JP7179659B2 - Optical receptacles and optical modules - Google Patents
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Description
本発明は、光レセプタクルおよびこれを有する光モジュールに関する。 The present invention relates to an optical receptacle and an optical module having the same.
光ファイバーを用いた光通信では、送信用の発光素子または受信用の受光素子を有する光モジュールが使用される。光モジュールは、発光素子または受光素子と光ファイバーの端面とを光学的に結合する光レセプタクルを有する。送信側の光モジュールでは、光レセプタクルは、発光素子から出射された通信情報を含む光(以下「信号光」という)を光ファイバーの端面に入射させる。一方、受信側の光モジュールでは、光レセプタクルは、光ファイバーの端面から出射された信号光を受光素子に導く。複数の発光素子または受光素子と複数の光ファイバーの端面とを一括して結合する光レセプタクルは、所定のピッチで配列された複数のレンズ面を有するため、レンズアレイと称されることもある。 2. Description of the Related Art In optical communication using optical fibers, an optical module having a light-emitting element for transmission or a light-receiving element for reception is used. The optical module has an optical receptacle that optically couples a light emitting element or light receiving element and an end face of an optical fiber. In the optical module on the transmission side, the optical receptacle causes light including communication information emitted from the light emitting element (hereinafter referred to as "signal light") to enter the end surface of the optical fiber. On the other hand, in the optical module on the receiving side, the optical receptacle guides the signal light emitted from the end face of the optical fiber to the light receiving element. An optical receptacle that collectively couples a plurality of light-emitting elements or light-receiving elements and end faces of a plurality of optical fibers is sometimes called a lens array because it has a plurality of lens surfaces arranged at a predetermined pitch.
送信側の光モジュールとしては、発光素子に加えて、発光素子から出射された光の出力を監視するための受光素子を有するものがある。たとえば、特許文献1は、面発光レーザーから出射された出射光の一部を監視するモニター部(受光素子)を備える光通信モジュールを開示している。 An optical module on the transmission side includes, in addition to a light emitting element, a light receiving element for monitoring the output of light emitted from the light emitting element. For example, Patent Literature 1 discloses an optical communication module that includes a monitor section (light receiving element) that monitors part of the light emitted from a surface emitting laser.
図1は、特許文献1に開示されている光通信モジュールの例を示す。特許文献1に開示されている光通信モジュールでは、面発光レーザー10から出射され、第1レンズ部50で光結合部材32内に入射したレーザー光を反射部62で光ファイバー21に向かって反射させる。これにより、当該光通信モジュールでは、面発光レーザー10と光ファイバー21とを結合させている。
FIG. 1 shows an example of an optical communication module disclosed in Patent Document 1. FIG. In the optical communication module disclosed in Patent Document 1, laser light emitted from the
また、特許文献1に開示されている光通信モジュールでは、面発光レーザー10から出射され、第1レンズ部50で光結合部材32内に入射したレーザー光を透過面71で透過させ、モニター部40(受光素子)に入射させることで、その出力を監視している。
Further, in the optical communication module disclosed in Patent Document 1, laser light emitted from the
ここで、特許文献1に開示されている光通信モジュールでは、面発光レーザー10から出射されたレーザー光の内、光束の周辺部の出力(透過面71を透過した光)しか監視することができず、面発光レーザー10の光束の全体の出力を監視することはできない。したがって、特許文献1に開示されている光通信モジュールでは、面発光レーザー10からの出力を適切に監視できないことがある。
Here, in the optical communication module disclosed in Patent Document 1, of the laser light emitted from the
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、発光素子から出射された光の全体を監視することで、発光素子からの出力をより適切に監視することができる光レセプタクルおよび光モジュールを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an optical receptacle and an optical module capable of more appropriately monitoring the output from a light emitting element by monitoring the entire light emitted from the light emitting element. intended to provide
