JP5307040B2 - Bent optical waveguide structure, optical transceiver module, and optical connector module - Google Patents
Bent optical waveguide structure, optical transceiver module, and optical connector moduleInfo
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Description
本発明は、直交する方向に配置された光素子と伝送媒体とを光結合する、又は直交する方向に配置された伝送媒体同士を光結合する曲げ光導波路構造体と、この曲げ光導波路構造体を構成に含む光送受信モジュール及び光コネクタモジュールとに関する。 The present invention relates to a bent optical waveguide structure that optically couples an optical element and a transmission medium arranged in an orthogonal direction, or optically couples transmission media arranged in an orthogonal direction, and the bent optical waveguide structure. The present invention relates to an optical transmission / reception module and an optical connector module.
下記特許文献1には、光送受信モジュールについての技術が開示されている。図9を参照しながら具体的に説明すると、光送受信モジュール1は、直交する方向に配置された光素子2と光ファイバ3とを光結合するための曲げ光導波路構造体4を構成に含んでいる。光送受信モジュール1において、光素子2は基板5に実装されている。光ファイバ3は、伝送媒体として備えられており、基板5に対して平行に配置されている。光ファイバ3は、光素子2との間に曲げ光導波路構造体4が介在することから、光軸が基板5に対し直交方向となる光素子2と光結合をすることができるようになっている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-151561 discloses a technique regarding an optical transceiver module. More specifically, the
曲げ光導波路構造体4は、曲がったコア部6と、上側クラッド部7及び下側クラッド部8とを有して断面矩形状に形成されている。曲げ光導波路構造体4は、光素子対向面9及び光ファイバ対向面10を有しており、光素子対向面9には、コア部6の一方の端面11が面一に露出するようになっている。この端面11は、光素子2に対して所定の間隔で対向するように配置されている。光ファイバ対向面10には、コア部6の他方の端面12が面一に露出するようになっている。この端面12は、光ファイバ3のコア13に対して所定の間隔で対向するように配置されている。
The bent optical waveguide structure 4 has a
図9(b)ないし(g)を参照しながら曲げ光導波路構造体4の製造方法について説明すると、先ず図9(b)、(c)に示すように、上側クラッド部7及び下側クラッド部8をそれぞれ成形する。特に図示しないが、上側クラッド部7はこれ専用の成形金型を用い、また、下側クラッド部8も専用の金型を用いることによって成形されている。上側クラッド部7及び下側クラッド部8は、共に円弧面14、15を有しており、これら凹凸となる円弧面14、15を重ね合わせると断面形状が上記の矩形状となるように形成されている。
The manufacturing method of the bent optical waveguide structure 4 will be described with reference to FIGS. 9B to 9G. First, as shown in FIGS. 9B and 9C, the
形状に関してもう少し詳しく説明すると、下側クラッド部8は、1/4円柱形状に形成されている。また、上側クラッド部7は、四角柱から1/4円柱形状の下側クラッド部8を除いたような形状に形成されている。上側クラッド部7の円弧面14には、この円弧面14の円弧方向に延びる溝16が形成されている。溝16は、この溝両端部分が光素子対向面9及び光ファイバ対向面10に開口するように形成されている。
Explaining the shape in more detail, the lower
上側クラッド部7及び下側クラッド部8をそれぞれ成形した後、次に図9(d)、(e)に示すように溝16にコア部6となる溶融樹脂(コア樹脂)を充填する。そして最後に、図9(f)、(g)に示すように円弧面14、15を重ね合わせるようにして上側クラッド部7及び下側クラッド部8を貼り合わせると、曲げ光導波路構造体4の製造が完了する。製造完了後の曲げ光導波路構造体4は、コア部6の周囲が上側クラッド部7及び下側クラッド部8にて覆われている。
After forming the upper
ところで、上記従来技術にあっては、曲げ光導波路構造体4の製造が次の4工程を必要としている。すなわち、上側クラッド部7の成形工程、下側クラッド部8の成形工程、上側クラッド部7の溝16にコア樹脂を充填する工程、及び下側クラッド部8を上側クラッド部7に貼り合わせる工程、の4工程を必要としている。従って、工程の多さによりコスト高になってしまうという問題点を有している。また、工程が多いことから、曲げ光導波路構造体4の生産性が低くなってしまうという問題点も有している。
By the way, in the said prior art, manufacture of the bending optical waveguide structure 4 requires the following 4 processes. That is, a molding step of the
この他、上記従来技術にあっては、上側クラッド部7の溝16にコア樹脂を充填する際、ディスペンサーを用いるようになるが、気泡を混入させないように充填するのは面倒な作業であるという問題点を有している(生産性の低下につながる)。また、充填するコア樹脂の量をディスペンサーにて精密に制御するは困難であるという問題点を有している(生産性の低下につながる)。さらに、溝16が円弧方向に延びることから、コア樹脂の均一な充填が困難であるという問題点を有している(生産性の低下につながる)。尚、コア樹脂が多く充填された場合、下側クラッド部8の貼り合わせ時に余剰分がはみ出してしまうことになり、このはみ出しによって上側クラッド部7及び下側クラッド部8に隙間が生じてしまうことから、光損失の虞が出てしまうという問題点を有している。また、気泡を混入させないように、上側クラッド部7と下側クラッド部8を貼り合わすことが面倒な作業であるという問題点を有している。
In addition, in the above prior art, when the core resin is filled in the
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、コスト低減及び生産性向上を図ることが可能な曲げ光導波路構造体を提供することを課題とする。また、この曲げ光導波路構造体を構成に含む光送受信モジュール及び光コネクタモジュールを提供することを課題とする。 This invention is made | formed in view of an above-described situation, and makes it a subject to provide the bending optical waveguide structure which can aim at cost reduction and productivity improvement. It is another object of the present invention to provide an optical transceiver module and an optical connector module that include the bent optical waveguide structure.
