JP4163026B2 - Optical waveguide component and optical module using the same - Google Patents

Optical waveguide component and optical module using the same Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば光通信や光情報処理に用いられる光モジュールに関し、より詳しくは面発光型レーザダイオード等の発光素子に、その素子の光出力をモニタする構成を有する光伝送モジュールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、発光素子、例えばレーザダイオードにおいては、安定した光通信や光情報処理を行なえるように、受光素子、例えばフォトダイオードを用いてレーザダイオードの出射光をモニタし、電源にフィードバックすることで、出射光を所望の値で安定して発光するようにコントロールしていた。
【0003】
図5は、従来の光モジュールの構成例を示す図である。例えば、代表的なレーザダイオードである端面発光型レーザ30は、図5(a)に示すとおり光出射面を2面持った構造であるため、一方からの出射光を信号用として光ファイバ4に入射し、他方からの出射光をモニタ用として受光素子3に入射して使用することができる。
【0004】
この様に、モニタ用に特別に光を分岐する必要がないため、端面発光型レーザ30を用いた場合の光モジュール構成は受光素子3例えばフォトダイオードをモニタ用の出射面の近傍に配置するだけでよい。
【0005】
ただし、一般のフォトダイオードは受光構造が面型であるため、端面発光型レーザを基板に実装した場合、フォトダイオードを基板に対し垂直に配置する必要がある。反対に、フォトダイオードを基板に実装した場合、端面発光型レーザを基板に対し垂直に配置する必要がある。
【0006】
このように、端面発光型レーザを用いた場合は、複雑な実装工程が必要となり、特に複数のレーザをアレイ化した光モジュールを作製する場合に問題となる。
【0007】
一方、面発光型レーザは、従来の端面発光型レーザ30に比べて、アレイ配置などの高集積化が可能で、基板への実装性に優れるため、大容量伝送が必要な光通信用レーザや高集積化が必要な光情報処理などに用いるキー部品として、最近注目されている。
【0008】
面発光型レーザにおいては、一般に共振ミラーの一方がレーザダイ内に形成されているため、もう一方のミラーからの出射光のみを使用することができる。よって、出射光をモニタする場合、何らかの方法で光を分離し、受光素子であるフォトダイオードに導く必要がある。
【0009】
光の分離方法としては、従来から、光の一部を透過し、残りの一部を反射するミラー、所謂ハーフミラーを使用する方法が提案されている(特許文献1参照。)。
【0010】
すなわち、図5(b)に示すとおり面発光型レーザ40の上方に、ハーフミラー50を45°に設置し、一部の光を光ファイバ4などに入射するとともに、残りの一部を受光素子3に入射するものである。
【0011】
この場合、ハーフミラー50が必要となるだけでなく、受光素子3はハーフミラー50からの反射光に対して直角に設置する必要があり、モジュールの組立が複雑となり、光軸合わせが困難となる。
【0012】
また、図5(c)に示すとおり、面発光型レーザ40の前方に、ハーフミラー50を45°に設置し、さらにもう一つのミラー51を設置することで、レーザ光の一部を基板100に実装した受光素子3に入射するものも提案されている(特許文献2参照。)。この場合、受光素子3は面発光型レーザと同一基板上に設置でき、実装が比較的容易となるが、ミラーを2枚使用することや光路が長くなることでレンズ60などの光学部品が必要になることもあり、組立が複雑となり、光軸合わせが更に困難となる。
【0013】
また、これらの方法は信号光を基板に対し垂直に出射することから、光ファイバに信号光を入射する場合、光ファイバを基板に対して垂直に配置する必要があるため、実装性に劣るとともに、薄型の光モジュールを実現することが困難である。
【0014】
また、実装をし易くする方法として、面発光型レーザと受光素子であるフォトダイオードとを、同一基板に実装し、面発光レーザからの出射光を反射構造体によって横方向に2分割する例があった(特許文献3参照。)。
【0015】
この例においては、面発光型レーザから出射した光を、ハーフミラーを用いずに、金属等を蒸着したミラーで反射させ、光を2分割させる方法を採っている。そして、空気を媒体とした空間ビームとして2分割された反射光の、一方をモニタ用として、もう一方を信号光として用いる。
【0016】
このミラーは、Si基板等を異方性のウエットエッチング等により特定の面方位に沿って溝を形成した部品に、金属を蒸着するなどして形成される。このためハーフミラー等を用いずに薄型の反射構造体により光を分割できるため、モニタ用の受光素子を発光素子と同一基板に実装できる。
【0017】
この様な構成としたことで、面発光レーザを用いながらも、少ない部品で空間ビームを横方向に分割することができ、薄型化も可能になるなどの特徴があった。
【0018】
【特許文献1】
USP5,771,254 (フロント頁)
【0019】
【特許文献2】
USP5,761,299 (フロント頁)
【0020】
【特許文献3】
特開2002−72025号公報(第1−5頁、図1)
【0021】
【発明が解決しようとする課題】
以上、述べたように、USP5,771,254やUSP5,761,299等のようにハーフミラー等を用いる従来の方法で出射光のモニタ手段を備えた光モジュールを実現しようとした場合、特に複数の面発光型レーザをアレイ化した光モジュールを作製する場合に、ミラーやレンズなどの部品点数が多くなる。
【0022】
また、このことが原因で、組立が複雑化し、高コスト化につながるという課題があった。また、部品の高集積化が困難で、光モジュールの小型化の妨げとなっているという課題があった。
【0023】
更に、特開2002−72025号公報に開示された構成では、光を分光するための反射構造体の作製が難しい。即ち、光の反射構造体を作る際に、反射面を正確に形成する必要があるため、エッチング工程が著しく困難になる。従って、コストが高くなる上に量産には向かないという課題があった。
【0024】
