JP2004317627A - Mount, optical module and transmitting and receiving module - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子や受光素子などの光素子を光ファイバと光結合させるためのマウントおよび光モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、通信装置や大型計算機等の間で信号を送受信するに際し、電気信号と光信号とを相互に変換し、光信号として通信を行うことが盛んに研究されている。光信号により送信を行うためには、発光素子を用いて電気信号を光信号に変換し、得られた光信号を光ファイバなどの光導波路に入射させる。また、受信は、光ファイバを伝播する光信号を受光素子に入射させ、該受光素子を用いて光信号を電気信号に変換する。
【0003】
例えば、特許文献1には、発光素子および受光素子として面発光型および面受光型の光素子を用いた光モジュールが記載されている。この光モジュールでは、光ファイバはプラットフォーム(マウント)の内部に形成された貫通穴の中に挿入されて固定され、光素子は貫通穴の開口端部に臨んで配設されるようになっており、これにより光素子と光ファイバとの光結合が達成されるようになっている。
また、特許文献2には、光ファイバの端面が光素子の光学的部分(発光素子の発光部や受光素子の受光部)に当たらないようにするため、光素子に光学的部分より高いストッパを設けたり、基板やテープなどの光透過性部材により貫通穴の一部または全部を塞いだりする方法が記載されている。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−349307号公報
【特許文献2】
特開2001−159724号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1に記載の光モジュールでは、光ファイバの端面が光素子に当たって、光素子を破損するおそれがある。
特許文献2に記載の光モジュールでも、ストッパがハンダボールなどからなるバンプである場合、光ファイバの端面が当たったときにバンプが押しつぶされ、光ファイバの端面と光素子との衝突を防げない可能性がある。
また、バンプの高さが一定でないと、光ファイバの端面が不ぞろいに当たってしまい、ストッパとしてうまく機能しなくなるおそれがある。特に、光ファイバの端面が光軸に対して斜めに研磨されたものである場合、端面の最も突出した部分がストッパの位置から外れると、光素子に当たってしまう可能性がある。
光素子の上にバンプを作る工程のため工数が増える上、バンプボンディングを超音波を使用して行った場合、光素子の結晶構造が破壊されるおそれがある。
また、パンプによるストッパでは、バンプの大きさのばらつきやバンプのつぶれなどから、光ファイバの端面と光素子との間隔を一定に保つことは難しい。このため、光ファイバの端面をバンプに当てても、良好な結合効率が得られない可能性がある。
【0006】
一方、ガラスやプラスチックなどからなる基板やテープなどの光透過性部材を用いて貫通穴を塞ぐようにした場合、部品点数が増えるため、工程数やコストが増大するとともに、接着などによる取り付けを確実に行わないと剥離するおそれがある。また、光透過性部材を接着剤で取り付けるとすると、接着剤の塗布厚さを一定にすることが難しいので、光ファイバの端面と光素子との間隔を一定に保つことが困難である。
貫通穴の一部を塞ぐ場合、取り付け位置がずれると、ストッパとして機能しなくなったり、光路を塞いだりする可能性がある。貫通穴の全部を塞ぐ場合、該貫通穴を塞ぐための上記光透過性部材の表面に、反射防止のためARコートが必要となり、さらに高コストとなる。
【0007】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、工数や部品点数を増大させることなく、光ファイバの端面と光素子との衝突を防止できる上、光ファイバの端面と光素子との間隔を一定に保つことができるマウントおよびこれを用いた光モジュールを提供することを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明は、光ファイバと光素子とを光結合可能に保持するマウントであって、前記光ファイバの端面を含む先端部を収容可能に延在形成された光ファイバ収容穴と、前記光素子を前記光ファイバ収容穴に収容された光ファイバの端面に対向させて搭載することが可能な光素子搭載部とを有し、前記光ファイバ収容穴には、光ファイバの端面の突き当たりにより、該光ファイバの端面と前記光素子との間に間隔を確保する突き当たり部が形成されていることを特徴とするマウントを提供する。
このマウントでは、光素子として発光素子または受光素子を用いることができる。
【0009】
前記突き当たり部と前記光素子搭載部との間に、前記光ファイバ収容穴と連通する連通経路が開口することが好ましい。
光素子が発光素子または受光素子である場合、連通経路の断面積は、該連通経路の全長にわたって、前記光素子の光学的部分の大きさよりも広くなっていることが好ましい。
【0010】
連通経路を有する場合、突き当たり部としては、光ファイバ収容穴の延在方向に垂直に形成された段部や、光素子搭載部に向かって直径が縮小し、最小の直径が光ファイバの直径より小さくなったテーパ穴とすることができる。
また、連通経路としては、光ファイバの直径より直径の小さい円筒穴、光ファイバの直径より幅の狭い溝部、テーパ穴等とすることができる。
また、本発明のマウントは、光透過性材料からなる場合、光ファイバ収容穴が有底の穴であって、突き当たり部が前記光ファイバ収容穴の底面である構成も可能である。
【0011】
上述のマウントにおいては、光ファイバの端面と前記光素子との間隔が、該光ファイバと光素子との間に良好な結合効率が得られる間隔に設定されていることが好ましい。
本発明は、アレイ型のマウントとして、光ファイバ収容穴と光素子搭載部との組を複数組有するマウントにも適用できる。
【0012】
本発明のマウントの光ファイバ収容穴に光ファイバの端面を含む先端部を収容し、光素子搭載部に光素子を搭載することにより、光モジュールを製造することができる。
光素子が発光素子である光モジュールと、光素子が受光素子である光モジュールとを光学的に接続することにより、送受信モジュールを製造することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態に基づいて、本発明を詳しく説明する。
図1に本発明の光モジュールの一実施形態を示し、図2に、この光モジュールに用いられるマウントを示す。
