JP2004004431A

JP2004004431A - Optical module and its manufacturing method

Info

Publication number: JP2004004431A
Application number: JP2002229189A
Authority: JP
Inventors: Katsuteru Suematsu; 末松　克輝; Hiroshi Matsuura; 松浦　寛; Takashi Shigematsu; 繁松　孝
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2002-01-10
Filing date: 2002-08-06
Publication date: 2004-01-08

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical module which has a low insertion loss and prevents a lens surface from being damaged in handling. <P>SOLUTION: An optical switch module 1A is provided with: a lens housing 10 having a pin hole 10a, a lens hole 10b and an optical path hole 10c; a spherical lens 11 housed in the lens hole 10b; an optical fiber housing 3 having a pin hole 3a and an optical fiber hole; an optical fiber 6 inserted into the optical fiber hole of the optical fiber housing 3; and a guide pin 13 inserted into the pin holes 10a and 3a. When the diameter of the spherical lens 11 is DL, the diameter DLH of the lens hole 10b is given by: DL-0.5(μm) ≤ DLH ≤ DL+0.5(μm). <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光モジュール及びその製造方法に係り、特に光通信や光計測に使用する光モジュール及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＴ（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ　ｔｒａｎｓｆｅｒａｂｌｅ）コネクタの接続方式を用いた光モジュール、例えば、図１８に示す光スイッチモジュール１は、ＭＴコネクタと同様な基本構造を有している。即ち、光スイッチモジュール１は、それぞれ１つずつの光ファイバ筐体３とレンズ筐体４とからなるユニットを２ユニット有している。
【０００３】
ここで、光ファイバ筐体３は、ガイドピン２を挿通する一対のピン孔３ａと２本の光ファイバ６とを有している。レンズ筐体４は、ガイドピン２を挿通する一対のピン孔４ａとレンズ孔４ｂに挿着されたレンズ７とを有している。そして、光ファイバ筐体３とレンズ筐体４とからなる１ユニットは、光ファイバ筐体３の光ファイバ６から出射された光を、レンズ筐体４のレンズ７を通して平行光にするコリメータ機能を有している。
【０００４】
光スイッチモジュール１は、上記ユニットを２つ使用して、図１８に示すように、ユニット間を所定距離に保持すると共に、一対のピン孔５ａと抜き差し自在なフィルタ８とを有するスペーサ５を配置し、２本のガイドピン２で、これらを位置決めして光スイッチを構成している。
【０００５】
このとき、両ユニットは、光ファイバ筐体３の光ファイバ６から出射された光が所定の光路を進むように、光ファイバ筐体３とレンズ筐体４とがサブミクロンの精度で位置決めされると共に、レンズ７が光の進行方向に沿ったレンズ筐体４の長手方向の所定位置に数ミクロンの精度で固定することにより、挿入損失を低く抑える必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような光ファイバとレンズとを光学的に結合する光モジュールは、小型で安価であることに加えて、以下の要件を具備することが求められる。
１）　挿入損失が低いこと。
２）　ハンドリングに際してレンズ面を損傷することがないこと。
３）　光ファイバとレンズとの光学的な結合効率が高いこと。
４）　反射に起因した反射損失が可能な限り抑制されていること。
５）　光モジュールの部品点数並びに製造コストを低減し、光モジュールの組立作業性を向上できること。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、挿入損失が低く、ハンドリングに際してレンズ面を損傷することのない光モジュールを提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、光ファイバとレンズとの光学的な結合効率が高い光モジュールを提供することを第２の目的とする。
【０００８】
また、本発明は、反射の影響を可能な限り抑制した光モジュールを提供することを第３の目的とする。
更に、本発明は、光モジュールの部品点数並びに製造コストを低減して、組立作業性を向上させることが可能な光モジュールを提供することを第４の目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、上記目的を達成するため、第１ピン孔、第１端面に開口されたレンズ孔、及び第２端面に開口され、前記レンズ孔に連通する光路孔を有するレンズ筐体と、前記レンズ孔に収納されたレンズと、前記レンズ筐体に相対して、第２ピン孔及び光ファイバ孔を有する光ファイバ筐体と、前記光ファイバ孔に挿入されて、前記レンズと光学的に結合する光ファイバと、前記第１及び第２ピン孔に挿通されて、前記レンズ筐体と前記光ファイバ筐体とを連結するガイドピンと、を備えた光モジュールであって、前記レンズ孔は、前記レンズの直径をＤＬとしたとき、直径ＤＬＨが次式で表わされる関係に設定されている構成としたのである。
ＤＬ−０．５（μｍ）≦ＤＬＨ≦ＤＬ＋０．５（μｍ）
【００１０】
好ましくは、前記第１及び第２ピン孔は、挿通されるピンの直径をＤＰとしたとき、その直径ＤＰＨを次式で表わされる関係に設定する。
ＤＰ−０．５（μｍ）≦ＤＰＨ≦ＤＰ＋０．５（μｍ）
【００１１】
また好ましくは、前記光路孔は、その直径ＤＬＰを前記レンズ孔の直径ＤＬＨよりも小さくする。
また好ましくは、前記レンズ孔は、連続的に縮径するか、段状に縮径するかして、前記光路孔に連通する構造とする。
【００１２】
また好ましくは、前記レンズは、最外面を前記第１端面よりも内側に配置して前記レンズ孔に収納する。
また好ましくは、前記第２端面を、光軸に垂直な面に対し６°以上１３°以下の角度に傾斜した平面とする。
【００１３】
また好ましくは、前記第２端面に、前記光路孔の開口端面積を拡大する所定の深さの凹所を形成する。
また好ましくは、前記第１端面に、突出部を形成する。
また好ましくは、前記第１端面に、接着剤の注入部を形成する。
また好ましくは、光ファイバの前記レンズに相対するコア端面を、凸形状にする。
【００１４】
更に好ましくは、前記凸形状の曲率半径を、５μｍ以上且つ４００μｍ以下にする。
また、本発明においては、第１ピン孔、第１端面に開口されたレンズ孔、及び第２端面に開口され、前記レンズ孔に連通する光路孔を有するレンズ筐体と、前記レンズ孔に収納されたレンズと、前記レンズ筐体に相対し、第２ピン孔及び光ファイバ孔を有する光ファイバ筐体と、前記光ファイバ孔に挿入され、前記レンズと光学的に結合する光ファイバと、前記第１及び第２ピン孔を挿通するガイドピンと、を備え、前記レンズの直径をＤＬとしたとき、前記レンズ孔の直径ＤＬＨが次式
ＤＬ−０．５（μｍ）≦ＤＬＨ≦ＤＬ＋０．５（μｍ）
で表わされる関係に設定されている光モジュールの製造方法であって、前記レンズに相対する前記光ファイバのコア端面を、凸形状に加工する構成としたのである。
【００１５】
好ましくは、前記光ファイバのコア端面を、曲率半径が５μｍ以上且つ４００μｍ以下の凸形状に加工する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１に示すように、本実施形態に係る光モジュールとしての光スイッチモジュール１Ａは、既に説明した図１８の光スイッチモジュール１におけるレンズ筐体４及びガイドピン２の代わりに、レンズ筐体１０及びガイドピン１３を用いたものである。
【００１７】
レンズ筐体１０は、図２に示すように、ガイドピン１３を挿通する一対のピン孔１０ａ、中央に形成され、球レンズ１１を収納するレンズ孔１０ｂ及びレンズ孔１０ｂに連通する光路孔１０ｃを有している。ここで、図３（ａ）に示すように、レンズ筐体１０のレンズ孔１０ｂが開口する第１端面を前面１０ｄ、光路孔１０ｃが開口する第２端面を後面１０ｅと呼ぶ。
【００１８】
このとき、レンズ筐体１０は、図２に示すように、球レンズ１１の直径をＤＬとしたとき、レンズ孔１０ｂの直径ＤＬＨを次式で表わされる関係に設定する。
ＤＬ−０．５（μｍ）≦ＤＬＨ≦ＤＬ＋０．５（μｍ）
【００１９】
また、レンズ筐体１０は、挿通するガイドピン１３の直径をＤＰとしたとき、ピン孔１０ａの直径ＤＰＨを次式で表わされる関係に設定する。
ＤＰ−０．５（μｍ）≦ＤＰＨ≦ＤＰ＋０．５（μｍ）
【００２０】
更に、レンズ筐体１０は、図２及び図３（ａ）に示すように、光路孔１０ｃの直径ＤＬＰをレンズ孔１０ｂの直径ＤＬＨよりも小さく形成する。このとき、レンズ筐体１０は、図３（ａ）に示すように、レンズ孔１０ｂがテーパ部１０ｆを介して連続的に縮径して光路孔１０ｃに連通するように形成する。なお、このテーパ部１０ｆの代わりに、図３（ｂ）に示すような段差部１０ｇを設け、この段差部１０ｇを介してレンズ孔１０ｂが段状に縮径して光路孔１０ｃに連通するようにしてもよい。これにより、レンズ筐体１０においては、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、球レンズ１１が、テーパ部１０ｆや段差部１０ｇを介して縮径した光路孔１０ｃに位置決めされてレンズ孔１０ｂに挿着される。
【００２１】
このように設定することで、レンズ筐体１０は、一対のピン孔１０ａにガイドピン１３を挿通して図１８に示す光ファイバ筐体３と組み合わせ、光スイッチモジュール１Ａに組み上げたときに、光ファイバ筐体３に対してサブミクロンの精度で位置決めされる。しかも、レンズ筐体１０は、テーパ部１０ｆ又は段差部１０ｇが形成されているので、球レンズ１１が光の進行方向に沿った長手方向の所定位置（テーパ部１０ｆ又は段差部１０ｇに接する位置）に数ミクロンの精度で固定される。このため、光スイッチモジュール１Ａに組み上げたときに、挿入損失を低く抑えることができる。
【００２２】
そして、球レンズ１１は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、最外面をレンズ筐体１０の前面１０ｄよりも距離Ｌだけ内側に配置してレンズ孔１０ｂに収納する。これにより、光スイッチモジュール１Ａは、ハンドリングに伴う球レンズ１１のレンズ面の損傷を回避することができる。
【００２３】
従って、本実施形態に係る光スイッチモジュール１Ａは、前記第１の目的を達成することができる。
以下、本発明の光モジュールに係る他の実施形態について説明するが、以下の説明並びに説明で使用する図面において、レンズ筐体１０の各構成部分と対応する各構成部分には符号に同一のアルファベット付し、重複した説明を省略する。
【００２４】
（第２の実施形態）
本実施形態は、図１の光スイッチモジュール１Ａにおいて、光ファイバ筐体３及び光ファイバ６の代わりに、図４に示すような光ファイバ筐体３‘及び光ファイバ６を用いたものである。
【００２５】
即ち、光ファイバ筐体３‘の光ファイバ孔に挿入された光ファイバ６は、屈折率の大きな円柱形媒質からなるコア６ａと、その周囲を同心円状に覆う屈折率の小さな円筒形媒質からなるクラッド６ｂからなり、そのコア６ａの端面に、凸形状の突起部６ｃを有している。このとき、この突起部６ｃは、その曲率半径が５μｍ以上且つ４００μｍ以下に設定されている。
【００２６】
なお、ここでは、凸形状の突起部６ｃを、光ファイバ６のコア６ａの端面に設けているが、この代わりに、コア６ａ及びクラッド６ｂの端面全体に設けてもよい。
【００２７】
このように光ファイバ筐体３‘の光ファイバ６のコア６ａの端面に、曲率半径５〜４００μｍの凸形状の突起部６ｃが設けられていると、この光ファイバ６からレンズ筐体１５の球レンズ１１に向かって光が出射される際に、突起部６ｃが集光レンズの機能を果たして、光線の拡散を抑制する。このため、光ファイバ６と球レンズ１１との光学的な結合効率が高められる。従って、本実施形態に係る光スイッチモジュールは、前記第２の目的を達成することができる。
【００２８】
次に、光ファイバ６のコア６ａの端面の突起部６ｃの形成方法について説明する。
図１の光スイッチモジュール１Ａにおける光ファイバ筐体３及び光ファイバ６の場合は、光ファイバ６を光ファイバ筐体３の光ファイバ孔に挿入した状態で、レンズ筐体１０の後面１０ｅに接する面を平面研磨する。これにより、光ファイバ６の端面は平坦面になる。
【００２９】
これに対して、本実施例の場合は、光ファイバ６を光ファイバ筐体３‘の光ファイバ孔に挿入した状態で、突出し研磨を行う。これにより、レンズ筐体１０の後面１０ｅに接する光ファイバ筐体３‘の面を研磨する際に、光ファイバ６のコア６ａの端面に凸形状の突起部６ｃが残存する。こうして、突起部６ｃが形成される。
【００３０】
なお、突起部６ｃの形成方法としては、上記の突出し研磨法を用いる以外に、例えば先端球形状ファイバを形成する場合に用いる方法、即ち光ファイバ６の先端部を溶融して球形状に加工する方法を用いることも可能である。
【００３１】
（第３の実施形態）
本実施形態は、図１の光スイッチモジュール１Ａにおいて、レンズ筐体１０の代わりに、図５に示すようなレンズ筐体１５を用い、光ファイバ筐体３及び光ファイバ６の代わりに、図６に示すような光ファイバ筐体３“及び光ファイバ６を用いたものである。
【００３２】
即ち、レンズ筐体１５は、その後面１５ｅが、球レンズ１１の中心を通る光軸Ａｏｐに垂直な面Ｆに対して角度θ＝６°〜１３°傾斜した平面となっている。また、光ファイバ筐体３“は、レンズ筐体１０の後面１０ｅに接する面が、後面１０ｅの傾斜に対応して、光ファイバ６コア６ａの中心を通る光軸Ａｏｐに垂直な面Ｆに対して同じ角度だけ傾斜した平面となっている。そして、この光ファイバ筐体３“の光ファイバ孔に挿入された光ファイバ６は、そのコア６ａの端面に凸形状の突起部６ｃを有している。
【００３３】
このため、レンズ筐体１５及び光ファイバ筐体３“を用いて光スイッチモジュールに組み上げたとき、光ファイバ６を伝送されてくる信号光の端面反射の影響が効果的に抑えられる。即ち、反射の影響を可能な限り抑制することができる。また、第２の実施形態の場合と同様に、光ファイバ６と球レンズ１１との光学的な結合効率を高めることができる。従って、本実施形態に係る光スイッチモジュールは、前記第２及び第３の目的を達成することができる。
【００３４】
このとき、レンズ筐体１５は、反射の影響を抑制するためには、球レンズ１１の表面に反射防止コーティングを施すとよい。但し、球レンズ１１は、数ｍｍ程度と微細なことから、レンズ筐体１５に組み込む前の単体に反射防止コーティングを施すことは難しく、コスト高にもなる。このため、球レンズ１１を組み込んだ完成品としてのレンズ筐体１５の状態で行うことにより、容易、かつ、安価に反射防止コーティングを施すことができる。
【００３５】
