WO2008093875A1 - 光モジュール - Google Patents

光モジュール Download PDF

Info

Publication number
WO2008093875A1
WO2008093875A1 PCT/JP2008/051887 JP2008051887W WO2008093875A1 WO 2008093875 A1 WO2008093875 A1 WO 2008093875A1 JP 2008051887 W JP2008051887 W JP 2008051887W WO 2008093875 A1 WO2008093875 A1 WO 2008093875A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical fiber
optical
light
led
optical module
Prior art date
Application number
PCT/JP2008/051887
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jun Yamaguchi
Takashi Fukuzawa
Original Assignee
Nippon Sheet Glass Company, Limited
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 Nippon Sheet Glass Company, Limited filed Critical Nippon Sheet Glass Company, Limited
Publication of WO2008093875A1 publication Critical patent/WO2008093875A1/ja

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4202—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details for coupling an active element with fibres without intermediate optical elements, e.g. fibres with plane ends, fibres with shaped ends, bundles
    • G02B6/4203—Optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4206—Optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4207—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms with optical elements reducing the sensitivity to optical feedback

Definitions

  • the present invention relates to an optical module, and more particularly to an optical module using LED.
  • a lens is attached to one end of a single (one) optical fiber in order to irradiate light from a light source onto a minute region, and light from the optical fiber is irradiated onto this minute region.
  • a microchemical system in which the axis adjustment is simplified and the entire apparatus is miniaturized (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2 005 3 0 8 30).
  • a high excitation light intensity is required. Specifically, it requires a light source with high emission intensity, small emission angle, and small emission area, so it can be easily combined into a single optical fiber using a lens as shown in Figure 10
  • Light from a semiconductor laser hereinafter referred to as “LD”
  • This LD is widely used as a light source for microchemical systems because it is small and cheap.
  • the wavelength of this excitation light is determined by the measurement substance, it is not always possible to use an LD.
  • the wavelength at which the LD cannot oscillate As a light source capable of oscillating (4500 to 600 nm), a light source using a gas laser or a second harmonic, and a light emitting diode (hereinafter referred to as “LED”) are known.
  • a light source using a gas laser or a second harmonic, and a light emitting diode hereinafter referred to as “LED”.
  • gas lasers and light sources using second harmonics are large and expensive.
  • the light emitted from the LED has a large radiation angle and a wide light emitting area, it is difficult to efficiently make the light incident on the optical fiber even if the LED is used as the light source of the optical system shown in FIG.
  • L E D that is generally available on the market is a cannonball type (Fig. 11 A) or surface mount type (Fig. 11 B), and the exit surface is curved. For this reason, even if the end face of the optical fiber is directly abutted against the LED emission surface, an air layer is formed between the two, and it is difficult to increase the coupling efficiency of the optical system using these. It was.
  • An object of the present invention is to provide a small optical module that couples light from an LED to an end face of an optical fiber at low cost and efficiently. Disclosure of the invention
  • an optical module for coupling light from a light source having a large light emitting area and a large radiation angle to a multimode optical fiber the light source emits light from the light source.
  • An optical module having a flat surface is provided.
  • the distance L is preferably 1.0 mm or less.
  • the distance L from the light emitting surface to the end of the optical fiber is preferably 0.4 mm or less.
  • the distance L from the light emitting surface of the light source to the end of the optical fiber is 0.3 mm or more.
  • the end of the optical fiber is fixed with a ferrule having a diameter of ⁇ mm and polished at right angles to the optical axis, and the inclination 0 of the emission surface with respect to the emission surface is sin 0 ⁇ O.
  • ⁇ ⁇ ( ⁇ ⁇ 2) is preferred.
  • the inclination 0 of the emission surface with respect to the light emission surface is preferably s i ⁇ ⁇ ⁇ 0. ⁇ ⁇ ⁇ .
  • the flatness of the exit surface is preferably L Z 4 or less.
  • a tube for fixing the light source and the optical fiber inside is provided.
  • the light source and the optical fiber are fixed together after alignment with respect to the X axis and the vertical axis perpendicular to the optical axis.
  • the light source and the optical fiber are fixed together after alignment with respect to the optical axis and the X axis and the vertical axis perpendicular thereto.
  • the light source is preferably a polished end face of a general-purpose LED.
  • the light source is an LED in which a bonding layer is formed on the light emitting surface side.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a graph showing the radiation angle dependence of LED in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram used to explain the exit surface processing of LED in FIG.
  • FIG. 4 is a graph showing the results of measuring the change in the amount of light incident on the optical fiber while changing the distance L from the exit surface of the LED to the end of the optical fiber.
  • FIG. 5 is a diagram used to explain the conditions for the maximum amount of incident light in a conventional optical module.
  • FIG. 6 is a diagram showing an arrangement when the optical module of FIG. 5 is a 1: 1 coupling system.
  • FIG. 7A and 7B are cross-sectional views of an optical module in which the exit surface and the end of the optical fiber have a certain inclination with respect to the light-emitting surface, and FIG. 7A shows that the exit surface and the end of the optical fiber are substantially parallel Fig. 7B shows the case where there is a gap between the exit surface and the end of the optical fiber.
  • FIG. 8A to 8C are diagrams used to explain the polishing accuracy of the emission surface.
  • FIG. 8A is an overall view of the optical module
  • FIG. 8B is an angle 0 to 6 of the emission surface with respect to the light emitting surface.
  • FIG. 8C is an enlarged view of the optical module when the angle ⁇ of the emission surface to the light emitting surface is polished at 3 degrees.
  • Figures 9A to 9C are diagrams showing the schematic configuration of an optical module in which the end of the optical fiber and the exit surface are fixed by a tube.
  • Figure 9A shows the diameter of the ferrule.
  • Fig. 9B shows the case where the LED diameter is too small
  • Fig. 9C shows the case where a thin spacer ring is inserted between the LED and the ferrule.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing an optical module using a conventional LD.
  • Fig. 1 1 A and Fig. 1 1 B are diagrams showing the shape of general-purpose LEDs.
  • Fig. 1 1 F is a diagram schematically showing an optical module using a conventional LD.
  • A shows a bullet-type LED
  • Figure 11B shows a surface-mount LED.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an optical module according to an embodiment of the present invention.
  • an optical module 10 1 includes L E D 1 0 2, an optical fiber 1 0 3, and a ferrule 1 0 4 that fixes them together.
  • L E D 100 is a L E D light source that is manufactured by processing a general-purpose bullet-type L E D 2 0 0 by the method described later in FIG. 3 and whose emission surface 1 0 2 a is a plane.
  • the optical fiber 10 3 is a multi-mode optical fiber, and its optical fiber end 10 3 a is directly buffered on the exit surface 10 2 a of the LED 10 2. At this time, since the exit surface 1 0 2 a of L E D 1 0 2 is a plane, L
