JP2017156630A - 光レセプタクル、光モジュールおよび光モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光分離部を有していても、光電変換素子の位置を適切に検出し、光電変換装置に対して簡単かつ適切に位置合わせすることができる光レセプタクルを提供する。
【解決手段】光レセプタクル１００は、第１光学素子１３０および第２光学素子１４０を有する。第１光学素子および第２光学素子は、第１光学素子の第１嵌合部と、第２光学素子の第２嵌合部とを介して、互いに連結される。第１光学素子は、光電変換素子１１２から出射された第１出射光Ｌ１を入射させる第１光学面１３１と、第１出射光を第２光学素子に向けて出射させる第２光学面１３２とを有する。第２光学素子は、第１出射光を入射させる第３光学面１４１と、第１出射光の一部の光である信号光Ｌｓを光伝送体１５０の端面に向けて出射させる第４光学面１４５と、第１出射光を検出素子１１３に向かうモニター光Ｌｍと光伝送体の端面に向かう信号光とに分離させる光分離部１４３とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光レセプタクルと、当該光レセプタクルを有する光モジュールと、当該光モジュールの製造方法に関する。

従来、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。

また、温度変化に対する発光素子の出力特性の安定化や光出力の調整を目的として、発光素子から出射された出射光の強度や光量を監視（モニター）するための検出素子を有する光モジュールが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、発光素子および検出素子が基板上に配置されている光電変換装置と、光電変換装置の基板上に配置され、発光素子と光伝送体の端面とを光学的に結合させる光レセプタクルとを有する光モジュールが記載されている。

図１Ａは、特許文献１に記載の光モジュール１０の構成を模式的に示す断面図であり、図１Ｂは、光モジュール１０の光分離部３３の構成を示す部分拡大断面図である。図１Ｂは、図１Ａの破線で示される領域の部分拡大断面図である。図１Ａ、Ｂでは、光レセプタクル３０内の光路を示すために、光レセプタクル３０の断面へのハッチングを省略している。

図１Ａに示されるように、特許文献１に記載の光モジュール１０は、光電変換装置２０および光レセプタクル３０を有する。光レセプタクル３０は、発光素子２１から出射された出射光Ｌを入射させる第１光学面３１と、第１光学面３１で光レセプタクル３０内に入射した出射光Ｌを光伝送体２２側に反射する反射面３２と、反射面３２で反射した出射光Ｌを検出素子２４側に向かうモニター光Ｌｍおよび光伝送体２２側に向かう信号光Ｌｓに分離する光分離部３３と、光分離部３３で光レセプタクル３０外に出射された信号光Ｌｓを再度光レセプタクル３０内に入射させる透過面３４と、透過面３４で光レセプタクル３０内に入射した信号光Ｌｓを光伝送体２２の端面２３に集光するように出射する第２光学面３５と、モニター光Ｌｍを検出素子２４に向けて出射させる第３光学面３６とを有する。また、光分離部３３は、光レセプタクル３０に形成された凹部３７の内面の一部として形成されている。

図１Ｂに示されるように、特許文献１に記載の光レセプタクル３０の光分離部３３は、入射光の一部をモニター光Ｌｍとして第３光学面３６に向けて全反射させる分割反射面３３ａと、入射光の他の一部を信号光Ｌｓとして第２光学面３３に向けて透過させる分割透過面３３ｂとを有する。分割反射面３３ａおよび分割透過面３３ｂは、分割反射面３３ａの傾斜方向において交互に配置されている。

特許文献１に記載の光モジュール１０では、発光素子２１から出射され、第１光学面３１で入射した出射光Ｌは、反射面３２で光分離部３３に向かって反射する。光分離部３３に到達した出射光Ｌは、分割反射面３３ａおよび分割透過面３３ｂによってモニター光Ｌｍおよび信号光Ｌｓに分離される。光分離部３３（分割反射面３３ａ）で分離されたモニター光Ｌｍは、検出素子２４の受光面に向けて第３光学面３６から出射される。一方、光分離部３３（分割透過面３３ｂ）で分離された信号光Ｌｓは、光分離部３３を透過して光レセプタクル３０外に出射され、透過面３４から再び光レセプタクル３０内に入射する。透過面３４で入射した信号光Ｌｓは、第２光学面３５で光伝送体２２の端面２３に向けて出射される。

特開２０１５−０２２２６７号公報

前述のとおり、特許文献１に記載の光レセプタクル３０は、光電変換装置２０上に配置されている。このとき、発光素子２１と光伝送体２２の端面とを高い結合効率で光学的に結合させる観点から、光電変換装置２０に対して光レセプタクル３０を適切に配置することが重要となる。

光分離部３３を有しない光レセプタクルにおいては、第２光学面３５側から第２光学面、反射面３２および第１光学面３１を介して発光素子２１の発光面を観察して、光レセプタクル３０の位置合わせをすることができる。

しかしながら、特許文献１に記載の光モジュール１０において上記の方法で光レセプタクル３０の位置合わせを行おうとする場合、分割反射面３３ａが発光面を観察する際の妨げとなり、発光素子２１の発光面の位置を適切に検出できず、光レセプタクル３０の位置合わせを行えないことがある。このようなときには、光モジュール１０の第２光学面３５上に受光装置に接続された光伝送体２２を設置した状態で、実際に発光素子２１を発光させ、光伝送体２２を介して光を受光装置で受光し、発光素子２１と光伝送体２２の端面との結合効率を計測しながら位置合わせを行う必要があった。このように、特許文献１に記載の光レセプタクル３０には、光レセプタクル３０の位置合わせのために、光伝送体や受光装置などを光モジュール１０に組み付けたり、発光素子２１を発光させたりする必要があるため、位置合わせに手間および時間がかかるという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、光分離部（分割反射面）を有していても、光電変換素子の位置を適切に検出し、光電変換装置に対して簡単かつ適切に位置合わせすることができる光レセプタクルを提供することを目的とする。また、本発明の目的は、この光レセプタクルを有する光モジュールを提供することも目的とする。さらに、本発明の目的は、この光モジュールの製造方法を提供することも目的とする。

本発明に係る光レセプタクルは、光電変換素子および前記光電変換素子から出射された出射光を監視するための検出素子が基板上に配置されている光電変換装置と、光伝送体との間に配置され、前記光電変換素子と前記光伝送体の端面とを光学的に結合するための光レセプタクルであって、前記基板と対向する面と異なる面に配置されている第１嵌合部を有し、前記光電変換素子と対向するように、前記基板上に配置される第１光学素子と、前記第１嵌合部に嵌合される第２嵌合部を有し、前記第１光学素子および前記検出素子と対向するように、前記基板上に配置される第２光学素子と、を有し、前記第１光学素子は、前記光電変換素子から出射された第１出射光を入射させるか、または前記光伝送体の端面から出射された第２出射光の一部の光であり、前記第２光学素子および前記第１光学素子の内部を通った受信光を前記光電変換素子に向けて出射させる、１または２以上の第１光学面と、前記第１出射光を前記第２光学素子に向けて出射させるか、または前記第２光学素子の内部を通った前記受信光を入射させる、１または２以上の第２光学面と、をさらに有し、前記第２光学素子は、前記第１光学素子の内部を通った前記第１出射光を入射させるか、または前記第２光学素子の内部を通った前記受信光を前記第１光学素子に向けて出射させる、１または２以上の第３光学面と、前記第１出射光の一部の光であり、前記第１光学素子および前記第２光学素子の内部を通った信号光を前記光伝送体の端面に向けて出射させるか、または前記光伝送体の端面から出射された前記第２出射光を入射させる、１または２以上の第４光学面と、前記第３光学面および前記第４光学面の間の光路上に配置され、前記第３光学面で入射した前記第１出射光を前記検出素子に向かうモニター光と前記光伝送体の端面に向かう信号光とに分離させるか、または前記第４光学面で入射した前記第２出射光の一部である前記受信光を前記第３光学面側に向けて進行させる光分離部と、をさらに有し、前記光分離部は、前記第１出射光の光軸に対する傾斜面である複数の分割反射面と、前記第１出射光および前記第２出射光の光軸に対する垂直面である複数の分割透過面と、を含み、前記複数の分割反射面および前記複数の分割透過面は、前記分割反射面の傾斜方向に沿って交互に配置されており、前記分割反射面は、前記第１出射光の一部を前記モニター光として前記検出素子側に向けて内部反射させ、前記分割透過面は、前記第１出射光の一部を前記信号光として前記第４光学面側に向けて透過させるか、または前記第２出射光の一部を前記受信光として前記第３光学面側に向けて透過させる。

本発明に係る光モジュールは、基板と、前記基板上に配置され、発光領域または受光領域を有する１または２以上の光電変換素子と、前記基板上に配置され、前記光電変換素子の前記発光領域から出射された出射光を監視するための１または２以上の検出素子とを有する光電変換装置と、本発明に係る光レセプタクルと、を有する。

