JP4724648B2 - 光学素子およびこれを備えた光モジュール用ホルダ、光モジュールならびに光コネクタ - Google Patents

光学素子およびこれを備えた光モジュール用ホルダ、光モジュールならびに光コネクタ Download PDF

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Description

本発明は、光学素子およびこれを備えた光モジュール用ホルダ、光モジュールならびに光コネクタに係り、特に、光伝送路と光素子との間で結合する光の光量を減衰させるのに好適な光学素子およびこれを備えた光モジュール用ホルダ、光モジュールならびに光コネクタに関する。
従来から、光ファイバを用いた光通信を行う技術として、光ファイバと光電変換素子（半導体レーザ等）とを、光学面（例えば、レンズ面）を備えた光学素子にそれぞれ取付け、この光学素子の光学面による光の透過や屈折を利用して光ファイバと光電変換素子とを光学的に結合することが行われていた。
このような光ファイバを用いた光通信においては、通信規格や安全性等の理由により、光ファイバと光電変換素子との間で光学素子を介して結合させる光の光量を減衰させることが要求されており、このような要求に応えるべく、従来から、光学素子には、光吸収材、光吸収膜および回折格子等が備えられていた。
このような光量を減衰させる機能を有する光学素子に関する従来技術としては、例えば、特許文献１および特許文献２に開示されている技術が知られている。
すなわち、特許文献１には、プラスチック製の集光レンズにおけるレンズ表面に同心円状の回折輪帯構造を形成することによって、回折光の出力値を制限することができる半導体レーザモジュールが開示されている。
また、特許文献２には、平坦なガラス等の基板上に、金属または誘電体を蒸着またはスパッタを用いて積層することによって形成された光減衰手段を備えた光モジュールが開示されている。
特開平１１−１４２６９６号公報 特開平１１−１１９０６３号公報
しかしながら、特許文献１および２に開示された従来技術は、以下に述べるような光学特性上または製造上の問題を有している。
特許文献１においては、集光レンズの材料として、光吸収材が添加されたプラスチック材料を用いる旨が開示されているが、このように、光吸収材をプラスチック材料に添加すると、添加された光吸収材の濃度のばらつきによって光吸収量（換言すれば光量の減衰量）が変化し、光学素子から出射される光の安定性を失う原因にもなる。さらには、プラスチック材料の透過率に応じて光吸収材の混入量を変更することが必要になり、高コスト化を招く虞がある。
また、特許文献２に記載の光モジュールは、金属のスパッタや蒸着あるいは誘電体の積層を要するため、製造工程の複雑化や高コスト化を招く虞がある。
さらに、特許文献２においては、光減衰手段と集光レンズとが別体に形成されているため、組立時等の製造工程の複雑化や部品点数の増大による高コスト化を招き、ひいては所望の光学特性を得ようとする際の障害になり得る。
そこで、本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、光伝送路と光素子との間で結合させる光の光量を屈折作用を利用して高精度に減衰させることができ、ひいては、製造コストを削減しつつ適切な光通信を実現することができる光学素子およびこれを備えた光モジュール用ホルダ、光モジュールならびに光コネクタを提供することを目的とするものである。
前述した目的を達成するため、本発明の請求項１に係る光学素子の特徴は、光伝送路と、光の発光および／または受光を行う光素子との間の光路上に配置された状態において、前記光伝送路と前記光素子との間で結合される光の光量を減衰させる光学素子において、光学素子本体における前記光伝送路と前記光素子との間の光路中に配置される光学面に、入射した光を屈折させて偏向させることによって前記光伝送路と前記光素子との間で結合される光の光量を減衰させる光減衰屈折面が形成され、前記光減衰屈折面が、前記光学面から凹入された溝部であって、前記光学面の光軸を含む平面による断面形状が前記光軸に対して傾きを有する楔形状の溝部に形成され、かつ、前記光軸方向から見た形状が円形状、輪帯形状または矩形状に形成されている点にある。
