JP2000155242A

JP2000155242A - 光ファイバを含む光モジュール

Info

Publication number: JP2000155242A
Application number: JP10346623A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Nitta; 淳新田; Takaaki Numai; 貴陽沼居
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-11-19
Filing date: 1998-11-19
Publication date: 2000-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】良好な特性を容易に保持でき、取り扱いが容易
であり、比較的構成の簡単な小型の光ファイバを含む光
モジュールである。【解決手段】光モジュールでは、光ファイバ１の終端部
において、その端面に少なくとも１つの光素子ないし光
部品２、３が実質的に直接接して固定されている。ファ
イバ端に光素子２、３を直接的に固定することにより、
光素子２、３と光ファイバ１間の光学結合が不要とな
り、光モジュールの小型化が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光信号の送信、受
信あるいは送受信などを行う為の光ファイバを含む光モ
ジュールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、光モジュールは、光ファイバと光
検出器等の光デバイスの間の光学結合を効率良く設定
し、環境変化で光学結合の変化が起きない様に、強固に
各光デバイスを固定したり、周囲温度の変化に対応する
ために光デバイスの付近に或は接して温度調整手段を導
入したり、強固なケースで光検出器等の光デバイスを保
護したりするといった構成をとっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、光ファイバを他の光ファイバや光部品ないし
光デバイスに高効率に結合すること、その特性を保持す
ることを目的としているので、以下の様な欠点があっ
た。１．光ファイバの受け手側に光部品を形成するため
に、電子回路を形成している基板に光部品も実装する必
要があり、光モジュールの配置を充分に考慮しなければ
ならなかった。２．従来、電気によって接続して、部分を光化しよう
とすると、光部品ないし光デバイスのために回路の工夫
をして、消費電力や放熱の問題が起きない様にしてい
た。３．モジュール内の光学結合を高効率に行うことが困
難であった（特に、単一モードファイバと光デバイスの
結合では、結合面同士の形状の不一致に伴う問題、厳密
な結合精度が要求されるという問題などがある）。４．光モジュールを電子回路の基板に半田付けで固定
しなければならなかった。

【０００４】よって、本発明の目的は、良好な特性を容
易に保持でき、取り扱いが容易であり、比較的構成の簡
単な小型の光ファイバを含む光モジュールを提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成する為の本発明の光モジュールは、光ファイバの終端
部において、その端面に少なくとも１つの光素子ないし
光部品が実質的に直接接して固定されていることを特徴
とする。この構成において、ファイバ端に直接的に固定
することにより、光素子と光ファイバ間の光学結合等が
不要となり、良好な特性を保持した光モジュールの小型
化が可能となり、よって、取り扱いが容易となる。

【０００６】上記の基本構造に基づいて、以下の如きよ
り具体的な構造が可能である。モジュールヘの電気信号
である入出力を通すリード線がモジュールの端面に出て
いて、これによりモジュール外部の光素子用駆動素子
（駆動回路、受信回路等であり、この場合はこの駆動素
子はモジュール外部にある）や光素子用駆動素子の制御
装置（この場合は光素子用駆動素子はモジュール内部に
ある）と電気的接続が容易にできる。

【０００７】前記光素子を駆動する素子が光素子に電気
的に接続されてそれに隣接してモジュール内に固定され
ている。この構成において、光素子とその駆動電子回路
などを光ファイバ端に形成することにより、駆動回路と
光デバイス間の電気的結合を容易にでき、光モジュール
の小型化が可能となる。

【０００８】前記光素子は、発光素子と受光素子の少な
くとも一方から成る。この構成において、光ファイバ端
に形成された発光素子、受光素子は、ファイバとの光学
結合を容易にし、光モジュールの小型化を可能とする。

【０００９】光ファイバの端面にコア径が徐々に拡大さ
れたコア拡大部が形成されていて、その端面に少なくと
も１つの光素子が実質的に直接接して固定されている。
拡大された所に光素子を設置するので、その位置決めが
楽になる。

【００１０】光ファイバの終端部に前記光素子を載置す
る為の端面の一部が伸びて形成されたひさし部などの支
持部が形成されている。光素子をファイバ端に設置する
のに都合の良い支持部が形成されているので、光素子を
容易に所望位置に位置決めできる。上記拡大部に支持部
が形成されていれば、光素子の位置決めは更に楽にな
る。

