WO2015098802A1 - 光モジュール - Google Patents

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light
substrate
receptacle
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亜耶乃 今
心平 森岡
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株式会社エンプラス
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    • H01S5/183—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities having only vertical cavities, e.g. vertical cavity surface-emitting lasers [VCSEL]

Definitions

  • the present invention relates to an optical module having an optical receptacle.
  • optical modules including light emitting elements such as surface emitting lasers (for example, VCSEL, Vertical, Surface, Emitting, Laser) have been used for optical communication using optical transmission bodies such as optical fibers and optical waveguides.
  • the optical module includes an optical receptacle that allows light including communication information emitted from the light emitting element to enter the end face of the optical transmission body.
  • Patent Document 1 describes an optical module having an optical connector and a substrate on which a light emitting element is arranged.
  • the optical connector has an optical fiber and a connector portion, and the connector portion has a lens array (optical receptacle) disposed between the tip portions of the plurality of optical fibers and the light emitting elements.
  • the lens array includes a reflection mirror that reflects the light emitted from the light emitting element toward the tip of the optical fiber, and a condensing lens that collects the light reflected by the reflection mirror toward the tip of the optical fiber.
  • the optical connector is positioned at a predetermined position of the substrate, and a thermosetting epoxy resin adhesive is attached to the boundary between the side surface of the lens array and the substrate and thermally cured.
  • the optical connector is fixed to the board.
  • the light emitted from the light emitting element is reflected by the reflecting mirror toward the tip of the optical fiber, and reaches the tip of the optical fiber via the condenser lens.
  • the lens array (the condensing lens and the reflecting mirror) is on the epoxy resin adhesive side (that is, the side) due to the shrinkage of the epoxy resin adhesive. Deforms to be pulled by The epoxy resin adhesive is cured with the lens array deformed. Therefore, the lens array remains deformed after being fixed to the substrate, and the light emitted from the light emitting element may not be properly guided to the end face of the optical fiber.
  • the lens array (optical receptacle) described in Patent Document 1 has a problem of being deformed when it is fixed using an adhesive.
  • An object of the present invention is to provide an optical module having an optical receptacle that is not easily deformed even if it is fixed using an adhesive.
  • the optical module of the present invention receives a light from a substrate, a plurality of light emitting elements arranged on the substrate or a plurality of light receiving elements arranged, and the plurality of light emitting elements, or the plurality of light emitting elements.
  • a ferrule that holds a plurality of optical transmission bodies arranged to emit light to the light receiving element, and the ferrule disposed on the substrate and fixed to the ferrule, the plurality of light emitting elements or the plurality of light receiving elements An optical receptacle for optically connecting each of the plurality of optical transmission bodies, and four through holes formed at a boundary between the ferrule and the optical receptacle in a direction substantially perpendicular to the substrate, An adhesive for adhering the ferrule and the optical receptacle to the substrate filled in the four through holes, and the optical receptacle
  • a plurality of first optical surfaces arranged to allow light emitted from a plurality of light emitting elements to be incident or to emit light passing through the light
  • Two support parts connected to the main body, and the four through holes include two first through holes surrounded by a tip part of the support part and the ferrule, the optical receptacle body, and the support part. And Including, and two second through holes surrounded on the ferrule.
  • the plurality of light emitting elements or the plurality of light receiving elements and the plurality of optical transmission bodies can be optically appropriately connected.
  • 1A and 1B are diagrams showing a configuration of an optical module according to an embodiment of the present invention.
  • 2A to 2D are diagrams showing the configuration of the ferrule.
  • 3A to 3E are diagrams showing the configuration of the optical receptacle.
  • 4A and 4B are diagrams showing the direction of deformation of the optical module when the adhesive is cured.
  • FIG. 5 is a simulation result on the deformation of the optical module.
  • FIGS. 1A and 1B are diagrams showing a configuration of an optical module 100 according to an embodiment of the present invention.
  • 1A is a plan view of the optical module 100
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG. 1A.
  • the cross section of the optical receptacle 130 is not hatched to show the optical path in the optical receptacle 130.
  • the optical module 100 includes a substrate mounting type photoelectric conversion device 110 including a substrate 112 and a light emitting element 114, a ferrule 120 that holds an optical transmission body 121, and optical receptacle bodies 131 and 2.
  • An optical receptacle 130 having two support portions 132 for optically connecting the light emitting element 114 and the end face of the optical transmission body 121, and for fixing the ferrule 120 and the optical receptacle 130 to the substrate 112 of the photoelectric conversion device 110.
  • the optical receptacle 130 is fixed (adhered) on the photoelectric conversion device 110 (substrate 112) by the adhesive 150, and the ferrule 120 holding the optical transmission body 121 on the optical receptacle 130 is a cured product of the adhesive. 150 is fixed. Thereby, the optical module 100 is used in a state where the light emitting element 114 and the optical transmission body 121 are optically connected.