そして、この請求項１に係る発明によれば、光減衰屈折面による光の屈折作用を用いて光伝送路と光素子との間で結合される光の光量を減衰させることが可能となるので、光学素子の製造コストを抑えることができるとともに、適切な光通信を実現することができる。また、光減衰屈折面を光の屈折に好適な傾きを有する形状に形成することができるので、コストをさらに削減することができるとともに、さらに適切な光通信を実現することができる。さらに、光減衰屈折面を光学面から凹入された溝部に形成することによって、光減衰屈折面を光学面から突出形成する場合に比べて光通信に用いる光を光学面に適切に入射させることができるので、さらに適切な光通信を実現することができ、また、光学素子を形成する材料の使用量を低減させてコストをさらに削減することができる。さらにまた、光減衰屈折面を簡易かつ光の屈折に好適な傾斜面形状に形成することができるので、コストをさらに削減することができるとともに、さらに適切な光通信を実現することができる。
また、請求項２に係る光学素子の特徴は、請求項１において、前記光減衰屈折面が、前記光軸方向から見た形状が輪帯形状に形成され、前記光軸に直交する高さ方向における所定の占有範囲にわたって形成され、前記光伝送路と前記光素子との間で結合される光の光量を、前記光学面が前記光減衰屈折面を有しない場合に比べて１７〜３５％減衰可能とされている点にある。
また、請求項３に係る光学素子の特徴は、請求項１または２において、前記光学面が前記光伝送路と前記光素子との間で光を結合させる機能を有する点にある。
そして、この請求項３に係る発明によれば、光学面に入射した光を光通信に有効に利用することができる。
さらに、請求項４に係る光学素子の特徴は、請求項１〜３のいずれか１項において、前記光学面および前記光減衰屈折面が樹脂材料によって一体成形されている点にある。
そして、この請求項４に係る発明によれば、光学面と光減衰屈折面とを安価な樹脂材料を用いて一体成形することができるので、製造コストをさらに削減することができるとともに、製造工数を削減して量産性を向上させることができる。
さらにまた、請求項５に係る光モジュール用ホルダの特徴は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学素子と、光伝送路の端部を取付けるための光伝送路取付部と、光の発光および／または受光を行う光素子を取り付けるための光素子取付部とを備え、前記光学素子、前記光伝送路取付部および前記光素子取付部が樹脂材料によって一体成形されている点にある。
そして、この請求項５に係る発明によれば、光減衰屈折面による光の屈折作用を用いて光伝送路と光素子との間で結合される光の光量を減衰させることが可能となるとともに、樹脂材料の一体成形によって形成することが可能となるので、光モジュール用ホルダの製造コストを削減することができるとともに、適切な光通信を実現することができる。
また、請求項６に係る光モジュールの特徴は、請求項５に記載の光モジュール用ホルダと、光の発光および／または受光を行う光素子とを備えた点にある。
そして、この請求項６に係る発明によれば、光減衰屈折面による光の屈折作用を用いて光伝送路と光素子との間で結合される光の光量を減衰させることが可能となるとともに、光モジュール用ホルダを樹脂材料の一体成形によって形成することが可能となるので、光モジュールの製造コストを削減することができるとともに、適切な光通信を実現することができる。
さらに、請求項７に係る光コネクタの特徴は、請求項６に記載の光モジュールと、前記光モジュールを収容するハウジングとを備えた点にある。
そして、この請求項７に係る発明によれば、光コネクタの製造コストを削減することができるとともに、適切な光通信を実現することができる。
本発明によれば、光伝送路と光素子との間で結合させる光の光量を屈折作用を利用して高精度に減衰させることができ、ひいては、製造コストを削減しつつ適切な光通信を実現することができる。
