JP2012032509A - Lens array and optical module equipped with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レンズアレイおよびこれを備えた光モジュールに関し、特に、マルチチャンネルの光通信を実行するのに好適なレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールに関する。 The present invention relates to a lens array and an optical module including the same, and more particularly to a lens array suitable for executing multi-channel optical communication and an optical module including the same.
近年、システム装置内または装置間において信号を高速に伝送する必要性が急増し、光インターコネクションの開発が活発化してきている。光インターコネクションとは、電気信号を光信号に変換し、光ファイバ等を介して、通信情報を含む光を伝送する技術の総称である。 In recent years, the necessity for high-speed transmission of signals within a system apparatus or between apparatuses has increased rapidly, and development of optical interconnection has been activated. Optical interconnection is a general term for technologies that convert electrical signals into optical signals and transmit light including communication information via an optical fiber or the like.
このような光インターコネクションでは、複数の光ファイバを整列配置したコネクタを光モジュールに接続し、マルチチャンネルの光通信を実現する。 In such an optical interconnection, a multi-channel optical communication is realized by connecting a connector in which a plurality of optical fibers are arranged and arranged to an optical module.
マルチチャンネル光通信用の光モジュールには、コンパクト化を図るために、基板上に、基板面法線方向に光軸を持つように複数の光電変換素子(発光素子、受光素子)を整列配置し、光電変換素子の光軸と直交する方向に光軸を持つように、光電変換素子と同数の光ファイバを整列配置したコネクタをレンズアレイに取り付けるタイプがある。 In order to make the optical module for multi-channel optical communication compact, a plurality of photoelectric conversion elements (light-emitting elements and light-receiving elements) are arranged on the substrate so as to have an optical axis in the normal direction of the substrate surface. There is a type in which a connector in which the same number of optical fibers as the photoelectric conversion elements are arranged and arranged so as to have an optical axis in a direction orthogonal to the optical axis of the photoelectric conversion elements is attached to the lens array.
さらに、近年、より高速な信号伝送を実現すべく、複数の光ファイバを2列に整列配置したコネクタを取り付け、マルチチャンネル光通信を実現するレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールが開発されている(例えば、特許文献1、図23A、図23B)。
Furthermore, in recent years, in order to realize higher-speed signal transmission, a lens array for realizing multichannel optical communication by attaching a connector in which a plurality of optical fibers are arranged in two rows and an optical module including the same are being developed. (For example,
特許文献1(図23A、図23B)のレンズアレイ(光学部材22)は、各発光素子(VCSEL30)からそれぞれ出射された光を第1のレンズ(コリメートレンズ70)から入射し、第2のレンズ(集光レンズ75)から各光ファイバ(10)の端面に向かって光を出射する。また、特許文献1(図23A、図23B)のレンズアレイ(光学部材22)は、各光ファイバ(10)からそれぞれ出射された光を第3のレンズ(コリメートレンズ76)から入射し、第4のレンズ(集光レンズ77)から各受光素子(PD32)に向かって光を出射する。 In the lens array (optical member 22) of Patent Document 1 (FIGS. 23A and 23B), the light emitted from each light emitting element (VCSEL30) is incident from the first lens (collimator lens 70), and the second lens. Light is emitted from the (condensing lens 75) toward the end face of each optical fiber (10). Further, the lens array (optical member 22) of Patent Document 1 (FIGS. 23A and 23B) receives light emitted from each optical fiber (10) from a third lens (collimator lens 76), and the fourth lens array (optical member 22). The light is emitted from each lens (condensing lens 77) toward each light receiving element (PD32).
しかしながら、特許文献1に開示された技術では、レンズアレイ内において、第1のレンズから第2のレンズまでの光路と、第3のレンズから第4のレンズまでの光路とが交差するため、信号が干渉しあい、混信を起こす虞や迷光の原因になることがある。
However, in the technique disclosed in
また、これまで、複数の光ファイバを4列に整列配置したコネクタを取り付け、マルチチャンネル光通信を実現するレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールは開発されていない。なお、上記従来技術を用いて、複数の光ファイバを4列にしてマルチチャンネル光通信を実現しようとすると、コネクタが2個必要となり、光モジュールが大型化してしまう。 In addition, a lens array and an optical module equipped with the lens array for realizing multichannel optical communication by attaching a connector in which a plurality of optical fibers are arranged in four rows have been not developed so far. Note that if the above-described conventional technique is used to achieve multi-channel optical communication by arranging a plurality of optical fibers in four rows, two connectors are required, and the optical module becomes large.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、コンパクトな構成で、混信や迷光を起こすことなく、複数の光ファイバを4列に整列配置したコネクタとの間でマルチチャンネル光通信を実現することができるレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and realizes multi-channel optical communication with a connector in which a plurality of optical fibers are arranged in four rows without causing interference or stray light with a compact configuration. An object of the present invention is to provide a lens array that can be used and an optical module including the same.
