JPH09311255A - Optical module - Google Patents

Optical module

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JPH09311255A
JPH09311255A JP9050988A JP5098897A JPH09311255A JP H09311255 A JPH09311255 A JP H09311255A JP 9050988 A JP9050988 A JP 9050988A JP 5098897 A JP5098897 A JP 5098897A JP H09311255 A JPH09311255 A JP H09311255A
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JP
Japan
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lens
optical
light
holder
optical module
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JP9050988A
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Japanese (ja)
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Hideki Hashizume
秀樹 橋爪
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH09311255A publication Critical patent/JPH09311255A/en
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    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To satisfy a desired laser safety standard without complicating the optical module in terms of circuits or mechanisms, without increasing its cost and without degrading the characteristics necessary as the optical module. SOLUTION: This optical module includes a semiconductor laser 10, a lens 12, a holder 14 for both and a receptacle core 16 to be fitted with the ferrule of an optical plug to which the module is connected. The optical semiconductor laser and the optical fiber of the ferrule are optically coupled by a lens at the time of connection of the optical plug. The optical module is provided with such a step part 14c for removing the light not required to be coupled which forms a circular opening 18 on the side nearer the lens exit side than the part of the holder in contact with the lens around the optical axis. The optical module preferably satisfies 0.9<ϕ/(NA×L1 )<1.3 and L2 </2 when the diameter of the circular opening is defined as ϕ, the numerical aperture of the optical fiber as NA, the distance between the opening end on the lens side and the optical fiber as L2 and the distance between the lens end and the opening end on the lens side as L2 .

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザと光
ファイバとをレンズによって光学的に結合する光モジュ
ールに関し、更に詳しく述べると、レンズを保持するホ
ルダのレンズとの接触部位よりもレンズ出射側に、円形
開口が生じるような段部を設け、該段部によりレンズ周
辺からの結合不要光を除去する光モジュールに関するも
のである。この光モジュールは、例えば光LAN等にお
ける発光装置として有用である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical module in which a semiconductor laser and an optical fiber are optically coupled with each other by a lens. More specifically, the lens emitting side of a holder holding the lens with respect to a contact portion with the lens. The present invention relates to an optical module in which a step portion having a circular opening is provided, and the unnecessary coupling light from the lens periphery is removed by the step portion. This optical module is useful as a light emitting device in, for example, an optical LAN.

【0002】[0002]

【従来の技術】光モジュールは、半導体発光素子又は半
導体受光素子と光ファイバとを光学的に結合する部品で
あり、光通信等の分野において使用されている。例え
ば、データ通信を行うコンピュータシステムでは、半導
体発光素子のモジュールと半導体受光素子のモジュール
がボード上で対となって設置されている。このような光
モジュールは、光半導体素子(例えば半導体レーザ等の
半導体発光素子あるいはフォトダイオード等の半導体受
光素子)と、レンズと、前記光半導体素子やレンズを保
持するホルダと、接続相手の光プラグのフェルールを嵌
合保持し前記ホルダに固定されるレセプタクルコアとを
具備しており、光プラグ接続時に光半導体素子とフェル
ールの光ファイバとがレンズを介して光学的に結合する
構造となっている。
2. Description of the Related Art An optical module is a component for optically coupling a semiconductor light emitting element or a semiconductor light receiving element and an optical fiber, and is used in the field of optical communication and the like. For example, in a computer system that performs data communication, a semiconductor light emitting element module and a semiconductor light receiving element module are installed as a pair on a board. Such an optical module includes an optical semiconductor element (for example, a semiconductor light emitting element such as a semiconductor laser or a semiconductor light receiving element such as a photodiode), a lens, a holder for holding the optical semiconductor element or the lens, and an optical plug of a connection partner. And a receptacle core that holds the ferrule fitted and fixed to the holder, and has a structure in which an optical semiconductor element and an optical fiber of the ferrule are optically coupled via a lens when an optical plug is connected. .

