は第１の実施形態と同じである。

【0035】

図６に示す通り、当該実施形態に係るレンズ本体部１２１は、図５に示す第１の実施形態に係るレンズ本体部１２１から、レンズ１２４の上方に配置する部分の一部を切断した形状を有している。ここで、レンズ本体部１２１の上面１２３Ｂは切断により発生した平坦面とミラー１２６の斜面とを有する。反射防止膜１２５の反射防止膜形成領域ＡＲが確保でき、レンズ１２４の形成するための成形の工程上問題なければ、第１の実施形態と同様の効果を奏しつつ、第１の実施形態と比べてさらなる小型化が実現されている。

【0036】

［第３の実施形態］
図７は、本発明の第３の実施形態に係る光受信モジュール１００の主要部の構成を示す断面図である。図７は図５に示す第１の実施形態に係る光受信モジュール１００の主要部の断面に対応しており、レンズ本体部１２１の構造が異なること以外は、当該実施形態に係る光受信モジュール１００の構成は第１及び第２の実施形態と同じである。

【0037】

図７に示す通り、当該実施形態に係るレンズ本体部１２１は、図５に示す第１の実施形態に係るレンズ本体部１２１から、レンズ１２４の下方に配置する部分の一部を切断した形状を有しており、断面形状はレンズ本体部１２１の断面は直角二等辺三角形となっている。反射防止膜１２５の反射防止膜形成領域ＡＲが確保でき、レンズ１２４の形成するための成形の工程上問題なければ、第１の実施形態と同様の効果を奏しつつ、第１の実施形態と比べてさらなる小型化が実現されている。

【0038】

［第４の実施形態］
図８は、本発明の第４の実施形態に係る光受信モジュール１００の主要部の構成を示す断面図である。図８は図５に示す第１の実施形態に係る光受信モジュール１００の主要部の断面に対応しており、レンズ本体部１２１の構造が異なること以外は、当該実施形態に係る光受信モジュール１００の構成は第１乃至第３の実施形態と同じである。

【0039】

図８に示す通り、当該実施形態に係るレンズ本体部１２１の断面は、図５に示す第１の実施形態に係るレンズ本体部１２１の断面に、後方（図８の左側）に延伸する矩形状を追加した形状となっている。ここで、レンズ本体部１２１の上面１２３Ｂはミラー１２６の斜面と追加された矩形状の上辺（上面）の平坦面とを有する。ＰＤ素子１０３の形状などにより入射する光の光軸よりもさらに後方にスペースを確保する必要がある場合に、当該実施形態は最適である。

【0040】

以上、本発明の実施形態に係る光受信モジュール、光モジュール、光伝送装置、及び光伝送システムについて説明した。本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能であり、本発明を広く適用することができる。上記実施形態で説明した構成を、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。

【0041】

プラスティック樹脂を用いる射出成形によってレンズを製造する場合、金型に材料を注入する速度によっては気泡や斑が生じる危険がある。かかる危険を抑制するために、形状変化はより穏やかであるのが望ましく、橋脚部１２２Ａ，１２２Ｂの幅（ｘ軸方向の長さ）はより確保されるのが望ましい。一般に、橋脚部１２２Ａ，１２２Ｂの幅を確保する場合、ＩＣ端子１３６とＰＤ端子１３８との距離が広がってしまって、ワイヤ１１０の配線長も長くなってしまう。これを回避するために、レンズ本体部１２１のｙ軸方向の長さをＩＣ１０２の端部１３５の長さ（ｙ軸方向の長さ）より長くし、橋脚部１２２Ａ，１２２Ｂの間にＩＣ１０２を挟む構造としても解決することが出来る。しかしながら、この場合、マイクロレンズアレイ１０４のサイズが増大となり、小型化を阻害する要因となってしまう。また、レンズ本体部１２１の幅（ｘ軸方向の長さ）を橋脚部１２２Ａ，１２２Ｂの幅（ｘ軸方向の長さ）より長くして、レンズ本体部１２１が橋脚部１２２Ａ，１２２Ｂより後方にひさしのように突出する構造も考えられる。しかしながら、橋脚部１２２Ａ，１２２Ｂの幅を十分に確保する観点からは、橋脚部１２２Ａ，１２２Ｂの幅がレンズ本体部１２１の幅と一致しているのが望ましい。

【0042】

当該実施形態では、光分波回路１０５よりレンズ１２４に入射する光は平行光としているが、これに限定されることはない。光分波回路１０５がさらに集光レンズを備え、レンズ１２４に入射する光が集束光であっても、レンズ１２４によってさらに集束され適切にＰＤ素子１０３へ集束光が入射してもよい。

【0043】

上記実施形態では、ＩＣ１０２は矩形状を有するものとしているが、これに限定されることはない。すなわち、ＩＣ１０２の端部１３５は直線形状であってＰＤ素子１０３のサブマウント１０３Ｂの端部１３７と対向しているのが望ましいが、これに限定されることはない。端部１３５が直線形状でない場合であっても、ｘ軸方向に沿ってマイクロレンズアレイ１０４の橋脚部１２２Ａ，１２２Ｂに近接する箇所を端部１３５とすればよい。

【0044】

上記実施形態では、４チャンネルのマイクロレンズアレイ１０４の場合について説明したが、これに限定されることはなく、他の数のチャンネルの場合であってもよいし、単チャンネルであってもよい。また、４個の受光窓１１１のうち、少なくともいずれかにおいて、距離Ｌ２が距離Ｌ１より短くあれば、かかる部分についてはワイヤ１１０の配線長を短くすることによるインダクタンス増大を抑制する効果を奏する。

【符号の説明】

【0045】

１ 光伝送装置、２ 光モジュール、３，３Ａ，３Ｂ 光ファイバ、１１，２１、１０３ プリント回路基板、１２ ＩＣ，２２Ａ，２２Ｂ フレキシブル基板、２３Ａ，１００ 光受信モジュール、２３Ｂ，光送信モジュール、１０１ 金属基板、１０２ ＩＣ、１０３ ＰＤ素子、１０３Ａ フォトダイオード、１０３Ｂ サブマウント、１０４ マイクロレンズアレイ、１０５ 光分波回路、１０６ 箱型筺体、１０７ 接続部、１１０ ワイヤ、１１１ 受光窓、１２１ レンズ本体部、１２２Ａ，１２２Ｂ 橋脚部、１２３Ａ 立ち上がり面、１２３Ｂ 上面、１２４ レンズ、１２５ 反射防止膜、１２６ ミラー、１３０ 光ファイバ、１３５，１３７，１４０ 端部、１３６ ＩＣ端子、１３８ ＰＤ端子、１３９ 電極パターン、Ａ，Ｂ，Ｃ 位置、ＡＲ 反射防止膜形成領域、Ｌ１，Ｌ２ 距離。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】