JP2004086157A

JP2004086157A - Optical tranceiver and its manufacturing method

Info

Publication number: JP2004086157A
Application number: JP2003133269A
Authority: JP
Inventors: Kimio Nagasaka; 長坂　公夫; Akira Miyamae; 宮前　章; Takeo Kaneko; 金子　丈夫; Hitoshi Nakayama; 中山　人司; Shojiro Kitamura; 北村　昇二郎
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-07-01
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2004-03-18

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical transceiver whose manufacturing process can be further simplified. <P>SOLUTION: The optical transceiver (1) includes an optical socket (137) which is provided at one end of an optical fiber (203) for fitting an optical plug (200), a light converging means (135, 136) for converging light, optical elements (133, 134) for emitting light according to a supplied electric signal and generating an electric signal according to a supplied photodetection signal, and a light-transmissive substrate (131) which supports the optical fiber (203), the light converging means (133, 136), and the optical elements (133, 134) so that they are arranged on one optical axis. On the substrate (131), an optical waveguide (139) is provided which is formed penetrating the substrate (131) in the direction of its thickness and arranged between the light converging means (135, 136) and the optical elements (133, 134) along the optical axis, through which optical waveguide (139) light is propagated. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバを媒体として送信又は受信を行い、あるいは送信及び受信の両方を行う光トランシーバ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、コンピュータ装置相互間の直接接続、コンピュータ装置及びデジタルオーディオ・ビデオ機器の相互接続などに、光ファイバを用いるものがある。このような装置には、電気信号を光信号に変えて光ファイバに送ると共に、光ファイバから受けた光信号を電気信号に戻す光トランシーバが使用される。光トランシーバは、例えば、光ファイバの一端部に取り付けられたプラグが挿入されるソケット、該光ファイバの一端部と受光素子や発光素子などの光素子との間に配置されて光を集光するボールレンズと、パラレル信号をシリアル信号に変換して光素子を駆動したり、受光信号を増幅し、シリアル信号からパラレル信号に変換したりするＩＣ回路基板などから構成されている。
【０００３】
このような光トランシーバの従来の製造方法は、通常、１）　カンパッケージ内にレーザダイオード（ＬＤ）チップを実装し、このチップとリード線のボンディングを行う。また、カンパッケージの出射窓にボールレンズを接着し、レンズ付きカンパッケージを組み立てる。２）　このカンパッケージを光ソケットの一方の挿入穴に挿入し、他方からファイバ付きフェルールを挿入する。カンパッケージのリード線にはＬＤが発光するように電流を流し、ファイバに結合された光量を測定し、一番結合効率の良い位置でカンパッケージと光ソケットを接着固定する（アクティブアライメント）。３）カンパッケージのリード線を回路基板に半田付けする。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１２２５８８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような光トランシーバの製造方法では、構成部品を組み立てる際に三次元的な複雑な位置合わせを行わなければならず、製造工程中に占める手作業の割合が大きい。これは結果的に製品のコストを増大させる。
【０００６】
よって、本発明は、製造工程をより簡易化することを可能とする光トランシーバの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の光トランシーバは、光ファイバの一端部に設けられた光プラグを取付けるための光ソケットと、光を集光する集光手段と、供給される電気信号に応じて発光し又は供給される受光信号に応じて電気信号を発生する光素子と、上記光ファイバ、上記集光手段及び上記光素子が１つの光軸上に揃うように上記光ソケット、上記集光手段及び上記光素子をそれぞれ支持する光透過性の基板と、を含み、上記基板に、当該基板の厚み方向に貫通するように形成され、上記光軸に沿って集光手段と光素子の相互間に配置される光導波路を設け、当該光導波路を通して前記光を進行させるように構成している。
【０００８】
かかる構成とすることによって、光透過性基板を利用して光素子、集光手段、光ソケットを組み合わせることが可能となる。また、光素子から基板側に向けて出射される光、或いは光ファイバから基板側に向けて出射される光の大部分が光導波路に入射する程度に光素子、集光手段及び光ソケットの相互間の位置合わせを行えば、光導波路を介して光学的結合が図られるので、位置合わせに要求される精度を低くすることが可能となる。これらにより、製造工程の容易化とそれに伴う低コスト化を達成することが可能となる。更には、光導波路の外部へ光が漏れにくくなるために光の利用効率が向上する利点や、基板上に複数に光素子を配置して多チャンネルの通信を行う場合にも、光素子の相互間における漏れ光によるクロストークの発生を極力抑えることが可能となる等の利点がある。
【０００９】
好ましくは、上記光素子は上記基板の一方面に配置され、上記集光手段及び上記光ソケットは上記基板の他方面の上記光素子に対応する位置に配置される。それにより、光透過性基板の両面及びその厚みを利用して送受信を行う光素子、集光手段、光ソケットを組み合わせることが可能となる。
【００１０】
好ましくは、上記光導波路は、基板の構成材料の屈折率よりも高い屈折率を有する部材により構成される。当該部材としては、例えば、光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂が好適に用いられる。これにより、光ファイバ等と同様な構造からなる光導波路を容易に構成することができ、構造の簡素化が図られると共に製造が容易となる。
【００１１】
好ましくは、上記光導波路は、第１の屈折率を有する第１の部材と、この第１の屈折率よりも低い屈折率を有し、第１の部材の周囲を取り囲むように配置される第２の部材とを含んで構成される。更に好ましくは、かかる光導波路は、光ファイバ又はベアファイバのいずれかを用いて構成される。これにより、光ファイバ又はベアファイバを貫通孔内に埋め込んで固着させることで光導波路を形成できるので、製造が容易になる。なお、第１及び第２の部材をそれぞれ光硬化性樹脂などを用いて光導波路を形成してもよい。
【００１２】
好ましくは、上記基板は透明度や耐熱性等に優れるガラス基板であるが、プラスチック基板等を使用してもよい。
【００１３】
好ましくは、上記光ソケットは上記基板と接着や融着、ねじ止めその他の方法によって接合される。
【００１４】
好ましくは、上記集光手段は、屈折型レンズ、フレネル型レンズ、ボールレンズ（略球状のレンズ）及びセルフォック型レンズのいずれかによって構成される。それにより、光素子と光ファイバ端部間の光ロスを減少することが可能となる。ここで、本明細書において「フレネル型レンズ」とは、断面が鋸波形状（キノフォーム形状）であり、透過光の大部分が略１点に集光されるように同心円状に形成されたレンズをいい、「回折格子型のレンズ」と称される場合もある。
【００１５】
好ましくは、上記集光手段は、光ソケットに支持される。例えば、レンズ内蔵型の光ソケットが好適に用いられる。
【００１６】
本発明の光トランシーバの製造方法は、光透過性の基板に貫通孔を形成し、当該貫通孔に光導波路を形成する工程と、この光導波路の形成位置に対応して光透過性の基板の一方の面に配線パターンを担う配線膜を形成する工程と、この配線膜の予め定められた位置に発光または受光機能を備える光素子を接続する工程と、上記基板の他方の面にレンズを配置する工程と、上記基板の他方の面に光ファイバの一端部を保持する光プラグを取付けるための光ソケットを取り付ける工程と、を含む。
【００１７】
また、本発明の光トランシーバの製造方法は、光透過性の基板に貫通孔を形成し、当該貫通孔に光導波路を形成する工程と、この光導波路の形成位置に対応して光透過性の基板の一方の面に配線パターンを担う配線膜を形成する工程と、この配線膜の予め定められた位置に発光または受光機能を備える光素子を接続する工程と、上記基板の他方の面に光ファイバの一端部を保持する光プラグを取付けるための光ソケットであって、レンズを内蔵する光ソケットを取り付ける工程と、含む。ここで、光ソケットに内蔵されるレンズとは、光ソケットの本体の内部或いは端部近傍などに取り付けられており、光ファイバに入射する、あるいは光ファイバから出射する光を集光する機能を担うものである。
【００１８】
かかる構成とすることによって、光透過性基板を使用した光トランシーバを製造することが可能となる。
【００１９】
また、本発明の光トランシーバの製造方法は、光透過性の基板に複数の貫通孔を形成し、当該貫通孔のそれぞれに光導波路を形成する光導波路形成工程と、これらの光導波路の形成位置のそれぞれに対応して基板の一方の面の複数箇所に単位配線パターンの配線膜を形成する配線膜形成工程と、上記複数箇所の単位配線パターンに対応して上記基板の一方の面に複数の光素子をそれぞれ配置する光素子配置工程と、上記基板の他方の面に上記複数の光素子に対応して複数のレンズをそれぞれ配置するレンズ配置工程と、上記基板の他方の面に上記光素子及び上記レンズの対の複数に対応して各々が光ファイバの一端部を保持する光プラグを取り付けるための嵌合孔を有する複数の光ソケットをそれぞれ取り付ける光ソケット取付工程と、上記基板を各単位配線パターンを含む領域毎に切り分ける切断工程と、を含む。
【００２０】
また、本発明の光トランシーバの製造方法は、光透過性の基板に複数の貫通孔を形成し、当該貫通孔のそれぞれに光導波路を形成する光導波路形成工程と、これらの光導波路の形成位置のそれぞれに対応して基板の一方の面の複数箇所に単位配線パターンの配線膜を形成する配線膜形成工程と、上記複数箇所の単位配線パターンに対応して上記基板の一方の面に複数の光素子をそれぞれ配置する光素子配置工程と、上記基板の他方の面に上記光素子及び上記レンズの対の複数に対応して各々が光ファイバの一端部を保持する光プラグを取り付けるための嵌合孔を有するとともに、レンズを内蔵する複数の光ソケットをそれぞれ取り付ける光ソケット取付工程と、上記基板を各単位配線パターンを含む領域毎に切り分ける切断工程と、を含む。
【００２１】
かかる構成とすることによって、一つの親基板上に多数の光トランシーバを同時に造り込み、最終的に各単体の光トランシーバに切り分けることで、要素部品の実装を連続的かつ高速に行うことが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は、光トランシーバの構成例を示している。同図（ａ）は光トランシーバ１を水平方向にカットして内部配置を示す断面図、同図（ｂ）は図（ａ）のＩ−Ｉ’方向における断面図である。
【００２４】
図１に示すように、光トランシーバ１の筐体１１の内部には、信号処理回路基板１２と光結合ユニット１３が設けられている。信号処理回路基板１２には、外部から供給されるパラレル信号をシリアル信号に変換するパラレル−シリアル信号変換回路１２１、シリアル信号を発光素子１３３の駆動信号に変える駆動回路１２２、受光素子１３４の受光信号を波形整形し、レベル増幅する増幅回路１２４、受光信号をパラレル信号に変換するシリアル−パラレル信号変換回路１２３、図示しないマザーボード等への配線接続と取付けとを行うためのリードフレーム１２５等が設けられている。
【００２５】
光結合ユニット１３は、透明なガラス基板１３１に、配線膜１３２、発光素子１３３、受光素子１３４、結合レンズ１３５、１３６等を配置してなる光回路基板１３０と、図示しない光ファイバの一端に設けられた光プラグと接続される光ソケット１３７、光回路基板１３０に光ソケット１３７を取り付ける接合膜１３８等によって構成される。光ソケット１３７（あるいは光結合ユニット１３）と光プラグとは光コネクタ（図３参照）を構成する。
【００２６】
なお、通常、挿入する側をプラグ、挿入される側をソケットと称しているが、本件の説明においては、単に、コネクタを構成する一方側（光線路側）をプラグ、他方側（基板側）をソケットと称しており、雌雄の形状に限定されるものではない。
【００２７】
図２は、図１（ａ）に示された光結合ユニット１３の部分を拡大して説明する図である。図２（ａ）は、プラグ挿入孔側から光結合ユニット１３側を見た図を示しており、同図（ｂ）は、光結合ユニット１３の断面図である。各図において図１と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
【００２８】
光回路基板１３０は、光信号を透過させる透明基板１３１、この透明基板１３１の内側（筐体内部側）表面に形成された配線パターン１３２、この配線パターン１３２に接続される発光素子１３３（又は受光素子１３４）、透明基板１３１の外側（光プラグ側）表面に配置された結合レンズ１３５、及び発光素子１３３の配置位置に対応して透明基板１３１を貫通するように形成された光導波路１３９を含んでいる。
【００２９】
発光素子１３３は、例えば、レーザビームを発生する面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）である。受光素子１３４（図１（ａ）参照）は、フォトトランジスタやフォトダイオードなどの受光光量に応じた電流を発生する光検出素子である。光ソケット１３７の、光プラグの光ファイバを保持するフェルール（後述の図３参照）が挿入されるスリーブ１３７ａは環状あるいは円筒状に形成される。フェルールの挿入を案内するスリーブ１３７ａの嵌合孔１３７ｂの底部中央は開口部１３７ｃとなっている。この開口部１３７ｃに、基板１３１に形成された結合レンズ１３５（又は１３６）が露出している。嵌合孔１３７ｂは、光ソケット１３７を貫通する孔となっている。
【００３０】
光導波路１３９は、透明基板１３１に対して、当該透明基板１３１の厚み方向に貫通するように形成されており、光軸に沿って結合レンズ１３５と発光素子１３３（又は受光素子１３４）の相互間に配置される。この光導波路１３９は、透明基板１３１の構成材料の屈折率よりも高い屈折率を有する部材により構成される。例えば、光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂が好適に用いられる。そして、この光導波路１３９を通して、発光素子１３３から出射される光が光ソケット１３７側へ進行し、又は光ファイバから出射される光が受光素子１３４側へ進行する。
【００３１】
