JP2010066472A

JP2010066472A - 光学接続構造

Info

Publication number: JP2010066472A
Application number: JP2008232208A
Authority: JP
Inventors: Kyoichi Sasaki; 恭一佐々木
Original assignee: Tomoegawa Paper Co Ltd
Current assignee: Tomoegawa Co Ltd
Priority date: 2008-09-10
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2010-03-25

Abstract

【課題】基板上で大きなスペースを占有することなく、光ファイバの端部の位置決めが容易で、接続及び接続解除を自在にできる光学接続構造を提供する。
【解決手段】少なくとも、先端を４５°研磨または先端に屈曲部を有した光ファイバと、光ファイバを基板に対して平行に固定した光ファイバ固定部材と、基板に対して垂直方向に光軸が向くように電気的に接続・固定された受発光素子とからなり、光ファイバの端部を光ファイバ固定部材から突出させた状態で、光ファイバ固定部材を受発光素子に突き当てて、光ファイバの端部を受発光素子の受発光部に位置合わせる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバを受発光素子に接続するための光学接続構造に関するものである。

従来より、基板上で光機能部品を接続するのに光ファイバを有する光学接続構造が用いられている。光学接続構造には、フェルールに光ファイバを装着して基板に沿って光機能部品に突き合わせるといった基板と平行方向に接続するものと、基板に対し垂直方向に開口された接続点を持つ光機能部品に光ファイバの先端を斜めに切断して接触させるといった基板と垂直方向に接続するものとがある。

基板と平行方向に接続する光学接続構造では、一般的にハウジングやフェルールを備えた光コネクタ等が使用され、位置合わせをして突き合わせることにより安定して接続を行うことができる。しかしながら、ハウジングやフェルールが基板上で大きなスペースを占有してしまうという問題点があった。

また、基板と垂直方向に接続する光学接続構造では、レーザーによる光を照射しながら光ファイバの位置合わせを行うアクティブアライメントが行われているが、高い精度が要求されるため、容易に安定して接続を行うことが難しく、例えば光機能部品と光ファイバとの接触の際に、光機能部品を破損させる恐れがあった。

レンズ等の反射層を用いて非接触で光学接続させることも可能であるが、部品点数が多くなり、反射層と光機能部品、光ファイバとの位置合わせで接続にかかる時間も長くなり、高コストになる問題点があった（例えば、特許文献１参照。）。

特開平９−０２６５１５号公報

本発明は、以上のような問題点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、基板上で大きなスペースを占有することなく、光ファイバの端部の位置決めが容易で、接続及び接続解除を自在にできる光学接続構造を提供することにある。

本発明の光学接続構造は、少なくとも、先端を４５°研磨または先端に屈曲部を有した光ファイバと、上記光ファイバを基板に対して平行に固定した光ファイバ固定部材と、基板に対して垂直方向に光軸が向くように電気的に接続・固定された受発光素子とからなり、上記光ファイバの先端が上記光ファイバ固定部材から突出しており、上記光ファイバ固定部材が上記受発光素子に突き当てられ、上記光ファイバの端部が上記受発光素子の受発光部に位置合わせされていることを特徴としている。

また、本発明においては、光ファイバの先端が光ファイバ固定部材から１００〜４００μｍ突出していることが好ましい。さらに、光ファイバ固定部材は、受発光素子に突き当てる側面に切り欠きを備え、上記切り欠き内に上記受発光素子を収容しつつ上記光ファイバ固定部材と上記受発光素子を突き当てることが好ましい。また、本発明においては、光ファイバ固定部材は、受発光素子を収容する矩形孔を備え、上記矩形孔内に上記受発光素子を収容しつつ上記光ファイバ固定部材と上記受発光素子を突き当てることが好ましい。

本発明の光学接続構造によれば、受発光素子が基板に対して垂直方向に実装された場合においても、予め相対配置を決めてある受発光素子と光ファイバ固定部材とを突き合わせるだけで、光ファイバの端部を受発光素子の受発光部に高精度にかつ容易に位置合わせすることができる。また、受発光素子と光ファイバ固定部材との相対配置が予め決められているため、接続及び接続解除が自在にでき、光ファイバの接続を安全かつ確実に行うことができる。