上記課題を解決するためになされた請求項1記載の本発明の曲げ光導波路構造体は、円弧面を有する光透過性のブロック部と、前記円弧面に一体かつ同材質で該円弧面から突出して円弧方向に延びる断面凸形状の光導波部とを有し、更に該光導波部の前記円弧方向に延びる外面を鏡面状態に形成してなることを特徴とする。
The bent optical waveguide structure of the present invention according to
このような特徴を有する本発明によれば、曲げ光導波路構造体が一部品であり且つ一材料にて光結合を行えるものになる。光導波部における入射面から入射した光(光線)は、空気との界面となる光導波部の上面(外面)で反射されつつ出射面へと進行する。光は、光導波部の形状に合わせて円弧方向に曲がりながら進行する。光導波部の上面で反射された光は、光導波部の形状が円弧方向に曲がることから、一部がブロック部を通過するようにもなるが、再度、光導波部へと戻って反射を繰り返しつつ進行する。 According to the present invention having such characteristics, the bent optical waveguide structure is a single component and can be optically coupled with a single material. The light (light beam) incident from the incident surface in the optical waveguide portion travels to the emission surface while being reflected by the upper surface (outer surface) of the optical waveguide portion serving as an interface with air. The light travels while bending in the arc direction according to the shape of the optical waveguide. The light reflected from the upper surface of the optical waveguide section is bent in the direction of the arc, so that part of the light passes through the block section, but returns to the optical waveguide section and is reflected again. Proceed while repeating.
請求項2記載の本発明の曲げ光導波路構造体は、請求項1に記載の曲げ光導波路構造体において、前記光導波部の一方の端面位置及び/又は他方の端面位置に凸レンズを一体に設けることを特徴とする。 A bent optical waveguide structure according to a second aspect of the present invention is the bent optical waveguide structure according to the first aspect, wherein a convex lens is integrally provided at one end surface position and / or the other end surface position of the optical waveguide portion. It is characterized by that.
このような特徴を有する本発明によれば、光導波部における入射面へ向けて進行する光のNA(入射光NA)が大きい場合であっても、凸レンズの存在によって入射光NAが小さくなる。 According to the present invention having such characteristics, even if the NA of light traveling toward the incident surface in the optical waveguide section (incident light NA) is large, the incident light NA becomes small due to the presence of the convex lens.
また、上記課題を解決するためになされた請求項3記載の本発明の光送受信モジュールは、請求項1又は請求項2に記載の曲げ光導波路構造体と、光素子と、伝送媒体とを備え、前記曲げ光導波路構造体における光導波部の一方の端面に対向するように前記光素子を配置するとともに、前記光導波部の他方の端面に対向するように前記伝送媒体を配置してなることを特徴とする。 An optical transmission / reception module according to a third aspect of the present invention, which has been made to solve the above problems, comprises the bent optical waveguide structure according to the first or second aspect, an optical element, and a transmission medium. The optical element is arranged to face one end face of the optical waveguide section in the bent optical waveguide structure, and the transmission medium is arranged to face the other end face of the optical waveguide section. It is characterized by.
