JP2005284015A - Optical module and optical fiber used for same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光出力の向上した光モジュールと、これに用いる光ファイバに関するものである。 The present invention relates to an optical module with improved light output and an optical fiber used therefor.
光モジュールは、レーザダイオード(LD)やフォトダイオード(PD)等の光半導体素子と、レンズと、光ファイバとで構成されている。例えばLDから発振された光ビームは広がりを有しているため、光モジュールの光出力を向上するには、LDから発振された光ビームをより多く光ファイバへ集光する必要があり、そのために、広がりを有する光ビームをレンズにより屈折させて光ファイバのコアへ導くために、レンズの屈折作用を光ファイバ先端に作り込んだレンズ付き光ファイバがある。
光ファイバの先端面にレンズ効果を持たせるために、ガラスファイバの先端部を研摩加工により楔形レンズを形成して、光ビームの光軸に対して傾斜面を形成することにより、空気と光ファイバとの屈折率差により、LDから放射状に広がる光ビームが傾斜面で屈折し、光ファイバのコアに上記光ビームを集光しやすくする光源結合用光ファイバインターフェイスがある(例えば、特許文献1参照)。
The optical module includes an optical semiconductor element such as a laser diode (LD) or a photodiode (PD), a lens, and an optical fiber. For example, since the light beam oscillated from the LD has a spread, in order to improve the optical output of the optical module, it is necessary to concentrate more light beams oscillated from the LD onto the optical fiber. In order to refract a light beam having a spread by a lens and guide it to the core of the optical fiber, there is an optical fiber with a lens in which the refractive action of the lens is made at the tip of the optical fiber.
In order to give a lens effect to the front end surface of the optical fiber, a wedge-shaped lens is formed by polishing the front end portion of the glass fiber, and an inclined surface is formed with respect to the optical axis of the light beam. There is a light source coupling optical fiber interface that makes it easy to focus the light beam on the core of the optical fiber because the light beam that radiates from the LD is refracted on the inclined surface due to the difference in refractive index with respect to the optical fiber (see, for example, Patent Document 1). ).
光モジュールにおいて、上記構成部材の間が空気である、空間光学系光モジュールにおいては、上記特許文献1の光源結合用光ファイバインターフェイスにより、LDから発振された光ビームをより多く光ファイバに光結合させることができるが、上記光学系が樹脂で覆われる樹脂封止型光モジュールにおいては、上記光源結合用光ファイバインターフェイスにおけるレンズ効果が消滅するという課題があった。
つまり、樹脂封止型光モジュールは、LDやPDなどの光半導体およびレンズや光ファイバ先端部の光学系が透明樹脂材で充填された構造を持ち、安価である。上記透明樹脂材にはシリコーン樹脂やエポキシ樹脂が用いられるが、上記透明樹脂材料の屈折率は1.5前後である。一方、上記ファイバはガラスであり屈折率が1.45〜1.5であるため、透明樹脂材を充填すると、光ファイバの先端のレンズ部分と透明樹脂材との接触界面において、光学媒体の屈折率差がほとんどないため光ビームを屈折させて、コアに集光させることが困難となるのである。
In the optical module, in the spatial optical system optical module in which the space between the constituent members is air, the light beam oscillated from the LD is optically coupled to the optical fiber by the light source coupling optical fiber interface of
That is, the resin-encapsulated optical module has a structure in which an optical semiconductor such as an LD or PD and an optical system at the tip of a lens or optical fiber are filled with a transparent resin material, and is inexpensive. Silicone resin and epoxy resin are used for the transparent resin material, and the refractive index of the transparent resin material is about 1.5. On the other hand, since the fiber is glass and has a refractive index of 1.45 to 1.5, when the transparent resin material is filled, the optical medium is refracted at the contact interface between the lens portion at the tip of the optical fiber and the transparent resin material. Since there is almost no difference in rate, it is difficult to refract the light beam and focus it on the core.
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、樹脂封止型で安価であるとともに、樹脂封止による光出力の低下が防止された光モジュールおよびこれに用いる光ファイバを得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and obtains an optical module that is resin-sealed and inexpensive, and that prevents a decrease in light output due to resin sealing, and an optical fiber used for the same. With the goal.
本発明に係る第1の光モジュールは、光ファイバと、上記光ファイバと光結合させられた光半導体素子と、上記光ファイバの先端部および上記光半導体素子間の光学系を封止する透明樹脂材とを備えた光モジュールにおいて、上記光ファイバが、先端に上記透明樹脂材の屈折率より大きい屈折率の凸レンズを有するものである。 A first optical module according to the present invention includes an optical fiber, an optical semiconductor element optically coupled to the optical fiber, a transparent resin that seals an optical system between the optical fiber tip and the optical semiconductor element. In the optical module provided with a material, the optical fiber has a convex lens having a refractive index higher than that of the transparent resin material at the tip.
