JP2010224006A - 光結合装置およびその光結合装置を用いた光伝送モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】簡単、かつ、良好に、光素子と光ファイバを接続可能とする。
【解決手段】光部品固定基板２上に、一端側に光素子４を実装したサブマウント３を収容するサブマウント収容部５と、光素子４に光接続される光ファイバ６の光接続先端側を固定する光ファイバ挿入溝９とを同一光軸上に形成する。光ファイバ挿入溝９の底部１９に、光ファイバ挿入溝９に挿入される光ファイバ６を吸着する吸着孔７を形成する。サブマウント収容部５の内壁に、光素子４と光ファイバ６との位置合わせ手段を設ける。光ファイバ挿入溝９に挿入された光ファイバ６を吸着孔７側に吸着した状態で光ファイバ挿入溝９に固定し、サブマウント３を、光素子４側を光ファイバ６側に向けてサブマウント収容部５に収容して光ファイバ６と光素子４とを対向配置し、光ファイバ６の光接続先端側と光素子４とを、光ファイバ６のコアの屈折率と略等しい透明樹脂３０を介して固定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯型電話機等に適用され、光通信等に用いられる光結合装置およびその光結合装置を用いた光伝送モジュールに関するものである。

図８には、従来提案されている光結合装置の一例が示されている（特許文献１、参照。）。この光結合装置５０は、基板４１の表面側にガイド溝４２と実装溝４３とを設け、ガイド溝４２に光ファイバ４４の一端側を固定し、実装溝４３に受光素子４５を実装して、受光素子４５と光ファイバ４４の一端側を光結合して形成されている。

特開平６―３３１８４８号公報

しかしながら、図８に示した従来の光結合装置５０においては、受光素子４５を斜めに傾けて実装溝４３に実装しているので、非常に高精度の実装技術が要求され、受光素子の受光径が小さい場合、光ファイバ４４と受光素子４５とを良好な接続状態で光結合することが難しかった。

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、光ファイバと受光素子等の光素子とを、低損失で簡単に光接続できる光結合装置およびその光結合装置を用いた光伝送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、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、本発明は、光部品固定基板上に、一端側に光素子を実装したサブマウントを収容するサブマウント収容部と、前記光素子に光接続される光ファイバの光接続先端側を固定する光ファイバ挿入溝とが同一光軸上に形成され、該光ファイバ挿入溝の底部には該光ファイバ挿入溝に挿入される光ファイバを吸着する吸着孔が形成され、前記サブマウント収容部の内壁には前記光素子と前記光ファイバとの位置合わせ手段が設けられており、前記光ファイバ挿入溝に挿入された光ファイバが前記吸着孔側に吸着された状態で前記光ファイバ挿入溝に仮固定した後に接着剤で固定され、前記サブマウントが前記光素子側を前記光ファイバ側に向けて前記サブマウント収容部に前記位置合わせ手段を介して位置精度良く収容されて前記光ファイバと前記光素子とが対向配置され、前記光ファイバの光接続先端側と前記光素子とが前記光ファイバのコアの屈折率と略等しい透明樹脂を介して固定されていることを特徴としている。

本発明の光結合装置は、光部品固定基板上に、一端側に光素子を実装したサブマウントを収容するサブマウント収容部と、前記光素子に光接続される光ファイバの光接続先端側を固定する光ファイバ挿入溝とを同一光軸上に形成している。光ファイバ挿入溝の底部には該光ファイバ挿入溝に挿入される光ファイバを吸着する吸着孔が形成され、この光ファイバ挿入溝に挿入した光ファイバを、吸着孔側に吸着した状態で光ファイバ挿入溝に仮固定し、接着剤で固定できるので、光ファイバが光ファイバ挿入溝内で浮いた状態となることを防止でき、光ファイバの高さ方向（溝の深さ方向）の挿入位置精度を高めることができる。

また、前記サブマウント収容部の内壁には、前記光素子と前記光ファイバとの位置合わせ手段を設けているので、前記サブマウントを前記光素子側を前記光ファイバ側に向けて前記サブマウント収容部に前記位置合わせ手段を介して位置精度良く収容されて前記光ファイバと前記光素子とが対向配置され、光ファイバと光素子とが容易に位置合わせされる。そして、前記サブマウント収容部に、前記光ファイバの光接続先端側と前記光素子とを、前記光ファイバのコアの屈折率と略等しい透明樹脂を介して固定することにより、光ファイバと光素子とを、低損失で良好に光接続（光結合）した状態で固定できる。このように、本発明は、光ファイバと光素子とのパッシブアライメントが可能であるので、光ファイバと光素子との調心作業が不要で、光結合装置の製造工程を簡略化でき、コストを削減できる。

