CN108780198A - 光插座及光模块 - Google Patents

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Abstract

光插座具有第一光学面、第二光学面、第一嵌合部及第二嵌合部。第一光学面使从光电变换元件射出的第一出射光入射。第二光学面使由第一光学面入射并通过了光插座的内部的第一出射光向光传输体的端面射出。第一嵌合部配置于与形成有第一光学面的面及形成有第二光学面的面不同的第一侧面。第二嵌合部配置于隔着第一出射光或第二出射光的光路与第一侧面对置的第二侧面，且具有能够与第一嵌合部嵌合的形状。

Description

光插座及光模块
技术领域
本发明涉及光插座和具有该光插座的光模块。
背景技术
以往，在使用了光纤或光波导等光传输体的光通信中，使用具备面发光激光器(例如，VCSEL：Vertical Cavity Surface Emitting Laser，垂直腔面发射激光器)等发光元件的光模块。光模块具有使从发光元件射出的包含通信信息的光向光传输体的端面入射的光插座。
近年来，在使用了光纤的光通信用的光模块中，随着通信速度的增加而存在多芯化的趋势。因此，使用具有多个通道的光插座，该多个通道用于同时发送和接收包含通信信息的多个光(例如，参照专利文献1)。
专利文献1中记载的光插座具有：多个第一光学面，使从发光元件射出的光入射；全反射面，将由该第一光学面入射至光插座内的光反射；以及多个第二光学面，使由该全反射面反射后的光向光传输体的端面射出。专利文献1中记载的光插座能够将多个光电变换元件与多个光传输体的端面光学耦合。另外，可通过使用了热塑性的透明树脂的射出成型，来将专利文献1中记载的光插座一体成型。具体而言，可通过将热塑性的透明树脂注入模具的型腔，并使其冷却而固化后，将光插座脱模，来制造专利文献1中记载的光插座。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-163212号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，对于专利文献1中记载的光插座，在要求进一步的多芯化时需要从模具开始重新制造，因此存在模具的制造时间及制造成本增大的问题。另外，通道数量超过12的光插座未充分地标准化，其种类也较少。另外，不知将来所要求的通道数量会增加至多少。
本发明的第一个目的在于，提供能够配合所要求的通道数量自由地调整通道的数量的光插座。另外，本发明的第二个目的在于，提供具有该光插座的光模块。
解决问题的方案
本发明的光插座配置于一个或两个以上的光电变换元件与一个或两个以上的光传输体之间，用于将所述一个或两个以上的光电变换元件与所述一个或两个以上的光传输体的端面光学耦合，该光插座包括：一个或两个以上的第一光学面，使从所述光电变换元件射出的第一出射光入射，或使从所述光传输体的端面射出并通过了所述光插座的内部的第二出射光向所述光电变换元件射出；一个或两个以上的第二光学面，使由所述第一光学面入射并通过了所述光插座的内部的所述第一出射光向所述光传输体的端面射出，或使从所述光传输体的端面射出的所述第二出射光入射；一个或两个以上的第一嵌合部，配置于与形成有所述第一光学面的面及形成有所述第二光学面的面不同的第一侧面；以及一个或两个以上的第二嵌合部，配置于隔着所述第一出射光或所述第二出射光的光路与所述第一侧面对置的第二侧面，且具有能够与所述一个或两个以上的第一嵌合部嵌合的形状。
本发明的光模块包括：基板；一个或两个以上的光电变换元件，配置于所述基板上；以及多个本发明的光插座，以所述第一光学面与所述光电变换元件对置的方式配置于所述基板上，通过将彼此相邻的所述第一嵌合部和所述第二嵌合部嵌合，来将所述多个光插座彼此连结。
发明效果
根据本发明，能够根据所要求的通道的数量，自由地增减光插座及光模块的通道的数量。不需要根据所要求的通道的数量来重新制造模具，因此模具的制造时间及制造成本不会增加。
附图说明
图1是示意性地表示实施方式的光模块的结构的剖面图。
图2A～图2F是表示实施方式的光插座的结构的图。
图3是用于说明第一嵌合部及第二嵌合部的配置的示意图。
图4A～图4F是表示本实施方式的变形例1的光插座的结构的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
[光模块的结构]
