JP2015121666A - 光モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】接着剤を用いて固定しても変形しにくい光レセプタクルを有する光モジュールを提供すること。【解決手段】光モジュール１００は、基板１１２、発光素子１１４、フェルール１２０、光レセプタクル１３０、貫通孔１４０および接着剤１５０を有する。光レセプタクル１３０は、第１光学面１３３および第２光学面１３５を含む光レセプタクル本体１３１と、２つの支持部１３２と、を含む。貫通孔１４０は、支持部１３２の先端部およびフェルール１２０に囲われた２つの第１貫通孔１４１と、光レセプタクル本体１３１、支持部１３２およびフェルール１２０に囲われた２つの第２貫通孔１４２と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、光レセプタクルを有する光モジュールに関する。
以前から、光ファイバーや光導波路などの光伝送体を用いた光通信には、面発光レーザー（例えば、ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）などの発光素子を備えた光モジュールが使用されている。光モジュールは、発光素子から出射された通信情報を含む光を、光伝送体の端面に入射させる光レセプタクルを有する。
たとえば、特許文献１には、光コネクターと、発光素子を配置した基板と、を有する光モジュールが記載されている。光コネクターは光ファイバーおよびコネクター部を有し、コネクター部は複数の光ファイバーの先端部と発光素子との間に配置されたレンズアレイ（光レセプタクル）を有する。また、レンズアレイは、発光素子から出射された光を光ファイバーの先端部に向かって反射する反射ミラーと、反射ミラーで反射した光を光ファイバーの先端部に向けて集光する集光レンズと、を有する。
特許文献１に記載の光モジュールでは、基板の所定の位置に光コネクターを位置決めして、レンズアレイの側面と基板との境界に熱硬化性のエポキシ樹脂接着剤を付けて熱硬化させることで、基板に対して光コネクターを固定している。
このように製造された光モジュールでは、発光素子から出射した光は、反射ミラーで光ファイバーの先端部に向かって反射され、集光レンズを介して光ファイバーの先端部に到達する。
特開２０１０−１７５９４２号公報
しかしながら、特許文献１に記載の光モジュールでは、エポキシ樹脂接着剤を硬化させると、エポキシ樹脂接着剤の収縮により、レンズアレイ（集光レンズおよび反射ミラー）がエポキシ樹脂接着剤側（すなわち側方）に引っ張られるように変形する。そして、エポキシ樹脂接着剤は、レンズアレイを変形させた状態で硬化する。よって、レンズアレイは、基板に固定された後も変形したままになってしまい、発光素子から出射された光を光ファイバーの端面に適切に導くことができないことがある。このように、特許文献１に記載のレンズアレイ（光レセプタクル）には、接着剤を用いて固定した場合に変形してしまうという問題があった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、接着剤を用いて固定しても変形しにくい光レセプタクルを有する光モジュールを提供することを目的とする。
本発明の光モジュールは、基板と、前記基板の上に配列された複数の発光素子または配列された複数の受光素子と、前記複数の発光素子からの光をそれぞれ受光するか、または前記複数の受光素子に光をそれぞれ出射するための配列された複数の光伝送体を保持するフェルールと、前記基板上に配置されるとともに、前記フェルールを固定され、前記複数の発光素子または前記複数の受光素子と、前記複数の光伝送体とをそれぞれ光学的に接続するための光レセプタクルと、前記フェルールおよび前記光レセプタクルの境界に、前記基板に対して略垂直方向に形成された４つの貫通孔と、前記４つの貫通孔に充填された、前記基板に対して前記フェルールおよび前記光レセプタクルを接着する接着剤と、を有し、前記光レセプタクルは、前記複数の発光素子から出射された光をそれぞれ入射させるか、内部を通る光を前記複数の受光素子に向けてそれぞれ出射させるための配列された複数の第１光学面と、前記複数の第１光学面で入射した光を前記複数の光伝送体の端面に向けてそれぞれ出射させるか、前記複数の光伝送体からの光をそれぞれ入射させるための配列された複数の第２光学面と、を含み、前記複数の第２光学面に前記複数の光伝送体が対向するように、背面に前記フェルールが固定された光レセプタクル本体と、前記フェルールの両側面側に配置され、基端が前記光レセプタクル本体に接続された２つの支持部と、を含み、前記４つの貫通孔は、前記支持部の先端部および前記フェルールに囲われた２つの第１貫通孔と、前記光レセプタクル本体、前記支持部および前記フェルールに囲われた２つの第２貫通孔と、を含む、