ここで、光モジュール用の反射防止コーティングは、高透過率であることが要求される。このため、レンズ筐体１５は、球レンズ１１の表面に五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）と酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の積層膜、二酸化チタン（ＴｉＯ２）と酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の積層膜からなる反射防止コーティングを施す。このようなコーティングを施すと、レンズ筐体１５は、球レンズ１１の表面における光の反射、従って反射損失を極めて小さく抑えることができる。
【００３６】
（第４の実施形態）
図７に示すように、本実施形態に係る光スイッチモジュール１Ｂは、図１の光スイッチモジュール１Ａにおけるレンズ筐体１０及びスペーサ５の代わりに、レンズ筐体２０を用いたものである。
【００３７】
レンズ筐体２０は、図８に示すように、レンズ孔２０ｂが開口する前面２０ｄの両側に、所定の高さの突出部２０ｈが形成されている。このため、このレンズ筐体２０と光ファイバ筐体３とを一対のピン孔２０ａ、３ａにガイドピン１３を挿通して組み合わせると、組み上げられた光スイッチモジュール１Ｂは、図７に示すように、隣接する２つのレンズ筐体２０の間に空間を生じる。即ち、突出部２０ｈの高さを調整すれば、隣接する２つのレンズ筐体２０の２つの球レンズ１１の間の距離が所望の値に調整される。従って、図１に示す光スイッチモジュール１Ａと異なり、スペーサ５が不要となる。
【００３８】
従って、本実施形態に係る光スイッチモジュール１Ｂは、部品点数並びに製造コストを低減し、光モジュールの組立作業性を向上させるという前記第４の目的を達成することができる。
【００３９】
なお、本実施形態に係る光スイッチモジュール１Ｂにおいて、レンズ筐体２０と組み合わせる光ファイバ筐体は、図７に示す光ファイバ筐体３に限定されるものではなく、別の光ファイバ筐体を使用することもできる。例えば、図７の光ファイバ筐体３は、２本の光ファイバ６が一対のガイドピン１３間にガイドピン１３の並び方向と同じ方向に並設されるが、２本の光ファイバをガイドピン１３の並び方向に垂直な方向に並設した光ファイバ筐体も使用可能である。
【００４０】
また、図４に示すような光ファイバ６のコア６ａの端面に突起部６ｃが設けられた光ファイバ筐体３‘を使用することもできる。この場合には、更に前記第２の目的を達成することができるという効果も奏する。
【００４１】
（第５の実施形態）
本実施形態は、図１の光スイッチモジュール１Ａにおいて、レンズ筐体１０の代わりに、図９に示すようなレンズ筐体２５を用いたものである。
【００４２】
即ち、レンズ筐体２５は、レンズ孔２５ｂが開口する前面２５ｄに、接着剤の注入溝２５ｉが形成されている。この注入溝２５ｉは、レンズ孔２５ｂに球レンズ１１を固定する最適な手段として接着剤Ａｄで接着固定するときに利用する。
【００４３】
例えば、図１０（ａ）に示すように、注入溝２５ｉを利用して球レンズ１１を挿入したレンズ孔２５ｂに適量の接着剤Ａｄを流し込む。すると、接着剤Ａｄは、球レンズ１１の外周に沿って流れ、図１０（ｂ）に示すように、球レンズ１１の外周を取り囲み、中央に光の通過部を形成する。これにより、図１１に示すように、球レンズ１１は、接着剤Ａｄによってレンズ孔２５ｂの周囲に接着固定される。
【００４４】
このとき、注入溝２５ｉは、幅をＷ、深さをＤＰＴとし、レンズ孔２５ｂの直径ＤＬＨすると、次式で表わされる寸法に設定する。
０．２ｍｍ≦Ｗ≦ＤＬＨ
０．２ｍｍ≦ＤＰＴ≦０．９×ＤＬＨ
【００４５】
このように設定すると、球レンズ１１をレンズ筐体２５のレンズ孔２５ｂに接着固定する接着剤Ａｄが、球レンズ１１中央の光の通過部を遮ることがなく、簡単に接着作業を行うことができる。
【００４６】
このとき、粘度が１０００〜６０００ｍＰａ・ｓｅｃの接着剤を用いると、注入溝２５ｉへの接着剤の滴下作業や流し込み作業を簡単に実行できる。このような粘度を有する接着剤としては、例えば光学部品用の２液系エポキシ接着剤を使用することができる。
【００４７】
こうして、レンズ筐体２５の前面２５ｄに接着剤の注入溝２５ｉを設けることにより、球レンズ１１を収納するレンズ筐体２５の組立性、延いては光スイッチモジュールの組立性が一層向上する。従って、本実施形態に係る光スイッチモジュールは、前記第４の目的を達成することができる。
【００４８】
なお、ここでも、図１に示す光ファイバ筐体３の代わりに、図４に示すような光ファイバ６のコア６ａの端面に突起部６ｃが設けられた光ファイバ筐体３‘を使用してもよい。この場合には、更に前記第２の目的を達成することができるという効果も奏する。
【００４９】
（第６の実施形態）
図１２に示すように、本実施形態に係る光モジュールとしてのコリメータアレイ１Ｃは、図１の光スイッチモジュール１Ａにおけるレンズ筐体１０及び光ファイバ筐体３の代わりに、レンズ筐体３０及び光ファイバ筐体３２を用いたものである。
【００５０】
レンズ筐体３０は、複数のレンズ孔３０ｂ（図１２に示す事例では４つのレンズ孔を有している）が設けられている。また、各レンズ孔３０ｂには、球レンズ１１が嵌装して収納されている。なお、図１２に示すレンズ筐体３０、及び各レンズ孔３０ｂ、各ピン孔３０ａ等は、第１〜第６の実施形態の場合と同様に形成させることができる。
【００５１】
また、光ファイバ筐体３２は、レンズ筐体３０が複数のレンズ孔３０ｂを有していることに対応して、多段ＭＴコネクタと同様な接続方式を用いた構造となっている。即ち、光ファイバ筐体３２には、この各球レンズ１１に対向する位置にフラットケーブル３４のそれぞれの光ファイバ３５が配置される。符号３０ａ、３２ａは一対のピン孔であり、ピン孔３０ａ、３２ａにガイドピン１３を挿入することによって自動調芯と一括位置決めがなされる。
【００５２】
このため、レンズ筐体３０及び光ファイバ筐体３２を組み合わせてコリメータアレイ１Ｃを組み立てたとき、調芯作業が不要であり、且つ一括で位置決めが可能になる。従って、本実施形態に係るコリメータアレイ１Ｃは、前記第４の目的を達成することができる。
【００５３】
なお、図１２の光ファイバ筐体３２は、光ファイバ筐体３２の端面を見て、上下に並設される２つの光ファイバ３５の組がピン孔３２ａ間に４組配設されているが、これに限定されず、図１３に示すように、左右方向に並設される２つの光ファイバ３５の組がピン孔３２ａ間に４組配設されている光ファイバ筐体３２‘を使用することもできる。
【００５４】
また、ここでも、図４に示す場合と同様に、光ファイバ３５のコア端面に突起部を設けてもよい。この場合には、更に前記第２の目的を達成することができるという効果も奏する。
【００５５】
（第７の実施形態）
第３の実施形態において、レンズ筐体１５の後面１５ｅ及びこの後面１０ｅに接する光ファイバ筐体３“の面を傾斜させ、光ファイバ６を伝送されてくる信号光の端面反射の影響を抑えることについて説明した際に、更に反射の影響を抑制するためには、球レンズ１１の表面に反射防止コーティングを施すことが好ましいと述べた。
【００５６】
こうした球レンズ１１の表面への反射防止コーティングは、第３の実施形態の場合のみならず、他の実施形態の場合にも当然に適用できる。例えば第１の実施形態に適用した場合には、図１４に示されるようになる。即ち、レンズ筐体１０のレンズ孔１０ｂに嵌装して収納された球レンズ１１において、そのレンズ孔１０ｂの開口端側の表面及び光路孔１０ｃの開口端側の表面にそれぞれ反射防止膜３８、３９がコーティングされている。
【００５７】
ところで、この反射防止コーティングは、前述したように、球レンズ１１をレンズ筐体１０に収納した後、イオン蒸着法を用いて行われる。即ち、レンズ筐体１０の前面１０ｄ側からレンズ孔１０ｂを介して球レンズ１１の一方の露出した表面に蒸着を行い、反射防止膜３８を形成し、また後面１０ｅ側から光路孔１０ｃを介して球レンズ１１の他方の露出した表面に蒸着を行い、反射防止膜３９を形成する。
【００５８】
このとき、レンズ孔１０ｂの直径ＤＬＨは、球レンズ１１の直径ＤＬと略同等であり、比較的大きい。また、前面１０ｄから球レンズ１１の最外面に到る距離Ｌは、ハンドリングの際の球レンズ１１のレンズ面の損傷を回避するに足りるものであればよく、比較的短い。このため、前面１０ｄ側からの反射防止コーティングは比較的容易であって、球レンズ１１の表面に形成される反射防止膜３８は、所望の膜厚を十分な広がりをもって均一に有する良好なものとなる。
【００５９】
これに対して、光路孔１０ｃの直径はレンズ孔１０ｂのそれよりも小さい。また、レンズ筐体１０と光ファイバ筐体３と組み合わせた光スイッチモジュール１Ａにおいては、光ファイバ６との適正な光学的な結合を確保するために、後面１０ｅから球レンズ１１の最外面に到る距離は、比較的長くなっている。
【００６０】
即ち、後面１０ｅ側から反射防止コーティングを行う際には、小さい径の光路孔１０ｃを通り比較的長い距離にある球レンズ１１の表面に向かって蒸着することになる。その結果、蒸着物質の到達性が悪化して、球レンズ１１の表面に形成される反射防止膜３９は、膜厚が不足したり、十分な広がりが確保されなかったり、膜厚が不均一になったりする場合があった。従って、光スイッチモジュール１Ａにおける信号光の反射特性が損なわれる恐れがあった。
【００６１】
このため、本実施形態では、図１の光スイッチモジュール１Ａにおいて、レンズ筐体１０の代わりに、図１５に示すようなレンズ筐体４０を用いる。
即ち、レンズ筐体４０は、後面１０ｅに、光路孔１０ｃの開口端面積を拡大する所定の深さの凹所４０ｊを設けている。このため、凹所４０ｊの深さを調整すれば、その底面４０ｋから球レンズ１１の最外面に到る距離を所望の短さにすることができる。
【００６２】
従って、後面１０ｅ側から反射防止コーティングを行う場合にも、蒸着物質の到達性が改善され、球レンズ１１の表面に形成される反射防止膜３９は、反射防止膜３８と同様に、所望の膜厚を十分な広がりをもって均一に有することができる。その結果、光スイッチモジュールにおける信号光の良好な反射特性を得ることができ、前記第３の目的を達成することができる。
【００６３】
なお、この凹所４０ｊは、図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、円形状であってもよいし、正方形状であってもよい。また、図示は省略するが、その他種々の形状をとることも勿論可能である。
【００６４】
また、ここでも、図１に示す光ファイバ筐体３の代わりに、図４に示すような光ファイバ６のコア６ａの端面に突起部６ｃが設けられた光ファイバ筐体３‘を使用して、更に前記第２の目的を達成することもできる。
【００６５】
（第８の実施形態）
図１７に示すように、本実施形態に係るコリメータアレイ１Ｄは、図１２のコリメータアレイ１Ｃにおけるレンズ筐体３０の代わりに、レンズ筐体４５を用いたものである。
【００６６】
レンズ筐体４５は、複数の光路孔４５ｃ（図１７に示す事例では４つの光路孔を有している）が設けられている。これらの光路孔４５ｃの周囲の後面４５ｅには、１つの長方形状の凹所４５ｊが所定の深さに設けられている。即ち、レンズ筐体４５は、第６及び第７の実施形態に係るレンズ筐体３０、４０を組み合わせたものである。
【００６７】
従って、レンズ筐体４５及び光ファイバ筐体３２を組み合わせた本実施形態に係るコリメータアレイ１Ｄは、第６及び第７の実施形態の双方の効果を奏し、前記第２及び第４の目的を達成することができる。
【００６８】
なお、図１４における光ファイバ筐体３２の代わりに、図１０に示す光ファイバ筐体３２‘を用い、レンズ筐体４５と光ファイバ筐体３２‘とを組み合わせることによってコリメータアレイを構成させることも可能である。
【００６９】
また、ここでも、図４に示す場合と同様に、光ファイバ３５のコア端面に突起部を設けて、更に前記第２の目的を達成することもできる。
ところで、上記した第１〜第８の実施形態において、レンズ筐体１０、１５、２０、２５、３０、４０、４５は、金型による樹脂成形が最も安価な製造手段である。しかし、合成樹脂は、弾性体として伸び易いため、外力によって変形し易い素材は使用できない。このため、用いる合成樹脂は、以下の弾性率Ｅを有するものを使用することが望ましい。
１００００ＭＰａ≦Ｅ≦３００００ＭＰａ
【００７０】
また、環境温度の変化に伴う膨張・収縮に起因したレンズ筐体や球レンズの寸法変化量の差に基づく、レンズ筐体と球レンズとの間の位置ずれを抑制し、光学特性の変動が少ないレンズ筐体を提供するためには、レンズ筐体及び球レンズは以下の特性を有する素材を使用することが好ましい。
【００７１】
即ち、レンズ筐体１０、１５、…、４５及び球レンズ１１は、ガラス転位温度Ｔｇ、ガラス転位温度Ｔｇ以下における線膨張係数α１及びレンズの線膨張係数αが以下の範囲のものを使用する。
９０℃≦Ｔｇ
５×１０^−６／℃≦α１≦２５×１０^−６／℃
３×１０^−６／℃≦α≦２５×１０^−６／℃
【００７２】
具体的には、レンズ筐体１０、１５、…、４５は、フィラー充填率が７５％以上の熱硬化性エポキシ樹脂（１２０℃≦Ｔｇ、α１＝６〜１５×１０^−６／℃）、フィラー充填率が７５％以上の熱可塑性ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）（９０℃≦Ｔｇ、α１＝約２０×１０^−６／℃）等の合成樹脂を使用する。球レンズ１１は、硼珪酸ガラス（約７×１０^−６／℃）を用いる。
【００７３】
このような材料を使用することにより、一般的な環境温度変化時の保証温度である８５℃以下（Ｔｅｌｃｏｒｄｉａ光接続部品規格：　旧Ｂｅｌｌｃｏｒｅ規格）における、温度変化による各材料の膨張・収縮に起因した寸法変化量の差が極めて小さくなる。この結果、レンズ筐体１０、１５、…、４５は、温度変化に伴う光学特性の影響を最小に抑えることができる。
【００７４】
【発明の効果】
請求項１乃至５の発明によれば、挿入損失が低く、ハンドリングに際してレンズ面を損傷することのない光モジュールを提供することができる。
請求項６及び７の発明によれば、前記効果に加え、反射の影響を可能な限り抑制した光モジュールを提供することができる。
【００７５】
請求項８の発明によれば、前記効果に加え、部品点数並びに製造コストを低減し、光モジュールの組立作業性を向上させることができる。
請求項９の発明によれば、前記効果に加え、光モジュールの組立作業性を向上させることができる。
【００７６】
請求項１０及び１１の発明によれば、前記効果に加え、光ファイバとレンズとの光学的な結合効率が高い光モジュールを提供することができる。
請求項１２及び１３の発明によれば、挿入損失が低く、ハンドリングに際してレンズ面を損傷することのなく、光ファイバとレンズとの光学的な結合効率が高い光モジュールの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光スイッチモジュールを示す断面図である。
【図２】図１の光スイッチモジュールのレンズ筐体におけるレンズ孔の形状の例を示すもので、レンズ孔の中心に沿って切断した斜視図である。
【図３】図１の光スイッチモジュールのレンズ筐体におけるレンズ孔の形状の例を示すもので、レンズ孔の中心に沿って切断した断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る光スイッチモジュールの光ファイバ筐体及び光ファイバを示す断面図である。
【図５】発明の第３の実施形態に係る光スイッチモジュールのレンズ筐体を示す断面図である。
【図６】発明の第３の実施形態に係る光スイッチモジュールの光ファイバ筐体を示す断面図である。
【図７】発明の第４の実施形態に係る光スイッチモジュールを示す断面図である。
【図８】図７の光スイッチモジュールのレンズ筐体を示す斜視図である。
【図９】発明の第５の実施形態に係る光スイッチモジュールのレンズ筐体を示す斜視図である。
【図１０】図９のレンズ筐体において、注入部を利用して接着剤をレンズ孔に流し込む様子を示す正面図である。
【図１１】図９のレンズ筐体において、注入部を利用して接着剤をレンズ孔に流し込んだ状態の断面図である。
