TWI611230B - 光插座以及光模組 - Google Patents

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Abstract

一種光插座及光模組，該光模組具有該光插座。光插座及光模組具有：使光入射的第一光學面；使光沿著基板反射的反射面；將來自反射面的光分離為監視光和訊號光的光分離部；使監視光向受光元件側射出的第二光學面；以及使訊號光射出的第三光學面。光分離部具有包含垂直的分割透射面、傾斜的分割反射面、以及平行的分割臺階面的多個分離單元。光分離部中，在由反射面反射的光的入射區域內配置4~6個分離單元。相對於包含分割反射面的虛擬平面，分割透射面與分割臺階面之間的邊界線的高度為13~21μm。

Description

光插座以及光模組
本發明是有關於一種光插座(optical receptacle)及具有其的光模組。
以往，在使用光纖的光通訊中，使用具有面發光雷射(例如，VCSEL：Vertical Cavity Surface Emitting Laser，垂直腔面發射雷射)等发光元件的光模块。光模組具有使從發光元件射出的包含通訊資訊的光入射至光纖的端面的光插座。
另外，作為光模組，有以針對溫度變化使發光元件的輸出特性穩定化或光輸出的調整為目的，構成為對從發光元件射出的光的强度或光量進行監視(monitor)的光模組。
例如，在專利文獻1、2中記載了內部包含發光元件和監視用的受光元件的封裝型光電轉換裝置。在封裝型光電轉換裝置中，利用封裝的玻璃窗使從發光元件射出的光的一部分作為監視光向受光元件側反射。但是，專利文獻1、2中記載的封裝型光電轉換裝置若是高頻驅動，則有時出現由於從與發光元件連接的配線而來的電磁波洩漏而產生串擾(cross talk)的情况。在這種情况 下，難以對應10Gbps以上的高速通訊。進而，使用封裝型光電轉換裝置的光模組難以小型化。
相對於此，在電路基板安裝有發光元件的基板安裝型光電轉換裝置不會如封裝型光電轉換裝置那樣產生串擾，具有能夠削减部件件數、成本以及能夠小型化等優點。但是，基板安裝型光電轉換裝置由於不具有玻璃窗，難以在發光元件側具備產生監視光的功能。
針對這種問題，例如在專利文獻3中提出了如下光模組，即，在光插座配置用於使從發光元件射出的光的一部分作為監視光向受光元件側反射的反射面。由此，實現了伴隨發光元件的輸出監視的穩定的高速通訊。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2000-340877號公報
[專利文獻2]日本特開2004-221420號公報
[專利文獻3]日本特開2008-151894號公報
在專利文獻3記載的光模組中，從發光元件射出的光以在光纖的端面成為與光電轉換裝置的基板垂直的方向的方式被從 光插座取出。但是，根據光模組的使用形態不同，有時要求將從發光元件射出的光以在光纖的端面成為沿著基板的方向的方式從光插座取出。在這種情况下，需要與專利文獻3記載的發明不同的方法。
本發明的目的在於，提供能夠在取出用於對發光元件進行監視的監視光的同時，使從發光元件射出的光向沿著基板的方向射出的光插座以及具有其的光模組。
本發明的光插座，其配置於光電轉換裝置和光纖之間，用於將發光元件和所述光纖的端面進行光學結合，該光電轉換裝置中在基板上配置有所述發光元件以及用於監視從所述發光元件射出的光的受光元件，該光插座具有：第一光學面，使從所述發光元件射出的光入射；反射面，使從所述第一光學面入射的光向沿著所述基板的方向反射；凹部，其具有使由所述反射面反射的光的一部分射出的射出區域和使從所述射出區域射出的光再次入射的入射面；光分離部，配置在所述射出區域，將由所述反射面反射的光分離為朝向所述受光元件的監視光和朝向所述光纖的端面的訊號光，使所述監視光向所述受光元件反射，使所述訊號光向所述凹部射出；第二光學面，使由所述光分離部分離後的所述監視光向所述受光元件射出；以及第三光學面，使在從所述光分離部射出之後從所述入射面再次入射的所述訊號光向所述光纖的端面射出，所述光分離部具有多個分離單元，該多個分離單元的 