JP2005148115A - Optical coupling module - Google Patents

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Kazuo Hakamata
和男 袴田
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Fuji Photo Film Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical coupling module with which the coupling efficiency of a light source and an optical fiber housed in a case can be improved. <P>SOLUTION: The optical coupling module 1 comprises an LED chip 23 as the light source and the case 10 having an internal space 12 to house the LED chip. An opening 11 which the incident end face 21 of the optical fiber 20 faces is formed on the side face 14d of the case 10. The bottom face 13a, the upper face 13b, side faces 14a, 14b, 14c and 14d of the case 10 are all mirror reflection faces plated with silver. The LED chip 23 has a wide directivity angle, and light emitted from the LED chip 23 toward the side face 14 and reflected on the side face 14b, in addition to light emitted from the LED chip 23 toward the incident end face 21, is also introduced into the optical fiber 20. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光源から発せられた光を光ファイバへ結合する光結合モジュール、特に筐体内に光源を収納する光結合モジュールに関するものである。   The present invention relates to an optical coupling module that couples light emitted from a light source to an optical fiber, and more particularly to an optical coupling module that houses a light source in a housing.

従来より、光源から発せられる光を光ファイバに結合する光結合モジュールは種々のタイプのものが使用されている。光源としては、小型で安価なLED等の発光素子が使用されることが多くなってきている。通常、LEDは四方八方へ光を射出するものであり、例えば面発光型のLEDであっても、発光面に対して垂直な方向のみならず、多方向に光が発せられる。このため、反射部を備え、これらの多方向へ発せられる光を効率よく光ファイバへ導入する光結合モジュールが提案されている。   Conventionally, various types of optical coupling modules for coupling light emitted from a light source to an optical fiber have been used. As the light source, a light-emitting element such as a small and inexpensive LED is increasingly used. Usually, the LED emits light in all directions, and even a surface-emitting LED, for example, emits light not only in a direction perpendicular to the light emitting surface but also in multiple directions. For this reason, there has been proposed an optical coupling module that includes a reflection portion and efficiently introduces light emitted in these multi-directional directions into an optical fiber.

また光結合モジュールの小型化かつ低価格化を目的として、光源を収容する筐体そのものを反射部として使用するモジュールも提案されている(例えば特許文献1または特許文献2参照)。
特開平5−113527号公報 特開平5−190910号公報
Further, for the purpose of reducing the size and cost of the optical coupling module, a module has been proposed in which the housing itself that accommodates the light source is used as a reflecting portion (see, for example, Patent Document 1 or Patent Document 2).
Japanese Patent Laid-Open No. 5-113527 Japanese Patent Laid-Open No. 5-190910

上記特許文献1に記載される光結合モジュールでは、LEDを保持する筐体の一端に光源が取り付けられ、他の一端に光ファイバの入射端が取り付けられ、中央に乱反射面からなる光散乱部が設けられているため、LEDから光ファイバの入射端の方向へ発せられた光は直接光ファイバへ導入されるが、他の方向へ発せられた光は散乱反射面で反射された後、一部が光ファイバへ導入される。散乱反射面では、光は多方向へ散乱されるため、散乱反射面で散乱された光、すなわち光ファイバの入射端の方向以外へ発せられた光が光ファイバへ導入される割合は少なく、結合効率がさほど向上しないという問題がある。   In the optical coupling module described in Patent Document 1, a light source is attached to one end of a housing that holds an LED, an incident end of an optical fiber is attached to the other end, and a light scattering portion including a diffuse reflection surface is provided at the center. The light emitted from the LED toward the incident end of the optical fiber is directly introduced into the optical fiber, but the light emitted in the other direction is partially reflected after being reflected by the scattering reflection surface. Is introduced into the optical fiber. Since light is scattered in multiple directions on the scattering reflection surface, light scattered from the scattering reflection surface, that is, light emitted in directions other than the direction of the incident end of the optical fiber, is introduced into the optical fiber at a low rate. There is a problem that the efficiency does not increase so much.

また、特許文献2に記載される光結合モジュールでは、光源が配置された光散乱反射部と光ファイバの入射端が配置された鏡面反射部とから筐体が構成され、LEDから光ファイバ入射面の方向へ発せられた光は直接光ファイバへ導入され、他の方向へ発せられた光は、鏡面反射面および乱反射面、あるいは乱反射面により散乱されて、一部が光ファイバへ導入される。このため、やはり光ファイバの入射端の方向以外へ発せられた光が光ファイバへ導入される割合は少なく、結合効率がさほど向上しないという問題がある。   In addition, in the optical coupling module described in Patent Document 2, a housing is constituted by a light scattering reflection part in which a light source is arranged and a specular reflection part in which an incident end of an optical fiber is arranged, and the optical fiber incident surface from the LED. The light emitted in this direction is directly introduced into the optical fiber, and the light emitted in the other direction is scattered by the specular reflection surface and the irregular reflection surface or the irregular reflection surface, and a part thereof is introduced into the optical fiber. For this reason, there is also a problem that the coupling efficiency is not improved so much because the ratio of light emitted to directions other than the direction of the incident end of the optical fiber is small.