【図１２】発明の第６の実施形態に係るコリメータアレイを示す斜視図である。
【図１３】図１２のコリメータアレイの光ファイバ筐体の変形例を示す斜視図である。
【図１４】図１の光スイッチモジュールのレンズ筐体における球レンズの表面に反射防止コーティングを施した状態を示す断面図である。
【図１５】発明の第７の実施形態に係る光スイッチモジュールのレンズ筐体を示す断面図である。
【図１６】図１５のレンズ筐体における凹所の形状の例を示す斜視図である。
【図１７】発明の第８の実施形態に係るコリメータアレイを示す斜視図である。
【図１８】従来の光スイッチモジュールを示す断面図である。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ　　　光スイッチモジュール
１Ｃ、１Ｄ　　　コリメータアレイ
３、３‘、３“　　　　　　光ファイバ筐体
３ａ　　　　　ピン孔
５　　　　　　スペーサ
６　　　　　　光ファイバ
６ａ　　　　　コア
６ｂ　　　　　クラッド
６ｃ　　　　　突起部
１０、１５、２０、２５、３０、４０、４５　　　　　　レンズ筐体
１０ａ、２０ａ、２５ａ、３０ａ、４０ａ、４５ａ　　　ピン孔
１０ｂ、１５ｂ、２０ｂ、２５ｂ、３０ｂ、４０ｂ　　　レンズ孔
１０ｃ、１５ｃ、２０ｃ、２５ｃ、４０ｃ、４５ｃ　　　光路孔
１０ｄ、２０ｄ、２５ｄ、４０ｄ　　　　　　　　　　　前面
１０ｅ、４０ｅ、４５ｅ　　　　　　　　　　　　　　　後面
１０ｆ、２０ｆ、２５ｆ、４０ｆ　　　　　　　　　　　テーパ部
１０ｇ　　　　段差部
１１　　　　　球レンズ
１３　　　　　ガイドピン
２０ｈ　　　　突出部
２５ｉ　　　　注入溝
３２、３２’　　　　　　　光ファイバ筐体
３２ａ　　　　ピン孔
３４　　　　　フラットケーブル
３５　　　　　光ファイバ
３８、３９　　　　　　　　反射防止膜
４０ｊ、４５ｊ　　　　　　凹所
Ａｄ　　　　　　接着剤
Ａｏｐ　　　　　光軸
Ｆ　　　　　　光軸に垂直な面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical module and a method for manufacturing the same, and more particularly to an optical module used for optical communication and optical measurement and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
An optical module using a connection method of a mechanically transferable (MT) connector, for example, an optical switch module 1 shown in FIG. 18 has the same basic structure as the MT connector. That is, the optical switch module 1 has two units each including one optical fiber housing 3 and one lens housing 4.
[0003]
Here, the optical fiber housing 3 has a pair of pin holes 3 a through which the guide pins 2 are inserted and two optical fibers 6. The lens housing 4 has a pair of pin holes 4a through which the guide pins 2 are inserted and a lens 7 inserted into the lens hole 4b. One unit composed of the optical fiber housing 3 and the lens housing 4 has a collimator function of converting light emitted from the optical fiber 6 of the optical fiber housing 3 into parallel light through the lens 7 of the lens housing 4. Have.
[0004]
As shown in FIG. 18, the optical switch module 1 uses two of the above units, maintains a predetermined distance between the units, and arranges a spacer 5 having a pair of pin holes 5a and a filter 8 which can be inserted and removed. An optical switch is configured by positioning these two guide pins 2.
[0005]
At this time, in both units, the optical fiber housing 3 and the lens housing 4 are positioned with submicron accuracy so that the light emitted from the optical fiber 6 of the optical fiber housing 3 travels on a predetermined optical path. At the same time, it is necessary to reduce the insertion loss by fixing the lens 7 at a predetermined position in the longitudinal direction of the lens housing 4 along the light traveling direction with an accuracy of several microns.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, an optical module that optically couples such an optical fiber and a lens is required to have the following requirements in addition to being small and inexpensive.
1) Low insertion loss.
2) The lens surface must not be damaged during handling.
3) High optical coupling efficiency between the optical fiber and the lens.
4) The reflection loss due to reflection must be suppressed as much as possible.
5) The number of parts of the optical module and the manufacturing cost can be reduced, and the workability of assembling the optical module can be improved.
[0007]
The present invention has been made in view of the above points, and has as its first object to provide an optical module which has a low insertion loss and does not damage a lens surface during handling.
A second object of the present invention is to provide an optical module having high optical coupling efficiency between an optical fiber and a lens.
[0008]
It is a third object of the present invention to provide an optical module in which the influence of reflection is suppressed as much as possible.
It is a fourth object of the present invention to provide an optical module capable of reducing the number of parts and the manufacturing cost of the optical module and improving the assembling workability.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, in order to achieve the above object, a lens housing having a first pin hole, a lens hole opened on a first end face, and an optical path hole opened on a second end face and communicating with the lens hole, A lens housed in the lens hole, an optical fiber housing having a second pin hole and an optical fiber hole facing the lens housing, and inserted into the optical fiber hole to optically communicate with the lens. An optical module comprising: an optical fiber to be coupled; and a guide pin that is inserted into the first and second pin holes and connects the lens housing and the optical fiber housing. Assuming that the diameter of the lens is DL, the diameter DLH is set to have a relationship represented by the following equation.
DL-0.5 (μm) ≦ DLH ≦ DL + 0.5 (μm)
[0010]
Preferably, in the first and second pin holes, when the diameter of a pin to be inserted is DP, the diameter DPH is set to a relationship represented by the following equation.
DP-0.5 (μm) ≦ DPH ≦ DP + 0.5 (μm)
[0011]
Preferably, the diameter DLP of the optical path hole is smaller than the diameter DLH of the lens hole.
Also preferably, the lens hole has a structure that communicates with the optical path hole by reducing the diameter continuously or stepwise.
[0012]
Also preferably, the outermost surface of the lens is disposed inside the first end surface and housed in the lens hole.
Preferably, the second end surface is a plane inclined at an angle of 6 ° to 13 ° with respect to a plane perpendicular to the optical axis.
[0013]
Preferably, a recess having a predetermined depth is formed in the second end surface so as to enlarge an opening end area of the optical path hole.
Preferably, a protrusion is formed on the first end surface.
Preferably, an adhesive injection portion is formed on the first end surface.
Preferably, the end face of the core of the optical fiber facing the lens has a convex shape.
[0014]
More preferably, the radius of curvature of the convex shape is 5 μm or more and 400 μm or less.
Also, in the present invention, a lens housing having a first pin hole, a lens hole opened on a first end face, and an optical path hole opened on a second end face and communicating with the lens hole, and housed in the lens hole An optical fiber housing having a second pin hole and an optical fiber hole facing the lens housing, an optical fiber inserted into the optical fiber hole and optically coupled to the lens, And a guide pin inserted through the first and second pin holes. When the diameter of the lens is DL, the diameter DLH of the lens hole is DL-0.5 (μm) ≦ DLH ≦ DL + 0.5 ( μm)
Wherein the core end face of the optical fiber facing the lens is processed into a convex shape.
[0015]
Preferably, the core end surface of the optical fiber is processed into a convex shape having a radius of curvature of 5 μm or more and 400 μm or less.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(1st Embodiment)
