JP2007003622A - Optical transmitter module, optical receiver module, and optical transceiver system - Google Patents

Optical transmitter module, optical receiver module, and optical transceiver system Download PDF

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JP2007003622A JP2005180989A JP2005180989A JP2007003622A JP 2007003622 A JP2007003622 A JP 2007003622A JP 2005180989 A JP2005180989 A JP 2005180989A JP 2005180989 A JP2005180989 A JP 2005180989A JP 2007003622 A JP2007003622 A JP 2007003622A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical transmitter module having a wide allowable range in a mounting error between an optical coupling device and a light emitting element. <P>SOLUTION: The optical transmitter module includes a light emitting element 103, a multimode optical fiber 105, and a core member 107 which guides light from the light emitting element 103 to the multimode optical fiber 105 and which is covered with a clad member 108, wherein the core member 107 is such that its end face 107b on the light emitting element side, in the view from the optical path direction, is greater than the end face of the core 109 of the multimode optical fiber. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、光信号通信を実現する光送信モジュール、光受信モジュール及び光送受信システムに関し、特に、光結合効率を犠牲にすることなく従来よりも製造コストを低減させる技術に関する。   The present invention relates to an optical transmission module, an optical reception module, and an optical transmission / reception system that realize optical signal communication, and more particularly, to a technique for reducing manufacturing costs more than before without sacrificing optical coupling efficiency.

近年、PC内部、PC−ディスプレイ間、AV機器−ディスプレイ間、AV機器間などにおいて、高速信号伝送技術の需要が急速に高まっている。このような近距離間の信号伝送には、一般には電気信号が用いられている。しかし、電気信号は電磁輻射等の問題から5Gbps程度の伝送速度において高速化への障壁があると言われている。そこで、電気信号の代わりに光信号を用いる高速信号伝送技術が大きな注目を集めている。   In recent years, the demand for high-speed signal transmission technology has increased rapidly in the interior of PCs, between PCs and displays, between AV devices and displays, between AV devices, and the like. Generally, electric signals are used for such short-distance signal transmission. However, electrical signals are said to have a barrier to speeding up at a transmission rate of about 5 Gbps due to problems such as electromagnetic radiation. Therefore, high-speed signal transmission technology using an optical signal instead of an electric signal has attracted much attention.

光送受信システムでは、信号強度の損失を抑えるため、発光素子−マルチモード光ファイバ間、マルチモード光ファイバ−受光素子間における光結合効率を向上させる必要がある。そのための手段として、実装精度の向上により光軸ずれや配置ずれを抑制する技術がある。
例えば、特許文献1は、発光素子の基板主面と、マルチモード光ファイバが固定された光結合デバイスとに予め凹部と凸部とを高精度に形成しておき、当該凹部と凸部とを嵌め込むことで発光素子と光結合デバイスとの位置合わせが高精度に行われた光送信モジュールを開示している。こうすることで、発光素子と光結合デバイスとの間の実装精度が向上し、その結果、光結合効率を向上させることができる。
特開平10−223985号公報
In the optical transmission / reception system, it is necessary to improve the optical coupling efficiency between the light emitting element and the multimode optical fiber and between the multimode optical fiber and the light receiving element in order to suppress loss of signal intensity. As a means for this, there is a technique for suppressing optical axis deviation and arrangement deviation by improving mounting accuracy.
For example, in Patent Document 1, a concave portion and a convex portion are formed with high precision in advance on a substrate main surface of a light emitting element and an optical coupling device to which a multimode optical fiber is fixed. An optical transmission module is disclosed in which the light emitting element and the optical coupling device are aligned with high precision by being fitted. By doing so, the mounting accuracy between the light emitting element and the optical coupling device is improved, and as a result, the optical coupling efficiency can be improved.
JP-A-10-223985

光送受信システムをPCやAV機器のような民生機器に利用するには、光送信モジュールの低コスト化を図ることが重要である。
しかしながら、特許文献1では、発光素子と光結合デバイスとの位置合わせのために凹部及び凸部の形成に高い精度が必要であり、その分だけ製造コストが高くつく。また、光送信モジュールだけでなく、光受信モジュールについても、受光素子と光結合デバイスとの位置合わせについて同様の課題がある。
In order to use the optical transmission / reception system for consumer devices such as PCs and AV devices, it is important to reduce the cost of the optical transmission module.
However, in Patent Document 1, high precision is required for forming the concave portions and the convex portions for alignment between the light emitting element and the optical coupling device, and the manufacturing cost increases accordingly. Further, not only the optical transmission module but also the optical reception module has the same problem regarding the alignment of the light receiving element and the optical coupling device.

本発明は、光結合効率を犠牲にすることなく、従来よりも低コストで製造可能な光送信モジュールを提供することを第1の目的とする。
本発明は、光結合効率を犠牲にすることなく、従来よりも低コストで製造可能な光受光モジュールを提供することを第2の目的とする。
本発明は、従来よりも低コストで製造可能な光送受信システムを提供することを第3の目的とする。
A first object of the present invention is to provide an optical transmission module that can be manufactured at a lower cost than before without sacrificing optical coupling efficiency.
A second object of the present invention is to provide a light receiving module that can be manufactured at a lower cost than before without sacrificing optical coupling efficiency.
It is a third object of the present invention to provide an optical transmission / reception system that can be manufactured at a lower cost than conventional ones.

第1の目的を達成するために、本発明に係る光送信モジュールは、発光素子と、マルチモード光ファイバと、前記発光素子からの光を前記マルチモード光ファイバに導く、クラッド部材で被覆されたコア部材とを備え、前記コア部材は、光路方向に見たときの発光素子側の端面が前記マルチモード光ファイバのコア端面よりも広い。
第2の目的を達成するために、本発明に係る光受信モジュールは、受光素子と、マルチモード光ファイバと、前記マルチモード光ファイバからの光を前記受光素子に導く、クラッド部材で被覆されたコア部材とを備え、前記コア部材は、光路方向に見たときの受光素子側の端面が前記マルチモード光ファイバのコア端面よりも狭い。
In order to achieve the first object, an optical transmission module according to the present invention is coated with a light emitting element, a multimode optical fiber, and a cladding member that guides light from the light emitting element to the multimode optical fiber. A core member, and the end surface on the light emitting element side when viewed in the optical path direction is wider than the core end surface of the multimode optical fiber.
In order to achieve the second object, an optical receiver module according to the present invention is coated with a light receiving element, a multimode optical fiber, and a cladding member that guides light from the multimode optical fiber to the light receiving element. A core member, and the core member has an end surface on the light receiving element side that is narrower than a core end surface of the multimode optical fiber when viewed in the optical path direction.

第3の目的を達成するために、本発明に係る光送受信システムは、光送信モジュールと光受信モジュールとがマルチモード光ファイバで光結合された光送受信システムであって、前記光送信モジュールは、発光素子と、前記発光素子からの光を前記マルチモード光ファイバの一端に導く、クラッド部材で被覆された第1のコア部材とを備え、前記光受信モジュールは、受光素子と、前記マルチモード光ファイバの他端からの光を前記受光素子に導く、クラッド部材で被覆された第2のコア部材とを備え、前記第1のコア部材は、光路方向に見たときの発光素子側の端面が前記マルチモード光ファイバのコア端面よりも広く、前記第2のコア部材は、光路方向に見たときの受光素子側の端面が前記マルチモード光ファイバのコア端面よりも狭い。   In order to achieve the third object, an optical transmission / reception system according to the present invention is an optical transmission / reception system in which an optical transmission module and an optical reception module are optically coupled by a multimode optical fiber, and the optical transmission module includes: A light-emitting element; and a first core member coated with a cladding member that guides light from the light-emitting element to one end of the multi-mode optical fiber. The light receiving module includes a light-receiving element and the multi-mode light. A second core member coated with a cladding member that guides light from the other end of the fiber to the light receiving element, and the first core member has an end surface on the light emitting element side when viewed in the optical path direction. The second core member is wider than the core end surface of the multimode optical fiber, and the end surface on the light receiving element side when viewed in the optical path direction is narrower than the core end surface of the multimode optical fiber.

課題を解決するための手段に記載された構成によれば、発光素子側の端面が広げられているので、発光素子とコア部材との光結合効率を犠牲にせずに、これらの間の実装誤差の許容範囲を従来よりも広げることができる。一般に、実装誤差の許容範囲が広ければ、製造コストが低減する。したがって、光送信モジュールを従来よりも低コストで製造することができる。なお、コア部材は、光結合デバイスの構成の一部である。   According to the configuration described in the means for solving the problem, since the end face on the light emitting element side is widened, the mounting error between them can be reduced without sacrificing the optical coupling efficiency between the light emitting element and the core member. The permissible range can be expanded more than before. In general, if the allowable range of mounting errors is wide, the manufacturing cost is reduced. Therefore, the optical transmission module can be manufactured at a lower cost than in the past. The core member is a part of the configuration of the optical coupling device.

また、課題を解決するための手段に記載された構成によれば、受光素子側の端面が狭められているので、受光素子とコア部材との光結合効率を犠牲にせずに、これらの間の実装誤差の許容範囲を従来よりも広げることができる。一般に、実装誤差の許容範囲が広ければ、製造コストが低減する。したがって、光受信モジュールを従来よりも低コストで製造することができる。   Further, according to the configuration described in the means for solving the problem, the end face on the light receiving element side is narrowed, so that the optical coupling efficiency between the light receiving element and the core member is not sacrificed between them. The allowable range of mounting error can be expanded as compared with the conventional case. In general, if the allowable range of mounting errors is wide, the manufacturing cost is reduced. Therefore, the optical receiving module can be manufactured at a lower cost than the conventional one.

また、課題を解決するための手段に記載された構成によれば、光送受信システムは、上述した光送信モジュールと光受信モジュールとからなる。したがって、上記と同様に、光送受信システムを、従来よりも低コストで製造することができる。
また、前記コア部材は、前記マルチモード光ファイバに向かって太さが連続的に縮小する部分を有するとともに、前記マルチモード光ファイバに向かって太さが拡大する部分がないこととしてもよい。
Moreover, according to the structure described in the means for solving a subject, an optical transmission / reception system consists of the optical transmission module and optical reception module which were mentioned above. Therefore, similarly to the above, the optical transmission / reception system can be manufactured at a lower cost than the conventional one.
The core member may have a portion whose thickness continuously decreases toward the multimode optical fiber and may not have a portion whose thickness increases toward the multimode optical fiber.

上記のように太さを連続的に縮小させることで、階段状に縮小させるよりもコア部材中での信号強度の損失を減らすことができる。
また、前記コア部材は、発光素子側の端面から前記マルチモード光ファイバに向かって所定の距離だけ太さが一定の部分を有することとしてもよい。
上記のように所定の距離だけ太さを一定とすることで、コア部材全体をテーパ状にするよりもコア部材中での信号強度の損失を減らすことができる。
By continuously reducing the thickness as described above, it is possible to reduce the loss of signal strength in the core member, rather than reducing the thickness stepwise.
The core member may have a portion having a constant thickness by a predetermined distance from the end surface on the light emitting element side toward the multimode optical fiber.
By making the thickness constant for a predetermined distance as described above, it is possible to reduce the loss of signal strength in the core member rather than making the entire core member tapered.

