JP2007127797A - 光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】複数の光信号を劣化させることなく送受信でき、ＬＤやＰＤを所望の位置に配設できる光モジュールを提供する。
【解決手段】複数の光伝送路１１を有する光導波体群１２と、複数の光電素子１３を有する光電素子群１４と、光電素子群１４と光導波体群１２の間に介設され、光導波体群１２に対向して配置され光導波体群１２のうち最も離れた２つの光伝送路１１，１１の光軸間距離よりも大きな有効径を有する第１凸レンズ１６と光電素子群１４に対向して配置され光電素子群１４のうち最も離れた２つの光電素子１３，１３の光軸間距離よりも大きな有効径を有する第２凸レンズ１７とを有するレンズ部品１５とを備え、第１凸レンズ１６は各光伝送路１１からの光信号を平行光にするよう形成され、第２凸レンズ１７はレンズ部品１５を通した光信号を各光電素子１３に集光させるように形成され、かつレンズ部品１５を通る各光信号の平行光が略一箇所で交わるように形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の光信号を送信、受信または送受信するための光モジュールに関するものである。

光通信システムの末端では、電気信号から変換された光信号を光ファイバ等の光伝送路に発信する光モジュールや、光伝送から光信号を受信する光モジュールが用いられており、特に、複数の光信号を発信或いは受信するべくＰＤアレイやＬＤアレイを実装した光モジュールが用いられている。

図１５は、複数の光ファイバからの光信号を複数の受光素子（例えば、フォトダイオード：ＰＤ）で受信する受信用の光モジュールについて説明するための平面図である。

図１５に示すように、光モジュール１２０は、複数の光ファイバ１２１を有する光ファイバ群１２２と、光ファイバ群１２２の各ファイバ１２１からの光信号をそれぞれ受信する複数の受光素子（ＰＤ）１２３を有するＰＤアレイ１２４と、そのＰＤアレイ１２４と光ファイバ群１２２との間に介設され、光ファイバ群１２２の各光ファイバ１２１と上記ＰＤアレイ１２４の各ＰＤ１２３との間で個々に光信号を導くためのレンズ部品１２５とを備える。レンズ部品１２５は、複数の光ファイバ側凸レンズ１２６と、複数のＰＤ側凸レンズ１２７とを備え、並列に配置されている。

各光ファイバ１２１から出射した光信号は、ファイバ側凸レンズ１２６でコリメートされ、そのコリメートされた光（平行光）がＰＤ側凸レンズ１２７で集光され、略焦点位置で各ＰＤ１２３に受信される。この光モジュールでは、各光ファイバとそれに対応するＰＤ毎に一組の凸レンズ（マイクロレンズ）が設けられているために、光ファイバ１２１からの光信号を個々にＰＤ１２３に結合させることができる。

なお、図１５に示されるような構成を有する光モジュールの技術文献情報としては、次のものがある。

特開２００５−３１５５６号公報

従来の光モジュール１２０が実装しているレンズ部品１２５は、複数のマイクロレンズを並列に配設して複数の光信号を個々にコリメートしているが、例えば、ＰＤアレイ１２４のＰＤ１２３間の間隔が規定されている等の理由により、光ファイバ１２１間の間隔（ピッチ）やＰＤ１２３間の間隔が小さい場合、凸レンズの径（有効径或いは口径）を小さくしなければならなかった。また、光ファイバ１２１はＮＡ（開口数）が決まっており、その出射光（信号光）は所定の拡がり角を有して出射する。したがって、小さい径のレンズに光ファイバ１２１の出射光をもれなく入射させる（出射光のビーム径がレンズの径より小さいうちに入射させる）には、レンズ部品１２５をＬＤやＰＤ１２３をＰＤ側レンズ１２７の直ぐ近くに設けなければならない。

しかしながら、ＬＤやＰＤを備えたＬＤパッケージやＰＤパッケージによっては構造上の理由で、レンズの焦点距離以内に配設できない問題があった。すなわち、光モジュール内で、ＬＤパッケージやＰＤパッケージの構造に関わらず、ＬＤやＰＤを所望の位置に配設することができないといった問題があった。

また、一般に、凸レンズに、僅かなちりやゴミ（コンタミネーション，コンタミ）が付着すると、そのレンズを透過する光信号が劣化する。従来の光モジュール１２０では、凸レンズの径が小さいので、コンタミのレンズ径（光信号の径）に対するサイズ比は大きく、よって、レンズ表面に付着したコンタミが光信号を劣化させるといった問題もあった。