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜４を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態における光学素子１は、光伝送路としての光ファイバ２と光電変換素子（光素子）としての半導体レーザ３とを結ぶ光路上に配置され、半導体レーザ３から出射された光の一部を光ファイバ２の端面に結合させることによって光通信に用いられるようになっている。
より具体的には、光学素子１は、半導体レーザ３側の光学面が、半導体レーザ３側に凸のレンズ面４に形成され、光ファイバ２側の光学面が、平坦面５に形成されている。
さらに、レンズ面４における中央部には、光軸８方向の断面が楔形状（換言すれば、鋸歯形状）に形成された溝部６が、レンズ面４から凹入されるように形成されている。
そして、溝部６には、光減衰屈折面７が形成されており、この光減衰屈折面７は、光軸８に対して一定の傾きを有する傾斜面状に形成されているとともに、図２に示すように、光軸８方向から見た形状が円形状に形成されている。
レンズ面４は、半導体レーザ３から出射されてレンズ面４に入射した光を光ファイバ２側に向かって屈折させて透過させるようになっている。これにより、レンズ面４に入射した光を、平坦面５からの出射の後に光ファイバ２の端面２ａに集光させて結合させることができる。
一方、光減衰屈折面７は、半導体レーザ３から出射されて光減衰屈折面７に入射した光を、光ファイバ２からずれる方向に向かって屈折させて透過させるようになっている。これにより、光減衰屈折面７に入射した光が、平坦面５からの出射の後に光ファイバ２の端面２ａに結合しないようにすることができる。
したがって、本実施形態によれば、半導体レーザ３と光ファイバ２との間で結合する光の光量、すなわち、半導体レーザ３から出射された後に光ファイバ２の端面２ａに結合する光の光量を、簡易な構成からなる光減衰屈折面７による光の屈折を利用して高精度に減衰させることができる。
これにより、光学素子１を低コストに製造することができるとともに、光通信を適切に行うことができる。
さらに、本実施形態における光学素子１は、例えば、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）やＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）等の光透過性の樹脂材料を用いた射出成形によって形成することが望ましい。そのようにすれば、光学素子１をより低コストに製造することができる。
このような光学素子１は、図３に示すように、光学素子１における平坦面５側に、光伝送路取付部としての筒状の光ファイバ取付部１１を配設し、また、光学素子１におけるレンズ面４側に、光素子取付部としての筒状の光電変換素子取付部１２を配設することによって光モジュール用ホルダ１０を構成するようになっている。
そして、図３に示すように、光ファイバ２は、ファイバコア２ｂを保持するフェルール２ｃとともに光ファイバ取付部１１の内周面に外側から保持されるようにして光ファイバ取付部１１内に取付けられることになる。また、半導体レーザ３は、例えば、半導体の基板１４に実装された状態として光電変換素子取付部１２に取付けられることになる。なお、基板１４には、双方向通信に対応するために受光用の光電変換素子（例えば、フォトディテクタ）も実装されていてもよい。
このような光モジュール用ホルダ１０は、樹脂材料の射出成形によって一体的に形成すれば、コストを削減し、製造効率を向上させることができる。
さらに、この光モジュール用ホルダ１０は、図４に示すように、ハウジング１５内に収容されることによって光コネクタ１６を構成するようになっている。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について、図５および図６を参照して説明する。
図５に示すように、本実施形態における光学素子２０は、第１実施形態と同様に、半導体レーザ３から出射された光の一部を光ファイバ２の端面に結合させることによって光通信に用いられるようになっており、半導体レーザ３側の光学面が、半導体レーザ３側に凸のレンズ面４に形成され、光ファイバ２側の光学面が、平坦面５に形成されている。
