CN101542344B - 光传输模块及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光传输模块及电子设备,在确保光波导整体的弯曲性的状态下,以低成本实现杂光的减少。具有支承基板(9)的光传输路径(4)具备芯部(11)和包围芯部(11)而构成的包覆层部(12),在包覆层部(12)的、沿光信号传输的光传输方向的部分表面区域设有由折射率比光传输路径外部的空气高的树脂构成的树脂部(13A)。树脂部(13A)与包覆层部(12)相反侧的面包含相对于光传输方向倾斜的斜面即底面(13A1),底面(13A1)在树脂部(13A)的与受光元件(8)相反侧以与包覆层部(12)的表面成锐角的方式形成。

Description

光传输模块及电子设备
技术领域
本发明涉及传输光信号的光传输模块及电子设备。
背景技术
近年来,可进行高速且大容量的数字通信的光通信网正在扩大。今后,该光通信网向民用设备的搭载是可以预料的。而且,作为数字传输的高速大容量化、干扰(ノイズ)对策、在设备内的基板间进行数字传输的用途,正在寻求可与目前的电缆同样使用的电输入输出的光数字传输电缆(光缆)。作为光缆,若考虑挠性,则优选采用薄膜光波导。
光波导是指,由折射率大的芯、和在该芯的周围相接设置的折射率小的包覆层形成,将射入到芯的光信号在该芯与包覆层的边界反复进行全反射并传播的构成。另外,薄膜光波导由于其芯及包覆层由柔软的高分子材料结构,因此具有柔软性。
在将该具有柔软性的薄膜光波导应用于信号收发系统时,为了确保传输特性,重要的是将在包覆层传播的包覆层传播光(来自芯的漏光及外部光)除去。其原因是,当这些杂光(迷光)传输到信号接收模块并向受光元件射入时,作为干扰附加在信号上,导致传输特性(Jitter,BER)变差。
特别是,在以微弱的强度传播信号光的情况、及杂光包含由受光元件受光的波长的情况下,该传输特性恶化的影响变大。另外,在多个芯邻接的光波导中,其他信号也会向受光元件射入。
作为使在这样的包覆层内传播的杂光减少的对策,可以举出在例如专利文献1中公开的光配线。
在专利文献1中公开的光配线的结构为:在彼此邻接的芯之间或包覆层表面设有“第二或第三光波导包覆层”,其由折射率比包覆层高、且相对于在芯中传播的信号光的波长不透明的材料构成。在专利文献1公开的光配线中,“第二或第三光波导包覆层”遍布芯的大致全长设置。由此,使在包覆层中传播的包覆层传播光衰减并且防止杂光向相邻的芯传播,消除了信号收发信系统中的杂光的影响。
另外,作为目前的杂光的对策,除了专利文献1记载的杂光对策之外,可以举出将光波导的光射出端部的包覆层隐藏的技术、在彼此相邻的芯之间设置光学分离槽的技术等。
专利文献1:日本公开专利公报“特开平11-264912号公报(公开日:1999年9月28日)”
但是,近年来,光波导在应用于电子设备的配线时,要求其具有高的弯曲性。如上述专利文献1中公开的现有技术那样,在作为杂光除去层的“第二或第三光波导包覆层”遍布芯的大致全长设置的结构中,产生阻碍光波导的弯曲性的问题。另外,还产生光波导整体的尺寸大型化的问题。
另外,在制造光波导时,需要在彼此相邻的芯之间形成槽,并且在其槽中堆积第二光波导包覆层的材料的工序。因此,在制造光波导时,存在需要多余的工序、且光传输模块难以低成本化的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题点而作出的,其目的在于提供一种在确保光波导整体的弯曲性的状态下,可以低成本确保包覆层传播光的减少及传输特性的光传输模块及电子设备。
本发明提供一种光传输模块,其具备:发光元件、受光元件、将发光元件和受光元件光学耦合而传输光信号的光传输路径,其中,所述光传输路径具有芯部和包围该芯部而构成的包覆层部,在所述包覆层部的、沿光信号传输的光传输方向的部分表面区域设有树脂部,该树脂部由折射率比光传输路径外部的空气高的树脂构成。
并且,为了解决上述问题,在本发明的光传输模块中,具备发光元件、受光元件、将发光元件和受光元件光学耦合而传输光信号的光传输路径,其特征在于,所述光传输路径具有芯部、包围该芯部而构成的包覆层部、支承该光传输路径自身和所述受光元件的支承基板,在所述包覆层部的、沿光信号传输的光传输方向的部分表面区域设有树脂部,该树脂部由折射率比光传输路径外部的空气高的树脂构成,所述树脂部的与包覆层部相反侧的面包含相对于光传输方向倾斜的斜面,所述斜面以与包覆层部的表面成锐角的方式形成在树脂部的与受光元件相反侧。
根据该结构,在包覆层部内传播的包覆层传播光通过向树脂部射入而向包覆层部外部漏出,可将包覆层传播光除去。
通常,在光传输模块中,包覆层传播光相对于信号光的延迟时间具有随着包覆层传播光的传播角度的增大而变大的趋势。另一方面,作为信号延迟,在可影响的延迟时间上也有范围。即,在光传输模块中,根据其模块的信号传输的规格,具有可允许的延迟时间(允许延迟时间)。为了确保包覆层传播光的减少及传输特性,只要将以与该允许延迟时间对应的传播角度(允许传播角度)以上的传播角度传播的包覆层传播光除去即可。
在本发明的光传输模块中,着眼于该点,为了不除去不影响信号延迟的包覆层传播光而将影响信号延迟的包覆层传播光除去,在包覆层部的、沿光信号传输的光传输方向的部分表面区域设有树脂部,该树脂部由折射率比光传输路径外部的空气高的树脂构成。
这样,由于仅在光传输路径的、沿光传输方向的部分表面区域设有树脂部,因此,与在光传输路径的沿光传输方向的面、整面地(一面)形成杂光除去部的现有光传输路径相比,可以确保光传输路径整体的弯曲性。另外,在制造光传输路径时,利用仅在沿光传输方向的部分表面区域形成树脂部的工序,能够实现包覆层传播光的减少,故而成本降低。即,在确保光传输路径整体的弯曲性的状态下,能够以低成本确保包覆层传播光的减少及传输特性。
