JP2003227972A - 光リンク装置 - Google Patents

光リンク装置

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JP2003227972A
JP2003227972A JP2002029467A JP2002029467A JP2003227972A JP 2003227972 A JP2003227972 A JP 2003227972A JP 2002029467 A JP2002029467 A JP 2002029467A JP 2002029467 A JP2002029467 A JP 2002029467A JP 2003227972 A JP2003227972 A JP 2003227972A
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JP
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light
optical
emitting element
light emitting
link device
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JP2002029467A
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English (en)
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Katsuto Inagaki
勝人 稲垣
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 組立作業における作業性の向上及び光送受信
効率の向上を図る。 【解決手段】 一方に開口され内部が配置空間2aとし
て形成された筐体2と、配置空間に配置されると共に所
定の回路パターンが形成された半導体ウェハ6に発光素
子9と受光素子13とが搭載された光学ブロック5と、
筐体の開口部2bに嵌合されて配置空間を閉塞するリッ
ド部15と発光素子から出射された光を一方の光ファイ
バー20に集光する第1の集光レンズ部16と他方の光
ファイバー20を伝送された光を受光素子に集光する第
2の集光レンズ部17とが一体に形成されたレンズ形成
リッド14と、一対の光ファイバーがそれぞれ接続され
る一対の接続部19、19とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光リンク装置に関す
る。詳しくは、発光素子と受光素子とを有すると共に一
対の光ファイバーが接続されて光通信を行う光リンク装
置についての技術分野に関する。
【0002】
【従来の技術】光コネクターが接続されることにより光
ファイバーを介してデーター通信を行う光リンク装置が
ある。
【0003】以下に、従来の光リンク装置の一例を示す
(図4参照)。
【0004】光リンク装置aは一方に開口された箱状を
為すハウジングbと平板状のリッドcとを有している。
【0005】ハウジングbの内部は配置空間dとして形
成されている。
【0006】リッドcには左右に離間して取付孔e、e
が形成されている。リッドcはハウジングbの開口部に
取り付けられ、リッドcによってハウジングbの配置空
間dが閉塞されている。
【0007】リッドcの取付孔e、eには、それぞれス
トッパーf、fが取り付けられている。ストッパーf、
fは軸方向に短い円筒状に形成され、各中心孔が光透過
孔g、gとして形成されている。
【0008】ストッパーf、fには、それぞれ円筒状の
スリーブh、hが取り付けられている。スリーブh、h
はストッパーf、fに取り付けられた以外の部分が外方
へ突出されており、スリーブh、hの中心軸とストッパ
ーf、fの光透過孔g、gの中心軸とがそれぞれ一致さ
れている。
【0009】ストッパーf、fには、それぞれ略円筒状
に形成された保持リングi、iが取り付けられ、該保持
リングi、iは配置空間dに配置されている。保持リン
グi、iにはそれぞれレンズホルダーj、jが内嵌状に
取り付けられている。
【0010】レンズホルダーj、jは、それぞれ円筒部
k、kと該円筒部k、kの一方の開口を閉塞する閉塞部
l、lとから成り、該閉塞部l、lの中心部にそれぞれ
光通過孔m、mが形成されている。レンズホルダーj、
jは、円筒部k、kが保持リングi、iに取り付けられ