本発明は、上記のような問題点に鑑みて、筐体に収容された光源と光ファイバとの結合効率を向上させることのできる光結合モジュールを提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an optical coupling module capable of improving the coupling efficiency between a light source housed in a housing and an optical fiber.

本発明による光結合モジュールは、光を発する光源と、
該光源を収容し、光ファイバの入射端面が臨む開口を有し、該開口と相対する内面が前記光源から発せられる光を正反射する鏡面反射面からなる筐体とを有することを特徴とするものである。なお、ここで「鏡面反射面」とは光を正反射する反射率が80%以上となる面を意味している。
An optical coupling module according to the present invention includes a light source that emits light,
It has an opening which accommodates the light source and has an incident end face of an optical fiber facing, and an inner surface opposite to the opening has a casing made of a specular reflection surface that regularly reflects light emitted from the light source. Is. Here, the “specular reflection surface” means a surface having a reflectivity for regular reflection of light of 80% or more.

前記光源は、LEDであってもよい。また、このLEDは、透明基板上に形成されたものであってもよい。   The light source may be an LED. Moreover, this LED may be formed on a transparent substrate.

前記光源は、前記光ファイバの光軸方向に直線状に配設された複数個のLEDからなるものであってもよい。   The light source may be composed of a plurality of LEDs arranged linearly in the optical axis direction of the optical fiber.

上記光モジュールは、前記光源から発せられる光に対して透明であり、かつ空気の屈折率に比べ前記光ファイバの屈折率に近い屈折率を有する樹脂が前記筐体の内部に充填されているものであってもよい。なお、樹脂の屈折率は光ファイバの屈折率に近いことが好ましく、ほぼ同等であれば一層好ましい。樹脂としては、具体的には、シリコーン系やアクリレート系の樹脂等を挙げることができる。また、樹脂は少なくとも光ファイバの入射端面と光源の間に充填されている必要があり、また内部区間全体に充填されていることが一層好ましい。   The optical module is transparent to the light emitted from the light source, and is filled with a resin having a refractive index close to the refractive index of the optical fiber compared to the refractive index of air. It may be. In addition, it is preferable that the refractive index of resin is close to the refractive index of an optical fiber, and it is more preferable if it is substantially equal. Specific examples of the resin include silicone-based and acrylate-based resins. Further, it is necessary that the resin is filled at least between the incident end face of the optical fiber and the light source, and it is more preferable to fill the entire inner section.

本発明による光結合モジュールは、光を発する光源と、該光源を収容し、光ファイバの入射端面が臨む開口を有し、該開口と相対する内面が前記光源から発せられる光を正反射する鏡面反射面からなる筐体とを有しているため、光源から光ファイバの入射端の方向以外の方向へ発せられた光の一部が鏡面反射面で反射された後、乱反射面で反射されることなく、光ファイバへ導入される。鏡面反射面では光は正反射するため、光ファイバの入射端の方向以外へ発せられた光が効率よく光ファイバへ導入され、光源と光ファイバ間の結合効率が向上する。なお、筐体の内面を鏡面反射面とするために、筐体内に別個に鏡面反射部を配設する必要がなく、光結合モジュールの大型化および構造の複雑化を招くことがない。   An optical coupling module according to the present invention includes a light source that emits light, an opening that accommodates the light source and faces an incident end face of an optical fiber, and an inner surface that faces the opening reflects specularly the light emitted from the light source. Since it has a housing made of a reflecting surface, a part of the light emitted from the light source in a direction other than the direction of the incident end of the optical fiber is reflected by the specular reflecting surface and then reflected by the irregular reflecting surface. Without being introduced into the optical fiber. Since light is specularly reflected at the specular reflection surface, light emitted in directions other than the direction of the incident end of the optical fiber is efficiently introduced into the optical fiber, and the coupling efficiency between the light source and the optical fiber is improved. In addition, since the inner surface of the casing is a specular reflection surface, it is not necessary to separately provide a specular reflection section in the casing, and the optical coupling module is not increased in size and structure.

光源としてLEDを使用する場合には、低価格な光結合モジュールを提供することができる。また光源として、透明基板上に形成されたLEDを使用する場合には、鏡面反射面で反射した光がLEDの基板により吸収または散乱される割合が減少し、さらに結合効率を向上することができる。   When an LED is used as the light source, an inexpensive optical coupling module can be provided. In addition, when an LED formed on a transparent substrate is used as the light source, the rate at which the light reflected by the specular reflection surface is absorbed or scattered by the LED substrate is reduced, and the coupling efficiency can be further improved. .

光源が光ファイバの光軸方向に直線状に配設された複数個のLEDからなるものであれば、より多くの光を光ファイバへ導入することができる。   If the light source is composed of a plurality of LEDs arranged linearly in the optical axis direction of the optical fiber, more light can be introduced into the optical fiber.