このような特徴を有する本発明によれば、光素子が発光素子の場合、発光素子からの光(光線)は曲げ光導波路構造体における光導波部の入射面に入射した後、空気との界面となる光導波部の上面(外面)で反射されつつ出射面へと進行する。光は、光導波部の形状に合わせて円弧方向に曲がりながら進行する。光導波部における出射面から出射された光(光線)は伝送媒体に入射し、これにより発光素子と伝送媒体とが光結合する。一方、光素子が受光素子の場合、伝送媒体から出射された光(光線)は、曲げ光導波路構造体における光導波部の入射面に入射し、この後に空気との界面となる光導波部の上面(外面)で反射されつつ出射面へと進行する。出射面から出射された光は受光素子に入射し、これにより受光素子と伝送媒体とが光結合する。 According to the present invention having such a feature, when the optical element is a light emitting element, light (light ray) from the light emitting element is incident on the incident surface of the optical waveguide portion in the bent optical waveguide structure and then interfaced with air. It progresses to the output surface while being reflected by the upper surface (outer surface) of the optical waveguide part. The light travels while bending in the arc direction according to the shape of the optical waveguide. The light (light beam) emitted from the emission surface of the optical waveguide part enters the transmission medium, and thereby the light emitting element and the transmission medium are optically coupled. On the other hand, when the optical element is a light receiving element, the light (light beam) emitted from the transmission medium is incident on the incident surface of the optical waveguide unit in the bent optical waveguide structure, and then the optical waveguide unit serving as an interface with air. The light travels toward the exit surface while being reflected by the upper surface (outer surface). The light emitted from the emission surface enters the light receiving element, whereby the light receiving element and the transmission medium are optically coupled.
また、上記課題を解決するためになされた請求項4記載の本発明の光コネクタモジュールは、請求項1又は請求項2に記載の曲げ光導波路構造体と、一対の伝送媒体とを備え、前記曲げ光導波路構造体における光導波部の一方の端面に対向するように前記伝送媒体の一方を配置するとともに、前記光導波部の他方の端面に対向するように前記伝送媒体の他方を配置してなることを特徴とする。
An optical connector module of the present invention according to claim 4, which has been made to solve the above problem, comprises the bent optical waveguide structure according to
このような特徴を有する本発明によれば、一方の伝送媒体から出射された光(光線)は、曲げ光導波路構造体における光導波部の入射面に入射し、この後に空気との界面となる光導波部の上面(外面)で反射されつつ出射面へと進行する。出射面から出射された光(光線)は他方の伝送媒体に入射し、これにより一対の伝送媒体が光結合する。 According to the present invention having such characteristics, light (light rays) emitted from one transmission medium is incident on the incident surface of the optical waveguide portion in the bent optical waveguide structure, and thereafter becomes an interface with air. The light travels toward the exit surface while being reflected by the upper surface (outer surface) of the optical waveguide. The light (light beam) emitted from the emission surface is incident on the other transmission medium, whereby the pair of transmission media are optically coupled.
ここで、上記以外の特徴について、以下に挙げることにする。 Here, features other than the above will be described below.
(1)本発明の成形金型は、円弧面を有する凹状のブロック部成形部分と、前記円弧面を凹ませるとともに円弧方向に延びる溝形状の光導波部成形部分とを有し、且つ、前記ブロック部成形部分の凹み形状を、円柱を軸方向に複数分割したうちの一つとなるような凹み形状に形成し、更に、前記光導波部成形部分の溝内面を鏡面加工してなることを特徴とする。 (1) The molding die of the present invention includes a concave block portion molding portion having an arc surface, and a groove-shaped optical waveguide molding portion that dents the arc surface and extends in the arc direction, and The concave shape of the block portion molding portion is formed into a concave shape that is one of a plurality of cylinders divided in the axial direction, and the groove inner surface of the optical waveguide portion molding portion is further mirror-finished And
このような特徴を有する本発明によれば、曲げ光導波路構造体の製造に好適な成形金型として提供することが可能になる。 According to the present invention having such characteristics, it is possible to provide a molding die suitable for manufacturing a bent optical waveguide structure.
また、(2)本発明の曲げ光導波路構造体の製造方法は、上記(1)に記載の成形金型を用い、該成形金型のブロック部成形部分及び光導波部成形部分に光透過性の樹脂材料を充填するとともに、冷却後に成形品を取り出すことで曲げ光導波路構造体を製造することを特徴とする。 (2) The method for producing a bent optical waveguide structure according to the present invention uses the molding die described in (1) above, and transmits light to the block molding portion and the optical waveguide molding portion of the molding die. A bent optical waveguide structure is manufactured by filling the resin material and taking out the molded product after cooling.
このような特徴を有する本発明によれば、(1)に記載の成形金型を用いることにより、光素子と伝送媒体とを、又は一対の伝送媒体を光結合するための曲げ光導波路構造体を一回の樹脂成形にて製造することが可能になる。 According to the present invention having such characteristics, a bent optical waveguide structure for optically coupling an optical element and a transmission medium or a pair of transmission media by using the molding die described in (1). Can be manufactured by a single resin molding.
