JP2022179073A - 光レセプタクルおよび光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】周囲の温度の変化に関わらず、適切に光通信を行うことができる光レセプタクルを提供すること。【解決手段】光レセプタクルは、光レセプタクル本体と、筒状の固定部材とを有する。光レセプタクル本体は、第１光学面と、第２光学面と、第１光学面の第１中心軸を取り囲むように配置されているか、または第２光学面の第２中心軸を取り囲むように配置された環状の溝とを含む。固定部材は、光レセプタクル本体よりも線膨張係数が小さい材料で構成され、溝の内面の少なくとも一部と接するように溝に篏合されている。【選択図】図３

Description

本発明は、光レセプタクルおよび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（例えば、垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ））などの発光素子やフォトディテクターなどの受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、１または２以上の光電変換素子（発光素子または受光素子）と、送信用、受信用または送受信用の光レセプタクルを有する。

特許文献１には、対物表面（第１光学面）と、像表面（第２光学面）とを含む樹脂製のレンズ構造体（光レセプタクル）が記載されている。特許文献１に記載のレンズ構造体では、対物表面に対向するように光源または光検出装置がレンズ構造体に固定され、像表面に対向するように光ファイバーがレンズ構造体に固定される。特許文献１に記載のレンズ構造体は、光源から出射された光を光ファイバーの端面に導き、光ファイバーから出射された光を光検出装置に導く。

特開２００６－１６３３７２号公報

上述したように、特許文献１に記載のレンズ構造体は、光通信の分野で使用される。よって、レンズ構造体は、高温環境下または低温環境下で使用されることが想定される。しかしながら、特許文献１に記載のレンズ構造体は、樹脂製であるため、高温環境下では膨張し、低温環境下では収縮してしまう。このように、レンズ構造体が膨張または収縮することにより、レンズ構造体に対する光源または光検出装置の位置精度を維持できず、適切に光通信を行うことができないおそれがある。同様に、レンズ構造体に対する光ファイバーの位置精度を維持できず、適切に光通信を行うことができないおそれがある。

本発明の目的は、周囲の温度の変化に関わらず、適切に光通信を行うことができる光レセプタクルを提供することである。また、本発明の別の目的は、当該光レセプタクルを有する光モジュールを提供することである。

本発明の一実施の形態に係る光レセプタクルは、光電変換素子を含む光電変換素子パッケージおよび光伝送体の間に配置されたときに、前記光電変換素子および前記光伝送体を光学的に結合させるための光レセプタクルであって、光レセプタクル本体と、前記光レセプタクル本体と、前記光電変換素子パッケージまたは前記光伝送体とを固定するための筒状の固定部材と、を有し、前記光レセプタクル本体は、前記光電変換素子パッケージから出射された光を前記光レセプタクル本体の内部に入射させるか、または前記光レセプタクル本体の内部を進行した光を前記光電変換素子パッケージに向けて出射させるための第１光学面と、前記光レセプタクル本体の内部を進行した光を前記光伝送体に向けて出射させるか、または前記光伝送体から出射された光を前記光レセプタクル本体の内部に入射させるための第２光学面と、前記第１光学面の第１中心軸を取り囲むように配置されているか、または前記第２光学面の第２中心軸を取り囲むように配置された環状の溝と、を含み、前記固定部材は、前記光レセプタクル本体よりも線膨張係数が小さい材料で構成され、前記溝の内面の少なくとも一部と接するように前記溝に篏合されている。

本発明の一実施の形態に係る光モジュールは、光電変換素子を含む光電変換素子パッケージと、前記光電変換素子および光伝送体を光学的に結合させるための本発明の光レセプタクルと、を有する。

本発明によれば、光レセプタクルの周囲の温度が変化しても、適切に光通信を行うことができる。

図１は、光伝送体を固定した状態の本発明の実施の形態１に係る光モジュールの断面図である。 図２Ａ～Ｃは、本発明の実施の形態１に係る光レセプタクルの構成を示す図である。 図３Ａ～Ｃは、光モジュールの使用範囲内における温度の影響について説明するための模式図である。 図４Ａ、Ｂは、本発明の効果を説明するための図である。 図５Ａ～Ｃは、本発明の実施の形態２に係る光レセプタクルの構成を示す図である。 図６Ａ～Ｄは、実施の形態２の変形例１および変形例２に係る光レセプタクルの構成を示す図である。 図７は、本発明の実施の形態３に係る光レセプタクルの断面図である。 図８Ａ、Ｂは、実施の形態３に係る光レセプタクルの構成を示す図である。 図９Ａ、Ｂは、実施の形態３の変形例１および変形例２に係る光レセプタクルの構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態に係る光レセプタクルおよび光モジュールについて、図面を参照して詳細に説明する。

［実施の形態１］
（光モジュールの構成）
図１は、光伝送体１５０を固定した状態の本発明の実施の形態１に係る光モジュール１００の断面図である。なお、図１では、光伝送体１５０およびフェルール１５１も図示している。