また、一般に屈折率の異なる媒質間の反射率は屈折率の差が大きくなると大きくなる。このため、屈折率差を減らせば反射率が減少する。本発明による光結合モジュールにおいて、光源から発せられる光に対して透明であり、かつ空気の屈折率に比べ光ファイバの屈折率に近い屈折率を有する樹脂が前記筐体の内部に充填されている場合であれば、光ファイバの入射端面における光の反射率が低減し、一層結合効率が向上する。なお、この樹脂が筺体の内部区間全体に充填されている場合には、光源や光ファイバの入射端が樹脂により確実に固定され、光源の位置ずれや光ファイバの脱落などを防止することができる。   In general, the reflectance between media having different refractive indexes increases as the difference in refractive index increases. For this reason, if the refractive index difference is reduced, the reflectance decreases. In the optical coupling module according to the present invention, the inside of the casing is filled with a resin that is transparent to light emitted from the light source and has a refractive index close to the refractive index of the optical fiber compared to the refractive index of air. In this case, the light reflectance at the incident end face of the optical fiber is reduced, and the coupling efficiency is further improved. When this resin is filled in the entire inner section of the housing, the light source and the incident end of the optical fiber are securely fixed by the resin, and it is possible to prevent the positional deviation of the light source and the dropping of the optical fiber. .

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は本発明の第1の実施形態である光結合モジュールの一部破断平面図、図2は図1に示す2−2線における断面図である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a partially broken plan view of an optical coupling module according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 shown in FIG.

図1および図2に示すように、この光結合モジュール1は、光ファイバ20が取り付けられている開口部11を有する筐体10と、該筐体10の内部空間12内に収容されているLEDチップ23と、内部空間12の空き空間に充填されている樹脂24とから構成されている。筐体10の外形は、縦520μm、横550μm、高さ310μmの四角柱形状であり、その内部には、縦320μm、横350μm、高さ110μmの四角柱形状の内部空間12が設けられている。筐体10の側面の1つには直径110μmの円形の開口部11が中央に形成されている。また内部空間12は、図1および図2に示すように、下面13a、上面13b、側面14a、14b、14cおよび14dにより構成されている。なお、側面14dには、上記開口部11が設けられている。また内部空間12を構成する面13a、13b、14a、14b、14cおよび14dは全て銀メッキが施された鏡面反射面である。   As shown in FIGS. 1 and 2, the optical coupling module 1 includes a housing 10 having an opening 11 to which an optical fiber 20 is attached, and an LED housed in an internal space 12 of the housing 10. It is comprised from the chip | tip 23 and the resin 24 with which the empty space of the internal space 12 is filled. The outer shape of the housing 10 is a square columnar shape having a length of 520 μm, a width of 550 μm, and a height of 310 μm, and a rectangular columnar internal space 12 having a length of 320 μm, a width of 350 μm, and a height of 110 μm is provided therein. . A circular opening 11 having a diameter of 110 μm is formed in one of the side surfaces of the housing 10 in the center. Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the internal space 12 includes a lower surface 13a, an upper surface 13b, and side surfaces 14a, 14b, 14c, and 14d. The opening 11 is provided in the side surface 14d. Further, the surfaces 13a, 13b, 14a, 14b, 14c and 14d constituting the internal space 12 are all specular reflecting surfaces plated with silver.

光ファイバ20のクラッド径は110μmであり、コア径は100μmである。光ファイバ20は、先端の入射端面21が側面14dから筐体10の内部空間12へ30μm突出するように開口部11に取り付けられている。   The optical fiber 20 has a cladding diameter of 110 μm and a core diameter of 100 μm. The optical fiber 20 is attached to the opening 11 such that the incident end face 21 at the tip protrudes from the side face 14 d to the internal space 12 of the housing 10 by 30 μm.

LEDチップ23は、透明基板であるサファイア基板上に形成されたGaN系のLEDであり、チップサイズは縦260μm、横260μm、高さ60μmである。LEDチップ23は、その中心位置が、側面14aおよび側面14bから160μm離れた所に位置し、かつチップの側面が各側面14a〜14dと平行になるように、下面13a上に配置されている。不図示のアノード電極およびカソード電極がLEDチップ23の表面に形成され、不図示の配線により電源に接続されている。   The LED chip 23 is a GaN-based LED formed on a sapphire substrate, which is a transparent substrate, and has a chip size of 260 μm in length, 260 μm in width, and 60 μm in height. The LED chip 23 is disposed on the lower surface 13a so that the center position is located at a distance of 160 μm from the side surface 14a and the side surface 14b, and the side surface of the chip is parallel to the side surfaces 14a to 14d. An anode electrode and a cathode electrode (not shown) are formed on the surface of the LED chip 23 and are connected to a power source by a wiring (not shown).