本発明に係る光レセプタクルは、発光素子および前記発光素子から出射された光を監視するための受光素子を有する光電変換装置と、光伝送体との間に配置されたときに、前記発光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、前記発光素子から出射された光を入射させる第1光学面と、前記第1光学面で入射した光を受光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し、前記モニター光を前記受光素子に向けて集光させつつ透過させ、前記信号光を前記光伝送体の端面に向けて反射させる光分離部と、前記光分離部で反射した前記信号光を前記光伝送体の端面に向けて出射させる第2光学面と、を有し、前記光分離部は、前記第1光学面で入射した光を前記受光素子に向けて集光させつつ透過させる複数の分割集光面と、前記分割集光面と異なる領域に形成され、前記第1光学面で入射した光を前記第2光学面に向けて反射させる複数の分割反射面と、を有し、前記分割反射面は、前記第1光学面で入射した光の光軸に対する傾斜面であり、前記分割集光面および前記分割反射面は、前記第1光学面で入射した光の光軸と、前記信号光の光軸とを含む前記光レセプタクルの中央仮想断面において、前記分割反射面の傾斜方向において交互に配置されている。 The optical receptacle according to the present invention is arranged between a photoelectric conversion device having a light emitting element and a light receiving element for monitoring light emitted from the light emitting element, and an optical transmission body. An optical receptacle for optically coupling the end surface of the optical transmission body, comprising: a first optical surface for receiving light emitted from the light emitting element; and a signal light directed to the end face of the optical transmission body, the monitor light is condensed and transmitted toward the light receiving element, and the signal light is directed to the end face of the optical transmission body. and a second optical surface that emits the signal light reflected by the light separation unit toward an end surface of the optical transmission body, wherein the light separation unit includes the first optical surface. and a plurality of divided light-condensing surfaces for condensing and transmitting incident light toward the light-receiving element, and a plurality of divided light-condensing surfaces formed in regions different from the divided light-condensing surfaces for transmitting light incident on the first optical surface to the second and a plurality of divided reflecting surfaces for reflecting toward an optical surface, wherein the divided reflecting surfaces are inclined surfaces with respect to the optical axis of the light incident on the first optical surface, and the divided light condensing surface and the divided The reflective surfaces are alternately arranged in the tilt direction of the divided reflective surfaces in a virtual center section of the optical receptacle that includes the optical axis of the light incident on the first optical surface and the optical axis of the signal light. .
本発明に係る光モジュールは、発光素子および前記発光素子から出射された光を監視するための受光素子を有する光電変換装置と、本発明に係る光レセプタクルと、を有する。 An optical module according to the present invention includes a photoelectric conversion device having a light emitting element and a light receiving element for monitoring light emitted from the light emitting element, and an optical receptacle according to the present invention.
本発明によれば、発光素子から出射された光の全体を監視することで、発光素子からの出力をより適切に監視することができる光レセプタクルおよび光モジュールを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the optical receptacle and optical module which can monitor the output from a light emitting element more appropriately by monitoring the whole light emitted from the light emitting element can be provided.