図３は、光ソケット１３７に光プラグ２００が取り付けられた状態を示している。光ソケット１３７の円筒状のスリーブ１３７ａ内に光プラグ２００の円柱状のフェルール２０２が挿入され、フェルール２０２はプラグハウジング２０１によって保護されている。光ソケット１３７と光プラグ２００とは、図示しない係止手段によって固定される。係止手段は、例えば、プラグハウジング２０１に設けられた開閉可能なフックと光ソケット１３７に設けられた該フックが係合するスタッドである。フェルール２０２は光ファイバ２０３の端部を保持し、スリーブ１３７ａの円筒内部に挿入されることによって、該円筒の中心軸上に光ファイバ２０３の中心軸（光軸）を保持する。光ファイバ２０３の線路部分は被覆２０４によって保護されている。光ファイバ２０３のコアから放射された光はスリーブ１３７ａの底部の開口部１３７ｃに設けられている結合レンズ１３６と、透明基板１３１に設けられた光導波路１３９を経て受光素子１３４上に収束（あるいは集光）される。また、発光素子１３３から出射された光は透明基板１３１に設けられた光導波路１３９と、結合レンズ１３５を経て、光ファイバ２０３端部のコア部分に収束される。
【００３２】
図４は、他の光結合ユニット（光コネクタ）１３の例を示している。図４において、図２と対応する部分には同一部号を付し、かかる部分の説明は省略する。上述の図２に示した例では、送信用及び受信用に別々の光ファイバを使用し、１つの光コネクタが２本の光ファイバを接続するものとなっている。この図４に示す例では、送信用又は受信用、あるいは送受信用の１つの光ファイバ毎に１つの光結合ユニット（光コネクタ）を設ける構成としている。
【００３３】
次に、上述した光トランシーバの製造について図面を参照して説明する。図５は、実施例の光トランシーバの製造工程を説明する工程図である。
【００３４】
まず、光回路基板１３０を作製するために、図５（ａ）に示すように、光透過基板としてガラス基板１３１を用意する。そして、後述する配線膜の形成位置に対応して当該ガラス基板１３１に貫通孔を形成し、当該貫通孔に光導波路１３９を形成する。例えば、本実施形態では紫外線硬化樹脂をガラス基板１３１の貫通孔に充填し、硬化させることによって光導波路１３９を形成する。
【００３５】
次に、図５（ｂ）に示すように、ガラス基板１３１の表面にアルミニウムや銅等の導電材料をスパッタ法、電鋳などによって堆積し、金属膜（導電膜）を形成する。この金属膜を所望の回路に対応してパターニングして配線膜１３２を形成する。なお、図５（ａ）に示す工程と図５（ｂ）に示す工程は、順番を逆にして行ってもよい。
【００３６】
図７は、ガラス基板１３１の複数のサブ領域Ｓにそれぞれ複数の金属配線膜パターン１３２を形成した例を示している。上述した図５（ａ）に示す工程においては、図７に示すように、ガラス基板１３１の一方の面の複数箇所に単位配線パターンの配線膜を一括に形成すると、量産面において更に好適である。この場合には、複数箇所の単位配線パターンに対応して、ガラス基板１３１に複数の貫通孔を形成し、当該貫通孔のそれぞれに複数の光導波路１３９が形成される。
【００３７】
次に、図５（ｃ）に示すように、ガラス基板１３１の一面側に、発光素子１３３（あるいは受光素子１３４）、集積回路等の回路要素を実装する。実装は、フリップチップボンディング、ワイヤボンディング、半田リフローなどを使用して行うことが可能である。なお、上記図７に示したように、ガラス基板１３１の複数箇所に単位配線パターンを一括形成した場合には、図５（ｃ）に示す工程は、当該単位配線パターンのそれぞれに対応してガラス基板１３１の一方の面に複数の光素子（発光素子１３３又は受光素子１３４）をそれぞれ配置する。
【００３８】
次に、図５（ｄ）に示すように、ガラス基板１３１の他面側の発光素子１３３（あるいは受光素子１３４）に対応する位置に結合レンズ１３５（あるいは１３６）を形成する。結合レンズ１３５（あるいは１３６）の形成は、レンズ状の部材の張り合わせ、硬化性液体樹脂の表面張力を利用したレンズ形成、更に、レンズの型と２Ｐ法を組み合わせたレンズ形成などによって行うことも可能である。このようにして光回路基板１３０が作製される。なお、上記図７に示したように、ガラス基板１３１の複数箇所に単位配線パターンを一括形成した場合には、図５（ｄ）に示す工程は、ガラス基板１３１の他方の面に複数の光素子に対応して複数のレンズ１３５（あるいは１３６）をそれぞれ配置する。
【００３９】
次に、図５（ｅ）に示すように、光ソケット１３７を光回路基板１３０に取り付ける。この取付は、光ソケット１３７とガラス基板１３１の互いに対向する面にそれぞれ接着剤を塗布し、あるいはいずれかの面に接着剤を塗布して光ソケット１３７を光回路基板１３０に取り付ける。光ソケット１３７は、そのスリーブ１３７ａの円筒状の嵌合孔１３７ｂの中心軸が結合レンズ１３５（又は１３６）及び発光素子１３３（又は１３４）の中心位置と略一致するように載置される。この際の光ソケット１３７と光回路基板１３０との位置合わせ（粗調整）は、基板１３０の図示しないマーカやレンズ位置等を参照して行うことが可能である。
【００４０】
更に、図６（ａ）に示すように、光ソケット１３７と光回路基板１３０との正確な位置合わせを行う。
【００４１】
図６は、光ソケット１３７と光回路基板１３０との正確な位置合わせを行うのに好適な位置調整装置の一例を説明する図である。正確な位置合わせには、例えば、図６に示すような位置調整装置３００を使用する。この位置調整装置３００は、後述のアライメントマークと対象体とを読取る光学ヘッド３１０、画像処理によってアライメントマークと対象体との位置ずれを検出するコンピュータシステム３２０、コンピュータシステム３２０によってずれを補償するように駆動されるアクチュエータ３３０、アクチュエータに取付けられてガラス基板１３１または光学ヘッド３１０を取付位置に搬送するアーム（ステージ）等によって構成されている。光学ヘッド３１０は、光ソケット１３７の嵌合孔１３７ｂ内にフェルール（読取部）を挿入し、嵌合孔１３７ｂの中心位置を示すアライメントマークと、対象体、例えば、基板の特定の回路パターンや調整用マークなど読取る。この結果に基づいて、光ソケット１３７の嵌合孔１３７ｂの中心軸が結合レンズ１３５及び光素子１３３（あるいは結合レンズ１３６及び光素子１３４）の中心位置（光軸）と正確に一致するように位置合せ（微調整）を行う。光ソケット１３７に光プラグ２００が装着されると、嵌合孔１３７ｂの中心軸には、フェルール２０２に支持された光ファイバ２０３のコアが位置する。
【００４２】
図６（ｂ）に示すように、光ソケット１３７と光回路基板１３０との位置合わせを終えた後に、接着剤１３８を固化して光ソケット１３７を光回路基板１３０に固定する。接着剤１３８は、例えば、光硬化性、熱硬化性等など樹脂を用いることが可能である。
【００４３】
図５（ｅ）、図６（ａ）及び同（ｂ）の工程を必要な回数繰り返して、図８に示すように、光回路基板１３０の複数のサブ領域Ｓに光ソケット１３７を取付けて光トランシーバを組み立てる。このようにして組み立てた基板１３０をサブ領域Ｓ毎に切断線Ｗに沿って切断して多数の光トランシーバを得る。
【００４４】
図９は、他の実施例を示している。図９（ａ）はこの実施例の光結合ユニット部１３を光プラグの挿入口側から見た説明図である。同図（ｂ）は、光結合ユニット１３の断面図である。両図において図２と対応する部分には、同一符号を付し、かかる部分に説明は省略する。
【００４５】
この実施例では光ソケット１３７と光回路基板１３０との取り付け強度を高めている。また、光ソケット１３７の光回路基板１３０への取付け精度を確保しつつ組み立てを容易にしている。
【００４６】
このため、本実施例では、図９（ａ）及び同図（ｂ）に示すように、光ソケット１３７の少なくとも２箇所に突起（ガイドピン）１３７ｄが形成されている。これ等ガイドピン１３７ｄは、これ等のガイドピン１３７ｄに対応してガラス基板１３０に形成されたガイド穴１３１ａに挿入されている。
【００４７】
この実施例の組み立て工程においては、図１０に示すように、ガラス基板１３１には、予め所定の位置に所定の径のガイド穴１３１ａがフォトリソグラフィなどによって高精度に形成される。光素子及び結合レンズはこのガイド穴１３１ａを基準にして所定の位置に取り付けることもできる。このガラス基板１３１に配線パターン１３２を形成し、部品の装着を行って、光ソケット１３７の取付を行う。
【００４８】
光ソケット１３７はガイド穴１３１ａの中心を基準として所定の位置に所定の深さのガイドピン１３７ｄを精密に形成する。この光ソケット１３７のガイドピン１３７ｄとガラス基板１３１のガイド穴１３１ａとを嵌め合わせてガラス基板１３１にソケット１３７を取付ける。更に、ガイドピン１３７ｄとガラス基板１３１とを接着剤１３８で接着することによって両者が強固に固定される。
【００４９】
また、結合レンズを内蔵した光ソケットを用いて光トランシーバを構成することも可能である。
【００５０】
図１１及び図１２は、レンズ内蔵型の光ソケットを用いる実施例について説明する図である。図１１及び図１２では、レンズ内蔵型の光ソケット４３７に光プラグ２００が取り付けられた状態が示されている。両図において図３と対応する部分には、同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
【００５１】
図１１に示す光ソケット４３７は、結合レンズ４３５を内蔵している。そして、図１１に示す実施例では、上述した実施例においてガラス基板（透明基板）１３１の内側表面に配置されていた結合レンズ１３５が省略されている。
【００５２】
光ソケット４３７の円筒状のスリーブ４３７ａ内に光プラグ２００の円柱状のフェルール２０２が挿入され、フェルール２０２はプラグハウジング２０１によって保護されている。光ソケット４３７と光プラグ２００とは、図示しない係止手段によって固定される。係止手段は、例えば、プラグハウジング２０１に設けられた開閉可能なフックと光ソケット４３７に設けられた該フックが係合するスタッドである。光ファイバ２０３のコアから放射された光はスリーブ４３７ａに内蔵されている結合レンズ４３５、ガラス基板１３１を経て受光素子１３４上に収束（あるいは集光）される。また、発光素子１３３から出射された光はガラス基板１３１、結合レンズ４３５を経て、光ファイバ２０３端部のコア部分に収束される。なお、結合レンズ４３５は、略球状のレンズ（ボールレンズ）を用いるようにしてもよい。
【００５３】
図１２に示す光ソケット４３７’は、上述した図１１に示した光ソケット４３７と同様の構造を有しており、少なくとも２箇所にガイドピン４３７ｄが形成された点が異なっている。これ等ガイドピン４３７ｄは、これ等のガイドピン４３７ｄに対応してガラス基板１３０に形成されたガイド穴１３１ａに挿入されている。この実施例では、上述した図９等において説明した実施例と同様に、光ソケット４３７と光回路基板１３０との取り付け強度を高めることが可能となり、かつ光ソケット４３７の光回路基板１３０への取付け精度を確保しつつ組み立てを容易にすることが可能となる。
【００５４】
図１１に示す光ソケット４３７あるいは図１２に示す光ソケット４３７’を用いた場合の光トランシーバの製造工程は、基本的に、上述した図５等において説明した実施例と同様であるが、ガラス基板１３１上に結合レンズ１３５を形成する必要がなくなることから、製造工程を簡略化することが可能となる。
【００５５】
図１３及び図１４は、本発明の利点を説明するための比較例の光トランシーバを示している。図１３は、比較例の光トランシーバの筐体の断面図であり、図１（ｂ）と対応する部分には同一符号を付し、かかる部分の説明は省略する。
【００５６】
比較例においても、外部から回路基板１２１にリードフレーム１２５を介して電気信号が供給される。回路基板１２１には、並直列変換回路１２、レーザダイオードを駆動する駆動回路１２２などが実装されている。レーザダイオードは金属のカンパッケージ５０１内に実装されている。レーザダイオードから出射したビームはカンパッケージ５０１の窓に取り付けられたボールレンズ５０２で集光され、光ソケット１３７のスリーブの挿入孔中心部に集光する。
【００５７】
図１４は、比較例の光コネクタ部分を示している。光プラグ２００の中心部には光ファイバ２０３を中心に固定したフェルール２０２が挿入されている。光プラグ２００をソケット１３７に接続すると、ボールレンズ５０２で集光された光が光ファイバ２０３のコアの中心に入射する。
【００５８】
このような比較例の構成では、カンパッケージ５０１内へのレーザダイオードチップの取付け、該チップとリード線とのボンデイング、カンパッケージ窓へのボールレンズの接着、レンズ付きカンパッケージの組立てなどの工程が必要となる。更に、このカンパッケージをソケットのスリーブの一方の穴に挿入し、他方からファイバを支持するフェルールを挿入し、レーザダイオードを発光させて一番効率よく、光が伝送する位置でカンパッケージとスリーブとを接着して固定する。その後、カンパッケージのリード線を回路基板に半田付けして終了する。
【００５９】
このような構成の比較例の光トランシーバは、三次元的な構造をしているため、構成部品を組み立てる際には、複雑な位置合わせをしなければならない。これに対して、本発明の実施例によれば、光透過性の基板を利用して光トランシーバを形成しているので、略二次元的な位置合わせで組立てを行うことが可能となって具合がよい。
【００６０】
以上説明したように、本発明の実施例によれば、光トランシーバの光結合ユニットを透明基板の一面側に配線と光素子を配置し、該基板の他面側に結合レンズとスリーブを配置する構成によって得ている。かかる構成とすることによって、一枚の基板上に配線パターンや結合レンズのセットを多数組形成し、これをサブ基板に切り出すことによって製造することができ、量産工程にむく。また、光素子から基板側に向けて出射される光、或いは光ファイバから基板側に向けて出射される光の大部分が光導波路に入射する程度に光素子、集光手段及び光ソケットの相互間の位置合わせを行えば、光導波路を介して光学的結合が図られるので、位置合わせに要求される精度を低くすることが可能となる。これらにより、製造工程の容易化とそれに伴う低コスト化を達成することが可能となる。
【００６１】
更には、光導波路の外部へ光が漏れにくくなるために光の利用効率が向上する利点や、基板上に複数に光素子を配置して多チャンネルの通信を行う場合にも漏れ光によるクロストークの発生を極力抑えることが可能となる等の利点がある。
【００６２】
また、位置調整装置のフェルールアライメントマークを基板のアライメントマーク上に重なるようにして固着前のスリーブとレンズの位置とを手動又は自動で二次元に移動して合わせればよく、簡単で自動化にも向く。
【００６３】
また、ガラス基板をスライドさせながら素子やスリーブの実装を連続的に高速で行える。
【００６４】
また、ガラス基板をスライドさせながら個々の仮結合ユニットの検査、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）の出力調整、発光ダイオード（ＰＤ）の感度調整が可能となる。
【００６５】
また、実施例の光学ヘッドを用いた調整方法によれば、ＣＣＤ撮像素子で撮像することにより、例えば、フェルールアライメントマークと発光素子又は受光素子上のアライメントマークの相対的な位置関係を画像処理によって正確に検出できるので、位置検出と移動のループ回数を少なくすることで高速な位置決めが可能となる。
【００６６】
このようにして、従来の個別にパーツの実装や組立を行う方式と比較して、大きくコストダウンが可能となる。
【００６７】
なお、本発明は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、基板１３１の構成材料の屈折率よりも高い屈折率を有する樹脂を基板１３１に設けた貫通孔に充填することによって光導波路１３９を構成していたが、他の方法によって光導波路を構成することも可能である。
【００６８】
具体的には、基板１３１に設けた貫通孔に、第１の屈折率を有する第１の部材と、この第１の屈折率よりも低い屈折率を有し、第１の部材の周囲を取り囲むように配置される第２の部材とからなる光導波路を配置することが可能である。このような光導波路は、第１及び第２の部材をそれぞれ光硬化性樹脂などを用いて形成することにより実現可能である。更に好ましくは、光ファイバやベアファイバなどを用意し、これらを貫通孔内に埋め込んで固着させるようにすれば、より簡便に光導波路を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の光トランシーバの実施の形態を説明する説明図である。
【図２】図２は、２組の端子を有する光ソケット部分を説明する説明図である。
【図３】図３は、光ソケットと光プラグとの接続状態を説明する説明図である。
【図４】図４は、１組の端子を有する光ソケット部分を説明する説明図である。
【図５】図５は、光トランシーバの製造工程を説明する工程図である。
【図６】図６は、光トランシーバの製造工程に置け光ソケットの配置位置調整を説明する工程図である。
【図７】図７は、基板への配線パターンの形成例を説明する説明図である。
【図８】図８は、基板への光ソケットの取り付け例を説明する説明図である。
