JP2012018291A - Optical module - Google Patents
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Description
本発明は、光信号を送受信する光モジュールに関する。 The present invention relates to an optical module that transmits and receives optical signals.
光通信に用いられる送信用光モジュールは、レーザダイオード(LD:Laser Diode)からの光を信号光として用いており、この信号光をレンズにより集光して通信用の光ファイバに結合している。受信用光モジュールは、光ファイバを通して送られてきた信号光を、レンズにより集光して受信用のフォトダイオード(PD:photodiode)で受光している。また、1本の光ファイバを用いて前記の送信と受信の双方を行う一心双方向の送受信光モジュールもある。 An optical module for transmission used in optical communication uses light from a laser diode (LD) as signal light, and the signal light is collected by a lens and coupled to a communication optical fiber. . The receiving optical module collects the signal light transmitted through the optical fiber with a lens and receives it with a receiving photodiode (PD). There is also a single-fiber bidirectional transmission / reception optical module that performs both transmission and reception using a single optical fiber.
上記の光通信用の光モジュールで、複数の送信用LDや受信用PDを用いて波長の異なる複数の信号光を多重化して送受信する場合、LD、PD等の光素子と光ファイバとの光路系に、光アイソレータやプリズム、あるいは、波長分波フィルタ(以下、「WDMフィルタ」という。)等が配される。このような光モジュールでは光路長が長くなり、レンズの焦光位置と作動距離を調整設定することが難しくなってきている。 In the optical module for optical communication described above, when a plurality of signal lights having different wavelengths are multiplexed and transmitted / received using a plurality of transmission LDs and reception PDs, an optical path between an optical element such as an LD or PD and an optical fiber In the system, an optical isolator, a prism, a wavelength demultiplexing filter (hereinafter referred to as “WDM filter”) or the like is arranged. In such an optical module, the optical path length becomes long, and it is difficult to adjust and set the focal position and working distance of the lens.
これと関連し、光モジュールにおけるレンズの固定構造については、従来から種々の提案がなされている。
通常、レンズを光モジュール内に固定する場合には、接着剤や半田、低融点ガラス等で接着固定することが行われている。また、圧入による方法もとられており、例えば、特許文献1には、図7で示すように、受発光素子103と光ファイバ固定具104及び光結合用レンズ102を備え、光結合用レンズ102を保持用部品101に圧入固定した光モジュールにおいて、保持用部品101の光結合用レンズ102との当接部を肉薄部102aとしたものが開示されている。
In connection with this, various proposals have conventionally been made for the lens fixing structure in the optical module.
Usually, when fixing a lens in an optical module, it is bonded and fixed with an adhesive, solder, low-melting glass or the like. Further, for example,
また、特許文献2には、図8に示すように、光半導体素子203と光ファイバスタブ204及び少なくとも一つの球レンズ202を同軸状に固定して、これら三者を光学的に結合した光モジュールにおいて、球レンズ202を環状の圧入リング205を介して光モジュールの外装部材201に固定し、さらに、圧入リング205と外装部材201とを溶接で固定したものが開示されている。
Further, in
しかしながら、レンズとして石英製のものを用いる場合、特許文献1に開示された光モジュールでは、光結合用レンズ102を直接保持用部品101に圧入接触させるため、光結合用レンズ102にひびが入ったり割れたりする可能性が残る。
However, when a quartz lens is used, in the optical module disclosed in
また、特許文献2に開示された光モジュールでは、レンズ割れを防止するために、圧入リング205の材料として外装部材201に比べて弾性係数が大きな材料を用いる必要があるが、球レンズ205の光軸ずれによる実装精度の問題が残る。また、この問題は温度上昇などによる外的応力に対しその可能性が増大する。さらに、接着剤や半田、低融点ガラス等でレンズを直接光モジュールの筐体に固定する方法では、固着に時間を要し、作業性が悪いという問題がある。
Further, in the optical module disclosed in
本発明は、これらの実情に鑑みてなされたものであり、レンズを筐体の内孔に固定する際に、レンズ割れが防止でき、レンズの実装精度が確保できるとともに、作業性に優れたレンズ固定構造を有する光モジュールを提供することをその目的とする。 The present invention has been made in view of these circumstances, and when fixing the lens to the inner hole of the housing, the lens can be prevented from cracking, the mounting accuracy of the lens can be secured, and the lens excellent in workability. It is an object of the present invention to provide an optical module having a fixing structure.
