TW201525552A - 光模組 - Google Patents

光模組 Download PDF

Info

Publication number
TW201525552A
TW201525552A TW103145106A TW103145106A TW201525552A TW 201525552 A TW201525552 A TW 201525552A TW 103145106 A TW103145106 A TW 103145106A TW 103145106 A TW103145106 A TW 103145106A TW 201525552 A TW201525552 A TW 201525552A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
optical
light
sleeve
disposed
substrate
Prior art date
Application number
TW103145106A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI638195B (zh
Inventor
Ayano Kon
Shimpei Morioka
Original Assignee
Enplas Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Enplas Corp filed Critical Enplas Corp
Publication of TW201525552A publication Critical patent/TW201525552A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI638195B publication Critical patent/TWI638195B/zh

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/4236Fixing or mounting methods of the aligned elements
    • G02B6/424Mounting of the optical light guide
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0232Optical elements or arrangements associated with the device
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/32Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/4228Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/4236Fixing or mounting methods of the aligned elements
    • G02B6/4239Adhesive bonding; Encapsulation with polymer material
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4249Packages, e.g. shape, construction, internal or external details comprising arrays of active devices and fibres
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4249Packages, e.g. shape, construction, internal or external details comprising arrays of active devices and fibres
    • G02B6/425Optical features
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022Mountings; Housings
    • H01S5/0225Out-coupling of light
    • H01S5/02255Out-coupling of light using beam deflecting elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4206Optical features
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4214Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical element having redirecting reflective means, e.g. mirrors, prisms for deflecting the radiation from horizontal to down- or upward direction toward a device
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/4228Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements
    • G02B6/423Passive alignment, i.e. without a detection of the degree of coupling or the position of the elements using guiding surfaces for the alignment
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4292Coupling light guides with opto-electronic elements the light guide being disconnectable from the opto-electronic element, e.g. mutually self aligning arrangements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/005Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022Mountings; Housings
    • H01S5/023Mount members, e.g. sub-mount members
    • H01S5/02325Mechanically integrated components on mount members or optical micro-benches
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/10Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/18Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
    • H01S5/183Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

光模組包括基板、發光元件、套管、光插座、貫通孔及接著劑。光插座包括包含第1光學面及第2光學面的光插座本體、以及2個支撐部。貫通孔包括被支撐部的前端部及套管包圍的2個第1貫通孔、以及被光插座本體、支撐部及套管包圍的2個第2貫通孔。藉此,即使利用接著劑將光插座及套管固定於基板,亦能使多個發光元件或多個受光元件與多個光傳輸體在光學上適當地連接。