また、図１６に示すように、複数の光信号（例えば、４つ）を所定間隔に配置された複数の光ファイバ１３２に集光させる際に、複数の光信号を入射可能な程度の径を有する１つのレンズ１３１に入射させると、レンズ１３１を出射した各光信号の光軸が互いに平行にはならず、並列に配置された複数の光ファイバ１３２には斜めに入射するので結合損失が発生してしまう。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、複数の光信号を劣化させることなく送受信でき、光モジュール内でＬＤやＰＤを所望の位置に配設することができる光モジュールを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、複数の光伝送路を有する光導波体群と、光導波体群の各光伝送路からの光信号をそれぞれ受信する、或いは各光伝送路に光信号を送信する複数の光電素子を有する光電素子群と、その光電素子群と上記光導波体群の間に介設され、上記導波路体群の各光伝送路と上記光電素子群の各光電素子との間で個々に光信号の送信或いは受信を行うためのレンズ部品とを備えた光モジュールにおいて、上記レンズ部品は、上記光導波体群に対向して配置され上記光導波体群のうち互いに最も離れた２つの光伝送路の光軸間距離よりも大きな有効径を有する第１凸レンズと、上記光電素子群に対向して配置され上記光電素子群のうち互いに最も離れた２つの光電素子の光軸間距離よりも大きな有効径を有する第２凸レンズとを備え、上記第１凸レンズは、光導波体群の各光伝送路からの光信号を平行光にするように、或いはレンズ部品を通した光信号を各光伝送路に集光させるように形成され、上記第２凸レンズは、光電素子群の各光電素子からの光信号を平行光にするように、或いはレンズ部品を通した光信号を各光電素子に集光させるように形成され、かつ、上記レンズ部品を通る各光信号の平行光が略一箇所で交わるように形成される光モジュールである。

請求項３の発明は、上記レンズ部品が、略直方体状のレンズブロックで形成され、第１凸レンズはレンズブロックの一側に形成され、第２凸レンズはその第１凸レンズが形成された側と対向する側に形成される請求項１に記載の光モジュールである。

請求項４の発明は、上記レンズ部品が、略直方体状のレンズブロックで形成され、第１凸レンズはレンズブロックの一側に、第２凸レンズはその第１凸レンズが形成された側と直交するレンズブロックの側に形成され、レンズブロック内には第１凸レンズの光軸と第２レンズの光軸とを結合させるミラーが形成される請求項１に記載の光モジュールである。

請求項５の発明は、上記レンズブロックが略直方体に形成され、その直方体の一側に一対の第１凸レンズが形成され、その一方の第１凸レンズの直方体の側と対向する側に第２凸レンズが形成され、他方の第１凸レンズと直交する直方体の側に他方の第２凸レンズが形成されると共にその間にミラーが形成される請求項１に記載の光モジュールである。

請求項６の発明は、上記レンズブロックには上記第１凸レンズの光軸と上記第２凸レンズの光軸とを結合させる位置に上記ミラーを形成するための中空穴が形成される請求項４または５に記載の光モジュールである。

請求項７の発明は、上記レンズ部品が、上記第１の凸レンズ及び上記第２の凸レンズを形成する材料と同じ材料で略直方体のレンズブロックを形成し、その一側に上記第１凸レンズと略口径が等しい凹部を形成し、その凹部に第１凸レンズが形成されると共に、レンズブロックの他側面に上記第２凸レンズと略口径が等しい凹部を形成し、その凹部に第２凸レンズが形成される請求項３〜６いずれかに記載の光モジュールである。

請求項８の発明は、上記レンズブロックの第１凸レンズまたは第２凸レンズが形成される面には、光コネクタ等の外部部品と位置決めされて嵌合するための嵌合用突起或いは嵌合用溝が形成され、上記凹部は、上記第２凸レンズの焦点が凹部の開口面上に位置する深さに形成される請求項３〜７いずれかに記載の光モジュールである。

請求項９の発明は、上記第１凸レンズの焦点距離と上記第２凸レンズの焦点距離が異なる請求項１〜８いずれかに記載の光モジュールである。

請求項１０の発明は、上記光導波体群が、一次元配列或いは二次元配列されている複数の光ファイバである請求項１〜９いずれかに記載の光モジュールである。

請求項１１の発明は、上記光電素子群が、一次元配列或いは二次元配列されている複数の受光素子あるいは発光素子である請求項１〜１０いずれかに記載の光モジュールである。

請求項１２の発明は、上記光電素子群が、基板上に設けられ、上記光電素子群の上方に光学的に透明な窓が形成されたキャップを基板に固定し、上記光電素子群を気密封止した請求項１１記載の光モジュールである。

