JP2007121697A - 光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】光学結合特性を維持しながら小型化するとともに、組み立て時における作業性に優れ、かつ高信頼性の光モジュールを提案する。
【解決手段】グレーデッドインデックスファイバ部１ｂを有する光ファイバ１と、
該光ファイバ１と光学的に結合される受光部３ａもしくは発光部３ａを有する光素子３と、を備え、
光ファイバ１と光素子３との間に、グレーデッドインデックスファイバ部１ｂと光素子３の受光部３ａもしくは発光部３ａとの光学結合を調整する透明樹脂１０を介在させるとともに、
光ファイバ１の一端部および光素子３の受光部３ａもしくは発光部３ａに、透明樹脂１０が被着されていることを特徴とする
【選択図】 図１

Description

本発明は、光通信に使用される光ファイバを伝送する光の受光もしくは光ファイバに光を伝送するための発光装置に相当する光電変換機部に使用される光モジュールおよびこの光モジュールを形成する際の実装方法に関するものである。

光通信は昨今、FTTH（ファイバ・ツー・ザ・ホーム）に代表されるように各家庭への導入も促進されているため、光通信用部品の特性向上、小型化、および低価格化が求められている。しかしながら、光ファイバが接続される光電変換装置の小型化が遅れており、その原因は、光電変換装置や光学部品が金属パッケージや金属ホルダに取着されるため、それらを空間における光学結合により光学調整して組み立てられていたからである。このような光モジュールでは光電変換素子（以下、光素子とする）であるレーザーダイオードまたはフォトダイオードをレンズで光ファイバと結合するTO-CANタイプが広く用いられている。このTO-CANタイプの光モジュールはパッケージやキャリアに光素子を実装後、レンズ付き金属キャップなどで封止を行う。その後、光ファイバを保持したフェルールやレセプタクル取り付けるに際して光学結合のピークを読み取り、抵抗溶接やレーザ溶接を実施してパッケージとレセプタクルを機械的に接合していた。

一方で、小型化を目指した光モジュールとしては、従来のレンズを搭載しないような工夫を用いて作製されたものがある（たとえば特許文献１、２参照）。

特許文献１に示された光モジュールは、フェルールを用い、レンズを介すことなく光ファイバと光素子を直接光学結合させている。この光モジュールは、図５に示すように、面方受光素子５１（光素子と称する）が実装されたフレキシブルケーブル５４付基板５０の上方に、モジュール用光ファイバ５３を埋め込んだフェルール５２を光素子の光学軸がフェルール端面とほぼ直角になるように配置し、さらに、光素子と前記フェルールの端面を近接させて光素子と光ファイバをアクティブアライメント法により直接光学結合させた状態でフェルール５２の端面と基板５０を樹脂により固定していた。

また、特許文献２に示された光モジュール６０は、図６に示すように、フェルール６１の内部に光ファイバ６２が挿通され、このフェルール６１の後端寄りの光ファイバ６２のコア６２ａを軸方向に沿って外部に露出させた状態で、フェルール６１の後端寄りに、光ファイバ６２の軸方向に沿って平行な軸露出面６１ａと光ファイバ６２の軸方向と交差する方向に沿った軸交差露出面６１ｂとが形成され、フェルール６１の軸平行露出面６１ａ上に光素子であるフォトダイオード６４が配設されていた。
特開２００４−３４１３７０号公報 特開２００４−１９１７９４号公報

しかしながら、特許文献１に示された光モジュールは、光ファイバと光素子（面受発光素子）が近接するように構成されてはいたが、光ファイバと光素子がレンズを介することなく光学結合されていたため、光ファイバと光素子との間で光の結合損失が増大していた。また、面受発光素子は、側面受発光型の光素子と比較し、光出力が小さく、受発光特性が劣るため、たとえば、この光モジュールを用いて比較的長い距離において光を伝送させると、光の出力や感度が不十分になる問題が生じる可能性があった。ここで、この光モジュールに側面受発光型光素子（光素子）を適用する場合は、光素子が実装されている基板を円筒状スリーブ等の支持部材で支持する必要があるため、部品点数が増大するとともに、光ファイバと光素子を互いに位置決めをして効率よく光学結合することが困難であった。