Description

光模組
本發明是有關於一種具有光插座(receptacle)的光模組(module)。
自先前以來,在使用光纖或光波導等光傳輸體的光通信中,是使用包含面發光雷射(例如,垂直腔面發射型雷射(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL))等發光元件的光模組。光模組包括光插座,該光插座使自發光元件射出的、包含通信資訊的光入射至光傳輸體的端面。
例如,在專利文獻1中,記載有包括光連接器(optical connector)、及配置有發光元件的基板的光模組。光連接器包括光纖及連接器部,連接器部包括配置於多條光纖的前端部與發光元件之間的透鏡陣列(光插座)。並且,透鏡陣列包括:反射鏡,使自發光元件射出的光朝向光纖的前端部反射;以及聚光透鏡,使藉由反射鏡反射的光朝向光纖的前端部聚集。
於專利文獻1所記載的光模組中,使光連接器定位於基板的規定位置,且藉由將熱硬化性環氧樹脂接著劑塗抹於透鏡陣列的側面與基板的邊界並使該熱硬化性環氧樹脂接著劑熱硬化, 而將光連接器固定於基板。
在如上所述而製造的光模組中,自發光元件射出的光藉由反射鏡而朝向光纖的前端部反射,且經由聚光透鏡而到達光纖的前端部。
現有技術文獻 專利文獻
專利文獻1:日本專利特開2010-175942號公報。
然而,在專利文獻1所記載的光模組中,若使環氧樹脂接著劑硬化,則因環氧樹脂接著劑的收縮,透鏡陣列(聚光透鏡及反射鏡)會以被扯向環氧樹脂接著劑側(即側方)的方式變形。然後,環氧樹脂接著劑在已使透鏡陣列變形的狀態下硬化。因此,透鏡陣列在固定於基板之後亦保持著變形的狀態,從而存在無法將自發光元件射出的光適當地引導至光纖的端面的情況。如此一來,在專利文獻1所記載的透鏡陣列(光插座)中,存在利用接著劑進行固定時變形的課題。
本發明的目的在於提供一種包括即使利用接著劑進行固定亦難以變形的光插座的光模組。
本發明的光模組包括:基板;排列於所述基板上的多個發光元件或多個受光元件;套管(ferrule),保持多個光傳輸體, 所述多個光傳輸體是為了分別接收來自所述多個發光元件的光、或分別向所述多個受光元件射出光而排列;光插座,配置於所述基板上,並使所述套管固定,且用於使所述多個發光元件或所述多個受光元件與所述多個光傳輸體分別在光學上連接;4個貫通孔,沿大致垂直於所述基板的方向形成於所述套管及所述光插座的邊界;及接著劑,填充於所述4個貫通孔,將所述套管及所述光插座接著於所述基板;所述光插座包括:光插座本體,具有多個第1光學面及多個第2光學面,且以所述多個光傳輸體與所述多個第2光學面對向的方式,將所述套管固定於背面,所述多個第1光學面是為了使自所述多個發光元件射出的光分別入射、或使穿過內部的光朝向所述多個受光元件分別射出而排列,所述多個第2光學面是為了使經所述多個第1光學面入射的光朝向所述多個光傳輸體的端面分別射出、或使來自所述多個光傳輸體的光分別入射而排列;及2個支撐部,配置於所述套管的兩側面側,且基端連接於所述光插座本體;所述4個貫通孔包括:2個第1貫通孔,被所述支撐部的前端部及所述套管包圍;及2個第2貫通孔,被所述光插座本體、所述支撐部及所述套管包圍。
根據本發明,即使利用接著劑將光插座及套管固定於基板,亦能使多個發光元件或多個受光元件與多個光傳輸體在光學上適當地連接。
100、100'‧‧‧光模組
110‧‧‧光電轉換裝置
112‧‧‧基板
114‧‧‧發光元件
120、120'‧‧‧套管
121‧‧‧光傳輸體
122‧‧‧插入口
123‧‧‧凹部
124‧‧‧第1切口槽
125‧‧‧第2切口槽
130、130'‧‧‧光插座
131、131'‧‧‧光插座本體
132、132'‧‧‧支撐部
133‧‧‧第1光學面
134‧‧‧第3光學面
135‧‧‧第2光學面
136‧‧‧突起
137‧‧‧第3切口槽
138‧‧‧第4切口槽
140‧‧‧貫通孔
141‧‧‧第1貫通孔
142‧‧‧第2貫通孔
150‧‧‧接著劑的硬化物(接著劑)
D1、D2‧‧‧距離
圖1A、圖1B是表示本發明的一實施方式的光模組的構成的圖。
圖2A~圖2D是表示套管的構成的圖。
圖3A~圖3E是表示光插座的構成的圖。
圖4A、圖4B是表示接著劑硬化時的光模組的變形方向的圖。
圖5是關於光模組的變形的模擬結果。
以下,參照圖式,對本發明的實施方式進行詳細說明。
(光模組的構成)
圖1A、圖1B是表示本發明的一實施方式的光模組100的構成的圖。圖1A是光模組100的俯視圖,圖1B是圖1A所示的A-A線的剖視圖。另外,圖1B中,為了表示光插座130內的光路而省略了對光插座130的剖面所標註的影線。