  • the photoelectric conversion device 110 includes a substrate 112 and a plurality of light emitting elements 114.
  • the substrate 112 is a plate-like member.
  • a plurality of light emitting elements 114 are arranged on the substrate 112. Further, the ferrule 120 and the optical receptacle 130 are fixed (adhered) to the substrate 112 with an adhesive.
  • the arrangement mode of the light-emitting elements 114 on the substrate 112 is not particularly limited. In this embodiment mode, the light emitting elements 114 are arranged in a row on the substrate 112 so as to emit laser light in a direction perpendicular to the surface of the substrate 112.
  • the light emitting element 114 is, for example, a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL).
  • FIG. 2A to 2D are diagrams showing the configuration of the ferrule 120.
  • FIG. 2A is a plan view of the ferrule 120
  • FIG. 2B is a front view
  • FIG. 2C is a rear view
  • FIG. 2D is a right side view.
  • the optical transmission body 121 is shown with the dashed-dotted line.
  • the ferrule 120 holds a plurality of optical transmission bodies 121.
  • the ferrule 120 is a substantially rectangular member having a predetermined thickness, and is fixed to the back side of the optical receptacle 130 (the back side of the optical receptacle body 131).
  • the ferrule 120 has an insertion port 122, a recess 123, two first cutout grooves 124, and two second cutout grooves 125.
  • the ferrule 120 can be formed by injection molding (transfer molding as necessary) using, for example, a thermosetting resin such as an epoxy resin or a thermoplastic resin such as PPST.
  • the optical transmission body 121 is inserted into the insertion port 122.
  • the shape of the insertion port 122 is not particularly limited as long as the optical transmission body 121 can be held so that light emitted from the optical receptacle 130 can be received.
  • the insertion port 122 may be a through hole or a bottomed recess.
  • the insertion port 122 is a through-hole that opens to the front and back of the ferrule 120 and is parallel to the surface of the substrate 112.
  • the number and arrangement of the insertion ports 122 are not particularly limited. In the present embodiment, the same number of insertion openings 122 as the number of optical transmission bodies 121 (12) are arranged in a row.
  • the recess 123 positions the ferrule 120 with respect to the optical receptacle 130.
  • the shape of the recess 123 is complementary to the protrusion 136 disposed on the optical receptacle 130.
  • the number of recesses 123 is the same as the number of protrusions 136.
  • two recesses 123 are arranged so as to sandwich the arranged insertion ports 122 from both ends.
  • the two first cutout grooves 124 are arranged on both side surfaces of the support portion 132 on the tip end side.
  • the first cutout groove 124 is disposed along a direction orthogonal to the axial direction of the insertion port 122 when the ferrule 120 is viewed from the side (see FIG. 2D).
  • the shape of the cross section of the first cutout groove 124 parallel to the surface of the substrate 112 is 1 ⁇ 2 circle (semicircle).
  • the first cutout groove 124 is disposed in the optical module 100 so as to face a third cutout groove 137 described later. In the optical module 100, the first cutout groove 124 constitutes the first through hole 141 together with the third cutout groove 137.
  • the two second cutout grooves 125 are disposed at both ends of the side surface of the optical receptacle main body 131 side (the base end portion side of the support portion 132). When the ferrule 120 is viewed from the side, the second notch groove 125 is disposed along a direction orthogonal to the axial direction of the insertion port 122 (see FIG. 2D).
  • the shape of the cross section of the second notch groove 125 parallel to the surface of the substrate 112 is 1 ⁇ 4 circle (fan shape).
  • the second cutout groove 125 is disposed in the optical module 100 so as to face a fourth cutout groove 138 described later. In the optical module 100, the second notch groove 125 constitutes the second through hole 142 together with the fourth notch groove 138.
  • the optical transmitter 121 receives light emitted from the optical receptacle 130.
  • the end of the optical transmission body 121 is held by the ferrule 120. Thereby, the optical transmission body 121 is disposed at a position where the light emitted from the optical receptacle 130 can be received.
  • the number and arrangement of the optical transmitters 121 are not particularly limited. In the present embodiment, twelve optical transmission bodies 121 are arranged in a row in parallel with the surface of the substrate 112 so as to receive light emitted from the optical receptacle 130.
  • the kind of the optical transmission body 121 is not specifically limited, An optical fiber, an optical waveguide, etc. are contained.
  • the optical transmission body 121 is an optical fiber.
  • the optical fiber may be a single mode method or a multimode method.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the optical receptacle 130 according to the embodiment.
  • 3A is a plan view of the optical receptacle
  • FIG. 3B is a bottom view
  • FIG. 3C is a front view
  • FIG. 3D is a rear view
  • FIG. 3E is a right side view.
