TWI579610B - 光插座及具備其的光模組 - Google Patents

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Description

光插座及具備其的光模組
本發明是有關於一種光插座及具備其的光模組。本發明特別是有關於一種適合於將發光元件與光傳送體進行光學耦合的光插座及具備其的光模組。
先前，在使用了光纖的光通信中，使用具備面發光雷射(例如，垂直共振腔面射型雷射(Vertical Cavity Surface Emitting Laser，VCSEL))等發光元件的光模組。
此種光模組中使用了被稱作光插座的光模組零件。該光插座藉由使自發光元件出射的包含通信資訊的光與光纖的端面耦合，而用於經由光纖進行的光傳送中。
而且，先前，在光模組中，以發光元件相對於溫度變化的輸出特性的穩定化或光輸出的調整為目的，提出了用以對自發光元件出射的光(強度或光量)進行監控(監視)的各種提案。
例如，專利文獻1中，作為由本發明者所完成的發明， 而提出了具備作為光插座的一形態的透鏡陣列(lens array)的光模組的發明。在專利文獻1所記載的發明中，自發光元件出射的雷射光首先入射至第1透鏡面，繼而，藉由反射面而朝向光纖側反射，然後，藉由配置於透鏡陣列本體的凹部內的反射/透過層，分離為朝向光纖的耦合光與監控光。然後，耦合光依次經過配置於凹部內的稜鏡及填充材料、與透鏡陣列本體之後，自第2透鏡面朝向光纖的端面出射。另一方面，監控光在經過了透鏡陣列本體之後，自第3透鏡面朝向受光元件出射。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2011-133807號公報
根據專利文獻1記載的發明，可利用反射/透過層的反射及透過，在適當確保耦合光的光路的同時簡便且確實地獲取監控光。
本發明者依據上述專利文獻1記載的發明的優點，為了實現製造容易性的提高而進一步進行積極研究，從而完成了本發明。
本發明的目的在於提供一種光插座及具備其的光模組，上述光插座相比於一體地製造進行發光元件的光的入射及監 控光的出射的面與耦合光的出射面的情況，而可更簡便且高精度地製造各光學面，藉此可在確保光學性能的同時提高製造容易性。
本發明是有關於以下的光插座及光模組。
[1]一種光插座，在配置於光電轉換裝置與光傳送體之間的狀態下，可使發光元件與上述光傳送體光學耦合，上述光電轉換裝置具有上述發光元件及接收用以對自上述發光元件出射的光進行監控的監控光的受光元件，上述光插座包括：透光性的光學板，與上述光電轉換裝置相向而配置；透光性的光學區塊，相對於上述光學板配置於上述光電轉換裝置的相反側；以及透光性的填充材料，填充於上述光學區塊與上述光學板之間，上述光學板包括：板外表面，進行來自上述發光元件的上述光的入射及朝向上述受光元件的上述監控光的出射；板內表面，相對於上述板外表面而在上述光電轉換裝置的相反側平行地配置，供朝向上述板外表面的入射後的上述發光元件的光及來自上述板外表面的出射前的上述監控光通過；以及光學板側嵌合部，配置於上述板內表面上，用以使上述光學板與上述光學區塊嵌合，上述光學區塊包括：板對向面，在上述板內表面的附近位置以與上述板內表面相向的方式而配置；入射面，配置於上述板對向面上，供通過上述板內表面後的上述發光元件的光入射；反射面，在上述入射面的相反側以相對於上述入射面具有規定的傾斜角的方式而配置，入 射至上述入射面的上述發光元件的光到達上述反射面，且使上述到達的發光元件的光朝向上述光傳送體側反射；凹部，在上述板對向面的上述光傳送體側的位置，以向上述板內表面側開口的方式而凹設，且供藉由上述反射面反射的上述發光元件的光通過；反射/透過層，構成上述凹部的上述光傳送體側的內側面並且配置於相對於上述入射面具有規定的傾斜角的上述凹部的內斜面上，通過上述凹部的上述發光元件的光到達上述反射/透過層，使上述到達的發光元件的光以規定的反射率作為上述監控光而朝向上述板內表面反射，並且以規定的透過率作為應與上述光傳送體耦合的耦合光而向上述光傳送體側透過；出射面，藉由上述反射/透過層透過的上述耦合光到達上述出射面，且使上述到達的耦合光朝向上述光傳送體出射；以及光學區塊側嵌合部，配置於上述板對向面的與上述光學板側嵌合部相對應的位置，且與上述光學板側嵌合部嵌合，上述填充材料至少填充於上述凹部內及上述凹部與上述板內表面之間。
[2]如[1]所述的光插座，上述光學區塊及上述填充材料的各自的折射率以彼此的折射率差為規定值以下的方式而選擇。
[3]如[2]所述的光插座，上述填充材料亦填充於上述入射面與上述板內表面之間，上述光學板的折射率以與上述光學區塊及上述填充材料的折射率差為上述規定值以下的方式選擇。
[4]如[1]至[3]中任一項所述的光插座，上述填充材料包 含紫外線硬化型黏接劑，上述光學板及上述光學區塊的至少一者使用紫外線透過性的材料而形成。