【図９】図９は、基板と光ソケットにそれぞれ取付用孔及び取付用突起を設けて組み立てる例を説明する説明図である。
【図１０】図１０は、基板に取付用孔を形成する例を説明する説明図である。
【図１１】図１１は、レンズ内蔵型の光ソケットを用いる実施例について説明する図である。
【図１２】図１２は、レンズ内蔵型の光ソケットを用いる実施例について説明する図である。
【図１３】図１３は、比較例の光トランシーバの例を説明する説明図である。
【図１４】図１４は、比較例の光コネクタの例を説明する説明図である。
【符号の説明】
１１…筐体、　１３１…ガラス基板、　１３３、１３４…光素子、　１３５、１３６…結合レンズ、　１３７…光ソケット、　１３９…光導波路、　２００…光プラグ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical transceiver that performs transmission or reception, or both transmission and reception using an optical fiber as a medium, and a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Some use optical fibers for local area networks (LANs), direct connections between computer devices, and interconnections between computer devices and digital audio / video equipment. Such an apparatus uses an optical transceiver that converts an electric signal into an optical signal and sends it to an optical fiber, and also converts an optical signal received from the optical fiber into an electric signal. The optical transceiver is, for example, a socket in which a plug attached to one end of an optical fiber is inserted, and is disposed between one end of the optical fiber and an optical element such as a light receiving element or a light emitting element to collect light. It is composed of a ball lens and an IC circuit board that converts a parallel signal into a serial signal to drive an optical element, amplifies a light receiving signal, and converts a serial signal into a parallel signal.
[0003]
Conventional methods for manufacturing such an optical transceiver usually include: 1) mounting a laser diode (LD) chip in a can package and bonding the chip to a lead wire. Also, a ball lens is bonded to the exit window of the can package, and a can package with a lens is assembled. 2) Insert this can package into one insertion hole of the optical socket, and insert a ferrule with fiber from the other. A current is applied to the lead wire of the can package so that the LD emits light, the amount of light coupled to the fiber is measured, and the can package and the optical socket are bonded and fixed at a position where coupling efficiency is highest (active alignment). 3) Solder the lead wires of the can package to the circuit board.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-8-122588 [0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a method for manufacturing an optical transceiver, complicated three-dimensional alignment must be performed when assembling the components, and the ratio of manual work in the manufacturing process is large. This results in increased product costs.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing an optical transceiver that can further simplify the manufacturing process.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an optical transceiver according to the present invention comprises an optical socket for attaching an optical plug provided at one end of an optical fiber, a light collecting means for collecting light, and a light collecting means for collecting light. An optical element for generating an electric signal in response to a light-receiving or supplied light-receiving signal, the optical fiber, the condensing means, and the optical socket and the condensing means such that the optical element is aligned on one optical axis; And a light-transmissive substrate that respectively supports the optical element, and is formed on the substrate so as to penetrate in a thickness direction of the substrate, and is provided between the light-collecting unit and the optical element along the optical axis. Is provided, and the light is made to travel through the optical waveguide.
[0008]
With such a configuration, it is possible to combine the optical element, the light condensing unit, and the optical socket using the light transmitting substrate. The optical element, the light condensing means and the optical socket are interconnected such that most of the light emitted from the optical element toward the substrate or the light emitted from the optical fiber toward the substrate enters the optical waveguide. If the alignment is performed, optical coupling is achieved via the optical waveguide, so that the accuracy required for the alignment can be reduced. These make it possible to achieve the simplification of the manufacturing process and the accompanying cost reduction. Furthermore, the advantage that the light utilization efficiency is improved because the light does not easily leak to the outside of the optical waveguide, and the mutual exchange of the optical elements is achieved even when a plurality of optical elements are arranged on the substrate to perform multi-channel communication. There is an advantage that it is possible to minimize the occurrence of crosstalk due to light leaking between them.
[0009]
Preferably, the optical element is disposed on one surface of the substrate, and the light collecting means and the optical socket are disposed on the other surface of the substrate at a position corresponding to the optical element. This makes it possible to combine an optical element for transmitting and receiving using both surfaces of the light-transmitting substrate and its thickness, a light collecting means, and an optical socket.
[0010]
Preferably, the optical waveguide is made of a member having a refractive index higher than the refractive index of the constituent material of the substrate. As the member, for example, a photocurable resin or a thermosetting resin is suitably used. Thus, an optical waveguide having a structure similar to that of an optical fiber or the like can be easily formed, and the structure can be simplified and the manufacturing can be facilitated.
[0011]
Preferably, the optical waveguide has a first member having a first refractive index and a second member having a lower refractive index than the first refractive index and arranged to surround the periphery of the first member. And two members. More preferably, such an optical waveguide is configured using either an optical fiber or a bare fiber. Thus, the optical waveguide can be formed by embedding and fixing the optical fiber or the bare fiber in the through-hole, thereby facilitating the manufacture. The first and second members may be formed of an optical waveguide by using a photocurable resin or the like.
[0012]
Preferably, the substrate is a glass substrate having excellent transparency and heat resistance, but a plastic substrate or the like may be used.
[0013]
Preferably, the optical socket is joined to the substrate by bonding, fusion, screwing or other methods.
[0014]
Preferably, the condensing means is constituted by any one of a refraction lens, a Fresnel lens, a ball lens (substantially spherical lens), and a selfoc lens. This makes it possible to reduce the light loss between the optical element and the end of the optical fiber. Here, in the present specification, the “Fresnel lens” has a sawtooth shape (kinoform shape) in cross section, and is formed concentrically so that most of the transmitted light is condensed to substantially one point. It refers to a lens and is sometimes referred to as a “diffraction grating type lens”.
[0015]
Preferably, the light collecting means is supported by an optical socket. For example, an optical socket with a built-in lens is preferably used.
[0016]
