JP6676412B2 - 光レセプタクル、光モジュールおよび光モジュールの製造方法 - Google Patents
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Description
図2は、本発明の実施の形態に係る光モジュール100の構成を模式的に示す断面図である。図2は、後述の図3AにおけるA−A線の断面図である。図2では、光レセプタクル120内の光路を示すために光レセプタクル120の断面へのハッチングを省略している。また、図2において、一点鎖線は光の光軸を示しており、破線は光の外径を示している。
ている。
図3A〜Eは、本実施の形態に係る光レセプタクル120の構成を示す図である。図3Aは、光レセプタクル120の平面図であり、図3Bは、底面図であり、図3Cは、正面図であり、図3Dは、背面図であり、図3Eは、左側面図である。なお、以下の説明では、光伝送体150が接続される側の面を光レセプタクル120の「正面」として説明する。
次に、光モジュール100における光路について説明する。
次いで、本実施の形態に係る光モジュール100の製造方法について説明する。図7A〜Cは、本実施の形態に係る光モジュール100の製造方法を説明するための断面模式図である。なお、図7A〜Cでは、各部材の断面へのハッチングを省略している。
まず、図7Aに示されるように、光電変換装置110の基板111上に第1光学素子130を配置する。具体的には、まず、光電変換素子112(発光素子および受光素子)や、検出素子113、制御部、集積回路(IC)などが基板111の表面に配置されている光電変換装置110を準備する。光電変換装置110は、例えば、既製品であってもよい。また、第1光学素子130を準備する。第1光学素子130は、例えば、射出成形やプレス加工などの公知の方法により製造されうる。次いで、準備した光電変換装置110の基板111上に、第1光学素子130の第1光学面131が基板111の表面と対向するように第1光学素子130を配置する。
次いで、図7Bに示されるように、基板111上に配置された第1光学素子130の位置合わせをする。具体的には、基板111上に配置されている第1光学素子130の第2光学面132側から、第2光学面132および第1光学面131を介して光電変換素子112の位置を検出しつつ、1または2以上の第1光学面131が、1または2以上の光電変換素子112とそれぞれ対向し、かつ1または2以上の光電変換素子112から出射される第1出射光L1の光軸とそれぞれ交わるように、第1光学素子130の位置合わせをする。
次いで、基板111上に位置合わせされている第1光学素子130と、第2光学素子140とを連結させる。具体的には、第1嵌合部133および第2嵌合部147を互いに嵌合させて、第1光学素子130と、第2光学素子140とを連結させる。これにより、第2光学素子140を第1光学素子130および検出素子113と対向するように、基板111上に配置することができる。このとき、第2光学素子140は、第1光学素子130の第2光学面132と、第2光学素子140の第3光学面141とが対向するように基板111上に配置されている。
次いで、光モジュール100における各構成要素の位置ずれに対するトレランス幅について説明する。ここで、「トレランス幅」とは、光電変換装置110、第1光学素子130、第2光学素子140および光伝送体150を互いに組み付ける際に、光電変換素子112と光伝送体150の端面との結合効率の低下を所定の範囲内に維持するための各構成要素間の位置ずれの許容量を意味する。また、「位置ずれ」とは、上記結合効率が最大となるときの位置を基準としたときの位置のずれを意味する。結合効率の低下量は、用途に応じて適宜設定されうるが、本実施の形態では、上記位置ずれに起因する上記結合効率の低下が1dB以内に維持されるためのトレランス幅について、シミュレーションにより評価した。
前述のとおり、従来の光分離部を有する光レセプタクルを備えた光モジュールを製造する場合、光レセプタクルを介して光電変換素子の像を検出して、光電変換装置に対して光レセプタクルを位置合わせしようとすると、光分離部の分割反射面によって光電変換素子の像を適切に検出できず、位置合わせできないことがある。このため、光分離部を有する光レセプタクルを備えた光モジュールを製造するときは、光モジュールに光伝送体を介して受光装置を組み付けた状態で、実際に光電変換素子を発光させ、光電変換素子と光伝送体の端面との結合効率に基づいて、光電変換装置に対して光レセプタクルの位置合わせしなければならかった(アクティブアライメント方式)。このように、光電変換装置および光レセプタクルの位置合わせに手間および時間がかかるという問題があった。
20 光電変換装置
21 発光素子
22 光伝送体
23 端面
24 検出素子
30 光レセプタクル
31 第1光学面
32 反射面
33 光分離部
33a 分割反射面
33b 分割透過面
34 透過面
35 第2光学面
36 第3光学面
37 凹部
L 出射光
100、100’ 光モジュール
110 光電変換装置
111 基板
112 光電変換素子
113 検出素子
120、120’ 光レセプタクル
121 第1凹部
122 第2凹部
123 第3凹部
130、130’ 第1光学素子
131 第1光学面
132 第2光学面
133 第1嵌合部
134’ 第7光学面
140、140’ 第2光学素子
141 第3光学面
142 反射面
143 光分離部
143a 分割反射面
143b 分割透過面
143c 分割段差面
144 透過面
145 第4光学面
146、146’ 第5光学面
147 第2嵌合部
148’ 第6光学面
150 光伝送体
L1 第1出射光
L2 第2出射光
Ls 信号光
Lm モニター光
Lr 受信光
Claims (9)