図１に示されるように、光モジュール１００は、光電変換素子パッケージ１１０と、光レセプタクル本体１２０および固定部材１３０を含む光レセプタクル１４０とを有する。光モジュール１００は、光レセプタクル１４０に光伝送体１５０が接続されて使用される。光モジュール１００は、送信用の光モジュールでもよいし、受信用の光モジュールでもよい。本実施の形態では、光モジュール１００は、送信用の光モジュールであり、光レセプタクル１４０は、光電変換素子パッケージ１１０から出射された光を光伝送体１５０の端面に導く。なお、光モジュール１００が受信用の光モジュールの場合、光レセプタクル１４０は、光伝送体１５０の端面から出射された光を光電変換素子パッケージ１１０に導く。

光電変換素子パッケージ１１０は、筐体１１１と、光電変換素子１１２と、リード１１３とを含む。筐体１１１の内部には、光電変換素子１１２が配置されている。光電変換素子パッケージ１１０は、光レセプタクル１４０に固定される。本実施の形態では、光電変換素子パッケージ１１０は、固定部材１３０を介して光レセプタクル本体１２０に固定される。

光電変換素子１１２は、発光素子１１４または受光素子１１５であり、筐体１１１の内部に配されている。光モジュール１００が送信用の光モジュールである場合、光電変換素子１１２は、発光素子１１４である。また、光モジュール１００が受信用の光モジュールである場合、光電変換素子１１２は、受光素子１１５である。本実施の形態では、光モジュール１００が送信用の光モジュールであるため、光電変換素子１１２は、発光素子１１４である。発光素子１１４は、例えば垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）である。受光素子１１５は、例えばフォトディテクタである。

リード１１３は、その一方の端部が光電変換素子１１２に接続されている。リード１１３は、筐体１１１の底面から突出するように配置されている。リード１１３の数は、特に限定されない。本実施の形態では、リード１１３の数は、３本である。また、本実施の形態では、３本のリード１１３は、光電変換素子パッケージ１１０を底面視したときに周方向に等間隔となるように配置されている。

光レセプタクル１４０は、光電変換素子パッケージ１１０と光伝送体１５０との間に配置されたときに、発光素子１１４または受光素子１１５を含む光電変換素子パッケージ１１０と、光伝送体１５０の端面とを光学的に結合させる。本実施の形態のように、送信用の光モジュール１００では、光レセプタクル１４０は、光電変換素子１１２としての発光素子１１４から出射された光を入射させ、入射させた光を光伝送体１５０の端面に向けて出射する。なお、受信用の光モジュール１００では、光レセプタクル１４０は、光伝送体１５０の端面から出射された光を入射させ、光電変換素子１１２としての受光素子１１５の受光面に向けて出射する。

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、光導波路が含まれる。本実施の形態では、光伝送体１５０は、フェルール１５１および第２固定部材１２９を介して光レセプタクル本体１２０に接続される。フェルール１５１は、光伝送体１５０を取り囲むように配置された略円筒形状の部材である。光伝送体１５０をフェルール１５１の内部に配置した状態で、後述の第２固定部材１２９に固定される。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もよいし、マルチモード方式でもよい。

（光レセプタクルの構成）
図２Ａ～Ｃは、光レセプタクル１４０の構成を示す図である。図２Ａは、実施の形態１の光レセプタクル２４０における第１中心軸ＣＡ１および第２中心軸ＣＡ２を含む断面図であり、図２Ｂは、底面図であり、図２Ｃは、図２Ａに示されるＡ－Ａ線の断面図である。

図２Ａ～Ｃに示されるように、光レセプタクル１４０は、光レセプタクル本体１２０と、固定部材１３０とを有する。本実施の形態では、固定部材１３０は、第１固定部材１２８と、第２固定部材１２９とを含む。

光レセプタクル本体１２０は、略円筒状の光学部材である。本実施の形態では、光レセプタクル本体１２０の一端には第１固定部材１２８を介して光電変換素子パッケージ１１０が固定され、他端には第２固定部材１２９を介して光伝送体１５０が固定される。光レセプタクル本体１２０は、第１光学面１２１と、第２光学面１２２と、溝１２３とを有する。本実施の形態では、溝１２３は、第１溝１２４と、第２溝１２５とを含む。

光レセプタクル本体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。光レセプタクル１４０の材料の例には、ウルテム（登録商標）などの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１２０は、例えば射出成形により一体成形されて製造されうる。

第１光学面１２１は、光電変換素子パッケージ１１０（発光素子１１４）から出射された光を光レセプタクル本体１２０の内部に入射させるか、または第２光学面１２２で入射し光レセプタクル本体１２０の内部を進行した光を光電変換素子パッケージ１１０（受光素子１１５）に向けて出射させるための光学面である。第１光学面１２１の形状は、特に限定されない。第１光学面１２１は、光電変換素子パッケージ１１０に向かって凸状の凸レンズ面でもよいし、光電変換素子パッケージ１１０に対して凹状の凹レンズ面でもよいし、平面であってもよい。本実施の形態では、第１光学面１２１は、光電変換素子パッケージ１１０に向かって凸状の凸レンズ面である。第１光学面１２１の平面視形状は、特に限定されない。第１光学面１２１の平面視形状は、円形状でもよいし、楕円形状でもよい。本実施の形態では、第１光学面１２１の平面視形状は、円形状である。