LEDチップ23から発せられた光を光ファイバ20へ結合する際には、LEDチップ23から発せられた光のうち、光ファイバ20の入射端面21の方向へ発せられた光は、直接光ファイバ20へ導入される。また側面14bの方向へ発せられた光は、側面14bにより鏡面反射し、LEDチップ23を透過して、光ファイバ20へ導入される。また、LEDチップ23から他の方向へ発せられた光の一部も、重複反射され、光ファイバ20へ導入される。なお、樹脂24は、LEDチップ23から発せられる光に対して透明であり、かつ光ファイバ20のコアの屈折率にほぼ等しい屈折率を有している。このため、LEDチップ23から発せられた光は樹脂24ではほとんど吸収されず、また光ファイバ20の入射端面21における反射率も小さな値となる。   When the light emitted from the LED chip 23 is coupled to the optical fiber 20, the light emitted from the LED chip 23 toward the incident end face 21 of the optical fiber 20 is directly reflected by the optical fiber 20. To be introduced. The light emitted in the direction of the side surface 14 b is specularly reflected by the side surface 14 b, passes through the LED chip 23, and is introduced into the optical fiber 20. Further, part of the light emitted from the LED chip 23 in the other direction is also reflected and introduced into the optical fiber 20. The resin 24 is transparent to the light emitted from the LED chip 23 and has a refractive index substantially equal to the refractive index of the core of the optical fiber 20. For this reason, the light emitted from the LED chip 23 is hardly absorbed by the resin 24, and the reflectance at the incident end face 21 of the optical fiber 20 is also small.

これらの構成により、光結合モジュール1では、直接光ファイバ20へ導入される光に加え、側面14bで鏡面反射された光も光ファイバ20へ導入されるため、光源であるLEDチップ23と光ファイバ20との結合効率を向上させることができる。さらに、光源としてLEDチップ23を用いたため、安価な光結合モジュールを提供することができる。また、LEDチップ23が透明基板上に形成されているため、筐体10内で鏡面反射された光がLEDチップ23の基板により吸収または散乱されることが少なく、結合効率がさらに向上する。   With these configurations, in the optical coupling module 1, in addition to the light directly introduced into the optical fiber 20, the light specularly reflected by the side surface 14 b is also introduced into the optical fiber 20. The coupling efficiency with 20 can be improved. Furthermore, since the LED chip 23 is used as the light source, an inexpensive optical coupling module can be provided. Further, since the LED chip 23 is formed on the transparent substrate, the light that is specularly reflected in the housing 10 is less likely to be absorbed or scattered by the substrate of the LED chip 23, and the coupling efficiency is further improved.

なお、樹脂24が筐体10の内部空間12の空き空間に充填されているため、光ファイバ20の入射端面21における反射率が減少し、結合効率が一層向上する。また、樹脂24が筺体10の内部区間12全体に充填されているため、LEDチップ23および光ファイバ20の入射端面21が樹脂24により確実に固定され、LEDチップ23の位置ずれや光ファイバ20の入射端面21の位置ずれあるいは脱落が防止される。なお、樹脂24としては、具体的には、シリコーン系やアクリレート系の樹脂等を挙げることができる。 In addition, since the resin 24 is filled in the empty space of the internal space 12 of the housing 10, the reflectance at the incident end face 21 of the optical fiber 20 is reduced, and the coupling efficiency is further improved. Further, since the resin 24 is filled in the entire inner section 12 of the housing 10, the LED chip 23 and the incident end face 21 of the optical fiber 20 are securely fixed by the resin 24, so that the positional deviation of the LED chip 23 and the optical fiber 20 Positional displacement or dropout of the incident end face 21 is prevented. Specific examples of the resin 24 include silicone-based and acrylate-based resins.

また、本実施の形態では、各面13a、13b、14a、14b、14cおよび14dは、平面から構成されているが、これに限定されるものではなく、各面として曲面を用いることもできる。曲面を用いる場合には、これらの面で反射された光が、光ファイバ20の入射端面21の方向へ反射するように、曲面の形状を決定することが好ましい。   Moreover, in this Embodiment, although each surface 13a, 13b, 14a, 14b, 14c, and 14d is comprised from the plane, it is not limited to this, A curved surface can also be used as each surface. When using curved surfaces, it is preferable to determine the shape of the curved surface so that the light reflected by these surfaces is reflected in the direction of the incident end face 21 of the optical fiber 20.

次に、図3および図4を用いて、本発明の第2の実施の形態である光結合モジュール2について説明する。図3は光結合モジュール2の一部破断平面図、図4は図3に示す4−4線における断面図である。   Next, the optical coupling module 2 which is the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated using FIG. 3 and FIG. 3 is a partially broken plan view of the optical coupling module 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line 4-4 shown in FIG.

図3および図4に示すように、光結合モジュール2は、光ファイバ20が取り付けられている開口部31を有する筐体30と、該筐体30の内部空間32内に収容されている3つのLEDチップ41a、41bおよび41cと、内部空間32の空き空間に充填されている樹脂35から構成されている。筐体30の外形は、縦520μm、横1140μm、高さ310μmの四角柱形状であり、その内部には、縦320μm、横940μm、高さ110μmの四角柱形状の内部空間32が設けられている。筐体30の側面の1つには直径110μmの円形の開口部31が中央に形成されている。また内部空間32は、図3および図4に示すように、下面33a、上面33b、側面34a、34b、34cおよび34dにより構成されている。なお、側面34dには、開口部31が設けられている。また内部空間32を構成する面33a、33b、34a、34b、34cおよび34dは全て銀メッキが施された鏡面反射面である。   As shown in FIGS. 3 and 4, the optical coupling module 2 includes a housing 30 having an opening 31 to which the optical fiber 20 is attached, and three housings housed in an internal space 32 of the housing 30. The LED chip 41a, 41b and 41c and the resin 35 filled in the empty space of the internal space 32 are configured. The outer shape of the housing 30 is a rectangular column shape having a length of 520 μm, a width of 1140 μm, and a height of 310 μm, and a rectangular columnar internal space 32 having a length of 320 μm, a width of 940 μm, and a height of 110 μm is provided therein. . A circular opening 31 having a diameter of 110 μm is formed in the center of one of the side surfaces of the housing 30. Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the internal space 32 includes a lower surface 33a, an upper surface 33b, and side surfaces 34a, 34b, 34c and 34d. An opening 31 is provided on the side surface 34d. Further, the surfaces 33a, 33b, 34a, 34b, 34c and 34d constituting the internal space 32 are all specular reflection surfaces subjected to silver plating.

