JP5550221B2 - 光結合素子およびこれを備えた光モジュール - Google Patents
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Description
全体を樹脂の一体成形によって形成されており、
前記光電変換装置の取り付けの際に前記光電変換素子に臨む光結合素子本体の第1の面に最表面となる接触面から凹入するようにして形成され、前記光電変換素子と前記光ファイバの端面とを結ぶ光路を形成するための第1のレンズ面と、
前記第1の面において、前記接触面と前記第1のレンズ面との深さ方向および面方向の中間部分に前記第1のレンズ面の全周を枠状に包囲する内側の面内に形成され、前記光電変換装置の取り付けの際における前記光電変換装置の位置決めを行うための光結合素子側の光電変換装置位置決め構造と、
前記光ファイバの取り付けの際に前記光ファイバの端面に臨む前記光結合素子本体の第2の面に形成され、前記光電変換素子と前記光ファイバの端面とを結ぶ光路を形成するための第2のレンズ面と
を備え、
前記第1のレンズ面における光軸が、前記光電変換装置の取り付けの際に前記光電変換素子における光の出射または入射方向に対して平行になるように形成され、
前記光電変換装置として、前記光電変換装置の位置決めのために前記光結合素子側の光電変換装置位置決め構造に係合される光電変換装置側の光電変換装置位置決め構造を備えたものが取り付けられるように形成され、
前記第1の面における中央の部分が、前記第1の面における前記中央の部分以外の部分から凹入されているとともに、この中央の部分に、前記第1のレンズ面が形成され、
前記第1の面における前記第1のレンズ面および内側の面以外の部分に、前記光電変換装置の取り付けの際に前記基板に接する前記接触面が形成され、
前記接触面が、前記第1のレンズ面における光軸に直交する同一平面上に形成されているとともに、前記第1のレンズ面および内側の面の全周を包囲する一体の枠状に形成され、
前記接触面と前記基板とが接着剤を介して接着されることによって、前記光電変換装置の取り付けが行われるように形成され、
次の(1)に示す条件式、
1.2≦β≦1.4 (1)
但し、
β:NA1/NA2(但し、NA1は、光結合素子本体における光電変換装置側の開口数、NA2は、光結合素子本体における光ファイバ側の開口数)
を満足するとともに、
前記光電変換装置と相まって、次の(2)に示す条件式、
d1+d2+d3+d4+d5≦W (2)
但し、
d1:光電変換装置側の光電変換装置位置決め構造についての理想形成位置からの変位量であって、光電変換素子における光の出射または入射方向に直交する方向への変位量
d2:光結合素子側の光電変換装置位置決め構造についての理想形状からの変形量であって、第1のレンズ面における光軸に直交する方向への変形量
d3:第1のレンズ面についての理想形成位置からの変位量であって、第1のレンズ面における光軸に直交する方向への変位量
d4:光電変換素子についての理想形成位置からの変位量であって、光電変換素子における光の出射または入射方向に直交する方向への変位量
d5:光結合素子側の光電変換装置位置決め構造についての理想形成位置からの変位量であって、第1のレンズ面における光軸に直交する方向への変位量
W:取り付け位置余裕幅:光電変換装置を、その光電変換素子と光ファイバの端面との間の光結合効率が予め設定された最大効率を示すような光結合素子本体への取り付け位置から、最大効率に対する1dBに相当する光結合効率の低下が示されるような取り付け位置まで第1のレンズ面における光軸に直交する方向に沿って移動させたと仮定した場合における移動前の取り付け位置と移動後の取り付け位置との間の距離
を満足する点にある。
また、光電変換装置側の位置決め構造を光結合素子側の位置決め構造と係合させて光電変換装置の位置決めを行うとともに、光電変換装置の基板を、光結合素子の枠状の接触面に安定的に接触させつつ、この接触面に接着剤を介して接着することができるので、接触面の形状によって基板の接着の際における作業性および取付精度を確保して光電変換装置の取り付けを簡便かつ適切に行うことができる。また、接触面の形状によって基板の接着の際における第1のレンズ面側への接着剤の流動を抑止することができるので、第1のレンズ面への接着剤の付着を回避することができ、ひいては、光結合効率を維持することができる。
全体を樹脂の一体成形によって形成されており、