構成を採る。
本発明によれば、接着剤を用いて光レセプタクルおよびフェルールを基板に固定しても、複数の発光素子または複数の受光素子と複数の光伝送体とを光学的に適切に接続させることができる。
図１Ａ，Ｂは、本発明の一実施の形態に係る光モジュールの構成を示す図である。 図２Ａ〜Ｄは、フェルールの構成を示す図である。 図３Ａ〜Ｅは、光レセプタクルの構成を示す図である。 図４Ａ，Ｂは、接着剤の硬化時における光モジュールの変形の方向を示す図である。 図５は、光モジュールの変形についてのシミュレーション結果である。
以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（光モジュールの構成）
図１Ａ，Ｂは、本発明の一実施の形態に係る光モジュール１００の構成を示す図である。図１Ａは、光モジュール１００の平面図であり、図１Ｂは、図１Ａに示されるＡ−Ａ線の断面図である。なお、図１Ｂでは、光レセプタクル１３０内の光路を示すために光レセプタクル１３０の断面へのハッチングを省略している。
図１Ａ，Ｂに示されるように、光モジュール１００は、基板１１２および発光素子１１４を含む基板実装型の光電変換装置１１０と、光伝送体１２１を保持するフェルール１２０と、光レセプタクル本体１３１および２つの支持部１３２を有し、発光素子１１４と光伝送体１２１の端面とを光学的に接続させる光レセプタクル１３０と、光電変換装置１１０の基板１１２に対してフェルール１２０および光レセプタクル１３０を固定するための貫通孔１４０と、貫通孔１４０に充填された接着剤１５０と、を有する。光モジュール１００では、光電変換装置１１０（基板１１２）上に光レセプタクル１３０が接着剤１５０により固定（接着）されるとともに、光レセプタクル１３０に光伝送体１２１を保持したフェルール１２０が接着剤の硬化物１５０により固定される。これにより、光モジュール１００は、発光素子１１４および光伝送体１２１が光学的に接続された状態で使用される。
光電変換装置１１０は、基板１１２および複数の発光素子１１４を有する。基板１１２は、板状の部材である。基板１１２上には、複数の発光素子１１４が配列されている。また、基板１１２には、フェルール１２０および光レセプタクル１３０が接着剤により固定（接着）される。基板１１２上における発光素子１１４の配列態様は、特に限定されない。本実施の形態では、発光素子１１４は、基板１１２の表面に対して垂直方向にレーザー光を出射するように、基板１１２上に一列に配置されている。発光素子１１４は、例えば垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）である。
図２Ａ〜Ｄは、フェルール１２０の構成を示す図である。図２Ａは、フェルール１２０の平面図であり、図２Ｂは、正面図であり、図２Ｃは、背面図であり、図２Ｄは、右側面図である。図２Ａおよび図２Ｄでは、一点鎖線で光伝送体１２１を示している。
図２Ａ〜Ｄに示されるように、フェルール１２０は、複数の光伝送体１２１を保持する。フェルール１２０は、所定の厚みを有する略矩形の部材であり、光レセプタクル１３０の背面側（光レセプタクル本体１３１の背面）に固定されている。フェルール１２０は、挿入口１２２、凹部１２３、２つの第１切り欠き溝１２４および２つの第２切り欠き溝１２５を有する。フェルール１２０は、例えば、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂やＰＰＳＴなどの熱可塑性樹脂を用いて射出成形（必要に応じてトランスファー成形）により成形されうる。