ている。
【0011】レンズホルダーj、jの内部には、それぞ
れ封止キャップn、nが配置されている。
【0012】レンズホルダーj、jと封止キャップn、
nとはそれぞれ基板o、oの同一面上に取り付けられて
いる。基板o、oには、それぞれリードp、p、・・・
が配置され、該リードp、p上に発光素子q又は受光素
子rが搭載されている。リードp、pは、その一部がハ
ウジングbから外部に突出され、図示しない外部機器、
例えば、パーソナルコンピューターの接続部に接続され
ている。
【0013】封止キャップn、nがそれぞれ基板o、o
に取り付けられることにより、発光素子q及び受光素子
rがそれぞれ気密封止され、封止キャップn、nを覆っ
た状態でレンズホルダーj、jが基板o、oに取り付け
られる。
【0014】レンズホルダーj、jと封止キャップn、
nとの間には、それぞれ集光レンズs、sが配置され、
該集光レンズs、sはレンズホルダーj、jの光通過孔
m、mに対応して位置されている。
【0015】光リンク装置aに接続される光ファイバー
t、tは、その先端部がそれぞれフェルールu、uに覆
われている。
【0016】光ファイバーt、tは、フェルールu、u
がそれぞれスリーブh、hに内嵌状に挿入されフェルー
ルu、uの先端面がストッパーf、fに突き当てられる
ことにより光リンク装置aに接続される。
【0017】光リンク装置aにあっては、良好な光学結
合を得るために発光素子q、受光素子rと集光レンズ
s、sと光ファイバーt、tとの間の位置合わせ作業、
即ち、調芯作業を行うことが必要とされる。この調芯作
業は、例えば、発光素子qから光を出射させた状態で、
保持リングi、iを光軸に垂直な面内でストッパーf、
fに対して移動させて調整すると共にレンズホルダー
j、jを保持リングi、iに対して光軸方向へ移動させ
て調整することにより行い、発光素子qから光を出射さ
せた状態で行う所謂アクティブアライメントによる。保
持リングi、iのストッパーf、fへの固定及びレンズ
ホルダーj、jの保持リングi、iに対する固定は、調
芯作業が完了した状態で、例えば、接着により行われ
る。
【0018】光リンク装置aに光ファイバーt、tが結
合された状態において、外部機器から電気信号がリード
p、pを介して発光素子qに入力されると、該発光素子
qにおいて光電変換されて光信号が発光素子qから一方
の集光レンズsに向けて出射される。集光レンズsに入
射された光信号は、一方のレンズホルダーjの光通過孔
mから一方のストッパーfの光透過孔gを介して一方の
光ファイバーtに入力されて外部機器からのデーターの
送信が行われる。
【0019】一方、他方の光ファイバーtに光信号が伝
送されると、伝送された光信号が他方のストッパーfの
光透過孔gから他方のレンズホルダーjの光通過孔mを
介して他方の集光レンズsに入射されて受光素子rにお
いて受光される。受光素子rにおいて受光された光信号
は、光電変換されて電気信号としてリードp、pから外
部機器に入力され外部機器へのデータの送信が行われ
る。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】従来の光リンク装置a
にあっては、発光素子q、受光素子rや集光レンズs、
sの特性にバラツキが生じたり実装位置の誤差が生じた
としても、発光素子q、受光素子rや集光レンズs、s
の特性や実装位置に合わせて組立を行うことができるよ
うにするために、光リンク装置aの各部の組立段階にお
いてバラツキや誤差が解消されるように、上記したよう
な保持リングi、iやレンズホルダーj、jの位置を調
整して調芯作業を行っている。
【0021】ところが、光リンク装置aにあっては、こ
のような調芯作業を行っているため、部品点数が多いと
共に調芯作業及びその後の各部の固定作業の工数が多
く、製造時間が長くなってしまうという問題がある。
【0022】また、調芯後の固定に接着剤を用いるた
め、接着剤の硬化状態や硬化後の環境変化によって各部
間の位置ずれが生じるおそれがあり、光送受信効率が低
下してしまうという問題もある。
【0023】そこで、本発明光リンク装置は、組立作業
における作業性の向上及び光送受信効率の向上を図るこ
とを課題とする。
【0024】
【課題を解決するための手段】本発明光リンク装置は、
上記した課題を解決するために、一方に開口され内部が
配置空間として形成された筐体と、該筐体の配置空間に