また、特許文献２に示された光モジュールは、光ファイバ６２とフォトダイオード６４が段差部を有するフェルール６１上で同一軸線上になるように位置決めをしていたが、上記した位置決めをするためにはフェルール６１を精度良く加工する必要があった。しかしながら、このようなフェルール６１の加工は、フェルール６１のミクロン単位のばらつきを小さく押さえる必要があるため、その加工が技術的に大変困難であった。また、フェルール６１を切り欠いた部分に電極を形成する場合は、メッキや蒸着などによる薄膜加工、またはプリントなどによる厚膜加工を利用していたが、切り欠いた部分には段差部が生じていたため、その段差部に対してフォトマスクやプリント用メッシュの取着が困難であり、これにより、精度よく電極を形成することができなかった。

また、光電変換素子が実装されたパッケージもしくはキャップにレセプタクルなどを取ける場合は、各部材を互いに精度良く実装する必要がある。しかしながら、光ファイバをフェルール内に取り付けを行う際、通常は樹脂で行っているため、実装温度が比較的低い温度、たとえば１００℃以下である必要があった。この結果、実装の際には、局部的に温度を上げるためにレーザ装置等の高価な溶接装置を用いる必要があるため、製造工程上の制約が生じていた。

本発明おいては、グレーデッドインデックスファイバ部を有する光ファイバと、該光ファイバと光学的に結合される受光部もしくは発光部を有する光素子と、を備え、前記光ファイバと前記光素子との間に、前記グレーデッドインデックスファイバ部と前記光素子の受光部もしくは発光部との光学結合を調整する透明樹脂を介在させるとともに、前記光ファイバの一端部および前記光素子の受光部もしくは発光部に、前記透明樹脂が被着されていることを特徴とする。

また、前記光ファイバは、前記グレーデッドインデックスファイバ部の少なくとも一端、もしくは両端にコアレスファイバ部をさらに備えることを特徴とする。

また、前記光ファイバは、筒体の内部に保持されることが好ましく、前記筒体の一端に、前記光ファイバの光軸方向と略平行な平面部を有する突出部が形成されていてもよい。

また、本発明においては、前記光素子を基板上に搭載するとともに、該基板を前記平面部に載置し、前記基板の下面部と前記突出部の平面部とを接合することが好ましい。

また、本発明においては、前記基板上に、前記光素子に給電するための端子をさらに備えてもよい。

また、前記光素子は、前記筒体の一端と一体的に接合されている樹脂で被覆されてもよい。

また、前記筒体の他端は、前記光ファイバと光学的に結合するためのプラグが挿入されるホルダに保持されることが好ましい。

また、前記光素子は、側面入射型の受光素子もしくは側面出射型の発光素子であることが好ましい。

本発明に係る光モジュールでは、光ファイバにグレーデッドインデックスファイバ部を設け、前記光ファイバと光素子との間に、前記グレーデッドインデックスファイバ部と前記光素子の受光部もしくは発光部との光学結合を調整する透明樹脂を介在させている。その結果、従来のような大型のレンズを用いることなく光ファイバと光素子とが光学結合されるため、光ファイバと光素子との高い光の結合効率を維持しながら、光モジュールを小型化できる。また、本発明に係る光モジュールでは、透明樹脂で光学結合の微調整を施すことできるため、光モジュールの組立における作業性を向上できる。さらに、本発明に係る光モジュールでは、前記光ファイバの一端部および前記光素子の受光部もしくは発光部に、前記透明樹脂が被着されているため、光ファイバと光素子との間に生じる空間の形成を抑制できることから小型で且つ優れた光学結合で実装が実現できる。その結果、光ファイバと光素子との間の光の授受が前記透明樹脂を介して効率よく行われる。

さらに、前記光ファイバが、前記グレーデッドインデックスファイバ部の少なくとも一端、たとえば、前記光素子と前記グレーデッドインデックスファイバ部との間に位置する箇所にコアレスファイバ部を備えれば、前記光素子と結合する前記光ファイバの距離（ワーキングディスタンス）を前記コアレスファイバで調整することが可能となるため、光路上の空間を抑制し、光学部品や光ファイバと接する空間の境界面、すなわち、屈折率が急激に変化する境界面を少なくすることができるので、光の反射ロスを抑えることが可能となる。さらに、このような構成であれば、光学調整するための前記透明樹脂の使用量を低減することができるため、樹脂を透過する際に若干生じる光の損失を小さくすると同時に温度差に依存する樹脂の熱膨張による物理変動を抑制できる。