- 光電変換素子および前記光電変換素子から出射された出射光を監視するための検出素子が基板上に配置されている光電変換装置と、光伝送体との間に配置され、前記光電変換素子と前記光伝送体の端面とを光学的に結合するための光レセプタクルであって、
前記基板と対向する面と異なる面に配置されている第1嵌合部を有し、前記光電変換素子と対向するように、前記基板上に配置される第1光学素子と、
前記第1嵌合部に嵌合される第2嵌合部を有し、前記第1光学素子および前記検出素子と対向するように、前記基板上に配置される第2光学素子と、
を有し、
前記第1光学素子は、
前記光電変換素子から出射された第1出射光を入射させるか、または前記光伝送体の端面から出射された第2出射光の一部の光であり、前記第2光学素子および前記第1光学素子の内部を通った受信光を前記光電変換素子に向けて出射させる、1または2以上の第1光学面と、
前記第1出射光を前記第2光学素子に向けて出射させるか、または前記第2光学素子の内部を通った前記受信光を入射させる、1または2以上の第2光学面と、
をさらに有し、
前記第2光学素子は、
前記第1光学素子の内部を通った前記第1出射光を入射させるか、または前記第2光学素子の内部を通った前記受信光を前記第1光学素子に向けて出射させる、1または2以上の第3光学面と、
前記第1出射光の一部の光であり、前記第1光学素子および前記第2光学素子の内部を通った信号光を前記光伝送体の端面に向けて出射させるか、または前記光伝送体の端面から出射された前記第2出射光を入射させる、1または2以上の第4光学面と、
前記第3光学面および前記第4光学面の間の光路上に配置され、前記第3光学面で入射した前記第1出射光を前記検出素子に向かうモニター光と前記光伝送体の端面に向かう信号光とに分離させるか、または前記第4光学面で入射した前記第2出射光の一部である前記受信光を前記第3光学面側に向けて進行させる光分離部と、
前記光分離部で分離された前記モニター光を前記検出素子に向けて出射させる、1または2以上の第5光学面と、
をさらに有し、
前記光分離部は、
前記第1出射光の光軸に対する傾斜面である複数の分割反射面と、
前記第1出射光および前記第2出射光の光軸に対する垂直面である複数の分割透過面と、
を含み、
前記複数の分割反射面および前記複数の分割透過面は、前記分割反射面の傾斜方向に沿って交互に配置されており、
前記分割反射面は、前記第1出射光の一部を前記モニター光として前記第5光学面に向けて内部反射させ、
前記分割透過面は、前記第1出射光の一部を前記信号光として前記第4光学面側に向けて透過させるか、または前記第2出射光の一部を前記受信光として前記第3光学面側に向けて透過させ、
前記第1光学素子は、前記第5光学面と前記検出素子との間には存在しない、
光レセプタクル。 - 前記光電変換素子および前記光伝送体の端面の結合効率の低下を所定の範囲内に維持するための、前記第1嵌合部および前記第2嵌合部を互いに嵌合させて連結されている前記第1光学素子および前記第2光学素子の、嵌合方向に垂直な方向の位置ずれに対するトレランス幅は、前記結合効率の低下を所定の範囲内に維持するための、前記第1光学素子および前記光電変換装置の、前記第1出射光の光軸に垂直な方向の位置ずれに対するトレランス幅、ならびに前記結合効率の低下を所定の範囲内に維持するための、前記光伝送体および前記第2光学素子の、前記第2出射光の光軸に垂直な方向の位置ずれに対するトレランス幅のいずれより大きい、請求項1に記載の光レセプタクル。
- 前記第2光学素子は、前記第3光学面で入射した前記第1出射光を前記第4光学面に向けて反射させるか、前記第4光学面で入射した前記受信光を前記第3光学面に向けて反射させる反射面をさらに有する、請求項1または請求項2に記載の光レセプタクル。
- 基板と、前記基板上に配置され、発光領域または受光領域を有する1または2以上の光電変換素子と、前記基板上に配置され、前記光電変換素子の前記発光領域から出射された出射光を監視するための1または2以上の検出素子とを有する光電変換装置と、
請求項1〜3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。 - 前記第1光学素子および前記第2光学素子は、前記第2光学面および前記第3光学面が互いに接するように連結されている、請求項4に記載の光モジュール。
- 前記第2光学面および前記第3光学面の間に配置され、その屈折率が空気の屈折率より前記第1光学素子または前記第2光学素子の屈折率に近い屈折率調整部をさらに有する、請求項4に記載の光モジュール。
- 請求項4〜6のいずれか一項に記載の光モジュールの製造方法であって、
前記光電変換装置の前記基板上に前記第1光学素子を配置する工程と、
前記基板上に配置されている前記第1光学素子の前記第2光学面側から、前記第1光学面を介して前記光電変換素子の位置を検出しつつ、前記1または2以上の第1光学面が、前記1または2以上の光電変換素子とそれぞれ対向し、かつ前記1または2以上の光電変換素子から出射される前記第1出射光の光軸とそれぞれ交わるように、前記第1光学素子の位置合わせをする工程と、
前記第1嵌合部および前記第2嵌合部を互いに嵌合させて、前記基板上に位置合わせされている前記第1光学素子と、前記第2光学素子とを連結させる工程と、
を含む、光モジュールの製造方法。 - 前記第1光学素子と、前記第2光学素子とを連結させる工程では、前記第2光学面および前記第3光学面が互いに接するように前記第1光学素子および前記第2光学素子を連結させる、請求項7に記載の光モジュールの製造方法。
- 前記第2光学面および前記第3光学面の間に、その屈折率が空気の屈折率より前記第1光学素子または前記第2光学素子の屈折率に近い屈折率調整部を充填するために、前記第2光学面上に前記屈折率調整部を配置する工程をさらに含む、請求項7に記載の光モジュールの製造方法。
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