そこで、本発明の目的は、少ない部品で小型・薄型の光モジュールを形成でき、更に発光素子からの発光光を2分割する透明な固形媒体からなる光導波部品をプラスチック等の一体成形部品としたことで、組立が簡易で量産性に富んだ光モジュールを提供することにある。
【0025】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の一つの側面は、基板上に搭載された発光素子及び受光素子と、発光素子からの光を入射する第1の面と、入射した光を異なる2方向に偏向する第2及び第3の面と、第2の面で偏向した第1の光を出射する第4の面と、第3の面で偏向した第2の光を再度偏向する第5の面と、第5の面で偏向した第3の光を受光素子に出射する第6の面とを有し、第1の光と第2の光の進行方向に沿って固形媒体の断面積が連続的に減少する透明な固形媒体からなる光導波部品とを有することを特徴とする光モジュールにある。
【0026】
この様に第1と第2の光の進行方向に沿って固形媒体の断面積が連続的に減少する構成としたことで、第1と第2の光の集光作用が高まり、より受光素子や光ファイバとの結合効率が増大する。
【0027】
また、本発明の他の側面は、光導波部品をプラスチック等の一体成形部品とすることで、組立が簡易になり量産性が向上することにある。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を説明する。しかしながら、本発明の保護範囲は、以下の実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物にまで及ぶものである。
【0029】
図1は、本発明の光モジュールの形態例を示す図である。図1(a)は、光モジュールの断面図であり、図1(b)は光モジュールの斜視図である。
【0030】
まず、基板上に発光素子2と受光素子3が実装され、透明な固形媒体からなる光導波部品1が、発光素子2と受光素子3の上に図示しない冶具により固定されている。
【0031】
発光素子2、例えば面発光素子から出射した光は、まず透明な固形媒体からからなる光導波部品1の第1の面10へと入射する。この時に、高い光結合を得るためには、第1の面10の面積が発光素子の発光面積よりも大きいことが望ましい。
【0032】
こうして、透明な固形媒体からからなる光導波部品に入射した光は、光導波部品に設けられた第2の面11と第3の面12で偏向される。ここで、第2の面11で偏向された光を第1の光とし、第3の面12で偏向された光を第2の光とする。
【0033】
まず、第1の光は、第2の面11から第4の面13へと伝播する際に、透明な固形媒体からなる光導波部品の断面積が連続的に減少しているため、言い換えればテーパ状に導波路が狭まっているために集光され、光強度の減衰を抑えることができるという特徴を有している。
【0034】
そして、光導波部品1の第4の面13から出射された第1の光は、例えば光ファイバ4のコア部5と効率よく光結合して光信号を伝播する。この時、第4の面13の面積が、光ファイバのコア部5の面積よりも小さいと、第4の面13から出射された光の殆どをコア部5に入射できるため、より結合効率を上げることができる。
【0035】
また、同様にして第2の光も第3の面12から第5の面14まで伝播する際に、透明な固形媒体からなる光導波部品1の断面積が連続的に減少しているため、光強度の減衰を抑えられ、第5の面14で再度偏向され、第3の光となる。
【0036】
そして、第3の光は光導波部品の第6の面15から出射して、発光素子2と同じ基板に実装された受光素子3に効率よく入射して、その強度をモニタされる。この時、第6の面15の面積が、受光素子3の受光径より小さい面積であると、第6の面から出射された光の殆どを受光部に入射できるため、より結合効率を上げることができる。そして、モニタされた光はその強度が所望の値で安定するように、面発光素子2にフィードバックされる。
【0037】
通常は、上記した第2の面11と第3の面12で、分割した光の割合は、第2の面11で偏向された第1の光が全発光光の95%程度で、第2の面12で偏向された第2の光は残りの5%程度である。
【0038】
図6は、分割する光の割合を制御する方法の一例を示す図である。この例においては、第1の面10から入射した光が、全て第2の面11と第3の面12に入射した場合を前提とする。図6 (a)においては、第2の面11の面積11aと、第3の面12の面積12aとが同じ面積である場合を示している。この場合は分割される光量は、同じであり50%同士となる。
【0039】
しかし、図6(b)に示すように第2の面11の面積11bと、第3の面12の面積12bとが異なっていた場合、面積11bと面積12bとの比率によって分割する光の量が変わり、面積が大きいほど分割する光量が大きい。従って、図6(b)に示す場合では、第2の面11の面積が大きいので、偏向する光の量も多い。この様に、光導波部品1の第2の面11と第3の面12とに、全発光光が入射する場合、第2の面11と第3の面12との、面積の比率を変化させることによって、分割する光の量を制御することができる。モニタするための光量はそれ程多くを必要としないため、第3の面12で偏向する光の量も少なくてよい。
【0040】
以上の構成から、本実施の形態例における光モジュールを得ることができる。続いて、以下に本発明の実施の形態例における透明な固形媒体からなる光導波部品について詳細に説明する。この透明な固形媒体からなる光導波部品は、上記した光モジュール以外にも適用可能なものである。
【0041】
透明な固形媒体からなる光導波部品は、プラスチック又は低融点ガラス等の材料からなり、材料が溶融した状態で、型に流し込み一体成形する。この様な形成方法を用いるため従来のように、複雑な光軸合わせや困難なエッチングなどが不要となり、極めて精密な光導波部品を容易に、且つ大量に生産することが可能である。
【0042】
また、1つの部品でありながら、光の出射面にもしくは光の偏向面に向かって断面積が連続的に減少しているため、集光作用が働き信号光を光ファイバ等の伝送媒体に効率よく入射できるほか、モニタ用の受光素子にも効率よく入射することができる。
【0043】
図2は、凸レンズを有する透明な固形媒体からなる光導波部品を実装した光モジュールの断面図である。図2に示す様に、この透明な固形媒体からなる光導波部品の入射面、出射面にレンズを設けることにより、更に光の結合効率を上げることができる。