如圖1A、圖1B所示,光模組100包括:基板安裝型光電轉換裝置110,包含基板112及發光元件114;套管120,保持光傳輸體121;光插座130,具有光插座本體131及2個支撐部132,使發光元件114與光傳輸體121的端面在光學上連接;貫通孔140,用於使套管120及光插座130固定於光電轉換裝置110的基板112;及接著劑150,填充於貫通孔140。光模組100中,利用接著劑150將光插座130固定(接著)於光電轉換裝置110(基板112)上,且利用接著劑的硬化物150將保持著光傳輸體121的 套管120固定於光插座130。藉此,光模組100可於發光元件114及光傳輸體121在光學上連接的狀態下使用。
光電轉換裝置110具有基板112及多個發光元件114。基板112為板狀的構件。於基板112上,排列有多個發光元件114。而且,於基板112,利用接著劑而固定(接著)有套管120及光插座130。基板112上的發光元件114的排列態樣並無特別限定。本實施方式中,發光元件114是以向垂直於基板112的表面的方向射出雷射光的方式,呈一行地配置於基板112上。發光元件114例如為垂直共振器面發光雷射(VCSEL)。
圖2A~圖2D是表示套管120的構成的圖。圖2A是套管120的俯視圖,圖2B是正視圖,圖2C是背面圖,圖2D是右側視圖。圖2A及圖2D中,以一點鏈線表示光傳輸體121。
如圖2A~圖2D所示,套管120保持多個光傳輸體121。套管120是具有規定厚度的大致矩形的構件,且固定於光插座130的背面側(光插座本體131的背面)。套管120具有插入口122、凹部123、2個第1切口槽124及2個第2切口槽125。套管120例如是使用環氧樹脂等熱硬化性樹脂或聚苯基均三嗪(poly(phenyl-s-triazine),PPST)等熱塑性樹脂且利用射出成形(根據需要而使用轉移(transfer)成形)成形而得。
插入口122內插入有光傳輸體121。插入口122的形狀只要能以可接收自光插座130射出的光的方式保持光傳輸體121,則無特別限定。插入口122既可為貫通孔,又可為有底的凹 部。本實施方式中,插入口122為開設於套管120的正面及背面的、與基板112的表面平行的貫通孔。而且,插入口122的數量及排列態樣亦無特別限定。本實施方式中,插入口122是以與光傳輸體121的數量(12個)相同的數量呈一行地配置。
凹部123使套管120相對於光插座130而定位。凹部123的形狀是與配置於光插座130的突起136互補的形狀。而且,凹部123的數量與突起136的數量相同。本實施方式中,凹部123是以自兩端夾住所排列的插入口122的方式配置有2個。
2個第1切口槽124配置於支撐部132的前端部側的兩側面。當從套管120的側面觀察時,第1切口槽124是沿與插入口122的軸方向正交的方向配置(參照圖2D)。第1切口槽124的與基板112表面平行的剖面的形狀為1/2個圓(半圓)。光模組100中,第1切口槽124是以與後述的第3切口槽137對向的方式配置。光模組100中,第1切口槽124與第3切口槽137一同構成第1貫通孔141。
2個第2切口槽125配置於光插座本體131側(支撐部132的基端部側)的側面的兩端部。當從套管120的側面觀察時,第2切口槽125是沿與插入口122的軸方向正交的方向而配置(參照圖2D)。第2切口槽125的與基板112的表面平行的剖面的形狀為1/4個圓(扇形)。光模組100中,第2切口槽125是以與後述的第4切口槽138對向的方式配置。光模組100中,第2切口槽125與第4切口槽138一同構成第2貫通孔142。
光傳輸體121接收自光插座130射出的光。光傳輸體121的端部由套管120保持。藉此,光傳輸體121配置於可接收自光插座130射出的光的位置。光傳輸體121的數量及排列態樣並無特別限定。本實施方式中,12個光傳輸體121以接收自光插座130射出的光的方式,與基板112的表面平行地配置成一行。光傳輸體121的種類並無特別限定,包括光纖、光波導等。本實施方式中,光傳輸體121是光纖。光纖既可為單模(single mode)方式的光纖,亦可為多模(multi mode)方式的光纖。
圖3是表示一實施方式的光插座130的構成的圖。圖3A是光插座的俯視圖,圖3B是仰視圖,圖3C是正視圖,圖3D是背面圖,圖3E是右側視圖。
如圖3A~圖3E所示,光插座130是俯視時為方形的U字(字)形狀的構件。光插座130包括光插座本體131及2個支撐部132。光插座本體131及支撐部132是以與自第2光學面135射出的光的光軸平行的面作為對稱面而面對稱的形狀。
光插座本體131具有透光性,使自發光元件114射出的光入射且使其朝向光傳輸體121的端面射出。光插座本體131是大致長方體的形狀。光插座本體131包括多個第1光學面(入射面)133、第3光學面(反射面)134、多個第2光學面(射出面)135及2個突起136。光插座本體131是利用對於光通信中使用的波長的光具有透光性的材料而形成。此種材料的示例中包含聚醚醯亞胺(polyetherimide,PEI)或環狀烯烴樹脂等透明樹脂。而且, 光插座本體131例如可藉由射出成形而製造。