この光モジュール1は、光素子2と、この光素子2と光結合される光ファイバ7と、光ファイバ7と光素子2とを光結合可能に保持するマウント10と、制御用の半導体素子5とを備え、マウント10の光ファイバ収容穴13に光ファイバ7の端面9を含む先端部が収容され、マウント10の一端面の光素子搭載部11に光素子2が搭載され、マウント10の側面18に半導体素子5が搭載されたものである。また、光ファイバ収容穴13は、マウント10の内部に形成された突き当たり部14によって終端されており、突き当たり部14と光素子搭載部11との間には、光ファイバ収容穴13と連通する連通経路16が開口されている。
【0014】
マウント10は、略直方体状であり、その一端面が、発光素子や受光素子などの光素子2を搭載することが可能な光素子搭載部11となっている。また、詳しくは後述するように、内部に光素子2と光結合される光ファイバ7を挿入して収容することができる光ファイバ収容穴13を有する。このマウント10は、アルミナや窒化アルミニウムなどのセラミックス、石英系ガラスやケイ酸塩ガラスなどのガラス、プラスチックなどの適宜の成形用材料を用いて、射出成形、モールド成形などにより、一体に成形することにより製造することが可能である。
なお、マウント10の形状はここでは略直方体状であるが、特に限定されるものではなく、円柱状や六角柱状など、他の形状でもよい。
【0015】
光素子2は、光ファイバ7と光結合させ得るものであれば特に限定はないが、光通信用としては、例えば、発光素子や受光素子などがある。発光素子としては、例えば面発光型レーザ(VCSEL)やレーザダイオード(LD)が挙げられる。また、受光素子としては、例えばフォトダイオード(PD)が挙げられる。
光素子2は、光結合に関与する光学的部分2a(例えば発光素子の発光部や受光素子の受光部)を光ファイバ7の端面9に向けた姿勢で光素子搭載部11に搭載される。
半導体素子5は、光素子2を制御するためのものである。具体的には、光素子2が発光素子である場合、外部から入力された電気信号に応じて発光素子を駆動する駆動用IC等が用いられる。また、光素子2が受光素子である場合、該受光素子から出力された電気信号の出力を調整して外部に出力するアンプ等が用いられる。
【0016】
光素子2と半導体素子5とは、マウント10の側面18から光素子搭載部11にまたがって形成された電極パターン4により電気的に接続されている。光素子2は、Auバンプ、Au/Snバンプ、半田、導電性接着剤などの導電性材料3を用いて光素子搭載部11上の電極パターン4に固定することにより、該電極パターン4と電気的に接続される。
光素子2は、その光学的部分2aの位置を連通経路16の開口17の位置に合わせるようにして、光素子搭載部11に搭載される。
【0017】
半導体素子5は、金錫半田、金(Au)やAu/Snなどのバンプ、導電性接着剤、金ワイヤなどの材料により電極パターン4と接続される。
なお、半導体素子5をマウント10の側面18に搭載すれば、外部に半導体素子5を搭載するための他の基板等が不要となるので好ましいが、本発明においてはこれは必須ではない。半導体素子5を外部の基板等に搭載し、ワイヤやコードなどを介して電極パターン4と接続することにより、光素子2と半導体素子5との電気的接続を確保するようにしても構わない。
【0018】
光ファイバ7は、その端面9付近において、被覆7aが除去されて裸光ファイバ8(以下、裸光ファイバを単に「光ファイバ」ということがある)が露出されている。裸光ファイバ8は、コア8aの周囲にクラッド8bを有する通常のものであり、石英系光ファイバ、プラスチッククラッド光ファイバ、全プラスチック光ファイバなど、種類は特に限定されない。
【0019】
マウント10の内部には、光素子搭載部11と対する端面12から光素子搭載部11に向けて、順に、光ファイバ収容穴13と、突き当たり部14と、連通経路16とが形成されている。
光ファイバ収容穴13の開口15、連通経路16の開口17、光ファイバ収容穴13と突き当たり部14の境界部、突き当たり部14と連通経路16との境界部、光ファイバ収容穴13で直径の変化する箇所などの角部や隅部は、面取り(C)や丸み(R)を施すとよい。
【0020】
光ファイバ収容穴13は、その内部に光ファイバ7を収容して保持できるようになっており、被覆7a付きの光ファイバ7が収容される円筒状の太径部13aと、裸光ファイバ8が収容される円筒状の細径部13cと、太径部13aと細径部13cとを連通するテーパ部13bとを有している。
光ファイバ収容穴13の太径部13a、テーパ部13b、細径部13cならびに連通経路16は、中心軸が一致している。
細径部13cの直径cは、光ファイバ7のクラッド8bがちょうど収容できるように、裸光ファイバ8の直径(クラッド径)より若干大きい程度が好ましく、例えばクラッド径が125μmの場合、好ましくは126〜133μmであり、さらに好ましくは126〜128μmである。
太径部13aの直径は、被覆7a付きの光ファイバ7の直径(被覆径)より大きくされる。
【0021】
突き当たり部14は、光ファイバ収容穴13の延在方向(図2における左右方向)に垂直に形成された段部である。突き当たり部14の中央部からは、連通経路16が光素子搭載部11の中央部に向けて延びている。
連通経路16はここでは裸光ファイバ8の直径(光ファイバ7のクラッド径)より直径の小さい円筒穴である。例えば、コア径62.5μm、クラッド径125μmの光ファイバの場合、連通経路16の直径aは、好ましくは110μm以下、より好ましくは65〜100μmの範囲内である。
【0022】
光ファイバ7を光ファイバ収容穴13に収容する際、裸光ファイバ8を細径部13cに挿入して、さらに端面9を突き当たり部14に突き当てることにより、光ファイバ7のコア8aの中心軸が光ファイバ収容穴13の中心軸に合わせられ、しかも光ファイバ7の端面9と光素子2との間隔bが一定に保たれる。
光ファイバ7と光素子2との光結合は、その一方から出射した光が連通経路16を通過して他方に入射することにより行われる。
【0023】
光ファイバ7の端面9と光素子2との間隔bは、該光ファイバ7と光素子2との間に良好な結合効率が得られる間隔に設定するのがよく、本実施の形態のマウントでは、連通経路16の長さによって決定される。この長さは、光素子2の種類、仕様や、光ファイバ7のコア径などに依存して異なるが、通常は10〜200μmであり、より好ましくは50〜100μmである。
さらに、連通経路16の直径aは、光素子2の光学的部分2aの大きさにもよるが、可能であれば、上記光学的部分2aよりも大きくすることが望ましい。
【0024】