A method of manufacturing an optical transceiver according to the present invention includes the steps of forming a through hole in a light transmitting substrate, forming an optical waveguide in the through hole, and forming the optical waveguide in a position corresponding to the formation position of the optical waveguide. Forming a wiring film carrying a wiring pattern on one surface, connecting an optical element having a light emitting or light receiving function to a predetermined position of the wiring film, and disposing a lens on the other surface of the substrate And attaching an optical socket for attaching an optical plug holding one end of the optical fiber to the other surface of the substrate.
[0017]
Further, the method for manufacturing an optical transceiver according to the present invention includes a step of forming a through hole in a light transmitting substrate, forming an optical waveguide in the through hole, and a step of forming an optical waveguide corresponding to the formation position of the optical waveguide. A step of forming a wiring film serving as a wiring pattern on one surface of the substrate, a step of connecting an optical element having a light emitting or light receiving function to a predetermined position of the wiring film, and a step of forming an optical element on the other surface of the substrate. Attaching an optical socket for holding an optical plug that holds one end of the fiber, the optical socket including a lens therein. Here, the lens built in the optical socket is attached to the inside or near the end of the main body of the optical socket, and has a function of condensing light incident on the optical fiber or emitted from the optical fiber. Things.
[0018]
With this configuration, it is possible to manufacture an optical transceiver using the light transmissive substrate.
[0019]
Further, the method of manufacturing an optical transceiver according to the present invention includes an optical waveguide forming step of forming a plurality of through holes in a light transmissive substrate, forming an optical waveguide in each of the through holes, and forming positions of these optical waveguides. A wiring film forming step of forming a wiring film of a unit wiring pattern at a plurality of locations on one surface of the substrate corresponding to each of the above, and a plurality of wiring films on one surface of the substrate corresponding to the unit wiring patterns at the plurality of locations. An optical element arranging step of arranging optical elements, a lens arranging step of arranging a plurality of lenses corresponding to the plurality of optical elements on the other surface of the substrate, and the optical element on the other surface of the substrate, respectively. And an optical socket attaching step of attaching a plurality of optical sockets each having a fitting hole for attaching an optical plug that holds one end of an optical fiber corresponding to a plurality of the lens pairs, Comprising a cutting step of carving a plate for each region including each unit wiring pattern.
[0020]
Further, the method of manufacturing an optical transceiver according to the present invention includes an optical waveguide forming step of forming a plurality of through holes in a light transmissive substrate, forming an optical waveguide in each of the through holes, and forming positions of these optical waveguides. A wiring film forming step of forming a wiring film of a unit wiring pattern at a plurality of locations on one surface of the substrate corresponding to each of the above, and a plurality of wiring films on one surface of the substrate corresponding to the unit wiring patterns at the plurality of locations. An optical element arranging step of arranging the optical elements, and a fitting for attaching an optical plug holding one end of an optical fiber to the other surface of the substrate in correspondence with a plurality of pairs of the optical element and the lens. An optical socket mounting step of mounting a plurality of optical sockets each having a hole and incorporating a lens, and a cutting step of cutting the substrate into regions including each unit wiring pattern are included.
[0021]
With such a configuration, a large number of optical transceivers can be simultaneously manufactured on one parent board, and finally, each optical transceiver can be divided into individual optical transceivers, so that component parts can be mounted continuously and at high speed. Become.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0023]
FIG. 1 shows a configuration example of an optical transceiver. FIG. 1A is a cross-sectional view showing the internal arrangement of the optical transceiver 1 cut in a horizontal direction, and FIG. 1B is a cross-sectional view in the II ′ direction of FIG. 1A.
[0024]
As shown in FIG. 1, a signal processing circuit board 12 and an optical coupling unit 13 are provided inside a housing 11 of the optical transceiver 1. The signal processing circuit board 12 includes a parallel-serial signal conversion circuit 121 for converting a parallel signal supplied from the outside into a serial signal, a drive circuit 122 for converting a serial signal into a drive signal for the light emitting element 133, and a light receiving signal for the light receiving element 134. Circuit is provided for shaping and level-amplifying the input signal, a serial-parallel signal conversion circuit 123 for converting a received light signal into a parallel signal, a lead frame 125 for performing wiring connection to a motherboard (not shown) and the like, and the like. ing.
[0025]
The optical coupling unit 13 is provided at one end of an optical fiber (not shown) and an optical circuit substrate 130 in which a wiring film 132, a light emitting element 133, a light receiving element 134, coupling lenses 135 and 136, etc. are arranged on a transparent glass substrate 131. An optical socket 137 connected to the optical plug provided, a bonding film 138 for attaching the optical socket 137 to the optical circuit board 130, and the like. The optical socket 137 (or the optical coupling unit 13) and the optical plug constitute an optical connector (see FIG. 3).
[0026]
In addition, usually, the insertion side is referred to as a plug and the insertion side is referred to as a socket, but in the description of the present case, one side (optical line side) constituting the connector is simply a plug, and the other side (substrate side). It is called a socket, and is not limited to a male or female shape.
[0027]
FIG. 2 is an enlarged view illustrating a part of the optical coupling unit 13 shown in FIG. FIG. 2A is a diagram of the optical coupling unit 13 viewed from the plug insertion hole side, and FIG. 2B is a cross-sectional view of the optical coupling unit 13. In each figure, the same reference numerals are given to portions corresponding to FIG. 1, and description of such portions is omitted.
[0028]
The optical circuit board 130 includes a transparent substrate 131 that transmits an optical signal, a wiring pattern 132 formed on the inner surface (inside the housing) of the transparent substrate 131, and a light emitting element 133 (or light receiving element) connected to the wiring pattern 132. Element 134), a coupling lens 135 disposed on the outer surface (on the optical plug side) of the transparent substrate 131, and an optical waveguide 139 formed so as to penetrate the transparent substrate 131 corresponding to the arrangement position of the light emitting element 133. In.