第1光學面133是使自發光元件114射出的雷射光折射而入射至光插座本體131內部的入射面。第1光學面133的數量及排列態樣並無特別限定。多個第1光學面133既可排列成1行,亦可排列成2行以上。本實施方式中,12個第1光學面133在光插座本體131的底面側,以與發光元件114分別對向的方式排列成一行。第1光學面133的形狀並無特別限定。本實施方式中,第1光學面133的形狀是朝向發光元件114為凸狀的凸透鏡面。而且,第1光學面133的俯視時的形狀為圓形。第1光學面133的中心軸較佳為與發光元件114的發光面(及基板112的表面)垂直。而且,第1光學面133的中心軸較佳為與自發光元件114射出的雷射光的光軸一致。經第1光學面133(入射面)入射的光朝向第3光學面134(反射面)行進。
第3光學面134是使經第1光學面133入射的光朝向第2光學面135反射的反射面。第3光學面134是以如下方式傾斜:隨著自光插座本體131的底面朝向頂面而與光傳輸體121接近。第3光學面134相對於自發光元件114射出的光軸的傾斜角度並無特別限定。本實施方式中,第3光學面134的傾斜角度相對於經第1光學面133入射的光的光軸成45°。第3光學面134的形狀並無特別限定。本實施方式中,第3光學面134的形狀為平面。於第3光學面134上,經第1光學面133入射的光是以大於臨界角的入射角而入射。第3光學面134使所入射的光朝向第2光學 面135全反射。即,於第3光學面134(反射面)上,入射有規定的光通量直徑的光,且規定的光通量直徑的光朝向第2光學面135(射出面)射出。
第2光學面135是使經第3光學面134全反射的光朝向光傳輸體121的端面射出的射出面。第2光學面135的數量及排列態樣並無特別限定。多個第2光學面135既可排列成1行,亦可排列成2行以上。本實施方式中,12個第2光學面135在光插座本體131的背面,以與光傳輸體121的端面分別對向的方式配置成一行。第2光學面135的形狀並無特別限定。本實施方式中,第2光學面135的形狀是朝向光傳輸體121的端面為凸狀的凸透鏡面。藉此,可使經第3光學面134反射的規定的光通量直徑的光與光傳輸體121的端面有效率地連接。第2光學面135的中心軸較佳為與光傳輸體121的端面的中心軸一致。
2個突起136配置於光插座本體131的背面。2個突起136配置於分別與凹部123對應的位置。藉由使保持著光傳輸體121的套管120的2個凹部123分別嵌合於光插座本體131的2個突起136,可使光傳輸體121相對於光插座本體131而定位。
支撐部132大致為長方體,且配置於固定在光插座本體131的背面的套管120的兩側。支撐部132的基端(正面)分別連接於光插座本體131的兩端部。即,支撐部132以與自第2光學面135射出的光的光軸相同的朝向配置。支撐部132既可利用與光插座本體131相同的透光性材料而形成,亦可利用與光插座本 體131不同的非透光性材料而形成。例如,支撐部132可利用與光插座130相同的材料、藉由射出成形而一體地製造。支撐部132包括2個第3切口槽137及2個第4切口槽138。
第3切口槽137配置於支撐部132的前端部、且位於支撐部132的套管120側的側面。具體而言,第3切口槽137的位置較佳為,在自第2光學面135射出的光的光軸方向上,配置於相對於自支撐部132的前端至第1光學面133的中心的距離、距支撐部132的前端為20%的距離的位置。第3切口槽137的與自第2光學面135射出的光相同的方向上的剖面形狀並無特別限定。本實施方式中,第3切口槽137的與基板112的表面平行的剖面的形狀為1/2個圓(半圓)。光模組100中,第3切口槽137是以與所述第1切口槽124對向的方式配置。而且,光模組100中,第3切口槽137與第1切口槽124一同構成第1貫通孔141。
第4切口槽138配置於支撐部132的套管120側的側面、且位於光插座本體131及支撐部132的連接部。第4切口槽138的與自第2光學面135射出的光的光軸相同的方向上的剖面形狀並無特別限定。本實施方式中,第4切口槽138的與基板112的表面平行的剖面的形狀為3/4個圓(扇形)。光模組100中,第4切口槽138是以與所述第2切口槽125對向的方式配置。而且,光模組100中,第4切口槽138的內面與第2切口槽125一同構成第2貫通孔142。
返回至光模組100的說明。貫通孔140儲存接著劑,以 便將套管120及光插座130安裝(固定)於基板112。因此,於貫通孔140內填充有接著劑的硬化物150。如圖1A所示,貫通孔140包括2個第1貫通孔141及2個第2貫通孔142。藉由將套管120固定於光插座130,而由第1切口槽124及第3切口槽137構成第1貫通孔141,由第2切口槽125及第4切口槽138構成第2貫通孔142。