挿入口１２２には、光伝送体１２１が挿入される。挿入口１２２の形状は、光レセプタクル１３０から出射される光を受光できるように光伝送体１２１を保持することができれば、特に限定されない。挿入口１２２は、貫通孔であってもよいし、有底の凹部であってもよい。本実施の形態では、挿入口１２２は、フェルール１２０の正面および背面に開口した、基板１１２の表面と平行な貫通孔である。また、挿入口１２２の数および配列態様も特に限定されない。本実施の形態では、挿入口１２２は、一列に光伝送体１２１の数（１２個）と同じ数配置されている。
凹部１２３は、光レセプタクル１３０に対してフェルール１２０を位置決めする。凹部１２３の形状は、光レセプタクル１３０に配置された突起１３６と相補的な形状である。また、凹部１２３の数は、突起１３６の数と同じである。本実施の形態では、凹部１２３は、配列された挿入口１２２を両端から挟むように、２つ配置されている。
２つの第１切り欠き溝１２４は、支持部１３２の先端部側の両側面に配置されている。第１切り欠き溝１２４は、フェルール１２０を側面視した場合、挿入口１２２の軸方向に直交する方向に沿って配置されている（図２Ｄ参照）。第１切り欠き溝１２４の基板１１２の表面と平行な断面の形状は、１／２円（半円）である。第１切り欠き溝１２４は、光モジュール１００において、後述の第３切り欠き溝１３７と対向するように配置される。第１切り欠き溝１２４は、光モジュール１００において、第３切り欠き溝１３７とともに第１貫通孔１４１を構成する。
２つの第２切り欠き溝１２５は、光レセプタクル本体１３１側（支持部１３２の基端部側）の側面の両端部に配置されている。第２切り欠き溝１２５は、フェルール１２０を側面視した場合、挿入口１２２の軸方向に直交する方向に沿って配置されている（図２Ｄ参照）。第２切り欠き溝１２５の基板１１２の表面と平行な断面の形状は、１／４円（扇形）である。第２切り欠き溝１２５は、光モジュール１００において、後述の第４切り欠き溝１３８と対向するように配置される。第２切り欠き溝１２５は、光モジュール１００において、第４切り欠き溝１３８とともに第２貫通孔１４２を構成する。
光伝送体１２１は、光レセプタクル１３０から出射される光を受光する。光伝送体１２１の端部は、フェルール１２０に保持される。これにより、光伝送体１２１は、光レセプタクル１３０から出射される光を受光可能な位置に配置される。光伝送体１２１の数および配列態様は、特に限定されない。本実施の形態では、光伝送体１２１は、光レセプタクル１３０から出射された光を受光するように、基板１１２の表面と平行に、一列に１２個配置されている。光伝送体１２１の種類は、特に限定されず、光ファイバー、光導波路などが含まれる。本実施の形態では、光伝送体１２１は、光ファイバーである。光ファイバーは、シングルモード方式であってもよいし、マルチモード方式であってもよい。
図３は、一実施の形態に係る光レセプタクル１３０の構成を示す図である。図３Ａは、光レセプタクルの平面図であり、図３Ｂは、底面図であり、図３Ｃは、正面図であり、図３Ｄは、背面図であり、図３Ｅは、右側面図である。
図３Ａ〜Ｅに示されるように、光レセプタクル１３０は、平面視したときに角型のＵ字（コ字）形状の部材である。光レセプタクル１３０は、光レセプタクル本体１３１および２つの支持部１３２を有する。光レセプタクル本体１３１および支持部１３２は、第２光学面１３５から出射される光の光軸と平行な面を対称面として面対称の形状である。
光レセプタクル本体１３１は、透光性を有し、発光素子１１４から出射された光を入射し、光伝送体１２１の端面に向けて出射する。光レセプタクル本体１３１は、略直方体の形状である。光レセプタクル本体１３１は、複数の第１光学面（入射面）１３３、第３光学面（反射面）１３４、複数の第２光学面（出射面）１３５および２つの突起１３６を有する。光レセプタクル本体１３１は、光通信に用いられる波長の光に対して透光性を有する材料を用いて形成される。そのような材料の例には、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）や環状オレフィン樹脂などの透明な樹脂が含まれる。また、光レセプタクル本体１３１は、例えば射出成形により製造されうる。