[0029]
The light emitting element 133 is, for example, a surface emitting laser (VCSEL) that generates a laser beam. The light receiving element 134 (see FIG. 1A) is a light detecting element such as a phototransistor or a photodiode that generates a current according to the amount of received light. The sleeve 137a of the optical socket 137 into which the ferrule (see FIG. 3 described later) for holding the optical fiber of the optical plug is inserted is formed in an annular or cylindrical shape. The center of the bottom of the fitting hole 137b of the sleeve 137a for guiding the insertion of the ferrule is an opening 137c. The coupling lens 135 (or 136) formed on the substrate 131 is exposed at the opening 137c. The fitting hole 137b is a hole penetrating the optical socket 137.
[0030]
The optical waveguide 139 is formed so as to penetrate the transparent substrate 131 in the thickness direction of the transparent substrate 131, and extends between the coupling lens 135 and the light emitting element 133 (or the light receiving element 134) along the optical axis. Placed in The optical waveguide 139 is made of a member having a refractive index higher than the refractive index of the constituent material of the transparent substrate 131. For example, a photocurable resin or a thermosetting resin is preferably used. Then, through this optical waveguide 139, light emitted from the light emitting element 133 proceeds to the optical socket 137 side, or light emitted from the optical fiber proceeds to the light receiving element 134 side.
[0031]
FIG. 3 shows a state where the optical plug 200 is attached to the optical socket 137. The cylindrical ferrule 202 of the optical plug 200 is inserted into the cylindrical sleeve 137 a of the optical socket 137, and the ferrule 202 is protected by the plug housing 201. The optical socket 137 and the optical plug 200 are fixed by locking means (not shown). The locking means is, for example, a stud which is engaged with an openable / closable hook provided on the plug housing 201 and the hook provided on the optical socket 137. The ferrule 202 holds the end of the optical fiber 203 and, when inserted into the cylinder of the sleeve 137a, holds the central axis (optical axis) of the optical fiber 203 on the central axis of the cylinder. The line portion of the optical fiber 203 is protected by a coating 204. The light emitted from the core of the optical fiber 203 converges (or collects) on the light receiving element 134 via the coupling lens 136 provided in the opening 137c at the bottom of the sleeve 137a and the optical waveguide 139 provided on the transparent substrate 131. Light). Further, the light emitted from the light emitting element 133 passes through the optical waveguide 139 provided on the transparent substrate 131 and the coupling lens 135 and is converged on the core at the end of the optical fiber 203.
[0032]
FIG. 4 shows an example of another optical coupling unit (optical connector) 13. 4, parts corresponding to those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description of such parts is omitted. In the example shown in FIG. 2 described above, separate optical fibers are used for transmission and reception, and one optical connector connects two optical fibers. In the example shown in FIG. 4, one optical coupling unit (optical connector) is provided for each optical fiber for transmission, reception, or transmission / reception.
[0033]
Next, the manufacture of the above-described optical transceiver will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a process diagram illustrating a process of manufacturing the optical transceiver of the example.
[0034]
First, in order to manufacture the optical circuit board 130, as shown in FIG. 5A, a glass substrate 131 is prepared as a light transmitting substrate. Then, a through hole is formed in the glass substrate 131 corresponding to a formation position of a wiring film described later, and an optical waveguide 139 is formed in the through hole. For example, in the present embodiment, the optical waveguide 139 is formed by filling a through hole of the glass substrate 131 with an ultraviolet curable resin and curing the resin.
[0035]
Next, as shown in FIG. 5B, a conductive material such as aluminum or copper is deposited on the surface of the glass substrate 131 by a sputtering method, electroforming, or the like to form a metal film (conductive film). This metal film is patterned according to a desired circuit to form a wiring film 132. Note that the step shown in FIG. 5A and the step shown in FIG. 5B may be performed in reverse order.
[0036]
FIG. 7 shows an example in which a plurality of metal wiring film patterns 132 are formed in a plurality of sub-regions S of a glass substrate 131, respectively. In the step shown in FIG. 5A described above, it is more preferable from the viewpoint of mass production to form a wiring film of a unit wiring pattern at a plurality of locations on one surface of the glass substrate 131 as shown in FIG. . In this case, a plurality of through holes are formed in the glass substrate 131 corresponding to a plurality of unit wiring patterns, and a plurality of optical waveguides 139 are formed in each of the through holes.
[0037]
Next, as shown in FIG. 5C, a circuit element such as a light emitting element 133 (or light receiving element 134) and an integrated circuit is mounted on one surface side of the glass substrate 131. Mounting can be performed using flip chip bonding, wire bonding, solder reflow, or the like. When unit wiring patterns are formed at a plurality of locations on the glass substrate 131 as shown in FIG. 7, the process shown in FIG. A plurality of optical elements (light emitting element 133 or light receiving element 134) are arranged on one surface of substrate 131, respectively.
[0038]
Next, as shown in FIG. 5D, a coupling lens 135 (or 136) is formed on the other surface of the glass substrate 131 at a position corresponding to the light emitting element 133 (or the light receiving element 134). The formation of the coupling lens 135 (or 136) can also be performed by bonding lens-like members, forming a lens using the surface tension of a curable liquid resin, or forming a lens by combining a lens mold and a 2P method. It is. Thus, the optical circuit board 130 is manufactured. As shown in FIG. 7, when unit wiring patterns are collectively formed at a plurality of locations on the glass substrate 131, the process shown in FIG. A plurality of lenses 135 (or 136) are arranged corresponding to the elements.
[0039]
Next, as shown in FIG. 5E, the optical socket 137 is attached to the optical circuit board 130. In this attachment, an adhesive is applied to the opposing surfaces of the optical socket 137 and the glass substrate 131, respectively, or an adhesive is applied to either surface to attach the optical socket 137 to the optical circuit board 130. The optical socket 137 is mounted such that the central axis of the cylindrical fitting hole 137b of the sleeve 137a substantially coincides with the center position of the coupling lens 135 (or 136) and the light emitting element 133 (or 134). At this time, the alignment (coarse adjustment) between the optical socket 137 and the optical circuit board 130 can be performed with reference to a marker, a lens position, and the like (not shown) on the board 130.