配置されると共に所定の回路パターンが形成された半導
体ウェハに上記発光素子と受光素子とが搭載された光学
ブロックと、筐体の開口部に嵌合されて配置空間を閉塞
するリッド部と発光素子から出射された光を一方の光フ
ァイバーに集光する第1の集光レンズ部と他方の光ファ
イバーを伝送された光を受光素子に集光する第2の集光
レンズ部とが一体に形成されたレンズ形成リッドと、上
記一対の光ファイバーがそれぞれ接続される一対の接続
部とを設けたものである。
【0025】従って、本発明光リンク装置にあっては、
筐体へのレンズ形成リッドへの組付に際し接着剤を必要
としない。
【0026】
【発明の実施の形態】以下に、本発明光リンク装置の実
施の形態を添付図面に従って説明する(図1乃至図3参
照)。
【0027】光リンク装置1は一方に開口された箱状を
為す筐体2を有し、該筐体2は底面部3と該底面部3の
周縁から立設された周面部4とから成る。筐体2の内部
は、配置空間2aとして形成されている。筐体2は、例
えば、黒色や褐色等の暗色の材料によって形成されてい
る。
【0028】筐体2の配置空間2aには、光学ブロック
5が配置されている。光学ブロック5は、例えば、シリ
コン材料によって形成された半導体ウェハ6に発光素
子、受光素子等の各光学素子や駆動用IC、制御用IC
等の各電子素子等が配置されて成る。
【0029】半導体ウェハ6は略平板の長方形状を為す
素子搭載部7と該素子搭載部7の長手方向における略中
央部から上方へ突出された突部8とを有している。素子
搭載部7上には、図示しない所定の回路パターンが形成
されている。回路パターンは図示しない外部機器、例え
ば、パーソナルコンピューターの接続部に接続されてい
る。
【0030】素子搭載部7の長手方向における一端寄り
の位置には、側面発光型の発光素子9が搭載されてい
る。素子搭載部7の発光素子9と突部8との間の部分に
は、エッチングにより膜形成凹部7aが形成され、該膜
形成凹部7aに、例えば、透過率が90%以上の吸収膜
10が形成されている。膜形成凹部7aに吸収膜10が
形成されることにより、発光素子9から出射された光の
光束の損失が防止されると共に光の反射率の低下による
迷光の発生が防止されている。
【0031】素子搭載部7には、発光素子9が搭載され
た部分を挟んで膜形成凹部7aの反対側の位置に、フロ
ントフォトダイオード11が搭載されている。フロント
フォトダイオード11によって発光素子9の出力が検出
され、当該検出結果に基づいて発光素子9から出射され
る光量が一定となるように制御されている。
【0032】半導体ウェハ6の突部8には、発光素子9
が搭載された側の面に、素子搭載部7の上面に対して4
5°の角度を為すミラー形成面8aが形成されている。
ミラー形成面8aには立ち上げミラー12が形成されて
いる。立ち上げミラー12はミラー形成面8aに、例え
ば、反射率が99.9%以上の反射膜をコーティングす
ることにより形成されている。突部8の上端には、上方
を向く位置決め基準面8bが形成されている。
【0033】半導体ウェハ6の素子搭載部7には、突部
8を挟んで膜形成凹部7aと反対側の部分に受光素子1
3が搭載されている。
【0034】筐体2の開口部2bにはレンズ形成リッド
14が取り付けられ、該レンズ形成リッド14によって
配置空間2aが閉塞されている。レンズ形成リッド14
は、外形が筐体2の開口面と略同じ大きさに形成され、
平板状に形成された矩形状を為すリッド部15と、該リ
ッド部15の長手方向に離間して設けられた第1の集光
レンズ部16、第2の集光レンズ部17とが一体に形成
されて成る。
【0035】リッド部15は、例えば、黒色や褐色等の
暗色にされている。このようにリッド部15を暗色に形
成し、また、上記したように、筐体2を暗色の材料によ
って形成することにより、発光素子9から出射された光
や受光素子13の表面で反射された光が迷光となること
を防止することができる。
【0036】第1の集光レンズ部16及び第2の集光レ
ンズ部17の表面には、例えば、反射率が0.1%以下
の反射防止膜16a、17aがそれぞれ形成されてい
る。従って、第1の集光レンズ部16及び第2の集光レ
ンズ部17に入射される光の反射が防止され、第1の集
光レンズ部16及び第2の集光レンズ部17への入射効
率の向上が図られている。
【0037】レンズ形成リッド14は筐体2の内部に内
嵌状に挿入されて開口部2bに取り付けられ、リッド部
15の下面15aが半導体ウェハ6の位置決め基準面8