本実施の形態の光モジュールおよびマウントによれば、光ファイバ7を光ファイバ収容穴13に挿入して、該光ファイバ7の端面9を突き当たり部14に突き当てるだけで、突き当たり部14がストッパとなり、光ファイバ7の端面9と光素子2との衝突を防止できる。しかも、光ファイバ7の端面9を位置決めして光素子2との間隔を一定に保つことができる。突き当たり部14は、マウント10の内部に一体に形成されているため、工数や部品点数を増大させることなく製造できる。
従来のマウントのように、光ファイバのストッパとして、光透過性部材からなる他の部品を用いた場合、該光透過性部材の表面にARコートが必要になるが、本実施の形態のマウントでは、他の部品を用いないため、上記光透過性部材にARコートを施す工程が省略でき、製造コストを抑制できる。
【0025】
図3は、本発明の第2の実施の形態のマウントを示す図である。
このマウント20は、上記第1の実施の形態のマウント10の改変例であり、これと同様に、一端面が光素子2が搭載される光素子搭載部21となっており、マウント20の内部には、光素子搭載部21と対する端面22から光素子搭載部21に向けて、順に、光ファイバ収容穴23と、突き当たり部24と、連通経路26とが形成されている。
このマウント20の材料および製造方法、ならびにこのマウント20を用いて光モジュールを製造する方法は、第1の実施の形態のマウント10の場合と同様にできる。
【0026】
光ファイバ収容穴23は、第1の実施の形態のマウント10と同様に、被覆7a付きの光ファイバ7が収容される太径部23aと、裸光ファイバ8が収容される細径部23cと、太径部23aと細径部23cとを連通するテーパ部23bとを有している。
細径部23cの直径cは、光ファイバ8のクラッド8bが収容できるように、光ファイバ8の直径(クラッド径)より大きくされる。好ましくは、クラッド径より若干大きい程度が好ましく、例えばクラッド径が125μmの場合、好ましくは126〜133μmであり、さらに好ましくは126〜128μmである。
【0027】
そして、突き当たり部24が、細径部23cから連続して、光素子搭載部21に向かって直径が縮小し、最小の直径が光ファイバ8のクラッド径より小さくなったテーパ穴となっており、連通経路26は突き当たり部24の直径が最小となる箇所で連続する円筒穴となっている。
【0028】
連通経路26の開口27の直径aは、光素子2の光学的部分2aの大きさにもよるが、可能であれば、上記光学的部分2aよりも大きくすることが望ましく、また、光ファイバ7のコア8aの直径より大きくするのが望ましい。
突き当たり部24のテーパ角は、連通経路26を通る光の広がり角よりも広くするのが望ましい。これにより、光素子2と光ファイバ7との間の結合効率を向上することができる。なお、連通経路26を通る光とは、光素子2が発光素子の場合には、発光部2aから光ファイバ7に向けて出射する光であり、光素子2が受光素子の場合には、光ファイバ7から受光素子に向けて出射する光である。
光ファイバ収容穴23の太径部23a、テーパ部23b、細径部23c、突き当たり部24となるテーパ穴、ならびに連通経路26は、中心軸が一致している。また、光ファイバ収容穴23や突き当たり部24、連通経路26の内面や開口25,27などの角部や隅部は、面取り(C)や丸み(R)を施すとよい。
【0029】
このように、突き当たり部24は、直径が光ファイバ7のクラッド径より大きい細径部23cと、クラッド径より小さい連通経路26との間に、内面が連続するように形成されたテーパ穴であるので、該テーパ穴24の直径が光ファイバ7のクラッド径に一致するところで光ファイバ7の端面9の周縁部とテーパ穴24の内周面とが接触して、光ファイバ7の端面9が突き当たるようになっている。
突き当たりの際の光ファイバ7の端面9と光素子2との間隔bは、連通経路26の直径や長さ、テーパ穴24のテーパ角などにより決定されるが、該光ファイバ7と光素子2との間に良好な結合効率が得られる間隔に設定するのがよい。
【0030】
本実施の形態のマウントによれば、光ファイバ7を光ファイバ収容穴23に挿入して、該光ファイバ7の端面9を突き当たり部24に突き当てるだけで、突き当たり部24がストッパとなり、光ファイバ7の端面9と光素子2との衝突を防止できる。しかも、光ファイバ7の端面9を位置決めして光素子2との間隔を一定に保つことができる。さらに、光ファイバ7の中心軸(光軸)とテーパ穴24の中心軸とを高い精度で一致させることができ、光軸の横ずれを抑制して光素子2との結合効率を向上することができる。
【0031】
図4は、本発明の第3の実施の形態のマウントを示す図である。
このマウント30は、上記第2の実施の形態のマウント20の改変例であり、これと同様に、光素子搭載部31と、マウント30の内部に前記光素子搭載部31と対する端面32から光素子搭載部31に向けて順次形成された光ファイバ収容穴33、突き当たり部34、および連通経路36とを有する。
光ファイバ収容穴33は、上述のマウントと同様に、開口35側から、被覆7a付きの光ファイバ7が収容される太径部33aと、テーパ部33bと、裸光ファイバ8が収容される細径部33cとを有している。
【0032】
細径部33cの直径cは、光ファイバ7のクラッド8bが収容できるように、クラッド径より大きくされる。例えばクラッド径が125μmの場合、好ましくは126〜133μmであり、さらに好ましくは126〜128μmである。
そして、突き当たり部34が、光素子搭載部31に向かって縮径し、最小の直径が光ファイバ8のクラッド径より小さいテーパ穴となっており、連通経路36は突き当たり部34とテーパ角が等しく連続したテーパ穴となっている。
【0033】
光ファイバ収容穴33の太径部33a、テーパ部33b、細径部33c、突き当たり部34および連通経路36となるテーパ穴38は、中心軸が一致している。また、光ファイバ収容穴33や突き当たり部34、連通経路36の内面や開口35,37などの角部や隅部は、面取り(C)や丸み(R)を施すとよい。
上述したように、連通経路36の開口37の直径aは、可能であれば、光素子2の光学的部分2aよりも大きくすることが望ましく、また、光ファイバ7のコア8aの直径より大きくするのが望ましい。突き当たり部34および連通経路36となるテーパ穴のテーパ角は、連通経路36を通る光の広がり角よりも広くするのが望ましい。
突き当たりの際の光ファイバ7の端面9と光素子2との間隔bは、開口37の直径aやテーパ穴38のテーパ角などにより決定されるが、光ファイバ7と光素子2との間に良好な結合効率が得られる間隔に設定するのがよい。
本実施の形態のマウント30によれば、上記実施の形態のマウントと同様の優れた効果が得られ、光ファイバ7と光素子2とを高い結合効率にて光結合させることができる。
