JP2013050586A - 光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】光学部品の接着時における位置ずれを低減する。
【解決手段】光モジュール１は、光導波路素子１０の接着面に対してレンズ２０の接着面を傾けて配置することにより接着剤３０の厚さを不均等としたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、光導波路素子とレンズを接着剤で接合して構成された光モジュールに関する。

図５は、光機能素子９０１とレンズ９０２を接合して構成された従来の光モジュールを示す側面図である。光機能素子９０１は例えば基板上に光導波路９０３が形成されてなる光導波路素子であり、同図の光モジュールにおいてはこの光導波路９０３から出射される光をコリメートする（平行光にする）ために、レンズ９０２が用いられている。レンズ９０２は、球面Ｓと平面Ｐを有する平凸レンズであり、平面Ｐが光機能素子９０１の側に向けて配置される。レンズ９０２の長さＬは、その焦点Ｆが平面Ｐよりも僅かにレンズ９０２の外側に来るような長さに設定されている。これは、レンズ９０２を加工する際の加工精度を考慮したものであり、加工誤差により焦点Ｆの位置がレンズ９０２の内部になってしまうとコリメートが不可能であるので、そのようなことを避けるためである。光機能素子９０１とレンズ９０２の間の空隙には、界面での光の反射を低減するような屈折率を有した接着剤９０４が充填され、この接着剤９０４によって、光機能素子９０１とレンズ９０２が固着されている。なお、レンズ９０２の長さＬが加工誤差のため大幅に短くなっている場合には、光機能素子９０１とレンズ９０２間の空隙に透明なスペーサ（不図示）が挿入されることもある。

特開２００６−１２６５６６号公報

しかしながら、図５に示した従来の光モジュールの構成においては、接着剤９０４の硬化前に、光機能素子９０１とレンズ９０２の間の微小な空隙に液体状態の接着剤９０４が充填されていることにより、この液体状態の接着剤９０４からの表面張力が光機能素子９０１やレンズ９０２に作用する。そしてこのような表面張力は光機能素子９０１とレンズ９０２の位置ずれを引き起こし、位置ずれが生じた状態で接着剤９０４が硬化する結果、光モジュールの光学特性が劣化してしまう。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光学部品の接着時における位置ずれを低減することにある。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の光モジュールは、光導波路素子とレンズを接着剤で接合して構成された光モジュールにおいて、前記光導波路素子の接着面に対して前記レンズの接着面を傾けて配置することにより前記接着剤の厚さを不均等としたことを特徴とする。

また、本発明は、上記の光モジュールにおいて、前記光導波路素子は前記接着面に接着面積を増大させるための補強部材を有することを特徴とする。

また、本発明は、上記の光モジュールにおいて、前記レンズはその接着面の端部でのみ前記光導波路素子の接着面と接触していることを特徴とする。

また、本発明は、上記の光モジュールにおいて、前記光導波路素子の端面に突起部が設けられ、前記レンズは該突起部において前記光導波路素子と接触していることを特徴とする。

また、本発明は、上記の光モジュールにおいて、前記レンズは円筒レンズであり、該円筒レンズは、円筒軸が前記光導波路素子の接着面と交わる方向にのみ傾きを有して配置されることを特徴とする。

また、本発明は、上記の光モジュールにおいて、前記レンズの接着面は平面であることを特徴とする。

また、本発明は、上記の光モジュールにおいて、前記レンズはスペーサを含むことを特徴とする。

本発明によれば、光学部品の接着時における位置ずれを低減することができる。

本発明の第１実施形態による光モジュールの構成を示す側面図である。 本発明の第２実施形態による光モジュールの構成を示す側面図である。 本発明の第３実施形態による光モジュールの構成を示す側面図である。 本発明の第４実施形態による光モジュールの構成を示す側面図である。 従来の光モジュールの構成を示す側面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による光モジュールの構成を示す側面図である。図１において、光モジュール１は、光導波路素子１０と、光導波路素子１０から出射される光をコリメートする（平行光にする）ための平凸レンズ２０とを含んで構成されている。

光導波路素子１０は、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）などの基板１０１上に光導波路１０２が形成された光学素子である。基板１０１の上面（光導波路１０２が形成されている面）には、光導波路素子１０と平凸レンズ２０との接着面積を増大させるための補強部材であるコベット１０３が付設され、当該コベット１０３の１つの面は、基板１０１の端面（光導波路１０２からの光が出射される面）と同一面をなしている。この面（図中右側の端面）が、光導波路素子１０と平凸レンズ２０との接着面である。

平凸レンズ２０は、球の一部分と四角柱または円柱を貼り合わせた立体形状を呈し、光が入出射される２つの面のうち一方が球面Ｓ、他方が平面Ｐ（四角柱または円柱の底面）で構成されたレンズである。この平凸レンズ２０は、光導波路素子１０の接着面に対し平面Ｐが斜めになるよう傾けられるとともに、平面Ｐを光導波路素子１０の側に向けて配置される。光導波路素子１０と平凸レンズ２０の相対距離は、平凸レンズ２０を通過後の光がコリメートされた状態となるように調整される。なお、平凸レンズ２０の長さ（最厚部の厚さ）は、図５（従来）と同様、レンズの焦点が僅かにレンズ外側に来るよう設定された長さであり、そのため、光導波路素子１０の接着面と平凸レンズ２０の平面Ｐとの間隔は、数十〜１００μｍ程度である。

上記のように平凸レンズ２０が光導波路素子１０に対し斜めに配置されるため、光導波路素子１０と平凸レンズ２０の間の空隙は、図示される如く楔形の形状となる。この空隙には、界面での光の反射を低減するような屈折率を有した接着剤３０が充填され、この接着剤３０によって、光導波路素子１０と平凸レンズ２０が固着される。空隙は楔形形状であるため、接着剤３０の厚さは光導波路素子１０の上面側から下面側（図の上から下）にわたって不均等となる。なお、この接着剤３０は、例えば、ＵＶ（紫外）光の照射によって硬化するＵＶ硬化型接着剤である。

このとき、光導波路素子１０と平凸レンズ２０の間の楔形形状の空隙の最大間隔ｔは、図１中に点線で示した従来のレンズの配置を参照すると、従来のレンズ配置における空隙の間隔ｔ’よりも大きいことが分かる。例えば、図１のように平凸レンズ２０がその四角柱部分の一辺（平面Ｐの端部）で光導波路素子１０と接触している場合、光導波路素子１０と平凸レンズ２０の間の楔形形状の空隙の最大間隔ｔは、従来の空隙の間隔ｔ’のおよそ２倍である。このように、光導波路素子１０と平凸レンズ２０の空隙が従来よりも広くなっていること、および、光導波路素子１０の接着面と平凸レンズ２０の平面Ｐが平行でない（空隙が楔形である）ことから、接着剤３０を硬化させる前における液体状態の接着剤３０から光導波路素子１０や平凸レンズ２０に作用する表面張力は、従来よりも小さくなる。これは、空隙をなす二面が平行に近いほど、また空隙が狭いほど、その空隙に充填された液体から作用する表面張力は大きいことによる。したがって、本実施形態の光モジュール１では、接着の際の光導波路素子１０と平凸レンズ２０の位置ずれを低減することが可能である。

（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態による光モジュールの構成を示す側面図である。図２において、光モジュール２は、図１の平凸レンズ２０に代えて、第１および第２の円筒平凸レンズ２１，２２を用いている点が第１実施形態と異なる。

第１および第２の円筒平凸レンズ２１，２２は、光が入出射される２つの面のうち一方が円筒面Ｃ、他方が平面Ｐで構成されたレンズであり、レンズ表面が円筒面であることにより１次元的にレンズ作用を有する。第１の円筒平凸レンズ２１は、円筒面Ｃの中心軸が図２の紙面に垂直であり、第２の円筒平凸レンズ２２は、円筒面Ｃの中心軸が図２の紙面に平行である。すなわち、第１の円筒平凸レンズ２１の円筒軸は光導波路素子１０の接着面に平行であり、第２の円筒平凸レンズ２２の円筒軸は光導波路素子１０の接着面と交差する。よって、第１の円筒平凸レンズ２１は、図２の紙面平行方向にのみ光を屈折させ、第２の円筒平凸レンズ２２は、図２の紙面垂直方向にのみ光を屈折させる。そのため、光導波路１０２からの出射光が図２の紙面の縦方向と奥行方向で非対称なモード分布を有している場合、この非対称なモード分布の光は、円形の対称なモード分布に整形される。

そして、第１の円筒平凸レンズ２１は、第１実施形態の平凸レンズ２０と同様に、光導波路素子１０の接着面に対し平面Ｐが斜めになるよう傾けられるとともに、平面Ｐを光導波路素子１０の側に向けて配置される。また、光導波路素子１０と第１の円筒平凸レンズ２１の相対距離は、第１の円筒平凸レンズ２１を通過後の光が図２の紙面平行方向についてコリメートされた状態となるように調整される。これにより、第１実施形態と同様に、光導波路素子１０と第１の円筒平凸レンズ２１の空隙が従来よりも広く、また空隙が楔形であることから、接着剤３０を硬化させる前における液体状態の接着剤３０からの表面張力は従来よりも小さくなる。したがって、本実施形態の光モジュール２においても、接着の際の光導波路素子１０と第１の円筒平凸レンズ２１の位置ずれを低減することが可能である。

なお、第２の円筒平凸レンズ２２は、平面Ｐを光導波路素子１０の側に向けて第１の円筒平凸レンズ２１の後段（第１の円筒平凸レンズ２１から見て光導波路素子１０と反対の側）に配置され、光導波路素子１０と第２の円筒平凸レンズ２２の相対距離は、第２の円筒平凸レンズ２２を通過後の光が図２の紙面垂直方向についてコリメートされた状態となるように調整されたうえで、不図示の固定用部材に固定される。

なお、図２の変形例として、第２の円筒平凸レンズ２２を前段（光導波路素子１０に近い側）に配置し、第１の円筒平凸レンズ２１を後段（光導波路素子１０から遠い側）に配置するようにしてもよい。この場合、第２の円筒平凸レンズ２２が、光導波路素子１０の接着面に対し平面Ｐが斜めになるよう傾けられて配置される。

（第３実施形態）
図３は、本発明の第３実施形態による光モジュールの構成を示す側面図である。図３において、光モジュール３は、光導波路素子１０の接着面の上端部（コベット１０３の上部）に補助部材（突起部）４０が設けられている点が上述の実施形態と異なる。

本実施形態では、接着剤３０を硬化させる前に、この補助部材４０に平凸レンズ２０の角を図示されるように押し当て、平凸レンズ２０の当該角を支点として平凸レンズ２０を回転（図中点線参照）させることで、光導波路素子１０の接着面と平凸レンズ２０の平面Ｐとのなす角度を調整することができるようになっている。角度の調整範囲は、例えば約０．５°〜６．０°である。このような角度調整をすることによって、光導波路１０２の光の出射位置から平凸レンズ２０の球面Ｓまでの距離を変化させることができ、これにより、平凸レンズ２０を通過後の光がコリメートされた状態となるよう、平凸レンズ２０の傾き角度を最適な角度に容易に設定可能である。

（第４実施形態）
図４は、本発明の第４実施形態による光モジュールの構成を示す側面図である。図４において、光モジュール４は、平凸レンズ２０の平面Ｐ側にスペーサ５０が貼り付けられている点が上述の実施形態と異なる。

スペーサ５０は、厚さが例えば数十〜数百μｍの透明な板材である。このスペーサ５０により、平凸レンズ２０の長さ（最厚部の厚さ）を実効的に長尺化することができ、よって、加工誤差が大きいためにレンズ長さが短くなってしまった平凸レンズ２０であっても光モジュール４の構成部品として使用することが可能である。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

１〜４…光モジュール １０…光導波路素子 ２０…平凸レンズ ２１…第１の円筒平凸レンズ ２２…第２の円筒平凸レンズ ３０…接着剤 ４０…補助部材 ５０…スペーサ １０１…基板 １０２…光導波路 １０３…コベット

Claims (7)

1. 光導波路素子とレンズを接着剤で接合して構成された光モジュールにおいて、
   前記光導波路素子の接着面に対して前記レンズの接着面を傾けて配置することにより前記接着剤の厚さを不均等としたことを特徴とする光モジュール。
2. 前記光導波路素子は前記接着面に接着面積を増大させるための補強部材を有することを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
3. 前記レンズはその接着面の端部でのみ前記光導波路素子の接着面と接触していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光モジュール。
4. 前記光導波路素子の端面に突起部が設けられ、前記レンズは該突起部において前記光導波路素子と接触していることを特徴とする請求項３に記載の光モジュール。
5. 前記レンズは円筒レンズであり、該円筒レンズは、円筒軸が前記光導波路素子の接着面と交わる方向にのみ傾きを有して配置されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光モジュール。
6. 前記レンズの接着面は平面であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の光モジュール。
7. 前記レンズはスペーサを含むことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光モジュール。

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