請求項1に記載された本発明によれば、曲げ光導波路構造体が一部品一材料にて光結合を行えるものであることから、従来と比べて構造及び製造を簡素化することができ、以てコスト低減も図ることができるという効果を奏する。また、従来と比べて生産性の向上も図ることができるという効果を奏する。 According to the first aspect of the present invention, since the bent optical waveguide structure can be optically coupled with one part and one material, the structure and manufacturing can be simplified as compared with the conventional one. As a result, the cost can be reduced. In addition, the productivity can be improved as compared with the conventional case.
請求項2に記載された本発明によれば、凸レンズにより入射光NAを小さくすることができるという効果を奏する。これにより、光損失の低減を図ることができるという効果を奏する。この他、本発明によれば、凸レンズにより光素子と曲げ光導波路構造体、伝送媒体と曲げ光導波路構造体の位置ズレ許容量を大きくして実装面での有効性を高めることができるという効果を奏する。 According to the second aspect of the present invention, there is an effect that the incident light NA can be reduced by the convex lens. Thereby, there is an effect that light loss can be reduced. In addition, according to the present invention, the convex lens can increase the positional displacement tolerance between the optical element and the bent optical waveguide structure and the transmission medium and the bent optical waveguide structure, thereby increasing the effectiveness on the mounting surface. Play.
請求項3に記載された本発明によれば、低コストで生産性の高い光送受信モジュールを提供することができるという効果を奏する。 According to the third aspect of the present invention, it is possible to provide an optical transceiver module that is low in cost and high in productivity.
請求項4に記載された本発明によれば、低コストで生産性の高い光コネクタモジュールを提供することができるという効果を奏する。 According to the fourth aspect of the present invention, there is an effect that it is possible to provide a low-cost and high-productivity optical connector module.
曲げ光導波路構造体は、光素子と伝送媒体とを光結合するためのもの、又は一対の伝送媒体を光結合するためのものであって、円柱を軸方向に複数分割したうちの一つとなるような形状に形成される光透過性のブロック部と、該ブロック部の円弧面に一体かつ同材質で該円弧面から突出して円弧方向に延びる断面凸形状の光導波部とを有し、更に該光導波部の前記円弧方向に延びる外面を鏡面状態に形成してなるものである。 The bent optical waveguide structure is for optically coupling an optical element and a transmission medium, or for optically coupling a pair of transmission media, and is one of a plurality of cylinders divided in the axial direction. A light-transmitting block portion formed in such a shape, and an optical waveguide portion having a convex cross section extending in the arc direction that is integral with the arc surface of the block portion and protrudes from the arc surface with the same material, The outer surface of the optical waveguide portion extending in the arc direction is formed in a mirror state.
以下、図面を参照しながら実施例1を説明する。図1(a)は本発明の曲げ光導波路構造体を含む光送受信モジュールの模式的な側面図である。また、図2(a)は本発明の曲げ光導波路構造体の斜視図、図2(b)は図2(a)のA−A線断面図である。また、図3は成形金型の断面図である。
図1(a)において、引用符号21は本発明の光送受信モジュールを示している。光送受信モジュール21は、受発光部22と、伝送媒体の一例となる光ファイバ23と、本発明の曲げ光導波路構造体24とを備えて構成されている。光送受信モジュール21は、この光送受信部25において、直交する方向に配置された受発光部22及び光ファイバ23を曲げ光導波路構造体24によって光結合することができるように構成されている。先ず、上記構成について説明する。
In FIG. 1A,