前記光電変換装置の取り付けの際に前記光電変換素子に臨む光結合素子本体の第1の面に最表面となる接触面から凹入するようにして形成され、前記光電変換素子と前記光ファイバの端面とを結ぶ光路を形成するための第1のレンズ面と、
前記第1の面において、前記接触面と前記第1のレンズ面との深さ方向および面方向の中間部分に前記第1のレンズ面の全周を枠状に包囲する内側の面内に形成され、前記光電変換装置の取り付けの際における前記光電変換装置の位置決めを行うための光結合素子側の光電変換装置位置決め構造と、
前記光ファイバの取り付けの際に前記光ファイバの端面に臨む前記光結合素子本体の第2の面に形成され、前記光電変換素子と前記光ファイバの端面とを結ぶ光路を形成するための第2のレンズ面と
を備え、
前記第1のレンズ面における光軸が、前記光電変換装置の取り付けの際に前記光電変換素子における光の出射または入射方向に対して平行になるように形成され、
前記光電変換装置として、前記光電変換装置の位置決めのために前記光結合素子側の光電変換装置位置決め構造に係合される光電変換装置側の光電変換装置位置決め構造を備えたものが取り付けられるように形成され、
前記第1の面における中央の部分が、前記第1の面における前記中央の部分以外の部分から凹入されているとともに、この中央の部分に、前記第1のレンズ面が形成され、
前記第1の面における前記第1のレンズ面および内側の面以外の部分に、前記光電変換装置の取り付けの際に前記基板に接する前記接触面が形成され、
前記接触面が、前記第1のレンズ面における光軸に直交する同一平面上に形成されているとともに、前記第1のレンズ面および内側の面の全周を包囲する一体の枠状に形成され、
前記接触面と前記基板とが接着剤を介して接着されることによって、前記光電変換装置の取り付けが行われるように形成され、
次の(1)に示す条件式、
1.2≦β≦1.4 (1)
但し、
β:NA1/NA2(但し、NA1は、光結合素子本体における光電変換装置側の開口数、NA2は、光結合素子本体における光ファイバ側の開口数)
を満足するとともに、
前記光電変換装置と相まって、次の(3)に示す条件式、
d2+d5≦2W (3)
但し、
d2:光結合素子側の光電変換装置位置決め構造についての理想形状からの変形量であって、第1のレンズ面における光軸に直交する方向への変形量
d5:光結合素子側の光電変換装置位置決め構造についての理想形成位置からの変位量であって、第1のレンズ面における光軸に直交する方向への変位量
W:取り付け位置余裕幅:光電変換装置を、その光電変換素子と光ファイバの端面との間の光結合効率が予め設定された最大効率を示すような光結合素子本体への取り付け位置から、最大効率に対する1dBに相当する光結合効率の低下が示されるような取り付け位置まで第1のレンズ面における光軸に直交する方向に沿って移動させたと仮定した場合における移動前の取り付け位置と移動後の取り付け位置との間の距離
を満足する点にある。
また、光電変換装置側の位置決め構造を光結合素子側の位置決め構造と係合させて光電変換装置の位置決めを行うとともに、光電変換装置の基板を、光結合素子の枠状の接触面に安定的に接触させつつ、この接触面に接着剤を介して接着することができるので、接触面の形状によって基板の接着の際における作業性および取付精度を確保して光電変換装置の取り付けを簡便かつ適切に行うことができる。また、接触面の形状によって基板の接着の際における第1のレンズ面側への接着剤の流動を抑止することができるので、第1のレンズ面への接着剤の付着を回避することができ、ひいては、光結合効率を維持することができる。
以下、本発明に係る光結合素子および光モジュールの第1実施形態について、図1〜図8を参照して説明する。
但し、本実施形態において、(1)式におけるβは、光結合素子1における垂直共振器面発光レーザ7側の開口数NA1と光結合素子1における光ファイバ8側の開口数NA2との比NA1/NA2であり、このβの値は、第1レンズ面2と、これに対応する(同一の光路を形成する)第2レンズ面3とによって構成されるレンズの倍率とみなすことができる。
但し、本実施形態において、(2)式におけるd1は、レーザ位置決め用凸部12についての理想形成位置(設計位置)からの変位量であって、発光部5における光の出射方向(図6における横方向)に直交する方向への変位量(位置公差)〔μm〕である。この変位量としては、レーザ位置決め用凸部12の中心点についての理想形成位置からの変位量を用いることができる。
次に、本発明に係る光結合素子および光モジュールの第2実施形態について、図9を参照して説明する。