【0034】
図5は、本発明の第4の実施の形態のマウントを示す図である。
このマウント40は、上記第2および第3の実施の形態のマウント20と同様に、光素子搭載部41と、前記光素子搭載部41と対する端面42から光素子搭載部41に向けてマウント40の内部に順次形成された光ファイバ収容穴43、突き当たり部44、および連通経路46とを有する。
ここでは光ファイバ収容穴43は、開口45側から順に、被覆7a付きの光ファイバ7が収容される太径部43aと、テーパ部43bとからなる。さらに、光ファイバ収容穴43のテーパ部43bと、突き当たり部44と、連通経路46とが、テーパ角が等しく連続したテーパ穴48となっている。
【0035】
上述したように、テーパ穴48の光素子搭載部41側の開口47の直径aは、光素子2の光学的部分2aの大きさにもよるが、可能であれば、上記光学的部分2aよりも大きくすることが望ましく、また、光ファイバ7のコア8aの直径より大きくするのが望ましい。また、テーパ穴48のテーパ角は、連通経路46を通る光の広がり角よりも広くするのが望ましい。
突き当たりの際の光ファイバ7の端面9と光素子2との間隔bは、開口47の直径aやテーパ穴48のテーパ角などにより決定されるが、光ファイバ7と光素子2との間に良好な結合効率が得られる間隔に設定するのがよい。
本実施の形態のマウント40によれば、上記実施の形態のマウントと同様の優れた効果が得られ、光ファイバ7と光素子2とを高い結合効率にて光結合させることができる。
【0036】
図6は、本発明の第5の実施の形態のマウントを示す図である。
このマウント50は、一端面が光素子2が搭載される光素子搭載部51となっており、マウント50の内部には、光素子搭載部51と対する端面52から光素子搭載部51に向けて、光ファイバ収容穴53が形成されている。
このマウント50の材料は、石英系ガラスやケイ酸塩ガラスなどのガラス、プラスチックなどのうち、光素子2の用いる光の波長において光透過性が高いものが用いられる。製造方法は、射出成形、押出成形、モールド成形などが例示される。
【0037】
光ファイバ収容穴53は、第1の実施の形態のマウント10と同様に、被覆7a付きの光ファイバ7が収容される太径部53aと、裸光ファイバ8が収容される細径部53cと、太径部53aと細径部53cとを連通するテーパ部53bとを有している。細径部53cの直径は、光ファイバ7のクラッド8bが収容できるように、クラッド径より大きくされる。例えばクラッド径が125μmの場合、好ましくは126〜133μmであり、さらに好ましくは126〜128μmである。
【0038】
そして、光ファイバ収容穴53の底面が突き当たり部54となっている。光ファイバ7の端面9と光素子2との間隔bは、該光ファイバ7と光素子2との間に良好な結合効率が得られる間隔に設定するのがよく、本実施の形態のマウントでは、突き当たり部54と、光素子搭載部51側の端面との距離によって決定される。また、光ファイバ収容穴53の内面や開口55などの角部や隅部は、面取り(C)や丸み(R)を施すとよい。
【0039】
本実施の形態のマウント50によれば、光ファイバ7を光ファイバ収容穴53に挿入して、該光ファイバ7の端面9を突き当たり部54に突き当てるだけで、光ファイバ7の端面9と光素子2との衝突を防止できる上、光ファイバ7の端面9を位置決めして光素子2との間隔を一定に保つことができる。マウント50が光透過性の高い材料からなるので、突き当たり部54と光素子搭載部51との間の部分56を光が透過することができ、突き当たり部54に突き当たった光ファイバ7の端面9と光素子2とを光結合させることができる。
突き当たり部54は、マウント10の内部に一体に形成されているため、工数や部品点数を増大させることなく製造できる。光ファイバ7と光素子2との衝突を防ぐための光透過性材料の接着が不要になり、製造コストを抑制できる。
【0040】
図7は、本発明の第6の実施の形態のマウントを示す図である。
このマウント60は、一方の端面69上に設けられた光素子搭載部61と、前記光素子搭載部61と対する端面62から光素子搭載部61に向けて、マウント60の内部に形成された光ファイバ収容穴63を有する。
光ファイバ収容穴63は、上述のマウントと同様に、開口65側から順に、被覆7a付きの光ファイバ7が収容される太径部63aと、テーパ部63bと、裸光ファイバ8が収容される細径部63cとを有する。細径部63cの直径は、光ファイバ7のクラッド8bを収容できるように、クラッド径より大きくされる。
【0041】
そして、マウント60の光素子搭載部61側の端面69には、断面コ字状の溝部66が形成されている。溝部66の幅は、光ファイバ8のクラッド径より小さくなっている。溝部66の底面66aは、光ファイバ収容穴63の細径部63cと連通しており、溝部66と光ファイバ収容穴63とが接して光ファイバ収容穴63側に形成された段部が、光ファイバ7の突き当たり部64となっている。
本実施の形態のマウント60によれば、突き当たり部64と光素子2の光学的部分2aとの間が、溝部66により、光が透過可能な空間となっているので、突き当たり部64に突き当たった光ファイバ7の端面9と光素子2とを光結合させることができる。上記実施の形態のマウントと同様の優れた効果が得られ、光ファイバ7と光素子2とを高い結合効率にて光結合させることができる。
【0042】
図8は、本発明の第7の実施の形態のマウントを示す図である。
このマウント70は、一方の端面79上に複数設けられた光素子搭載部71と、前記光素子搭載部71と対する端面72から光素子搭載部71に向けて、マウント70の内部に形成された光ファイバ収容穴73、突き当たり部74、連通経路76とからなる組が複数形成されている。なお、光ファイバ収容穴73等の個数は、図8では4個として図示したが、特にこれに限定されるものではなく、2個、3個、…などでもよい。
【0043】
第1の実施の形態のマウント10と同様に、光ファイバ収容穴73は、開口75側から順に、被覆7a付きの光ファイバ7が収容される太径部73aと、テーパ部73bと、裸光ファイバ8が収容される細径部73cとを有する。また、突き当たり部74は、光ファイバ収容穴73の延在方向(図8における上下方向)に垂直に形成された段部であり、連通経路76は裸光ファイバ8の直径(光ファイバ7のクラッド径)より直径の小さい円筒穴であり、その開口77は、光素子搭載部71に臨んで開口している。
【0044】
本実施の形態のマウント70によれば、上記実施の形態のマウントと同様の優れた効果が得られ、光ファイバ7と光素子2とを高い結合効率にて光結合させることができる。
