JP2009139895A - 光モジュールおよび光モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光ファイバの挿入量を調整する必要がなく、複数の光ファイバを組み付ける際に端面距離の差異に拠ることなく光学的な接続を確実に行うことができる光モジュールおよび光モジュールの製造方法を提供する。
【解決手段】光モジュール１０は、光電変換素子１４、光電変換素子１４に対応する位置に光ファイバ挿通孔１７を備えるフェルール１３、フェルール１３の光ファイバ挿通孔１７に挿通されて光電変換素子１４に光学的に接続される光ファイバ１２を備えている。そして、光電変換素子１４と光ファイバ１２との間に、光電変換素子１４に接触し光ファイバ１２から光電変換素子１４への光導波路２０を形成するための光導波路形成用部材１５を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバから伝送された光信号を電気信号に変換するための光モジュール及び光モジュールの製造方法に関する。

ＬＳＩ（大規模集積回路）間における信号の高速化に伴い、電気による伝送が、ノイズや消費電力の増加の解消を難しくしているため、ＬＳＩ間を光通信で伝送する試みがなされている。このような光通信では、小型化及び簡易実装による低コスト化が要求されている。

従来の光モジュールおよび光モジュールの製造方法の一例として、図５に示すように、光電変換素子１０１と、光電変換素子１０１に電気的に接続されたリードインサート成型フェルール１０２と、から構成された光モジュール１００が知られている（例えば、特許文献１参照）。

上記特許文献１に開示された光モジュール１００では、リードインサート成型フェルール１０２に光ファイバ１０３を挿入する貫通穴１０４が形成されており、貫通穴１０４に光ファイバ１０３が挿入されることで、光ファイバ１０３を軸方向に位置決めするようになっている。

特開２００６−５９８６７号公報

ところが、上記特許文献１に開示された光モジュール１００では、リードインサート成型フェルール１０２に光ファイバ１０３を組み付ける際に、貫通穴１０４に対する挿入量が大き過ぎると、光ファイバ１０３が光電変換素子１０１に衝突してしまう。これに伴い、光電変換素子１０１の信頼性の低下や電気的な接続部への応力による信頼性の低下の虞があった。一般的に、光ファイバ１０３の挿入量は、光電変換素子１０１との結合を良好にするため、光電変換素子１０１に対して、数１０μｍの精度で近づけて組み付ける必要がある。

また、光ファイバ１０３が多心テープ心線である場合、各光ファイバ１０３の端面距離が異なっていると、光電変換素子１０１から光ファイバ１０３までの距離が同一にならずに、チャンネル毎の結合効率にばらつきを生じる虞があった。

そこで本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、光ファイバの挿入量を調整する必要がなく、複数の光ファイバを組み付ける際に端面距離の差異に拠ることなく光学的な接続を確実に行うことができる光モジュールおよび光モジュールの製造方法を提供することを目的としている。

前記課題を解決することができる本発明に係る光モジュールは、光電変換素子と、前記光電変換素子に対応する位置に光ファイバ挿通孔を備えるフェルールと、該フェルールの前記光ファイバ挿通孔に挿通されて前記光電変換素子に光学的に接続される光ファイバと、を備えた光モジュールであって、前記光電変換素子と前記光ファイバとの間に、樹脂からなる光導波路形成用部材で形成した光導波路を備えることを特徴としている。

このように構成された光モジュールによれば、フェルールの光ファイバ挿通孔に挿入された光ファイバは、光導波路形成用部材を通じて光電変換素子への光導波路が形成される。これにより、光ファイバは、光導波路形成用部材へ突き当てることで挿入量が設定されるため、挿入量を調整する必要がない。また、複数の光ファイバを組み付ける際に端面距離に変異があったとしても、その変異量を光導波路形成用部材が吸収するため、光電変換素子との光学的な接続を確実に行うことができる。

また、本発明に係る光モジュールは、前記光導波路形成用部材は、紫外線硬化樹脂であり、前記光ファイバが前記フェルールの前記光ファイバ挿通孔に挿通される以前に、前記光ファイバ挿通孔に挿入され、前記光ファイバが前記光ファイバ挿通孔に挿通された後に、前記光ファイバを通じて与えられた紫外線光により硬化して光導波路が形成されることが好ましい。