图1是示意性地表示本发明的实施方式的光模块100的结构的剖面图。在图1中，为了表示光插座120内的光路而省略了光插座120的剖面的剖面线。另外，在图1中，单点划线表示光的光轴，虚线表示光的外径。
如图1所示，光模块100具有光电变换装置110及多个光插座120。本实施方式的光模块100是发送用的光模块。在将多个光传输体130连接到光插座120的状态下使用光模块100。
光电变换装置110具有基板111及多个光电变换元件112。
基板111保持光电变换元件112。基板111例如是玻璃复合基板、环氧玻璃基板、柔性基板等。
光电变换元件112配置在基板111上。在本实施方式的光模块100中，将发光元件作为光电变换元件112配置在基板111上。在本实施方式中，沿着与图1的纸面垂直的方向将多个发光元件排列在同一直线上。
发光元件向与基板111的表面垂直的方向射出激光。更具体地，发光元件从光电变换面(发光面)射出激光。对于发光元件的数量及位置，不特别地进行限定，可根据用途适当改变。在本实施方式中，与多个光插座120中的每一个光插座120对应的发光元件的数量为四个。发光元件例如是垂直共振器面发光激光器(VCSEL)。
光插座120在配置于光电变换元件112与光传输体130之间的状态下，将光电变换元件112与光传输体130的端面光学耦合。光插座120将从光电变换元件112(发光元件)射出的第一出射光L1向光传输体130的端面射出。对于光插座120的数量，只要是多个即可，不特别地进行限定，可根据用途适当改变。在本实施方式中，与多个光插座120中的每一个光插座120对应的光传输体130的数量为四个。
通过粘接剂(例如，热/紫外线固化性树脂)等公知的固定手段，将光电变换装置110及光插座120彼此固定。
将光传输体130在容纳于多芯总括型的连接器内的状态下，通过公知的安装方法将光传输体130安装于光插座120。不特别地限定光传输体130的种类。作为光传输体130的种类的例子，包括光纤或光波导等。在本实施方式中，光传输体130是光纤。另外，光纤既可以是单模态方式，也可以是多模态方式。对于光传输体130的数量，不特别地进行限定，可根据用途适当改变。在本实施方式中，沿着与图1的纸面垂直的方向将多个光传输体130排列在同一直线上。
[光插座的结构]
图2A～图2F是表示本实施方式的光插座120的结构的图。图2A是光插座120的俯视图，图2B是仰视图，图2C是主视图，图2D是后视图，图2E是左视图，图2F是右视图。此外，在以下的说明中，将连接光传输体130的一侧的面作为光插座120的“正面”来说明。此外，如上所述，本实施方式的光模块100具有多个光插座120，但构成多个光插座120的光插座120的形状彼此相同。因此，在以下的说明中，对多个光插座120中的一个光插座120进行说明。
如图1及图2A～图2F所示，光插座120是大致长方体形状的部件。在本实施方式中，在光插座120的底面形成有棱柱形状的第一凹部1201。在光插座120的顶面形成有大致五棱柱形状的第二凹部1202。
使用对于在光通信中所用的波长的光具有透光性的材料来形成光插座120。作为这样的材料的例子，包括聚醚酰亚胺(PEI)或环状烯烃树脂等透明的树脂。另外，不特别地限定光插座120的制造方法。例如通过射出成型法来制造光插座120。
此外，优选构成光模块100的多个光插座120的材料彼此相同。由此，多个光插座120的线性膨胀系数彼此相同，即使在高温下使用光模块100的情况下，也能够抑制形状精度的降低。
光插座120具有第一光学面121、反射面122、第二光学面123、第一嵌合部124及第二嵌合部125。在本实施方式中，第一光学面121及第二光学面123的数量分别为四个。
第一光学面121使从光电变换元件(发光元件)112射出的第一出射光L1入射至光插座120内。此时，第一光学面121使从光电变换元件112的光电变换面射出的第一出射光L1折射并向光插座120内入射，使其转换为准直光。
对于第一光学面121的数量，不特别地进行限定，可根据用途适当选择。在本实施方式中，第一光学面121的数量为四个。四个第一光学面121以与四个光电变换元件112分别对置的方式配置在光插座120的底面。在本实施方式中，在设置于光插座120的背面(底面)的第一凹部1201的底面上，将四个第一光学面121沿着光插座120的短边方向配置成一列。
对于第一光学面121的形状，不特别地进行限定，既可以是平面，也可以是曲面。在本实施方式中，第一光学面121是向光电变换元件112呈凸状的凸透镜面。另外，第一光学面121的俯视形状为圆形。优选第一光学面121的中心轴与光电变换元件112的光电变换面(及基板111的表面)垂直。另外，优选第一光学面121的中心轴与从光电变换元件112(发光元件)射出的第一出射光L1的光轴一致。在本实施方式中，第一光学面121的中心轴与第一出射光L1的光轴一致。
反射面122使由第一光学面121入射至光插座120内的第一出射光L1向第二光学面123反射。
反射面122构成在光插座120的顶面上形成的第二凹部1202的内表面的一部分。反射面122以随着从光插座120的底面靠近顶面而逐渐接近第二光学面123(光插座120的正面)的方式倾斜。不特别地限定反射面122的倾斜角度。在本实施方式中，反射面122的倾斜角度相对于向反射面122入射的光(在本实施方式中为第一出射光L1)的光轴为45°。不特别地限定反射面122的形状。在本实施方式中，反射面122的形状为平面。第一入射光(出射光L1)以比临界角大的入射角入射至反射面122。
第二光学面123使由第一光学面121入射并通过了光插座120的内部的第一出射光L1向光传输体130的端面射出。此时，第二光学面123使第一出射光L1收束并向光传输体130的端面射出。
对于第二光学面123的数量，不特别地进行限定，可根据用途适当选择。在本实施方式中，第二光学面123的数量为四个。四个第二光学面123在光插座120的正面上以与四个光传输体130的端面分别对置的方式配置。
对于第二光学面123的形状，不特别地进行限定，既可以是平面，也可以是曲面。在本实施方式中，第二光学面123的形状是向光传输体130的端面呈凸状的凸透镜面。第二光学面123的俯视形状为圆形。优选第二光学面123的中心轴与光传输体130的端面垂直。
第一嵌合部124与后述的第二嵌合部125嵌合。更具体地，在构成本实施方式的光模块100的多个光插座120中彼此相邻的两个光插座120的、一个光插座120的第一嵌合部124与另一个光插座120的第二嵌合部125嵌合。由此，多个光插座120彼此定位并连结。
图3是用于说明第一嵌合部124及后述的第二嵌合部125的配置的示意图。在图3中示出了通过将第一嵌合部124和第二嵌合部125彼此嵌合来将三个光插座120彼此连结的情况。图3中的箭头表示第一嵌合部124和第二嵌合部125的嵌合方向。
如图3所示，第一嵌合部124配置于与形成有第一光学面121的面(在本实施方式中为底面)及形成有第二光学面123的面(在本实施方式中为正面)不同的第一侧面1203(在本实施方式中为左侧面)中的、与第二嵌合部125对置的位置。
对于第一嵌合部124的配置、形状、大小及数量，只要能将构成光模块100的多个光插座120彼此适当地连结即可，不特别地进行限定，其与第二嵌合部125的配置、形状、大小及数量分别对应。对于第一嵌合部124的形状，只要是能够与第二嵌合部125嵌合的形状即可，不特别地进行限定，例如是凹形状或凸形状。作为第一嵌合部124的俯视形状的例子，包括圆形、椭圆形、四边形形状及多边形形状。在本实施方式中，第一嵌合部124是圆柱形状的两个凸部。
第二嵌合部125与第一嵌合部124嵌合。更具体地，在构成本实施方式的光模块100的多个光插座120中彼此相邻的两个光插座120的、一个光插座120的第二嵌合部125与另一个光插座120的第一嵌合部124嵌合。由此，多个光插座120彼此定位并连结。
如图3所示，第二嵌合部125配置于隔着第一出射光L1的光路与第一侧面1203(在本实施方式中为左侧面)对置的第二侧面1204(在本实施方式中为右侧面)中的、与第一嵌合部124对置的位置。
对于第二嵌合部125的配置、形状、大小及数量，只要能将构成光模块100的多个光插座120彼此适当地连结即可，不特别地进行限定，其与第一嵌合部124的配置、形状、大小及数量分别对应。对于第二嵌合部125的形状，只要是能够与第一嵌合部124嵌合的形状即可，不特别地进行限定，例如是凹形状或凸形状。作为第二嵌合部125的俯视形状的例子，包括圆形、椭圆形、四边形形状及多边形形状。在本实施方式中，第二嵌合部125是圆柱形状的两个凹部。
(光模块中的光路)
接着，对光模块100中的光路进行说明。
从光电变换元件112(发光元件)射出的第一出射光L1由第一光学面121入射至光插座120内。此时，第一出射光L1被第一光学面121转换为准直光。接下来，由第一光学面121入射至光插座120内的第一出射光L1由反射面122向第二光学面123反射。到达第二光学面123的第一出射光L1由第二光学面123向光插座120外射出，到达光传输体130的端面。
如上所述，本实施方式的光插座120能够将光电变换元件112与光传输体130的端面适当地光学耦合。
(效果)
本实施方式的光插座120在光插座120的两侧面(第一侧面1203及第二侧面1204)具有可彼此嵌合的第一嵌合部124及第二嵌合部125。由此，对于本实施方式的光模块100，能够通过增减所连结的光插座120的数量，来根据所要求的通道的数量自由地增减通道的数量。
另外，在制造树脂制的光插座120的情况下，随着通道的数量的增加，模具中的在形成光学面(第一光学面121、反射面122及第二光学面123)中使用的部分的加工时间及成本逐渐增大。相对于此，本发明中，不需要根据所要求的通道的数量来重新制造光插座120用的模具，因此能够削减光插座120用的模具的制造时间及制造成本。
[变形例1]
在上述实施方式中，对第一光学面121及第二光学面123的数量分别为四个的光插座120进行了说明，但本发明的光插座的第一光学面121及第二光学面123的数量只要是一个或两个以上即可，不限于上述的形态。
图4A～图4F是表示本实施方式的变形例1的光插座120’的结构的图。图4A是光插座120’的俯视图，图4B是仰视图，图4C是主视图，图4D是后视图，图4E是左视图，图4F是右视图。如变形例1的光插座120’那样，第一光学面121及第二光学面123的数量也可以分别为12个。
另外，在变形例1的光插座120’的顶面形成有大致五棱柱形状的第二凹部1202’(在权利要求书中称作“凹部”)。第二凹部1202’在第一侧面1203及第二侧面1204向外部开口。在该情况下，反射面122可遍及第一侧面1203与第二侧面1204之间的全部而配置，因此第一光学面121及第三光学面123也可遍及第一侧面1203及第二侧面1204之间的全部而配置。因此，在多个光插座120’彼此连结时，在连结部分的附近也可无间隙地配置第一光学面121及第三光学面123。形成于光插座120’的顶面的第二凹部1202’在第一侧面1203及第二侧面1204向外部开口，这从节省光模块中的空间的观点来看，是优选的。
此外，在变形例1中，在第一侧面1203及第二侧面1204的附近也形成通道，因此将第一嵌合部124及第二嵌合部125配置于不会成为光插座120’中的光路的阻碍的位置。
[变形例2]
在上述实施方式中，对发送用的光模块100进行了说明，但本发明的光模块不限于该形态。例如，本发明的光模块也可以是接收用的光模块。以下，对本实施方式的变形例2的光模块100”进行说明。对于接收用的光模块100”的结构，除了光电变换元件112以外，与发送用的光模块100的结构相同(参照图1)，只有接收用的光模块的功能与发送用的光模块100的功能不同。因此，对于相同的构成要素，标以相同的附图标记并省略其说明。
在发挥作为接收用的光模块100”的功能的部分中，在基板111上配置有受光元件作为光电变换元件112。
受光元件接受从光传输体130的端面射出并通过了光插座120的内部的第二出射光L2。更具体地，受光元件在光电变换面(受光面)接受第二出射光L2。不特别地限定受光元件的数量及位置。受光元件例如是光电二极管(PD)。
变形例2的光插座120将从光传输体130的端面射出的第二出射光L2向光电变换元件112(受光元件)射出。
以下，对接收用的光模块100”中的光插座120的光学面(第一光学面121、反射面122及第二光学面123)的功能进行说明。
第二光学面123使从光传输体130的端面射出的第二出射光L2入射至光插座120内。此时，第二光学面123使从光传输体130的端面射出的第二出射光L2折射并向光插座120内入射，使其转换为准直光。此时，优选第二光学面123的中心轴与从光传输体130的端面射出的第二出射光L2的光轴一致。在本实施方式中，第二光学面123的中心轴与第二出射光L2的光轴一致。
反射面122使由第二光学面123入射至光插座120内的第二出射光L2向第一光学面121反射。
第一光学面121使从光传输体130的端面射出并通过了光插座120的内部的第二出射光L2向光电变换元件(受光元件)112射出。此时，第一光学面121使第二出射光L2收束并向光电变换元件112的光电变换面射出。
此外，第二嵌合部125配置于隔着第二出射光L2的光路与第一侧面1203(在变形例2中为左侧面)对置的第二侧面1204(在变形例2中为右侧面)中的、与第一嵌合部124对置的位置。
接着，对光模块100”中的光路进行说明。
从光传输体130的端面射出的第二出射光L2由第二光学面123入射至光插座120内。此时，第二出射光L2被第二光学面123转换为准直光。接下来，由第二光学面123入射至光插座120内的第二出射光L2由反射面122向第一光学面121反射。到达第一光学面121的第二出射光L2由第一光学面121向光插座120外射出，到达光电变换元件(受光元件)112的光电变换面(受光面)。
如上所述，本实施方式的光插座120能够使光电变换元件112与光传输体130的端面适当地光学耦合。
此外，在上述实施方式及上述变形例2中，对发送用的光模块100及接收用的光模块100”进行了说明，但本发明的光模块不限于该形态。例如，光模块也可以是具有发挥作为发送用的光模块的功能的部分、和发挥作为接收用的光模块的功能的部分的发送接收用的光模块。
另外，在上述实施方式中，对具有反射面122的光插座120进行了说明，但本发明的光插座不限于该形态。例如，光插座120也可以不具有反射面122。在该情况下，第一光学面121及第二光学面123在光插座120中彼此配置于相反侧。而且，在发挥作为发送用的光模块的功能的部分中，从光电变换元件(发光元件)射出的第一出射光L1由第一光学面121入射至光插座120内之后，不由反射面122反射而由第二光学面123向光插座120外射出，到达光传输体130的端面。另一方面，在发挥作为接收用的光模块的功能的部分中，从光传输体130的端面射出的第二出射光L2由第二光学面123入射至光插座120内之后，不由反射面122反射而由第一光学面121向光插座120外射出，到达光电变换元件(受光元件)112的光电变换面。
并且，也可以在反射面122上形成由光反射率高的金属(例如，Al、Ag、Au等)的薄膜构成的反射膜。在希望优先削减部件件数的情况下，优选采用仅利用了全反射面的结构。
本申请主张基于2016年3月7日提出的日本专利申请特愿2016-043302号的优先权。将该申请说明书及附图中记载的内容全部引用于本申请说明书中。
工业实用性
本发明的光插座及光模块例如在使用了光传输体的光通信中是有用的。
附图标记说明
100、100” 光模块
110 光电变换装置
111 基板
112 光电变换元件
120、120’ 光插座
1201 第一凹部
1202、1202’ 第二凹部
121 第一光学面
122 反射面
123 第二光学面
124 第一嵌合部
125 第二嵌合部
130 光传输体
L1 第一出射光
L2 第二出射光

Claims (7)

1.一种光插座，其配置于一个或两个以上的光电变换元件与一个或两个以上的光传输体之间，用于将所述一个或两个以上的光电变换元件与所述一个或两个以上的光传输体的端面光学耦合，该光插座包括：
一个或两个以上的第一光学面，使从所述光电变换元件射出的第一出射光入射，或使从所述光传输体的端面射出并通过了所述光插座的内部的第二出射光向所述光电变换元件射出；
一个或两个以上的第二光学面，使由所述第一光学面入射并通过了所述光插座的内部的所述第一出射光向所述光传输体的端面射出，或使从所述光传输体的端面射出的所述第二出射光入射；
一个或两个以上的第一嵌合部，配置于与形成有所述第一光学面的面及形成有所述第二光学面的面不同的第一侧面；以及
一个或两个以上的第二嵌合部，配置于隔着所述第一出射光或所述第二出射光的光路与所述第一侧面对置的第二侧面，且具有能够与所述一个或两个以上的第一嵌合部嵌合的形状。
2.如权利要求1所述的光插座，其中，
所述光插座的材料为树脂。
3.如权利要求1或权利要求2所述的光插座，其中，
所述第一光学面及所述第二光学面的数量分别为四个。
4.如权利要求1或权利要求2所述的光插座，其中，
所述第一光学面及所述第二光学面的数量分别为12个。
5.如权利要求1～4中任意一项所述的光插座，其中，
还具有反射面，该反射面使由所述第一光学面入射的所述第一出射光向所述第二光学面反射，或使由所述第二光学面入射的所述第二出射光向所述第一光学面反射。
6.如权利要求5所述的光插座，其中，
所述反射面是在所述光插座上形成的凹部的内表面的一部分，
所述凹部在所述第一侧面及所述第二侧面向外部开口。
7.一种光模块，包括：
基板；
一个或两个以上的光电变换元件，配置于所述基板上；以及
多个权利要求1～6中任意一项所述的光插座，以所述第一光学面与所述光电变换元件对置的方式配置于所述基板上，
通过将彼此相邻的所述第一嵌合部和所述第二嵌合部嵌合来将所述多个光插座彼此连结。
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