また、前記コア部材における発光素子側の端面は、前記発光素子の発光面に対して略45度傾斜しており、発光素子の発光面から発された光がコア部材の発光素子側の端面で反射してマルチモード光ファイバ側の端面に向かうような関係位置に、発光素子とコア部材とが配されていることとしてもよい。
上記構成によれば、コア部材の発光素子側の端面にコア軸の直交方向から光が入射されたとしても、入射光をコア軸方向へと略90度曲げることができる。したがって、基板垂直方向に光を発するように発光素子を配置したとしても基板平行方向に光を取り出せるので、マルチモード光ファイバの取り回しを容易にすることができる。
In addition, the end surface of the core member on the light emitting element side is inclined by approximately 45 degrees with respect to the light emitting surface of the light emitting element, and the light emitted from the light emitting surface of the light emitting element is the end surface of the core member on the light emitting element side. The light emitting element and the core member may be disposed at a relational position that reflects to the end surface on the multimode optical fiber side.
According to the above configuration, even if light is incident on the end surface of the core member on the light emitting element side from the direction orthogonal to the core axis, the incident light can be bent by approximately 90 degrees in the core axis direction. Therefore, even if the light emitting element is arranged so as to emit light in the direction perpendicular to the substrate, the light can be extracted in the direction parallel to the substrate, so that the multimode optical fiber can be easily handled.

また、前記コア部材の発光素子側の端面は空気に触れていることとしてもよい。
上記構成によれば、端面における屈折率の比が大きいので、反射率を高めることができる。
また、前記コア部材の発光素子側の端面に光反射部材が配設されていることとしてもよい。
The end surface of the core member on the light emitting element side may be in contact with air.
According to the above configuration, since the ratio of the refractive index at the end face is large, the reflectance can be increased.
In addition, a light reflecting member may be disposed on the end surface of the core member on the light emitting element side.

上記構成によれば、条件によっては端面における反射率をさらに高めることができる。
また、前記発光素子と前記コア部材とは、前記コア部材における前記発光素子側の端面と前記発光素子との光学距離が500μm以内に配されており、前記コア部材は、光路方向に見たときの発光素子側の端面の径が100μm乃至120μmであることとしてもよい。
According to the said structure, the reflectance in an end surface can further be raised depending on conditions.
The light emitting element and the core member are arranged such that an optical distance between the light emitting element side end surface of the core member and the light emitting element is within 500 μm, and the core member is viewed in the optical path direction. The diameter of the end face on the light emitting element side may be 100 μm to 120 μm.

上記構成によれば、発光素子に一般的な面発光レーザを採用したとき、面発光レーザとマルチモード光ファイバとの光結合効率として−5dB以上を確保し、かつ、面発光レーザとコア部材との実装誤差の許容範囲として50μm以上を確保することができる。実装誤差の許容範囲として50μm以上という条件を満たすことができれば、外形認識による実装が可能となる。   According to the above configuration, when a general surface emitting laser is employed as the light emitting element, the optical coupling efficiency between the surface emitting laser and the multimode optical fiber is ensured to be −5 dB or more, and the surface emitting laser, the core member, It is possible to secure 50 μm or more as an allowable range of the mounting error. If the allowable range of mounting error can satisfy the condition of 50 μm or more, mounting by outer shape recognition becomes possible.

また、前記コア部材は、さらに、光路方向に見たときのマルチモード光ファイバ側の端面が前記マルチモード光ファイバのコア端面よりも狭いこととしてもよい。
上記構成によれば、発光素子とコア部材との間だけでなく、マルチモード光ファイバとコア部材との間の実装誤差の許容範囲も広げることができる。したがって、光送信モジュールを、さらに低コストで製造することができる。
The core member may further have an end surface on the multimode optical fiber side that is narrower than a core end surface of the multimode optical fiber when viewed in the optical path direction.
According to the above configuration, not only between the light emitting element and the core member, but also the tolerance of the mounting error between the multimode optical fiber and the core member can be expanded. Therefore, the optical transmission module can be manufactured at a lower cost.

また、前記コア部材は、マルチモード光ファイバ側の端面の径が、マルチモード光ファイバのコア径の60%乃至80%であることとしてもよい。
上記構成によれば、コア部材とマルチモード光ファイバとの配置ずれによる損失を無視できるレベルまで抑制させることができる。
また、2個以上の発光素子と、当該発光素子と同数のマルチモード光ファイバと、各発光素子からの光を各発光素子に対応するマルチモード光ファイバに導く、クラッド部材で被覆された、前記発光素子と同数のコア部材とを備え、前記コア部材は、それぞれ、光路方向に見たときの発光素子側の端面が前記マルチモード光ファイバのコア端面よりも広く、全てのコア部材が所定ピッチで一体成形されており、全ての発光素子が前記所定ピッチで同一チップに形成されていることとしてもよい。
The core member may have a diameter of an end surface on the multimode optical fiber side that is 60% to 80% of a core diameter of the multimode optical fiber.
According to the above configuration, it is possible to suppress the loss due to the misalignment between the core member and the multimode optical fiber to a level at which the loss can be ignored.
Two or more light-emitting elements, the same number of multi-mode optical fibers as the light-emitting elements, and the clad member that guides light from each light-emitting element to the multi-mode optical fiber corresponding to each light-emitting element, The core members have the same number of core members as the light emitting elements, and each of the core members has an end face on the light emitting element side as viewed in the optical path direction wider than the core end face of the multimode optical fiber, and all the core members have a predetermined pitch. The light emitting elements may be formed as a single chip at the predetermined pitch.

上記構成によれば、上記と同様の効果に加えて、コア部材と発光素子とのセットを複数セット一括して実装することができるので実装コストをより低減することができる効果を奏することができる。
また、前記コア部材における受光素子側の端面は、前記受光素子の受光面に対して略45度傾斜しており、マルチモード光ファイバから入射された光がコア部材の受光素子側の端面で反射して受光素子の受光面に向かうような関係位置に、受光素子とコア部材とが配されていることとしてもよい。
According to the above configuration, in addition to the same effect as described above, a plurality of sets of the core member and the light emitting element can be mounted in a lump so that an effect of further reducing the mounting cost can be achieved. .
In addition, the end surface of the core member on the light receiving element side is inclined by approximately 45 degrees with respect to the light receiving surface of the light receiving element, and the light incident from the multimode optical fiber is reflected by the end surface of the core member on the light receiving element side. Then, the light receiving element and the core member may be arranged at a relational position toward the light receiving surface of the light receiving element.

上記構成によれば、コア部材を伝播した光を、コア部材の受光素子側の端面でコア軸垂直方向へと略90度曲げることができる。したがって、基板平行方向に伝播した光を、基板垂直方向に向いた受光面で受光することができるので、マルチモード光ファイバの取り回しを容易にすることができる。
また、前記コア部材の受光素子側の端面は空気に触れていることとしてもよい。
According to the above configuration, the light propagated through the core member can be bent by approximately 90 degrees in the direction perpendicular to the core axis at the end surface of the core member on the light receiving element side. Therefore, since the light propagated in the substrate parallel direction can be received by the light receiving surface directed in the substrate vertical direction, the handling of the multimode optical fiber can be facilitated.
The end surface of the core member on the light receiving element side may be in contact with air.

上記構成によれば、端面における屈折率の比が大きいので、反射率を高めることができる。
また、前記コア部材における受光素子側の端面に光反射部材が配設されていることとしてもよい。
上記構成によれば、条件によっては端面における反射率をさらに高めることができる。
According to the above configuration, since the ratio of the refractive index at the end face is large, the reflectance can be increased.
In addition, a light reflecting member may be disposed on the end surface of the core member on the light receiving element side.
According to the said structure, the reflectance in an end surface can further be raised depending on conditions.

また、前記受光素子と前記コア部材とは、前記コア部材における前記受光素子側の端面と前記受光素子との光学距離が500μm以内に配されており、前記コア部材は、光路方向に見たときの受光素子側の端面の径が40μm乃至60μmであることとしてもよい。
上記構成によれば、受光素子とマルチモード光ファイバとの光結合効率として−5dB以上を確保し、かつ、受光素子とコア部材との実装誤差の許容範囲として50μm以上を確保することができる。
The light receiving element and the core member are arranged such that an optical distance between the light receiving element side end surface of the core member and the light receiving element is within 500 μm, and the core member is viewed in the optical path direction. The diameter of the end face on the light receiving element side may be 40 μm to 60 μm.
According to the above configuration, −5 dB or more can be secured as the optical coupling efficiency between the light receiving element and the multimode optical fiber, and 50 μm or more can be secured as an allowable range of mounting errors between the light receiving element and the core member.

また、前記コア部材は、さらに、光路方向に見たときのマルチモード光ファイバ側の端面が前記マルチモード光ファイバのコア端面よりも広いこととしてもよい。
上記構成によれば、受光素子とコア部材との間だけでなく、マルチモード光ファイバとコア部材との間の実装誤差の許容範囲も広げることができる。したがって、光受信モジュールを、さらに低コストで製造することができる。
The core member may further have an end surface on the multimode optical fiber side wider than the core end surface of the multimode optical fiber when viewed in the optical path direction.
According to the above configuration, not only between the light receiving element and the core member but also an allowable range of mounting error between the multimode optical fiber and the core member can be expanded. Therefore, the optical receiver module can be manufactured at a lower cost.

また、前記コア部材は、マルチモード光ファイバ側の端面の径が、マルチモード光ファイバのコア径の120%乃至140%であることとしてもよい。
上記構成によれば、コア部材とマルチモード光ファイバとの配置ずれによる損失を無視できるレベルまで抑制させることができる。
また、2個以上の受光素子と、当該受光素子と同数のマルチモード光ファイバと、各マルチモード光ファイバからの光を各マルチモード光ファイバに対応する受光素子に導く、クラッド部材で被覆された、前記受光素子と同数のコア部材とを備え、前記コア部材は、それぞれ、光路方向に見たときの受光素子側の端面が前記マルチモード光ファイバのコア端面よりも狭く、全てのコア部材が所定ピッチで一体成形されており、全ての発光素子が前記所定ピッチで同一チップに形成されていることとしてもよい。
The core member may have a diameter of an end surface on the multimode optical fiber side that is 120% to 140% of a core diameter of the multimode optical fiber.
According to the above configuration, it is possible to suppress the loss due to the misalignment between the core member and the multimode optical fiber to a level at which the loss can be ignored.
Also, two or more light receiving elements, the same number of multimode optical fibers as the light receiving elements, and a clad member that guides light from each multimode optical fiber to the light receiving element corresponding to each multimode optical fiber. And the same number of core members as the light receiving elements, each of the core members having an end surface on the light receiving element side when viewed in the optical path direction is narrower than the core end surface of the multimode optical fiber, and all the core members are The light emitting elements may be integrally formed at a predetermined pitch, and all the light emitting elements may be formed on the same chip at the predetermined pitch.