このように構成された光モジュールによれば、光導波路形成用部材として紫外線硬化樹脂を適用することで、光ファイバがフェルールの光ファイバ挿通孔に挿通される前に、紫外線硬化樹脂を光ファイバ挿通孔に挿入させる。そして、光ファイバが光ファイバ挿通孔に挿通されてから、光ファイバを通じて入射された紫外線光により紫外線硬化樹脂に光導波路を形成することができる。これにより、光導波路を予め形成しておくことなく、特別な設備を用いることなく簡単に光導波路を形成することができる。

また、上記課題を解決することができる本発明に係る光モジュールの製造方法は、光電変換素子が接続されたフェルールの光ファイバ挿通孔に光導波路形成用部材を充填する工程と、光ファイバを前記光ファイバ挿通孔に挿入して前記光導波路形成用部材に突き当てる工程と、前記光ファイバから前記光導波路形成用部材に紫外線光を入射させて光導波路を形成する工程と、を含むことを特徴としている。

このように構成された光モジュールの製造方法によれば、光電変換素子が接続されたフェルールの光ファイバ挿通孔に光導波路形成用部材を充填してから、光ファイバを光ファイバ挿通孔に挿入して光導波路形成用部材に突き当てる。その後、光ファイバから光導波路形成用部材に紫外線光を入射して光導波路を形成することで、光ファイバは、光導波路形成用部材へ突き当てることで挿入量が設定される。これにより、挿入量を調整する必要がなくなるとともに、複数の光ファイバを組み付ける際に、端面距離に変異があったとしても、その変異量を光導波路形成用部材が吸収するため、光電変換素子との光学的な接続を確実に行うことができる。

また、本発明に係る光モジュールの製造方法は、前記光ファイバを前記フェルールに固定する工程をさらに含むことが好ましい。

このように構成された光モジュールの製造方法によれば、光ファイバをフェルールに固定することで、例えば、外部振動等が与えられたとしても、光ファイバと光電変換素子との光学的な接続に支障をきたすことのない光モジュールを製造することができる。

本発明に係る光モジュールおよび光モジュールの製造方法によれば、光ファイバの挿入量を調整する必要がなく、複数の光ファイバを組み付ける際に、端面距離の変異に拠ることなく光学的な接続を確実に行うことができる光モジュールおよび光モジュールの製造方法を提供できる。

以下、図を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。

図１〜図４は本発明に係る光モジュールおよび光モジュールの製造方法の一実施形態を示すもので、図１は本発明の一実施形態に係る光モジュールの一部破断側面図、図２は本発明の一実施形態に係る光モジュールの製造方法を説明する第１工程の一部破断側面図、図３は本発明の一実施形態に係る光モジュールの製造方法を説明する第２工程の一部破断側面図、図４は本発明の一実施形態に係る光モジュールの製造方法を説明する第３工程の一部破断側面図である。

図１に示すように、光モジュール１０は、光ファイバ１２を収納している光テープ心線１１、フェルール１３、光電変換素子１４及び光導波路形成用部材１５を主として備えている。

光テープ心線１１は、複数本の光ファイバ１２のそれぞれが被覆部１６に覆われており、端末部分では被覆部１６とともに光ファイバ１２が露出される。

フェルール１３は、導電性のない、例えばエポキシ樹脂を素材して直方体形状に形成されたリードインサート成型フェルールである。フェルール１３は、光ファイバ１２に対応した位置に、複数の光ファイバ挿通孔１７が形成されている。光ファイバ挿通孔１７は、光ファイバ１２の光導波路に対して平行に配置されている。

光電変換素子１４は、長波長面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）やＰＤアレイの比較的安価な受発光素子を内蔵しており、複数の端子１８を通じてフェルール１３の前面に接続されている。光電変換素子１４は、光ファイバ１２から伝送された光信号を電気信号に変換し、複数の端子１８を通じて不図示の電気配線から電気信号を取り出して、不図示の制御回路に送給する。このとき、フェルール１３の光ファイバ挿通孔１７は、複数の端子１８，１８間で光電変換素子１４の受光側に対応して配置されている。