なお、(3)式中の各変数は、第1実施形態における(2)式中の同一の文字で表された変数と同義である。
1a 前面
1b 上面
2 第1レンズ面
3 第2レンズ面
4 光モジュール
5 発光部
7 垂直共振器面発光レーザ
8 光ファイバ
8a 端面
11 レーザ位置決め用凹部
12 レーザ位置決め用凸部
Claims (5)
- 基板上に光の発光または受光を行う光電変換素子が形成された光電変換装置と、マルチモード方式の光ファイバとが取り付け可能とされ、前記光ファイバの取り付けの際における前記光ファイバの位置決めを行うための光ファイバ位置決め構造を備え、前記光電変換素子と前記光ファイバの端面とを光学的に結合可能とされた光結合素子であって、
全体を樹脂の一体成形によって形成されており、
前記光電変換装置の取り付けの際に前記光電変換素子に臨む光結合素子本体の第1の面に最表面となる接触面から凹入するようにして形成され、前記光電変換素子と前記光ファイバの端面とを結ぶ光路を形成するための第1のレンズ面と、
前記第1の面において、前記接触面と前記第1のレンズ面との深さ方向および面方向の中間部分に前記第1のレンズ面の全周を枠状に包囲する内側の面内に形成され、前記光電変換装置の取り付けの際における前記光電変換装置の位置決めを行うための光結合素子側の光電変換装置位置決め構造と、
前記光ファイバの取り付けの際に前記光ファイバの端面に臨む前記光結合素子本体の第2の面に形成され、前記光電変換素子と前記光ファイバの端面とを結ぶ光路を形成するための第2のレンズ面と
を備え、
前記第1のレンズ面における光軸が、前記光電変換装置の取り付けの際に前記光電変換素子における光の出射または入射方向に対して平行になるように形成され、
前記光電変換装置として、前記光電変換装置の位置決めのために前記光結合素子側の光電変換装置位置決め構造に係合される光電変換装置側の光電変換装置位置決め構造を備えたものが取り付けられるように形成され、
前記第1の面における中央の部分が、前記第1の面における前記中央の部分以外の部分から凹入されているとともに、この中央の部分に、前記第1のレンズ面が形成され、
前記第1の面における前記第1のレンズ面および内側の面以外の部分に、前記光電変換装置の取り付けの際に前記基板に接する前記接触面が形成され、
前記接触面が、前記第1のレンズ面における光軸に直交する同一平面上に形成されているとともに、前記第1のレンズ面および内側の面の全周を包囲する一体の枠状に形成され、
前記接触面と前記基板とが接着剤を介して接着されることによって、前記光電変換装置の取り付けが行われるように形成され、
次の(1)に示す条件式、
1.2≦β≦1.4 (1)
但し、
β:NA1/NA2(但し、NA1は、光結合素子本体における光電変換装置側の開口数、NA2は、光結合素子本体における光ファイバ側の開口数)
を満足するとともに、
前記光電変換装置と相まって、次の(2)に示す条件式、
d1+d2+d3+d4+d5≦W (2)
但し、
d1:光電変換装置側の光電変換装置位置決め構造についての理想形成位置からの変位量であって、光電変換素子における光の出射または入射方向に直交する方向への変位量
d2:光結合素子側の光電変換装置位置決め構造についての理想形状からの変形量であって、第1のレンズ面における光軸に直交する方向への変形量
d3:第1のレンズ面についての理想形成位置からの変位量であって、第1のレンズ面における光軸に直交する方向への変位量
d4:光電変換素子についての理想形成位置からの変位量であって、光電変換素子における光の出射または入射方向に直交する方向への変位量
d5:光結合素子側の光電変換装置位置決め構造についての理想形成位置からの変位量であって、第1のレンズ面における光軸に直交する方向への変位量
W:取り付け位置余裕幅:光電変換装置を、その光電変換素子と光ファイバの端面との間の光結合効率が予め設定された最大効率を示すような光結合素子本体への取り付け位置から、最大効率に対する1dBに相当する光結合効率の低下が示されるような取り付け位置まで第1のレンズ面における光軸に直交する方向に沿って移動させたと仮定した場合における移動前の取り付け位置と移動後の取り付け位置との間の距離
を満足することを特徴とする光結合素子。 - 前記光電変換装置として、前記光電変換素子が複数形成されたものが取り付けられるように形成され、
前記光ファイバが、前記複数の光電変換素子に対応するように複数本取り付けられるように形成され、