本発明のレンズアレイは、第1の基板、および、前記第1の基板と対向する第2の基板に取り付けられ、4列×n個(nは一列あたりの個数であって複数)の光ファイバを整列配置したコネクタを、前記光ファイバの光軸が前記第1の基板面および第2の基板面と平行になるように取り付け、前記第1の基板上に2列に配列され、前記第1の基板面法線方向に光軸を持つ2×n個の第1の光電変換素子群、および、前記第2の基板上に2列に配列され、前記第2の基板面法線方向に光軸を持つ2×n個の第2の光電変換素子群と、前記4×n個の光ファイバと、を光学的に結合するレンズアレイであって、前記レンズアレイは、第1のレンズアレイ本体と第2のレンズアレイ本体とからなり、前記第1および第2のレンズアレイ本体は、前記光電変換素子に遠い側の列である第1列の各光ファイバの端面に対向する位置に設けられるn個の第1のレンズと、前記光ファイバに遠い側の列である第1列の各光電変換素子に対向する位置に設けられるn個の第2のレンズと、前記光電変換素子に近い側の列である第2列の各光ファイバの端面に対向する位置に設けられるn個の第3のレンズと、前記光ファイバに近い側の列である第2列の各光電変換素子に対向する位置に設けられるn個の第4のレンズと、前記第1列の光電変換素子あるいは前記第1列の光ファイバの端面から出射され、前記第1のレンズと前記第2のレンズとの間の第1の光路を通る光の進行方向を変える第1の反射面と、前記第2列の光電変換素子あるいは前記第2列の光ファイバの端面から出射され、前記第3のレンズと前記第4のレンズとの間の第2の光路を通る光の進行方向を変える第2の反射面と、を具備し、前記第1の反射面は、前記第2の光路と干渉しない位置に設けられ、前記第2の反射面は、前記第1の光路と干渉しない位置に設けられる、構成を採る。 The lens array of the present invention is attached to a first substrate and a second substrate facing the first substrate, and 4 rows × n optical fibers (n is a number per row and a plurality). Are arranged so that the optical axes of the optical fibers are parallel to the first substrate surface and the second substrate surface, and are arranged in two rows on the first substrate. 2 × n first photoelectric conversion element groups having an optical axis in the normal direction of the substrate surface, and two rows arranged on the second substrate, and light in the normal direction of the second substrate surface A lens array for optically coupling 2 × n second photoelectric conversion element groups having axes and the 4 × n optical fibers, wherein the lens array is a first lens array body. And a second lens array body, wherein the first and second lens array bodies N first lenses provided at positions opposed to the end faces of the optical fibers in the first row, which are rows far from the conversion elements, and the photoelectric elements in the first row, which are rows far from the optical fibers. N second lenses provided at positions facing the conversion elements, and n third lenses provided at positions facing the end faces of the optical fibers in the second row, which is a row closer to the photoelectric conversion elements. Lens, n fourth lenses provided at positions facing the respective photoelectric conversion elements in the second row, which is a row closer to the optical fiber, and the photoelectric conversion elements in the first row or the first row. A first reflecting surface that changes the traveling direction of light emitted from the end face of the optical fiber in the row and passes through the first optical path between the first lens and the second lens; and the photoelectric in the second row The third element is emitted from the end face of the conversion element or the second row of optical fibers. A second reflecting surface that changes a traveling direction of light passing through a second optical path between the lens and the fourth lens, and the first reflecting surface does not interfere with the second optical path. The second reflection surface is provided at a position that does not interfere with the first optical path.
本発明によれば、光路が互いに交差することなく、4×n個の光ファイバと、各光ファイバと光軸が直交する4×n個の光電変換素子とを光学的に結合することができるので、コンパクトな構成で、混信や迷光を起こすことなく、複数の光ファイバを4列に整列配置したコネクタとの間でマルチチャンネル光通信を実現することができる。 According to the present invention, 4 × n optical fibers and 4 × n photoelectric conversion elements whose optical axes are orthogonal to each other can be optically coupled without the optical paths intersecting each other. Therefore, multi-channel optical communication can be realized with a connector having a plurality of optical fibers arranged in four rows without causing interference or stray light with a compact configuration.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の各実施の形態では、48芯(=12芯×4列)のマルチチャンネルの双方向通信を例に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, multi-channel bidirectional communication with 48 cores (= 12 cores × 4 columns) will be described as an example.