[5]如[1]至[4]中任一項所述的光插座，上述反射面為如下的全反射面，即，上述發光元件的光以比臨界角大的入射角入射，且使該入射的發光元件的光朝向上述光傳送體側全反射。
[6]如[1]至[5]中任一項所述的光插座，在上述板外表面上的與上述發光元件相對應的位置配置著第1透鏡面，上述第1透鏡面使上述發光元件的光朝向上述反射面側入射，上述出射面為第2透鏡面。
[7]如[6]所述的光插座，在上述板外表面上的與上述受光元件相對應的位置配置著第3透鏡面，上述第3透鏡面使上述監控光朝向上述受光元件出射。
[8]一種光模組，包括：[1]~[7]中任一項所述的光插座；以及[1]所述的光電轉換裝置。
根據[1]的發明，在光學板形成進行發光元件的光的入射及監控光的出射的板外表面，在光學區塊形成出射耦合光的出射面，藉此可簡便且高精度地形成各光學面。此外，可藉由嵌合部的嵌合而簡便且精度優良地組合光學板與光學區塊，因而可容易地製造確保了尺寸精度的光插座。
根據[2]的發明，可使反射面與出射面之間的光路位於大 致同一直線上。因此，在製品檢查時，在確認到光傳送體的耦合光的耦合位置的偏移的情況下，可減少需要用以消除該偏移的尺寸調整的部位，從而可進一步有助於製造的容易化。
根據[3]的發明，可抑制板內表面及板對向面的菲涅耳(Fresnel)反射而提高光的利用效率。
根據[4]的發明，藉由穩定且有效地固定光學板與光學區塊，而可提高機械強度及製造效率。
根據[5]的發明，因可容易地形成反射面，故可抑制零件個數及成本。
根據[6]的發明，藉由在光學板形成第1透鏡面，在光學區塊形成第2透鏡面，而可簡便且高精度地形成各透鏡面。
根據[7]的發明，藉由在光學板形成第1透鏡面及第3透鏡面，在光學區塊形成第2透鏡面，而可簡便且高精度地形成各透鏡面。
根據[8]的發明，可容易地製造確保了尺寸精度的光模組。
這樣，根據本發明，相比於一體地製造進行發光元件的光的入射及監控光的出射的面與耦合光的出射面的情況，而可更簡便且高精度地製造各光學面，藉此可在確保光學性能的同時提高製造容易性。
1‧‧‧光模組
2‧‧‧透鏡陣列
3‧‧‧光學板
3a‧‧‧下端面
3a'‧‧‧板外表面
3a"‧‧‧光學板3的周緣部
3b‧‧‧板內表面(上端面)
3c‧‧‧左端面
3d‧‧‧右端面
3e‧‧‧前端面
3f‧‧‧後端面
4‧‧‧光學區塊
5‧‧‧填充材料
7‧‧‧光電轉換裝置
8‧‧‧光纖
8a‧‧‧各光纖8的端面
9‧‧‧半導體基板
10‧‧‧發光元件
11‧‧‧第1透鏡面(凸透鏡面)
12‧‧‧第2透鏡面(出射面)
13‧‧‧第3透鏡面(凸透鏡面)
14‧‧‧受光元件
15‧‧‧光連接器
17‧‧‧光學區塊本體
17a‧‧‧下端面
17b‧‧‧最上端水平面
17c‧‧‧上端右傾斜面
17d‧‧‧上端最下水平面
17e‧‧‧左端面
17e'‧‧‧中央側的規定範圍的俯視時為大致長方形狀的部位
17e"‧‧‧包圍部位17e'的周邊側的部位
17f‧‧‧右端面
17g‧‧‧前端面
17h‧‧‧後端面
18‧‧‧光學板收容凹部
18a‧‧‧光學板收容凹部18的內底面(板對向面)
18b‧‧‧光學板收容凹部18的左內側面
18c‧‧‧光學板收容凹部18的右內側面
18d‧‧‧光學板收容凹部18的前內側面
18e‧‧‧光學板收容凹部18的後內側面
19‧‧‧入射面
20‧‧‧反射/透過層
21‧‧‧嵌合銷
22‧‧‧凸緣部
23‧‧‧反射面
24‧‧‧反射/透過層配置用凹部
24a‧‧‧反射/透過層配置用凹部24的右內側面
24b‧‧‧反射/透過層配置用凹部24的左內側面
25‧‧‧嵌合孔
26‧‧‧光纖定位銷
28‧‧‧空洞部
La‧‧‧雷射光
Lc‧‧‧光纖耦合光
Lm‧‧‧監控光
OA(1)‧‧‧各第1透鏡面11上的光軸
OA(2)‧‧‧各第2透鏡面12上的光軸
圖1是將本發明的光模組的概要、連同作為本發明的光插座的透鏡陣列的縱剖面圖一併表示的概略構成圖。
圖2是圖1所示的透鏡陣列的光學板的仰視立體圖。
圖3是光學板的底視圖。
圖4是光學板的正視圖。
圖5是光學板的右側視圖。
圖6是圖1所示的透鏡陣列的光學區塊的仰視立體圖。
圖7是光學區塊的正視圖。
圖8是光學區塊的左側視圖。
圖9是光學區塊的底視圖。
以下，參照圖1~圖9對本發明的光插座及光模組的實施形態進行說明。
此處，圖1是將本實施形態的光模組1的概要、連同作為本實施形態的光插座的透鏡陣列2的縱剖面圖一併表示的概略構成圖。
而且，圖2~圖5表示圖1所示的透鏡陣列2的後述的光學板3。具體而言，圖2是光學板3的仰視立體圖，圖3是光學板3的底視圖，圖4是光學板3的正視圖，圖5是圖4所示的光學板3的右側視圖。
進而，圖6~圖9表示圖1所示的透鏡陣列2的後述的光學區塊4。具體而言，圖6是光學區塊4的仰視立體圖，圖7是光學區塊4的正視圖，圖8是圖7所示的光學區塊4的左側視圖，圖9是圖7所示的光學區塊4的底視圖。