前記第1のレンズ面および前記第2のレンズ面が、前記複数の光電変換素子および前記複数本の光ファイバに対応するようにそれぞれ複数形成されていること
を特徴とする請求項1に記載の光結合素子。 - 基板上に光の発光または受光を行う光電変換素子が複数形成された光電変換装置と、複数本のマルチモード方式の光ファイバとが取り付け可能とされ、前記光ファイバの取り付けの際における前記光ファイバの位置決めを行うための光ファイバ位置決め構造を備え、前記複数の光電変換素子と前記複数本の光ファイバの端面とを光学的に結合可能とされた光結合素子であって、
全体を樹脂の一体成形によって形成されており、
前記光電変換装置の取り付けの際に前記光電変換素子に臨む光結合素子本体の第1の面に最表面となる接触面から凹入するようにして形成され、前記複数の光電変換素子と前記複数本の光ファイバの端面とを結ぶ光路を形成するための第1のレンズ面と、
前記第1の面において、前記接触面と前記第1のレンズ面との深さ方向および面方向の中間部分に前記第1のレンズ面の全周を枠状に包囲する内側の面内に形成され、前記光電変換装置の取り付けの際における前記光電変換装置の位置決めを行うための光結合素子側の光電変換装置位置決め構造と、
前記光ファイバの取り付けの際に前記光ファイバの端面に臨む前記光結合素子本体の第2の面に形成され、前記複数の光電変換素子と前記複数本の光ファイバの端面とを結ぶ光路を形成するための第2のレンズ面と
を備え、
前記第1のレンズ面における光軸が、前記光電変換装置の取り付けの際に前記光電変換素子における光の出射または入射方向に対して平行になるように形成され、
前記光電変換装置として、前記光電変換装置の位置決めのために前記光結合素子側の光電変換装置位置決め構造に係合される光電変換装置側の光電変換装置位置決め構造を備えたものが取り付けられるように形成され、
前記第1の面における中央の部分が、前記第1の面における前記中央の部分以外の部分から凹入されているとともに、この中央の部分に、前記第1のレンズ面が形成され、
前記第1の面における前記第1のレンズ面および内側の面以外の部分に、前記光電変換装置の取り付けの際に前記基板に接する前記接触面が形成され、
前記接触面が、前記第1のレンズ面における光軸に直交する同一平面上に形成されているとともに、前記第1のレンズ面および内側の面の全周を包囲する一体の枠状に形成され、
前記接触面と前記基板とが接着剤を介して接着されることによって、前記光電変換装置の取り付けが行われるように形成され、
次の(1)に示す条件式、
1.2≦β≦1.4 (1)
但し、
β:NA1/NA2(但し、NA1は、光結合素子本体における光電変換装置側の開口数、NA2は、光結合素子本体における光ファイバ側の開口数)
を満足するとともに、
前記光電変換装置と相まって、次の(3)に示す条件式、
d2+d5≦2W (3)
但し、
d2:光結合素子側の光電変換装置位置決め構造についての理想形状からの変形量であって、第1のレンズ面における光軸に直交する方向への変形量
d5:光結合素子側の光電変換装置位置決め構造についての理想形成位置からの変位量であって、第1のレンズ面における光軸に直交する方向への変位量
W:取り付け位置余裕幅:光電変換装置を、その光電変換素子と光ファイバの端面との間の光結合効率が予め設定された最大効率を示すような光結合素子本体への取り付け位置から、最大効率に対する1dBに相当する光結合効率の低下が示されるような取り付け位置まで第1のレンズ面における光軸に直交する方向に沿って移動させたと仮定した場合における移動前の取り付け位置と移動後の取り付け位置との間の距離
を満足することを特徴とする光結合素子。 - 前記光結合素子側の光電変換装置位置決め構造が、円柱状または丸穴状に形成され、
前記光電変換装置として、前記光結合素子側の位置決め構造に嵌合可能な丸穴状または円柱状に形成された光電変換装置側の光電変換装置位置決め構造を備えたものが取り付けられるように形成されていること
を特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光結合素子。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の光結合素子と、
この光結合素子に対応する光の発光または受光を行う光電変換素子が形成された光電変換装置と
を備えたことを特徴とする光モジュール。
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