  • ED 1 0 2 exit surface 1 0 2 a and optical fiber end 1 0 3 a can be made into a worm without creating an air layer between them, and light from LED 1 0 2 Small optical module that efficiently couples to fiber end 1 0 3 a 1 0
  • FIG. 2 is a graph showing the radiation angle dependence of L E D 100 in FIG.
  • L E D 1 0 2 emits a lot of light when the radiation angle is 0 degree. Therefore, in order to make the outgoing light of LED 1 0 2 enter the optical fiber 1 0 3 as much as possible, the optical fiber end 1 0 3 a should be installed directly above the outgoing surface 1 0 2 a of the LED 1 0 2 Is desirable.
  • FIG. 3 is a diagram used to explain the exit surface processing of the LED 102 in FIG.
  • LED 2 0 0 before processing the exit surface is a general-purpose LED light source having a cannonball shape, and is a bonding wire 2 0 3 that connects the light emitting surface 2 0 1 that irradiates light and the electrode 2 0 2.
  • a metal wire called is installed on the surface. In addition, all of these are encased in a sealing insulator 204.
  • the LED 102 (FIG. 1) is manufactured by polishing the sealing insulator 20 4 of the LED 200 and processing the exit surface into a flat surface, thereby performing exit surface processing. That is, it is possible to provide the LED 100 used in the optical module 10 1 simply by processing the emission surface of the inexpensive general-purpose LED 2 0 0 into a flat surface.
  • the bonding wire 20 3 is exposed on the surface, it cannot be insulated and it is difficult to ensure durability. Therefore, it is necessary to perform polishing on the exit surface to such an extent that the bonding wire 203 is not exposed from the exit surface 10 2 a.
  • General-purpose LEDs with bonding wires are very cheap because they are produced in large quantities for lighting.
  • LEDs with a wide variety of output wavelengths are being produced to support lighting applications of many colors.
  • the cost of the optical module can be reduced and the required wavelength can be easily selected depending on the object to be measured.
  • the resulting LED can be processed later, it can be processed after measuring the height of each different bonding wire, so the amount of processing can be optimized, and thus optical fiber It is possible to increase the coupling efficiency to.
  • Fig. 4 shows the result of measuring the change in the amount of light incident on the optical fiber 103 by changing the distance L from the exit surface 10 2 a of the LED 10 2 to the end 10 3 a of the optical fiber. It is a graph.
  • the LED 2 0 0 (Nichia Corporation N
  • the exit surface of SPB 5 0 0 S) was processed to produce LED 1 0 2.
  • polishing was performed to the maximum extent within a range in which the bonding surface 20 3 was not exposed from the output surface 10 2 a force.
  • the shortest distance from the holo-t rice m, u ⁇ Q plane 10 2 a to the bonding wire 20 3 was 0.05 mm.
  • the distance from the light emitting surface 20 1 to the tip of the bonding filler 2 ⁇ 3 is 0.25 mm.
  • a quartz multimode optical fiber having a core diameter of 0 2 mm was used as the optical fiber 103.
  • the optical module 1 0 1 is used for fluorescence measurement 5 where the measurement sensitivity depends on the irradiation intensity of the excitation light, the amount of light incident on the optical fin ⁇ 1 0 3 is large.
  • the incident light quantity can be set to 1/4 or more of the maximum incident light quantity.
  • the lens 70 1 is easily available and inexpensive, a ball lens is usually used.
  • a lens with a lens diameter of about ⁇ 4 mm is used in order to prevent the optical module 700 from becoming large as much as possible.
  • the amount of light incident on the optical fifo 10 3 is It depends solely on the core radius and numerical aperture of the optical fiber 10 3, and not on the diameter of the lens 7 0 1. The reason is as follows.
  • the emission angle 0 4 of the LED 2 0 0 is so large that 6 4 > 0 3 .
  • the larger the value of ⁇ 3 the greater the amount of light incident on the optical fiber 10 3 by the light from the LED 20 0 force.
  • NA force S 0.25, f 1/8 mm, ⁇ i 0.45 mm.
  • the diameter of the lens 71 is about 4 mm as described above, which is larger. Therefore, even if the lens 70 1 is changed to a lens larger than the current diameter, the incident light quantity of the optical fiber 103 does not change.
  • the lens 70 1 in the optical module 700 is an ideal lens, it does not affect the amount of light incident on the optical fiber 103.
  • the core area of the optical fiber 10 3 out of the light emitting surface 20 1 2 Light gathers from the area that occupies 5 times the area.
  • the light from the LED 20 0 force is also reduced to 1/25.
  • the amount of light that can enter the optical fiber 10 3 is a fixed amount calculated by the “irradiation amount X area X solid angle”, so the imaging magnification of the optical module 70 0 is the optical fiber 1 0 3 Does not affect the amount of incident light.
  • the optical module 1 0 3 when the optical module 1 0 3 is not changed in the optical module 700, the LED 2 0 0, the lens 7 0 1 and the optical fiber 1 0 3 are aligned to the optimum positions. It can be seen that the maximum amount of light incident on the optical fiber 10 3 can be obtained. At this time, the maximum incident light amount of the optical module 700 was 2 2 ⁇ W.
  • the incident light amount in the optical module 101 according to the present embodiment may be the same as the maximum incident light amount of the optical module 700. Recognize. For this reason, it is more desirable that the distance from the light emitting surface 201 to the optical fiber end 103 a is 1 mm or less.
  • the incident light quantity in the optical module 1001 is 1.2 times the maximum incident light quantity of the optical module 700, and the distance L is 0.4 mm. Since the incident light quantity in the optical module 10 1 is 1.6 times the maximum incident light quantity of the optical module 700, the distance from the light emitting surface 2 0 1 to the optical fiber end 1 0 3 a is More preferably, it is less than l mm.
  • the exit surface 1 0 2 a processed by polishing the 0 2 sealing insulator 2 0 4 is preferably a plane parallel to the light emitting surface 2 0 1.
  • the optical fiber end 1 0 3 a is perpendicular to the optical axis, the light emitting surface of the LED 1 0 2
  • optical fibers are very easy to break, end-face polishing of optical fibers is usually performed with an optical fiber inserted into a ferrule or the like and installed in a jig or a polishing machine.
  • end face shape of the optical fiber used for optical communication is perpendicular to the optical axis, some of the above jigs, polishing machines, etc. can perform such end face processing accurately and easily. Goods exist. Therefore, the optical fiber end 103a polished perpendicular to the optical axis can be prepared relatively easily.
  • the degree of polishing accuracy of the emission surface 10 2 a is examined as to whether it can be used as the LED 100 according to the present embodiment.
  • the exit surface 10 2 In order to prevent the bonding wire 20 3 from being exposed from the exit surface 10 2 a even if the exit surface 10 2 a is polished obliquely, the exit surface 10 2
  • the distance from the center of a to the light-emitting surface 20 1 must be at least 0.3 mm. Also, as shown in Figure 4, the distance] is 0. When at the 4 mm position, the amount of light incident on the optical fiber 10 3 is 10% lower than the maximum amount of incident light.
  • the distance from the core position of the optical fiber 1 0 3 to the exit surface 1 0 2 a The distance must be 0 mm in the optical axis direction.
  • the optical axis of the optical fiber 1 0 3 must be installed perpendicular to the light emitting surface 2 0 1. Don't be.
  • the optical fiber end 1 of the output surface 10 2 a It is preferable that the polishing accuracy is such that the angle 0 with respect to 0 3 a is 6 degrees or less.
  • the distance from the most polished portion of the exit surface 10 2 a to the light emitting surface 20 1 must be at least 0.3 mm apart in the optical axis direction.
