JP2007017810A - Structure for connecting optical element-attached optical fiber with coaxial electric wiring - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、受光素子または発光素子として機能する光素子をファイバ端面に取り付けた光素子付き光ファイバを、光素子との間で電気信号を送受する同軸電気配線に接続する構造に関するものである。 The present invention relates to a structure in which an optical fiber with an optical element in which an optical element functioning as a light receiving element or a light emitting element is attached to a fiber end face is connected to a coaxial electric wiring that transmits and receives an electrical signal to and from the optical element.
上記の光素子付き光ファイバとしては、たとえば特許文献１に記載のものが知られており、これによれば、光ファイバと、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）、フォトダイオード（ＰＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）などといった、光ファイバからの光信号を受光して電気信号に変換する受光素子または電気信号を光信号に変換して光ファイバへ出射する発光素子として機能する光素子とを、別体の光コネクタやガイド基板などを用いることなく実質的に直接接合させることができ、光通信に必要とされる光／電気変換デバイスとも呼べる光モジュールの小型化が可能になる。 As the above optical fiber with an optical element, for example, one described in Patent Document 1 is known. According to this, an optical fiber, a surface emitting laser (VCSEL), a photodiode (PD), a laser diode (LD) ), An optical element that functions as a light receiving element that receives an optical signal from an optical fiber and converts it into an electrical signal, or a light emitting element that converts an electrical signal into an optical signal and emits it to the optical fiber, such as a light emitting diode (LED) Can be substantially directly joined without using a separate optical connector, guide board, or the like, and an optical module that can be called an optical / electrical conversion device required for optical communication can be downsized.
この光素子付き光ファイバについては、実際に光通信を行う上で、ファイバ端面の光素子と外部機器や外部回路とを電気的接続させて両者間で電気信号の送受を可能ならしめる必要があり、上記特許文献１ではこの接続をソケット構造により実現している。 For optical fibers with optical elements, it is necessary to connect the optical elements on the fiber end face to external devices and external circuits to enable electrical signals to be transmitted and received between them. In Patent Document 1, this connection is realized by a socket structure.
より具体的には、光ファイバ側の構成をファイバ端面に光素子およびその電極を設けたものとし、ソケット側の構成をファイバ挿入穴の底面に電極を設けたものとし、光ファイバをソケットに挿入させた際にファイバ端面の電極と挿入穴底面の電極とが電気的に接触する構成としている。
ところで、近年の光通信の高速化に対応するには、光素子と外部間の電気信号伝送路となる電気配線を同軸構造とすることが好ましい。 By the way, in order to cope with the recent increase in the speed of optical communication, it is preferable that the electrical wiring serving as an electrical signal transmission path between the optical element and the outside has a coaxial structure.
しかしながら、上記特許文献１では、ソケット内を挿入穴底面から横方向に水平に走る電極が開示されているのみで、同軸構造については全く考慮されていない。 However, the above Patent Document 1 only discloses an electrode that runs horizontally in the socket from the bottom of the insertion hole in the lateral direction, and does not consider the coaxial structure at all.
そこで、以上のとおりの事情に鑑み、本願発明は、光素子付き光ファイバにおいて、簡単にファイバ端面の光素子と同軸構造の電気配線（以下「同軸電気配線」）とを電気的接続させることができる接続構造を提供することを課題としている。 Therefore, in view of the circumstances as described above, in the present invention, in the optical fiber with an optical element, the optical element on the end face of the fiber and the electrical wiring of the coaxial structure (hereinafter, “coaxial electrical wiring”) can be electrically connected. It is an object to provide a connection structure that can be used.
