JP2012108443A - レンズアレイおよびこれを備えた光モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】a+b+d1+e+ΔL≦W1、a:第1レンズ面11の位置精度、b:第2レンズ面12の位置精度、d1:発光素子7の位置精度、e:光ファイバ5の位置精度、ΔL=α×ΔT×L(α:レンズアレイ本体4の線膨脹係数、ΔT:本体4の温度変化、L:第1の面4a上の固定位置から最も離れた同面上のレンズ面までの距離、W1:光電変換装置3を発光素子7とファイバ端5aとの光結合効率が最大効率を示す取り付け位置から、2dBに相当する効率低下が示される取り付け位置まで移動させたと仮定した場合の移動前−移動後の取り付け位置間の距離、を満足すること。
【選択図】図1
Description
以下、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の第1実施形態について、図1〜図18を参照して説明する。
a+b+d1+e+ΔL≦W1 (1)
ΔL=α×ΔT×L (1a)
a+c+d1+d2+ΔL≦W2 (2)
以上のような構成以外にも、本実施形態には、設計コンセプトに応じた種々の変形例を考えることができる。
f+g+d3+e2+ΔL≦W3 (3)
f+b+d3+e+ΔL≦W3 (4)
次に、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の第2実施形態について、第1実施形態との差異を中心に、図19〜図87を参照して説明する。
図24は、レンズアレイ2の第1変形例を示す平面図である。また、図25は、図24に示すレンズアレイ2の下面図である。さらに、図26は、図24に示すレンズアレイ2の右側面図である。
図29は、レンズアレイ2の第2変形例を示す平面図である。また、図30は、図29に示すレンズアレイ2の下面図である。さらに、図31は、図29に示すレンズアレイ2の右側面図である。
図34は、レンズアレイ2の第3変形例を示す平面図である。また、図35は、図34に示すレンズアレイ2の下面図である。
図38は、レンズアレイ2の第4変形例を示す平面図である。また、図39は、図38に示すレンズアレイ2の下面図である。
図42は、レンズアレイ2の第5変形例を示す平面図である。また、図43は、図42に示すレンズアレイ2の下面図である。
図46は、レンズアレイ2の第6変形例を示す正面図である。また、図47は、図46に示すレンズアレイ2の平面図である。さらに、図48は、図46に示すレンズアレイ2の下面図である。
図51は、レンズアレイ2の第7変形例を示す平面図である。また、図52は、図51に示すレンズアレイ2の下面図である。さらに、図53は、図51に示すレンズアレイ2の右側面図である。
図56は、レンズアレイ2の第8変形例を示す平面図である。また、図57は、図56に示すレンズアレイ2の下面図である。さらに、図58は、図56に示すレンズアレイ2の右側面図である。
図61は、レンズアレイ2の第9変形例を示す正面図である。また、図62は、図61に示すレンズアレイ2の平面図である。さらに、図63は、図61に示すレンズアレイ2の下面図である。
図66は、レンズアレイ2の第10変形例を示す平面図である。また、図67は、図66に示すレンズアレイ2の下面図である。さらに、図68は、図66に示すレンズアレイ2の右側面図である。
図71は、レンズアレイ2の第11変形例を示す平面図である。また、図72は、図71に示すレンズアレイ2の下面図である。さらに、図73は、図71に示すレンズアレイ2の右側面図である。
図76は、レンズアレイ2の第12変形例を示す正面図である。また、図77は、図76に示すレンズアレイ2の下面図である。
図80は、レンズアレイ2の第13変形例を示す下面図である。また、図81は、図80に示すレンズアレイ2の右側面図である。
図84は、レンズアレイ2の第14変形例を示す下面図である。また、図85は、図84に示すレンズアレイ2の右側面図である。
2 レンズアレイ
3 光電変換装置
4 レンズアレイ本体
5 光ファイバ
5a 光ファイバの端面
7 発光素子
8 受光素子
11 第1のレンズ面
12 第2のレンズ面
13 第3のレンズ面
14 凹部
16 プリズム
17 反射/透過層
18 充填材
24 デバイス位置決め用凹部
27 ファイバ位置決め用凸部
124 デバイス位置決め用凸部
127 ファイバ位置決め用凹部
Claims (9)
- 複数の発光素子が整列形成されるとともに前記複数の発光素子の少なくとも1つから発光された光をモニタするためのモニタ光を受光する少なくとも1つの受光素子が形成された光電変換装置と、複数の光ファイバとが取り付け可能とされ、前記複数の発光素子と前記複数の光ファイバの端面とを光学的に結合可能とされたレンズアレイであって、
レンズアレイ本体における前記光電変換装置が取り付けられる第1の面に形成され、前記光電変換装置の取り付けの際における前記光電変換装置の位置決めを行うためのレンズアレイ側の光電変換装置位置決め構造と、
前記レンズアレイ本体における前記複数の光ファイバが取り付けられる第2の面に形成され、前記複数の光ファイバの取り付けの際における前記複数の光ファイバの位置決めを行うためのレンズアレイ側の光ファイバ位置決め構造と、
前記第1の面に、前記複数の発光素子に対応する所定の整列方向に整列するように形成され、前記複数の発光素子ごとに発光された光がそれぞれ入射する複数の第1のレンズ面と、
前記第2の面に、前記複数の光ファイバの端面に対応する所定の整列方向に沿って整列するように形成され、前記複数の第1のレンズ面にそれぞれ入射した前記複数の発光素子ごとの光を、前記複数の光ファイバの端面に向けてそれぞれ出射させる前記第1のレンズ面と同数の第2のレンズ面と、
前記第1の面に形成され、前記レンズアレイ本体の内部側から入射した前記モニタ光を前記受光素子に向けて出射させる少なくとも1つの第3のレンズ面と、
前記レンズアレイ本体における前記第1のレンズ面と前記第2のレンズ面とを結ぶ光路上であって前記第1のレンズ面と前記第3のレンズ面とを結ぶ光路上に位置するように配置され、前記複数の第1のレンズ面に入射した前記複数の発光素子ごとの光が入射し、この入射した前記複数の発光素子ごとの光を、所定の反射率で反射させて前記第3のレンズ面側に進行させるとともに所定の透過率で透過させて前記第2のレンズ面側に進行させるように制御し、その際に、前記複数の発光素子ごとの光の少なくとも1つを前記モニタ光として反射させる光制御部と
を備え、
前記光電変換装置として、これの位置決めの際に前記レンズアレイ側の光電変換装置位置決め構造に係合される光電変換装置側の光電変換装置位置決め構造を備えたものが取り付けられ、
前記光ファイバとして、これの位置決めの際に前記レンズアレイ側の光ファイバ位置決め構造に係合される光ファイバ側の光ファイバ位置決め構造を備えたものが取り付けられ、
前記光電変換装置および前記光ファイバと相まって、次の(1)に示す条件式、
a+b+d1+e+ΔL≦W1 (1)
但し、
a:第1のレンズ面の位置精度〔μm〕
b:第2のレンズ面の位置精度〔μm〕
d1:光電変換装置の発光素子の位置精度〔μm〕
e:光ファイバの位置精度〔μm〕
ΔL:次式で表される温度変化によるレンズ位置の変化量〔μm〕
ΔL=α×ΔT×L(但し、α:レンズアレイ本体の線膨脹係数〔1/℃〕、ΔT:レンズアレイ本体の温度変化〔℃〕、L:第1の面上の固定位置と、この固定位置から最も離れた第1の面上のレンズ面の位置との距離〔mm〕)
W1:第1のトレランス〔μm〕:光電変換装置を、その発光素子と光ファイバの端面との光結合効率が予め設定された最大効率を示すようなレンズアレイ本体への取り付け位置から、最大効率に対する2dBに相当する光結合効率の低下が示されるような取り付け位置まで第1のレンズ面における光軸に直交する方向に沿って移動させたと仮定した場合における移動前の取り付け位置と移動後の取り付け位置との間の距離
を満足することを特徴とするレンズアレイ。 - 更に、前記光電変換装置および前記光ファイバと相まって、次の(2)に示す条件式、
a+c+d1+d2+ΔL≦W2 (2)
但し、
c:第3のレンズ面の位置精度〔μm〕
d2:光電変換装置の受光素子の位置精度〔μm〕
W2:第2のトレランス〔μm〕:光電変換装置を、その発光素子と受光素子との光結合効率が予め設定された最大効率を示すようなレンズアレイ本体への取り付け位置から、最大効率に対する2dBに相当する光結合効率の低下が示されるような取り付け位置まで第1のレンズ面における光軸に直交する方向に沿って移動させたと仮定した場合における移動前の取り付け位置と移動後の取り付け位置との間の距離
を満足することを特徴とする請求項1に記載のレンズアレイ。 - 前記レンズアレイ側の光電変換装置位置決め構造が丸穴状、丸孔状または丸ピン状に形成され、
前記光電変換装置として、前記レンズアレイ側の光電変換装置位置決め構造に嵌合可能な丸ピン状、丸穴状または丸孔状に形成された前記光電変換装置側の光電変換装置位置決め構造を備えたものが取り付け可能とされていること
を特徴とする請求項1または2に記載のレンズアレイ。 - 複数の発光素子が整列形成されるとともに前記複数の発光素子の少なくとも1つから発光された光をモニタするためのモニタ光を受光する少なくとも1つの受光素子が形成された光電変換装置と、複数の光ファイバとが取り付け可能とされ、前記複数の発光素子と前記複数の光ファイバの端面とを光学的に結合可能とされたレンズアレイであって、
レンズアレイ本体における前記複数の光ファイバが取り付けられる第2の面に形成され、前記複数の光ファイバの取り付けの際における前記複数の光ファイバの位置決めを行うためのレンズアレイ側の光ファイバ位置決め構造と、
前記レンズアレイ本体における前記光電変換装置が取り付けられる第1の面に、前記複数の発光素子に対応する所定の整列方向に整列するように形成され、前記複数の発光素子ごとに発光された光がそれぞれ入射する複数の第1のレンズ面と、
前記第2の面に、前記複数の光ファイバの端面に対応する所定の整列方向に沿って整列するように形成され、前記複数の第1のレンズ面にそれぞれ入射した前記複数の発光素子ごとの光を、前記複数の光ファイバの端面に向けてそれぞれ出射させる前記第1のレンズ面と同数の第2のレンズ面と、
前記第1の面に形成され、前記レンズアレイ本体の内部側から入射した前記モニタ光を前記受光素子に向けて出射させる少なくとも1つの第3のレンズ面と、
前記レンズアレイ本体における前記第1のレンズ面と前記第2のレンズ面とを結ぶ光路上であって前記第1のレンズ面と前記第3のレンズ面とを結ぶ光路上に位置するように配置され、前記複数の第1のレンズ面に入射した前記複数の発光素子ごとの光が入射し、この入射した前記複数の発光素子ごとの光を、所定の反射率で反射させて前記第3のレンズ面側に進行させるとともに所定の透過率で透過させて前記第2のレンズ面側に進行させるように制御し、その際に、前記複数の発光素子ごとの光の少なくとも1つを前記モニタ光として反射させる光制御部と
を備え、
前記光電変換装置が、調芯作業による位置決めによって取り付けられ、
前記光ファイバとして、これの位置決めの際に前記レンズアレイ側の光ファイバ位置決め構造に係合される光ファイバ側の光ファイバ位置決め構造を備えたものが取り付けられ、
前記光電変換装置および前記光ファイバと相まって、次の(1)に示す条件式、
a+b+d1+e+ΔL≦W1 (1)
但し、
a:第1のレンズ面の位置精度〔μm〕
b:第2のレンズ面の位置精度〔μm〕
d1:光電変換装置の発光素子の位置精度〔μm〕
e:光ファイバの位置精度〔μm〕
ΔL:次式で表される温度変化によるレンズ位置の変化量〔μm〕
ΔL=α×ΔT×L(但し、α:レンズアレイ本体の線膨脹係数〔1/℃〕、ΔT:レンズアレイ本体の温度変化〔℃〕、L:第1の面上の固定位置と、この固定位置から最も離れた第1の面上のレンズ面の位置との距離〔mm〕)
W1:第1のトレランス〔μm〕:光電変換装置を、その発光素子と光ファイバの端面との光結合効率が予め設定された最大効率を示すようなレンズアレイ本体への取り付け位置から、最大効率に対する2dBに相当する光結合効率の低下が示されるような取り付け位置まで第1のレンズ面における光軸に直交する方向に沿って移動させたと仮定した場合における移動前の取り付け位置と移動後の取り付け位置との間の距離
を満足することを特徴とするレンズアレイ。 - 更に、前記光電変換装置および前記光ファイバと相まって、次の(2)に示す条件式、
a+c+d1+d2+ΔL≦W2 (2)
但し、
c:第3のレンズ面の位置精度〔μm〕
d2:光電変換装置の受光素子の位置精度〔μm〕
W2:第2のトレランス〔μm〕:光電変換装置を、その発光素子と受光素子との光結合効率が予め設定された最大効率を示すようなレンズアレイ本体への取り付け位置から、最大効率に対する2dBに相当する光結合効率の低下が示されるような取り付け位置まで第1のレンズ面における光軸に直交する方向に沿って移動させたと仮定した場合における移動前の取り付け位置と移動後の取り付け位置との間の距離
を満足することを特徴とする請求項4に記載のレンズアレイ。 - 前記レンズアレイ側の光ファイバ位置決め構造が丸ピン状、丸穴状または丸孔状に形成され、
前記複数の光ファイバとして、前記レンズアレイ側の光ファイバ位置決め構造に嵌合可能な丸穴状、丸孔状または丸ピン状に形成された前記光ファイバ側の光ファイバ位置決め構造を備えたものが取り付け可能とされていること
を特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載のレンズアレイ。 - 前記光電変換装置として、前記受光素子が前記発光素子の整列方向に沿って前記発光素子と同数形成されたものが取り付けられ、
前記第3のレンズ面が、前記第1のレンズ面の整列方向に沿って前記第1のレンズ面および前記第2のレンズ面と同数整列するように形成されていること
を特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のレンズアレイ。 - 前記光制御部は、
前記レンズアレイ本体に凹入形成され、前記複数の第1のレンズ面に入射した前記複数の発光素子ごとの光が入射する凹部と、
この凹部がなす空間内に配置され、前記凹部に入射した後に前記第2のレンズ面側に向かって進行する前記複数の発光素子ごとの光の光路を形成するプリズムと、
前記凹部がなす空間内であって、前記プリズムに対して前記複数の発光素子ごとの光の進行方向における上流側の位置に配置され、前記凹部に入射した前記複数の発光素子ごとの光を、前記所定の反射率で前記第3のレンズ面側に反射させるとともに前記所定の透過率で前記プリズム側に透過させ、その際に、前記複数の発光素子ごとの光の少なくとも1つを前記モニタ光として反射させる反射/透過層と
を備えたことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のレンズアレイ。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載のレンズアレイと、
これに対応する光電変換装置と
を備えたことを特徴とする光モジュール。
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