bに当接されて筐体2に対して位置決めされる。従っ
て、レンズ形成リッド14は、図1及び図2に示すX方
向及びY方向においては筐体2に挿入されて嵌合される
ことにより筐体2に対して位置決めされ、Z方向におい
てはリッド部15の下面15aが位置決め基準面8bに
当接されることにより筐体2に対して位置決めされる。
【0038】レンズ形成リッド14が筐体2に位置決め
されて取り付けられた状態においては、筐体2の上端面
とレンズ形成リッド14の上面15bとが同一平面内に
位置される。
【0039】レンズ形成リッド14が筐体2に取り付け
られることにより、配置空間2aに配置された光学ブロ
ック5が封止される。
【0040】筐体2には矩形の平板状を為すリッドスト
ッパー18が取り付けられ、該リッドストッパー18
は、その外形が筐体2の周面部4の外形と同じにされて
いる。リッドストッパー18の上面18aには、長手方
向に離間して上方に開口された取付凹部18b、18b
が形成され、下面18cには、取付凹部18b、18b
に対応した位置にそれぞれ下方に開口された逃げ凹部1
8d、18dが形成されている。リッドストッパー18
には、取付凹部18b、18bと逃げ凹部18d、18
dとを連通する光通過孔18e、18eが形成されてお
り、該光通過孔18e、18eの径は取付凹部18b、
18b及び逃げ凹部18d、18dの径より小さくされ
ている。
【0041】リッドストッパー18は下面18cがレン
ズ形成リッド14のリッド部15の上面15bに面接触
された状態で筐体2に取り付けられている。リッドスト
ッパー18が筐体2に取り付けられた状態において、逃
げ凹部18d、18dがそれぞれ第1の集光レンズ部1
6、第2の集光レンズ部17の上側に位置される。
【0042】リッドストッパー18の取付凹部18b、
18bには、それぞれストッパー19、19が取り付け
られている。ストッパー19、19はそれぞれ軸方向に
短い円筒状に形成され、中心孔が光透過孔19a、19
aとして形成されている。ストッパー19、19がリッ
ドストッパー18の取付凹部18b、18bに取り付け
られた状態において、リッドストッパー18の光通過孔
18e、18eの中心軸とストッパー19の光透過孔1
9a、19aの中心軸とがそれぞれ一致されている。
【0043】光リンク装置1に接続される光ファイバー
20、20は、その先端部がそれぞれコネクター部2
1、21に覆われている。
【0044】光ファイバー20、20は、コネクター部
21、21の先端面がそれぞれストッパー19、19に
突き当てられて結合されることにより光リンク装置1に
接続される。従って、ストッパー19、19は光ファイ
バー20、20が接続される接続部としての役割を果た
す。
【0045】光リンク装置1に光ファイバー20、20
が接続された状態において、外部機器から電気信号が発
光素子9に入力されると、該発光素子9において光電変
換されて光信号が発光素子9から側方へ出射され、立ち
上げミラー12によって光路が90°折り曲げられて第
1の集光レンズ部16に入射される。第1の集光レンズ
部16に入射された光信号は、リッドストッパー18の
一方の光通過孔18eから一方のストッパー19の光透
過孔19aを介して一方の光ファイバー20に入力され
て外部機器からのデーターの送信が行われる。
【0046】一方、他方の光ファイバー20に光信号が
伝送されると、伝送された光信号が他方のストッパー1
9の光透過孔19aからリッドストッパー18の他方の
光通過孔18eを介して第2の集光レンズ部17に入射
されて受光素子13において受光される。受光素子13
において受光された光信号は光電変換されて電気信号と
して外部機器に入力され外部機器へのデーターの送信が
行われる。
【0047】以上に記載した通り、光リンク装置1にあ
っては、内部に光学ブロック5が配置された筐体2の開
口部2bに、第1の集光レンズ部16及び第2の集光レ
ンズ部17が一体に形成されたレンズ形成リッド14が
嵌合されて取り付けられた構造とされているため、部品
点数の削減を図ることができ、その分の小型化を図るこ
とができる。
【0048】また、レンズ形成リッド14を筐体2に嵌
合することにより発光素子9と第1の集光レンズ部16
との間の位置合わせ及び受光素子13と第2の集光レン
ズ部17との間の位置合わせ、即ち、調芯を行うことが
できるため、発光素子9から光を出射させないで位置調
整する所謂パッシブアライメントが可能であり、調芯作
業及びその後の各部の固定作業の工数を大幅に減らすこ
とができ、製造時間の短縮化を図ることができる。
【0049】さらに、筐体2にレンズ形成リッド14を
嵌合することにより筐体2に対するレンズ形成リッド1
4の位置決めができるため、筐体2へのレンズ形成リッ
ド14への固定のために接着剤を用いる必要がなく、接
着剤の硬化状態や硬化後の環境変化によって筐体2に対
するレンズ形成リッド14の位置ずれが生じることがな
く、良好な光送受信効率を確保することができる。
【0050】さらにまた、半導体ウェハ6の突部8に位
置決め基準面8bを形成して筐体2に対するレンズ形成
リッド14の一方向への位置決めを行っているため、位
置決めが極めて容易であると共にレンズ形成リッド14
の位置決めのための新たな部材を設ける必要がなく一層
の部品点数の削減を図ることができる。
【0051】さらには、半導体ウェハ6の突部8に立ち
上げミラー12を形成しているため、立ち上げミラー1
2を設けるための専用の部材を必要とせず、一層の部品
点数の削減を図ることができる。
【0052】加えて、半導体ウェハ6の突部8を発光素
子9と受光素子13との間に設けているため、発光素子
9が配置された側の空間と受光素子13が配置された側
の空間とが突部8によって隔離され、発光素子9から出
射された光や受光素子13で反射された光が迷光となっ
てしまった場合でも、当該迷光が受光素子13又は発光
素子9に入射され難く、発光素子9及び受光素子13の
動作の信頼性の向上を図ることができる。
【0053】上記した実施の形態において示した各部の
形状及び構造は、何れも本発明の実施に際しての具体化
のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって、
本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあって
はならないものである。
【0054】
【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、本発明光リンク装置は、発光素子と受光素子とを有
すると共に一対の光ファイバーが接続されて光通信を行
う光リンク装置であって、一方に開口され内部が配置空
間として形成された筐体と、該筐体の配置空間に配置さ
れると共に所定の回路パターンが形成された半導体ウェ
ハに上記発光素子と受光素子とが搭載された光学ブロッ
クと、筐体の開口部に嵌合されて配置空間を閉塞するリ
ッド部と発光素子から出射された光を一方の光ファイバ
ーに集光する第1の集光レンズ部と他方の光ファイバー
を伝送された光を受光素子に集光する第2の集光レンズ
部とが一体に形成されたレンズ形成リッドと、上記一対
の光ファイバーがそれぞれ接続される一対の接続部とを
備えたことを特徴とする。
【0055】従って、光リンク装置の部品点数の削減を
図ることができ、その分の小型化を図ることができる。
【0056】また、レンズ形成リッドを筐体に嵌合する
ことにより発光素子と第1の集光レンズ部との間の位置
合わせ及び受光素子と第2の集光レンズ部との間の位置
合わせ、即ち、調芯を行うことができるため、発光素子
から光を出射させないで位置調整する所謂パッシブアラ
イメントが可能であり、調芯作業及びその後の各部の固
定作業の工数を大幅に減らすことができ、製造時間の短
縮化を図ることができる。
【0057】さらに、筐体にレンズ形成リッドを嵌合す
ることにより筐体に対するレンズ形成リッドの位置決め
ができるため、筐体へのレンズ形成リッドへの固定のた
めに接着剤を用いる必要がなく、接着剤の硬化状態や硬
化後の環境変化によって筐体に対するレンズ形成リッド
の位置ずれが生じることがなく、良好な光送受信効率を
確保することができる。
【0058】請求項2に記載した発明にあっては、半導
体ウェハにレンズ形成リッド側に突出する突部を設け、
該突部に位置決め基準面を形成し、該位置決め基準面に
レンズ形成リッドを突き当てて該レンズ形成リッドを筐
体に対して位置決めするようにしたので、位置決めが極
めて容易であると共にレンズ形成リッドの位置決めのた
めの新たな部材を設ける必要がなく一層の部品点数の削
減を図ることができる。
【0059】請求項3に記載した発明にあっては、上記
突部にミラー形成面を形成し、該ミラー形成面に発光素
子から出射された光を立ち上げて第1の集光レンズ部に