As shown in FIG. 1, an optical switch module 1A as an optical module according to the present embodiment includes a lens housing 10 and a guide pin 2 instead of the lens housing 4 and the guide pins 2 in the optical switch module 1 of FIG. The guide pin 13 is used.
[0017]
As shown in FIG. 2, the lens housing 10 has a pair of pin holes 10 a for inserting the guide pins 13, a lens hole 10 b formed at the center for housing the spherical lens 11, and an optical path hole 10 c communicating with the lens hole 10 b. Have. Here, as shown in FIG. 3A, the first end face of the lens housing 10 where the lens hole 10b is opened is called a front face 10d, and the second end face where the optical path hole 10c is opened is called a rear face 10e.
[0018]
At this time, as shown in FIG. 2, when the diameter of the spherical lens 11 is DL, the lens housing 10 sets the diameter DLH of the lens hole 10b to a relationship represented by the following equation.
DL-0.5 (μm) ≦ DLH ≦ DL + 0.5 (μm)
[0019]
Further, when the diameter of the guide pin 13 to be inserted is DP, the lens housing 10 sets the diameter DPH of the pin hole 10a in a relationship represented by the following equation.
DP-0.5 (μm) ≦ DPH ≦ DP + 0.5 (μm)
[0020]
Further, in the lens housing 10, as shown in FIGS. 2 and 3A, the diameter DLP of the optical path hole 10c is formed smaller than the diameter DLH of the lens hole 10b. At this time, as shown in FIG. 3A, the lens housing 10 is formed such that the lens hole 10b is continuously reduced in diameter via the tapered portion 10f and communicates with the optical path hole 10c. Instead of the tapered portion 10f, a step portion 10g as shown in FIG. 3B is provided, and the lens hole 10b is reduced in diameter stepwise through the step portion 10g and communicates with the optical path hole 10c. It may be. As a result, in the lens housing 10, as shown in FIGS. 3A and 3B, the spherical lens 11 is positioned in the optical path hole 10c having a reduced diameter via the tapered portion 10f and the stepped portion 10g. It is inserted into the hole 10b.
[0021]
By setting in this way, the lens housing 10 can be combined with the optical fiber housing 3 shown in FIG. 18 by inserting the guide pins 13 through the pair of pin holes 10a, and when assembled into the optical switch module 1A, It is positioned with respect to the fiber housing 3 with submicron accuracy. In addition, since the lens housing 10 is formed with the tapered portion 10f or the step portion 10g, the spherical lens 11 is positioned at a predetermined position in the longitudinal direction along the light traveling direction (the position where the ball lens 11 comes into contact with the tapered portion 10f or the step portion 10g). Is fixed with an accuracy of several microns. Therefore, when assembled into the optical switch module 1A, the insertion loss can be suppressed low.
[0022]
Then, as shown in FIGS. 3A and 3B, the ball lens 11 is housed in the lens hole 10b with the outermost surface located inside the front surface 10d of the lens housing 10 by a distance L. Thereby, the optical switch module 1A can avoid damage to the lens surface of the spherical lens 11 due to handling.
[0023]
Therefore, the optical switch module 1A according to the present embodiment can achieve the first object.
Hereinafter, other embodiments according to the optical module of the present invention will be described. In the following description and the drawings used in the description, each component corresponding to each component of the lens housing 10 has the same alphabet as the reference numeral. And duplicate explanations are omitted.
[0024]
(Second embodiment)
In this embodiment, the optical switch module 1A of FIG. 1 uses an optical fiber housing 3 'and an optical fiber 6 as shown in FIG.
[0025]
That is, the optical fiber 6 inserted into the optical fiber hole of the optical fiber housing 3 ′ includes a core 6 a made of a cylindrical medium having a large refractive index and a cylindrical medium having a small refractive index that covers the periphery thereof concentrically. The core 6a is formed of a clad 6b and has a protruding projection 6c on an end face thereof. At this time, the radius of curvature of the projection 6c is set to 5 μm or more and 400 μm or less.
[0026]
Here, the protruding protrusion 6c is provided on the end face of the core 6a of the optical fiber 6, but may be provided on the entire end face of the core 6a and the clad 6b instead.
[0027]
When the protruding protrusion 6c having a radius of curvature of 5 to 400 μm is provided on the end face of the core 6a of the optical fiber 6 of the optical fiber housing 3 ′, the sphere of the lens housing 15 is removed from the optical fiber 6. When light is emitted toward the lens 11, the projection 6c functions as a condenser lens and suppresses diffusion of light rays. Therefore, the optical coupling efficiency between the optical fiber 6 and the spherical lens 11 is improved. Therefore, the optical switch module according to the present embodiment can achieve the second object.
[0028]
Next, a method of forming the protrusion 6c on the end face of the core 6a of the optical fiber 6 will be described.
In the case of the optical fiber housing 3 and the optical fiber 6 in the optical switch module 1A of FIG. 1, the surface in contact with the rear surface 10e of the lens housing 10 with the optical fiber 6 inserted into the optical fiber hole of the optical fiber housing 3. Is ground. Thereby, the end surface of the optical fiber 6 becomes a flat surface.
[0029]
On the other hand, in the case of the present embodiment, the optical fiber 6 is projected and polished while being inserted into the optical fiber hole of the optical fiber housing 3 '. Thus, when polishing the surface of the optical fiber housing 3 ′ in contact with the rear surface 10 e of the lens housing 10, the protruding projection 6 c remains on the end surface of the core 6 a of the optical fiber 6. Thus, the protrusion 6c is formed.
[0030]
As a method for forming the projection 6c, in addition to using the above-mentioned protrusion polishing method, for example, a method used when forming a spherical fiber having a distal end, that is, melting the distal end of the optical fiber 6 and processing it into a spherical shape. It is also possible to use the method.
[0031]
(Third embodiment)
This embodiment uses a lens housing 15 as shown in FIG. 5 instead of the lens housing 10 in the optical switch module 1A of FIG. 1, and replaces the optical fiber housing 3 and the optical fiber 6 with FIG. The optical fiber housing 3 "and the optical fiber 6 as shown in FIG.
[0032]
That is, the rear surface 15e of the lens housing 15 is a plane inclined at an angle θ = 6 ° to 13 ° with respect to a plane F perpendicular to the optical axis Aop passing through the center of the spherical lens 11. In addition, the surface of the optical fiber housing 3 "that is in contact with the rear surface 10e of the lens housing 10 corresponds to the inclination of the rear surface 10e, and the surface of the optical fiber housing 3" perpendicular to the optical axis Aop passing through the center of the optical fiber 6 core 6a. The optical fiber 6 inserted into the optical fiber hole of the optical fiber housing 3 "has a protruding projection 6c on the end face of the core 6a. I have.