【0003】半導体レーザを組み込んだ光モジュールで
は、動作中に該光モジュールから光ファイバを引き抜く
と、半導体レーザからの出射光がそのまま外部に出射す
る。ところでレーザ機器では、人体に対する安全性を確
保するため、光量等に関して危険度に応じたレーザ安全
基準が設定されている。光モジュールの場合は、クラス
1を満たすことが望まれる。「クラス1」とは、どんな
条件下でも目に対するMPE(最大許容露光量)値を超
えることなく、設計上安全確保されており、特別な管理
を必要としないということである。
In an optical module incorporating a semiconductor laser, when the optical fiber is pulled out from the optical module during operation, the light emitted from the semiconductor laser is emitted to the outside as it is. By the way, in the laser equipment, in order to ensure safety for the human body, laser safety standards are set according to the degree of danger with respect to the amount of light and the like. In the case of an optical module, it is desired to meet class 1. “Class 1” means that the MPE (maximum permissible exposure amount) value for the eye is not exceeded under any condition, the design is secured, and no special management is required.

【0004】このようなクラス1のレーザ安全基準を満
たすために、オープン・ファイバ・コントロールと呼ば
れる電子式シャッタ機構が開発されている。これは光モ
ジュールから光ファイバが引き抜かれた時に、電子的に
半導体レーザの駆動を停止するものである。その他、光
モジュールから光ファイバを引き抜いた時に、半導体レ
ーザからの出射光が光モジュールから漏れ出ないように
工夫した機械式シャッタ機構もある(特開平3−132
708号公報参照)。
In order to meet such a class 1 laser safety standard, an electronic shutter mechanism called an open fiber control has been developed. This is to electronically stop the driving of the semiconductor laser when the optical fiber is pulled out from the optical module. In addition, there is also a mechanical shutter mechanism which is devised so that the light emitted from the semiconductor laser does not leak from the optical module when the optical fiber is pulled out from the optical module (JP-A-3-132).
No. 708).

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】レーザ出力がある程度以
上大きい場合には、上記のようなレーザ安全基準を満た
すような各種シャッタ機構の付設は、必要であり且つ有
効である。しかし、低出力レーザの場合には、例えば電
子式シャッタ機構では必要な電子部品(ICなど)が増
加するし、機械式シャッタ機構では部品点数が増加し組
み立ても煩瑣となり、またいずれにしてもコスト的にも
不利である。その上、万一シャッタ機構にトラブルが生
じた場合には、安全基準を満たすことが出来ないから、
装置を簡素化すればするほど信頼性に欠ける問題が生じ
る。
When the laser output is higher than a certain level, it is necessary and effective to attach various shutter mechanisms that satisfy the above laser safety standards. However, in the case of a low-power laser, for example, the electronic shutter mechanism increases the number of necessary electronic components (IC, etc.), and the mechanical shutter mechanism increases the number of components, which makes assembly difficult, and in any case, the cost is low. It is also disadvantageous. Moreover, if a problem occurs with the shutter mechanism, we cannot meet the safety standards.
The simpler the device is, the less reliable it is.

【0006】最も単純で信頼性の高い方法は、レーザか
らの出射光量を、レーザ機器クラス1の安全基準を満た
す範囲内に抑えることである。しかし単にレーザからの
出射光量を低下させれば、光モジュールとしての特性が
低下する虞れがある。
The simplest and most reliable method is to keep the amount of light emitted from the laser within a range that meets the safety standard of laser device class 1. However, if the amount of light emitted from the laser is simply reduced, the characteristics of the optical module may deteriorate.

【0007】ところで、この種の光モジュールでは、従
来から、レセプタクルコア内にフェルールストッパを組
み込み、接続時のフェルールの光軸方向の位置決めを行
う構成が採用されている(例えば特開平4−18190
4号公報など参照)。このフェルールストッパには、レ
ンズ径に比べて小さい貫通孔を設けて、光ビームが通過
できるようになっている。従って、原理的には、ファイ
バ端面近傍に位置する貫通孔の孔径を十分に小さくする
ことで不要光を除去することも可能であるが、そのため
には、貫通孔の形成位置が、結合光ビームが非常に小さ
くなる(100μmφ程度となる)位置であるため、極
小孔を正確に開けなければならない。その上、光軸直角
方向の位置ずれを補正するため調芯をする必要が生じ
る。そのため、このような構造では安価に且つ効率よく
光モジュールを製造することはできない。
By the way, in this type of optical module, conventionally, a structure has been adopted in which a ferrule stopper is incorporated in the receptacle core to position the ferrule in the optical axis direction at the time of connection (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-18190).
No. 4, etc.). The ferrule stopper is provided with a through hole smaller than the lens diameter so that the light beam can pass therethrough. Therefore, in principle, unnecessary light can be eliminated by making the hole diameter of the through hole located near the end face of the fiber sufficiently small. Is very small (about 100 μmφ), so it is necessary to accurately open the extremely small holes. In addition, it is necessary to perform alignment in order to correct the positional deviation in the direction perpendicular to the optical axis. Therefore, with such a structure, an optical module cannot be manufactured inexpensively and efficiently.