【0044】
例えば、面発光素子からの光を入射する第1の面に凸レンズ7を設けることによって入射光の結合効率を高めることができる。更に、光の出射面である第4の面に凸レンズ8を設ければ、光ファイバとの結合効率が上昇し、同じく第6の面に凸レンズ9を設ければ、受光素子3との結合効率が上昇する。
【0045】
図3は、透明な固形媒体からなる光導波部品1を複数個並列に並べた光モジュールの斜視図である。図3に示すとおり、透明な固形媒体からなる光導波部品は、発光素子2と受光素子3が複数個並列して同一基板上に配置されたアレイ構造のものに対しても適用することが可能である。図1(b)に示した透明な固形媒体からなる光導波部品1を複数組有し、その1部で互いに連結した単一の固形媒体とすることで、組立を容易にすることができる。
【0046】
ここで、隣接した透明な固形媒体の連続部は、第1の面10の側面とすることが望ましい。なぜなら、第1の面10の近傍では、隣接した透明媒体と光学的につながっていても、発光素子からの入射光の広がりが少ない領域であるため、隣接した透明な固形媒体への光の漏れが発生しないためである。そして、各光導波部品の断面積が連続的に減少する光導波路部分は、くし歯状に分離していることが望ましい。
【0047】
図4は、第2の透明な固形媒体からなる支持体を用いた光モジュールを示す図である。図4(a)に示すとおり、光導波部品の機械的強度を補強し、支持するため、上記した透明な固形媒体からなる光導波部品1を第1の固形媒体とするならば、その上面(図示せず)あるいは下面に第2の透明な固形媒体からなる支持体6を有していても良い。
【0048】
ここで、第1の固形媒体と第2の固形媒体は物理的に結合された1つの部品であってもよいし、別々の部品であってもよい。しかし、第1の透明な固形媒体からなる光導波部品1の性能を維持するため、第2の透明な固形媒体からなる支持体6は、第1の透明な固形媒体よりも低屈折率であることが望ましい。
【0049】
また、図4(b)に示すとおり、この透明な固形媒体からなる光導波部品1は、光ファイバを固定するための構造体、例えば、V溝20を形成した構造体21を、第4の面の延長上近傍に有していてもよい。
【0050】
または、上記した第2の透明な固形媒体からなる支持体6が、光ファイバを固定するための構造体、例えば、V溝20を形成した構造体21を、第4の面の延長上近傍に有していてもよい。
【0051】
このような構成をとることで、ファイバ固定用の部品を別途用意する必要がなくなるとともに、第4の面と光ファイバとの光軸合わせが容易となる。
【0052】
以上、実施の形態例をまとめると以下の付記の通りである。
【0053】
(付記1)透明な固形媒体からなる光導波部品であって、
光を入射する第1の面と、
前記入射した光を異なる2方向に偏向する第2及び第3の面と、
前記第2の面で偏向した第1の光を出射する第4の面と、
前記第3の面で偏向した第2の光を再度偏向する第5の面と、
前記第5の面で偏向した第3の光を出射する第6の面とを有し、
前記第1の光と前記第2の光の進行方向に沿って前記固形媒体の断面積が連続的に減少していることを特徴とする光導波部品。
【0054】
(付記2)付記1において、
前記光導波部品が、プラスチック又は低融点ガラスの成形体であることを特徴とする光導波部品。
【0055】
(付記3)基板上に搭載された発光素子及び受光素子と、
前記発光素子からの光を入射する第1の面と、前記入射した光を異なる2方向に偏向する第2及び第3の面と、前記第2の面で偏向した第1の光を出射する第4の面と、前記第3の面で偏向した第2の光を再度偏向する第5の面と、前記第5の面で偏向した第3の光を前記受光素子に出射する第6の面とを有し、前記第1の光と前記第2の光の進行方向に沿って前記固形媒体の断面積が連続的に減少する透明な固形媒体からなる光導波部品と
を有することを特徴とする光モジュール。
【0056】
(付記4)付記3において、
前記第1の面、前記第4の面、及び第6の面の少なくとも一つが凸レンズ形状を有すること
を特徴とする光モジュール。
【0057】
(付記5)付記3又は付記4において、
更に、前記透明な固形媒体からなる光導波部品が、前記第4の面から出射する光と結合する光ファイバを固定する凹部を有すること
を特徴とする光モジュール。
【0058】
(付記6)付記3乃至付記5のいずれかにおいて、
前記透明な固形媒体からなる光導波部品が出射する光の方向に複数個並列に配置され、当該複数の部品が一体に形成されていること
を特徴とする光モジュール。
【0059】
(付記7)付記3乃至付記6のいずれかにおいて、
更に、前記透明な固形媒体からなる光導波部品が、当該部品よりも低屈折率の透明な固形媒体からなる支持体を有すること
を特徴とする光モジュール。
【0060】
(付記8)付記3乃至付記7のいずれかにおいて、
前記光導波部品が、プラスチック又は低融点ガラスの成形体であることを特徴とする光モジュール。
【0061】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本実施の形態例での光モジュールでは同一基板上に発光素子と受光素子を搭載し、さらに1つの透明な固形媒体からなる光導波部品を配置するだけで、モニタ手段を有した光モジュールを容易に組立可能である。
【0062】
また、発光素子、受光素子、透明な固形媒体からなる光導波部品、光ファイバの全てを基板に対して平行に配置することができ、部品の実装性に優れている。更に、高集積化が可能で、光モジュールの小型化・薄型化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光モジュールの形態例を示す図である。
【図2】凸レンズを有する透明な固形媒体からなる光導波部品を実装した光モジュールの断面図である。
【図3】透明な固形媒体からなる光導波部品を複数個並列に並べた光モジュールの斜視図である。
【図4】第2の透明な固形媒体からなる支持体を用いた光モジュールを示す図である。
【図5】従来の光モジュールの構成例を示す図である。
【図6】分割する光の割合を制御する方法の一例を示す図である。
【符号の説明】
1 透明な固形媒体からなる光導波部品
2 発光素子
3 受光素子
4 光ファイバ
5 コア部
6 第2の透明な固形媒体
7,8,9 凸レンズ
10 第1の面
11 第2の面
12 第3の面
13 第4の面
14 第5の面