光素子と光ファイバとの組を複数組保持して光結合させることができるので、アレイ型光モジュールの製造に用いられるアレイ型マウントとなる。
このアレイ型マウント70に、第1実施の形態の光モジュールで説明したのと同様の方法によって、光素子や光ファイバを搭載し、電極などを配設することにより、アレイ型光モジュールを製造することができる。
【0045】
図9は、本発明の第8の実施の形態のマウントを示す図である。
このマウント80は、一方の端面89上に複数設けられた光素子搭載部81と、前記光素子搭載部81と対する端面82から光素子搭載部81に向けて、マウント80の内部に形成された光ファイバ収容穴83を有する。
上述の第6の実施の形態のマウント60と同様に、光ファイバ収容穴83は、開口85側から順に、被覆7a付きの光ファイバ7が収容される太径部83aと、テーパ部83bと、裸光ファイバ8が収容される細径部83cとを有する。
そして、光素子搭載部81側の端面89には、光ファイバ8のクラッド径より幅が小さい断面コ字状の溝部86が形成されている。溝部86の底面86aは、上記複数の光ファイバ収容穴83の細径部83cと連通しており、溝部86と光ファイバ収容穴83とが接して光ファイバ収容穴83側に形成された段部84が、光ファイバ7の突き当たり部となっている。
【0046】
本実施の形態のマウント80によれば、上記実施の形態のマウントと同様の優れた効果が得られ、光ファイバ7と光素子2とを高い結合効率にて光結合させることができる。光素子と光ファイバとの組を複数保持して光結合させることができ、アレイ型光モジュールの製造に用いうるアレイ型マウントとなる。
【0047】
以上、本発明を好適な実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明はこの実施の形態のみに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
例えば、連通経路の様態は、円筒穴やテーパ穴などに限定されるものではなく、例えば三角穴や四角穴などであってもよい。
また、光ファイバ収容穴と連通経路との間に、光ファイバの端面が突き当たり可能な突き当たり部が形成されているのであれば、連通経路が突き当たり部における内径より広くなっていてもよく、また、光素子搭載部に向かって直径が拡大するテーパ穴などであってもよい。
【0048】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のマウントおよび光モジュールによれば、光ファイバを光ファイバ収容穴に挿入して、その端面を突き当たり部に突き当てるだけで、突き当たり部がストッパとなり、光ファイバの端面と光素子との衝突を防止できる上、光ファイバの端面を位置決めして光素子との間隔を一定に保つことができる。突き当たり部は、マウントに一体に形成されているため、工数や部品点数を増大させることなく製造でき、製造コストを抑制できる。
光素子が発光素子または受光素子である場合、光信号と電気信号とを変換することができ、光通信の送信または受信を行うことができる。
【0049】
突き当たり部と光素子搭載部との間に光ファイバ収容穴と連通する連通経路が開口されている場合、連通経路を光路として光ファイバの端面と光素子とを光結合させることができる。また、光ファイバのストッパとして、光透過性部材からなる他の部品を用いないため、光透過性部材の表面にARコートを施す工程を省略することができ、製造コストを抑制できる。
連通経路の断面積が、該連通経路の全長にわたって、光素子の光学的部分の大きさよりも広くなっている場合、結合効率を高くすることができる。
【0050】
突き当たり部が光ファイバ収容穴の延在方向に垂直に形成された段部である場合、光ファイバの直径の変動によらず、光ファイバの端面と光素子との間隔を一定に保つことができるので、光ファイバと光素子との結合効率を向上することができる。
突き当たり部が光素子搭載部に向かって直径が縮小し、最小の直径が光ファイバの直径より小さくなったテーパ穴である場合、光ファイバの端面の周縁部とテーパ穴の内周面とが接触することにより、光ファイバの中心軸(光軸)とテーパ穴の中心軸とを高い精度で一致させることができ、光軸の横ずれを抑制して光素子との結合効率を向上することができる。
前記光ファイバ収容穴および/または突き当たり部の角部や隅部に面取りや丸みが付けられている場合、光ファイバ収容穴に挿入される光ファイバの被覆等の損傷が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る光モジュールの一例を示す(a)縦断面図、(b)斜視図である。
【図2】(a)図1に示す光モジュールのマウントを示す縦断面図である。(b)このマウントの光ファイバ収容穴に光ファイバを収容した状態を示す縦断面図である。
【図3】(a)本発明の第2の実施の形態に係るマウントの一例を示す縦断面図である。(b)このマウントの光ファイバ収容穴に光ファイバを収容した状態を示す縦断面図である。
【図4】(a)本発明の第3の実施の形態に係るマウントの一例を示す縦断面図である。(b)このマウントの光ファイバ収容穴に光ファイバを収容した状態を示す縦断面図である。
【図5】(a)本発明の第4の実施の形態に係るマウントの一例を示す縦断面図である。(b)このマウントの光ファイバ収容穴に光ファイバを収容した状態を示す縦断面図である。
【図6】(a)本発明の第5の実施の形態に係るマウントの一例を示す縦断面図である。(b)このマウントの光ファイバ収容穴に光ファイバを収容した状態を示す縦断面図である。
【図7】(a)本発明の第6の実施の形態に係るマウントの一例を示す斜視図である。(b)このマウントの溝部に沿った方向に切断した縦断面図である。(c)マウントの溝部に垂直な方向に切断した縦断面図である。
【図8】(a)本発明の第7の実施の形態に係るマウントの一例を示す斜視図である。(b)このマウントの縦断面図である。
【図9】(a)本発明の第8の実施の形態に係るマウントの一例を示す斜視図である。(b)このマウントの縦断面図である。
【符号の説明】