受発光部22は、光送受信部25における図示しない基板上に実装されており、面発光素子(VCSEL)等の発光素子及び/又はフォトダイオード等の受光素子を含んで構成されている。受発光部22は、発光素子及び/又は受光素子の光軸が上記図示しない基板の実装面に対し直交するように配置されている。受発光部22は、これに含まれる光素子が発光素子及び受光素子のうちのいずれか一方である場合は、曲げ光導波路構造体24における後述する光導波部29が一つ設けられ、また、光ファイバ23も一つ備えられるようになっている。一方、発光素子及び受光素子の両方を含む場合は、これら光素子の配置に合わせて、光導波部29が二つ設けられ、また、光ファイバ23も二つ備えられるようになっている。受発光部22は、光素子の光軸を合わせつつ後述する光導波部29の一方の端面33に対向するように配置されている。尚、本実施例においては、発光素子を含む場合を例に挙げて説明するものとする。
The light emitting / receiving
光ファイバ23は、上記の如く伝送媒体であって公知のものが用いられている。光ファイバ23は、コア26と、コア26の外側に設けられるクラッド27と、クラッド27の外側に設けられる図示しない被覆とを含んで構成されている。光ファイバ23は、この一端側が光送受信部25において固定されるとともに、一端側の端面が曲げ光導波路構造体24の後述する光導波部29の他方の端面34に対向するように配置されている。
As the
曲げ光導波路構造体24は、光素子と光ファイバ23とを光結合するための透明なものであって、一部品であるとともに一材料にて製造されている。曲げ光導波路構造体24は、複数の部品を組み合わせてなるものではなく、一回の樹脂成形によって製造されるものとなっている。曲げ光導波路構造体24は、光送受信部25において適宜手段により固定されている(光結合に影響しない固定手段であれば特に限定されないものとする)。
The bent
図1(a)及び図2において、曲げ光導波路構造体24は、ブロック部28と光導波部29とを有している。ブロック部28は、本実施例において円柱を軸方向に四分割したうちの一つとなるような形状(1/4円柱形状)に形成されている。ブロック部28は、このような形状であることから、円弧面30と、二つの矩形端面31と、二つの扇形端面32とを有している。二つの矩形端面31は、直角に配置されている。
In FIG. 1A and FIG. 2, the bent
光導波部29は、円弧面30から突出して円弧方向に延びる断面凸形状の部分となるように形成されている。光導波部29は、円弧面30に沿って曲がる略突条となるコア部であって、本実施例においては円弧面30の幅方向中央位置に配置形成されている。光導波部29は、この一方の端面33が図中水平方向の矩形端面31と面一になるように、また、他方の端面34が図中垂直方向の矩形端面31と面一になるように形成されている。
The
一方の端面33は、受発光部22の光素子に対向するように配置されている(受発光部22の実装位置に合わせて配置されている)。また、他方の端面34は、光ファイバ23のコア26に対向するように配置されている(光ファイバ23の一端側を固定する固定位置に合わせて配置されている)。
One
光導波部29は、少なくとも円弧方向に延びる外面(上面35、側面36)が鏡面状態に形成されている。外面(上面35、側面36)は、空気との界面となる部分として形成されている。尚、鏡面状態に形成するのは、界面における光の散乱を抑えるためである。
The
上記のような曲げ光導波路構造体24は、例えば図3に示す如くの成形金型37を用いて樹脂成形されている。
The bent
図3において、成形金型37は、この主要構成として、上型38と下型39とを備えている。上型38には、円弧面40を有する凹状のブロック部成形部分41と、円弧面40を凹ませるとともに円弧方向に延びる溝形状の光導波部成形部分42とが形成されている。曲げ光導波路構造体24(図2参照)は、ブロック部成形部分41及び光導波部成形部分42の形状を転写する成形方法によって製造されている。
In FIG. 3, a
ブロック部成形部分41は、曲げ光導波路構造体24におけるブロック部28(図2参照)を成形する部分として、また、光導波部成形部分42は、曲げ光導波路構造体24における光導波部29(図2参照)を成形する部分として形成されている。上型38及び下型39の型割部分は、曲げ光導波路構造体24における矩形端面31(図2参照)の位置に合わせて設定されている。尚、透明な樹脂材料を充填するためのゲートの図示は省略するものとする。
The block
成形金型37は、少なくとも光導波部成形部分42の表面に鏡面加工を施して形成されている。鏡面加工を施すことによって、成形された光導波部29(図2参照)は、この外面が鏡面状態に形成されるようになっている。
The molding die 37 is formed by subjecting at least the surface of the optical
上記のような成形金型37を用い、この成形金型37のブロック部成形部分41及び光導波部成形部分42に光透過性の樹脂材料を充填するとともに、冷却後に成形品を取り出すと、図2に示す如くの曲げ光導波路構造体24が成形されるようになっている。
When the molding die 37 as described above is used and the block
次に、図2、図4〜図7を参照しながら曲げ光導波路構造体24について、もう少し具体的に説明する。
Next, the bent
図4は入射光線の進行方向が直角に曲がる様子を示す図、図5は曲げ光導波路構造体の曲げ半径と光損失の関係を示すグラフ、図6は曲げ光導波路構造体における光の漏れの様子を示す図、図7は入射光NAと光損失の関係を示すグラフである。尚、以下の説明において挙げる数値は一例であるものとする。 FIG. 4 is a diagram showing how the traveling direction of the incident light beam is bent at a right angle, FIG. 5 is a graph showing the relationship between the bending radius of the bent optical waveguide structure and the optical loss, and FIG. 6 is the light leakage of the bent optical waveguide structure. FIG. 7 is a graph showing the relationship between incident light NA and optical loss. In addition, the numerical value given in the following description shall be an example.