【0008】本発明の目的は、機構的に複雑になること
がなく、コストも増大せず、また光モジュールとしての
必要な特性が低下することなく、所望のレーザ安全基準
を満たすことができるような光モジュールを提供するこ
とである。
An object of the present invention is to meet desired laser safety standards without mechanically complicating the cost, increasing the cost, and deteriorating the characteristics required as an optical module. To provide a simple optical module.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体レーザ
と、レンズと、該レンズを内蔵したホルダと、接続相手
の光プラグのフェルールを嵌合保持し前記ホルダに固定
されるレセプタクルコアとを具備し、光プラグ接続時に
前記半導体レーザとフェルールの光ファイバとがレンズ
によって光学的に結合する構造の光モジュールである。
ここで本発明の特徴は、光軸を中心軸として、ホルダの
レンズとの接触部位よりもレンズ出射側に、円形開口を
形成するような結合不要光除去用の段部を設ける点であ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention comprises a semiconductor laser, a lens, a holder containing the lens, and a receptacle core which is fitted and held by a ferrule of an optical plug to be connected and fixed to the holder. An optical module having a structure in which the semiconductor laser and the optical fiber of the ferrule are optically coupled by a lens when the optical plug is connected.
Here, a feature of the present invention is that a step portion for removing unnecessary coupling light that forms a circular opening is provided on the lens emission side of the contact portion of the holder with the lens with the optical axis as the central axis.

【0010】形成する円形開口は、その開口の径をφ、
光ファイバの開口数をNA、レンズ側の開口端と光ファ
イバの光軸方向距離をL1 、レンズ端部とレンズ側の開
口端の光軸方向距離をL2 とした時、 0.9<φ/(NA×L1 )<1.3 且つ L2 <L
1 /2 を満たすような大きさ及び位置に設定するのが望まし
い。
The circular opening to be formed has a diameter of φ,
When the numerical aperture of the optical fiber is NA, the distance between the lens-side opening end and the optical fiber in the optical axis direction is L 1 , and the distance between the lens end and the lens-side opening end in the optical axis direction is L 2 , 0.9 < φ / (NA × L 1 ) <1.3 and L 2 <L
It is desirable to set the size and position so as to satisfy 1/2.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】半導体レーザからの出射光は、レ
ンズで屈折して光ファイバ端面に集光する。しかしこの
時、一部光ファイバへの結合に寄与しない光、即ち結合
不要光も発生する。これは、レンズ自体の収差によるも
のと、レンズとホルダの接触部位から回り込んだ固着材
による屈折・散乱によるものとである。光モジュールか
ら光ファイバを抜き取ると、光ファイバへの結合光のみ
ならず上記の結合不要光も一緒にレセプタクルコアから
出射する。従って、この結合不要光を除去(遮光)でき
れば、全出射光量は減少するため、光モジュールとして
の特性上必要な結合光量を維持しつつレーザ機器クラス
1の安全基準の光量制限に適合させることが可能とな
る。そうすると、オープン・ファイバ・コントロールの
ような格別の手段をとる必要も無くなる。本発明は、こ
のような観点から、円形開口を形成する段部をホルダに
設けることによって、結合不要光を除去し、所期の目的
を達成したものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Light emitted from a semiconductor laser is refracted by a lens and condensed on an end face of an optical fiber. However, at this time, some light that does not contribute to the coupling to the optical fiber, that is, coupling unnecessary light is also generated. This is due to the aberration of the lens itself and to the refraction / scattering due to the fixing material that wraps around the contact portion between the lens and the holder. When the optical fiber is pulled out from the optical module, not only the coupling light to the optical fiber but also the coupling unnecessary light is emitted from the receptacle core together. Therefore, if this coupling-unnecessary light can be removed (shielded), the total amount of emitted light will be reduced, so that the required amount of coupling light can be maintained while maintaining the required amount of coupling light in terms of the characteristics of the optical module, and it is possible to comply with the light amount restriction of the safety standard of laser device class 1. It will be possible. Then, there is no need to take special measures such as open fiber control. From this point of view, the present invention eliminates unnecessary coupling light by providing the holder with a step forming a circular opening, and achieves the intended purpose.