[0033]
For this reason, when assembled into an optical switch module using the lens housing 15 and the optical fiber housing 3 ", the effect of the end face reflection of the signal light transmitted through the optical fiber 6 is effectively suppressed. Can be suppressed as much as possible, and the optical coupling efficiency between the optical fiber 6 and the spherical lens 11 can be increased as in the case of the second embodiment. The optical switch module according to the first aspect can achieve the second and third objects.
[0034]
At this time, in order to suppress the influence of the reflection, the lens housing 15 may apply an anti-reflection coating to the surface of the spherical lens 11. However, since the spherical lens 11 is as fine as about several mm, it is difficult to apply an anti-reflection coating to a single unit before being incorporated into the lens housing 15, and the cost increases. For this reason, the antireflection coating can be easily and inexpensively applied by performing in a state of the lens housing 15 as a finished product in which the spherical lens 11 is incorporated.
[0035]
Here, the antireflection coating for the optical module is required to have high transmittance. Therefore, the lens housing 15 has an anti-reflection coating made of a laminated film of tantalum pentoxide (Ta2O5) and silicon oxide (SiO2) and a laminated film of titanium dioxide (TiO2) and silicon oxide (SiO2) on the surface of the spherical lens 11. Is applied. When such a coating is applied, the lens housing 15 can suppress the reflection of light on the surface of the spherical lens 11 and therefore the reflection loss to an extremely small value.
[0036]
(Fourth embodiment)
As shown in FIG. 7, an optical switch module 1B according to the present embodiment uses a lens housing 20 instead of the lens housing 10 and the spacer 5 in the optical switch module 1A of FIG.
[0037]
As shown in FIG. 8, the lens housing 20 has protrusions 20h of a predetermined height formed on both sides of a front surface 20d where a lens hole 20b is opened. Therefore, when the lens housing 20 and the optical fiber housing 3 are combined by inserting the guide pins 13 into the pair of pin holes 20a, 3a, the assembled optical switch module 1B becomes, as shown in FIG. A space is created between two adjacent lens housings 20. That is, by adjusting the height of the protrusion 20h, the distance between the two spherical lenses 11 of the two adjacent lens housings 20 is adjusted to a desired value. Therefore, unlike the optical switch module 1A shown in FIG. 1, the spacer 5 becomes unnecessary.
[0038]
Therefore, the optical switch module 1B according to the present embodiment can achieve the fourth object of reducing the number of parts and the manufacturing cost and improving the workability of assembling the optical module.
[0039]
In the optical switch module 1B according to the present embodiment, the optical fiber housing combined with the lens housing 20 is not limited to the optical fiber housing 3 shown in FIG. You can also. For example, in the optical fiber housing 3 shown in FIG. 7, two optical fibers 6 are arranged between a pair of guide pins 13 in the same direction as the direction in which the guide pins 13 are arranged. Optical fiber housings arranged side by side in the direction perpendicular to the direction of the arrangement of the thirteen are also usable.
[0040]
Further, an optical fiber housing 3 'in which a projection 6c is provided on the end face of the core 6a of the optical fiber 6 as shown in FIG. 4 can be used. In this case, there is an effect that the second object can be further achieved.
[0041]
(Fifth embodiment)
In the present embodiment, a lens housing 25 as shown in FIG. 9 is used instead of the lens housing 10 in the optical switch module 1A of FIG.
[0042]
That is, in the lens housing 25, an adhesive injection groove 25i is formed on the front surface 25d where the lens hole 25b is opened. The injection groove 25i is used when bonding and fixing the spherical lens 11 to the lens hole 25b with the adhesive Ad as an optimal means.
[0043]
For example, as shown in FIG. 10A, an appropriate amount of adhesive Ad is poured into the lens hole 25b into which the spherical lens 11 is inserted by using the injection groove 25i. Then, the adhesive Ad flows along the outer circumference of the spherical lens 11, and surrounds the outer circumference of the spherical lens 11 as shown in FIG. Thereby, as shown in FIG. 11, the spherical lens 11 is adhesively fixed around the lens hole 25b by the adhesive Ad.
[0044]
At this time, the width of the injection groove 25i is W, the depth is DPT, and the diameter DLH of the lens hole 25b is set to a dimension represented by the following equation.
0.2mm ≦ W ≦ DLH
0.2mm ≦ DPT ≦ 0.9 × DLH
[0045]
With this setting, the adhesive Ad for bonding and fixing the ball lens 11 to the lens hole 25b of the lens housing 25 does not block the light passing portion at the center of the ball lens 11 and can easily perform the bonding operation. it can.
[0046]
At this time, if an adhesive having a viscosity of 1000 to 6000 mPa · sec is used, the operation of dropping and pouring the adhesive into the injection groove 25i can be easily performed. As the adhesive having such a viscosity, for example, a two-component epoxy adhesive for optical components can be used.
[0047]
By providing the injection groove 25i of the adhesive on the front surface 25d of the lens housing 25 in this way, the assemblability of the lens housing 25 for accommodating the ball lens 11 and further the assemblability of the optical switch module are further improved. Therefore, the optical switch module according to the present embodiment can achieve the fourth object.
[0048]
Also in this case, instead of the optical fiber housing 3 shown in FIG. 1, an optical fiber housing 3 'having a projection 6c provided on the end face of the core 6a of the optical fiber 6 as shown in FIG. 4 is used. Is also good. In this case, there is an effect that the second object can be further achieved.
[0049]
(Sixth embodiment)
As shown in FIG. 12, a collimator array 1C as an optical module according to the present embodiment includes a lens housing 30 and an optical fiber instead of the lens housing 10 and the optical fiber housing 3 in the optical switch module 1A of FIG. The case 32 is used.
[0050]
The lens housing 30 is provided with a plurality of lens holes 30b (in the example shown in FIG. 12, it has four lens holes). The ball lens 11 is fitted and stored in each lens hole 30b. The lens housing 30, each lens hole 30b, each pin hole 30a, and the like shown in FIG. 12 can be formed in the same manner as in the first to sixth embodiments.