本発明に係る光モジュールの製造方法は、本発明に係る光モジュールの製造方法であって、前記光電変換装置の前記基板上に前記第１光学素子を配置する工程と、前記基板上に配置されている前記第１光学素子の前記第２光学面側から、前記第１光学面を介して前記光電変換素子の位置を検出しつつ、前記１または２以上の第１光学面が、前記１または２以上の光電変換素子とそれぞれ対向し、かつ前記１または２以上の光電変換素子から出射される前記第１出射光の光軸とそれぞれ交わるように、前記第１光学素子の位置合わせをする工程と、前記第１嵌合部および前記第２嵌合部を互いに嵌合させて、前記基板上に位置合わせされている前記第１光学素子と、前記第２光学素子とを連結させる工程と、を含む。

本発明によれば、光レセプタクルを光電変換装置に対して、簡単かつ適切に位置合わせすることができ、低コストかつ短時間で光モジュールを製造することができる。

図１Ａ、Ｂは、特許文献１に記載の光モジュールの構成を示す図である。 図２は、実施の形態に係る光モジュールの構成を模式的に示す断面図である。 図３Ａ〜Ｅは、実施の形態に係る光レセプタクルの構成を示す図である。 図４Ａ〜Ｆは、実施の形態に係る第１光学素子の構成を示す図である。 図５Ａ〜Ｅは、実施の形態に係る第２光学素子の構成を示す図である。 図６Ａ、Ｂは、実施の形態に係る第２光学素子の光分離部の構成を示す図である。 図７Ａ〜Ｃは、実施の形態に係る光モジュールの製造方法を説明するための断面模式図である。 図８は、実施の形態に係る光モジュールの製造方法が含みうる工程を説明するための断面模式図である。 図９は、光モジュールにおける各構成要素の位置ずれ量と結合効率との関係を示すグラフである。 図１０Ａは、実施の形態の変形例に係る光モジュールの構成を模式的に示す断面図であり、図１０Ｂは、実施の形態の変形例に係る光レセプタクルの構成を模式的に示す断面図である。

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２は、本発明の実施の形態に係る光モジュール１００の構成を模式的に示す断面図である。図２は、後述の図３ＡにおけるＡ−Ａ線の断面図である。図２では、光レセプタクル１２０内の光路を示すために光レセプタクル１２０の断面へのハッチングを省略している。また、図２において、一点鎖線は光の光軸を示しており、破線は光の外径を示している。

図２に示されるように、光モジュール１００は、光電変換装置１１０および光レセプタクル１２０を有する。本実施の形態に係る光モジュール１００は、送受信用の光モジュールである。光モジュール１００は、光レセプタクル１２０に光伝送体１５０が接続された状態で使用される。

光電変換装置１１０は、基板１１１、光電変換素子１１２、検出素子１１３および制御部を有する。

基板１１１は、光電変換素子１１２、検出素子１１３、制御部（不図示）および光レセプタクル１２０を保持する。本実施の形態では、基板１１１は、基板１１１に形成されている凹部内で上記の各部材を保持している。基板１１１は、例えば、ガラスコンポジット基板やガラスエポキシ基板、フレキブシル基板などである。

光電変換素子１１２は、基板１１１上に配置されており、発光領域または受光領域を有する。送信用の光モジュールとして機能する部分には、光電変換素子１１２として、発光素子が基板１１１上に配置されている。一方、受信用の光モジュールとして機能する部分には、光電変換素子１１２として、受光素子が基板１１１上に配置されている。本実施の形態では、図２の紙面に垂直な方向に沿って、４個の発光素子（手前側）および４個の受光素子（奥側）が同一直線上に配列されている。

発光素子は、基板１１１の表面に対して垂直な方向にレーザー光を出射する。より具体的には、発光素子は、発光面（発光領域）からレーザー光を出射する。発光面の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、発光面の形状は、円形状である。発光素子の数および位置は、特に限定されない。本実施の形態では、発光素子の数は、４個である。４個の発光素子は、基板１１１上に一列に配列されている。発光素子は、例えば、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）である。

受光素子は、光伝送体１５０の端面から出射され、光レセプタクル１２０の内部を通った受信光Ｌｒを受光する。より具体的には、受光素子は、受光面（受光領域）で受信光Ｌｒを受光する。受光面の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、受光面の形状は、円形状である。受光素子の数および位置は、特に限定されない。本実施の形態では、受光素子の数は、４個である。４個の受光素子は、基板１１１上に一列に配列されている。受光素子は、例えば、フォトダイオード（ＰＤ）である。

検出素子１１３は、基板１１１上に配置されており、光電変換素子１１２の発光面（発光領域）から出射された第１出射光Ｌ１を監視する。具体的には、検出素子１１３は、光レセプタクル１２０から出射された第１出射光の一部であるモニター光Ｌｍを受光する。

検出素子１１３は、例えばフォトダイオード（ＰＤ）である。検出素子１１３の数は、特に限定されず、用途に応じて適宜設定されうる。本実施の形態では、検出素子１１３の数は、発光素子の数と同じであり、４個である。４個の検出素子１１３は、基板１１１上のモニター光Ｌｍを受光できる位置に配置されている。また、検出素子１１３からの反射光が光レセプタクル１２０内に戻ることを防止する観点から、検出素子１１３へ入射するモニター光Ｌｍの光軸は、検出素子１１３の検出面に対して傾斜していてもよい。

制御部は、特に図示しないが、基板１１１上に配置されており、配線を介して光電変換素子１１２（発光素子）および検出素子１１３と電気的に接続されている。制御部は、検出素子１１３が受光したモニター光Ｌｍの強度や光量などに基づいて、光電変換素子（発光素子）１１２が出射する第１出射光Ｌ１の出力を制御する。

光レセプタクル１２０は、光電変換素子１１２と光伝送体１５０との間に配置された状態で、光電変換素子１１２と光伝送体１５０の端面とを光学的に結合させる。送信用の光モジュールとして機能する部分では、光レセプタクル１２０は、光電変換素子１１２（発光素子）から出射された第１出射光Ｌ１の一部の光である信号光Ｌｓを光伝送体１５０の端面に向けて出射する。受信用の光モジュールとして機能する部分では、光レセプタクル１２０は、光伝送体１５０の端面から出射された第２出射光Ｌ２の一部の光である受信光Ｌｒを光電変換素子１１２（受光素子）に向けて出射する。

光レセプタクル１２０については別途詳細に説明するが、ここで、本明細書における光の称呼について説明する。なお、図２において、受信用の光モジュールとして機能する部分を通過する光は、丸括弧で囲まれた符号（Ｌ２およびＬｒ）で示し、送信用の光モジュールとして機能する部分を通過する光は、括弧で囲まれていない符号（Ｌ１、ＬｓおよびＬｍ）で示している。
ている。

本明細書では、光電変換素子（発光素子）１１２から出射された光を「第１出射光Ｌ１」と称する。第１出射光Ｌ１は、光電変換素子１１２の発光面から、後述の光分離部１４３に到達するまでの光を意味する。また、第１出射光Ｌ１の一部の光であって、光分離部１４３により分離され、光伝送体１５０の端面に向けて光レセプタクル１２０から出射される光を「信号光Ｌｓ」と称する。信号光Ｌｓは、光分離部１４３から光伝送体１５０の端面に到達するまでの光を意味する。また、第１出射光Ｌ１の他の一部であって、光分離部１４３により分離され、検出素子１１３に向けて光レセプタクル１２０から出射される光を「モニター光Ｌｍ」と称する。すなわち、モニター光Ｌｍは、光分離部１４３から検出素子１１３に到達するまでの光路上の光を意味する。また、光伝送体１５０の端面から出射された光を「第２出射光Ｌ２」と称する。第２出射光Ｌ２は、光伝送体１５０の端面から光分離部１４３に到達するまでの光を意味する。さらに、第２出射光Ｌ２の一部の光であって、光分離部１４３により減衰され、光電変換素子（受光素子）１１２に向けて光レセプタクル１２０から出射される光を「受信光Ｌｒ」と称する。受信光Ｌｒは、光分離部１４３から光電変換素子１１２の受光面に到達するまでの光を意味する。

光電変換装置１１０および光レセプタクル１２０（後述する第１光学素子１３０）は、接着剤（例えば、熱／紫外線硬化性樹脂）などの公知の固定手段によって互いに固定される。

光伝送体１５０は、多芯一括型のコネクター内に収容された状態で公知の取付手段を介して光レセプタクル１２０に取り付けられる。光伝送体１５０の種類は、特に限定されない。光伝送体１５０の種類の例には、光ファイバーや光導波路などが含まれる。本実施の形態では、光伝送体１５０は、光ファイバーである。また、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。光伝送体１５０の数は、特に限定されず、用途に応じて適宜変更されうる。本実施の形態では、光伝送体１５０の数は、８本である。８本の光伝送体１５０は、光モジュール１００の送信用の光モジュールとして機能する部分と、受信用の光モジュールとして機能する部分にそれぞれ４本ずつ配置される。