15 第6の面
20 V溝
21 V溝を形成した構造体
100 基板
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical module used for, for example, optical communication and optical information processing, and more particularly to an optical transmission module having a configuration for monitoring a light output of a light emitting element such as a surface emitting laser diode. .
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a light emitting element such as a laser diode, the light emitted from the laser diode is monitored using a light receiving element such as a photodiode and fed back to a power source so that stable optical communication and optical information processing can be performed. The emitted light was controlled so as to emit light stably at a desired value.
[0003]
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional optical module. For example, since the edge-emitting laser 30 which is a typical laser diode has a structure having two light emitting surfaces as shown in FIG. 5A, the emitted light from one is used as a signal for the optical fiber 4. The incident light and the outgoing light from the other can be used by being incident on the light receiving element 3 for monitoring.
[0004]
As described above, since it is not necessary to split light specially for monitoring, the optical module configuration in the case of using the edge-emitting laser 30 is merely arranging the light receiving element 3, for example, a photodiode in the vicinity of the emission surface for monitoring. It's okay.
[0005]
However, since the light receiving structure of a general photodiode is a surface type, when an edge-emitting laser is mounted on a substrate, the photodiode needs to be arranged perpendicular to the substrate. On the other hand, when the photodiode is mounted on the substrate, the edge-emitting laser needs to be arranged perpendicular to the substrate.
[0006]
As described above, when an edge-emitting laser is used, a complicated mounting process is required, which becomes a problem particularly when an optical module in which a plurality of lasers are arrayed is manufactured.
[0007]
On the other hand, the surface emitting laser can be highly integrated, such as an array arrangement, and can be mounted on a substrate as compared with the conventional edge emitting laser 30, and can be mounted on a substrate. Recently, it has been attracting attention as a key component used for optical information processing that requires high integration.
[0008]
In the surface emitting laser, since one of the resonance mirrors is generally formed in the laser die, only the emitted light from the other mirror can be used. Therefore, when monitoring the emitted light, it is necessary to separate the light by some method and guide it to a photodiode as a light receiving element.