[0051]
The optical fiber housing 32 has a structure using a connection method similar to that of the multi-stage MT connector, corresponding to the fact that the lens housing 30 has a plurality of lens holes 30b. That is, each optical fiber 35 of the flat cable 34 is disposed in the optical fiber housing 32 at a position facing each spherical lens 11. Reference numerals 30a and 32a are a pair of pin holes, and automatic alignment and collective positioning are performed by inserting the guide pins 13 into the pin holes 30a and 32a.
[0052]
For this reason, when assembling the collimator array 1C by combining the lens housing 30 and the optical fiber housing 32, alignment work is not required, and positioning can be performed collectively. Therefore, the collimator array 1C according to the present embodiment can achieve the fourth object.
[0053]
In the optical fiber housing 32 shown in FIG. 12, four sets of two optical fibers 35 arranged side by side when viewed from the end face of the optical fiber housing 32 are arranged between the pin holes 32a. However, the present invention is not limited to this. As shown in FIG. 13, an optical fiber housing 32 'in which four sets of two optical fibers 35 arranged in the left-right direction are arranged between the pin holes 32a is used. You can also.
[0054]
Also in this case, similarly to the case shown in FIG. 4, a protrusion may be provided on the core end surface of the optical fiber 35. In this case, there is an effect that the second object can be further achieved.
[0055]
(Seventh embodiment)
In the third embodiment, the rear surface 15e of the lens housing 15 and the surface of the optical fiber housing 3 "in contact with the rear surface 10e are inclined to suppress the influence of the end face reflection of the signal light transmitted through the optical fiber 6. Has been described, it is preferable to apply an anti-reflection coating to the surface of the spherical lens 11 in order to further suppress the influence of reflection.
[0056]
Such an antireflection coating on the surface of the spherical lens 11 can be applied not only to the third embodiment but also to other embodiments. For example, when applied to the first embodiment, the result is as shown in FIG. That is, in the spherical lens 11 fitted and housed in the lens hole 10b of the lens housing 10, the anti-reflection film 38 is provided on the surface of the lens hole 10b on the opening end side and the surface of the optical path hole 10c on the opening end side, respectively. 39 are coated.
[0057]
By the way, as described above, the antireflection coating is performed by using the ion vapor deposition method after the spherical lens 11 is housed in the lens housing 10. That is, vapor deposition is performed on one exposed surface of the spherical lens 11 from the front surface 10d side of the lens housing 10 via the lens hole 10b to form the antireflection film 38, and from the rear surface 10e side via the optical path hole 10c. Vapor deposition is performed on the other exposed surface of the spherical lens 11 to form an anti-reflection film 39.
[0058]
At this time, the diameter DLH of the lens hole 10b is substantially equal to the diameter DL of the spherical lens 11, and is relatively large. Further, the distance L from the front surface 10d to the outermost surface of the spherical lens 11 may be any short enough to avoid damage to the lens surface of the spherical lens 11 during handling, and is relatively short. For this reason, the anti-reflection coating from the front surface 10d side is relatively easy, and the anti-reflection film 38 formed on the surface of the spherical lens 11 is a good one having a desired film thickness with sufficient spread and uniformity. Become.
[0059]
On the other hand, the diameter of the optical path hole 10c is smaller than that of the lens hole 10b. Further, in the optical switch module 1A in which the lens housing 10 and the optical fiber housing 3 are combined, in order to secure appropriate optical coupling with the optical fiber 6, the light reaches the outermost surface of the spherical lens 11 from the rear surface 10e. The distance is relatively long.
[0060]
That is, when the anti-reflection coating is performed from the rear surface 10e side, the vapor deposition is performed toward the surface of the spherical lens 11 at a relatively long distance through the small diameter optical path hole 10c. As a result, the reach of the vapor deposition material is deteriorated, and the anti-reflection film 39 formed on the surface of the spherical lens 11 has an insufficient thickness, does not have a sufficient spread, or has an uneven thickness. There were times when it became. Therefore, the reflection characteristics of the signal light in the optical switch module 1A may be impaired.
[0061]
For this reason, in the present embodiment, a lens housing 40 as shown in FIG. 15 is used instead of the lens housing 10 in the optical switch module 1A of FIG.
That is, the lens housing 40 is provided with a recess 40j having a predetermined depth to enlarge the opening end area of the optical path hole 10c on the rear surface 10e. Therefore, if the depth of the recess 40j is adjusted, the distance from the bottom surface 40k to the outermost surface of the spherical lens 11 can be reduced to a desired value.
[0062]
Therefore, even when the anti-reflection coating is performed from the rear surface 10e side, the accessibility of the deposition material is improved, and the anti-reflection film 39 formed on the surface of the spherical lens 11 has a desired film like the anti-reflection film 38. The thickness can be uniform with a sufficient spread. As a result, favorable reflection characteristics of signal light in the optical switch module can be obtained, and the third object can be achieved.
[0063]
The recess 40j may be circular or square as shown in FIGS. 16A and 16B. Although not shown, other various shapes can be taken as a matter of course.
[0064]
Also in this case, instead of the optical fiber housing 3 shown in FIG. 1, an optical fiber housing 3 'having a projection 6c provided on the end surface of the core 6a of the optical fiber 6 as shown in FIG. 4 is used. Further, the second object can be achieved.
[0065]
(Eighth embodiment)
As shown in FIG. 17, a collimator array 1D according to the present embodiment uses a lens housing 45 instead of the lens housing 30 in the collimator array 1C of FIG.
[0066]
The lens housing 45 is provided with a plurality of optical path holes 45c (in the example shown in FIG. 17, it has four optical path holes). One rectangular recess 45j is provided at a predetermined depth on the rear surface 45e around the optical path hole 45c. That is, the lens housing 45 is a combination of the lens housings 30 and 40 according to the sixth and seventh embodiments.
[0067]
Therefore, the collimator array 1D according to this embodiment in which the lens housing 45 and the optical fiber housing 32 are combined has the effects of both the sixth and seventh embodiments, and achieves the second and fourth objects. can do.