またさらに、前記光ファイバが、前記グレーデッドインデックスファイバ部の両端に、コアレスファイバ部を備えれば、上述したように、一方では、光素子と光学結合する光ファイバの距離（ワーキングディスタンス）を調整することができる。また他方では、たとえば、前記グレーデッドインデックスファイバ部の一端にコアレスファイバ部を介してシングルモードファイバ部を接続した光ファイバを用いる場合、光素子（発光素子）からの光が光学結合するシングルモードファイバ部とのワーキングディスタンスを前記コアレスファイバ部で調整することが可能となるため、シングルモードファイバ部に効率よく光を入射することができる。

またさらに、前記光ファイバを筒体、たとえば、フェルールの内部に保持すれば、前記光ファイバの曲げや破損による光の損失を抑制することができるとともに、光モジュールを組み立てる際に、操作性が向上する。また、前記筒体の一端に、前記光ファイバの光軸方向と略平行な平面部を有する突出部を形成すれば、光素子の実装などが容易になる。さらには、前記光素子を基板上に搭載するとともに、該基板を前記平面部に載置し、前記基板の下面部と前記突出部の平面部とを接合させれば、光素子と光ファイバの角度調芯後に、基板を支持することが可能となり、光素子と光ファイバを光の損失を低減させて光学的に結合することができるとともに、実装後の光学結合部分の位置ずれが低減される。

またさらに、前記基板上において、前記光素子に給電するための端子をさらに備えれば、容易にコネクタ等に接続できるとともに、光素子の実装時におけるアクティブアライメント操作が簡易化される。

またさらに、前記光素子を前記筒体の一端と一体的に接合されている樹脂、たとえば、耐湿性が高い樹脂を用いれば、高温高湿の環境で使用する場合でも、前記光素子を樹脂で保護することにより、信頼性の高い光モジュールを提供できる。また、たとえば、遮光機能を有するような有色の樹脂を用いれば、光モジュールの外部から他の光（光ノイズ）が光素子に入射されても、前記樹脂によって光ノイズを遮断することができるため、光モジュールの信頼性が向上する。

またさらに、筒体の他端は、前記光ファイバと光学的に結合するためのプラグが挿入されるホルダに保持されることで、プラグが有する光ファイバと、筒体の内部に保持されている光ファイバとが光学的に接続しやすい形態となる。

ここで、側面入射型の受光素子や側面出射型の発光素子のMFD（モードフィールド径）は面受発光型素子と比較して小さい。しかしながら、本発明においては、レンズ機能を有するグレーデッドインデックスファイバ部を有する光ファイバを用いているため、面受発光型素子と比較して、比較的距離の長い伝送特性に優れた側面入射型の受光素子や側面出射型の発光素子を搭載する光モジュールを提供できる。

以下に、本発明に係る光モジュールについて、図１〜図４を参照して説明する。

図１は本発明の第一実施形態に係る光モジュール１００を示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）、（ｃ）は断面図である。光モジュール１００は、光ファイバ１（シングルモードファイバ部１ａ、グレーデッドインデックスファイバ部１ｂ、コアレスファイバ部１ｃ）を内部で保持する筒体（以下、フェルール２とする）と、光素子に相当する発光素子３、受光素子４、およびチップ部品５が搭載された基板（以下、キャリア６とする）に、電極パターン７、ビアホール導体８、外部電子回路に接続され、光素子に給電可能な端子に相当する端子ピン９を備える光電変換装置１０１と、フェルール２と基板６を被着する透明樹脂１０、基板６上に搭載される光素子を被覆するエンキャプシュレーション樹脂１１から構成されている。

光ファイバ１には、シングルモードファイバ部１ａ、グレーデッドインデックスファイバ部１ｂ、コアレスファイバ部１ｃ等の光ファイバが用いられる。

光ファイバ１の一部に用いられるシングルモードファイバ部１ａは、長距離の光通信に適した光ファイバであり、モードフィールド径が約１０μｍ、クラッド径が約１２５μｍの光ファイバであり、たとえば、石英等のガラスで構成されている。