(実施の形態1)
[光モジュールの構成]
図1は、本発明の実施の形態1に係る光モジュールの構成をレンズアレイの側面縦断面図とともに示す構成図である。図2は、図1の光モジュールの一部の構成をレンズアレイ本体の側面縦断面図とともに示す部分構成図である。また、図3は、図2のレンズアレイ本体を示す図である。図3(a)はレンズアレイ本体の正面図、図3(b)はレンズアレイ本体の平面図、図3(c)はレンズアレイ本体の底面図、図3(d)はレンズアレイ本体の右側面断面図である。
(Embodiment 1)
[Configuration of optical module]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an optical module according to
図1及び図2に示すように、光モジュール1は、光電変換装置10−1、10−2と、レンズアレイ20と、光ファイバケーブル40と、から主に構成される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[光電変換装置の構成]
光電変換装置10−1は、電気信号から光信号への変換を行う装置であって、2列(各列12個)の発光素子(レーザ源)11a、11bを有する。発光素子11a、11bは、それぞれ、送信側の半導体基板13−1の取り付け面14−1上に図1における紙面垂直方向に等間隔に整列配置され、取り付け面14−1に対して垂直方向(図1の下方向)にレーザ光La−1、Lb−1を出射(発光)する。複数の発光素子11a、11bには、垂直共振器面発光レーザ(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)が用いられる。
[Configuration of photoelectric conversion device]
The photoelectric conversion device 10-1 is a device that converts an electrical signal into an optical signal, and includes two rows (12 in each row) of light emitting elements (laser sources) 11a and 11b. The
また、光電変換装置10−2は、光信号から電気信号への変換を行う装置であって、2列(各列12個)の受光素子(PD:Photo Detector)12a、12bを有する。受光素子12a、12bは、それぞれ、受信側の半導体基板13−2の取り付け面14−2上に図1における紙面垂直方向に等間隔に整列配置され、取り付け面14−2と平行な受光面においてレンズアレイ20から出射されたレーザ光La−2、Lb−2を受光する。
The photoelectric conversion device 10-2 is a device that converts an optical signal into an electrical signal, and includes two rows (12 in each row) of light receiving elements (PD: Photo Detector) 12a and 12b. The light receiving
[光ファイバケーブルの構成]
光ファイバケーブル40は、4列(各列12本)の光ファイバ40a−1、40b−1、40a−2、40b−2を有する。光ファイバケーブル40の先端には、MTコネクタ(mechanically transferable splicing connector)41が取り付けられる。MTコネクタ41は、光ファイバの線心の先端につける多芯一括型のコネクタである。なお、本実施の形態では、光ファイバ付のMTコネクタの代わりに光導波路等の光伝送体を取り付けることもできる。
[Configuration of optical fiber cable]
The
MTコネクタ41は、2つの嵌合穴(図示せず)を有する。この2つの嵌合穴とレンズアレイ20の2つの嵌合ピン26とをそれぞれ嵌合させることにより、光ファイバケーブル40をレンズアレイ20に取り付けることができる。
The
[レンズアレイの構成]
レンズアレイ20は、同型の2つのレンズアレイ本体21−1、21−2からなる。レンズアレイ本体21−1は、半導体基板13−1の取り付け面14−1上に取り付けられ、各光ファイバ40a−1、40b−1とこれに対応する各発光素子11a、11bとを光学的に結合させる。また、レンズアレイ本体21−2は、半導体基板13−2の取り付け面14−2上に各光ファイバ40a−2、40b−2とこれに対応する各受光素子12a、12bとを光学的に結合させる。
[Configuration of lens array]
The
レンズアレイ本体21−1、21−2は、ほぼ直方体であり、例えば、PEI(ポリエーテルイミド)、PMMA(ポリメタクリル酸メチル),PC(ポリカーボネート),EP(エポキシ樹脂)等の光透過性を有する樹脂材料、又は透明なガラスにより形成される。 The lens array main bodies 21-1 and 21-2 are substantially rectangular parallelepiped, and have optical transparency such as PEI (polyetherimide), PMMA (polymethyl methacrylate), PC (polycarbonate), and EP (epoxy resin). It is formed with the resin material which has, or transparent glass.
レンズアレイ本体21−1は、レンズアレイ本体21−2と同型であるので、以下では、図2、図3を用いて、レンズアレイ本体21−2について説明し、レンズアレイ本体21−1の説明は省略する。 Since the lens array body 21-1 is the same type as the lens array body 21-2, the lens array body 21-2 will be described below with reference to FIGS. 2 and 3, and the lens array body 21-1 will be described. Is omitted.