另外,在上述结构中,射入到树脂部的包覆层传播光在与包覆层部相反侧的斜面反射后,向接近信号光的光轴方向射出。由此,能够减少射入树脂部后再向包覆层部侧反射而返回的包覆层传播光,能够高效地除去包覆层传播光。
在本发明的光传输模块中,也可以构成为:所述树脂部设置在与光传输方向垂直的方向上、彼此相对向的两个包覆层部的表面区域中的一表面区域,关于在包覆层部的沿光传输方向的侧面以传播角度θ传播的包覆层传播光,设与可允许信号延迟的允许延迟时间相对应的包覆层传播光的传播角度为允许传播角度θmin,设包覆层传播光在包覆层部的外部漏出的临界角为临界传播角度θmax,设光传输路径的与光传输方向垂直的方向上的长度为厚度T时,所述树脂部在光传输方向上的长度L设定在满足下述式1的范围内
2 T tan &theta; max < L < 2 T tan &theta; min …式1
另外,在本发明的光传输模块中,也可以构成为:所述树脂部设置在与光传输方向垂直的方向上、彼此相对向的两个包覆层部的表面区域中双方的表面区域,关于在包覆层部的沿光传输方向的侧面以传播角度θ传播的包覆层传播光,设与可允许信号延迟的允许延迟时间相对应的包覆层传播光的传播角度为允许传播角度θmin,设包覆层传播光在包覆层部的外部漏出的临界角为临界传播角度θmax,设光传输路径的与光传输方向垂直的方向上的长度为厚度T时,所述树脂部在光传输方向上的长度L设定在满足下述式2的范围内
T tan &theta; max < L < T tan &theta; min …式2
若将所述长度L设定在上述式1或式2所示的范围内则能够得到效果,通过设定在其范围的最大值以上,则以允许传播角度θmin与临界传播角度θmax之间的传播角度传播的包覆层传播光必然向树脂部射入至少一次,能够使包覆层传播光高效地向包覆层部外部漏出。即,不将上述不影响信号延迟的包覆层传播光除去,而能够将对信号延迟有影响的包覆层传播光除去。
在本发明的光传输模块中,优选所述树脂部设置在光传输路径的受光元件侧端部附近。
在使用光传输模块时,在光传输路径弯曲的部位,因其弯曲而在包覆层传播光的传播角度上产生误差。另一方面,在使用光传输模块时,光传输路径的受光元件侧端部成为难以弯曲的部位。因此,在受光元件侧端部附近,包覆层传播光的传播角度不易产生误差。因而,通过将树脂部的长度L设定在上述式1或式2的范围内,能够可靠地将包覆层传播光除去。
在本发明的光传输模块中,优选具备支承所述光传输路径和所述受光元件的支承基板,设从所述支承基板的支承所述光传输路径的支承面的端部到树脂部的距离为距离F,设可允许信号延迟的延迟时间为允许延迟时间Td,设光速为c,设包覆层传播光在包覆层部的外部漏出的临界角为临界传播角度θmax时,所述距离F设定在满足下述式3的范围内
F &le; c &times; cos &theta; max &times; T d 1 - cos &theta; max …式3
通过将所述距离F设定在满足式3的范围内,在受光元件侧附近,若将F减小一定程度,即使例如在树脂部与受光部之间弯曲而产生临界传播角度θmax成分,也能够可靠地达到不影响延迟的程度。即,可以不将不影响信号延迟的包覆层传播光除去而将影响信号延迟的包覆层传播光除去。
在本发明的光传输模块中,优选与所述树脂部的受光元件侧相邻而设置有光吸收部,该光吸收部将射入到所述树脂部的包覆层传播光吸收。
根据上述结构,由于光吸收部吸收了从包覆层部射入到(漏出)树脂部的包覆层传播光,能够可靠地除去包覆层传播光。
在本发明的光传输模块中,优选所述树脂部包围光传输路径的光轴而形成。
由此,在树脂部中,能够确保使包覆层传播光漏出的面积更大,并且可有效地使从包覆层部的沿光传输方向的所有侧面传播来的包覆层传播光向外部漏出。
在本发明的光传输模块中,也可以构成为:具有支承所述光传输路径和  所述受光元件的支承基板,在所述支承基板的支承光传输路径的支承面形成有所述树脂部,并且,所述支承基板由可吸收包覆层传播光的光吸收材料构成。
根据上述结构,在制造光传输模块时,可以在将光传输路径粘接固定在支承基板上的工序中同时形成树脂部,无需追加工序,可以实现包覆层传播光的减少。
另外,通过使用用于将光传输路径支承、固定在支承基板上的树脂(粘接剂)作为结构树脂部的材料,可以进一步减少工序数。
在本发明的光传输模块中,优选所述支承面为由凹部和凸部构成的凹凸面,充填所述凹部而形成有所述树脂部。
由此,可以不改变光传输模块的外形尺寸而减少包覆层传播光。另外,利用该凹凸面,可以增大树脂部与支承基板接触的接触面的面积,能够以更大的面积确保用于使包覆层传播光漏出的面。
在本发明的光传输模块中,也可以构成为:所述树脂部也设置在光传输路径的发光元件侧端部附近。
在光传输模块中,通常已知如下问题:射向发光元件的反射返回光使发光元件的动作不稳定。根据上述结构,可以将射向发光元件的反射返回光除去,并且不易产生发光元件的调制信号的波形失真及干扰(ノイズ)。
在本发明的光传输模块中,优选所述树脂部由折射率比包覆层部的折射率高的材料构成。
由于树脂部由折射率比包覆层部的折射率高的材料构成。因此,包覆层传播光射入树脂部后,不易再射向包覆层部。因此,根据上述结构,能够更加有效地除去包覆层传播光。
在本发明的光传输模块中,优选所述树脂部由对包覆层传播光的衰减率高的材料构成。
这样,通过使树脂部具有吸收包覆层传播光的功能,能够更加可靠地进行包覆层传播光的除去。
另外,本发明提供一种电子设备,其特征在于,具备上述的光传输模块。
根据上述结构,可以提供在确保光波导整体的弯曲性的状态下、能够以低成本确保包覆层传播光的减少及传输特性的电子设备。
本发明的光传输模块为:所述光传输路径具有芯部和包围该芯部而构成的包覆层部,在所述包覆层部的、沿光信号传输的光传输方向的部分表面区域形成有树脂部,该树脂部由折射率比光传输路径外部的空气高的树脂构成。