每個分離單元具有一個作為相對於由所述反射面反射的光的光軸傾斜的傾斜面的分割反射面、一個作為與所述光軸垂直的垂直面的分割透射面、以及一個作為與所述光軸平行的平行面的分割臺階面，而且所述分割反射面、所述分割臺階面以及所述分割透射面排列在所述分割反射面的傾斜方向亦即第一方向，在所述光分離部中，多個所述分離單元排列在所述第一方向，多個所述分割反射面配置於同一虛擬平面上且使由所述反射面反射的光的一部分向所述第二光學面反射，多個所述分割透射面使分別由所述反射面反射的光的一部分向所述凹部透射，多個所述分割臺階面分別將所述分割反射面和所述分割透射面連接，所述光分離部中，多個所述分離單元配置成在由所述反射面反射的光入射的區域內存在4~6個所述分離單元，所述分割透射面與所述分割臺階面的邊界線相對於所述虛擬平面的高度在13~21μm的範圍內。
本發明的光模組具有：具有發光元件以及用於監視從所述發光元件射出的光的受光元件的光電轉換裝置；以及本發明的光插座。
具有本發明的光插座的光模組能夠對從發光元件射出的光進行監視並且簡便且適當地實現將從發光元件射出的光在光纖的端面沿著基板的方向取出的光發送。
100、500‧‧‧光模組
200、700‧‧‧光電轉換裝置
210‧‧‧半導體基板
220‧‧‧發光元件
230‧‧‧受光元件
240‧‧‧控制單元
300、600‧‧‧光插座
310‧‧‧第一光學面
320‧‧‧反射面
330‧‧‧光分離部
331‧‧‧分割反射面
332‧‧‧分割透射面
333‧‧‧分割臺階面
335‧‧‧分離單元
340‧‧‧第二光學面
350‧‧‧第三光學面
360‧‧‧第一凹部
370‧‧‧第二凹部
380‧‧‧第三凹部
381‧‧‧入射面
390‧‧‧光纖安裝部
391‧‧‧第四凹部
392‧‧‧第五凹部
400‧‧‧光纖
410‧‧‧端面
420‧‧‧箍(ferrule)
610‧‧‧連接器
d1‧‧‧分割透射面的尺寸
d2‧‧‧分割反射面的尺寸
d3‧‧‧分割透射面和分割臺階面之間的邊界線的高度
L‧‧‧從發光元件射出的光
Lm‧‧‧監視光
Ls‧‧‧訊號光
S‧‧‧虛擬平面
圖1是本發明實施方式1的光模組的剖面圖(光路圖)，圖2A、圖2B是表示本發明實施方式1的光插座的結構的圖，圖3A、圖3B是表示光分離部的結構的圖，圖4A、圖4B是表示光分離部的結構的局部放大圖，圖5A、圖5B是表示光分離部的結構的圖，圖6A、圖6B是表示分離單元的配置或高度與訊號光以及監視光的光量的變動量之間的關係的曲線圖，圖7是本發明實施方式2的光模組的剖面圖(光路圖)，以及圖8A~圖8C是表示本發明實施方式2的光插座的結構的圖。
以下，參照附圖對本發明的實施方式詳細地進行說明。
[實施方式1]
(光模組的結構)
圖1是本發明實施方式1的光模組100的剖面圖。圖1中，為了表示光插座300內的光路，省略了光插座300剖面上的陰影線。
如圖1所示，光模組100具有：包含發光元件220的基板安裝型的光電轉換裝置200；以及光插座300。光模組100通過在光插座300連接光纖400而被使用。光電轉換裝置200及光插座300通過接著劑(例如，熱/紫外線硬化性樹脂)等公知的固定方式而被固定。而且，光插座300以配置於光電轉換裝置200與光纖400之間的狀態，將發光元件220與光纖400的端面410光學 結合。
光電轉換裝置200具有半導體基板210、發光元件220、受光元件230以及控制單元240。
發光元件220配置於半導體基板210上，向與半導體基板210的表面垂直的方向射出雷射光L。發光元件220例如是垂直共振腔面發光雷射(VCSEL)。
受光元件230配置於半導體基板210的與配置有發光元件220的面相同的面上，接受用於監視從發光元件220射出的雷射光L的輸出(例如，强度和光量)的監視光Lm。受光元件230例如是光電探測器(photodetector)。
控制單元240配置於半導體基板210的與配置有發光元件220以及受光元件230的面相同的面上，通過圖外的布線與發光元件220及受光元件230電連接。控制單元240基於由受光元件230接受的監視光Lm的强度或光量，對從發光元件220射出的雷射光L的輸出進行控制。