本発明によれば、複数の光信号を劣化させることなく送受信でき、光モジュール内でＬＤやＰＤを所望の位置に配設することができるという優れた効果を発揮する。

以下、本発明の好適な第１の実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１に示すように、本実施の形態の光モジュールは、複数の光伝送路１１を有する光導波体群１２と、光導波体群１２の各光伝送路１１からの光信号Ｌ１〜Ｌ４をそれぞれ受信する複数の光電素子１３を有する光電素子群１４と、その光電素子群１４と光導波体群１２との間で個々に光信号Ｌ１〜Ｌ４の送信或いは受信を行うためのレンズ部品１５を備えている。

複数の光伝送路１１は、各光伝送路１１の光軸が平行となるように一列に配置されている。光伝送路１１としては光ファイバが用いられ、光導波体群としては光ファイバアレイ、または平面型光導波路素子が挙げられる。光電素子群１４は、複数の光電素子１３を、それらの受光面が同方向を向く（受光面の光軸が平行になる）ように一列に配設したものであり、フォトダイオードアレイ（ＰＤアレイ）が挙げられる。光電素子１３としては、光信号を受光する受光素子が挙げられ、受光素子１３としてはフォトダイオードが好ましい。本実施の形態では、４チャンネルの光信号を受信するために、光伝送路１１及び光電素子１３はそれぞれ４つ設けられている。

レンズ部品１５は、第１凸レンズ１６と第２凸レンズ１７とを備える。第１凸レンズ１６は、光導波体群１２に対向して配置され、光導波体群１２のうち最も離れた２つの光伝送路１１，１１の光軸間距離よりも大きな有効径を有する。第２凸レンズ１７は、光電素子群１２に対向して配置され、光導波体群１２のうち最も離れた光電素子１３，１３の光軸間距離よりも大きな有効径を有する。

本実施の形態では、第１凸レンズ１６及び第２凸レンズ１７は、同一に形成されている。すなわち、レンズ径（有効径）、曲率、レンズを形成する材料（屈折率）が同一である。さらに、第１凸レンズ１６と第２凸レンズ１７は互いに対向して配置されている。

第１凸レンズ１６は、光導波体群１２側のレンズ面１８が非球面に形成され、第２凸レンズ１７は、光電素子群１４側のレンズ面１８が非球面に形成されている。そして第１凸レンズ１６及び第２凸レンズ１７はそれぞれ他方の凸レンズに対向する側が平面１９に形成されている。本実施の形態では、レンズ面１８が非球面に形成されているが球面レンズに形成されてもよい。また、第１凸レンズ１６及び第２凸レンズ１７の互いに対向する面は、本実施の形態では平面１９に形成したが凹面、凸面等いずれの形状でもよい。

さらに、第１凸レンズ１６及び第２凸レンズ１７は、以下に説明するような光路で複数の光信号Ｌ１〜Ｌ４を伝搬させるべく形成、配置されている。

各光伝送路１１を出射した光信号Ｌ１〜Ｌ４は、その径（ビーム径）を拡げながら第１凸レンズ１６に入射する。その光信号Ｌ１〜Ｌ４は、レンズ面１８と平面１９で屈折変化し、第１凸レンズ１６を出射した光信号Ｌ１〜Ｌ４は、その光軸（主光線）が曲げられると共に、平行光となり第２凸レンズ１７に向かう。その際、複数の光信号Ｌ１〜Ｌ４は、第１凸レンズ１６において外側に入射した光信号程、光軸の曲がり角（伝搬角）が大きく、中心に近い程光軸の曲がり角が小さい。したがって、第１凸レンズ１６を出射し、それぞれ平行光となった複数の光信号Ｌ１〜Ｌ４は、略一箇所（図中、○Ｃ１）で交差する。

第２凸レンズ１７では、第１凸レンズ１６でコリメートされた平行光の光軸が互い平行にされると共に、各平行光は各光電素子１３に集光している。

図１では、光電素子１３を受光素子とし、光ファイバから出射した光を受光素子にて受信する光モジュールについて説明したが、光電素子１３として発光素子を用い、発光素子を出射した光を光ファイバに入射させてもよい。発光素子としてはレーザダイオード（ＬＤ）が好ましく、光電素子群１４としては、ダイオードアレイ（ＬＤアレイ）が挙げられる。その際、光電素子を出射した複数の光信号は、その伝搬方向が図１に示される光信号の伝搬方向と逆向きになるだけであって、その他の作用については同じである。