次に、図面を用いて本発明の光学接続構造の実施形態について具体的に説明する。
図１は本発明の光学接続構造の一実施形態を示した図である。本発明の光学接続構造は、図１に示されているように、光ファイバ１と、この光ファイバ１を基板３に対して平行に固定した光ファイバ固定部材２と、基板３に対して垂直方向に光軸が向くように固定された受発光素子４とから構成されており、光ファイバ固定部材２と受発光素子４とを突き当てることにより、光ファイバ１と受発光素子４とを位置合わせるものである。

本発明の光学接続構造においては、光ファイバ１の先端が４５°研磨されたもの（図１〜３に示した構成）または先端に例えば９０°の屈曲部を有したもの（図４に示した構成）であることが必須である。このような構成により、基板上で大きなスペースを占有することなく、基板３に対して平行に配線された光ファイバ１と、基板３に対して垂直方向に光軸が向くように実装された受発光素子４の受発光部とを接続することができる。

また、本発明における光ファイバは、単心の光ファイバであっても、図示されたような、複数本の光ファイバを樹脂等によりテープ化したテープ心線等であってもよく、一度に接続される光ファイバの数量に制限はない。このような光ファイバとしては、石英、プラスチック等のいずれの材料からなるものであってもよく、用途に応じて適宜選択することができる。なお、光ファイバが石英製であり、屈曲部を有するものである場合には、光ファイバ材料を塑性変形させて形成されたものであることが好ましい。また、光ファイバにおける屈折率分布は、ステップ分布やクレーデッド分布等、使用目的により適宜選択することができる。

さらに、本発明においては、光ファイバ１の先端が光ファイバ固定部材から１００〜４００μｍ突出していることが好ましい。この構成によれば、光ファイバ固定部材２の光ファイバ１が突出した側面と受発光素子４の側面とを突き当てた際に、突出した光ファイバ１が受発光素子４の受発光部に覆い被さり、高精度かつ容易な光ファイバの位置合わせが可能となる。光ファイバの先端の突出が１００μｍ未満であると受発光部に光ファイバの先端が到達しないおそれがあり、一方、４００μｍを越えると光ファイバの形状が維持できなくなるおそれがある。

また、本発明における光ファイバ固定部材２は、図１に示したように、基板３に対して平行に光ファイバ１を固定するとともに、受発光素子４の側面に突き当てて、光ファイバ１と受発光素子４の受発光部とを位置合わせるものである。この光ファイバ固定部材２は、受発光素子４との相対配置が予め決められているため、受発光素子４に突き合わせるだけで、光ファイバ１の端部を受発光素子４の受発光部に高精度にかつ容易に位置合わせすることができる。

さらに、本発明における光ファイバ固定部材２は、図２に示したように、受発光素子４に突き当てる側面に切り欠きを備えた構成であることが好ましい。この構成によれば、切り欠き内に受発光素子４を収容しつつ光ファイバ固定部材２と受発光素子４を突き当てることにより、光ファイバ１の光軸と受発光素子４の光軸とをより確実に位置合わせすることができる。

また、本発明における光ファイバ固定部材２は、図３に示したように、受発光素子４を収容する矩形孔を備えた構成であることが好ましい。この構成によれば、矩形孔内に受発光素子４を収容しつつ光ファイバ固定部材２と受発光素子４を突き当てることにより、光ファイバ１の光軸と受発光素子４の光軸とをより確実に位置合わせすることができる。

また、本発明においては、光ファイバ固定部材２の光ファイバ１を固定する面にＶ溝を設けることが好ましい。このＶ溝により、光ファイバ固定部材２の幅方向に対する光ファイバ１の位置合わせ精度を向上させることもできる。

本発明における基板及び光ファイバ固定部材に用いられる材料は、接続される光ファイバの材料や、要求される強度や位置合わせ精度により適宜選択されるが、特に熱的寸法変化が小さいプラスチック、セラミック、金属等で作製されたものが好ましく使用される。プラスチック材料としては、結晶性高分子、非晶性高分子、複合材料等を用いることができる。結晶性高分子としては、ＰＰＳ（ポリフェニルサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等が好ましく、非晶性高分子としては、液晶ポリマー等が好ましく、複合材料としては、ガラス混入エポキシ材料等が好ましい。なお、プラスチック材料は、はん田リフローに耐えうるものが好ましい。本発明における光学接続構造は、受発光素子、及び光ファイバのレイアウトによっては、上下逆転して使用することも可能であり、基板の設置方向は特に限定されない。