光插座300以第一光學面310與發光元件220相對且第二光學面340與受光元件230相對的方式，配置於光電轉換裝置200上。光插座300由透光性材料製成，例如通過射出成型而一體製造。光插座300使從光電轉換裝置200的發光元件220射出的光L從第一光學面310入射至內部，並將光L分離為監視光Lm與訊號光Ls。而且，光插座300使監視光Lm從第二光學面340向光電轉換裝置200的受光元件230射出，使訊號光Ls從第三光 學面350向光纖400的端面410射出。
本實施方式的光模組100的主要特徵在於光插座300的結構。因此，對光插座300另外詳細地進行說明。
如上所述，光插座300中連接有光纖400。光纖400為單模態(single-mode)方式或多模態(multi-mode)方式的光纖。
(光插座的結構)
圖2A是光插座300的俯視圖，圖2B是光插座300的仰視圖。如圖1和圖2所示，光插座300為大致長方體形狀的部件。光插座300使用對在光通訊中使用的波長的光具有透光性的材料而形成。作為這種材料的例子，包括聚醚醯亞胺(PEI)和環狀烯烴樹酯等透明樹脂。光插座300例如可以通過射出成型而一體製造。
首先，以該長方體的六個面(頂面、底面、正面、背面、右側面及左側面)為基準，對光插座300的形狀進行說明。在以下的說明中，將光插座300的光纖400側的面作為“右側面”進行說明。此外，在通過射出成型而一體製造光插座300的情况下，也可以為了脫模而在右側面和左側面形成錐形。
如圖1和圖2B所示，在底面形成有四角錐台形狀的第一凹部360。第一凹部360是容納發光元件220、受光元件230以及控制單元240的空間。第一凹部360的底面與半導體基板210的表面平行。在第一凹部360的底面，以與發光元件220相對的方式形成有第一光學面310，以與受光元件230相對的方式形成有第二光學面340。此外，並不對第一凹部360的形狀進行特別的限 定，例如也可以是長方體形狀。
另外，在頂面以在長方體的長度方向排列的方式形成有五角柱形狀的第二凹部370以及大致五角柱形狀的第三凹部380。第二凹部370的內側面的一部分作為反射面320而發揮功能。另一方面，第三凹部380的內側面的一部分作為光分離部330(射出區域)而發揮功能，與光分離部330相對的內側面作為入射面381而發揮功能。此外，對於第二凹部370的形狀，只要能夠將反射面320配置在規定的位置，並不進行特別的限定。另外，對於第三凹部380的形狀，同樣，只要能夠將光分離部330以及入射面381配置在規定的位置，不進行特別的限定。
並且，在右側面設置有用於連接光纖400的筒形狀的光纖安裝部390。光纖安裝部390具有：圓柱形狀的第四凹部391；以及形成於第四凹部391的底面的圓柱形狀的第五凹部392。第四凹部391是用於安裝在光纖400的端部安裝的圓筒形狀的箍(ferrule)420的部位。光纖400的端部以被安裝有箍420的狀態插入到光纖安裝部390(第四凹部391)，由此，配置成與半導體基板210的表面平行。在第五凹部392的底面以與所安裝的光纖400的端面410相對的方式形成有第三光學面350。
接著，對光插座300的光學構成要素進行說明。
如圖1和圖2所示，光插座300具有第一光學面310、反射面320、光分離部330、第二光學面340、入射面381以及第三光學面350。
第一光學面310以與發光元件220相對的方式配置於光插座300的底面側。在本實施方式中，第一光學面310為凸透鏡面。第一光學面310的俯視形狀為圓形。第一光學面310使從發光元件220射出的雷射光L入射至光插座300內。此時，第一光學面310將雷射光L變換為準直光(collimated light)L。在以下的說明中，將變換得到的準直光L的與行進方向正交的方向的剖面形狀的直徑稱為“準直光L的光束直徑(有效直徑)”。而且，由第一光學面310變換後的準直光L向反射面320行進。第一光學面310的中心軸與發光元件220的發光面(以及半導體基板210的表面)垂直。較佳的是第一光學面310的中心軸與從發光元件220射出的光L的光軸一致。此外，本實施方式中，準直光L的光束直徑為0.2~0.25μm左右。