  • the distance from the most polished part of the exit surface 1 0 2 a to the optical fiber end 1 0 3 a is the optical axis.
  • the direction should be 0.1 mm. That is, as shown in FIG. 8C, it is more preferable that the angle 0 with respect to the optical fiber end 10 3 a of the exit surface 10 2 a is 3 ° or less.
  • the surface accuracy of the LED 1 0 2 exit surface 1 0 2 a (encapsulated insulator 2 0 4 surface) (representing the surface roughness) should be 1 4 or less. . If there are more irregularities, the light is scattered and not emitted uniformly, and the amount of light incident on the optical fiber 10 3 is reduced. More desirable surface accuracy: I / 1 0 or less.
  • the optical module 10 1 when the optical module 10 1 according to the present embodiment is manufactured, it is desirable that no adhesive be used for fixing between the optical fiber end 10 3 a and the exit surface 10 2 a.
  • the adhesive When the light from the LED 10 2 hits the adhesive, it often generates fluorescent light (for example, E potek 3 5 3 ND, E potek C 2 5 0 9 etc.) This is because the fluorescence becomes a background in the photochemical measurement system using the optical module 101 and the measurement sensitivity is lowered.
  • This problem can be solved by using a tube for fixing between the optical fiber end 10 3 a and the exit surface 10 2 a. Specifically, as shown in Fig.
  • the side surface adhesive may enter between the optical fiber end 10 3 a and the output surface 10 2 a. For this reason, it is difficult to prevent an adhesive from entering between the optical fiber end 1 0 3 a of the finally produced optical module 1 0 1 and the exit surface 1 0 2 a.
  • the tube 90 1 As a material for the tube 90 1, there is a difference between the thermal expansion coefficient of quartz used for the optical fiber 10 3 and the thermal expansion coefficient of the resin used for the sealing insulator 2 0 4 of the LED 10 2. Those with values are desirable. When the thermal expansion coefficients of optical fiber 10 3, ferrule 1 0 4, LED 1 0 2, and tube 9 0 1 are different In such a case, there arises a problem that misalignment occurs due to a difference in expansion due to a change in temperature, or that adhesion is lost. For this reason, the fixed positions of the LED 1 0 2 and the optical fiber 1 0 3 are shifted depending on the temperature, and the coupling efficiency changes.
  • the tube 9 0 1 used for connection has a coefficient of thermal expansion between the above quartz and resin, it can be coupled even if there is a slight deviation between the LED 1 0 2 and the optical fiber 10 3. It is possible to mitigate the deterioration of efficiency. From the above, as the material of the tube 91, multi-component glass, metal or the like is desirable.
  • Fig. 9 A and Fig. 9 B explain the fixing method using a single tube 9 0 1, but cover both the LED 1 0 2 and the optical fiber 1 0 3 and fix the tubes together. It's okay. In this case, since the tubes are fixed to each other, it is possible to more surely prevent the adhesive from entering between the LED 100 and the optical fiber 103.
  • tube 9 0 1 can be a thin ring that acts as a spacer between LED 1 0 2 and ferrule 1 0 4.
  • L E D 100 If the output of L E D 100 is incident on the optical fiber 103 with high efficiency, it is essential to fix both axes at once after the alignment of the XY axes. This is because if the shafts are fixed one by one, a displacement occurs due to the shrinkage of the adhesive at the time of fixing, and it is often impossible to fix at the optimum position. On the other hand, if the XY axes are fixed together, the number of misalignments caused by the shrinkage of the adhesive can be reduced, so that it can be fixed at a predetermined position and man-hours can be reduced.
  • XYZ XYZ axes together.
  • the location where the adhesive is applied is biased, making it difficult to control the shrinkage of the adhesive.
  • XYZ when fixed together, it controls how light is applied to the adhesive (in the case of UV adhesive, etc.) and how temperature is applied (in the case of heat shrink adhesive). This eliminates misalignment.
  • the tube used be a UV transparent material.
  • multicomponent glass or the like is used.
  • aligning the LED 10 2 and the optical fiber 10 3 it is necessary to align the distance between the optical fiber end 10 3 a and the exit surface 10 2 a as close as possible. However, if they are too close to each other, alignment is performed with the optical fiber end 10 3 a and the exit surface 10 2 a in contact with each other, and either one of the two surfaces is damaged, resulting in a decrease in coupling efficiency.
  • the position of the end of the tube 9 0 1 and the exit surface 1 0 2 a or the optical fiber end 1 0 3 a is first determined. adjust. At this time, it is preferable that the exit surface 10 2 a or the optical fiber end 10 3 a is slightly recessed from the end of the tube 9 0 1. After that, the end of the tube 9 0 1 is brought into contact with the ferrule 10 4, the exit surface 1 0 2 a or another tube, and the LED 1 0 2 or the optical fiber 1 0 3 is pushed in after alignment. This is because alignment can be easily performed without damaging the portion through which light passes. In addition, because tube 9 0 1 has a contact surface on the outside, it does not contact the part through which light actually involved in coupling passes. Industrial applicability
  • the end of the optical fiber can be brought closer to the light emitting surface than a general-purpose LED, and it is inexpensive and efficient.
  • a small optical module to be coupled can be provided.
  • an optical fiber is formed from the light emitting surface of the light source. Since the distance L to the end is 1. O mm or less, an amount of light equal to or greater than that of the optical system that couples the light from the LED to the end of the optical fiber via the lens can be incident on the optical fiber.
  • the amount of light incident on the optical fiber is determined from the amount of light when the distance L is 0.3 mm.
  • the rate of decrease in the amount can be less than 10%.
  • the LED wire bonding is exposed from the emitting surface when the emitting surface is processed. Can be prevented.
  • the end of the optical fiber is fixed by a ferrule having a diameter of ⁇ mm and polished at right angles to the optical axis, and the inclination 0 of the emission surface with respect to the light emission surface is sin Since 0 ⁇ O. 1 / ( ⁇ ⁇ 2), the distance L can be reduced to 0.4 mm or less even when the exit surface is obliquely polished.
  • the inclination ⁇ of the emission surface with respect to the light emission surface is si ⁇ ⁇ ⁇ 0.1 ⁇ ⁇ , as a result of the oblique polishing of the emission surface, the most polished portion
  • the wire bonding can be prevented from being exposed from the exit surface, and the distance L can be reduced to 0.4 mm or less.
  • the optical module of the aspect of the present invention since the flatness of the emission surface is 4/4 or less, the light from the LED can be efficiently coupled to the end face of the optical fiber.
  • the tube for fixing the light source or the optical fiber since the tube for fixing the light source or the optical fiber is provided, it is possible to prevent the adhesive from entering between the emission surface and the end of the optical fiber. Fluorescence can be prevented when the light hits the agent from the LED.
  • the light source and the optical fiber are fixed together after alignment with respect to the X axis and the Y axis perpendicular to the optical axis. It is possible to reliably prevent the adhesive from being removed.
  • the light source and the optical fiber are fixed together after alignment with respect to the optical axis and the X axis and the Y axis perpendicular to the optical axis.
  • the optical module of the aspect of the present invention since the light source is obtained by polishing the end face of a general-purpose LED, an inexpensive small optical module can be provided.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