本発明による光モジュールは、光学レンズをレンズホルダに固定し、レンズホルダをレンズ搭載ユニットの筐体の内孔に圧入により固定した光モジュールで、レンズホルダは、光学レンズを保持するレンズ保持部と、筐体の内孔に圧入される圧入部と、レンズ保持部と圧入部とを連結する連結部とを有し、レンズ保持部の外径は筐体の内径よりも小さく、筐体の内孔とレンズ保持部との間に隙間が形成されているル。 An optical module according to the present invention is an optical module in which an optical lens is fixed to a lens holder, and the lens holder is fixed by press-fitting into an inner hole of a housing of a lens mounting unit. The lens holder includes a lens holding portion that holds an optical lens; A press-fitting portion that is press-fitted into the inner hole of the housing, and a connecting portion that connects the lens holding portion and the press-fitting portion, and the outer diameter of the lens holding portion is smaller than the inner diameter of the housing, A gap is formed between the hole and the lens holding portion.
本発明による光モジュールは、レンズホルダとレンズ搭載ユニットの筐体とが同一の材料、例えば、ステンレス鋼で構成されていてもよい。また、レンズホルダの連結部がレンズ保持部の外径よりも小さな外径を有する溝を備えており、この連結部において、レンズホルダの肉厚が最小となっていてもよい。さらに、レンズ保持部の肉厚が圧入部の肉厚よりも厚くてよい。 In the optical module according to the present invention, the lens holder and the housing of the lens mounting unit may be made of the same material, for example, stainless steel. Further, the connecting portion of the lens holder may include a groove having an outer diameter smaller than the outer diameter of the lens holding portion, and the thickness of the lens holder may be minimized in this connecting portion. Furthermore, the thickness of the lens holding portion may be larger than the thickness of the press-fit portion.
本発明によれば、簡単な構造で圧入時の光学レンズへの応力を緩和することができるため、レンズの割れ等を防止することができる。また、圧入によってレンズホルダを筐体の内孔に固着しているため、レンズの実装精度が確保できるとともに、組立作業性に優れる。さらに、環境温度の変化によるレンズの光軸変動を抑制することができる。 According to the present invention, since the stress to the optical lens during press-fitting can be relaxed with a simple structure, it is possible to prevent the lens from cracking. Further, since the lens holder is fixed to the inner hole of the housing by press-fitting, the mounting accuracy of the lens can be secured and the assembling workability is excellent. Furthermore, it is possible to suppress the variation of the optical axis of the lens due to a change in environmental temperature.
以下、図面を参照しながら、本発明の光モジュールに係る好適な実施の形態について説明する。
図1は、本発明の光モジュール一例を示す概略図であり、図2は、本発明の光モジュールにおけるレンズ搭載ユニットの基本構造の一例を示す図である。
Hereinafter, preferred embodiments of the optical module of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an optical module of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing an example of a basic structure of a lens mounting unit in the optical module of the present invention.