本実施の形態の光モジュール１０によれば、複数の光信号を個々に伝搬する際に、互いに最も離れた光伝送路１１の光軸間距離よりも径（有効径）の大きい凸レンズを用いているため、レンズ部品１５と光導波体群１２との距離を従来の光モジュールより大きくしても、各光伝送路１１から出射し、所定の拡がり角で拡がった光信号をもれなくレンズ部品１５に入射させることができる。

したがって、光信号を損失させることなく、レンズ部品１５に入射する或いはレンズ部品１５から出射する光の焦点距離を従来のレンズ部品に比べて大きくすることができるので、光電素子群１４や光導波体群１２を所望の位置でレンズ部品１５と光学的に接続させることができる。例えば、光電素子群１４の構造やサイズが規定されている（規格が決まっている）ために、レンズ部品１５からの距離が所定長以上ないと接続することができなかったＬＤアレイやＰＤアレイを接続することができ、このようなＬＤアレイやＰＤアレイをレンズ部品１５に一体に接続した光モジュールを実現することができる。

もう一つの例として、光電素子群と凸レンズとの間に気密防止のためのキャップ（後述する第５の実施の形態参照）やアイソレータなどの光学素子を挿入することができる。

また、レンズ部品１５は、各光信号Ｌ１〜Ｌ４の光軸が互いに平行に出射させることができるため、光電素子１３として発光素子を用い、発光素子を出射した光を光ファイバに入射させる形態では、光信号の光学特性（特に、光強度）を劣化させることなく、各光ファイバに受信させることができる。

さらに、光モジュール１０は、レンズ部品１５の第１凸レンズ１６及び第２凸レンズ１７の径を、従来の光モジュール１２０の凸レンズ１２６，１２７（図１５参照）に比べて大きくすると共に、光導波体群１２及び光電素子群１４とレンズ部品１５との距離を長くし、光信号を拡径させてレンズ部品１５に入射させているので、レンズ面１８に付着したコンタミが光信号に及ぼす悪影響を小さくすることができる。

次に、好適な第２の実施の形態の光モジュールについて説明する。

図２に示すように、本実施の形態の光モジュール２０は、レンズ部品２１が柱体状に形成され、その柱体の一方端に第１凸レンズ１６が形成され、他方端に第２凸レンズ１７が形成されたものである。

すなわち、レンズ部品２１が、第１凸レンズ１６と第２凸レンズ１７とがレンズ間部品２２を介して一体になるように同一の材料で形成されている。図１の光モジュール１０では、第１凸レンズ１６と第２凸レンズ１７間の媒質が空気であったのに対し、本実施の形態の光モジュール２０は、第１凸レンズ１６と第２凸レンズ１７間が、これら両凸レンズ１６，１７と同じ屈折率の媒質で形成されている点で異なる。

レンズ部品２１では、複数の光信号は、図１の光モジュールと同様に、それぞれ平行光となると共に略一箇所で交わる。ただし、レンズ部品２１内では、屈折率の境界がないため、図１のように、平面１９で屈折変化することはない。

レンズ部品２１は、第１凸レンズ１６と第２凸レンズ１７が一体に形成されているので、一度レンズ部品２１を形成すれば、レンズ間の光軸の調整が必要ないといった利点もある。
次に、好適な第３の実施の形態の光モジュールについて説明する。

図３に示すように、本実施の形態では、レンズ部品３０は、第１凸レンズ１６と、第２凸レンズ１７と、略直方体状のレンズブロック３１を備え、レンズブロック３１の一面３２に第１凸レンズ１６が形成され、その第１凸レンズ１６が形成された面３２に対向するレンズブロック３１の面３３に第２凸レンズ１７が形成される。

具体的には、レンズブロックの一面３２に、第１凸レンズ１６のレンズ径と略等しい円柱状の凹部３４が形成され、その凹部３４の底面に第１凸レンズ１６が設けられている。同様に、上記対向するレンズブロック３１の面３３にも、同形状の凹部３５が形成され、凹部３５の底面に第２凸レンズ１７が形成されている。第１凸レンズ１６、第２凸レンズ１７及びレンズブロック３１は同じ材料で一体に形成され、第１凸レンズ１６と第２凸レンズ１７間もレンズブロック３１を形成する材料で充実されている。本実施の形態では、レンズ部品３０を樹脂で成形した。以上、本実施の形態の光モジュールは、レンズ部品３０が、光信号の伝搬において図２で示したレンズ部品２１と等価なものであり、図２の光モジュール２０と同等の作用効果を有する。