レンズアレイ本体21−2には、光電変換素装置10−2に臨む外周面21a(図2における下端面)から外周面21d(図2における右端面)にかけて、底面22aが外周面21aと平行な切り欠き部22が形成される。また、レンズアレイ本体21−2には、光ファイバ40a−2、40b−2の端面に臨む外周面21b(図2における左端面)から外周面21c(図2における上端面)にかけて、底面23aが外周面21bと平行な切り欠き部23が形成される。また、レンズアレイ本体21−2には、外周面21cから外周面21dにかけて切り欠き部24が形成される。また、レンズアレイ本体21−2には、外周面21cの中央部に凹部25が形成される。なお、底面22aには、位置合わせ用のアライメントマーク22bを設けても良い。
In the lens array main body 21-2, the
また、レンズアレイ本体21−2には、外周面21bの両端部に2つの凸部26a、26bが形成される。凸部26a、26bは、半円柱形状で、平面部分は外周面21cと同一平面となる。レンズアレイ本体21−1の凸部26aとレンズアレイ本体21−2の凸部26bとを合わせて一方の嵌合ピン26となる。同様に、レンズアレイ本体21−1の凸部26bとレンズアレイ本体21−2の凸部26aとを合わせて他方の嵌合ピン26となる(図4参照)。なお、凸部26a、26bの先端には、球面加工、あるいは、面取り加工を施してもよい。
The lens array main body 21-2 has two
また、レンズアレイ本体21−2には、外周面21aの両端部に外周面21cまで貫通する2つの取り付け穴27a、27bが形成される。取り付け穴27a、27bは、レンズアレイ本体21−2を半導体基板13−2の取り付け面14−2上に取り付けるために用いられる。
The lens array main body 21-2 is formed with two
また、レンズアレイ本体21−2は、底面23aに、光ファイバ40a−2と同数(12個)の円形状の第1のレンズ31(凸レンズ)を有する。各第1のレンズ31は、各光ファイバ40a−2の端面に対向する位置に整列配置される。各第1のレンズ31は、対応する各光ファイバ40a−2の端面から出射されたレーザ光La−2を、集束光となるように屈折させた上でレンズアレイ本体21−2の内部へと進行させる。なお、レンズアレイ本体21−1の各第1のレンズ31は、レンズアレイ本体21−1の内部の光路を進行してきた各レーザ光La−1を、各光ファイバ40a−1の端面上に集光させるように屈折させ、対応する各光ファイバ40a−1の端面に向けてそれぞれ出射する(図1参照)。
The lens array main body 21-2 has the same number (12) of circular first lenses 31 (convex lenses) as the
また、レンズアレイ本体21−2は、底面22aに、受光素子12aと同数(12個)の円形状の第2のレンズ32(凸レンズ)を有する。各第2のレンズ32は、各受光素子12aに対向する位置に整列配置される。各第2のレンズ32は、対応する各第1のレンズ31にそれぞれ入射してレンズアレイ本体21−2の内部の光路を進行してきた各レーザ光La−2を、受光素子12aの受光部に照射する集束光になるように屈折させ、対応する各受光素子12aに向けてそれぞれ出射する。なお、レンズアレイ本体21−1の各第2のレンズ32は、対応する各発光素子11aから出射されたレーザ光La−1をそれぞれ集束光になるように屈折させた上でレンズアレイ本体21−1の内部へと進行させる(図1参照)。
The lens array main body 21-2 has the same number (12) of circular second lenses 32 (convex lenses) as the
また、レンズアレイ本体21−2は、底面23aに、光ファイバ40b−2と同数(12個)の円形状の第3のレンズ33(凸レンズ)を有する。各第3のレンズ33は、対応する各第1のレンズ31よりも受光素子12a、12bに近い位置であって、各光ファイバ40b−2の端面に対向する位置に整列配置される。各第3のレンズ33は、対応する各光ファイバ40b−2の端面から出射されたレーザ光Lb−2を、平行光となるように屈折させた上でレンズアレイ本体21−2の内部へと進行させる。なお、レンズアレイ本体21−1の各第3のレンズ33は、レンズアレイ本体21−1の内部の光路を進行してきた各レーザ光Lb−1を、各光ファイバ40b−1の端面上に集光させるように屈折させ、対応する各光ファイバ40b−1の端面に向けてそれぞれ出射する(図1参照)。
The lens array main body 21-2 has the same number (12) of circular third lenses 33 (convex lenses) as the
また、レンズアレイ本体21−2は、底面22aに、受光素子12bと同数(12個)の円形状の第4のレンズ34(凸レンズ)を有する。各第4のレンズ34は、対応する各第2のレンズ32よりも光ファイバに近い位置であって、各受光素子12bに対向する位置に整列配置される。各第4のレンズ34は、対応する各第3のレンズ33にそれぞれ入射してレンズアレイ本体21−2の内部の光路を進行してきた各レーザ光Lb−2を、受光素子12bの受光部に照射する集束光になるように屈折させ、対応する各受光素子12bに向けてそれぞれ出射する。なお、レンズアレイ本体21−1の各第4のレンズ34は、対応する各発光素子11bから出射されたレーザ光Lb−1をそれぞれ平行光になるように屈折させた上でレンズアレイ本体21−1の内部へと進行させる(図1参照)。
The lens array main body 21-2 has the same number (12) of circular fourth lenses 34 (convex lenses) as the