図2において、曲げ光導波路構造体24は、曲げ半径が5mmとなるように形成されている。すなわち、矩形端面31の長手方向の長さ(寸法Bで示す半径)が5.0mmとなるように形成されている。光導波部29は断面正方形状であって、この一辺Cの長さが0.2mmとなるように形成されている。曲げ光導波路構造体24は、透明性(光透過性)を有する熱可塑性樹脂を用いて成形されており、熱可塑性樹脂の屈折率はn=1.52となっている。熱可塑性樹脂としては、ポリメチルメタクリレート樹脂(PMMA:polymethyl methacrylate)、ポリカーボネート樹脂(PC:polycarbonate)、シクロオレフィン樹脂(COP:cycloolefin polymer)等が挙げられ、これらの熱可塑性樹脂は好適であるものとする。
In FIG. 2, the bent
図4において、上記のような曲げ光導波路構造体24の光損失を光線追跡シミュレーションにて計算する。シミュレーションの条件としては、(1)光源の発光径はφ0.15mmであり、(2)光源出射光(光導波部29への入射光)の開口数(NA:numerical aperture)はNA=0.25であり(ここでのNAは光源出射光の角度強度分布において光強度の最大値が5%になる角度θの正弦値を示す。NA=sinθ)、(3)受光器の受光径はφ0.3mmであり、(4)光線本数は100,000本であるものとする。尚、従来例との比較をすることができるように、図9の曲げ光導波路構造体4を製造し、下側クラッド部8とコア部6との屈折率差Δnを0.1となるようにした。また、曲げ半径を5mmとなるようにした。
In FIG. 4, the optical loss of the bent
光線追跡シミュレーションによれば、曲げ光導波路構造体24の光損失は0.03dBであるという計算結果が得られ、また、従来例の曲げ光導波路構造体4の光損失は0.01dBであるという計算結果が得られた。どちらの計算結果も0.1dB以下と非常に小さい値であり、計算結果を踏まえると、曲げ光導波路構造体24は実用上の問題がないということが分かる。
According to the ray tracing simulation, the calculation result that the optical loss of the bent
光線追跡シミュレーションによれば、図4に示す如く入射光線の進行方向が曲げ光導波路構造体24の前後で直角に曲がる様子が分かる。具体的には、光導波部29における入射面(一方の端面33)から入射した光(光線)は、空気との界面となる光導波部の上面35(外面)で反射されつつ出射面(他方の端面34)へと進行する。光は、光導波部29の形状に合わせて円弧方向に曲がりながら進行する。光導波部29の上面35で反射された光は、光導波部29の形状が円弧方向に曲がることから、一部がブロック部28を通過するようにもなるが、再度、光導波部29へと戻って反射を繰り返しつつ進行する。
According to the ray tracing simulation, it can be seen that the traveling direction of the incident ray is bent at right angles before and after the bent
図5のグラフには、曲げ光導波路構造体24の曲げ半径と光損失の関係が示されている。ここでのグラフは、光導波部29(図2参照)の大きさ(断面形状が一辺0.2mmの正方形)を一定として曲げ光導波路構造体24の曲げ半径を変化させ、光線追跡シミュレーションにて光損失を計算したもので、シミュレーションの条件は上記と同じであるものとする。図5からは、曲げ光導波路構造体24の曲げ半径が大きくなると光損失も大きくなることが分かる。
The graph of FIG. 5 shows the relationship between the bending radius of the bent
図6には、曲げ光導波路構造体24′の光導波部29′における光の漏れの様子が示されている。ここでの曲げ光導波路構造体24′は、曲げ半径が上記5mmのものでなく、15mmのものが示されている。図6を見ると、曲げ光導波路構造体24′の光導波部29′からブロック部28′へと漏れる光線数は非常に多いことが分かる。従って、曲げ光導波路構造体24′のような曲げ半径が大きくなるものは、光損失が増大してしまうことが分かる。
FIG. 6 shows how light leaks in the
上記から言えることは、光導波部29(光導波部29′)からブロック部28(ブロック部28′)へと漏れる光を低減するために、曲げ半径を小さくすればよいことが分かる。図5から判断すると、光損失を0.1dB以下にするためには、曲げ半径を7mm以下にすることがよいと言える。 What can be said from the above is that the bending radius should be reduced in order to reduce the light leaking from the optical waveguide section 29 (optical waveguide section 29 ') to the block section 28 (block section 28'). Judging from FIG. 5, it can be said that the bending radius should be 7 mm or less in order to reduce the optical loss to 0.1 dB or less.