さらに、レンズ面４には、半導体レーザ３から出射された後に光ファイバ２の端面２ａに結合する光の光量を減衰させるための光減衰屈折面２１、２２が形成されている。
ただし、本実施形態においては、光減衰屈折面の具体的な構成が第１実施形態とは異なっている。
すなわち、図５に示すように、レンズ面４には、光軸８方向の断面形状が楔形状に形成され、中心に光軸８が位置された環状の第１溝部２４が、レンズ面４から凹入されるように形成されている。
そして、この第１溝部２４には、レンズ面４側から平坦部５側に向かうにしたがって光軸８との距離が小さくなるようなテーパ形状の第１光減衰屈折面２１が形成されている。
この第１光減衰屈折面２１は、図６に示すように、光軸８方向から見た形状が輪帯形状に形成されている。
さらに、図５に示すように、レンズ面４における第１溝部２４に対して径方向の外側位置には、光軸８方向の断面形状が楔形状に形成された第１溝部２４と同心環状の第２溝部２５が、第１溝部２４を囲むようにしてレンズ面４から凹入されるように形成されている。
そして、この第２溝部２５には、レンズ面４側から平坦部５側に向かうにしたがって光軸８との距離が小さくなるようなテーパ形状の第２光減衰屈折面２２が形成されている。
なお、第１光減衰屈折面２１と第２光減衰屈折面２２とのテーパ角は、互いに同一であってもよいし、または、互いに異なっていてもよい。
このように形成された本実施形態における光学素子２０は、第１実施形態と同様に、半導体レーザ３から出射されてレンズ面４に入射した光を、レンズ面４によって光ファイバ２側に向かって屈折させることにより、レンズ面４に入射した光を光ファイバ２の端面２ａに結合させることができる。
また、本実施形態における光学素子２０は、半導体レーザ３から出射されて第１光減衰屈折面２１および第２光減衰屈折面２２にそれぞれ入射した光を、各光減衰屈折面２１、２２によつて光ファイバ２からずれる方向に向かって屈折させることにより、各光減衰屈折面２１、２２に入射した光が、光ファイバ２の端面２ａに結合しなうようにすることができる。
したがって、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、光減衰屈折面２１、２２による光の屈折作用によって、光ファイバ２の端面２ａに結合する光の光量を減衰させることができる。
なお、本実施形態における光学素子２０も、ＰＥＩ、ＰＣまたはＰＭＭＡ等の光透過性のプラスチック等からなる樹脂材料を用いた射出成形によって一体的に形成すれば、光学素子２０をより低コストかつ効率的に製造することができる。
さらに、本実施形態における光学素子２０も、図示はしないが、第１実施形態と同様に、光ファイバ取付部１１および光電変換素子取付部１２を備えることによって、光モジュール用ホルダを構成し、さらに、光電変換素子取付部１２に半導体レーザ３等の光電変換素子を取付けることによって光モジュールを構成することになる。
次に、本発明の実施例について、比較例とともに説明する。
＜比較例＞
図７は比較例における光モジュール用ホルダ１９を示したものであり、この図７に示すように、比較例における光モジュール用ホルダ１９は、非球面（凸面）とされたレンズ面４と、このレンズ面４に光軸８方向において対向する平坦面５とを有する光学素子２６を備えたものとされている。ただし、レンズ面４には、前述した各実施形態に示したような光減衰屈折面は形成されていない。
この光モジュール用ホルダ１９は、屈折率１．６４の樹脂材料によって、光学素子２６、光ファイバ取付部１１および光電変換素子取付部１２が一体成形されたものとされている。
また、この光モジュール用ホルダ１９は、レンズ面４の直径（光軸８に直交する径方向の寸法）＝１．０ｍｍ、平坦面５の直径＝１．０ｍｍ、光学素子２６の厚み（レンズ面４から平坦面５までの距離）＝２．９５ｍｍに設定されている。
ところで、一般的に、レンズ面の非球面形状は、光軸方向にＺ軸、光軸に直交する方向（高さ方向）にｈ軸をとり、光の進行方向を正とし、Ｋをコーニック定数、Ｃを曲率、Ａを４次の非球面係数としたとき、次の非球面式で表される。