切り欠き部24には、平坦な全反射面24aが形成される。全反射面24aの角度はレンズアレイ本体21−2の材質(屈折率)に基づいて好適に設定される。例えば、レンズアレイ本体21−2がPEIにより形成されるとき、図2における横方向を基準(0°)とした場合、全反射面24aの角度は、図2における時計回りに47°である。全反射面24aは、レーザ光Lb−2の光路と干渉しない位置に設けられ、第1のレンズ31から出射された各レーザ光La−2を全反射させる。なお、全反射面24aには、Au、Ag、Al等からなる反射膜をコーティングしても良い。
A flat total reflection surface 24 a is formed in the
なお、切り欠き部24には、全反射面24aを形成するために、全反射面24aの下端辺と外周面21dとを繋ぐ平坦な面24bが形成される。
The
凹部25には、この凹部25における側面の一部をなす平坦な透過面25a、この凹部25における側面の一部をなす平坦な透過面25b、および、この凹部25における底面の一部をなす平坦な全反射面25cが形成される。
The
なお、凹部25には、透過面25aを透過したレーザ光L1が全反射面25cに当たらないように、透過面25bと全反射面25cとの間に逃げ面25dが形成される。
In the
透過面25aは、図2における上端辺および下端辺が第1のレンズ31の整列方向に平行かつ上端辺が下端辺よりも外周面21d側に位置するような傾斜(約3°)をもつように形成される。透過面25aは、入射した各レーザ光La−2をスネルの法則にしたがって屈折させて透過させる。
The transmitting
透過面25bは、図2における上端辺および下端辺が第1のレンズ31の整列方向に平行かつ上端辺が下端辺よりも外周面21b側に位置するような傾斜(約3°)をもつように形成される。透過面25bは、入射した各レーザ光La−2をスネルの法則にしたがって屈折させて透過させる。
The
図2における横方向を基準(0°)とした場合、全反射面25cの角度は、図2における時計回りに45°である。全反射面25cは、レーザ光La−2の光路に干渉しない位置であって全反射面24aよりも第3のレンズ33および第4のレンズ34に近い位置に設けられ、第3のレンズ33から出射された各レーザ光Lb−2を全反射させる。なお、全反射面25cには、Au、Ag、Al等からなる反射膜をコーティングしても良い。
When the horizontal direction in FIG. 2 is a reference (0 °), the angle of the
[レンズアレイと半導体基板との結合]
次に、レンズアレイ20と半導体基板13−1、13−2との結合について説明する。図4は、図1に示したレンズアレイ20と半導体基板13−1、13−2との結合状態を示す図である。図4(a)はレンズアレイ20と半導体基板13−1、13−2の正面図、図4(b)はレンズアレイ20と半導体基板13−1、13−2の右側面図である。
[Combination of lens array and semiconductor substrate]
Next, the coupling between the
半導体基板13−1、13−2には、貫通穴15a、15bが設けられる。貫通穴15a、15bの内径は取り付け穴27a、27bの内径とほぼ同一である。また、貫通穴15aと貫通穴15bとの間隔は、取り付け穴27aと取り付け穴27bとの間隔と同一である。
Through
レンズアレイ20と半導体基板13−1、13−2とを結合するには、まず、半導体基板13−2上に、レンズアレイ本体21−2、レンズアレイ本体21−1及び半導体基板13−1をこの順に置く。このとき、レンズアレイ本体21−2の外周面21cとレンズアレイ本体21−1の外周面21cが向かい合い、レンズアレイ本体21−1、21−2の凸部26a、26bが同一方向(図4(b)の左側)を向くようにする。
In order to couple the
そして、レンズアレイ本体21−1、21−2の取り付け穴27a、27bおよび半導体基板13−1、13−2の貫通穴15a、15bの位置を合わせ、メタルピン50a、50bを挿入する。
Then, the positions of the mounting
メタルピン50a、50bの外径は、取り付け穴27a、27bの内径、貫通穴15a、15bの内径よりも僅かに大きい。したがって、メタルピン50a、50bを挿入することにより、取り付け穴27a、27b及び貫通穴15a、15bは僅かに拡径され、メタルピン50a、50bと取り付け穴27a、27b、貫通穴15a、15bとの間に摩擦力が生じ、メタルピン50a、50bは抜けなくなる。これにより、レンズアレイ20は、半導体基板13−1、13−2に固定される。
The outer diameters of the metal pins 50a and 50b are slightly larger than the inner diameters of the mounting
[レーザ光の光路]
各発光素子11aから出射された各レーザ光La−1は、対応するレンズアレイ本体21−1の各第2のレンズ32に入射し、第2のレンズ32により屈折され集束光となる。第2のレンズ32から出射された各レーザ光La−1は、全反射面24aにおいて全反射面24aの角度に合わせて方向を変えるように反射され、透過面25aおよび透過面25bを透過し、対応する第1のレンズ31により集束光となるように屈折される。第1のレンズ31から出射された各レーザ光La−1は、対応する光ファイバ40a−1の端面に入射する。
[Optical path of laser light]
Each laser beam La-1 emitted from each light emitting