第1貫通孔141配置於套管120及支撐部132的邊界。第1貫通孔141的內面包括第1切口槽124的內面及第3切口槽137的內面。第1貫通孔141的套管120側的內面為第1切口槽124的內面,第1貫通孔141的支撐部132側的內面為第3切口槽137的內面。第1貫通孔141配置於支撐部132的前端部。具體而言,第1貫通孔141較佳為,在第2光學面135及多個光傳輸體121之間的光的光軸方向上,配置於相對於自支撐部132的前端至第1光學面133的中心的距離D1、距支撐部132的前端為20%的距離D2的位置(參照圖1A)。第1貫通孔141的形狀並無特別限定。本實施方式中,第1貫通孔141的形狀為圓柱形狀。第1貫通孔141的開口部的大小並無特別限定。第1貫通孔141的開口部的大小根據光插座130及套管120的材料或大小、填充的接著劑的特性而適當設定即可。而且,接著劑只要能以使光插座130於光電轉換裝置110(基板112)上不會變形的方式進行接著,則無特別限定。例如,接著劑亦可為填充於第1貫通孔141的填充材或將密封材填入至第1貫通孔141而成者。而且,亦可使用公 知的熱硬化性環氧樹脂接著劑或紫外線硬化性樹脂接著劑等。
第2貫通孔142配置於套管120、支撐部132及光插座本體131的邊界。第2貫通孔142的內面包括第2切口槽125的內面及第4切口槽138的內面。第2貫通孔142的套管120側的內面為第2切口槽125的內面,第2貫通孔142的支撐部132側的內面為第4切口槽138的內面。第2貫通孔142的形狀並無特別限定。本實施方式中,第2貫通孔142的形狀為圓柱形狀。第2貫通孔142的開口部的大小並無特別限定。第2貫通孔142的開口部的大小根據光插座130及套管120的材料或大小、填充的接著劑的特性而適當設定即可。而且,作為填充於第2貫通孔142的接著劑,可使用與填充於第1貫通孔141的接著劑相同者。
套管120及光插座130是在相對於基板112定位之後,藉由將接著劑填充於貫通孔140(2個第1貫通孔141及2個第2貫通孔142)並使其硬化,而固定於基板112。
更具體而言,以各第1光學面133的中心軸與自發光元件114射出的雷射光的光軸一致的方式,使光插座130相對於基板112定位。接著,以各第2光學面135的中心軸與光傳輸體121的受光面的中心軸一致的方式,使套管120相對於光插座130定位。並且,以與第1貫通孔141及第2貫通孔142的內周面的全周及基板112相接的方式,將接著劑填充於第1貫通孔141及第2貫通孔142之後,使接著劑硬化。例如,當使用熱硬化性環氧樹脂接著劑時,對接著劑進行加熱。藉由該等步驟,將光插座130 及套管120固定於基板112。另外,亦可於使套管定位於光插座130之後,使套管120及光插座130相對於基板112定位。
圖4A、圖4B是表示接著劑硬化時的光模組100(光插座130及套管120)的變形方向的圖。圖4A是表示無貫通孔140、於光插座130'的外側塗抹有接著劑時的光模組100'的變形方向的示意圖。圖4B是表示本發明的光模組100的變形方向的示意圖。另外,圖4A、圖4B中省略了光傳輸體121。
如圖4A的實線箭頭所示,於無貫通孔140而包括光插座130'的光模組100'中,當於支撐部132'的外側的側面利用接著劑進行固定時,支撐部132'會以被扯向外側(接著劑的硬化物150側)的方式變形。此時,支撐部132'的基端部連接於光插座本體131',故而,前端側較之基端側更大幅地變形。而且,隨著支撐部132'朝向外側變形,光插座本體131'會向套管120'側呈凸狀地變形。
另一方面,如圖4B所示,本實施方式的光模組100中,因伴隨硬化而產生的接著劑的收縮,使得與接著劑的硬化物150相接的套管120(第1切口槽124的內面;參照虛線箭頭)及支撐部132(第3切口槽137的內面;參照實線箭頭)被扯向第1貫通孔141的中心。而且,如圖4B所示,因伴隨硬化而產生的接著劑的收縮,使得與接著劑相接的套管120(第2切口槽125的內面;參照虛線箭頭)、光插座本體131及支撐部132(第4切口槽138的內面;參照實線箭頭)被扯向第2貫通孔142的中心。本實施 方式中,接著劑與貫通孔140的內周面相接。因此,作用於套管120及光插座130且使其等變形的、因接著劑的收縮而產生的平面方向上的力被相互抵消。因此可知,藉由抑制光插座本體131向套管120側的變形,第1光學面133、第2光學面135及第3光學面134的變形減少,從而能抑制光模組100的變形。
(模擬)
接著,對於光插座本體向套管側的變形進行研究。關於本發明的光模組100,針對利用熱硬化性環氧樹脂接著劑固定時的(加熱之後的)第1光學面133的移動距離(光插座130的變形量)進行模擬。因加熱而產生的各第1光學面133的平面方向(X軸方向)上的移動距離是藉由有限元素法(finite element method)進行分析。而且,為了進行比較,亦對如圖4A所示的、無貫通孔140的模組100'進行模擬。將為了模擬而設定的各參數示於表1中。模擬中的熱硬化性環氧樹脂接著劑的硬化溫度設為100℃,硬化時間設為1小時。而且,第1貫通孔141配置於相對於自支撐部132的前端至第1光學面133中心的距離、距支撐部132的前端為14%的距離。另外,光插座為相對於對稱面而面對稱的形狀,因此,僅對右半部分進行模擬。而且,第1光學面133是以最左側的第1光學面133作為第1個,對各第1光學面133標註編號直至第12個為止。因此,本模擬中,針對第7個第1光學面133~第12個第1光學面133的移動距離進行模擬。
圖5是表示各第1光學面(入射面)的編號與因接著劑的硬化而產生的第1光學面的移動距離的關係的圖表。此處,所謂「X軸方向」是指沿第2光學面的中心軸的方向(圖3A、圖3B中的上下方向)。該圖表中,橫軸是藉由上文所述的方法標註的第1光學面133的編號。縱軸表示自接著劑硬化前的第1光學面133的位置算起的、接著劑硬化後的第1光學面133的移動距離。黑色圓形符號表示使用圖4A所示的比較例的光模組100'時的模擬結果,白色圓形符號表示使用圖1A、圖1B所示的本發明的光模組100的模擬結果。
如圖5所示,可知,於無貫通孔140的比較例的光模組100'中,因接著劑的硬化,第1光學面133在X軸方向上大幅移動。另一方面,可知,於具有貫通孔140的光模組100中,第1光學面133的移動得到抑制。另外,只要第1貫通孔141的中心的位置處於相對於自支撐部132的前端至第1光學面133中心的距離、距支撐部132的前端為20%的位置,則未發現X軸方向上的移動距離產生大的差異。
(效果)
如以上所述,本發明的光模組100包括:2個第1貫通孔141, 配置於支撐部132的前端部,且內面被支撐部132及套管120包圍;及2個第2貫通孔142,內面被支撐部132、套管120及光插座本體131包圍。藉此,作用於套管120及光插座130而使其等變形的、因接著劑的收縮而產生的平面方向上的力被相互抵消。因此,本發明的光模組100即使在使用接著劑將光插座130及套管120固定於基板112時,亦能抑制變形。
另外,多個第1光學面133亦可配置於光插座本體131的正面側,多個第2光學面135亦能以與第1光學面133對向的方式配置於光插座本體131的背面側。此時,無需反射面。而且,第1貫通孔141配置於支撐部132的前端部。
而且,所述實施方式的光模組100亦可對自發光元件114射出的雷射光的輸出(例如,強度或光量)進行監視。雖未特別圖示,但此時,光模組100的光電轉換裝置110包括基板112、發光元件114、配置於基板112的受光元件、及控制部,該控制部基於由受光元件接收的監視光的強度或光量而對自發光元件114射出的雷射光的輸出進行控制。而且,光插座130包括分離部,該分離部將經第1光學面入射的光分離為朝向光傳輸體121的信號光、與朝向受光元件的監視光。
而且,關於所述各實施方式的光插座,已表示第1光學面133及第2光學面135為凸透鏡面的情況,但第1光學面133及第2光學面135亦可為平面。具體而言,亦可為僅第1光學面133為平面,又可為僅第2光學面135為平面。當第1光學面133 形成為平面時,例如,第3光學面134以能作為凹面鏡發揮功能的方式形成。而且,當藉由第1光學面133或第3光學面134等而使即將到達第2光學面135之前的光有效地集中時,第2光學面135亦可形成為平面。
而且,所述各實施方式的光插座亦可用於接收側的光模組。此時,接收用的光模組包含用以接收光的多個受光元件來代替多個發光元件114。多個受光元件分別排列於與發光元件相同的位置。於接收用的光模組中,第2光學面135成為入射面,第1光學面133成為射出面。自光傳輸體121的端面射出的光自第2光學面135入射至光插座內。並且,已入射至光插座的光經第3光學面134反射而自第1光學面133朝向受光元件射出。而且,於無反射面的光模組中,已入射至光插座的光是自第1光學面133朝向受光元件而射出。
本申請案主張基於2013年12月24日提出的日本專利特願2013-265288的優先權。所述申請案說明書及圖式中所記載的內容全部被援用於本申請案說明書中。
[產業上之可利用性]
本發明的光模組適用於利用光傳輸體的光通信中。
100‧‧‧光模組
110‧‧‧光電轉換裝置
112‧‧‧基板
114‧‧‧發光元件
120‧‧‧套管
121‧‧‧光傳輸體
130‧‧‧光插座
131‧‧‧光插座本體
132‧‧‧支撐部
133‧‧‧第1光學面
134‧‧‧第3光學面
135‧‧‧第2光學面
140‧‧‧貫通孔槽
141‧‧‧第1貫通孔
142‧‧‧第2貫通孔
150‧‧‧接著劑的硬化物(接著劑)
D1、D2‧‧‧距離