光ファイバ１の一部に用いられるグレーデッドインデックスファイバ部１ｂは、光ファイバの中心軸から外周に向かって徐々に小さくなるような軸対称の屈折率分布を有する光ファイバであり、一般にはマルチモード伝送用に用いられている。この屈折率分布は、光ファイバの中心軸からの距離、即ち、光ファイバ半径のほぼ２乗の値に依存して光ファイバの外周に向かって小さくなっている。また、このグレーデッドインデックスファイバ部１ｂが有する屈折率分布は、ＧＲＩＮレンズと同様にレンズ効果を持つため、適当な屈折率分布のグレーデッドインデックスファイバ部１ｂを適切な長さで用いれば、結合効率よく光学系を構成することができる。

ここで、通常のＧＲＩＮレンズは、一般に、光ファイバ径よりも大きいため、光ファイバとの取り付けには特殊な治具を必要とする。しかしながら、本発明のようなグレーデッドインデックスファイバ部１ｂであれば、たとえばシングルモードファイバ部１ａと同等の外径を有するとともに融着により容易に接続することができる。

光ファイバ１の一部に用いられるコアレスファイバ部１ｃは、グレーデッドインデックスファイバ部１ｂの一端もしくは両端に、たとえば、融着により接続される。コアレスファイバ部１ｃは、光素子と光ファイバ１が効率良く光学結合するワーキングディスタンスを確保（調整）する機能を有する光ファイバである。コアレスファイバ部１ｃは、屈折率が一様のガラス体であり、たとえば、ｎ＝１．４６程度を有する石英系のガラス体で構成されている。また、コアレスファイバ部１ｃの長さは、光素子がシングルモードファイバに効率良く光学結合するワーキングディスタンスを確保する長さに設定される。

ここで、図１（ｂ）のように、コアレスファイバ部１ｃがグレーデッドインデックスファイバ部１ｂの光素子側に位置する一端に融着接続されている場合は、たとえば、予め、グレーデッドインデックスファイバ部１ｂとコアレスファイバ部１ｃを融着接続した光ファイバを用意し、グレーデッドインデックスファイバ部１ｂの長さに準じ、コアレスファイバ１ｃの長さを調整すればよく、このとき、コアレスファイバ部１ｃは、切りしろとして利用することもできる。また、図１（ｃ）に示すように、コアレスファイバ部１ｃ’シングルモードファイバ部１ａとグレーデッドインデックスファイバ部１ｂとの間に介在する場合は、グレーデッドインデックスファイバの長さとその取り付け位置を考慮し、光素子と光ファイバ１とが効率良く光学結合するワーキングディスタンスを確保する長さに設定される。

フェルール２は、その内部（貫通孔）で光ファイバ１を保持する機能を有し、光ファイバに作用する外力を抑制することができる。また、フェルール２は、たとえば、アルミナ、ジルコニア等のセラミックス、またはガラス等から構成される。また、フェルール２がセラミックスで構成されていれば、押出成形等により筒状に形成した成形体を焼成し、研磨等を施して作製することができる。

発光素子３は通信のデータなどの電気信号を光に変換し、発光部３ａから光ファイバ等の伝送媒体に光を伝送する為のアクティブデバイスであり、ＧａＡｓやＩｎＰなどの化合物半導体から構成されている。なお、本発明の光モジュールにおける光素子３は、受光・発光の双方に応用可能であるため、図１では光素子３が発光素子である場合が示されているが、この光素子３が受光素子であってもよい。さらに、発光素子３は、側方発光や面発光素子に関わりなく適用が可能であり、さらに受光素子についても同様に、この形態をとることができる。

受光素子４は、発光素子３の発光部３ａから出射される光を受光してモニターするとともに、受光された光を電気信号に変換する機能を有するアクティブデバイスであり、ＧａＡｓやＩｎＰなどの化合物半導体から構成されている。そして、この電気信号は、電極等を介して発光素子３の制御回路に伝送され、該制御回路からのフィードバックにより、発光素子３の光量を制御する。

