JP2002072021A - Pof通信用受光装置 - Google Patents
Pof通信用受光装置Info
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Abstract
F通信用の汎用受光装置を提供する。光通信の一般普及
を可能にする低コスト高品質の受信機である。 【解決手段】POFとの接続部品11、信号光を誘導す
る導光体部品12及び受光半導体部品13より構成さ
れ、各部品の光軸が一致し該端面が密着している受光装
置。導光体部品12の導光路15は、反射面で囲まれ受
光素子18側に向けて先細りとなる形状を有し、該PO
F側端面はPOF同等以上の寸法であることが好まし
い。又、導光路内部には光透過体が充填されていること
が好ましい。受光半導体部品13は受光素子18及び増
幅素子46等を複合化した構造を有していることが好ま
しい。更に、受光素子18へ信号光を導く通光孔17が
加工された回路基板19に受光素子をフリップ搭載した
構造であることが好ましい。
Description
ァイバ(POF)を利用する光通信用の接続部品付き受
光装置に係わり、信号光の入射効率に優れ且つ光伝送時
の接続損失を低減する技術に関するものである。
は、POFによる光信号伝送路の一端側に受信系を備え
ている。受信系はフォトダイオード(PD)などの受光
素子を有しており、POFからの信号光を受光素子に光
学接続させるものである。受光素子又は受光半導体部品
の入手先としては、日立製作所、東芝、松下電器産業、
浜松ホトニクス等を挙げることができる。
能は信号光の入射効率及び伝送効率に大きく影響され
る。現在の受光装置は極細線の石英ファイバ(数μm
径)を想定したもので数百μmの径を持つPOFにとっ
ては信号光を有効に入射し難い構造となっている。
子との間にレンズを介在させるものである。しかし、こ
れは精密接続が必要でコストが高く汎用性に乏しいだけ
でなく、POFに適用した場合にはレンズ面での反射に
より大きな接続損失を生じる問題を抱えていた。
が活発となっている。個別企業、日本又は世界のレベル
で標準化する運動が行われている(家電会社、日本電子
機械工業会、POFコンソーシアム)。
低減するため、光ファイバと受光素子との間に反射面で
囲まれた導光路を有する導光体を介在させる結合構造
(レンズレス結合、特開平10−221573)を提案
している。
ない、市販の接続部品を使用した場合でも入射光制御型
導光体部品を介在させることにより効率的なPOF通信
を可能にする方法を見い出したものである。市販の接続
部品、効率的な導光体部品及び受光半導体部品を一体化
し、POFと接続することにより信号光の伝送損失の少
ないレンズレス接合を実現したものである。
射効率が良く接続損失の少ないPOF通信用受光装置を
提供するものである。現在の受光装置及び接続装置は産
業用途(石英ファイバ)を前提に開発されており、民生
用途(POF)の低コストで簡便な汎用製品の開発が望
まれている。
品に高効率の導光体部品及び受光半導体部品を一体化し
たPOF通信用受光装置であり、各部品の光軸が一致し
ており各部品の端面が密着している。尚、市販の接続部
品は、モレックス、AMP等より手に入れることができ
る。
るものであり、反射面で囲まれ受光素子側に向けて先細
りとなる形状を有し該端面の寸法がPOF側はPOF同
等以上であり受光素子側は受光素子の受光部同等以下で
あることを特徴としている。又、形状としては、回転楕
円体、回転放物体、円錐台等を挙げることができる。
過体が充填されていることを特徴とするものであり、請
求項4は接続部品と導光体部品、及び又は導光体部品と
受光半導体部品が光透過体を介して密着していることを
特徴とするものである。
構造に関するものであり、請求項5は受光素子及び増幅
素子等を複合化した構造を有し少なくとも信号光の通路
部が光透過体で封止されていることを特徴とし、請求項
6は受光素子の受光部へ信号光を導く通光孔が加工され
た回路基板に受光素子をフリップ搭載した構造であり該
通光孔が光透過体で封止されていることを特徴とするも
のである。
ら1.60及び硬さJIS(A型)70度以下の特性を
有する透明樹脂である。例えば、シリコーン系樹脂、エ
ポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、熱可塑性樹脂等を挙げ
ることができる。
導光体部品及び受光半導体部品を一体化し、各部品の光
軸を合わせ且つ端面を密着させることが必要である。信
号光はPOFより伝送され導光路を通って有効に受光素
子に入射される。各部品の取り付けは、光軸合わせの精