【0012】ホルダのレンズとの接触部位よりもレンズ
出射側に、円形開口を形成するような段部を一体的に形
成すると、その段部でレンズ周辺から回り込む結合不要
光を遮光できる。円形開口をレンズの間近に設けること
により、出射ビームが広がった状態で不要な周辺光を除
去できることになるため、開口寸法の許容度が大きくな
り、ホルダの作製は極めて容易になる。実際には、この
段部はホルダに一体化されており、ホルダ成形時に同時
に形成できるため、部品点数が増えることも無く、加工
コストが増加することもない。
If a step portion that forms a circular opening is integrally formed on the lens exit side of the holder with respect to the contact with the lens, it is possible to block unnecessary coupling light that wraps around the lens at the step portion. By providing the circular opening near the lens, unnecessary ambient light can be removed in a state where the outgoing beam is expanded, and therefore, the tolerance of the opening size is increased and the holder is extremely easily manufactured. Actually, since this step portion is integrated with the holder and can be formed at the same time when the holder is formed, the number of parts does not increase and the processing cost does not increase.

【0013】[0013]

【実施例】図1は本発明に係る光モジュールの一実施例
を示す断面図であり、図2はその光モジュール本体の斜
視図である。この光モジュールは、半導体レーザ10
と、球レンズ12と、それら半導体レーザ10および球
レンズ12を保持するホルダ14と、接続相手の光プラ
グのフェルール(図示せず)が嵌入するレセプタクルコ
ア16とを具備している。
1 is a sectional view showing an embodiment of an optical module according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of the optical module main body. This optical module includes a semiconductor laser 10
A ball lens 12, a holder 14 for holding the semiconductor laser 10 and the ball lens 12, and a receptacle core 16 into which a ferrule (not shown) of an optical plug to be connected is fitted.

【0014】ホルダ14の詳細な構造を図3に示す。こ
のホルダ14は、例えばステンレス鋼等からなるほぼ筒
状の部材であり、内壁に球レンズ12を取り付けるため
の第1の段部14a、半導体レーザを取り付けるための
第2の段部14b、及び円形開口18を形成するような
第3の段部14cを有する構造である。この第3の段部
14cを設けた点が本発明の特徴である。ホルダ14の
内部に球レンズ12を落とし込むと、該球レンズ12は
第1の段部14aのエッジで支えられる。これによって
自動的に球レンズ12の中心とホルダ14の中心軸(光
軸)は一致するようになる。次に、リング状に圧粉成形
した低融点ガラス(例えば融点が365℃程度)を、第
1の段部14aの上の球レンズ12とホルダ14の間に
落とし込む。なお、この順序は、逆に、先ずリング状に
成形した低融点ガラスを装着した後、球レンズ12を落
とし込むようにしてもよい。これを加熱炉に入れ400
℃前後の温度で熱処理を行う。これによって溶融した低
融点ガラス20によって球レンズ12はホルダ14に固
着される。
The detailed structure of the holder 14 is shown in FIG. The holder 14 is a substantially cylindrical member made of, for example, stainless steel, and has a first step portion 14a for attaching the spherical lens 12 to the inner wall, a second step portion 14b for attaching the semiconductor laser, and a circular shape. This is a structure having a third step portion 14c that forms the opening 18. The feature of the present invention is that the third step portion 14c is provided. When the ball lens 12 is dropped inside the holder 14, the ball lens 12 is supported by the edge of the first step portion 14a. As a result, the center of the spherical lens 12 and the center axis (optical axis) of the holder 14 automatically coincide with each other. Next, a low-melting glass (for example, a melting point of about 365 ° C.) compacted into a ring shape is dropped between the ball lens 12 and the holder 14 on the first step 14 a. In this order, conversely, the low-melting-point glass molded into a ring shape may first be mounted, and then the spherical lens 12 may be dropped. Put this in the heating furnace 400
Heat treatment is performed at a temperature around ℃. The spherical lens 12 is fixed to the holder 14 by the low-melting-point glass 20 melted by this.

【0015】図示のように、ガラス溶着の際、溶融した
低融点ガラスの一部は球レンズ12と第1の段部14a
のエッジとの隙間を通って回り込み、固化する。この回
り込んだガラスによって入射光の屈折あるいは散乱が生
じ、それが球レンズ12の出射側へ漏れ出る原因とな
る。
As shown in the figure, during the glass welding, a part of the low melting point glass which has been melted is part of the spherical lens 12 and the first step portion 14a.
It goes through the gap with the edge of and solidifies. Refraction or scattering of the incident light is caused by the wraparound glass, which causes the incident light to leak to the emission side of the spherical lens 12.

【0016】球レンズ12を内蔵したホルダ14に半導
体レーザ10を結合する。半導体レーザ10のパッケー
ジのベース部分10aをホルダ14の第2の段部14b
に押し当てるように嵌合させることで位置決めを行い、
接着材あるいはYAGレーザ溶接等によって固定する。
ここでは半導体レーザ10の実装位置はホルダ14の加
工寸法で決定するものとし、光軸方向の調芯は行ってい
ない。
The semiconductor laser 10 is coupled to the holder 14 having the spherical lens 12 built therein. The base portion 10a of the package of the semiconductor laser 10 is connected to the second step portion 14b of the holder 14.
Position it by fitting it so that it presses against
Fix with adhesive or YAG laser welding.
Here, the mounting position of the semiconductor laser 10 is determined by the processing size of the holder 14, and the alignment in the optical axis direction is not performed.

【0017】レセプタクルコア16は、ステンレス鋼
(例えばSUS304)製の筒状の一体成形品であり、
その少なくともボア内周面にCVD(化学的気相成長)
法によりTiC等の高硬度膜17を1〜10μm程度の
膜厚で形成したものである。このレセプタクルコア16
のボア基端側にフェルールストッパ22が装着されてい
る。
The receptacle core 16 is a cylindrical integrally molded product made of stainless steel (for example, SUS304),
CVD (chemical vapor deposition) on at least the inner surface of the bore
The high hardness film 17 made of TiC or the like is formed to have a film thickness of about 1 to 10 μm by the method. This receptacle core 16
A ferrule stopper 22 is mounted on the proximal side of the bore.

【0018】このようなレセプタクルコア16はホルダ
14に対して調芯状態においてYAGレーザ溶接(溶接
箇所を符号Wで示す)により固着される。これが図2に
示す光モジュール本体である。この光モジュール本体の
外周側に、必要に応じてプラスチック製のコネクタハウ
ジング24を装着する。
The receptacle core 16 as described above is fixed to the holder 14 by YAG laser welding (the welding portion is indicated by a symbol W) in an aligned state. This is the optical module body shown in FIG. A plastic connector housing 24 is mounted on the outer peripheral side of the optical module main body, if necessary.

【0019】光モジュールに光プラグを接続した時は、
光プラグのフェルールがレセプタクルコア16のボアに
嵌入すると共に、光プラグのプラグフレームがコネクタ
ハウジング24と嵌合して機械的に結合する。この状態
で、半導体レーザ10からの出射光は球レンズ12で集
光されてフェルールの光ファイバの端面に集光し入射す
るように、光学的な軸合わせと結合が同時に達成され
る。
When an optical plug is connected to the optical module,
The ferrule of the optical plug fits into the bore of the receptacle core 16, and the plug frame of the optical plug fits and mechanically connects with the connector housing 24. In this state, optical axis alignment and coupling are achieved at the same time so that the emitted light from the semiconductor laser 10 is condensed by the spherical lens 12 and condensed and incident on the end face of the ferrule optical fiber.

【0020】ここでホルダ14の球レンズ12との接触
部位よりもレンズ出射側に設けた第3の段部14cは、
球レンズ自体の収差による不要光と、球レンズ12とホ
ルダ14の接触部位から回り込んだ低融点ガラス20に
よって生じる屈折並びに散乱による不要光を除去(遮
光)する機能を果たすものである。その様子を図4に示
す。前記のように半導体レーザ10からの出射光は、球
レンズ12で屈折されて光ファイバ端面にて集光する。
ところが、そのような光ファイバ結合光(実線で示す)
以外に不要な光が生じる。それは、球レンズ自体の収差
によるもの(破線mで示す)と、ガラス溶着に用いた低
融点ガラス20による屈折並びに散乱によるもの(一点
鎖線nで示す)である。光ファイバを光モジュールから
引き抜いた時には、それらの結合不要光(m,n)も出
射する恐れがある。ところが、これらの結合不要光は、
球レンズの中心から離れた地点を通過する。そこで上記
のように、光軸を中心軸としてホルダ14の球レンズ1
2との接触部位よりもレンズ出射側近傍に、円形開口1
8を形成するような段部14cを全周に設けると、これ
によって周辺部を通過しようとする結合不要光が遮光さ
れる。従って、光ファイバを引き抜いた状態でも結合不
要光はほとんど外部に出射せず、出射する光はほぼ光フ
ァイバ結合光のみとなる。
Here, the third step portion 14c provided on the lens emission side of the contact portion of the holder 14 with the spherical lens 12 is
It has a function of removing (blocking) unnecessary light due to aberration of the spherical lens itself and unnecessary light due to refraction and scattering caused by the low-melting-point glass 20 wrapping around the contact portion between the spherical lens 12 and the holder 14. This is shown in FIG. As described above, the light emitted from the semiconductor laser 10 is refracted by the spherical lens 12 and condensed on the end face of the optical fiber.
However, such optical fiber coupled light (shown by the solid line)
Besides, unnecessary light is generated. It is due to the aberration of the spherical lens itself (shown by a broken line m) and due to refraction and scattering by the low melting point glass 20 used for glass welding (shown by a chain line n). When the optical fiber is pulled out from the optical module, there is a possibility that the coupling unnecessary light (m, n) is also emitted. However, these un-coupled lights are
Passes a point away from the center of the ball lens. Therefore, as described above, the spherical lens 1 of the holder 14 has the optical axis as the central axis.
A circular opening 1 is provided in the vicinity of the lens exit side with respect to the contact portion with 2.
If the stepped portion 14c forming 8 is provided on the entire circumference, unnecessary coupling light passing through the peripheral portion is blocked by this. Therefore, even if the optical fiber is pulled out, the unnecessary light for coupling is hardly emitted to the outside, and the emitted light is almost only the optical fiber coupled light.

【0021】本発明において円形開口は、開口径をφ、
光ファイバの開口数をNA、レンズ側の開口端と光ファ
イバの光軸方向距離をL1 、レンズ端部とレンズ側の開
口端の光軸方向距離をL2 とした時、 0.9<φ/(NA×L1 )<1.3 且つ L2 <L
1 /2 という関係を満たすように設定するのが望ましい。最初
の式は、図5に示すグラフから求められる。図5は、φ
/(NA×L1 )に対する光ファイバ結合光の結合効率
及び結合不要光を含む全出射光の結合効率の関係を表し
ている。両者の差が結合不要光の量を表すことになる。
φ/(NA×L1 )の値が0.9以下の場合には、光フ
ァイバ結合光も段部によって遮光されてしまい、逆にφ
/(NA×L1 )が大きくなって1.7以上になると周
辺光を遮光できなくなる。実際には、結合不要光の出射
光量を少なくし、且つ光ファイバ結合光をできるだけ低
減しないことが望まれる。また光ファイバ結合光をやや
低減しても結合不要光をカットしたい場合もある。そこ
で結局φ/(NA×L1 )の値は上記のように0.9〜
1.3の範囲内に設定することが望ましいことになる。
より好ましくは、φ/(NA×L1 )の値を1.0〜
1.3の範囲内に設定することである。なお図5におい
て、φ/(NA×L1 )が1.1以下の領域で不要光を
含む全出射光の結合効率と光ファイバ結合光の結合効率
で値に差ができているが、この差は開口形状によるもの
(即ち、実際の出射光のスポット形状が円形ではなく、
一般には楕円形状になるため)あり、特に大きな問題と
なるものではない。開口形状を出射光のスポット形状に
合わせた楕円形とすることにより、この差を更に小さく
することは可能である。しかしその場合には、楕円開口
を形成するため加工コストが上昇するし、スポット形状
と楕円開口を合わせるために回転方向の調芯が必要とな
る。
In the present invention, the circular opening has an opening diameter of φ,
When the numerical aperture of the optical fiber is NA, the distance between the lens-side opening end and the optical fiber in the optical axis direction is L 1 , and the distance between the lens end and the lens-side opening end in the optical axis direction is L 2 , 0.9 < φ / (NA × L 1 ) <1.3 and L 2 <L
It is desirable to set it so that the relationship of 1/2 is satisfied. The first equation is obtained from the graph shown in FIG. Fig. 5 shows
The relationship between the coupling efficiency of the optical fiber coupling light and the coupling efficiency of all the emitted light including the coupling unnecessary light with respect to / (NA × L 1 ) is shown. The difference between the two represents the amount of unnecessary coupling light.
When the value of φ / (NA × L 1 ) is 0.9 or less, the optical fiber coupling light is also blocked by the step portion, and conversely φ
When / (NA × L 1 ) becomes large and becomes 1.7 or more, ambient light cannot be blocked. In practice, it is desirable to reduce the amount of unnecessary coupling light emitted and to reduce the optical fiber coupling light as much as possible. There are also cases where it is desired to cut unnecessary light even if the optical fiber coupled light is slightly reduced. Therefore, the value of φ / (NA × L 1 ) is 0.9 to 0.9 as described above.
It would be desirable to set it within the range of 1.3.
More preferably, the value of φ / (NA × L 1 ) is 1.0 to
It is to be set within the range of 1.3. In FIG. 5, in the region where φ / (NA × L 1 ) is 1.1 or less, there is a difference in value between the coupling efficiency of all emitted light including unnecessary light and the coupling efficiency of optical fiber coupling light. The difference is due to the aperture shape (that is, the actual spot shape of the emitted light is not circular,
(Because it is generally elliptical), there is no particular problem. This difference can be further reduced by making the aperture shape an elliptical shape that matches the spot shape of the emitted light. However, in that case, since the elliptical opening is formed, the processing cost is increased, and in order to match the spot shape with the elliptical opening, alignment in the rotational direction is required.