チップ部品５には、たとえば、コンデンサ、抵抗器、インダクタンス用チップ部品の他に、発光素子３の近傍に搭載されるＳｉ半導体からなるドライバー用ＩＣや受光素子４の近傍に搭載されるＳｉ半導体からなるプリアンプ用ＩＣなどが用いられ、電極パターン上に、ワイヤボンディング、フリップチップ、およびロウ付等の方法で実装される。そして、このチップ部品は、電極パターン７を介して光素子と電気的に接続される。

基板となるキャリア６は、光素子に相当する発光素子３、受光素子４、およびチップ部品５等を搭載するためのものであり、アルミナ等のセラミックス、セラミックスに所定のガラス成分を添加すること得られるＬＴＣＣ（低温焼成セラミックス）からなるセラミック材料で構成されるセラミック基板、または樹脂材料で構成される樹脂基板であってもよい。

ビアホール導体８は、電極パターン７と電気的に接続されるとともに、外部電子回路との接続を司る給電・信号供給あるいは信号取り出し用の端子ピン９とも電気的に接続されている。この端子ピン９は、外部電子回路との電気の授受が可能なものであればよく、たとえば、ＦｅとＮｉとの合金、金属ボール、および半田等からなるバンプ、または導体が埋設された樹脂からなるフラットケーブル等でもよい。

透明樹脂１０は光の透過を許容する樹脂であり、また、光ファイバ１と発光素子３との間の距離を調整し、光ファイバ１と発光素子３との光学結合を最適化する機能を有する。

この透明樹脂１０は、光の透過を許容する樹脂であればよく、たとえば紫外線の照射により硬化するＵＶ硬化樹脂（たとえば、エポキシ樹脂）、熱により硬化する熱硬化性樹脂（たとえば、アクリル樹脂）、および熱により軟化し、その後、冷却によって硬化する熱可塑性樹脂（たとえば、ポリカーボネート樹脂）を用いることができる。特に、透明樹脂１０がＵＶ硬化樹脂もしくはＵＶ照射で初期段階の硬化が可能な樹脂であれば、光学調整時に熱をかけることなく光ファイバ１と発光素子３とを透明樹脂１０を介してアライメントして光学結合させることができるため好ましい。これは、光学調整時に熱によって透明樹脂１０を硬化させると、透明樹脂１０の硬化時に、実装されている光素子が微小に動いたり、また、フェルール２の内部に光ファイバ１を保持する際に使用される接着剤の耐熱性が低い場合、光ファイバ１に位置ずれが生じ、光の結合損失が大きくなる可能性があるからである。なお、透明樹脂１０による光学結合の調整とは、光素子３（発光素子）または光ファイバ１から放出されたビームがグレーデッドインデックスファイバ部１ｂを介して光ファイバ１もしくは光素子３（発光素子）に入射するときに、光学結合がピークとなるビームウエストになるように、距離や角度を調整することである。

以下に、光モジュール１００の製造方法について説明する。

まず、シングルモードファイバ部１ａ、グレーデッドインデックスファイバ部１ｂ、およびコアレスファイバ部１ｃをそれぞれ熱により融着接続して光ファイバ１を得る。

次いで、図１（ｂ）に示すように、セラミックス等からなる筒体の一端に、光ファイバ１が挿入される貫通孔の軸方向（光ファイバの光軸方向）に略平行な平面部を有する突出部を形成してフェルール２が作製される。なお、この突出部は、たとえば、半導体カットをするダイヤモンド材が表面に配される鋸歯などで切断して形成することができる。その後、光ファイバ１をコアレスファイバ部１ｃが前記突出部側に位置するように挿入し、前記貫通孔内に塗布されるエポキシ樹脂等の接着剤を介して接着することにより、フェルール２の内部に光ファイバ１が保持される。なお、図１（ｂ）に示すフェルール２の形態では、光電変換装置を光学調整後、実装把持しやすいように光ファイバの光軸方向に略平行な平面部を有する突出部を設けているが、この形態はあくまで一例であり、フェルール２の形状は、光ファイバ１を内部で保持可能な筒体であれば、特に限定されるものではない。