本発明の第1の光モジュールは、光ファイバと、上記光ファイバと光結合させられた光半導体素子と、上記光ファイバの先端部および上記光半導体素子間の光学系を封止する透明樹脂材とを備えた光モジュールにおいて、上記光ファイバが、先端に上記透明樹脂材の屈折率より大きい屈折率の凸レンズを有するもので、樹脂封止型で安価であるとともに、樹脂封止による光出力の低下が防止できる。 The first optical module of the present invention includes an optical fiber, an optical semiconductor element optically coupled to the optical fiber, a transparent resin material that seals the optical fiber tip and the optical system between the optical semiconductor elements. In the optical module, the optical fiber has a convex lens having a refractive index larger than the refractive index of the transparent resin material at the tip, is a resin-sealed type, is inexpensive, and has a light output by resin sealing. Reduction can be prevented.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1の光モジュールの平面図で、樹脂封止型の光モジュールである。
即ち、光半導体素子3を基板5に実装しワイヤボンドなどで光半導体素子3への給電回路を形成し、上記光半導体素子3と光結合させるように、光ファイバ1を基板5に接着剤または半田で固定し、光半導体素子3と光ファイバ1の先端部を覆うように透明樹脂材4で封止することにより光モジュールを得る。
ここで、本実施の形態の光モジュールに用いる光ファイバ1は、レンズ付き光ファイバであり、先端に上記透明樹脂材の屈折率より大きい屈折率の凸レンズを有するもので、上記凸レンズ2の先端を上記光半導体素子3のスポット(発光点または受光点)近くに載置し、光半導体素子3を電気的動作させることにより、光軸方向および光軸垂直方向について最適光学結合位置アライメントが行われている。
上記光ファイバ1の凸レンズ2の屈折率は、上記透明樹脂材4の屈折率より大であるので、樹脂封止型光モジュールにおいても上記凸レンズ2のレンズ効果が保持され、封止樹脂と上記凸レンズとの界面で光ビームを屈折させて光ファイバのコアに集光させることができ、樹脂封止による結合効率(光出力)の低下を防止し、耐環境性が向上するとともに、球レンズなどの個別レンズを使用せず、部品点数が削減でき低コストな樹脂封止型光モジュールが得られる。
FIG. 1 is a plan view of the optical module according to
That is, the
Here, the
Since the refractive index of the
実施の形態2.
図2は、本発明の実施の形態2のレンズ付きの光ファイバの平面図で、端面を垂直にカットした光ファイバ本体1bと、シリコンからなる凸レンズ2とが光ファイバ本体1b端面で接合されており、上記凸レンズ2の球面の半径は、光ファイバの光軸を中心とする半球レンズである。
実施の形態1の光モジュールにおいて、透明樹脂材として一般的に用いられるシリコーン樹脂やエポキシ樹脂の屈折率は1.5前後である。
本実施の形態のレンズ付きの光ファイバにおいて、凸レンズ2はシリコンからなり、屈折率は3.448であり、封止用透明樹脂材4の屈折率より十分大きいため、光ファイバのコア1aに効率良く集光させることができる。シリコンは、光通信用途の光波長1.3μm帯や1.5μm帯の光を透過する材料であり、光ファイバに一般に使用されるガラスの屈折率が1.45〜1.5であるのに比較して屈折率が大きい。
そのため、透明樹脂材と、光ファイバの凸レンズ2との屈折率差により、LDから放射状に広がる光ビームが傾斜面で屈折し、光ファイバのコア1aにより多く入射し、コアに入射した光ビームは、光ファイバのクラッド(コアより屈折率の小さい)で反射を繰り返し、コア内に光が閉じ込められた状態で伝播する。
FIG. 2 is a plan view of an optical fiber with a lens according to
In the optical module of
In the optical fiber with a lens according to the present embodiment, the
Therefore, due to the difference in refractive index between the transparent resin material and the
1 光ファイバ、1b 光ファイバ本体、2 凸レンズ、3 光半導体素子、4 透明性樹脂材。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
An optical fiber used in the optical module according to claim 1, comprising an optical fiber main body and a convex lens provided on an end face of the optical fiber main body, wherein the convex lens is made of silicon. .
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008292660A (en) * | 2007-05-23 | 2008-12-04 | Fujikura Ltd | Optical fiber and optical communication module |
US20170052320A1 (en) * | 2015-08-21 | 2017-02-23 | Fujitsu Limited | Optical waveguide connector |
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