而且,在本发明的光传输模块中,具备发光元件、受光元件、将发光元件和受光元件光学耦合而传输光信号的光传输路径,其中,所述光传输路径具有芯部、包围该芯部而构成的包覆层部、支承该光传输路径自身和所述受光元件的支承基板,在所述包覆层部的、沿光信号传输的光传输方向的部分表面区域设置有树脂部,该树脂部由折射率比光传输路径外部的空气高的树脂构成,所述树脂部的与包覆层部相反侧的面包含相对于光传输方向倾斜的斜面,所述斜面以与包覆层部的表面成锐角的方式形成在树脂部的受光元件相反侧。
因此,由于仅在光传输路径的、沿光传输方向的部分表面区域设有树脂部,故而与在光传输路径的沿光传输方向的面、整面地形成有杂光除去部的现有光传输路径相比,可以确保光传输路径整体的弯曲性。另外,在制造光传输路径时,利用仅在沿光传输方向的部分表面区域形成树脂部的工序,能够实现包覆层传播光的减少,故而成本降低。即,起到如下效果:在确保光传输路径整体的弯曲性的状态下,能够以低成本确保包覆层传播光的减少及传输特性。
另外,射入树脂部的包覆层传播光在与包覆层部相反侧的斜面反射后,向接近信号光的光轴方向射出。由此,能够减少射入树脂部后再向包覆层部侧反射并返回的包覆层传播光,能够有效地将包覆层传播光除去。
本发明的电子设备具备上述本发明的光传输模块。
由此,起到如下效果:可以提供在确保光波导整体的弯曲性的状态下、以低成本实现优异的传输特性的电子设备。
附图说明
图1是本发明一实施方式的光传输模块的光传输路径的剖面图;
图2是表示该实施方式的光传输模块的概略结构图;
图3是示意性地表示光传输路径的光传输的状态的图;
图4是表示包覆层传播光相对于在芯部传输的信号光的延迟时间与包覆层传播光的传播角度的关系的图表;
图5是用于说明图1的光传输路径中的包覆层传播光减少的理由的说明图;
图6(a)是用于说明树脂部的折射率与射入树脂部的包覆层传播光的关系的说明图,表示包覆层部的折射率n1>树脂部的折射率n3的情况;
图6(b)是用于说明树脂部的折射率与射入树脂部的包覆层传播光的关系的说明图,表示包覆层部的折射率n1=树脂部的折射率n3的情况;
图6(c)是用于说明树脂部的折射率与射入树脂部的包覆层传播光的关系的说明图,表示包覆层部的折射率n1<树脂部的折射率n3的情况;
图7是表示在光传输路径的受光部侧端部附近设有杂光除去部的光传输模块的结构的剖面图;
图8是表示作为变形例1的光传输模块的结构的剖面图;
图9是表示作为变形例2的光传输模块的结构的立体图、侧面图及剖面图;
图10(a)~(c)是表示作为变形例3的光传输模块的结构的剖面图;
图11(a)~(c)是表示作为变形例4的光传输模块的结构的剖面图;
图12(a)、(b)是表示作为变形例4的光传输模块的另一结构例的剖面图;
图13是表示作为变形例5的光传输模块的结构的剖面图;
图14是表示作为变形例6的光传输模块的结构的剖面图及俯视图;
图15(a)~(c)分别是表示具有本实施方式的光传输路径的折叠式手机的外观的立体图、该折叠式手机中的应用所述光传输路径的部分的框图以及该折叠式手机的铰链部的透视平面图;
图16(a)~(d)分别是表示具有本实施方式的光传输路径的印刷装置的外观立体图、表示该印刷装置的主要部分的框图以及表示该印刷装置中打印头被移动(驱动)时的、光传输路径的弯曲状态的立体图;
图17是表示具有本实施方式的光传输路径的硬盘记录再生装置的外观立体图。
附图标记说明
1     光传输模块
2     光发信处理部
3     光收信处理部
4     光传输路径
4C    光路转换镜面
5     发光驱动部
6     发光部
7     放大部
8     受光部(受光元件)
9     支承基板
9a    支承面
9b    凹部
9c    凸部
11    芯部
12    包覆层部
13      杂光除去部
13A     树脂部
13A1    底面(斜面)
13B     光吸收部
具体实施方式
下面,基于附图对本发明一实施方式进行说明。
(光传输模块的结构)
图2表示本实施方式的光传输模块1的概略结构。如该图所示,光传输模块1具备光发信处理部2、光收信处理部3以及光传输路径4。
光发信处理部2具备发光驱动部5及发光部6。发光驱动部5基于从外部输入的电信号驱动发光部6发光。该发光驱动部5由例如发光驱动用的IC(Integrated Circuit:集成电路)构成。另外,未作图示,在发光驱动部5设有与传输来自外部的电信号的电配线连接的电连接部。
发光部6基于发光驱动部5的驱动控制进行发光。该发光部6由VCSEL(Vertical Cavity-Surface Emitting Laser:垂直腔面发射激光器)等发光元件构成。从发光部6发出的光作为光信号向光传输路径4的光射入侧端部照射。
光收信处理部3具有放大部7及受光部8。受光部8接收从光传输路径4的光射出侧端部射出的作为光信号的光,通过光电转换而输出电信号。该受光部8由PD(Photo-Diode:光电二极管)等受光元件构成。
放大部7将从受光部8输出的电信号放大并向外部输出。该放大部7例如由放大用的IC构成。另外,未作图示,在放大部7设有与向外部传输电信号的电配线连接的电连接部。
光传输路径4为将从发光部6射出的光传输到受光部8的介质。以下,对该光传输路径4的结构进行详细说明。
图3示意地表示光传输路径4的光传输的状态。如该图所示,光传输路径4由具有挠性的柱状部件构成。另外,在光传输路径4的光射入侧端部设有光射入面4A,并且在光射出侧端部设有光射出面4B。
从发光部6射出的光相对于光传输路径4的光射入侧端部从与光传输路径4的光传输方向垂直的方向射入。射入的光通过在光射入面4A被反射而在光传输路径4内行进。在光传输路径4内行进而到达光射出侧端部的光通过在光射出面4B被反射而向与光传输路径4的光传输方向垂直的方向射出。射出的光向受光部8照射并在受光部8中进行光电转换。