さらに、図４に示すように、第１凸レンズ１６が形成された面３２には、光ファイバが接続される光コネクタ等の外部部品と位置決めされて嵌合するための嵌合用突起４１（図では２つ）が形成されてもよい。図１に示したように、第１凸レンズ１６は、光ファイバアレイ等の光導波体群１２に焦点が合わせられる。光ファイバが接続されている光コネクタの端面に嵌合用溝が形成されている場合、複数の光信号が集光する位置に光コネクタの出射端面が位置するように位置決めされて、嵌合用突起４１が形成される。また、それと同時に凹部３４の深さｄも調整される。具体的には、図５に示すように、第１凸レンズ１６の焦点位置Ｆが凹部３４の開口面４３に位置するように凹部３４の深さｄを調整される。これにより、光コネクタ４２をレンズブロック３１の面３２に当接させるだけで、第１凸レンズ１６の焦点が光コネクタ４２に収容された光ファイバ１１の端面に位置する。したがって、光コネクタ４２の嵌合用溝（図示せず）に、レンズ部品４０の嵌合用突起４１（図４参照）を嵌合するだけで、調芯作業を行うことなく、各光信号の光軸が光コネクタの各光伝送路に一致させて、光コネクタにレンズ部品４０を接続することができる。

嵌合用突起４１は、第２凸レンズ１７が形成されたレンズブロック面３３に形成されてもよく、レンズブロック３１の両面３２，３３に形成されてもよい。さらに、コネクタ等の外部部品に嵌合用突起が形成されている場合、嵌合用突起４１の代わりに嵌合用溝を形成してもよい。

次に、好適な第４の実施の形態の光モジュールについて説明する。

図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、本実施の形態の光モジュールは、レンズ部品６０が、略直方体に形成されたレンズブロック６１を備え、その略直方体の一面６２に第１凸レンズ１６が形成され、その一方の第１凸レンズ１６が形成された面６２と直交するレンズブロック６１の面６３に第２凸レンズが形成されると共に、その間にミラー６４（ミラー面）が形成されている。

具体的には、第１凸レンズ１６の光軸と第２凸レンズ１７の光軸と結合させる位置にミラー面６４を形成するための中空穴６５がレンズブロック６１に形成されている。レンズ部品６０内では、第１凸レンズ１６の光軸と第２凸レンズ１７の光軸とを直交させており、ミラー面６４は、両光軸に対して約４５°傾いて形成される。また、中空穴６５の深さについては、レンズブロック６１の上方から中空穴６５を形成する場合、中空穴６５の底面６５ａが第１凸レンズ（第２凸レンズ）よりも下方に位置すればよい。

図７は、図６に示されたレンズ部品６０を備えた光モジュールの光信号の伝搬を説明するための平面図である。

図７に示されるように、光モジュール５０では、光導波体群１２を出射した複数の光信号は、互いの光軸を平行に保ちながら、個々の光信号は拡径して第１凸レンズ１６に入射する。第１凸レンズ１６では、個々の光信号は各々平行光となり、複数の光信号同士は光軸が集められる。各々平行光となった複数の光信号はミラー６４で反射し、第２凸レンズへ向かう。第２凸レンズ１７では複数の光信号の光軸が平行にされ、個々の光信号は各々光電素子１３に集光される。

本実施の形態では、各々平行光となった複数の光信号が略一箇所で交わる位置（図中、○Ｃ２）にミラー６４が設けられているが、ミラー６４は、各々平行光となった複数の光信号が交わる前にそれら光信号を反射させる位置に設けてもよく、或いは複数の光信号が交わった後にそれら光信号を反射させる位置に設けてもよい。

次に、好適な第５の実施の形態の光モジュールについて説明する。

図８に示すように、本実施の形態の光モジュールは、レンズ部品７０が略直方体のレンズブロック７１と、２つの第１凸レンズ１６ａ，１６ｂと、２つの第２凸レンズ１７ａ，１７ｂとを備え、レンズブロック７１の一側面７２に一対の第１凸レンズ１６ａ，１６ｂが形成され、その一方の第１凸レンズ１６ａが形成された面７２と対向する側の面７３に一方の第２の凸レンズ１７ａが形成され、他方の第１凸レンズ１６ｂと直交するレンズブロック７１の面７５に他方の第２凸レンズ１７ｂが形成されると共に、他方の第１凸レンズ１７ａの光軸と他方の第２凸レンズ１７ｂの光軸とが結合するように反射されるミラー６４が形成されている。ミラー６４は、第１凸レンズ１６ｂの光軸と第２凸レンズ１７ｂの光軸とが直交する位置にミラー面６４を形成するための中空穴６５が形成されている。