【００１１】光ファイバの終端部は前記光素子、駆動回
路等と共にモールドされている。光モジュールの端部の
取り扱いが楽になると共に、この端部がコネクタ等とし
て所望の形状に容易に形成できる。

【００１２】前記モールド部は外観がコネクタ形状であ
り、受け側のリセプタクルに差し込むことにより外部と
リード線を介して接続が形成される様に構成されてい
る。光ファイバ端に光素子や駆動回路を組み込んだ部分
をコネクタ形状とすることで、光モジュールと外部の電
気回路との接続が簡単にできる。

【００１３】前記コネクタ形状が、電気のコネクタ形状
と同じであり、共通のリセプタクルに差し込める様に構
成されている。光ファイバを使用する場合に、電線を用
いる場合と同じ形状のコネクタ形状の光モジュールを用
いると、外部のリセプタクル側で、光と電気で異なる構
成を考える必要がなくなる。この場合、光モジュール内
部で使用する光デバイスは低消費電力のものの方が好ま
しい。

【００１４】前記光ファイバの端面は矩形状である。端
面が矩形状であれば、光素子の端面形状との整合性が良
くなる場合が多くなり、光素子の設置が楽になる。

【００１５】素材がプラスチック（本明細書において、
プラスチック光ファイバという用語は、石英系光ファイ
バに対して、ポリマー、合成樹脂などの様な塑性変形可
能で光学的に透明な光学材料で出来ている光ファイバの
意味で用いている）である。扱い易く、比較的コアサイ
ズの大きいプラスチック光ファイバであれば、その端面
に光素子等を直接的に設置するのは容易である。

【００１６】

【発明の実施の形態】（実施例１）図１は本発明の実施
例１の特徴を最も良く表す光軸に沿った断面図である。
同図のおいて、１はコア１ａとクラッド１ｂから成る光
ファイバ（例えば、コア径ないしコアの一辺が１ｍｍ程
度の円形断面或は矩形断面（図２に示す）のプラスチッ
ク光ファイバ）、２は半導体レーザ（例えば、端面発光
半導体レーザ）、３は光検出器（ｐｉｎフォトダイオー
ド、アバランシェフォトダイオードなど）、４はレーザ
駆動回路、５は受信回路、６は半導体レーザ２、光検出
器３、レーザ駆動回路４、受信回路５を所定位置に固定
して樹脂で固めたモールド、７はモールド６で形状決め
されたコネクタないしプラグ中にあるリードである。

【００１７】リード７は半導体レーザ２及び光検出器３
に対して夫々電源電力供給用と信号線用のものがあり、
これらは、コネクタないしプラグとして形成されたモー
ルド６がリセプタクルに差し込まれると、夫々に対応す
るリセプタクル中の線（これらは夫々対応する電気素子
に繋がっている）と繋がる。このコネクタ形状が従来の
電気のものと同じであれば（すなわち、このリセプタク
ルが光ファイバ用と電線用で共用され得る様に構成され
ていれば）、ユーザは、光部品用の特殊なリセプタクル
を用いることなく、従来の機器が有しているリセプタク
ルに上記光用コネクタを差し込むことにより、電気の接
続と同じ様に用いられる。これにより、光素子と電気素
子は、プリント基板等の基板に固定することなく、結合
させられる。但し、この場合、半導体レーザ２及び光検
出器３は電源電力が必要なので上記光用コネクタはこの
為のリードを持つのに対して、電気の接続の場合は信号
用のもののみが必要とされて電源電力供給用のものは必
要とされない。従って、リセプタクル側に特別の工夫を
施して、上記光用コネクタが接続されるときは電源電力
供給用リードに電力が供給される様にするが、電気の接
続のプラグが差し込まれるときは電源電力供給用の線が
どこにも接続されない様にする必要がある。

【００１８】上記構成において、光ファイバ１のコア１
ａの端面に、半導体レーザ２と光検出器３の端面が実質
的に突き当てられて固定されていて、その後に、駆動回
路４と受信回路５が夫々形成され、この部分がモールド
されている。そして、このモールド部分が、上で述べた
様に特定のコネクタ形状となっている。半導体レーザ２
と光検出器３の端面は直接光ファイバ１のコア１ａの端
面に突き当てられてもよいが、それらの端面の損傷を防
ぐ為に基板に端面をほぼ揃えて（若干光デバイスの端面
を引っ込ませる）この光デバイスを固定し、この基板の
端面を光ファイバ１のコア１ａの端面に突き当てて接着
剤で固定してもよい。こうすれば、半導体レーザ２など
の端面が保護されて良好な性能が確保できる。