根据这样的结构,可以构成:相对于光传输路径4、相对于光传输方向,将作为光源的发光部6配置在横向上。因此,在需要将光传输路径4例如与基板面平行配置的情况下,只要在光传输路径4与基板面之间设置发光部6、以使光沿该基板面的法线方向射出即可。这种结构比例如与基板面平行地射出光而设置发光部6的结构容易安装,另外,结构也可以更加紧凑。这就是由于发光部6的通常结构即与射出光的方向垂直的方向的尺寸比射出光的方向的尺寸大而引起的。另外,光传输路径4也可以应用于使用在同一平面内具有电极和发光部的向平面安装的发光元件的结构中。
另外,本实施方式的光传输模块1是通过在光传输路径4传播的信号光在光射出面4B被反射而导向受光部8的结构(即,利用光射出面4B作为转换光路的反射面的结构),但光传输模块1的结构不限于此,只要是可由受光部8接收从光射出面4B射出的信号光的结构即可。例如,光传输路径4也可以为如下结构:光射出面4B不起到反射面的作用,而是将信号光从光射出面4B沿光传输方向射出。此时,受光部8的受光面配置在与基板面垂直的方向(即,与光传输方向垂直的方向)上,接收从光射出面4B沿光传输方向射出的信号光。
(光传输路径的结构)
图1是表示光传输路径4的剖面图。如该图所示,光传输路径4包括:以光传输方向为轴的柱状的两个芯部11、以包围芯部11周围的方式设置的包覆层部12。芯部11及包覆层部12由具有透光性的材料构成,并且芯部11的折射率比包覆层部12的折射率高。射入各芯部11的信号光在芯部11内部反复进行全反射而在光传输方向上传输。
作为构成芯部1及包覆层部12的材料,可以使用玻璃或塑料等,但是,为了构成具有足够的挠性的光传输路径4,优选为弹性率1000MPa以下的柔软的材料。作为构成光传输路径4的材料,可以举出:丙烯酸类、环氧类、氨基甲酸乙酯类以及硅酮类等树脂材料。另外,也可以由空气等气体构成包覆层部12。另外,即使在折射率比芯部11小的液体环境下使用包覆层部12,也可以得到同样的效果。
如图1所示,光传输模块1在光传输路径4的、沿光传输方向的部分表面区域设有杂光除去部13。该杂光除去部13包括由折射率比光传输路径4外部的空气高的树脂构成的树脂部13A、与树脂部13A的受光部8侧邻接而形成的光吸收部13B。
根据该结构,在包覆层部12内传播的包覆层传播光通过射入树脂部13A而向包覆层部12外部漏出。而且,射入该树脂部13A的包覆层传播光被光吸收部13B表面吸收(反射),由此在杂光除去部13中将包覆层传播光除去。
这样,由于仅在光传输路径4的、沿光传输方向的部分表面区域设有杂光除去部13,故而与在光传输路径的沿光传输方向的面、整面地形成有杂光除去部的现有光传输路径相比,可以确保光传输路径4整体的弯曲性。另外,在制造光传输路径4时,利用仅在沿光传输方向的部分表面区域形成杂光除去部的工序,可以实现包覆层传播光的减少,降低成本。
以下,基于图4及图5,说明即使是将杂光除去部仅设置在光传输路径4的沿光传输方向的部分表面区域的结构,也能够减少包覆层传播光(包覆层传输型)引起的信号延迟并可确保传输特性的理由。图4是表示包覆层传播光相对于在芯部11传播的信号光的延迟时间T与包覆层传播光的传播角度θ的关系的曲线图。图5是用于说明光传输路径4中的包覆层传播光减少的理由的说明图。另外,“包覆层传播光的传播角度θ”是指,包覆层传播光的光轴与包覆层部12的沿光传输方向的侧面所成的角度。
如图4所示,包覆层传播光相对于信号光的延迟时间具有随着包覆层传播光的传播角度的增大而变大的趋势。这是因为,当包覆层传播光的传播角度变小时,传输速度及实际传输距离接近信号光的传输速度及实际传输距离,包覆层传播光的传输速度与信号光的传输速度之差(延迟时间)变小。
另外,如该图所示,在光传输模块1中,作为信号延迟,在可影响的延迟时间上也有范围。即,在光传输模块1中,根据其模块的信号传输的规格,具有可允许的延迟时间。例如,在考虑以1.25Gbps进行信号传输时,以不影响速度偏差(ジツタ)的标准值(例如:max100ps)程度的延迟时间(例如:~数十ps)传播的包覆层传播光成分不影响信号延迟。
在此,设这种允许延迟时间为Td。而且,在延迟时间T与传播角度θ的关系中,设与允许延迟时间Td相对应的传播角度为允许传播角度θmin。如该图所示,与比允许传播角度θmin小的传播角度θ1相对应的延迟时间Ti比允许延迟时间Td小。即,可知,以比允许传播角度θmin小的传播角度θ1传播的包覆层传播光不影响信号延迟。
另外,对于包覆层传播光而言,在以其传播角度以上的角度传输的情况下,具有包覆层传播光向包覆层部12外部的空气漏出的临界角。设该临界角为临界传播角度θmax。而且,设与临界传播角度θmax相对应的延迟时间为最大延迟时间Tmax。在光传输模块1中,以比临界传播角度θmax大的传播角度传播的包覆层传播光在外部漏出,不影响信号延迟。另外,上述临界传播角度θmax(即,包覆层传播光的临界角)为由包覆层部12的折射率n决定的角度,例如n=1.5时,临界传播角度θmax=arccos(1/n)=48.2(deg)。
如上所述,当考虑光传输模块1的信号延迟时,以允许延迟时间Td与最大延迟时间Tmax之间的包覆层传播光的角度成分、即允许传播角度θmin与临界传播角度θmax之间的传播角度传播的包覆层传播光作为干扰(ノイズ)而影响传输特性。而且,在光传输模块1中,只要将这样的包覆层传播光除去即可。
在此,如图5所示,对在包覆层部12侧面的某一点A传播(反射)的包覆层传播光进行探讨。首先,以允许传播角度θmin传播的包覆层传播光在(与点A)相对向的侧面上的点C反射后,在点A反射,到达点C′。同样,以临界传播角度θmax传播的包覆层传播光在点D反射后,到达点D′。另外,以比允许传播角度θmin小的允许传播角度θ1传播的包覆层传播光在点E反射后,到达点E′。
在此,在光传输模块1中,在与点A相对向的侧面设置杂光除去部13的情况下,只要将到达点C、C′或点D、D′的包覆层传播光除去即可。另一方面,由于到达点E及点E′的包覆层传播光(即,以比允许传播角度θmin小的传播角度θ1传播的包覆层传播光)为不影响信号延迟的包覆层传播光,故而无需将其除去。