度が得られるならば、固定方式又は脱着方式のどちらで
も良い。導光体部品と受光半導体部品とは、接着固定す
るか複合化製造することが好ましい。両部品の取付には
高精度の接合技術が要求され、両部品の光軸がズレると
伝送損失を招くためである。
光素子側に向けて先細りとなる形状を有し、該端面
(円)寸法がPOF側はPOF同等以上であり受光素子
側は受光素子の受光部同等以下であることが好ましい。
POFよりの信号光が導光路に誘導され受光素子の受光
部に有効に入射するためである。
ら900μm)は受光素子の受光部(100μmから5
00μm)より大きい。POFを組成で分類するとポリ
メチルメタクリレート樹脂(クラベ、三菱レイヨン)、
フッソ樹脂(旭硝子)の2種類を挙げることができる。
されていることが好ましい。信号光の反射防止や気密性
の向上といった効果が得られる。
と、接続部品と導光体部品の界面、及び又は導光体部品
と受光半導体部品の界面は光透過体を介して密着してい
ることが好ましい。界面隙間での反射等による光伝送損
失を防ぐことができる。
等を複合化した構造であり少なくとも信号光の通路部が
光透過体で封止されていることが好ましい。民生市場の
要求する汎用高速伝送型軽薄短小装置を実現するために
は、複合プラスチックパッケージが必要となる。
導く通光孔が加工された回路基板に受光素子をフリップ
搭載した構造が好ましい。POFから受光素子への導光
通路の総距離を短くすることが伝送損失の低減につなが
るからである。更に、気密面で該通光孔が光透過体で封
止されていることが好ましい。
の範囲内、該硬さはJIS(A型)70度以下であるこ
とが好ましい。屈折率は光ファイバとほぼ同じであるこ
とが反射や屈折による損失を最小にできる。該硬さは硬
すぎると密着性が悪くなり隙間発生による伝送損失を招
く。又、光透過体としては実績があり品質の安定性な樹
脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹
脂、熱可塑性樹脂、及びこれら樹脂の誘導体より選択す
るのが好ましい。
要求される。即ち、金属封止よりは樹脂封止されている
ことが好ましい。本発明の光透過体は、受光素子の透明
封止材料であり受光素子を自然環境及び人的取扱環境よ
り守る機能が要求される。受光素子は環境変動に対して
敏感であるため、光透過体は強固に受光素子を保護する
ことが求められる。市販品は信越化学工業、東芝シリコ
ーン、東亞合成、日本化薬、旭化成等の製品カタログよ
り選択することができる。又、これらメーカーより中間
製品を購入し所望の光透過体及びその誘導体を製造する
ことも可能である。
置の一例を示している(接続方向の横から見た断面)。
(1)は一体化時、(2)は各部品の状態を示したもの
である。接続部品11は高効率の導光体部品12及び受
光半導体部品13と一体化されている。導光体部品は反
射面で囲まれた導光路15を持ち、受光半導体部品は通
光孔17、受光素子18及び回路基板19より構成され
ている。導光体部品はPOFより大きい端面と受光素子
受光部同等の端面を有する。尚、接続部品は市販品であ
り(例:PN型、SMI型等)、10はPOF接続時に
POF端面が露出する部分である。
置の別の一例を示す。21は接続部品、22は導光体部
品、23は受光半導体部品、25は導光路、27は通光
孔、28は受光素子、29は回路基板である。図1に比
べ受光半導体部品の構造が異なっており、受光素子裏面
を金線結合し樹脂封止したものである。又、接続部品と
導光体部品は光透過体24を介して密着している。更
に、導光路にも同様の光透過体が充填されている。
置の更に別の一例を示す図である。31は接続部品、3
2は導光体部品、33は受光半導体部品、35は導光
路、37は通光孔、38は受光素子である。受光半導体
部品は一般的な構造をしており、受光素子をリードフレ
ーム39に搭載し透明材料(光透過体)40で封止した
ものである。
示したものである。部品の実装方法(電気接続及び封止
方法)が異なっている。(A)は半導体素子を回路基板
にバンプ結合(フリップ搭載)したものであり。(C)
は従来型の裏面搭載及び金線結合によるものである。
(B)はバンプ及び金線により半導体素子と回路基板と
の電気接続を行ったものである。40は透明材料、46
は増幅素子、47は通光孔、48は受光素子、49は回
路基板又はリードフレームである。尚、通光孔は光透過
体で充填されている。
にて具体的に説明する。尚、各例とも接続部品は日本モ
レックス製、PDはインフィニオン製、片側回路基板は
三井金属鉱山製の同じ製品を使用した。
装置を製造した。接続部品11は市販のSMI型コネク
ターである。導光体部品12はPPS樹脂を射出成形し