1…光モジュール、2…光素子、2a…光素子の光学的部分、7…光ファイバ、8…光ファイバ(裸光ファイバ)、9…光ファイバの端面、10,20,30,40,50,60,70,80…マウント、11,21,31,41,51,61,71,81…光素子搭載部、13,23,33,43,53,63,73,83…光ファイバ収容穴、14,24,34,44,54,64,74,84…突き当たり部、16,26,36,46,66,76,86…連通経路。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a mount and an optical module for optically coupling an optical element such as a light emitting element or a light receiving element with an optical fiber.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, when signals are transmitted and received between a communication device and a large-scale computer, conversion between an electric signal and an optical signal and communication as an optical signal have been actively studied. In order to perform transmission by an optical signal, an electric signal is converted into an optical signal using a light emitting element, and the obtained optical signal is incident on an optical waveguide such as an optical fiber. In reception, an optical signal propagating through an optical fiber is made incident on a light receiving element, and the optical signal is converted into an electric signal using the light receiving element.
[0003]
For example,
In addition, in order to prevent the end face of the optical fiber from hitting the optical part of the optical element (the light emitting part of the light emitting element or the light receiving part of the light receiving element),
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2000-349307 A
[Patent Document 2]
JP 2001-159724 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the optical module described in
Even in the optical module described in
Further, if the height of the bumps is not constant, the end faces of the optical fiber may come into irregular contact, and may not function well as a stopper. In particular, when the end face of the optical fiber is polished obliquely with respect to the optical axis, if the most protruding portion of the end face deviates from the position of the stopper, it may hit the optical element.
The number of steps is increased due to the step of forming bumps on the optical element, and the crystal structure of the optical element may be destroyed when bump bonding is performed using ultrasonic waves.
Further, it is difficult to keep the distance between the end face of the optical fiber and the optical element constant by a pump-based stopper due to variations in the size of the bumps and crushing of the bumps. For this reason, even if the end face of the optical fiber is applied to the bump, good coupling efficiency may not be obtained.
[0006]
On the other hand, if the through-hole is closed using a light-transmitting member such as a substrate or tape made of glass or plastic, the number of parts increases, which increases the number of processes and costs, and also ensures that attachment by adhesion or the like is performed. If not performed, there is a risk of peeling. Also, if the light transmissive member is attached with an adhesive, it is difficult to make the applied thickness of the adhesive constant, so that it is difficult to keep the distance between the end face of the optical fiber and the optical element constant.