光传输模块1的光传输路径4为了不将不影响信号延迟的包覆层传播光除去而将影响信号延迟的包覆层传播光除去,在包覆层部12的部分表面区域装设有杂光除去部13。由此,提高光传输路径4整体的弯曲性。
在现有光传输模块中,在沿光传输路径的光传输方向的面,整面地形成有杂光除去部。因此,产生连不影响上述信号延迟的包覆层传播光也除去,进而不能够确保光传输路径整体的弯曲性的问题。
即,光传输路径4有效地进行包覆层传播光的除去、和光传输路径整体的弯曲性的提高。
在杂光除去部13的树脂部13A设置在与光传输方向垂直的方向上彼此相对向的两个包覆层部12的表面区域中的一表面区域的情况(即,杂光除去部13仅形成在与点A相对向的侧面的情况)下,树脂部13A在光传输方向上的长度L设定在满足下述式1的范围内
2 T tan &theta; max < L < 2 T tan &theta; min …式1
另外,在杂光除去部13的树脂部13A设置在与光传输方向垂直的方向上彼此相对向的两个包覆层部的表面区域双方的情况(即,杂光除去部13形成在包含点A的侧面和相对向的侧面双方的情况)下,树脂部13A在光传输方向上的长度L设定在满足下述式2的范围内
T tan &theta; max < L < T tan &theta; min …式2
在上述式1及2中,关于在包覆层部12的沿光传输方向的侧面以传播角度θ传播的包覆层传播光,设与可允许信号延迟的允许延迟时间相对应的包覆层传播光的传播角度为允许传播角度θmin,设包覆层传播光在包覆层部的外部漏出的临界角为临界传播角度θmax,设光传输路径的与光传输方向垂直的方向上的长度为厚度T。
通过将上述长度L设定成上述式1或式2所示的范围的最大值以上,以允许传播角度θmin与临界传播角度θmax之间的传播角度传播的包覆层传播光必然至少向树脂部13A射入一次,可以使包覆层传播光高效地在包覆层部12的外部漏出。即,能够将对信号延迟具有影响的包覆层传播光除去。例如,在临界传播角度θmax=42(deg)、允许传播角度θmin=16(deg)、厚度T=200(μm)时,上述长度L(mm)的范围如下:
在树脂部13A形成在包覆层部12的上述一表面区域的情况下,
0.36<L<1.31
在树脂部13A形成在包覆层部12的上述双方表面区域的情况下,
0.18<L<0.65。
另外,在杂光除去部13中,构成树脂部13A的材料只要是折射率比空气高的材料则不作特别限定。特别是,在由折射率比包覆层部12高的材料构成树脂部13A的情况下,当包覆层传播光射入树脂部13A后,则不易再向包覆层部12射入,因此,可以更有效地将包覆层传播光除去。更具体地,作为构成树脂部13A的材料,可以举出:硅酮树脂、环氧树脂等。另外,构成树脂部13A的材料优选其固化物的杨氏模量为光传输路径4的杨氏模量以下的材料。
另外,树脂部13A优选由对射过来的包覆层传播光的衰减率高的材料构成。即,作为构成树脂部13A的材料,可以采用可吸收包覆层传播光的树脂。作为可吸收包覆层传播光的树脂,举出相对于包覆层传播光不透明的树脂。
另外,在光传输模块1中,不论树脂部13A的折射率与包覆层部12的折射率相同还是比包覆层部12的折射率低,都可以实现包覆层传播光的减少。以下,对树脂部13A的折射率与射入树脂部13A的包覆层传播光的关系进行说明。
图6(a)是用于说明树脂部13A的折射率与射入树脂部13A的包覆层传播光的关系的说明图,表示包覆层部12的折射率n1>树脂部13A的折射率n3的情况。图6(b)是用于说明树脂部13A的折射率与射入树脂部13A的包覆层传播光的关系的说明图,表示包覆层部12的折射率n1=树脂部13A的折射率n3的情况。图6(c)是用于说明树脂部13A的折射率与射入树脂部13A的包覆层传播光的关系的说明图,表示包覆层部12的折射率n1<树脂部13A的折射率n3的情况。另外,在此,设空气的折射率为n2。
在包覆层部12的折射率n1>树脂部13A的折射率n3的情况下,如图6(a)所示,包覆层传播光相对于树脂部13A的折射角度
Figure G2008800006585D00141
比包覆层传播光的传播角度θ小。因此,射入树脂部13A的包覆层传播光在光吸收部13B聚光且被衰减。
另外,在包覆层部12的折射率n1=树脂部13A的折射率n3的情况下,如图6(b)所示,包覆层传播光相对于树脂部13A的折射角度
Figure G2008800006585D00142
与包覆层传播光的传播角度θ相同。因此,射入树脂部13A的包覆层传播光不改变射入角度而直接在树脂部13A底面反射后,射入光吸收部13B且被衰减。该情况下,仅光吸收部14B与树脂部13A接触的接触面的面积部分能够进行包覆层传播光的除去。
另外,在包覆层部12的折射率n1<树脂部13A的折射率n3的情况下,如图6(c)所示,包覆层传播光相对于树脂部13A的折射角度
Figure G2008800006585D00151
比包覆层传播光的传播角度θ大。因此,向树脂部13A射入的包覆层传播光在树脂部13A底面反射后,难以再返回包覆层部12。即,包覆层传播光在树脂部13A底面和与包覆层部12的接触面(上面)之间反复进行反射,在光吸收部13B被衰减。
因而,在光传输模块1中,只要构成树脂部13A的材料是折射率比空气高的材料,即可进行包覆层传播光的除去。
另外,杂光除去部13优选设置在光传输路径4的受光部8侧端部附近。在使用光传输模块1时,在光传输路径4弯曲的部位,因其弯曲而在包覆层传播光的传播角度上产生误差。另一方面,在使用光传输模块1时,光传输路径4的受光部8侧端部为不易弯曲的部位。因此,在受光部8侧端部附近,包覆层传播光的传播角度不易产生误差。因此,通过将树脂部13A的长度L设定在上述式1或2的范围内,能够可靠地除去包覆层传播光。