（光レセプタクルの構成）
図３Ａ〜Ｅは、本実施の形態に係る光レセプタクル１２０の構成を示す図である。図３Ａは、光レセプタクル１２０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、左側面図である。なお、以下の説明では、光伝送体１５０が接続される側の面を光レセプタクル１２０の「正面」として説明する。

図２および図３Ａ〜Ｅに示されるように、光レセプタクル１２０は、略直方体形状の部材である。本実施の形態では、光レセプタクル１２０の底面には、光レセプタクル１２０の背面に開口している略四角柱形状の第１凹部１２１が形成されている。光レセプタクル１２０の天面には、略五角柱形状の第２凹部１２２と、略五角柱形状の第３凹部１２３とが、光レセプタクル１２０の背面から正面に向かう方向に並んで形成されている。

光レセプタクル１２０は、第１光学素子１３０および第２光学素子１４０を有する。第１光学素子１３０は、光電変換素子１１２と対向するように、基板１１１上に配置されている。第２光学素子１４０は、第１光学素子１３０および検出素子１１３と対向するように、基板１１１上に配置されている。

第１光学素子１３０および第２光学素子１４０は、後述の嵌合構造（第１嵌合部１３３および第２嵌合部１４７）を介して、互いに連結されている。第１光学素子１３０および第２光学素子１４０の間で光が反射するのを防ぎ、光電変換素子１１２と、光伝送体１５０の端面との結合効率の低下を抑制する観点からは、第１光学素子１３０および第２光学素子１４０は、光路上に隙間が生じないように連結されることが好ましい。第１光学素子１３０および第２光学素子１４０の間の光路上に隙間が生じないようにする方法は、特に限定されないが、例えば、第１光学素子１３０および第２光学素子１４０を互いに押し当てて連結してもよいし、第１光学素子１３０および第２光学素子１４０の間に屈折率調整用の他の部材（屈折率調整部）を配置してもよい。第１光学素子１３０および第２光学素子１４０の間の光路上に屈折率調整部を配置する方法は特に限定されず、例えば、エポキシ樹脂などの樹脂製シートを第１光学素子１３０および第２光学素子１４０で挟み込んでもよいし、液状樹脂を第１光学素子１３０上に配置した後に第２光学素子１４０を載置し、当該液状樹脂を固化させてもよい。

光レセプタクル１２０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、ガラスや、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）などの無機材料；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。第１光学素子１３０および第２光学素子１４０の材料は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

図４Ａ〜Ｆは、本実施の形態に係る第１光学素子１３０の構成を示す図である。図４Ａは、第１光学素子１３０の平面図であり、図４Ｂは、底面図であり、図４Ｃは、正面図であり、図４Ｄは、背面図であり、図４Ｅは、左側面図であり、図４Ｆは、図４ＡにおけるＦ−Ｆ線の断面図である。

第１光学素子１３０は、第１光学面１３１、第２光学面１３２および第１嵌合部１３３を有する。

第１光学面１３１は、送信用の光モジュールとして機能する部分では、光電変換素子（発光素子）１１２から出射された第１出射光Ｌ１を第１光学素子１３０内に入射させる。このとき、第１光学面１３１は、光電変換素子１１２の発光面（発光領域）から出射された第１出射光Ｌ１を屈折させながら第１光学素子１３０内に入射させて、コリメート光に変換させる。

一方、第１光学面１３１は、受信用の光モジュールとして機能する部分では、光伝送体１５０の端面から出射された第２出射光Ｌ２の一部の光であり、第２光学素子１４０および第１光学素子１３０の内部を通った受信光Ｌｒを光電変換素子（受光素子）１１２に向けて出射させる。このとき、第１光学面１３１は、受信光Ｌｒを収束させつつ、光電変換素子１１２の受光面（受光領域）に向けて出射させる。

第１光学面１３１の数は、特に限定されず、用途に応じて適宜選択されうる。本実施の形態では、第１光学面１３１の数は、１２個である。本実施の形態に係る光レセプタクル１２０では、図４Ｂにおいて左から４個の第１光学面１３１は、送信用の第１光学面１３１として使用され、右から４個の第１光学面１３１は、受信用の第１光学面１３１として使用されている。本実施の形態では、真ん中の４個の第１光学面１３１は、未使用である。

１２個の第１光学面１３１は、第１光学素子１３０の底面において、複数の光電変換素子１１２とそれぞれ対向するように配置されている。本実施の形態では、第１光学素子１３０の裏側（底面）に設けられた第１凹部１２１の底面に、１２個の第１光学面１３１が第１光学素子１３０の長辺方向に沿って一列に配置されている。

第１光学面１３１の形状は、特に限定されず、平面であってもよいし、曲面であってもよい。本実施の形態では、第１光学面１３１は、光電変換素子１１２に向かって凸状の凸レンズ面である。また、第１光学面１３１の平面視形状は、円形状である。第１光学面１３１の中心軸は、光電変換素子１１２の発光面または受光面（および基板１１１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１３１の中心軸は、光電変換素子１１２（発光素子）から出射された第１出射光Ｌ１、または光電変換素子１１２（受光素子）に入射する受信光Ｌｒの光軸と一致していることが好ましい。

第２光学面１３２は、送信用の光モジュールとして機能する部分では、光電変換素子（発光素子）１１２から出射された第１出射光Ｌ１を第２光学素子１４０に向けて出射させる。このとき、第２光学面１３２は、第２光学面１３２に入射する第１出射光Ｌ１に対する垂直面であることが好ましい。これにより、第１出射光Ｌ１を屈折させず、かつほとんど反射させることなく出射させることができる。

一方、第２光学面１３２は、受信用の光モジュールとして機能する部分では、光伝送体１５０の端面から出射され、第２光学素子１４０の内部を通った受信光Ｌｒを第１光学素子１３０内に入射させる。このとき、第２光学面１３２は、第２光学面１３２に入射する受信光Ｌｒに対する垂直面であることが好ましい。これにより、受信光Ｌｒを屈折させず、かつほとんど反射させることなく第１光学素子１３０内に入射させることができる。

第２光学面１３２の数は、特に限定されず、用途に応じて適宜選択されうる。本実施の形態では、第２光学面１３２の数は、１２個である。本実施の形態に係る光レセプタクル１２０では、図４Ａにおいて左から４個の第２光学面１３２は、送信用の第２光学面１３２として使用され、右から４個の第２光学面１３２は、受信用の第２光学面１３２として使用されている。本実施の形態では、真ん中の４個の第２光学面１３２は、未使用である。１２個の第２光学面１３２は、第１光学素子１３０の天面において、第２光学素子１４０の第３光学面１４１（後述）と対向するように配置されている。

第２光学面１３２の形状は、特に限定されず、平面であってもよいし、曲面であってもよい。本実施の形態では、第２光学面１３２の形状は、平面である。第２光学面１３２の形状が平面であることは、製造コストを安価にする観点から好ましい。

第１嵌合部１３３は、後述の第２嵌合部１４７に嵌合される。これにより、第１光学素子１３０および第２光学素子１４０は、位置決めされつつ連結される。第１嵌合部１３３の位置は、基板１１１と対向する面（本実施の形態では、底面）と異なる面にであって、第２勘合部１４７（後述）と対向する位置であればよい。本実施の形態では、第１嵌合部１３３は、第１光学素子１３０の第２光学面１３２が含まれる面である天面に配置されている。第１嵌合部１３３の配置、形状、大きさ、および数は、第１光学素子１３０および第２光学素子１４０が適切に連結されるなら特に限定されず、第２嵌合部１４７の配置、形状、大きさ、および数にそれぞれ対応する。第１嵌合部１３３の形状の例には、凹形状、凸形状および貫通孔形状が含まれる。第１嵌合部１３３の平面視形状の例には、円形状、楕円形状、四角形状および多角形状が含まれる。本実施の形態では、第１嵌合部１３３は、平面視形状が円形状である２つの貫通孔である。

図５Ａ〜Ｅは、本実施の形態に係る第２光学素子１４０の構成を示す図である。図５Ａは、第２光学素子１４０の平面図であり、図５Ｂは、底面図であり、図５Ｃは、正面図であり、図５Ｄは、背面図であり、図５Ｅは、左側面図である。

第２光学素子１４０は、第３光学面１４１、反射面１４２、光分離部１４３、透過面１４４、第４光学面１４５、第５光学面１４６および第２嵌合部１４７を有する。

第３光学面１４１は、送信用の光モジュールとして機能する部分では、光電変換素子１１２から出射され、第１光学素子１３０の内部を通った第１出射光Ｌ１を第２光学素子１４０内に入射させる。このとき、第３光学面１４１は、第３光学面１４１に入射する第１出射光Ｌ１に対する垂直面であることが好ましい。これにより、第１出射光Ｌ１を屈折させず、かつほとんど反射させることなく第２光学素子１４０内に入射させることができる。

一方、第３光学面１４１は、受信用の光モジュールとして機能する部分では、第２光学素子１４０の内部を通った受信光Ｌｒを第１光学素子１３０の第２光学面１３２に向けて出射させる。このとき、第３光学面１４１は、第３光学面１４１に入射する受信光Ｌｒに対する垂直面であることが好ましい。これにより、受信光Ｌｒを屈折させず、かつほとんど反射させることなく出射させることができる。

第３光学面１４１の数は、特に限定されず、用途に応じて適宜選択されうる。本実施の形態では、第３光学面１４１の数は、１２個である。本実施の形態に係る光レセプタクル１２０では、図５Ｂにおいて左から４個の第３光学面１４１は、送信用の第３光学面１４１として使用され、右から４個の第３光学面１４１は、受信用の第３光学面１４１として使用されている。本実施の形態では、真ん中の４個の第３光学面１４１は、未使用である。１２個の第３光学面１４１は、第２光学素子１４０の底面において、第１光学素子１３０の第２光学面１３２とそれぞれ対向するように配置されている。

第３光学面１４１の形状は、特に限定されず、平面であってもよいし、曲面であってもよい。本実施の形態では、第３光学面１４１の形状は、平面である。第３光学面１４１の形状が平面であることは、製造コストを安価にする観点から好ましい。

反射面１４２は、送信用の光モジュールとして機能する部分では、第３光学面１４１で第２光学素子１４０内に入射した第１出射光Ｌ１を第４光学面１４５に向けて反射させる。一方、反射面１４２は、受信用の光モジュールとして機能する部分では、第４光学面１４５で第２光学面１４０内に入射した受信光Ｌｒを第３光学面１４１に向けて反射させる。

反射面１４２は、第２凹部１２２の内面の一部を構成している。反射面１４２は、第２光学素子１４０の底面から天面に向かうにつれて、第４光学面１４５（光レセプタクル１２０の正面）に近づくように傾斜している。反射面１４２の傾斜角度は、特に限定されない。本実施の形態では、反射面１４２の傾斜角度は、反射面１４２に入射する光（第１出射光Ｌ１および受信光Ｌｒ）の光軸に対して４５°である。反射面１４２の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、反射面１４２の形状は、平面である。反射面１４２には、入射光（第１出射光Ｌ１および受信光Ｌｒ）が、臨界角より大きな入射角で入射する。

光分離部１４３は、送信用の光モジュールとして機能する部分では、第３光学面１４１で第２光学素子１４０内に入射し、反射面１４２で反射した第１出射光Ｌ１を検出素子１１３に向かうモニター光Ｌｍと光伝送体１５０の端面に向かう信号光Ｌｓとに分離させる。

光分離部１４３は、受信用の光モジュールとして機能する部分では、第４光学面１４５で第２光学素子１４０内に入射した第２出射光Ｌ２の一部である受信光Ｌｒを第３光学面１４１側に向けて進行させる。

光分離部１４３は、第３光学面１４１および第４光学面１４５の間の光路上に配置されている。光分離部１４３は、第３凹部１２３の内面の一部を構成している。

図６Ａ、Ｂは、本実施の形態に係る第２光学素子１４０の光分離部１４３の構成を示す図である。図６Ａは、図２において破線で示される領域の部分拡大断面図であり、図６Ｂは、光分離部１４３近傍の第２光学素子１４０の光路を示す部分拡大断面図である。図６Ｂでは、第２光学素子１４０内の光路を示すために第２光学素子１４０の断面へのハッチングを省略している。

光分離部１４３は、複数の分割反射面１４３ａ、複数の分割透過面１４３ｂ、および複数の分割段差面１４３ｃを有する。複数の分割反射面１４３ａおよび複数の分割透過面１４３ｂは、分割反射面１４３ａの傾斜方向に沿って交互に配置されている（図６Ａに示される矢印参照）。

分割反射面１４３ａは、送信用の光モジュールとして機能する部分では、第１出射光Ｌ１の一部をモニター光Ｌｍとして第５光学面１４６（検出素子１１３側）に向けて内部反射させる。分割反射面１４３ａは、第１出射光Ｌ１の光軸に対する傾斜面である。本実施の形態では、分割反射面１４３ａは、光レセプタクル１２０（第２光学素子１４０）の天面から底面に向かうにつれて第４光学面１４５（光レセプタクル１２０の正面）に近づくように傾斜している。分割反射面１４３ａの傾斜角は、第１出射光Ｌ１の光軸に対して４５°である。分割反射面１４３ａは、分割反射面１４３ａの傾斜方向に分割されており、所定の間隔で配置されている。複数の分割反射面１４３ａは、互いに同一平面上に配置されている。

分割透過面１４３ｂは、送信用の光モジュールとして機能する部分では、第１出射光Ｌ１の一部を信号光Ｌｓとして第４光学面１４５側に向けて透過させる。

一方、分割透過面１４３ｂは、受信用の光モジュールとして機能する部分では、第２出射光Ｌ２の一部を受信光Ｌｒとして第３光学面１４１側（本実施の形態では、反射面１４２）に向けて透過させる。

分割透過面１４３ｂは、第１出射光Ｌ１および第２出射光Ｌ２の光軸に対する垂直面である。分割透過面１４３ｂは、分割反射面１４３ａの傾斜方向に分割されており、所定の間隔で配置されている。複数の分割透過面１４３ｂは、互いに平行に配置されている。

分割段差面１４３ｃは、第１出射光Ｌ１および第２入射光Ｌ２の光軸に平行な面であり、分割反射面１４３ａと分割透過面１４３ｂとを接続している。分割段差面１４３ｃも、分割反射面１４３ａの傾斜方向に所定の間隔で配置されている。複数の分割段差面１４３ｃは、互いに平行に配置されている。

図６Ａに示されるように、分割反射面１４３ａ、分割段差面１４３ｃおよび分割透過面１４３ｂは、この順番で天面から底面に向かう方向に沿うように配列されている。分割反射面１４３ａおよび分割透過面１４３ｂのなす角度のうち小さい角度は、１３５°である。また、分割反射面１４３ａおよび分割段差面１４３ｃのなす角度のうち小さい角度も、１３５°である。

次に、光分離部１４３による光の分離について説明する。

図６Ｂに示されるように、送信用の光モジュールとして機能する部分では、分割反射面１４３ａには、反射面１４２で反射した第１出射光Ｌ１の一部の光が、臨界角より大きな入射角で内部入射する。分割反射面１４３ａは、第１出射光Ｌ１の一部の光を第５光学面１４６（検出素子１１３側）に向けて内部反射させて、モニター光Ｌｍを生成する。また、分割透過面１４３ｂには、第１出射光Ｌ１の残部の光が入射する。分割透過面１４３ｂは、第１出射光Ｌ１の残部の光を透過させて、第４光学面１４５（光伝送体１５０の端面）に向かう信号光Ｌｓを生成する。このとき、分割透過面１４３ｂは入射する第１出射光Ｌ１に対して垂直面であるため、信号光Ｌｓを屈折させることがない。なお、分割段差面１４３ｃは第１出射光Ｌ１の入射方向に平行に形成されているため、分割段差面１４３ｃには第１出射光Ｌ１は入射しない。

信号光Ｌｓとモニター光Ｌｍとの光量比は、所望の光量の信号光Ｌｓを得つつ、光電変換素子（発光素子）１１２から出射された第１出射光Ｌ１の強度や光量を監視できるモニター光Ｌｍを得ることができれば、特に限定されない。信号光Ｌｓとモニター光Ｌｍとの光量比は、反射面１４２側から光分離部１４３を見たときの、分割透過面１４３ｂと分割反射面１４３ａとの面積比とほぼ同じである。このため、信号光Ｌｓとモニター光Ｌｍとの光量比は、反射面１４２側から光分離部１４３を見たときの、分割透過面１４３ｂと分割反射面１４３ａとの面積比（図６Ｂのｄ１およびｄ２参照）を変えることで調整されうる。信号光Ｌｓとモニター光Ｌｍとの光量比は、信号光Ｌｓ：モニター光Ｌｍ＝５：５〜９：１であることが好ましく、信号光Ｌｓ：モニター光Ｌｍ＝７：３であることがさらに好ましい。本実施の形態では、信号光Ｌｓ：モニター光Ｌｍ＝８：２である。

透過面１４４は、光分離部１４３で分離され、第２光学素子１４０外に出射された信号光Ｌｓを第２光学素子１４０内に再度入射させる。透過面１４４は、第３凹部１２３の内面の一部を構成している。

透過面１４４は、光分離部１４３で分離された信号光Ｌｓに対する垂直面であることが好ましい。これにより、光伝送体１５０の端面に向かう信号光Ｌｓを屈折させることなく第２光学素子１４０内に入射させることができる。また、透過面１４４は、光分離部１４３で分離された信号光Ｌｓの光軸に対する傾斜面であってもよい。この場合、透過面１４４は、光レセプタクル１２０（第２光学素子１４０）の底面から天面に向かうにつれて、第４光学面１４５に近づくように傾斜している。傾斜面である透過面１４４の傾斜角度は特に限定されないが、射出成形における離型のための抜きテーパー相当の傾斜角度であることが好ましい。

第４光学面１４５は、送信用の光モジュールとして機能する部分では、第１出射光Ｌ１の一部の光であり、第１光学素子１３０および第２光学素子１４０の内部を通った信号光Ｌｓを光伝送体１５０の端面に向けて出射させる。このとき、第４光学面１４５は、信号光Ｌｓを収束させつつ、光伝送体１５０の端面に向けて出射させる。

第４光学面１４５は、受信用の光モジュールとして機能する部分では、光伝送体１５０の端面から出射された第２出射光Ｌ２を第２光学素子１４０内に入射させる。このとき、第４光学面１４５は、光伝送体１５０の端面から出射された第２出射光Ｌ２を屈折させながら第２光学素子１４０内に入射させて、コリメート光に変換させる。

第４光学面１４５の数は、特に限定されず、用途に応じて適宜選択されうる。本実施の形態では、第４光学面１４５の数は、１２個である。本実施の形態に係る光レセプタクル１２０では、図５Ｃにおいて左から４個の第４光学面１４５は、送信用の第４光学面１４５として使用され、右から４個の第４光学面１４５は、受信用の第４光学面１４５として使用されている。本実施の形態では、真ん中の４個の第４光学面１４５は、未使用である。１２個の第４光学面１４５は、第２光学素子１４０の正面において、複数の光伝送体１５０の端面とそれぞれ対向するように配置されている。

第４光学面１４５の形状は、特に限定されず、平面であってもよいし、曲面であってもよい。本実施の形態では、第４光学面１４５の形状は、光伝送体１５０の端面に向かって凸状の凸レンズ面である。第４光学面１４５の平面視形状は、円形状である。第４光学面１４５の中心軸は、光伝送体１５０の端面に対して垂直であることが好ましい。

第５光学面１４６は、光分離部１４３で分離されたモニター光Ｌｍを検出素子１１３に向けて出射させる。このとき、第５光学面１４６は、モニター光Ｌｍを収束させつつ、検出素子１１３に向けて出射させる。

第５光学面１４６の数は、特に限定されず、用途に応じて適宜選択されうる。本実施の形態では、第５光学面１４６の数は、１２個である。本実施の形態に係る光レセプタクル１２０では、図５Ｂにおいて左から４個の第５光学面１４６は、モニター光Ｌｍを検出素子１１３に向けて出射させるために使用されている。右から８個の第５光学面１４６は、未使用である。１２個の第５光学面１４６は、第２光学素子１４０の底面において、複数の検出素子１１３とそれぞれ対向するように配置されている。

本実施の形態では、第５光学面１４６は、検出素子１１３に向かって凸状の凸レンズ面である。前述のとおり、検出素子１１３からの反射光が光レセプタクル１２０（第２光学素子１４０）内に戻ることを防止する観点から、第５光学面１４６の中心軸は、検出素子１１３の検出面に対して傾斜していることが好ましい。

第２嵌合部１４７は、第１嵌合部１３３に嵌合される。これにより、第１光学素子１３０および第２光学素子１４０は、位置決めされつつ連結される。第２嵌合部１４７の位置は、光伝送体１５０の端面と対向する面（本実施の形態では、正面）と異なる面であって、第１勘合部１３３と対向する位置であればよい。本実施の形態では、第２嵌合部１４７は、第２光学素子１４０の第３光学面１４１が含まれる面である底面に配置されている。第２嵌合部１４７の配置、形状、大きさ、および数は、第１光学素子１３０および第２光学素子１４０が適切に連結されるなら特に限定されず、第１嵌合部１３３の配置、形状、大きさ、および数にそれぞれ対応する。第２嵌合部１４７の形状の例には、凹形状、凸形状および貫通孔形状が含まれる。第２嵌合部１４７の平面視形状の例には、円形状、楕円形状、四角形状および多角形状が含まれる。本実施の形態では、第２嵌合部１４７は、平面視形状が円形状である２つの凸部である。

（光モジュールにおける光路）
次に、光モジュール１００における光路について説明する。

送信用の光モジュールとして機能する部分では、光電変換素子１１２（発光素子）から出射された第１出射光Ｌ１は、第１光学面１３１で第１光学素子１３０内に入射する。このとき、第１出射光Ｌ１は、第１光学面１３１によってコリメート光に変換される。次いで、第１光学面１３１で第１光学素子１３０内に入射した第１出射光Ｌ１は、第２光学面１３２で第１光学素子１３０外に出射され、第３光学面１４１で第２光学素子１４０内に入射する。このとき、第１出射光Ｌ１はコリメート光に変換されており、第２光学面１３２および第３光学面１４１に対して略垂直に入射する。このため、第１出射光Ｌ１は、屈折せず、かつほとんど反射することなく第１光学素子１３０から第２光学素子１４０に進行する。第３光学面１４１で第２光学素子１４０内に入射した第１出射光Ｌ１は、反射面１３２で、光分離部１４３に向けて反射する。光分離部１４３に到達した第１出射光Ｌ１の一部は、分割反射面１４３ａにより第５光学面１４６に向かって内部反射されてモニター光Ｌｍとなる。モニター光Ｌｍは、第５光学面１４６で第２光学素子１４０外に出射され、検出素子１１３の検出面に到達する。一方、光分離部１４３に到達した第１出射光Ｌ１の残部は、分割透過面１４３ｂを透過しつつ、第２光学素子１４０外に出射されて信号光Ｌｓとなる。次いで、信号光Ｌｓは、透過面１４４で再度第２光学素子１４０内に入射し、第４光学面１４５に到達する。第４光学面１４５に到達した信号光Ｌｓは、第４光学面１４５で第２光学素子１４０外に出射され、光伝送体１５０の端面に到達する。

一方、受信用の光モジュールとして機能する部分では、光伝送体１５０の端面から出射された第２出射光Ｌ２は、第４光学面１４５で第２光学素子１４０内に入射する。このとき、第２出射光Ｌ２は、第４光学面１４５によってコリメート光に変換される。次いで、第４光学面１４５で第２光学素子１４０内に入射した第２出射光Ｌ２は、透過面１４４を透過しつつ、第２光学素子１４０外に出射される。次いで、第２光学素子１４０外に出射された第２出射光Ｌ２の一部は、光分離部１４３の分割光透過面１４３ｂを透過しつつ、第２光学素子１４０内に再度入射されて受信光Ｌｒとなる。次いで、受信光Ｌｒは、反射面１４２で第３光学面１４１に向かって反射する。次いで、第３光学面１４１に到達した受信光Ｌｒは、第３光学面１４１で第２光学素子１４０外に出射され、第２光学面１３２で第１光学素子１３０内に入射する。このとき、受信光Ｌｒはコリメート光に変換されており、第３光学面１４１および第２光学面１３２に対して略垂直に入射する。このため、受信光Ｌｒは、屈折せず、かつほとんど反射することなく第２光学素子１４０から第１光学素子１３０に進行する。第２光学面１３２で第１光学素子１３０内に入射した受信光Ｌｒは、第１光学面１３１で第１光学素子１３０外に出射され、光電変換素子１２０（受光素子）に到達する。

以上のように、本実施の形態に係る光レセプタクル１２０は、光電変換素子１１２と光伝送体１５０の端面とを光学的に適切に結合させることができる。

［光モジュールの製造方法］
次いで、本実施の形態に係る光モジュール１００の製造方法について説明する。図７Ａ〜Ｃは、本実施の形態に係る光モジュール１００の製造方法を説明するための断面模式図である。なお、図７Ａ〜Ｃでは、各部材の断面へのハッチングを省略している。

図７Ａ〜Ｃに示されるように、本実施の形態に係る光モジュール１００の製造方法は、光電変換装置１１０の基板１１１上に第１光学素子１３０を配置する工程（工程Ｓ１０）と、基板１１１上に配置された第１光学素子１３０の位置合わせをする工程（工程Ｓ２０）と、基板１１１上に位置合わせされている第１光学素子１３０と、第２光学素子１４０とを連結させる工程（工程Ｓ３０）と、を含む。

１）工程Ｓ１０
まず、図７Ａに示されるように、光電変換装置１１０の基板１１１上に第１光学素子１３０を配置する。具体的には、まず、光電変換素子１１２（発光素子および受光素子）や、検出素子１１３、制御部、集積回路（ＩＣ）などが基板１１１の表面に配置されている光電変換装置１１０を準備する。光電変換装置１１０は、例えば、既製品であってもよい。また、第１光学素子１３０を準備する。第１光学素子１３０は、例えば、射出成形やプレス加工などの公知の方法により製造されうる。次いで、準備した光電変換装置１１０の基板１１１上に、第１光学素子１３０の第１光学面１３１が基板１１１の表面と対向するように第１光学素子１３０を配置する。

２）工程Ｓ２０
次いで、図７Ｂに示されるように、基板１１１上に配置された第１光学素子１３０の位置合わせをする。具体的には、基板１１１上に配置されている第１光学素子１３０の第２光学面１３２側から、第２光学面１３２および第１光学面１３１を介して光電変換素子１１２の位置を検出しつつ、１または２以上の第１光学面１３１が、１または２以上の光電変換素子１１２とそれぞれ対向し、かつ１または２以上の光電変換素子１１２から出射される第１出射光Ｌ１の光軸とそれぞれ交わるように、第１光学素子１３０の位置合わせをする。

このとき、第１光学面１３１が光電変換素子１１２（発光素子）の発光面と対向し、かつ光電変換素子１１２から出射される第１出射光Ｌ１の光軸と合致するように、第１光学素子１３０の位置合わせをすることが好ましい。

次いで、基板１１１上に第１光学素子１３０を位置合わせした状態で、第１光学素子１３０を基板１１１上に固定する。第１光学素子１３０は、例えば、接着剤（例えば、熱／紫外線硬化性樹脂）などの公知の固定手段によって固定すればよい。

３）工程Ｓ３０
次いで、基板１１１上に位置合わせされている第１光学素子１３０と、第２光学素子１４０とを連結させる。具体的には、第１嵌合部１３３および第２嵌合部１４７を互いに嵌合させて、第１光学素子１３０と、第２光学素子１４０とを連結させる。これにより、第２光学素子１４０を第１光学素子１３０および検出素子１１３と対向するように、基板１１１上に配置することができる。このとき、第２光学素子１４０は、第１光学素子１３０の第２光学面１３２と、第２光学素子１４０の第３光学面１４１とが対向するように基板１１１上に配置されている。

このとき、第２光学面１３２および第３光学面１４１が互いに接するように第１光学素子１３０および第２光学素子１４０を押し当てつつ連結させることが好ましい。これにより、第１光学素子１３０および第２光学素子１４０の間の光路上に隙間が生じるのを防ぐことができる。この結果として、光モジュール１００において、第１光学素子１３０および第２光学素子１４０の間で光（第１出射光Ｌ１および受信光Ｌｒ）が反射するのを防ぎ、光電変換素子１１２と、光伝送体１５０の端面との結合効率の低下を抑制することができる。

以上により、本実施の形態に係る光モジュール１００を製造することができる。また、本実施の形態に係る光モジュール１００の製造方法は、必要に応じて、他の工程を含んでいてもよい。図８は、本実施の形態に係る光モジュール１００の製造方法が含みうる工程を説明するための断面模式図である。たとえば、光モジュール１００の製造方法は、第２光学面１３２および第３光学面１４１の間に、その屈折率が空気の屈折率より第１光学素子１３０または第２光学素子１４０の屈折率に近い屈折率調整部を充填するために、前記第２光学面１３２上に屈折率調整部１６０を配置する工程をさらに含んでいてもよい（図８参照）。たとえば、工程Ｓ３０の前に屈折率調整部１６０として屈折率調整用の樹脂製シートまたは液状樹脂を第１光学素子１３０（第２光学面１３２）上に配置してもよいし、工程Ｓ３０の後に屈折率調整部１６０として屈折率調整用の液状樹脂を第１光学素子１３０（第２光学面１３２）および第２光学素子１４０（第３光学面１４１）の間に流し込んでもよい。

また、光モジュール１００の製造方法は、基板１１１へのはんだ付けのためのリフロー工程をさらに含んでいてもよい。このとき、第１光学素子１３０の材料がガラスである場合には、リフロー工程において第１光学素子１３０が溶けるおそれがないため、リフロー工程は、基板１１１上に第１光学素子１３０を配置する工程（工程Ｓ１０）および位置合わせの工程（工程Ｓ２０）の後であっても行われうる。

（トレランス幅）
次いで、光モジュール１００における各構成要素の位置ずれに対するトレランス幅について説明する。ここで、「トレランス幅」とは、光電変換装置１１０、第１光学素子１３０、第２光学素子１４０および光伝送体１５０を互いに組み付ける際に、光電変換素子１１２と光伝送体１５０の端面との結合効率の低下を所定の範囲内に維持するための各構成要素間の位置ずれの許容量を意味する。また、「位置ずれ」とは、上記結合効率が最大となるときの位置を基準としたときの位置のずれを意味する。結合効率の低下量は、用途に応じて適宜設定されうるが、本実施の形態では、上記位置ずれに起因する上記結合効率の低下が１ｄＢ以内に維持されるためのトレランス幅について、シミュレーションにより評価した。

本実施の形態では、第１光学素子１３０および光電変換装置１１０の、第１出射光Ｌ１の光軸に垂直な方向の位置ずれに対するトレランス幅（以下、単に「トレランス幅Ａ」という）と、第１光学素子１３０および第２光学素子１４０の、嵌合方向に垂直な方向の位置ずれに対するトレランス幅（以下、単に「トレランス幅Ｂ」という）と、光伝送体１５０および第２光学素子１４０の、第２出射光Ｌ２の光軸に垂直な方向の位置ずれに対するトレランス幅（以下、単に「トレランス幅Ｃ」という）と、について評価した。

トレランス幅Ａは、第１出射光Ｌ１の光軸に垂直な方向において、光電変換装置１１０と、光レセプタクル１２０との相対位置を変化させつつ、上記結合効率を計算することで評価された。

トレランス幅Ｂは、光電変換装置１００上に位置合わせされた第１光学素子１３０と、第２光学素子１４０との相対位置を変化させつつ、上記結合効率を計算することで評価された。

トレランス幅Ｃは、光電変換装置１００上に配置された光レセプタクル１２０と、光伝送体１５０との相対位置を変化させつつ、上記結合効率を計算することで評価された。

計算された結合効率の最大値を基準としたときに、結合効率の低下量が１．０ｄＢを超えるときの位置ずれ量をトレランス幅Ａ〜Ｃとして評価した。なお、本シミュレーションでは、光電変換素子１１２は、開口数（ＮＡ）が０．２８であり、発光面の直径が１０μｍであり、第１出射光Ｌ１の波長が８５０ｎｍであるＶＣＳＥＬとした。光伝送体１５０は、開口数（ＮＡ）が０．２であり、端面の直径が５０μｍである光ファイバーとした。

図９は、光モジュール１００における各構成要素の位置ずれ量と結合効率との関係を示すグラフである。図９において、横軸は、各構成要素の位置ずれ量（ｍｍ）を示し、縦軸は、光電変換素子１１２と光伝送体１５０の端面との結合効率（ｄＢ）を示している。実線は、トレランス幅Ｂについての評価結果を示し、二点鎖線は、トレランス幅Ａについての評価結果を示し、破線は、トレランス幅Ｃについての評価結果を示す。

図９に示されるように、トレランス幅Ａは±６μｍであり（二点鎖線参照）、トレランス幅Ｂは±４０μｍであり（実線参照）、トレランス幅Ｃは±２０μｍであった（破線参照）。すなわち、トレランス幅Ｂは、トレランス幅Ａ、Ｂのいずれより大きいことがわかる（Ｂ＞Ｃ＞Ａ）。なお、第１勘合部１３３および第２勘合部１４７の勘合による位置精度（第１光学素子１３０および第２光学素子１４０の相対位置の変化）はトレランス幅Ｂに比べて十分小さい。上記シミュレーションの結果から、本実施の形態に係る光モジュール１００の製造時において、光電変換素子１１２に対して光レセプタクル１２０を位置合わせする際に求められる位置精度と、光レセプタクル１２０に対して光伝送体１５０を接続する際に求められる位置精度とに比較して、第１光学素子１３０および第２光学素子１４０を互いに連結させる際に求められる位置精度は、低くてもよいことがわかる。すなわち、第１光学素子１３０および第２光学素子１４０との位置ずれは、光レセプタクル１２０の光学特性（結合効率）に及ぼす影響も一番小さい。

以上より、本実施の形態に係る光モジュール１００の製造方法において、第１光学素子１３０および第２光学素子１４０は、嵌合構造を介して機械的に嵌合されるだけであるが、位置ずれに対するトレランス幅Ｂが大きいため、位置精度が高くなくても光レセプタクル１２０の光学性能（結合効率）を低下させることがない。

（効果）
前述のとおり、従来の光分離部を有する光レセプタクルを備えた光モジュールを製造する場合、光レセプタクルを介して光電変換素子の像を検出して、光電変換装置に対して光レセプタクルを位置合わせしようとすると、光分離部の分割反射面によって光電変換素子の像を適切に検出できず、位置合わせできないことがある。このため、光分離部を有する光レセプタクルを備えた光モジュールを製造するときは、光モジュールに光伝送体を介して受光装置を組み付けた状態で、実際に光電変換素子を発光させ、光電変換素子と光伝送体の端面との結合効率に基づいて、光電変換装置に対して光レセプタクルの位置合わせしなければならかった（アクティブアライメント方式）。このように、光電変換装置および光レセプタクルの位置合わせに手間および時間がかかるという問題があった。

これに対して、本実施の形態に係る光レセプタクル１２０は、第１光学素子１３０と、光分離部１４３を有する第２光学素子１４０とに分割されている。本実施の形態に係る光モジュール１００の製造方法では、光電変換装置１１０に対して位置合わせされた第１光学素子１３０と、第２光学素子１４０とを互いに連結させることで製造されうる。すなわち、光分離部１４３を有する第２光学素子１４０については、別途、光電変換装置１１０に対する位置合わせを行う必要がない。第１光学素子１３０は、第２光学面１３２側から第２光学面１３２および第１光学面１３１を介して光電変換素子１１２の像を検出する際に妨げとなる光分離部１４３（分割反射面１４３ａ）を有しないため、アクティブアライメント方式によらなくても、第２光学面１３２側から第２光学面１３２および第１光学面１３１を介して観察することで、光電変換素子１１２の位置を検出することができる。したがって、本発明によれば、光電変換装置に対する光レセプタクルの位置合わせを簡単に、かつ短時間で行うことができ、結果として、光モジュールを低コストかつ短時間で製造することができる。

また、前述のとおり、第１光学素子１３０および第２光学素子１４０の間の位置ずれに対するトレランス幅Ｂは、光伝送体１５０および光レセプタクル１２０の間の位置ずれに対するトレランス幅Ｃ、ならびに光レセプタクル１２０（第１光学素子１３０）および光電変換装置１１０の間の位置ずれに対するトレランス幅Ａのいずれより大きい。このため、嵌合構造を介した機械的嵌合という位置精度がそれほど高くない方法で光モジュール１００を製造しても、光レセプタクル１２０の光学特性（結合効率）を低下させることがない。

本実施の形態に係る光レセプタクル１２０は、第１光学素子１３０および第２光学素子１４０の複数部材を含んでおり、一部材からなる従来の光レセプタクルと比較して部品点数が多い。しかしながら、光レセプタクル１２０は、光分離部１４３を有しているものの、アクティブアライアント方式によらなくても、光電変換装置１１０に対して適切に位置合わせすることができるため、光レセプタクルの設計の自由度が増大する。

なお、上記実施の形態では、第２光学素子１４０が第５光学面１４６を有する態様について説明したが、本発明に係る光レセプタクルはこの態様に限定されない。たとえば、本発明に係る光レセプタクルでは、第１光学素子が第５光学面を有していてもよい。図１０Ａは、実施の形態の変形例に係る光モジュール１００’の構成を模式的に示す断面図であり、図１０Ｂは、実施の形態の変形例に係る光レセプタクル１２０’の構成を模式的に示す断面図である。

変形例に係る光モジュール１００’の光レセプタクル１２０’は、第１光学素子１３０’および第２光学素子１４０’を有する。第１光学素子１３０’は、第１光学面１３１、第２光学面１３２、第１嵌合部１３３、第７光学面１３４’および第５光学面１４６’を有する。第２光学素子１４０’は、第３光学面１４１、反射面１４２、光分離部１４３、透過面１４４、第４光学面１４５、第２嵌合部１４７および第６光学面１４８’を有する。

第２光学素子１４０’の第６光学面１４８’は、光分離部１４３で分離され、第２光学素子１４０’の内部を通ったモニター光Ｌｍを第１光学素子１３０’に向けて出射させる。第６光学面１４８’の数は、特に限定されず、用途に応じて適宜選択されうる。第６光学面１４８’は、第２光学素子１４０’の底面において、第１光学素子１３０’の第７光学面１３４’と対向するように配置されている。第６光学面１４８’の形状は、特に限定されず、平面であってもよいし、曲面であってもよい。変形例では、第６光学面１４８’の形状は、平面である。第６光学面１４８’の形状が平面であることは、製造コストを安価にする観点から好ましい。

第１光学素子１３０’の第７光学面１３４’は、第２光学素子１４０’の内部を通ったモニター光Ｌｍを第１光学素子１３０’の内部に入射させる。第７光学面１３４’の数は、特に限定されず、用途に応じて適宜選択されうる。第７光学面１３４’は、第１光学素子１３０’の天面において、第２光学素子１４０’の第６光学面１４８’と対向するように配置されている。第７光学面１３４’の形状は、特に限定されず、平面であってもよいし、曲面であってもよい。変形例では、第７光学面１３４’の形状は、平面である。第７光学面１３４’の形状が平面であることは、製造コストを安価にする観点から好ましい。

第１光学素子１３０’の第５光学面１４６’は、光分離部１４３で分離され、第２光学素子１４０’および第１光学素子１３０’の内部を通ったモニター光Ｌｍを検出素子１１３に向けて出射させる。

変形例に係る光モジュール１００’では、光分離部１４３に到達した第１出射光Ｌ１の一部は、分割反射面１４３ａにより第６光学面１４８’（検出素子１１３側）に向かって内部反射されてモニター光Ｌｍとなる。モニター光Ｌｍは、第６光学面１４８’で第２光学素子１４０’外に出射され、第７光学面１３４’で第１光学素子１３０’内に入射する。このとき、モニター光Ｌｍはコリメート光に変換されており、第６光学面１４８’および第７光学面１３４’に対して略垂直に入射する。このため、モニター光Ｌｍは、屈折せず、かつほとんど反射することなく第２光学素子１４０’から第１光学素子１３０’に進行する。

なお、変形例に係る光モジュール１００’の製造方法において、第１光学素子１３０’の位置合わせをする工程では、基板１１１上に配置されている第１光学素子１３０’の第２光学面１３２側から、第２光学面１３２および第１光学面１３１を介して光電変換素子１１２の位置を検出しつつ、１または２以上の第１光学面１３１が、１または２以上の光電変換素子１１２とそれぞれ対向し、かつ１または２以上の光電変換素子１１２から出射される第１出射光Ｌ１の光軸とそれぞれ交わるように、第１光学素子１３０’の位置合わせをする。このとき、必要に応じて、第１光学素子１３０’の第７光学面１３４’側から第７光学面１３４’および第５光学面１４６’を介して検出素子１１３の位置を検出しつつ、１または２以上の第５光学面１４６’が、１または２以上の検出素子１１３とそれぞれ対向するように第１光学素子１３０’の位置合わせをしてもよい。

また、上記実施の形態では、第２光学素子１４０が反射面１４２を有する光レセプタクル１２０について説明したが、本発明に係る光レセプタクルは、この態様に限定されない。たとえば、第２光学素子は、反射面１４２を有していなくてもよい。この場合、第３光学面および第４光学面は、第２光学素子において互いに反対側に配置される。そして、送信用の光モジュールとして機能する部分では、光電変換素子（発光素子）から出射された第１出射光Ｌ１は、第３光学面で第２光学素子の内部に入射した後、反射面１４２で反射されることなく光分離部１４３に到達する。一方、受信用の光モジュールとして機能する部分では、光分離部１４３で分離された受信光Ｌｒは、反射面１４２で反射されることなく第３光学面に到達する。

また、第２光学素子１４０が反射面１４２を有する代わりに第１光学素子１３０が反射面１４２を有していてもよい。この場合、送信用の光モジュールとして機能する部分では、光電変換素子（発光素子）から出射された第１出射光Ｌ１は、第１光学面１３１で第１光学素子１３０内に入射した後、反射面１４２で反射して、第２光学面１３２に到達する。一方、受信用の光モジュールとして機能する部分では、第２光学面１３２で第１光学素子１３０内に入射した受信光Ｌｒは、反射面１４２で反射して、第１光学面１３１に到達する。

第１光学素子１３０が反射面１４２を有する場合には、第１光学面１３１および第２光学面１３２が第１光学素子１３０において互いに反対側に配置されていない。このため、光電変換装置１１０に対して第１光学素子１３０を位置合わせする際には、基板１１１の表面に沿う方向から第２光学面１３２、反射面１４２および第１光学面１３１を介して光電変換素子１１２の位置を検出する必要がある。基板１１１の表面に沿う方向から光電変換素子１１２の位置を検出する場合には、検出機器を第２光学面１３２に近づけるためには、第１光学素子１３０を基板１１１の端部近傍に配置する必要がある。したがって、第１光学面１３１および第２光学面１３２が第１光学素子１３０において互いに反対側に配置されていない場合には、第１光学素子１３０の基板１１１上への配置できる位置が制限されてしまう。

一方、第１光学素子１３０が反射面１４２を有しない場合には、第１光学面１３１および第２光学面１３２が第１光学素子１３０において互いに反対側に配置されている。このため、基板１１１の表面に垂直な方向から第２光学面１３２および第１光学面１３１を介して光電変換素子１１２の位置を検出することができる。基板１１１の表面に垂直な方向から光電変換素子１１２の位置を検出する場合には、第１光学素子１３０が基板１１１上のどこに配置されていても、検出機器を第２光学面１３２に近づけ、適切に光電変換素子１１２の位置を検出することができる。このような観点から、第１光学面１３１および第２光学面１３２が第１光学素子１３０において互いに反対側に配置されていることは好ましい。

また、上記実施の形態では、複数の第１光学面１３１および複数の第２光学面１３２を有する第１光学素子１３０と、複数の第３光学面１４１、複数の第４光学面１４５および複数の第５光学面１４６を有する第２光学素子１４０とを有する光レセプタクル１２０について説明したが、本発明に係る光レセプタクルは、この態様に限定されない。たとえば、１つの第１光学面１３１および１つの第２光学面１３２を有する第１光学素子と、１つの第３光学面１４１、１つの第４光学面１４５および１つの第５光学面１４６を有する第２光学素子とを有する光レセプタクルであってもよい。

さらに、反射面１４２および分割反射面１４３ａ上に、光反射率が高い金属（例えば、ＡｌやＡｇ、Ａｕなど）の薄膜からなる反射膜を形成してもよい。部品点数の削減を優先させたい場合には、全反射面のみを利用した構成を採用することが好ましい。

本発明に係る光レセプタクルおよび光モジュールは、例えば光伝送体を用いた光通信に有用である。

１０ 光モジュール
２０ 光電変換装置
２１ 発光素子
２２ 光伝送体
２３ 端面
２４ 検出素子
３０ 光レセプタクル
３１ 第１光学面
３２ 反射面
３３ 光分離部
３３ａ 分割反射面
３３ｂ 分割透過面
３４ 透過面
３５ 第２光学面
３６ 第３光学面
３７ 凹部
Ｌ 出射光
１００、１００’ 光モジュール
１１０ 光電変換装置
１１１ 基板
１１２ 光電変換素子
１１３ 検出素子
１２０、１２０’ 光レセプタクル
１２１ 第１凹部
１２２ 第２凹部
１２３ 第３凹部
１３０、１３０’ 第１光学素子
１３１ 第１光学面
１３２ 第２光学面
１３３ 第１嵌合部
１３４’ 第７光学面
１４０、１４０’ 第２光学素子
１４１ 第３光学面
１４２ 反射面
１４３ 光分離部
１４３ａ 分割反射面
１４３ｂ 分割透過面
１４３ｃ 分割段差面
１４４ 透過面
１４５ 第４光学面
１４６、１４６’ 第５光学面
１４７ 第２嵌合部
１４８’ 第６光学面
１５０ 光伝送体
Ｌ１ 第１出射光
Ｌ２ 第２出射光
Ｌｓ 信号光
Ｌｍ モニター光
Ｌｒ 受信光

Claims (11)

1. 光電変換素子および前記光電変換素子から出射された出射光を監視するための検出素子が基板上に配置されている光電変換装置と、光伝送体との間に配置され、前記光電変換素子と前記光伝送体の端面とを光学的に結合するための光レセプタクルであって、
   前記基板と対向する面と異なる面に配置されている第１嵌合部を有し、前記光電変換素子と対向するように、前記基板上に配置される第１光学素子と、
   前記第１嵌合部に嵌合される第２嵌合部を有し、前記第１光学素子および前記検出素子と対向するように、前記基板上に配置される第２光学素子と、
   を有し、
   前記第１光学素子は、
   前記光電変換素子から出射された第１出射光を入射させるか、または前記光伝送体の端面から出射された第２出射光の一部の光であり、前記第２光学素子および前記第１光学素子の内部を通った受信光を前記光電変換素子に向けて出射させる、１または２以上の第１光学面と、
   前記第１出射光を前記第２光学素子に向けて出射させるか、または前記第２光学素子の内部を通った前記受信光を入射させる、１または２以上の第２光学面と、
   をさらに有し、
   前記第２光学素子は、
   前記第１光学素子の内部を通った前記第１出射光を入射させるか、または前記第２光学素子の内部を通った前記受信光を前記第１光学素子に向けて出射させる、１または２以上の第３光学面と、
   前記第１出射光の一部の光であり、前記第１光学素子および前記第２光学素子の内部を通った信号光を前記光伝送体の端面に向けて出射させるか、または前記光伝送体の端面から出射された前記第２出射光を入射させる、１または２以上の第４光学面と、
   前記第３光学面および前記第４光学面の間の光路上に配置され、前記第３光学面で入射した前記第１出射光を前記検出素子に向かうモニター光と前記光伝送体の端面に向かう信号光とに分離させるか、または前記第４光学面で入射した前記第２出射光の一部である前記受信光を前記第３光学面側に向けて進行させる光分離部と、
   をさらに有し、
   前記光分離部は、
   前記第１出射光の光軸に対する傾斜面である複数の分割反射面と、
   前記第１出射光および前記第２出射光の光軸に対する垂直面である複数の分割透過面と、
   を含み、
   前記複数の分割反射面および前記複数の分割透過面は、前記分割反射面の傾斜方向に沿って交互に配置されており、
   前記分割反射面は、前記第１出射光の一部を前記モニター光として前記検出素子側に向けて内部反射させ、
   前記分割透過面は、前記第１出射光の一部を前記信号光として前記第４光学面側に向けて透過させるか、または前記第２出射光の一部を前記受信光として前記第３光学面側に向けて透過させる、
   光レセプタクル。
2. 前記第２光学素子は、前記光分離部で分離された前記モニター光を前記検出素子に向けて出射させる、１または２以上の第５光学面をさらに有する、請求項１に記載の光レセプタクル。
3. 前記第２光学素子は、前記光分離部で分離され、前記第２光学素子の内部を通った前記モニター光を前記第１光学素子に向けて出射させる、１または２以上の第６光学面をさらに有し、
   前記第１光学素子は、
   前記第２光学素子の内部を通った前記モニター光を入射させる、１または２以上の第７光学面と、
   前記光分離部で分離され、前記第２光学素子および前記第１光学素子の内部を通った前記モニター光を検出素子に向けて出射させる、１または２以上の第５光学面と、
   をさらに有する、
   請求項１に記載の光レセプタクル。
4. 前記光電変換素子および前記光伝送体の端面の結合効率の低下を所定の範囲内に維持するための、前記第１嵌合部および前記第２嵌合部を互いに嵌合させて連結されている前記第１光学素子および前記第２光学素子の、嵌合方向に垂直な方向の位置ずれに対するトレランス幅は、前記結合効率の低下を所定の範囲内に維持するための、前記第１光学素子および前記光電変換装置の、前記第１出射光の光軸に垂直な方向の位置ずれに対するトレランス幅、ならびに前記結合効率の低下を所定の範囲内に維持するための、前記光伝送体および前記第２光学素子の、前記第２出射光の光軸に垂直な方向の位置ずれに対するトレランス幅のいずれより大きい、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光レセプタクル。
5. 前記第２光学素子は、前記第３光学面で入射した前記第１出射光を前記第４光学面に向けて反射させるか、前記第４光学面で入射した前記受信光を前記第３光学面に向けて反射させる反射面をさらに有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光レセプタクル。
6. 基板と、前記基板上に配置され、発光領域または受光領域を有する１または２以上の光電変換素子と、前記基板上に配置され、前記光電変換素子の前記発光領域から出射された出射光を監視するための１または２以上の検出素子とを有する光電変換装置と、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の光レセプタクルと、
   を有する、光モジュール。
7. 前記第１光学素子および前記第２光学素子は、前記第２光学面および前記第３光学面が互いに接するように連結されている、請求項６に記載の光モジュール。
8. 前記第２光学面および前記第３光学面の間に配置され、その屈折率が空気の屈折率より前記第１光学素子または前記第２光学素子の屈折率に近い屈折率調整部をさらに有する、請求項６に記載の光モジュール。
9. 請求項６〜８のいずれか一項に記載の光モジュールの製造方法であって、
   前記光電変換装置の前記基板上に前記第１光学素子を配置する工程と、
   前記基板上に配置されている前記第１光学素子の前記第２光学面側から、前記第１光学面を介して前記光電変換素子の位置を検出しつつ、前記１または２以上の第１光学面が、前記１または２以上の光電変換素子とそれぞれ対向し、かつ前記１または２以上の光電変換素子から出射される前記第１出射光の光軸とそれぞれ交わるように、前記第１光学素子の位置合わせをする工程と、
   前記第１嵌合部および前記第２嵌合部を互いに嵌合させて、前記基板上に位置合わせされている前記第１光学素子と、前記第２光学素子とを連結させる工程と、
   を含む、光モジュールの製造方法。
10. 前記第１光学素子と、前記第２光学素子とを連結させる工程では、前記第２光学面および前記第３光学面が互いに接するように前記第１光学素子および前記第２光学素子を連結させる、請求項９に記載の光モジュールの製造方法。
11. 前記第２光学面および前記第３光学面の間に、その屈折率が空気の屈折率より前記第１光学素子または前記第２光学素子の屈折率に近い屈折率調整部を充填するために、前記第２光学面上に前記屈折率調整部を配置する工程をさらに含む、請求項９に記載の光モジュールの製造方法。

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