図1に示す光モジュールは、レンズ搭載ユニット10を有している。このレンズ搭載ユニット10は一芯双方向の光伝送をターゲットとするシステムにおける光回線終端装置(OLT:Optical Line Terminal)側に採用されるものであり、第1、第2の二つの送信用デバイス30,40と一つの受信用デバイス50を、レンズ搭載ユニット10に対して組み立てる構成を有している。集光レンズ2は本発明の光学レンズに相当するものであり、図2では、集光レンズ2のレンズ搭載ユニット10の筐体1に対する固定構造については図示していない。
The optical module shown in FIG. 1 has a
本実施態様では、レンズ搭載ユニット10は、第1、第2の二つの送信用デバイス30,40と一つの受信用デバイス50に対して一つの集光レンズ2を有している。レンズ搭載ユニット10は集光レンズ2とファイバ(スタブ端)20で集光光学系を形成しており、送信用デバイス30,40および受信用デバイス50は、集光レンズ2の他方の集光点に対して調心した状態で固定される。
In this embodiment, the
受信用デバイス50はカットフィルタ13の上方に、第1送信用デバイス30は第1WDMフィルタ11の光軸上、すなわち、スタブ20の光軸を延長した方向に、第2送信用デバイス40は第2WDMフィルタ12の光軸上、すなわち、スタブ20の光軸が第2WDMフィルタ12により90°曲げられた方向に取り付けられる。
The
図3は、本発明の光モジュールにおけるレンズ搭載ユニットの断面図であり、図4は集光レンズの固定構造を説明するための図である。また、図5は集光レンズをレンズホルダに固着した際の断面斜視図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view of the lens mounting unit in the optical module of the present invention, and FIG. 4 is a diagram for explaining a fixing structure of the condenser lens. FIG. 5 is a cross-sectional perspective view when the condenser lens is fixed to the lens holder.
集光レンズ2はレンズホルダ3に固着され、レンズホルダ3がレンズ搭載ユニット10の筐体1の内孔に圧入されている。ここで、レンズホルダ3は、筒状に形成されており、筐体1の内孔の軸に一致した軸を有している。また、レンズホルダ3は、集光レンズ2を固着するためのレンズ保持部3aと、レンズホルダ3自身を筐体1の内孔に圧入するためのレンズホルダ圧入部3bと、レンズ保持部3aとレンズホルダ圧入部3bとを連結する連結部3cとから構成されている。ここで、レンズホルダ3の径は3.5mmφであり、レンズ保持部3aの長さは約1.2mm、レンズホルダ圧入部3bの長さは1mmとしている。
The
ここで、レンズ搭載ユニット10の筐体1の内孔は、例えば断面が円形に形成されており、レンズホルダ3のレンズホルダ圧入部3bの外側面も、筐体1の内孔の断面に応じて圧入可能なように円形に形成されている。そして、レンズホルダ圧入部3bの外径は筐体1の内孔の内径より、例えば約5μm大きく形成されている。
Here, the inner hole of the
また、レンズ保持部3aの外側面は、レンズホルダ3を筐体1に圧入した際に、筐体1の内面と接触しないように、微小な間隙、例えば10μm程度を介して対向するように、レンズホルダ圧入部3bの外形よりも外径を小さくしている。ここで、レンズ保持部3aの外径が筐体1の内径よりも僅かに小さいことが肝要である。両者の隙間が大きい場合には、レンズホルダ3を筐体1に挿入する際にレンズホルダ3が傾いた状態で挿入、圧入される畏れが生じ好ましくない。
Further, the outer surface of the
なお、集光レンズ2はガラスからなり、レンズ2をレンズホルダ3のレンズ保持部3aに固着する方法としては、接着剤や半田、低融点ガラス等を用いた既存の技術を用いることができる。また、集光レンズ2への応力を緩和するために、レンズ保持部3aの肉厚はレンズホルダ圧入部3bの肉厚よりも厚くなるように形成しておくことが望ましい。
The
また、図4の示す実施の形態においては、連結部3cの外周に沿ってレンズ保持部3a側に、深さ約0.3mm、幅0.5mm程度の溝を設けている。これにより、当該溝の底からホルダ圧入部3bの内孔までの厚さを薄くすることができ、圧入部3bに筐体1から及ぼされた機械的歪みがレンズ保持部3aを介してレンズに及ぼされるのを緩和することができる。
In the embodiment shown in FIG. 4, a groove having a depth of about 0.3 mm and a width of about 0.5 mm is provided on the
