JP7846518B2 - 光レセプタクルおよび光モジュール - Google Patents

Description

本発明は、光レセプタクルおよび光モジュールに関する。

以前から、光ファイバーや光導波路などの光伝送体を用いた光通信には、面発光レーザー（例えば、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ））などの発光素子やフォトディテクターなどの受光素子を備えた光モジュールが使用されている。光モジュールは、１または２以上の光電変換素子（発光素子または受光素子）と、送信用、受信用または送受信用の光レセプタクルとを有する。

特許文献１には、半導体レーザーから出射された波長λの光束をシングルモードファイバーの端面に向けて集光するための樹脂製の光通信用のレンズが記載されている。特許文献１に記載のレンズでは、出射側の光学面に、温度変化時の焦点位置の変動を抑制するための回折構造が形成されている。回折構造は、同心円上に形成された複数の段部である。

特許文献１に記載のレンズでは、例えば、環境温度が上昇すると、半導体レーザーの発振波長が増大することに応じて、回折構造から生じる回折光の回折角が変化する。これにより環境温度変化によるレンズの屈折率の変化に起因した焦点位置のズレを補正している。

国際公開第２０１２／１２８１４２号

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、環境温度の変化に起因する光ファイバーの端面の位置が変化することによって結合効率が低下する不具合に対しては、まだ検討の余地がある。

本発明の目的は、環境温度が変化したときの結合効率の変化を抑制できる光レセプタクルを提供することである。また、本発明の別の目的は、当該光レセプタクルを有する光モジュールを提供することである。

本発明の一実施の形態に係る光レセプタクルは、光電変換素子および光伝送体の間に配置されたときに、前記光電変換素子および前記光伝送体を光学的に結合させるための光レセプタクルであって、前記光電変換素子から出射された光を前記光レセプタクルの内部に入射させるための第１光学面と、前記第１光学面で入射した光を前記光伝送体に向けて出射させるための第２光学面と、前記光伝送体の端面を前記第２光学面と対向するように位置決めするための位置決め部と、前記光レセプタクルの光学面上に配置された、前記第２光学面における光の出射位置が前記第２光学面の中心から離れるにつれて、当該光の前記第２光学面の中心軸と交差する位置が前記第２光学面から離れるように構成されている領域と、を有する。

本発明の一実施の形態に係る光モジュールは、光伝送体と、本発明の光レセプタクルと、を有する。

本発明によれば、環境温度が変化したときの結合効率の変化を抑制できる光レセプタクルを提供できる。したがって、本発明によれば、環境温度に依存することなく、適切に光通信を行う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できる。

図１は、本発明の実施の形態１に係る光モジュールの断面図である。 図２Ａ～Ｄは、本発明の実施の形態１に係る光レセプタクルの構造を示す図である。 図３は、第２光学面から出射された光と、第２光学面の第２中心軸との関係を説明するための模式図である。 図４Ａ～Ｃは、本発明の実施の形態１に係る光モジュールにおける光伝送体の端面上でのスポットの大きさを示す図である。 図５Ａ～Ｃは、比較例に係る光モジュールにおける光伝送体の端面上でのスポットの大きさを示す図である。 図６は、本発明の実施の形態２に係る光モジュールの断面図である。 図７Ａ～Ｃは、本発明の実施の形態２に係る光レセプタクルの構造を示す図である。 図８Ａ、Ｂは、本発明の実施の形態２に係る光レセプタクルの構造を示す他の図である。

以下、本発明の実施の形態に係る光レセプタクルおよび光モジュールについて、添付した図面を参照して詳細に説明する。

［実施の形態１］
（光モジュールの構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光モジュール１００の断面図である。なお、図１では、光電変換素子パッケージ１１０を点線で示している。また、図１では、光路を示すため、光モジュール１００のハッチングを省略している。

図１に示されるように、光モジュール１００は、光伝送体１２０と、光レセプタクル１３０とを有する。光モジュール１００は、光レセプタクル１３０に光伝送体１２０が接続された状態で、光電変換素子パッケージ１１０に接続される。光モジュール１００は、送信用の光モジュールであり、光電変換素子パッケージ１１０から出射された光を光伝送体１２０の端面に導く。ここで、光モジュール１００を使用する環境温度は、例えば－４０～＋８５℃の範囲内が好ましく、０～＋６０℃の範囲内がより好ましい。

光電変換素子パッケージ１１０は、筐体１１１と、光電変換素子１１２と、リード１１３とを含む。筐体１１１の内部には、光電変換素子１１２が配置されている。光電変換素子パッケージ１１０は、光レセプタクル１３０に固定される。

本実施の形態では、光電変換素子１１２は、発光素子であり、筐体１１１の内部に配されている。発光素子は、例えば垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）である。

リード１１３は、その一方の端部が光電変換素子１１２に接続されている。リード１１３は、筐体１１１の底面から突出するように配置されている。リード１１３の数は、特に限定されない。本実施の形態では、リード１１３の数は、３本である。また、特に図示しないが、本実施の形態では、３本のリード１１３は、光電変換素子パッケージ１１０を底面視したときに周方向に等間隔となるように配置されている。

光レセプタクル１３０は、光電変換素子パッケージ１１０と光伝送体１２０との間に配置されたときに、発光素子を含む光電変換素子パッケージ１１０と、光伝送体１２０の端面１２３とを光学的に結合させる。本実施の形態のように、送信用の光モジュール１００では、光レセプタクル１３０は、光電変換素子１１２としての発光素子から出射された光を入射させ、入射させた光を光伝送体１２０の端面１２３に向けて出射する。

光伝送体１２０の種類は、特に限定されない。光伝送体１２０の種類の例には、光ファイバー、光導波路が含まれる。本実施の形態では、光伝送体１２０は、光ファイバーであり、コア１２１およびクラッド１２２を有する。また、光ファイバーは、シングルモード方式でもよいし、マルチモード方式でもよいが、シングルモード方式が好ましい。

（光レセプタクルの構成）
図２Ａ～Ｄは、本発明の実施の形態１に係る光レセプタクル１３０の構造を示す図である。図２Ａは、光レセプタクル１３０の正面図であり、図２Ｂは、図２Ａに示されるＡ－Ａ線の断面図であり、図２Ｃは、平面図であり、図２Ｄは、底面図である。図３は、第２光学面１３２の第２中心軸ＣＡ２と、第２光学面１３２から出射された光Ｌ１～光Ｌ５との関係を説明するための模式図である。

光レセプタクル１３０は、略円筒状の光学部材である。本実施の形態では、光レセプタクル１３０の一端には光伝送体１２０が固定され、他端には光電変換素子パッケージ１１０が固定される。図２Ａ～Ｄに示されるように、光レセプタクル１３０は、第１光学面１３１と、第２光学面１３２と、位置決め部１３４と、第１領域（領域）１３５を有する。本実施の形態では、光レセプタクル１３０は、上記構成に加え、光電変換素子パッケージ１１０を固定するための固定部１３３さらに有する。

光レセプタクル１３０は、光通信に用いられる波長の光に対して透光性を有する材料を用いて形成される。光レセプタクル１３０の材料の例には、ウルテム（登録商標）などのポリエーテルイミド（ＰＥＩ）や環状オレフィン樹脂などの透明な樹脂や、ガラスが含まれる。光レセプタクル１３０の材料は、成形性の観点から樹脂が好ましい。また、光レセプタクル１３０は、例えば射出成形により一体成形されて製造される。

第１光学面１３１は、光電変換素子パッケージ１１０（光電変換素子）から出射された光を光レセプタクル１３０の内部に入射させるための光学面である。第１光学面１３１の形状は、特に限定されない。第１光学面１３１は、光電変換素子パッケージ１１０に向かって凸状の凸レンズ面でもよいし、光電変換素子パッケージ１１０に対して凹状の凹レンズ面でもよいし、平面であってもよい。本実施の形態では、第１光学面１３１は、光電変換素子パッケージ１１０に向かって凸状の凸レンズ面である。第１光学面１３１の平面視形状は、特に限定されない。第１光学面１３１の平面視形状は、円形状でもよいし、楕円形状でもよい。本実施の形態では、第１光学面１３１の平面視形状は、円形状（円対称の形状）である。

第１光学面１３１の第１中心軸ＣＡ１は、光電変換素子１１２の表面に対して垂直でもよいし、垂直でなくてもよい。本実施の形態では、第１中心軸ＣＡ１は、光電変換素子１１２の表面に対して垂直である。また、第１光学面１３１の第１中心軸ＣＡ１は、光電変換素子パッケージ１１０の表面の中心と一致することが好ましい。第１光学面１３１の周りには、固定部１３３が配置されている。

固定部１３３は、第１光学面１３１の第１中心軸ＣＡ１を取り囲むように配置されており、第１光学面１３１と対向する位置に光電変換素子パッケージ１１０を保持する。固定部１３３の形状は、その内側面で光電変換素子パッケージ１１０を保持できれば、特に限定されない。本実施の形態では、固定部１３３の形状は、円筒形状である。固定部１３３には、光電変換素子パッケージ１１０が挿入される。例えば固定部１３３に光電変換素子パッケージ１１０が挿入され、接着剤の硬化物を介して固定されることで、光レセプタクル１３０に光電変換素子パッケージ１１０が固定される。

第２光学面１３２は、第１光学面１３１で入射し光レセプタクル１３０の内部を進行した光を光伝送体１２０の端面１２３に向けて出射させるための光学面である。第２光学面１３２の形状は、特に限定されない。第２光学面１３２は、光伝送体１２０に向かって凸状の凸レンズ面でもよいし、平面であってもよい。本実施の形態では、第２光学面１３２は、平面である。第２光学面１３２の平面視形状は、特に限定されない。第２光学面１３２の平面視形状は、円形状でもよいし、楕円形状でもよい。本実施の形態では、第２光学面１３２は円対称であり、第２光学面１３２の平面視形状は円形状である。

第２光学面１３２の第２中心軸ＣＡ２は、光伝送体１２０の端面１２３に対して垂直でもよいし、垂直でなくてもよい。本実施の形態では、第２中心軸ＣＡ２は、光伝送体１２０の端面に対して垂直である。第２光学面１３２の第２中心軸ＣＡ２は、光伝送体１２０の端面の中心と一致することが好ましい。なお、本実施の形態では、第１中心軸ＣＡ１と、第２中心軸ＣＡ２とは、同一直線上に位置する。第２光学面１３２の周りには、位置決め部１３４が配置されている。

第１領域１３５は、第２光学面１３２における光の出射位置が第２光学面１３２の中心から離れるにつれて、当該光の第２光学面１３２の中心軸（第２中心軸ＣＡ２）と交差する位置が第２光学面１３２から離れるよう、第２光学面１３２から出射された光を制御する。すなわち、本実施の形態では、第２光学面１３２から出射された光は、一点で集光しない。第１領域１３５は、第１光学面１３１に配置されていてもよし、第２光学面１３２に配置されていてもよい。本実施の形態では、第１領域１３５は、第１光学面１３１の中心を含むように第１光学面１３１の中央に配置されている。第１領域１３５の平面視形状は、円対称であることが好ましい。第１光学面１３１における第１領域１３５の割合は、大きいほど好ましい。たとえば、第１光学面１３１における第１領域１３５の割合は、７５％以上であり、９０％以上であり、９５％以上である。第１光学面１３１は、第１領域１３５のみからなっていてもよい。

なお、特に図示しないが、第１光学面１３１は、上記のように制御されない光も生じるように光を制御してもよい。たとえば、第１光学面１３１は、第２光学面１３２における光の出射位置が第２光学面１３２の中心から離れるにつれて、当該光の第２光学面１３２の中心軸（第２中心軸ＣＡ２）と交差する位置が第２光学面１３２に近づくように構成されている第２領域を、第１領域１３５の外側に含んでもよい。なお、第２領域は、第１中心軸ＣＡ１から離れている（第１光学面１３１の外周部に位置する）ことが好ましい。第１中心軸ＣＡ１から離れた第２領域から出射された光は、光の強度が小さいためである。

位置決め部１３４は、第２光学面１３２よりも第１光学面１３１から離れた位置に第２光学面１３２の第２中心軸ＣＡ２を取り囲むように配置されており、端面１２３が第２光学面１３２と対向するように光伝送体１２０の端部を保持する。位置決め部１３４の形状は、略円筒形状である。

上述したように、第１光学面１３１の少なくとも一部（第１領域１３５）は、第２光学面１３２における光の出射位置が第２光学面１３２の中心から離れるにつれて、当該光の第２光学面１３２の中心軸（第２中心軸ＣＡ２）と交差する位置が第２光学面１３２から離れるように構成されている。これにより、第２光学面１３２から出射された光は、第２光学面１３２の中心軸（第２中心軸ＣＡ２）上の一点ではなく、第２光学面１３２の中心軸（第２中心軸ＣＡ２）上の所定の範囲内（図３における交点Ｐ１と交点Ｐ５の間）に集光される。光伝送体１２０の端面１２３は、使用中に常にこの範囲内に位置するように配置されることが好ましい。この観点から、位置決め部１３４は、＋２５℃のときに、第２光学面１３２の中心付近（第２光学面１３２の中心は含まない）から出射された光の第２光学面１３２の中心軸（第２中心軸ＣＡ２）と交差する位置（図３の交点Ｐ１）よりも第２光学面１３２から離れた位置に端面１２３が位置するように、光伝送体１２０を固定することが好ましい。また、位置決め部１３４は、＋２５℃のときに、第２光学面１３２の第１領域１３５の外縁付近から出射された光の第２光学面１３２の中心軸（第２中心軸ＣＡ２）と交差する位置（図３の交点Ｐ５）よりも第２光学面１３２に近い位置に端面１２３が位置するように、光伝送体１２０を固定することが好ましい。さらに、位置決め部１３４は、－４０～＋８５℃のすべての温度範囲において、第１領域１３５から出射された光の第２光学面１３２の中心軸（第２中心軸ＣＡ２）と交差する位置に端面１２３が位置するように光伝送体１２０を固定することが好ましい。すなわち、位置決め部１３４は、－４０～＋８５℃のすべての温度範囲において、第２光学面１３２の中心付近（第２光学面１３２の中心は含まない）から出射された光の第２光学面１３２の中心軸（第２中心軸ＣＡ２）と交差する位置（図３の交点Ｐ１）と、第２光学面１３２の第１領域１３５の外縁付近から出射された光の第２光学面１３２の中心軸（第２中心軸ＣＡ２）と交差する位置（図３の交点Ｐ５）との間に端面１２３が位置するように、光伝送体１２０を固定することが好ましい。

（第２光学面から出射される光と、第２中心軸との関係）
ここで、本実施の形態に係る光モジュール１００において、第２光学面１３２から出射された光と、第２光学面１３２の第２中心軸ＣＡ２との関係について説明する。図３は、第２光学面１３２から出射された光と、第２光学面１３２の第２中心軸ＣＡ２との関係を説明するための模式図である。なお、図３では、第２中心軸ＣＡ２より左側の光線のみを図示しており、第２中心軸ＣＡ２より右側の光線を省略している。

図３における光Ｌ１～光Ｌ５は、第２光学面１３２から出射された光をそれぞれ示している。光Ｌ１は、第２光学面１３２の第２中心軸ＣＡ２付近から出射された光を示しており、光Ｌ５は、第２光学面１３２の外縁付近から出射された光を示しており、光Ｌ２～光Ｌ４は、光Ｌ１および光Ｌ５の間から出射された光を示している。交点Ｐ１～交点Ｐ５は、各光Ｌ１～Ｌ５と、第２中心軸ＣＡ２との交点をそれぞれ示している。交点Ｐ１は光Ｌ１と第２中心軸ＣＡ２との交点を示しており、交点Ｐ２は光Ｌ２と第２中心軸ＣＡ２との交点を示しており、交点Ｐ３は光Ｌ３と第２中心軸ＣＡ２との交点を示しており、交点Ｐ４は光Ｌ４と第２中心軸ＣＡ２との交点を示しており、交点Ｐ５は光Ｌ５と第２中心軸ＣＡ２との交点を示している。

図３に示されるように、第２光学面１３２の第２中心軸ＣＡ２付近から出射された光Ｌ１は、第２光学面１３２の近くにおいて、第２中心軸ＣＡ２と交差する。一方、第２光学面１３２の中心から第２光学面１３２の外縁に向かうにつれて、第２光学面１３２から出射された光Ｌ２～Ｌ５は、第２光学面１３２から徐々に離れた位置で第２中心軸ＣＡ２と交差する（交点Ｐ２～交点Ｐ５参照）。本実施の形態では、交点Ｐ１が第２光学面１３２に一番近く、交点Ｐ２、交点Ｐ３、交点Ｐ４、交点Ｐ５の順番に第２光学面１３２から遠くなる。上述のとおり、本実施の形態では、交点Ｐ１～交点Ｐ５の間に光伝送体１２０の端面１２３を配置すればよい。なお、本実施の形態では、２５℃のときに端面１２３が交点Ｐ１と交点Ｐ５との中間地点に位置するように、光伝送体１２０が固定されている。

第１領域１３５は、第２光学面１３２の中心軸（第２中心軸ＣＡ２）から距離ｎ離れた点から出射された光の第２光学面１３２の中心軸（第２中心軸ＣＡ２）と交差する点と、第２光学面１３２の中心軸（第２中心軸ＣＡ２）から距離ｎ＋ａ離れた点から出射された光の第２光学面１３２の中心軸（第２中心軸ＣＡ２）と交差する点との距離が、第２光学面１３２の中心軸（第２中心軸ＣＡ２）から距離ｍ（ただしｍ＞ｎ）離れた点から出射された光の第２光学面１３２の中心軸（第２中心軸ＣＡ２）と交差する点と、第２光学面１３２の中心軸（第２中心軸ＣＡ２）から距離ｍ＋ａ離れた点から出射された光の第２光学面１３２の中心軸（第２中心軸ＣＡ２）と交差する点との距離よりも短くなるように構成されている。ｎ、ｍおよびａの単位は、例えばｍｍまたはμｍである。このように、第１光学面１３１の少なくとも一部の領域は、第２光学面１３２から出射された所定の間隔で隣接する２つの光の第２中心軸ＣＡ２との交点間の距離が、出射位置が第２光学面１３２の中心から離れるにつれて、短くなるように形成されている。図３の例では、交点Ｐ１および交点Ｐ２の間の距離は、交点Ｐ２および交点Ｐ３の間の距離よりも長い。同様に、交点Ｐ２および交点Ｐ３の間の距離は、交点Ｐ３および交点Ｐ４の間の距離よりも長く、交点Ｐ３および交点Ｐ４の間の距離は、交点Ｐ４および交点Ｐ５の間の距離よりも長い。このようにすることで、第２光学面１３２の中心付近から出射される強度が大きい光の集光密度は低く、第２光学面１３２の外縁付近から出射される強度が小さい光の集光密度を高くして、交点Ｐ１～交点Ｐ５の間の光の強度を略均一にすることができる。

（温度変化に伴うスポットサイズの変化）
次に、光モジュール１００を使用する環境温度を変化させたときの光伝送体１２０の端面１２３における、第２光学面１３２から出射された光によるスポットサイズについて調べた。なお、比較として、第２光学面から出射された光が第２中心軸ＣＡ２上の一点で集光されるように形成された光レセプタクルを有する光モジュールについても調べた。

図４Ａ～Ｃは、本実施の形態に係る光モジュール１００における、第２光学面１３２から出射された光による光伝送体１２０の端面１２３上のスポットを示している。図４Ａは、環境温度が０℃の場合のスポットを示しており、図４Ｂは、環境温度が２５℃の場合のスポットを示しており、図４Ｃは、環境温度が７０℃の場合のスポットを示している。図５Ａ～Ｃは、比較例に係る光モジュールにおける、第２光学面から出射された光による光伝送体の端面上のスポットを示している。図５Ａは、環境温度が０℃の場合のスポットを示しており、図５Ｂは、環境温度が２５℃の場合のスポットを示しており、図５Ｃは、環境温度が７０℃の場合のスポットを示している。図４Ａ～Ｃおよび図５Ａ～Ｃにおける縦軸および横軸は、スポットの中心からの距離（ｍｍ）を示している。

図４Ａ～Ｃに示されるように、本実施の形態に係る光モジュール１００では、環境温度（０℃、２５℃、７０℃）に依存せず端面１２３におけるスポットサイズはほぼ一定であった。これは、第１光学面１３１の少なくとも一部が、第２中心軸ＣＡ２上の一点ではなく所定の範囲内に光を集光するように構成されているため、環境温度の変化によって光レセプタクルが膨張または収縮して第２光学面１３２の焦点の位置または光伝送体１２０の端面１２３の位置がずれても、光伝送体１２０の端面１２３に到達する光の量をほぼ一定に保つことができるためと考えられる。なお、環境温度が０℃の場合における、強度の割合が５０％以上の光によるスポットサイズは、φ１０μｍであり、強度の割合が１３．５％以上の光によるスポットサイズはφ２１μｍである。環境温度が２５℃の場合における、強度の割合が５０％以上の光によるスポットサイズは、φ１３μｍであり、強度の割合が１３．５％以上の光によるスポットサイズはφ２１μｍである。環境温度が７０℃の場合における、強度の割合が５０％までの光によるスポットサイズは、φ１２μｍであり、強度の割合が１３．５％までの光によるスポットサイズはφ２２μｍである。なお、「強度の割合」とは、光伝送体１２０の端面１２３に到達した光のうち、最も強い強度に対する割合を意味する。

一方、図５Ａ～Ｃに示されるように、比較例に係る光モジュールでは、環境温度（０℃、２５℃、７０℃）によってスポットサイズが大きく異なった。これは、第２光学面から出射された光が一点で集光されるため、環境温度の変化によって光レセプタクルが膨張または収縮して第２光学面の焦点の位置または光伝送体の端面の位置がずれたことによる影響が大きかったためと考えられる。なお、環境温度が０℃の場合における、強度の割合が５０％以上の光によるスポットサイズは、φ１５μｍであり、強度の割合が１３．５％以上の光によるスポットサイズはφ２３μｍである。環境温度が２５℃の場合における、強度の割合が５０％以上の光によるスポットサイズは、φ１５μｍであり、強度の割合が１３．５％以上の光によるスポットサイズはφ１８μｍである。環境温度が７０℃の場合における、強度の割合が５０％以上の光によるスポットサイズは、φ１２μｍであり、強度の割合が１３．５％以上の光によるスポットサイズはφ１６μｍである。

なお、本実施の形態では、第１光学面１３１に第１領域１３５を配置したが、第２光学面１３２に第１領域１３５を配置してもよい。また、上述した機能を発揮すれば、第１光学面１３１の一部の領域および第２光学面１３２の一部の領域で第１領域１３５の機能を発揮するように構成してもよい。

（効果）
以上のように、本実施の形態に係る光レセプタクル１３０では、第２光学面１３２から出射された光は、第２光学面１３２の中心軸（第２中心軸ＣＡ２）上の一点ではなく、第２光学面１３２の中心軸（第２中心軸ＣＡ２）上の所定の範囲内に集光されており、光伝送体１２０の端面１２３は、環境温度が変化してもこの範囲内に位置するように固定されるため、環境温度が変化しても、結合効率を維持できる。

［実施の形態２］
次に、実施の形態２に係る光モジュール２００について説明する。

（光モジュールの構成）
図６は、本発明の実施の形態２に係る光モジュール２００の断面図である。なお、図６では、光電変換装置２１０を点線で示している。また、図６では、光路を示すため、光モジュール２００のハッチングを省略している。

図６に示されるように、本実施の形態に係る光モジュール２００は、光伝送体１２０と、光レセプタクル２３０とを有する。光モジュール２００は、光レセプタクル２３０に光伝送体１２０が接続された状態で、光電変換装置２１０に接続される。なお、本実施の形態に係る光モジュール１００は、送受信用の光モジュールである。

光電変換装置２１０は、基板２１１と、光電変換素子２１２とを含む。基板２１１には、光電変換素子１１２と、光モジュール２００とが配置される。本実施の形態では、基板２１１の表面は、光レセプタクル２３０の設置面と平行となるように配置されている。基板２１１の材料は、特に限定されない。基板２１１の例には、ガラスコンポジット基板、ガラスエポキシ基板が含まれる。

光電変換素子２１２は、発光素子２１３および受光素子２１４であり、基板２１１上に配置されている。光電変換装置２１０は、光電変換素子１１２として、４個の発光素子２１３と、４個の受光素子２１４を有している。発光素子２１３は、例えば垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）である。受光素子２１４は、例えばフォトディテクターである。本実施の形態では、発光素子２１３の発光面と、受光素子２１４の受光面とは、平行となるように配置されている。

光伝送体１２０は、実施の形態１の光伝送体１２０と同じであるため、その構造について、説明を省略する。光伝送体１２０は、フェルール２４０を介して光レセプタクル２３０に接続される。フェルール２４０には、後述する光レセプタクル２３０のフェルール用凸部２３８に対応したフェルール用凹部２４１が形成されている。フェルール用凹部２４１をフェルール用凸部２３８に嵌め込むことにより、光伝送体１２０の端面１２３を光レセプタクル２３０に対して所定の位置に固定できる。

（光レセプタクルの構成）
図７Ａ～Ｃおよび図８Ａ、Ｂは、本発明の実施の形態２に係る光レセプタクル２３０の構造を示す図である。図７Ａは、光レセプタクル２３０の正面図であり、図７Ｂは、平面図であり、図７Ｃは、底面図である。図８Ａは、光レセプタクル２３０の右側面図であり、図８Ｂは、図７Ｂに示されるＡ－Ａ線の断面図である。

光レセプタクル２３０は、略直方体形状の部材である。光レセプタクル２３０は、第１光学面１３１と、第２光学面１３２と、位置決め部２３４（固定部）と、第１領域１３５とを有する。本実施の形態では、光レセプタクル２３０は、上記構成に加え、反射面２３５と、第３光学面２３６と、第４光学面２３７とをさらに有する。第１光学面１３１と、第２光学面１３２と、反射面２３５の一部とは、送信時に使用される。また、第２光学面１３２と、第４光学面２３７と、反射面２３５の他の一部とは、受信時に使用される。

第１光学面１３１は、発光素子２１３のそれぞれに対向できるように光レセプタクル２３０の基板２１１に対向する面（底面）に配置されている。第１光学面１３１の数は、発光素子２１３の数と同じ数である。すなわち、本実施の形態では、第１光学面１３１は、４個であり、かつ同一直線上に配置されている。第１光学面１３１の構造は、実施の形態１における第１光学面１３１と同じであるため、その説明を省略する。

第２光学面１３２は、送信用の光伝送体１２０の端面１２３と対向できるように光レセプタクル２３０の正面に配置されている。本実施の形態では、第２光学面１３２は、第１領域１３５を有する。第２光学面１３２の数は、第１光学面１３１の数と同じ数である。すなわち、本実施の形態では、第２光学面１３２は、４個であり、かつ同一直線上に配置されている。本実施の形態では、第２光学面１３２は、光伝送体１２０に向かって凸状の凸レンズ面である。本実施の形態でも、第２光学面１３２は、第２光学面１３２における光の出射位置が第２光学面１３２の中心から離れるにつれて、当該光の第２光学面１３２の中心軸（第２中心軸ＣＡ２）と交差する位置が第２光学面１３２から離れるように構成されている第１領域（領域）を含む。その他の第２光学面１３２の構造は、実施の形態１における第２光学面１３２と同じであるため、その説明を省略する。

位置決め部２３４は、光レセプタクル２３０の正面の面の一部であり、フェルール２４０を介して、第２光学面１３２と対向するように光伝送体１２０の端面１２３を保持する。本実施の形態では、位置決め部２３４は、－４０～＋８０℃のすべての温度範囲において、第２光学面１３２の中心付近（第２光学面１３２の中心は含まない）から出射された光の第２光学面１３２の中心軸（第２中心軸ＣＡ２）と交差する位置と、第２光学面１３２の第１領域の外縁付近から出射された光の第２光学面１３２の中心軸（第２中心軸ＣＡ２）と交差する位置との間に端面１２３が位置するように、光伝送体１２０を固定することが好ましい。また、位置決め部２３４の両端部には、光伝送体１２０が挿入されたフェルール２４０を固定するための一対のフェルール用凸部２３８、２３８が配置されている。フェルール用凸部２３８は、前述のとおり光伝送体１２０のフェルール２４０に形成されたフェルール用凹部２４１に嵌め込まれる。本実施の形態では、フェルール用凸部２３８は、略円柱形状の凸部である。

反射面２３５は、第１光学面１３１で入射した光を第２光学面１３２に向けて反射（内部反射）させ、第３光学面２３６で入射した光を第４光学面２３７に向けて反射（内部反射）させる。本実施の形態では、反射面２３５は、光レセプタクル２３０の底面から天面に向かうにつれて、光伝送体１２０（第２光学面１３２）に近づくように傾斜している。本実施の形態では、反射面２３５の傾斜角度は、反射面２３５に入射する光の光軸に対して４５°である。

第３光学面２３６は、光伝送体１２０から出射された光を光レセプタクル２３０の内部に入射させるための入射面である。第３光学面２３６は、受信用の光伝送体１２０のそれぞれに対向できるように光レセプタクル２３０の正面に配置されている。第３光学面２３６の数は、受信用の光伝送体１２０の数と同じ数である。すなわち、本実施の形態では、第３光学面２３６は、４個である。第３光学面２３６は、第２光学面１３２と同じ方向に配置されている。また、本実施の形態では、第２光学面１３２と、第３光学面２３６とは、同一直線上に位置する。

第３光学面２３６の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、第３光学面２３６の形状は、光伝送体１２０の端面１２３に向かって凸状の凸レンズ面である。また、第３光学面２３６の平面視形状は、円形である。第３光学面２３６の中心軸は、光伝送体１２０の端面１２３に対して垂直でもよいし、光伝送体１２０の端面１２３に対して垂直でなくてもよい。本実施の形態では、第３光学面２３６の中心軸は、光伝送体１２０の端面１２３に対して垂直である。また、第３光学面２３６の中心軸は、光伝送体１２０の端面１２３から出射される光の光軸と一致してもよいし、光伝送体１２０の端面１２３から出射される光の光軸と一致していなくてもよい。本実施の形態では、第３光学面２３６の中心軸は、光伝送体１２０の端面１２３から出射される光の光軸と一致している。

第２光学面１３２および第３光学面２３６の両端部には、光伝送体１２０が挿入されたフェルール２４０を固定するための一対のフェルール用凸部２３８、２３８が配置されている。フェルール用凸部２３８は、前述のとおり光伝送体１２０のフェルール２４０に形成されたフェルール用凹部２４１に嵌め込まれる。本実施の形態では、フェルール用凸部２３８は、略円柱形状の凸部である。

第４光学面２３７は、第３光学面２３６で入射し、光レセプタクル２３０の内部を進行した光を受光素子２１４に向けて出射させるための出射面である。第４光学面２３７は、受光素子２１４のそれぞれに対向できるように光レセプタクル２３０の基板２１１に対向する面（底面）に配置されている。第４光学面２３７の数は、受光素子２１４の数と同じ数である。すなわち、本実施の形態では、第４光学面２３７は、４個である。４個の第４光学面２３７は、第１光学面１３１と同じ方向に配置されている。また、本実施の形態では、第１光学面１３１と、第４光学面２３７とは、同一直線上に位置している。

第４光学面２３７の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、第４光学面２３７の形状は、受光素子２１４に向かって凸状の凸レンズ面である。また、第４光学面２３７の平面視形状は、円形である。第４光学面２３７の中心軸は、受光素子２１４の受光面に対して垂直でもよいし、受光素子２１４の受光面に対して垂直でなくてもよい。本実施の形態では、第４光学面２３７の中心軸は、受光素子２１４の受光面に対して垂直である。また、第４光学面２３７の中心軸は、受光素子２１４の受光面の中心軸と一致してもよいし、受光素子２１４の受光面の中心軸と一致していなくてもよい。本実施の形態では、第４光学面２３７の中心軸は、受光素子２１４の受光面の中心軸と一致している。

なお、本実施の形態では、送受信用の光モジュール２００について説明したが、光モジュールは、送信用の光モジュールでもよい。この場合、光電変換素子１１２は、発光素子２１３である。また、光レセプタクル２３０は、第３光学面２３６および第４光学面２３７を有していない。また、本実施の形態では、第２光学面１３２に第１領域１３５を配置したが、第１領域１３５は、第１光学面１３１に配置されていてもよいし、反射面２３５に反射されていてもよい。さらに、上述した機能を発揮すれば、第１光学面１３１、第２光学面１３２、反射面２３５の少なくとも２つの面で第１領域１３５の機能を発揮するように構成してもよい。

（効果）
以上のように、本実施の形態に係る光レセプタクル２３０は、実施の形態１に係る光レセプタクル１３０と同様の効果を有する。

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。

１００、２００ 光モジュール
１１０ 光電変換素子パッケージ
１１１ 筐体
１１２、２１２ 光電変換素子
１１３ リード
１２０ 光伝送体
１２１ コア
１２２ クラッド
１２３ 端面
１３０、２３０ 光レセプタクル
１３１ 第１光学面
１３２ 第２光学面
１３３ 固定部
１３４、２３４ 位置決め部
１３５ 第１領域
２１０ 光電変換装置
２１１ 基板
２１３ 発光素子
２１４ 受光素子
２３５ 反射面
２３６ 第３光学面
２３７ 第４光学面
２３８ フェルール用凸部
２４０ フェルール
２４１ フェルール用凹部
ＣＡ１ 第１中心軸
ＣＡ２ 第２中心軸

Claims (9)

1. 光電変換素子および光伝送体の間に配置されたときに、前記光電変換素子および前記光伝送体を光学的に結合させるための光レセプタクルであって、
   前記光電変換素子から出射された光を前記光レセプタクルの内部に入射させるための第１光学面と、
   前記第１光学面で入射した光を前記光伝送体に向けて出射させるための第２光学面と、
   前記光伝送体の端面を前記第２光学面と対向するように位置決めするための位置決め部と、
   前記光レセプタクルの光学面上に配置された、前記第２光学面における光の出射位置が前記第２光学面の中心から離れるにつれて、当該光の前記第２光学面の中心軸と交差する位置が前記第２光学面から離れるように構成されている領域と、
   を有し、
   前記位置決め部は、－４０～＋８５℃のすべての温度範囲において、前記領域から出射された光が前記第２光学面の中心軸へ到達する範囲内に前記端面が位置するように、前記光伝送体を位置決めする、
   光レセプタクル。
2. 光電変換素子および光伝送体の間に配置されたときに、前記光電変換素子および前記光伝送体を光学的に結合させるための光レセプタクルであって、
   前記光電変換素子から出射された光を前記光レセプタクルの内部に入射させるための第１光学面と、
   前記第１光学面で入射した光を前記光伝送体に向けて出射させるための第２光学面と、
   前記光伝送体の端面を前記第２光学面と対向するように位置決めするための位置決め部と、
   前記光レセプタクルの光学面上に配置された、前記第２光学面における光の出射位置が前記第２光学面の中心から離れるにつれて、当該光の前記第２光学面の中心軸と交差する位置が前記第２光学面から離れるように構成されている領域と、
   を有し、
   前記領域は、前記第２光学面の中心軸から距離ｎ離れた点から出射された光の前記第２光学面の中心軸と交差する点と、前記第２光学面の中心軸から距離ｎ＋ａ離れた点から出射された光の前記第２光学面の中心軸と交差する点との距離が、前記第２光学面の中心軸から距離ｍ（ただしｍ＞ｎ）離れた点から出射された光の前記第２光学面の中心軸と交差する点と、前記第２光学面の中心軸から距離ｍ＋ａ離れた点から出射された光の前記第２光学面の中心軸と交差する点との距離よりも長くなるように構成されている、
   光レセプタクル。
3. 前記領域は、円対称である、請求項１または請求項２に記載の光レセプタクル。
4. 前記領域は、前記第１光学面または前記第２光学面に配置されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の光レセプタクル。
5. 前記第１光学面または前記第２光学面は、凸面である、請求項４に記載の光レセプタクル。
6. 前記第１光学面および前記第２光学面の光路上に配置され、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ための反射面をさらに有する、請求項１～５のいずれか一項に記載の光レセプタクル。
7. 前記領域は、反射面に配置されている、請求項６に記載の光レセプタクル。
8. 前記反射面は、凸面である、請求項７に記載の光レセプタクル。
9. 光伝送体と、
   請求項１～８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。