以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[実施の形態1]
(光モジュールの構成)
図2は、本発明の実施の形態1に係る光モジュール100の断面図(光路図)である。この図では、光レセプタクル300内の光路を示すために光レセプタクル300の断面へのハッチングを省略している。以下の説明では、光レセプタクル300について、光伝送体400側の面を「正面」とし、光電変換装置200側の面を「底面」として説明する。
[Embodiment 1]
(Configuration of optical module)
FIG. 2 is a cross-sectional view (optical path diagram) of the
図2に示されるように、光モジュール100は、発光素子220を有する送信用の光電変換装置200と、光電変換装置200の上に配置された光レセプタクル300を有する。使用時には、光レセプタクル300の正面(図2において右側に位置する面)に、光伝送体400が接続される。すなわち、光レセプタクル300は、光電変換装置200と光伝送体400との間に配置される。光レセプタクル300は、光電変換装置200の発光素子220と、光伝送体400の端面410とを光学的に結合する。
As shown in FIG. 2 , the
送信用の光電変換装置200は、基板210上に、発光素子220、および受光素子230を有する。
A
発光素子220は、基板210上に配置されており、基板面に対して垂直方向に光Lを出射する。発光素子220は、例えば、垂直共振器面発光レーザー(Vertical Cavity Surface Emitting Laser;VCSEL)である。
The
受光素子230は、発光素子220の出力を監視するためのモニター光Lmを受光する。本実施の形態では、受光素子230は、発光素子220よりも光伝送体400から離れた位置に、発光素子220と一列になるように、基板210上に配置されている。受光素子230は、たとえば、フォトディテクタである。
The light
光レセプタクル300は、第1光学面310(後述)と発光素子220とが対向し、かつ光分離部340(後述)と受光素子230とが対向するように基板210上に配置されている。光レセプタクル300がこのように配置されることで、発光素子220と光伝送体400の端面410とを光学的に結合し、光分離部340において分離されたモニター光Lmが受光素子230に集光するようになり、発光素子220の出力が監視される。
光レセプタクル300には、発光素子220に対応する光伝送体400が接続される。通常、光伝送体400の端部にはフェルール(不図示)などが装着されており、このフェルールを光レセプタクル300の正面側の凹部に挿入することで、光レセプタクル300の第2光学面350と対向する位置に光伝送体400の端面410が位置決めされる。
An
光伝送体400は、例えば、光導波路または光ファイバーである。光ファイバーは、シングルモード方式であってもよいし、マルチモード方式であってもよい。
(光モジュールの動作)
本実施の形態に係る光モジュール100では、光電変換装置200の発光素子220から出射された光Lは第1光学面310で光レセプタクル300の内部に入射する。光レセプタクル300の内部に入射した光Lは、第1反射面320(後述)および第2反射面330(後述)で順次反射されて光分離部340に到達する。光分離部340は、光Lをモニター光Lmと信号光Lsとに分離する。モニター光Lmは、光分離部340で集光されつつ光電変換装置200の受光素子230に向けて出射される。信号光Lsは、第2光学面350から光伝送体400の端面410に向けて出射される。
(Optical module operation)
In
(光レセプタクルの構成)
本実施の形態の光モジュール100は、光レセプタクル300の構成に主たる特徴を有する。そこで、光レセプタクル300については、以下に改めて詳細に説明する。
(Configuration of optical receptacle)
図3A~Cは、光レセプタクル300の構成を示す図である。図3Aは、光レセプタクル300の左側面図であり、図3Bは、光レセプタクル300の底面図であり、図3Cは、図3BにおいてC-C線で示す光レセプタクル300の断面図である。なお、図3Cでは、ハッチングを省略している。
3A to 3C are diagrams showing the configuration of the
図3A~Cに示されるように、光レセプタクル300は、略直方体形状の部材である。光レセプタクル300は、光通信に用いられる波長の光に対して光透過性を有する材料を用いて形成される。そのような材料の例には、ポリエーテルイミドや環状オレフィン樹脂などの透明樹脂が含まれる。光レセプタクル300は、例えば射出成形により一体として製造されうる。
As shown in FIGS. 3A-C,
本実施の形態に係る光レセプタクル300は、第1光学面310と、第2光学面350と、第1反射面320と、第2反射面330と、光分離部340とを有する。
第1光学面310は、発光素子220に対向するように配置されており、発光素子220から出射された光を光レセプタクル300の内部に入射させる。本実施の形態では、第1光学面310は、光レセプタクル300の底面側に配置されており、発光素子220に向かって凸状の凸レンズ面である。また、本実施の形態では、第1光学面310は、発光素子220から出射された光をコリメート光に変換させる。なお、本実施の形態では第1光学面310は凸状のレンズ面であるが、第1光学面310の形状は特に限定されず、平面であってもよい。