光ファイバ20のクラッド径は110μmであり、コア径は100μmである。光ファイバ20は、先端の入射端面21が側面34dから30μm突出するように開口部31に取り付けられている。   The optical fiber 20 has a cladding diameter of 110 μm and a core diameter of 100 μm. The optical fiber 20 is attached to the opening 31 such that the incident end face 21 at the tip protrudes 30 μm from the side face 34d.

LEDチップ41a、41bおよび41cは、透明基板であるサファイア基板上に形成されたGaN系のLEDであり、チップサイズは縦260μm、横260μm、高さ60μmである。LEDチップ41aは、その中心位置が、側面34aおよび側面34bから160μm離れた所に位置するように、下面33a上に配置されている。LEDチップ41bは、その中心位置が、側面34bから450μm離れ、側面34aから160μm離れた所に位置するように、下面33a上に配置されている。LEDチップ41cは、その中心位置が、側面34bから730μm離れ、側面34aから160μm離れた所に位置するように、下面33a上に配置されている。各LEDチップ41a、41bおよび41cは、不図示のアノード電極およびカソード電極が表面に形成され、不図示の配線により電源に接続されている。   The LED chips 41a, 41b, and 41c are GaN-based LEDs formed on a sapphire substrate, which is a transparent substrate, and have a chip size of 260 μm in length, 260 μm in width, and 60 μm in height. The LED chip 41a is disposed on the lower surface 33a so that the center position is located at a distance of 160 μm from the side surface 34a and the side surface 34b. The LED chip 41b is disposed on the lower surface 33a so that the center position is located 450 μm away from the side surface 34b and 160 μm away from the side surface 34a. The LED chip 41c is arranged on the lower surface 33a so that the center position is located 730 μm away from the side surface 34b and 160 μm away from the side surface 34a. Each LED chip 41a, 41b and 41c has an anode electrode and a cathode electrode (not shown) formed on the surface thereof, and is connected to a power source by a wiring (not shown).

各LEDチップ41a、41bおよび41cから発せられた光を光ファイバ20へ結合する際には、各LEDチップ41a、41bおよび41cから発せられた光のうち、光ファイバ20の入射端面21の方向へ発せられた光は、直接光ファイバ20へ導入される。また側面34bの方向へ発せられた光は、側面34bにより鏡面反射し、LEDチップ41a、41bおよび41cを透過して、光ファイバ20へ導入される。また、各LEDチップ41a、41bおよび41cから他の方向へ発せられた光の一部も、重複反射され、光ファイバ20へ導入される。   When the light emitted from the LED chips 41a, 41b and 41c is coupled to the optical fiber 20, the light emitted from the LED chips 41a, 41b and 41c is directed toward the incident end face 21 of the optical fiber 20. The emitted light is directly introduced into the optical fiber 20. The light emitted in the direction of the side surface 34b is specularly reflected by the side surface 34b, passes through the LED chips 41a, 41b, and 41c, and is introduced into the optical fiber 20. A part of the light emitted from each LED chip 41 a, 41 b and 41 c in the other direction is also reflected and introduced into the optical fiber 20.

樹脂35は、LEDチップ41a、41bおよび41cから発せられる光に対して透明であり、かつ光ファイバ20のコアの屈折率にほぼ等しい屈折率を有している。   The resin 35 is transparent to the light emitted from the LED chips 41a, 41b and 41c, and has a refractive index substantially equal to the refractive index of the core of the optical fiber 20.

これらの構成により、光結合モジュール2では、直接光ファイバ20へ導入される光に加え、側面34bで鏡面反射された光も光ファイバ20へ導入されるため、光源であるLEDチップ41a、41bおよび41cと光ファイバ20との結合効率を向上させることができる。   With these configurations, in the optical coupling module 2, in addition to the light directly introduced into the optical fiber 20, the light specularly reflected by the side surface 34 b is also introduced into the optical fiber 20, so that the LED chips 41 a and 41 b that are light sources and The coupling efficiency between 41c and the optical fiber 20 can be improved.

また、LEDチップ41a、41bおよび41cを収容する筐体30の内面を反射鏡面とする簡易な構造により、結合効率を向上させることができる。さらに、光源としてLEDチップ41a、41bおよび41cを用いたため、安価な光結合モジュールを提供することができる。また、LEDチップ41a、41bおよび41cが透明基板上に形成されているため、筐体30内で鏡面反射された光がLEDチップ41a、41bおよび41cにより吸収または反射されることが少なく、結合効率が一層向上する。なお、樹脂35が筐体30の内部空間32の空き空間に充填されているため、光ファイバ20の入射端面21における反射が減少し、結合効率が一層向上する。また、樹脂35が筺体30の内部区間32全体に充填されているため、LEDチップ41a、41bおよび41cや光ファイバ20の入射端面21が樹脂35により確実に固定され、LEDチップ41a、41bおよび41cの位置ずれや光ファイバ20の入射端面21の位置ずれあるいは脱落が防止される。なお、樹脂35としては、具体的には、シリコーン系やアクリレート系の樹脂等を挙げることができる。   Further, the coupling efficiency can be improved by a simple structure in which the inner surface of the housing 30 that accommodates the LED chips 41a, 41b, and 41c is a reflecting mirror surface. Furthermore, since the LED chips 41a, 41b and 41c are used as the light source, an inexpensive optical coupling module can be provided. Further, since the LED chips 41a, 41b, and 41c are formed on the transparent substrate, the light that is specularly reflected in the housing 30 is hardly absorbed or reflected by the LED chips 41a, 41b, and 41c, and the coupling efficiency Is further improved. Since the resin 35 is filled in the empty space of the internal space 32 of the housing 30, reflection at the incident end face 21 of the optical fiber 20 is reduced and the coupling efficiency is further improved. Further, since the resin 35 is filled in the entire inner section 32 of the housing 30, the LED chips 41a, 41b and 41c and the incident end face 21 of the optical fiber 20 are securely fixed by the resin 35, and the LED chips 41a, 41b and 41c are fixed. Misalignment of the incident end face 21 of the optical fiber 20 is prevented. Specific examples of the resin 35 include silicone-based and acrylate-based resins.

また筐体30内に3つのLEDチップ41a、41bおよび41cが収容されているため、より多くの光を光ファイバ20へ導入することができる。なお、筐体およびLEDチップのサイズにより、収納するLEDチップの数は適宜増減することができる。また、LEDチップを上下反転させて上面33bへも固定して、下面33aへ固定したLEDチップと上面33bへ固定したLEDチップの両者から発せられる光を光ファイバへ導入してもよい。LEDチップの高さに対して光ファイバのコア系が大きい場合には、このような配置により、一層多くの光を光ファイバへ導入することができる。   Further, since three LED chips 41 a, 41 b and 41 c are accommodated in the housing 30, more light can be introduced into the optical fiber 20. Note that the number of LED chips to be accommodated can be appropriately increased or decreased depending on the size of the housing and the LED chips. Alternatively, the LED chip may be turned upside down and fixed to the upper surface 33b, and light emitted from both the LED chip fixed to the lower surface 33a and the LED chip fixed to the upper surface 33b may be introduced into the optical fiber. When the core system of the optical fiber is large with respect to the height of the LED chip, more light can be introduced into the optical fiber by such an arrangement.

なお、本実施の形態では、各面33a、33b、34a、34b、34cおよび34dは、平面から構成されているが、これに限定されるものではなく、各面として曲面を用いることもできる。曲面を用いる場合には、これらの面で反射された光が、光ファイバ20の入射端面21の方向へ反射するように、曲面の形状を決定することが好ましい。   In the present embodiment, each of the surfaces 33a, 33b, 34a, 34b, 34c, and 34d is a flat surface, but the present invention is not limited to this, and curved surfaces can be used as the respective surfaces. When using curved surfaces, it is preferable to determine the shape of the curved surface so that the light reflected by these surfaces is reflected in the direction of the incident end face 21 of the optical fiber 20.

次に、図5および図6を用いて、本発明の第3の実施の形態である光結合モジュール3について説明する。図5は光結合モジュール2の一部破断平面図、図6は図5に示す6−6線における断面図である。   Next, the optical coupling module 3 which is the 3rd Embodiment of this invention is demonstrated using FIG. 5 and FIG. FIG. 5 is a partially broken plan view of the optical coupling module 2, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line 6-6 shown in FIG.

図5および図6に示すように、この光結合モジュール3は、光ファイバ60が取り付けられている開口部51を有する筐体50と、該筐体50の内部空間52内に収容されているLEDチップ23と、内部空間52の空き空間に充填されている樹脂55とから構成されている。筐体50の外形は、縦520μm、横350μm、高さ520μmの四角柱形状であり、その内部には、縦320μm、横150μm、高さ320μmの四角柱形状の内部空間52が設けられている。筐体50の側面の1つには直径260μmの円形の開口部51が中央に形成されている。また内部空間52は、図5および図6に示すように、下面53a、上面53b、側面54a、54b、54cおよび54dにより構成されている。なお、側面54dには、上記開口部51が設けられている。また内部空間52を構成する面53a、53b、54a、54b、54cおよび54dは全て銀メッキが施された鏡面反射面である。   As shown in FIGS. 5 and 6, the optical coupling module 3 includes a housing 50 having an opening 51 to which an optical fiber 60 is attached, and an LED housed in an internal space 52 of the housing 50. The chip 23 and the resin 55 filled in the empty space of the internal space 52 are configured. The outer shape of the housing 50 is a rectangular columnar shape having a length of 520 μm, a width of 350 μm, and a height of 520 μm, and a rectangular columnar internal space 52 having a length of 320 μm, a width of 150 μm, and a height of 320 μm is provided therein. . A circular opening 51 having a diameter of 260 μm is formed in the center of one of the side surfaces of the housing 50. Further, as shown in FIGS. 5 and 6, the internal space 52 includes a lower surface 53a, an upper surface 53b, and side surfaces 54a, 54b, 54c and 54d. The opening 51 is provided on the side surface 54d. Further, the surfaces 53a, 53b, 54a, 54b, 54c and 54d constituting the internal space 52 are all specular reflecting surfaces plated with silver.

光ファイバ60のクラッド径は260μmであり、コア径は230μmである。光ファイバ60は、先端の入射端面61が側面54dから筐体50の内部空間52へ50μm突出するように開口部51に取り付けられている。   The optical fiber 60 has a cladding diameter of 260 μm and a core diameter of 230 μm. The optical fiber 60 is attached to the opening 51 so that the incident end face 61 at the tip protrudes 50 μm from the side face 54 d to the internal space 52 of the housing 50.

LEDチップ23は、透明基板であるサファイア基板上に形成されたGaN系のLEDであり、チップサイズは縦260μm、横260μm、高さ60μmである。図5および図6に示すように、LEDチップ23は、基板側が側面54bに接するように透明な接着剤により固定されている。その中心位置は、側面54aの中心と一致するように配置されている。不図示のアノード電極およびカソード電極がLEDチップ23の表面に形成され、不図示の配線により電源に接続されている。   The LED chip 23 is a GaN-based LED formed on a sapphire substrate, which is a transparent substrate, and has a chip size of 260 μm in length, 260 μm in width, and 60 μm in height. As shown in FIGS. 5 and 6, the LED chip 23 is fixed with a transparent adhesive so that the substrate side is in contact with the side surface 54b. The center position is arranged to coincide with the center of the side surface 54a. An anode electrode and a cathode electrode (not shown) are formed on the surface of the LED chip 23 and are connected to a power source by a wiring (not shown).

LEDチップ23から発せられた光を光ファイバ60へ結合する際には、LEDチップ23から発せられた光のうち、光ファイバ60の入射端面61の方向へ発せられた光は、直接光ファイバ60へ導入される。また側面54bの方向へ発せられた光は、側面54bにより鏡面反射し、LEDチップ23を透過して、光ファイバ60へ導入される。また、LEDチップ23から他の方向へ発せられた光の一部も、重複反射され、光ファイバ60へ導入される。なお、樹脂55は、LEDチップ23から発せられる光に対して透明であり、かつ光ファイバ60のコアの屈折率にほぼ等しい屈折率を有している。このため、LEDチップ23から発せられた光は樹脂55ではほとんど吸収されず、光ファイバ60の入射端面61における反射率も小さな値となる。   When the light emitted from the LED chip 23 is coupled to the optical fiber 60, the light emitted from the LED chip 23 toward the incident end face 61 of the optical fiber 60 is directly reflected by the optical fiber 60. To be introduced. The light emitted in the direction of the side surface 54 b is specularly reflected by the side surface 54 b, passes through the LED chip 23, and is introduced into the optical fiber 60. Further, part of the light emitted from the LED chip 23 in the other direction is also reflected and introduced into the optical fiber 60. The resin 55 is transparent to the light emitted from the LED chip 23 and has a refractive index that is substantially equal to the refractive index of the core of the optical fiber 60. For this reason, the light emitted from the LED chip 23 is hardly absorbed by the resin 55, and the reflectance at the incident end face 61 of the optical fiber 60 is also small.

これらの構成により、光結合モジュール3では、LEDチップ23の表面から射出されて直接光ファイバ60へ導入される光に加え、LEDチップ23の裏面から射出されて側面54bで鏡面反射された光も光ファイバ60へ導入されるため、光源であるLEDチップ23と光ファイバ60との結合効率を向上させることができる。さらに、光源としてLEDチップ23を用いたため、安価な光結合モジュールを提供することができる。また、LEDチップ23が透明基板上に形成されているため、筐体50内で鏡面反射された光がLEDチップ23の基板により吸収または散乱されることが少なく、結合効率がさらに向上する。なお、樹脂55が筐体10の内部空間52の空き空間に充填されているため、光ファイバ60の入射端面61における反射率が減少し、結合効率が一層向上する。また、樹脂55が筺体150の内部区間52全体に充填されているため、LEDチップ23および光ファイバ60の入射端面61が樹脂55により確実に固定され、LEDチップ23の位置ずれや光ファイバ60の入射端面61の位置ずれあるいは脱落が防止される。なお、樹脂55としては、具体的には、シリコーン系やアクリレート系の樹脂等を挙げることができる。   With these configurations, in the optical coupling module 3, in addition to the light emitted from the front surface of the LED chip 23 and directly introduced into the optical fiber 60, the light emitted from the back surface of the LED chip 23 and specularly reflected by the side surface 54b is also generated. Since it is introduced into the optical fiber 60, the coupling efficiency between the LED chip 23, which is a light source, and the optical fiber 60 can be improved. Furthermore, since the LED chip 23 is used as the light source, an inexpensive optical coupling module can be provided. Further, since the LED chip 23 is formed on the transparent substrate, the light that is specularly reflected in the housing 50 is less likely to be absorbed or scattered by the substrate of the LED chip 23, and the coupling efficiency is further improved. Since the resin 55 is filled in the empty space of the internal space 52 of the housing 10, the reflectance at the incident end face 61 of the optical fiber 60 is reduced, and the coupling efficiency is further improved. Further, since the resin 55 is filled in the entire inner section 52 of the housing 150, the incident end face 61 of the LED chip 23 and the optical fiber 60 is securely fixed by the resin 55, and the positional deviation of the LED chip 23 and the optical fiber 60 Positional displacement or dropout of the incident end face 61 is prevented. Specific examples of the resin 55 include silicone-based and acrylate-based resins.