Ｚ（ｈ）＝Ｃ・ｈ２ ／［１＋｛１−（１＋Ｋ）・Ｃ２・ｈ２ ｝１／２ ］＋Ａｈ４
本実施例におけるレンズ面４は、Ｃ＝１．６４、Ｋ＝−１．５、Ａ＝０．１１に設定されている。
そして、光ファイバ取付部１１に、ファイバコア直径＝０．０６ｍｍ、ＮＡ＝０．２８とされた光ファイバ２を、平坦面５から０．３ｍｍの位置に取付け、また、光電変換素子取付部１２に、使用波長＝８５０ｎｍ、半値全幅（ＦＷＨＭ：full width half maximum）＝レーザ強度が最大値の半分となる角度（全角）＝３０°とされた半導体レーザ３を、レンズ面４から１．７５ｍｍの位置に取付けた状態で、半導体レーザ３と光ファイバ2との結合効率を計算すると、４８％という結果が得られた。
＜第１実施例＞
次に、図８（ａ）は第１実施例における光モジュール用ホルダ２７を示したものであり、また、図８（ｂ）は、図８（ａ）におけるレンズ面４の拡大図を示したものである。
これらの図８（ａ）（ｂ）に示すように、本実施例における光モジュール用ホルダ２７は、光学素子３０として、非球面（凸面）とされたレンズ面４に、光軸８方向の断面形状が楔形状とされた環状の溝部２８が１つだけ形成され、この溝部２８に、光軸８方向から見た形状が輪帯形状とされたテーパ形状の光減衰屈折面２９が形成された光学素子３０を備えたものとされている。
この光モジュール用ホルダ２７は、屈折率１．６４の樹脂材料によって、光学素子３０、光ファイバ取付部１１および光電変換素子取付部１２が一体成形されたものとされている。
この光モジュール用ホルダ２７は、レンズ面４の直径＝１．０ｍｍ、平坦面５の直径＝１．０ｍｍ、光学素子３０の厚み＝２．９５ｍｍに設定されている。
また、レンズ面４の非球面式における各係数は、Ｃ＝１．６４、Ｋ＝−１．５、Ａ＝０．１１に設定されている。
さらに、レンズ面４の高さｈ方向の占有範囲は、０（ｍｍ）≦ｈ＜０．１８（ｍｍ）かつ０．３（ｍｍ）≦ｈ＜０．５（ｍｍ）とされ、一方、光減衰屈折面２９の高さ方向の占有範囲は、０．１８（ｍｍ）≦ｈ＜０．３（ｍｍ）とされている。
さらにまた、光減衰屈折面２９は、次式を満足している。
Ｚ（ｈ）＝−ｈ＋０．３７（ｍｍ）
そして、このような光モジュール用ホルダ２７の光ファイバ取付部１１に、ファイバコア２ｂの直径＝０．０６ｍｍ、ＮＡ＝０．２８とされた光ファイバ２を、平坦面５から０．３ｍｍの位置に取付け、さらに、光電変換素子取付部１２に、使用波長＝８５０ｎｍ、ＦＷＨＭ＝３０°とされた基板１４実装型の半導体レーザ３を、レンズ面４から１．７５ｍｍの位置に取付けた状態で、結合効率を計算すると、３４％という結果が得られた。
この結果は、比較例における結合効率に対して７１％となっている。このことは、本実施例における光モジュール用ホルダ２７の方が、比較例のものよりも光ファイバ２に結合させる光の光量を減衰させるのに有利であることを示している。
＜第２実施例＞
次に、図９（ａ）は第２実施例における光モジュール用ホルダ３２を示したものであり、また、図９（ｂ）は、図９（ａ）におけるレンズ面４の拡大図を示したものである。
これらの図９（ａ）（ｂ）に示すように、本実施例における光モジュール用ホルダ３２は、光学素子３５として、非球面（凸面）とされたレンズ面４に、光軸８方向の断面形状が楔形状とされた環状の溝部３３が１つだけ形成され、この溝部３３に、光軸８方向から見た形状が輪帯形状とされたテーパ形状の光減衰屈折面３４が形成された光学素子３５を備えたものとされている。
この光モジュール用ホルダ３２は、屈折率１．６４の樹脂材料によって、光学素子３５、光ファイバ取付部１１および光電変換素子取付部１２が一体成形されたものとされている。
この光モジュール用ホルダ３２は、レンズ面４の直径＝１．０ｍｍ、平坦面５の直径＝１．０ｍｍ、光学素子３５の厚み＝２．９５ｍｍに設定されている。
また、レンズ面４の非球面式における各係数は、Ｃ＝１．６４、Ｋ＝−１．５、Ａ＝０．１１に設定されている。
さらに、レンズ面４の高さｈ方向の占有範囲は、０（ｍｍ）≦ｈ＜０．１５（ｍｍ）かつ０．３（ｍｍ）≦ｈ＜０．５（ｍｍ）とされ、一方、光減衰屈折面３４の高さ方向の占有範囲は、０．１５（ｍｍ）≦ｈ＜０．３（ｍｍ）とされている。