回到圖1，本實施形態的透鏡陣列2配置於光電轉換裝置7與作為光傳送體的光纖8之間。圖1中，光電轉換裝置7配置於透鏡陣列2的下側，光纖8配置於透鏡陣列2的左側。
[光電轉換裝置的具體構成]
光電轉換裝置7在半導體基板9的透鏡陣列2側的面(圖1的上表面)，具有向相對於該面垂直的方向(圖1的上方向)出射(發出)雷射光La的多個發光元件10。該些發光元件10構成上述VCSEL(垂直共振器面發光雷射)。另外，圖1中，各發光元件10沿著圖1的紙面垂直方向排列。而且，光電轉換裝置7在半導體基板9的透鏡陣列2側的面、且相對於各發光元件10的圖1的左方位置，具有多個受光元件14，該受光元件14接收用以對自各發光元件10分別出射的雷射光La的輸出(例如，強度或光量)進行監控的監控光Lm且數量與發光元件10相同。另外，受光元件14排列在與發光元件10相同的方向上，且相互對應的元件10、14彼此之間，排列方向上的位置相互一致。亦即，受光元件14以與發光元件10相同的間距而排列。該受光元件14亦可為光偵測器(photodetector)。而且，受光元件14只要至少配置一個即可， 可不必與發光元件10配置相同數量，亦可比發光元件10的數量少。進而，雖未圖示，光電轉換裝置7上連接著控制電路，該控制電路根據藉由受光元件14而接收的監控光Lm的強度或光量來對自發光元件10發出的雷射光La的輸出進行控制。上述光電轉換裝置7，例如在使半導體基板9抵接於透鏡陣列2的狀態下，相對於透鏡陣列2而相向配置。而且，該光電轉換裝置7，例如藉由彈簧夾頭(clamp spring)等未圖示的公知的固定機構而安裝在透鏡陣列2上，藉此連同透鏡陣列2一併構成光模組1。
[光纖的具體構成]
而且，本實施形態的光纖8與發光元件10及受光元件14配設相同數量，且沿著圖1的紙面垂直方向以與發光元件10相同的間距而排列。各光纖8為彼此相同尺寸的例如多模(multimode)方式的光纖8。各光纖8的端面8a側的部位保持於MT連接器等多芯總括型的光連接器15內。上述光纖8例如在使光連接器15的透鏡陣列2側的端面抵接於透鏡陣列2的狀態下，藉由未圖示的公知的固定機構(例如，彈簧夾頭等)而安裝於透鏡陣列2。
而且，透鏡陣列2在配置於上述光電轉換裝置7與光纖8之間的狀態下，使各發光元件10與各光纖8的端面8a光學耦合。
[透鏡陣列的具體構成]
若對透鏡陣列2進行進一步詳細敍述，則如圖1所示，透鏡陣列2包括：與光電轉換裝置7相向而配置的透光性的光學板3， 相對於該光學板3配置於光電轉換裝置7的相反側(圖1的上側)的透光性的光學區塊4，以及配置於該光學區塊4與光學板3之間的透光性的填充材料5。
[光學板的詳情]
此處，首先，若對光學板3的詳情進行說明，則如圖1~圖5所示，光學板3的外形形成為大致矩形平板狀。
亦即，如圖1~圖5所示，由下端面3a、上端面3b、左端面3c、右端面3d、前端面3e及後端面3f的各平面構成光學板3的大致外形。
上下的端面3a、3b彼此、左右的端面3c、3d彼此、前後的端面3e、3f彼此均相互平行。而且，上下的端面3a、3b與前後左右的端面3c~3f相互垂直。
<關於板外表面>
上述光學板3的下端面3a中，佔據圖3的中央側的幾乎整個範圍的俯視時大致為矩形狀的部位3a'，形成為比周緣部3a"更向圖1的上方凹入的凹入平面。該部位3a'為進行來自發光元件10的雷射光La的入射及朝向受光元件14的監控光Lm的出射的板外表面3a'。
<關於第1透鏡面>
雷射光La對於上述板外表面3a'的入射可經由板外表面3a'的平面區域來進行，而本實施形態中是藉由雷射光La的光束徑的控 制並經由適合的機構來進行。
亦即，如圖1~圖4所示，在板外表面3a'上、且與發光元件10相對應的圖1~圖4的右端部附近位置，形成著數量與發光元件10相同(12個)的俯視時為圓形狀的第1透鏡面(凸透鏡面)11。各第1透鏡面11以在與發光元件10相對應的規定的排列方向(圖1、圖4的紙面垂直方向，圖3的縱方向)上排列的方式而形成。進而，各第1透鏡面11相互形成為相同的尺寸，並且以與發光元件10相同的間距而形成。另外，排列方向上相互鄰接的第1透鏡面11彼此亦可以各自的周端部相互接觸的方式而形成。而且，如圖1所示，就各第1透鏡面11上的光軸OA(1)而言，理想的是與雷射光La的中心軸一致，上述雷射光La自與各第1透鏡面11分別相對應的各發光元件10出射。各第1透鏡面11上的光軸OA(1)更佳為相對於板外表面3a'垂直。