第１光学面１２１の第１中心軸ＣＡ１は、光電変換素子１１２の表面（発光素子１１４の発光面）に対して垂直でもよいし、垂直でなくてもよい。本実施の形態では、第１中心軸ＣＡ１は、光電変換素子１１２の表面（発光素子１１４の発光面）に対して垂直である。また、第１光学面１２１の第１中心軸ＣＡ１は、光電変換素子パッケージ１１０の表面（発光素子１１４の発光面）の中心と一致することが好ましい。第１光学面１２１の周りには、第１光学面１２１（第１中心軸ＣＡ１）を取り囲むように配置された形状の第１筒部１２６が配置されている。

第１筒部１２６は、環状の第１溝１２４を有する。第１溝１２４は、第１光学面１２１の第１中心軸ＣＡ１を取り囲むように配置されている。第１溝１２４の平面視形状は、第１光学面１２１を取り囲むように配置されており、かつ第１固定部材１２８と略相補的な形状であれば、特に限定されない。本実施の形態では、第１溝１２４の平面視形状は、円環形状である。第１溝１２４には、第１固定部材１２８が篏合される。

第１固定部材１２８は、その一端が光レセプタクル本体１２０に固定され、他端には光電変換素子パッケージ１１０が固定される筒状の部材である。本実施の形態では、第１固定部材１２８の軸方向に直行する面における第１固定部材１２８の断面形状は、円形状である。すなわち、本実施の形態における第１固定部材１２８は、円筒形状である。第１固定部材１２８の軸方向における長さは、上記の機能を発揮でき、第１光学面１２１に対して光電変換素子１２２を適切な距離に配置できれば特に限定されない。本実施の形態では、第１固定部材１２８の軸方向における長さは、第１溝１２４の深さより長い。これにより、第１固定部材１２８の一端を光レセプタクル本体１２０に固定でき、他端を光電変換素子パッケージ１１０に固定できる。また、第１光学面１２１と、光電変換素子パッケージ１１０との間隔を所期の長さにできる。なお、本実施の形態では、第１固定部材１２８の他端において、第１固定部材１２８の内側に接触するように、光電変換素子パッケージ１１０が配置される。

第１固定部材１２８は、光レセプタクル本体１２０よりも線膨張係数が小さい材料で構成されている。第１固定部材１２８の材料は、線膨張係数が光レセプタクル本体１２０の材料よりも小さければ特に限定されない。第１固定部材１２８の材料の線膨張係数は、１×１０^－６以上１０×１０^－６未満程度が好ましい。第１固定部材１２８の線膨張係数が１×１０^－６以上であれば、光モジュール１００の使用条件下で温度が変化してもほとんど変形することがない。第１固定部材１２８の材料の例には、金属、セラミックス、ガラスなどが含まれる。第１固定部材１２８の材料は、固定方法の観点から、金属であることが好ましい。また、使用される金属の種類も限定されない。金属の種類の例には、ステンレス鋼、鉄、アルミニウム、が含まれる。

第１固定部材１２８は、第１溝１２４の内面の少なくとも一部と接するように第１溝１２４に篏合される。光レセプタクル本体１２０と、第１固定部材１２８とは、それぞれを成形後、光レセプタクル本体１２０の第１溝１２４に第１固定部材１２８を圧入しながら篏合して組み立ててもよい。この場合、第１固定部材１２８と、第１溝１２４とを嵌合するときには、第１溝１２４および第１固定部材１２８を圧入する。また、光レセプタクル本体１２０と、第１固定部材１２８とは、インサート成形により組み立ててもよい。また、第１固定部材１２８と、光電変換素子パッケージ１１０を嵌合する場合には、接着剤で固定するか、第１固定部材１２８に光電変換素子パッケージ１１０を圧入して嵌合させるか、または第１固定部材１２８に光電変換素子パッケージ１１０を溶接して固定する。

第２光学面１２２は、第１光学面１２１で入射し光レセプタクル本体１２０の内部を進行した光を光伝送体１５０の端面に向けて出射させるか、または光伝送体１５０の端面から出射された光を光レセプタクル本体１２０の内部に入射させるための光学面である。第２光学面１２２の形状は、特に限定されない。第２光学面１２２は、光伝送体１５０に向かって凸状の凸レンズ面でもよいし、光伝送体１５０に対して凹状の凹レンズ面でもよいし、平面であってもよい。本実施の形態では、第２光学面１２２は、平面である。第２光学面１２２の平面視形状は、特に限定されない。第２光学面１２２の平面視形状は、円形状でもよいし、楕円形状でもよい。本実施の形態では、第２光学面１２２の平面視形状は、円形状である。

第２光学面１２２の第２中心軸ＣＡ２は、光伝送体１５０の端面に対して垂直でもよいし、垂直でなくてもよい。本実施の形態では、第２中心軸ＣＡ２は、光伝送体１５０の端面に対して垂直である。第２光学面１２２の第２中心軸ＣＡ２は、光伝送体１５０の端面の中心と一致することが好ましい。第２光学面１２２の周りには、第２光学面１２２を取り囲むように配置された筒形状の第２筒部１２７が配置されている。