また、光素子と光ファイバとの位置合わせ手段を、サブマウント収容部の内壁における光ファイバ挿入溝の長手方向に沿った面と、サブマウント収容部の底面に形成されてサブマウントの挿入先端部を係止する段部とを有するものとすることにより、サブマウントのサブマウント収容部への挿入位置精度を、光部品固定基板の基板面内方向において高めることができ、光ファイバと光素子とを良好な接続状態で光接続できる。

さらに、サブマウントの側面には凸部を形成し、サブマウント収容部の内壁には、前記凸部をガイドするガイド溝をサブマウントの挿入方向に伸設形成することにより、サブマウントを光ファイバ挿入溝と反対側の端部から光ファイバ挿入溝側に向けてサブマウント収容部に挿入する際に、ガイド溝によりサブマウントをガイドしてサブマウント収容部に挿入できる。そして、サブマウントの、光部品固定基板の基板面内方向と高さ方向の挿入位置精度を高めることができる。

さらに、サブマウント収容部の底面に、該サブマウント収容部に収容されるサブマウントを吸着する吸着孔を形成することにより、サブマウント収容部に挿入されたサブマウントを吸着孔側に吸着した状態とすることができるため、サブマウントを光部品固定基板に仮固定でき、サブマウントの高さ方向の挿入位置精度を高めることができる。

さらに、サブマウント収容部の底面に形成された吸着孔と嵌合する突起部を、サブマウントに形成することにより、吸着孔に突起部を嵌合できるため、光部品固定基板の基板面内方向と高さ方向におけるサブマウントの挿入位置精度をより一層高めることができる。

さらに、本発明の光伝送モジュールは、光部品固定基板と回路基板とを、第一および第二の位置決め手段を用いて位置合わせして、サブマウントに設けた電極と回路基板の電極とを位置合わせすることにより、光部品固定基板と回路基板との位置合わせも、容易に、かつ、正確に行うことができる。したがって、例えば回路基板に光素子の駆動回路や制御回路を設けた場合に、その回路と光素子との接続も良好に行うことができ、信頼性の高い光伝送モジュールを形成することができる。

光伝送モジュールの第１実施例における光結合装置の組み立て方法を説明するための模式的な平面図である。 図１に示す光結合装置に適用されている光部品固定基板の斜視図（ａ）、（ｂ）と、そのサブマウント収容状態を示す斜視図（ｃ）である。 第１実施例の光伝送モジュールの組み立て方法を説明するための斜視図である。 第２実施例の光伝送モジュールの外観斜視図である。 第２実施例の光伝送モジュールに適用されている光部品固定基板およびサブマウントの斜視図（ａ）と、サブマウントの収容状態を示す斜視図（ｂ）である。 第３実施例の光伝送モジュールに適用されている光部品固定基板の平面図（ａ）と、光部品固定基板およびサブマウントの斜視図（ｂ）である。 その他の実施例の光伝送モジュールの外観斜視図である。 光結合装置の一従来例を説明するための斜視図である。

以下に、この発明に係る実施例を図面に基づいて説明する。

図３（ｂ）には、第１実施例の光伝送モジュール１の外観図が、模式的な斜視図により示されている。同図に示すように、光伝送モジュール１は、樹脂製の光部品固定基板２と、プリント基板などの回路基板１０を有している。光部品固定基板２を実装する回路基板１０の裏面にはＩＣや受動部品が実装されており、これらの部品は樹脂３５により封止されている。なお、光伝送モジュール１の寸法は、特に限定されるものではないが、例えば、その長さ（Ｌ）と幅（Ｗ）を、それぞれ約３ｍｍ前後、厚み（Ｔ）を１ｍｍ程度に形成でき、携帯型電話機等に適用できる。

光部品固定基板２は、図１（ａ）、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、サブマウント収容部５と光ファイバ挿入溝９とを同一光軸上に形成してなる。なお、図２（ａ）は、光ファイバ挿入溝９側から見た斜視図、図２（ｂ）は、サブマウント収容部５側から見た斜視図である。光ファイバ挿入溝９は、光素子４に光接続される光ファイバ６の光接続先端側を固定するものであり、光ファイバ挿入溝９の底部１９には、光ファイバ挿入溝９に挿入される光ファイバ６を吸着する吸着孔７が、互いに間隔を介して複数形成されている。

サブマウント収容部５は、図１（ｂ）、図２（ｃ）に示すように、一端側に受光素子や発光素子の光素子４を実装したサブマウント３を収容する。サブマウント３の他端側には、光素子４に電気的に接続された電極１４が形成されている。サブマウント収容部５の内壁には、光素子４と光ファイバ６との位置合わせ手段が設けられている。この位置合わせ手段は、サブマウント収容部５の内壁における光ファイバ挿入溝９の長手方向に沿った面１８と、サブマウント収容部５の底面１６に形成された段部８とを有し、段部８はサブマウント３の挿入先端部を係止する。

本実施例において、図１（ａ）に示すように、光ファイバ６が、光部品固定基板２の一端側から光ファイバ挿入溝９に挿入され、吸着孔７側に吸着した状態で仮固定される。そして、仮固定後に、光ファイバ６が、例えば樹脂製の接着剤によって、光ファイバ挿入溝９に固定される。なお、光ファイバ挿入溝６に充填される接着剤の量を調整して、接着剤が硬化した際に、光部品固定基板２の表面に盛り上がらないようにする。また、サブマウント３が、光部品固定基板２の他端側からサブマウント収容部５に挿入される。サブマウント３は、サブマウント収容部３の内壁の面１８および底面１６に沿って挿入され、段部８に係止され、例えば樹脂製の接着剤を用いてサブマウント収容部５に固定される。これらサブマウント３と光ファイバ６の固定によって、光ファイバ６と光素子４とが位置合わせされた状態で光結合される（図１（ｂ）、参照。）。

光ファイバ６と光素子４との光結合部分に、例えばエポキシ樹脂系、アクリル樹脂系、シリコーン樹脂等の透明樹脂３０を充填し、この透明樹脂３０を硬化させることにより、異物等の混入を防ぎ、光ファイバ６と光素子４との光接続の信頼性を向上することができる光結合装置５１が形成される。なお、透明樹脂３０として、光ファイバ６と光素子４との良好な光結合を保つために、光ファイバ６のコアの屈折率とほぼ等しい屈折率を有する樹脂が選択される。

光伝送モジュール１を組み立てる際は、前記のようにして、光ファイバ６とサブマウント３とを固定した光部品固定基板２を、図３（ａ）に示すように、図１、図２とは上下を逆にした状態で、回路基板１０上に配置する。この際、光部品固定基板２の四隅に形成した第一の位置決め手段としての貫通孔１７と、回路基板１０の表面側に形成した第二の位置決め手段としてのマーク用の電極３３とを位置合わせして、光部品固定基板２を回路基板１０上に固定する。この固定によって、光部品固定基板２に固定されているサブマウント３の電極１４と回路基板１０上の電極２４とが位置合わせされる。電極１４と電極２４とは、半田もしくは導電性ペースト（いずれも図示せず）によって接続する。半田接続を手作業で行う場合は、サブマウント３の電極１４と回路基板１０の電極２４とを目視によって確認しながらできるので、容易に行え、目視での外観検査も可能となる。

図４には、第２実施例の光伝送モジュール１１の斜視構成が模式的に示されている。また、図５（ａ）、図５（ｂ）には、第２実施例の光伝送モジュール１１に適用されている光部品固定基板１２とサブマウント１３の構成が、模式的な斜視図によって示されている。なお、図５（ａ）は、光部品固定基板１２とサブマウント１３とを別々に示し、図５（ｂ）は、光部品固定基板１２のサブマウントの収容部１５にサブマウント１３を収容した状態を示す。図４、図５において、第１実施例と同様の構成部分には同一符号が付してある。また、図４の符号５２は、光結合装置を示す。

これらの図に示すように、第２実施例において、サブマウント１３の側面には、外側に張り出した凸部２０が形成されており、サブマウント収容部１５の内壁には、光ファイバ挿入溝９の長手方向に沿った面２８に、ガイド溝２６が形成されている。図５（ａ）の矢印に示すように、サブマウント１３が、光ファイバ挿入溝９と反対側の端部から光ファイバ挿入溝９側に向けて、サブマウント収容部１５に挿入される。この際、サブマウント１３の凸部２０がガイド溝２６にガイドされる。このガイド溝２６が、光素子４と光ファイバ６との位置合わせ手段と成している。第２実施例における前記以外の構成は、第１実施例とほぼ同様である。

図６（ａ）には、第３実施例の光伝送モジュールに適用されている光部品固定基板２２の平面構成が模式的に示されている。また、図６（ｂ）には、その光部品固定基板２２と、第３実施例に設けられているサブマウント２３の構成が、模式的な斜視図によって示されている。なお、図６において、第１実施例と同様の構成部分には同一符号が付してある。

第３実施例では、サブマウント収容部２５の底面３６に、サブマウント収容部２５に収容されるサブマウント２３を吸着する吸着孔２７が、互いに間隔を介して複数形成されている。また、サブマウント２３の底面３４には、吸着孔２７に対応する位置に、下側に向かうにつれて縮径する突起部３７が形成されている。サブマウント２３をサブマウント収容部２５に収容して吸着孔２７側に吸着し、突起部３７が吸着孔２７に嵌合する。第３実施例における前記以外の構成は、第１実施例とほぼ同様である。