【００１９】本実施例において、光ファイバ１にコア径
の大きなプラスチック光ファイバを用いれば、１本の光
ファイバ１ヘ、直接、半導体レーザ２と光検出器３を光
学的に結合することが容易に可能となる。このため、分
岐・合流機能を有する部材を介在させて用いなくてよ
く、構成の小型化が可能となる。

【００２０】この様な構成の光ファイバ１を互いに結合
させることにより、簡単に光リンクを構成できる。ま
た、上記した様に、光部品を駆動するのに必要な電気回
路（レーザ駆動回路４、受信回路５）が、光ファイバ１
と一体となったモールド６内に形成され、モールド６
は、それ自体を、コネクタ形状としている。そして、モ
ールド６内の光ないし電気部品と外部はリード７を用い
て、電気信号及び駆動電力のやりとりを行う。よって、
モールド６と同じ形状のコネクタを電線を用いて接続す
る場合にも上記リセプタクルを用いることにより、リセ
プタクル側の回路部分の共通化をはかることができる
（但し、上で述べたような条件がある）。この場合、半
導体レーザ２、光検出器３、レーザ駆動回路４、受信回
路５は、電線で接続する場合と同程度の消費電力で動作
する光素子、駆動回路等である必要があるが、半導体レ
ーザとしては、例えば、面発光型レーザを用いることに
より低消費電力の光部分を形成することができる。

【００２１】また、上記の構成に加えて、光ファイバ１
と光素子（ここでは、半導体レーザ２や光検出器３）の
間をコア拡大領域（後述の実施例２参照）を用いて接続
することにより、さらに、各部品の組み上げが楽にな
る。コア拡大領域では、光ファイバ１のコア１ａがテー
パ状に拡大されており、光ファイバ１中を伝送されてき
た光ビームが所望の値に広がる。例えば、光ファイバ１
のコア径が１ｍｍで、それを５ｍｍまで広げたい場合
は、約２０ｃｍ程度の円柱状（径１ｃｍ程度）等の構造
のものである。光ファイバ１中を伝送される光は、コア
拡大領域で、自然に広がり（この様に自然に広げる為に
約２０ｃｍ程度のコア拡大領域の長さが必要であるが、
ここにレンズなどを導入すれば短くできる）、コア拡大
領域の端では約５ｍｍφの光ビームになっている。よっ
て、上記の如く各部品の組み上げが楽になる。

【００２２】また、本実施例では、１つのファイバ端に
発光素子と受光素子が組み込まれている例を示したが、
どちらか一方であっても構わない。すなわち、片側に発
光素子が組み込まれた本実施例、もう一方に、光検出器
が組み込まれた構成とすることにより、片方向の通信が
可能となる。

【００２３】更に、図２はクラッド１ｂ’と矩形コア１
ａ’を持つ光ファイバ１’の例を示し、矩形コア１ａ’
に対する光デバイス（発光素子１０と受光素子１１）の
配置を示した。この例では、矩形コア１ａ’の片半分に
発光源をもう片方に受光素子を配置してある。また、本
実施例では、光源として半導体レーザを用いた例をあげ
たが、もちろん発光ダイオードでもよく、光検出器とし
てはエタロンなどのフィルタを受光面上に備えた光部品
付きの様なものでもよい。。

【００２４】（実施例２）図３は本発明の実施例２の特
徴を最もよく表す光軸に沿った断面図である。同図にお
いて、１１は光ファイバ（例えば、コア径１ｍｍのプラ
スチック光ファイバ）、１２はコア拡大領域、１３は、
例えば半導体レーザである光部品ないし光素子、１４は
光部品１３の駆動回路、１５はモールド樹脂である。コ
ア拡大領域１２については、上で述べた通りである（こ
の例では、コア拡大領域１２は、徐々に拡大する部分と
拡大した端をそのままの径で延長させた部分から成
る）。ここでは、コア拡大領域１２の一部（底部）がひ
さし状になっていて（図中、１２ａ）、この部分に光部
品や電気部品を固定できる様になっている。ひさし部分
（支持部）１２ａを用いて、ここに光部品や電気部品を
固定ないし位置決めした後に、モールド１５を施してあ
る。ひさし部分の形成は、図示のような切り欠き方に限
らない。