LEDからの光を光ファイバの端面に安価且つ効率よく結合する小型の光モジュールを提供する。光モジュール101は、LED102と、光ファイバ103と、これらを内部で一括固定するフェルール104とを備える。LED102は、汎用の砲弾型のLED200を加工して作製される、その出射面102aが平面であるLED光源である。

Description

明 細 書 光モジユ ーノレ 技術分野
本発明は、 光モジュールに関し、 特に L E Dを使用した光モジュール に関する。 背景技術
従来より、 マイクロウェル、 マイクロイ匕学チップ、 マイクロキヤビラ リ等內の微小領域にある微量の物質の検出を行うマイク.口化学システム においては、 光学的な測定方法が多く採用されている。 ^えば熱レンズ 分光分析や蛍光検出などである。
また最近では、 光源からの光を微小領域に照射させるために単一 （一 本） の光ファイバの一端にレンズを取り付け、 光ファイバからの光をこ の微小領域に照射するこ とで、 光軸調整を簡単にし、 且つ装置全体を小 型化したマイクロ化学システムが提案されている （例えば、 特開 2 0 0 5 - 3 0 8 3 0号公報参照） 。
これらの検出を高感度で行う為には高い励起光強度が必要である。 具 体的には、 発光強度が強く、 放射角は小さく、 発光面積が小さい光源が 必要となるので、 図 1 0に示すように、 レンズを使用して簡単に単一の 光ファイバに結合できる半導体レーザー （以下 「 L D」 という。 ） から の光が通常用いられている。 この L Dは、 小さく て安いという利点があ るので、 マイク ロ化学システムの光源と して広く利用されている。
ところがこの励起光の波長は測定物質によって決められるため、 いつ も L Dを使用できる とは限らない。 こ こで、 L Dが発振できない波長 ( 4 5 0.〜 6 0 0 n m ) を発振可能な光源と して、 気体レーザーや第 2 高調波を利用した光源、 及び発光ダイォード （以下 「 L E D」 という。 ） が知られている。 しかし、 気体レーザーや第 2高調波を利用した光源は 大型で且つ高価である。 また L E Dから照射される光は放射角が大きく 発光面積が広いため、 図 1 0に示す光学系の光源に L E Dを用いても光 ファイバに効率よく光を入射させる事は難しい （例えば、 特開 2 0 0 6 — 2 7 6 2 8 5号公報及び特開 2 0 0 5— 1 5 9 1 4 9号公報参照） 。 また、 L E Dを用いた光学系の結合効率を上げ、 且つコス トダウンお ょぴ光源の小型化を図るべく、 レンズを用いることなく L E Dからの光 を光ファイバに直接受光させるという方法も試みられている。 この方法 を採る場合、 L E Dの発光面と光ファイバの距離は近いほど光学系の結 合効率を高めることができる。
しかし、 一般的に市販されている L E Dの形状は、 砲弾型（図 1 1 A ) 又は表面実装型 （図 1 1 B ) であり、 出射面が曲面となっている。 この ため、 L E Dの出射面に光ファイバの端面を直接突き当てよ う と しても 両者の間に空気層が生じてしまい、 これらを用いた光学系の結合効率を 上げる.ことは困難であった。
本発明の目的は、 L E Dからの光を光ファイバの端面に安価且つ効率 よく結合する小型の光モジュールを提供することにある。 発明の開示
上記目的を達成するために、 本発明の第 1 の態様によれば、 発光面積 が大きく且つ放射角度が大きい光源からの光をマルチモー ド光ファイバ に結合する光モジュールにおいて、 前記光源は、 その出射面が平面であ る光モジュールが提供される。
本第 1の態様において、 前記光源の発光面から前記光フアイバ端まで の距離 Lは 1 . 0 mm以下であることが好ましい。
本第 1の態様において、 前記発光面から前記光フアイバ端までの距離 Lは 0. 4 mm以下であることが好ましい。
本第 1の態様において、 前記光源の発光面から前記光ファィパ端まで の距離 Lは 0 . 3 mm以上であることが好ましい。
本第 1の態様において、 前記光ファイバ端は径 φ mmのフエルールで 固定されて光軸に対して直角研磨されたものであって、 前記出射面の発 光面に対する傾き 0は、 s i n 0 ≤ O . ΐ Ζ ( φ Ζ 2) であることが好 ましい。
本第 1の態様において、 前記出射面の発光面に対する傾き 0は、 s i η θ ≤ 0. ΐ Ζ φであることが好ましレ、。
本第 1の態様において、 前記出射面の平坦度は； L Z 4以下であること が好ましい。
本第 1 の態様において、 前記光源と前記光ファィバを内部で固定する チューブを備えることが好ましい。
本第 1 の態様において、 前記光源及び前記光フアイバを光軸に垂直な X軸及び Υ軸について調芯後一括で固定することが好ましい。
本第 1 の態様において、 前記光源及び前記光ファイバを光軸及びこれ に垂直な X軸及び Υ軸について調芯後一括で固定することが好ましい。 本第 1の態様において、 前記光源は汎用の L E Dの端面を研磨したも のであることが好ましい。
本第 1 の態様において、 前記光源は、 前記発光面側にボンディングヮ ィャが形成されている L E Dであることが好ましい。 図面の簡単な説明
図 1 は、 本発明の実施の形態に係る光モジュールの概略構成を示す模 式図である。
図 2は、 図 1における L E Dの放射角依存性を示すグラフである。 図 3は、 図 1 における L E Dの出射面加工を説明するのに用いられる 図である。
図 4は、 L E Dの出射面から光ファイバ端までの距離 Lを変化させて 光ファイバへの入射光量の変化を測定した結果を示すグラフである。 図 5は、 従来の光モジュールにおける最大の入射光量となる条件を説 明するために用いられる図である。
図 6は、 図 5の光モジュールを 1 ： 1結合系にした場合の配置を示す 図である。
図 7 A， 図 7 Bは、 出射面と光ファイバ端が発光面に対して一定の傾 きを有する光モジュールの断面図であり、 図 7 Aは出射面と光ファイバ 端の傾きが略平行に設置された場合、 図 7 Bは出射面と光ファイバ端の 間に隙間が生じている場合を示す。
図 8 A〜図 8 Cは、 出射面の研磨精度について説明するのに用いられ る図であり、 図 8 Aは光モジュールの全体図、 図 8 Bは出射面の発光面 に対する角度 0が 6度に研磨されたときの光モジュールの拡大図、 図 8 Cは出射面の発光面に対する角度 Θが 3度に研磨されたときの光モジュ ールの拡大図である。
図 9 A〜図 9 Cは、 チューブによ り光ファイバ端と出射面の間が固定 された光モジュールの概略構成を示す図であり、 図 9 Aは L E Dの径が フエルールの径ょり も大きい場合、 図 9 Bは L E Dの径がフエルールの 径ょり も小さい場合、 図 9 Cはスぺーサ一となる薄いリ ングを L E Dと フエルールの間に入れた場合を示す。
図 1 0は、従来の L Dを用いた光モジュールを概略的に示す図である。 図 1 1 A, 図 1 1 Bは、 汎用の L E Dの形状を示す図であり、 図 1 1 ふ
Aは砲弾型の L E Dを示し、 図 1 1 Bは表面実装型の L E Dを示す。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施の形態を図面を用いて詳述する。
図 1は、 本発明の実施の形態に係る光モジュールの概略構成を示す模 式図である。
図 1において、 光モジュール 1 0 1は、 L E D 1 0 2 と、 光ファイバ 1 0 3 と、 これらを内部で一括固定するフェルール 1 0 4 とを備える。
L E D 1 0 2は、 図 3で後述する方法で汎用の砲弾型の L E D 2 0 0 を加工して作製される、 その出射面 1 0 2 aが平面である L E D光源で ある。
光ファイバ 1 0 3は、 マルチモード光ファイバであり、 その光フアイ パ端 1 0 3 aが L E D 1 0 2の出射面 1 0 2 a に直接バッティ ングして いる。 このとき、 L E D 1 0 2の出射面 1 0 2 aが平面であるので、 L
E D 1 0 2の出射面 1 0 2 a と光ファイバ端 1 0 3 a とを両者の間に空 気層を生じさせることな < 角虫させることができ、 L E D 1 0 2からの 光を光ファイバ端 1 0 3 a に効率よく結合する小型の光モジユ ール 1 0