向ける立ち上げミラーを形成したので、立ち上げミラー
を設けるための専用の部材を必要とせず、光リンク装置
の一層の部品点数の削減を図ることができる。
【0060】請求項4に記載した発明にあっては、上記
突部を発光素子と受光素子との間の位置に設けたので、
発光素子が配置された側の空間と受光素子が配置された
側の空間とが突部によって隔離され、発光素子から出射
された光や受光素子で反射された光が迷光となってしま
った場合でも、当該迷光が受光素子又は発光素子に入射
され難く、発光素子及び受光素子の動作の信頼性の向上
を図ることができる。
【0061】請求項5に記載した発明にあっては、半導
体ウェハの発光素子と立ち上げミラーとの間の部分に、
発光素子から出射された光の一部を吸収する吸収膜を設
けたので、発光素子から出射された光の光束の損失を防
止することができると共に光の反射率の低下による迷光
の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図2及び図3と共に本発明の実施の形態を示す
ものであり、本図は光リンク装置の拡大分解斜視図であ
る。
【図2】一部を切り欠いて示す光リンク装置の拡大斜視
図である。
【図3】光ファイバーとともに示す光リンク装置の拡大
断面図である。
【図4】従来の光リンク装置の一例を示す拡大断面図で
ある。
【符号の説明】
1…光リンク装置、2…筐体、2a…配置空間、2b…
開口部、5…光学ブロック、6…半導体ウェハ、8…突
部、8a…ミラー形成面、8b…位置決め基準面、9…
発光素子、10…吸収膜、12…立ち上げミラー、13
…受光素子、14…レンズ形成リッド、15…リッド
部、16…第1の集光レンズ部、17…第2の集光レン
ズ部、19…ストッパー(接続部)、20…光ファイバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H037 AA01 BA03 BA12 CA13 CA38 DA03 DA04 DA05 DA06 5F073 AB21 AB27 AB28 AB29 BA02 EA29 FA02 FA06 FA08 FA12 FA17 FA30 5F088 BA10 BA18 BB01 EA06 EA11 EA20 JA03 JA05 JA12 JA20

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発光素子と受光素子とを有すると共に一
    対の光ファイバーが接続されて光通信を行う光リンク装
    置であって、 一方に開口され内部が配置空間として形成された筐体
    と、 該筐体の配置空間に配置されると共に所定の回路パター
    ンが形成された半導体ウェハに上記発光素子と受光素子
    とが搭載された光学ブロックと、 筐体の開口部に嵌合されて配置空間を閉塞するリッド部
    と発光素子から出射された光を一方の光ファイバーに集
    光する第1の集光レンズ部と他方の光ファイバーを伝送
    された光を受光素子に集光する第2の集光レンズ部とが
    一体に形成されたレンズ形成リッドと、 上記一対の光ファイバーがそれぞれ接続される一対の接
    続部とを備えたことを特徴とする光リンク装置。
  2. 【請求項2】 上記半導体ウェハにレンズ形成リッド側
    に突出する突部を設け、 該突部に位置決め基準面を形成し、 該位置決め基準面にレンズ形成リッドを突き当てて該レ
    ンズ形成リッドを筐体に対して位置決めするようにした
    ことを特徴とする請求項1に記載の光リンク装置。
  3. 【請求項3】 上記突部にミラー形成面を形成し、該ミ
    ラー形成面に発光素子から出射された光を立ち上げて第
    1の集光レンズ部に向ける立ち上げミラーを形成したこ
    とを特徴とする請求項2に記載の光リンク装置。
  4. 【請求項4】 上記突部を発光素子と受光素子との間の
    位置に設けたことを特徴とする請求項2に記載の光リン
    ク装置。
  5. 【請求項5】 半導体ウェハの発光素子と立ち上げミラ
    ーとの間の部分に、発光素子から出射された光の一部を
    吸収する吸収膜を設けたことを特徴とする請求項3に記
    載の光リンク装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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