[0068]
Note that, instead of the optical fiber housing 32 in FIG. 14, an optical fiber housing 32 ′ shown in FIG. 10 may be used, and a collimator array may be configured by combining the lens housing 45 and the optical fiber housing 32 ′. It is possible.
[0069]
Also, in this case, similarly to the case shown in FIG. 4, the second object can be further achieved by providing a projection on the core end face of the optical fiber 35.
By the way, in the above-described first to eighth embodiments, for the lens housings 10, 15, 20, 25, 30, 40, and 45, resin molding using a mold is the cheapest manufacturing means. However, since synthetic resin is easily stretched as an elastic body, a material which is easily deformed by an external force cannot be used. Therefore, it is desirable to use a synthetic resin having the following elastic modulus E.
10,000MPa ≦ E ≦ 30000MPa
[0070]
In addition, it suppresses the displacement between the lens housing and the spherical lens based on the difference in the dimensional change between the lens housing and the spherical lens due to expansion and contraction due to the change in the environmental temperature, and suppresses fluctuations in optical characteristics. In order to provide a small number of lens housings, it is preferable to use materials having the following characteristics for the lens housing and the spherical lens.
[0071]
That is, the lens housings 10, 15,..., 45 and the spherical lens 11 are those having a glass transition temperature Tg, a linear expansion coefficient α1 at a glass transition temperature Tg or lower, and a linear expansion coefficient α of the lens in the following ranges.
90 ° C ≦ Tg
5 × 10 ⁻⁶ / ° C ≦ α1 ≦ 25 × 10 ⁻⁶ / ° C
3 × 10 ⁻⁶ / ° C ≦ α ≦ 25 × 10 ⁻⁶ / ° C
[0072]
Specifically, the lens housings 10, 15,..., 45 are made of a thermosetting epoxy resin having a filler filling rate of 75% or more (120 ° C. ≦ Tg, α1 = 6 to 15 × 10 ⁻⁶ / ° C.) A synthetic resin such as thermoplastic polyphenylene sulfide (PPS) having a filling rate of 75% or more (90 ° C. ≦ Tg, α1 = about 20 × 10 ⁻⁶ / ° C.) is used. The sphere lens 11 uses borosilicate glass (about 7 × 10 ⁻⁶ / ° C.).
[0073]
By using such a material, expansion and contraction of each material due to a temperature change at 85 ° C. or less (Telcordia optical connection parts standard: former Bellcore standard), which is a guaranteed temperature at the time of general environmental temperature change, is caused. The difference between the dimensional changes is extremely small. As a result, the lens housings 10, 15,..., 45 can minimize the influence of the optical characteristics due to the temperature change.
[0074]
【The invention's effect】
According to the first to fifth aspects of the present invention, it is possible to provide an optical module that has a low insertion loss and does not damage the lens surface during handling.
According to the invention of claims 6 and 7, in addition to the above-mentioned effects, it is possible to provide an optical module in which the influence of reflection is suppressed as much as possible.
[0075]
According to the eighth aspect of the invention, in addition to the above effects, the number of components and the manufacturing cost can be reduced, and the workability of assembling the optical module can be improved.
According to the ninth aspect of the present invention, in addition to the above effects, the workability of assembling the optical module can be improved.
[0076]
According to the tenth and eleventh aspects of the present invention, it is possible to provide an optical module having high optical coupling efficiency between an optical fiber and a lens, in addition to the above-described effects.
According to the twelfth and thirteenth aspects of the present invention, it is possible to provide a method of manufacturing an optical module having a low insertion loss, high optical coupling efficiency between an optical fiber and a lens without damaging a lens surface during handling. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing an optical switch module according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing an example of a shape of a lens hole in a lens housing of the optical switch module of FIG. 1, cut along the center of the lens hole;
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an example of a shape of a lens hole in a lens housing of the optical switch module of FIG. 1, taken along a center of the lens hole;
FIG. 4 is a sectional view showing an optical fiber housing and an optical fiber of an optical switch module according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view showing a lens housing of an optical switch module according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view showing an optical fiber housing of an optical switch module according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view showing an optical switch module according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a perspective view showing a lens housing of the optical switch module of FIG. 7;
FIG. 9 is a perspective view showing a lens housing of an optical switch module according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a front view showing a state in which an adhesive is poured into a lens hole using an injection part in the lens housing of FIG. 9;
11 is a cross-sectional view of the lens housing of FIG. 9 in a state where an adhesive is poured into a lens hole using an injection portion.
FIG. 12 is a perspective view showing a collimator array according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a perspective view showing a modification of the optical fiber housing of the collimator array of FIG.
14 is a cross-sectional view showing a state where an antireflection coating is applied to the surface of a spherical lens in the lens housing of the optical switch module of FIG. 1;
FIG. 15 is a sectional view showing a lens housing of an optical switch module according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a perspective view showing an example of the shape of a recess in the lens housing of FIG. 15;
FIG. 17 is a perspective view showing a collimator array according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a sectional view showing a conventional optical switch module.
[Explanation of symbols]
1A, 1B Optical switch module 1C, 1D Collimator array 3, 3 ', 3 "Optical fiber housing 3a Pin hole 5 Spacer 6 Optical fiber 6a Core 6b Cladding 6c Projection 10, 15, 20, 25, 30, 40, 45 Lens housings 10a, 20a, 25a, 30a, 40a, 45a Pin holes 10b, 15b, 20b, 25b, 30b, 40b Lens holes 10c, 15c, 20c, 25c, 40c, 45c Optical path holes 10d, 20d, 25d, 40d Front 10e, 40e, 45e Rear surface 10f, 20f, 25f, 40f Taper portion 10g Step portion 11 Ball lens 13 Guide pin 20h Projection portion 25i Injection groove 32, 32 'Optical fiber housing 32a Pin hole 34 Flat cable 35 Fiber 39 antireflection film 40j, a plane perpendicular to 45j recess Ad adhesive Aop optical axis F optical axis