なお、本発明は、前記各実施例に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、前記各実施例では、光部品固定基板２，１２，２２を実装する回路基板１０の裏面にＩＣや受動部品が実装されているが、これらの部品は、図７に示す光伝送モジュール２１のように、光部品固定基板３２と同一面に実装してもよい。この場合も前記実施例と同様に、ＩＣや受動部品は樹脂４０によって封止されており、光部品固定基板３２に設けている貫通孔１７を回路基板１０に形成した電極３３と位置合わせすることによって、サブマウント３の電極１４と回路基板１０の電極２４の位置合わせをする。なお、図１７の符号５３は、光結合装置を示す。

また、回路基板１０にＩＣや受動部品を実装する代わりに、サブマウントに光素子４を駆動する回路を組み込むために、これらの電気部品を実装してもよい。

さらに、前記各実施例では、光素子４をサブマウント３，１３，２３の一端側に突出して設けたが、光素子４はサブマウント３，１３，２３内に埋め込み、その光接続面のみを露出する構成としてもよい。

さらに、前記実施例では、第一の位置決め手段として貫通孔１７が例示され、第二の位置決め手段として、回路基板１０の表面側に形成したマーク用の電極３３が例示されていたが、第一、第二の位置決め手段は、これらの例示に限定されるものではなく、適宜設定されるものである。例えば、第一の位置決め手段として、光部品固定基板の側面に形成した、半円筒形の切り欠きやペイントを用い、また、第二の位置決め手段として、回路基板の表面側に形成したマーク用のペイントを用いてもよい。

本発明の光結合装置および光伝送モジュールは、簡単な構成で、発光素子や受光素子等といった光素子と光ファイバを良好に光接続できるので、携帯型電話機等に適用できる。

１，１１，２１ 光伝送モジュール
２，１２，２２，３２ 光部品固定基板
３，１３，２３ サブマウント
４ 光素子
５，１５，２５ サブマウント収容部
６ 光ファイバ
７，２７ 吸着孔
８ 段部
９ 光ファイバ挿入溝
１０ 回路基板
１４，２４ 電極
５１，５２，５３ 光結合装置

Claims (6)

1. 光部品固定基板上に、一端側に光素子を実装したサブマウントを収容するサブマウント収容部と、前記光素子に光接続される光ファイバの光接続先端側を固定する光ファイバ挿入溝とが同一光軸上に形成され、該光ファイバ挿入溝の底部には該光ファイバ挿入溝に挿入される光ファイバを吸着する吸着孔が形成され、前記サブマウント収容部の内壁には前記光素子と前記光ファイバとの位置合わせ手段が設けられており、前記光ファイバ挿入溝に挿入された光ファイバが前記吸着孔側に吸着された状態で前記光ファイバ挿入溝に仮固定した後に接着剤で固定され、前記サブマウントが前記光素子側を前記光ファイバ側に向けて前記サブマウント収容部に前記位置合わせ手段を介して位置精度良く収容されて前記光ファイバと前記光素子とが対向配置され、前記光ファイバの光接続先端側と前記光素子とが前記光ファイバのコアの屈折率と略等しい透明樹脂を介して固定されていることを特徴とする光結合装置。
2. 光素子と光ファイバとの位置合わせ手段は、サブマウント収容部の内壁における光ファイバ挿入溝の長手方向に沿った面と、サブマウント収容部の底面に形成されてサブマウントの挿入先端部を係止する段部とを有していることを特徴とする請求項１記載の光結合装置。
3. サブマウントの側面には外側に張り出した凸部が形成されており、サブマウント収容部の内壁における光ファイバ挿入溝の長手方向に沿った面には、光ファイバ挿入溝と反対側の端部から光ファイバ挿入溝側に向けてサブマウント収容部に挿入されるサブマウントの前記凸部をガイドするガイド溝が前記サブマウントの挿入方向に伸設され、該ガイド溝が光素子と光ファイバとの位置合わせ手段と成していることを特徴とする請求項１記載の光結合装置。
4. サブマウント収容部の底面には、該サブマウント収容部に収容されるサブマウントを吸着する吸着孔が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２または請求項３記載の光結合装置。
5. サブマウント収容部の底面に形成された吸着孔と嵌合する突起部が、サブマウントに形成されていることを特徴とする請求項４記載の光結合装置。
6. 光部品固定基板に設けた第一の位置決め手段と、前記光部品固定基板を実装する回路基板に形成した第二の位置決め手段とを位置合わせして、サブマウントに設けた電極と前記回路基板の電極とを位置合わせしたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載の光結合装置を用いた光伝送モジュール。

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