JP2001074986A

JP2001074986A - 光モジュール

Info

Publication number: JP2001074986A
Application number: JP25248699A
Authority: JP
Inventors: Makoto Osawa; 誠大沢; Takehisa Ide; 剛久井出; Yoshiya Isono; 吉哉磯野; Tsutomu Watanabe; 勉渡辺
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1999-09-07
Filing date: 1999-09-07
Publication date: 2001-03-23

Abstract

(57)【要約】【課題】光モジュール、特に小形光トランシーバを、
小ロットでも安価に製造できるようにする。【解決手段】金属シール型発光素子１５および金属シ
ール型受光素子１６をデバイスホルダ２０、２１にそれ
ぞれ取り付ける。各デバイスホルダ２０、２１に調心溝
２０ｃ、２１ｃを設ける。２心光フェルール１２の２本
の光ファイバ１７をピッチ変換用光ファイバとして適宜
長さだけ延出させ、先端部を前記調心溝２０ｃ、２１ｃ
に配置し、押さえ板で固定する。金属シール型発光素子
１５および受光素子１６を接続用基板２２、２３を介し
て基板１３に実装する。基板１３、２心光フェルール１
２、デバイスホルダ２０、２１等をモールド２７で一体
化する。金属シール型光素子を用いながら、小形光トラ
ンシーバの狭い規格寸法に対応可能である。小ロットの
入手が困難でコストの高い光素子チップを用いずに、入
手の容易な金属シール型光素子を適用できるので、小ロ
ットでも安価に製造することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光通信システム
において、光ファイバと電子回路とを結合して光送信ま
たは光受信または光送受信を行なう光モジュールに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図７、図８に光送受信を行なう光モジュ
ール（すなわち光トランシーバ）１の従来例を示す。図
７は光モジュール１の内部構造を示す平面図、図８は図
７のＡ−Ａ断面図である。２は２心の光フェルール、３
はＩＣパッケージと同様な構造のパッケージ、４は基
板、５はレーザーダイオード（ＬＤ）等の発光素子チッ
プ、６はフォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子チッ
プ、７は光フェルール２に挿通固定された光ファイバで
ある。各光素子チップ５、６はそれぞれマウント１１、
１２を介して基板４上に実装され、光フェルール２から
短く延出した光ファイバ７の先端（いわゆるピッグテイ
ル）が各光素子チップ５、６にそれぞれ臨むように、こ
れらがパッケージ３内に一体化されている。この場合、
各光ファイバ７の先端が正確に各光素子チップ５、６に
対向する必要があるので、当該光モジュール１の組立工
程では、高精度位置決め装置を用いて各光素子チップ
５、６を実装（図示例では、光素子チップ５、６を実装
したマウント１１、１２を基板４に実装）している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の光モジュール１
では、ＬＤやＰＤ等の光素子をチップ（光素子チップ
５、６）で購入する必要がある。しかし、半導体チップ
は、これを製造するメーカーにとって出荷検査や品質保
証等の難しさがあるため、これを供給するメーカーはい
わゆるＴＯ−ＣＡＮ型半導体等の金属シール型半導体を
供給するメーカーに比べて少なく、購入に関してやや制
約となる。また、購入量最低単位も例えば１ロット１０
０個以上を要求される等、少数の必要量だけを求めるこ
とが困難な事情がある。また、光素子チップ５、６を実
装するマウント１１、１２についても、同様な問題（メ
ーカーが少ない、購入量最低単位が大きい等）がある。
また、製造数量が少ない場合には、光素子チップ５、６
の実装の条件出しに要する時間（１個当たりの時間）が
長いものとなる。このようなことから、材料コスト、実
装コストが高くなり、光モジュールの製造コストが高く
なるという問題があった。さらに、各光素子毎の指向性
のバラツキがあるため、光ファイバ端面との調心工程が
複雑になるという問題もある。

【０００４】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、入手の容易な金属シール型の光素子を用いて光モジ
ュールを構成することを可能にして、少ロットでもコス
トを安くすることが可能であり、さらに光ファイバと各
光素子との間の調心作業が容易な光モジュールを提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の光モジュールは、調心溝を設けたデバイスホルダに
金属シール型光素子を固定し、光フェルールから延出さ
せた光ファイバの先端近傍を前記デバイスホルダの調心
溝に収容し押さえ板で固定して、当該光ファイバの先端
を前記金属シール型光素子の発光部または受光部に臨ま
せ、前記金属シール型光素子を基板上に実装し、これら
全体を一体化したことを特徴とする。