本発明の光モジュールの組立は、集光レンズ2をレンズ保持ユニットの筐体1の内孔に組み込む際に、まず、集光レンズ2をレンズホルダ3のレンズ保持部3aに既存の方法で固着し、その後、レンズ2を固着したレンズホルダ3を筐体1に圧入することにより行われる。そして、レンズ保持部3aとレンズホルダ圧入部3bとが光軸方向に離れた位置に形成されているため、集光レンズ2を固着したレンズホルダ3を筐体1に圧入した際に、圧入時の応力が集光レンズ2に直接作用しない。このため、集光レンズ2にヒビが入ったり割れたりすることが着実に防止できる。
In assembling the optical module of the present invention, when the
また、レンズホルダ3の材料を筐体1の材料と同一材料、例えばステンレス鋼としておくことが望まし。これにより、環境温度の変化に伴う筐体1とレンズホルダ3との収縮に伴う応力が緩和でき、集光レンズ2の光軸変動を抑制することができる。また、筐体1とレンズホルダ3の加工時の作業性が容易となりリードタイムも短くできる。
In addition, it is desirable that the material of the
図6は、本発明の光モジュールにおけるレンズホルダの他の例を示す図である。
図6に示すレンズホルダ3においては、図4において連結部3cのレンズ保持部3a側に展開する溝3dについて、レンズ保持部3a側への展開距離を短縮するとともに、圧入部3b側にも展開している。すなわち、溝3dは保持部3a、圧入部3bいずれの側にも存在し、かつその深さを0.3mm程度に徹底することで、当該溝の底から圧入部3bの内孔にいたる厚みを0.3mm程度とし、当該底部において最も薄い肉厚を有しており、これは図4の例よりもさらに薄くなっている。また、レンズ保持部3aにおいて、筐体1の内孔に対して隙間約10μmを確保する領域の長さを長くしており、ホルダ3を筐体1の内孔への挿入する工程をさらに安定化している。
FIG. 6 is a diagram showing another example of the lens holder in the optical module of the present invention.
In the
以上、本実施態様では、レンズ搭載ユニットの筐体1の内孔が断面円形であり、レンズホルダ3の外側面も断面円形としたが、筐体1の内孔が必ずしも断面円形である必要はなく、レンズホルダ3の外側面も筐体1の内孔に圧入することができる形状であればよい。例えば、筐体1の内孔を円筒形状を有するレンズホルダが圧入により固定できる様な等多角形とすることも可能である。
また、本発明に係わる光モジュールは、一心双方向の光モジュールに限らず、レンズをレンズホルダに固定した上でこのレンズホルダを圧入によりレンズ搭載部材に固定する全てのモジュールに対して適用可能である。
As described above, in the present embodiment, the inner hole of the
The optical module according to the present invention is not limited to a single-fiber bidirectional optical module, and can be applied to all modules in which a lens is fixed to a lens holder and then the lens holder is fixed to a lens mounting member by press-fitting. is there.
1…筐体、2…レンズ、3…レンズホルダ、4…間隙、10…レンズ搭載ユニット、11…第1WDMフィルタ、12…第2WDMフィルタ、13…カットフィルタ、20…スタブ、30…第1送信用デバイス、40…第2送信用デバイス、50…受信用デバイス、101…保持用部品、102…光結合用レンズ、103…受発光素子、104…光ファイバ固定具、201…外装部材、202…球レンズ、203…光半導体素子、204…光ファイバスタブ。
DESCRIPTION OF
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JPH0654270A (en) * | 1992-07-28 | 1994-02-25 | Sharp Corp | Satellite broadcast reception equipment |
JP2014170123A (en) * | 2013-03-04 | 2014-09-18 | Nidec Sankyo Corp | Lens unit |
DE102015114198A1 (en) * | 2015-08-26 | 2017-03-02 | Basler Ag | camera housing |
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