如圖1所示，自與各第1透鏡面11相對應的各發光元件10出射的雷射光La入射至上述各第1透鏡面11。而且，各第1透鏡面11使入射的來自各發光元件10的雷射光La(具有規定的擴散角的光束)會聚(折射)，並向光學板3的內部前進。另外，各第1透鏡面11可使所入射的來自各發光元件10的雷射光La準直(collimatc)，或亦可會聚為朝向前進方向而光束徑逐漸增加的狀態(相較於準直的情況較弱地會聚)。關於雷射光La的會聚的形態，例如，藉由選擇第1透鏡面11的焦度(power)或非球面 係數等而選擇較佳的形態即可。順便說一下，若相較於在第1透鏡面11使雷射光La準直的情況較弱地會聚，則即便在後述的第2透鏡面12(參照圖1)上附著異物或形成損傷的情況下，亦可減少異物/損傷相對於該第2透鏡面12上的光點的面積佔有率。結果，可有效地緩和異物/損傷對耦合效率造成的影響。
<關於第3透鏡面>
而且，來自板外表面3a'的監控光Lm的出射亦可經由板外表面3a'的平面區域來進行，而本實施形態中是藉由監控光Lm的光束徑及出射方向的控制並經由適合的機構來進行。
亦即，如圖1~圖4所示，在板外表面3a'上的與受光元件14相對應的左端部附近位置，形成著數量與受光元件14相同的俯視時為圓形狀的第3透鏡面(凸透鏡面)13。各第3透鏡面13以在與受光元件14所對應的規定的排列方向亦即第1透鏡面11的排列方向相同的方向上排列的方式形成。而且，各第3透鏡面13相互形成為相同的尺寸，並且以與各受光元件14相同的間距而形成。另外，在排列方向上相互鄰接的第3透鏡面13彼此亦可以各自的周端部相互接觸的方式而形成。
如圖1所示，與各第3透鏡面13分別相對應的監控光Lm自光學板3的內部側入射至上述各第3透鏡面13。而且，各第3透鏡面13使入射的與各發光元件10相對應的監控光Lm會聚，並朝向與各第3透鏡面13相對應的各受光元件14分別出射。
<關於板內表面>
進而，光學板3的上端面3b相對於板外表面3a'配置於光電轉換裝置7的相反側(圖1的上側)。
該上端面3b設為供雷射光La及監控光Lm通過的板內表面3b，其中上述雷射光La是朝向板外表面3a'上的第1透鏡面11入射後的來自發光元件10的雷射光La，上述監控光Lm是來自板外表面3a'上的第3透鏡面13的出射前的監控光Lm。
<關於光學板側嵌合部>
除如上述般的配置於光學板3的光路上的各光學要素11、光學要素13、光學要素3b之外，進而在光學板3中採用用以支持向光學區塊4的組裝的機構。
亦即，如圖1~圖5所示，在板內表面3b上，將作為用以使光學板3與光學區塊4嵌合的光學板側嵌合部的一對嵌合銷21，在圖1的紙面垂直方向(圖3的縱方向)上設置規定的間隔而凸設。該些嵌合銷21相對於板內表面3b垂直地形成。而且，如圖1~圖5所示，在各嵌合銷21的基端部形成著同心圓環狀的凸緣部22。各嵌合銷21及凸緣部22藉由與光學板3相同的材料而與光學板3一體地形成。
而且，嵌合銷21及凸緣部22以自雷射光La的光路上脫離的方式，配置於自第1透鏡面11的正上方(正後方)向圖1及圖3的左方偏移的位置。
另外，作為光學板側嵌合部，亦可採用嵌合銷21以外的構成。例如，作為光學區塊側嵌合部，亦可採用嵌合孔(有底孔)或嵌合孔洞(貫通孔洞)。
[光學區塊的詳情]
其次，對光學區塊4的詳情進行說明。如圖1、圖6~圖9所示，光學區塊4具有光學區塊本體17。
該光學區塊本體17的外形形成為自長方體的角部切下梯形柱所得的形狀。
亦即，如圖1、圖6~圖9所示，由下端面17a、最上端水平面17b、上端右傾斜面17c、上端最下水平面17d、左端面17e、右端面17f、前端面17g及後端面17h的各平面，來構成光學區塊本體17的大致外形。下端面17a、最上端水平面17b及上端最下水平面17d相互平行，而且，左右的端面17e、17f彼此、前後的端面17g、17h彼此亦相互平行。進而，下端面17a、最上端水平面17b及上端最下水平面17d與前後左右的端面17e~17h相互垂直。
上述光學區塊4以自上方(光電轉換裝置7的相反側)及所有側方圍繞(遮蔽)光學板3的方式收容該光學板3。
亦即，如圖1及圖9所示，在下端面17a的中央位置凹設著光學板收容凹部18，該光學板收容凹部相對於下端面17a以在光學板3的板厚上加上凸緣部22的厚度所得的尺寸向圖1的上 方凹入，並且內周形成得比光學板3的外周稍大，且底視圖中呈大致矩形狀。
而且，如圖1所示，在收容(組裝)著光學板3狀態下，凸緣部22的上表面內接於光學板收容凹部18的內底面18a。而且，此時，如圖1所示，光學板3的左端面3c自圖1的右方以微小的間隙面向光學板收容凹部18的左內側面18b。進而，此時，如圖1所示，光學板3的右端面3d自圖1的左方以微小的間隙面向光學板收容凹部18的右內側面18c。進而，此時，光學板3的前端面3e自後方以微小的間隙面向光學板收容凹部18的前內側面18d，而且，光學板3的後端面3f亦可自前方以微小的間隙面向光學板收容凹部18的後內側面18e。而且，此時，如圖1所示，光學區塊本體17的下端面17a亦可與光學板3的周緣部3a"位於同一平面上。
<關於板對向面>
上述光學區塊本體17的光學板收容凹部18的內底面18a設為如下的板對向面18a，即，在板內表面3b的附近位置相對於板內表面3b平行地相向配置。