【0022】またL2 <L1 /2とするのは、結合不要
光除去用の段部の位置を、光ファイバ端面寄りの位置で
はなく、レンズ端部近傍寄りの位置に設定するためであ
る。これによって円形開口の直径をかなり大きくでき、
光軸に直角な方向の開口形成精度もさほど厳密性を要求
されず、そのため安価に且つ容易に形成できる。更にこ
れによってレーザチップの偏芯に対する公差を緩和でき
る。半導体レーザにおけるレーザチップの偏芯(パッケ
ージに取り付ける際の光軸に垂直方向のずれ)は、実際
の製品ではパッケージの中心位置から±80μm程度ま
で許容されている。レーザの放射光軸がレンズ中心から
ずれるとレンズ透過光は角度ずれを起こし、一部が結合
不要光除去用の段部で遮光されるが、円形開口の形成位
置をレンズ端部近傍寄りの位置に設定することで、光フ
ァイバに結合する光量の減少を極力防ぐことができる。
つまり、レーザチップの偏芯がある程度存在する実際の
製品をそのまま使用しても、半導体レーザからの出射光
を光ファイバに結合させることができることになる。
Further, L 2 <L 1/2 is set so that the position of the step portion for removing the unnecessary coupling light is set at the position near the end of the lens, not the position near the end face of the optical fiber. . This allows the diameter of the circular opening to be significantly increased,
The opening forming accuracy in the direction perpendicular to the optical axis does not need to be so strict, so that the opening can be formed easily at low cost. Further, this can reduce the tolerance for the eccentricity of the laser chip. The eccentricity of the laser chip in the semiconductor laser (deviation in the direction perpendicular to the optical axis when it is attached to the package) is allowed up to about ± 80 μm from the center position of the package in an actual product. When the laser emission optical axis deviates from the center of the lens, the light transmitted through the lens causes an angle deviation, and part of the light is blocked by the step for removing unnecessary coupling light, but the position where the circular opening is formed is near the lens edge. By setting to, it is possible to prevent a decrease in the amount of light coupled to the optical fiber as much as possible.
That is, even if the actual product in which the eccentricity of the laser chip is present to some extent is used as it is, the light emitted from the semiconductor laser can be coupled to the optical fiber.

【0023】なお、上記の実施例では、レセプタクルコ
アをステンレス鋼製の一体成形品とし、その少なくとも
ボア内周面に高硬度膜を形成した構造を採用している
が、レセプタクルコア内にセラミックスリーブを嵌合し
た構造等であってもよい。レンズは球レンズのみならず
ロッドレンズ等でもよい。ロッドレンズの場合には、該
レンズの出射端面がホルダとの接触部位ということにな
る。なおレンズの表面、特に入射側の表面には、必要に
応じて各種の光学的フィルタ膜や耐湿保護膜等を形成す
る場合もある。
In the above embodiment, the receptacle core is made of stainless steel as an integrally molded product, and at least the inner peripheral surface of the bore is formed with a high hardness film. However, a ceramic sleeve is provided in the receptacle core. It may be a structure in which is fitted. The lens may be not only a spherical lens but also a rod lens or the like. In the case of a rod lens, the exit end face of the lens is the contact area with the holder. In addition, various optical filter films, moisture-resistant protective films, and the like may be formed on the surface of the lens, especially on the incident side surface, if necessary.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明は上記のように、レンズを保持す
るホルダのレンズとの接触部位よりもレンズ出射側に、
円形開口を形成するような段部を設けた構成としたの
で、光ファイバへの結合に寄与しない結合不要光の大部
分を除去(遮光)できる。この結果、光ファイバ入射光
量を最大限に活用しつつ、レーザ安全基準(レーザ機器
クラス1等)を満たす光学設計を行うことが可能とな
る。またレンズ固定用の固着材の経時劣化(失透等)に
伴い発生する散乱光等も除去することができる。従っ
て、本発明によれば、オープン・ファイバ・コントロー
ル等の複雑なシャッタ機構を必要とせず、構成が単純な
ため確実に且つ低コストで所望のレーザ安全基準を満た
す設計が可能となる。
As described above, according to the present invention, the lens holding side of the lens holding side of the holder for holding the lens is closer to the lens emitting side than
Since the stepped portion is formed so as to form the circular opening, most of unnecessary light that does not contribute to the coupling to the optical fiber can be removed (shielded). As a result, it is possible to make an optical design that satisfies the laser safety standard (laser device class 1 or the like) while making maximum use of the amount of light incident on the optical fiber. Further, it is also possible to remove scattered light and the like generated due to deterioration with time of the fixing material for fixing the lens (such as devitrification). Therefore, according to the present invention, a complicated shutter mechanism such as open fiber control is not required, and the structure is simple, so that it is possible to design reliably and at low cost to satisfy a desired laser safety standard.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る光モジュールの一実施例を示す断
面図。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of an optical module according to the present invention.

【図2】その光モジュール本体の斜視図。FIG. 2 is a perspective view of the optical module body.

【図3】本発明で用いるホルダの一例を示す詳細断面
図。
FIG. 3 is a detailed cross-sectional view showing an example of a holder used in the present invention.

【図4】本発明における円形開口の設計概念図。FIG. 4 is a conceptual diagram showing the design of a circular opening according to the present invention.

【図5】φ/(NA×L1 )に対する結合効率の関係を
示すグラフ。
FIG. 5 is a graph showing the relation of coupling efficiency with φ / (NA × L 1 ).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 半導体レーザ 12 球レンズ 14 ホルダ 14c 結合不要光除去用の段部 16 レセプタクルコア 18 円形開口 20 低融点ガラス 10 semiconductor laser 12 spherical lens 14 holder 14c step for removing unnecessary light for coupling 16 receptacle core 18 circular opening 20 low melting point glass

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体レーザと、レンズと、該レンズを
内蔵したホルダと、接続相手の光プラグのフェルールを
嵌合保持し前記ホルダに固定されるレセプタクルコアと
を具備し、光プラグ接続時に前記半導体レーザとフェル
ールの光ファイバとが前記レンズによって光学的に結合
する光モジュールにおいて、 光軸を中心軸として、ホルダのレンズとの接触部位より
もレンズ出射側に、円形開口を形成するような結合不要
光除去用の段部を設けることを特徴とする光モジュー
ル。
1. A semiconductor laser, a lens, a holder containing the lens, and a receptacle core fixed to the holder by fitting and holding a ferrule of an optical plug of a connection partner. In an optical module in which a semiconductor laser and an optical fiber of a ferrule are optically coupled by the lens, coupling such that a circular opening is formed on the lens emission side with respect to the contact point of the holder with the lens about the optical axis. An optical module having a step for removing unnecessary light.
【請求項2】 円形開口の径をφ、光ファイバの開口数
をNA、レンズ側の円形開口端と光ファイバの光軸方向
距離をL1 、レンズ端部とレンズ側の円形開口端の光軸
方向距離をL2 としたとき、 0.9<φ/(NA×L1 )<1.3 且つ L2 <L
1 /2 を満たすような円形開口を形成する請求項1記載の光モ
ジュール。
2. The diameter of the circular opening is φ, the numerical aperture of the optical fiber is NA, the distance between the circular opening end on the lens side and the optical fiber in the optical axis direction is L 1 , and the light at the lens end and the circular opening end on the lens side is When the axial distance is L 2 , 0.9 <φ / (NA × L 1 ) <1.3 and L 2 <L
The optical module of claim 1 wherein a circular opening that satisfies 1/2.
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