[0009]
As a method of separating light, a method of using a so-called half mirror that transmits a part of light and reflects the remaining part has been proposed (see Patent Document 1).
[0010]
That is, as shown in FIG. 5 (b), the half mirror 50 is installed at 45 ° above the surface emitting laser 40, and a part of the light is incident on the optical fiber 4 and the remaining part of the light receiving element 3 is incident.
[0011]
In this case, not only the half mirror 50 is required, but also the light receiving element 3 needs to be installed at right angles to the reflected light from the half mirror 50, which makes the assembly of the module complicated and makes it difficult to align the optical axis. .
[0012]
Further, as shown in FIG. 5C, a half mirror 50 is installed at 45 ° in front of the surface emitting laser 40 and another mirror 51 is installed, so that a part of the laser light is transferred to the substrate 100. A device that is incident on the light receiving element 3 mounted on is also proposed (see Patent Document 2). In this case, the light receiving element 3 can be installed on the same substrate as the surface emitting laser and can be mounted relatively easily. However, an optical component such as the lens 60 is required due to the use of two mirrors and a long optical path. As a result, the assembly becomes complicated and the optical axis alignment becomes more difficult.
[0013]
In addition, since these methods emit signal light perpendicular to the substrate, when signal light is incident on the optical fiber, it is necessary to arrange the optical fiber perpendicular to the substrate. It is difficult to realize a thin optical module.
[0014]
Further, as a method for facilitating the mounting, there is an example in which a surface emitting laser and a photodiode as a light receiving element are mounted on the same substrate, and light emitted from the surface emitting laser is divided into two laterally by a reflecting structure. (See Patent Document 3).
[0015]
In this example, the light emitted from the surface emitting laser is reflected by a mirror deposited with metal or the like without using a half mirror, and the light is divided into two. Then, one of the reflected light divided into two as a spatial beam using air as a medium is used for monitoring and the other is used as signal light.
[0016]
This mirror is formed by vapor-depositing a metal on a component in which a groove is formed along a specific plane direction by anisotropic wet etching or the like on a Si substrate or the like. For this reason, since light can be divided by a thin reflective structure without using a half mirror or the like, the light receiving element for monitoring can be mounted on the same substrate as the light emitting element.
[0017]
With such a configuration, while using a surface emitting laser, it is possible to divide a spatial beam in a horizontal direction with a small number of parts, and to reduce the thickness.
[0018]
[Patent Document 1]
USP5,771,254 (front page)
[0019]
[Patent Document 2]
USP5,761,299 (front page)
[0020]
[Patent Document 3]
JP 2002-72025 A (Page 1-5, FIG. 1)
[0021]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, when trying to realize an optical module equipped with a means for monitoring emitted light by a conventional method using a half mirror, such as USP 5,771,254, USP 5,761,299, etc., in particular, a plurality of surface emitting types When manufacturing an optical module in which lasers are arrayed, the number of components such as mirrors and lenses increases.
[0022]
In addition, due to this, there is a problem that the assembly is complicated and the cost is increased. In addition, there is a problem that it is difficult to achieve high integration of components, which hinders miniaturization of the optical module.
[0023]
Furthermore, in the configuration disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-72025, it is difficult to produce a reflective structure for separating light. That is, when the light reflecting structure is made, it is necessary to accurately form the reflecting surface, so that the etching process becomes extremely difficult. Therefore, there is a problem that the cost is high and it is not suitable for mass production.
[0024]
Accordingly, an object of the present invention is to form a small and thin optical module with a small number of components, and further, an optical waveguide component made of a transparent solid medium that divides the light emitted from the light emitting element into two is formed as an integrally molded component such as plastic. Thus, it is an object to provide an optical module that is easy to assemble and has high productivity.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, a light-emitting element and a light-receiving element mounted on a substrate, a first surface on which light from the light-emitting element is incident, and incident light are different from each other. Second and third surfaces that deflect in the direction, a fourth surface that emits the first light deflected by the second surface, and a fifth surface that deflects the second light deflected by the third surface again. And a sixth surface for emitting the third light deflected by the fifth surface to the light receiving element, and a cross-sectional area of the solid medium along the traveling direction of the first light and the second light And an optical waveguide component made of a transparent solid medium that continuously decreases.
[0026]
As described above, the configuration in which the cross-sectional area of the solid medium continuously decreases along the traveling direction of the first and second lights increases the condensing action of the first and second lights, thereby further increasing the light receiving element. And the coupling efficiency with the optical fiber increases.
[0027]
Another aspect of the present invention is that the optical waveguide component is an integrally molded component such as plastic, so that assembly is simplified and mass productivity is improved.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the protection scope of the present invention is not limited to the following embodiments, but extends to the invention described in the claims and equivalents thereof.
[0029]
FIG. 1 is a diagram showing an example of an optical module according to the present invention. FIG. 1A is a cross-sectional view of the optical module, and FIG. 1B is a perspective view of the optical module.