Claims (4)

  1. 一種光模組,包括:基板;多個發光元件或多個受光元件,排列於所述基板上;套管,保持多個光傳輸體,所述多個光傳輸體是為了分別接收來自所述多個發光元件的光、或分別向所述多個受光元件射出光而排列;光插座,配置於所述基板上,並使所述套管固定,且用於使所述多個發光元件或所述多個受光元件與所述多個光傳輸體分別在光學上連接;4個貫通孔,沿大致垂直於所述基板的方向形成於所述套管及所述光插座的邊界;及接著劑,填充於所述4個貫通孔,將所述套管及所述光插座接著於所述基板;並且所述光插座包括:光插座本體,具有多個第1光學面及多個第2光學面,且以所述多個光傳輸體與所述多個第2光學面對向的方式,將所述套管固定於背面,所述多個第1光學面是為了使自所述多個發光元件射出的光分別入射、或使穿過內部的光朝向所述多個受光元件分別射出而排列,所述多個第2光學面是為了使經所述多個第1光學面入射的光朝向所述多個光傳輸體的端面分別射出、或使來自所述多個光傳輸體的光分別入射而排列;及 2個支撐部,配置於所述套管的兩側面側,且基端連接於所述光插座本體;所述4個貫通孔包括:2個第1貫通孔,被所述支撐部的前端部及所述套管包圍;及2個第2貫通孔,被所述光插座本體、所述支撐部及所述套管包圍。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的光模組,其中所述光插座本體更包括反射面,所述反射面使經所述多個第1光學面入射的光朝向所述多個第2光學面反射、或使經所述多個第2光學面入射的光朝向所述多個第1光學面反射。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的光模組,其中所述多個第1光學面配置於所述光插座本體的底面側,所述多個第2光學面配置於所述光插座本體的背面側,所述第1貫通孔於所述多個第2光學面及所述多個光傳輸體之間的光的光軸方向上,配置於相對於自所述支撐部的前端至所述第1光學面的中心的距離、距所述支撐部的前端為20%的距離的位置。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的光模組,其中所述多個第1光學面配置於所述光插座本體的正面側,所述多個第2光學面配置於所述光插座本體的背面側,所述第1貫通孔於所述多個第2光學面及所述多個光傳輸體之間的光的光軸方向上,配置於相對於自所述支撐部的前端至所 述第1光學面的中心的距離、距所述支撐部的前端為20%的距離的位置。
TW103145106A 2013-12-24 2014-12-24 光模組 TWI638195B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-265288 2013-12-24
JP2013265288A JP6209441B2 (ja) 2013-12-24 2013-12-24 光モジュール