光導波路形成用部材１５は、透明な紫外線硬化樹脂であり、光ファイバ１２がフェルール１３の光ファイバ挿通孔１７に挿通される以前に光電変換素子１４に接触するように光ファイバ挿通孔１７に充填される。そして、光導波路形成用部材１５は、光ファイバ１２を通じて入射された紫外線光によって硬化されることで、光ファイバ１２の端面１９から光電変換素子１４へ通ずる光導波路２０を形成する。

紫外線硬化樹脂としては、２液の混合液を用いる場合、ラジカル重合系、カチオン重合系の光硬化性樹脂及び重合開始剤が挙げられるが、その他の光硬化性樹脂として、シランカップリング材を光硬化性樹脂液に溶解又は分散させて用いても良い。めっきされたコアを保持材で固定する場合についても同様に、光硬化性樹脂及び重合開始剤の任意の１種類を単独で用いることが可能であり、その他熱硬化性樹脂を用いても良い。

次に、図２〜図４を参照して、本発明の一実施形態に係る光モジュールの製造方法について説明する。

先ず、図２に示すように、第１工程は、光電変換素子１４が接続されているフェルール１３の光ファイバ挿通孔１７に、光電変換素子１４に接触するように光導波路形成用部材１５を充填させる。

この第１工程では、光ファイバ挿通孔１７に充填された光導波路形成用部材１５は、硬化されておらずゲル状である。

次に、図３に示すように、第２工程は、光ファイバ１２を光ファイバ挿通孔１７に挿入して光導波路形成用部材１５に突き当てる。

この第２工程では、光ファイバ１２が光ファイバ挿通孔１７に挿入されるが、光導波路形成用部材１５は、硬化されずゲル状のままである。

図４に示すように、第３工程は、光ファイバ１２から光導波路形成用部材１５に紫外線光βを入射させる。

この第３工程では、光ファイバ１２から光導波路形成用部材１５に紫外線光βを入射させながら、光ファイバ１２を光電変換素子１４に向けて押圧するため、光導波路形成用部材１５の紫外線光βが入射された部分だけが硬化されて光導波路２０が形成される。ここで、光ファイバ１２の挿入量は、調整の必要がない。

このとき、光ファイバ１２から出射される紫外線光βの分布特性は、光ファイバ１２の中心軸線に対して、ほぼガウス分布強度を有する。そのため、光導波路形成用部材１５は、光ファイバ１２の中心軸線に相当する中心位置から硬化を始め、硬化部分の屈折率は増加していく。このレンズ効果により、紫外線光βは中心軸に収束することになり、光導波路形成用部材１５の紫外線光βが入射された部分だけが硬化されて光ファイバ１２の光導波路と同一の光導波路２０が形成される。

そして、フェルール１３の後面側において、フェルール１３と光ファイバ１２とに接着剤２１が塗布されることで、光ファイバ１２がフェルール１３に固定されて、図１に示す光モジュール１０が製造される。

なお、光ファイバの製造方法における第１工程及び第２工程において、光ファイバ１２を光ファイバ挿通孔１７に挿入した後、光電変換素子１４に接触するように光導波路形成用部材１５を光ファイバ挿通孔１７に充填させることもできる。

また、光ファイバの製造方法における第３工程の後に、光導波路形成用部材１５の硬化された光導波路２０を除く外側部分を除去して、光導波路形成用部材１５が取り除かれた部分に、光導波路形成用部材１５とは異種の樹脂材料等を充填させることもできる。このとき、光学的に透明な樹脂材料等を用いる場合には、既に形成されている光導波路２０の屈折率よりも低い屈折率を有するものが好ましい。

以上説明したように、本実施形態の光モジュール１０によれば、フェルール１３の光ファイバ挿通孔１７に挿入された光ファイバ１２は、光導波路形成用部材１５を介して光電変換素子１４への光導波路２０が形成される。これにより、光ファイバ１２は、光導波路形成用部材１５へ突き当てることで挿入量が設定されるため、挿入量を調整する必要がない。また、複数の光ファイバ１２を組み付ける際に端面距離に差異が有っても、その差異量を光導波路形成用部材１５が吸収するため、光電変換素子１４との光学的な接続を確実に行うことができる。