1を提供することができる
図 2は、 図 1における L E D 1 0 2の放射角依存性を示すグラフであ る。
図 2において、 L E D 1 0 2は、 放射角が 0度のときに多くの光を出 射している。 そのため、 できるだけ光ファイバ 1 0 3内に L E D 1 0 2 の出射光を入射させるためには、 光ファイバ端 1 0 3 a を L E D 1 0 2 の出射面 1 0 2 aの真上に設置することが望ましい。
図 3は、 図 1における L E D 1 0 2の出射面加工を説明するのに用い られる図である。 図 3において、 出射面加工前の L E D 2 0 0は砲弾型形状を有する汎 用の L E D光源であって、 光を照射する発光面 2 0 1 と電極 2 0 2を結 ぶボンディングワイヤ 2 0 3 と呼ばれる金属線がその表面に設置されて いる。 また、 これら全体は封止絶縁体 2 0 4で包み込まれている。
L E D 1 0 2 (図 1 ) は、 この L E D 2 0 0の封止絶縁体 2 0 4を研 磨してその出射面を平面に加工する、 出射面加工を行う ことで作製され る。 すなわち、 入手がしゃすく、 安価な汎用の L E D 2 0 0の出射面を 平面に加工するだけで上記光モジュール 1 0 1に使用される L E D 1 0 2を提供することができる。
しかし、 ボンディングワイヤ 2 0 3が表面に露出すると、 その絶縁が できなく なり、 また耐久性の確保も困難になる。 したがって、 上記出射 面 1 0 2 aからボンディングワイヤ 2 0 3が露出しない程度に出射面加 ェにおける研磨は行う必要がある。
ボンディングワイヤを持つ汎用 L E Dは照明用と して多量に生産され ているため、 非常に安価である。 また、 多くの色の照明用途に対応する ため、 多種多様な出力波長を持つ L E Dが生産されている。 'これらの汎 用 L E Dを加工して上記光モジュールを作製するため、 光モジュールの コス トを下げることができると共に、 測定対象物によって必要となる波 長を容易に選択することが可能となる。 またできた L E Dを後から加工 することができるため、 個々に違うボンディングワイヤの高さを実測し た後に加工することができるため、 加工量を最適にすることが可能とな り、 もって光ファイバへの結合効率を上げることが可能である。
図 4は、 L E D 1 0 2の出射面 1 0 2 aから光ファイバ端 1 0 3 aま での距離 Lを変化させて光ファイバ 1 0 3への入射光量の変化を測定し た結果を示すグラフである。
図 4の測定の際、 まず、 L E D 2 0 0 (日亜化学工業株式会社製の N S P B 5 0 0 S ) の出射面を加工して L E D 1 0 2を作製した。 このと き、 出射面 1 0 2 a力 らポンディングヮィャ 2 0 3が露出しない範囲で 最大限研磨を行つた 。 そのホロt米 m、 u屮Q射面 1 0 2 aからボンディングワイ ャ 2 0 3 までの最短距離は 0 . 0 5 m mであつた 。 一方、 発光面 2 0 1 からボンディングフィャ 2 ◦ 3の先端までの距離は 0 . 2 5 m mであつ -。
すなわち、 発光面 2 0 1から出射面 1 0 2 aまでの距離は 0 . 3 m m であるので、 発光面 2 0 1から光ファィバ端 1 0 3 aまでの距離 Lの最 小値は、 光フアイノ 端 1 0 3 aが出射面 1 0 2 aに突き当たったときの 距離 （ = 0 . 3 m m ) とな
また、 光フアイバ 1 0 3 と してコァ径 0 2 m mの石英製マルチモー ド光ファイバを用レ、た。
本測定の結果、 L E D 1 0 2の発光面 2 0 1からの光ファイバ端 1 0
3 a の距離が大き < なる程 、 光ファィバ 1 0 3 の入射光量が下がって レヽく ことカ ゎ力 つた
一方、 光モジュ一ル 1 0 1 を蛍光測定のよ 5に測定感度が励起光の照 射強度に依存するちの用いる場合、 光ファィノ^ 1 0 3 への入射光量は多
- い程好ましいので 、 距離し ·
は 3 m m以下でめる とが望ましい。 これに より、 入射光量を最大入射光量の 1 / 4以上とすることができる。
次に、 従来より知られている図 5に示すよ 5な 、 L E D 2 0 0 、 レン ズ 7 0 1、及び光ファイ ノく 1 0 3からなる光モジュール 7 0 0において、 最大の入射光量となる条件について説明する。
図 5において、レンズ 7 0 1は入手しやすく且つ安価であることから、 ボールレンズが通常使用される。 また、 光モジュール 7 0 0 の大型化を できるだけ防ぐため、 φ 4 m m程度のレンズ径のものが使用される。 この光モジュール 7 0 0における光ファイ ノ 1 0 3への入射光量は、 もっぱら光ファイバ 1 0 3のコア半径及ぴ開口数に依存し、 レンズ 7 0 1の径には依存しない。 その理由は、 以下の通りである。
まず、 図 6に示すよ うに、 レンズ 7 0 1の最外部を通過した場合の L E D 2 0 0からの光の拡散角度及び光フアイバ 1 0 3の受光角度を夫々 Θ ！ , Θ 2 , L E D 2 0 0の発光面 2 0 1の半径を y i、 光ファイ ノく 1 0 3のコア半径を y 2、 レンズ 7 0 1の焦点距離を f 、 レンズ 7 0 1から 発光面 2 0 1及ぴ光ファイバ端 1 0 3 aの距離を夫々 s ！， s 2とすると、 ガウスの公式により、 l / f = l / S l + l Z s 2、 y 2 Θ 2 = y ！ と いう関係が得られる。
ここで、 光モジュール 7 0 0カ 1 ： 1の光学系であるとき、 上記 2式 から、 f = S l Z 2、 y , = y 2という関係が成立する。 よって、 光ファ イ ノく 1 0 3のコ ア半径が大きいほど、 L E D 2 0 0の発光面 2 0 1力 ら の光を受光するこ とができ、 光ファイバ 1 0 3の入射光量が増す。
光ファイバ 1 0 3へ受光される光線の最大角を Θ 3とすると、 L E D 2 0 0の放射角度 0 4は非常に大きいので、 6 4 > 0 3となる。 つまり、 Θ 3の値が大きレ、ほど L E D 2 0 0力 らの光が光ファイバ 1 0 3の入射 光量が増すことがわかる。
さ らに、 光ファイバ 1 0 3の開口数を NA、 レンズ 7 0 1の有効径を φ j とすると、 N A = φ J / 2 s J = ！ / 4 f という関係が成立する。 例えば、 N A力 S 0. 2 5、 f カ 1 · 8 m mのときは、 ψ iは 0. 4 5 m mとなる。ここで、レンズ 7 0 1の径は上述したよ うに 4 mm程度あり、 よ り大きレ、。 よって、 レンズ 7 0 1 を現在の径よ り大きいレンズに 変更しても光ファイバ 1 0 3の入射光量は変わらない。
つま り、 光モジユーノレ 7 0 0におけるレンズ 7 0 1は理想レンズであ れば、 光ファイバ 1 0 3の入射光量には影響しない。
また、 結像倍率を変更しても光ファイバ 1 0 3への入射光量は変化し ない。 その理由は、 以下の通りである。
例えば、 光ファイバ端 1 0 3 aに y i = 5 y 2の比率で光を集める、 つ まり 1 ： 5の光学系の場合、 発光面 2 0 1のうち、 光ファイバ 1 0 3の コア面積の 2 5倍の面積を占める部分からの光が集まる。 しかし、 光学 的不変量から θ 1 = ΝΑ/ 5 となってしま うため、 L E D 2 0 0力 らの 光も同様に 1 / 2 5に縮小される。 つまり、 光ファイバ 1 0 3内に入射 させることができる光量は 「照射量 X面積 X立体角」 で算出される一定 量となるので、 光モジュール 7 0 0の結像倍率は光フアイバ 1 0 3の入 射光量には影響しない。 '
以上の結果、 光モジュール 7 0 0において光ファイ ノく 1 0 3を変更し なレヽとき、 L E D 2 0 0、 レンズ 7 0 1、 光ファイ ノく 1 0 3を最適の位 置にアライ ンメ ン トすれば、 光ファイバ 1 0 3への最大入射光量が得ら れることが分かる。 このときの光モジュール 7 0 0の最大入射光量は 2 2 μ Wであった。