上記構成によれば、上記と同様の効果に加えて、コア部材と受光素子とのセットを複数セット一括して実装することができるので実装コストをより低減することができる効果を奏することができる。   According to the above configuration, in addition to the same effect as described above, a plurality of sets of the core member and the light receiving element can be mounted in a lump so that the mounting cost can be further reduced. .

本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係る光送信モジュールの光軸断面図である。
図2は、実施の形態1に係る光送信モジュールの上面図である。
光送信モジュール101は、電気回路基板102、発光素子103、光結合デバイス104、マルチモード光ファイバ105及び屈折率整合ゲル106を備える。
The best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
1 is a cross-sectional view of an optical axis of an optical transmission module according to Embodiment 1. FIG.
FIG. 2 is a top view of the optical transmission module according to the first embodiment.
The optical transmission module 101 includes an electric circuit board 102, a light emitting element 103, an optical coupling device 104, a multimode optical fiber 105, and a refractive index matching gel 106.

発光素子103は、一般的な面発光レーザであり、基板垂直方向に光を発するように電気回路基板102上に配置されている。
光結合デバイス104は、2本のコア部材107及びクラッド部材108からなる。コア部材107は、発光素子103とマルチモード光ファイバ105との光路間に配されている。クラッド部材108は、2本のコア部材107を被覆している。コア部材107及びクラッド部材108の材料としては、マルチモード光ファイバのコア及びクラッドに用いられている一般的な材料が利用可能である。なお、コア部材107における発光素子側の端面107bは、発光素子103の発光面103aに対して略45度傾斜している。この構成により、発光素子103からの光は、端面107bにおいてコア軸107aの方向に略90度曲がり、コア部材107内部を伝播する。
The light emitting element 103 is a general surface emitting laser, and is disposed on the electric circuit substrate 102 so as to emit light in a direction perpendicular to the substrate.
The optical coupling device 104 includes two core members 107 and a clad member 108. The core member 107 is disposed between the optical paths between the light emitting element 103 and the multimode optical fiber 105. The clad member 108 covers the two core members 107. As the material of the core member 107 and the clad member 108, general materials used for the core and clad of the multimode optical fiber can be used. Note that the end surface 107 b on the light emitting element side of the core member 107 is inclined by approximately 45 degrees with respect to the light emitting surface 103 a of the light emitting element 103. With this configuration, the light from the light emitting element 103 is bent by approximately 90 degrees in the direction of the core shaft 107 a at the end face 107 b and propagates inside the core member 107.

マルチモード光ファイバ105は、コア109とクラッド110からなる一般的なマルチモードファイバであり、そのコア軸とコア部材107のコア軸107aとが一致する関係位置に固定されている。
屈折率整合ゲル106は、光学距離短縮及び反射防止のために発光素子103と光結合デバイス104との光路間に配されている。
The multimode optical fiber 105 is a general multimode fiber including a core 109 and a clad 110, and is fixed at a position where the core axis coincides with the core axis 107 a of the core member 107.
The refractive index matching gel 106 is disposed between the optical paths of the light emitting element 103 and the optical coupling device 104 for shortening the optical distance and preventing reflection.

本発明は、コア部材107に主な特徴があるので、以下、コア部材107について詳細に説明する。
(1)コア部材107は、光路方向に見たときに発光素子側の端面107bがマルチモード光ファイバ105のコア端面よりも広いことを特徴とする。この構成により、発光素子103とコア部材107と間における実装誤差の許容範囲を従来よりも広げることができる。
(2)コア部材107は、光路方向に見たときにマルチモード光ファイバ側の端面107cがマルチモード光ファイバ105のコア端面よりも狭いことを特徴とする。この構成により、コア部材107とマルチモード光ファイバ105との間における実装誤差の許容範囲を広げることができる。
(3)コア部材107は、発光素子側の端面107bからマルチモード光ファイバ側の端面107cまで、コア軸107aに沿って、第1の区間107d、テーパ区間107e、第2の区間107fからなる。
Since the core member 107 has main features in the present invention, the core member 107 will be described in detail below.
(1) The core member 107 is characterized in that the end face 107b on the light emitting element side is wider than the core end face of the multimode optical fiber 105 when viewed in the optical path direction. With this configuration, it is possible to widen the allowable range of mounting error between the light emitting element 103 and the core member 107 as compared with the related art.
(2) The core member 107 is characterized in that the end surface 107c on the multimode optical fiber side is narrower than the core end surface of the multimode optical fiber 105 when viewed in the optical path direction. With this configuration, it is possible to widen the allowable range of mounting errors between the core member 107 and the multimode optical fiber 105.
(3) The core member 107 includes a first section 107d, a tapered section 107e, and a second section 107f along the core axis 107a from the end face 107b on the light emitting element side to the end face 107c on the multimode optical fiber side.

第1の区間107dは、そのコア径が発光素子側の端面107bにおけるコア径に維持されている。テーパ区間107eは、マルチモード光ファイバに向かってコア径が連続的に漸減する。第2の区間107fは、そのコア径がマルチモード光ファイバ側の端面107cにおけるコア径に維持されている。テーパ区間107eのように、コア部材107の太さを連続的に縮小させることで、階段状に縮小させるよりもコア部材107における信号強度の損失を減らすことができる。また、第1の区間107d及び第2の区間107fのように所定距離だけ太さが一定の区間を設けることで、コア部材107全体をテーパ状にするよりもコア部材107における信号強度の損失を減らすことができる。
(4)発光素子側の端面107bの径については、具体的には、コア軸107aと発光素子の発光面103aとの光学距離が500μm以内になるように発光素子103とコア部材107とが配されている仕様の場合、コア軸方向に見たとき、100μm乃至120μmとなるように調整されている。
The core diameter of the first section 107d is maintained at the core diameter on the end face 107b on the light emitting element side. In the taper section 107e, the core diameter continuously decreases gradually toward the multimode optical fiber. The core diameter of the second section 107f is maintained at the core diameter on the end surface 107c on the multimode optical fiber side. By continuously reducing the thickness of the core member 107 as in the tapered section 107e, it is possible to reduce the loss of signal strength in the core member 107 rather than reducing it in a stepped manner. Further, by providing a section having a constant thickness by a predetermined distance such as the first section 107d and the second section 107f, the loss of signal strength in the core member 107 can be reduced rather than making the entire core member 107 tapered. Can be reduced.
(4) Regarding the diameter of the end surface 107b on the light emitting element side, specifically, the light emitting element 103 and the core member 107 are arranged so that the optical distance between the core shaft 107a and the light emitting surface 103a of the light emitting element is within 500 μm. In the case of the specified specifications, it is adjusted to be 100 μm to 120 μm when viewed in the core axis direction.

下限の100μmは、以下の2つの条件を満たすために必要である。
第1の条件:発光素子103とマルチモード光ファイバ105との間の光結合効率(実装配置ずれによる損失も含む)として、−5dB以上を確保する。
第2の条件:発光素子103とコア部材107との実装誤差の許容範囲(実装トレランス)として、50μm以上を確保する。
The lower limit of 100 μm is necessary to satisfy the following two conditions.
First condition: -5 dB or more is secured as an optical coupling efficiency (including a loss due to mounting dislocation) between the light emitting element 103 and the multimode optical fiber 105.
Second condition: 50 μm or more is secured as an allowable range (mounting tolerance) of mounting error between the light emitting element 103 and the core member 107.

特に、第2の条件は、光結合デバイス104の実装を外形認識によって行うために必要不可欠である。
図3は、3種類のコア径毎に光結合効率と実装誤差の許容範囲との関係を表した図である。
なお、発光素子103からの光の放射角は、マルチモードタイプの面発光レーザの典型値である17度以下を想定している。図3によれば、光結合効率−5dB及び実装誤差の許容範囲50μmを確保するためには、コア径を100μm以上にする必要性があることが分かる。
In particular, the second condition is indispensable for mounting the optical coupling device 104 by outer shape recognition.
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the optical coupling efficiency and the allowable range of mounting error for each of the three types of core diameters.
Note that the radiation angle of light from the light emitting element 103 is assumed to be 17 degrees or less, which is a typical value of a multimode type surface emitting laser. As can be seen from FIG. 3, in order to ensure an optical coupling efficiency of -5 dB and an allowable range of mounting error of 50 μm, it is necessary to set the core diameter to 100 μm or more.

また、上限の120μmは、光結合デバイス104のコスト面において定まる。すなわち、コア部材107の径は大きいほど成形加工が困難であるため、製造コストが増大する。したがって、低コスト化のためには、コア部材107の径が小さいほど望ましい。そうすると、120μm程度にするのが妥当である。
(5)マルチモード光ファイバ側の端面107cの径については、具体的には、マルチモード光ファイバ105のコア径の60%乃至80%となるように調整されている。マルチモード光ファイバ105は、一般的なマルチモードファイバの場合、コア径が50μmであり、コアの偏芯が2μm程度である。光結合デバイス104とマルチモード光ファイバ105との間の実装精度は、図4に示すような光学ベンチ111を使用すれば、容易に数μm程度まで高精度化が可能である。仮に、最悪の実装精度を10μmと想定すれば、コア部材107とマルチモード光ファイバ105のコア109との配置ずれによる損失を無視できるレベルまで抑制させるためには、コア部材107のマルチモード光ファイバ側の端面107cにおける径がマルチモード光ファイバ105のコア109の径の60%乃至80%にするのが望ましい。
The upper limit of 120 μm is determined in terms of the cost of the optical coupling device 104. That is, the larger the diameter of the core member 107, the more difficult the forming process is, and thus the manufacturing cost increases. Therefore, it is desirable that the diameter of the core member 107 is smaller for cost reduction. In this case, it is appropriate to set the thickness to about 120 μm.
(5) Specifically, the diameter of the end face 107c on the multimode optical fiber side is adjusted to be 60% to 80% of the core diameter of the multimode optical fiber 105. In the case of a general multimode fiber, the multimode optical fiber 105 has a core diameter of 50 μm and a core eccentricity of about 2 μm. The mounting accuracy between the optical coupling device 104 and the multimode optical fiber 105 can be easily increased to several μm by using an optical bench 111 as shown in FIG. Assuming that the worst mounting accuracy is 10 μm, in order to suppress the loss due to the misalignment between the core member 107 and the core 109 of the multimode optical fiber 105 to a level that can be ignored, the multimode optical fiber of the core member 107 is used. The diameter of the end face 107c on the side is preferably 60% to 80% of the diameter of the core 109 of the multimode optical fiber 105.

光学ベンチ111は、図4に示すように、マルチモード光ファイバ位置決め溝112と光結合デバイス位置決め溝113を有する。これらの溝の精度は、光学ベンチ111をシリコン基板に異方性エッチングを施して作製したり、プラスチック材を精密金型により成形したりすることで、10μm程度を確保することができる。
マルチモード光ファイバ105として石英系の直径125μmのGI(Grated Index)型マルチモード品であれば、現状の汎用技術で、コア径110μm弱程度までは、品質劣化させることなく大量生産することができる。100μmのコア径を有するGI型マルチモードファイバを使用することとすると、コア部材107のマルチモード光ファイバ側の端面107cを60μm乃至80μmにすれば、十分な実装トレランスを確保しつつ、損失を無視できる程度に小さくすることができる。
(6)コア部材107の両端における径の差は、できるだけ小さいほうが望ましい。テーパ区間107eの径の漸減の度合は、光の放射による光信号の損失及びチャンネル間のクロストークを考慮して定められる。径の差を小さくするほどテーパ区間107eが短くなるので、光結合デバイス104の小型化及び低コスト化に貢献できる。
As shown in FIG. 4, the optical bench 111 has a multimode optical fiber positioning groove 112 and an optical coupling device positioning groove 113. The accuracy of these grooves can be secured to about 10 μm by fabricating the optical bench 111 by performing anisotropic etching on a silicon substrate or molding a plastic material with a precision mold.
If the multimode optical fiber 105 is a silica-based GI (Grated Index) type multimode product with a diameter of 125 μm, it can be mass-produced without deterioration in quality up to a core diameter of less than 110 μm with the current general-purpose technology. . Assuming that a GI type multimode fiber having a core diameter of 100 μm is used, if the end surface 107c on the multimode optical fiber side of the core member 107 is set to 60 μm to 80 μm, a sufficient mounting tolerance is ensured and the loss is ignored. It can be made as small as possible.
(6) The difference in diameter at both ends of the core member 107 is desirably as small as possible. The degree of gradual decrease in the diameter of the tapered section 107e is determined in consideration of optical signal loss due to light emission and crosstalk between channels. Since the taper section 107e is shortened as the difference in diameter is reduced, the optical coupling device 104 can be reduced in size and cost.

なお、上記光結合デバイス104は、金型成形等の公知技術により製造することができる。
図1及び図2には本発明の特徴を明らかにするために光学部品のみを表しているが、実際の光送信モジュール101には図5及び図6に示すように電子部品も備えている。
図5は、実施の形態1に係る光送信モジュールの側面図である。
The optical coupling device 104 can be manufactured by a known technique such as mold forming.
1 and 2 show only optical components in order to clarify the features of the present invention, but the actual optical transmission module 101 also includes electronic components as shown in FIGS.
FIG. 5 is a side view of the optical transmission module according to the first embodiment.

図6は、実施の形態1に係る光送信モジュールの上面図である。
光結合デバイス104は、光学ベンチ111により電気回路基板102に固定される。電気回路基板102の主面には、発光駆動素子114がマウントされている。発光駆動素子114は、電気配線115を介して電気信号を受け取り、当該電気信号を変調し、当該変調信号を、電気配線116を介して発光素子103に供給する。電気配線116と発光素子103の電極とはワイヤ117でボンディングされている。
FIG. 6 is a top view of the optical transmission module according to the first embodiment.
The optical coupling device 104 is fixed to the electric circuit board 102 by the optical bench 111. A light emission driving element 114 is mounted on the main surface of the electric circuit board 102. The light emission driving element 114 receives an electric signal through the electric wiring 115, modulates the electric signal, and supplies the modulated signal to the light emitting element 103 through the electric wiring 116. The electric wiring 116 and the electrode of the light emitting element 103 are bonded by a wire 117.

次に、光送信モジュール101の製造方法について説明する。
ステップS1:電気回路基板102に、発光駆動素子114その他の電気部品を実装する。電気部品の実装精度は、線路間ショートが発生しない程度に設計されている。
ステップS2:電気回路基板102の発光素子実装位置に発光素子103を実装し、ワイヤリングを行う。発光素子103の実装精度は、特に指定しない。
Next, a method for manufacturing the optical transmission module 101 will be described.
Step S1: The light emission drive element 114 and other electrical components are mounted on the electric circuit board 102. The mounting accuracy of the electrical components is designed to such an extent that no short circuit between the lines occurs.
Step S2: The light emitting element 103 is mounted at the light emitting element mounting position of the electric circuit board 102, and wiring is performed. The mounting accuracy of the light emitting element 103 is not particularly specified.

ステップS3:光結合デバイス104を光学ベンチ111の光結合デバイス位置決め溝113に嵌め込んで固定する。
ステップS4:発光素子103に対して光結合デバイス104を画像認識で位置合わせをし、光学ベンチ111を電気回路基板102に固定する。発光素子103と光結合デバイス104との間の実装誤差の許容範囲を50μmで設計しているため、画像認識による位置合わせを採用しても実装誤差の許容範囲に収めることができる。
Step S3: The optical coupling device 104 is fitted into the optical coupling device positioning groove 113 of the optical bench 111 and fixed.
Step S4: The optical coupling device 104 is aligned with the light emitting element 103 by image recognition, and the optical bench 111 is fixed to the electric circuit board 102. Since the allowable range of mounting error between the light emitting element 103 and the optical coupling device 104 is designed to be 50 μm, even if alignment by image recognition is adopted, it can be within the allowable range of mounting error.

ステップS5:光学ベンチ111のマルチモード光ファイバ位置決め溝112にマルチモード光ファイバ105を嵌め込んで固定する。光学ベンチ111は、10μm程度の誤差で精密成形されているため、溝112及び113に光結合デバイス104及びマルチモード光ファイバ105を嵌め込むだけで高精度実装を実現することができる。
ステップS6:発光素子103と光結合デバイス104との間のギャップに屈折率整合ゲル106を充填する。このとき、ゲル106が発光素子側の端面107bに回り込まないように注意する。
Step S5: The multimode optical fiber 105 is fitted into the multimode optical fiber positioning groove 112 of the optical bench 111 and fixed. Since the optical bench 111 is precisely molded with an error of about 10 μm, high-precision mounting can be realized simply by fitting the optical coupling device 104 and the multimode optical fiber 105 into the grooves 112 and 113.
Step S6: Fill the gap between the light emitting element 103 and the optical coupling device 104 with the refractive index matching gel 106. At this time, care is taken so that the gel 106 does not enter the end face 107b on the light emitting element side.

このように実装することで、50μmの実装誤差の実装装置を用意すれば、光送信モジュール101を容易に生産することができる。
(実施の形態2)
図7は、実施の形態2に係る光受信モジュールの光軸断面図である。
図8は、実施の形態2に係る光受信モジュールの上面図である。
By mounting in this way, the optical transmission module 101 can be easily produced if a mounting apparatus having a mounting error of 50 μm is prepared.
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a cross-sectional view of the optical axis of the optical receiver module according to the second embodiment.
FIG. 8 is a top view of the optical receiver module according to the second embodiment.

光受信モジュール201は、電気回路基板202、受光素子203、光結合デバイス204、マルチモード光ファイバ205及び屈折率整合ゲル206を備える。
受光素子203は、一般的なPIN型フォトダイオードであり、基板垂直方向に受光面を向けるように電気回路基板102上に配置されている。
光結合デバイス204は、2本のコア部材207及びクラッド部材208からなる。コア部材207は、受光素子203とマルチモード光ファイバ205との光路間に配されている。クラッド部材208は、2本のコア部材207を被覆している。
The optical receiver module 201 includes an electric circuit board 202, a light receiving element 203, an optical coupling device 204, a multimode optical fiber 205, and a refractive index matching gel 206.
The light receiving element 203 is a general PIN photodiode, and is disposed on the electric circuit substrate 102 so that the light receiving surface faces in the direction perpendicular to the substrate.
The optical coupling device 204 includes two core members 207 and a clad member 208. The core member 207 is disposed between the optical paths between the light receiving element 203 and the multimode optical fiber 205. The clad member 208 covers the two core members 207.

マルチモード光ファイバ205は、コア209とクラッド210からなる一般的なマルチモードファイバであり、そのコア軸とコア部材207のコア軸とが一致するように光結合デバイス204に固着されている。このような構成により、マルチモード光ファイバ205からの光は、コア部材207を伝播して受光素子203に入射される。
屈折率整合ゲル206は、光学距離短縮及び反射防止のために受光素子203と光結合デバイス204との光路間に配されている。
The multimode optical fiber 205 is a general multimode fiber including a core 209 and a clad 210, and is fixed to the optical coupling device 204 so that the core axis thereof coincides with the core axis of the core member 207. With such a configuration, the light from the multimode optical fiber 205 propagates through the core member 207 and enters the light receiving element 203.
The refractive index matching gel 206 is disposed between the optical paths of the light receiving element 203 and the optical coupling device 204 for shortening the optical distance and preventing reflection.

本発明は、コア部材207に主な特徴があるので、以下、コア部材207について詳細に説明する。
(1)コア部材207は、光路方向に見たときに受光素子側の端面207bがマルチモード光ファイバ205のコア端面よりも狭いことを特徴とする。この構成により、受光素子203とコア部材207と間における実装誤差の許容範囲を従来よりも広げることができる。
(2)コア部材207は、光路方向に見たときにマルチモード光ファイバ側の端面207cがマルチモード光ファイバ205のコア端面よりも広いことを特徴とする。この構成により、コア部材207とマルチモード光ファイバ205との間における実装誤差の許容範囲を従来よりも広げることができる。
(3)コア部材207は、受光素子側の端面207bからマルチモード光ファイバ側の端面207cまで、コア軸207aに沿って、第1の区間207d、テーパ区間207e、第2の区間207fからなる。
Since the present invention has main features in the core member 207, the core member 207 will be described in detail below.
(1) The core member 207 is characterized in that the end surface 207b on the light receiving element side is narrower than the core end surface of the multimode optical fiber 205 when viewed in the optical path direction. With this configuration, it is possible to widen the allowable range of mounting error between the light receiving element 203 and the core member 207 as compared with the conventional case.
(2) The core member 207 is characterized in that the end surface 207 c on the multimode optical fiber side is wider than the core end surface of the multimode optical fiber 205 when viewed in the optical path direction. With this configuration, the allowable range of mounting error between the core member 207 and the multimode optical fiber 205 can be expanded as compared with the conventional case.
(3) The core member 207 includes a first section 207d, a tapered section 207e, and a second section 207f along the core axis 207a from the end face 207b on the light receiving element side to the end face 207c on the multimode optical fiber side.

第1の区間207dは、そのコア径が受光素子側の端面207bにおけるコア径に維持されている。テーパ区間207eは、受光素子に向かってコア径が連続的に漸減する。第2の区間207fは、そのコア径がマルチモード光ファイバ側の端面207cにおけるコア径に維持されている。テーパ区間207eのように、コア部材207の太さを連続的に縮小させることで、階段状に縮小させるよりもコア部材207における信号強度の損失を減らすことができる。また、第1の区間207d及び第2の区間207fのように所定距離だけ太さが一定の区間を設けることで、コア部材207全体をテーパ状にするよりもコア部材207における信号強度の損失を減らすことができる。
(4)受光素子側の端面207bの径については、具体的には、コア軸207aと受光素子の受光面203aとの光学距離が500μm以内になるように受光素子203とコア部材207とが配されている仕様の場合、コア軸方向に見たとき、40μm乃至60μmとなるように調整されている。
The core diameter of the first section 207d is maintained at the core diameter on the end face 207b on the light receiving element side. In the taper section 207e, the core diameter gradually decreases toward the light receiving element. The core diameter of the second section 207f is maintained at the core diameter on the end surface 207c on the multimode optical fiber side. By continuously reducing the thickness of the core member 207 as in the tapered section 207e, it is possible to reduce the loss of signal strength in the core member 207 rather than reducing it in a stepped manner. Further, by providing a section having a constant thickness by a predetermined distance, such as the first section 207d and the second section 207f, the loss of signal strength in the core member 207 can be reduced rather than the entire core member 207 being tapered. Can be reduced.
(4) Regarding the diameter of the end surface 207b on the light receiving element side, specifically, the light receiving element 203 and the core member 207 are arranged so that the optical distance between the core shaft 207a and the light receiving surface 203a of the light receiving element is within 500 μm. In the case of the specifications, the thickness is adjusted to be 40 μm to 60 μm when viewed in the core axis direction.

図9は、3種類のコア径毎に光結合効率と実装誤差の許容範囲との関係を表した図である。
なお、受光素子203の受光径として80μm及び100μmを想定している。図9によれば、同じ光結合効率であれば、コア径を小さくするほど実装誤差の許容範囲を大きくとれることが分かる。しかし、コア部材207の径が40μmよりも小さければマルチモード伝送ができなくなる。したがって、受光素子側の端面207bの径は、40μm以上でなければならない。
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the optical coupling efficiency and the allowable range of mounting errors for each of the three types of core diameters.
Note that the light receiving diameter of the light receiving element 203 is assumed to be 80 μm and 100 μm. According to FIG. 9, it can be seen that, if the optical coupling efficiency is the same, the allowable range of mounting error can be increased as the core diameter is reduced. However, if the diameter of the core member 207 is smaller than 40 μm, multimode transmission cannot be performed. Therefore, the diameter of the end face 207b on the light receiving element side must be 40 μm or more.

一方、受光素子203の受光径は、光結合効率を向上させるためには大きくする必要があるが、通信速度を向上させるためには小さくする必要がある。したがって、受光径は、これらの兼ね合いで定められる。
図10に示すように、通信速度と受光感度とには相関関係があり、通信速度を向上させるには、受光感度を向上させる必要がある。受光感度を向上させるには、電気容量を小さくする必要があり、そのためには、受光面を小さくする必要がある。電気容量は、後述する信号変換素子214に起因している。通常、3Gbps程度の通信速度を保証する場合、受光素子203の受光径は、100μm程度にすることができる。また、4Gbpsであれば80μm程度、10Gbpsであれば40乃至50μm程度となる。すなわち、通信速度の高速化には受光径を小さくしなければならない。
On the other hand, the light receiving diameter of the light receiving element 203 needs to be increased in order to improve the optical coupling efficiency, but needs to be decreased in order to improve the communication speed. Therefore, the light receiving diameter is determined by these balances.
As shown in FIG. 10, there is a correlation between the communication speed and the light receiving sensitivity, and it is necessary to improve the light receiving sensitivity in order to improve the communication speed. In order to improve the light receiving sensitivity, it is necessary to reduce the electric capacity. For this purpose, it is necessary to reduce the light receiving surface. The electric capacity is caused by a signal conversion element 214 described later. Usually, when a communication speed of about 3 Gbps is guaranteed, the light receiving diameter of the light receiving element 203 can be about 100 μm. If it is 4 Gbps, it is about 80 μm, and if it is 10 Gbps, it is about 40 to 50 μm. That is, to increase the communication speed, the light receiving diameter must be reduced.

以上の点を考慮すると、受光素子203の受光径とコア部材207の受光素子側の端面の径については、通信速度に応じて最適化する必要があることがわかる。
仮に、1チャンネル当たり2.5Gbps程度の通信速度を想定した場合、受光素子203の受光径は100μm、コア部材207の径は40乃至60μmとするのが妥当な範囲である。この範囲であれば、以下の2つの条件を満たすことができる。
Considering the above points, it can be seen that the light receiving diameter of the light receiving element 203 and the diameter of the end face of the core member 207 on the light receiving element side need to be optimized according to the communication speed.
Assuming a communication speed of about 2.5 Gbps per channel, it is appropriate that the light receiving diameter of the light receiving element 203 is 100 μm and the diameter of the core member 207 is 40 to 60 μm. Within this range, the following two conditions can be satisfied.

第1の条件:発光素子103とマルチモード光ファイバ105との間の光結合効率(実装配置ずれによる損失も含む)として、−5dB以上を確保する。
第2の条件:発光素子103とコア部材107との実装誤差の許容範囲(実装トレランス)として、50μm以上を確保する。
(5)マルチモード光ファイバ側の端面207cの径については、具体的には、マルチモード光ファイバ205のコア径の120%乃至140%となるように調整されている。マルチモード光ファイバ205は、一般的なマルチモードファイバの場合、コア径が50μmであり、コアの偏芯が2μm程度である。光結合デバイス204とマルチモード光ファイバ205との間の実装精度は、図4に示すような光学ベンチ111を使用すれば、容易に数μm程度まで高精度化が可能である。仮に、最悪の実装精度を10μmと想定すれば、コア部材207とマルチモード光ファイバ205のコア209との配置ずれによる損失を無視できるレベルまで抑制させるためには、コア部材207のマルチモード光ファイバ側の端面207cにおける径がマルチモード光ファイバ205のコア209の径の120%乃至140%にするのが望ましい。
First condition: -5 dB or more is secured as an optical coupling efficiency (including a loss due to mounting dislocation) between the light emitting element 103 and the multimode optical fiber 105.
Second condition: 50 μm or more is secured as an allowable range (mounting tolerance) of mounting error between the light emitting element 103 and the core member 107.
(5) Specifically, the diameter of the end surface 207c on the multimode optical fiber side is adjusted to be 120% to 140% of the core diameter of the multimode optical fiber 205. In the case of a general multimode fiber, the multimode optical fiber 205 has a core diameter of 50 μm and a core eccentricity of about 2 μm. The mounting accuracy between the optical coupling device 204 and the multimode optical fiber 205 can be easily increased to several μm by using an optical bench 111 as shown in FIG. Assuming that the worst mounting accuracy is 10 μm, in order to suppress the loss due to the misalignment between the core member 207 and the core 209 of the multimode optical fiber 205 to a negligible level, the multimode optical fiber of the core member 207 It is desirable that the diameter of the end face 207c on the side be 120% to 140% of the diameter of the core 209 of the multimode optical fiber 205.

マルチモード光ファイバ205として石英系の直径125μmのGI(Grated Index)型マルチモード品であれば、現状の汎用技術で、コア径110μm弱程度までは、品質劣化させることなく大量生産することができる。100μmのコア径を有するGI型マルチモードファイバを使用することとすると、コア部材207のマルチモード光ファイバ側の端面207cを120μm乃至140μmにすれば、十分な実装トレランスを確保しつつ、損失を無視できる程度に小さくすることができる。
(6)コア部材207の両端における径の差は、できるだけ小さいほうが望ましい。その理由は、実施の形態1で説明したとおりである。
If the multimode optical fiber 205 is a silica-based GI (Grated Index) type multimode product with a diameter of 125 μm, it can be mass-produced without deterioration in quality up to a core diameter of about 110 μm with the current general-purpose technology. . If a GI type multimode fiber having a core diameter of 100 μm is used, if the end surface 207c of the core member 207 on the multimode optical fiber side is 120 μm to 140 μm, a sufficient mounting tolerance is ensured and the loss is ignored. It can be made as small as possible.
(6) The difference in diameter between both ends of the core member 207 is preferably as small as possible. The reason is as described in the first embodiment.

なお、上記光結合デバイス204は、金型成形等の公知技術により製造することができる。
図7及び図8には本発明の特徴を明らかにするために光学部品のみを表しているが、実際の光受信モジュール201には図11及び図12に示すように電子部品も備えている。
図11は、実施の形態2に係る光受信モジュールの側面図である。
The optical coupling device 204 can be manufactured by a known technique such as mold forming.
7 and 8 show only the optical components for clarifying the characteristics of the present invention, but the actual optical receiving module 201 also includes electronic components as shown in FIGS. 11 and 12.
FIG. 11 is a side view of the optical receiver module according to the second embodiment.

図12は、実施の形態2に係る光受信モジュールの上面図である。
光結合デバイス204は、光学ベンチ111により電気回路基板202に固定される。電気回路基板202の主面には、信号変換素子214がマウントされている。信号変換素子214は、電気配線216を介して受光素子203から電流信号を受け取って電圧信号に変換し、当該電圧信号を、電気配線215を介して外部に出力する。電気配線216と受光素子203の電極とはワイヤ217でボンディングされている。
FIG. 12 is a top view of the optical receiver module according to the second embodiment.
The optical coupling device 204 is fixed to the electric circuit board 202 by the optical bench 111. A signal conversion element 214 is mounted on the main surface of the electric circuit board 202. The signal conversion element 214 receives a current signal from the light receiving element 203 via the electric wiring 216, converts it into a voltage signal, and outputs the voltage signal to the outside via the electric wiring 215. The electric wiring 216 and the electrode of the light receiving element 203 are bonded by a wire 217.

実施の形態2に係る光受信モジュールの製造方法については、実施の形態1に係る光送信モジュールの製造方法と同様であるため、説明を省略する。
実施の形態1に係る光送信モジュールと実施の形態2に係る光受信モジュールとで光送受信システムを構成することができる。
図13は、本発明に係る光送受信システムの上面図である。
Since the manufacturing method of the optical receiver module according to the second embodiment is the same as the manufacturing method of the optical transmitter module according to the first embodiment, description thereof is omitted.
The optical transmission / reception system can be configured by the optical transmission module according to the first embodiment and the optical reception module according to the second embodiment.
FIG. 13 is a top view of the optical transmission / reception system according to the present invention.

光送受信システムは、光送信モジュール101と光受信モジュール201とが共通のマルチモード光ファイバ218で光結合されてなる。
図14は、本発明に係る光送受信システムの損失評価を比較例とともに表した図である。
通信速度を高速化するには、受光パワー(最小受光感度)を高くする必要がある。例えば、通信速度を2.5Gbpsとすれば、一般的な受信側の信号処理LSIの性能から−18dBm程度の最小受光感度が必要である(図13参照)。
In the optical transmission / reception system, the optical transmission module 101 and the optical reception module 201 are optically coupled by a common multimode optical fiber 218.
FIG. 14 is a diagram illustrating loss evaluation of the optical transmission / reception system according to the present invention together with a comparative example.
In order to increase the communication speed, it is necessary to increase the light receiving power (minimum light receiving sensitivity). For example, if the communication speed is 2.5 Gbps, a minimum light receiving sensitivity of about −18 dBm is required from the performance of a general signal processing LSI on the receiving side (see FIG. 13).

この最小受光感度に対して、1dBの余裕をみて−17dBmの最小受光感度を保証する光送受信システムの構成を考える。ここで、マルチモード光ファイバ218としては、一般的なコア径50μmのマルチモードファイバを想定する。そうすると、光結合デバイス104及び204を実装しない場合、保証できる受光パワーは−25dBmまで落ちてしまう(図14(a)参照)。−17dBmの目標に対して8dBも不足している。一方、光結合デバイス104及び204を実装した場合、保証できる受光パワーは−15.5dBmまで改善される(図14(b)参照)。−17dBmの目標に対して1.5dBmのパワーマージンを生むことができる。
(実施の形態3)
図15は、実施の形態3に係る光送信モジュールの側面図である。
Consider a configuration of an optical transmission / reception system that guarantees a minimum light reception sensitivity of −17 dBm with a margin of 1 dB with respect to this minimum light reception sensitivity. Here, as the multimode optical fiber 218, a general multimode fiber having a core diameter of 50 μm is assumed. Then, when the optical coupling devices 104 and 204 are not mounted, the light receiving power that can be guaranteed falls to −25 dBm (see FIG. 14A). There is also a shortage of 8 dB against the target of -17 dBm. On the other hand, when the optical coupling devices 104 and 204 are mounted, the received light power that can be guaranteed is improved to −15.5 dBm (see FIG. 14B). A power margin of 1.5 dBm can be generated for a target of -17 dBm.
(Embodiment 3)
FIG. 15 is a side view of the optical transmission module according to the third embodiment.

図16は、実施の形態3に係る光送信モジュールの上面図である。
光送信モジュール301は、電気回路基板302、発光素子303、光結合デバイス304、マルチモード光ファイバ305、屈折率整合ゲル306、サブマウント318を備える。
実施の形態3は、発光素子303が基板平行方向に光を発するようにした点が実施の形態1と異なる。発光素子303は、サブマウント318を介して電気回路基板302に固定されている。コア部材307の発光素子側の端面は、発光素子303の発光面に略平行になっている。
FIG. 16 is a top view of the optical transmission module according to the third embodiment.
The optical transmission module 301 includes an electric circuit board 302, a light emitting element 303, an optical coupling device 304, a multimode optical fiber 305, a refractive index matching gel 306, and a submount 318.
The third embodiment is different from the first embodiment in that the light emitting element 303 emits light in the direction parallel to the substrate. The light emitting element 303 is fixed to the electric circuit board 302 via the submount 318. The end surface of the core member 307 on the light emitting element side is substantially parallel to the light emitting surface of the light emitting element 303.

次に、光送信モジュール301の製造方法について説明する。
ステップS1:電気回路基板302に、発光駆動素子(図示せず)その他の電気部品を実装する。電気部品の実装精度は、線路間ショートが発生しない程度に設計されている。
ステップS2:サブマウント318の発光素子実装位置に発光素子303を実装し、ワイヤリングを行う。発光素子303の実装精度については、後述するように、40μm程度で行う。
Next, a method for manufacturing the optical transmission module 301 will be described.
Step S1: A light emitting drive element (not shown) and other electric components are mounted on the electric circuit board 302. The mounting accuracy of the electrical components is designed to such an extent that no short circuit between the lines occurs.
Step S2: The light emitting element 303 is mounted at the light emitting element mounting position of the submount 318, and wiring is performed. The mounting accuracy of the light emitting element 303 is about 40 μm as will be described later.

ステップS3:電気回路基板302のサブマウント実装位置にサブマウント318を実装する。サブマウント318の実装精度は、特に指定しない。電極320、321の一端は、サブマウント318の底面において電気配線316、322とそれぞれハンダにより接続されている。したがって、サブマウント318と電気回路基板302との間にワイヤボンディングを施す必要がない。   Step S3: The submount 318 is mounted at the submount mounting position of the electric circuit board 302. The mounting accuracy of the submount 318 is not particularly specified. One ends of the electrodes 320 and 321 are connected to the electrical wirings 316 and 322 by solder on the bottom surface of the submount 318, respectively. Therefore, it is not necessary to perform wire bonding between the submount 318 and the electric circuit board 302.

ステップS4:発光素子303に対して光結合デバイス304を画像認識で位置合わせをし、光結合デバイス304を電気回路基板302に直接固定する。
現状の汎用技術では、10μm程度の加工精度で光結合デバイス304を成形することができる。したがって、光結合デバイス304を電気回路基板302の主面に直接固定すれば、コア軸307aの基板垂直方向の精度を10μm程度で実装することができる。そうすると、発光素子303のサブマウント318への実装精度は、基板垂直方向に40μm程度の精度で実装されればよい。
Step S4: The optical coupling device 304 is aligned with the light emitting element 303 by image recognition, and the optical coupling device 304 is directly fixed to the electric circuit board 302.
With the current general-purpose technology, the optical coupling device 304 can be formed with a processing accuracy of about 10 μm. Therefore, if the optical coupling device 304 is directly fixed to the main surface of the electric circuit board 302, the accuracy of the core axis 307a in the board vertical direction can be mounted with about 10 μm. Then, the mounting accuracy of the light emitting element 303 on the submount 318 may be mounted with an accuracy of about 40 μm in the substrate vertical direction.

ステップS5:光結合デバイス304のガイド溝319にマルチモード光ファイバ305を嵌め込んで固定する。ガイド溝319は、10μm程度の誤差で精密成形されているため、ガイド溝319にマルチモード光ファイバ305を嵌め込むだけで高精度実装を実現することができる。これにより、光結合デバイス304とマルチモード光ファイバ305との間の結合損失はほとんど無視できるレベルに低減される。   Step S5: The multimode optical fiber 305 is fitted into the guide groove 319 of the optical coupling device 304 and fixed. Since the guide groove 319 is precisely molded with an error of about 10 μm, high-precision mounting can be realized only by fitting the multimode optical fiber 305 into the guide groove 319. As a result, the coupling loss between the optical coupling device 304 and the multimode optical fiber 305 is reduced to a level that is almost negligible.

ステップS6:発光素子303と光結合デバイス304との間のギャップに屈折率整合ゲル306を充填する。
なお、サブマウント318には、側面から底面にわたり電極320、321が形成されている。電極320、321が面間で途切れないようにサブマウント318の一部領域は面取り加工されている。
Step S6: Fill the gap between the light emitting element 303 and the optical coupling device 304 with the refractive index matching gel 306.
Note that electrodes 320 and 321 are formed on the submount 318 from the side surface to the bottom surface. A partial region of the submount 318 is chamfered so that the electrodes 320 and 321 are not interrupted between the surfaces.

実施の形態3では、コア部材307の発光素子側の端面307bと発光素子303の発光面とが対面する光学構造になっている。そのため、これらの間隔を実施の形態1に比べて小さくすることができる(例えば、光学距離200乃至300μm)。図17に示すように光学距離が短ければ、光結合効率が高まる。したがって、光結合効率を高めることにより、実装誤差の許容範囲を広くすることができる。   In the third embodiment, the optical structure is such that the end surface 307b of the core member 307 on the light emitting element side and the light emitting surface of the light emitting element 303 face each other. Therefore, these intervals can be made smaller than those in the first embodiment (for example, an optical distance of 200 to 300 μm). If the optical distance is short as shown in FIG. 17, the optical coupling efficiency increases. Therefore, by increasing the optical coupling efficiency, it is possible to widen the allowable range of mounting errors.

また、光結合デバイス304と発光素子303との位置合わせは、実施の形態1と同様に画像認識を用いて行う。このときの実装精度を50μm以下にできれば、実施の形態1と同様の送信パワーを得ることができる。
(実施の形態4)
図18は、実施の形態4に係る光受信モジュールの側面図である。
Further, alignment of the optical coupling device 304 and the light emitting element 303 is performed using image recognition as in the first embodiment. If the mounting accuracy at this time can be reduced to 50 μm or less, the same transmission power as in the first embodiment can be obtained.
(Embodiment 4)
FIG. 18 is a side view of the optical receiver module according to the fourth embodiment.

図19は、実施の形態4に係る光受信モジュールの上面図である。
光受信モジュール401は、電気回路基板402、受光素子403、光結合デバイス404、マルチモード光ファイバ405、屈折率整合ゲル406、サブマウント418を備える。
光受信モジュール401は、電気回路基板402、受光素子403、光結合デバイス404、マルチモード光ファイバ405、屈折率整合ゲル406、サブマウント418を備える。
FIG. 19 is a top view of the optical receiver module according to the fourth embodiment.
The optical receiving module 401 includes an electric circuit board 402, a light receiving element 403, an optical coupling device 404, a multimode optical fiber 405, a refractive index matching gel 406, and a submount 418.
The optical receiving module 401 includes an electric circuit board 402, a light receiving element 403, an optical coupling device 404, a multimode optical fiber 405, a refractive index matching gel 406, and a submount 418.

実施の形態4は、受光素子403が基板平行方向の光を受けるようにした点が実施の形態2と異なる。受光素子403は、サブマウント418を介して電気回路基板402に固定されている。コア部材407の受光素子側の端面は、受光素子403の発光面に略平行になっている。
次に、光受信モジュール401の製造方法について説明する。
The fourth embodiment is different from the second embodiment in that the light receiving element 403 receives light in the direction parallel to the substrate. The light receiving element 403 is fixed to the electric circuit board 402 via the submount 418. The end surface of the core member 407 on the light receiving element side is substantially parallel to the light emitting surface of the light receiving element 403.
Next, a method for manufacturing the optical receiving module 401 will be described.

ステップS1:電気回路基板302に、信号変換素子(図示せず)その他の電気部品を実装する。電気部品の実装精度は、線路間ショートが発生しない程度に設計されている。
ステップS2:サブマウント418の受光素子実装位置に受光素子403を実装し、ワイヤリングを行う。受光素子403の実装精度については、後述するように、40μm程度で行う。
Step S1: A signal conversion element (not shown) and other electric components are mounted on the electric circuit board 302. The mounting accuracy of the electrical components is designed to such an extent that no short circuit between the lines occurs.
Step S2: The light receiving element 403 is mounted at the light receiving element mounting position of the submount 418, and wiring is performed. The mounting accuracy of the light receiving element 403 is about 40 μm as will be described later.

ステップS3:電気回路基板402のサブマウント実装位置にサブマウント418を実装する。サブマウント418の実装精度は、特に指定しない。電極420の一端は、ワイヤボンディングにより電気配線416に接続されている。また、電極421の一端は、サブマウント418の底面において電気配線422とハンダにより接続されている。
ステップS4:受光素子403に対して光結合デバイス404を画像認識で位置合わせをし、光結合デバイス404を電気回路基板402に直接固定する。
Step S3: The submount 418 is mounted at the submount mounting position of the electric circuit board 402. The mounting accuracy of the submount 418 is not particularly specified. One end of the electrode 420 is connected to the electrical wiring 416 by wire bonding. One end of the electrode 421 is connected to the electrical wiring 422 by solder on the bottom surface of the submount 418.
Step S4: The optical coupling device 404 is aligned with the light receiving element 403 by image recognition, and the optical coupling device 404 is directly fixed to the electric circuit board 402.

現状の汎用技術では、10μm程度の加工精度で光結合デバイス404を成形することができる。したがって、光結合デバイス404を電気回路基板402の主面に直接固定すれば、コア軸407aの基板垂直方向の精度を10μm程度で実装することができる。そうすると、受光素子403のサブマウント418への実装精度は、基板垂直方向に40μm程度の精度で実装されればよい。   With the current general-purpose technology, the optical coupling device 404 can be formed with a processing accuracy of about 10 μm. Therefore, if the optical coupling device 404 is directly fixed to the main surface of the electric circuit board 402, the core axis 407a can be mounted with an accuracy of about 10 μm in the board vertical direction. Then, the mounting accuracy of the light receiving element 403 on the submount 418 may be mounted with an accuracy of about 40 μm in the substrate vertical direction.

ステップS5:光結合デバイス404のガイド溝419にマルチモード光ファイバ405を嵌め込んで固定する。ガイド溝419は、10μm程度の誤差で精密成形されているため、ガイド溝419にマルチモード光ファイバ405を嵌め込むだけで高精度実装を実現することができる。これにより、光結合デバイス404とマルチモード光ファイバ405との間の結合損失はほとんど無視できるレベルに低減される。   Step S5: The multimode optical fiber 405 is fitted into the guide groove 419 of the optical coupling device 404 and fixed. Since the guide groove 419 is precisely molded with an error of about 10 μm, high-precision mounting can be realized only by fitting the multimode optical fiber 405 into the guide groove 419. As a result, the coupling loss between the optical coupling device 404 and the multimode optical fiber 405 is reduced to a level that is almost negligible.

ステップS6:受光素子403と光結合デバイス404との間のギャップに屈折率整合ゲル406を充填する。
なお、サブマウント418には、側面から底面にわたり電極420、421が形成されている。電極420、421が面間で途切れないようにサブマウント418の一部領域は面取り加工されている。
Step S6: Fill the gap between the light receiving element 403 and the optical coupling device 404 with the refractive index matching gel 406.
Note that electrodes 420 and 421 are formed on the submount 418 from the side surface to the bottom surface. A partial region of the submount 418 is chamfered so that the electrodes 420 and 421 are not interrupted between the surfaces.

実施の形態4では、コア部材407の受光素子側の端面407bと受光素子403の受光面とが対面する光学構造になっている。そのため、これらの間隔を実施の形態2に比べて小さくすることができる(例えば、光学距離200乃至300μm)。光学距離が短ければ、光結合効率が高まる。したがって、光結合効率を高めることにより、実装誤差の許容範囲を広くすることができる。   The fourth embodiment has an optical structure in which the end surface 407b of the core member 407 on the light receiving element side and the light receiving surface of the light receiving element 403 face each other. Therefore, these intervals can be reduced as compared with the second embodiment (for example, an optical distance of 200 to 300 μm). If the optical distance is short, the optical coupling efficiency increases. Therefore, by increasing the optical coupling efficiency, it is possible to widen the allowable range of mounting errors.

また、光結合デバイス404と受光素子403との位置合わせは、実施の形態2と同様に画像認識を用いて行う。このときの実装精度を50μm以下にできれば、実施の形態2と同様の受信パワーを得ることができる。
なお、上述した実施の形態3に係る光送信モジュールと実施の形態4に係る光受信モジュールとで光送受信システムを構成することができる。
Further, the alignment between the optical coupling device 404 and the light receiving element 403 is performed using image recognition as in the second embodiment. If the mounting accuracy at this time can be reduced to 50 μm or less, the reception power similar to that of the second embodiment can be obtained.
An optical transmission / reception system can be configured by the optical transmission module according to the third embodiment and the optical reception module according to the fourth embodiment.

以上、本発明に係る光送信モジュール、光受信モジュール、光送受信システムについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限られない。例えば、以下のような変形例が考えられる。
(1)実施の形態1では、光学ベンチ111を用いることで、光結合デバイス104とマルチモード光ファイバ105との位置合わせを容易にしている。しかし、容易に位置合わせの精度を確保することができれば、これに限らない。例えば、図20及び図21に示すように、光結合デバイス504にマルチモード光ファイバ505の外径よりもわずかに大きな径のガイド溝519を形成してもよい。実施の形態2についても同様である。
(2)実施の形態1において、発光素子側の端面107bでは略全反射することが期待できるので、端面に特段の処理を施していない。しかし、光反射部材を配設することによりさらなる反射率の向上を図ることができる場合には、図22及び図23に示すように端面に光反射部材623を配設してもよい。光反射部材623としては、誘電体多層膜や金属膜が考えられる。なお、金属コーティングの際には、光路を遮ることがないように、光結合デバイス604の底面及びマルチモード光ファイバ605との接続面に金属が回りこまないように注意すべきである。実施の形態2についても同様である。
(3)実施の形態では、コア部材の断面形状が円形であるが、これに限らない。例えば、断面形状が楕円形や四角形であっても構わない。
(4)実施の形態では、2チャンネルの構成で説明しているが、これに限らない。例えば、AV機器では、R、G、B、CLKの4種類の信号を入出力する仕様がある。このような場合に、4チャンネルの構成としてもよい。
The optical transmission module, the optical reception module, and the optical transmission / reception system according to the present invention have been described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments. For example, the following modifications can be considered.
(1) In the first embodiment, the optical bench 111 is used to facilitate the alignment between the optical coupling device 104 and the multimode optical fiber 105. However, the present invention is not limited to this as long as the alignment accuracy can be easily secured. For example, as shown in FIGS. 20 and 21, a guide groove 519 having a diameter slightly larger than the outer diameter of the multimode optical fiber 505 may be formed in the optical coupling device 504. The same applies to the second embodiment.
(2) In Embodiment 1, since it can be expected that the end face 107b on the light emitting element side is substantially totally reflected, no special treatment is applied to the end face. However, when the reflectance can be further improved by disposing the light reflecting member, the light reflecting member 623 may be disposed on the end face as shown in FIGS. As the light reflecting member 623, a dielectric multilayer film or a metal film can be considered. In the case of metal coating, care should be taken so that the metal does not go around the bottom surface of the optical coupling device 604 and the connection surface with the multimode optical fiber 605 so as not to block the optical path. The same applies to the second embodiment.
(3) Although the cross-sectional shape of the core member is circular in the embodiment, the present invention is not limited to this. For example, the cross-sectional shape may be an ellipse or a rectangle.
(4) Although the embodiment has been described with a two-channel configuration, the present invention is not limited to this. For example, AV equipment has specifications for inputting / outputting four types of signals R, G, B, and CLK. In such a case, a 4-channel configuration may be used.

本発明は、光信号通信に利用することができる。   The present invention can be used for optical signal communication.

実施の形態1に係る光送信モジュールの光軸断面図である。2 is a cross-sectional view of the optical axis of the optical transmission module according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る光送信モジュールの上面図である。4 is a top view of the optical transmission module according to Embodiment 1. FIG. 3種類のコア径毎に光結合効率と実装誤差の許容範囲との関係を表した図である。It is the figure showing the relationship between the optical coupling efficiency and the tolerance | permissible_range of a mounting error for every three types of core diameters. 光学ベンチの外形を示す三面図である。It is a three-plane figure which shows the external shape of an optical bench. 実施の形態1に係る光送信モジュールの側面図である。2 is a side view of the optical transmission module according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る光送信モジュールの上面図である。4 is a top view of the optical transmission module according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態2に係る光受信モジュールの光軸断面図である。FIG. 6 is an optical axis cross-sectional view of an optical receiver module according to Embodiment 2. 実施の形態2に係る光受信モジュールの上面図である。6 is a top view of an optical receiver module according to Embodiment 2. FIG. 3種類のコア径毎に光結合効率と実装誤差の許容範囲との関係を表した図である。It is the figure showing the relationship between the optical coupling efficiency and the tolerance | permissible_range of a mounting error for every three types of core diameters. 通信速度と最小受光感度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a communication speed and the minimum light reception sensitivity. 実施の形態2に係る光受信モジュールの側面図である。6 is a side view of an optical receiver module according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態2に係る光受信モジュールの上面図である。6 is a top view of an optical receiver module according to Embodiment 2. FIG. 本発明に係る光送受信システムの上面図である。1 is a top view of an optical transmission / reception system according to the present invention. 本発明に係る光送受信システムの損失評価を比較例とともに表した図である。It is the figure which represented the loss evaluation of the optical transmission / reception system which concerns on this invention with the comparative example. 実施の形態3に係る光送信モジュールの側面図である。6 is a side view of an optical transmission module according to Embodiment 3. FIG. 実施の形態3に係る光送信モジュールの上面図である。6 is a top view of an optical transmission module according to Embodiment 3. FIG. 発光素子と光結合デバイスとの間隔に対する結合効率を示す図である。It is a figure which shows the coupling efficiency with respect to the space | interval of a light emitting element and an optical coupling device. 実施の形態4に係る光受信モジュールの側面図である。FIG. 6 is a side view of an optical receiver module according to a fourth embodiment. 実施の形態4に係る光受信モジュールの上面図である。6 is a top view of an optical receiver module according to Embodiment 4. FIG. 変形例1に係る光送信モジュールの光軸断面図である。FIG. 6 is an optical axis cross-sectional view of an optical transmission module according to Modification 1. 変形例1に係る光送信モジュールの上面図である。FIG. 10 is a top view of an optical transmission module according to Modification 1. 変形例2に係る光送信モジュールの光軸断面図である。FIG. 10 is an optical axis cross-sectional view of an optical transmission module according to Modification 2. 変形例2に係る光送信モジュールの上面図である。10 is a top view of an optical transmission module according to Modification 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

101 光送信モジュール
102 電気回路基板
103 発光素子
104 光結合デバイス
105 マルチモード光ファイバ
106 屈折率整合ゲル
107 コア部材
108 クラッド部材
114 発光駆動素子
201 光受信モジュール
202 電気回路基板
203 受光素子
204 光結合デバイス
205 マルチモード光ファイバ
206 屈折率整合ゲル
207 コア部材
208 クラッド部材
214 信号変換素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Optical transmission module 102 Electric circuit board 103 Light emitting element 104 Optical coupling device 105 Multimode optical fiber 106 Refractive index matching gel 107 Core member 108 Cladding member 114 Light emission drive element 201 Optical receiving module 202 Electric circuit board 203 Light receiving element 204 Optical coupling device 205 Multimode Optical Fiber 206 Refractive Index Matching Gel 207 Core Member 208 Clad Member 214 Signal Conversion Element

Claims (21)

発光素子と、
マルチモード光ファイバと、
前記発光素子からの光を前記マルチモード光ファイバに導く、クラッド部材で被覆されたコア部材とを備え、
前記コア部材は、光路方向に見たときの発光素子側の端面が前記マルチモード光ファイバのコア端面よりも広いこと
を特徴とする光送信モジュール。
A light emitting element;
A multimode optical fiber;
A core member coated with a clad member that guides light from the light emitting element to the multimode optical fiber;
The optical transmission module, wherein the core member has an end face on a light emitting element side as viewed in an optical path direction wider than a core end face of the multimode optical fiber.
前記コア部材は、前記マルチモード光ファイバに向かって太さが連続的に縮小する部分を有するとともに、前記マルチモード光ファイバに向かって太さが拡大する部分がないこと
を特徴とする請求項1に記載の光送信モジュール。
The core member has a portion in which the thickness continuously decreases toward the multimode optical fiber and does not have a portion in which the thickness increases toward the multimode optical fiber. The optical transmission module according to 1.
前記コア部材は、発光素子側の端面から前記マルチモード光ファイバに向かって所定の距離だけ太さが一定の部分を有すること
を特徴とする請求項2に記載の光送信モジュール。
The optical transmission module according to claim 2, wherein the core member has a portion having a constant thickness by a predetermined distance from the end face on the light emitting element side toward the multimode optical fiber.
前記コア部材における発光素子側の端面は、前記発光素子の発光面に対して略45度傾斜しており、
発光素子の発光面から発された光がコア部材の発光素子側の端面で反射してマルチモード光ファイバ側の端面に向かうような関係位置に、発光素子とコア部材とが配されていること
を特徴とする請求項1に記載の光送信モジュール。
The end surface on the light emitting element side of the core member is inclined by approximately 45 degrees with respect to the light emitting surface of the light emitting element,
The light emitting element and the core member are arranged in a relational position such that light emitted from the light emitting surface of the light emitting element is reflected by the end surface on the light emitting element side of the core member and is directed to the end surface on the multimode optical fiber side. The optical transmission module according to claim 1.
前記コア部材の発光素子側の端面は空気に触れていること
を特徴とする請求項4に記載の光送信モジュール。
The optical transmission module according to claim 4, wherein an end surface of the core member on a light emitting element side is in contact with air.
前記コア部材の発光素子側の端面に光反射部材が配設されていること
を特徴とする請求項4に記載の光送信モジュール。
The optical transmission module according to claim 4, wherein a light reflecting member is disposed on an end surface of the core member on a light emitting element side.
前記発光素子と前記コア部材とは、前記コア部材における前記発光素子側の端面と前記発光素子との光学距離が500μm以内に配されており、
前記コア部材は、光路方向に見たときの発光素子側の端面の径が100μm乃至120μmであること
を特徴とする請求項1に記載の光送信モジュール。
The light emitting element and the core member are arranged such that an optical distance between the light emitting element side end surface of the core member and the light emitting element is within 500 μm,
2. The optical transmission module according to claim 1, wherein the core member has a diameter of an end face on a light emitting element side in the optical path direction of 100 μm to 120 μm.
前記コア部材は、さらに、光路方向に見たときのマルチモード光ファイバ側の端面が前記マルチモード光ファイバのコア端面よりも狭いこと
を特徴とする請求項1に記載の光送信モジュール。
2. The optical transmission module according to claim 1, wherein the core member further has an end surface on the multimode optical fiber side narrower than a core end surface of the multimode optical fiber when viewed in the optical path direction.
前記コア部材は、マルチモード光ファイバ側の端面の径が、マルチモード光ファイバのコア径の60%乃至80%であること
を特徴とする請求項8に記載の光送信モジュール。
9. The optical transmission module according to claim 8, wherein the core member has a diameter of an end face on the multimode optical fiber side that is 60% to 80% of a core diameter of the multimode optical fiber.
2個以上の発光素子と、
当該発光素子と同数のマルチモード光ファイバと、
各発光素子からの光を各発光素子に対応するマルチモード光ファイバに導く、クラッド部材で被覆された、前記発光素子と同数のコア部材とを備え、
前記コア部材は、それぞれ、光路方向に見たときの発光素子側の端面が前記マルチモード光ファイバのコア端面よりも広く、
全てのコア部材が所定ピッチで一体成形されており、
全ての発光素子が前記所定ピッチで同一チップに形成されていること
を特徴とする光送信モジュール。
Two or more light emitting elements;
The same number of multimode optical fibers as the light emitting elements;
A core member of the same number as the light emitting elements, which is covered with a clad member, guides light from each light emitting element to a multimode optical fiber corresponding to each light emitting element;
Each of the core members has a wider end surface on the light emitting element side when viewed in the optical path direction than the core end surface of the multimode optical fiber,
All core members are integrally molded at a predetermined pitch,
All the light emitting elements are formed in the same chip | tip with the said predetermined pitch, The optical transmission module characterized by the above-mentioned.
受光素子と、
マルチモード光ファイバと、
前記マルチモード光ファイバからの光を前記受光素子に導く、クラッド部材で被覆されたコア部材とを備え、
前記コア部材は、光路方向に見たときの受光素子側の端面が前記マルチモード光ファイバのコア端面よりも狭いこと
を特徴とする光受信モジュール。
A light receiving element;
A multimode optical fiber;
A core member coated with a clad member that guides light from the multimode optical fiber to the light receiving element;
The optical receiver module, wherein the core member has an end surface on the light receiving element side that is narrower than a core end surface of the multimode optical fiber when viewed in the optical path direction.
前記コア部材は、前記受光素子に向かって太さが連続的に縮小する部分を有するとともに、前記受光素子に向かって太さが拡大する部分がないこと
を特徴とする請求項11に記載の光送信モジュール。
The light according to claim 11, wherein the core member has a portion in which the thickness continuously decreases toward the light receiving element and does not have a portion in which the thickness increases toward the light receiving element. Transmission module.
前記コア部材は、マルチモード光ファイバ側の端面から前記受光素子に向かって所定の距離だけ太さが一定の部分を有すること
を特徴とする請求項12に記載の光送信モジュール。
The optical transmission module according to claim 12, wherein the core member has a portion having a constant thickness by a predetermined distance from an end surface on the multimode optical fiber side toward the light receiving element.
前記コア部材における受光素子側の端面は、前記受光素子の受光面に対して略45度傾斜しており、
マルチモード光ファイバから入射された光がコア部材の受光素子側の端面で反射して受光素子の受光面に向かうような関係位置に、受光素子とコア部材とが配されていること
を特徴とする請求項11に記載の光受信モジュール。
The end surface on the light receiving element side of the core member is inclined by approximately 45 degrees with respect to the light receiving surface of the light receiving element,
The light receiving element and the core member are arranged at a relative position such that light incident from the multimode optical fiber is reflected by the end surface of the core member on the light receiving element side and directed toward the light receiving surface of the light receiving element. The optical receiver module according to claim 11.
前記コア部材の受光素子側の端面は空気に触れていること
を特徴とする請求項14に記載の光受信モジュール。
The optical receiver module according to claim 14, wherein an end surface of the core member on a light receiving element side is in contact with air.
前記コア部材における受光素子側の端面に光反射部材が配設されていること
を特徴とする請求項14に記載の光送信モジュール。
The optical transmission module according to claim 14, wherein a light reflecting member is disposed on an end surface of the core member on a light receiving element side.
前記受光素子と前記コア部材とは、前記コア部材における前記受光素子側の端面と前記受光素子との光学距離が500μm以内に配されており、
前記コア部材は、光路方向に見たときの受光素子側の端面の径が40μm乃至60μmであること
を特徴とする請求項11に記載の光受信モジュール。
The light receiving element and the core member are arranged such that an optical distance between an end surface of the core member on the light receiving element side and the light receiving element is within 500 μm,
The optical receiver module according to claim 11, wherein the core member has a diameter of an end face on a light receiving element side in the optical path direction of 40 μm to 60 μm.
前記コア部材は、さらに、光路方向に見たときのマルチモード光ファイバ側の端面が前記マルチモード光ファイバのコア端面よりも広いこと
を特徴とする請求項11に記載の光受信モジュール。
The optical receiving module according to claim 11, wherein the core member further has an end surface on the multimode optical fiber side wider than a core end surface of the multimode optical fiber when viewed in the optical path direction.
前記コア部材は、マルチモード光ファイバ側の端面の径が、マルチモード光ファイバのコア径の120%乃至140%であること
を特徴とする請求項18に記載の光受信モジュール。
The optical receiving module according to claim 18, wherein the core member has a diameter of an end surface on the multimode optical fiber side of 120% to 140% of a core diameter of the multimode optical fiber.
2個以上の受光素子と、
当該受光素子と同数のマルチモード光ファイバと、
各マルチモード光ファイバからの光を各マルチモード光ファイバに対応する受光素子に導く、クラッド部材で被覆された、前記受光素子と同数のコア部材とを備え、
前記コア部材は、それぞれ、光路方向に見たときの受光素子側の端面が前記マルチモード光ファイバのコア端面よりも狭く、
全てのコア部材が所定ピッチで一体成形されており、
全ての発光素子が前記所定ピッチで同一チップに形成されていること
を特徴とする光受信モジュール。
Two or more light receiving elements;
The same number of multimode optical fibers as the light receiving elements;
A core member having the same number as the light receiving elements, which is covered with a clad member, guides light from each multimode optical fiber to a light receiving element corresponding to each multimode optical fiber;
Each of the core members has an end face on the light receiving element side when viewed in the optical path direction, which is narrower than the core end face of the multimode optical fiber,
All core members are integrally molded at a predetermined pitch,
All the light emitting elements are formed in the same chip | tip with the said predetermined pitch, The optical receiver module characterized by the above-mentioned.
光送信モジュールと光受信モジュールとがマルチモード光ファイバで光結合された光送受信システムであって、
前記光送信モジュールは、
発光素子と、
前記発光素子からの光を前記マルチモード光ファイバの一端に導く、クラッド部材で被覆された第1のコア部材とを備え、
前記光受信モジュールは、
受光素子と、
前記マルチモード光ファイバの他端からの光を前記受光素子に導く、クラッド部材で被覆された第2のコア部材とを備え、
前記第1のコア部材は、光路方向に見たときの発光素子側の端面が前記マルチモード光ファイバのコア端面よりも広く、
前記第2のコア部材は、光路方向に見たときの受光素子側の端面が前記マルチモード光ファイバのコア端面よりも狭いこと
を特徴とする光送受信システム。
An optical transmission / reception system in which an optical transmission module and an optical reception module are optically coupled by a multimode optical fiber,
The optical transmission module includes:
A light emitting element;
A first core member coated with a cladding member that guides light from the light emitting element to one end of the multimode optical fiber;
The optical receiving module is:
A light receiving element;
A second core member coated with a cladding member that guides light from the other end of the multimode optical fiber to the light receiving element;
The first core member has a wider end surface on the light emitting element side when viewed in the optical path direction than the core end surface of the multimode optical fiber,
The optical transmission / reception system, wherein the second core member has an end surface on the light receiving element side that is narrower than a core end surface of the multimode optical fiber when viewed in the optical path direction.
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