反射面320是在光插座300的頂面側所形成的傾斜面。反射面320以隨著從光插座300的底面朝向頂面而逐漸靠近光纖400的方式傾斜。本實施方式中，相對於從第一光學面310入射的光L的光軸，反射面320的傾斜角度為45°。從第一光學面310入射的準直光L以比臨界角大的入射角進行內部入射。反射面320使入射的光L向沿著半導體基板210的表面的方向全反射。即，在反射面320，入射規定光束直徑的準直光L，並射出規定光束直徑的準直光L。
光分離部330(第三凹部380的入射區域)為由多個面構成的區域，配置於光插座300的頂面側。光分離部330將由反射 面320反射後的規定光束直徑的準直光L分離為朝向受光元件230的監視光Lm和朝向光纖400的端面410的訊號光Ls。訊號光Ls向第三凹部380射出。由光分離部330分離而得到的訊號光Ls和監視光Lm都是準直光。對於訊號光Ls和監視光Lm的與行進方向正交的方向的外形，分別為直徑是上述的光束直徑的圓形。本實施方式的光模組100的主要的特徵在於光插座300的光分離部330。因此，對於光分離部330，另外詳細地進行說明。
第二光學面340以與受光元件230相對的方式配置於光插座300的底面側。本實施方式中，第二光學面340為凸透鏡面。第二光學面340使由光分離部330分離後的監視光Lm會聚後向受光元件230射出。由此，能夠在受光元件230高效地結合監視光Lm。較佳的是，第二光學面340的中心軸與受光元件230的受光面(半導體基板210)垂直。
入射面381配置在光插座300的頂面側，使由光分離部330射出的訊號光Ls再次入射至光插座300內。本實施方式中，入射面381為與由光分離部330分離而得到的訊號光Ls垂直的垂直面。由此，能夠不使朝向光纖400的端面410的訊號光Ls折射而使其再次入射至光插座300內。
第三光學面350以與光纖400的端面410相對的方式配置於光插座300的右側面側。本實施方式中，第三光學面350為凸透鏡面。第三光學面350使從入射面381再次入射至光插座300內的訊號光Ls會聚後朝向光纖400的端面410射出。由此，能夠 在光纖400的端面410高效地結合訊號光Ls。較佳的是，第三光學面350的中心軸與光纖400的端面410的中心軸一致。
本實施方式的光插座300中，由於將從發光元件220射出的光L利用第一光學面310變換為光束直徑為一定的準直光後使其入射，因此可以只處理準直光。由此，即使在光插座300產生在光的行進方向上的尺寸誤差，也能夠確保朝向光纖400的端面410和受光元件230的光的光量、以及朝向光纖400和受光元件230的入射光的聚光點的位置。其結果，能夠在維持光學性能的同時緩和對光插座300所要求的尺寸精度而提高製造容易性。
接著，對光分離部330的結構進行說明。圖3A、3B、4A、4B、5A、5B是表示光分離部330的結構的圖。圖3A是光分離部330的立體圖，圖3B是光分離部330的俯視圖。圖4A是在圖1中用虛線表示的區域的局部放大剖面圖，圖4B是表示光分離部330的光路的局部放大剖面圖。圖5A是在圖3A中用虛線表示的區域的局部放大剖面圖，圖5B是用於說明準直光L入射的區域中的光分離部330的數量的圖。圖4B中，為了表示光插座300內的光路，省略了光插座300的剖面上的陰影線。另外，圖5A中也省略了光插座300的剖面上的陰影線。
如圖3和圖4所示，光分離部330具有多個分離單元335。詳細內容將後述，但是，在光分離部330中，多個分離單元335配置成在由反射面320反射後的光L進行入射的區域內存在4~6個分離單元335。分離單元335具有一個分割反射面331、一 個分割透射面332和一個分割臺階面333。即，光分離部330具有多個分割反射面331、多個分割透射面332、以及多個分割臺階面333。如在後面說明的那樣，分割反射面331是相對於由反射面320反射後的準直光L的光軸傾斜的傾斜面。在以下的說明中，將分割反射面331的傾斜方向稱為“第一方向”(參照圖3所示的箭頭D1)。分割反射面331、分割透射面332以及分割臺階面333分別在第一方向被分割。D2是垂直於D1的方向。
分割反射面331是相對於由反射面320反射的準直光L的光軸傾斜的傾斜面。分割反射面331使由反射面320反射的準直光L的一部分向第二光學面340反射。本實施方式中，分割反射面331以隨著從光插座300的頂面朝向底面而逐漸靠近第三光學面350(光纖400)的方式傾斜。相對於由反射面320反射的準直光L的光軸，分割反射面331的傾斜角為45°。分割反射面331在第一方向被分割，並以規定間隔而配置。另外，多個分割反射面331配置於同一虛擬平面S1(參照圖3A和圖5A)上。