こ こで、 図 4のグラフから距離 Lが 1 mmであるとき、 本実施の形態 にかかる光モジュール 1 0 1 における入射光量が上記光モジュール 7 0 0の最大入射光量となると同じになることがわかる。 このことから、 発 光面 2 0 1から光ファイバ端 1 0 3 aまでの距離は l mm以下であるこ とがより望ましい。
また、 距離 Lが 0. 6 5 m mであるとき、 光モジュール 1 0 1におけ る入射光量が上記光モジュール 7 0 0の最大入射光量の 1. 2倍になり、 距離 Lが 0. 4 mmであるとき、 光モジュール 1 0 1における入射光量 が上記光モジュール 7 0 0の最大入射光量の 1. 6倍になることから、 発光面 2 0 1から光ファイバ端 1 0 3 aまでの距離は l mm未満である ことがさらに好ましい。
L E D 1 0 2 と光ファイバ 1 0 3の直接結合を考えた場合、 L E D 1 0 2の封止絶縁体 2 0 4を研磨して平面に加工された出射面 1 0 2 aは 発光面 2 0 1 に対して平行平面であることが望ましい。 光ファイバ端 1 0 3 aが光軸に対して垂直面となっているとき、 L E D 1 0 2の発光面
2 0 1 と光ファイバ端 1 0 3 a とを一番近接させることが出来るからで ある。 また、 図 7 Aに示すように、 出射面 1 0 2 a と光ファイバ端 1 0
3 aは平行ではあるが発光面 2 0 1 に対して傾きがある場合、 図 7 Bに 示すよ うな隙間を生じないよ うにさせるには両者の向きをあわせるとい う非常に面倒な調整をしなくてはならなく なるからである。
尚、 光ファイバは非常に折れやすいため、 光ファイバの端面研磨はフ エルール等に光ファィバを揷入し、 治具、 研磨機等に設置した状態で通 常行われる。 また、 光通信に使用されている光ファイバの端面形状が光 軸に対して直角であるという関係で、 上記治具、 研磨機等の中にはこの よ うな端面加工を精度よく簡易に行う汎用品が存在している。 従って、 光軸に対して垂直に研磨された光ファイバ端 1 0 3 aは比較的容易に準 備することができる。
しかし、 L E D 1 0 2の出射面 1 0 2 a を発光面 2 0 1に精度よく平 行に研磨することは難しく、 出射面 1 0 2 aが発光面 2 0 1に対して傾 きが生じる場合がある。 この場合、 図 8 Aに示すように、 フエルール 1 0 4で保護された光ファイバ端 1 0 3 a と出射面 1 0 2 a との間に隙間 が生じてしま う。
そこで、 出射面 1 0 2 aの研磨精度がどの程度であれば、 本実施の形- 態に係る L E D 1 0 2 と して使用可能であるか検討する。
まず、 図 8 Aに示すように、 出射面 1 0 2 aが斜めに研磨されたと し てもボンディ ングワイヤ 2 0 3が出射面 1 0 2 aから露出するのを防ぐ ため、 出射面 1 0 2 a の中央部から発光面 2 0 1 までの距離は少なく と も 0. 3 mmなくてはならない。 また、 図 4に示すように、距離]：が 0. 4 mmの位置にあるとき、 光ファイバ 1 0 3への入射光量は最大入射光 量から 1割低下する。
従って、 上記の斜め研磨がされた場合に光ファィノ 1 0 3への入射光 量の低下を 1割以下とするためには、 光ファィパ 1 0 3のコア位置から 出射面 1 0 2 aまでの距離は光軸方向に 0 1 m mとすることが必要と なる。 また 、 効率よく L E D 1 0 2力 らの光を光ファィバ 1 0 3内に入 れるには、 発光面 2 0 1 に対して光フアイバ 1 0 3の光軸は垂直に設置 されていなくてはならない。
よって、 光ファイバ 1 0 3を保護するフェル一ル 1 0 4が汎用されて レヽる φ 1 . 8 mmの場合は、 図 8 Bに示すよ うに 、 出射面 1 0 2 a の光 ファイバ端 1 0 3 aに対する角度 0 が 6度以下となる研磨精度を有する ことが好ましい。 ，
また、 ボンディングワイヤ 2 0 3が出射面 1 0 2 aから露出するのを よ り確実に防ぐためには、 出射面 1 0 2 aのうち最も研磨された部分か ら発光面 2 0 1までの距離が光軸方向について 0. 3 mm以上離れてい る必要がある。
従って、 上記の斜め研磨がされた場合に光量ダウン 1割以下とするた めには、 出射面 1 0 2 aのうち最も研磨された部分から光ファイバ端 1 0 3 a までの距離は光軸方向に 0. 1 mmとすることが必要となる。 つま り、 図 8 Cに示すように、 出射面 1 0 2 aの光ファイバ端 1 0 3 a に対する角度 0が 3·度以下となる研磨精度を有することがよ り好まし い。
また、 L E D 1 0 2の出射面 1 0 2 a (封止絶縁体 2 0 4表面） の面 精度 （面の凹凸の状態を表したもの） は 1ノ 4以下であることが望まし レ、。 これ以上凹凸があると、 光が散乱して一様に出射されず、 光フアイ バ 1 0 3への入射光量が下がるためである。 さ らに望ましい面精度は； I / 1 0以下である。
さらに、 本実施の形態に係る光モジュール 1 0 1 を作製する場合、 光 フアイバ端 1 0 3 a と出射面 1 0 2 aの間の固定には接着剤を用いない ことが望ましい。 L E D 1 0 2からの光が接着剤に当たるとそこから蛍 光が発生してしまう ことが多く（例えば、 E p o t e k社製 3 5 3 ND、 E p o t e k社製 C 2 5 0 9等を接着剤と して用いた場合） 、 この蛍光 が光モジュール 1 0 1を用いた光化学測定システムにおけるバックグラ ゥンドになって測定感度が下がってしま う という問題が発生するためで ある。 この問題は、 光ファイバ端 1 0 3 a と出射面 1 0 2 aの間の固定 にチューブを用いることで解消することができる。 具体的には、 図 9 A に示すように L E D 1 0 2の径がフエルール 1 0 4の径よ り も大きい場 合はフエルール 1 0 4に、 逆の場合は、 図 9 Bに示すように L E D 1 0 2にチューブ 9 0 1 を被せ、 チューブ 9 0 1 と L E D 1 0 2又はフェル ール 1 0 4 とを固定することで解消することができる。 · 尚、 光ファイバ 1 0 3及び L E D 1 0 2の夫々 の側面に接着剤を塗る よ うにすれば、 接着剤を塗った直後はチューブ 9 0 1 を用いなくても光 フアイバ端 1 0 3 a と出射面 1 0 2 aの間に接着剤は入ることはない。 しかし、 その後、 光ファイ ノ 1 0 3 と L E D 1 0 2 とを調芯する際に側 面の接着剤が光ファイバ端 1 0 3 a と出射面 1 0 2 aの間に侵入するこ とが多いため、 最終的に作製された光モジュール 1 0 1の光ファイバ端 1 0 3 a と出射面 1 0 2 aの間に接着剤が入つていないようにすること は難しい。
チューブ 9 0 1の材料と しては、 光ファイ ノく 1 0 3に用いられる石英 の熱膨張係数と L E D 1 0 2の封止絶縁体 2 0 4に用いられる樹脂の熱 膨張係数の間の値を持つものが望ましい。 光ファイバ 1 0 3、 フェルー ル 1 0 4、 L E D 1 0 2およびチューブ 9 0 1 の熱膨張係数が異なる場 合、 温度の変化による膨張の差によって位置ずれが生じたり、 接着が外 れたりする問題が発生する。 そのため、 L E D 1 0 2 と光ファイバ 1 0 3の固定位置が温度によつてずれることになり、 結合効率が変化してし まうからである。 これに対して、 接続に用いるチューブ 9 0 1の熱膨張 係数が上記石英と樹脂の間のものであれば、 L E D 1 0 2 と光ファイバ 1 0 3の両者の多少のずれがあっても結合効率の悪化を緩和させること が可能となる。 上記のことから、 チューブ 9 0 1の材料と しては、 多成 分ガラス、 金属等が望ましい。
また、 図 9 A, 図 9 Bでは 1個のチューブ 9 0 1を用いた固定方法を 説明したが、 L E D 1 0 2および光ファイ ノく 1 0 3の両方にチューブを 被せ、 チューブ同士を固定す'ること と しても良い。 この場合、 チューブ 同士の固定であるので、 L E D 1 0 2 と光ファイ ノく 1 0 3の間への接着 剤の侵入をよ り確実に防ぐことが可能となる。
また、 図 9 Cのよ うに、 チューブ 9 0 1は L E D 1 0 2 とフエルール 1 0 4の間のスぺーサーとなる薄いリ ングであってもよレヽ。
L E D 1 0 2の出力を高効率に光ファイバ 1 0 3に入射させよ う と し た場合、 XY軸の調芯後、 両軸を一括で固定することが必須である。 1 軸ずつ固定してゆく と、 固定時の接着剤の収縮等に起因する位置ずれが 毎回生じ、 最適位置に固定できないことが多いからである。 一方、 XY 軸を一括固定すると、 接着剤の収縮に起因する位置ずれの回数を減らす ことができ、 所定位置に固定することが可能となるとともに工数を削減 することができる。
さ らに、 X Y Z軸を一括で固定することがより好ましい。 1軸ごとの 場合は、 接着剤の塗布場所が偏るため、 接着剤の収縮の制御が難しいか らである。 一方、 XY Zを一括で固定すると、接着剤への光の当て方 （U V接着剤等の場合） 、 温度の加え方 （熱収縮接着剤の場合） を制御する ことで、 位置ずれをなくすことができる。
U V接着剤を用いて X Y Z軸の一括固定を行う場合、 用いるチューブ は UVを透過する材料であることが望ましい。 この場合、 多成分ガラス 等が用いられる。 光ファイバ 1 0 3を L E D 1 0 2に押し付けて固定す る場合は、 Z軸の位置調整が不要となるため、 XY軸の調芯のみでよレ、。 尚、 L E D 1 0 2 と光ファイバ 1 0 3 とを調芯する場合、 光ファイバ 端 1 0 3 a と出射面 1 0 2 a との距離を出来るだけ近接させて調芯する 必要がある。 しかし、 近接しすぎると光ファイバ端 1 0 3 a と出射面 1 0 2 a とが接触した状態で調芯すること となり、 両表面のうちのいずれ かが傷つき、 結合効率を低下させてしまう。 それに対してチューブを介 して L E D 1 0 2 と光ファイ ノ 1 0 3を固定する場合、 まずチューブ 9 0 1の端と出射面 1 0 2 a又は光ファイバ端 1 0 3 a との位置を調整す る。 このとき、 わずかに出射面 1 0 2 a又は光ファイバ端 1 0 3 aがチ ユーブ 9 0 1の端よ りへこんだ状態とするのが好ましい。 その後フェル ール 1 0 4、 出射面 1 0 2 a又は他のチューブにチューブ 9 0 1の端を 接触させ、 その状態で調芯した後に L E D 1 0 2又は光ファイバ 1 0 3 を押し込むことで光が通過する部分に傷をつけずに容易に調芯すること が可能となるからである。 また、 チューブ 9 0 1 は外側に接触面がある ため、 実際に結合に関与する光が通る部分には接触しないからである。 産業上の利用可能性
本発明の態様の光モジュールによれば、 その光源は、 その出射面が平 面であるので、 汎用の L E Dと比較してその発光面に光ファイバ端を近 づけることができ、 安価且つ効率よく結合する小型の光モジュールを提 供することができる。
本発明の態様の光モジュールによれば、 光源の発光面から光ファイバ 端までの距離 Lは 1 . O mm以下であるので、 L E Dからの光をレンズ を介して光ファイバ端に結合させる光学系と同等以上の光量を光フアイ バに入射させることができる。
本発明の態様の光モジュールによれば、 発光面から光ファイバ端まで の距離 Lは 0. 4 mm以下であるので、 光ファイバへの入射光量を距離 Lが 0. 3 mmの時の光量からの低下率を 1割未満とすることができる。 本発明の態様の光モジュールによれば、 発光面から光ファイバ端まで の距離 Lは 0. 3 mm以上であるので、 上記出射面加工をする際に、 L E Dのワイヤボンディングが出射面から露出するのを防止できる。
本発明の態様の光モジュールによれば、 光ファイバ端は径 ψ mmのフ エルールで固定されて光軸に対して直角研磨されたものであって、 出射 面の発光面に対する傾き 0 は、 s i n 0 ≤ O . 1 / ( ψ Ζ 2 ) であるの で、 出射面が斜め研磨された場合であっても、 距離 Lを 0. 4 mm以下 にすることができる。
本発明の態様の光モジュールによれば、 出射面の発光面に対する傾き Θは、 s i η Θ ≤ 0. 1ノ φであるので、出射面が斜め研磨された結果、 最も多く研磨された部分においてもワイヤボンディングが出射面から露 出することを防止することができ、 且つ距離 Lを 0. 4 mm以下にする ことができる。
本発明の態様の光モジュールによれば、 出射面の平坦度はえ / 4以下 であるので、 L E Dからの光を光ファイバの端面によ り効率よく結合す ることができる。
本発明の態様の光モジュールによれば、 光源又は光ファイバを内部で 固定するチューブを備えるので、 出射面と光ファイバ端とを間に接着剤 が入り こむのを防止でき、 さらには、 その接着剤に L E Dから光が当た つて蛍光が生じるのを防止できる。 本発明の態様の光モジュールによれば、 光源及び光ファィバを光軸に 垂直な X軸及ぴ Y軸について調芯後一括で固定するので、 調芯後光源と 光ファイバの位置ずれが生じたり接着剤による固定が外れたりすること を確実に防止することができる。
本発明の態様の光モジュールによれば、 光源及び光ファイバを光軸及 びこれに垂直な X軸及び Y軸について調芯後一括で固定するので、 固定 時の接着剤の光の当て方や温度の加え方を制御することにより、 調芯後 に光源及び光ファイバの位置ずれが生じるのを確実に防止することがで きる。
本発明の態様の光モジュールによれば、 光源は汎用の L E Dの端面を 研磨したものであるので、 安価な小型の光モジュールを提供することが できる。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 発光面積が大きく且つ放射角度が大きい光源からの光をマルチモー ド光ファイバに結合する光モジュールにおいて、
前記光源は、その出射面が平面であることを特徴とする光モジュール。
2. 前記光源の発光面から前記光ファイバ端までの距離 Lは 1. O mm 以下であることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の光モジュール。
3. 前記発光面から前記光ファイバ端までの距離 Lは 0. 4 mm以下で あることを特徴とする請求の範囲第 2項記載の光モジュール。
4. 前記発光面から前記光ファイバ端までの距離 Lは 0. 3 mm以上で あることを特徴とする請求の範囲第 1項記載め光モジュール。
5. 前記光ファイバ端は径 φ πιπιのフエルールで固定されて光軸に対し て直角研磨されたものであって、
前記出射面の発光面に対する傾き Θ は、 s i n e ^ O . 1 / ( φ / 2 ) であることを特徴とする請求'の範囲第 4項記載の光モジュール。
6. 前記出射面の発光面に対する傾き 0 は、 s i n 6 ≤ 0. ΐ Ζ φであ ることを特徴とする請求の範囲第 5項記載の光モジュール。
7. 前記出射面の平坦度は λ/4以下であることを特徴とする請求の範 囲第 1項記載の光モジュール。
8. 前記光源又は前記光ファイバを内部で固定するチューブを備えるこ とを特徴とする請求の範囲第 1項記載の光モジュール。
9. 前記光源及び前記光フアイバを光軸に垂直な X軸及び Υ軸について 調芯後一括で固定することを特徴とする請求の範囲第 1項記載の光モジ ユーノレ。
1 0. 前記光源及び前記光ファイバを光軸及びこれに垂直な X軸及び Υ 軸について調芯後一括で固定することを特徴とする請求の範囲第 1項記 載の光モジュール。
1 1 . 前記光源は汎用の L E Dの端面を研磨したものであることを特徴 とする請求の範囲第 1項記載の光モジュール。
1 2. 前記光源は、 前記発光面側にボンディングワイヤが形成されてい る L E Dであることを特徴とする請求の範囲 1 1項記載の光モジュール
PCT/JP2008/051887 2007-02-01 2008-01-30 光モジュール WO2008093875A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007-022977 2007-02-01
JP2007022977 2007-02-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008093875A1 true WO2008093875A1 (ja) 2008-08-07

Family

ID=39674175

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2008/051887 WO2008093875A1 (ja) 2007-02-01 2008-01-30 光モジュール

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2008093875A1 (ja)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55166974A (en) * 1979-06-15 1980-12-26 Hitachi Ltd Light semiconductor element package
JPS62128656U (ja) * 1986-02-05 1987-08-14
JPH04128812A (ja) * 1990-09-20 1992-04-30 Fujitsu Ltd 光半導体モジュールの組立方法
JPH0685314A (ja) * 1992-06-16 1994-03-25 Omron Corp 光結合装置、光結合アレイ及び光電センサ
JPH10104474A (ja) * 1996-10-03 1998-04-24 Toshiba Electron Eng Corp 光伝送装置
JP2000187137A (ja) * 1998-12-22 2000-07-04 Sumitomo Electric Ind Ltd 光モジュ―ル
JP2002040299A (ja) * 2000-07-21 2002-02-06 Sunx Ltd 光結合装置
JP2003069050A (ja) * 2001-08-24 2003-03-07 Citizen Electronics Co Ltd 双方向光伝送デバイス
WO2004109814A1 (ja) * 2003-06-06 2004-12-16 Sharp Kabushiki Kaisha 光送信装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55166974A (en) * 1979-06-15 1980-12-26 Hitachi Ltd Light semiconductor element package
JPS62128656U (ja) * 1986-02-05 1987-08-14
JPH04128812A (ja) * 1990-09-20 1992-04-30 Fujitsu Ltd 光半導体モジュールの組立方法
JPH0685314A (ja) * 1992-06-16 1994-03-25 Omron Corp 光結合装置、光結合アレイ及び光電センサ
JPH10104474A (ja) * 1996-10-03 1998-04-24 Toshiba Electron Eng Corp 光伝送装置
JP2000187137A (ja) * 1998-12-22 2000-07-04 Sumitomo Electric Ind Ltd 光モジュ―ル
JP2002040299A (ja) * 2000-07-21 2002-02-06 Sunx Ltd 光結合装置
JP2003069050A (ja) * 2001-08-24 2003-03-07 Citizen Electronics Co Ltd 双方向光伝送デバイス
WO2004109814A1 (ja) * 2003-06-06 2004-12-16 Sharp Kabushiki Kaisha 光送信装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8827572B2 (en) Side coupling optical fiber assembly and fabrication method thereof
JP4737611B2 (ja) 光部品、光ファイバ、発光装置、および光部品の製造方法
JP4043477B2 (ja) 光伝送モジュール及びその製造方法
US7254298B2 (en) Light source module
JPH1082930A (ja) 光モジュール，およびその製造方法
EP3130951B1 (en) Optical fiber assembly, optical coupling device, and optical fiber coupling device
JPWO2014192944A1 (ja) 半導体レーザモジュール
US20180337165A1 (en) Optical module, detecting apparatus
JP2007225673A (ja) 光パワーモニターおよびその製造方法
CN113056850A (zh) 半导体激光器和半导体激光器的制造方法
JP2006301597A (ja) レーザー装置およびその組立方法
US7223024B2 (en) Optical module including an optoelectronic device
WO2008093875A1 (ja) 光モジュール
JP2009093041A (ja) 光モジュール
JPH08122578A (ja) 光学モジュールおよびその組立て方法
JP5787557B2 (ja) 光装置
JPH01227484A (ja) 半導体レーザー装置およびその製造方法
JP2008197241A (ja) 光モジュール
JP2005121921A (ja) 光モジュール用レンズホルダ、光モジュールおよび、光モジュールの組立方法
JP2004258387A (ja) 先端斜めファイバ
US20070272834A1 (en) Optical module
JP2005134787A (ja) 光モジュールおよびその製造方法
JP3993083B2 (ja) ファイバコリメータ及びその製造方法
WO2021187420A1 (ja) 半導体レーザ装置
US10386587B2 (en) Optical fiber fixation structure, semiconductor laser module, and method of manufacturing semiconductor laser module

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08710819

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08710819

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP