JPH07311320A - 多チャンネル光モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光軸合せが容易な多チャンネル光モジュール
を提供する。 【構成】 光ファイバアレイ６にレンズアレイ４に臨ん
で開口する複数の円筒状の孔１５を設け、レンズアレイ
４に孔１５に対向し孔１５より径の大きい複数の半球状
の突起９を設け、各突起９を各孔１５に当て付けると各
レンズ３と各光ファイバ５との光軸が合うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、並列多チャンネルで光
送受信を行うために光素子及び光ファイバが複数個並べ
て構成された多チャンネル光モジュールに係り、特に、
光軸合せが容易な多チャンネル光モジュールに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】並列多チャンネルで光送受信を行うため
に、複数の光素子（発光素子或いは受光素子）を整列さ
せ、これに複数の光ファイバを光結合させて多チャンネ
ル光モジュールが構成される。従来の多チャンネル光モ
ジュールの光結合部の構造は、図３に示されるように、
複数の光素子３１を配列してなる光素子アレイ３２と、
複数の光ファイバ３５を配列してなる光ファイバアレイ
３６と、複数のレンズ３３を配列してなるレンズアレイ
３４とからなり、これら３つのアレイが組み立てられ、
図示されない筐体に固定されて、各光素子３１と各光フ
ァイバ３５とが各レンズ３３を介して光結合される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、多チャンネ
ル光モジュールは、各部品の光軸がずれていると、光損
失が大きく、光送受信に十分な光出力が得られない。そ
こで、上記光結合部を組み立てる際には、光軸合せ（光
軸調心）が必要である。

【０００４】従来の光軸合せは、光を送受信し、それを
モニタしながら、光素子アレイ３２とレンズアレイ３４
と光ファイバアレイ３６との３者の位置を調整して、モ
ニタ出力が最良となる位置で位置決め固定を行ってい
る。この場合、３者の位置調整は、並進が３軸、回転が
３軸、計６軸の調整を行うことになるので、困難であ
り、位置決めが達成されるまでに多くの時間を費やすこ
とになる。

【０００５】この種の光学部材の光軸合せのために、光
学部材同士をピン部材で貫通して位置決めするものがあ
るが、部材点数が増加する欠点がある。また、組み立て
に際して各光学部材のピン穴が一致しなければピン部材
を貫通させることができず、結局位置合わせが必要とな
る。そして、ピン部材を貫通させるときには、円滑に貫
通できることが必要であるが、ピン部材の貫通を円滑に
するにはピン部材と光学部材側のピン穴との嵌め合いを
甘くする必要がある。反面、甘くしすぎると遊びが生じ
て位置決め精度が低下するという矛盾がある。

【０００６】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、光軸合せが容易な多チャンネル光モジュールを提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、複数の光素子を配列してなる光素子アレイ
と複数の光ファイバを配列してなる光ファイバアレイと
を、複数のレンズを配列してなるレンズアレイで光結合
した多チャンネル光モジュールにおいて、上記光ファイ
バアレイに上記レンズアレイに臨んで開口する複数の円
筒状の孔を設け、上記レンズアレイに上記孔に対向し孔
より径の大きい複数の半球状の突起を設け、各突起を各
孔に当て付けると各レンズと各光ファイバとの光軸が合
うようにしたものである。

【０００８】各突起を各孔に当て付けたとき、各光ファ
イバの端面が各レンズの結像位置に位置するようにして
もよい。

【０００９】

【作用】上記構成により、光ファイバアレイには円筒状
の孔が開口し、レンズアレイにはこの孔に対向する半球
状の突起が存在する。突起の径は孔の径より大きいの
で、突起を孔に当て付けると、突起の先端は孔内に入る
が、突起の基端は孔内に入らず、突起の中腹までが孔内
に収容されることになる。