さらにまた、光減衰屈折面３４は、次式を満足している。
Ｚ（ｈ）＝−ｈ＋０．３７（ｍｍ）
そして、このような光モジュール用ホルダ３２の光ファイバ取付部１１に、ファイバコア２ｂの直径＝０．０６ｍｍ、ＮＡ＝０．２８とされた光ファイバ２を、平坦面５から０．３ｍｍの位置に取付け、さらに、光電変換素子取付部１２に、使用波長＝８５０ｎｍ、ＦＷＨＭ＝３０°とされた基板１４実装型の半導体レーザ３を、レンズ面４から１．７５ｍｍの位置に取付けた状態で、結合効率を計算すると、３１％という結果が得られた。
この結果は、比較例に対して６５％となっている。このことは、本実施例における光モジュール用ホルダ３２の方が、比較例のものよりも光ファイバ２に結合させる光の光量を減衰させるのに有利であることを示している。
＜第３実施例＞
次に、図１０（ａ）は第３実施例における光モジュール用ホルダ３７を示したものであり、また、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）におけるレンズ面４の拡大図を示したものである。
これらの図１０（ａ）（ｂ）に示すように、本実施例における光モジュール用ホルダ３７は、光学素子４０として、非球面（凸面）とされたレンズ面４に、光軸８方向の断面形状が楔形状とされた環状の溝部３８が１つだけ形成され、この溝部３８に、光軸８方向から見た形状が輪帯形状とされたテーパ形状の光減衰屈折面３９が形成された光学素子４０を備えたものとされている。
この光モジュール用ホルダ３７は、屈折率１．６４の樹脂材料によって、光学素子４０、光ファイバ取付部１１および光電変換素子取付部１２が一体成形されたものとされている。
この光モジュール用ホルダ３７は、レンズ面４の直径＝１．０ｍｍ、平坦面５の直径＝１．０ｍｍ、光学素子４０の厚み＝２．９５ｍｍに設定されている。
また、レンズ面４の非球面式における各係数は、Ｃ＝１．６４、Ｋ＝−１．５、Ａ＝０．１１に設定されている。
さらに、レンズ面４の高さｈ方向の占有範囲は、０（ｍｍ）≦ｈ＜０．２３（ｍｍ）かつ０．３（ｍｍ）≦ｈ＜０．５（ｍｍ）とされ、一方、光減衰屈折面３９の高さ方向の占有範囲は、０．２３（ｍｍ）≦ｈ＜０．３（ｍｍ）とされている。
さらにまた、光減衰屈折面３９は、次式を満足している。
Ｚ（ｈ）＝−ｈ＋０．３７（ｍｍ）
そして、このような光モジュール用ホルダ３７の光ファイバ取付部１１に、ファイバコア２ｂの直径＝０．０６ｍｍ、ＮＡ＝０．２８とされた光ファイバ２を、平坦面５から０．３ｍｍの位置に取付け、さらに、光電変換素子取付部１２に、使用波長＝８５０ｎｍ、ＦＷＨＭ＝３０°とされた基板１４実装型の半導体レーザ３を、レンズ面４から１．７５ｍｍの位置に取付けた状態で、結合効率を計算すると、４０％という結果が得られた。
この結果は、比較例に対して８３％となっている。このことは、本実施例における光モジュール用ホルダ３７の方が、比較例のものよりも光ファイバ２に結合させる光の光量を減衰させるのに有利であることを示している。
＜第４実施例＞
次に、図１１（ａ）は第４実施例における光モジュール用ホルダ４１を示したものであり、また、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）におけるレンズ面４の拡大図を示したものである。
これらの図１１（ａ）（ｂ）に示すように、本実施例における光モジュール用ホルダ４１は、光学素子２０として、非球面（凸面）とされたレンズ面４に、第２実施形態に示した第１光減衰屈折面２１および第２光減衰屈折面２２がそれぞれ形成された光学素子２０を備えたものとされている。
この光モジュール用ホルダ４１は、屈折率１．６４の樹脂材料によって、光学素子２０、光ファイバ取付部１１および光電変換素子取付部１２が一体成形されたものとされている。
この光モジュール用ホルダ４１は、レンズ面４の直径＝１．０ｍｍ、平坦面５の直径＝１．０ｍｍ、光学素子２０の厚み＝２．９５ｍｍに設定されている。
また、レンズ面４の非球面式における各係数は、Ｃ＝１．６４、Ｋ＝−１．５、Ａ＝０．１１に設定されている。
さらに、レンズ面４の高さｈ方向の占有範囲は、０（ｍｍ）≦ｈ＜０．０５（ｍｍ）かつ０．１（ｍｍ）≦ｈ＜０．２５（ｍｍ）かつ０．３（ｍｍ）≦ｈ＜０．５（ｍｍ）とされ、第１光減衰屈折面２１の高さ方向の占有範囲は、０．０５（ｍｍ）≦ｈ＜０．１（ｍｍ）とされ、第２光減衰屈折面２１の高さ方向の占有範囲は、０．２５（ｍｍ）≦ｈ＜０．３（ｍｍ）とされている。
さらにまた、第1光減衰屈折面２１は、次式を満足している。
Ｚ（ｈ）＝−ｈ＋０．１１（ｍｍ）
一方、第２光減衰屈折面２２は、次式を満足している。
Ｚ（ｈ）＝−ｈ＋０．３７（ｍｍ）
そして、このような光モジュール用ホルダ４１の光ファイバ取付部１１に、ファイバコア２ｂの直径＝０．０６ｍｍ、ＮＡ＝０．２８とされた光ファイバ２を、平坦面５から０．３ｍｍの位置に取付け、さらに、光電変換素子取付部１２に、使用波長＝８５０ｎｍ、ＦＷＨＭ＝３０°とされた基板１４実装型の半導体レーザ３を、レンズ面４から１．７５ｍｍの位置に取付けた状態で、結合効率を計算すると、３９％という結果が得られた。
この結果は、比較例に対して８１％となっている。このことは、本実施例における光モジュール用ホルダ４１の方が、比較例のものよりも光ファイバ２に結合させる光の光量を減衰させるのに有利であることを示している。
＜第５実施例＞
次に、図１２（ａ）は第５実施例における光モジュール用ホルダ４２を示したものであり、また、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）におけるレンズ面４の拡大図を示したものである。
これらの図１２（ａ）（ｂ）に示すように、本実施例における光モジュール用ホルダ４２は、光学素子４３として、非球面（凸面）とされたレンズ面４に、第２実施形態に示した第１光減衰屈折面２１および第２光減衰屈折面２２がそれぞれ形成され、さらに、レンズ面４における中央部に、円錐形状の第３光減衰屈折面４５が凹入形成された光学素子４３を備えたものとされている。
この光モジュール用ホルダ４２は、屈折率１．６４の樹脂材料によって、光学素子４３、光ファイバ取付部１１および光電変換素子取付部１２が一体成形されたものとされている。
この光モジュール用ホルダ４１は、レンズ面４の直径＝１．０ｍｍ、平坦面５の直径＝１．０ｍｍ、光学素子４３の厚み＝２．９５ｍｍに設定されている。
また、レンズ面４の非球面式における各係数は、Ｃ＝１．６４、Ｋ＝−１．５、Ａ＝０．１１に設定されている。
さらに、レンズ面４の高さｈ方向の占有範囲は、０．０５（ｍｍ）≦ｈ＜０．１５（ｍｍ）かつ０．２（ｍｍ）≦ｈ＜０．３３（ｍｍ）かつ０．４（ｍｍ）≦ｈ＜０．５（ｍｍ）とされている。また、第３光減衰屈折面４５の高さ方向の占有範囲は、０（ｍｍ）≦ｈ＜０．０５（ｍｍ）とされ、第１光減衰屈折面２１の高さ方向の占有範囲は、０．１５（ｍｍ）≦ｈ＜０．２（ｍｍ）とされ、第２光減衰屈折面２１の高さ方向の占有範囲は、０．３３（ｍｍ）≦ｈ＜０．４（ｍｍ）とされている。
また、第１光減衰屈折面２１は、次式を満足している。
Ｚ（ｈ）＝−ｈ＋０．２３（ｍｍ）
さらに、第２光減衰屈折面２２は、次式を満足している。
Ｚ（ｈ）＝−ｈ＋０．５２（ｍｍ）
さらにまた、第３光減衰屈折面４５は、次式を満足している。
Ｚ（ｈ）＝−ｈ＋０．０５（ｍｍ）
そして、このような光モジュール用ホルダ４２の光ファイバ取付部１１に、ファイバコア２ｂの直径＝０．０６ｍｍ、ＮＡ＝０．２８とされた光ファイバ２を、平坦面５から０．３ｍｍの位置に取付け、さらに、光電変換素子取付部１２に、使用波長＝８５０ｎｍ、ＦＷＨＭ＝３０°とされた基板１４実装型の半導体レーザ３を、レンズ面４から１．７５ｍｍの位置に取付けた状態で、結合効率を計算すると、３３％という結果が得られた。
この結果は、比較例に対して６９％となっている。このことは、本実施例における光モジュール用ホルダ４２の方が、比較例のものよりも光ファイバ２に結合させる光の光量を減衰させるのに有利であることを示している。
以上述べたように、本発明によれば、光減衰屈折面による光の屈折作用を用いて光ファイバ２と半導体レーザ３との間で結合される光の光量を減衰させることが可能となるので、光学素子の製造コストを抑えることができるとともに、適切な光通信を実現することができる。