[0040]
Further, as shown in FIG. 6A, accurate alignment between the optical socket 137 and the optical circuit board 130 is performed.
[0041]
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a position adjustment device suitable for performing accurate alignment between the optical socket 137 and the optical circuit board 130. For accurate positioning, for example, a position adjusting device 300 as shown in FIG. 6 is used. The position adjusting device 300 is configured to compensate for the displacement by an optical head 310 that reads an alignment mark and an object, which will be described later, a computer system 320 that detects a position displacement between the alignment mark and the object by image processing, and a computer system 320. It is constituted by an actuator 330 to be driven, an arm (stage) attached to the actuator and transporting the glass substrate 131 or the optical head 310 to an attachment position. The optical head 310 inserts a ferrule (reading unit) into the fitting hole 137b of the optical socket 137, and aligns the alignment mark indicating the center position of the fitting hole 137b with a specific circuit pattern or adjustment of a target object, for example, a substrate. Read the mark for use. Based on this result, the center axis of the fitting hole 137b of the optical socket 137 is positioned such that it exactly matches the center position (optical axis) of the coupling lens 135 and the optical element 133 (or the coupling lens 136 and the optical element 134). Perform alignment (fine adjustment). When the optical plug 200 is mounted on the optical socket 137, the core of the optical fiber 203 supported by the ferrule 202 is positioned on the center axis of the fitting hole 137b.
[0042]
As shown in FIG. 6B, after the alignment between the optical socket 137 and the optical circuit board 130 is completed, the adhesive 138 is solidified to fix the optical socket 137 to the optical circuit board 130. As the adhesive 138, for example, a resin such as photo-curing, thermo-curing, or the like can be used.
[0043]
5 (e), 6 (a) and 6 (b) are repeated as many times as necessary, and as shown in FIG. 8, the optical sockets 137 are attached to the plurality of sub-regions S of the optical circuit board 130, and Assemble the transceiver. The substrate 130 assembled in this manner is cut along the cutting line W for each sub-region S to obtain a large number of optical transceivers.
[0044]
FIG. 9 shows another embodiment. FIG. 9A is an explanatory view of the optical coupling unit 13 of this embodiment as viewed from the insertion port side of the optical plug. FIG. 2B is a sectional view of the optical coupling unit 13. In both figures, parts corresponding to those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description of such parts is omitted.
[0045]
In this embodiment, the mounting strength between the optical socket 137 and the optical circuit board 130 is increased. Further, assembly is facilitated while securing the mounting accuracy of the optical socket 137 to the optical circuit board 130.
[0046]
For this reason, in this embodiment, as shown in FIGS. 9A and 9B, projections (guide pins) 137 d are formed in at least two places of the optical socket 137. These guide pins 137d are inserted into guide holes 131a formed in the glass substrate 130 corresponding to the guide pins 137d.
[0047]
In the assembling process of this embodiment, as shown in FIG. 10, a guide hole 131a having a predetermined diameter is formed at a predetermined position in a glass substrate 131 with high precision by photolithography or the like. The optical element and the coupling lens can be mounted at predetermined positions based on the guide hole 131a. The wiring pattern 132 is formed on the glass substrate 131, components are mounted, and the optical socket 137 is mounted.
[0048]
The optical socket 137 precisely forms a guide pin 137d having a predetermined depth at a predetermined position with reference to the center of the guide hole 131a. The socket 137 is mounted on the glass substrate 131 by fitting the guide pins 137d of the optical socket 137 with the guide holes 131a of the glass substrate 131. Further, by bonding the guide pins 137d and the glass substrate 131 with the adhesive 138, the two are firmly fixed.
[0049]
It is also possible to configure an optical transceiver using an optical socket having a built-in coupling lens.
[0050]
FIG. 11 and FIG. 12 are diagrams illustrating an embodiment using an optical socket with a built-in lens. 11 and 12 show a state in which the optical plug 200 is attached to the optical socket 437 with a built-in lens. In both figures, parts corresponding to those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and description of such parts is omitted.
[0051]
The optical socket 437 shown in FIG. In the embodiment shown in FIG. 11, the coupling lens 135 disposed on the inner surface of the glass substrate (transparent substrate) 131 in the above-described embodiment is omitted.
[0052]
The cylindrical ferrule 202 of the optical plug 200 is inserted into the cylindrical sleeve 437 a of the optical socket 437, and the ferrule 202 is protected by the plug housing 201. The optical socket 437 and the optical plug 200 are fixed by locking means (not shown). The locking means is, for example, a stud in which the openable and closable hook provided on the plug housing 201 and the hook provided on the optical socket 437 are engaged. Light emitted from the core of the optical fiber 203 is converged (or condensed) on the light receiving element 134 via the coupling lens 435 and the glass substrate 131 incorporated in the sleeve 437a. The light emitted from the light emitting element 133 passes through the glass substrate 131 and the coupling lens 435 and is converged on the core at the end of the optical fiber 203. Note that the coupling lens 435 may use a substantially spherical lens (ball lens).
[0053]
The optical socket 437 'shown in FIG. 12 has the same structure as the optical socket 437 shown in FIG. 11 described above, except that at least two guide pins 437d are formed. These guide pins 437d are inserted into guide holes 131a formed in the glass substrate 130 corresponding to the guide pins 437d. In this embodiment, similarly to the embodiment described with reference to FIG. 9 and the like, the mounting strength between the optical socket 437 and the optical circuit board 130 can be increased, and the mounting of the optical socket 437 to the optical circuit board 130 can be achieved. It is possible to facilitate assembly while ensuring accuracy.
[0054]
The manufacturing process of the optical transceiver using the optical socket 437 shown in FIG. 11 or the optical socket 437 ′ shown in FIG. 12 is basically the same as the embodiment described in FIG. Since it is not necessary to form the coupling lens 135 on 131, the manufacturing process can be simplified.
[0055]
13 and 14 show an optical transceiver of a comparative example for explaining the advantages of the present invention. FIG. 13 is a cross-sectional view of the housing of the optical transceiver of the comparative example. Parts corresponding to those in FIG. 1B are denoted by the same reference numerals, and description of such parts is omitted.
[0056]
