JP2006163259A - 光学接続構造及びその作製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 光学部品と光伝送媒体とを適正に接続することができ、尚且つ構成の小型化及び簡素化を図りつつコストを削減することのできる光学接続構造及びその作製方法を提供する。
【解決手段】 プリント基板５上に設けられ、このプリント基板５に対して垂直方向に光入出射口３Ａを有する面発光レーザ素子３と光ファイバ１との光学接続構造において、光ファイバ１を保持する保持部材２が、面発光レーザ素子３の光入出射口３Ａを取り囲むようにプリント基板５上に設置された位置固定部材４に挿置されることにより、光ファイバ１と光入出射口３Ａとの相対的な位置決めがなされ、光ファイバ１と面発光レーザ素子３とが光学接続される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光学接続構造及びその作製方法に関するものである。

従来、複数の光学部品、光伝送媒体、光学接続部品等により構成される光回路構造において、基板上の光伝送媒体を、他の光伝送媒体または光学部品と接続させることにより、光学部品を相互接続させることが行われており、このような光伝送媒体を他の光伝送媒体と接続させる方法としては、光コネクタ等の接続部品が使用されている（例えば、特許文献１または２参照）。
特開平８−２４０７３１号公報 特開平１１−１４２６８９号公報

一般的に光コネクタは、フェルールに光ファイバを装着し、光ファイバの軸方向から突き合わせることによって接続するものである。このような従来の光コネクタを、プリント基板上や装置内での光ファイバ接続に用いる場合、光コネクタハウジングを基板上に固定する必要があるが、その際、ハウジングが大型であることから、プリント基板上の占有スペースが大きくなるため不向きであった。また、接続作業性を向上させるためにラッチ機構を用い、着脱時にラッチが係合することで、フェルールに印加される押圧力を安定的に保持するようにしているが、構造が複雑となり、部品点数も増えるため、光コネクタの設計に多大な時間と経費が必要となり、コストアップの原因となっていた。さらに、プリント基板に対し垂直方向に開口された接続点を持つ光学部品等との接続には、ハウジングをプリント基板に対し垂直に取り付ける必要があるが、接続点に対する有効な位置合わせ方法がなかった。
また、上記方法において、プリント基板上の光学部品に光伝送媒体を装着する場合、光伝送媒体と光学部品とを接触させなければならないが、これにより、光学部品が破損してしまうおそれがあった。また、プリント基板上に接続面がプリント基板面に垂直方向に向いて設けられた光学部品と光伝送媒体との接続に関しては、レンズ等を用いて非接触で、光学接続させることも可能であるが、部品点数が多くなるとともに各々のレンズと個々の光学部品、並びに光伝送媒体との位置合わせが必要であり、接続時間が長くなり、高コストになっていた。

本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するものであって、その目的とするところは、光学部品と光伝送媒体とを適正に接続することができ、尚且つ構成の小型化及び簡素化を図りつつコストを削減することのできる光学接続構造及びその作製方法の提供にある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、基板上に設けられ、前記基板に対して垂直方向に光入出射口を有する光学部品と光伝送媒体との光学接続構造において、
前記光伝送媒体を保持する保持部材が、前記光学部品の光入出射口を取り囲むように前記基板上に設置された位置固定部材に挿置されることにより、前記光伝送媒体と前記光入出射口との相対的な位置決めがなされ、前記光伝送媒体と前記光学部品とが光学接続されることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記保持部材が円柱状の孔を有しており、前記円柱状の孔に前記光伝送媒体が挿入され、固定されることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明において、前記円柱状の孔が貫通孔であることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項３に係る発明において、前記貫通孔の先端が円錐状に拡がっていることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項３または請求項４に係る発明において、前記貫通孔に挿入された前記光伝送媒体の先端と前記光学部品の光入出射口との間が光学的に透明な樹脂で満たされていることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に係る発明において、前記保持部材の先端の形状が球状であることを特徴とする。

請求項７に係る発明は、請求項１から請求項６のいずれか一項に係る発明において、前記保持部材の少なくとも先端部は光学的に透明な材料からなることを特徴とする。

請求項８に係る発明は、請求項１から請求項７のいずれか一項に係る発明において、前記光伝送媒体が光ファイバであることを特徴とする。

請求項９に係る発明は、請求項１から請求項８のいずれか一項に係る発明において、押圧手段により前記保持部材を前記基板の方向に押圧してなることを特徴とする。

請求項１０に係る発明は、請求項１から請求項９のいずれか一項に係る発明において、前記位置固定部材が球状、円錐状、Ｖ溝状から選択される一形状の空隙部を有しており、前記空隙部に前記保持部材の先端が挿入されることを特徴とする。