さらに、本発明においては、光ファイバの先端と受発光素子の受発光部との間に、屈折率整合材料を介在させることが好ましい。この屈折率整合材料としては、本発明の光学接続構造が用いられる環境条件や製造プロセス等に合わせて適宜選択されたものを使用することができる。なお、屈折率整合材料は、液状でも固体状でも良く、例えばオイル状、グリス状、ジェル状、フィルム状でもよい。

また、上記のような本発明の光学接続構造は、光ファイバに接続された受発光素子と、受発光素子駆動用ＩＣチップとが実装された光伝送モジュールに好適に適用することもできる。

＜実施例１＞
光ファイバとして、４心テープ心線（石英マルチモード光ファイバ、コア：グレーデッドインデックス５０ミクロン、住友電工社製）を用い、受発光素子として、マルチモード１×４VCSELアレイ（Optowell社製、波長８５０ｎｍ）を用いて、突出長を斜め研磨中心合わせで１４５μｍとなるように、図１に示した構成の光学接続構造を作製した。光ファイバ固定部材としては、ＰＰＳ（ポリフェニルサルファイド）製のものを用いた。

＜実施例２＞
実施例１と同様の光ファイバ、受発光素子及び光ファイバ固定部材を用いて、実施例１と同様にして、図２に示した構成の光学接続構造を作製した。

＜実施例３＞
実施例１と同様の光ファイバ、受発光素子及び光ファイバ固定部材を用いて、実施例１と同様にして、図３に示した構成の光学接続構造を作製した。

＜比較例１＞
実施例１と同様の光ファイバ、受発光素子及び光ファイバ固定部材を用い、突出長を斜め研磨中心合わせで３００μｍとし、光ファイバ固定部材を受発光素子に突き当てることなしに目視で位置合わせを行った以外は実施例１と同様にして、図１に示した構成の光学接続構造を作製した。

上記のようにして実施例及び比較例の光学接続構造を５組作製した結果、実施例１〜３の光学接続構造における接続損失は、各光ファイバ平均が０．５ｄＢ、０．４５ｄＢ及び０．３ｄＢであり、接続毎のばらつき平均が０．２ｄＢ、０．１ｄＢ及び０．１ｄＢであった。これに対し、比較例１の光学接続構造における接続損失は、各光ファイバ平均が０．７ｄＢであり、接続毎のばらつき平均が０．４ｄＢであった。このように、本願発明の光学接続構造においては、好適に接続損失が低減されることが示された。

本発明の光学接続構造の一実施形態を示した図である。本発明の光学接続構造の他の実施形態を示した図である。本発明の光学接続構造の他の実施形態を示した図である。本発明の光学接続構造の他の実施形態を示した図である。

符号の説明

１…光ファイバ、２…光ファイバ固定部材、３…基板、４…受発光素子。

Claims

少なくとも、先端を４５°研磨または先端に屈曲部を有した光ファイバと、
上記光ファイバを基板に対して平行に固定した光ファイバ固定部材と、
基板に対して垂直方向に光軸が向くように電気的に接続・固定された受発光素子とからなり、
上記光ファイバの先端が上記光ファイバ固定部材から突出しており、
上記光ファイバ固定部材が上記受発光素子に突き当てられ、
上記光ファイバの端部が上記受発光素子の受発光部に位置合わせされていることを特徴とする光学接続構造。
前記光ファイバの先端が前記光ファイバ固定部材から１００〜４００μｍ突出していることを特徴とする請求項１に記載の光学接続構造。
前記光ファイバ固定部材は、前記受発光素子に突き当てる側面に切り欠きを備え、上記切り欠き内に上記受発光素子を収容しつつ上記光ファイバ固定部材と上記受発光素子を突き当てることを特徴とする請求項１に記載の光学接続構造。
前記光ファイバ固定部材は、前記受発光素子を収容する矩形孔を備え、上記矩形孔内に上記受発光素子を収容しつつ上記光ファイバ固定部材と上記受発光素子を突き当てることを特徴とする請求項１に記載の光学接続構造。
前記屈曲部は、光ファイバ材料を塑性変形させて形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光学接続構造。
前記光ファイバの先端と前記受発光素子との間に、屈折率整合材料が介在することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学接続構造。
請求項１〜６のいずれかに記載の光学接続構造により光ファイバに接続された受発光素子と、受発光素子駆動用ＩＣチップとが実装されていることを特徴とする光伝送モジュール。