另外,杂光除去部13也可以形成在发光部6侧端部附近。在光传输模块1中,通常认为存在如下问题,即,射向发光部6的反射返回光使发光部6的动作不稳定。
即使是由VCSEL发光元件构成发光部6,也产生与上述同样的问题。具体而言,VCSEL以规定的共振器长度将光放大。当反射返回光射入该VCSEL后,其反射返回光干扰在VCSEL内共振的光。因此,反射返回光在VCSEL中也成为调制信号的波形失真及干扰的原因。当杂光除去部13形成在发光部6侧端部附近时,能够将这种反射返回光除去,不易发生调制信号的波形失真及干扰。
(杂光除去部13设置在光传输路径4的受光部8侧端部附近的结构)
以下,对杂光除去部13设置在光传输路径4的受光部8侧端部附近的结构进行详述。图7是表示杂光除去部13设置在光传输路径4的受光部8侧端部附近的光传输模块1的结构的剖面图。
如图7所示,光传输模块1具备在端部附近具有支承基板9的光传输路径4、受光部(受光元件)8及杂光除去部13。光传输路径4的端部通过粘接等固定在支承基板9上,光传输路径4的端部和受光部8的相对位置关系为固定的状态。另外,光传输模块1为了使受光部8输出的电信号的取出容易,也可以具备电配线及电连接部。另外,受光部8由光电二极管等受光元件结构。
另外,在图7中,在光传输路径4的端部附近,以光传输路径4的长度方向(光轴方向)为X轴方向,以支承基板9的受光部8的搭载面的法线方向为Y轴方向。
光传输路径4的端面不与光轴(X轴)垂直,而是被倾斜剖切而形成光路转换镜面4C。具体而言,光传输路径4的端面与XY平面垂直,且以与X轴成角度θ(θ<90°)的方式倾斜。
由此,在光传输路径4的光射出侧,在芯部11传递过来的信号光在光路转换镜面4C反射,改变其行进方向而从光路转换镜面4C向受光部8射出。在此,由于光传输路径4的光射出面为光路转换镜面4C,因此,受光部8的受光面以与光传输路径4的光射出面(光路转换镜面4C)相对向的方式配置。
另外,光路转换镜面4C的倾斜角度θ通常设定为45°,以使该光路转换镜面4C与受光部8的定位容易。但是,在本发明中,光路转换镜面4C的倾斜角度θ不限于45°。具体而言,光路转换镜面4C的倾斜角度θ优选设定在35°~50°的范围内。另外,光路转换镜面也可以为外装于光传输路径4的端部的镜部。
在图7所示的光传输模块1中,在光传输路径4的受光部8附近形成有具备树脂部13A和光吸收部13B的杂光除去部13。杂光除去部13形成在距支承基板9的支承光传输路径4的支承面9a的端部为距离F的、包覆层部12的表面区域。
以下,对上述距离F的设计进行说明。考虑即使在杂光除去部13与受光部8之间弯曲也能够使其为不延迟的程度,将上述距离F设定在满足下述式3的范围内
F &le; c &times; cos &theta; max &times; T d 1 - cos &theta; max …式3
其中,在上述式3中,设可允许信号延迟的延迟时间为允许延迟时间Td,设光速为c,设包覆层传播光在包覆层部的外部漏出的临界角为临界传播角度θmax
通过将上述距离F设定在满足式3的范围内,在受光部8附近,若将F减小一定程度,即在例如在树脂部与受光部之间弯曲而产生临界传播角度θmax成分,也能够使其为不影响延迟的程度。例如,在允许延迟时间Td=20(ps)、光速c=3.0×108(m/s)、临界传播角度θmax=42(deg)的情况下,上述距离F设定在F≤17.3(mm)的范围内。
以上,已说明的光传输路径的结构都为本发明的参考方式。即,在以下说明的本发明的光传输模块1中上述光传输路径的结构为非必须结构的情况下,在该本发明的光传输模块1中也可同样地适用上述光传输路径的结构。
(变形例1)
在本实施方式的光传输模块1的结构中,对图7所示的结构的变形例进行说明。图8表示本发明的光传输模块即作为该变形例1的光传输模块1的剖面图。在图7所示的结构中,杂光除去部13的底面(杂光除去部13的与包覆层部12相反侧的面)为与光传输方向平行的面,但在图8所示的结构中,包含杂光除去部13的底面相对于光传输方向倾斜的结构。在该图所示的例子中,树脂部13A的底面13A1以相对于光传输方向下降的方式倾斜。反言之,底面13A1以夹着光吸收部13B且与受光部8相反侧的包覆层部12表面成锐角的方式形成。
这样,由于树脂部13A的底面13A1倾斜,射入树脂部13A的包覆层传播光在底面13A1反射后,向接近信号光的光轴的方向射出。由此,能够减少射入树脂部13A后再向包覆层部12侧反射而返回的包覆层传播光,可以有效地将包覆层传播光向光吸收部13B聚光。
另外,图8所示的、作为变形例1的光传输模块1,除了在树脂部13A的与受光部8相反一侧以外,在树脂部13A的受光部8侧也以与包覆层部12表面成锐角的方式形成,但不限于此。即,在图8所示的、作为变形例1的光传输模块1中,树脂部13A的受光部8侧也可以以与包覆层部12表面成钝角的方式形成。另外,在图8所示的、作为变形例1的光传输模块1中,树脂部13A的受光部8侧无需一定相对于包覆层部12表面倾斜,也可以与包覆层部12表面平行而形成。
即,本发明的光传输模块可以解释为如下的结构:树脂部具有与包覆层部相反侧的面相对于光传输方向倾斜的斜面,该斜面在树脂部的与受光元件相反侧,与包覆层部的表面平行而形成。
(变形例2)
在本实施方式的光传输模块1的结构中,对图7所示的结构的另一变形例进行说明。图9是表示作为该变形例2的光传输模块1的立体图、侧面图以及以相对于光传输方向垂直的面剖切的剖面图。在图7所示的结构中,杂光除去部13形成在光传输路径4的光轴周围的部分包覆层部12表面区域,但也可以如图9所示构成为:杂光除去部13以包围光传输路径4的光轴的方式形成。换言之,也可以构成为:光传输路径4贯通杂光除去部13。
由此,在杂光除去部13中,能够确保使包覆层传播光漏出并吸收的面积更大,且能够有效地吸收从包覆层部12的沿光传输方向的所有侧面传播过来的包覆层传播光。