When a part of the through hole is closed, if the mounting position is shifted, it may not function as a stopper or may block the optical path. When the entire through-hole is closed, an AR coat is required on the surface of the light-transmitting member for closing the through-hole to prevent reflection, which further increases the cost.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and can prevent a collision between an end face of an optical fiber and an optical element without increasing the number of steps and the number of parts, and furthermore, it is possible to prevent the end face of the optical fiber from interfering with the optical element. An object of the present invention is to provide a mount capable of keeping a constant interval and an optical module using the mount.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention provides a mount for holding an optical fiber and an optical element so as to be optically coupled, the optical fiber housing being formed so as to be capable of accommodating a distal end portion including an end face of the optical fiber. A hole, an optical element mounting portion capable of mounting the optical element opposite to the end face of the optical fiber housed in the optical fiber housing hole, and the optical fiber housing hole has an optical fiber According to another aspect of the present invention, there is provided a mount characterized in that a butt portion for securing an interval between the end surface of the optical fiber and the optical element is formed by the butt of the end face.
In this mount, a light emitting element or a light receiving element can be used as an optical element.
[0009]
It is preferable that a communication path communicating with the optical fiber receiving hole is opened between the abutting portion and the optical element mounting portion.
When the optical element is a light-emitting element or a light-receiving element, it is preferable that the cross-sectional area of the communication path is larger than the size of the optical part of the optical element over the entire length of the communication path.
[0010]
In the case where the communication path is provided, as the abutting portion, the diameter decreases toward the step portion formed perpendicular to the extending direction of the optical fiber receiving hole or the optical element mounting portion, and the minimum diameter is smaller than the diameter of the optical fiber. The tapered hole can be reduced.
The communication path may be a cylindrical hole having a diameter smaller than the diameter of the optical fiber, a groove having a width smaller than the diameter of the optical fiber, a tapered hole, or the like.
When the mount of the present invention is made of a light-transmitting material, the optical fiber receiving hole may be a bottomed hole, and the abutting portion may be a bottom surface of the optical fiber receiving hole.
[0011]
In the above-mentioned mount, it is preferable that an interval between the end face of the optical fiber and the optical element is set to an interval at which a good coupling efficiency can be obtained between the optical fiber and the optical element.
The present invention can also be applied to a mount having a plurality of sets of optical fiber receiving holes and optical element mounting portions as an array type mount.
[0012]
An optical module can be manufactured by accommodating an end portion including an end surface of an optical fiber in the optical fiber accommodating hole of the mount of the present invention and mounting the optical element on the optical element mounting portion.
By optically connecting an optical module whose optical element is a light emitting element and an optical module whose optical element is a light receiving element, a transmission / reception module can be manufactured.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments.
FIG. 1 shows an embodiment of the optical module of the present invention, and FIG. 2 shows a mount used for the optical module.
The
[0014]
The
Here, the shape of the
[0015]
The
The
The
[0016]
The
The
[0017]
The
It is preferable that the
[0018]
In the vicinity of the
[0019]
Inside the
The
[0020]
The optical
The central axis of the
The diameter c of the
The diameter of the
[0021]
The abutting
Here, the
[0022]
When the
Optical coupling between the
[0023]
The distance b between the
Further, the diameter a of the
[0024]
According to the optical module and the mount of the present embodiment, the
When another component made of a light transmitting member is used as an optical fiber stopper as in a conventional mount, an AR coat is required on the surface of the light transmitting member. Since no other components are used, the step of applying the AR coating to the light transmitting member can be omitted, and the manufacturing cost can be suppressed.
[0025]
FIG. 3 is a view showing a mount according to the second embodiment of the present invention.
The
The material and the manufacturing method of the
[0026]
Like the
The diameter c of the
[0027]
Then, the abutting
[0028]
The diameter a of the
It is desirable that the taper angle of the abutting
The central axes of the large-
[0029]
As described above, the abutting
The distance b between the
[0030]
According to the mount of the present embodiment, the
[0031]
FIG. 4 is a view showing a mount according to the third embodiment of the present invention.
The
Similarly to the mount described above, the optical
[0032]
The diameter c of the
Then, the abutting
[0033]
The central axis of the
As described above, the diameter a of the
The distance b between the
According to the
[0034]
FIG. 5 is a diagram illustrating a mount according to a fourth embodiment of the present invention.
As with the
Here, the optical
[0035]
As described above, the diameter a of the
The distance b between the
According to the
[0036]
FIG. 6 is a diagram showing a mount according to a fifth embodiment of the present invention.
One end of the
As a material of the
[0037]
Like the
[0038]
Then, the bottom surface of the optical
[0039]
According to the
Since the butting
[0040]
FIG. 7 is a diagram illustrating a mount according to a sixth embodiment of the present invention.
The
The optical
[0041]
A
According to the
[0042]
FIG. 8 is a view showing a mount according to a seventh embodiment of the present invention.
The
[0043]
Similarly to the
[0044]
According to the
Since a plurality of sets of optical elements and optical fibers can be held and optically coupled, an array-type mount used for manufacturing an array-type optical module can be obtained.
The array-type optical module is manufactured by mounting an optical element and an optical fiber on the array-
[0045]
FIG. 9 is a view showing a mount according to the eighth embodiment of the present invention.
The
Similarly to the
In addition, a
[0046]
According to the
[0047]
As described above, the present invention has been described based on the preferred embodiments, but the present invention is not limited to only the embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
For example, the form of the communication path is not limited to a cylindrical hole or a tapered hole, but may be, for example, a triangular hole or a square hole.
