JP4497810B2

JP4497810B2 - Optical element

Info

Publication number: JP4497810B2
Application number: JP2002361065A
Authority: JP
Inventors: 英樹小宮; 良雄鈴木
Original assignee: Hitachi Maxell Energy Ltd
Current assignee: Hitachi Maxell Energy Ltd
Priority date: 2002-12-12
Filing date: 2002-12-12
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2022-12-12
Also published as: JP2004191765A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、光通信などに用いられる光学素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ファイバを用いた光通信が広く普及されてきている。かかる光通信には、光源としてレーザダイオードなどが用いられてきており、かかる光源からの出射光を光ファイバに入射させるために、光学レンズが使用されている。この光学レンズは、光源からの光を光ファイバの入射面に集光させるためのものであって、その一例が、例えば、「電子材料」工業出版２００１年１１月発行ｐｐ．７０−７３に記載されている。
【０００３】
その記載によると、図４に示すように、レーザダイオード１２と光ファイバ１４の先端部と光学レンズ１５と、例えば、Ｓｉからなる基板１１に組み込まれて光通信用モジュール１０が形成され、この光学レンズ１５はレーザダイオード１２と光ファイバ１４の先端部との間に設けられたレンズ支持部１３によって支持されている。レーザダイオード１２から拡散して出射されるレーザ光は、光学レンズ１５により、光ファイバ１４の先端部の入射口に集光される。
【０００４】
かかる光学レンズ１５は、レーザダイオード１２と光ファイバ１４との結合効率を高めるために、即ち、レーザダイオード１２からの出射光が効率良く光ファイバ１４に入射されるようにするために、球面収差などを改善する目的で非球面レンズを用いている。
【０００５】
光通信に用いられる光学レンズ１５としては、図５にその斜視図（同図（ａ））と側面図（同図（ｂ））とを示すように、レンズ部１６の周りにコバ部１７を設けたものも知られており、コバ部１７を、図４に示す光通信用モジュール１０のレンズ支持部１３に固定する。
【０００６】
図６は光通信用モジュールでの図５に示す光学レンズ１５の取り付け状態の一従来例を示す斜視図であって、１８は取り付け面、１９は溝部であり、図４に対応する部分には同一符号を付けている。
【０００７】
同図において、光通信モジュール１０には、基板１１に、レンズ支持部として、溝部１９が設けられ、この溝部１９に光学レンズ１５が取り付けられている。基板１１の表面の一方の端辺側には、レーザダイオード１２を取り付けるための取り付け面１８が設けられ、溝部１９は、同じ表面のこの取り付け面１８からこれに対向する他方の辺までこの基板１１の長手方向に直線状に形成されている。この溝部１９は断面形状が二等辺三角形状をなしており、この溝部１９内に、光軸がこの溝部１９の長手方向に平行となるように、光学レンズ１５が取り付けられている。また、レーザダイオード１２は、その発光点が光学レンズ１５の光軸と一致するように、上記の取り付け面１８に取り付けられている。そして、光学レンズ１５がレーザダイオード１２からのレーザビームを図示しない光ファイバの光入射面に集光させるように、レーザダイオード１２と光学レンズ１５と図示しない光ファイバの先端部との位置関係が設定されている。
【０００８】
ここで、光学レンズ１５としては、図５に示すレンズ部１６とコバ部１７とが同じガラス素材からなるものと、コバ部１７を金属枠とし、これにガラス素材によるレンズ部１６を嵌め込んだ構成のものとがある。前者の構成の光学レンズ１５の場合には、基板１１の溝部１９の壁面にコバ部１７が接着剤で固定され、後者の構成の光学レンズ１５の場合には、金属性のコバ部１７が溝部１９の壁面に溶接やハンダによって固定される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような光通信用の光学レンズ１５は、レンズ部１６とコバ部１７とが同じガラス素材で一体に成形されたものであるときには、そのレンズ部１６の厚みに対し、コバ部１７はこれよりもさらに薄くなる。このような薄い光学レンズ１５を、図６に示すように、基板１１の溝部１９に接着剤で固定した場合、この溝部１９の側面と接着される光学レンズ１５のコバ部１７の厚みが薄いため、接着の仕方によっては、充分な接着力が得られない場合もある。そして、このような場合には、基板に予期しない衝撃などが加えられると、光学レンズ１５が溝部１９からはずれてしまうような事故も発生する可能性があり、基板への取り付けの信頼性が充分に得られない。