本願発明は、上記の課題を解決するものとして、第１には、ファイバ端面に光素子を備えた光素子付き光ファイバを同軸電気配線に接続する接続構造であって、光素子付き光ファイバの端部は、ファイバ端部にプラグ体が取り付けられたプラグ構造となっており、プラグ体は、ファイバ端面の光素子およびそのチップ基板とともにファイバ端部が挿入されるファイバ挿入部と、チップ基板を貫通した貫通電極を介してチップ基板上の光素子に電気的接続されているチップ基板裏面の裏面電極が露出する電極開口部と、プラグ体外壁面から外方に突出した嵌合凸部とを有しており、同軸電気配線の端部は、配線端部にソケット体が取り付けられたソケット構造となっており、ソケット体は、配線端部が挿入される配線挿入部と、光素子付き光ファイバのプラグ体が挿入されるプラグ体挿入部と、配線端面から突出した配線電極がプラグ体挿入部に露出する電極部と、プラグ体の嵌合凸部が嵌合されるソケット体内壁面の嵌合凹部とを有しており、光素子付き光ファイバ端部のプラグ体が同軸電気配線端部のソケット体に挿入された際に、嵌合凸部および嵌合凹部が嵌合してプラグ体およびソケット体が接合されるとともに、プラグ体の電極開口部にて露出している裏面電極およびソケット体の電極部にて露出している配線電極が接触する。 In order to solve the above-described problems, the present invention is, firstly, a connection structure for connecting an optical fiber with an optical element having an optical element on a fiber end face to a coaxial electric wiring, The end portion has a plug structure in which a plug body is attached to the fiber end portion. The plug body includes a fiber insertion portion into which the fiber end portion is inserted together with the optical element on the fiber end surface and the chip substrate, and a chip substrate. An electrode opening that exposes the back electrode on the back of the chip substrate that is electrically connected to the optical element on the chip substrate through the penetrating through electrode, and a fitting protrusion that protrudes outward from the outer wall surface of the plug body are provided. The end portion of the coaxial electric wiring has a socket structure in which a socket body is attached to the wiring end portion. The socket body includes a wiring insertion portion into which the wiring end portion is inserted and an optical frame with an optical element. The plug body insertion portion into which the plug body of the connector is inserted, the electrode portion from which the wiring electrode protruding from the wiring end surface is exposed to the plug body insertion portion, and the fitting in the wall surface of the socket body in which the fitting protrusion of the plug body is fitted When the plug body at the end of the optical fiber with an optical element is inserted into the socket body at the end of the coaxial electrical wiring, the fitting protrusion and the fitting recess are fitted to each other and the plug body The socket body is joined, and the back electrode exposed at the electrode opening of the plug body and the wiring electrode exposed at the electrode portion of the socket body come into contact.
第２には、前記接続構造において、ソケット体は、複数対のファイバ挿入部および電極開口部を有しており、プラグ体は、複数対の配線挿入部および電極部を有していることを特徴とする。 Second, in the connection structure, the socket body has a plurality of pairs of fiber insertion portions and electrode openings, and the plug body has a plurality of pairs of wiring insertion portions and electrode portions. Features.
上記第１の発明によれば、光素子付き光ファイバおよび同軸電気配線それぞれの端部を上記のとおりのプラグ体およびソケット体によるプラグ構造およびソケット構造とすることで、簡単なプラグ−ソケット接続だけで、光ファイバ端の光素子と同軸電気配線端の電極とを電気的接続でき、よって光素子付き光ファイバについて同軸電気配線を採用した高速通信を容易に且つ確実に実現できるようになる。 According to the first aspect of the present invention, only the simple plug-socket connection is achieved by adopting the plug structure and the socket structure by the plug body and the socket body as described above at the ends of the optical fiber with the optical element and the coaxial electric wiring. Therefore, the optical element at the end of the optical fiber and the electrode at the end of the coaxial electric wiring can be electrically connected, and thus high-speed communication employing the coaxial electric wiring can be easily and reliably realized for the optical fiber with the optical element.
上記第２の発明によれば、上記第１の発明と同様な効果が得られ、また、一度に複数の光素子付き光ファイバと同軸電気配線を接続させることができ、たとえば光素子付き光ファイバをその適宜位置に分岐路を設けて双方向伝送形態とした場合においても、各分岐路端の光素子をそれぞれ対応する同軸電気配線端の電極に一つのプラグ体および一つのソケット体で一度に簡単に電気的接続できるようになる。 According to the second invention, the same effects as those of the first invention can be obtained, and a plurality of optical fibers with optical elements and coaxial electric wiring can be connected at one time, for example, optical fibers with optical elements. Even in the case where a branch path is provided at an appropriate position to form a bidirectional transmission mode, the optical element at each branch path end is connected to the corresponding coaxial electric wiring end electrode by one plug body and one socket body at a time. Easy electrical connection.
［第一の実施形態］
図１および図２は、各々、上記のとおりの特徴を有する本願発明の一実施形態を示したものである。
[First embodiment]
1 and 2 each show an embodiment of the present invention having the above-described features.
本実施形態において、まず、光素子付き光ファイバ１の端部は、ファイバ端部にプラグ体３が取り付けられたプラグ構造となっており、プラグ体３は、ファイバ挿入部３１と電極開口部３２と嵌合凸部３３とを有している。 In the present embodiment, first, the end of the optical fiber with an optical element 1 has a plug structure in which the plug body 3 is attached to the end of the fiber, and the plug body 3 includes the fiber insertion portion 31 and the electrode opening portion 32. And a fitting convex portion 33.
より具体的には、光ファイバ１の端面には光素子２が取り付けられている。取り付け手法は特に限定されず、接着剤等を用いてファイバ端面に実質的に直接取り付けられていればよい。 More specifically, the optical element 2 is attached to the end face of the optical fiber 1. The attachment method is not particularly limited as long as it is substantially directly attached to the fiber end surface using an adhesive or the like.