曲げ半径を小さくすると、これに伴って曲げ光導波路構造体24の各寸法が小さくなり、結果、図1(a)に示す光送受信モジュール21は小さくなる。従って、曲げ光導波路構造体24を用いることにより、光送受信モジュール21を小型に設計することができるという効果を奏する。
When the bending radius is reduced, the dimensions of the bent
図7のグラフには、曲げ半径が5mmとなる曲げ光導波路構造体24の入射光NAと光損失の関係が示されている。ここでのグラフは、曲げ光導波路構造体24への入射光NAを変えて光線追跡シミュレーションにより光損失を計算し示したもので、シミュレーションの条件は光源出射光NA以外上記と同じであるものとする。図7からは入射光NAが大きくなると光損失が大きくなることが分かる。また、例えば入射光NAが0.3よりも大きくなると光損失が0.1dBよりも大きくなることが分かる。従って、曲げ光導波路構造体24での光損失を低減するためには、入射光NAを小さくする必要があることが分かる。
The graph of FIG. 7 shows the relationship between the incident light NA and the optical loss of the bent
以上、本発明によれば、曲げ光導波路構造体24が一部品であり且つ一材料にて光結合を行えるものであることから、従来の曲げ光導波路構造体4(図9参照)と比べて構造及び製造を簡素化することができ、以てコスト低減も図ることができるという効果を奏する。また、従来と比べて生産性の向上も図ることができるという効果を奏する。
As described above, according to the present invention, the bent
また、本発明によれば、曲げ光導波路構造体24が一部品一材料であり、成形金型37を用いて成形製造されることから、気泡を混入させないようにコア樹脂を充填するという面倒な作業を行う必要がなく、結果、従来の曲げ光導波路構造体4(図9参照)よりも生産性を向上させることができるという効果を奏する。
In addition, according to the present invention, the bent
また、本発明によれば、曲げ光導波路構造体24が成形金型37を用いて成形製造されることから、ディスペンサーを用いる必要がなく、また、充填するコア樹脂の量をディスペンサーにて精密に制御する必要もなく、結果、従来の曲げ光導波路構造体4(図9参照)よりも生産性を向上させることができるという効果を奏する。
Further, according to the present invention, since the bent
また、本発明によれば、コア樹脂の余剰分がはみ出すような構造及び製造にならないことから、光損失につながる隙間は発生しないという効果を奏する。 In addition, according to the present invention, there is no structure and manufacturing in which the surplus of the core resin protrudes, so that there is an effect that no gap that leads to optical loss is generated.
この他、光送受信モジュール21に関しては、曲げ光導波路構造体24が上記効果を奏することから、低コストで生産性の高い光送受信モジュール21を提供することができるという効果を奏する。
In addition, the optical transmission /
以下、図面を参照しながら実施例2を説明する。図1(b)は本発明の曲げ光導波路構造体を含む光コネクタモジュールの模式的な側面図である。尚、上記実施例1と同一の構成部材には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。 Embodiment 2 will be described below with reference to the drawings. FIG. 1B is a schematic side view of an optical connector module including the bent optical waveguide structure of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as the said Example 1, and detailed description is abbreviate | omitted.
図1(b)において、引用符号51は本発明の光コネクタモジュールを示している。光コネクタモジュール51は、伝送媒体の一例となる一対の光ファイバ23と、本発明の曲げ光導波路構造体24とを備えて構成されている。光コネクタモジュール51は、この光コネクタ部52において、直交する方向に配置された一対の光ファイバ23を曲げ光導波路構造体24によって光結合することができるように構成されている。
In FIG. 1B,
一対の光ファイバ23は、これら各一端側が光コネクタ部52において適宜手段で固定されている。尚、光ファイバ23以外の伝送媒体としては、公知の光導波路等が挙げられるものとする。
One end of each of the pair of
上記構成において、光コネクタモジュール51は、伝送媒体の配索上で媒体(光ファイバ23)を小径に曲げたい箇所に適用することが効果的であることが分かる。光コネクタモジュール51は、この構成に曲げ光導波路構造体24を含んでおり、曲げ光導波路構造体24に関する効果は実施例1と同じである。
In the above configuration, it can be seen that it is effective to apply the
曲げ光導波路構造体24に関し、本実施例においては、一対の光ファイバ23を直角に光結合する光コネクタの光結合部に適用したともいえる。
In this embodiment, the bent
一方の光ファイバ23から出射された光(光線)は、曲げ光導波路構造体24における光導波部29の入射面(一方の端面33)に入射し、この後に空気との界面となる光導波部の上面35(外面)で反射されつつ出射面(他方の端面34)へと進行する。出射面から出射された光(光線)は他方の光ファイバ23に入射し、これにより一対の光ファイバ23が光結合する。
The light (light beam) emitted from one
以下、図面を参照しながら実施例3を説明する。図8はレンズを有する曲げ光導波路構造体の斜視図である。尚、上記実施例1、2と同一の構成部材には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図8において、引用符号61は本発明の曲げ光導波路構造体を示している。曲げ光導波路構造体61は、図1(a)に示す光送受信モジュール21の曲げ光導波路構造体24や、図1(b)に示す光コネクタモジュール51の曲げ光導波路構造体24に替えて用いることができるものであって、面型光素子や伝送媒体との位置ズレ許容量を大きくすることができるようになっている。以下、具体的に説明する。
