CN104216070A - 光插座以及具有这种光插座的光模块 - Google Patents

光插座以及具有这种光插座的光模块 Download PDF

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Abstract

本发明的课题在于提供一种光学特性优良的光插座以及具有这种光插座的光模块，所述光插座即使在摇晃发生的情况下也能够以高的结合效率聚集光，能够以光学方式适当地结合光纤的端部和光电转换装置的光接收元件。光插座(20)具有：光纤安装部(5)、光电转换装置安装部(3)、和透镜(21)，其特征在于，透镜(21)具有由与光纤(15)的端部对置的同时向光接收元件(10)侧凹入的凹面构成的第一面(21a)、由与光接收元件(10)对置的同时向光接收元件(10)侧突出的凸面构成的第二面(21b)，通过凹面和凸面的组合，使来自对于透镜(21)的光轴倾斜地安装的光纤(15)的射出光聚光在光接收元件(10)上的适当的位置。

Description

光插座以及具有这种光插座的光模块
技术领域
本发明涉及光插座以及具有这种光插座的光模块，特别涉及为以光学方式适当地结合光纤的端部和光电转换装置的光接收元件的光插座以及具有这种光插座的光模块。
背景技术
以前，在使用光纤的光通信中，一直使用称为光插座的光模块部件，该光插座用于把在筒状的金属箍内保持的光纤的端部和金属箍一起插入并固定，而且安装具有光电变换元件的光电转换装置。另外，这样组装了光电转换装置以及光纤的光插座以光学方式结合光电转换装置以及光纤的端部。
这里，图5表示这种光插座1的一例(例如参照专利文献1、图4)。该光插座1例如通过注塑成形PEI(聚醚酰亚胺)、PC(聚碳酸酯)、PES(聚醚嗍吩)、COP(环烯烃聚合物)或者PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)等透光性的树脂材料一体形成。
如图5所示，光插座1在长度方向的大体中央位置具有透镜2，该透镜2形成为在它的光轴OA方向上光的上游侧(图5中上方)的第一面2a做成平面、光的下游侧(图5中下方)的第二面26做成凸面的平凸透镜。
另外，如图5所示，光插座1具有从透镜2的径向的外侧位置朝向光轴OA方向的下游侧(图5中下方)延伸的光电转换装置安装部3。该光电转换装置安装部3形成为内周面做成和光轴OA同心的圆筒形的筒状。但是，如图5所示，在光电转换装置安装部3内，贯通设置贯通孔4，用于使在使用粘接剂(热硬化性树脂等)把光电转换装置固定在光电转换装置安装部3内时向外部排放从粘接剂发生的气体。
进而，如图5所示，光插座1具有光纤安装部5，该光纤安装部5从透镜2的径向的外侧位置朝向光轴OA方向上的和光电转换装置安装部3相反的方向延伸。该光纤安装部5形成为内周面做成和光轴OA同心的大体圆筒形状的筒状。
接着，作为具有这样的光插座1的光模块的一例，图6表示接收用的光模块7。
亦即如图6所示，光模块7在光插座1的光电转换装置安装部3内安装有具有光接收功能的CAN组件型的光电转换装置8。更具体说，如图6所示，光电转换装置8通过圆板状的管座9、其上装载的光检测器(PD)等的光接收元件10、使覆盖该光接收元件10而配置的、在顶部具有窗部的帽11、和与光接收元件10的光接收结果(光电变换)对应的电信号流动的引线12构成。
另外，如图6所示，光模块7在光纤安装部5内把光纤15和保持它的金属箍17一起可装卸地安装。
在这样的接收用的光模块7中，从发送侧的设备(半导体激光器LD等)发送的包含发送信息的光通过光纤15传送，从光纤15的端部(端面)15a朝向透镜2射出。然后，朝向该透镜2射出的光在透镜2内收束、朝向光电转换装置8射出后，通过光电转换装置8的光接收元件10接收。这样，光纤15的端部15a和光接收元件10以光学方式结合。
在该光模块7内，对于光纤安装部5，光纤15和金属箍17频繁装卸利用。
专利文献1：日本特开2009-258365号公报
在这样形成的光插座1中，光纤安装部5和金属箍17以规定的耐久性和配合性装卸自如地形成，但是伴随装卸操作数的增加两者的结合面逐渐磨损，发生光纤15以及金属箍17的光轴对于在它们后面的光纤安装部5、透镜2以及光电转换装置8的光轴倾斜的所谓摇晃。
这里通过图7确认该摇晃的发生前后光模块7中的光路。
首先，如图7(a)所示，在不发生摇晃的情况下，光纤15的光轴对于透镜2的光轴同心，从光纤15的端面15a射出的光，从光轴上的光到从光轴较大扩散的光的全部通过形成为平凸状的透镜2的聚光特性向光接收元件10的光轴上的中心部聚光，结合效率优良。