【００１０】
また、図５に示すように、従来のレンズ部１６とコバ部１７とが一体に成形された光学レンズ１５は、レンズ部２のレンズ面がコバ部３の端面（即ち、ランド部）から突出した形状をなしているため、台の面などの上に置いた場合には、レンズ面に不要物が付着し、レンズ面を汚してしまうといった問題があるし、また、かかる光学レンズ１５を落としてしまった場合には、レンズ面に傷がついてしまうといった問題もあった。光通信用の光学レンズ１５は、直径が１．５ｍｍ程度の非常に小さなものであるから、このような事態が生ずる可能性が大きい。
【００１１】
本発明の目的は、かかる問題を解消し、設置面との接着強度を高めて、衝撃などに対しても、容易に外れることがなく、なおかつ、レンズ面を常に保護することができるようにした光学素子を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、レンズ部とその周りのコバ部からなり、基板の平面状の表面に取り付けられる光学素子において、コバ部のレンズ部を挾んだ２か所の部分で、レンズ部の光軸に平行な方向の厚さがレンズ部の厚さよりも厚く、かつレンズ部の光軸方向の両側の端部がレンズ部のレンズ面に対してレンズの光軸に平行な方向に突出し、コバ部のレンズ部を挾んだ２か所の部分でレンズ部の光軸と平行な平面状の側面が、基板の表面に取り付けられる面として、形成されているものである。
【００１３】
また、本発明は、レンズ部とその周りのコバ部からなり、基板の平面状の表面に取り付けられる光学素子において、コバ部のレンズ部を挾んだ２か所の部分で、レンズ部の光軸に平行な方向の厚さがレンズ部の厚さよりも厚く、かつレンズ部の光軸方向の両側の端部がレンズ部のレンズ面に対してレンズの光軸に平行な方向に突出し、コバ部のレンズ部を挾んだ２か所の部分のいずれか一方の部分のみでレンズ部の光軸と平行な平面状の側面が、基板の表面に取り付けられる面として、形成されているものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面により説明する。
【００１５】
図１は本発明による光学素子の一実施形態を示す図であって、同図（ａ）はその正面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の分断線Ａ−Ａに沿う断面図であり、１はこの実施形態の光学素子、２はレンズ部、２ａ，２ｂはレンズ面、３はコバ部、４は突起部、５はランド部である。
【００１６】
同図（ａ），（ｂ）において、光学素子１はレンズ部２とその周りにレンズ部２と同一素材で一体に成形されたコバ部３とから構成されており、このコバ部３の両側に、レンズ部２のレンズ面２ａ，２ｂの全周を囲むように、環状の突起部４が形成されている。これら両側の突起部４の先端面がランド部５をなしており、これらランド部５がレンズ部２のレンズ面２ａ，２ｂよりも突出しているように、突起部４が形成されている。かかる突起部４も、レンズ部２やコバ部３とともに、これらと同じ素材で一体に成形されている。
【００１７】
かかる構成の光学素子１では、コバ部３の厚みが、その両側の突起部４も含めて、厚くなっている。このため、この光学素子１を、光通信用として、図６に示すように、基板１１の溝部１９に接着・固定させると、従来の光学素子１５に比べ、この光学素子１と溝部１９との接着面積が増加する。従って、この光学レンズ１と基板１１との固定状態の機械的強度が増すことになり、従来の光学レンズ１５を用いた場合に比べて、外部からの衝撃に対してより耐え得るものとなる。
【００１８】
また、光学素子１の両側でランド部５がレンズ面２ａ，２ｂよりも突出しているので、これを台，机などの面に置いても、レンズ面２ａ，２ｂがこの面に触って汚れることもないし、また、落としても、レンズ面２ａ，２ｂに傷が付くこともない。
【００１９】
図２は本発明による光学素子の他の実施形態を示す図であって、同図（ａ）はその正面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の分断線Ｂ−Ｂに沿う断面図であり、３ａ，３ｂはコバ部３の側面、４ａは突起部４の先端面である。また、図１に対応する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略する。
【００２０】