First
第1光学面310の数は、特に限定されず、1個であってもよく、複数個であってもよい。本実施の形態では、第1光学面310の数は1個である。なお、複数の発光素子220が一列に配置されている場合には、発光素子220と同じ数の第1光学面310が一列に配置されていてもよい。さらに、発光素子220が2列以上に配列されている場合には、第1光学面310も同じ列数で配列されてもよい。
The number of first
第2光学面350は、光伝送体400の端面410に対向するように配置されており、発光素子220から出射され、光レセプタクル300の内部を通る信号光Lsを光伝送体400に向けて出射させる。本実施の形態では、第2光学面350は、光レセプタクル300の正面側に配置されており、光伝送体400に向かって凸状の凸レンズ面である。
The second
第2光学面350の数は、特に限定されず、1個であってもよく、複数個であってもよい。本実施の形態では、第2光学面350の数は1個である。なお、複数の光伝送体400が一列に配置されている場合には、光伝送体400と同じ数の第2光学面350が一列に配置されていてもよい。さらに、光伝送体400が2列以上に配列されている場合には、第2光学面350も同じ列数で配列されてもよい。
The number of second
第1反射面320は、第1光学面310で入射した光Lを第2反射面330に向けて反射させる。本実施の形態では、第1反射面320は、光レセプタクル300の天面側の配置された凹部内に形成されている。
The first reflecting
第2反射面330は、第1反射面320で反射した光を光分離部340に向けて反射させる。本実施の形態では、第2反射面330は、光レセプタクル300の天面側に配置された凹部内に形成されている。
The second reflecting
図4は、光分離部340の構成および光路を示す部分拡大断面図である。図4でも、ハッチングを省略している。以下、図4を用いて光分離部340について詳細に説明する。
FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view showing the configuration of the
光分離部340は、入射した光Lを受光素子230に集光させる複数の分割集光面341と、入射した光Lを光伝送体400の端面410に向かって反射させる複数の分割反射面342とを有する。
The
また、本実施の形態では、光分離部340は、分割集光面341と、分割反射面342とをそれぞれ接続する複数の段差面343を有する。
Further, in the present embodiment, the
複数の分割集光面341は、それぞれ、第1光学面310で入射した光Lを受光素子230に向けて集光させつつ透過させる。複数の分割集光面341は、光分離部340に到達する光の到達領域(照射スポット)の全体に偏りなく存在するように配置されている。
図4に示されているように、本実施の形態において、複数の分割集光面341は、入射した光Lに対する傾斜角度がそれぞれ異なる。具体的には、本実施の形態では、正面側(第2光学面350側)に近いほど、分割集光面341に対する入射した光Lの入射角が小さくなるように、複数の分割集光面341の傾斜角度が調整されている。これにより、複数の分割集光面341に入射した光Lが、分割反射面342の傾斜面に近づく方向に屈折され、受光素子230に集光される。また、複数の分割集光面341の傾斜角度をこのように調整することで、分割集光面341を有する光レセプタクル300を射出成形しやすくすることができる。
Each of the divided light-condensing
As shown in FIG. 4, in this embodiment, the plurality of divided light-condensing
複数の分割反射面342は、それぞれ、分割集光面341と異なる領域に形成され、第1光学面310で入射した光Lを第2光学面350に向けて反射させる。複数の分割反射面342も、光分離部340に到達する光の到達領域(照射スポット)の全体に偏りなく存在するように配置されている。複数の分割反射面342は、それぞれ入射した光Lの光軸に対する傾斜面である。複数の分割反射面342は、それぞれ光レセプタクル300の天面から底面に向かうにつれて正面に近づくように傾斜している。本実施の形態では、複数の分割反射面342の傾斜角は、いずれも第2反射面330で反射した光の光軸に対して45°である。また、本実施の形態において、分割反射面342は、一つの仮想平面上に所定の間隔で配置されている。
The plurality of divided reflecting
複数の段差面343は、それぞれ、入射した光Lの光軸に対する平行面であり、かつ分割集光面341と分割反射面342とを接続する。本実施の形態では、段差面343は、第2反射面330で反射した光の光軸に対する平行面である。
The plurality of stepped
なお、図4に示されるように、分割集光面341および分割反射面342は、第1光学面310で入射した光Lの光軸と、前記信号光Lsの光軸とを含む光レセプタクル300の中央仮想断面において、分割反射面342の傾斜方向において交互に配置されている。
Note that, as shown in FIG. 4, the divided