但是，如图7(b)所示，当发生摇晃时，光纤15的光轴对于透镜2的光轴倾斜，从光纤15的端面15a射出的光，光轴上的光和从光轴较小扩散的光通过透镜2的聚光特性向光接收元件10的光轴上的中心部聚光，但是从光轴较大地扩散的光(例如向该图左侧扩散的光)即使通过形成为平凸状的透镜2的聚光特性也不能聚光在光接收元件10的光轴上的中心部，在这种状态下结合效率变差，进而有光信息的传递效率降低这样不合适的情况。
发明内容
本发明鉴于这样的问题做出，其目的在于提供一种光学特性优良的光插座以及具有这种光插座的光学模块，所述光插座即使在摇晃发生的情况下也能够以高的结合效率聚集光，能够以光学方式适当地结合光纤的端部和光电转换装置的光接收元件。
为实现上述目的，本发明的第一方式的光插座，具有用于安装光纤的端部的筒状的光纤安装部、用于以抵接的状态安装具有光接收元件的光电转换装置的筒状的光电转换装置安装部、和用于以光学方式结合上述光纤的端部和上述光接收元件的透镜，其特征在于，上述透镜具有由与上述光纤的端部对置的同时向上述光接收元件侧凹入的凹面构成的第一面、和由与上述光接收元件对置的同时向上述光接收元件侧突出的凸面构成的第二面，通过上述凹面和凸面的组合，使来自对于该透镜的光轴倾斜地安装的光纤的射出光聚光在上述光接收元件上的适当的位置。
这样，根据该第一方式的发明，即使在对于光插座的光纤的安装中发生摇晃，通过透镜的第一面的凹面和第二面的凸面的组合，能够以高的结合效率把来自光纤的光聚光在光接收元件的适当位置，能够以光学的方式适当地结合光纤的端部和光电转换装置的光接收元件，光学特性优良。
另外，第二方式的光插座的特征在于，上述透镜的上述凹面和凸面的组合形成为，即使在上述光纤对上述光纤安装部最大地倾斜的情况下，也能够使来自上述光纤的射出光聚光在上述光接收元件上的适当的位置。
这样，根据该第二方式的发明，即使在上述光纤对于上述光纤安装部最大地倾斜的情况下，也能够使来自上述光纤射出的光聚光在上述光接收元件上的适当的位置，能够以光学的方式适当地结合光纤的端部和光电转换装置的光接收元件。
进而，本发明的第一方式的光模块的特征在于，具有第一或者第二方式的光插座、第一方式的光纤、和第一方式的光电转换装置。
这样，根据该第一方式的光模块，即使在光纤对于光插座的安装中发生摇晃，也能够通过透镜的第一面的凹面和第二面的凸面的组合，把来自光纤的光以高的结合效率聚光在光接收元件的适当的位置，能够以光学的方式适当地结合光纤的端部和光电转换装置的光接收元件，光学特性优良。
根据这样的本发明的光插座以及具有这种光插座的光模块，即使在光纤对于光插座的安装中发生摇晃，也能够以高的结合效率聚光，能够以光学的方式适当地结合光纤的端部和光电转换装置的光接收元件，光学特性优良。
附图说明
图1(a)是表示本发明的光插座的一种实施方式的纵剖视图，图1(b)是(a)的透镜的第一面部分的放大图。
图2是表示本发明的光模块的一种实施方式的纵剖视图。
图3是表示本发明的光模块的一种实施方式中的光纤光的光路的模式图，(a)是光纤的倾斜为0度的情况的模式图，(b)是光纤倾斜的情况的模式图。
图4是表示本发明的光模块的一种实施方式中的、光纤对于光轴的倾斜和光结合效率的相互关系的模拟结果的图表。
图5(a)是表示以前的光插座的结构例的纵剖视图，图5(b)是(a)的透镜的第一面部分的放大图。
图6是表示以前的光模块的结构例的纵剖视图。
图7是表示以前的光模块中的光纤光的光路的模式图，(a)是光纤的倾斜为0度的情况的模式图，(b)是光纤倾斜的情况的模式图。
符号说明
3-光电转换装置安装部，5-光纤安装部，10-光接收元件，15-光纤，20-光插座，21-透镜，21a-第一面，21b-第二面，22-光模块。
具体实施方式
下面参照图1以及图4说明本发明的实施方式。
但是和以前基本的结构相同或者与之类似的地方，使用相同的符号说明。
如图1以及图2所示，本实施方式中的光插座20与以前的光插座1同样，通过使用透光性的树脂材料一体形成透镜21、光电转换装置安装部3以及光纤安装部5而构成。另外，本实施方式中的光插座20与现有技术例不同地透镜21形成为凹凸透镜。
进一步说明的话，在图5中表示的以前的结构中，透镜2形成为其光轴OA方向中的光的上游侧(图5中的上方)的第一面2a做成平面、光的下游侧(图5中的下方)的第二面2b做成凸面的平凸透镜。
对此，如图1(b)所示，在本实施方式中，形成为透镜2的光轴OA方向中的光的上游侧(图1中的上方)的第一面21a做成向光接收元件10侧凹入的凹面、光的下游侧(图1中的下方)的第二面21b做成凸面的凹凸透镜。进而形成为，通过这些凹面和凸面的组合使来自对于透镜21的光轴倾斜安装的光纤15输出的光聚光在光接收元件10上的适当位置(例如光轴上的规定直径内的区域)。
另外，这样的本实施方式的光插座20，如图2所示，通过进行光纤15向光纤安装部5的安装、和光电转换装置8向光电转换装置安装部3的安装，构成本实施方式中的光模块22。
接着说明本实施方式的作用。
图3是表示通过本实施方式的光插座20以及光模块22引起发生摇晃前后的光路的图。
首先，如图3(a)所示，在不发生摇晃的情况下，光纤15的光轴对透镜21的光轴同心，从光纤15的端面15a射出的光，从光轴上的光到从光轴较大扩散的光的全部通过形成为凹凸状的透镜21的聚光特性被聚光在光接收元件10的光轴上的中心部，结合效率优良。
接着，如图3(b)所示，在摇晃发生的情况下，光纤15的光轴对于透镜21的光轴倾斜，从光纤15的端面15a射出的光，通过透镜21的第一面21a的凹面向光轴方向折射。由此，光轴上的光和从光轴较小扩散的光通过透镜21的聚光特性被聚光在光接收元件10的光轴上的中心部，同时即使是从光轴较大扩散的光(例如向该图的左侧扩散的光)，也通过形成为凹凸状的透镜21的聚光特性被聚光在光接收元件10的光轴上的中心部的适当位置，结合效率优良。
接着根据图4比较说明本实施方式和现有技术例中的透镜的结合效率。
图4中表示，在图3表示的本实施例的透镜21和图5表示的现有技术例的透镜2中，除了一方的透镜21的第一面21a做成凹面、另一方的透镜2的第一面2a做成平面外，其它全部作为同一条件形成，表现关于各个的光纤的倾斜角度和结合效率的相关关系的模拟结果的容差曲线。该图4中的横轴，是光纤对于透镜21、2的光轴OA的倾斜角度，纵轴是光纤的射出光对于作为光接收元件10的光检测器的光接收面的结合效率(dB)。另外，在图4的模拟中，作为光纤使用NA为0.14、芯径为Φ0.01mm的光纤，同时作为光检测器使用光接收面为Φ0.05mm的光检测器。
根据使用本实施例的透镜21的情况下的容差曲线(图4的实线)，即使光纤的倾斜角度从0度逐渐增大，达到最大倾斜角度的14度，也能够把结合效率的降低抑制到-0.3dB左右那样小。这点，根据本实施方式，如图3(b)所示，可知从光轴上的光到从光轴较大地扩散的光的全部都通过形成为凹凸状的透镜21的聚光特性被聚光在光接收元件10的光轴上的中心部，结合效率优良。
对此，根据使用现有技术例的透镜2的情况下的容差曲线(图4的虚线)，在光纤的倾斜角度从0度到6度的范围内，和本实施例大体相同地变化，但是当该倾斜角度超过8度时，结合效率较大地降低。特别是当达到最大倾斜角度的14度时，比本实施方式的结合效率降低-0.4dB。这点，根据现有技术例，如图7(b)所示，可知从光轴较大地扩散的光(例如向该图的左侧扩散的光)即使通过形成为平凸状的透镜2的聚光特性也成为不聚光在光接收元件10的光轴上的中心部的状态，结合效率变差。
因此，根据本实施方式，可知即使在光纤15对于光插座1的安装中发生摇晃，也能够以高的结合效率聚光，能够以光学方式适当地结合光纤15的端部和光电转换装置8的光接收元件10，光学特性优良。
此外，本发明不限于上述实施方式，只要无损本发明的特征就可以进行各种变更。
例如，本发明即使对于单模以及多模的任何一种光纤都可以应用。

Claims (3)

1.一种光插座，具有：
用于安装光纤的端部的筒状的光纤安装部；
用于以抵接的状态安装具有光接收元件的光电转换装置的筒状的光电转换装置安装部；和
用于以光学方式结合上述光纤的端部和上述光接收元件的透镜，
上述光插座的特征在于，
上述透镜具有由与上述光纤的端部对置的同时向上述光接收元件侧凹入的凹面构成的第一面、和由与上述光接收元件对置的同时向上述光接收元件侧突出的凸面构成的第二面，通过上述凹面和凸面的组合，使来自对于该透镜的光轴倾斜地安装的光纤的射出光聚光在上述光接收元件上的适当的位置。
2.根据权利要求1所述的光插座，其特征在于，
上述透镜的上述凹面和凸面的组合形成为，即使在上述光纤对上述光纤安装部最大地倾斜的情况下，也能够使来自上述光纤的射出光聚光在上述光接收元件上的适当的位置。
3.一种光模块，其特征在于，具有：
权利要求1或权利要求2所述的光插座；
权利要求1所述的光纤；和
权利要求1所述的光电转换装置。
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