第２筒部１２７は、環状の第２溝１２５を有する。第２溝１２５は、第２光学面１２２の第２中心軸ＣＡ２を取り囲むように配置されている。第２溝１２５の平面視形状は、第２光学面１２２を取り囲むように配置されており、かつ第２固定部材１２９の本体固定部１５２ａと略相補的な形状であれば、特に限定されない。本実施の形態では、第２溝１２５の平面視形状は、円環状である。第２溝１２５には、第２固定部材１２９が嵌合される。

第２固定部材１２９は、その一端が光レセプタクル本体１２０に固定され、他端には光伝送体１５０（フェルール１５１）が固定される筒状の部材である。本実施の形態では、第２固定部材１２９は、本体固定部１５２ａと、フェルール固定部１５２ｂとを有する。本実施の形態では、本体固定部１５２ａと、フェルール固定部１５２ｂとは、一体に形成されている。本体固定部１５２ａの軸方向に直行する面における本体固定部１５２ａの断面形状は、円形状である。すなわち、本実施の形態における本体固定部１５２ａは、円筒形状である。フェルール固定部１５２ｂは、厚肉の円筒形状である。円筒の内部には、フェルール１５１に指示された光伝送体１５０が配置される。第２固定部材１２９の軸方向における長さは、上記の機能を発揮でき、第２光学面１２２に対して光伝送体１５０を適切な距離に配置できれば特に限定されない。本実施の形態では、第２固定部材１２９の軸方向における長さは、第２溝１２５の深さより長い。これにより、第２固定部材１２９の一端を光レセプタクル本体１２０に固定でき、他端を光伝送体１５０（フェルール１５１）に固定できる。また、第２光学面１２２と、光伝送体１５０の端面との間隔を所期の長さにできる。

第２固定部材１２９は、光レセプタクル本体１２０よりも線膨張係数が小さい材料で構成されている。第２固定部材１２９の材料は、第１固定部材１２８と同じ材料を使用できる。

第２固定部材１２９は、第２溝１２５の内面の少なくとも一部と接するように篏合される。光レセプタクル本体１２０と、第２固定部材１２９とは、それぞれを成形後、光レセプタクル本体１２０の第２溝１２５に第２固定部材１２９を篏合するようにして組み立ててもよい。この場合、第２固定部材１２９と、第２溝１２５とを嵌合するときには、第２溝１２５および第２固定部材１２９を圧入する。また、光レセプタクル本体１２０と、第２固定部材１２９とは、インサート成形により組み立ててもよい。また、第２固定部材１２９と、フェルール１５１とを嵌合する場合には、接着剤で固定するか、またはフェルール固定部１５２ｂにフェルール１５１を圧入して嵌合させる。

ここで、光モジュール１００の使用条件下における温度の影響について説明する。なお、第１筒部１２６および第１固定部材１２８に対する温度の影響と、第２筒部１２７および第２固定部材１２９に対する温度の影響とは、実質的に同じであるため、ここでは、第１筒部１２６および第１固定部材１２８に対する温度の影響について説明する。図３Ａは、常温環境下における第１筒部１２６および第１固定部材１２８の間に働く応力を示す模式図であり、図３Ｂは、高温環境下における第１筒部１２６および第１固定部材１２８の間に働く応力を示す模式図であり、図３Ｃは、低温環境下における第１筒部１２６および第１固定部材１２８の間に働く応力を示す模式図である。図３Ａ～Ｃは、図２Ｂに示される底面図を同じ向きの図である。

図３Ａに示されるように、常温環境下では、第１筒部１２６および第１固定部材１２８の間には、いずれの方向に対しても温度変化に起因する応力が発生していない。よって、第１光学面１２１の第１中心軸ＣＡ１と、発光素子１１４の中心とは、位置ズレしない。

図３Ｂに示されるように、高温環境下にある光モジュール１００では、光レセプタクル本体１２０が膨張して、第１固定部材１２８を径方向外側に向かって押圧する。これは、光レセプタクル本体１２０の材料の線膨張係数と、第１固定部材１２８の材料の線膨張係数とを比較した場合、光レセプタクル本体１２０の材料の線膨張係数が第１固定部材１２８の材料の線膨張係数よりも大きいためである。このとき、光レセプタクル本体１２０（第１筒部１２６）は、第１固定部材１２８を均等に径方向外側に押圧するため、第１光学面１２１の第１中心軸ＣＡ１と、発光素子１１４の中心とは、位置ズレしない。また、第１固定部材１２８が光レセプタクル本体１２０から外れることもない。

図３Ｃに示されるように、低温環境下にある光モジュール１００では、光レセプタクル本体１２０が収縮して、第１固定部材１２８を径方向内側に向かって押圧する。これは、光レセプタクル本体１２０の材料の線膨張係数と、第１固定部材１２８の材料の線膨張係数とを比較した場合、光レセプタクル本体１２０の材料の線膨張係数が第１固定部材１２８の材料の線膨張係数よりも大きいためである。このとき、光レセプタクル本体１２０（第１筒部１２６）は、第１固定部材１２８を均等に径方向内側に押圧するため、第１光学面１２１の第１中心軸ＣＡ１と、発光素子１１４の中心とは、位置ズレしない。また、第１固定部材１２８が光レセプタクル本体１２０から外れることもない。

ここで、本発明の効果について説明する。なお、第１光学面１２１の第１中心軸ＣＡ１および発光素子１１４の発光面の中心の関係と、第２光学面１２２の第２中心軸ＣＡ２および光伝送体１５０の端面の中心との関係は実質的に同じであるため、ここでは、第１光学面１２１の第１中心軸ＣＡ１および発光素子１１４の発光面の中心の関係を例にして説明する。

図４Ａは、比較例の場合について説明するための模式図である。図４Ｂは、本発明の効果を説明するための模式図である。これらの図では、第１筒部１２６のうち第１溝１２４よりも外側に位置する部分の内壁面（第１固定部材１２８の外周面と接触する面）と、光電変換素子パッケージ１１０のうち第１固定部材１２８に嵌合する部分の外壁面（第１固定部材１２８の内周面と接触する面）とを示している。ここでは、第１筒部１２６の上記部分の内径は５．２ｍｍであり、光電変換素子パッケージ１１０の上記部分の外径は３．５５ｍｍとした。これらの図における符号Ｏは、発光素子１１４の発光面の中心を示している。また、光伝送体１５０は、コア径が５０μｍのマルチモード光ファイバーとした。

なお、図４Ａに示される比較例の光モジュールでは、光電変換素子パッケージ１１０は、第１固定部材１２８を用いることなく接着剤を用いて第１筒部１２６内に固定されているものとした。前述のとおり、図４Ｂに示される本実施の形態の光モジュール１００では、光電変換素子パッケージ１１０は、第１固定部材１２８を用いて第１筒部１２６内に固定されている。

図４Ａに示されるように、比較例の光モジュールの場合、高温環境下または低温環境下では、光レセプタクル本体１２０および接着剤が膨張または収縮する。特に、接着剤は均一に塗布することが難しいため、不均一に膨張または収縮する。このため、第１筒部１２６の中心（第１光学面１２１の第１中心軸ＣＡ１）と、光電変換素子パッケージ１１０の中心（発光素子１１４の中心）Ｏとは、位置ズレしてしまう。このとき、例えば、第１筒部１２６の内壁面の中心（第１光学面１２１の第１中心軸ＣＡ１）と、光電変換素子パッケージ１１０における発光素子１１４の発光面の中心Ｏとのズレ量が、０．００１７ｍｍであれば、光結合効率は最大値（８８％）を維持できる。なお、光結合効率の最大値が１００％ではなく８８％であるのは、各境界面における反射を考慮しているからである。ズレ量が０．０１７ｍｍになると光結合効率が３８％に低減し、ズレ量が０．８４５ｍｍになると光結合効率が０％になる。すなわち、発光素子１１４から出射した光が、光伝送体１５０の端面に入射しなくなる。

一方、図４Ｂに示されるように、本実施の形態の光モジュール１００の場合、高温環境下または低温環境下では、光レセプタクル本体１２０が膨張または収縮するが、第１筒部１２６の中心（第１光学面１２１の第１中心軸ＣＡ１）と、光電変換素子パッケージ１１０の中心（発光素子１１４の中心）とは、一致したままとなる。これは、第１筒部１２６中心と、第１光学面１２１の第１中心軸ＣＡ１とが位置ずれしないように、第１固定部材１２８に対して均等に応力が作用するためである。このとき、第１筒部１２６の内壁面の中心と、光電変換素子パッケージ１１０の中心Ｏとは一致しているため、光結合効率は最大値（８８％）である。

（効果）
以上のように、本実施の形態に係る光モジュール１００では、固定部材１３０が光レセプタクル本体１２０よりも線膨張係数が小さい材料で構成され、かつ、高温環境時または低温環境時において、点対称となるように固定部材１３０に応力が作用するため、第１光学面１２１の第１中心軸ＣＡ１および発光素子１１４の発光面の中心と、第２光学面１２２の第２中心軸ＣＡ２および光伝送体１５０の端面の中心との位置精度が維持される。よって、光モジュール１００の周囲の温度変化に関わらず、適切に光通信を行うことができる。

［実施の形態２］
次に、実施の形態２の光モジュールについて説明する。本実施の形態の光モジュールでは、光レセプタクル２４０における溝２２３の形状が、実施の形態１に係る光モジュール１００と異なる。そこで、ここでは、主として光レセプタクル２４０の構成について説明する。

（光レセプタクルの構成）
図５Ａ～Ｃは、実施の形態２に係る光レセプタクル２４０の構成を示す図である。図５Ａは、実施の形態２の光レセプタクル２４０における第１中心軸ＣＡ１および第２中心軸ＣＡ２を含む断面図であり、図５Ｂは、底面図であり、図５Ｃは、図５Ａに示されるＡ－Ａ線の断面図である。

図５Ａ～Ｃに示されるように、光レセプタクル２４０は、光レセプタクル本体２２０と、固定部材１３０とを有する。光レセプタクル本体２２０は、第１光学面１２１と、第２光学面１２２と、溝２２３とを有する。溝２２３は、第１筒部２２６に配置された第１溝２２４と、第２筒部２２７に配置された第２溝２２５とを含む。

第１溝２２４は、第１光学面１２１の第１中心軸ＣＡ１を取り囲むように配置されている。本実施の形態では、第１溝２２４の平面視形状は、略円形状である。第１溝２２４の第１中心軸ＣＡ１側の内面には、第１凹条２２４ａまたは凸条が配置されている。

第１凹条２２４ａは、第１中心軸ＣＡ１に沿う方向に配置されている。第１凹条２２４ａの数は、光モジュールを組み立てるときの常温環境下において、第１溝２２４の内壁面と第１固定部材１２８との接触面積を減少させることができれば特に限定されない。本実施の形態では、第１凹条２２４ａの数は、６個である。複数の第１凹条２２４ａは、周方向において等間隔となるように配置されることが好ましい。複数の第１凹条２２４ａが周方向に等間隔に配置されることで、第１中心軸ＣＡ１および発光素子１１４の発光面の中心の位置精度を維持できる。

第１凹条２２４ａの深さは、光モジュールを高温環境下に配置し、第１筒部２２６が膨張したときに、第１凹条２２４ａの底部が第１固定部材１２８に接触する程度であることが好ましい。これにより、高温環境下において、第１溝２２４の中心軸ＣＡ１側の内面全面から第１固定部材１２８に対して応力が働くため、実施の形態１と同様に第１中心軸ＣＡ１と発光面の中心との位置精度を維持できる。本実施の形態における第１溝２２４に第１固定部材１２８を嵌合させる場合、第１凹条２２４ａの部分では第１固定部材１２８が第１筒部２２６に接触しないため、第１溝２２４と、第１固定部材１２８との間に生じる摩擦が低減される。よって、組み立て作業が容易となる。

第２溝２２５は、第２光学面１２２の第２中心軸ＣＡ２を取り囲むように配置されており、光伝送体１５０に対向した第２筒部２２７の頂面に開口している。本実施の形態では、第２溝２２５の平面視形状は、円環形状である。第２溝２２５の第１中心軸ＣＡ１側の内面には、複数の第２凹条２２５ａが配置されている。第２凹条２２５ａの形状は、第１溝２２４に配置された第１凹条２２４ａと同じであるため、その説明を省略する。本実施の形態における第２溝２２５に第２固定部材１２９を嵌合させる場合、第２凹条２２５ａには第２固定部材１２９が接触しないため、第２溝２２５と、第２固定部材１２９との間に生じる摩擦が低減される。よって、組み立て作業が容易となる。

（効果）
以上のように、本実施の形態に係る光モジュールは、実施の形態１に係る光モジュール１００と同様の効果に加え、組み立てが容易となる。

（変形例１および変形例２）
次に、本実施の形態の変形例１および変形例２に係る光モジュールについて説明する。本実施の形態の変形例１および変形例２では、溝３２３、４２３の配置のみが実施の形態１に係る光モジュール１００と異なる。そこで、ここでは、溝３２３、４２３の配置のみについて説明する。

図６Ａは、本実施の形態の変形例１に係る光モジュールにおける光レセプタクル３４０の底面図であり、図６Ｂは、第１中心軸ＣＡ１および第２中心軸ＣＡ２に直交する方向における断面図である。図６Ｃは、本実施の形態の変形例２に係る光モジュールにおける光レセプタクル４４０の底面図であり、図６Ｄは、第１中心軸ＣＡ１および第２中心軸ＣＡ２に直交する方向における断面図である。図６ＢおよびＤは、図５Ｃに対応する断面図である。

図６Ａ、Ｂに示されるように、本実施の形態の変形例に係る光モジュールにおける光レセプタクル３４０は、光レセプタクル本体３２０と、固定部材１３０とを有する。光レセプタクル本体３２０は、第１光学面１２１と、第２光学面１２２と、溝３２３とを有する。溝３２３は、第１溝２２４と、第２溝１２５とを含む。すなわち、本変形例では、第１溝２２４は、実施の形態２における第１溝２２４と同じであり、第２溝１２５は、実施の形態１における第２溝１２５と同じである。

図６Ｃ、Ｄに示されるように、本実施の形態の変形例に係る光モジュールにおける光レセプタクル４４０は、光レセプタクル本体４２０と、固定部材１３０とを有する。光レセプタクル本体４２０は、第１光学面１２１と、第２光学面１２２と、溝４２３とを有する。溝４２３は、第１溝１２４と、第２溝２２５とを含む。すなわち、本変形例では、第１溝１２４は、実施の形態１における第１溝１２４と同じであり、第２溝２２５は、実施の形態２における第２溝２２５と同じである。

なお、本変形では、第１溝２２４の内側の内面または第２溝２２５の内側の内面に凹条２２４ａ、２２５ａが配置された例を示しているが、第１溝２２４の外側の内面または第２溝２２５の外側の内面に凹条２２４ａ、２２５ａが配置されていてもよい。

（効果）
以上のように、本変形例に係る光モジュールは、実施の形態２に係る光モジュールと同様の効果を有する。

［実施の形態３］
次に、本実施の形態３に係る光モジュールについて説明する。本実施の形態に係る光モジュールでは、溝５２３の形状および固定部材５３０の形状が、実施の形態１に係る光モジュール１００と異なる。そこで、ここでは、主として溝５２３の形状および固定部材５３０の形状について説明する。

（光レセプタクルの構成）
図７は、本実施の形態３に係る光レセプタクル５４０における第１中心軸ＣＡ１および第２中心軸ＣＡ２を含む断面図である。図８Ａは、光レセプタクル５４０の底面図であり、図８Ｂは、第１中心軸ＣＡ１および第２中心軸ＣＡ２に直交する方向における断面図である。

図７および図８Ａ、Ｂに示されるように、光レセプタクル５４０は、光レセプタクル本体５２０と、固定部材５３０とを有する。光レセプタクル本体５２０は、第１光学面１２１と、第２光学面１２２と、溝５２３とを有する。溝５２３は、第１溝５２４と、第２溝５２５とを含む。固定部材５３０は、第１固定部材５２８と、第２固定部材５２９とを有する。

第１溝５２４は、第１光学面１２１の第１中心軸ＣＡ１を取り囲むように第１筒部５２６に配置されている。本実施の形態では、第１溝５２４の平面視形状は、円環形状である。第１溝５２４の第１中心軸ＣＡ１側の内面は、底部から開口部に向かうにつれて、第１固定部材５２８から離れるように配置されている。

本実施の形態では、第１溝５２４の第１中心軸ＣＡ１側の内面には、溝側段部５２４ａが配置されている。溝側段部５２４ａの数は、特に限定されない。溝側段部５２４ａは、１つでもよいし、複数でもよい。本実施の形態では、溝側段部５２４ａの数は、２個である。

溝側段部５２４ａの深さは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。溝側段部５２４ａの深さは、光モジュールを高温環境下に配置し、光レセプタクル本体１２０が膨張したときに、溝側段部５２４ａが第１固定部材５２８に接触する程度であることが好ましい。これにより、高温環境下において、第１溝５２４の内側全面から第１固定部材１２８に対して応力が働くため、実施の形態１と同様に第１中心軸ＣＡ１と発光素子１１４の発光面の中心との位置精度を維持できる。溝側段部５２４ａを有する光レセプタクル５４０を高温環境下に配置すると、例えば、４５℃～６５℃の環境下に配置すると、第１溝５２４の底側の溝側段部５２４ａが第１固定部材５２８を径方向外側に向かって押圧する。さらに、例えば、６５～８５℃程度の環境下に配置すると、底側の溝側段部５２４ａに加え、開口部側の溝側段部５２４ａも第１固定部材１２８を径方向外側に向かって押圧する。

第１固定部材５２８は、第１溝５２４の溝側段部５２４ａに対向する面に固定部材側段部５２８ａが配置されている。固定部材側段部５２８ａの数は、溝側段部の数と同じ数である。本実施の形態では、固定部材側段部５２８ａの数は、２個である。２個の固定部材側段部は、２個の溝側段部５２４ａと略相補的な形状である。

第１溝５２４の底側の溝側段部５２４ａおよび第１固定部材５２８の先端側の固定部材側段部５２８ａの間隔と、第１溝５２４の開口部側の溝側段部５２４ａおよび第１固定部材５２８の他方の固定部材側段部５２８ａの間隔とは、同じでもよいし、異なっていてもよい。本実施の形態では、第１溝５２４の底側における当該間隔は、第１溝５２４の開口部側の当該間隔よりも短い。

第２溝５２５は、第２光学面１２２の第２中心軸ＣＡ２を取り囲むように配置されており、光伝送体１５０に対向した第２筒部５２７の頂面に開口している。本実施の形態では、第２溝５２５の平面視形状は、略円環形状である。第２溝５２５の第２中心軸ＣＡ２側の内面は、底部から開口部に向かうにつれて、第２固定部材５２９から離れるように配置されている。第２溝５２５の構造は、第１溝５２４の構造と同じであるため、その説明を省略する。すなわち、本実施の形態では、第２溝５２５は２個の溝側段部５２５ａを有している。

第２固定部材５２９は、第２溝５２５の溝側段部５２５ａに対向する面に固定部材側段部５２９ａが配置されている。固定部材側段部５２９ａの数は、溝側段部５２５ａの数と同じ数である。本実施の形態では、２個の固定部材側段部５２９ａは溝側段５２５ａと相補的な形状である。

（効果）
以上のように、本実施の形態に係る光モジュールは、実施の形態２に係る光モジュールと同様の効果を有する。

（変形例１および変形例２）
次に、本実施の形態の変形例１および変形例２に係る光モジュールについて説明する。本実施の形態の変形例１および変形例２では、溝６２３、７２３の構成および固定部材６３０、７３０の構成のみが実施の形態１に係る光モジュールと異なる。そこで、ここでは、主として溝６２３、７２３の構成および固定部材６３０、７３０の構成について説明する。

図９Ａは、本実施の形態の変形例１に係る光レセプタクル６４０の断面図であり、図９Ｂは、変形例２に係る光レセプタクル７４０の断面図である。

図９Ａに示されるように、本実施の形態の変形例１に係る光モジュールにおける光レセプタクル６４０は、光レセプタクル本体６２０と、固定部材６３０とを有する。光レセプタクル本体６２０は、第１光学面１２１と、第２光学面１２２と、溝６２３とを有する。溝６２３は、第１溝５２４と、第２溝１２５とを含む。すなわち、本変形例では、第１溝５２４および第１固定部材５２８は、実施の形態３における第１溝５２４および第１固定部材５２８と同じであり、第２溝１２５および第２固定部材１２９は、実施の形態１における第２溝１２５および第２固定部材１２９と同じである。

図９Ｂに示されるように、本実施の形態の変形例に係る光モジュールにおける光レセプタクル７４０は、光レセプタクル本体７２０と、固定部材７３０とを有する。光レセプタクル本体７２０は、第１光学面１２１と、第２光学面１２２と、溝７２３とを有する。溝７２３は、第１溝１２４と、第２溝５２５とを含む。すなわち、本変形例では、第１溝１２４および第１固定部材１２８は、実施の形態１における第１溝１２４および第１固定部材１２８と同じであり、第２溝５２５および第２固定部材５２９は、実施の形態３における第２溝５２５および第２固定部材５２９と同じである。

以上のように、本実施の形態に係る光モジュールは、実施の形態２に係る光モジュールと同様の効果を有する。

なお、光レセプタクルは、第１固定部材１２８、５２８および第２固定部材１２９、５２９のいずれか一方を有していてもよい。光レセプタクルが第１固定部材１２８、５２８または第２固定部材１２９、５２９のいずれか一方のみを有していても、光レセプタクルの使用温度による変形を抑制できる。よって、発光素子１１４の発光面の中心と、光伝送体１５０との位置ずれを抑制できる。

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

１００ 光モジュール
１１０ 光電変換素子パッケージ
１１１ 筐体
１１２ 光電変換素子
１１３ リード
１１４ 発光素子
１１５ 受光素子
１２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０、７２０ 光レセプタクル本体
１２１ 第１光学面
１２２ 第２光学面
１２３、２２３、３２３、４２３、５２３、６２３、７２３ 溝
１２４、２２４、５２４ 第１溝
１２５、２２５、５２５ 第２溝
１２６、２２６、５２６ 第１筒部
１２７、２２７、５２７ 第２筒部
１２８、５２８ 第１固定部材
１２９、５２９ 第２固定部材
１３０、５３０、６３０、７３０ 固定部材
１４０、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０、７４０ 光レセプタクル
１５０ 光伝送体
１５１ フェルール
１５２ａ 本体固定部
１５２ｂ フェルール固定部
２２４ａ 第１凹条
２２５ａ 第２凹条
５２４ａ、５２５ａ 溝側段部
５２８ａ、５２９ａ 固定部材側段部
ＣＡ１ 第１中心軸
ＣＡ２ 第２中心軸

Claims (6)

1. 光電変換素子を含む光電変換素子パッケージおよび光伝送体の間に配置されたときに、前記光電変換素子および前記光伝送体を光学的に結合させるための光レセプタクルであって、
   光レセプタクル本体と、
   前記光レセプタクル本体と、前記光電変換素子パッケージまたは前記光伝送体とを固定するための筒状の固定部材と、
   を有し、
   前記光レセプタクル本体は、
   前記光電変換素子パッケージから出射された光を前記光レセプタクル本体の内部に入射させるか、または前記光レセプタクル本体の内部を進行した光を前記光電変換素子パッケージに向けて出射させるための第１光学面と、
   前記光レセプタクル本体の内部を進行した光を前記光伝送体に向けて出射させるか、または前記光伝送体から出射された光を前記光レセプタクル本体の内部に入射させるための第２光学面と、
   前記第１光学面の第１中心軸を取り囲むように配置されているか、または前記第２光学面の第２中心軸を取り囲むように配置された環状の溝と、
   を含み、
   前記固定部材は、前記光レセプタクル本体よりも線膨張係数が小さい材料で構成され、前記溝の内面の少なくとも一部と接するように前記溝に篏合される、
   光レセプタクル。
2. 前記固定部材は、金属で構成されている、請求項１に記載の光レセプタクル。
3. 前記溝は、
   前記第１光学面の前記第１中心軸を取り囲むように配置された第１溝と、
   前記第２光学面の前記第２中心軸を取り囲むように配置された第２溝と、
   を有し、
   前記固定部材は、
   前記第１溝に嵌合され、前記光レセプタクル本体および前記光電変換素子パッケージを固定するための第１固定部材と、
   前記第２溝に嵌合され、前記光レセプタクル本体および前記光伝送体を固定するための第２固定部材と、
   を有する、
   請求項１または請求項２に記載の光レセプタクル。
4. 前記溝の内面には、前記第１中心軸または前記第２中心軸に沿って配置された凹条または凸条が配置されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の光レセプタクル。
5. 前記溝の内面は、前記溝の底部から開口部に向かうにつれて、前記固定部材から離れるように配置されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の光レセプタクル。
6. 光電変換素子を含む光電変換素子パッケージと、
   前記光電変換素子および光伝送体を光学的に結合させるための請求項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。

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