分割透射面332是形成於與分割反射面331不同的位置的、與由反射面320反射的準直光L的光軸垂直的垂直面。分割透射面332使由反射面320反射的準直光L的一部分透射，並使其向第三凹部380射出。分割透射面332也在第一方向被分割，並以規定間隔而配置。多個分割透射面332在第一方向以相互平行的方式而配置。
分割臺階面333是與由反射面320反射的準直光L的光 軸平行的面，將分割反射面331和分割透射面332連接。多個分割臺階面333在第一方向以相互平行的方式而配置。
在一個分離單元335內，分割反射面331、分割臺階面333以及分割透射面332按照該順序配置於第一方向(從頂面朝向底面的方向)。在分割透射面332和分割臺階面333之間，形成有棱線。在第一方向鄰接的多個棱線以相互平行的方式而配置。分割透射面332和分割臺階面333形成的角度中的較小的角度為90°。另外，分割透射面332和(相鄰的分離單元335的)分割反射面331形成的角度中的較小的角度為135°。另外，分割臺階面333和分割反射面331形成的角度中的較小角度也為135°。在光分離部330中，多個分離單元335排列於第一方向。相對於包含分割反射面331的虛擬平面S1，分割透射面332和分割臺階面333之間的邊界線的高度d3在13~21μm的範圍內(參照圖5A)。
如圖4B所示，對於分割反射面331，由反射面320反射的準直光L的一部分的光以比臨界角大的入射角進行內部入射。分割反射面331使入射的準直光L的一部分光向第二光學面340反射來生成監視光Lm。另一方面，分割透射面332使由反射面320反射的準直光L的一部分的光透射，生成朝向光纖400的端面410的訊號光Ls。訊號光Ls向第三凹部380射出。此時，由於分割透射面332是與準直光L垂直的垂直面，所以，訊號光Ls不發生折射。此外，在光分離部330，由於分割臺階面333形成為與準直光L的入射方向平行，因此，準直光L不會入射。
對於訊號光Ls與監視光Lm的光量比，只要能夠得到所希望的光量的訊號光Ls並且能夠得到能夠對從發光元件射出的光L的强度或光量進行監視的監視光Lm，不進行特別的限定。較佳的是，訊號光Ls與監視光Lm的光量比為，訊號光Ls：監視光Lm=6：4~8：2。進一步較佳的是，訊號光Ls與監視光Lm的光量比為，訊號光Ls：監視光Lm=7：3。
對於訊號光Ls與監視光Lm的光量比，理論上，與從反射面320側觀察時的分割透射面332和分割反射面331的面積比成比例。例如，若將圖4B所示的剖面的與分割透射面332平行的方向上的、分割透射面332的尺寸d1和分割反射面331的尺寸d2之間的比率設為1：1，則在將入射至光分離部330的準直光L的光量設為100%的情况下，訊號光Ls和監視光Lm的光量應該分別為50%。
另一方面，如上述那樣，可以通過射出成型來製造光插座300。基於射出成型的製造方法中，通過使注入到模具的內部(模槽)的溶融樹脂硬化來成型光插座300。由此，光插座300中，有時，由於未從模槽內排出的氣體而使邊緣部發生成型不良，或者由於冷却工序中樹脂收縮或轉印不良而得不到所希望的形狀。另外，光插座300中，與光插座300的材料種類相應地產生光損失。由此，即使以使得訊號光Ls和監視光Lm為所希望的光量比的方式設計分割透射面332和分割反射面331，也不會成為所希望的光量比的情况較多。
本發明的發明者們在考慮了這種光插座300的特性、或者射出成型引起的製造上的誤差等基礎上，發現了用於以規定的光量比生成訊號光Ls和監視光Lm的、光分離部330中的分離單元335的最佳配置以及形狀。本實施方式中，訊號光Ls與監視光Lm的光量比為，訊號光Ls：監視光Lm=7：3。此外，在以下的說明中，所謂“分離單元335的高度”是指上述的第一虛擬平面S1與分割透射面332及分割臺階面333的邊界線之間的最短距離d3。
本發明的發明者們實施不同條件下的3種模擬(模擬1~3)，並根據這些模擬結果求出了最佳的光分離部330的形狀(分離單元335的配置和形狀)。模擬1中，只考慮光插座300的形狀進行了模擬。模擬2中，除了模擬1的條件以外，還考慮了光插座300的材料進行了模擬。模擬3中，除了模擬2的條件以外，還考慮了製造上的誤差進行了模擬。此外，在模擬1~3中，從發光元件220射出的雷射光L的光量相同。另外，在模擬1~3中，將訊號光Ls的光量設為到達在入射面381附近設定的第二虛擬平面S2的光量(參照圖1)。另外，在模擬1~3中，將監視光Lm的光量設為到達在受光元件230的附近設定的第三虛擬平面S3的光量(參照圖1)。
在模擬1~3中，分別針對使光分離部330的準直光L進行入射的區域中的分離單元335的數量在2~12個的範圍變化的情况、以及使分離單元335的高度按7、10、12、15、21、25、35μm 變化的情况，對各光量進行了模擬。
在模擬1中，只考慮光插座300的形狀分別求出了由從發光元件220射出的光L生成的訊號光Ls的光量和監視光Lm的光量。在模擬1中，將圖4B所示的分割透射面332的尺寸d1與分割反射面331的尺寸d2的比率設定為7：3。另外，將分割透射面332和分割臺階面333形成的角度中較小的角度設定為90°。並且，將分割透射面332和分割反射面331形成的角度中較小的角度、以及分割臺階面333和分割反射面331形成的角度中較小的角度設定為135°。在滿足這樣的條件的範圍內，通過使分離單元335的配置和分離單元335的高度進行變化，來分別求出訊號光Ls和監視光Lm的光量。
在模擬2中，除了模擬1的條件(光插座300的形狀)以外，還考慮了光插座300的材料引起的光損失，分別求出了訊號光Ls的光量和監視光Lm的光量。在模擬2中，將光插座300的材料設為聚醚醯亞胺(PEI)。
在模擬3中，除了模擬2的條件(光插座300的形狀和材料)以外，還考慮了射出成型引起的製造上的誤差，分別求出了訊號光Ls的光量和監視光Lm的光量。在此，所謂製造上的誤差，是分割透射面332和分割臺階面333形成的角度中較小的角度(90°)增减1°的情况且是在第一方向上的分割透射面332和分割臺階面333的連接部(棱線部分)的R(曲率半徑)為3μm的情况。
圖6是表示分離單元335的配置或高度與訊號光Ls及監 視光Lm的光量的變動量之間的關係的曲線圖。圖6A是表示光分離部330的準直光L進行入射的區域中的分離單元335的數量與光(訊號光Ls或監視光Lm)的光量的變動量之間的關係的曲線圖，圖6B是表示分離單元335的高度與訊號光Ls的减少量之間的關係的曲線圖。此外，在圖6A中，塗黑的四邊形的符號表示根據模擬2的監視光Lm的光量相對於根據模擬1的監視光Lm的光量的變動量，空白的四邊形的符號表示根據模擬2的訊號光Ls的光量相對於根據模擬1的訊號光Ls的光量的變動量。另外，塗黑的圓形符號表示根據模擬3的監視光Lm的光量相對於根據模擬1的監視光Lm的光量的變動量，空白的圓形符號表示根據模擬3的訊號光Ls的光量相對於根據模擬1的訊號光Ls的光量的變動量。另外，圖6A所示的虛線表示訊號光Ls或監視光Lm的光量的變動量為5%的位置。圖6B的塗黑的圓形符號表示根據模擬3的訊號光Ls的光量相對於根據模擬1的訊號光Ls的光量的减少量。另外，圖6B所示的虛線表示訊號光Ls的减少量為15%的位置。
如圖6A所示可知，如果分離單元335的數量為4個以上，則根據模擬2的訊號光Ls或監視光Lm的光量相對於根據模擬1的訊號光Ls或監視光Lm的光量的變動量小於5%。另外，可知，如果分離單元335數量為4個以上，則根據模擬3的訊號光Ls或監視光Lm的光量相對於根據模擬1的訊號光Ls或監視光Lm的光量的變動量也小於5%。
另外，如圖6B所示可知，如果分離單元335的高度在13~21μm的範圍內，根據模擬3的訊號光Ls的光量相對於根據模擬1的訊號光Ls的光量的减少量小於15%。
由此，根據本模擬可知，如果光分離部330的準直光L進行入射的區域中的分離單元335的數量為4~6個且分離單元335的高度為13~21μm，則能夠得到所希望的光量的訊號光Ls和所希望的光量的監視光Lm。
此外，未特別地表示結果，但是還可知，如果是作為透射光的訊號光Ls的光量：作為反射光的監視光Lm的光量=20：80~80：20的範圍內，則在規定光束直徑下的分離單元335的數量為4~6個且分離單元335的高度為13~21μm的情况下，能夠得到所希望的光量的訊號光Ls和所希望的光量的監視光Lm。
(效果)
如上所述，實施方式1的光插座300中，利用反射面320使從發光元件220射出的雷射光L沿半導體基板210的表面反射後，通過由分割反射面331的反射以及由分割透射面332的透射，分離為監視光Lm和訊號光Ls。對於監視光Lm，使其從第二光學面340向受光元件230射出，對於訊號光Ls，不改變其行進方向而使其從第三光學面350向光纖400的端面410射出。由此，光插座300能夠在獲得對從發光元件220射出的光進行監視的監視光Lm的同時，使光纖400的端面410上的訊號光Ls的方向為沿半導體基板210的方向。另外，光插座300能夠與光插座300的 材料和製造上的誤差無關地，生成所希望的光量的訊號光Ls和所希望的光量的監視光Lm。
此外，也可以將分割反射面331、分割臺階面333以及分割透射面332按該順序配置於第一方向即從光插座300的底面朝向頂面的方向。這種情况下，將多個分割臺階面333以及多個分割透射面332配置在比分割反射面331靠反射面320側。
另外，實施方式1的光插座300中，示出了第一光學面310、第二光學面340以及第三光學面350為具有曲率的凸透鏡面的情况，但是，第一光學面310、第二光學面340或第三光學面350也可以是沒有曲率的平面。具體而言，既可以只有第一光學面310為平面，也可以只有第二光學面340為平面，還可以只有第三光學面350為平面。在第一光學面310形成為平面的情况下，例如，反射面320形成為可以作為凹面鏡發揮功能。另外，在第二光學面340形成為平面的情况下，從第二光學面340射出的一部分的光有可能不到達受光元件230的受光面。但是，在受光元件230對從發光元件220射出的光L進行監視的方面，不成為大的問題。進而，在利用第一光學面310或反射面320等有效地會聚了即將到達第三光學面350之前的光L的情况下，第三光學面350也可以形成為平面。
[實施方式2]
(光模組的結構)
實施方式2的光插座600和光模組500是透鏡陣列型，其能 夠對應伴隨監視的光發送的多通道化，在這點上與實施方式1的光插座300和光模組100不同。此外，對於與實施方式1的光插座300和光模組100相同的構成要素，標以相同的符號並省略其說明。
圖7是實施方式2的光模組500的剖面圖。圖7中，為了表示光插座600內的光路，省略了光插座600的剖面上的陰影線。圖8是表示實施方式2的光插座600的結構的圖。圖8A是光插座600的俯視圖，圖8B是仰視圖，圖8C是右側視圖。
如圖7所示，實施方式2的光模組500具有光電轉換裝置700和光插座600。實施方式2的光模組500中，光纖400在收納於多芯(mult-core)總括型的連接器610內的狀態下通過公知的安裝部件安裝於光插座600。
光電轉換裝置700具有多個發光元件220、多個受光元件230、以及控制單元240。多個發光元件220在半導體基板210上排列成一行。圖8中，多個發光元件220從紙面的跟前側向裏側排列成一行。另一方面，多個受光元件230以與多個發光元件220的排列方向平行的方式，在半導體基板210上排列成一行。以相互對應的方式，以相同的間隔配置多個發光元件220和多個受光元件230。多個受光元件230接受用於對對應的發光元件220的輸出等進行監視的監視光Lm。
光插座600以根據這樣的光電轉換裝置700和光纖400的結構，確保各發光元件220與各光纖400之間的光路、以及各 發光元件220與各受光元件230之間的光路的方式而形成。具體而言，以確保每個發光元件220的雷射光L的光路的方式，在圖7的紙面的前後方向(圖8A、圖8B中為上下方向)排列有多個第一光學面310、多個第二光學面340以及多個第三光學面350。另外，反射面320和光分離部330形成為能夠確保從多個發光元件220射出的雷射光L的光路。
在本實施方式中，光分離部330也具有多個分離單元335。在本實施方式中，也以在由反射面320反射的光進行入射的區域內存在4~6個分離單元335的方式配置分離單元335。另外，分離單元的高度在13~21μm的範圍內。
(效果)
如上所述，實施方式2的光模組500除了具有實施方式1的效果，還能夠對應伴隨監視的光發送的多通道化。
此外，未特別地進行圖示，但是，實施方式2中也與實施方式1同樣地，第一光學面310、第二光學面340或第三光學面350也可以為平面。
另外，在上述各實施方式的光插座300、600中，也可以在反射面320和分割反射面331上形成光反射率較高的金屬(例如，Al、Ag、Au等)的薄膜等反射膜。在想要優先削减部件件數的情况下，較佳的是如實施方式1、2那樣，採用只利用全反射的結構。
產業利用性
本發明的光插座及光模組對於使用光纖的光通訊是有用的。
331‧‧‧分割反射面
332‧‧‧分割透射面
333‧‧‧分割臺階面
335‧‧‧分離單元
D1‧‧‧第一方向
D2‧‧‧垂直於D1的方向
S1‧‧‧虛擬平面
d3‧‧‧分割透射面和分割臺階面之間的邊界線的高度

Claims (5)

  1. 一種光插座，其配置於光電轉換裝置和光纖之間，用於將發光元件和所述光纖的端面進行光學結合，該光電轉換裝置在基板上配置有所述發光元件以及用於監視從所述發光元件射出的光的受光元件，該光插座具有：第一光學面，使從所述發光元件射出的光入射；反射面，使從所述第一光學面入射的光沿著所述基板的方向反射；凹部，其具有使由所述反射面反射的光的一部分射出的射出區域和使從所述射出區域射出的光再次入射的入射面；光分離部，配置在所述射出區域，將由所述反射面反射的光分離為朝向所述受光元件的監視光和朝向所述光纖的端面的訊號光，使所述監視光向所述受光元件反射，使所述訊號光向所述凹部射出；第二光學面，使由所述光分離部分離後的所述監視光向所述受光元件射出；以及第三光學面，使在從所述光分離部射出之後從所述入射面再次入射的所述訊號光向所述光纖的端面射出，所述光分離部具有多個分離單元，該多個分離單元的每個分離單元具有一個相對於由所述反射面反射的光的光軸傾斜的傾斜面即分割反射面、一個與所述光軸垂直的垂直面即分割透射面、以及一個與所述光軸平行的平行面即分割臺階面，而且所述分割反射面、所述分割臺階面以及所述分割透射面排列在所述分割反射面的傾斜方向即第一方向，在所述光分離部中，多個所述分離單元排列在所述第一方向，多個所述分割反射面配置於同一虛擬平面上，且使由所述反射面反射的光的一部分向所述第二光學面反射， 多個所述分割透射面使分別由所述反射面反射的光的一部分向所述凹部透射，多個所述分割臺階面分別將所述分割反射面和所述分割透射面連接，所述光分離部中，多個所述分離單元配置成在由所述反射面反射的光入射的區域內存在4~6個所述分離單元，所述分割透射面與所述分割臺階面的邊界線相對於所述虛擬平面的高度為21μm，當從所述反射面反射的光的行進方向觀察時，所述分割透射面的尺寸與所述分割反射面的尺寸的比率為7：3，所述分割透射面和所述分割臺階面形成的角度中較小的角度為90°，所述分割透射面和所述分割反射面形成的角度中較小的角度以及所述分割臺階面和所述分割反射面形成的角度中較小的角度為135°，在所述第一方向上的所述分割透射面和所述分割臺階面的連接部的曲率半徑為3μm。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的光插座，其中，具有排列成一行的多個所述第一光學面、排列成一行的多個所述第二光學面以及排列成一行的多個所述第三光學面。
  3. 一種光模組，具有：光電轉換裝置，其在基板上配置有發光元件以及用於監視從所述發光元件射出的光的受光元件；以及如申請專利範圍第1項所述的光插座。
  4. 一種光模組，具有：光電轉換裝置，其在基板上配置有發光元件以及用於監視從 所述發光元件射出的光的受光元件；以及如申請專利範圍第2項所述的光插座。
  5. 如申請專利範圍第3項或第4項所述的光模組，其中，所述光電轉換裝置具有：排列成一行的多個所述發光元件；以及以與所述發光元件的行平行的方式排列成一行的多個所述受光元件，所述光插座具有：與所述發光元件的行對應地排列成一行的多個所述第一光學面；與所述受光元件的行對應地排列成一行的多個所述第二光學面；以及配置成一行的多個所述第三光學面。
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