光素子２は、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）、フォトダイオード（ＰＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）などといった受光素子または発光素子として機能するものであり、受光素子の場合では光ファイバ１内のクラッド１１に囲まれたコア１２を進んできた光信号６を受光面で受光して電気信号に変換し、発光素子の場合では電気信号を光信号６に変換して発光面から光ファイバ１内のコア１２に出射する。 The optical element 2 functions as a light receiving element or light emitting element such as a surface emitting laser (VCSEL), a photodiode (PD), a laser diode (LD), a light emitting diode (LED), etc. In the case of the light receiving element, an optical fiber is used. In the case of a light emitting element, the light signal 6 that has traveled through the core 12 surrounded by the clad 11 in the light source 1 is converted into an electrical signal. The light is emitted to the core 12 in the fiber 1.
この光素子２は、図３（ａ）（ｂ）にも例示したように、駆動用のチップ基板２１（ドライバチップとも呼べる）に搭載されており、チップ基板２１は貫通電極２２および裏面電極２３を備えている。貫通電極２２は、チップ基板２１の内部を上下方向に貫通したスルー電極である。裏面電極２３は、チップ基板２１の裏面に設けられた平板電極であり、貫通電極２２を介してチップ基板２１上の光素子２に電気的接続されている。光素子２は、これら貫通電極２２および裏面電極２３によってチップ基板２１を間にしてファイバ端面側が受発光面、その反対側が電極面となっており、後述するとおりに光素子２に向かって同軸電気配線４から真っ直ぐ伸びた配線電極４１と電気的接続されて、光信号６から変換した電気信号または光信号６に変換する電気信号を同軸電気配線４との間で送受可能となる。なお、貫通電極２２および裏面電極２３については、適宜の手法を用いて、光素子２をファイバ端面に取り付けた後に設けることもできる。 As illustrated in FIGS. 3A and 3B, the optical element 2 is mounted on a driving chip substrate 21 (also called a driver chip). The chip substrate 21 includes a through electrode 22 and a back electrode 23. It has. The through electrode 22 is a through electrode that penetrates the inside of the chip substrate 21 in the vertical direction. The back electrode 23 is a flat plate electrode provided on the back surface of the chip substrate 21, and is electrically connected to the optical element 2 on the chip substrate 21 through the through electrode 22. In the optical element 2, the fiber substrate end face side is a light emitting / receiving surface and the opposite side is an electrode surface with the through electrode 22 and the back electrode 23 interposed therebetween. An electrical signal converted from the optical signal 6 or an electrical signal converted into the optical signal 6 can be transmitted to and received from the coaxial electrical wiring 4 by being electrically connected to the wiring electrode 41 extending straight from the wiring 4. In addition, about the penetration electrode 22 and the back surface electrode 23, it can also provide after attaching the optical element 2 to a fiber end surface using an appropriate | suitable method.
プラグ体３は、樹脂製のもので、上記のとおりの光素子付き光ファイバ１の端部を囲むようにして、その端部壁面に接着剤等によって取り付けられている。 The plug body 3 is made of resin, and is attached to an end wall surface of the optical fiber with an optical element 1 as described above by an adhesive or the like.
このプラグ体３の略中央には、光素子２およびそのチップ基板２１ならびにファイバ端部を挿入可能な穴状のファイバ挿入部３１が設けられており、このファイバ挿入部３１に光素子２およびチップ基板２１とともにファイバ端部が挿入されて、ファイバ端部とファイバ挿入部３１とが接着剤等によって固定されている。 Near the center of the plug body 3, an optical element 2, its chip substrate 21, and a hole-like fiber insertion portion 31 into which a fiber end can be inserted are provided. The fiber end portion is inserted together with the substrate 21, and the fiber end portion and the fiber insertion portion 31 are fixed by an adhesive or the like.
プラグ体３の先端部には、ファイバ挿入部３１に挿入された光素子２のチップ基板２１裏面の裏面電極２３が露出する電極開口部３２が設けられている。この電極開口部３２は、ファイバ挿入部３１から先端方向に開口した形状を有しており、後述の同軸電気配線４の配線電極４１と裏面電極２３とが接触可能な程度に十分に開口して、プラグ体３先端にて裏面電極２３を露出させている。 An electrode opening 32 is provided at the tip of the plug body 3 so that the back electrode 23 on the back surface of the chip substrate 21 of the optical element 2 inserted into the fiber insertion portion 31 is exposed. The electrode opening 32 has a shape that opens in the distal direction from the fiber insertion portion 31, and is sufficiently open to allow contact between the wiring electrode 41 of the coaxial electric wiring 4 and the back electrode 23, which will be described later. The back electrode 23 is exposed at the tip of the plug body 3.
プラグ体３の外壁面における適宜位置には、外方に突出した嵌合突部３１が設けられている。この嵌合突部３１は、外壁面をぐるり一周した帯状となっていても、複数箇所に散在した点状となっていてもよい。 A fitting protrusion 31 protruding outward is provided at an appropriate position on the outer wall surface of the plug body 3. The fitting protrusion 31 may be in the form of a belt that goes around the outer wall surface, or may be in the form of dots scattered in a plurality of locations.
次に、同軸電気配線４の端部は、配線端部にソケット体５が取り付けられたソケット構造となっており、ソケット体５は、配線挿入部５１とプラグ体挿入部５２と電極部５３と嵌合凹部５４とを有している。 Next, the end portion of the coaxial electric wiring 4 has a socket structure in which the socket body 5 is attached to the wiring end portion. The socket body 5 includes the wiring insertion portion 51, the plug body insertion portion 52, and the electrode portion 53. And a fitting recess 54.
より具体的には、同軸電気配線４は、同軸構造の電気配線であって、端面から配線電極４１が外方に真っ直ぐ突出して伸びている。 More specifically, the coaxial electrical wiring 4 is an electrical wiring having a coaxial structure, and the wiring electrode 41 extends outwardly from the end face.
ソケット体５は、樹脂製のもので、同軸電気配線４の端部を囲むようにして、その端部壁面に接着剤等によって取り付けられている。 The socket body 5 is made of resin, and is attached to the end wall surface of the coaxial electrical wiring 4 with an adhesive or the like so as to surround the end portion of the coaxial electric wiring 4.
このソケット体５の略中央には、同軸電気配線４の端部を挿入可能な穴状の配線挿入部５１が設けられており、配線挿入部５１に同軸電気配線４の端部が挿入されて、互いに接着剤等によって固定されている。 A hole-like wiring insertion portion 51 into which the end of the coaxial electric wiring 4 can be inserted is provided at the approximate center of the socket body 5, and the end of the coaxial electric wiring 4 is inserted into the wiring insertion portion 51. Are fixed to each other by an adhesive or the like.
ソケット体５における配線挿入部５１とは反対側には、上記光素子付き光ファイバ１のプラグ体３が挿入可能な穴状のプラグ体挿入部５２が設けられており、プラグ体３が挿入された際に光素子付き光ファイバ１と同軸電気配線４とが同一直線上にて向かい合うようになっている。 On the opposite side of the socket body 5 from the wiring insertion portion 51, a hole-shaped plug body insertion portion 52 into which the plug body 3 of the optical fiber with optical element 1 can be inserted is provided, and the plug body 3 is inserted. In this case, the optical fiber with optical element 1 and the coaxial electric wiring 4 face each other on the same straight line.
また、ソケット体５における配線挿入部５１とプラグ体挿入部５２との間には、配線挿入部５１に挿入された同軸電気配線４の端面から上記のとおりに突出している配線電極４１がプラグ体挿入部５２内に露出する電極部５３が設けられている。配線電極４１は、配線挿入部５１から電極部５３を貫通してプラグ体挿入部５２へ露出しており、その露出した端部は、電極部５３上にて折れ曲がり、光素子２のチップ基板２１裏面の裏面電極２３との接触部分を形成している。 Moreover, between the wiring insertion part 51 and the plug body insertion part 52 in the socket body 5, the wiring electrode 41 which protrudes as mentioned above from the end surface of the coaxial electric wiring 4 inserted in the wiring insertion part 51 is a plug body. An electrode part 53 exposed in the insertion part 52 is provided. The wiring electrode 41 passes through the electrode portion 53 from the wiring insertion portion 51 and is exposed to the plug body insertion portion 52, and the exposed end portion is bent on the electrode portion 53, and the chip substrate 21 of the optical element 2. A contact portion with the back surface electrode 23 on the back surface is formed.
さらに、ソケット体５の内壁面つまりプラグ体挿入部５２の側壁面における適宜位置には、プラグ体３の上記嵌合凸部３３が嵌合される嵌合凹部５４が設けられている。この嵌合凹部５４は、嵌合凸部３３と同様に、外壁面をぐるり一周した帯状や複数箇所に散在した点状とできる。嵌合凸部３３の形状および位置に対応していればよい。なお、ソケット体５は、少なくともプラグ体挿入部５２を囲んだ側壁部分にある程度の弾性を持っており、プラグ体３がプラグ体挿入部５２に挿入されて嵌合凸部３３が嵌合凹部５４に嵌合する際に押圧力により一旦外方に広がり、嵌合した時にその力から解放されて元の形に戻るようになっている。 Furthermore, a fitting concave portion 54 into which the fitting convex portion 33 of the plug body 3 is fitted is provided at an appropriate position on the inner wall surface of the socket body 5, that is, the side wall surface of the plug body insertion portion 52. Similar to the fitting convex portion 33, the fitting concave portion 54 can be formed in a belt shape that goes around the outer wall surface or a point shape scattered in a plurality of places. What is necessary is just to respond | correspond to the shape and position of the fitting convex part 33. FIG. The socket body 5 has a certain degree of elasticity at least in a side wall portion surrounding the plug body insertion portion 52, and the plug body 3 is inserted into the plug body insertion portion 52 and the fitting convex portion 33 is fitted into the fitting concave portion 54. When it is fitted, it once spreads outward by the pressing force, and when it is fitted, it is released from the force and returns to its original shape.
そして、上記のとおりのプラグ体３によりプラグ構造とされた光素子付き光ファイバ１の端部とソケット体５によりソケット構造とされた同軸電気配線４の端部とを接続させる際には、プラグ体３をソケット体５に挿入させることで、嵌合凸部３３および嵌合凹部５４が嵌合してプラグ体３およびソケット体５が接合されるとともに、電極部５３が電極開口部３２に嵌り込み、電極開口部３２にて露出しているチップ基板２１の裏面電極２３および電極部５３にて露出している同軸電気配線４の配線電極４１が接触することとなる（図２参照）。 When connecting the end of the optical fiber with an optical element 1 having the plug structure by the plug body 3 as described above and the end of the coaxial electric wiring 4 having the socket structure by the socket body 5, the plug By inserting the body 3 into the socket body 5, the fitting convex portion 33 and the fitting concave portion 54 are fitted, the plug body 3 and the socket body 5 are joined, and the electrode portion 53 is fitted into the electrode opening 32. In other words, the back electrode 23 of the chip substrate 21 exposed at the electrode opening 32 and the wiring electrode 41 of the coaxial electrical wiring 4 exposed at the electrode portion 53 come into contact (see FIG. 2).
これにより、光素子付き光ファイバ１と同軸電気配線４との接続をプラグ−ソケット接続だけで行うことができ、よって光素子付き光ファイバ１について同軸電気配線４を採用した１０Ｇｂｐｓ以上もの高速通信を簡単に且つ確実に実現できる。 As a result, the optical fiber 1 with an optical element 1 and the coaxial electric wiring 4 can be connected only by plug-and-socket connection. Therefore, the optical fiber 1 with an optical element 1 can perform high-speed communication of 10 Gbps or more using the coaxial electric wiring 4. It can be realized easily and reliably.
以上のとおりの本願発明の接続構造を採用することで、たとえば図４に例示したように、光ファイバ１の一方の端部に発光素子となる光素子２を設けるとともにその端部を上記プラグ構造とし、他方の端部に受光素子となる光素子２を設けるとともにその端部を上記プラグ構造として、それぞれの端部を上記ソケット構造とされた同軸電極配線４の端部と簡単に電気的接続させることができ、両端にて同軸電気配線４を用いた高速光電気通信を実現できる。 By adopting the connection structure of the present invention as described above, for example, as illustrated in FIG. 4, an optical element 2 serving as a light emitting element is provided at one end portion of the optical fiber 1, and the end portion is connected to the plug structure. An optical element 2 serving as a light receiving element is provided at the other end and the end is the plug structure, and each end is easily electrically connected to the end of the coaxial electrode wiring 4 having the socket structure. High-speed opto-electric communication using the coaxial electric wiring 4 at both ends can be realized.
［第二の実施形態］
ところで、光素子付き光ファイバ１については、たとえば図５に例示したように、適宜位置に分岐路１３を設け、各分岐路１３に受光機能および発光機能を割り当てて、双方向伝送を可能ならしめる実施形態も考えられる。
[Second Embodiment]
By the way, for the optical fiber 1 with an optical element, for example, as illustrated in FIG. 5, a branch path 13 is provided at an appropriate position, and a light receiving function and a light emitting function are assigned to each branch path 13 so Embodiments are also conceivable.
しかしながら、図５に示した形態では、光ファイバ１の各分岐路１３端にて個別に同軸電気配線４との接続を行う必要があり、上記のとおりのプラグ−ソケット構造により簡単に行えるとしても、一つ一つを接続するにはやはり手間がかかる。 However, in the embodiment shown in FIG. 5, it is necessary to individually connect to the coaxial electric wiring 4 at each end of the branch path 13 of the optical fiber 1, and even if it can be easily performed by the plug-socket structure as described above, After all, it takes time to connect each one.
そこで、本願発明では、図６に例示したように、上記のプラグ構造およびソケット構造を、一度に複数のファイバ端部および配線端部を接続できる構造として、分岐路１３を持つ双方向伝送形態の光素子付き光ファイバ１に対応可能なものとすることができる。 Therefore, in the present invention, as illustrated in FIG. 6, the plug structure and the socket structure described above are configured so that a plurality of fiber ends and wiring ends can be connected at one time. It can be adapted to the optical fiber 1 with an optical element.
より具体的には、まず、プラグ構造を構成するプラグ体３については、分岐路１３に応じて上述したとおりのファイバ挿入部３１および電極開口部３２を複数対並設させる（図６では二対）。他方、ソケット構造を構成するソケット体５についても、上述したとおりの配線挿入部５１および電極部５３を複数対並設させる（図６では二対）。ソケット体５のプラグ体挿入部５２は、同様に複数対並設させてもよいが、図６に例示したようにプラグ体３全体が嵌る開口面積を広げた形状としてもよい。 More specifically, first, for the plug body 3 constituting the plug structure, a plurality of pairs of fiber insertion portions 31 and electrode openings 32 as described above are arranged in parallel according to the branch path 13 (two pairs in FIG. 6). ). On the other hand, with respect to the socket body 5 constituting the socket structure, a plurality of pairs of wiring insertion portions 51 and electrode portions 53 as described above are arranged in parallel (two pairs in FIG. 6). A plurality of pairs of plug body insertion portions 52 of the socket body 5 may be arranged in the same manner, but as illustrated in FIG. 6, the plug body 3 as a whole may have a widened opening area.
これにより、一つのプラグ体３にて複数のファイバ端部をまとめたプラグ構造、一つのソケット体５にて複数の配線端部をまとめたソケット構造を実現でき、よって図７および図８にも例示したように、光ファイバ１の各分岐路１３端の光素子２をそれぞれ対応する同軸電気配線４に対して一度に簡単に電気的接続できるようになる。 Accordingly, it is possible to realize a plug structure in which a plurality of fiber ends are integrated with one plug body 3, and a socket structure in which a plurality of wiring ends are integrated with one socket body 5, and thus also in FIGS. As illustrated, the optical element 2 at the end of each branch path 13 of the optical fiber 1 can be easily electrically connected to the corresponding coaxial electric wiring 4 at a time.
図７では、両端にて２分岐した双方向伝送形態の光素子付き光ファイバ１を１系路、対応した２本の同軸電気配線４に接続させており、図８の例は、両端にて２分岐した双方向伝送形態の光素子付き光ファイバ１を２系路、対応した４本の同軸電気配線４に接続させており、それぞれ一つのプラグ体３およびソケット体５によってこれを行っている。 In FIG. 7, the optical fiber 1 with an optical element having a bi-directional transmission configuration bifurcated at both ends is connected to one system path and two corresponding coaxial electric wires 4. The example in FIG. The optical fiber with an optical element 1 having a bifurcated bidirectional transmission configuration is connected to two lines and corresponding four coaxial electric wires 4, and this is performed by one plug body 3 and one socket body 5. .
またさらに、本実施形態におけるプラグ体３は、光ファイバ１の分岐路１３をもプラグ体３内に納める形態を有しており、各分岐路１３および各分岐路１３端の光素子２ならびにそれらを囲むプラグ体３を一体化させたプラグ構造を実現している。 Furthermore, the plug body 3 in the present embodiment has a form in which the branch path 13 of the optical fiber 1 is also accommodated in the plug body 3, and each branch path 13 and the optical element 2 at the end of each branch path 13 and those A plug structure in which the plug body 3 surrounding the plug is integrated is realized.
より具体的には、図６に例示したように、プラグ体３は、各ファイバ挿入部３１に連通した空間を持つ分岐路納め部３４を有しており、各分岐路１３の端部および光素子２が分岐路納め部３４を通ってファイバ挿入部３１内に挿入されて納まるとともに、それに続いて各分岐路１３が分岐路納め部３４内に入り込んで納まるようになる。 More specifically, as illustrated in FIG. 6, the plug body 3 includes a branch path accommodation section 34 having a space communicating with each fiber insertion section 31. The element 2 is inserted into the fiber insertion portion 31 through the branch path accommodation portion 34 and accommodated, and subsequently, each branch path 13 enters and is accommodated in the branch path accommodation portion 34.
これにより、一層納まりが良く、扱い易い双方向伝送形態の光素子付き光ファイバ１の同軸電気配線４への接続を実現することができる。 Thereby, the connection to the coaxial electric wiring 4 of the optical fiber 1 with an optical element of the bidirectional transmission form which is much more compact and easy to handle can be realized.
［第三の実施形態］
ここで、本願発明が対象とする光素子付き光ファイバ１の一実施形態ついて説明する。
[Third embodiment]
Here, an embodiment of the optical fiber 1 with an optical element targeted by the present invention will be described.
光ファイバ１にはシングルモードとマルチモードの２種類があるが、一般的には多種類の波長の光を多重できるマルチモードが用いられる。この場合、石英製の光ファイバ１ではコア径が５０ミクロン程度になる。一方、光素子２の寸法は、たとえばＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）では発光部が１０ミクロン径程度である。ＶＣＳＥＬから出る光は一定の角度を持って広がるため、発光面と光ファイバ１の端面間の距離が大きいと、ＶＣＳＥＬの光を十分に光ファイバ１に導入することが困難になる。 There are two types of optical fiber 1, a single mode and a multimode. Generally, a multimode capable of multiplexing light of many types of wavelengths is used. In this case, the quartz optical fiber 1 has a core diameter of about 50 microns. On the other hand, the size of the optical element 2 is such that, for example, in VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser), the light emitting portion has a diameter of about 10 microns. Since the light emitted from the VCSEL spreads at a certain angle, if the distance between the light emitting surface and the end face of the optical fiber 1 is large, it is difficult to sufficiently introduce the VCSEL light into the optical fiber 1.
従来では、そのためにＶＣＳＥＬとファイバ間にレンズを挿入するなどしていた。 Conventionally, for this purpose, a lens is inserted between the VCSEL and the fiber.
これに対し、本願発明が対象とする光素子付き光ファイバ１においては、ファイバ端面にＶＣＳＥＬを直接貼り付けるため、ＶＣＳＥＬと光ファイバ１の距離をミクロンオーダーで近接することが可能で、十分な結合が得られる。 On the other hand, in the optical fiber 1 with an optical element targeted by the present invention, since the VCSEL is directly attached to the fiber end surface, the distance between the VCSEL and the optical fiber 1 can be close to the micron order, and sufficient coupling is achieved. Is obtained.
また、このときのＶＣＳＥＬと光ファイバ１のアライメントについては、たとえば、ＶＣＳＥＬの発光部を直径１０ミクロン、光ファイバ１のコア１２を直径５０ミクロンとすれば、±４５ミクロンの精度でよいことになる。この値は、機械的精度で十分にアライメント可能であり、光を用いた光軸合わせであるアクティブアライメントを必要とせずに、機械的なアライメントであるパッシブアライメントによって接続できることを示す。そのため、コストの削減に大きく貢献する。 Further, regarding the alignment of the VCSEL and the optical fiber 1 at this time, for example, if the light emitting part of the VCSEL has a diameter of 10 microns and the core 12 of the optical fiber 1 has a diameter of 50 microns, the accuracy of ± 45 microns is sufficient. . This value indicates that sufficient alignment can be achieved with mechanical accuracy, and connection can be made by passive alignment, which is mechanical alignment, without requiring active alignment, which is optical alignment using light. Therefore, it greatly contributes to cost reduction.
以上の理由から、たとえば図９に例示したように、一つのチップ基板２１上に複数のＶＣＳＥＬが集積されたアレイ型ＶＣＳＥＬチップについても、ＶＣＳＥＬに対応する本数をまとめた光ファイバ１とパッシブアライメントで接着することが可能である。たとえば、４つのＶＣＳＥＬが２５０ミクロン間隔で集積されている場合には、４本の光ファイバ１をフェルール状の固定部材１４によって２５０ミクロン間隔でまとめて固定しておき、パッシブアライメント接着する。これにより、複数ＶＣＳＥＬおよび複数ファイバを一体化させた一つの光素子付き光ファイバ１を実現できる。 For the above reason, for example, as illustrated in FIG. 9, an array type VCSEL chip in which a plurality of VCSELs are integrated on one chip substrate 21 is also passively aligned with the optical fiber 1 in which the number corresponding to the VCSELs is collected. It is possible to adhere. For example, when four VCSELs are integrated at intervals of 250 microns, the four optical fibers 1 are fixed together at intervals of 250 microns by the ferrule-like fixing member 14, and then passive alignment bonding is performed. Thereby, the optical fiber 1 with one optical element which integrated multiple VCSELs and multiple fibers is realizable.
そして、この光素子付き光ファイバ１の電気的な接続も、上述と同様なプラグ体３およびソケット体５によって、各光ファイバ１に対応する同軸構造で実現できる。プラグ体３において、ファイバ挿入部３１は光素子付き光ファイバ１の端部をフェルール状の固定部材１４とともに挿入可能なもの、電極開口部３２は各ＶＣＳＥＬに対応する裏面電極２３を露出可能なものとする。ソケット体５においては、配線挿入部５１は複数の同軸電気配線４を挿入可能なもの、電極部５３は各同軸電気配線４の配線電極４１がプラグ体挿入部５２に露出可能なものとする。嵌合凸部３３、プラグ体挿入部５２、嵌合凹部５４その他の部位も当然、プラグ−ソケット接続を可能ならしめる形状寸法となっている。複数の同軸電気配線４は、予め一つにまとめて固定されていてもよい。 And the electrical connection of this optical fiber 1 with an optical element is also realizable by the coaxial structure corresponding to each optical fiber 1 with the plug body 3 and the socket body 5 similar to the above-mentioned. In the plug body 3, the fiber insertion portion 31 can insert the end of the optical fiber 1 with an optical element together with the ferrule-like fixing member 14, and the electrode opening 32 can expose the back electrode 23 corresponding to each VCSEL. And In the socket body 5, the wiring insertion part 51 can insert a plurality of coaxial electric wirings 4, and the electrode part 53 can expose the wiring electrode 41 of each coaxial electric wiring 4 to the plug body insertion part 52. Naturally, the fitting convex portion 33, the plug body insertion portion 52, the fitting concave portion 54, and other portions have shapes and dimensions that enable plug-socket connection. The plurality of coaxial electric wires 4 may be fixed together in advance.
以上のとおりの本実施形態は、アレイ型ＶＣＳＥＬチップを用いて大容量の信号伝送を行う場合に特に有効である。もちろん、ＶＣＳＥＬ以外のＰＤ、ＬＤ、ＬＥＤなどの光素子２についても、同様に本実施形態を適用できる。 The present embodiment as described above is particularly effective when large-capacity signal transmission is performed using an array-type VCSEL chip. Of course, the present embodiment can be similarly applied to optical elements 2 such as PD, LD, and LED other than VCSEL.
１ 光素子付き光ファイバ（光ファイバ）
１１ クラッド
１２ コア
１３ 分岐路
１４ フェルール状の固定部材
２ 光素子
２１ チップ基板
２２ 貫通電極
２３ 裏面電極
３ プラグ体
３１ ファイバ挿入部
３２ 電極開口部
３３ 嵌合凸部
３４ 分岐路納め部
４ 同軸電気配線
４１ 配線電極
５ ソケット体
５１ 配線挿入部
５２ プラグ体挿入部
５３ 電極部
５４ 嵌合凹部
６ 光信号
1 Optical fiber with optical elements (optical fiber)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Cladding 12 Core 13 Branching path 14 Ferrule-shaped fixing member 2 Optical element 21 Chip substrate 22 Through electrode 23 Back surface electrode 3 Plug body 31 Fiber insertion part 32 Electrode opening part 33 Fit convex part 34 Branching path accommodation part 4 Coaxial electric wiring 41 Wiring electrode 5 Socket body 51 Wiring insertion part 52 Plug body insertion part 53 Electrode part 54 Fitting recess 6 Optical signal
Claims (2)
光素子付き光ファイバの端部は、ファイバ端部にプラグ体が取り付けられたプラグ構造となっており、プラグ体は、ファイバ端面の光素子およびそのチップ基板とともにファイバ端部が挿入されるファイバ挿入部と、チップ基板を貫通した貫通電極を介してチップ基板上の光素子に電気的接続されているチップ基板裏面の裏面電極が露出する電極開口部と、プラグ体外壁面から外方に突出した嵌合凸部とを有しており、
同軸電気配線の端部は、配線端部にソケット体が取り付けられたソケット構造となっており、ソケット体は、配線端部が挿入される配線挿入部と、光素子付き光ファイバのプラグ体が挿入されるプラグ体挿入部と、配線端面から突出した配線電極がプラグ体挿入部に露出する電極部と、プラグ体の嵌合凸部が嵌合されるソケット体内壁面の嵌合凹部とを有しており、
光素子付き光ファイバ端部のプラグ体が同軸電気配線端部のソケット体に挿入された際に、嵌合凸部および嵌合凹部が嵌合してプラグ体およびソケット体が接合されるとともに、プラグ体の電極開口部にて露出している裏面電極およびソケット体の電極部にて露出している配線電極が接触することを特徴とする光素子付き光ファイバと同軸電気配線の接続構造。 A connection structure for connecting an optical fiber with an optical element having an optical element on a fiber end face to coaxial electric wiring,
The end of the optical fiber with an optical element has a plug structure in which a plug body is attached to the end of the fiber. , An electrode opening through which the back electrode on the back surface of the chip substrate is electrically connected to the optical element on the chip substrate through a through electrode penetrating the chip substrate, and a fitting protruding outward from the outer wall surface of the plug body Has a convex part,
The end portion of the coaxial electrical wiring has a socket structure in which a socket body is attached to the wiring end portion. The socket body includes a wiring insertion portion into which the wiring end portion is inserted and a plug body of an optical fiber with an optical element. The plug body insertion portion to be inserted, the electrode portion where the wiring electrode protruding from the wiring end surface is exposed to the plug body insertion portion, and the fitting concave portion of the wall surface of the socket body into which the fitting convex portion of the plug body is fitted. And
When the plug body at the end of the optical fiber with the optical element is inserted into the socket body at the end of the coaxial electric wiring, the fitting convex portion and the fitting concave portion are fitted, and the plug body and the socket body are joined. A connection structure between an optical fiber with an optical element and coaxial electric wiring, wherein a back electrode exposed at an electrode opening of a plug body and a wiring electrode exposed at an electrode portion of a socket body are in contact with each other.
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