<關於入射面>
而且，上述板對向面18a上的與各第1透鏡面11相對應的區域成為入射面19。通過板內表面3b後的來自各發光元件10的雷射光La自圖1的下方入射至該入射面19。
<關於反射面>
如上述般入射至入射面19的來自各發光元件10的雷射光La如圖1所示，在光學區塊本體17的內部朝向上方前進。
此處，若觀察圖1則可知，在入射面19的上方(亦即，光學區塊本體17的入射面19的相反側)配置著上述上端右傾斜面17c。
而且，在該上端右傾斜面17c，如圖1所示形成著反射面23。
如圖1所示，反射面23為隨著朝向上方而朝向左方傾斜且相對於入射面19具有規定的傾斜角的傾斜面。該傾斜角亦可以入射面19為基準(0°)向圖1的順時針方向為45°。
如圖1所示，入射至入射面19後的來自各發光元件10的雷射光La自圖1的下方入射(到達)至上述反射面23。
而且，反射面23使入射的來自各發光元件10的雷射光La朝向成為圖1的左方的光纖8側反射。
上述反射面23亦可僅包含上端右傾斜面17c，或藉由在上端右傾斜面17c上塗佈包含Au、Ag、Al等的反射膜而構成。另外，在反射面23僅由上端右傾斜面17c構成的情況下，反射面23的雷射光La的反射為全反射。該情況下，雷射光La相對於反射面23的入射角成為比與光學區塊本體17的折射率相對應的臨界角大的角度，上述光學區塊本體17的折射率與雷射光La的波長 相應。
<關於反射/透過層配置用凹部>
在相對於上述反射面23而成為雷射光La的反射方向側的圖1及圖7的左方位置，配設著反射/透過層配置用凹部24，該反射/透過層配置用凹部24在縱剖面上，在上底及下底具有垂直的腳部且呈梯形狀。
該反射/透過層配置用凹部24與板對向面18a的光纖8側的端部(圖1、圖7的左端部)連設，並且以在與板對向面18a的同一平面上具有向板內表面3b側的開口的方式而凹設。
更具體而言，如圖1及圖7所示，反射/透過層配置用凹部24在光學區塊本體17的下端面17a上，以自光學板收容凹部18的光纖8側(左側)的規定範圍的部位開始更深地挖掘的方式，在與光學板收容凹部18連通的狀態下凹設。
而且，如圖1及圖7所示，反射/透過層配置用凹部24中，右內側面24a相對於入射面19垂直地形成，而且，左內側面24b(光纖8側的內側面)形成為隨著朝向上方而朝向右方傾斜且相對於入射面19具有規定的傾斜角的傾斜面。該左內側面24b設為反射/透過層配置用凹部24的內斜面24b。該內斜面24b的傾斜角亦可以入射面19為基準(0°)向圖1的逆時針方向為45°。
如圖1所示，由反射面23反射的來自各發光元件10的雷射光La自右內側面24a入射至上述反射/透過層配置用凹部24。
而且，自右內側面24a入射的來自各發光元件10的雷射光La在反射/透過層配置用凹部24內朝向內斜面24b通過。
<關於反射/透過層>
在上述反射/透過層配置用凹部24的內斜面24b上，如圖1所示，配置著厚度薄的反射/透過層20。
該反射/透過層20可藉由在內斜面24b上塗佈介電體多層膜而形成，上述介電體多層膜藉由將包含Ni、Cr或Al等單一金屬的單層膜或介電率彼此不同的多個介電體(例如，TiO2與SiO2)交替積層而獲得。該情況下，塗佈中可使用鎳鉻鐵合金(inconel)蒸鍍等公知的塗佈技術。在使用上述塗佈的情況下，可使反射/透過層20例如形成為1μm以下的極薄的厚度。
如圖1所示，通過了反射/透過層配置用凹部24的來自各發光元件10的雷射光La入射至上述反射/透過層20。
而且，反射/透過層20使入射的來自各發光元件10的雷射光La如圖1所示，以規定的反射率作為監控光Lm朝向板內表面3b(下方)反射，並且以規定的透過率作為應與光纖8耦合的光纖耦合光Lc而向光纖8側(左方)透過。此時，因反射/透過層20的厚度薄，故可忽視透過反射/透過層20的雷射光La的折射(視作直進透過)。
另外，作為反射/透過層20的反射率及透過率，在可獲得對於監控雷射光La的輸出而言充分的光量的監控光Lm的範圍 內，可設定與反射/透過層20的材料或厚度等相應的所期望的值。例如，在由上述單層膜形成反射/透過層20的情況下，雖視其厚度而定，但亦可將反射/透過層20的反射率設為20%，透過率設為60%(吸收率20%)。而且，例如，在由上述介電體多層膜形成反射/透過層20的情況下，雖亦視其厚度或層數而定，但亦可將反射/透過層20的反射率設為10%，透過率設為90%。
<關於第2透鏡面>
如上述般藉由反射/透過層20而透過的與各發光元件10相對應的光纖耦合光Lc，在光學區塊本體17的內部向左方前進後，到達光學區塊本體17的左端面17e上的規定的到達位置。
而且，在該到達位置配置著作為出射面的第2透鏡面12。
具體而言，如圖1、圖8及圖9所示，左端面17e中，中央側的規定範圍的俯視時為大致長方形狀的部位17e'相對於包圍該部位17e'的周邊側的部位17e"而向圖1的右方凹入。第2透鏡面12形成於該凹入的部位17e'上。
如圖8所示，第2透鏡面12的數量與第1透鏡面11相同且形成為俯視時為圓形狀的凸透鏡面。而且，各第2透鏡面12以在與各光纖8的端面8a的排列方向亦即第1透鏡面11的排列方向相同的方向上排列的方式而形成。進而，各第2透鏡面12相互形成為相同的尺寸，並且以與第1透鏡面11相同的間距而形 成。另外，排列方向上相互鄰接的第2透鏡面12彼此亦可以各自的周端部相互接觸的方式而形成。而且，各第2透鏡面12上的光軸OA(2)理想的是與各第2透鏡面12相對應的各光纖8的端面8a的中心軸位於同軸上。各第2透鏡面12上的光軸OA(2)更佳為相對於左端面17e垂直。
如圖1所示，與各發光元件10相對應的光纖耦合光Lc分別入射至上述各第2透鏡面12。此時，與各發光元件10相對應的光纖耦合光Lc的中心軸理想的是與各第2透鏡面12上的光軸OA(2)一致。
而且，各第2透鏡面12使入射的與各發光元件10相對應的光纖耦合光Lc會聚，並朝向與各第2透鏡面12相對應的各光纖8的端面8a分別出射。
<關於光學區塊側嵌合部>
除如上述般的配置於光學區塊4的光路上的各光學要素19、光學要素23、光學要素20、光學要素12外，進而在光學區塊4中採用用以對光學板3的組裝進行支持的機構。
亦即，如圖1、圖6~圖9所示，在板對向面18a上的與上述一對嵌合銷21相對應的位置，作為光學區塊側嵌合部，凹設著與各嵌合銷21嵌合的圓孔狀的一對嵌合孔25。各嵌合孔25的內徑形成得比嵌合銷21的外徑稍大。而且，各嵌合孔25相對於板對向面18a垂直地形成。
然而，作為光學區塊側嵌合部，亦可採用嵌合孔25以外的構成，例如亦可採用嵌合銷。
<關於光學區塊的其他構成>
進而，作為其他構成，光學區塊4如圖1、圖6~圖9所示，在光學區塊本體17的左端面17e的周邊側的部位17e"上、且相對於中央側的部位17e'為第2透鏡面12的排列方向的兩外側的位置，具有朝向光纖8側垂直地凸設的一對光纖定位銷26。
該些光纖定位銷26在將光纖8安裝於透鏡陣列2時，藉由插入至形成於連接器15的未圖示的一對光纖定位孔中，而用於光纖8的定位。另外，光纖定位孔理想的是，為滿足依據F12型多芯光纖連接器的規格(IEC 61754-5，JIS C 5981)的尺寸精度的彼此相同尺寸的圓輪轂孔。
而且，如圖9所示，在光學區塊本體17的下端面17a上的光學板收容凹部18的外側位置，在與光學板收容凹部18及反射/透過層配置用凹部24連通的狀態下形成底視圖中呈半月狀的4處空洞部28。
在使填充材料5填充於藉由嵌合銷21與嵌合孔25的嵌合而臨時組裝的狀態下的光學板3與光學區塊4之間時，該些空洞部28作為填充材料5的注入口或排氣口而使用。
[填充材料的詳情]
其次，對填充材料5的詳情進行說明。如圖1所示，填充材 料5在反射/透過層配置用凹部24內，以無間隙地填埋反射/透過層配置用凹部24的右內側面24a與反射/透過層20之間的方式而填充，從而形成反射/透過層配置用凹部24內的各發光元件10各自的雷射光La的光路。
而且，如圖1所示，填充材料5亦無間隙地填充於板內表面3b與入射面19之間，從而形成板內表面3b與入射面19之間的來自各發光元件10的雷射光La的光路。
進而，如圖1所示，填充材料5亦填充於反射/透過層配置用凹部24與板內表面3b之間、入射面19以外的板對向面18a與板內表面3b之間以及光學板3的前後左右的端面3c~3f與光學板收容凹部18的內側面18b~18e之間。
進而，填充材料5包含黏接劑，將光學板3穩定地黏接於光學區塊4內。
作為上述填充材料5，亦可採用熱硬化型黏接劑(換言之，熱硬化性樹脂)及紫外線硬化型黏接劑(換言之，紫外線硬化性樹脂)中的任一者。
另外，在採用紫外線硬化型黏接劑的情況下，理想的是由紫外線透過性的材料(例如，聚碳酸酯等樹脂材料)形成光學板3及光學區塊本體17中的至少一者。若如此而構成，則在製造透鏡陣列2時(將光學板3正式組裝在光學區塊4時)，可相對於經由空洞部28而填充於臨時組裝狀態(嵌合狀態)下的光學板3 與光學區塊4之間的未硬化的紫外線硬化型黏接劑，自光學板3或光學區塊4的外部高效地照射紫外線，因此可迅速地使紫外線硬化型黏接劑硬化。
[光學區塊、填充材料、光學板的折射率]
本實施形態中，光學區塊本體17及填充材料5的各自的折射率以彼此的折射率差為規定值以下的方式而選擇。該規定值(折射率差)例如可為0.01。該情況下，例如使用SD-1414(聚碳酸酯；帝人化成股份有限公司)射出成形光學區塊本體17，而且，亦可採用光路耦合用環氧系黏接劑(紫外線光型黏接劑(紫外線硬化性樹脂)；NTT尖端技術(Advanced Technology)股份有限公司)作為填充材料5。如此，可將光學區塊本體17的折射率(波長850nm)設為1.59，填充材料5的折射率(波長850nm)設為1.59，可將彼此的折射率差設為0.01以下。
根據上述構成，幾乎可消除朝向填充材料5入射時的雷射光La的折射及向內斜面24b入射時的光纖耦合光Lc的折射。
結果，無論反射/透過層配置用凹部24的右內側面24a及內斜面24b的角度如何，均可使經反射面23反射後的雷射光La(Lc)的光路位於大致同一直線上。
藉由如此來選擇折射率，光路設計變得容易。而且，在製品檢查時，在確認到光纖8的端面8a的光纖耦合光Lc的耦合位置的偏移的情況下，亦可減少需要用以消除該偏移的尺寸調整 的部位(例如，僅進行反射面23的角度調整即可)。此外，亦可進一步有助於製造的容易化。
而且，本實施形態中，光學板3的折射率以與光學區塊本體17及填充材料5的折射率差為上述規定值(例如，0.01)以下的方式選擇。光學板3亦可由與光學區塊本體17相同的材料而形成。
根據上述構成，可抑制板內表面3b及板對向面18a的菲涅耳反射，因而可提高光的利用效率。而且，關於確保第1透鏡面11與反射面23之間的光路的直線性，理想的是與經反射面23反射後的光路的情況相同。本實施形態中，以雷射光La垂直入射至板內表面3b及板對向面18a的方式進行設計，因此可確保第1透鏡面11與反射面23之間的光路的直線性。然而，若如本實施形態般選擇光學板3的折射率，則即便在上述垂直入射中產生誤差的情況下，亦可穩定地確保直線性。
[透鏡陣列及光模組的主要的作用效果]
根據上述構成，使入射至各第1透鏡面11的來自各發光元件10的雷射光La，依次通過板內表面3b、填充材料5及板對向面18a，然後，在反射面23反射，繼而，透過反射/透過層配置用凹部24內的填充材料5後，可由反射/透過層20向各第2透鏡面12側及各第3透鏡面13側分別分離。然後，使向第3透鏡面13側分離的監控光Lm依次經過填充材料5及板內表面3b後，可藉由 第3透鏡面13向受光元件14側出射。而且，此時，使向第2透鏡面12側分離的光纖耦合光Lc在經過光學區塊本體17的內部後，可藉由第2透鏡面12向光纖8的端面8a側出射。這樣，在可適當地確保光纖耦合光Lc的光路的同時確實地獲得監控光Lm。
而且，根據上述構成，在光學板3側形成第1透鏡面11及第3透鏡面13，在光學區塊4側形成第2透鏡面12，藉此，相比於在單一透鏡陣列本體上配置形成面不同的第1透鏡面11、第3透鏡面13與第2透鏡面12的情況，可更簡便且高精度地形成各透鏡面11、透鏡面12、透鏡面13的各個。
尤其關於光學板3，為大致平坦的板狀，因而可容易地形成尺寸精度，並且射出成形的情況下的模具形狀亦為簡單的形狀即可。此外，亦可藉由來自光軸OA(1)方向的透過(投影)而容易地確認嵌合銷21與透鏡面11、透鏡面13的相對位置關係，因而可簡便地進行嵌合銷21的位置精度的評估及基於該評估的視需要的模具的微調。
而且，除如上述般簡便且高精度地形成各個透鏡面11、透鏡面12、透鏡面13或嵌合銷21外，藉由嵌合銷21及嵌合孔25的嵌合而簡便且精度優良地組合光學板3與光學區塊4。因此，可容易地製造確保了尺寸精度的透鏡陣列2。
另外，本發明並不限定於上述實施形態，亦可在不破壞本發明的特徵的範圍內進行各種變更。
例如，上述實施形態中，已對作為光插座的透鏡陣列2進行了說明，亦可具備單個透鏡面11、透鏡面12、透鏡面13、光纖8、發光元件10及受光元件14的任一者。
而且，本發明亦可適用光波導等光纖8以外的光傳送體。
本申請主張基於2012年6月5日申請的日本專利特願2012-127927的優先權。該申請說明書及圖式中所記載的內容全部引用於本申請案說明書中。
[產業上之可利用性]
本發明的光插座及光模組例如對於使用了光纖的光通信有用。
1‧‧‧光模組
2‧‧‧透鏡陣列
3‧‧‧光學板
3a‧‧‧下端面
3a'‧‧‧板外表面
3a"‧‧‧光學板3的周緣部
3b‧‧‧板內表面(上端面)
3c‧‧‧左端面
3d‧‧‧右端面
4‧‧‧光學區塊
5‧‧‧填充材料
7‧‧‧光電轉換裝置
8‧‧‧光纖
8a‧‧‧各光纖8的端面
9‧‧‧半導體基板
10‧‧‧發光元件
11‧‧‧第1透鏡面(凸透鏡面)
12‧‧‧第2透鏡面
13‧‧‧第3透鏡面(凸透鏡面)
14‧‧‧受光元件
15‧‧‧光連接器
17‧‧‧光學區塊本體
17a‧‧‧下端面
17b‧‧‧最上端水平面
17c‧‧‧上端右傾斜面
17d‧‧‧上端最下水平面
17e‧‧‧左端面
17e'‧‧‧中央側的規定範圍的俯視時為大致長方形狀的部位
17e"‧‧‧包圍部位17e'的周邊側的部位
17f‧‧‧右端面
18‧‧‧光學板收容凹部
18a‧‧‧光學板收容凹部18的內底面(板對向面)
18b‧‧‧光學板收容凹部18的左內側面
18c‧‧‧光學板收容凹部18的右內側面
19‧‧‧入射面
20‧‧‧反射/透過層
21‧‧‧嵌合銷
22‧‧‧凸緣部
23‧‧‧反射面
24‧‧‧反射/透過層配置用凹部
24a‧‧‧反射/透過層配置用凹部24的右內側面
24b‧‧‧反射/透過層配置用凹部24的左內側面
25‧‧‧嵌合孔
26‧‧‧光纖定位銷
La‧‧‧雷射光
Lc‧‧‧光纖耦合光
Lm‧‧‧監控光
OA(1)‧‧‧各第1透鏡面11上的光軸
OA(2)‧‧‧各第2透鏡面12上的光軸

Claims (8)

  1. 一種光插座，在配置於光電轉換裝置與光傳送體之間的狀態下，可使發光元件與上述光傳送體光學耦合，上述光電轉換裝置具有上述發光元件及接收用以對自上述發光元件出射的光進行監控的監控光的受光元件，上述光插座包括：透光性的光學板，與上述光電轉換裝置相向而配置；透光性的光學區塊，相對於上述光學板配置於上述光電轉換裝置的相反側；以及透光性的填充材料，填充於上述光學區塊與上述光學板之間，上述光學板包括：板外表面，進行來自上述發光元件的上述光的入射及朝向上述受光元件的上述監控光的出射；板內表面，相對於上述板外表面而在上述光電轉換裝置的相反側平行地配置，供朝向上述板外表面的入射後的上述發光元件的光及來自上述板外表面的出射前的上述監控光通過；以及光學板側嵌合部，配置於上述板內表面上，用以使上述光學板與上述光學區塊嵌合，上述光學區塊包括：板對向面，在上述板內表面的附近位置以與上述板內表面相向的方式而配置； 入射面，配置於上述板對向面上，供通過上述板內表面後的上述發光元件的光入射；反射面，在上述入射面的相反側以相對於上述入射面具有規定的傾斜角的方式而配置，入射至上述入射面的上述發光元件的光到達上述反射面，且使上述到達的發光元件的光朝向上述光傳送體側反射；凹部，在上述板對向面的上述光傳送體側的位置，以向上述板內表面側開口的方式而凹設，且供藉由上述反射面反射的上述發光元件的光通過；反射/透過層，構成上述凹部的上述光傳送體側的內側面並且配置於相對於上述入射面具有規定的傾斜角的上述凹部的內斜面上，通過上述凹部的上述發光元件的光到達上述反射/透過層，使上述到達的發光元件的光以規定的反射率作為上述監控光而朝向上述板內表面反射，並且以規定的透過率作為應與上述光傳送體耦合的耦合光而向上述光傳送體側透過；出射面，藉由上述反射/透過層透過的上述耦合光到達上述出射面，且使上述到達的耦合光朝向上述光傳送體出射；以及光學區塊側嵌合部，配置於上述板對向面的與上述光學板側嵌合部相對應的位置，且與上述光學板側嵌合部嵌合，上述填充材料至少填充於上述凹部內及上述凹部與上述板內表面之間，自上述發光元件出射的光經由上述板外表面入射到上述光學 板內，並經由上述板內表面出射至上述光學板外，且經由上述入射面入射至上述光學區塊內而被上述反射面反射，並透過上述凹部內的上述填充材料，而被上述反射/透過層反射，藉此獲得所述監控光，所獲得的上述監控光透過上述填充材料而經由上述板內表面入射至上述光學板內，並經由上述板外表面朝向上述受光元件而出射至上述光學板外。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的光插座，其中上述光學區塊及上述填充材料各自的折射率以彼此的折射率差為規定值以下的方式而選擇。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的光插座，其中上述填充材料亦填充於上述入射面與上述板內表面之間，上述光學板的折射率以與上述光學區塊及上述填充材料的折射率差為上述規定值以下的方式選擇。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的光插座，其中上述填充材料包含紫外線硬化型黏接劑，上述光學板及上述光學區塊的至少一者使用紫外線透過性的材料而形成。
  5. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的光插座，其中上述反射面為如下的全反射面，即，上述發光元件的光以比 臨界角大的入射角入射，且使上述入射的發光元件的光朝向上述光傳送體側全反射。
  6. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的光插座，其中在上述板外表面上的與上述發光元件相對應的位置配置著第1透鏡面，上述第1透鏡面使上述發光元件的光朝向上述反射面側入射，上述出射面為第2透鏡面。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的光插座，其中在上述板外表面上的與上述受光元件相對應的位置配置著第3透鏡面，上述第3透鏡面使上述監控光朝向上述受光元件出射。
  8. 一種光模組，包括：如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的光插座；以及如申請專利範圍第1項所述的光電轉換裝置。
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