すなわち、本実施の形態におけるレンズ部品７０は、図４に示したレンズ部品４０と図６（ａ）に示したレンズ部品６０とを並列に配置し１つのレンズブロックで一体に形成し、一つの凹部７４に一対の第１凸レンズ１６ａ，１６ｂを形成したものとほぼ同じである。

本実施の形態の光モジュールは、例えば、一方の第１凸レンズ１６ａ側に送信用の光導波体として図示されない複数の送信用光ファイバが接続され、他方の第１凸レンズ１６ｂ側に受信用の光導波体として図示されない複数の受信用光ファイバが接続され、一方の第２凸レンズ１７ａ側に送信用の光電素子群（発光素子群）として図示されないＬＤアレイが設けられ、他方の第２凸レンズ１７ｂ側に受信用の光電素子群（受光素子群）として図示されないＰＤアレイが設けられる。

本実施の形態の光モジュールでは、発光素子群から出射した光信号（Ｌ１ｓ、Ｌ４ｓ）がレンズ部品７０を介して対向する送信用の光導波体群に伝搬し、受信用の光導波体群からの光信号（Ｌ１ｒ、Ｌ４ｒ）が、レンズ部品７０内でミラー６４で反射して受光素子群で受光される。

図８のレンズ部品７０を用いた光モジュールについて説明する。

図９（ａ）〜図９（ｄ）に示すように、光モジュール８０は、図８のレンズ部品７０を収容するレンズ収容部８１に、受信用の光電素子群であるＣＡＮ型ＰＤ８２と送信用の光電素子群であるＣＡＮ型ＬＤ８３とを取付けてレンズ部品７０と光学的に接続したものである。ＣＡＮ型ＰＤ８２は、図８の第２凸レンズ１７ｂが臨む側に設けられ、ＣＡＮ型ＬＤ８３は、図８の第２凸レンズ１７ａが臨む側に設けられる。光モジュール８０には、レンズ部品７０の一対の第１凸レンズ１６ａ，１６ｂ（図８参照）が臨む側に、送信用及び受信用の光導波体群が接続された多芯コネクタが挿入される光トランシーバケース８４が一体に設けられている。８５は、多芯コネクタを挿入する挿入口であり、８６は挿入された多芯コネクタを光トランシーバケース８４内に固定する係止部材である。

図１０（ａ）に示すように、ＣＡＮ型ＰＤ８２は、ＣＡＮパッケージ８７にＰＤアレイ１４を実装したものである。ＣＡＮパッケージ８７は、円板状の基板８８に、ＰＤアレイ１４に接続される関連回路素子（図示せず）が配設され、ＰＤアレイ１４及び関連回路素子に電気的接続されると共に基板８８を貫通して基板裏面に延出する入出力ピン８９が設けられてなるＣＡＮパッケージ本体９０と、ＰＤアレイ１４を気密封止するためのキャップ９１とで構成される。図１０（ｂ）に示すように、キャップ９１は、その上面が光学的に透明な（光信号を透過させる）ガラス窓９２で形成され、基板８８上に設けられるＰＤアレイ１４を覆って、ＰＤアレイ１４が収容される空間を気密に形成している。キャップ９１は、ＰＤアレイ１４の高気密性を保つために、半田、低融点ガラス或いは銀ロウ等で溶接して基板８８に固定されるのが好ましい。

ただし、光モジュール８０にＣＡＮ型ＰＤ８２を実装するには、ＰＤアレイ１４と第２凸レンズ１７の間隔を、ガラス窓９２の厚みｗとボンディングワイヤ９３の高さｈとの和より大きく設けなければならない。

従来の光モジュールでは、凸レンズの焦点距離が、ＰＤアレイ１４の周囲を覆うキャップの周壁の高さ（上述のガラス窓９２の厚さｗとボンディングワイヤ９３の高さｈの和）より短いためにＣＡＮ型ＰＤ８２を実装することができなかった。

しかし、本実施の形態の光モジュール８０は、図８で説明したように、有効径及び曲率半径を大きくして焦点距離を大きくした第２凸レンズが設けられたレンズ部品７０を備えている。これにより第２凸レンズ１７ｂの焦点距離をＣＡＮパッケージ８７内のＰＤアレイ１４に到達させることができるので、ＣＡＮ型ＰＤ８２を実装することができる。

したがって、本実施の形態の光モジュール８０は、ＰＤアレイ１４（ＬＤアレイ）を気密封止した構造を有するＣＡＮ型ＰＤ８２（ＣＡＮ型ＬＤ８３）を実装することができるので、光電素子群１４に外部から水分等が浸入することなく、光電素子の信頼性、耐久性を向上させることができる。

また、ＣＡＮパッケージ８７は安価なものであり、ＣＡＮ型パッケージ８７を使用できるようにしたことで、光モジュールの低コスト化を図ることができる。

他に、ＣＡＮパッケージ８７の代わりに、セラミックパッケージに気密封止用のガラスキャップを設けたものを用いてもよい。例えば、図１１に示されるセラミックパッケージ９４は、一般的には、水晶発振子等を実装して電気モジュールを作製するために使用されているものである。セラミックパッケージ９４は、セラミックで形成された基板９５上に、電気配線パターン９６が設けられると共に、基板９５の周囲に沿ってシーム用リング９７が設けられてなる。シーム用リング９７の上面にはガラス窓（図示せず）が形成される。これにより、シーム用リング９７とガラス窓とが、上述のキャップ９１と同様に、基板９５上に配設される光電素子群を気密封止している。

第１〜第５の実施の形態では、第１凸レンズ１６と第２凸レンズ１７は同一に形成したが、第１凸レンズ１６のレンズ面１８の曲率と第２凸レンズ１７のレンズ面１８の曲率とを互いに異なって形成してもよい。

図１２に示すように、レンズ部品１０１は、第２凸レンズ１０３の曲率が第１凸レンズ１０２の曲率より大きく形成されている。これにより、第２凸レンズ１０３の焦点距離が、第１凸レンズ１０２の焦点距離より長くすることができる。したがって、レンズ部品１０１と光導波体群１２との距離（第１凸レンズ１０２の焦点距離）と、レンズ部品１０１と光電素子群１４との距離（第２凸レンズ１０３の焦点距離）を異ならせて、光導波体群１２及び光電素子群１４を実装することができる。

また、レンズ部品１０１では、各光信号の第２凸レンズ１０３側の焦点間距離（ピッチ）Ｓ２が第１凸レンズ１０２側の焦点間距離Ｓ１よりも大きくすることができる。したがって、第１凸レンズ１０２側の焦点間Ｓ１距離と第２凸レンズ１０３側の焦点間距離Ｓ２とを異ならせることができ、並列配置される各光電素子１３，１３間のピッチ、或いは各光伝送路１１，１１間のピッチに関係なく、複数の光電素子１３或いは複数の光伝送路１１にそれぞれ光軸を合わせて、光電素子群１２或いは光導波体群１２を接続させることができる。

以上説明してきた光モジュールでは、４チャンネルで光信号を送信及び／又は受信するべく、光導波体群１２は、４本の光伝送路を１列に配置した、すなわち一次元配列された４本の光伝送路を備え、光電素子群１４も一次元配列された４つの光電素子を備えている。しかし、光伝送路１１及び光電素子１３は二次元配列されてもよい。

例えば、図１３に示すように、光電素子群として、基材１１１上に、１組の受光部（受光領域）１１２とその受光部１１２に接続される電気線部１１３とからなるＰＤを一列に４つ並べた一次元配列の光電素子群１１０の他に、図１４に示すように、１組のＰＤが縦４個×横４個に配置された二次元配列の光電素子群１１４を用いてもよい。

好適な第１の実施の形態の光モジュールを示す平面図である。 好適な第２の実施の形態の光モジュールを示す平面図である。 好適な第３の実施の形態の光モジュールのレンズ部品を示す透視斜視図である。 図３のレンズ部品の変形例を示す平面である。 図４のレンズ部品と光コネクタとの接続構造を示す断面図である。 （ａ）は、好適な第４の実施の形態の光モジュールのレンズ部品の詳細を示す透視斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のレンズ部品の上面図である。 第４の実施の形態の光モジュールを示す平面図である。 好適な第５の実施の形態の光モジュールのレンズ部品を示す透視斜視図である。 （ａ）は、第５の実施の形態の光モジュールを示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）の光モジュールの後方斜視図であり、（ｃ）は、（ａ）の光モジュールの正面図であり、（ｄ）は、（ａ）の光モジュールの側面図である。 ＣＡＮ型ＰＤを示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。 セラミックパッケージを示す斜視図である。 第１〜第５の実施の形態の光モジュールのレンズ部品の変形例を示す平面図である。 光電素子群の例を示す斜視図である。 光電素子群の他の例を示す斜視図である。 従来の光モジュールを示す模式図である。 従来のレンズ部品を示す模式図である。

符号の説明

１０ 光モジュール
１１ 光伝送路
１２ 光導波体群
１３ 光電素子
１４ 光電素子群
１５ レンズ部品
１６ 第１凸レンズ
１７ 第２凸レンズ
３１ レンズブロック
６４ ミラー
Ｌ１〜Ｌ４ 光信号

Claims (12)

1. 複数の光伝送路を有する光導波体群と、光導波体群の各光伝送路からの光信号をそれぞれ受信する、或いは各光伝送路に光信号を送信する複数の光電素子を有する光電素子群と、その光電素子群と上記光導波体群の間に介設され、上記導波路体群の各光伝送路と上記光電素子群の各光電素子との間で個々に光信号の送信或いは受信を行うためのレンズ部品とを備えた光モジュールにおいて、
   上記レンズ部品は、上記光導波体群に対向して配置され上記光導波体群のうち互いに最も離れた２つの光伝送路の光軸間距離よりも大きな有効径を有する第１凸レンズと、上記光電素子群に対向して配置され上記光電素子群のうち互いに最も離れた２つの光電素子の光軸間距離よりも大きな有効径を有する第２凸レンズとを備え、上記第１凸レンズは、光導波体群の各光伝送路からの光信号を平行光にするように、或いはレンズ部品を通した光信号を各光伝送路に集光させるように形成され、上記第２凸レンズは、光電素子群の各光電素子からの光信号を平行光にするように、或いはレンズ部品を通した光信号を各光電素子に集光させるように形成され、かつ、上記レンズ部品を通る各光信号の平行光が略一箇所で交わるように形成されることを特徴とする光モジュール。
2. 上記レンズ部品は柱体状に形成され、その柱体の一方端に第１凸レンズが形成され、他方端に第２凸レンズが形成される請求項１に記載の光モジュール。
3. 上記レンズ部品は、略直方体状のレンズブロックで形成され、第１凸レンズはレンズブロックの一側に形成され、第２凸レンズはその第１凸レンズが形成された側と対向する側に形成される請求項１に記載の光モジュール。
4. 上記レンズ部品は、略直方体状のレンズブロックで形成され、第１凸レンズはレンズブロックの一側に、第２凸レンズはその第１凸レンズが形成された側と直交するレンズブロックの側に形成され、レンズブロック内には第１凸レンズの光軸と第２レンズの光軸とを結合させるミラーが形成される請求項１に記載の光モジュール。
5. 上記レンズブロックは略直方体に形成され、その直方体の一側に一対の第１凸レンズが形成され、その一方の第１凸レンズの直方体の側と対向する側に第２凸レンズが形成され、他方の第１凸レンズと直交する直方体の側に他方の第２凸レンズが形成されると共にその間にミラーが形成される請求項１に記載の光モジュール。
6. 上記レンズブロックには上記第１凸レンズの光軸と上記第２凸レンズの光軸とを結合させる位置に上記ミラーを形成するための中空穴が形成される請求項４または５に記載の光モジュール。
7. 上記レンズ部品は、上記第１凸レンズ及び上記第２凸レンズを形成する材料と同じ材料で略直方体のレンズブロックを形成し、その一側に上記第１凸レンズと略口径が等しい凹部を形成し、その凹部に第１凸レンズが形成されると共に、レンズブロックの他側面に上記第２凸レンズと略口径が等しい凹部を形成し、その凹部に第２凸レンズが形成される請求項３〜６いずれかに記載の光モジュール。
8. 上記レンズブロックの第１凸レンズまたは第２凸レンズが形成される面には、光コネクタ等の外部部品と位置決めされて嵌合するための嵌合用突起或いは嵌合用溝が形成され、上記凹部は、上記第２凸レンズの焦点が凹部の開口面上に位置する深さに形成される請求項３〜７いずれかに記載の光モジュール。
9. 上記第１凸レンズの焦点距離と上記第２凸レンズの焦点距離が異なる請求項１〜８いずれかに記載の光モジュール。
10. 上記光導波体群は、一次元配列或いは二次元配列されている複数の光ファイバである請求項１〜９いずれかに記載の光モジュール。
11. 上記光電素子群は、一次元配列或いは二次元配列されている複数の受光素子あるいは発光素子である請求項１〜１０いずれかに記載の光モジュール。
12. 上記光電素子群が、基板上に設けられ、上記光電素子群の上方に光学的に透明な窓が形成されたキャップを基板に固定し、上記光電素子群を気密封止した請求項１１記載の光モジュール。

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