加工した試作品であり、円錐台状の導光体15を持ちそ
の内部はメッキ加工されている。受光半導体部品は、ま
ず片面回路基板19に電気回路及び通光孔17を加工
し、次にPD18を格納する中空枠を貼り付け、最後に
PDを搭載した回路基板を貼り合わした試作品である。
尚、通光孔は光透過体(透明エポキシ樹脂、日本化薬
製)を用いて封止した。この受光装置とPOFを接続し
接続損失を測定したところ0.3dBであった。
mmのポリメチルメタクリレート製光ファイバ(三菱レ
イヨン製)であり、封止エポキシ樹脂の硬化物特性は屈
折率1.49、硬さ58であった。
22及び受光半導体部品23を一体化し図2のような受
光装置を製造した。導光体部品は実施例1と同様の成形
品であるが、導光路25の内部に光透過体が充填されて
いる。実施例と同じ片側回路基板にPDをフリップ実装
し光透過体で受光部を封止したものである。PDの裏面
は金線にて結線し、市販の黒色半導体用液状材料(ナミ
ックス製)にて封止保護したものである。又、接続部品
と導光体部品は光透過体の薄膜を介して密着している。
この受光装置とPOFを実施例1同様に接続し損失を測
定したところ、0.2dBの数値を示した。
コーン系樹脂(信越化学工業製)で屈折率1.50、硬
さ41の硬化物特性を持つ。
市販の透明樹脂封止部品CAI(インフィニオン製)を
用いた以外は、実施例1同様に図3のような受光装置を
組み立て接続損失を測定した。その数値は1.2dBで
あり他の実施例に比べると劣るが、比較例に比べると優
れる。
接続部品と受光半導体部品を一体化した。この受光装置
の接続損失を測定したところ6.2dBであった。
接続部品と受光半導体部品を一体化した。この受光装置
の接続損失は3.8dBの値を示した。
又は散乱され伝送損失を招いたものと考えられる。
光素子と増幅素子を複合搭載した図4(B)のような部
品を使用した。一般的には、実施例1の受光半導体部品
に増幅部品を電気接続する方法が通常である。但し、最
近になって電力消費を低減したり電気信号伝送を高速に
する場合に適用されており、本実施例でも有効性が確認
された。
損失の少ないPOF通信用受光装置を市場に提供するも
のである。本発明により、民生用の汎用受光装置を供給
でき、一般家庭で高速通信が可能となる。
である。
ム 24 接続部品と導光体部品の界
面 40 透明材料 46 増幅素子
Claims (7)
- 【請求項1】プラスチック光ファイバ(POF)と受光
素子とを光学的に結合する装置において、その構造がP
OFとの接続部品、信号光を誘導する導光体部品及び受
光半導体部品より構成されており、各部品の光軸が一致
しており各部品の端面が密着していることを特徴とする
POF通信用受光装置。 - 【請求項2】導光体部品が、反射面で囲まれ受光素子側
に向けて先細りとなる形状(回転楕円体、回転放物体、
円錐台等)の導光路を有し、該導光路端面の円径がPO
F側はPOF同等以上であり受光素子側は受光素子の受
光部同等以下であることを特徴とする請求項1に記載の
POF通信用受光装置。 - 【請求項3】導光体部品の導光路内部に、光透過体が充
填されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に
記載のPOF通信用受光装置。 - 【請求項4】接続部品と導光体部品、及び又は導光体部
品と受光半導体部品が光透過体を介して密着しているこ
とを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に
記載のPOF通信用受光装置。 - 【請求項5】受光半導体部品が、受光素子及び増幅素子
等を複合化した構造を有し、少なくとも信号光の通路部
が光透過体で封止されていることを特徴とする請求項1
から請求項4のいずれか1項に記載のPOF通信用受光
装置。 - 【請求項6】受光半導体部品が回路基板に受光素子をフ
リップ搭載した構造であり、回路基板には受光素子の受
光部へ信号光を導く通光孔が加工されており、該通光孔
が光透過体で封止されていることを特徴とする請求項1
から請求項5のいずれか1項に記載のPOF通信用受光
装置。 - 【請求項7】光透過体が、屈折率1.30から1.6
0、硬さJIS(A型)70度以下の特性を有する透明
樹脂(シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系
樹脂、熱可塑性樹脂等)であることを特徴とする請求項
3から請求項6のいすれか1項に記載のPOF通信用受
光装置。
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