同図（ａ），（ｂ）において、コバ部３の側面は、レンズ部２を挟んだ２か所の部分が平面状の側面３ａをなし、これら側面３ａの間が円筒面状の側面３ｂをなしている。そして、コバ部３の両側には夫々、レンズ部２を挟むように、平面状の側面に平行に２つの突起部４が設けられており、これら突起部４の先端面４ａがレンズ部２のレンズ面２ａ，２ｂよりも突出している。
【００２１】
かかる構成の光学素子１においても、コバ部３の一部ではあるが、そのコバ部３の平面状の側面３ａ側に突起部４を設けているので、かかる光学素子１を光通信用の光学レンズとして、図３に示すように、基板１１の平面状の表面に取り付ける場合、この光学素子１のコバ部３の一方の平面状をなす側面３ａをこの基板１１の表面に接着剤でもって接着・固定して光通信用モジュール１０を形成するようにすることにより、この光学素子１の基板１１への接着面積が広くなる。
【００２２】
また、コバ部３の両側に夫々、レンズ部２を挟んだ２か所にこのレンズ部２のレンズ面２ａ，２ｂよりも突出した突起部４を設けたものであるから、これら突起４により、これらレンズ面２ａ，２ｂがこの光学素子１を載置した面に触れることもないし、光学素子１を落としても、これらレンズ面２ａ，２ｂに衝撃が直接加わることはない。
【００２３】
以上のように、この実施形態も、図１に示した実施形態と同様の効果が得られる。
【００２４】
なお、図２に示した実施形態において、突起部４が設けられたコバ部３の側面の２か所を平面状の側面３ａとしたが、これを、図３に示すように、基板１１の表面に載置するものである場合には、この表面に接着・固定する側面部分のみを平面状とし、この平面状の側面部分以外の側面部分を円筒面状の側面としてもよい。勿論、この場合でも、コバ部３の両面に夫々２か所ずつ突起部４を設けるものである。
【００２５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態にのみ限定されるものではない。例えば、図１に示す実施形態では、突起部４を連続した環状に１つだけ形成したものであったが、これに限らず、突起部４を円弧状の部分的な突起としてもよいし、部分的な直線状の突起部としてもよい。但し、かかる部分的な突起部は、光学素子１が載置面に載置されたとき、かかる突起部のみが載置面に触れて安定に載置されるように、２個以上設ける。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、レンズ部の周りのコバ部の両側に夫々、このレンズ部のレンズ面よりも突出した突起部を設けたものであるから、コバ部の側面の面積を増大化させることができ、基板への接着面積を増加させてその固定状態を安定化させて使用装置への取り付けの信頼性を向上させ、しかも、かかる突起部によってレンズ面を保護し、該レンズ面の汚れや傷つきなどを防止することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光学素子の一実施形態を示す図である。
【図２】本発明による光学素子の他の実施形態を示す図である。
【図３】図２に示す実施形態の使用状態の一具体例を概略的に示す斜視図である。
【図４】光通信用モジュールの一従来例を示す構成図である。
【図５】従来の光学素子の一例を示す図である。
【図６】従来の光学素子の使用状態の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１光学素子
２レンズ部
２ａ，２ｂレンズ面
３コバ部
３ａ，３ｂ側面
４突起部
４ａ先端面
５ランド部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical element used for optical communication, for example.
[0002]
[Prior art]
In recent years, optical communication using optical fibers has become widespread. In such optical communication, a laser diode or the like has been used as a light source, and an optical lens is used to make light emitted from the light source incident on an optical fiber. This optical lens is for condensing the light from the light source on the incident surface of the optical fiber, and an example thereof is, for example, “Electronic Material” published in November 2001, pp. 70-73.
[0003]
According to the description, as shown in FIG. 4, the optical communication module 10 is formed by incorporating the laser diode 12, the tip of the optical fiber 14, the optical lens 15, and the substrate 11 made of, for example, Si. The lens 15 is supported by a lens support 13 provided between the laser diode 12 and the tip of the optical fiber 14. Laser light diffused and emitted from the laser diode 12 is collected by the optical lens 15 at the entrance of the tip of the optical fiber 14.
[0004]
The optical lens 15 has a spherical aberration or the like in order to increase the coupling efficiency between the laser diode 12 and the optical fiber 14, that is, in order to make the emitted light from the laser diode 12 efficiently enter the optical fiber 14. An aspheric lens is used to improve the above.
[0005]
As an optical lens 15 used for optical communication, as shown in a perspective view (FIG. 5A) and a side view (FIG. 5B) in FIG. What is provided is also known, and the edge portion 17 is fixed to the lens support portion 13 of the optical communication module 10 shown in FIG.
[0006]
FIG. 6 is a perspective view showing an example of a conventional mounting state of the optical lens 15 shown in FIG. 5 in the optical communication module. 18 is a mounting surface, 19 is a groove, and a portion corresponding to FIG. The same reference numerals are given.
[0007]
In the figure, the optical communication module 10 is provided with a groove portion 19 as a lens support portion on a substrate 11, and an optical lens 15 is attached to the groove portion 19. An attachment surface 18 for attaching the laser diode 12 is provided on one end side of the surface of the substrate 11, and the groove portion 19 extends from the attachment surface 18 on the same surface to the other side opposite thereto. It is formed in a straight line shape in the longitudinal direction. The groove portion 19 has an isosceles triangular cross section, and an optical lens 15 is attached in the groove portion 19 so that the optical axis is parallel to the longitudinal direction of the groove portion 19. The laser diode 12 is mounted on the mounting surface 18 so that the light emitting point thereof coincides with the optical axis of the optical lens 15. The positional relationship between the laser diode 12, the optical lens 15, and the tip of the optical fiber (not shown) is set so that the optical lens 15 focuses the laser beam from the laser diode 12 on the light incident surface of the optical fiber (not shown). Has been.
[0008]
Here, as the optical lens 15, the lens portion 16 and the edge portion 17 shown in FIG. 5 are made of the same glass material, and the edge portion 17 is a metal frame, and the lens portion 16 made of the glass material is fitted therein. There is a thing of composition. In the case of the optical lens 15 of the former configuration, the edge portion 17 is fixed to the wall surface of the groove portion 19 of the substrate 11 with an adhesive, and in the case of the optical lens 15 of the latter configuration, the metallic edge portion 17 is the groove portion. It is fixed to 19 wall surfaces by welding or soldering.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, such an optical lens 15 for optical communication, when the lens portion 16 and the edge portion 17 are integrally formed of the same glass material, the edge portion 17 is smaller than the thickness of the lens portion 16. Even thinner than this. As shown in FIG. 6, when such a thin optical lens 15 is fixed to the groove portion 19 of the substrate 11 with an adhesive, the edge portion 17 of the optical lens 15 bonded to the side surface of the groove portion 19 is thin. Depending on the manner of adhesion, sufficient adhesion may not be obtained. In such a case, if an unexpected impact or the like is applied to the substrate, an accident that the optical lens 15 may be detached from the groove portion 19 may occur, and the reliability of mounting on the substrate is sufficient. I can't get it.
[0010]
Further, as shown in FIG. 5, in the conventional optical lens 15 in which the lens portion 16 and the edge portion 17 are integrally molded, the lens surface of the lens portion 2 protrudes from the end surface (that is, the land portion) of the edge portion 3. Because of its shape, when placed on the surface of a table, there is a problem that unwanted materials adhere to the lens surface and the lens surface becomes dirty, and the optical lens 15 is dropped. If this happens, there is a problem that the lens surface is damaged. Since the optical lens 15 for optical communication is a very small one having a diameter of about 1.5 mm, there is a high possibility that such a situation will occur.
[0011]
The object of the present invention is to eliminate such problems, increase the adhesive strength with the installation surface, and not easily come off against impacts, etc., and can always protect the lens surface. It is to provide an optical element.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the present invention consists lens unit and the edge portion around it, the optical element attached to the planar surface of the substrate, the two sandwiching the lens portion of the co-bar portion in part, the thickness in the direction parallel to the optical axis of lens portion is greater than the thickness of the lens unit, or one lens portion of the optical axis of lens opposite ends of the optical axis direction with respect to the lens surface of a lens unit The two sides that protrude in the direction parallel to the edge and sandwich the lens part of the edge part are formed as plane surfaces that are parallel to the optical axis of the lens part as surfaces to be attached to the surface of the substrate It is.
[0013]
Further, the present invention is an optical element comprising a lens portion and an edge portion around the lens portion, and is attached to the planar surface of the substrate. The thickness in the direction parallel to the axis is thicker than the thickness of the lens part, and both ends of the lens part in the optical axis direction protrude in the direction parallel to the optical axis of the lens with respect to the lens surface of the lens part. The flat side surface parallel to the optical axis of the lens unit is formed as a surface to be attached to the surface of the substrate only in any one of the two portions sandwiching the lens unit. is there.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0015]
1A and 1B are diagrams showing an embodiment of an optical element according to the present invention, in which FIG. 1A is a front view thereof, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the section line AA of FIG. 1 is an optical element of this embodiment, 2 is a lens part, 2a and 2b are lens surfaces, 3 is an edge part, 4 is a protrusion part, and 5 is a land part.
[0016]
In FIGS. 2A and 2B, an optical element 1 is composed of a lens portion 2 and an edge portion 3 integrally formed of the same material as the lens portion 2 around the lens portion 2, and both sides of the edge portion 3. In addition, an annular protrusion 4 is formed so as to surround the entire circumference of the lens surfaces 2 a and 2 b of the lens portion 2. The front end surfaces of the projecting portions 4 on both sides form a land portion 5, and the projecting portions 4 are formed so that these land portions 5 protrude from the lens surfaces 2 a and 2 b of the lens portion 2. The projection 4 is also integrally formed with the same material as the lens 2 and the edge 3.
[0017]
In the optical element 1 having such a configuration, the edge portion 3 is thick including the protrusions 4 on both sides thereof. Therefore, when this optical element 1 is used for optical communication, as shown in FIG. 6, when the optical element 1 is bonded and fixed to the groove portion 19 of the substrate 11, the optical element 1 and the groove portion 19 are compared with the conventional optical element 15. Bonding area increases. Therefore, the mechanical strength in a fixed state between the optical lens 1 and the substrate 11 is increased, and the optical lens 1 and the substrate 11 are more resistant to external impacts than when the conventional optical lens 15 is used.
[0018]
Further, since the land portions 5 protrude from the lens surfaces 2a and 2b on both sides of the optical element 1, even if the land portions 5 are placed on a surface such as a table or a desk, the lens surfaces 2a and 2b touch the surfaces and become dirty. In addition, even if dropped, the lens surfaces 2a and 2b are not damaged.
[0019]
2A and 2B are diagrams showing another embodiment of the optical element according to the present invention, in which FIG. 2A is a front view thereof, and FIG. 2B is a cross section taken along the section line BB in FIG. 3a and 3b are side surfaces of the edge portion 3, and 4a is a front end surface of the projection portion 4. FIG. Also, parts corresponding to those in FIG.
[0020]
In FIGS. 4A and 4B, the side surface of the edge portion 3 has two side portions 3a between which the lens portion 2 is sandwiched to form a planar side surface 3a, and a cylindrical surface side surface 3b between these side surfaces 3a. I am doing. Two protrusions 4 are provided on both sides of the edge portion 3 in parallel to the planar side surface so as to sandwich the lens portion 2, and the front end surfaces 4 a of these protrusions 4 are formed on the lens portion 2. It protrudes from the lens surfaces 2a and 2b.
[0021]
Also in the optical element 1 having such a configuration, although the projection part 4 is provided on the planar side surface 3a side of the edge part 3 although it is a part of the edge part 3, the optical element 1 is used as an optical fiber for optical communication. As shown in FIG. 3, when the lens is attached to the planar surface of the substrate 11, the one side surface 3 a of the edge portion 3 of the optical element 1 is adhered to the surface of the substrate 11 with an adhesive. -By fixing and forming the module 10 for optical communication, the adhesion area to the board | substrate 11 of this optical element 1 becomes large.
[0022]
In addition, since the projections 4 projecting from the lens surfaces 2a and 2b of the lens unit 2 are provided at two positions on both sides of the edge unit 3 with the lens unit 2 interposed therebetween, These lens surfaces 2a and 2b do not touch the surface on which the optical element 1 is placed, and even if the optical element 1 is dropped, no impact is directly applied to the lens surfaces 2a and 2b.
[0023]
As described above, this embodiment can provide the same effects as those of the embodiment shown in FIG.
[0024]
In the embodiment shown in FIG. 2, the two side surfaces of the edge portion 3 provided with the protrusions 4 are the planar side surfaces 3a. However, as shown in FIG. In the case of mounting on the surface, only the side surface portion to be bonded and fixed to the surface may be planar, and the side surface portion other than the planar side surface portion may be the cylindrical surface. Of course, even in this case, two protrusions 4 are provided on both sides of the edge portion 3, respectively.
[0025]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited only to this embodiment. For example, in the embodiment shown in FIG. 1, only one protrusion 4 is formed in a continuous ring shape. However, the present invention is not limited to this, and the protrusion 4 may be an arc-shaped partial protrusion. A partial linear protrusion may be used. However, two or more such partial protrusions are provided so that when the optical element 1 is placed on the placement surface, only the projections touch the placement surface and are stably placed.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the protrusions that protrude from the lens surface of the lens portion are provided on both sides of the edge portion around the lens portion. Increase the adhesion area to the substrate, stabilize the fixing state, improve the reliability of attachment to the device used, and protect the lens surface by such protrusions, It is also possible to prevent the lens surface from becoming dirty or damaged.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an embodiment of an optical element according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing another embodiment of an optical element according to the present invention.
3 is a perspective view schematically showing a specific example of a usage state of the embodiment shown in FIG. 2. FIG.
FIG. 4 is a block diagram showing a conventional example of an optical communication module.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a conventional optical element.
FIG. 6 is a perspective view showing an example of a usage state of a conventional optical element.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical element 2 Lens part 2a, 2b Lens surface 3 Edge part 3a, 3b Side surface 4 Protrusion part 4a Tip surface 5 Land part

Claims

Becomes the lens portion from the edge portion around it, the optical element attached to the planar surface of the substrate,
In two portions sandwiching said lens portion of said edge portion, the thickness in the direction parallel to the optical axis of the lens portion is greater than the thickness of the lens unit, or One optical axis direction of the lens unit both end portions protrude in a direction parallel to the optical axis of the lens relative to the lens surface of the lens portion of,
A planar side surface parallel to the optical axis of the lens portion is formed as a surface to be attached to the surface of the substrate at two portions sandwiching the lens portion of the edge portion. An optical element.

In the optical element consisting of the lens part and the edge part around it, attached to the planar surface of the substrate,
At two portions of the edge portion sandwiching the lens portion, the thickness in the direction parallel to the optical axis of the lens portion is larger than the thickness of the lens portion, and the optical length of the lens portion in the optical axis direction The end portions on both sides protrude in a direction parallel to the optical axis of the lens with respect to the lens surface of the lens portion,
As a surface to be attached to the surface of the substrate, a planar side surface parallel to the optical axis of the lens portion only in any one of the two portions sandwiching the lens portion of the edge portion, optical element characterized by being formed.