【００１０】光ファイバアレイとレンズアレイとを組み
立てる際には、両者が概ね向き合うようにして一方を他
方に近付けていく。突起が孔内に入るときに、互いの位
置がずれていると突起表面と開口内壁とが規制し合っ
て、互いにずれが小さくなる方向に案内され、位置が合
せられる。孔の開口形状は円であり、突起は半球状であ
るから、突起と孔とが一対しかなければ互いの軸が傾斜
・回転することが許容されるが、突起と孔とが複数対あ
るので、傾斜・回転は規制される。このようにして全突
起及び孔において軸が一致した状態となり、自然に位置
合わせが達成される。好適には、これら複数対の突起及
び孔は、同一直線上に並ばないように、光ファイバアレ
イ及びレンズアレイの周辺に分散しているのがよい。

【００１１】光ファイバアレイの各光ファイバとレンズ
アレイの各レンズは、上記の突起と孔との当て付けによ
る位置合わせの達成された状態において光軸が合ってい
るように予め配列しておく。

【００１２】このようにして、各突起を各孔に当て付け
るだけで各レンズと各光ファイバとの光軸が合うので、
光ファイバアレイとレンズアレイとを組み立てる際には
光軸合せの工程が不要となる。

【００１３】各突起を各孔に当て付けたとき、突起の中
腹までが孔内に収容された状態となるから、光ファイバ
アレイとレンズアレイとは、ギャップを有することにな
る。そこで、予めこのギャップを考慮して、突起の径、
孔の径、レンズの定数等を、各光ファイバの端面が各レ
ンズの結像位置に位置するように決定しておく。これに
より、組み立てと同時に光軸合せと結像位置合わせとが
達成される。

【００１４】

【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて
詳述する。

【００１５】図１は多チャンネル光送信モジュールの光
結合部を分離して示したものである。多チャンネル光送
信モジュールは、４個の半導体レーザ１を配列してなる
半導体レーザアレイ２と、４個のマイクロレンズ３を配
列してなるマイクロレンズアレイ４と、４個の光ファイ
バ５を配列してなる光ファイバアレイ６とを組み立て、
図示されない筐体に固定したものである。

【００１６】半導体レーザアレイ２は少なくとも一側に
平坦面７を有し、その平坦面７に各半導体レーザ１の出
射端が設けられる。半導体レーザ１は２５０μｍ間隔で
一列に整列配置されている。

【００１７】マイクロレンズアレイ４は略直方体に形成
され、半導体レーザアレイ２に臨む側は平坦面８であ
り、その反対側は４個の半球状の突起９を有する面１０
であり、マイクロレンズ３は光軸がこれらの面８，１０
に直交するように設けられている。各マイクロレンズ３
は直径１００μｍの凸レンズであり、マイクロレンズア
レイ４の略中央を横断する方向に２５０μｍ間隔で一列
に整列配置されている。各突起９は、同一の寸法であ
り、マイクロレンズ３の並びの延長線上の両側と、これ
に直交しマイクロレンズアレイ４の略中央を縦断する線
上の両側とに配置されている。マイクロレンズアレイ４
は型成形により一体的に形成されている。

【００１８】光ファイバアレイ６は略直方体に形成され
たフェルール１１に軸方向に光ファイバ５を挿入したも
のであり、マイクロレンズアレイ４の上記突起９を有す
る面１０に臨む一側に平坦面１２を有し、この平坦面１
２に各光ファイバの端面１３が設けられる。フェルール
１１は、フェルール１１の略中央を横断する方向に２５
０μｍ間隔で一列に整列配置された４個のファイバ挿入
孔１４を有し、また、ファイバ挿入孔１４の並びの延長
線上の両側と、これに直交しフェルール１１の略中央を
縦断する線上の両側とに４個の円筒状の孔１５を有して
いる。４個の孔１５は同一寸法であり、孔１５の径は上
記突起９の径より小さい。また、ファイバ挿入孔１４及
び孔１５は軸が平坦面１２に直交するように設けられて
いる。フェルール１１は、ガラスフィラ入りエポキシ樹
脂を型成形したものであり、上記ファイバ挿入孔１４及
び孔１５はこの型成形のときに形成される。光ファイバ
アレイ６は、フェルール１１の各ファイバ挿入孔１４に
光ファイバ５を挿入し、接着固定した後、平坦面１２
（端面１３を含む）を研磨したものである。

【００１９】光ファイバアレイ６における各光ファイバ
５（ファイバ挿入孔１４）と各孔１５との位置関係がマ
イクロレンズアレイ４における各マイクロレンズ３と各
突起９との位置関係とまったく一致するように、両者の
型が正確に作られている。また、突起９の径、孔１５の
径、マイクロレンズ３の定数は、光結合部を組み立てた
とき各光ファイバ５の端面１３が各マイクロレンズ３の
結像位置に位置するように決定されている。

【００２０】次に実施例の作用を述べる。

【００２１】図２に示されるように、光ファイバアレイ
６には円筒状の孔１５が開口し、マイクロレンズアレイ
４にはこの孔１５に対向する半球状の突起９が存在す
る。突起９の径は孔１５の径より大きいので、突起９を
孔１５に当て付けると、突起９の先端は孔１５内に入る
が、突起９の基端は孔１５内に入らず、突起９の中腹ま
でが孔１５内に収容されることになる。

【００２２】光結合部を組み立てる手順を説明する。ま
ず、光ファイバアレイ６とマイクロレンズアレイ４とを
組み立てる。この組み立ての際には、両者が概ね向き合
うようにして一方を他方に近付けていく。図２に示され
るように、突起９が孔１５内に入るときに、互いの位置
がずれていると突起９の表面と孔１５の開口内壁とが規
制し合って、互いにずれが小さくなる方向に案内され、
位置が合せられる。孔１５の開口形状は円であり、突起
９は半球状であるから、突起９と孔１５とが一対しかな
ければ互いの軸が傾斜することが許容されるが、図１に
示されるように突起９と孔１５とが少なくとも３対以
上、同一直線上に並ばず存在しているので、全方向にお
いて傾斜は規制され、面１０と平坦面１２とが平行にな
る。また、突起９と孔１５とが一対しかなければ軸の回
りの回転が許容されるが、突起９と孔１５とが２対以上
あるので、回転は規制される。このようにして全突起９
及び孔１５において軸が一致した状態となり、自然に位
置合わせが達成される。これら４対の突起９及び孔１５
は、光ファイバアレイ６及びマイクロレンズアレイ４の
周辺に分散しているので、誤差を生じることなくかつ安
定に位置合わせが達成される。各光ファイバ５と各マイ
クロレンズ３とは、それぞれ型成形によって位置が規定
されているので、突起９と孔１５との当て付けによる位
置合わせの達成された状態において正確に光軸が合って
いる。

【００２３】このようにして、各突起９を各孔１５に当
て付けるだけで各マイクロレンズ３と各光ファイバ５と
の光軸が合うので、光ファイバアレイ６とマイクロレン
ズアレイ４とを組み立てる際には光軸合せの工程が不要
となる。従って、組み立て時、直ちに接着剤を充填し、
接着剤の硬化により固定することができる。

【００２４】各突起を各孔に当て付けたとき、図２に示
されるように、突起９の中腹までが孔１５内に収容され
た状態となるから、光ファイバアレイ６とマイクロレン
ズアレイ４とは、ギャップを有することになる。突起９
の径、孔１５の径、マイクロレンズ３の突起半径の定数
は、予めこのギャップを考慮して決定されているので、
各光ファイバ５の端面１３が各マイクロレンズ３の結像
位置に位置する。このようにして、光ファイバアレイ６
とマイクロレンズアレイ４とは、組み立てと同時に光軸
合せと結像位置合わせとが達成される。

【００２５】光ファイバアレイ６とマイクロレンズアレ
イ４とを固定した後、半導体レーザアレイ２を取り付け
る。この際、各半導体レーザ１を発光させ、各光ファイ
バ５の出射端において光量をモニタし、光軸合わせを行
う。全ての光ファイバ５からの出射光量が最大となった
とき、接着剤を用いて、光ファイバアレイ６及びマイク
ロレンズアレイ４と半導体レーザアレイ２とを筐体に固
定する。

【００２６】なお、光ファイバアレイ６は光ファイバ５
及び孔１５の軸が平坦面１２に直交しているので、平坦
面１２（端面１３を含む）が研磨によって後退しても、
光ファイバ５及び孔１５の位置関係や開口形状は不変で
ある。従って、端面１３の傷等を取り除くために、再研
磨を行っても光軸や結像位置に影響がない。

【００２７】なお、前記実施例では、光結合部を組み立
てる手順は、まず、光ファイバアレイ６とマイクロレン
ズアレイ４とを組み立てるものであったが、これとは逆
に、まず、半導体レーザアレイ２とマイクロレンズアレ
イ４とを組み立てもよい。この場合、半導体レーザアレ
イ２とマイクロレンズアレイ４との光軸合わせを行い、
半導体レーザアレイ２とマイクロレンズアレイ４とを筐
体に接着固定し、次いで、光ファイバアレイ６を筐体に
挿入して各突起９を各孔１５に当て付け、光ファイバア
レイ６を接着固定する手順となる。

【００２８】また、光ファイバアレイ６の固定は、接着
剤を使用せず、クリップ等の機械的外力によって筐体に
固定し、光ファイバアレイ６を着脱自在とすることもで
きる。このように着脱自在にした場合でも、各光ファイ
バ５と各マイクロレンズ３とは突起９と孔１５との当て
付けにより位置合わせされるので、光軸ずれが起きず、
容易に着脱をして、支障なく光送受信に供することがで
きる。

【００２９】また、前記実施例にあっては、多チャンネ
ル光モジュールが光素子に発光素子である半導体レーザ
を使用した多チャンネル光送信モジュールであったが、
光素子にフォトダイオード等の受光素子を使用して、図
１と略同様の構造の多チャンネル光受信モジュールを構
成することができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００３１】（１）光ファイバアレイとレンズアレイと
を組み立てる際に光軸合せの工程が不要となるので、多
チャンネル光モジュールの製造工程が簡素化され、製造
時間が短縮される。

【００３２】（２）レンズアレイに設けた突起が位置合
わせのガイド部材となっているので、別体のガイド部材
を必要とせず、部材点数が増えない。

【００３３】（３）突起が孔より径が大きくかつ半球状
であるため、突起を孔に当て付けるだけで、互いにずれ
が小さくなる方向に案内され、位置が合せられる。従っ
て、光ファイバアレイとレンズアレイとを概ね向き合う
ようにして組み立てればよいので、組み立て工程が容易
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す多チャンネル光送信モ
ジュールの光結合部の分離斜視図である。

【図２】光結合部の部分断面図である。

【図３】従来例を示す多チャンネル光モジュールの光結
合部の分離斜視図である。

【符号の説明】

１ 光素子（半導体レーザ） ２ 光素子アレイ（半導体レーザアレイ） ３ レンズ（マイクロレンズ） ４ レンズアレイ（マイクロレンズアレイ） ５ 光ファイバ ６ 光ファイバアレイ ９ 突起 １５ 孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高井 厚志 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の光素子を配列してなる光素子アレ
   イと複数の光ファイバを配列してなる光ファイバアレイ
   とを、複数のレンズを配列してなるレンズアレイで光結
   合した多チャンネル光モジュールにおいて、上記光ファ
   イバアレイに上記レンズアレイに臨んで開口する複数の
   円筒状の孔を設け、上記レンズアレイに上記孔に対向し
   孔より径の大きい複数の半球状の突起を設け、各突起を
   各孔に当て付けると各レンズと各光ファイバとの光軸が
   合うようにしたことを特徴とする多チャンネル光モジュ
   ール。
2. 【請求項２】 各突起を各孔に当て付けたとき、各光フ
   ァイバの端面が各レンズの結像位置に位置することを特
   徴とする請求項１記載の多チャンネル光モジュール。