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
例えば、図１３は、前述した実施の形態に対する変形例を示したものであるが、この変形例における光学素子５０のように、光減衰屈折面５１の光軸方向から見た形状が矩形状になるように構成してもよい。
また、本発明は、光ファイバの端面から出射されて光電変換素子（光素子）としてのフォトディテクタに結合する光の光量を減衰させために適用してもよい。その場合には、光ファイバの端面から出射されて光ファイバ２側から入射された光の一部をフォトディテクタから外れるように屈折させる光減衰屈折面をレンズ面４に形成すればよい。
本発明に係る光学素子の第１実施形態を示す構成図 図１に示した光学素子を光軸方向から見た図 本発明に係る光モジュール用ホルダおよび光モジュールの第１実施形態を示す構成図 本発明に係る光コネクタの第１実施形態を示す構成図 本発明に係る光学素子の第２実施形態を示す構成図 図５に示した光学素子を光軸方向から見た図 比較例における光モジュール用ホルダを示す構成図 本発明に係る光モジュール用ホルダの第１実施例を示す構成図 本発明に係る光モジュール用ホルダの第２実施例を示す構成図 本発明に係る光モジュール用ホルダの第３実施例を示す構成図 本発明に係る光モジュール用ホルダの第４実施例を示す構成図 本発明に係る光モジュール用ホルダの第５実施例を示す構成図 本発明に係る光学素子の変形例を光軸方向から見た図
符号の説明
１ 光学素子
２ 光ファイバ
３ 半導体レーザ
４ レンズ面
７ 光減衰屈折面

Claims (7)

  1. 光伝送路と、光の発光および／または受光を行う光素子との間の光路上に配置された状態において、前記光伝送路と前記光素子との間で結合される光の光量を減衰させる光学素子において、
    光学素子本体における前記光伝送路と前記光素子との間の光路中に配置される光学面に、入射した光を屈折させて偏向させることによって前記光伝送路と前記光素子との間で結合される光の光量を減衰させる光減衰屈折面が形成され、
    前記光減衰屈折面が、前記光学面から凹入された溝部であって、前記光学面の光軸を含む平面による断面形状が前記光軸に対して傾きを有する楔形状の溝部に形成され、かつ、前記光軸方向から見た形状が円形状、輪帯形状または矩形状に形成されていること
    を特徴とする光学素子。
  2. 前記光減衰屈折面が、前記光軸方向から見た形状が輪帯形状に形成され、前記光軸に直交する高さ方向における所定の占有範囲にわたって形成され、前記光伝送路と前記光素子との間で結合される光の光量を、前記光学面が前記光減衰屈折面を有しない場合に比べて１７〜３５％減衰可能とされていること
    を特徴とする請求項１に記載の光学素子。
  3. 前記光学面が前記光伝送路と前記光素子との間で光を結合させる機能を有すること
    を特徴とする請求項１または２に記載の光学素子。
  4. 前記光学面および前記光減衰屈折面が樹脂材料によって一体成形されていること
    を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学素子。
  5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学素子と、
    光伝送路の端部を取付けるための光伝送路取付部と、
    光の発光および／または受光を行う光素子を取り付けるための光素子取付部と
    を備え、
    前記光学素子、前記光伝送路取付部および前記光素子取付部が樹脂材料によって一体成形されていること
    を特徴とする光モジュール用ホルダ。
  6. 請求項５に記載の光モジュール用ホルダと、
    光の発光および／または受光を行う光素子と
    を備えたことを特徴とする光モジュール。
  7. 請求項６に記載の光モジュールと、
    前記光モジュールを収容するハウジングと
    を備えたことを特徴とする光コネクタ。
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