上記の中央仮想断面およびこれに平行な他の仮想断面において、分割集光面341の断面および分割反射面342の断面の合計長さに対する分割集光面341の断面の長さの比率は、上記の中央仮想断面において最大となり、中央仮想断面から遠ざかるにつれて徐々に小さくなってもよい。たとえば、図4において紙面の奥または手前の方向の断面において、分割集光面341の比率が小さくなるようになってもよい。すなわち、複数の分割集光面341は、円形の凸レンズ面を帯状に分割した形状であってもよい。この場合、平面視(底面視)したときに、各分割集光面341の外縁の一部は、1つの円周(凸レンズ面の外周に相当)上に位置することになる。
In the central virtual cross section and other virtual cross sections parallel thereto, the ratio of the cross-sectional length of the divided light-condensing
また、分割集光面341の断面および分割反射面342の断面の合計長さに対する分割集光面341の断面の長さの比率は、上記の中央仮想断面から遠ざかっても同じであってもよい。すなわち、複数の分割集光面341は、シリンドリカルレンズ面を帯状に分割した形状であってもよい。なお、ここで、上記の仮想断面から遠ざかる方向は、例えば、仮想断面に垂直な方向である。
Also, the ratio of the length of the cross section of the divided light-condensing
(光レセプタクルの動作)
本実施の形態に係る光レセプタクル300では、光分離部340の複数の分割集光面341は、第1光学面310で入射した光Lを受光素子230に向けて集光させつつ透過させる。一方、光分離部340の複数の分割反射面342は、第1光学面310で入射した光Lを光伝送体400の端面410に向かって反射させる。
(Operation of optical receptacle)
In the
(効果)
本実施の形態に係る光レセプタクル300は、発光素子220から出射され、光レセプタクル300に入射した光Lについて、偏った一部からではなく、全体からモニター光Lmを分離することができる。したがって、光レセプタクル300は、発光素子220から出射される光Lをより適切に監視することができる。
(effect)
また、光レセプタクル300では、光分離部340における複数の分割集光面341の傾斜角度をそれぞれ別個に調整することで、光電変換装置200における任意の位置にモニター光Lmを集光させることができる。たとえば、複数の分割集光面341は、分割集光面341の直下に配置された受光素子230に集光させることもできるし、直下ではない位置に配置された受光素子230に集光させることもできる。これにより、光レセプタクル300では、光電変換装置200における発光素子220および受光素子230の位置にあわせてモニター光Lmを集光させることができ、光電変換装置200の設計の自由度を高めることができる。
In addition, in the
[実施の形態2]
以下、本発明の実施の形態2について、図5を参照しつつ、実施の形態1との相違点を中心に説明する。なお、実施の形態2において、実施の形態1と同じ構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
[Embodiment 2]
Hereinafter, the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5, focusing on differences from the first embodiment. In addition, in Embodiment 2, the same code|symbol is attached|subjected about the same structure as Embodiment 1, and the description is abbreviate|omitted.
(光モジュールの構成および動作)
実施の形態2に係る光モジュール100は、光電変換装置201において、受光素子230が発光素子220よりも正面側(光伝送体400側)に配置されている点で、実施の形態1に係る光モジュール100と異なる。
(Configuration and operation of optical module)
The
また、実施の形態2に係る光モジュール100では、上記の発光素子220および受光素子230の配置に合わせて、光レセプタクル301内の第1反射面320、第2反射面330および光分離部340の配置が変わっている点でも、実施の形態1に係る光モジュール100と異なる。
Further, in the
実施の形態2に係る光モジュール100でも、発光素子220から出射され、第1光学面310で入射した光Lは、第1反射面320および第2反射面330で順次反射されて、光分離部340に到達する。光分離部340は、第2反射面330からの光を、モニター光Lmと信号光Lsとに分離し、モニター光Lmを受光素子230に向かって集光させ、信号光Lsを光伝送体400の端面410に向かって反射させる。
In the
(効果)
実施の形態2に係る光レセプタクル301は、実施の形態1に係る光レセプタクル300と同様の効果を奏する。
(effect)
本発明に係る光レセプタクルおよび光モジュールは、光伝送体を用いた光通信に有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The optical receptacle and optical module according to the present invention are useful for optical communication using optical transmission bodies.