各発光素子11bから出射された各レーザ光Lb−1は、対応するレンズアレイ本体21−1の各第4のレンズ34に入射し、第4のレンズ34により屈折され平行光となる。第4のレンズ34から出射された各レーザ光Lb−1は、全反射面25cにおいて全反射面25cの角度に合わせて方向を変えるように反射され、対応する第3のレンズ33により集束光となるように屈折される。第3のレンズ33から出射された各レーザ光Lb−1は、対応する光ファイバ40b−1の端面に入射する。
Each laser beam Lb-1 emitted from each light emitting
各光ファイバ40a−2の端面から出射された各レーザ光La−2は、対応するレンズアレイ本体21−2の第1のレンズ31に入射し、第1のレンズ31により集束光となるように屈折される。第1のレンズ31から出射された各レーザ光La−2は、透過面25bおよび透過面25aを透過し、全反射面24aにおいて全反射面24aの角度に合わせて方向を変えるように反射され、対応する第2のレンズ32により集束光となるように屈折される。第2のレンズ32から出射された各レーザ光La−2は、対応する受光素子12aの受光面に入射する。
Each laser beam La-2 emitted from the end face of each
各光ファイバ40b−2の端面から出射された各レーザ光Lb−2は、対応するレンズアレイ本体21−2の第3のレンズ33に入射し、第3のレンズ33により平行光となるように屈折される。第3のレンズ33から出射された各レーザ光Lb−2は、全反射面25cにおいて全反射面25cの角度に合わせてほぼ直角に方向を変えるように反射され、対応する第4のレンズ34により集束光となるように屈折される。第4のレンズ34から出射された各レーザ光Lb−2は、対応する受光素子12bの受光面に入射する。
Each laser beam Lb-2 emitted from the end face of each
このように、本実施の形態では、レーザ光La−1の光路とレーザ光Lb−1の光路とが交差することなく、光ファイバと光電変換素子(発光素子11a、11b)とがレンズによって光学的に結合される。また、本実施の形態では、レーザ光La−2の光路とレーザ光Lb−2の光路とが交差することなく、光ファイバと光電変換素子(受光素子12a、12b)とがレンズによって光学的に結合される。
As described above, in the present embodiment, the optical fiber and the photoelectric conversion elements (
[本実施の形態の効果、バリエーション]
上記に説明したように、本実施の形態によれば、各レーザ光の光路が交差しないため、コンパクトな構成で、混信や迷光を起こすことなく、複数の光ファイバを4列に整列配置したコネクタとの間でマルチチャンネル光通信を実現することができる。
[Effects and variations of this embodiment]
As described above, according to the present embodiment, the optical paths of the respective laser beams do not intersect with each other. Therefore, a connector having a compact configuration and a plurality of optical fibers arranged in four rows without causing interference or stray light. Multi-channel optical communication can be realized with
また、本実施の形態によれば、透過面25aおよび透過面25bに傾斜を持たせ、凹部25を、開口部から奥側に向かうにしたがって、漸次、断面積が縮小するように形成することにより、凹部25は金型からの離型性を確保した形状になるので、金型を用いてレンズアレイ本体21−1、21−2を効率的に製造することができる。
In addition, according to the present embodiment, the
なお、図5に示すように、透過面25aおよび透過面25bを外周面21cに対して垂直に形成すれば、透過面25aおよび透過面25bでの屈折が無くなる。これにより、凹部25の金型からの離型性はやや劣るものの、レンズアレイ本体21−1、21−2の材質(屈折率)に依らず、全反射面24aの角度を、図5における横方向を基準(0°)として図5における時計回りに45°とすれば良く、レンズアレイ本体21−1、21−2の設計、製造が容易となる。
As shown in FIG. 5, if the
また、上記の説明では、48個の光電変換素子のうち24個が発光素子であり24個が受光素子である場合について説明したが、本実施の形態はこれに限られない。例えば、48個の光電変換素子をすべて発光素子としてもよく、逆に、48個の光電変換素子をすべて受光素子としてもよい。 In the above description, the case where 24 of the 48 photoelectric conversion elements are light emitting elements and 24 are light receiving elements has been described. However, the present embodiment is not limited to this. For example, all 48 photoelectric conversion elements may be light emitting elements, and conversely, all 48 photoelectric conversion elements may be light receiving elements.