第１光学面１３３は、発光素子１１４から出射されたレーザー光を屈折させて光レセプタクル本体１３１の内部に入射させる入射面である。第１光学面１３３の数および配列態様は、特に限定されない。複数の第１光学面１３３は、１列に配列されていてもよいし、２列以上に配列されていてもよい。本実施の形態では、第１光学面１３３は、光レセプタクル本体１３１の底面側に、発光素子１１４とそれぞれ対向するように一列に１２個配列されている。第１光学面１３３の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、第１光学面１３３の形状は、発光素子１１４向かって凸状の凸レンズ面である。また、第１光学面１３３の平面視形状は、円形である。第１光学面１３３の中心軸は、発光素子１１４の発光面（および基板１１２の表面）に対して垂直であることが好ましい。また。第１光学面１３３の中心軸は、発光素子１１４から出射されたレーザー光の光軸と一致することが好ましい。第１光学面１３３（入射面）で入射した光は、第３光学面１３４（反射面）に向かって進行する。
第３光学面１３４は、第１光学面１３３で入射した光を第２光学面１３５に向けて反射させる反射面である。第３光学面１３４は、光レセプタクル本体１３１の底面から天面に向かうにつれて、光伝送体１２１に近づくように傾斜している。発光素子１１４から出射される光軸に対する第３光学面１３４の傾斜角度は、特に限定されない。本実施の形態では、第３光学面１３４の傾斜角度は、第１光学面１３３で入射した光の光軸に対して４５°である。第３光学面１３４の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、第３光学面１３４の形状は、平面である。第３光学面１３４には、第１光学面１３３で入射した光が、臨界角より大きな入射角で入射する。第３光学面１３４は、入射した光を第２光学面１３５に向かって全反射させる。すなわち、第３光学面１３４（反射面）では、所定の光束径の光が入射して、所定の光束径の光が第２光学面１３５（出射面）に向かって出射する。
第２光学面１３５は、第３光学面１３４で全反射した光を光伝送体１２１の端面に向けて出射させる出射面である。第２光学面１３５の数および配列態様は、特に限定されない。複数の第２光学面１３５は、１列に配列されていてもよいし、２列以上に配列されていてもよい。本実施の形態では、第２光学面１３５は、光レセプタクル本体１３１の背面に、光伝送体１２１の端面とそれぞれ対向するように一列に１２個配置されている。第２光学面１３５の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、第２光学面１３５の形状は、光伝送体１２１の端面に向かって凸状の凸レンズ面である。これにより、第３光学面１３４で反射した所定の光束径の光を光伝送体１２１の端面に効率良く接続させることができる。第２光学面１３５の中心軸は、光伝送体１２１の端面の中心軸と一致していることが好ましい。
２つの突起１３６は、光レセプタクル本体１３１の背面に配置されている。２つの突起１３６は、それぞれ凹部１２３に対応する位置に配置されている。光レセプタクル本体１３１の２つの突起１３６に、光伝送体１２１を保持しているフェルール１２０の２つの凹部１２３をそれぞれ嵌合させることで、光レセプタクル本体１３１に対して光伝送体１２１を位置決めできる。
支持部１３２は、略直方体であり、光レセプタクル本体１３１の背面に固定したフェルール１２０の両側に配置されている。支持部１３２の基端（正面）は、光レセプタクル本体１３１の両端部にそれぞれ接続されている。すなわち、支持部１３２は、第２光学面１３５から出射される光の光軸と同じ向きに配置されている。支持部１３２は、光レセプタクル本体１３１と同じ透光性の材料を用いて形成されてもよいし、光レセプタクル本体１３１と異なる非透光性の材料で形成されていてもよい。例えば、支持部１３２は、光レセプタクル１３０と同じ材料で、射出成形により一体として製造されうる。支持部１３２は、２つの第３切り欠き溝１３７および２つの第４切り欠き溝１３８を有する。
第３切り欠き溝１３７は、支持部１３２の先端部であって、支持部１３２のフェルール１２０側の側面に配置されている。具体的には、第３切り欠き溝１３７の位置は、第２光学面１３５から出射される光の光軸方向において、支持部１３２の先端から第１光学面１３３の中心までの距離のうち、支持部１３２の先端から２０％の距離までに配置されていることが好ましい。第３切り欠き溝１３７の第２光学面１３５から出射される光と同じ方向の断面形状は、特に限定されない。本実施の形態では、第３切り欠き溝１３７の基板１１２の表面と平行な断面の形状は、１／２円（半円）である。第３切り欠き溝１３７は、光モジュール１００において、前述の第１切り欠き溝１２４と対向するように配置される。また、第３切り欠き溝１３７は、光モジュール１００において、第１切り欠き溝１２４とともに第１貫通孔１４１を構成する。
第４切り欠き溝１３８は、支持部１３２のフェルール１２０側の側面であって、光レセプタクル本体１３１および支持部１３２の接続部に配置されている。第４切り欠き溝１３８の第２光学面１３５から出射される光の光軸と同じ方向の断面形状は、特に限定されない。本実施の形態では、第４切り欠き溝１３８の基板１１２の表面と平行な断面の形状は、３／４円（扇形）である。第４切り欠き溝１３８は、光モジュール１００において、前述の第２切り欠き溝１２５と対向するように配置される。また、第４切り欠き溝１３８の内面は、光モジュール１００において、第２切り欠き溝１２５とともに第２貫通孔１４２を構成する。
光モジュール１００の説明に戻る。貫通孔１４０は、フェルール１２０および光レセプタクル１３０を基板１１２に実装（固定）するために、接着剤を貯留される。このため、貫通孔１４０には、接着剤の硬化物１５０が充填されている。図１Ａに示されるように、貫通孔１４０は、２つの第１貫通孔１４１および２つの第２貫通孔１４２を有する。光レセプタクル１３０に対してフェルール１２０を固定することで、第１切り欠き溝１２４および第３切り欠き溝１３７が第１貫通孔１４１を構成し、第２切り欠き溝１２５および第４切り欠き溝１３８が第２貫通孔１４２を構成する。
第１貫通孔１４１は、フェルール１２０および支持部１３２の境界に配置されている。第１貫通孔１４１の内面は、第１切り欠き溝１２４の内面および第３切り欠き溝１３７の内面を有する。第１貫通孔１４１のフェルール１２０側の内面が第１切り欠き溝１２４の内面であり、第１貫通孔１４１の支持部１３２側の内面が第３切り欠き溝１３７の内面である。第１貫通孔１４１は、支持部１３２の先端部に配置されている。具体的には、第１貫通孔１４１は、第２光学面１３５および複数の光伝送体１２１の間の光の光軸方向において、支持部１３２の先端から第１光学面１３３の中心までの距離Ｄ１うち、支持部１３２の先端から２０％の距離Ｄ２までに配置されていることが好ましい（図１Ａ参照）。第１貫通孔１４１の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、第１貫通孔１４１の形状は、円柱形状である。第１貫通孔１４１の開口部の大きさは、特に限定されない。第１貫通孔１４１の開口部の大きさは、光レセプタクル１３０およびフェルール１２０の材料や大きさ、充填する接着剤の特性によって、適宜設定すればよい。また、接着剤は、光電変換装置１１０（基板１１２）上に光レセプタクル１３０を変形させないように、接着することができれば特に限定されない。たとえば、接着剤は、第１貫通孔１４１に充填される充填材や第１貫通孔１４１にシール材を詰め込むようにしたものであってもよい。また、公知の熱硬化性のエポキシ樹脂接着剤や紫外線硬化性の樹脂接着剤などを用いることもできる。
第２貫通孔１４２は、フェルール１２０、支持部１３２および光レセプタクル本体１３１の境界に配置されている。第２貫通孔１４２の内面は、第２切り欠き溝１２５の内面および第４切り欠き溝１３８の内面を有する。第２貫通孔１４２のフェルール１２０側の内面が第２切り欠き溝１２５の内面であり、第２貫通孔１４２の支持部１３２側の内面が第４切り欠き溝１３８の内面である。第２貫通孔１４２の形状は。特に限定されない。本実施の形態では、第２貫通孔１４２の形状は、円柱形状である。第２貫通孔１４２の開口部の大きさは、特に限定されない。第２貫通孔１４２の開口部の大きさは、光レセプタクル１３０およびフェルール１２０の材料や大きさ、充填する接着剤の特性によって、適宜設定すればよい。また、第２貫通孔１４２に充填される接着剤としては、第１貫通孔１４１に充填される接着剤と同じものを用いることができる。
フェルール１２０および光レセプタクル１３０は、基板１１２に対して位置決めした後、貫通孔１４０（２つの第１貫通孔１４１および２つの第２貫通孔１４２）に接着剤を充填し、硬化させることにより、基板１１２に対して固定される。
より具体的には、各第１光学面１３３の中心軸と発光素子１１４から出射されるレーザー光の光軸が一致するように、基板１１２に対して光レセプタクル１３０を位置決めする。次に、各第２光学面１３５の中心軸と光伝送体１２１の受光面の中心軸が一致するように、光レセプタクル１３０に対してフェルール１２０を位置決めする。そして、第１貫通孔１４１および第２貫通孔１４２の内周面の全周ならびに基板１１２に接するように、第１貫通孔１４１および第２貫通孔１４２に接着剤を充填した後、接着剤を硬化させる。たとえば、熱硬化性のエポキシ樹脂接着剤を用いる場合は、接着剤を加熱する。これらの工程により、基板１１２に対して光レセプタクル１３０およびフェルール１２０が固定される。なお、光レセプタクル１３０にフェルールを位置決めした後に、基板１１２に対してフェルール１２０および光レセプタクル１３０を位置決めしてもよい。
図４Ａ，Ｂは、接着剤の硬化時における光モジュール１００（光レセプタクル１３０およびフェルール１２０）の変形の方向を示す図である。図４Ａは、貫通孔１４０を有さず、光レセプタクル１３０’の外側に接着剤を付けた場合における光モジュール１００’の変形の方向を示した模式図である。図４Ｂは、本発明に係る光モジュール１００の変形の方向を示した模式図である。なお、図４Ａ，Ｂでは、光伝送体１２１を省略している。
図４Ａの実線矢印に示されるように、貫通孔１４０を有さない光レセプタクル１３０’を含む光モジュール１００’において、支持部１３２’の外側の側面において接着剤で固定した場合、支持部１３２’は、外側（接着剤の硬化物１５０側）に向かって引っ張られるように変形してしまう。このとき、支持部１３２’は、光レセプタクル本体１３１’が基端部に接続されているため、基端側より先端側の方が大きく変形してしまう。また、支持部１３２’が外側に向かって変形することに伴い、光レセプタクル本体１３１’がフェルール１２０’側に凸となるように変形してしまう。
一方、図４Ｂに示されるように、本実施の形態に係る光モジュール１００では、硬化に伴う接着剤の収縮により、接着剤の硬化物１５０に接しているフェルール１２０（第１切り欠き溝１２４の内面；破線矢印参照）および支持部１３２（第３切り欠き溝１３７の内面；実線矢印参照）は、第１貫通孔１４１の中心に向かって引っ張られる。また、図４Ｂに示されるように、硬化に伴う接着剤の収縮により、接着剤に接しているフェルール１２０（第２切り欠き溝１２５の内面；破線矢印参照）および光レセプタクル本体１３１および支持部１３２（第４切り欠き溝１３８の内面；実線矢印参照）は、第２貫通孔１４２の中心に向かって引っ張られる。本実施の形態では、接着剤は、貫通孔１４０の内周面に接している。このため、フェルール１２０および光レセプタクル１３０に作用して変形させる、接着剤の収縮に由来する平面方向の力は、互いに相殺される。したがって、フェルール１２０側への光レセプタクル本体１３１の変形を抑制することにより、第１光学面１３３、第２光学面１３５および第３光学面１３４の変形が少なくなり、光モジュール１００の変形を抑制できることがわかる。
（シミュレーション）
次に、フェルール側への光レセプタクル本体の変形について調べた。本発明に係る光モジュール１００について、熱硬化性のエポキシ樹脂接着剤で固定した時の（加熱した後の）第１光学面１３３の移動距離（光レセプタクル１３０の変形量）についてシミュレーションを行った。加熱による各第１光学面１３３の平面方向（Ｘ軸方向）の移動距離は、有限要素法により解析した。また、比較のため、図４Ａに示される、貫通孔１４０を有さないモジュール１００’についても、シミュレーションを行った。シミュレーションのために設定した各パラメータを表１に示す。シミュレーションにおける熱硬化性のエポキシ樹脂接着剤の硬化温度は１００℃とし、硬化時間は１時間とした。また、第１貫通孔１４１は、支持部１３２の先端から第１光学面１３３中心までの距離のうち、支持部１３２の先端から１４％までの距離に配置した。なお、光レセプタクルは、対称面に対して面対称の形状であるため、右半分に対してのみシミュレーションを行った。また、第１光学面１３３は、最も左側の第１光学面１３３を１番として、各第１光学面１３３に１２番まで番号を付した。したがって、本シミュレーションでは、第７番〜１２番の第１光学面１３３の移動距離についてシミュレーションを行った。
Figure 2015121666
図５は、各第１光学面（入射面）の番号と、接着剤の硬化による第１光学面の移動距離との関係を示すグラフである。ここで、「Ｘ軸方向」とは、第２光学面の中心軸に沿う方向（図３Ａ，Ｂにおける上下方向）を意味する。このグラフにおいて、横軸は、上記した方法により付した第１光学面１３３の番号である。縦軸は、接着剤の硬化前の第１光学面１３３の位置からの接着剤の硬化後の第１光学面１３３の移動距離を示している。黒丸のシンボルは、図４Ａに示される比較例の光モジュール１００’を用いた場合のシミュレーション結果を示しており、白丸のシンボルは、図１に示される本発明に係る光モジュール１００を用いたシミュレーション結果を示している。
図５に示されるように、貫通孔１４０を有さない比較例の光モジュール１００’では、接着剤の硬化により、第１光学面１３３がＸ軸方向に大きく移動したことがわかる。一方、貫通孔１４０を有する光モジュール１００では、第１光学面１３３の移動が抑制されていることがわかる。なお、第１貫通孔１４１の中心の位置は、支持部１３２の先端から第１光学面１３３中心までの距離のうち、支持部１３２の先端から２０％までの位置であれば、Ｘ軸方向の移動距離に大きな差異は見られなかった。
（効果）
以上のように、本発明に係る光モジュール１００は、支持部１３２の先端部に配置され、内面が支持部１３２およびフェルール１２０に囲まれた２つの第１貫通孔１４１と、内面が支持部１３２、フェルール１２０および光レセプタクル本体１３１に囲まれた２つの第２貫通孔１４２とを有する。これにより、フェルール１２０および光レセプタクル１３０に作用して変形させる、接着剤の収縮に由来する平面方向の力は、互いに相殺される。よって、本発明に係る光モジュール１００は、接着剤を用いて基板１１２に光レセプタクル１３０およびフェルール１２０を固定するときにも、変形を抑制することができる。
なお、複数の第１光学面１３３は、光レセプタクル本体１３１の正面側に配置され、複数の第２光学面１３５は、第１光学面１３３と対向するように光レセプタクル本体１３１の背面側に配置されていてもよい。この場合、反射面は不要である。また、第１貫通孔１４１は、支持部１３２の先端部に配置されている。
また、上記実施の形態に係る光モジュール１００は、発光素子１１４から出射されたレーザー光の出力（例えば、強度や光量）を監視してもよい。特に図示しないが、この場合、光モジュール１００の光電変換装置１１０は、基板１１２と、発光素子１１４と、基板１１２に配置された受光素子と、受光素子によって受光されたモニター光の強度や光量に基づいて、発光素子１１４から出射するレーザー光の出力を制御する制御部とを有する。また、光レセプタクル１３０は、第１光学面で入射した光を、光伝送体１２１に向かう信号光と、受光素子に向かうモニター光とに分離する、分離部を有する。
また、上記各実施の形態に係る光レセプタクルでは、第１光学面１３３および第２光学面１３５が凸レンズ面である場合を示したが、第１光学面１３３および第２光学面１３５は平面であってもよい。具体的には、第１光学面１３３のみが平面であってもよいし、第２光学面１３５のみが平面であってもよい。第１光学面１３３が平面に形成されている場合、例えば、第３光学面１３４は、凹面鏡として機能できるように形成される。また、第１光学面１３３や第３光学面１３４などにより、第２光学面１３５に到達する直前の光が効果的に収束されている場合は、第２光学面１３５が平面に形成されていてもよい。
また、上記各実施の形態に係る光レセプタクルは、受信側の光モジュールにも使用することができる。この場合、受信用の光モジュールは、複数の発光素子１１４の代わりに光を受光するための複数の受光素子を有する。複数の受光素子は、それぞれ発光素子と同じ位置に配列される。受信用の光モジュールでは、第２光学面１３５が入射面となり、第１光学面１３３が出射面となる。光伝送体１２１の端面から出射された光は、第２光学面１３５から光レセプタクル内に入射する。そして、光レセプタクルに入射した光は、第３光学面１３４で反射して第１光学面１３３から受光素子に向かって出射される。また、反射面を有さない光モジュールでは、光レセプタクルに入射した光は、第１光学面１３３から受光素子に向かって出射される。
本発明に係る光モジュールは、光伝送体を用いた光通信に有用である。
１００，１００’ 光モジュール
１１０ 光電変換装置
１１２ 基板
１１４ 発光素子
１２０，１２０’ フェルール
１２１ 光伝送体
１２２ 挿入口
１２３ 凹部
１２４ 第１切り欠き溝
１２５ 第２切り欠き溝
１３０，１３０’ 光レセプタクル
１３１，１３１’ 光レセプタクル本体
１３２，１３２’ 支持部
１３３ 第１光学面
１３４ 第３光学面
１３５ 第２光学面
１３６ 突起
１３７ 第３切り欠き溝
１３８ 第４切り欠き溝
１４０ 貫通孔
１４１ 第１貫通孔
１４２ 第２貫通孔
１５０ 接着剤の硬化物（接着剤）

Claims (4)

  1. 基板と、
    前記基板の上に配列された複数の発光素子または配列された複数の受光素子と、
    前記複数の発光素子からの光をそれぞれ受光するか、または前記複数の受光素子に光をそれぞれ出射するための配列された複数の光伝送体を保持するフェルールと、
    前記基板上に配置されるとともに、前記フェルールを固定され、前記複数の発光素子または前記複数の受光素子と、前記複数の光伝送体とをそれぞれ光学的に接続するための光レセプタクルと、
    前記フェルールおよび前記光レセプタクルの境界に、前記基板に対して略垂直方向に形成された４つの貫通孔と、
    前記４つの貫通孔に充填された、前記基板に対して前記フェルールおよび前記光レセプタクルを接着する接着剤と、
    を有し、
    前記光レセプタクルは、
    前記複数の発光素子から出射された光をそれぞれ入射させるか、内部を通る光を前記複数の受光素子に向けてそれぞれ出射させるための配列された複数の第１光学面と、前記複数の第１光学面で入射した光を前記複数の光伝送体の端面に向けてそれぞれ出射させるか、前記複数の光伝送体からの光をそれぞれ入射させるための配列された複数の第２光学面と、を含み、前記複数の第２光学面に前記複数の光伝送体が対向するように、背面に前記フェルールが固定された光レセプタクル本体と、
    前記フェルールの両側面側に配置され、基端が前記光レセプタクル本体に接続された２つの支持部と、
    を含み、
    前記４つの貫通孔は、
    前記支持部の先端部および前記フェルールに囲われた２つの第１貫通孔と、
    前記光レセプタクル本体、前記支持部および前記フェルールに囲われた２つの第２貫通孔と、
    を含む、
    光モジュール。
  2. 前記光レセプタクル本体は、前記複数の第１光学面で入射した光を前記複数の第２光学面に向かって反射させるか、前記複数の第２光学面で入射した光を前記複数の第１光学面に向かって反射させるための反射面をさらに有する、請求項１に記載の光モジュール。
  3. 前記複数の第１光学面は、前記光レセプタクル本体の底面側に配置され、
    前記複数の第２光学面は、前記光レセプタクル本体の背面側に配置され、
    前記第１貫通孔は、前記複数の第２光学面および前記複数の光伝送体の間の光の光軸方向において、前記支持部の先端から前記第１光学面の中心までの距離のうち、前記支持部の先端から２０％の距離までに配置されている、
    請求項２に記載の光モジュール。
  4. 前記複数の第１光学面は、前記光レセプタクル本体の正面側に配置され、
    前記複数の第２光学面は、前記光レセプタクル本体の背面側に配置され、
    前記第１貫通孔は、前記複数の第２光学面および前記複数の光伝送体の間の光の光軸方向において、前記支持部の先端から前記第１光学面の中心までの距離のうち、前記支持部の先端から２０％の距離までに配置されている、
    請求項１に記載の光モジュール。
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