[0030]
First, the light emitting element 2 and the light receiving element 3 are mounted on a substrate, and the optical waveguide component 1 made of a transparent solid medium is fixed on the light emitting element 2 and the light receiving element 3 with a jig (not shown).
[0031]
The light emitted from the light emitting element 2, for example, the surface light emitting element, first enters the first surface 10 of the optical waveguide component 1 made of a transparent solid medium. At this time, in order to obtain high optical coupling, it is desirable that the area of the first surface 10 is larger than the light emitting area of the light emitting element.
[0032]
Thus, the light incident on the optical waveguide component made of a transparent solid medium is deflected by the second surface 11 and the third surface 12 provided on the optical waveguide component. Here, the light deflected on the second surface 11 is referred to as first light, and the light deflected on the third surface 12 is referred to as second light.
[0033]
First, when the first light propagates from the second surface 11 to the fourth surface 13, the cross-sectional area of the optical waveguide component made of a transparent solid medium continuously decreases. Since the waveguide is narrowed in a tapered shape, the light is condensed and the attenuation of light intensity can be suppressed.
[0034]
And the 1st light radiate | emitted from the 4th surface 13 of the optical waveguide component 1 is optically coupled with the core part 5 of the optical fiber 4, for example, and propagates an optical signal. At this time, if the area of the fourth surface 13 is smaller than the area of the core portion 5 of the optical fiber, most of the light emitted from the fourth surface 13 can be incident on the core portion 5. Can be raised.
[0035]
Similarly, when the second light also propagates from the third surface 12 to the fifth surface 14, the cross-sectional area of the optical waveguide component 1 made of a transparent solid medium continuously decreases. The attenuation of the light intensity is suppressed, and the light is deflected again by the fifth surface 14 to become third light.
[0036]
Then, the third light is emitted from the sixth surface 15 of the optical waveguide component, efficiently enters the light receiving element 3 mounted on the same substrate as the light emitting element 2, and the intensity thereof is monitored. At this time, if the area of the sixth surface 15 is smaller than the light receiving diameter of the light receiving element 3, most of the light emitted from the sixth surface can be incident on the light receiving portion, thereby further increasing the coupling efficiency. Can do. The monitored light is fed back to the surface light emitting element 2 so that the intensity is stabilized at a desired value.
[0037]
Usually, the ratio of the light divided by the second surface 11 and the third surface 12 described above is such that the first light deflected by the second surface 11 is about 95% of the total light emission, The remaining second light deflected by the surface 12 is about 5%.
[0038]
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a method for controlling the ratio of light to be divided. In this example, it is assumed that all the light incident from the first surface 10 is incident on the second surface 11 and the third surface 12. FIG. 6A shows a case where the area 11a of the second surface 11 and the area 12a of the third surface 12 are the same area. In this case, the divided light amounts are the same and are 50%.
[0039]
However, when the area 11b of the second surface 11 and the area 12b of the third surface 12 are different as shown in FIG. 6B, the amount of light divided by the ratio of the area 11b and the area 12b The amount of light to be divided increases as the area increases. Therefore, in the case shown in FIG. 6B, since the area of the second surface 11 is large, the amount of light to be deflected is large. As described above, when all the emitted light is incident on the second surface 11 and the third surface 12 of the optical waveguide component 1, the ratio of the areas of the second surface 11 and the third surface 12 is changed. By doing so, the amount of light to be split can be controlled. Since the amount of light for monitoring does not need that much, the amount of light deflected by the third surface 12 may be small.
[0040]
From the above configuration, the optical module in the present embodiment can be obtained. Next, the optical waveguide component made of a transparent solid medium in the embodiment of the present invention will be described in detail below. This optical waveguide component made of a transparent solid medium can be applied to other than the above-described optical module.
[0041]
An optical waveguide component made of a transparent solid medium is made of a material such as plastic or low-melting glass, and is poured into a mold and integrally formed in a molten state. Since such a forming method is used, complicated optical axis alignment and difficult etching are not required as in the prior art, and extremely precise optical waveguide components can be easily and mass-produced.
[0042]
In addition, although it is a single component, the cross-sectional area continuously decreases toward the light exit surface or toward the light deflection surface, so that the condensing function works and the signal light is efficiently transmitted to an optical fiber or other transmission medium. In addition to being able to enter well, it can also efficiently enter the light receiving element for monitoring.
[0043]
FIG. 2 is a cross-sectional view of an optical module on which an optical waveguide component made of a transparent solid medium having a convex lens is mounted. As shown in FIG. 2, the light coupling efficiency can be further increased by providing lenses on the entrance surface and exit surface of the optical waveguide component made of this transparent solid medium.
[0044]
For example, the coupling efficiency of incident light can be increased by providing the convex lens 7 on the first surface on which light from the surface light emitting element is incident. Furthermore, if the convex lens 8 is provided on the fourth surface, which is the light exit surface, the coupling efficiency with the optical fiber is increased, and if the convex lens 9 is provided on the sixth surface, the coupling efficiency with the light receiving element 3 is increased. Rises.