Also in the comparative example, an electric signal is supplied to the circuit board 121 from the outside via the lead frame 125. On the circuit board 121, the parallel-to-serial conversion circuit 12, a driving circuit 122 for driving a laser diode, and the like are mounted. The laser diode is mounted in a metal can package 501. The beam emitted from the laser diode is focused by the ball lens 502 attached to the window of the can package 501, and is focused at the center of the insertion hole of the sleeve of the optical socket 137.
[0057]
FIG. 14 shows an optical connector portion of a comparative example. A ferrule 202 fixed around an optical fiber 203 is inserted into the center of the optical plug 200. When the optical plug 200 is connected to the socket 137, the light collected by the ball lens 502 enters the center of the core of the optical fiber 203.
[0058]
In the configuration of such a comparative example, the steps of mounting the laser diode chip in the can package 501, bonding the chip to the lead wire, bonding a ball lens to the can package window, and assembling a can package with a lens are performed. Required. Furthermore, this can package is inserted into one hole of the sleeve of the socket, and a ferrule for supporting the fiber is inserted from the other side, and the laser diode emits light. And fix it. Thereafter, the lead wires of the can package are soldered to the circuit board, and the process is completed.
[0059]
Since the optical transceiver of the comparative example having such a configuration has a three-dimensional structure, a complicated alignment must be performed when assembling the components. On the other hand, according to the embodiment of the present invention, since the optical transceiver is formed using the light-transmitting substrate, it is possible to perform the assembly by substantially two-dimensional alignment. Is good.
[0060]
As described above, according to the embodiment of the present invention, the optical coupling unit of the optical transceiver has the wiring and the optical element arranged on one surface side of the transparent substrate and the coupling lens and the sleeve arranged on the other surface side of the substrate. Obtained by configuration. With this configuration, a large number of sets of wiring patterns and coupling lenses can be formed on a single substrate, and can be manufactured by cutting the sub-substrate, which is suitable for a mass production process. The optical element, the light condensing means and the optical socket are interconnected such that most of the light emitted from the optical element toward the substrate or the light emitted from the optical fiber toward the substrate enters the optical waveguide. If the alignment is performed, optical coupling is achieved via the optical waveguide, so that the accuracy required for the alignment can be reduced. As a result, it is possible to achieve the simplification of the manufacturing process and the accompanying cost reduction.
[0061]
Furthermore, there is an advantage that the light utilization efficiency is improved because light hardly leaks to the outside of the optical waveguide, and a crosstalk due to the leaked light is performed even when a plurality of optical elements are arranged on a substrate to perform multi-channel communication. This has the advantage that the generation of phenomena can be minimized.
[0062]
Further, the position of the sleeve and the lens before fixation may be manually or automatically moved two-dimensionally and aligned so that the ferrule alignment mark of the position adjusting device overlaps the alignment mark of the substrate, which is simple and suitable for automation. .
[0063]
Further, the mounting of the element and the sleeve can be continuously performed at a high speed while sliding the glass substrate.
[0064]
In addition, while the glass substrate is slid, it is possible to inspect each temporary coupling unit, adjust the output of the surface emitting laser (VCSEL), and adjust the sensitivity of the light emitting diode (PD).
[0065]
Further, according to the adjustment method using the optical head of the embodiment, the relative positional relationship between the ferrule alignment mark and the alignment mark on the light emitting element or the light receiving element is determined by image processing, for example, by imaging with the CCD image sensor. Accurate detection enables high-speed positioning by reducing the number of loops of position detection and movement.
[0066]
In this manner, the cost can be greatly reduced as compared with the conventional method of individually mounting and assembling parts.
[0067]
Note that the present invention is not limited to the contents of the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the optical waveguide 139 is formed by filling the through-hole provided in the substrate 131 with a resin having a refractive index higher than the refractive index of the constituent material of the substrate 131. It is also possible to form an optical waveguide by using.
[0068]
Specifically, a first member having a first refractive index and a refractive index lower than the first refractive index are provided in a through hole provided in the substrate 131 and surround the periphery of the first member. It is possible to arrange an optical waveguide including the second member arranged as described above. Such an optical waveguide can be realized by forming the first and second members using a photocurable resin or the like. More preferably, an optical waveguide can be formed more easily by preparing an optical fiber, a bare fiber, or the like, and burying them in the through hole and fixing them.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an embodiment of an optical transceiver according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an optical socket portion having two sets of terminals.
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a connection state between an optical socket and an optical plug.
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an optical socket portion having one set of terminals.
FIG. 5 is a process diagram illustrating a process of manufacturing the optical transceiver.
FIG. 6 is a process diagram illustrating adjustment of an arrangement position of an optical socket in a manufacturing process of the optical transceiver.
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating an example of forming a wiring pattern on a substrate.
FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating an example of attaching an optical socket to a board.
FIG. 9 is an explanatory view illustrating an example of assembling by providing a mounting hole and a mounting projection on the substrate and the optical socket, respectively.
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an example in which a mounting hole is formed in a substrate.
FIG. 11 is a diagram illustrating an embodiment using an optical socket with a built-in lens.
FIG. 12 is a diagram illustrating an embodiment using an optical socket with a built-in lens.
FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating an example of an optical transceiver of a comparative example.
FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating an example of an optical connector of a comparative example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... housing | casing, 131 ... glass substrate, 133, 134 ... optical element, 135, 136 ... coupling lens, 137 ... optical socket, 139 ... optical waveguide, 200 ... optical plug