Claims

A lens housing having a first pin hole, a lens hole opened on the first end face, and an optical path hole opened on the second end face and communicating with the lens hole;
A lens housed in the lens hole,
An optical fiber housing having a second pin hole and an optical fiber hole corresponding to the first pin hole, relative to the lens housing;
An optical fiber inserted into the optical fiber hole and optically coupled to the lens;
A guide pin that is inserted into the first and second pin holes and connects the lens housing and the optical fiber housing;
An optical module comprising:
The optical module according to claim 1, wherein the lens hole has a diameter DLH set to be expressed by the following equation, where DL is the diameter of the lens.
DL-0.5 (μm) ≦ DLH ≦ DL + 0.5 (μm)

2. The optical module according to claim 1, wherein the diameter of the first and second pin holes is set to a relationship represented by the following equation, where DP is a diameter of the guide pin. 3.
DP-0.5 (μm) ≦ DPH ≦ DP + 0.5 (μm)

The optical module according to claim 1, wherein the optical path hole has a diameter DLP smaller than a diameter DLH of the lens hole.

The optical module according to claim 1, wherein the lens hole communicates with the optical path hole by continuously reducing the diameter or stepwise.

The optical module according to any one of claims 1 to 4, wherein the lens is housed in the lens hole with an outermost surface located inside the first end surface.

The optical module according to claim 1, wherein the second end surface is a plane inclined at an angle of 6 ° to 13 ° with respect to a plane perpendicular to the optical axis.

The optical module according to claim 1, wherein a recess having a predetermined depth is formed on the second end surface so as to enlarge an opening end area of the optical path hole.

The optical module according to claim 1, wherein a protrusion is formed on the first end face.

The optical module according to claim 1, wherein an injection portion of an adhesive is formed on the first end surface.

The optical module according to any one of claims 1 to 9, wherein a core end surface of the optical fiber facing the lens has a convex shape.

The optical module according to claim 1, wherein a radius of curvature of the convex shape is 5 μm or more and 400 μm or less.

A lens housing having a first pin hole, a lens hole opened on the first end face, and an optical path hole opened on the second end face and communicating with the lens hole;
A lens housed in the lens hole,
An optical fiber housing having a second pin hole and an optical fiber hole facing the lens housing;
An optical fiber inserted into the optical fiber hole and optically coupled to the lens;
And a guide pin inserted through the first and second pin holes.
When the diameter of the lens is DL, the diameter DLH of the lens hole is expressed by the following equation: DL−0.5 (μm) ≦ DLH ≦ DL + 0.5 (μm)
A method for manufacturing an optical module set in a relationship represented by:
A method of manufacturing an optical module, comprising processing a core end face of the optical fiber facing the lens into a convex shape.

The method for manufacturing an optical module according to claim 12, wherein a core end face of the optical fiber is processed into a convex shape having a radius of curvature of 5 μm or more and 400 μm or less.