Further, if an abutting portion is formed between the optical fiber receiving hole and the communication path, where the end face of the optical fiber can abut, the communication path may be wider than the inner diameter of the abutting portion, It may be a tapered hole whose diameter increases toward the optical element mounting portion.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the mount and the optical module of the present invention, the optical fiber is inserted into the optical fiber receiving hole, and the end face is merely abutted against the abutting part. Collision between the optical fiber and the optical element can be prevented, and the distance between the optical element and the optical element can be kept constant by positioning the end face of the optical fiber. Since the abutting portion is formed integrally with the mount, it can be manufactured without increasing the number of steps and the number of parts, and the manufacturing cost can be suppressed.
When the optical element is a light-emitting element or a light-receiving element, it can convert an optical signal and an electric signal, and can perform transmission or reception of optical communication.
[0049]
When a communication path communicating with the optical fiber receiving hole is opened between the abutting portion and the optical element mounting portion, the end face of the optical fiber can be optically coupled to the optical element using the communication path as an optical path. In addition, since no other component made of a light-transmitting member is used as a stopper of the optical fiber, a step of applying an AR coating on the surface of the light-transmitting member can be omitted, and manufacturing costs can be reduced.
When the cross-sectional area of the communication path is wider than the size of the optical portion of the optical element over the entire length of the communication path, the coupling efficiency can be increased.
[0050]
When the abutting portion is a step formed perpendicular to the extending direction of the optical fiber receiving hole, the distance between the end face of the optical fiber and the optical element can be kept constant regardless of the variation of the diameter of the optical fiber. Therefore, the coupling efficiency between the optical fiber and the optical element can be improved.
If the abutment part is a tapered hole whose diameter decreases toward the optical element mounting part and the minimum diameter is smaller than the diameter of the optical fiber, the peripheral edge of the end face of the optical fiber and the inner peripheral surface of the tapered hole come into contact with each other. By doing so, the central axis (optical axis) of the optical fiber and the central axis of the tapered hole can be made to coincide with high accuracy, and the lateral displacement of the optical axis can be suppressed, and the coupling efficiency with the optical element can be improved. .
When the corners or corners of the optical fiber receiving hole and / or the abutting portion are chamfered or rounded, damage such as coating of the optical fiber inserted into the optical fiber receiving hole is suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are a longitudinal sectional view and a perspective view, respectively, showing an example of an optical module according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a longitudinal sectional view showing a mount of the optical module shown in FIG. 1; (B) It is a longitudinal cross-sectional view showing the state where the optical fiber was accommodated in the optical fiber accommodation hole of this mount.
FIG. 3A is a longitudinal sectional view illustrating an example of a mount according to a second embodiment of the present invention. (B) It is a longitudinal cross-sectional view showing the state where the optical fiber was accommodated in the optical fiber accommodation hole of this mount.
FIG. 4A is a longitudinal sectional view illustrating an example of a mount according to a third embodiment of the present invention. (B) It is a longitudinal cross-sectional view showing the state where the optical fiber was accommodated in the optical fiber accommodation hole of this mount.
FIG. 5A is a longitudinal sectional view showing an example of a mount according to a fourth embodiment of the present invention. (B) It is a longitudinal cross-sectional view showing the state where the optical fiber was accommodated in the optical fiber accommodation hole of this mount.
FIG. 6A is a longitudinal sectional view illustrating an example of a mount according to a fifth embodiment of the present invention. (B) It is a longitudinal cross-sectional view showing the state where the optical fiber was accommodated in the optical fiber accommodation hole of this mount.
FIG. 7A is a perspective view illustrating an example of a mount according to a sixth embodiment of the present invention. (B) It is the longitudinal cross-sectional view cut | disconnected in the direction along the groove part of this mount. (C) It is the longitudinal cross-sectional view cut | disconnected in the direction perpendicular | vertical to the groove part of a mount.
FIG. 8A is a perspective view illustrating an example of a mount according to a seventh embodiment of the present invention. (B) It is a longitudinal cross-sectional view of this mount.
FIG. 9A is a perspective view illustrating an example of a mount according to an eighth embodiment of the present invention. (B) It is a longitudinal cross-sectional view of this mount.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記光ファイバの端面を含む先端部を収容可能に延在形成された光ファイバ収容穴と、前記光素子を前記光ファイバ収容穴に収容された光ファイバの端面に対向させて搭載することが可能な光素子搭載部とを有し、
前記光ファイバ収容穴には、光ファイバの端面の突き当たりにより、該光ファイバの端面と前記光素子との間に間隔を確保する突き当たり部が形成されていることを特徴とするマウント。A mount for holding an optical fiber and an optical element in an optically coupleable manner,
It is possible to mount the optical element so as to face the end face of the optical fiber accommodated in the optical fiber accommodation hole and the optical fiber accommodation hole formed so as to be capable of accommodating the tip end including the end face of the optical fiber. Optical element mounting part,
A mount, wherein the optical fiber receiving hole has a butting portion for securing an interval between the end surface of the optical fiber and the optical element by the abutting of the end surface of the optical fiber.
前記マウントの光ファイバ収容穴に光ファイバの端面を含む先端部が収容されるとともに、前記マウントの光素子搭載部に光素子が搭載されていることを特徴とする光モジュール。A mount according to any one of claims 1 to 13,
An optical module, wherein a tip portion including an end face of an optical fiber is accommodated in an optical fiber accommodation hole of the mount, and an optical element is mounted on an optical element mounting portion of the mount.
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