【０００６】請求項２の光モジュールは、それぞれ調心
溝を設けた光送信用および光受信用のデバイスホルダに
それぞれ金属シール型発光素子および金属シール型受光
素子を固定し、２心の光フェルールから延出させた２本
の光ファイバの各先端近傍を前記各デバイスホルダの調
心溝にそれぞれ収容し押さえ板で固定して、当該各光フ
ァイバの先端を前記金属シール型発光素子の発光部また
は金属シール型受光素子の受光部に臨ませ、前記金属シ
ール型発光素子および金属シール型受光素子をそれぞれ
基板上に実装し、これら全体を一体化したことを特徴と
する。

【０００７】請求項３の光モジュールは、棒状フェルー
ル挿入穴を設けたデバイスホルダに金属シール型光素子
を固定し、光フェルールから延出させた光ファイバの先
端に棒状フェルールを取り付けるとともにこの棒状フェ
ルールを前記デバイスホルダの棒状フェルール挿入穴に
挿入して、当該光ファイバの先端を前記金属シール型光
素子の発光部または受光部に臨ませ、前記金属シール型
光素子を基板上に実装し、これら全体を一体化したこと
を特徴とする。

【０００８】請求項４の光モジュールは、それぞれ棒状
フェルール挿入穴を設けた光送信用および光受信用のデ
バイスホルダにそれぞれ金属シール型発光素子および金
属シール型受光素子を固定し、２心の光フェルールから
延出させた２本の光ファイバの各先端にそれぞれ棒状フ
ェルールを取り付けるとともに各棒状フェルールを前記
各デバイスホルダの棒状フェルール挿入穴にそれぞれ挿
入して、当該各光ファイバの先端を前記金属シール型発
光素子の発光部または金属シール型受光素子の受光部に
臨ませ、前記金属シール型発光素子および金属シール型
受光素子をそれぞれ基板上に実装し、これら全体を一体
化したことを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図４を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態
の光モジュール１１の内部構造を示す平面図、図２は図
１のＢ−Ｂ断面図である。１２は２心の光フェルール、
１３は基板、１５は面発光型のレーザーダイオード（Ｌ
Ｄ）等の発光素子チップを内蔵した例えばＴＯ−ＣＡＮ
型等の金属シール型発光素子、１６はフォトダイオード
（ＰＤ）等の受光素子チップを内蔵した同じく金属シー
ル型受光素子、１７は２心光フェルール１２に挿通固定
された光ファイバである。２心光フェルール１２は当該
光モジュール１１に接続する相手側光コネクタを嵌合さ
せるレセプタクル１８に取り付けられており、このレセ
プタクル１８は基板１３に固定されている。また、１９
は端子ピンであり、この端子ピン１９を回路基板にはん
だ付けする。前記２心フェルール１２は、例えばＭＴ光
コネクタ用のフェルール等のように、相手側（プラグ
側）光コネクタと嵌合ピンにより精密位置決めされる方
式のものを用いるとよい。

【００１０】前記レセプタクル１８は、いわゆるＭＴ−
ＲＪコネクタ用のレセプタクルである。図６（イ）、
（ロ）に示すように、ＭＴ−ＲＪコネクタ５０とは、Ｍ
Ｔ光コネクタ型の光フェルール５１をプラグハウジング
５２内に収容した構造であり、レセプタクル１８と係合
するための係止レバー５３を有している。ＭＴ−ＲＪコ
ネクタ５０をレセプタクル１８内に押し込むと、係止レ
バー５３の先端に設けた楔型の係止部５３ａがレセプタ
クル１８の上部の係止穴１８ａに嵌入して、プラグハウ
ジング５２とレセプタクル１８とが互いに係止され、そ
の時、同時にフェルール５１、１２同士がピン５４によ
るピン嵌合位置決合わせ方式で接続される。また、この
レセプタクル１８とプラグハウジング５２との結合状態
の解除は、係止レバー５３の頂部（つまみ）５３ｂを押
し下げて、図６（イ）、（ロ）で左方に引きぬくことに
よりなされる。５５は光ファイバコードである。

【００１１】この実施形態の光モジュール１１は、光送
受信用小形光モジュール（いわゆる小形トランシーバ
（ＳＦＦ光トランシーバ））であって、この小形光モジ
ュールは外形が規格で決まっており特に幅寸法が小さい
ので、光素子として、半導体チップでなくそれよりサイ
ズの大きくなるＴＯ−ＣＡＮ型半導体等の金属シール型
半導体は用いることを可能にするために、以下のような
種々の工夫をしている。

【００１２】前記金属シール型発光素子１５、１６は、
内蔵する発光素子チップまたは受光素子チップに面して
取り付けた球レンズ１５ａまたは集光レンズ１６ａを備
えており、プラスチック製の概ね漏斗形のデバイスホル
ダ２０、２１の凹所２０ｆ、２１ｆに収容固定され、Ｌ
字形の素子接続用基板２２、２３を介して基板１３に実
装されている。すなわち、各金属シール型発光素子１
５、１６のピン端子１５b、１６ｂは、基板１３にはん
だ付けした素子接続用基板２２、２３にそれぞれはんだ
付けされている。なお、受光素子（金属シール型受光素
子）は一般に、集光レンズを予め半導体メーカーで装着
して、集光レンズ付き金属シール型受光素子としてい
る。しかし、発光素子（金属シール型発光素子）は通
常、半導体メーカーではレンズ（球レンズ）を装着しな
いので、組み立てる側で光ファイバとの調心をしながら
最適位置に配置するのが一般的である。本発明では、球
レンズ１５ａと金属シール型発光素子１５との両者をデ
バイスホルダ２０内に嵌合することにより、位置決めが
行なわれる。

【００１３】前記デバイスホルダ２０、２１は、その細
径部分２０ａ、２１ａの断面図である図３（イ）に示す
ように、細径部分２０ａ、２１ａのホルダ本体側部分
（下側）２０ｂ、２１ｂに例えばＶ溝（Ｖ形の調心溝）
２０ｃ、２１ｃを形成し、このＶ溝２０ｃ、２１ｃに収
容した送信用または受信用の光ファイバ１７（なおＶ溝
に載せる部分の光ファイバのコーティングを除去してお
く）をホルダ本体とは別体の上側の押さえ板２０ｄ、２
１ｄで押し付け、ＵＶ樹脂や熱硬化性樹脂で固定してい
る。なお、光ファイバ１７を収容固定する調心溝は実施
形態のようなＶ溝に限らず、Ｕ溝等でもよく、形状は特
に限定されない。また、押さえ板２０ｄ、２１ｄは、図
３（イ）のようにＶ溝２０ｅ、２１ｅを設けたものに限
らず、図３（ロ）の押さえ板２０’ｄ、２１’ｄのよう
にフラットなものでもよい。なお、小形光モジュールの
幅寸法は１３．６ｍｍに規格化されているので、その幅
寸法に収まるように、デバイスホルダ２０、２１の厚み
ｄは極力薄くする。また、この実施形態のデバイスホル
ダ２０、２１は、光ファイバを配置する調心溝の部分に
別部材の押さえ板２０ｄ、２１ｄを設けた構成、すなわ
ち、調心溝の部分のみ二つ割りの構成としたが、デバイ
スホルダ２０、２１の全体を、調心溝部分を境界とした
二つ割り構造とすることもできる。

【００１４】前記金属シール型発光素子１５は例えばキ
ャップ外径が４．７ｍｍφ、鍔径が５．４ｍｍ、高さが
３．８ｍｍである。前記は金属シール型受光素子１６は
例えばキャップ外径が４．６５ｍｍφ、鍔径が５．４ｍ
ｍ、高さが３．７５ｍｍであり、増幅器を内蔵してい
る。上記の寸法の２つの金属シール型光素子１５、１６
を並べて配置すると、２心光フェルール１２における送
信用・受信用光ファイバ間のピッチより十分大きいの
で、２つの金属シール型光素子１５、１６間のピッチ
（光出射口・光入射口間のピッチ）を２心光フェルール
１２における送信用・受信用光ファイバ間のピッチに変
換するために、上述の通り２心光フェルール１２の各光
ファイバ１７を延長して、各金属シール型光素子１５、
１６につないでいる。この場合、当該光モジュール１１
内には光ファイバの余長を収納するスペースは取れない
ので、２心光フェルール１２に挿通固定した光ファイバ
１７を直接余長なしで切断し、次いで、端面をカット
し、デバイスホルダ２０、２１の前記Ｖ溝２０ｃ、２１
ｃに収容し、押さえ板２０ｄ、２１ｄで押さえ付け、Ｕ
Ｖ樹脂や熱硬化樹脂で固定している。なお、使用する光
ファイバとして、例えば、送信側はコア／クラッド径＝
１０／１２５μｍのＳＭ（シングルモード）光ファイ
バ、受信側はコア／クラッド径＝６２．５（以上）／１
２５μｍのＭＭ（マルチモード）光ファイバを用いてい
る。次いで、２点鎖線で示すように、プラスチックモー
ルド２７を施して各部品を一体化する。

【００１５】上記の光モジュール１１によれば、光素子
として金属シール型光素子１５、１６を用いながら、い
わゆる小形光トランシーバに求められる小寸法を実現し
ている。このように、光素子として半導体チップ（発光
素子チップや受光素子チップ）を用いる必要がなく、市
販品として入手の容易な金属シール型光素子を適用でき
るようになっているので、小ロットでもコストを安くす
ることが可能となる。

【００１６】図４に本発明の他の実施形態を示す。この
実施形態の光モジュール３１は、２心光フェルール１２
から延出する各光ファイバ１７の先端に単心の棒状フェ
ルール３４を取り付け、発光素子用および受光素子用の
２つのデバイスホルダ３２、３３に、発光素子チップ内
蔵の金属シール型発光素子１５およびを受光素子チップ
内蔵の金属シール型受光素子１６をそれぞれ取り付け、
前記金属シール型発光素子１５および金属シール型受光
素子１６を基板１３上に実装し、各光ファイバ１７に取
り付けた円形断面の各棒状フェルール３４を、前記金属
シール型発光素子１５および金属シール型受光素子１６
にそれぞれあけた棒状フェルール挿入穴３２ａ、３３ａ
に挿入して、当該各光ファイバ１７の先端を前記金属シ
ール型発光素子１５の発光素子チップおよび金属シール
型受光素子１６の受光素子チップに臨ませた構成であ
る。前記２つのデバイスホルダ３２、３３は、小さな基
板１３上に効率的に配置できるように、前後に位置をず
らせて互いに平行に配置している。なお、この実施形態
の棒状フェルール３４は、いわゆるＳＣフェルールのジ
ルコニア製円筒光フェルールの部分であるが、そのフェ
ルール径には、ＪＩＳで規格化されたものと、さらに細
径のものがあり、適宜選択して使用する。上記の通り、
光ファイバ１７の先端に取り付けた棒状フェルール３４
をデバイスホルダ３２、３３の棒状フェルール挿入穴３
２ａ、３３ａに挿入して、光ファイバ１７を光素子に対
向させる構成であるから、光ファイバ１７を余長なしに
光素子（金属シール型発光素子１５および金属シール型
受光素子１６）側に接続できる。

【００１７】図５に示した光モジュール４１は、図４の
光モジュール３１の変形例であり、図４の光モジュール
３１における２つのデバイスホルダ３２、３３の配置を
若干異ならせたものである。すなわち、金属シール型発
光素子１５を収容固定したデバイスホルダ３２と金属シ
ール型受光素子１６を収容固定したデバイスホルダ３３
とを、前後にずらせると同時に、金属シール型受光素子
１６のデバイスホルダ３３を斜めに配置している。これ
により、２つのデバイスホルダ３２、３３を配置するス
ペースを長さ方向に若干短くできる。

【００１８】本発明は、いわゆる小形光トランシーバ
（ＳＦＦ光トランシーバ）に適用して好適であるが、必
ずしも小形タイプに限定されない。また、上記の各実施
形態は、光送受信用の光モジュールすなわち光トランシ
ーバに適用したものであるが、複数の金属シール型発光
素子のみを備えた光送信専用の光モジュール、あるいは
複数の金属シール型受光素子を備えた光受信専用の光モ
ジュールとして適用することを除外するものではない。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、光モジュールの発光素
子または受光素子として、光素子チップを用いる必要が
なく、入手の容易な金属シール型光素子を適用できるの
で、小ロットでもコストを安くすることが可能となっ
た。その場合に、金属シール型光素子の間隔と光フェル
ール側の光ファイバピッチとの差異については、光フェ
ルールから適宜長さで延出させた光ファイバをピッチ変
換用光ファイバとして使用し、かつそれをデバイスホル
ダの調心溝に置く構造とすることで、光ファイバの余長
収納部が不要となり、狭い幅寸法に規定された小形の光
モジュールに適用可能となる。

【００２０】光ファイバと各光素子との調心について
は、光伝送効率が最適効率となるように調心する必要、
すなわち、使用する光素子の仕様にあった入出力効率を
実現できるように調心する必要があるが、本発明では、
デバイスホルダの各部の寸法形状が正しく設計・製作さ
れていれば、デバイスホルダ内に各光素子および光ファ
イバをセットするだけで、自動的に正しい調心が行なわ
れ、各光素子と光ファイバの間の所望の入出力特性が実
現される。このように、デバイスホルダ内にて各光素子
と光ファイバの間の所望の入出力特性が実現されること
により、調心作業が不要となり、製品コストを下げるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の光モジュールの内部構造
を示す平面図である。

【図２】図１のＢ−Ｂ断面図である。

【図３】図２のＣ−Ｃ拡大断面図である。

【図４】本発明の他の実施形態の光モジュールの内部構
造を示す平面図である。

【図５】本発明のさらに他の実施形態の光モジュールの
内部構造を示す平面図である。

【図６】図い、図２におけるレセプタクルの詳細を説明
する図であり、（イ）は平面図、（ロ）は（イ）のＤ−
Ｄ断面図である。

【図７】従来の光モジュールの内部構造を示す平面図で
ある。

【図８】図７のＡ−Ａ断面図である。

【符号の説明】

１１、３１、４１光モジュール１２２心光フェルール（光フェルール）１３基板１５金属シール型発光素子（金属シール型光素子）１５ａ球レンズ１５ｂ、１６ｂピン端子１６金属シール型受光素子（金属シール型光素子）１６ａ集光レンズ１７光ファイバ１９端子ピン２０、２１デバイスホルダ２０ａデバイスホルダの細径部分２０ｂホルダ本体側部分２０ｃＶ溝（調心溝）２０ｄ押さえ板２０ｆ凹所２２、２３端子接続用基板２７モールド３２、３３デバイスホルダ３２ａ、３３ａ棒状フェルール挿入穴３４棒状フェルール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者磯野吉哉千葉県佐倉市六崎1440番地株式会社フジクラ佐倉事業所内 (72)発明者渡辺勉千葉県佐倉市六崎1440番地株式会社フジクラ佐倉事業所内Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA03 BA04 BA12 BA13 CA14 DA03 DA04 DA06 DA15 DA33 5F073 AB15 AB21 AB27 AB28 BA02 BA03 FA07 FA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】調心溝を設けたデバイスホルダに金属シ
ール型光素子を固定し、光フェルールから延出させた光
ファイバの先端近傍を前記デバイスホルダの調心溝に収
容し押さえ板で固定して、当該光ファイバの先端を前記
金属シール型光素子の発光部または受光部に臨ませ、前
記金属シール型光素子を基板上に実装し、これら全体を
一体化したことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】それぞれ調心溝を設けた光送信用および
光受信用のデバイスホルダにそれぞれ金属シール型発光
素子および金属シール型受光素子を固定し、２心の光フ
ェルールから延出させた２本の光ファイバの各先端近傍
を前記各デバイスホルダの調心溝にそれぞれ収容し押さ
え板で固定して、当該各光ファイバの先端を前記金属シ
ール型発光素子の発光部または金属シール型受光素子の
受光部に臨ませ、前記金属シール型発光素子および金属
シール型受光素子をそれぞれ基板上に実装し、これら全
体を一体化したことを特徴とする光モジュール。
【請求項３】棒状フェルール挿入穴を設けたデバイス
ホルダに金属シール型光素子を固定し、光フェルールか
ら延出させた光ファイバの先端に棒状フェルールを取り
付けるとともにこの棒状フェルールを前記デバイスホル
ダの棒状フェルール挿入穴に挿入して、当該光ファイバ
の先端を前記金属シール型光素子の発光部または受光部
に臨ませ、前記金属シール型光素子を基板上に実装し、
これら全体を一体化したことを特徴とする光モジュー
ル。
【請求項４】それぞれ棒状フェルール挿入穴を設けた
光送信用および光受信用のデバイスホルダにそれぞれ金
属シール型発光素子および金属シール型受光素子を固定
し、２心の光フェルールから延出させた２本の光ファイ
バの各先端にそれぞれ棒状フェルールを取り付けるとと
もに各棒状フェルールを前記各デバイスホルダの棒状フ
ェルール挿入穴にそれぞれ挿入して、当該各光ファイバ
の先端を前記金属シール型発光素子の発光部または金属
シール型受光素子の受光部に臨ませ、前記金属シール型
発光素子および金属シール型受光素子をそれぞれ基板上
に実装し、これら全体を一体化したことを特徴とする光
モジュール。