JP2004101847A

JP2004101847A - 光モジュール

Info

Publication number: JP2004101847A
Application number: JP2002263340A
Authority: JP
Inventors: Yoshihide Yasuda; 安田　良英; Yoshiro Sato; 佐藤　芳郎; Yasushi Muto; 武藤　康史
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2002-09-09
Filing date: 2002-09-09
Publication date: 2004-04-02
Also published as: US20040047556A1; CA2439389A1

Abstract

【課題】光路に樹脂がない構成を低コストで実現でき、高出力の光信号に対応できる光モジュールを提供すること。
【解決手段】光モジュール３０は、光ファイバアレイ３１とレンズアレイ３２を備え、調芯後にキャピラリ３４の一端面３４ａとレンズ基板３５の他端面３５ｂを接着して固定される。この光モジュール３０において、両アレイ３１，３２の対向面の間、つまり一端面３４ａと他端面３５ｂとの間に、光路を遮らない大きさの中空部３７ａを有する中空スペーサ３７を配置し、この中空スペーサ３７を介して一端面３４ａと他端面３５ｂを接着して、両アレイ３１，３２を固定する。光路に接着剤のない構成が得られ、高出力の光信号に対応できるようになる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、双方向に光信号が伝達される２つの光部品、例えばファイバアレイとレンズアレイを有する光モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図７及び図８に示すように、複数の光ファイバ２０を一列に並べて保持した光ファイバアレイ２１と、複数の微小レンズ２２を一列に配置したレンズアレイ２３とを備え、コリメータアレイとして構成された光モジュールが知られている（例えば、特許文献１の図１及び図２参照）。
【０００３】
このような光モジュールは、光ファイバアレイ２１とレンズアレイ２３を調芯した後、両アレイ２１，２３の対向面を固定することで作製される。その固定方法として、図９に示すように接着剤を使う方法や、図１０に示すようにホルダを使う方法などがある。
【０００４】
図９に示す固定方法では、光ファイバアレイ２１とレンズアレイ２３の対向面を接着剤２４で直接接着して両アレイ２１，２３を固定する。一方、図１０に示す固定方法では、光ファイバアレイ２１とレンズアレイ２３に光ファイバホルダ２５とレンズホルダ２６をそれぞれ固定し、これら２つのホルダ２５，２６の対向面を接着或いはＹＡＧレーザ溶接などで固定する。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３０５３７６号公報。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図９に示す固定方法により上記光モジュールを作製する場合、光路中に接着剤（固定用樹脂）が存在することになるので、高出力の光信号が使用されると、接着剤が損傷を受け、性能が低下する問題がある。このため、高出力の光信号を使用できなくなり、高出力の光信号を使用しない装置に用途が限定されてしまう。一方、図１０に示す固定方法により上記モジュールを作製する場合、光ファイバホルダ２５やレンズホルダ２６を用いることにより、光モジュール全体の外径が大きくなってしまうとともに、それらのホルダを作製しなければならず、部品点数が増え、製作コストが高くなってしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、光路に樹脂がない構成を低コストで実現でき、高出力の光信号に対応できる光モジュールを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、双方向に光信号が伝達される第１の光部品と第２の光部品とを備え、該両光部品は、調芯後、対向面を接着して固定される光モジュールにおいて、前記両光部品の対向面の間に、前記光信号が通る光路を遮らない大きさの中空部を有する中空スペーサを配置し、該中空スペーサを介して前記両光部品の対向面を接着して固定することを要旨とする。
【０００９】
この構成により、光路を遮らない大きさの中空部を有する中空スペーサを介して前記両光部品の対向面を接着して固定するので、簡単な構造により光路に接着剤のない構成が得られる。これにより、光路に接着剤がない構成を低コストで実現できるとともに、高出力の光信号に対応できるようになる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の光モジュールにおいて、前記第１の光部品は少なくとも１本の光ファイバを有する光ファイバアレイであり、そして、前記第２の光部品は少なくとも１つの微小レンズを有するレンズアレイであることを要旨とする。
【００１１】
この構成により、光路を遮らない大きさの中空部を有する中空スペーサを介して光ファイバアレイとレンズアレイの対向面を接着して固定するので、これらのアレイを有する光モジュールを作製するのに、簡単な構造により光路に接着剤のない構成が得られる。これにより、光ファイバアレイとレンズアレイを有する光モジュールを作製するのに、光路に接着剤がない構成を低コストで実現できるとともに、高出力の光信号に対応できるようになる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の光モジュールにおいて、前記中空スペーサは、該中空スペーサと前記両光部品の対向面との間にそれぞれ形成される接着層の厚みを差し引いた厚さを有することを要旨とする。
【００１３】
この構成により、中空スペーサの厚さを、該中空スペーサの両側に形成される接着層の厚みを差し引いた寸法にしてあるので、両光部品の間の間隔を精度よく設定できる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光モジュールにおいて、前記両光部品の対向面を前記中空スペーサを介して固定した固定部の周囲を、接着剤で固定することを要旨とする。
【００１５】
この構成により、前記固定部がその周囲に塗布される接着剤で補強されるとともに、その接着剤により固定部での耐湿性が向上する。これにより、信頼性の高い光モジュールが得られる。
【００１６】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の光モジュールにおいて、前記中空スペーサの外径を前記両光部品の対向面の外径より小さくしておくことを要旨とする。
【００１７】
この構成により、中空スペーサの外周面と前記両光部品の対向面との間に空間ができ、この空間に前記接着剤を塗布することで、前記固定部の周囲を接着剤で固定することができる。これにより、その接着剤のはみ出しを抑えることができ、全体の外径をほぼ同一にすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した光モジュールの実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
［第１実施形態］
図１〜図３は第１実施形態に係る光モジュールを示している。この光モジュール３０は、図１〜図３に示すように、第１の光部品としての光ファイバアレイ３１と、第２の光部品としてのレンズアレイ３２とを備えている。
【００２０】
光ファイバアレイ３１は、複数本の光ファイバ（単一モード光ファイバ）３３と、これらの光ファイバ３３を一列に配置して保持したキャピラリ３４とを備えている。一方、レンズアレイ３２は、透明なレンズ基板３５の一端面３５ａに複数のマイクロレンズ３６を一列に形成した平板マイクロレンズアレイで構成されている。
【００２１】
また、光モジュール３０は、光ファイバアレイ３１とレンズアレイ３２との間で双方向に光信号が伝達されるコリメータアレイとして構成されている。すなわち、複数の光ファイバ３３からの各出射光は複数のマイクロレンズ３６によりそれぞれ平行ビームにされ、逆に複数のマイクロレンズ３６に入射する平行ビームはこれらのマイクロレンズにより集光されて複数の光ファイバ３３にそれぞれ結合するようになっている。
【００２２】
また、光ファイバアレイ３１とレンズアレイ３２の対向面の間、すなわち、キャピラリ３４の一端面３４ａとレンズ基板３５の他端面３５ｂとの間には、前記光信号が通る光路Ｌ（図６参照）を遮らない大きさの中空部３７ａを有する中空スペーサ３７が配置される。この中空スペーサ３７を介して、光ファイバアレイ３１とレンズアレイ３２がその対向面で接着により固定されるようになっている。中空スペーサ３７は、加工性が良く、熱膨張が小さく、しかもコストの安いステンレス鋼（ＳＵＳ）やコバールなどの金属材料で作られている。
【００２３】
次に、中空スペーサ３７を使って光ファイバアレイ３１とレンズアレイ３２を固定する方法を説明する。
この固定方法は、以下の工程を備えている。
【００２４】
（工程１）中空スペーサ３７に紫外線硬化樹脂や熱硬化樹脂などの接着剤を塗布し、中空スペーサ３７をキャピラリ３４の一端面３４ａに接着して固定する。
（工程２）レンズ基板３５の他端面３５ｂに紫外線硬化樹脂や熱硬化樹脂などの接着剤を予め塗布しておき、光ファイバアレイ３１とレンズアレイ３２を調芯した後に、その他端面３５ｂを中空スペーサ３７に固定する。
【００２５】
こうして、光ファイバアレイ３１とレンズアレイ３２とが、中空スペーサ３７を介して接着により固定される。
以上のように構成された第１実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
【００２６】
（イ）光路を遮らない大きさの中空部３７ａを有する中空スペーサ３７を介して光ファイバアレイ３１とレンズアレイ３２の対向面を接着して固定するので、簡単な構造により光路に接着剤のない構成が得られる。したがって、光路に接着剤がない構成を低コストで実現できるとともに、高出力の光信号に対応できるようになる。
【００２７】
（ロ）光ファイバアレイ３１とレンズアレイ３２の対向面を中空スペーサ３７を介して接着により固定するので、両アレイの対向面を直接接着する場合のように、光路に接着剤が入り込まないように注意しながら接着作業を行う必要がない。そのため、その接着作業が容易になり、光ファイバアレイ３１とレンズアレイ３２を固定する作業が容易になる。
【００２８】
［第２実施形態］
図４は第２実施形態に係る光モジュールを示している。この光モジュール３０Ａは、図１〜図３に示す上記第１実施形態において、光ファイバアレイ３１とレンズアレイ３２の対向面を中空スペーサ３７を介して固定した固定部の周囲に、エポキシ樹脂等の接着剤４０で固定したものである。その他の構成は第１実施形態の光モジュール３０と同じである。
【００２９】
このように構成された第２実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
（ハ）光ファイバアレイ３１とレンズアレイ３２の固定部が、その周囲に塗布される接着剤４０で補強されるとともに、その接着剤４０により固定部での耐湿性が向上する。これにより、信頼性の高い光モジュール３０Ａが得られる。
【００３０】
［第３実施形態］
図５は第３実施形態に係る光モジュールを示している。この光モジュール３０Ｂでは、図４に示す上記第２実施形態において、中空スペーサ３７の外径を光ファイバアレイ３１とレンズアレイ３２の対向面の外径より小さくしてある。つまり、中空スペーサ３７の外径を、キャピラリ３４の一端面（対向面）３４ａの外径およびレンズ基板３５の他端面（対向面）３５ｂの外径よりそれぞれ小さくしてある。
【００３１】
このように構成された第３実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
（ニ）中空スペーサ３７の外周面と、キャピラリ３４の一端面３４ａと、レンズ基板３５の他端面３５ｂとの間に環状の空間ができる。この環状空間に前記接着剤４０を塗布することで、光ファイバアレイ３１とレンズアレイ３２の固定部の周囲を接着剤４０で固定することができる。これにより、その接着剤４０のはみ出しを抑えることができ、光モジュール３０Ｂ全体の外径をほぼ同一にすることができる。
【００３２】
［実施例］
次に、図１〜図３に示す上記第１実施形態に適用した光モジュールの実施例を図６に基づいて説明する。
【００３３】
この実施例の光モジュール３０の各種条件は、以下の通りである。なお、この光モジュール３０のレンズアレイ３２には、複数のマイクロレンズ３６を０．２５ｍｍピッチ間隔で一列に並べた平板マイクロレンズアレイを使用している。
【００３４】
（条件１）レンズアレイ３２を構成する平板マイクロレンズアレイのマイクロレンズ３６の外径φは、φ＝０．２５ｍｍである。
（条件２）マイクロレンズ３６の焦点距離ｆは、ｆ＝０．７５０ｍｍ（使用波長：１５５０ｎｍ）である。
【００３５】
（条件３）レンズ基板３５の屈折率ｎは、ｎ＝１．５２３である。
（条件４）レンズ基板３５の基板厚さｔ１は、ｔ１＝０．８ｍｍである。
（条件５）光ファイバ３３は、コアの屈折率ｎがｎ＝１．４６７の単一モード光ファイバである。
【００３６】
（条件６）中空スペーサ３７の厚さｔ２は、ｔ２＝０．３ｍｍである。
以上の条件により、作動距離ＷＤがＷＤ＝１０ｍｍで、挿入損失が１．０ｄＢ以下の光モジュール３０（コリメータアレイ）を作製できる。なお、ここにいう「作動距離ＷＤ」は、最大コリメート長のことであり、レンズ基板３５の一端面３５ａから平行ビームのビームウェストまでの距離がＷＤ／２に相当する。
【００３７】
［　変形例］
なお、この発明は以下のように変更して具体化することもできる。
・上記各実施形態では、光ファイバアレイ３１とレンズアレイ３２とを備える光モジュール３０について説明したが、本発明はこのような構成に限定されない。本発明は、双方向に光信号が伝達される第１の光部品と第２の光部品とを備え、該両光部品は、調芯後、互いの対向面を接着して固定される光モジュールに広く適用される。この場合、両光部品の対向面の間に、光信号が通る光路を遮らない大きさの中空部を有する中空スペーサを配置し、該中空スペーサを介して両光部品の対向面を接着して固定することで、上記第１実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００３８】
・上記各実施形態で用いる中空スペーサ３７は、光信号が通る光路Ｌ（図６参照）を遮らない大きさの中空部３７ａを有するものであれば、任意の形状のものが使用可能である。つまり、その中空部３７ａの大きさは、光路を通る光束を遮らない大きさであればよい。
【００３９】
・中空スペーサ３７として薄いものを用いる場合には、熱膨張の影響が現れにくいので、同中空スペーサを、上記金属材料に代えて樹脂材料で作製することも可能である。
【００４０】
・上記各実施形態において、中空スペーサ３７は、同スペーサとキャピラリ３４の一端面３４ａとの間および同スペーサとレンズ基板３５の他端面３５ｂとの間にそれぞれ形成される接着層の厚みを差し引いた厚さにするのが好ましい。例えば、上記実施例のように、中空スペーサ３７の厚さｔ２をｔ２＝０．３ｍｍとした場合、その厚さｔ２から同スペーサの両側にできる接着層の厚さを差し引いた厚さで中空スペーサ３７を作製する。これにより、中空スペーサ３７の厚さを、同スペーサの両側に形成される接着層の厚みを差し引いた寸法にしてあるので、光ファイバアレイ３１とレンズアレイ３２の間隔を精度よく設定できる。
【００４１】
・上記第１実施形態では、レンズアレイ３２を、透明なレンズ基板３５に複数のマイクロレンズ３６をイオン交換法により形成した平板マイクロレンズアレイとしているが、本発明はこれに限定されない。レンズアレイ３２として、ガラス上にレンズ形状の樹脂を形成した後、異方性エッチングを用いたＲＩＥ法で作製したレンズアレイ、モールド法で作製した樹脂レンズアレイなど、各種のマイクロレンズを使用可能である。また、そのレンズアレイ３２は、微小レンズとしての屈折率分布型ロッドレンズを複数個配置したレンズアレイであってもよい。
【００４２】
・上記各実施形態では、光モジュール３０，３０Ａ，３０Ｂを、複数本の光ファイバ３３を有する光ファイバアレイ３１と、複数のマイクロレンズ３６を有するレンズアレイ３２とで構成しているが、本発明はこれに限定されない。すなわち、１本の光ファイバを有する１芯キャピラリと、一つのマイクロレンズを設けた平板マイクロレンズ或いは一つのロッドレンズとを備えるコリメータにも本発明は適用される。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、光路を遮らない大きさの中空部を有する中空スペーサを介して両光部品の対向面を接着して固定するので、簡単な構造により光路に接着剤のない構成が得られる。これにより、光路に接着剤がない構成を低コストで実現できるとともに、高出力の光信号に対応できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る光モジュールの側面と中空スペーサとを一緒に示した概略構成図。
【図２】図１に示す光モジュールの平面図。
【図３】同光モジュールの斜視図。
【図４】第２実施形態に係る光モジュールを示す断面図。
【図５】第３実施形態に係る光モジュールを示す断面図。
【図６】実施例の光モジュールを示す側面図。
【図７】従来の光モジュールを示す平面図。
【図８】図７の側面図。
【図９】図８の光モジュールの固定を接着により行う例を示す平面図。
【図１０】同光モジュールの固定をホルダにより行う例を示す断面図。
【符号の説明】
３０，３０Ａ，３０Ｂ…光モジュール、３１…第１の光部品としての光ファイバアレイ、３２…第２の光部品としてのレンズアレイ、３３…光ファイバ、３４ａ…対向面としての一端面、３５ａ…一端面、３５ｂ…対向面としての一端面、３６…微小レンズとしてのマイクロレンズ、３７…中空スペーサ、３７ａ…中空部、４０…接着剤、Ｌ…光路。

Claims

双方向に光信号が伝達される第１の光部品と第２の光部品とを備え、該両光部品は、調芯後、対向面を接着して固定される光モジュールにおいて、
前記両光部品の対向面の間に、前記光信号が通る光路を遮らない大きさの中空部を有する中空スペーサを配置し、該中空スペーサを介して前記両光部品の対向面を接着して固定することを特徴とする光モジュール。
前記第１の光部品は少なくとも１本の光ファイバを有する光ファイバアレイであり、そして、前記第２の光部品は少なくとも１つの微小レンズを有するレンズアレイであることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
前記中空スペーサは、該中空スペーサと前記両光部品の対向面との間にそれぞれ形成される接着層の厚みを差し引いた厚さを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光モジュール。
前記両光部品の対向面を前記中空スペーサを介して固定した固定部の周囲を、接着剤で固定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光モジュール。
前記中空スペーサの外径を前記両光部品の対向面の外径より小さくしておくことを特徴とする請求項４に記載の光モジュール。