In FIG. 8,
曲げ光導波路構造体61は、一部品であるとともに一材料にて製造されている。曲げ光導波路構造体61は、複数の部品を組み合わせるのではなく、一回の樹脂成形によって製造されている。曲げ光導波路構造体61は、ブロック部62と、一対の光導波部63と、各光導波部63の端面位置に一体に設けられる凸レンズ64とを有している。
The bent
ブロック部62は、円柱を軸方向に四分割したうちの一つとなるような形状に形成されている。このような形状のブロック部62は、円弧面65と、二つの矩形端面66と、二つの扇形端面67とを有している。また、ブロック部62は、二つの凹部68を有している。二つの矩形端面31は、直角に配置されている。二つの凹部68は、円弧面65を凹ませるようにそれぞれ形成されている。また、二つの凹部68は、各凸レンズ64の位置に合わせて配置形成されている。二つの凹部68は、各凸レンズ64の半径に合わせて凹むように形成されている。尚、二つの凹部68を形成しない場合には、各矩形端面66に凸レンズ64を形成すればよい。
The
一対の光導波部63は、共に同じものであって、送信用と受信用とに分かれている。各光導波部63は、円弧面65から突出して円弧方向に延びる断面凸形状の部分となるように形成されている。各光導波部63は、円弧面65に沿って曲がる略突条となるコア部であって、本実施例においては所定の間隔をあけて円弧面65に配置形成されている。
The pair of
各光導波部63は、少なくとも円弧方向に延びる外面(上面69、側面70)が鏡面状態に形成されている。外面(上面69、側面70)は、空気との界面となる部分になっている。
Each
各凸レンズ64は、各光導波部63への入射光NAが大きくなる場合、これを小さくすることができるという効果を奏する。これにより、光損失の低減を図ることができるという効果を奏する。また、各凸レンズ64は、上記の如く面型光素子や伝送媒体との位置ズレ許容量を大きくすることができるという効果を奏する。本発明によれば、各凸レンズ64は、実装面で非常に有効であることが分かる。尚、凸レンズ64は、光導波部63の両端面位置に一体に配設してもよいものとする。
Each
この他、本発明は本発明の主旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。 In addition, the present invention can of course be modified in various ways within the scope not changing the gist of the present invention.
21…光送受信モジュール
22…受発光部
23…光ファイバ(伝送媒体)
24…曲げ光導波路構造体
25…光送受信部
26…コア
27…クラッド
28…ブロック部
29…光導波部
30…円弧面
31…矩形端面
32…扇形端面
33…一方の端面
34…他方の端面
35…上面(外面)
36…側面(外面)
37…成形金型
38…上型
39…下型
40…円弧面
41…ブロック部成形部分
42…光導波部成形部分
51…光コネクタモジュール
52…光コネクタ部
61…曲げ光導波路構造体
62…ブロック部
63…光導波部
64…凸レンズ
65…円弧面
66…矩形端面
67…扇形端面
68…凹部
69…上面(外面)
70…側面(外面)
21 ...
DESCRIPTION OF
36 ... Side (outside)
37 ... Molding die 38 ... Upper die 39 ... Lower die 40 ...
70 ... Side (outside)
Claims (4)
ことを特徴とする曲げ光導波路構造体。 A light-transmitting block portion having an arc surface, and an optical waveguide portion having a convex cross section that is integral with the arc surface and is made of the same material and protrudes from the arc surface and extends in the arc direction. A bent optical waveguide structure characterized in that an outer surface extending in an arc direction is formed in a mirror state.
前記光導波部の一方の端面位置及び/又は他方の端面位置に凸レンズを一体に設ける
ことを特徴とする曲げ光導波路構造体。 In the bent optical waveguide structure according to claim 1,
A bent optical waveguide structure, wherein a convex lens is integrally provided at one end face position and / or the other end face position of the optical waveguide section.
ことを特徴とする光送受信モジュール。 A bent optical waveguide structure according to claim 1, an optical element, and a transmission medium, wherein the optical element is disposed so as to face one end face of the optical waveguide portion in the bent optical waveguide structure. The optical transmission / reception module, wherein the transmission medium is arranged so as to face the other end face of the optical waveguide unit.
ことを特徴とする光コネクタモジュール。 A bent optical waveguide structure according to claim 1 or 2 and a pair of transmission media, wherein one of the transmission media is arranged so as to face one end face of the optical waveguide portion in the bent optical waveguide structure. An optical connector module comprising: the other of the transmission mediums disposed so as to face the other end face of the optical waveguide unit.
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