(变形例3)
在本实施方式的光传输模块1的结构中,对图7所示的结构的另一变形例进行说明。图10是表示本发明的光传输模块即作为该变形例3的光传输模块1的结构的剖面图。在图7所示的结构中,杂光除去部13形成在距支承基板9的支承光传输路径4的支承面9a的端部为距离F的表面区域,但如图10所示,在支承基板9的支承光传输路径4的支承面9a上形成有树脂部13A。该情况下,支承基板9自身作为光吸收部13B而起作用,并且由可吸收包覆层传播光的光吸收材料构成。另外,换言之,也可以说是,图10所示的构成为设定在上述式3的范围内的距离F中、满足F=0的结构。
另外,下述的图11~图14所示的本发明的光传输模块的结构与图10所示的结构同样为设定在上述式3的范围内的距离F中、满足F=0的结构。
另外,在图10所示的结构中,作为构成树脂部13A的材料,可以使用用于将光传输路径4支承、固定在支承基板9的树脂(粘接剂)。因此,在制造光传输模块1时,可以在将光传输路径4粘接固定在支承基板9的工序中同时形成杂光除去部13。无需追加工序,能够实现包覆层传播光的减少。
作为变形例3的光传输模块1,可以举出的结构例如,如图10(b)所示,支承光传输路径4的支承面9a为Y方向上成台阶状的台阶面。而且,在与由该台阶形成的包覆层部12的间隙内充填有树脂部13A。另外,如图10(c)所示,也可以构成为支承光传输路径4的支承面9a的发光部6侧(与受光部8相反侧)为曲面(R面)的结构。该情况也同样,在曲面(R面)与包覆层部12的间隙内充填有树脂部13A。
(变形例4)
在本实施方式的光传输模块1的结构中,对图7所示的结构的其他变形例进行说明。图11是表示作为该变形例4的光传输模块1的结构的剖面图。图11所示的结构与图10的结构同样,在支承基板9的支承光传输路径4的支承面9a形成有树脂部13A。但是,与图10的不同之处在于,树脂部13A的底面13A1以相对于光传输方向下降的方式倾斜。
由此,能够减少射入树脂部13A后再向包覆层部12侧反射而返回的包覆层传播光,可以有效地使包覆层传播光向作为光吸收部13B的支承基板9聚光。
另外,作为变形例4的光传输模块1的结构,即使如图12所示地构成为树脂部13A在光传输路径4与支承面9a之间形成为圆角状,也起到同样的作用。
(变形例5)
在本实施方式的光传输模块1的结构中,对图7所示的结构的其他变形例进行说明。图13是表示作为该变形例5的光传输模块1的结构的剖面图。图13所示的结构与图10的结构同样,在支承基板9的支承光传输路径4的支承面9a形成有树脂部13A。但是,与图10的不同之处在于,支承面9a成为由凹部9b和凸部9c构成的凹凸面。如该图所示,在由凹部9b形成的间隙充填而形成有树脂部13A。根据这样的结构,不改变光传输模块1的外形尺寸,能够减少包覆层传播光。另外,利用该凹凸面,可以增大树脂部13A与支承基板9接触的接触面的面积,能够以更大的面积确保吸收包覆层传播光的面。
(变形例6)
在本实施方式的光传输模块1的结构中,对图7所示的结构的其他变形例进行说明。图14是表示作为该变形例6的光传输模块1的结构的剖面图及俯视图。图14所示的结构与图10的结构同样,在支承基板9的支承光传输路径4的支承面9a形成有树脂部13A。但是,与图10的不同之处在于,在光传输路径4中,以不到达芯部11的方式在包覆层部12形成有切口部12a。如该图所示,切口部12a以围绕光传输路径4的光轴周围的方式形成,树脂部13A以充填该切口部12a的方式形成。另外,作为构成树脂部13A的材料,使用可吸收包覆层传播光的光吸收部件。具体而言,使用折射率比包覆层部12高且对包覆层传播光的衰减率高的材料。
如该图所示,切口部12a由相对于光传输方向倾斜的斜面12a1和与光传输方向垂直的垂直面12a2形成。斜面12a1以越向光传输方向相反方向、切口部12a的切口深度(垂直面12a2的与光传输方向垂直方向的宽度)越大的方式倾斜。这样,由于形成有斜面12a1,在以比允许传播角度θmin小的传播角度传播的包覆层传播光射入树脂部13A的情况下,能够使该包覆层传播光在斜面12a1反射,且射入作为光吸收部13B的支承基板9。即,根据图14所示的结构,也能够除去以比允许传播角度θmin小的传播角度传播的、不影响信号延迟的包覆层传播光,能够更加可靠地进行包覆层传播光的除去。
在图14中,切口部12a以围绕光传输路径4的光轴周围的方式形成,但变形例6的光传输模块1不限于该结构,只要是切口部12a形成在围绕光传输路径4的光轴周围的表面区域的局部的结构即可。
(应用例)
本实施方式的光传输路径4例如可应用于如下的应用例。
首先,作为第一应用例,可用于折叠式手机、折叠式PHS(PersonalHandyphone System:个人手机系统)、折叠式PDA(Personal Digital Assistant:个人数字处理器)、折叠式笔记本电脑等折叠式电子设备中的铰链部。
图15表示将光传输路径4应用于折叠式手机40的例子。即,图15(a)是表示内设有光传输路径4的折叠式手机40的外观的立体图。
图15(b)是上述图15(a)所示的折叠式手机40的、应用光传输路径4的部分的框图。如该图所示,设置在折叠式手机40的主体40a侧的控制部41、设置在以铰链部为轴可旋转地装设在主体一端的盖(驱动部)40b侧的外部存储器42、照相机部(数字照相机)43、显示部(液晶显示器显示)44分别通过光传输路径4连接。
图15(c)是上述图15(a)中的铰链部(由虚线包围的部分)的透视平面图。如该图所示,光传输路径4弯曲卷绕在铰链部的支承棒上,由此将设于主体侧的控制部和设置在盖侧的外部存储器42、照相机部43以及显示部44分别连接。
通过将光传输路径4应用于这些折叠式电子设备,在有限的空间内可实现高速、大容量的通信。因此,特别适合例如折叠式液晶显示装置等需要高速、大容量的数字通信并要求小型化的设备。