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201525552A true TW201525552A (zh) 2015-07-01
TWI638195B TWI638195B (zh) 2018-10-11

Family

ID=53478656

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW103145106A TWI638195B (zh) 2013-12-24 2014-12-24 光模組

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9645330B2 (zh)
JP (1) JP6209441B2 (zh)
CN (1) CN105849612B (zh)
TW (1) TWI638195B (zh)
WO (1) WO2015098802A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017062342A (ja) * 2015-09-24 2017-03-30 富士通コンポーネント株式会社 光モジュール及びその製造方法
JP2018097032A (ja) * 2016-12-08 2018-06-21 株式会社エンプラス 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
JP2018097146A (ja) * 2016-12-13 2018-06-21 株式会社エンプラス 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
US11105985B2 (en) 2020-01-31 2021-08-31 Corning Research & Development Corporation Lens-based connector assemblies having precision alignment features and methods for fabricating the same
US11249257B2 (en) 2020-01-31 2022-02-15 Corning Research & Development Corporation Ferrule assemblies having a lens array
US20230314726A1 (en) * 2022-03-30 2023-10-05 Enplas Corporation Ferrule, optical connector, and optical connector module

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4166149B2 (ja) * 2003-12-24 2008-10-15 ヒロセ電機株式会社 光路変換光導波路コネクタ
JP2005317658A (ja) * 2004-04-27 2005-11-10 Mitsubishi Electric Corp 光・電気一括接続基板
JP2008151931A (ja) * 2006-12-15 2008-07-03 Hakusan Mfg Co Ltd 光コネクタ用フェルール、光コネクタおよび光コネクタの製造方法
JP5019639B2 (ja) 2009-01-30 2012-09-05 古河電気工業株式会社 並列光伝送装置
JP5702596B2 (ja) * 2010-10-28 2015-04-15 株式会社エンプラス レンズアレイおよびこれを備えた光モジュール
WO2013183273A1 (ja) * 2012-06-05 2013-12-12 株式会社エンプラス 光レセプタクルおよびこれを備えた光モジュール
US10698165B2 (en) * 2013-03-15 2020-06-30 Te Connectivity Corporation Multi-fiber ferrule connector

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015121666A (ja) 2015-07-02
TWI638195B (zh) 2018-10-11
CN105849612B (zh) 2017-09-05
US20170038539A1 (en) 2017-02-09
US9645330B2 (en) 2017-05-09
CN105849612A (zh) 2016-08-10
JP6209441B2 (ja) 2017-10-04
WO2015098802A1 (ja) 2015-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI638195B (zh) 光模組
JP6289830B2 (ja) 光レセプタクルおよび光モジュール
US9939594B2 (en) Optical receptacle and optical module
CN110892303B (zh) 光插座及光模块
US9971106B2 (en) Optical receptacle and optical module
TWI609205B (zh) Optical socket and light module with it
TWI587013B (zh) 光插座及光模組
TWI634356B (zh) 光插座及光模組
TWI668478B (zh) 光插座與光模組
JP6357320B2 (ja) 光レセプタクルおよび光モジュール
US10120143B2 (en) Optical receptacle and optical module
US20190101710A1 (en) Optical receptacle and optical module
JP6494216B2 (ja) 光レセプタクルおよび光モジュール
WO2020170821A1 (ja) 光レセプタクルおよび光モジュール

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees