WO2013146449A1 - 光レセプタクルおよびこれを備えた光モジュール - Google Patents

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WO2013146449A1
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慎也 菅家
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株式会社エンプラス
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Definitions

  • the present invention relates to an optical receptacle and an optical module including the same, and more particularly to an optical receptacle suitable for optically coupling a light emitting element and an optical transmission body and an optical module including the optical receptacle.
  • an optical module including a light emitting element such as a surface emitting laser for example, VCSEL: Vertical Cavity ⁇ Surface ⁇ Emitting Laser
  • an optical module component called an optical receptacle is used, and this optical receptacle is formed by coupling light including communication information emitted from a light emitting element to an end face of an optical fiber. It has been used for optical transmission via an optical fiber.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 a photoelectric conversion device in which a light-receiving element and a monitor light-receiving element are included in a package called TO-CAN is used, and a part of light emitted from the light-emitting element is used. It has been proposed that the light is reflected to the light receiving element side as monitor light in the glass window of the package.
  • a module using a CAN package has a maximum optical receptacle diameter of 6 to 7 mm in the case of a CAN of TO-46, for example, and is difficult to reduce in size.
  • Patent Document 3 a part of the light emitted from the light emitting element is used as monitor light on the light receptacle side so as to correspond to the substrate mounting type photoelectric conversion device. Proposals have been made to realize stable high-speed communication with a monitor by forming a reflecting surface for reflecting light.
  • the light of the light emitting element is configured to be taken out in the direction perpendicular to the substrate of the photoelectric conversion device at the end face of the optical fiber after passing through the optical receptacle.
  • the present invention has been made in view of such a point, and realizes optical transmission with a monitor that takes out light of a light emitting element in a direction along the substrate in an optical transmission body at an appropriate and low cost. It is an object of the present invention to provide an optical receptacle that can be used, and an optical module including the same.
  • the optical receptacle according to claim 1 of the present invention is characterized in that a light emitting element and a light receiving element for receiving monitor light for monitoring light emitted from the light emitting element are mounted on a substrate.
  • An optical receptacle capable of optically coupling the light emitting element and the optical transmission body in a state of being disposed between the photoelectric conversion device and the optical transmission body.
  • a part of the light of the light-emitting element that is disposed so as to have a predetermined first inclination angle with respect to the first surface and is incident on the first surface is incident at an incident angle larger than a critical angle.
  • the combined light total reflection surface that totally reflects a part of the emitted light to the optical transmission body as the combined light to be combined with the optical transmission body, and the combined light that is totally reflected by the combined light total reflection surface
  • the second inclination angle or the first inclination angle of the light emitting element that is incident on the first surface and a part of the light other than the part of the light is a critical angle.
  • the third surface side in a state separated from the combined light or integrated with the combined light, with the other incident light incident inside at a larger incident angle than that of the combined light.
  • a first monitor light total reflection surface for total reflection on the second surface and the second surface A predetermined third tilt angle with respect to the first surface so as to deviate from the optical path of the combined light at a position on the total reflection direction side of the monitor light with respect to the first monitor light total reflection surface.
  • the monitor light that is totally reflected by the first monitor light total reflection surface is internally incident at an incident angle larger than a critical angle, and the internally incident monitor light is incident on the first surface.
  • a second monitor light total reflection surface for total reflection toward a position corresponding to the light receiving element is
  • the light of the light emitting element incident on the first surface is totally reflected on the combined light total reflection surface and the first monitor light total reflection surface or the second monitor light total light. Since the combined light and the monitor light can be separated by total reflection on the reflection surface, the light transmission with the monitor that takes out the light of the light emitting element in the direction along the substrate in the optical transmission body is performed on the surface of the optical receptacle body. Appropriate and low cost can be realized only by the shape. In addition, by making the total reflection direction of the monitor light the third surface side with respect to the first monitor light total reflection surface, it is possible to reduce the size of the optical receptacle body and further reduce the cost.
  • the optical receptacle according to the first aspect wherein the first monitor light total reflection surface is disposed so as to have the second inclination angle with respect to the first surface.
  • the monitor light is totally reflected in a state of being separated from the combined light, and the combined light total reflection surface and the first monitor light total reflection surface are internally incident on the light of the light emitting element.
  • the reflection surface is formed by an inner slope of a recess provided on the second surface.
  • the monitor light is separated from the combined light on the first monitor light total reflection surface, whereby the second monitor light total reflection according to the design concept is achieved.
  • the degree of freedom of the surface layout can be expanded. For example, when the concave portion having the second monitor light reflecting surface is formed deeply to reduce the amount of the optical receptacle material used, or the concave portion is formed shallowly.
  • the optical receptacle is resin-molded using a mold, it is possible to flexibly cope with the case where it is desired to improve the releasability and the mechanical strength.
  • the combined light total reflection surface and the first monitor light total reflection surface are disposed so as to be in point contact with each other in a direction perpendicular to the internal incident direction of the light of the light emitting element and the total reflection direction of the combined light and the monitor light.
  • the combined light total reflection surface and the first monitor light total reflection surface are arranged so as to be in line contact with each other in the total reflection direction of the combined light and the monitor light. Since the surface area can be reduced by directly connecting the reflecting surface without a stepped surface, it was met by the concept of forming the recesses shallowly to improve releasability (synergistic effect on releasability) Can be realized).
  • the optical receptacle according to claim 3 is characterized in that, in claim 2, the combined light total reflection surface and the first monitor light total reflection surface are arranged so as to be in point contact with each other, and The second monitor light total reflection surface is located on the first surface side with respect to the optical path of the combined light.
  • the optical receptacle according to claim 4 is characterized in that, in claim 2, the second monitor light total reflection surface is disposed on the second surface side with respect to the optical path of the combined light. In the point.
  • the optical receptacle according to claim 5 is characterized in that in any one of claims 2 to 4, a plurality of the first monitor light total reflection surfaces and the second monitor light total reflection surfaces are arranged. It is in the point.
  • the optical receptacle according to claim 6 is characterized in that, in any one of claims 2 to 4, the combined light total reflection surface and the first monitor light total reflection surface are in line contact.
  • the first monitor light total reflection surface is arranged on the total reflection direction side of the combined light with respect to the combined light total reflection surface.
  • the optical receptacle according to claim 7 is characterized in that, in claim 1, the first monitor light total reflection surface has the first tilt angle with respect to the first surface. By being arranged, the monitor light is totally reflected in an integrated state with the combined light, and the monitor light is separated from the combined light on the second monitor light total reflection surface.
  • the first monitor light total reflection surface and the combined light total reflection surface can be formed in the same plane, thereby simplifying the configuration and further reducing the cost. Can be achieved.
  • the optical receptacle according to an eighth aspect is the optical receptacle according to any one of the first to seventh aspects, wherein the light from the light emitting element is further emitted to a position corresponding to the light emitting element on the first surface.
  • a combined lens total reflection surface and a first lens surface that enters the first monitor light total reflection surface are arranged, and the combined light is emitted toward the optical transmission body on the third surface.
  • a second lens surface is disposed, and a third lens surface for emitting the monitor light toward the light receiving element is disposed at a position corresponding to the light receiving element on the first surface. .
  • the coupling efficiency of coupling light and monitor light can be improved using a lens surface.
  • the optical module according to claim 9 is characterized in that it comprises the optical receptacle according to any one of claims 1 to 8 and the photoelectric conversion device according to claim 1.
  • the light of the light emitting element incident on the first surface is totally reflected on the combined light total reflection surface and the first monitor light total reflection surface or the second monitor light total light. Since the combined light and the monitor light can be separated by total reflection on the reflection surface, the light transmission with the monitor that takes out the light of the light emitting element in the direction along the substrate in the optical transmission body is performed on the surface of the optical receptacle body. Appropriate and low cost can be realized only by the shape.
  • the present invention it is possible to realize optical transmission with a monitor that takes out light of a light emitting element in a direction along a substrate in an optical transmission body at an appropriate and low cost.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of an optical receptacle according to the present invention and an optical module including the same.
  • Plan view of the optical receptacle shown in FIG. 1 is a bottom view of the optical receptacle shown in FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a first main part of the optical receptacle shown in FIG.
  • FIG. 1 is an enlarged plan view of a main part of the optical receptacle shown in FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a second main part of the optical receptacle shown in FIG.
  • FIG. 1 illustrates an optical receptacle according to the present invention and an optical module including the same.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an outline of an optical module 1 in the present embodiment together with a longitudinal sectional view of an optical receptacle 2 in the present embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view of the optical receptacle 2 shown in FIG.
  • FIG. 3 is a bottom view of the optical receptacle 2 shown in FIG.
  • the outer shape of the optical receptacle 2 shown in FIG. 1 corresponds to the AA cross-sectional shape of FIG.
  • an optical receptacle 2 (optical receptacle body) in this embodiment is arranged between a photoelectric conversion device 3 and an optical fiber 5 as an optical transmission body.
  • the photoelectric conversion device 3 in FIG. 1 is a substrate-mounted photoelectric conversion device 3. That is, as shown in FIG. 1, the photoelectric conversion device 3 is arranged on the surface (upper surface) on the optical receptacle 2 side of the semiconductor substrate (circuit substrate) 6 arranged in parallel to the lower end surface 2 a of the optical receptacle 2. It has one light emitting element 7 that emits (emits) laser light La in a direction perpendicular to the surface (upward), and this light emitting element 7 constitutes the VCSEL (vertical cavity surface emitting laser) described above. is doing. Further, the photoelectric conversion device 3 is provided on the surface of the semiconductor substrate 6 on the side of the optical receptacle 2 and on the right side in FIG.
  • the photoelectric conversion device 3 is provided on the surface of the semiconductor substrate 6 on the side of the optical receptacle 2 and on the right side in FIG.
  • the light emitting element 7 for example, output of the laser light La emitted from the light emitting element 7 (for example, It has one light receiving element 8 for receiving monitor light Lm for monitoring intensity and light quantity.
  • the light receiving element 8 may be a photo detector.
  • the output of the laser light La emitted from the light emitting element 7 based on the intensity and light quantity of the monitor light Lm received by the light receiving element 8.
  • An electronic component such as a control circuit for controlling the electronic component is mounted, and the electronic component is electrically connected to the light emitting element 7 and the light receiving element 8 through wiring.
  • Such a photoelectric conversion device 3 is attached to the optical receptacle 2 by known fixing means such as an adhesive (for example, heat / ultraviolet curable resin) disposed between the semiconductor substrate 6 and the optical receptacle 2.
  • fixing means such as an adhesive (for example, heat / ultraviolet curable resin) disposed between the semiconductor substrate 6 and the optical receptacle 2.
  • the optical module 1 is configured together with the optical receptacle 2.
  • the optical fiber 5 has a cylindrical optical fiber mounting portion formed on the optical receptacle 2 along with a cylindrical ferrule 9 having a predetermined length on the end face 5a side. It is attached in the part 4. In this attached state, a part of the optical fiber 5 on the side of the end surface 5 a (part accommodated in the optical fiber attaching part 4) is parallel to the semiconductor substrate 6.
  • the optical fiber 5 may be either a single mode optical fiber or a multimode optical fiber.
  • the optical receptacle 2 optically couples the light emitting element 7 and the end face 5a of the optical fiber 5 in a state where the optical receptacle 2 is disposed between the photoelectric conversion device 3 and the optical fiber 5. .
  • the optical receptacle 2 has a main part having various optical surfaces and is formed in a substantially rectangular shape. That is, as shown in FIGS. 1 and 2, the main part of the optical receptacle 2 includes a horizontal lower end surface 2a as the first surface, an upper end surface 2b as the second surface, and a third surface as the third surface.
  • a rough outer shape is constituted by the right end surface 2c, the left end surface 2d, the front end surface 2e, and the rear end surface 2f.
  • the lower end surface 2a and the upper end surface 2b are parallel to each other.
  • the optical fiber attachment part 4 mentioned above is formed so that it may extend rightward from the right end surface 2c.
  • Such an optical receptacle 2 can be integrally formed by injection molding using a resin material such as polyetherimide.
  • a first recess 10 having a substantially rectangular cross section recessed upward with respect to the lower end surface 2a is formed on the lower end surface 2a of the optical receptacle 2.
  • the inner bottom surface 10a of the first recess 10 is parallel to the lower end surface 2a.
  • one first lens surface 11 is formed in the vicinity of the left end facing (corresponding to) the light emitting element 7 on the inner bottom surface 10a of the first recess 10. .
  • the first lens surface 11 has a circular shape in a bottom view (FIG. 3) and is formed as a spherical or aspherical convex lens surface with a convex surface facing the light emitting element 7 side.
  • the position of the optical axis OA (1) on the first lens surface 11 is preferably matched (aligned) with the central portion of the light emitting element 7 in the emission direction of the laser light La. Further, the axial direction of the optical axis OA (1) on the first lens surface 11 may be orthogonal to the inner bottom surface 10a of the first recess 10.
  • the laser light La emitted from the light emitting element 7 is incident on the first lens surface 11 from below when the photoelectric conversion device 3 is attached to the optical receptacle 2. Then, the first lens surface 11 converges (for example, collimates) the incident laser light La and advances the light into the optical receptacle 2.
  • the combined light total reflection surface 14 and the first monitor light total reflection surface 15 are arranged on the upper end surface 2 b so as to face the first lens surface 11 upward.
  • the combined light total reflection surface 14 and the first monitor light total reflection surface 15 are arranged so as to be in point contact with each other in the vertical direction of FIG. 2 (perpendicular to the plane of FIG. 1). (Hereinafter referred to as parallel arrangement). Note that such an arrangement (contact) direction corresponds to a direction orthogonal to the internal incident direction of the laser light La on the total reflection surfaces 14 and 15 and the total reflection direction of the fiber coupling light Lc and the monitor light Lm. As shown in FIGS.
  • the combined light total reflection surface 14 and the first monitor light total reflection surface 15 arranged in parallel as described above are arranged between the total reflection surfaces 14 and 15 in the plan view.
  • the only boundary line BL extending in the horizontal direction in the figure is presented, and the optical axis OA (1) on the first lens surface 11 is included on the boundary line BL.
  • the combined light total reflection surface 14 is formed on an inclined plane having an inclination angle of 45 ° (an example of the first inclination angle) counterclockwise in FIG. 4 with respect to the lower end surface 2a. Has been.
  • the reference of the inclination angle of the combined light total reflection surface 14 is taken as an arrow parallel to the lower end surface 2a for the sake of convenience, but even when the reference is applied to the actual lower end surface 2a, it is the same. It goes without saying that an inclination angle (45 °) can be obtained.
  • the first monitor light total reflection surface 15 has an inclination angle of 38 ° (an example of the second inclination angle) counterclockwise in FIG. 4 with respect to the lower end surface 2a. It is formed in a plane.
  • the combined light total reflection surface 14 and the first monitor light total reflection surface 15 having different inclination angles in this way are step surfaces 145 that are parallel to the optical axis OA (1) at portions other than the point contact portion. Connected by. Further, as shown in FIG. 1, the combined light total reflection surface 14 and the first monitor light total reflection surface 15 are composed only of the inner bottom surface of the second concave portion 16 provided on the upper end surface 2b. In FIG. 2, the combined light total reflection surface 14 is disposed on the front (front end surface 2e) side, and the first monitor light total reflection surface 15 is disposed on the rear (rear end surface 2f) side. May be reversed. As shown in FIG. 1, the inner surface 16a of the second recess 16 has a drawing taper (inclined surface) for ensuring releasability when the optical receptacle 2 is resin-molded using a mold. It may be formed.
  • the combined light total reflection surface 14 As shown in FIGS. 1 and 5, a part of the laser light La of the light emitting element 7 that has passed through the first lens surface 11 (below in the cross section of the light beam shown in FIG. 5).
  • Half of the laser light La is incident on the lower side in FIG. 1 (inside the optical receptacle 2) at an incident angle larger than the critical angle.
  • the combined light total reflection surface 14 totally reflects a part of the laser light La incident on the inside as the fiber combined light Lc to be coupled to the end surface 5a of the optical fiber 5 toward the right in FIG.
  • the refractive index with respect to a wavelength of 850 nm is 1.64, and the critical angle in this case is approximately 38 °.
  • the first monitor light total reflection surface 15 is incident on the combined light total reflection surface 14 of the laser light La of the light emitting element 7 that has passed through the first lens surface 11.
  • Laser light La of a part other than light (the upper half portion in the cross section of the light beam shown in FIG. 5) is incident internally at an incident angle larger than the critical angle from the lower side (inside the optical receptacle 2) in FIG. .
  • the first monitor light total reflection surface 15 is directed to the lower right in FIG. 1 in a state where the other part of the laser light La incident inside is separated from the fiber coupling light Lc as the monitor light Lm. To totally reflect.
  • the second monitor light total reflection surface is located on the upper end surface 2b at a position on the total reflection direction side of the monitor light Lm with respect to the first monitor light total reflection surface 15. 17 is arranged. As shown in FIG. 6, the second monitor light total reflection surface 17 is formed on an inclined plane having an inclination angle of 54 ° (an example of a third inclination angle) clockwise in FIG. 6 with respect to the lower end surface 2a. Has been. As shown in FIG. 1, the second monitor light total reflection surface 17 is formed only on the inner bottom surface of the third recess 18 that is provided on the upper end surface 2b so as to deviate from the optical path of the fiber coupling light Lc. Consists of.
  • the second monitor light total reflection surface 17 is composed of fiber coupled light. It is located on the lower end surface 2a side (downward) from the optical path of Lc. As shown in FIG. 1, the inner side surface 18a of the third recess 18 has a drawing taper (inclined surface) for ensuring releasability when the optical receptacle 2 is resin-molded using a mold. It may be formed.
  • the second monitor light total reflection surface 17 has such a monitor light that has been totally reflected by the first monitor light total reflection surface 15 and has traveled on the optical path inside the optical receptacle 2.
  • Lm is incident from the upper left side in FIG. 1 at an incident angle larger than the critical angle.
  • the second monitor light total reflection surface 17 totally reflects the internally incident monitor light Lm toward the lower left side on the light receiving element 8 side.
  • the right end surface 2 c of the main part of the optical receptacle 2 is formed on the second lens surface 12 facing the end surface 5 a of the optical fiber 5.
  • the second lens surface 12 has a circular outer periphery and is formed as a spherical or aspherical convex lens surface with a convex surface facing the end surface 5 a of the optical fiber 5.
  • the optical axis OA (2) on the second lens surface 12 is preferably located on the normal line of the central portion of the end surface 5a of the optical fiber 5.
  • the fiber coupling light Lc that has traveled on the optical path inside the optical receptacle 2 after being totally reflected by the coupled light total reflection surface 14 is formed on the second lens surface 12 as shown in FIG. Internally incident from the left.
  • the second lens surface 12 converges the internally incident fiber coupling light Lc to be emitted toward the end surface 5 a of the optical fiber 5.
  • the fiber coupled light Lc is coupled to the end face 5a of the optical fiber 5.
  • the third lens surface 13 has an elliptical shape in the bottom view and a convex surface directed toward the light receiving element 8 such that the outer shape viewed from the light receiving element 8 has a circular shape.
  • a spherical or aspherical convex lens surface is formed.
  • the optical axis OA (3) on the third lens surface 13 is inclined with respect to the lower end surface 2a.
  • the monitor light Lm totally reflected by the second monitor light total reflection surface 17 is placed on the third lens surface 13 in this manner on the upper right side (inside the optical receptacle 2). From the side).
  • the third lens surface 13 emits the internally incident monitor light Lm toward the light receiving element 8 while converging. In this way, the monitor light Lm is coupled to the light receiving element 8.
  • the laser beam La of the light emitting element 7 incident on the first lens surface 11 is coupled to the fiber by total reflection on the combined light total reflection surface 14 and total reflection on the first monitor light total reflection surface 15. Since the light Lc and the monitor light Lm can be separated, the optical transmission with the monitor for taking out the fiber coupling light Lc in the direction along the semiconductor substrate 6 at the end face 5a of the optical fiber 5 is performed on the surface of the optical receptacle 2. Appropriate and low cost can be realized only by the shape.
  • the optical receptacle is compared with the configuration in which the monitor light Lm is totally reflected on the left end surface 2d side. Since the left and right dimensions of 2 can be kept small, it is possible to reduce the size of the optical receptacle 2 and further reduce the cost.
  • the second monitoring light total reflection surface 17 is arranged on the lower end surface 2a side with respect to the optical path of the fiber coupled light Lc, whereby the third recess 18 is formed deeply and the optical receptacle 2 Since the amount of the forming material used can be reduced, further cost reduction can be achieved.
  • the configuration based on such a concept is that the monitor light Lm is separated from the fiber-coupled light Lc on the first monitor light total reflection surface 15, and in particular, the first monitor light total reflection surface 15 and Since the combined light total reflection surface 14 is arranged in parallel, the design can be realized without difficulty.
  • the first lens surface 11 is on the boundary line BL (see FIGS. 2 and 5) between the combined light total reflection surface 14 and the first monitor light total reflection surface 15.
  • the upper optical axis OA (1) is included, but the present invention is not limited to such a configuration.
  • the optical axis OA (1) is a boundary line between the total reflection surfaces 14 and 15.
  • the light intensity ratio between the fiber coupled light Lc and the monitor light Lm may be made different from that in the above configuration (1: 1) by shifting the BL toward either one of the total reflection surfaces 14 and 15.
  • the second monitor light total reflection surface 17 is arranged on the upper end surface 2b side with respect to the optical path of the fiber coupled light Lc, and the second monitor arranged in this way is used.
  • the tilt angle of the first monitor light total reflection surface 15 and the tilt angle of the second monitor light total reflection surface 17 are shown in FIG. 4 so that appropriate total reflection of the monitor light Lm on the light total reflection surface 17 is ensured. You may make it differ from the case of FIG.
  • the inclination angle of the first monitor light total reflection surface 15 is set to a larger value (50 °) than in the case of FIG.
  • the inclination angle of the second monitor light total reflection surface 17 is set to a smaller value (45 °) than in the case of FIG.
  • the third recess 18 can be formed shallowly, and the surface area of the third recess 18 can be suppressed. Therefore, the mold release property when the optical receptacle 2 is injection-molded using a mold can be improved. The mechanical strength can be increased.
  • two first monitor light total reflection surfaces 15 are arranged in parallel before and after the combined light total reflection surface 14 (perpendicular to the paper surface in FIG. 10), and the second Two monitor light total reflection surfaces 17 may be arranged at intervals in the front and rear so as to correspond to each first monitor light total reflection surface 15.
  • 10 corresponds to a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
  • an optical path of the fiber coupling light Lc is secured between the two second monitor light total reflection surfaces 17.
  • each of the second monitor light total reflection surfaces 17 is disposed on the lower end surface 2a side with respect to the optical path of the fiber coupled light Lc.
  • the inclination angles of the two first monitor light total reflection surfaces 15 are the same angle (38 °), while the two second monitor light total reflection surfaces 17 are inclined.
  • the corners are also identical to each other.
  • the arrangement positions of the two second monitor light total reflection surfaces 17 are the same in the horizontal direction and the vertical (height) direction in FIG.
  • the two first monitor light total reflection surfaces 15 are both formed larger than the combined light total reflection surface 14 in the front-rear direction (up and down in the figure).
  • the total amount of incident light on the first monitor light total reflection surface 15 can be made larger than the amount of incident light on the combined light total reflection surface 14, and thus the amount of received monitor light Lm is increased. be able to.
  • the amount of incident light on the combined light total reflection surface 14 (that is, the amount of light of the fiber combined light Lc) and the first monitor according to the width of the combined light total reflection surface 14 (front and rear dimensions)
  • the total incident light amount (that is, the light amount of the monitor light Lm) to the light total reflection surface 15 can be arbitrarily adjusted.
  • the inclination angle of the first monitor light total reflection surface 15 on the front side is set to 41 °, unlike the second modification (38 °).
  • the inclination angles of the two second monitor light total reflection surfaces 17 are both set to 55 °.
  • the light intensity may be monitored by one light receiving element 8 and the wavelength may be monitored by the other light receiving element 8.
  • the second monitor light total reflection surface 17 on the rear side is arranged on the upper end surface 2b side with respect to the optical path of the fiber coupled light Lc. May be.
  • the inclination angle of the first monitor light total reflection surface 15 on the rear side is set to 50 °, unlike the third modification (38 °). ing.
  • the coupled light total reflection surface 14 and the first monitor light total reflection surface 15 are in line contact with each other in the total reflection direction of the fiber coupled light Lc and the monitor light Lm. You may arrange
  • the first monitor light total reflection surface 15 is arranged in series on the total reflection direction side (right side) of the fiber coupled light Lc with respect to the coupled light total reflection surface 14. ing.
  • the inclination angle of the combined light total reflection surface 14 is set to 45 ° counterclockwise with respect to the lower end surface 2a, and the first monitor light total reflection surface 15 is set. Is set to 50 ° counterclockwise with respect to the lower end surface 2a.
  • the second monitor light total reflection surface 17 is disposed on the upper end surface 2b side with respect to the optical path of the fiber coupled light Lc.
  • FIG. 25 to FIG. 28 may be configured to correspond to the multi-channel optical transmission with the monitor while having the features of the present invention.
  • the photoelectric conversion device 3 includes a plurality of (eight) light emitting elements 7 and light receiving elements 8 aligned in the direction perpendicular to the paper surface in FIG.
  • the same number of optical fibers 5 as the light emitting elements 7 and the light receiving elements 8 are arranged in the same direction as the alignment direction of the light emitting elements 7 and the light receiving elements 8.
  • each optical fiber 5 is attached to the optical receptacle 2 via a known attachment means while being accommodated in a multi-core collective connector 19.
  • the optical receptacle 2 has an optical path between each light emitting element 7 and each optical fiber 5 and an optical path between each light emitting element 7 and each light receiving element 8.
  • the combined light total reflection surface 14, the first monitor light total reflection surface 15, the second monitor light total reflection surface 17, and the first to third lenses 11 to 13 are formed by the light emitting element 7, the light, and the like.
  • the same number of light emitting elements 7, optical fibers 5 and light receiving elements 8 are arranged at positions corresponding to the end face 5 a of the fiber 5 and the light receiving elements 8, respectively.
  • the optical receptacle 2 shown in FIG. 25 corresponds to the DD cross section of FIG.
  • the laser light La for each light emitting element 7 is converted into the fiber coupled light Lc and the monitor light Lm for each light emitting element 7 on the combined light total reflection surface 14 and the first monitor light total reflection surface 15. Therefore, multi-channel optical transmission with a monitor can be performed appropriately and at low cost.
  • the first monitor light total reflection surface 15 is set to have an inclination angle different from that of the combined light total reflection surface 14, but as shown in FIG.
  • both the total reflection surfaces 14 and 15 may be formed in the same plane.
  • the monitor light Lm is totally reflected on the first monitor light total reflection surface 15 in a state of being integrated with the fiber coupled light Lc, and then is reflected from the fiber coupled light Lc on the second monitor light total reflection surface 17. It is totally reflected in the separated state.
  • the shapes of the combined light total reflection surface 14 and the first monitor light total reflection surface 15 can be simplified, so that further cost reduction can be achieved.
  • the present invention may be applied to an optical transmission body other than the optical fiber 5 such as an optical waveguide.

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Abstract

【課題】発光素子の光を光伝送体において基板に沿った方向に取り出すようなモニタをともなう光送信を、適正かつ低コストで実現することができる光レセプタクルおよびこれを備えた光モジュールを提供すること。 【解決手段】第１の面２ａ（１１）に入射した発光素子７の光を、結合光全反射面１４および第１のモニタ光全反射面１５または第２のモニタ光全反射面１７において、全反射を利用して結合光とモニタ光とに分離し、結合光については、第３の面２ｃ（１２）から光伝送体５に向けて出射させ、モニタ光については、第１の面２ａ（１３）から受光素子８に向けて出射させること。

Description

光レセプタクルおよびこれを備えた光モジュール
　本発明は、光レセプタクルおよびこれを備えた光モジュールに係り、特に、発光素子と光伝送体とを光学的に結合するのに好適な光レセプタクルおよびこれを備えた光モジュールに関する。
　従来から、光ファイバを用いた光通信には、面発光レーザ（例えば、ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）等の発光素子を備えた光モジュールが用いられていた。
　この種の光モジュールには、光レセプタクルと称される光モジュール部品が用いられており、この光レセプタクルは、発光素子から出射された通信情報を含む光を光ファイバの端面に結合させることによって、光ファイバを介した光送信に用いられるようになっていた。
　また、従来から、光モジュールにおいては、温度変化に対する発光素子の出力特性の安定化や光出力の調整を目的として、発光素子から出射された光（強度や光量）をモニタ（監視）するための種々の提案がなされていた。
　例えば、特許文献１および特許文献２においては、ＴＯ－ＣＡＮと称されるパッケージに、発光素子とともにモニタ用の受光素子を内包した光電変換装置を利用し、発光素子からの出射光の一部をパッケージのガラス窓においてモニタ光として受光素子側に反射させることが提案されている。
　しかしながら、このようなＣＡＮパッケージ型の光電変換装置は、高周波の駆動になると、発光素子に接続された配線の部分から電磁波が漏れることによってクロストークが生じる場合があり、このような場合には、１０Ｇｂｐｓ以上の高速通信に対応することが困難となる。さらに、ＣＡＮパッケージを使ったモジュールは、光レセプタクルの最大径が、例えばＴＯ－４６というＣＡＮの場合、６～７ｍｍになり、小型化が難しい。
　これに対して、回路基板に発光素子が実装された基板実装型の光電変換装置においては、ＣＡＮパッケージ型のようなクロストークの問題はなく、また、部品点数およびコストの削減ならびに小型化が可能等の利点を有する。しかし、その一方で、ガラス窓を有しないため、光電変換装置側にモニタ光を発生させる機能を備えることは困難であった。
　そこで、これまでにも、例えば、特許文献３に示すように、基板実装型の光電変換装置に対応すべく、光レセプタクル側に、発光素子からの出射光の一部をモニタ光として受光素子側に反射させるための反射面を形成することによって、モニタをともなう安定的な高速通信を実現するための提案がなされていた。
特開２０００－３４０８７７号公報 特開２００４－２２１４２０号公報 特開２００８－１５１８９４号公報
　前述した特許文献３に記載の発明においては、発光素子の光が、光レセプタクルを透過した後に、光ファイバの端面において光電変換装置の基板に垂直な方向に取り出されるように構成されている。
　しかるに、光モジュールの使用態様によっては、発光素子の光を、光ファイバの端面において基板に沿った方向に取り出すことが求められる場合があり、このような場合に、モニタをともなう光送信を好適に行うためには、光の取り出し方向が異なる特許文献３に記載の発明とは自ずと違った新たな手法が求められる。
　そこで、本発明は、このような点に鑑みなされたものであり、発光素子の光を光伝送体において基板に沿った方向に取り出すようなモニタをともなう光送信を、適正かつ低コストで実現することができる光レセプタクルおよびこれを備えた光モジュールを提供することを目的とするものである。
　前述した目的を達成するため、本発明の請求項１に係る光レセプタクルの特徴は、発光素子およびこの発光素子から発光された光をモニタするためのモニタ光を受光する受光素子が基板上に実装された光電変換装置と、光伝送体との間に配置された状態で、前記発光素子と前記光伝送体とを光学的に結合可能とされた光レセプタクルであって、前記発光素子からの前記光の入射および前記受光素子に向けた前記モニタ光の出射が行われる光レセプタクル本体における第１の面と、この第１の面と反対側の前記光レセプタクル本体における第２の面上に、前記第１の面に対して所定の第１の傾斜角を有するように配置され、前記第１の面に入射した前記発光素子の前記光における一部の光が臨界角よりも大きい入射角で内部入射し、この内部入射した一部の光を、前記光伝送体に結合すべき結合光として前記光伝送体側に全反射させる結合光全反射面と、この結合光全反射面によって全反射された前記結合光の前記光伝送体に向けた出射が行われる前記光レセプタクル本体における第３の面と、前記第２の面上に、前記結合光全反射面に隣接するようにして前記第１の面に対して所定の第２の傾斜角または前記第１の傾斜角を有するように配置され、前記第１の面に入射した前記発光素子の光における前記一部の光以外の他の一部の光が臨界角よりも大きい入射角で内部入射し、この内部入射した他の一部の光を、前記モニタ光として、前記結合光から分離された状態または前記結合光と一体の状態で前記第３の面側に全反射させる第１のモニタ光全反射面と、前記第２の面上における前記第１のモニタ光全反射面に対する前記モニタ光の全反射方向側の位置に、前記結合光の光路上から逸脱するようにして前記第１の面に対して所定の第３の傾斜角を有するように配置され、前記第１のモニタ光全反射面によって全反射された前記モニタ光が臨界角よりも大きい入射角で内部入射し、この内部入射したモニタ光を前記第１の面における前記受光素子に対応する位置に向けて全反射させる第２のモニタ光全反射面とを備えた点にある。
　そして、この請求項１に係る発明によれば、第１の面に入射した発光素子の光を、結合光全反射面における全反射および第１のモニタ光全反射面または第２のモニタ光全反射面における全反射によって結合光とモニタ光とに分離することができるので、発光素子の光を光伝送体において基板に沿った方向に取り出すようなモニタをともなう光送信を、光レセプタクル本体の面形状のみによって適正かつ低コストで実現することができる。また、モニタ光の全反射方向を、第１のモニタ光全反射面に対する第３の面側としたことにより、光レセプタクル本体の小型化ひいては更なる低コスト化を図ることができる。
　また、請求項２に係る光レセプタクルの特徴は、請求項１において、更に、前記第１のモニタ光全反射面は、前記第１の面に対して前記第２の傾斜角を有するように配置されていることによって、前記モニタ光を前記結合光から分離された状態で全反射させ、前記結合光全反射面と前記第１のモニタ光全反射面とは、前記発光素子の光の内部入射方向ならびに前記結合光および前記モニタ光の全反射方向に直交する方向において点接触、または、前記結合光および前記モニタ光の全反射方向において線接触するように配置され、前記第２のモニタ光全反射面は、前記第２の面上に凹設された凹部の内斜面からなる点にある。
　そして、この請求項２に係る発明によれば、第１のモニタ光全反射面においてモニタ光が結合光から分離されるように構成することによって、設計コンセプトに応じた第２のモニタ光全反射面のレイアウトの自由度を広げることができ、例えば、第２のモニタ光反射面を有する凹部を深く形成して光レセプタクル材料の使用量の低減を図りたい場合や、前記凹部を浅く形成して光レセプタクルを金型を用いて樹脂成形する場合における離型性の向上および機械的強度の向上を図りたい場合等に柔軟に対応することができる。このとき、結合光全反射面と第１のモニタ光全反射面とを、発光素子の光の内部入射方向ならびに結合光およびモニタ光の全反射方向に直交する方向において点接触するように配置すれば、前記凹部を深く形成するコンセプトに確実に対応することができる。一方、結合光全反射面と第１のモニタ光全反射面とを、結合光およびモニタ光の全反射方向において線接触するように配置すれば、結合光全反射面と第１のモニタ光全反射面とを段差面を介さずに直接的に接続して表面積を少なくすることができるので、前記凹部を浅く形成して離型性を向上させるコンセプトにより見合った（離型性についての相乗効果が期待できる）構成を実現することができる。
　さらに、請求項３に係る光レセプタクルの特徴は、請求項２において、更に、前記結合光全反射面と前記第１のモニタ光全反射面とは、前記点接触するように配置され、前記第２のモニタ光全反射面は、前記結合光の光路よりも前記第１の面側に配置されている点にある。
　そして、この請求項３に係る発明によれば、前述のように、凹部を深く形成して光レセプタクル材料の使用量を低減することができるので、更なる低コスト化を図ることができる。
　さらにまた、請求項４に係る光レセプタクルの特徴は、請求項２において、更に、前記第２のモニタ光全反射面は、前記結合光の光路よりも前記第２の面側に配置されている点にある。
　そして、この請求項４に係る発明によれば、前述のように、凹部を浅く形成して離型性を向上させることができ、ひいては、歩留まりの向上による更なる低コスト化を図ることができる。
　また、請求項５に係る光レセプタクルの特徴は、請求項２～４のいずれか１項において、更に、前記第１のモニタ光全反射面および前記第２のモニタ光全反射面は、複数配置されている点にある。
　そして、この請求項５に係る発明によれば、モニタ光量の増加や複数の受光素子を用いたモニタに対応することができる。
　さらに、請求項６に係る光レセプタクルの特徴は、請求項２～４のいずれか１項において、更に、前記結合光全反射面と前記第１のモニタ光全反射面とは、前記線接触するように配置され、前記第１のモニタ光全反射面は、前記結合光全反射面に対して前記結合光の全反射方向側に配置されている点にある。
　そして、この請求項６に係る発明によれば、凹部を浅く形成する場合における光路設計が行い易くなる。
　さらにまた、請求項７に係る光レセプタクルの特徴は、請求項１において、更に、前記第１のモニタ光全反射面は、前記第１の面に対して前記第１の傾斜角を有するように配置されていることによって、前記モニタ光を前記結合光と一体の状態で全反射させ、前記モニタ光は、前記第２のモニタ光全反射面において前記結合光から分離される点にある。
　そして、この請求項７に係る発明によれば、第１のモニタ光全反射面と結合光全反射面とを同一平面状に形成することができるので、構成を簡素化して更なる低コスト化を図ることができる。
　また、請求項８に係る光レセプタクルの特徴は、請求項１～７のいずれか１項において、更に、前記第１の面上における前記発光素子に対応する位置に、前記発光素子の光を前記結合光全反射面および前記第１のモニタ光全反射面に向けて入射させる第１のレンズ面が配置され、前記第３の面上に、前記結合光を前記光伝送体に向けて出射させる第２のレンズ面が配置され、前記第１の面上における前記受光素子に対応する位置に、前記モニタ光を前記受光素子に向けて出射させる第３のレンズ面が配置されている点にある。
　そして、この請求項８に係る発明によれば、レンズ面を利用して、結合光およびモニタ光の結合効率を向上させることができる。
　さらに、請求項９に係る光モジュールの特徴は、請求項１～８のいずれか１項に記載の光レセプタクルと、請求項１に記載の光電変換装置とを備えた点にある。
　そして、この請求項９に係る発明によれば、第１の面に入射した発光素子の光を、結合光全反射面における全反射および第１のモニタ光全反射面または第２のモニタ光全反射面における全反射によって結合光とモニタ光とに分離することができるので、発光素子の光を光伝送体において基板に沿った方向に取り出すようなモニタをともなう光送信を、光レセプタクル本体の面形状のみによって適正かつ低コストで実現することができる。
　本発明によれば、発光素子の光を光伝送体において基板に沿った方向に取り出すようなモニタをともなう光送信を、適正かつ低コストで実現することができる。
本発明に係る光レセプタクルおよびこれを備えた光モジュールの実施形態を示す概略構成図 図１に示す光レセプタクルの平面図 図１に示す光レセプタクルの下面図 図１に示す光レセプタクルの第１の要部拡大断面図 図１に示す光レセプタクルの要部拡大平面図 図１に示す光レセプタクルの第２の要部拡大断面図 本発明の第１の変形例を示す縦断面図 第１の変形例を示す第１の要部拡大断面図 第１の変形例を示す第２の要部拡大断面図 本発明の第２の変形例を示す縦断面図 図１０の平面図 第２の変形例を示す要部拡大断面図 第２の変形例を示す要部拡大平面図 本発明の第３の変形例を示す縦断面図 図１４の平面図 図１４の下面図 第３の変形例を示す第１の要部拡大断面図 第３の変形例を示す第２の要部拡大断面図 本発明の第４の変形例を示す縦断面図 第４の変形例を示す要部拡大断面図 本発明の第５の変形例を示す縦断面図 図２１の平面図 第５の変形例を示す要部拡大断面図 第５の変形例を示す要部拡大平面図 本発明の第６の変形例を示す光モジュールの縦断面図 図２５に示す光レセプタクルの概略平面図 図２５に示す光レセプタクルの下面図 図２５に示す光レセプタクルの右側面 本発明のその他の変形例を示す平面図
　以下、本発明に係る光レセプタクルおよびこれを備えた光モジュールの実施の形態について、図１～図２９を参照して説明する。
　図１は、本実施形態における光モジュール１の概要を、本実施形態における光レセプタクル２の縦断面図とともに示す概略構成図である。また、図２は、図１に示す光レセプタクル２の平面図である。さらに、図３は、図１に示す光レセプタクル２の下面図である。なお、図１に示す光レセプタクル２の外形は、図２のＡ－Ａ断面形状に相当する。
　図１に示すように、本実施形態における光レセプタクル２（光レセプタクル本体）は、光電変換装置３と光伝送体としての光ファイバ５との間に配置されるようになっている。
　ここで、図１の光電変換装置３は、基板実装型の光電変換装置３とされている。すなわち、図１に示すように、光電変換装置３は、光レセプタクル２の下端面２ａに対して平行に配置される半導体基板（回路基板）６における光レセプタクル２側の面（上面）に、この面に対して垂直方向（上方向）にレーザ光Ｌａを出射（発光）させる１つの発光素子７を有しており、この発光素子７は、前述したＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザ）を構成している。また、光電変換装置３は、半導体基板６における光レセプタクル２側の面上であって、発光素子７に対する図１における右方位置に、発光素子７から出射されたレーザ光Ｌａの出力（例えば、強度や光量）をモニタするためのモニタ光Ｌｍを受光する１つの受光素子８を有している。この受光素子８は、フォトディテクタであってもよい。さらに、図示はしないが、半導体基板６における光レセプタクル２側の面上には、受光素子８によって受光されたモニタ光Ｌｍの強度や光量に基づいて発光素子７から発光されるレーザ光Ｌａの出力を制御する制御回路等の電子部品が実装されており、この電子部品は、配線を介して発光素子７および受光素子８に電気的に接続されている。このような光電変換装置３は、例えば、半導体基板６と光レセプタクル２との間に配置された接着剤（例えば、熱／紫外線硬化性樹脂）等の公知の固定手段によって光レセプタクル２に取り付けられることにより、光レセプタクル２とともに光モジュール１を構成するようになっている。
　また、図１に示すように、光ファイバ５は、端面５ａ側の所定長さの部位が、この部位を保持する円筒状のフェルール９とともに、光レセプタクル２に形成された筒状の光ファイバ取付部４内に取り付けられている。この取り付け状態において、光ファイバ５における端面５ａ側の部位（光ファイバ取付部４内に収容された部位）は、半導体基板６に対して平行となっている。なお、光ファイバ５は、シングルモード光ファイバおよびマルチモード光ファイバのいずれであってもよい。
　そして、光レセプタクル２は、このような光電変換装置３と光ファイバ５との間に配置された状態で、発光素子７と光ファイバ５の端面５ａとを光学的に結合させるようになっている。
　この光レセプタクル２について更に詳述すると、図１に示すように、光レセプタクル２は、各種の光学面を有する主要部の外形が略長方形状に形成されている。すなわち、図１および図２に示すように、光レセプタクル２の主要部は、第１の面としての水平な下端面２ａと、第２の面としての上端面２ｂと、第３の面としての右端面２ｃと、左端面２ｄ、前端面２ｅおよび後端面２ｆとの各面によって大まかな外形を構成している。また、下端面２ａと上端面２ｂとは互いに平行とされている。なお、前述した光ファイバ取付部４は、右端面２ｃから右方に延出するように形成されている。
　このような光レセプタクル２は、例えば、ポリエーテルイミド等の樹脂材料を用いた射出成形によって一体的に形成することができる。
　図１に示すように、光レセプタクル２の下端面２ａ上には、下端面２ａに対して上方に凹入された断面略矩形状の第１の凹部１０が形成されている。この第１の凹部１０の内底面１０ａは、下端面２ａに平行とされている。そして、この第１の凹部１０の内底面１０ａ上における発光素子７に臨む（対応する）左端部近傍位置には、図１に示すように、１つの第１のレンズ面１１が形成されている。この第１のレンズ面１１は、下面図（図３）において円形状を呈するとともに、発光素子７側に凸面を向けた球面または非球面の凸レンズ面に形成されている。なお、第１のレンズ面１１上の光軸ＯＡ（１）の位置は、発光素子７の中心部に対してレーザ光Ｌａの出射方向において合致して（位置合わせされて）いることが望ましい。また、第１のレンズ面１１上の光軸ＯＡ（１）の軸方向は、第１の凹部１０の内底面１０ａに直交していてもよい。
　このような第１のレンズ面１１には、図１に示すように、光レセプタクル２に光電変換装置３が取り付けられた状態において、発光素子７から出射されたレーザ光Ｌａが下方から入射する。そして、第１のレンズ面１１は、入射したレーザ光Ｌａを、収束（例えば、コリメート）させて光レセプタクル２の内部へと進行させる。
　また、図１および図２に示すように、上端面２ｂ上における第１のレンズ面１１に上方において対向する位置には、結合光全反射面１４および第１のモニタ光全反射面１５が配置されている。図２および図４に示すように、結合光全反射面１４と第１のモニタ光全反射面１５とは、図２の縦方向（図１の紙面垂直方向）において互いに点接触するように配置（以下、並列配置と称する）されている。なお、このような配置（接触）の方向は、両全反射面１４、１５におけるレーザ光Ｌａの内部入射方向ならびにファイバ結合光Ｌｃおよびモニタ光Ｌｍの全反射方向に直交する方向に相当する。このように並列配置された結合光全反射面１４と第１のモニタ光全反射面１５とは、図２および図５に示すように、平面図において、両全反射面１４、１５の間に、同図の横方向に延びる唯一の境界線ＢＬを呈するとともに、この境界線ＢＬ上に第１のレンズ面１１上の光軸ＯＡ（１）を含むようになっている。また、図４に示すように、結合光全反射面１４は、下端面２ａに対して図４における反時計回りに４５°（第１の傾斜角の一例）の傾斜角を有する傾斜平面に形成されている。ただし、同図においては、結合光全反射面１４の傾斜角の基準が、便宜上、下端面２ａに平行な矢印にとられているが、実物の下端面２ａに基準をとった場合でも同一の傾斜角（４５°）が得られることは言うまでもない。さらに、図４に示すように、第１のモニタ光全反射面１５は、下端面２ａに対して図４における反時計回りに３８°（第２の傾斜角の一例）の傾斜角を有する傾斜平面に形成されている。さらにまた、このように傾斜角が互いに異なる結合光全反射面１４と第１のモニタ光全反射面１５とは、点接触部位以外の部位において、光軸ＯＡ（１）に平行な段差面１４５によって接続されている。また、これら結合光全反射面１４と第１のモニタ光全反射面１５とは、図１に示すように、上端面２ｂ上に凹設された第２の凹部１６の内底面のみからなる。なお、図２においては、結合光全反射面１４が前方（前端面２ｅ）側に配置され、第１のモニタ光全反射面１５が後方（後端面２ｆ）側に配置されているが、前後が逆になってもよい。また、図１に示すように、第２の凹部１６の内側面１６ａには、光レセプタクル２を金型を用いて樹脂成形する場合における離型性を確保するための抜きテーパ（傾斜面）が形成されていてもよい。
　ここで、結合光全反射面１４には、図１および図５に示すように、第１のレンズ面１１を通過した発光素子７のレーザ光Ｌａにおける一部（図５に示す光束断面における下半部）のレーザ光Ｌａが、図１における下方側（光レセプタクル２の内部側）から臨界角よりも大きい入射角で内部入射する。そして、結合光全反射面１４は、この内部入射した一部のレーザ光Ｌａを、光ファイバ５の端面５ａに結合すべきファイバ結合光Ｌｃとして、図１における右方に向けて全反射させる。なお、光レセプタクル２の形成材料としてSABIC社製のUltem（登録商標）を用いる場合には、波長８５０ｎｍに対する屈折率が１．６４となるため、この場合における臨界角は、ほぼ３８°となる。
　一方、第１のモニタ光全反射面１５には、図１および図５に示すように、第１のレンズ面１１を通過した発光素子７のレーザ光Ｌａにおける結合光全反射面１４への入射光以外の他の一部（図５に示す光束断面おける上半部）のレーザ光Ｌａが、図１における下方側（光レセプタクル２の内部側）から臨界角よりも大きい入射角で内部入射する。そして、第１のモニタ光全反射面１５は、この内部入射した他の一部のレーザ光Ｌａを、モニタ光Ｌｍとして、ファイバ結合光Ｌｃから分離された状態で、図１における右下方に向けて全反射させる。
　さらに、図１および図２に示すように、上端面２ｂ上における第１のモニタ光全反射面１５に対してモニタ光Ｌｍの全反射方向側の位置には、第２のモニタ光全反射面１７が配置されている。図６に示すように、第２のモニタ光全反射面１７は、下端面２ａに対して図６における時計回りに５４°（第３の傾斜角の一例）の傾斜角を有する傾斜平面に形成されている。この第２のモニタ光全反射面１７は、図１に示すように、上端面２ｂ上に、ファイバ結合光Ｌｃの光路上から逸脱するように凹設された第３の凹部１８の内底面のみからなる。また、本実施形態において、第３の凹部１８は、下端面２ａ側に向かって深く凹設されているため、図１に示すように、第２のモニタ光全反射面１７は、ファイバ結合光Ｌｃの光路よりも下端面２ａ側（下方）に位置されている。なお、図１に示すように、第３の凹部１８の内側面１８ａには、光レセプタクル２を金型を用いて樹脂成形する場合における離型性を確保するための抜きテーパ（傾斜面）が形成されていてもよい。
　このような第２のモニタ光全反射面１７には、図１に示すように、第１のモニタ光全反射面１５によって全反射された後に光レセプタクル２の内部の光路上を進行したモニタ光Ｌｍが、図１における左上方側から臨界角よりも大きな入射角で内部入射する。そして、第２のモニタ光全反射面１７は、この内部入射したモニタ光Ｌｍを、受光素子８側となる左下方に向けて全反射させる。
　さらにまた、図１に示すように、光レセプタクル２の主要部の右端面２ｃは、光ファイバ５の端面５ａに臨む第２のレンズ面１２に形成されている。この第２のレンズ面１２は、外周が円形状に形成されているとともに、光ファイバ５の端面５ａ側に凸面を向けた球面または非球面の凸レンズ面に形成されている。なお、第２のレンズ面１２上の光軸ＯＡ（２）は、光ファイバ５の端面５ａにおける中心部の法線上に位置されていることが望ましい。
　このような第２のレンズ面１２には、図１に示すように、結合光全反射面１４によって全反射された後に光レセプタクル２の内部の光路上を進行したファイバ結合光Ｌｃが、図１における左方から内部入射する。
　そして、第２のレンズ面１２は、この内部入射したファイバ結合光Ｌｃを、収束させて光ファイバ５の端面５ａに向けて出射させる。このようにして、ファイバ結合光Ｌｃが光ファイバ５の端面５ａに結合される。
　また、図１および図３に示すように、第１の凹部１０の内底面１０ａ上における第１のレンズ面１１に対する右方位置であって、受光素子８に対向する位置には、第３のレンズ面１３が形成されている。図１および図３に示すように、第３のレンズ面１３は、下面図において楕円形状を呈するととともに受光素子８側から見た外形が円形状を呈するような受光素子８側に凸面を向けた球面または非球面の凸レンズ面に形成されている。なお、図１に示すように、第３のレンズ面１３上の光軸ＯＡ（３）は、下端面２ａに対して傾きを有している。
　このような第３のレンズ面１３には、図１に示すように、第２のモニタ光全反射面１７によって全反射されたモニタ光Ｌｍが、図１における右上方側（光レセプタクル２の内部側）から内部入射する。そして、第３のレンズ面１３は、この内部入射したモニタ光Ｌｍを、収束させつつ受光素子８に向けて出射させる。このようにして、モニタ光Ｌｍが受光素子８に結合される。
　以上の構成によれば、第１のレンズ面１１に入射した発光素子７のレーザ光Ｌａを、結合光全反射面１４における全反射および第１のモニタ光全反射面１５における全反射によってファイバ結合光Ｌｃとモニタ光Ｌｍとに分離することができるので、ファイバ結合光Ｌｃを光ファイバ５の端面５ａにおいて半導体基板６に沿った方向に取り出すようなモニタをともなう光送信を、光レセプタクル２の面形状のみによって適正かつ低コストで実現することができる。また、モニタ光Ｌｍの全反射方向を、第１のモニタ光全反射面１５に対する右端面２ｃ側としたことにより、モニタ光Ｌｍを左端面２ｄ側に全反射させる構成と比較して、光レセプタクル２の左右の寸法を小さく抑えることができるので、光レセプタクル２の小型化ひいては更なる低コスト化を図ることができる。
　また、上記構成によれば、第２のモニタ光全反射面１７をファイバ結合光Ｌｃの光路よりも下端面２ａ側に配置することにより、第３の凹部１８を深く形成して光レセプタクル２の形成材料の使用量を低減することができるので、更なる低コスト化を図ることができる。このようなコンセプトに基づく構成は、第１のモニタ光全反射面１５においてモニタ光Ｌｍがファイバ結合光Ｌｃから分離されるようになっていること、とりわけ、第１のモニタ光全反射面１５と結合光全反射面１４とが並列配置されていることによって、設計上無理なく実現できている。
　なお、前述したように、上記構成においては、結合光全反射面１４と第１のモニタ光全反射面１５との境界線ＢＬ（図２、図５参照）上に、第１のレンズ面１１上の光軸ＯＡ（１）が含まれているが、本発明は、このような構成に限定されるものではなく、例えば、光軸ＯＡ（１）を両全反射面１４、１５の境界線ＢＬに対していずれか一方の全反射面１４、１５側にずらすことによって、ファイバ結合光Ｌｃとモニタ光Ｌｍとの光強度比を上記構成（１：１）と異ならせるようにしてもよい。
　また、これ以外にも、本発明には、以下に示すような種々の変形例を適用してもよい。
（第１の変形例）
　例えば、図７～図９に示すように、第２のモニタ光全反射面１７を、ファイバ結合光Ｌｃの光路よりも上端面２ｂ側に配置するとともに、このように配置された第２のモニタ光全反射面１７におけるモニタ光Ｌｍの適切な全反射が確保されるように、第１のモニタ光全反射面１５の傾斜角および第２のモニタ光全反射面１７の傾斜角を図４、図６の場合と異ならせるようにしてもよい。
　具体的には、図８に示すように、本変形例において、第１のモニタ光全反射面１５の傾斜角は、図４の場合よりも大きい値（５０°）に設定され、また、図９に示すように、第２のモニタ光全反射面１７の傾斜角は、図６の場合よりも小さい値（４５°）に設定されている。
　このように構成すれば、第３の凹部１８を浅く形成して、第３の凹部１８の表面積を抑えることができるので、光レセプタクル２を金型を用いて射出成形する場合における離型性を向上させることができ、また、機械的強度を高めることができる。
（第２の変形例）
　また、図１０～図１３に示すように、第１のモニタ光全反射面１５を、結合光全反射面１４の前後（図１０における紙面垂直方向）に２つ並列配置するとともに、第２のモニタ光全反射面１７を、各第１のモニタ光全反射面１５に対応するように前後に間隔を設けて２つ配置してもよい。なお、図１０は、図１１のＢ－Ｂ断面図に相当する。
　図１１に示すように、本変形例においては、２つの第２のモニタ光全反射面１７の間に、ファイバ結合光Ｌｃの光路が確保されるようになっている。また、図１０に示すように、各第２のモニタ光全反射面１７は、ファイバ結合光Ｌｃの光路よりも下端面２ａ側に配置されている。さらに、図１２に示すように、２つの第１のモニタ光全反射面１５の傾斜角は、互いに同一角（３８°）とされ、一方、２つの第２のモニタ光全反射面１７の傾斜角も、互いに同一角とされている。さらにまた、２つの第２のモニタ光全反射面１７の配置位置は、図１０における横方向および縦（高さ）方向において同一位置とされている。また、図１１に示すように、２つの第１のモニタ光全反射面１５は、いずれも、結合光全反射面１４よりも前後（同図における上下）に大きく形成されいる。
　このように構成すれば、第１のモニタ光全反射面１５への総入射光量を、結合光全反射面１４への入射光量よりも多くすることができるので、モニタ光Ｌｍの受光量を増やすことができる。
　ただし、本変形例においては、結合光全反射面１４の幅（前後の寸法）に応じて、結合光全反射面１４への入射光量（すなわち、ファイバ結合光Ｌｃの光量）と第１のモニタ光全反射面１５への総入射光量（すなわち、モニタ光Ｌｍの光量）とを任意に調整することができる。
（第３の変形例）
　また、図１４～図１８に示すように、第２の変形例に対して、２つの第２のモニタ光全反射面１７の配置位置を左右にずらすとともに、各第２のモニタ光全反射面１７にそれぞれ対応するように、受光素子８および第３のレンズ面１３を２つずつ配置してもよい。なお、図１４は、図１５のＣ－Ｃ断面図に相当する。
　図１７に示すように、本変形例においては、前方側の第１のモニタ光全反射面１５の傾斜角が、第２の変形例（３８°）とは異なり、４１°に設定されている。一方、図１８の示すように、２つの第２のモニタ光全反射面１７については、いずれも傾斜角が５５°に設定されている。
　このように構成すれば、２つの受光素子８を用いたモニタに対応することができる。この場合には、例えば、一方の受光素子８によって光強度をモニタし、他方の受光素子８によって波長をモニタするようにしてもよい。
（第４の変形例）
　さらに、図１９および図２０に示すように、第３の変形例に対して、後方側の第２のモニタ光全反射面１７を、ファイバ結合光Ｌｃの光路よりも上端面２ｂ側に配置してもよい。なお、図２０に示すように、本変形例においては、後方側の第１のモニタ光全反射面１５の傾斜角が、第３の変形例（３８°）とは異なり、５０°に設定されている。
（第５の変形例）
　さらにまた、図２１～図２４に示すように、結合光全反射面１４と第１のモニタ光全反射面１５とを、ファイバ結合光Ｌｃおよびモニタ光Ｌｍの全反射方向において線接触するように配置（以下、直列配置と称する）してもよい。なお、図２１に示すように、本変形例において、第１のモニタ光全反射面１５は、結合光全反射面１４に対してファイバ結合光Ｌｃの全反射方向側（右側）に直列配置されている。また、図２３に示すように、結合光全反射面１４の傾斜角は、下端面２ａに対して同図の反時計回りに４５°に設定され、また、第１のモニタ光全反射面１５の傾斜角は、下端面２ａに対して同図の反時計回りに５０°に設定されている。さらに、図２１に示すように、第２のモニタ光全反射面１７は、ファイバ結合光Ｌｃの光路よりも上端面２ｂ側に配置されている。
　このように構成すれば、第３の凹部１８を浅く形成して射出成形時の離型性を向上させようとする場合における光路設計を容易に行うことができる。また、結合光全反射面１４と第１のモニタ光全反射面１５とを段差面を介さずに直接的に接続して表面積を少なくすることができるので、離型性を向上させることに対する相乗効果を期待することができる。
（第６の変形例）
　また、図２５～図２８に示すように、本発明の特徴を備えつつ、更に、モニタをともなう光送信の多チャンネル化に対応するように構成してもよい。
　すなわち、本変形例において、光電変換装置３は、発光素子７および受光素子８が、図２５における紙面垂直方向に沿って複数（８個）整列形成されたものとされている。また、本変形例においては、光ファイバ５が、発光素子７および受光素子８の整列方向と同方向に沿って発光素子７および受光素子８と同数整列配置されるようになっている。なお、図２５において、各光ファイバ５は、多芯一括型のコネクタ１９内に収容された状態で公知の取付手段を介して光レセプタクル２に取り付けられている。
　そして、このような光電変換装置３および光ファイバ５の構成に応じて、光レセプタクル２は、各発光素子７－各光ファイバ５間の光路および各発光素子７－各受光素子８間の光路を形成し得るように、結合光全反射面１４、第１のモニタ光全反射面１５、第２のモニタ光全反射面１７および第１～第３のレンズ１１～１３が、発光素子７、光ファイバ５の端面５ａおよび受光素子８にそれぞれ対応する位置に、発光素子７、光ファイバ５および受光素子８と同数ずつ配置されている。なお、図２５に示す光レセプタクル２は、図２６のＤ－Ｄ断面に相当する。
　本変形例によれば、各発光素子７ごとのレーザ光Ｌａを、結合光全反射面１４および第１のモニタ光全反射面１５において各発光素子７ごとのファイバ結合光Ｌｃとモニタ光Ｌｍとに分離することができるので、モニタをともなう多チャンネルの光送信を適正かつ低コストで行うことができる。
　なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限度において種々変更してもよい。
　例えば、前述した実施形態においては、第１のモニタ光全反射面１５を結合光全反射面１４と異なる傾斜角に設定していたが、図２９に示すように、両全反射面１４、１５を同一の傾斜角に設定することによって、両全反射面１４、１５を同一平面状に形成してもよい。この場合に、モニタ光Ｌｍは、第１のモニタ光全反射面１５において、ファイバ結合光Ｌｃと一体の状態で全反射され、その後、第２のモニタ光全反射面１７においてファイバ結合光Ｌｃから分離された状態で全反射されることになる。
　このように構成すれば、結合光全反射面１４と第１のモニタ光全反射面１５との形状を簡素化することができるので、更なる低コスト化を図ることができる。
　また、本発明は、光導波路等の光ファイバ５以外の光伝送体に適用してもよい。
　１　光モジュール
　２　光レセプタクル
　２ａ　下端面
　２ｂ　上端面
　２ｃ　右端面
　３　光電変換装置
　５　光ファイバ
　６　半導体基板
　７　発光素子
　８　受光素子
　１１　第１のレンズ面
　１２　第２のレンズ面
　１３　第３のレンズ面
　１４　結合光全反射面
　１５　第１のモニタ光全反射面
　１７　第２のモニタ光全反射面

Claims (9)

  1. 　発光素子およびこの発光素子から発光された光をモニタするためのモニタ光を受光する受光素子が基板上に実装された光電変換装置と、光伝送体との間に配置された状態で、前記発光素子と前記光伝送体とを光学的に結合可能とされた光レセプタクルであって、
    　前記発光素子からの前記光の入射および前記受光素子に向けた前記モニタ光の出射が行われる光レセプタクル本体における第１の面と、
    　この第１の面と反対側の前記光レセプタクル本体における第２の面上に、前記第１の面に対して所定の第１の傾斜角を有するように配置され、前記第１の面に入射した前記発光素子の前記光における一部の光が臨界角よりも大きい入射角で内部入射し、この内部入射した一部の光を、前記光伝送体に結合すべき結合光として前記光伝送体側に全反射させる結合光全反射面と、
    　この結合光全反射面によって全反射された前記結合光の前記光伝送体に向けた出射が行われる前記光レセプタクル本体における第３の面と、
    　前記第２の面上に、前記結合光全反射面に隣接するようにして前記第１の面に対して所定の第２の傾斜角または前記第１の傾斜角を有するように配置され、前記第１の面に入射した前記発光素子の光における前記一部の光以外の他の一部の光が臨界角よりも大きい入射角で内部入射し、この内部入射した他の一部の光を、前記モニタ光として、前記結合光から分離された状態または前記結合光と一体の状態で前記第３の面側に全反射させる第１のモニタ光全反射面と、
    　前記第２の面上における前記第１のモニタ光全反射面に対する前記モニタ光の全反射方向側の位置に、前記結合光の光路上から逸脱するようにして前記第１の面に対して所定の第３の傾斜角を有するように配置され、前記第１のモニタ光全反射面によって全反射された前記モニタ光が臨界角よりも大きい入射角で内部入射し、この内部入射したモニタ光を前記第１の面における前記受光素子に対応する位置に向けて全反射させる第２のモニタ光全反射面と
    　を備えたことを特徴とする光レセプタクル。
  2. 　前記第１のモニタ光全反射面は、前記第１の面に対して前記第２の傾斜角を有するように配置されていることによって、前記モニタ光を前記結合光から分離された状態で全反射させ、
    　前記結合光全反射面と前記第１のモニタ光全反射面とは、前記発光素子の光の内部入射方向ならびに前記結合光および前記モニタ光の全反射方向に直交する方向において点接触、または、前記結合光および前記モニタ光の全反射方向において線接触するように配置され、
    　前記第２のモニタ光全反射面は、前記第２の面上に凹設された凹部の内斜面からなること
    　を特徴とする請求項１に記載の光レセプタクル。
  3. 　前記結合光全反射面と前記第１のモニタ光全反射面とは、前記点接触するように配置され、
    　前記第２のモニタ光全反射面は、前記結合光の光路よりも前記第１の面側に配置されていること
    　を特徴とする請求項２に記載の光レセプタクル。
  4. 　前記第２のモニタ光全反射面は、前記結合光の光路よりも前記第２の面側に配置されていること
    　を特徴とする請求項２に記載の光レセプタクル。
  5. 　前記第１のモニタ光全反射面および前記第２のモニタ光全反射面は、複数配置されていること
    　を特徴とする請求項２～４のいずれか１項に記載の光レセプタクル。
  6. 　前記結合光全反射面と前記第１のモニタ光全反射面とは、前記線接触するように配置され、
    　前記第１のモニタ光全反射面は、前記結合光全反射面に対して前記結合光の全反射方向側に配置されていること
    　を特徴とする請求項２～４のいずれか１項に記載の光レセプタクル。
  7. 　前記第１のモニタ光全反射面は、前記第１の面に対して前記第１の傾斜角を有するように配置されていることによって、前記モニタ光を前記結合光と一体の状態で全反射させ、　前記モニタ光は、前記第２のモニタ光全反射面において前記結合光から分離されること　を特徴とする請求項１に記載の光レセプタクル。
  8. 　前記第１の面上における前記発光素子に対応する位置に、前記発光素子の光を前記結合光全反射面および前記第１のモニタ光全反射面に向けて入射させる第１のレンズ面が配置され、
    　前記第３の面上に、前記結合光を前記光伝送体に向けて出射させる第２のレンズ面が配置され、
    　前記第１の面上における前記受光素子に対応する位置に、前記モニタ光を前記受光素子に向けて出射させる第３のレンズ面が配置されていること
    　を特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の光レセプタクル。
  9. 　請求項１～８のいずれか１項に記載の光レセプタクルと、
    　請求項１に記載の光電変換装置と
    　を備えたことを特徴とする光モジュール。
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