10 面発光レーザー
21 光ファイバー
32 光結合部材
40 モニター部
50 第1レンズ部
62 反射部
71 透過面
100 光モジュール
200、201 光電変換装置
210 基板
220 発光素子
230 受光素子
300、301 光レセプタクル
310 第1光学面
320 第1反射面
330 第2反射面
340 光分離部
341 分割集光面
342 分割反射面
343 段差面
350 第2光学面
400 光伝送体
410 光伝送体の端面
L 入射した光
Lm モニター光
Ls 信号光
REFERENCE SIGNS
Claims (8)
前記発光素子から出射された光を入射させる第1光学面と、
前記第1光学面で入射した光を受光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し、前記モニター光を前記受光素子に向けて集光させつつ透過させ、前記信号光を前記光伝送体の端面に向けて反射させる光分離部と、
前記光分離部で反射した前記信号光を前記光伝送体の端面に向けて出射させる第2光学面と、を有し、
前記光分離部は、
前記第1光学面で入射した光を前記受光素子に向けて集光させつつ透過させる複数の分割集光面と、
前記分割集光面と異なる領域に形成され、前記第1光学面で入射した光を前記第2光学面に向けて反射させる複数の分割反射面と、を有し、
前記分割反射面は、前記第1光学面で入射した光の光軸に対する傾斜面であり、
前記分割集光面および前記分割反射面は、前記第1光学面で入射した光の光軸と、前記信号光の光軸とを含む前記光レセプタクルの中央仮想断面において、前記分割反射面の傾斜方向において交互に配置されており、
前記複数の分割集光面は、前記光分離部に到達する光の照射スポットの全体に存在するように配置されており、
前記複数の分割集光面は、各分割集光面から出射した光が1つの受光素子に入るように形成されている、
光レセプタクル。 a photoelectric conversion device having a light emitting element and a light receiving element for monitoring light emitted from the light emitting element; An optical receptacle for optical coupling, comprising:
a first optical surface for receiving light emitted from the light emitting element;
The light incident on the first optical surface is separated into monitor light directed toward the light receiving element and signal light directed toward the end surface of the optical transmission body, and the monitor light is condensed and transmitted toward the light receiving element, and the an optical separation unit that reflects signal light toward an end face of the optical transmission body;
a second optical surface that emits the signal light reflected by the light separation unit toward an end surface of the optical transmission body;
The light separation section is
a plurality of divided light-condensing surfaces for condensing and transmitting the light incident on the first optical surface toward the light-receiving element;
a plurality of divided reflecting surfaces formed in regions different from the divided light-condensing surfaces and reflecting light incident on the first optical surface toward the second optical surface;
the split reflection surface is an inclined surface with respect to the optical axis of the light incident on the first optical surface;
The divided light-condensing surface and the divided reflective surface are inclined at the center imaginary cross section of the optical receptacle including the optical axis of the light incident on the first optical surface and the optical axis of the signal light. are alternately arranged in the direction of
The plurality of divided light-condensing surfaces are arranged so as to exist in the entire irradiation spot of the light reaching the light separation section,
The plurality of divided light-condensing surfaces are formed so that light emitted from each divided light-condensing surface enters one light receiving element,
optical receptacle.
請求項1~請求項7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。 a photoelectric conversion device having a light-emitting element and a light-receiving element for monitoring light emitted from the light-emitting element;
an optical receptacle according to any one of claims 1 to 7;
An optical module having
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