[0045]
FIG. 3 is a perspective view of an optical module in which a plurality of optical waveguide components 1 made of a transparent solid medium are arranged in parallel. As shown in FIG. 3, the optical waveguide component made of a transparent solid medium can be applied to an array structure in which a plurality of light emitting elements 2 and light receiving elements 3 are arranged in parallel on the same substrate. It is. Assembling can be facilitated by providing a plurality of sets of optical waveguide components 1 made of a transparent solid medium shown in FIG. 1 (b) and connecting them at one part to a single solid medium.
[0046]
Here, it is desirable that the adjacent continuous portion of the transparent solid medium is the side surface of the first surface 10. This is because, in the vicinity of the first surface 10, even though it is optically connected to the adjacent transparent medium, it is a region where the spread of incident light from the light emitting element is small, so that light leaks to the adjacent transparent solid medium. This is because no occurrence occurs. And it is desirable to isolate | separate the optical waveguide part in which the cross-sectional area of each optical waveguide component reduces continuously in a comb-tooth shape.
[0047]
FIG. 4 is a diagram showing an optical module using a support made of a second transparent solid medium. As shown in FIG. 4A, in order to reinforce and support the mechanical strength of the optical waveguide component, if the optical waveguide component 1 made of a transparent solid medium is used as the first solid medium, its upper surface ( (Not shown) or a support 6 made of a second transparent solid medium may be provided on the lower surface.
[0048]
Here, the first solid medium and the second solid medium may be one part physically coupled or may be separate parts. However, in order to maintain the performance of the optical waveguide component 1 made of the first transparent solid medium, the support 6 made of the second transparent solid medium has a lower refractive index than that of the first transparent solid medium. It is desirable.
[0049]
Further, as shown in FIG. 4B, the optical waveguide component 1 made of this transparent solid medium has a structure for fixing an optical fiber, for example, a structure 21 having a V groove 20 formed thereon. You may have in the vicinity on the extension of a surface.
[0050]
Alternatively, the support 6 made of the second transparent solid medium described above has a structure for fixing the optical fiber, for example, the structure 21 having the V-groove 20 formed in the vicinity of the extension of the fourth surface. You may have.
[0051]
By adopting such a configuration, it becomes unnecessary to separately prepare a fiber fixing component, and the optical axis alignment between the fourth surface and the optical fiber is facilitated.
[0052]
The exemplary embodiments are summarized as follows.
[0053]
(Appendix 1) An optical waveguide component made of a transparent solid medium,
A first surface on which light is incident;
Second and third surfaces for deflecting the incident light in two different directions;
A fourth surface for emitting the first light deflected by the second surface;
A fifth surface for again deflecting the second light deflected by the third surface;
A sixth surface for emitting third light deflected by the fifth surface,
An optical waveguide component, wherein a cross-sectional area of the solid medium continuously decreases along a traveling direction of the first light and the second light.
[0054]
(Appendix 2) In Appendix 1,
The optical waveguide component is a molded body of plastic or low-melting glass.
[0055]
(Additional remark 3) The light emitting element and light receiving element which were mounted on the board | substrate,
A first surface on which light from the light emitting element is incident; a second and third surfaces that deflect the incident light in two different directions; and a first light that is deflected on the second surface. A fourth surface, a fifth surface for deflecting the second light deflected by the third surface again, and a sixth surface for emitting the third light deflected by the fifth surface to the light receiving element. And an optical waveguide component made of a transparent solid medium in which a cross-sectional area of the solid medium continuously decreases along the traveling direction of the first light and the second light. And optical module.
[0056]
(Appendix 4) In Appendix 3,
An optical module, wherein at least one of the first surface, the fourth surface, and the sixth surface has a convex lens shape.
[0057]
(Appendix 5) In Appendix 3 or Appendix 4,
Furthermore, the optical waveguide component made of the transparent solid medium has a recess for fixing an optical fiber coupled with light emitted from the fourth surface.
[0058]
(Appendix 6) In any one of Appendices 3 to 5,
An optical module, wherein a plurality of optical waveguide components made of a transparent solid medium are arranged in parallel in the direction of emitted light, and the plurality of components are integrally formed.
[0059]
(Appendix 7) In any one of Appendices 3 to 6,
Furthermore, the optical waveguide component made of the transparent solid medium has a support made of a transparent solid medium having a lower refractive index than that of the component.
[0060]
(Appendix 8) In any one of Appendices 3 to 7,
An optical module, wherein the optical waveguide component is a molded body of plastic or low-melting glass.
[0061]
【The invention's effect】
As described above in detail, the optical module according to the present embodiment has a light emitting element and a light receiving element mounted on the same substrate, and is further provided with an optical waveguide component made of one transparent solid medium. The optical module having the means can be easily assembled.
[0062]
In addition, all of the light emitting element, the light receiving element, the optical waveguide component made of a transparent solid medium, and the optical fiber can be arranged in parallel to the substrate, and the component mountability is excellent. Further, high integration is possible, and the optical module can be reduced in size and thickness.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of an optical module according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of an optical module on which an optical waveguide component made of a transparent solid medium having a convex lens is mounted.
FIG. 3 is a perspective view of an optical module in which a plurality of optical waveguide components made of a transparent solid medium are arranged in parallel.
FIG. 4 is a diagram showing an optical module using a support made of a second transparent solid medium.
FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional optical module.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a method for controlling the ratio of light to be divided.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical waveguide component which consists of a transparent solid medium 2 Light emitting element 3 Light receiving element 4 Optical fiber 5 Core part 6 2nd transparent solid medium 7, 8, 9 Convex lens 10 1st surface 11 2nd surface 12 3rd Surface 13 Fourth surface 14 Fifth surface 15 Sixth surface 20 V-groove 21 Structure 100 formed with V-groove

Claims (4)

透明な固体媒体からなり、光通信及び光情報処理の何れか一方または双方に用いられる光導波路部品であって
光を入射する第1の面と、
前記入射した光を異なる2方向に偏向する第2及び第3の面と、
前記第2の面で偏向した第1の光の進行方向に位置し、前記第1の光を出射する第4の面と、
前記第3の面で偏向した第2の光の進行方向に位置し、前記第2の光を再度偏向する第5の面と、
前記第5の面で偏向した第3の光の進行方向に位置し、前記第3の光を出射する第6の面とを有し、
前記第4の面は前記入射した光に垂直な方向に光を出射し、前記第6の面は前記入射した光とは逆方向に光を出射し、
記第1の光と前記第2の光の進行方向に沿って前記固形媒体の断面積が連続的に減少し光を集光していることを特徴とする光導波部品。
A first surface for incident light of a transparent solid medium, an optical waveguide component used in one or both of optical communication and optical information processing,
Second and third surfaces for deflecting the incident light in two different directions;
A fourth surface that is positioned in the traveling direction of the first light deflected by the second surface and emits the first light ;
A fifth surface located in the traveling direction of the second light deflected by the third surface and deflecting the second light again;
Located in the traveling direction of the third light deflected by the fifth surface, it has a sixth surface that emits the third light,
The fourth surface emits light in a direction perpendicular to the incident light, the sixth surface emits light in a direction opposite to the incident light,
Before SL first light and the second optical waveguide part cross-sectional area of the solid medium along the light traveling direction is characterized in that it condenses continuously reduced light.
基板上に搭載された発光素子及び受光素子と、
透明な固形媒体からなり、前記発光素子からの光を入射する第1の面と、前記入射した光を異なる2方向に偏向する第2及び第3の面と、前記第2の面で偏向した第1の光の進行方向に位置し、前記第1の光を出射する第4の面と、前記第3の面で偏向した第2の光の進行方向に位置し、前記第2の光を再度偏向する第5の面と、前記第5の面で偏向した第3の光の進行方向に位置し、前記第3の光を前記受光素子に出射する第6の面とを有し、前記第4の面は前記入射した光に垂直な方向に光を出射し、前記第6の面は前記入射した光とは逆方向に光を出射し、前記第1の光と前記第2の光の進行方向に沿って前記固形媒体の断面積が連続的に減少し光を集光している光導波部品を有し、
光通信及び光情報処理の何れか一方または双方に用いられる光モジュール。
A light emitting element and a light receiving element mounted on the substrate,
A transparent solid medium, a first surface that incident light from the front Symbol light emitting element, a second and a third surface that deflects the two different directions light the incident, deflected by the second surface The second light is positioned in the traveling direction of the first light and is disposed in the traveling direction of the fourth surface that emits the first light and the second light deflected by the third surface. It possesses a fifth surface for deflecting again located in the traveling direction of the fifth third light deflected in terms of, and a sixth surface for emitting the third light to the light receiving element, the fourth surface is a light emitted in a direction perpendicular to the light the incident surface of the sixth light emitted in the opposite direction to the light the incident, before Symbol first light and the second An optical waveguide component in which the cross-sectional area of the solid medium continuously decreases along the light traveling direction to collect light ;
An optical module used for one or both of optical communication and optical information processing .
請求項2において、
前記透明な固形媒体からなる光導波部品が出射する光の方向に複数個並列に配置され、当該複数の部品が一体に形成されていること
を特徴とする光モジュール。
Oite to claim 2,
An optical module, wherein a plurality of optical waveguide components made of a transparent solid medium are arranged in parallel in the direction of the emitted light, and the plurality of components are integrally formed.
請求項2又は請求項3において、
更に、前記透明な固形媒体からなる光導波部品が、当該部品よりも低屈折率の透明な固形媒体からなる支持体を有すること
を特徴とする光モジュール。
Oite to claim 2 or claim 3,
Furthermore, the optical waveguide component made of a transparent solid medium has a support made of a transparent solid medium having a lower refractive index than that of the component.
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