次に、光モジュールを構成する光電変換装置１０１の製造方法について説明する。

まず、たとえば多層のセラミックス成形体にビアホール導体８や電極パターン７をタングステンやモリブデンなどのペーストを充填、印刷した後、セラミック材と同時焼成することによりキャリア６を得る。次に、ビアホール導体８の上面にＮｉなどのメッキを施した後、該メッキ層に端子ピン９がロウ材により取り付けられる。最後に、電極パターン７にＮｉメッキやＡｕメッキなどを施した後に、発光素子、受光素子、チップ部品、ＩＣ等をワイアボンドやバンプにより実装する。なお、キャリア６は材料、サイズ、および端子ピンの取り出し方向は、光学調製時に実装装置や治具で把持しやすい様に選ばれるものであり、図１に示すキャリア６の形態はあくまで一例である。

次に、光ファイバ１を内部で保持するフェルール２と光電変換装置１０１との接合について説明する
まず、突出部が形成されたフェルール２の端面、および突出部の平面部にエポキシ樹脂等からなるＵＶ硬化樹脂（透明樹脂１０）を塗布する。なお、このフェルール２の端面には、光の反射を抑制するために、斜め研磨加工を施したり、無反射コートを被着させてもよい。

次いで、透明樹脂１０が硬化してない状態で、光電変換装置１０１の端子ピン９にソケット（不図示）などを介して給電して発光素子３を稼動させ、フェルール２の突出部の平面部に光電変換装置１０１を載置する。そして、フェルール２と発光素子３の発光部３ａからの光を光ファイバ１に入射し、光学結合のピークが最大になるようにフェルール２の端面（光ファイバ１の一端部）と光電変換装置１０１（発光素子３の発光部３ａ）の間隔を透明樹脂１０の厚み、および接着角度等を調整して位置決めした後に、透明樹脂１０に紫外光を照射して硬化させて、フェルール２の端面（光ファイバ１の一端部）と光電変換装置１０１（発光素子３の発光部３ａ）を透明樹脂１０に被着させる。最後に、発光素子３、受光素子４、およびチップ部品５等を保護するために、熱硬化樹脂などのエンキャプシュレーション樹脂１１で被覆することにより光モジュール１００を得る。

次に、光モジュール１００の作用について説明する。

外部回路基板（不図示）から供給された電気信号や電力は、端子ピン９から給電され、その電気信号はビアホール導体８や電極パターン７を介して光素子３（発光素子）に伝送された後に、光素子３で光信号に変換される。

その光信号（光）は透明樹脂１０を透過してコアレスファイバ部１ｃを介してグレーデッドインデックスファイバ部１ｂに入射される。そして、グレーデッドインデックスファイバ部１ｂに入射された光は該グレーデッドインデックスファイバ部１ｂが持つレンズ機能で適切なビームに絞られた後に、シングルモードファイバ１ａに入射される。このような光モジュール１００は、光送信用の光モジュールとして使用される。

また、光素子３が受光素子である場合はシングルモードファイバ部１ａから伝送された光は光ファイバ端から発する光信号となり、グレーデッドインデクスファイバ部１ｂに入射される。そして、グレーデッドインデックスファイバ部１ｂに入射された光は該グレーデッドインデックスファイバ部が持つレンズ機能で適切なビームに絞られ、コアレスファイバ１ｃおよび透明樹脂１０を介して受光素子に入射される。受光素子は、入射された光信号を電気信号に変換する。その後、電気信号は、電極パターン７やビアホール導体８などを通り、端子ピン９を介して接続された外部回路基板（不図示）に伝送させる。このような光モジュール１００は、光受信用の光モジュールとして使用される。

そして、本発明の光モジュールによれば、光ファイバ１にグレーデッドインデックスファイバ部１ｂを設け、光ファイバ１と光素子との間に、グレーデッドインデックスファイバ部１ｃと光素子の受光部もしくは発光部との光学結合を調整する透明樹脂を介在させている。その結果、本発明の光モジュールでは、従来のような大型のレンズを用いることなく光ファイバ１と光素子とが光学結合されるため、光ファイバ１と光素子との光の結合効率を維持しながら、光モジュールを小型化できる。さらに、本発明の光モジュールでは、透明樹脂１０で光学結合の微調整を施すことできるため、光モジュールの組立における作業性を向上できる。このような本発明の光モジュールは、ＦＴＴＨなどの小型で且つ低価格で量産性を必要とする局内や加入者用通信装置などのアクティブ部品として実装され、電話などの音声信号、メールやＦＡＸなどのデータ信号さらにテレビや映画などのビデオ信号などを光信号に変え送受信する通信モジュールに使用される。

図２は本発明の第二実施形態に係る光モジュール２００を示した断面図である。なお、図２〜４において、図１と同一部材については、同一符号を付し説明を省略するものとする。

光モジュール２００は、本発明の第一実施形態で用いた光モジュール１００、ホルダ２１、スリーブ２２、シェル２５から構成される、いわゆる、光レセプタクル型の光モジュールである。

ホルダ２１は、貫通孔を有しており、該貫通孔の内面で光モジュール１００のフェルール２の一端を保持するための部材であり、ステンレス等の金属で構成されている。

スリーブ２２は、貫通孔を有する筒体であり、その貫通孔の一端の開孔からフェルール２が挿入され、一方で、他端の開孔から内部で光ファイバ２４を保持するプラグ２３が挿入される部材である。そして、スリーブ２２は、前記貫通孔内でフェルール２の内部で保持される光ファイバ１と、プラグ２３の内部で保持される光ファイバ２４とを当接させて光学結合を促す機能を有する。スリーブ２２は、たとえば、金属、ジルコニア等のセラミックス、または樹脂等で構成されている。

また、プラグ２３の材質と形状は、フェルール２と同等のものを用いればよい。さらに、プラグ２３とフェルール２が互いに当接するそれぞれの端面がＰＣ研磨されていれば、光学結合をさらに向上させることもできる。

シェル２５は、プラグを案内するための開口部を有するとともに、スリーブ２２の一部を保護するための部材であり、たとえば、ステンレス等の金属、セラミックス、または樹脂等から構成される。

このような光レセプタクル型の光モジュール２００では、外部の光学部品、たとえば、プラグ２３と光モジュール１００の光学結合がスリーブ２２を介して容易に実現することができる。

次に、光モジュール２００の製造方法について説明する。

まず、光モジュール１００の製造方法に準じ、光ファイバ１が保持されるフェルール２と光電変換装置１０１を作製する。

次いで、切削等によって作製されたホルダ２１の貫通孔内にフェルール２の一端を圧入し、ホルダ２１にフェルール２を保持する。次に、フェルール２の他端にジルコニア等のセラミックスからなる円筒状のスリーブ２２を挿入して固定する。さらに、スリーブ２２の一部が収納されるように樹脂等からなる円筒状のシェル２５を配置し、該シェル２５をホルダ２１と圧入や接着等で固定することにより、光レセプタクル部２０が作製される。

最後に、本発明の第一実施形態と同様の方法を用いて透明樹脂１０を硬化させてフェルール２と光電変換装置１０１を高精度に接着固定することにより、光モジュール２００を得る。

図３は本発明の第三実施形態に係る光モジュール３００を示した断面図である。

光モジュール３００は、光モジュール１００と基本構成は同じであるが、フェルール２の一端に突出部が存在しない点で相違し、光電変換素子１０１が樹脂３１によって被覆されるとともに、該樹脂３１でフェルール２と一体的に接合されている。

具体的には、光モジュール１００で用いているエンキャプシュレーション樹脂１１の代わりに、フェルール２の一部を覆うとともに、フェルール２と光電変換装置１０１とを一体化するように樹脂３１でトランスファーモールドする形態である。

この光モジュール３００では、フェルール２に突出部を形成する加工を省略することができる。したがって、フェルール２の光電変換素子１０１と接合する端面は、図３に示すような平面であってもよい。

樹脂３１は、温度変化による光学部品の位置ずれを低減させるため、低膨張率の樹脂、たとえば、エポキシ樹脂等で構成される。また、樹脂３１は、耐湿性を向上させるために、樹脂の中にシリカなどからなるフィラーを３０乃至６０重量％混合させてもよく、さらに、添加するフィラーの５乃至３０重量％対し、容積が０．１乃至２．０ｍｌ/ｇの細孔を形成させてもよい。

また、樹脂３１は、光モジュールに入射される外部からの光を遮断するような遮光性のある有色な樹脂、たとえば黒色系の樹脂を用いてもよい。

次に、光モジュール３００の製造方法について説明する。

まず、光モジュール１００の製造方法に準じ、光モジュール１００を作製する。なお、この光モジュール１００は、フェルール２に突出部は形成されていない。

次いで、上記で作製された光モジュール１００をインジェクションモールド用金型に取り付け、樹脂３１として、たとえばエポキシ樹脂を用い、樹脂３１をタブレット状にして樹脂供給部分にセットし、約１００℃の熱をかけて融かした樹脂を金型に打ち込み、冷却硬化することで光モジュール３００を得る。

図４は本発明の第四実施形態に係る光モジュール４００を示した断面図である。

光モジュール４００は、光モジュール３００を用いる光レセプタクル型の光モジュールである。この光モジュール４００であっても、光モジュール２００と同等の効果を得ることができる。なお、この光モジュール４００は、光モジュール２００と光モジュール３００の製造方法を用いれば、作製することができる。

以上は本発明に係る実施の形態ついていくつかの例を挙げたに過ぎず、本発明の技術思想または原理を逸脱しなければ、上述の実施形態に種々の変更を加えてもかまわない。

本発明の光モジュールを示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）、（ｃ）は断面図である。 本発明の光モジュール第二実施形態を示す断面図である。 本発明の光モジュール第三実施形態を示す断面図である。 本発明の光モジュール第四実施形態を示す断面図である。 従来の光モジュールを示す斜視図である。 従来の光モジュールを示す斜視図である。

符号の説明

１、２４、５３、６２・・・光ファイバ
１ａ・・・シングルモードファイバ部
１ｂ・・・グレーデッドインデックスファイバ部
１ｃ、１ｃ’・・・コアレスファイバ部
２、５２、６１・・・フェルール（筒体）
３、４、５１、６４・・・光素子（発光素子、受光素子、レーザダイオードフォトダイオード、）
３ａ・・・発光部、受光部
５・・・チップ部品
６・・・キャリア（基板）
７・・・電極パターン
８・・・ビアホール導体
９・・・端子ピン
１０・・・透明樹脂
１１・・・エンキャプシュレーション樹脂
２０・・・光レセプタクル部
２１・・・ホルダ
２２・・・スリーブ
２３・・・プラグ
２５・・・シェル
３１・・・樹脂
５４・・・フラットケーブル
１００、２００、３００、４００、５００、６００・・・光モジュール
１０１・・・光電変換装置

Claims (10)

1. グレーデッドインデックスファイバ部を有する光ファイバと、
   該光ファイバと光学的に結合される受光部もしくは発光部を有する光素子と、を備え、
   前記光ファイバと前記光素子との間に、前記グレーデッドインデックスファイバ部と前記光素子の受光部もしくは発光部との光学結合を調整する透明樹脂を介在させるとともに、
   前記光ファイバの一端部および前記光素子の受光部もしくは発光部に、前記透明樹脂が被着されていることを特徴とする光モジュール。
2. 前記光ファイバは、前記グレーデッドインデックスファイバ部の少なくとも一端に、コアレスファイバ部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
3. 前記光ファイバは、前記グレーデッドインデックスファイバ部の両端に、コアレスファイバ部をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の光モジュール。
4. 前記光ファイバは、筒体の内部に保持されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光モジュール。
5. 前記筒体の一端に、前記光ファイバの光軸方向と略平行な平面部を有する突出部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の光モジュール。
6. 前記光素子を基板上に搭載するとともに、該基板を前記平面部に載置し、前記基板の下面部と前記突出部の平面部とを接合したことを特徴とする請求項５に記載の光モジュール。
7. 前記基板上に、前記光素子に給電するための端子をさらに備えたことを特徴とする請求項６に記載の光モジュール。
8. 前記光素子は前記筒体の一端と一体的に接合されている樹脂で被覆されていることを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載の光モジュール。
9. 前記筒体の他端は、前記光ファイバと光学的に結合するためのプラグが挿入されるホルダに保持されることを特徴とする請求項４乃至８のいずれかに記載の光モジュール。
10. 前記光素子は、側面入射型の受光素子もしくは側面出射型の発光素子であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の光モジュール。

Images