また、上記の説明では、各列の光ファイバの数、各列の光電変換素子の数が12である場合について説明したが、本実施の形態はこれに限られない。 In the above description, the case where the number of optical fibers in each column and the number of photoelectric conversion elements in each column is 12, but the present embodiment is not limited thereto.
また、上記の説明では、取り付け穴27a、27bが、レンズアレイ本体21−1、21−2を貫通する穴であって、各取り付け穴27a、27bに一本のメタルピンを通す場合について説明したが、本実施の形態はこれに限られない。例えば、レンズアレイ本体21−1とレンズアレイ本体21−2とを嵌合させた上で、各取り付け穴27a、27bそれぞれの両端からメタルピンを差し込んでも良い。また、本実施の形態では、所定深さの取り付け穴を外周面21a、21cそれぞれの両端部に設けても良く、また、取り付け穴27a、27bの代わりに切り欠きを設けても良い。また、メタルピンの代わりに凸形状の部材を用いても良い。
In the above description, the mounting
本発明に係るレンズアレイおよびこれを備えた光モジュールは、マルチチャンネルの光通信に使用することができる。 The lens array and the optical module including the lens array according to the present invention can be used for multi-channel optical communication.
1 光モジュール
10−1、10−2 光電変換装置
11a、11b 発光素子
12a、12b 受光素子
13−1、13−2 半導体基板
20 レンズアレイ
21−1、21−2 レンズアレイ本体
22、23、24 切り欠き部
25 凹部
24a、25c 全反射面
25a、25b 透過面
26 嵌合ピン
26a、26b 凸部
27a、27b 取り付け穴
31 第1のレンズ
32 第2のレンズ
33 第3のレンズ
34 第4のレンズ
40 光ファイバケーブル
40a−1、40b−1、40a−2、40b−2 光ファイバ
41 MTコネクタ
50a、50b メタルピン
DESCRIPTION OF
Claims (6)
4列×n個(nは一列あたりの個数であって複数)の光ファイバを整列配置したコネクタを、前記光ファイバの光軸が前記第1の基板面および第2の基板面と平行になるように取り付け、
前記第1の基板上に2列に配列され、前記第1の基板面法線方向に光軸を持つ2×n個の第1の光電変換素子群、および、前記第2の基板上に2列に配列され、前記第2の基板面法線方向に光軸を持つ2×n個の第2の光電変換素子群と、前記4×n個の光ファイバと、を光学的に結合するレンズアレイであって、
前記レンズアレイは、第1のレンズアレイ本体と第2のレンズアレイ本体とからなり、
前記第1および第2のレンズアレイ本体は、
前記光電変換素子に遠い側の列である第1列の各光ファイバの端面に対向する位置に設けられるn個の第1のレンズと、
前記光ファイバに遠い側の列である第1列の各光電変換素子に対向する位置に設けられるn個の第2のレンズと、
前記光電変換素子に近い側の列である第2列の各光ファイバの端面に対向する位置に設けられるn個の第3のレンズと、
前記光ファイバに近い側の列である第2列の各光電変換素子に対向する位置に設けられるn個の第4のレンズと、
前記第1列の光電変換素子あるいは前記第1列の光ファイバの端面から出射され、前記第1のレンズと前記第2のレンズとの間の第1の光路を通る光の進行方向を変える第1の反射面と、
前記第2列の光電変換素子あるいは前記第2列の光ファイバの端面から出射され、前記第3のレンズと前記第4のレンズとの間の第2の光路を通る光の進行方向を変える第2の反射面と、を具備し、
前記第1の反射面は、前記第2の光路と干渉しない位置に設けられ、
前記第2の反射面は、前記第1の光路と干渉しない位置に設けられる、
レンズアレイ。 Attached to a first substrate and a second substrate facing the first substrate;
In a connector in which 4 rows × n (n is the number per row and plural) optical fibers are aligned, the optical axes of the optical fibers are parallel to the first substrate surface and the second substrate surface. To attach,
2 × n first photoelectric conversion element groups arranged in two rows on the first substrate and having an optical axis in the normal direction of the first substrate surface, and 2 on the second substrate A lens that is arranged in a row and optically couples 2 × n second photoelectric conversion element groups having an optical axis in the normal direction of the second substrate surface and the 4 × n optical fibers. An array,
The lens array comprises a first lens array body and a second lens array body,
The first and second lens array bodies are:
N first lenses provided at positions facing the end faces of the optical fibers in the first row, which is a row far from the photoelectric conversion element;
N second lenses provided at positions facing the photoelectric conversion elements in the first row, which is a row far from the optical fiber,
N third lenses provided at positions facing the end faces of the optical fibers in the second row, which is a row closer to the photoelectric conversion element,
N fourth lenses provided at positions facing the respective photoelectric conversion elements in the second row, which is a row closer to the optical fiber,
A first light beam emitted from an end face of the first row of photoelectric conversion elements or the first row optical fibers and changing a traveling direction of light passing through a first optical path between the first lens and the second lens. 1 reflective surface;
A second light beam is emitted from an end face of the second row of photoelectric conversion elements or the second row of optical fibers and changes a traveling direction of light passing through a second optical path between the third lens and the fourth lens. Two reflective surfaces,
The first reflecting surface is provided at a position that does not interfere with the second optical path,
The second reflecting surface is provided at a position that does not interfere with the first optical path.
Lens array.
前記凹部は、前記第1の光路を通る光を透過させる第1の透過面および第2の透過面を有する、
請求項1記載のレンズアレイ。 Forming the second reflecting surface by a recess;
The recess has a first transmission surface and a second transmission surface that transmit light passing through the first optical path.
The lens array according to claim 1.
請求項2記載のレンズアレイ。 The concave portion gradually decreases in cross-sectional area as it goes from the opening to the back side.
The lens array according to claim 2.
請求項2記載のレンズアレイ。 The first transmission surface and the second transmission surface of the recess are formed perpendicular to the first optical path;
The lens array according to claim 2.
組み付け時に前記第1の基板あるいは前記第2の基板に接するに接する第1の外周面と、前記第1の外周面の反対面である第2の外周面とが平行に形成される、
請求項1から請求項4のいずれかに記載のレンズアレイ。 In the first and second lens array bodies,
A first outer peripheral surface that is in contact with the first substrate or the second substrate at the time of assembly and a second outer peripheral surface that is the opposite surface of the first outer peripheral surface are formed in parallel;
The lens array according to any one of claims 1 to 4.
第1の基板上に2列に配列され、前記第1の基板面法線方向に光軸を持つ2×n個の第1の光電変換素子群を有し、光信号から電気信号への変換あるいは電気信号から光信号への変換を行う第1の光電変換装置と、
前記第2の基板上に2列に配列され、前記第2の基板面法線方向に光軸を持つ2×n個の第2の光電変換素子群を有し、光信号から電気信号への変換あるいは電気信号から光信号への変換を行う第2の光電変換装置と、
前記第1及び第2の光電変換素子と前記光ファイバとを光学的に結合する請求項1から請求項5のいずれかに記載のレンズアレイと、
を具備する光モジュール。
4 rows × n optical fibers in which the tips are aligned in the connector (where n is the number per row and a plurality), and
2 × n first photoelectric conversion element groups arranged in two rows on the first substrate and having an optical axis in the normal direction of the first substrate surface, and converting optical signals into electrical signals Alternatively, a first photoelectric conversion device that performs conversion from an electrical signal to an optical signal;
There are 2 × n second photoelectric conversion element groups arranged in two rows on the second substrate and having an optical axis in the normal direction of the second substrate surface, from an optical signal to an electrical signal. A second photoelectric conversion device that performs conversion or conversion from an electrical signal to an optical signal;
The lens array according to any one of claims 1 to 5, wherein the first and second photoelectric conversion elements and the optical fiber are optically coupled.
An optical module comprising:
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