Claims

An optical socket for attaching an optical plug provided at one end of the optical fiber,
Light collecting means for collecting light;
An optical element that emits light in accordance with the supplied electric signal or generates an electric signal in accordance with the supplied light receiving signal,
The optical fiber, the light socket so that the light collecting means and the optical element are aligned on one optical axis, a light-transmissive substrate that respectively supports the light collecting means and the optical element,
The substrate is provided so as to penetrate in the thickness direction of the substrate, and an optical waveguide is provided along the optical axis between the condensing unit and the optical element, and the light is transmitted through the optical waveguide. An optical transceiver designed to progress.

2. The optical transceiver according to claim 1, wherein the optical element is disposed on one surface of the substrate, and the light collecting unit and the optical socket are disposed on a position corresponding to the optical element on the other surface of the substrate. 3.

The optical transceiver according to claim 1, wherein the optical waveguide is configured by a member having a refractive index higher than a refractive index of a constituent material of the substrate.

The optical waveguide has a first member having a first refractive index and a second member having a lower refractive index than the first refractive index and arranged to surround a periphery of the first member. The optical transceiver according to claim 1, further comprising a member.

The optical transceiver according to claim 4, wherein the optical waveguide includes one of an optical fiber and a bare fiber.

The optical transceiver according to claim 1, wherein the substrate is a glass substrate.

The optical transceiver according to claim 1, wherein the optical socket is bonded to the substrate.

The optical transceiver according to any one of claims 1 to 7, wherein the condensing unit is configured by any one of a refraction lens, a Fresnel lens, a ball lens, and a selfoc lens.

The optical transceiver according to claim 8, wherein the light collecting unit is supported by the optical socket.

Forming a through-hole in a light-transmitting substrate, forming an optical waveguide in the through-hole, and forming a wiring film that bears a wiring pattern on one surface of the substrate corresponding to a position where the optical waveguide is formed; Process and
Connecting an optical element having a light emitting or light receiving function to a predetermined position of the wiring film;
Arranging a lens on the other surface of the substrate;
Attaching an optical socket for attaching an optical plug holding one end of the optical fiber to the other surface of the substrate,
An optical transceiver manufacturing method including:

Forming a through-hole in the light-transmitting substrate, and forming an optical waveguide in the through-hole;
Forming a wiring film serving as a wiring pattern on one surface of the substrate corresponding to the formation position of the optical waveguide;
Connecting an optical element having a light emitting or light receiving function to a predetermined position of the wiring film;
An optical socket for attaching an optical plug that holds one end of an optical fiber to the other surface of the substrate, and attaching an optical socket containing a lens,
An optical transceiver manufacturing method including:

An optical waveguide forming step of forming a plurality of through holes in a light transmitting substrate and forming an optical waveguide in each of the through holes,
A wiring film forming step of forming a wiring film of a unit wiring pattern at a plurality of locations on one surface of the substrate corresponding to the formation position of the optical waveguide;
An optical element arranging step of arranging a plurality of optical elements on one surface of the substrate corresponding to the plurality of unit wiring patterns,
A lens disposing step of disposing a plurality of lenses corresponding to the plurality of optical elements on the other surface of the substrate,
Light for attaching a plurality of optical sockets each having a fitting hole for attaching an optical plug holding one end of an optical fiber corresponding to a plurality of pairs of the optical element and the lens on the other surface of the substrate. Socket mounting process,
A cutting step of cutting the substrate into regions including each unit wiring pattern,
An optical transceiver manufacturing method including:

An optical waveguide forming step of forming a plurality of through holes in a light transmitting substrate and forming an optical waveguide in each of the through holes,
A wiring film forming step of forming a wiring film of a unit wiring pattern at a plurality of locations on one surface of the substrate corresponding to the formation position of the optical waveguide;
An optical element arranging step of arranging a plurality of optical elements on one surface of the substrate corresponding to the plurality of unit wiring patterns,
The other surface of the substrate has a fitting hole for attaching an optical plug that holds one end of an optical fiber, corresponding to a plurality of pairs of the optical element and the lens, and a plurality of the lenses having a built-in lens. An optical socket mounting process for mounting each optical socket,
A cutting step of cutting the substrate into regions including each unit wiring pattern,
An optical transceiver manufacturing method including: