CN108885318A - 光插座及光模块 - Google Patents

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Abstract

光插座具有发送用的第一光插座和接收用的第二光插座。第一光插座具有第一嵌合部，第二光插座具有与第一嵌合部嵌合的第二嵌合部。在第一光插座上形成有向外部开口的第一凹部及第二凹部，在第二光插座上形成有向外部开口的第三凹部。第一凹部、第二凹部及第三凹部的内表面的一部分分别是反射面。

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，使用具备光电转换元件(发光元件、受光元件或这两者)的光模块。在光模块中，使用配置于光电转换元件与光传输体之间，且用于将光电转换元件与光传输体的端面光学耦合的光插座。光模块中存在具有发送功能的发送用的光模块、具有接收功能的接收用的光模块、和具有发送功能及接收功能的发送接收用的光模块。
例如，作为发送用的光模块，已知有以相对于温度变化的发光元件的输出特性的稳定化或光输出的调整为目的，且具有用于对从发光元件射出的出射光的强度或光量进行监视(monitor)的检测元件的光模块(例如，参照专利文献1)。
图1是示意性地表示专利文献1中记载的光模块10的结构的图。在图1中，为了表示光插座30内的光路而省略了光插座30的剖面的剖面线。
如图1所示，专利文献1中记载的光模块10具有光电转换装置20及光插座30。光插座30具有：第一光学面31，使从发光元件21射出的出射光L入射；反射面32，使由第一光学面31入射至光插座30内的出射光L向光传输体40侧反射；光分离部33，将由反射面32反射出的出射光L分离为朝向检测元件22侧的监视光Lm及朝向光传输体40侧的信号光Ls；透射面34，使由光分离部33射出到光插座30外的信号光Ls再次入射至光插座30内；第二光学面35，使由透射面34入射至光插座30内的信号光Ls以使其聚光到光传输体40的端面的方式射出；以及第三光学面36，使监视光Lm向检测元件22射出。
反射面32构成了形成于光插座30的顶面上的第一凹部37的内表面的一部分。另外，光分离部33构成了形成于光插座30的顶面上的第二凹部38的内表面的一部分。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-022267号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1中记载的光模块中，能够在由检测元件22监视发光元件21的输出特性的同时，将发光元件21与光传输体40的端面耦合。然而，在接收用的光模块中，不需要监视发光元件21的输出特性，所以检测元件22及光插座30的光分离部33不是必须的构成要素。因此，在使用于发送接收用的光模块的光插座中，有时作为发送用的光模块而发挥功能的部分的形状、与作为接收用的光模块而发挥功能的部分的形状彼此不同。
图2A～图2C是表示在发送接收用的光模块中使用的光插座30’的结构的一例的图，图2D～图2F是表示通过射出成型来制造光插座30’时可形成熔合痕的位置的仿真结果的图。此外，图2A表示发送接收用的光插座30’的俯视图，图2B表示仰视图，图2C表示图2B中的C-C线的剖面图。另外，图2D表示俯视发送接收用的光插座30’时的仿真结果，图2E表示仰视时的仿真结果，图2F表示在图2E中的F-F线处剖视观察时的仿真结果。
此外，在光插座30’的仿真中，设想了从配置于光插座30’的右侧面侧的浇口将溶融树脂注入至模具的型腔内的情况(参照图2D)。在图2D中，箭头的方向表示制造光插座30’时在型腔内流动的树脂的流动方向，涂黑部分表示熔合痕的产生。
如图2A～图2C所示，发送接收用的光插座30’具有作为发送用的光模块而发挥功能的发送用部分301’、和作为接收用的光模块而发挥功能的接收用部分302’。在发送用部分301’中形成有内表面的一部分作为反射面(上述的反射面32)而发挥功能的第一凹部37’、和内表面的一部分作为反射面(上述的光分离部33)而发挥功能的第二凹部38’，在接收用部分302’中形成有内表面的一部分作为反射面而发挥功能的第三凹部39’。在光插座30’中，通过射出成型来对发送用部分301’和接收用部分302’进行一体成型。
在通过射出成型来制造光插座30’时，如图2D所示，注入至模具的型腔内的溶融树脂以绕过在接收用部分302’中形成的第三凹部303’的方式分流。接下来，分流后的溶融树脂以绕过在发送用部分31’中形成的第一凹部37’和第二凹部38’的方式进一步分流。此时，分流后的溶融树脂的一部分在成为第一凹部37’(反射面32)与第二凹部38’(光分离部33)之间的光路的区域合流。其结果，如图2F所示，在该区域产生熔合痕。产生熔合痕的区域位于光插座30’(发送用部分301’)的光路上(比较和参照图1及图2F)。结果，熔合痕有时对光插座30’内的光的行进带来影响，不能将光电转换元件(发光元件)与光传输体的端面适当地耦合。
本发明的第一目的在于，提供即使包含形状彼此不同的发送用部分和接收用部分，也能够抑制光路上的熔合痕的产生的光插座。另外，本发明的第二目的在于，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光电转换装置与多个光传输体之间，用于将发光元件及受光元件与所述多个光传输体的端面分别光学耦合，所述光电转换装置在基板上配置有所述发光元件、所述受光元件及用于对从所述发光元件射出的出射光进行监视的检测元件，该光插座具有：发送用的第一光插座，该第一光插座具有配置于不同于与所述基板对置的面的第一侧面上的一个或两个以上的第一嵌合部，且以与所述发光元件及所述检测元件对置的方式配置在所述基板上；以及接收用的第二光插座，该第二光插座具有配置于不同于与所述基板对置的面的第二侧面上且与所述一个或两个以上的第一嵌合部嵌合的一个或两个以上的第二嵌合部，且以与所述受光元件对置的方式配置在所述基板上，在所述第一光插座，在与所述基板对置的面的相反侧的面上形成有向外部开口的第一凹部及第二凹部，在所述第二光插座，在与所述基板对置的面的相反侧的面上形成有向外部开口的第三凹部，所述第一凹部、所述第二凹部及所述第三凹部的内表面的一部分分别是反射面。
本发明的光模块包括：光电转换装置，该光电转换装置具有基板、配置在所述基板上的发光元件、配置在所述基板上的受光元件、和配置在所述基板上且用于对从所述发光元件射出的出射光进行监视的检测元件；以及本发明的光插座，所述第一光插座以与所述发光元件及所述检测元件对置的方式配置在所述基板上，所述第二光插座以与所述受光元件对置的方式配置在所述基板上，通过将所述第一嵌合部和所述第二嵌合部嵌合，来使所述第一光插座和所述第二光插座彼此连结。
发明效果
根据本发明，单独地制造光插座的发送用部分和接收用部分，因此即使包含形状彼此不同的发送用部分和接收用部分，也能够抑制光路上的熔合痕的产生。
附图说明
图1是表示专利文献1中记载的光模块的结构的图。
图2A～图2C是表示在发送接收用的光模块中使用的光插座的结构的一例的图，图2D～图2F是表示在通过射出成型来制造该光插座时可形成熔合痕的位置的仿真结果的图。
图3A、图3B是示意性地表示实施方式的光模块的结构的图。
图4A～图4F是表示实施方式的光插座的结构的图。
图5A～图5F是表示实施方式的第一光插座的结构的图。
图6A、图6B是表示实施方式的第一光插座的光分离部的结构的图。
图7A～图7F是表示实施方式的第二光插座的结构的图。
图8A～图8C是表示比较用的光插座的结构的图，图8D～图8F是表示在通过射出成型来制造比较用的光插座时可形成熔合痕的位置的仿真结果的图。
图9A～图9C是表示在通过射出成型来制造实施方式的第一光插座时可形成熔合痕的位置的仿真结果的图，图9D～图9F是表示在通过射出成型法来制造实施方式的第二光插座时可形成熔合痕的位置的仿真结果的图。
图10A、图10B是示意性地表示实施方式的变形例的光模块的结构的图。
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3A、图3B是示意性地表示本发明的实施方式的光模块100的结构的图。图3A是后述的图4B中的A-A线的剖面图，图3B是后述的图4B中的B-B线的剖面图。在图3A、图3B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3A、图3B中，单点划线表示光的光轴，点线表示光的外径。
如图3A、图3B所示，光模块100具有光电转换装置110及光插座120。本实施方式的光模块100是发送接收用的光模块，图3A表示作为发送用的光模块而发挥功能的部分，图3B表示作为接收用的光模块而发挥功能的部分。在将光传输体150连接到光插座120的状态下使用光模块100。
光电转换装置110具有基板111、发光元件112、检测元件113、受光元件114及控制部(未图示)。
基板111保持发光元件112、检测元件113、受光元件114、控制部及光插座120。基板111例如是玻璃复合基板、环氧玻璃基板、柔性基板等。
发光元件112配置在基板111上。发光元件112配置于作为发送用的光模块而发挥功能的部分。对于发光元件112的数量及位置，不特别地进行限定，可根据用途来适当设定。在本实施方式中，沿着与图3A、图3B的纸面垂直的方向将四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，发光元件从发光面(发光区域)射出激光。不特别地限定发光元件的数量及位置。发光元件例如是垂直腔面发射激光器(VCSEL)。
检测元件113配置在基板111上，对从发光元件112的发光面(发光区域)射出的第一出射光L1进行监视。具体而言，检测元件113接收作为从光插座120射出的第一出射光的一部分的监视光Lm。检测元件113例如是光电二极管(PD)。
对于检测元件113的数量，不特别地进行限定，可根据用途来适当设定。在本实施方式中，检测元件113的数量与发光元件的数量相同，为四个。四个检测元件113配置在基板111上的能够接收监视光Lm的位置。另外，从防止来自检测元件113的反射光返回到光插座120(后述的第一光插座130)内的观点来看，向检测元件113入射的监视光Lm的光轴也可以相对于检测元件113的检测面倾斜。
受光元件114配置在基板111上。受光元件114配置于作为接收用的光模块而发挥功能的部分。对于受光元件114的数量及位置，不特别地进行限定，可根据用途来适当设定。在本实施方式中，沿着与图3A、图3B的纸面垂直的方向将四个受光元件114排列在同一直线上。
受光元件114接收从光传输体150的端面射出并通过了光插座120(后述的第二光插座140)的内部的光(后述的第二出射光L2)。更具体地，受光元件114在受光面(受光区域)接收第二出射光L2。受光元件114例如是光电二极管(PD)。
控制部虽然未特别地图示，但配置在基板111上，通过配线与发光元件112和检测元件113电连接。控制部基于检测元件113接收到的监视光Lm的强度或光量等，对发光元件112射出的第一出射光L1的输出进行控制。
光插座120在配置于发光元件112及受光元件114、与多个光传输体150之间的状态下，将发光元件112及受光元件114、与多个光传输体150的端面分别光学耦合。在作为发送用的光模块而发挥功能的部分中，光插座120(第一光插座130)将作为从发光元件112射出的第一出射光L1的一部分的光的信号光Ls向光传输体150的端面射出。在作为接收用的光模块而发挥功能的部分中，光插座120(第二光插座140)将从光传输体150的端面射出的第二出射光L2向受光元件114射出。
虽然另外详细地对光插座120进行说明，但在此对本说明书中的光的称呼进行说明。此外，图3A示出在作为发送用的光模块而发挥功能的部分中通过的光(L1、Ls及Lm)，图3B中示出在作为接收用的光模块而发挥功能的部分中通过的光(L2)。
在本说明书中，将从发光元件112射出的光称作“第一出射光L1”。第一出射光L1表示从发光元件112的发光面至到达后述的光分离部133为止的光。另外，将作为第一出射光L1的一部分的光的、由光分离部133分离并从光插座120(第一光插座130)向光传输体150的端面射出的光称作“信号光Ls”。信号光Ls表示从光分离部133至到达光传输体150的端面为止的光。另外，将作为第一出射光L1的另一部分的、由光分离部133分离并从光插座120(第一光插座130)向检测元件113射出的光称作“监视光Lm”。即，监视光Lm表示从光分离部133至到达检测元件113为止的光。并且，将从光传输体150的端面射出的光称作“第二出射光L2”。第二出射光L2是表示从光传输体150的端面至到达受光元件114的受光面为止的光。第二出射光L2也是从其他光模块射出的接收光。
通过粘接剂(例如，热/紫外线固化性树脂)等公知的固定手段，使光电转换装置110和光插座120(第一光插座130和第二光插座140)彼此固定。
将光传输体150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安装于光插座120。不特别地限定光传输体150的种类。作为光传输体150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150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150的数量，不特别地进行限定，可根据用途来适当改变。在本实施方式中，光传输体150的数量为八根。八根光传输体150在光模块100的作为发送用的光模块而发挥功能的部分、和作为接收用的光模块而发挥功能的部分中分别各配置四根。
[光插座的结构]
图4A～图4F是表示本实施方式的光插座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。此外，在以下的说明中，将连接光传输体150的一侧的面作为光插座120的“正面”来说明。
如图4A～图4D所示，光插座120具有发送用的第一光插座130和接收用的第二光插座140。如图3A所示，第一光插座130以与发光元件112及检测元件113对置的方式配置在基板111上。另外，如图3B所示，第二光插座140以与受光元件114对置的方式配置在基板111上。通过将后述的第一嵌合部137和第二嵌合部144嵌合，来使第一光插座130和第二光插座140彼此连结。
使用对于在光通信中所用的波长的光具有透光性的材料，来形成第一光插座130及第二光插座140。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。这样，在第一光插座130及第二光插座140由树脂组合物构成的情况下，优选构成第一光插座130及第二光插座140的基体树脂是相同的。由此，第一光插座130和第二光插座140的线性膨胀系数彼此相同，即使在高温下使用光模块100时，也能够抑制形状精度的降低。
另外，从光模块100的使用时的安全对策的观点来看，也可以在构成发送用的第一光插座130的树脂组合物中，添加用于使在第一光插座130内通过的光(第一出射光L1、监视光Lm及信号光Ls)的强度衰减的光衰减材料。作为光衰减材料的例子，包括无机颗粒(炭黑或氧化铜等)及有机色素(酞菁系)。另外，也可以在发送用的第一光插座130的表面上配置光衰减膜。光衰减膜可以配置于第一光插座130的整个面，也可以仅配置于光学面。对于在第一光插座130的表面上配置光衰减膜的方法，不特别地进行限定，例如对第一光插座130的表面施加光衰减镀膜即可。作为光衰减膜的材料的例子，包括Cr、Ni合金及TiO2。
另外，从抑制表面上的光的反射的观点来看，优选在接收用的第二光插座140的表面上配置有反射防止膜。反射防止膜可以配置于第二光插座140的整个面，也可以仅配置于光学面。对于在第二光插座140的表面上配置反射防止膜的方法，不特别地进行限定，例如对第二光插座140的表面施加反射防止镀膜(AR镀膜，Anti-Reflection coating)即可。作为反射防止膜的材料的例子，包括SiO2、TiO2及MgF2。
(第一光插座的结构)
图5A～图5F是表示本实施方式的第一光插座130的结构的图。图5A是第一光插座130的俯视图，图5B是仰视图，图5C是主视图，图5D是后视图，图5E是左视图，图5F是右视图。
如图3A及图5A～图5F所示，第一光插座130是大致长方体形状的部件。在本实施方式中，在第一光插座130的底面形成有在底面向外部开口的大致四棱柱形状的第一凹部1301。在第一光插座130的顶面(与基板111对置的面(底面)的相反侧的面)上，沿着从光插座120的背面朝向正面的方向连续地形成有在顶面及右侧面向外部开口的、大致五棱柱形状的第二凹部1302(在权利要求书中称作“第一凹部”)、和大致五棱柱形状的第三凹部1303(在权利要求书中称作“第二凹部”)。关于细节虽然后述，但是，第二凹部1302的内表面的一部分是第一反射面132，第三凹部1303的内表面的一部分是分割反射面133a(参照后述的图6A)。此外，在本实施方式中，第二凹部1302与第三凹部1303相连。
第一光插座130具有：第一光学面131、第一反射面132、光分离部133、透射面134、第二光学面135、第三光学面136及第一嵌合部137。
第一光学面131使从发光元件112射出的第一出射光L1入射至第一光插座130内。此时，第一光学面131使从发光元件112的发光面(发光区域)射出的第一出射光L1折射并向第一光插座130内入射，使其转换为准直光。
对于第一光学面131的数量，不特别地进行限定，可根据用途来适当选择。在本实施方式中，第一光学面131的数量为四个。四个第一光学面131在第一光插座130的底面以与四个发光元件112分别对置的方式配置。
对于第一光学面131的形状，不特别地进行限定，可以是平面，也可以是曲面。在本实施方式中，第一光学面131是向发光元件112呈凸状的凸透镜面。另外，第一光学面131的俯视形状为圆形。优选第一光学面131的中心轴与发光元件112的发光面(及基板111的表面)垂直。另外，优选第一光学面131的中心轴与从发光元件112射出的第一出射光L1的光轴一致。
第一反射面132使由第一光学面131入射至第一光插座130内的第一出射光L1向第二光学面135侧反射。第一反射面132构成第二凹部1302的内表面的一部分。第一反射面132以随着从第一光插座130的底面靠近顶面而逐渐接近第二光学面135(第一光插座130的正面)的方式倾斜。不特别地限定第一反射面132的倾斜角度。在本实施方式中，第一反射面132的倾斜角度相对于向第一反射面132入射的光(第一出射光L1)的光轴为45°。对于第一反射面132的形状，不特别地进行限定，可以是平面，也可以是曲面。在本实施方式中，第一反射面132的形状为平面。入射光(第一出射光L1)以比临界角大的入射角入射至第一反射面132。
光分离部133将由第一光学面131入射至第一光插座130内并由第一反射面132反射后的第一出射光L1分离为朝向检测元件113的监视光Lm和朝向光传输体150的端面的信号光Ls。光分离部133配置在第一光学面131与第二光学面135之间的光路上。光分离部133构成第三凹部1303的内表面的一部分。
图6A、图6B是表示本实施方式的第一光插座130的光分离部133的结构的图。图6A是图3A中虚线所示的区域的局部放大剖面图，图6B是表示光分离部133附近的第一光插座130的光路的局部放大剖面图。图6B中为了表示第一光插座130内的光路而省略了第一光插座130的剖面的剖面线。
光分离部133具有多个分割反射面133a、多个分割透射面133b、及多个分割台阶面133c。多个分割反射面133a及多个分割透射面133b沿着分割反射面133a的倾斜方向交替配置(参照图6A所示的箭头)。
分割反射面133a使第一出射光L1的一部分作为监视光Lm向第三光学面136进行内部反射。分割反射面133a是相对于第一出射光L1的光轴的倾斜面。在本实施方式中，分割反射面133a以随着从第一光插座130的顶面靠近底面而逐渐接近第二光学面135(第一光插座130的正面)的方式倾斜。分割反射面133a的倾斜角度相对于第一出射光L1的光轴为45°。分割反射面133a在分割反射面133a的倾斜方向上被分割，且以规定间隔配置。多个分割反射面133a彼此配置于相同的平面上。
分割透射面133b使第一出射光L1的一部分(另一部分)作为信号光Ls向第二光学面135侧透射。分割透射面133b是相对于第一出射光L1的光轴的垂直面。分割透射面133b在分割反射面133a的倾斜方向上被分割，且以规定间隔配置。多个分割透射面133b配置为彼此平行。
分割台阶面133c是与第一出射光L1的光轴平行的面，将分割反射面133a与分割透射面133b连接。分割台阶面133c也在分割反射面133a的倾斜方向上以规定间隔配置。多个分割台阶面133c配置为彼此平行。
如图6A所示，分割反射面133a、分割台阶面133c及分割透射面133b以按照分割反射面133a、分割台阶面133c、分割透射面133b的顺序沿着从顶面朝向底面的方向的方式排列。分割反射面133a和分割透射面133b所成的角度中较小的角度是135°。另外，分割反射面133a和分割台阶面133c所成的角度中较小的角度也是135°。
接着，对由光分离部133进行的光的分离进行说明。
如图6B所示，由第一反射面132反射后的第一出射光L1的一部分的光以比临界角大的入射角向分割反射面133a进行内部入射。分割反射面133a使第一出射光L1的一部分的光向第三光学面136(检测元件113)进行内部反射，生成监视光Lm。另外，第一出射光L1的剩余部分的光入射至分割透射面133b。分割透射面133b使第一出射光L1的剩余部分的光透射，生成朝向第二光学面135(光传输体150的端面)的信号光Ls。此时，分割透射面133b由于是相对于入射的第一出射光L1的垂直面，因此不使信号光Ls折射。此外，分割台阶面133c形成为与第一出射光L1的入射方向平行，因此第一出射光L1不入射至分割台阶面133c。
对于信号光Ls与监视光Lm的光量比，只要能够在得到所希望的光量的信号光Ls的同时，得到能够对从发光元件112射出的第一出射光L1的强度或光量进行监视的监视光Lm即可，不特别地进行限定。信号光Ls与监视光Lm的光量比、与从第一反射面132侧观察光分离部133时的、分割透射面133b与分割反射面133a的面积比几乎相同。因此，能够通过改变从第一反射面132侧观察光分离部133时的、分割透射面133b与分割反射面133a的面积比(参照图6B的d1及d2)，来调整信号光Ls与监视光Lm的光量比。对于信号光Ls与监视光Lm的光量比，优选信号光Ls：监视光Lm＝5：5～9：1，进一步优选信号光Ls：监视光Lm＝7：3。在本实施方式中，信号光Ls：监视光Lm＝8：2。
透射面134使由光分离部133分离并射出到第一光插座130外的信号光Ls再次入射至第一光插座130内。透射面134构成第三凹部1303的内表面的一部分。
优选透射面134是相对于由光分离部133分离出的信号光Ls的垂直面。由此，能够使朝向光传输体150的端面的信号光Ls入射至第一光插座130内，而不会发生折射。另外，透射面134也可以是相对于由光分离部133分离出的信号光Ls的光轴的倾斜面。在该情况下，透射面134以随着从第一光插座130的底面靠近顶面而逐渐接近第二光学面135的方式倾斜。对于倾斜面的透射面134的倾斜角度，不特别地进行限定，但优选是与用于射出成型中的脱模的脱模斜度相当的倾斜角度。
第二光学面135使作为由第一光学面131入射至第一光插座130内的第一出射光L1的一部分的光的、通过了第一光插座130的内部的信号光Ls向光传输体150的端面射出。此时，第二光学面135使信号光Ls收束并向光传输体150的端面射出。
对于第二光学面135的数量，不特别地进行限定，可根据用途来适当选择。在本实施方式中，第二光学面135的数量为四个。四个第二光学面135在第一光插座130的正面上以与四个光传输体150的端面分别对置的方式配置。
对于第二光学面135的形状，不特别地进行限定，可以是平面，也可以是曲面。在本实施方式中，第二光学面135的形状是向光传输体150的端面呈凸状的凸透镜面。第二光学面135的俯视形状为圆形。优选第二光学面135的中心轴与光传输体150的端面垂直。
第三光学面136使由光分离部133分离出的监视光Lm向检测元件113射出。此时，第三光学面136使监视光Lm收束并向检测元件113射出。
对于第三光学面136的数量，不特别地进行限定，可根据用途来适当选择。在本实施方式中，第三光学面136的数量为四个。四个第三光学面136在第一光插座130的底面上以与四个检测元件113分别对置的方式配置。
对于第三光学面136的形状，不特别地进行限定，可以是平面，也可以是曲面。在本实施方式中，第三光学面136是向检测元件113呈凸状的凸透镜面。如上所述，从防止来自检测元件113的反射光返回到第一光插座130内的观点来看，优选第三光学面136的中心轴相对于检测元件113的检测面倾斜。
第一嵌合部137与后述的第二嵌合部144嵌合。由此，第一光插座130和第二光插座140被相互定位并连结。第一嵌合部137配置于第一光插座130的不同于与基板111对置的面(在本实施方式中为底面)的第一侧面1304(在本实施方式中为右侧面)的、与第二嵌合部144(后述)对置的位置。
对于第一嵌合部137的配置、形状、大小及数量，只要能够将第一光插座130和第二光插座140适当地连结即可，不特别地进行限定，其与第二嵌合部144的配置、形状、大小及数量分别对应。第一嵌合部137的数量为一个或两个以上。作为第一嵌合部137的形状的例子，包括凹形状及凸形状。作为第一嵌合部137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137包含配置在第一侧面1304的正面侧的圆柱形状的凸部、和配置在第一侧面1304的背面侧的圆柱形状的凹部。
(第二光插座的结构)
图7A～图7F是表示本实施方式的第二光插座140的结构的图。图7A是第二光插座140的俯视图，图7B是仰视图，图7C是主视图，图7D是后视图，图7E是左视图，图7F是右视图。
如图3B及图7A～图7F所示，第二光插座140是大致长方体形状的部件。在本实施方式中，在第二光插座140的底面形成有在底面向外部开口的大致四棱柱形状的第四凹部1401。在第二光插座140的顶面(与基板111对置的面(底面)的相反侧的面)上，形成有在顶面及左侧面向外部开口的大致五棱柱形状的第五凹部1402(在权利要求书中称作“第三凹部”)。关于细节虽然后述，但是，第五凹部1402的内表面的一部分为第二反射面142。
第二光插座140具有第四光学面141、第二反射面142、第五光学面143及第二嵌合部144。
第四光学面141使从光传输体150的端面射出的第二出射光L2入射至第二光插座140内。此时，第四光学面141使从光传输体150的端面射出的第二出射光L2折射并向第二光插座140内入射，使其转换为准直光。
对于第四光学面141的数量，不特别地进行限定，可根据用途来适当选择。在本实施方式中，第四光学面141的数量为四个。四个第四光学面141在第二光插座140的正面以与四个光传输体150的端面分别对置的方式配置。
对于第四光学面141的形状，不特别地进行限定，可以是平面，也可以是曲面。在本实施方式中，第四光学面141的形状是向光传输体150的端面呈凸状的凸透镜面。第四光学面141的俯视形状为圆形。优选第四光学面141的中心轴与光传输体150的端面垂直。另外，优选第四光学面141的中心轴与从光传输体150的端面射出的第二出射光L2的光轴一致。
第二反射面142使由第四光学面141入射至第二光插座140内的第二出射光L2向第五光学面143反射。第二反射面142构成第五凹部1402的内表面的一部分。第二反射面142以随着从第二光插座140的底面靠近顶面而逐渐接近第四光学面141(第二光插座140的正面)的方式倾斜。不特别地限定第二反射面142的倾斜角度。在本实施方式中，第二反射面142的倾斜角度相对于向第二反射面142入射的光(第二出射光L2)的光轴为45°。对于第二反射面142的形状，不特别地进行限定，可以是平面，也可以是曲面。在本实施方式中，第二反射面142的形状为平面。入射光(第二出射光L2)以比临界角大的入射角入射至第二反射面142。
第五光学面143使由第四光学面141入射至第二光插座140内并通过了第二光插座140的内部的第二出射光L2向受光元件114射出。此时，第五光学面143使第二出射光L2收束并向受光元件114的受光面射出。
对于第五光学面143的数量，不特别地进行限定，可根据用途来适当选择。在本实施方式中，第五光学面143的数量为四个。四个第五光学面143在第二光插座140的底面以与四个受光元件114分别对置的方式配置。
对于第五光学面143的形状，不特别地进行限定，可以是平面，也可以是曲面。在本实施方式中，第五光学面143的形状是向受光元件114呈凸状的凸透镜面。第五光学面143的俯视形状为圆形。优选第五光学面143的中心轴与受光元件114的受光面(及基板111的表面)垂直。
第二嵌合部144与第一嵌合部137嵌合。由此，第一光插座130和第二光插座140被相互定位并连结。第二嵌合部144配置于第二光插座140的与基板111对置的面(在本实施方式中为底面)不同的第二侧面1403(在本实施方式中为左侧面)的、与第一嵌合部137对置的位置。
对于第二嵌合部144的配置、形状、大小及数量，只要能够使第一光插座130和第二光插座140适当地连结即可，不特别地进行限定，其与第一嵌合部137的配置、形状、大小及数量分别对应。第二嵌合部144的数量为一个或两个以上。作为第二嵌合部144的形状的例子，包括凹形状及凸形状。作为第二嵌合部144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144包含配置在第二侧面1403的正面侧的圆柱形状的凹部、和配置在第二侧面1403的背面侧的圆柱形状的凸部。
[光模块中的光路]
接着，对光模块100中的光路进行说明。
在作为发送用的光模块而发挥功能的第一光插座130中，从发光元件112射出的第一出射光L1由第一光学面131入射至第一光插座130内。此时，第一出射光L1被第一光学面131转换为准直光。接下来，由第一光学面131入射至第一光插座130内的第一出射光L1由第一反射面132向光分离部133反射。到达光分离部133的第一出射光L1的一部分由分割反射面133a向第三光学面136进行内部反射，成为监视光Lm。监视光Lm由第三光学面136向第一光插座130外射出，到达检测元件113的检测面。另一方面，到达光分离部133的第一出射光L1的剩余部分在分割透射面133b透射并向第一光插座130外射出，成为信号光Ls。接下来，信号光Ls由透射面134再次入射至第一光插座130内，到达第二光学面135。到达第二光学面135的信号光Ls由第二光学面135向第一光插座130外射出，到达光传输体150的端面。
另一方面，在作为接收用的光模块而发挥功能的第二光插座140中，从光传输体150的端面射出的第二出射光L2由第四光学面141入射至第二光插座140内。此时，第二出射光L2被第四光学面141转换为准直光。接下来，由第四光学面141入射至第二光插座140内的第二出射光L2由第二反射面142向第五光学面143反射。接下来，到达第五光学面143的第二出射光L2由第五光学面143向第二光插座140外射出，到达受光元件114。
如以上那样，本实施方式的光插座120能够将发光元件112及受光元件114与多个光传输体150的端面适当地分别光学耦合。
[仿真]
如上所述，例如可通过射出成型来制造光插座120(第一光插座130及第二光插座140)。在通过射出成型来制造光插座120的情况下，在光路上形成熔合痕会对光的行进带来影响，所以是不优选的。因此，针对分别通过射出成型来制造第一光插座130及第二光插座140时可形成熔合痕的位置进行了仿真。
此外，为了比较，也对代替将第一光插座130和第二光插座140作为分体来进行成型，而一体地成型的光插座(以下，也称作“比较用的光插座”)120’进行了相同的仿真。比较用的光插座120’中，将第一光插座130及第二光插座140一体成型，除此以外与光插座120的结构相同，因此对于比较用的光插座120’的结构，在本实施方式中使用的附图标记上标以“’”来适当使用，并省略其说明。
在本仿真中，设想了分别制造1.8(mm)×3.2(mm)×6.0(mm)的第一光插座130、1.8(mm)×3.2(mm)×6.0(mm)的第二光插座140、和1.8(mm)×6.4(mm)×6.0(mm)的比较用的光插座120’的情况。在比较用的光插座120’的仿真中，设想了从配置于光插座120’的右侧面侧的浇口将溶融树脂注入至模具的型腔内的情况(参照后述的图8D)。另外，在第一光插座130的仿真中，设想了从配置于第一光插座130的左侧面侧的浇口将溶融树脂注入至模具的型腔内的情况(参照后述的图9A)。并且，在第二光插座140的仿真中，设想了从配置于第二光插座140的右侧面侧的浇口将溶融树脂注入至模具的型腔内的情况(参照后述的图9D)。此外，在各光插座的材料为聚醚酰亚胺(PEI)的前提下，设定了参数。
图8A～图8C是表示比较用的光插座120’的结构的图，图8D～图8F是表示在通过射出成型来制造比较用的光插座120’时可形成熔合痕的位置的仿真结果的图。此外，图8A表示比较用的光插座120’的俯视图，图8B表示仰视图，图8C表示图8B中的C-C线的剖面图。另外，图8D表示俯视比较用的光插座120’时的仿真结果，图8E表示仰视时的仿真结果，图8F表示在图8E中的F-F线处剖视观察时的仿真结果。
图9A～图9C表示在通过射出成型来制造第一光插座130时可形成熔合痕的位置的仿真结果的图，图9D～图9F表示在通过射出成型来制造第二光插座140时可形成熔合痕的位置的仿真结果的图。图9A表示俯视第一光插座130时的仿真结果，图9B表示仰视时的仿真结果，图9C表示在图9B中的C-C线处剖视观察时的仿真结果。另外，图9D表示俯视第二光插座140时的仿真结果，图9E表示仰视时的仿真结果，图9F表示在图9E中的F-F线处剖视观察时的仿真结果。
此外，在图8D及图9A、图9D中，箭头的方向表示制造各光插座时在型腔内流动的树脂的流动方向，涂黑部分表示熔合痕的产生。
如图8F所示，在比较用的光插座120’中，在成为第二凹部1302’(第一反射面132’)与第三凹部1303’(光分离部133’)之间的光路的区域中产生了熔合痕。这可以认为是由于在注入至模具的型腔内的溶融树脂以绕过第五凹部1402’的方式分流，且分流后的溶融树脂以绕过第二凹部1302’及第三凹部1303’的方式进一步分流时，分流后的溶融树脂在成为第一凹部1302’(第一反射面132’)与第二凹部1303’(光分离部133’)之间的光路的区域进行合流(参照图8D的箭头)。
相对于此，如图9C所示，在第一光插座130中，在成为第二凹部1302(第一反射面132)与第三凹部1303(光分离部133)之间的光路的区域中未产生熔合痕。这可以认为是由于虽然注入至模具的型腔内的溶融树脂以绕过第二凹部1302及第三凹部1303的方式分流，但分流后的溶融树脂未合流而填充到型腔内(参照图9A的箭头)。
另外，如图9F所示，在第二光插座140中同样地，在成为第五凹部1402(第二反射面132)附近的光路的区域未产生熔合痕。这可以认为是由于虽然注入至模具的型腔内的溶融树脂以绕过第五凹部1402的方式分流，但分流后的溶融树脂未合流而填充到型腔内(参照图9D的箭头)。
(效果)
如上所述，本实施方式的光插座120具有通过嵌合结构(第一嵌合部137和第二嵌合部144)彼此连结的、发送用的第一光插座130和接收用的第二光插座140。可以将第一光插座130和第二光插座140作为分体来制造。由此，能够防止在通过射出成型进行制造时，分流后的溶融树脂在成为光插座的光路的区域合流的情况，其结果，能够避免在成为光插座的光路的区域中的熔合痕的产生。因此，本实施方式的光插座120能够将发光元件112及受光元件114、与多个光传输体150的端面适当地分别光学耦合。
另外，能够通过事先使嵌合结构(第一嵌合部137和第二嵌合部144)统一，来对实施了不同的光学设计的第一光插座130和第二光插座140的组合容易地进行改变。
本实施方式的光插座120包含发送用的第一光插座130及接收用的第二光插座140多个部件，与由一个部件构成的以往的光插座相比，部件个数较多。但是，对于光插座120，能够通过单独地制造第一光插座130及第二光插座140，来避免熔合痕的产生，因此光插座120的设计的自由度增大。
此外，也可以在第一反射面132、分割反射面133a及第二反射面142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个数的情况下，优选采用仅利用了全反射面的结构。
另外，在上述实施方式的光插座120中，对光分离部133具有多个分割反射面133a、多个分割透射面133b、及多个分割台阶面133c的形态进行了说明，但本发明的光插座不限于该形态。例如，光插座也可以是后述的变形例的光插座120”。图10A、图10B是示意性地表示实施方式的变形例的光模块100”的结构的图。图10A是用于表示变形例的光模块100”的结构的剖面图，图10B是图10A中虚线所示的区域的局部放大剖面图，是表示光分离部133”附近的第一光插座130”的光路的局部放大剖面图。变形例的光模块100”仅光插座120”中的第一光插座130”的光分离部133”与上述实施方式的光模块100不同。
如图10A、图10B所示，在变形例的第一光插座130”中，光分离膜(光分离部133”)配置于第三凹部1303的内表面的一部分。光分离膜将第一出射光L1分离为朝向检测元件113的监视光Lm和朝向光传输体150的端面的信号光Ls。光分离膜使入射的光的一部分反射，使剩余部分透射。对于光分离膜，只要能够发挥该功能即可，不特别地进行限定，例如也可以是如上所述的金属(例如，Al、Ag、Au等)的薄膜。另外，能够通过改变光分离膜的透射率，来调整信号光Ls与监视光Lm的光量比。
在作为发送用的光模块而发挥功能的第一光插座130”中，到达光分离部133”的第一出射光L1的一部分由光分离膜向第三光学面136反射，成为监视光Lm，第一出射光L1的另一部分(剩余部分)在光分离膜透射并向第一光插座130”外射出，成为信号光Ls。
本申请主张基于2016年3月7日提出的日本专利申请特愿2016-043297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
10 光模块
20 光电转换装置
21 发光元件
22 检测元件
30、30’ 光插座
301’ 发送用部分
302’ 接收用部分
31 第一光学面
32 反射面
33 光分离部
34 透射面
35 第二光学面
36 第三光学面
37、37’ 第一凹部
38、38’ 第二凹部
39’ 第三凹部
40 光传输体
L 出射光
100、100” 光模块
110 光电转换装置
111 基板
112 发光元件
113 检测元件
114 受光元件
120、120’、120” 光插座
130、130” 第一光插座
1301 第一凹部
1302、1302’ 第二凹部
1303、1303’ 第三凹部
1304 第一侧面
131 第一光学面
132、132’ 第一反射面
133、133’、133” 光分离部
133a 分割反射面
133b 分割透射面
133c 分割台阶面
134 透射面
135 第二光学面
136 第三光学面
137 第一嵌合部
140 第二光插座
1401 第四凹部
1402、1402’ 第五凹部
1403 第二侧面
141 第四光学面
142 第二反射面
143 第五光学面
144 第二嵌合部
150 光传输体
L1 第一出射光
L2 第二出射光
Ls 信号光
Lm 监视光

Claims (6)

1.一种光插座，其配置于光电转换装置与多个光传输体之间，用于将发光元件及受光元件与所述多个光传输体的端面分别光学耦合，所述光电转换装置在基板上配置有所述发光元件、所述受光元件及用于对从所述发光元件射出的出射光进行监视的检测元件，该光插座具有：
发送用的第一光插座，该第一光插座具有配置于不同于与所述基板对置的面的第一侧面上的一个或两个以上的第一嵌合部，且以与所述发光元件及所述检测元件对置的方式配置在所述基板上；以及
接收用的第二光插座，该第二光插座具有配置于不同于与所述基板对置的面的第二侧面上且与所述一个或两个以上的第一嵌合部嵌合的一个或两个以上的第二嵌合部，且以与所述受光元件对置的方式配置在所述基板上，
在所述第一光插座，在与所述基板对置的面的相反侧的面上形成有向外部开口的第一凹部及第二凹部，
在所述第二光插座，在与所述基板对置的面的相反侧的面上形成有向外部开口的第三凹部，
所述第一凹部、所述第二凹部及所述第三凹部的内表面的一部分分别是反射面。
2.如权利要求1所述的光插座，其中，
所述第一光插座及所述第二光插座由树脂组合物构成，
构成所述第一光插座及所述第二光插座的基体树脂是相同的。
3.如权利要求1或权利要求2所述的光插座，其中，
所述第一光插座具有：
第一光学面，使从所述发光元件射出的第一出射光入射；
第二光学面，使作为由所述第一光学面入射的所述第一出射光的一部分的光的、通过了所述第一光插座的内部的信号光向所述光传输体的端面射出；
第一反射面，构成所述第一凹部的内表面的一部分，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；
光分离部，构成所述第二凹部的内表面的一部分，将由所述第一光学面入射的所述第一出射光分离为朝向所述检测元件的监视光和朝向所述光传输体的端面的所述信号光；以及
第三光学面，使由所述光分离部分离出的所述监视光向所述检测元件射出，
所述光分离部使所述第一出射光的一部分作为所述监视光向所述第三光学面进行内部反射，使所述第一出射光的另一部分作为所述信号光向所述第二光学面侧透射。
4.如权利要求3所述的光插座，其中，
所述光分离部包含：
多个分割反射面，是相对于所述第一出射光的光轴的倾斜面；以及
多个分割透射面，是相对于所述第一出射光的光轴的垂直面，
所述多个分割反射面及所述多个分割透射面沿着所述分割反射面的倾斜方向交替配置，
所述分割反射面使所述第一出射光的一部分作为所述监视光向所述第三光学面进行内部反射，
所述分割透射面使所述第一出射光的另一部分作为所述信号光向所述第二光学面侧透射。
5.如权利要求1～4中任意一项所述的光插座，其中，
所述第二光插座具有：
第四光学面，使从所述光传输体的端面射出的第二出射光入射；
第五光学面，使由所述第四光学面入射并通过了所述第二光插座的内部的所述第二出射光向所述受光元件射出；以及
第二反射面，构成所述第三凹部的内表面的一部分，使由所述第四光学面入射的所述第二出射光向所述第五光学面反射。
6.一种光模块，其包括：
光电转换装置，该光电转换装置具有基板、配置在所述基板上的发光元件、配置在所述基板上的受光元件、和配置在所述基板上且用于对从所述发光元件射出的出射光进行监视的检测元件；以及
权利要求1～5中任意一项所述的光插座，
所述第一光插座以与所述发光元件及所述检测元件对置的方式配置在所述基板上，
所述第二光插座以与所述受光元件对置的方式配置在所述基板上，
通过将所述第一嵌合部和所述第二嵌合部嵌合，来使所述第一光插座和所述第二光插座彼此连结。
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