【００２５】コア拡大領域１２のひさし部分１２ａは、
同様の構成をコア拡大領域のない光ファイバに適用する
場合よりも、大きいので、部品を固定するための構造を
導入し易い。ただし、コア径が１ｍｍ程度あるプラスチ
ック光ファイバの様な場合、光素子に比較してコア径が
大きいので、コア拡大領域がなくても本実施例と同じ構
成が容易に採れる。その他の点は実施例１と同じであ
る。

【００２６】（実施例３）図４は、上記のコア拡大領域
或はモールド部分２６を、直方体状に拡張して変形し、
光ファイバ２１の端面に固定した光素子２０の駆動回路
２２からのリードのピン２７を外側に出した構造となっ
ている（ＩＣパッケージの様になっている）実施例３を
示す。この様にすることで、他の電気部品と同様に、プ
リント基板上にこのモールド部分２６を容易に実装する
ことが可能となる。ここでは、コア拡大領域が図３の様
にあっても、無くても、同様の構成とすることができ、
同じ効果がある。その他の点は上記実施例と同じであ
る。

【００２７】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、光
素子、その駆動回路などを光ファイバ端に直接的に配置
することにより、取り扱いが容易で、小型な光ファイバ
を含む光モジュールを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の構成を説明するための断面
図である。

【図２】本発明の実施例１に矩形コアを適用した場合の
構成例を説明するための端面図である。

【図３】本発明の実施例２を説明するための断面図であ
る。

【図４】本発明の実施例３の構成を示す斜視図である。

【符号の説明】

１、１’、１１、２１光ファイバ１ａ、１ａ’ コア１ｂ、１ｂ’ クラッド２、３、１０、１１、１３、２０光素子（光部品、
発光素子、受光素子）４、５、１４、２２駆動回路（レーザ駆動回路、受
信回路）６、１５、２６モールド７、２７リード１２コア拡大領域１２ａひさし領域（支持部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H037 AA01 BA02 BA11 CA06 CA07 DA03 DA06 5F073 AB15 AB28 BA02 FA28 5F088 AA01 BA15 BA16 BB01 EA09 EA11 EA16 JA14 LA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ファイバの終端部において、その端面に
少なくとも１つの光素子が実質的に直接接して固定され
ていることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】モジュールヘの電気信号である入出力を通
すリード線がモジュールの端面に出ていることを特徴と
する請求項１記載の光モジュール。
【請求項３】前記光素子を駆動する素子が光素子に電気
的に接続されてそれに隣接して固定されていることを特
徴とする請求項１または２記載の光モジュール。
【請求項４】前記光素子は、発光素子と受光素子の少な
くとも一方から成ることを特徴とする請求項１、２また
は３記載の光モジュール。
【請求項５】光ファイバの端面にコア径が徐々に拡大さ
れたコア拡大部が形成されていて、その端面に少なくと
も１つの光素子が実質的に直接接して固定されているこ
とを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の光モジ
ュール。
【請求項６】光ファイバの終端部に前記光素子を載置す
る為の端面の一部が伸びて形成された支持部が形成され
ていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載
の光モジュール。
【請求項７】光ファイバの終端部は前記光素子と共にモ
ールドされていることを特徴とする請求項１乃至６の何
れかに記載の光モジュール。
【請求項８】前記モールド部は外観がコネクタ形状であ
り、受け側のリセプタクルに差し込むことにより外部と
リード線を介して接続が形成される様に構成されている
ことを特徴とする請求項７記載の光モジュール。
【請求項９】前記コネクタ形状が、電気のコネクタ形状
と同じであり、共通のリセプタクルに差し込める様に構
成されていることを特徴とする請求項８記載の光モジュ
ール。
【請求項１０】前記光ファイバの端面は矩形状であるこ
とを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の光モジ
ュール。
【請求項１１】素材がプラスチックであることを特徴と
する請求項１乃至１０の何れかに記載の光ファイバ。