作为第二应用例,光传输路径4可应用于印刷装置(电子设备)的打印头及硬盘记录再生装置的阅读部等具有驱动部的装置。
图16表示将光传输路径4应用于印刷装置50的例子。图16(a)是表示印刷装置50的外观的立体图。如该图所示,印刷装置50具有边沿用纸52的宽度方向移动边对用纸52进行印刷的打印头51,光传输路径4的一端与该打印头51连接。
图16(b)是印刷装置50的、应用光传输路径4的部分的框图。如该图所示,光传输路径4的一端部与打印头51连接,另一端部与印刷装置50的主体侧基板连接。另外,在该主体侧基板上具有控制印刷装置50的各部的动作的控制装置等。
图16(c)及(d)是表示印刷装置50中打印头51移动(驱动)时的、光传输路径4的弯曲状态的立体图。如该图所示,在将光传输路径4应用于打印头51这样的驱动部的情况下,通过驱动打印头51,光传输路径4的弯曲状态变化,并且光传输路径4的各位置被反复弯曲。
因此,本实施方式的光传输路径4适合这些驱动部。另外,通过将光传输路径4应用于这些驱动部,可以实现采用驱动部的高速、大容量通信。
图17表示将光传输路径4应用于硬盘记录再生装置60的例子。
如该图所示,硬盘记录再生装置60具备磁盘(硬盘)61、磁头(阅读、写入用磁头)62、基板导入部63、驱动部(驱动电机)64、光传输路径4。
驱动部64沿磁盘61的半径方向驱动磁头62。磁头62读取记录在磁盘61上的信息,另外,将信息写入磁盘61上。另外,磁头62经由光传输路径4与基板导入部63连接,将从磁盘61读取的信息作为光信号向基板导入部63传播,另外,接收从基板导入部63传播的、写入磁盘61的信息的光信号。
这样,通过将光传输路径4应用于硬盘记录再生装置60的磁盘62这种驱动部,能够实现高速、大容量通信。
本发明不限于上述的实施方式,在权利要求所示的范围内可进行各种变更。即,关于将在权利要求所示的范围内适当变更的技术装置进行组合得到的实施方式,也包含在本发明的技术范围内。
产业上的可利用性
本发明的光传输模块可应用于各种设备间的光通信路径,并且也可应用于作为搭载在小型、薄型的民用设备内的设备内配线的挠性的光配线。

Claims (13)

1.一种光传输模块,其具备:发光元件、受光元件以及将该发光元件和该受光元件光学耦合而传输光信号的光传输路径,其特征在于,
所述光传输路径具有芯部、包围该芯部而构成的包覆层部、支承该光传输路径自身和所述受光元件的支承基板,
在所述包覆层部的、沿光信号传输的光传输方向的部分表面区域设有树脂部,该树脂部由折射率比光传输路径外部的空气高的树脂构成,
所述树脂部的与所述包覆层部相反侧的面包含相对于光传输方向倾斜的斜面,
所述斜面以与所述包覆层部的表面成锐角的方式形成在所述树脂部的与所述受光元件相反侧。
2.如权利要求1所述的光传输模块,其特征在于,所述树脂部设置在与光传输方向垂直的方向上、彼此相对向的两个包覆层部的表面区域中的一表面区域,
关于在包覆层部的沿光传输方向的侧面以传播角度θ传播的包覆层传播光,设与可允许信号延迟的允许延迟时间相对应的包覆层传播光的传播角度为允许传播角度θmin,设包覆层传播光漏出至包覆层部的外部的临界角为临界传播角度θmax,设光传输路径的与光传输方向垂直的方向上的长度为厚度T时,
所述树脂部在光传输方向上的长度L设定在满足下述式1的范围内
2 T tan &theta; max < L < 2 T tan &theta; min …式1
3.如权利要求1所述的光传输模块,其特征在于,
所述树脂部设置在与光传输方向垂直的方向上、彼此相对向的两个包覆层部的表面区域中双方的表面区域,
关于在包覆层部的沿光传输方向的侧面以传播角度θ传播的包覆层传播光,设与可允许信号延迟的允许延迟时间相对应的包覆层传播光的传播角度为允许传播角度θmin,设包覆层传播光漏出至包覆层部的外部的临界角为临界传播角度θmax,设光传输路径的与光传输方向垂直的方向上的长度为厚度T时,
所述树脂部在光传输方向上的长度L设定在满足下述式2的范围内
T tan &theta; max < L < T tan &theta; min …式2
4.如权利要求1所述的光传输模块,其特征在于,所述树脂部设置在光传输路径的受光元件侧端部附近。
5.如权利要求1所述的光传输模块,其特征在于,设从所述支承基板的支承所述光传输路径的支承面的端部到树脂部的距离为距离F,设可允许信号延迟的延迟时间为允许延迟时间Td,设光速为c,设包覆层传播光漏出至包覆层部的外部的临界角为临界传播角度θmax时,
所述距离F设定在满足下述式3的范围内
F &le; c &times; cos &theta; max &times; T d 1 - cos &theta; max …式3
6.如权利要求1所述的光传输模块,其特征在于,与所述树脂部的受光元件侧相邻而设置有光吸收部,该光吸收部将射入到所述树脂部的包覆层传播光吸收。
7.如权利要求1所述的光传输模块,其特征在于,所述树脂部包围光传输路径的光轴而形成。
8.如权利要求1所述的光传输模块,其特征在于,在所述支承基板的支承光传输路径的支承面形成有所述树脂部,并且,
所述支承基板由可吸收包覆层传播光的光吸收材料构成。
9.如权利要求8所述的光传输模块,其特征在于,所述支承面为由凹部和凸部构成的凹凸面,
充填所述凹部而形成有所述树脂部。
10.如权利要求1所述的光传输模块,其特征在于,所述树脂部也设置在光传输路径的发光元件侧端部附近。
11.如权利要求1所述的光传输模块,其特征在于,所述树脂部由折射率比包覆层部的折射率高的材料构成。
12.如权利要求1所述的光传输模块,其特征在于,所述树脂部由对包覆层传播光的衰减率高的材料构成。
13.一种电子设备,其具备权利要求1~12中任一项所述的光传输模块。
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