なお、本実施の形態では、各面53a、53b、54a、54b、54cおよび54dは、平面から構成されているが、これに限定されるものではなく、各面として曲面を用いることもできる。曲面を用いる場合には、これらの面で反射された光が、光ファイバ60の入射端面61の方向へ反射するように、曲面の形状を決定することが好ましい。   In the present embodiment, each of the surfaces 53a, 53b, 54a, 54b, 54c, and 54d is composed of a flat surface. However, the present invention is not limited to this, and curved surfaces can be used as the respective surfaces. When using curved surfaces, it is preferable to determine the shape of the curved surface so that the light reflected by these surfaces is reflected in the direction of the incident end face 61 of the optical fiber 60.

なお、各実施の形態において、LEDチップとしては、フェイスアップ構造のLEDチップを用いてもよいし、あるいはフェイスダウン構造のLEDチップを用いてもよい。また筐体としては、一体形成された筐体を用いてもよいし、あるいはLEDチップを配置した基板と該基板の上に設けられたカバー等を組み合わせて形成される筐体を用いてもよい。   In each embodiment, as the LED chip, an LED chip having a face-up structure may be used, or an LED chip having a face-down structure may be used. As the casing, an integrally formed casing may be used, or a casing formed by combining a substrate on which an LED chip is disposed and a cover provided on the substrate may be used. .

第1の実施の形態である光結合モジュールの一部破断平面図The partially broken plan view of the optical coupling module which is 1st Embodiment 光結合モジュールの断面図Cross section of optical coupling module 第2の実施の形態である光結合モジュールの一部破断平面図The partially broken top view of the optical coupling module which is 2nd Embodiment 光結合モジュールの断面図Cross section of optical coupling module 第3の実施の形態である光結合モジュールの一部破断平面図The partially broken top view of the optical coupling module which is 3rd Embodiment 光結合モジュールの断面図Cross section of optical coupling module

符号の説明Explanation of symbols

1、2、3 光結合モジュール
10、30、50 筐体
11、31、51 開口
12、32、52 内部空間
13a、33a、53a 下面
13b、33b、53b 上面
14a、14b、14c、14d 側面
20、60 光ファイバ
23、41a、41b、41c LEDチップ
24、35、55 樹脂
34a、34b、34c、34d 側面
54a、54b、54c、54d 側面
1, 2, 3 Optical coupling module 10, 30, 50 Housing 11, 31, 51 Opening 12, 32, 52 Internal space 13a, 33a, 53a Lower surface 13b, 33b, 53b Upper surface 14a, 14b, 14c, 14d Side surface 20, 60 Optical fiber 23, 41a, 41b, 41c LED chip 24, 35, 55 Resin 34a, 34b, 34c, 34d Side surface 54a, 54b, 54c, 54d Side surface

Claims (5)

光を発する光源と、
該光源を収容し、光ファイバの入射端面が臨む開口を有し、該開口と相対する内面が前記光源から発せられる光を正反射する鏡面反射面からなる筐体とを有することを特徴とする光結合モジュール。
A light source that emits light;
It has an opening which accommodates the light source and has an incident end face of an optical fiber facing, and an inner surface opposite to the opening has a casing made of a specular reflection surface that regularly reflects light emitted from the light source. Optical coupling module.
前記光源がLEDであることを特徴とする請求項1記載の光結合モジュール。 The optical coupling module according to claim 1, wherein the light source is an LED. 前記LEDが透明基板上に形成されたものであることを特徴とする請求項2記載の光結合モジュール。 The optical coupling module according to claim 2, wherein the LED is formed on a transparent substrate. 前記光源が、前記光ファイバの光軸方向に直線状に配設された複数個のLEDからなることを特徴とする請求項2または3に記載の光結合モジュール。 4. The optical coupling module according to claim 2, wherein the light source includes a plurality of LEDs arranged linearly in the optical axis direction of the optical fiber. 前記光源から発せられる光に対して透明であり、かつ空気の屈折率に比べ前記光ファイバの屈折率に近い屈折率を有する樹脂が前記筐体の内部に充填されていることを特徴とする請求項1から4いずれか1項記載の光結合モジュール。 The housing is filled with a resin that is transparent to light emitted from the light source and has a refractive index close to the refractive index of the optical fiber compared to the refractive index of air. Item 5. The optical coupling module according to any one of Items 1 to 4.
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