また、本実施形態の光モジュール１０によれば、光導波路形成用部材１５として紫外線硬化樹脂を適用することで、光ファイバ１２がフェルール１３の光ファイバ挿通孔１７に挿通される前に、紫外線硬化樹脂を光ファイバ挿通孔１７に挿入させ、その後に光ファイバ１２が光ファイバ挿通孔１７に挿通される。これにより、紫外線硬化樹脂は、光ファイバ１２を通じて入射された紫外線光βの入射部分で光導波路２０を形成することができる。したがって、光導波路２０を予め形成しておくことなく、別途の設備を用いることなく簡単に光導波路２０を形成することができる。

また、本実施形態の光モジュールの製造方法によれば、光電変換素子１４が接続されたフェルール１３の光ファイバ挿通孔１７に、光電変換素子１４に接触するように光導波路形成用部材１５を充填する。その後、光ファイバ１２を光ファイバ挿通孔１７に挿入して光導波路形成用部材１５に突き当て、光ファイバ１２から光導波路形成用部材１５に紫外線光βを入射して光導波路２０を形成する。これにより、光ファイバ１２は、光導波路形成用部材１５へ突き当てることで挿入量が設定され、挿入量を調整する必要がなくなる。また、複数の光ファイバ１２を組み付ける際に端面距離に差異があっても、その差異量を光導波路形成用部材１５が吸収するため、光電変換素子１４との光学的な接続を確実に行うことができる。

また、本実施形態の光モジュールの製造方法によれば、光ファイバ１２をフェルール１３に固定することで、例えば、外部振動等が与えられたとしても、光ファイバ１２と光電変換素子１４との光学的な接続に支障のない光モジュール１０を製造することができる。

なお、本発明に係る光モジュールおよび光モジュールの製造方法は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形や改良等が可能である。例えば、光ファイバは、被覆部のない裸ファイバであっても良く、光テープ心線の光ファイバの本数は、１本であっても複数本であっても良い。

本発明の一実施形態に係る光モジュールの一部破断側面図である。 本発明の一実施形態に係る光モジュールの製造方法を説明する第１工程の一部破断側面図である。 図１の第２工程を説明する一部破断側面図である。 図１の第３工程を説明する一部破断側面図である。 従来の光モジュールの断面図である。

符号の説明

１０ 光モジュール
１２ 光ファイバ
１３ フェルール
１４ 光電変換素子
１５ 光導波路形成用部材
１７ 光ファイバ挿通孔
２０ 光導波路

Claims (4)

1. 光電変換素子と、前記光電変換素子に対応する位置に光ファイバ挿通孔を備えるフェルールと、前記フェルールの前記光ファイバ挿通孔に挿通されて前記光電変換素子に光学的に接続される光ファイバと、を備えた光モジュールであって、
   前記光電変換素子と前記光ファイバとの間に、樹脂からなる光導波路形成用部材で形成した光導波路を備えることを特徴とする光モジュール。
2. 前記光導波路形成用部材は、紫外線硬化樹脂であり、前記光ファイバが前記フェルールの前記光ファイバ挿通孔に挿通される前に、前記光ファイバ挿通孔に挿入され、前記光ファイバが前記光ファイバ挿通孔に挿通された後に、前記光ファイバを通じて与えられた紫外線光により硬化して光導波路が形成されることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
3. 光電変換素子が接続されたフェルールの光ファイバ挿通孔に光導波路形成用部材を充填する工程と、
   光ファイバを前記光ファイバ挿通孔に挿入して前記光導波路形成用部材に突き当てる工程と、
   前記光ファイバから前記光導波路形成用部材に紫外線光を入射させて光導波路を形成する工程と、を含むことを特徴とする光モジュールの製造方法。
4. 前記光ファイバを前記フェルールに固定する工程をさらに含むことを特徴とする請求項３記載の光モジュールの製造方法。
   

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