請求項１１に係る発明は、請求項１から請求項１０のいずれか一項に係る発明において、前記光学部品に対する前記保持部材の角度を操作し、前記光伝送媒体の端面を前記光入出射口に対して傾斜させて固定することを特徴とする。

請求項１２に係る発明は、請求項１から請求項１１のいずれか一項に係る発明において、前記光伝送媒体が単心又は多心の光ファイバであることを特徴とする。

請求項１３に係る発明は、基板上に設けられ、前記基板に対して垂直方向に光入出射口を有する光学部品と光伝送媒体との光学接続構造の作製方法において、前記光伝送媒体を保持部材に保持する光伝送媒体保持工程と、前記光学部品の光入出射口を取り囲むように前記基板上に位置固定部材を設置する位置固定部材設置工程と、前記位置固定部材に前記保持部材を挿置することにより、前記光伝送媒体と前記光入出射口との相対的な位置決めを行なって前記光伝送媒体と前記光学部品とを光学接続させる位置決め工程とを有することを特徴とする。

請求項１４に係る発明は、請求項１３に係る発明において、前記光学部品に対する前記保持部材の角度を操作し、前記光伝送媒体の端面を前記光入出射口に対して傾斜させて配設する保持部材傾斜配設工程を有することを特徴とする。

請求項１５に係る発明は、請求項１３または請求項１４に係る発明において、前記保持部材を前記基板に固定する保持部材固定工程を有することを特徴とする。

請求項１６に係る発明は、請求項１３から請求項１５のいずれか一項に係る発明において、押圧手段によって前記保持部材を前記基板の方向に押圧する保持部材押圧工程を有することを特徴とする。

本発明の光学接続構造及びその作製方法によれば、光伝送媒体を保持する保持部材を光学部品の光入出射口を取り囲むように基板上に設置された位置固定部材に挿置させることで、光伝送媒体と光入出射口との相対的な位置決めがなされる構造であるため、光伝送媒体を基板上方から装着することが容易となり、さらに、光伝送媒体の先端を一定位置に保つことができるので、光学部品と適正な接続状態を保つことが可能となる。これにより、レンズ等を用いた進行方向の制御をする必要がなくなり、各々のレンズと個々の光学部品、並びに光伝送媒体との位置合わせ等の工程が必要なくなる。さらには、光学部品に対して光伝送媒体端面の角度調節を行うことが可能となるため、反射減衰量を大きくして戻り光による光学的なノイズ発生や、光学部品の破損等の不具合を軽減することができる。したがって、光学部品と光伝送媒体とを適正に接続することができる。
また、基板表面近傍で光伝送媒体の位置合わせを行うため、フェルール等を位置合わせする割りスリーブ等の長い部材を使う必要がなくなり、従来の光コネクタよりも小型化でき、構造が簡単となって部品点数も削減することができる。これにより、構成の小型化及び簡素化が可能となりコストを削減することができる。さらには、基板上の占有スペースを小さくすることが可能となる。

以下、本発明の第１実施形態について図１から図４に基づいて説明する。
図１及び図２に示すように、第１実施形態の光学接続構造５１においては、プリント基板５（基板）上の所定の位置に、光学部品として面発光レーザ素子３が光入出射口３Ａをプリント基板５に対し垂直に向けて予め実装されている。そして、面発光レーザ素子３の光入出射口３Ａを取り囲むようにして、位置固定部材４がプリント基板５上に固定されている。この位置固定部材４は円柱状を成しており、中心部には、上面４Ａから厚さ方向に所定の深さで凹む円錐状の固定穴１１（空隙部）が形成されている。この固定穴１１は、下方に行くにつれて径が小さくなるように形成されており、その中心部には、面発光レーザ素子３を挿通可能な光部品収納孔１３が形成されている。この光部品収納孔１３の深さは、面発光レーザ素子３の高さ寸法と同等あるいはそれ以上の長さで形成されている。尚、固定穴１１は、円錐状としたが球状でも構わない。

ここで例えば、位置固定部材４としては、４ｍｍφ×２ｍｍの円柱状に形成され、外側径３ｍｍφ、深さ１．６ｍｍの固定穴１１が設けられ、この固定穴１１に貫通する径０．５ｍｍφの光学部品収納孔１３が形成されているものが用いられる。この光学部品収納孔１３をプリント基板５上の面発光レーザ素子３に位置合わせして、位置固定部材４はプリント基板５上に固定されている。

さらに、この位置固定部材４を取り囲むようにして円柱状の保持固定部材７がプリント基板５上に固定されている。図３に示すように、この保持固定部材７は、その中央部に、上面７ａから下面７ｂへ貫通する円柱状の保持部材用貫通孔１２が形成されている。この保持部材用貫通孔１２の孔径は、位置固定部材４の外径と同等にされており、内部に位置固定部材４を挿通可能となっている。よって、この保持部材用貫通孔１２内に位置固定部材４を挿入させたときには、位置固定部材４の外周面と、保持部材用貫通孔１２を構成している保持固定部材７の内周面とは、隙間なく嵌合される。

ここで例えば、保持固定部材７としては、５ｍｍφ×５ｍｍのものを用いており、中央に４ｍｍφの保持部材用貫通孔１２が設けられている。

また、この保持固定部材７の保持部材用貫通孔１２内には、光ファイバ１（光伝送媒体）を保持する保持部材２が挿入される。この保持部材２は、図４に示すように、光ファイバ１を保持する光ファイバ保持部３３と、上記位置固定部材４へ挿置される位置決め部３４とから構成されている。ここで、光ファイバ１としては、心線の被覆部１Ａを端部から除去し、被覆部１Ａの端部から所定の位置のところで光ファイバ素線１Ｂをカットしたものが用いられている。

光ファイバ保持部３３には、中央部に、上面３３ａから所定の深さで凹む保持穴部３３Ｂが形成されている。この保持穴部３３Ｂは、光ファイバ１の被覆部１Ａを保持するものである。この保持穴部３３Ｂの穴の深さは、光ファイバ１を確実に保持可能な深さとなっている。また、この光ファイバ保持部３３の底部には、保持穴部３３Ｂの底面３３ｃに開口するとともに、保持穴部３３Ｂと同軸を成す貫通孔３３Ａが形成されている。この貫通孔３３Ａは、光ファイバ素線１Ｂに沿った形状となっている。
さらに、光ファイバ保持部３３の下面３３ｂには、保持穴部３３Ｂよりも大径かつ光ファイバ保持部３３よりも小径を成す略円柱状の位置決め部３４が設けられており、この位置決め部３４の先端部３４Ｂは半球状を呈している。この先端部３４Ｂは、光学的に透明な材料からなっている。さらに、位置決め部３４の中央部には、軸方向に貫通する貫通孔３４Ａが形成されている。この貫通孔３４Ａの先端部３４ａは、先端に行くにつれて径が大きくなっており、いわゆる円錐状の広がりを成している。そして、その開口部３４ｂは、軸方向に対して直交している。このとき、開口部３４ｂは、貫通孔３４Ａよりも大径かつ位置決め部３４の直径よりも小径となる円形状を呈しており、位置決め部３４の先端部３４Ｂの外周面は、この開口部３４ｂへと繋がるように球面状に形成されている。また、開口部３４ｂは、面発光レーザ素子３の上面よりも大きい。

上述した貫通孔３３Ａ，３４Ａは、光ファイバ素線１Ｂを挿通可能な孔径で形成されるとともに、互いに同軸同径を成して連通しており、ファイバ用貫通孔９となる。図５に示すように、光ファイバ１は、このようにして形成されるファイバ貫通孔９内に光ファイバ素線１Ｂを挿入させ、光ファイバ保持部３３の保持穴部３３Ｂの底面３３ｃに被覆部１Ａを当接させた状態で、光ファイバ保持部３３の上面３３ａにＵＶ接着剤１６で固定されている。このとき、光ファイバ１の先端は、貫通孔３４Ａの先端部３４ａ内に、突出しない状態で固定されている。さらに、光ファイバ素線１Ｂの中心軸線は、開口部３４ｂに対して垂直になっている。

ここで例えば、保持部材２としては、全体として２．５ｍｍφ×６ｍｍのものを用いている。そして、その中央部に、直径１２６μｍのファイバ用貫通孔９を有しており、先端１４の外周面は曲率半径１．１ｍｍで球面状に形成されている。さらに、光ファイバ１としては、グレーデットインデックス（ＧＩ）マルチモードＵＶ心線（コア径５０μｍ、クラッド径１２５μｍ、外径２５０μｍ）の被覆を端部から１５ｍｍを除去し、被覆端部から５ｍｍのところで、１２５μｍ径の光ファイバ素線１Ｂをカットした光ファイバ１を用いており、端部に光ファイバ素線１Ｂの露出部が存在し、この露出部の長さが５ｍｍである。

図１に示すように、保持部材２を保持固定部材７に連結させるためのばね固定蓋２７（押圧手段）が、保持固定部材７に設けられている。ばね固定蓋２７は、保持固定部材７の上面７ａと同径の蓋部２７Ａと、保持固定部材７を挿通可能な環状の壁部２７Ｂとで構成されており、蓋部２７Ａの中心部には、貫通孔２７ａが形成されている。ばね固定蓋２７は、この貫通孔２７ａ内に光ファイバ１が挿通され、環状の壁部２７Ｂの内周面を保持固定部材７の外周面に固定して設けられている。そして、このばね固定蓋２７の蓋部２７Ａと保持部材２との間にコイル状ばね２０（押圧手段）が介装されている。尚、ばね固定蓋２７及びコイル状ばね２０で保持部材２をプリント基板５の方向に押圧する押圧機構２８（押圧手段）を構成している。
これにより、保持部材２は、プリント基板５に対して垂直に設けられ、かつ位置固定部材４に適度な押圧で載置される。

次に、第１実施形態の光学接続構造５１の作製方法について説明する。
図６に示すように、まず、プリント基板５上の所定の位置に面発光レーザ素子３を実装する。この面発光レーザ素子３の上方から、光学部品収納孔１３内に面発光レーザ素子３を挿通させながら位置固定部材４をプリント基板５上に固定する。そして、図７に示すように、この位置固定部材４を取り囲むようにして、保持固定部材７をプリント基板５上に固定する。すなわち、保持固定部材７は、保持部材用貫通孔１２内に位置固定部材４を挿入させながらプリント基板５上に固定される。このとき、位置固定部材４と保持固定部材７とは、互いに隙間のない状態である。

一方、図４及び図５に示すように、保持部材２のファイバ用貫通孔９内に光ファイバ１を設ける。詳しくは、光ファイバ１の光ファイバ素線１Ｂを光ファイバ保持部３３の保持穴部３３Ｂ内からファイバ用貫通孔９に挿入させ、光ファイバ１の被覆部１Ａの端面が保持穴部３３Ｂの底面３３ｃに当接するように設ける。そして、光ファイバ１を光ファイバ保持部３３の上面３３ａに、ＵＶ接着剤１６で固定する（光伝送媒体保持工程）。このとき、光ファイバ１は、光ファイバ素線１Ｂの先端をファイバ用貫通孔９の先端である位置決め部３４の先端部３４ａ内に突出させずに設ける。

このように、光ファイバ１を保持した保持部材２を、図８に示すように、保持部材用貫通孔１２内に挿入し、位置決め部３４の先端部３４Ｂを位置固定部材４の固定穴１１内に載置させる（位置決め工程）。このとき、位置決め部３４の先端部３４Ｂは、固定穴１１の傾斜面の所定位置に係止した状態で設けられる。また、保持部材２は、保持部材用貫通孔１２内において、保持部材貫通孔１２の内周面との間隔に余裕を持って設けられる。

そして、図１に示すように、保持部材２を位置固定部材４へ押圧するため、保持固定部材７に、押圧機構２８を設ける。まず、図９に示すように、光ファイバ１にコイル状ばね２０を外装させ、このコイル状ばね２０を光ファイバ保持部３３の上面３３ａへと載置させる。その後、図１に示すように、ばね固定蓋２７の貫通孔２７ａ内に光ファイバ１を挿通させるとともに、コイル状ばね２０を蓋部２７Ａで押し縮めながら、壁部２７Ｂ内に保持固定部材７の上部を嵌合させて、ばね固定蓋２７を保持固定部材７へと固定する。すると、ばね固定蓋２７が保持部材２をプリント基板５の方向へ押圧する（保持部材押圧工程）。つまり、ばね固定蓋２７と保持部材２との間に介在するコイル状ばね２０の付勢力によって、保持部材２が位置固定部４へと押圧されることになる。

このようにして、光ファイバ１と面発光レーザ素子３の光入出射口３Ａとが相対的に位置決めされるとともに、互いが光学接続される。

このように作製することによって、保持部材２を上方から位置固定部材４に載置させるだけで、面発光レーザ素子３と光ファイバ１との位置合わせが成されることになるので、これら面発光レーザ素子３と光ファイバ１との位置決めを容易に行うことができる。
そして、コイル状ばね２０とばね固定蓋２７とから成る押圧機構２８で、保持部材２に対してプリント基板５の方向への押圧を加えることにより、保持部材２が位置固定部材４上に安定して設けられるとともに、光ファイバ１は面発光レーザ素子３と隙間をあけて空間的に光学接続された状態で維持される。面発光レーザ素子３から直接放射されるパワーと光学接続構造５１により光ファイバ１に入射されたパワーとを比較すると、接続損失は２．５ｄＢであった。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。尚、上記第１実施形態と同一構成要素には同一符号を付してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。
第２実施形態の光学接続構造５２は、図５に示すような光ファイバ１を保持した保持部材２を、上記のような押圧手段２８を用いずに、例えば、光透過性を有する固定樹脂２３（樹脂）を用いて保持固定部材７に固定し、光ファイバ１と面発光レーザ素子３との接続を可能にしたものである。具体的には、図１０及び図１１に示すように、保持部材２と保持固定部材７との隙間に充填された固定樹脂２３（図１１参照）によって、保持部材２が保持固定部材７及び位置固定部材４へと固定されている。この固定樹脂２３は、保持固定部材７の上面７ａと面一となるように充填されている。

上記、第２実施形態の光学接続構造５２の作製方法について説明する。
図１０に示すように、光ファイバ１を設けた保持部材２を保持固定部材７内に挿入し、プリント基板５に設けられた位置固定部材４の固定穴１１に保持部材２を載置させた後、図１１に示すように、保持部材２と保持固定部材７と位置固定部材４との隙間を埋めるようにして固定樹脂２３を充填させた後、固化させる。これにより、保持部材２、保持固定部材７、位置固定部材４は互いに固定され、光ファイバ１は面発光レーザ素子３と空間的に光学接続される。
このように、固定樹脂２３を用いて、保持部材２、保持固定部材７、位置固定部材４を固定することにより、光ファイバ１と面発光レーザ素子３との接続状態を確実に維持することができる。このとき、面発光レーザ素子３から直接放射されるパワーと、この光学接続構造５２により光ファイバ１に入射されたパワーとを実際に比較すると、接続損失は２．３ｄＢと良好であった。

次に、本発明の第３実施形態について主に図１２に基づいて説明する。尚、上記第１実施形態と同一構成要素には同一符号を付してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。
光学接続構造５３は、図５に示すような光ファイバ１を保持した保持部材２を、保持固定部材７及び押圧機構２８を用いることなく、固定樹脂２３のみを用いてプリント基板５に固定したものである。具体的には、図１２に示すように、保持部材２とプリント基板５とが固定樹脂２３によって連結固定されている。この固定樹脂２３は、プリント基板５上の位置固定部材４の全体と、保持部材２の位置決め部３４の下部とを覆うようにして固着されている。

上記、第３実施形態の光学接続構造５３の作製方法について説明する。
保持部材２の位置決め部３４をプリント基板５に設けた位置固定部材４の固定穴１１に載置させた後、図１２に示すように、保持部材２の位置決め部３４の下部からプリント基板５にかけて固定樹脂２３を塗布して固化させる。
これにより、より少ない部品で保持部材２をプリント基板５上に固定することができる。そして、保持部材２及びプリント基板５は固定樹脂２３によって連結固定され、光ファイバ１と面発光レーザ素子３とが空間的に光学接続される。このとき、面発光レーザ素子３から直接放射されるパワーと、この光学接続構造５３により光ファイバ１に入射されたパワーとを実際に比較すると、接続損失は２．０ｄＢと良好であった。

次に、本発明の第４実施形態について説明する。尚、上記第１実施形態と同一構成要素には同一符号を付してその説明を省略し、相違点を中心に説明する。
第４実施形態においては、図１３に示すように、断面Ｖ字状のＶ溝１５（空隙部）が形成された位置固定部材４０を用いている。この位置固定部材４０は、その上面４０ａにおいて、幅方向中央部に位置し且つ長さ方向に沿うようにしてＶ字状のＶ溝１５が形成されている。このＶ溝１５は、上記位置固定部材４の固定穴１１と同様の深さ及び傾斜角度で形成されている。さらに、このＶ溝１５に開口し且つ谷部１５Ａの一部を含むようにして、位置固定部材４０の厚さ方向に貫通する光部品収納孔３６がＶ溝１５の底部に形成されている。この光部品収納孔３６内に面発光レーザ素子３が収納される。
上記のような位置固定部材４０には、図１４に示すような保持部材２９が載置される。この保持部材２９は、断面視矩形の略直方体形状で、その先端部４４は円筒面となっており、詳しくは、断面半円状となっている。また、中央部には、保持部材２９の高さ方向に貫通する断面視矩形状のファイバ用貫通孔９１が形成されている。ファイバ用貫通孔９１の下方開口部９１Ａの中心部は、先端部４４の頂部４４Ａと水平方向で一致するとともに、その頂部４４Ａの一部を含むようにして形成される。このファイバ用貫通孔９１内に光ファイバ１が保持される。
このような保持部材２９を上記位置固定部材４０に載置させることで、上述した実施形態と同様の効果が得られる。
このように構成される光学接続構造５４の場合、図１５から図１６に示すように、保持部材２９をＶ溝１５に沿って横方向へ移動させることが可能となるため、組み立て後の微調節が可能となる。このとき、保持固定部材７１は、位置固定部材４０に沿った形状となっている。

以上に述べた光学接続構造５１，５２，５３，５４によれば、光ファイバ１を保持する保持部材を面発光レーザ素子３の光入出射口３Ａを取り囲むようにプリント基板５上に設置された位置固定部材に挿置させることで、光ファイバ１と光入出射口３Ａとの相対的な位置決めがなされる構造であるため、光ファイバ１をプリント基板５上方から装着することが容易となり、さらに、光ファイバ１の先端を一定位置に保つことができるので、面発光レーザ素子３と適正な接続状態を保つことが可能となる。
これにより、レンズ等を用いた進行方向の制御をする必要がなくなり、各々のレンズと個々の面発光レーザ素子３、並びに光ファイバ１との位置合わせ等の工程が必要なくなる。さらには、面発光レーザ素子３に対して光ファイバ１の端面の角度調節を行うことが可能となるため、反射減衰量を大きくして戻り光による光学的なノイズ発生や、面発光レーザ素子３の破損等の不具合を軽減することができる。したがって、面発光レーザ素子３と光ファイバ１とを適正に接続することができる。
また、プリント基板５表面近傍で光ファイバ１の位置合わせを行うため、フェルール等を位置合わせする割りスリーブ等の長い部材を使う必要がなくなり、従来の光コネクタよりも小型化でき、構造が簡単となって部品点数も削減することができる。これにより、構成の小型化及び簡素化が可能となりコストを削減することができる。さらには、プリント基板５上の占有スペースを小さくすることが可能となる。

また、図１７に示すように、プリント基板５に垂直な方向に対する保持部材２の角度θを変えて設けても良い（保持部材傾斜配設工程）。このように、面発光レーザ３に対する保持部材２の角度を操作し、光ファイバ１の端面を面発光レーザ素子３の光入出射口３Ａに対して斜傾させても、光ファイバ１の端面位置は変化しない。そのため、保持部材２のプリント基板５に対する角度θが不安定な場合でも、光ファイバ１の先端を定位置に保つことができ、光ファイバ１と面発光レーザ素子３との接続状態を保つことができる。これにより、レンズ等を用いて光ファイバ１の進行方向の制御をする必要がなくなり、各々のレンズと個々の面発光レーザ素子３、光ファイバ１との位置合わせ等の工程が必要なくなった。さらには、プリント基板５に対する保持部材２の角度θを変えることで、光ファイバ１の端面の面発光レーザ素子３に対する角度θを調節することができ、反射減衰量を大きくし、戻り光による光学的なノイズ発生や、面発光レーザ素子３の破損等の不具合を軽減することができる。

また、図１８に示すように、面発光レーザ素子３上にレンズ状物２６をＵＶ接着剤１６を介して装着することで、光ファイバ１の端部に光をコリメートさせることができ、接続効率をより向上させることができる。

また、上記した保持部材２のファイバ用貫通孔９は貫通しているが、図１９に示すように、ファイバ用貫通孔９の下部を、使用波長で透明な樹脂３０で埋めて使用してもよい。または、保持部材２が使用波長で透明である場合、図２０に示すように、穴部３１としてもよい。つまり、保持部材２に貫通せずに設け、先端１４で止まっていても良い。このとき、保持部材２の先端１４は、光学的に透明となっている。これにより、保持部材２の先端にレンズ効果が生じるため、面発光レーザ素子３から出射された光は、保持部材２の先端でコリメートされ、光ファイバ１との接続効率が向上する。
また、図２１のように、穴部３１内に屈折率整合材２４またはＵＶ接着剤１６を満たすことで、光ファイバ１と穴部３１との間には保持部材２と光ファイバ１との間での光散乱や反射がなくなり、図２２に示すような接続状態を良好に保つことができる。

上記の第１の実施形態の光学接続構造５１では、押圧機構２８として、コイル状ばね２０を用いているが、板ばね、或いは、弾性樹脂を用いて行っても構わない。
また、保持固定部材７は、保持部材２を面発光レーザ素子３の上方に安定的に位置させることができれば、如何なる形状でも構わない。例えば、保持部材用貫通孔１２の代わりに溝であってもよく、さらには、コイル状ばね２０と保持固定部材７とが一体成形されていてもよい。

また、上記の第３の実施形態の光学接続構造５３では、図２３に示すように、固定樹脂２３を、光ファイバ１と面発光レーザ３との間にも流入させてもよい。その場合、固定樹脂２３には透明性がある方が好ましい。また、図２４に示すように、固定樹脂２３は、位置固定部材４と保持部材２との間のみに設けてもよく、その場合は、光ファイバ１と面発光レーザ３との間に、屈折率整合材２４を挿入することができる。

上記した本発明の光学接続構造５１，５２，５３，５４には、光学部品として面発光レーザ３を用いたが、ＰＤ（フォトディテクタ）や、図２５に示すように、エッジを４５度カットし上方に光を出射する光導波路２２など、プリント基板５に対して垂直方向に光を出入射するデバイスであれば、それに限らない。
また、上記のように、面発光レーザ３と光ファイバ１との位置合わせを行った後、各部材を安定させるために、固定樹脂２３を光ファイバ１の周辺に流入し、硬化させて保持部材２、光ファイバ１、プリント基板５を一体固定してもよい。

また、保持部材２の形状は、上記のように全体形状が上述した形状のものに限らず、球体でも、円錐体でもよい。

位置固定部材４は、プリント基板５にハンダで固定するために、図２６に示すような金属部材１７と一体化されていてもよい。或いは、プリント基板５に切削等で加工を施して、位置固定部材４及び固定穴１１を作製したり、位置固定部材４が一体となっているプリント基板５を用いてもよい。

光学接続構造５１，５２，５３，５４の保持部材２、保持固定部材７、位置固定部材４に用いられる材料は、接続に用いられる光ファイバ１や、要求される位置合わせ精度により適宣選択されるが、特に熱的寸法変化が小さいプラスチック、セラミック、金属等で作製されたものが好ましく使用される。プラスチック材料としては、ガラス混入エポキシ材料、ＰＰＳ等が好ましく使用される。
保持部材２を黄銅、リン青銅、ステンレス、ニッケル等の金属で作製した場合、保持部材２とプリント基板５、または金属製の位置固定部材４または保持固定部材７とハンダで固定することが可能となり、光ファイバ１をプリント基板５上またはプリント基板５から引き出す際に面発光レーザ素子３の実装と同工程で光ファイバ１を接続することが可能となる。

光ファイバ１は、面発光レーザ素子３の使用目的により適宣選択して用いられ、例えば、石英またはプラスチック製のシングルモード光ファイバ、マルチモード光ファイバが好ましく使用される。また、一度に接続される光ファイバ１の本数に制限はなく、複数の光ファイバ１を接続できる。したがって、光学接続構造５１，５２，５３，５４に使用される光ファイバ１の本数には、特に制限はない。
また、光ファイバ１の代わりに、光導波路２２を保持部材２に固定することで、光導波路２２と面発光レーザ素子３とを位置合わせ及び接続させることも可能である。その際の光導波路２２は、材料を問わず、石英、シリコン等の無機系でも接続可能であるが、好ましくは、ポリイミド、アクリル、エポキシ等の高分子系材料で作製されたものを使用することができる。

上記で用いられる固定樹脂２３は、光学接続構造５１，５２，５３，５４が用いられる環境条件や製造プロセス等にあわせて適宣選択して使用される。例えば、その材料としては、エポキシ系、アクリル系、ポリイミド系が好ましく使用される。もしくはシリコーンゴム等の弾力性のあるゴム系の材料も使用される。また、その屈折率整合材２４の形態は液状でも固体状でもよく、例えばオイル上、グリス状、ジェル状、フィルム状でもよい。

本発明における第１実施形態の光学接続構造を示す断面図である。 本発明における第１実施形態の光学接続構造のプリント基板上を示す斜視図である。 本発明における第１実施形態の光学接続構造の保持部材を示す斜視図である。 本発明における第１実施形態の光学接続構造を示す分解斜視図である。 本発明における第１実施形態の光学接続構造の保持部材を示す斜視図である。 本発明における第１実施形態の光学接続構造の作成方法を示す断面図である。 本発明における第１実施形態の光学接続構造の作成方法を示す断面図である。 本発明における第１実施形態の光学接続構造の作成方法を示す断面図である。 本発明における第１実施形態の光学接続構造の作成方法を示す断面図である。 本発明における第２実施形態の光学接続構造の作成方法を示す断面図である。 本発明における第２実施形態の光学接続構造の作成方法を示す断面図である。 本発明における第３実施形態の光学接続構造の作製方法を示す断面図である。 本発明における第４実施形態の光学接続構造の位置固定部材を示す斜視図である。 本発明における第４実施形態の光学接続構造の保持部材を示す斜視図である。 本発明における第４実施形態の光学接続構造を示す断面図である。 本発明における第４実施形態の光学接続構造を示す断面図である。 本発明における第１実施形態の光学接続構造の他の接続例を示す断面図である。 本発明における第１実施形態の光学接続構造の他の例を示す断面図である。 本発明における第１実施形態の光学接続構造の保持部材の他の例を示す断面図である。 本発明における第１実施形態の光学接続構造の保持部材の他の例を示す断面図である。 本発明における第１実施形態の光学接続構造の保持部材の他の例を示す断面図である。 本発明における第１実施形態の光学接続構造の他の例を示す断面図である。 本発明における第３実施形態の光学接続構造の他の例を示す断面図である。 本発明における第３実施形態の光学接続構造の他の例を示す断面図である。 本発明における第３実施形態の光学接続構造の他の例を示す断面図である。 本発明における第１〜第４実施形態の光学接続構造の面発光レーザ素子の他の例を示す斜視図である。

符号の説明

１ 光ファイバ（光伝送媒体）
１Ａ 被覆部
１Ｂ 光ファイバ素線
２，２９ 保持部材
３ 面発光レーザ素子（光学部品）
３Ａ 光入出射口
４，４０ 位置固定部材
４Ａ 上面
５ プリント基板（基板）
７ 保持固定部材
７ａ 上面
７ｂ 下面
９ ファイバ用貫通孔（貫通孔）
１１ 固定穴（空隙部）
１２ 保持部材用貫通孔
１３ 光部品収納孔
１４ 先端
１５ Ｖ溝（空隙部）
１５Ａ 谷部
１６ ＵＶ接着剤
１７ 金属部材
２０ コイル状ばね（押圧手段）
２２ 光導波路
２３ 固定樹脂（樹脂）
２４ 屈折率整合材
２６ レンズ状物
２７ ばね固定蓋（押圧手段）
２７ａ 貫通孔
２７Ａ 蓋部
２７Ｂ 壁部
２８ 押圧機構（押圧手段）
３０ 樹脂
３１ 穴部
３３ 光ファイバ保持部
３３ａ 上面
３３ｂ 下面
３３ｃ 底面
３３Ａ 貫通孔
３３Ｂ 保持穴部
３４ 位置決め部
３４ａ 先端部
３４ｂ 開口部
３４Ａ 貫通孔
３４Ｂ 先端部
３６ 光部品収納孔
４０ａ 上面
４４ 先端部
４４Ａ 頂部
θ 角度
５１，５２，５３，５４ 光学接続構造
７１ 保持固定部材
９１ 貫通孔
９１Ａ 開口部

Claims (16)

1. 基板上に設けられ、前記基板に対して垂直方向に光入出射口を有する光学部品と光伝送媒体との光学接続構造において、
   前記光伝送媒体を保持する保持部材が、前記光学部品の光入出射口を取り囲むように前記基板上に設置された位置固定部材に挿置されることにより、前記光伝送媒体と前記光入出射口との相対的な位置決めがなされ、前記光伝送媒体と前記光学部品とが光学接続されることを特徴とする光学接続構造。
2. 前記保持部材が円柱状の孔を有しており、前記円柱状の孔に前記光伝送媒体が挿入され、固定されることを特徴とする請求項１に記載の光学接続構造。
3. 前記円柱状の孔が貫通孔であることを特徴とする請求項２に記載の光学接続構造。
4. 前記貫通孔の先端が円錐状に拡がっていることを特徴とする請求項３に記載の光学接続構造。
5. 前記貫通孔に挿入された前記光伝送媒体の先端と前記光学部品の光入出射口との間が光学的に透明な樹脂で満たされていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の光学接続構造。
6. 前記保持部材の先端の形状が球状であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の光学接続構造。
7. 前記保持部材の少なくとも先端部は光学的に透明な材料からなることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光学接続構造。
8. 前記保持部材が前記基板に固定されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の光学接続構造。
9. 押圧手段により前記保持部材を前記基板の方向に押圧してなることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の光学接続構造。
10. 前記位置固定部材が球状、円錐状、Ｖ溝状から選択される一形状の空隙部を有しており、前記空隙部に前記保持部材の先端が挿入されることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の光学接続構造。
11. 前記光学部品に対する前記保持部材の角度を操作し、前記光伝送媒体の端面を前記光入出射口に対して傾斜させて固定することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の光学接続構造。
12. 前記光伝送媒体が単心又は多心の光ファイバであることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の光学接続構造。
13. 基板上に設けられ、前記基板に対して垂直方向に光入出射口を有する光学部品と光伝送媒体との光学接続構造の作製方法において、
    前記光伝送媒体を保持部材に保持する光伝送媒体保持工程と、
    前記光学部品の光入出射口を取り囲むように前記基板上に位置固定部材を設置する位置固定部材設置工程と、
    前記位置固定部材に前記保持部材を挿置することにより、前記光伝送媒体と前記光入出射口との相対的な位置決めを行なって前記光伝送媒体と前記光学部品とを光学接続させる位置決め工程とを有することを特徴とする光学接続構造の作製方法。
14. 前記光学部品に対する前記保持部材の角度を操作し、前記光伝送媒体の端面を前記光入出射口に対して傾斜させて配設する保持部材傾斜配設工程を有することを特徴とする請求項１３に記載の光学接続構造の作製方法。
15. 前記保持部材を前記基板に固定する保持部材固定工程を有することを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の光学接続構造の作製方法。
16. 押圧手段によって前記保持部材を前記基板の方向に押圧する保持部材押圧工程を有することを特徴とする請求項１３から請求項１５のいずれか一項に記載の光学接続構造の作製方法。

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