  • the optical receptacle 130 is a rectangular U-shaped member when viewed in plan.
  • the optical receptacle 130 includes an optical receptacle body 131 and two support portions 132.
  • the optical receptacle body 131 and the support part 132 have a plane-symmetric shape with a plane parallel to the optical axis of the light emitted from the second optical surface 135 as a plane of symmetry.
  • the optical receptacle main body 131 has translucency, enters the light emitted from the light emitting element 114, and emits the light toward the end face of the optical transmission body 121.
  • the optical receptacle body 131 has a substantially rectangular parallelepiped shape.
  • the optical receptacle body 131 includes a plurality of first optical surfaces (incident surfaces) 133, a third optical surface (reflective surface) 134, a plurality of second optical surfaces (exit surfaces) 135, and two protrusions 136.
  • the optical receptacle main body 131 is formed using a material that is transparent to light having a wavelength used for optical communication. Examples of such materials include transparent resins such as polyetherimide (PEI) and cyclic olefin resins.
  • the optical receptacle main body 131 can be manufactured by injection molding, for example.
  • the first optical surface 133 is an incident surface that refracts the laser light emitted from the light emitting element 114 and causes the laser light to enter the inside of the optical receptacle main body 131.
  • the number and arrangement mode of the first optical surfaces 133 are not particularly limited.
  • the plurality of first optical surfaces 133 may be arranged in one row, or may be arranged in two or more rows. In the present embodiment, twelve first optical surfaces 133 are arranged in a row on the bottom surface side of the optical receptacle body 131 so as to face the light emitting elements 114 respectively.
  • the shape of the first optical surface 133 is not particularly limited.
  • the shape of the first optical surface 133 is a convex lens surface that is convex toward the light emitting element 114. Further, the planar view shape of the first optical surface 133 is a circle.
  • the central axis of the first optical surface 133 is preferably perpendicular to the light emitting surface of the light emitting element 114 (and the surface of the substrate 112). Also. It is preferable that the central axis of the first optical surface 133 coincides with the optical axis of the laser light emitted from the light emitting element 114.
  • the light incident on the first optical surface 133 (incident surface) travels toward the third optical surface 134 (reflective surface).
  • the third optical surface 134 is a reflecting surface that reflects the light incident on the first optical surface 133 toward the second optical surface 135.
  • the third optical surface 134 is inclined so as to approach the optical transmission body 121 from the bottom surface of the optical receptacle body 131 toward the top surface.
  • the inclination angle of the third optical surface 134 with respect to the optical axis emitted from the light emitting element 114 is not particularly limited. In the present embodiment, the inclination angle of the third optical surface 134 is 45 ° with respect to the optical axis of the light incident on the first optical surface 133.
  • the shape of the third optical surface 134 is not particularly limited. In the present embodiment, the shape of the third optical surface 134 is a plane.
  • the light incident on the first optical surface 133 is incident on the third optical surface 134 at an incident angle larger than the critical angle.
  • the third optical surface 134 totally reflects the incident light toward the second optical surface 135. That is, on the third optical surface 134 (reflection surface), light having a predetermined light beam diameter is incident, and light having a predetermined light beam diameter is emitted toward the second optical surface 135 (emission surface).
  • the second optical surface 135 is an emission surface that emits the light totally reflected by the third optical surface 134 toward the end surface of the optical transmission body 121.
  • the number and arrangement of the second optical surfaces 135 are not particularly limited.
  • the plurality of second optical surfaces 135 may be arranged in one row, or may be arranged in two or more rows. In the present embodiment, twelve second optical surfaces 135 are arranged in a row on the back surface of the optical receptacle body 131 so as to face the end surface of the optical transmission body 121.
  • the shape of the second optical surface 135 is not particularly limited. In the present embodiment, the shape of the second optical surface 135 is a convex lens surface that is convex toward the end surface of the optical transmission body 121.
  • the central axis of the second optical surface 135 preferably coincides with the central axis of the end surface of the optical transmission body 121.
  • the two protrusions 136 are disposed on the back surface of the optical receptacle body 131.
  • the two protrusions 136 are disposed at positions corresponding to the recesses 123, respectively.
  • the support portion 132 is a substantially rectangular parallelepiped, and is disposed on both sides of the ferrule 120 fixed to the back surface of the optical receptacle body 131.
  • the base ends (front surfaces) of the support portions 132 are connected to both end portions of the optical receptacle body 131, respectively. That is, the support part 132 is disposed in the same direction as the optical axis of the light emitted from the second optical surface 135.
  • the support part 132 may be formed using the same translucent material as the optical receptacle main body 131, or may be formed of a non-translucent material different from the optical receptacle main body 131.
  • the support part 132 can be manufactured integrally by injection molding with the same material as the optical receptacle 130.
  • the support part 132 has two third cutout grooves 137 and two fourth cutout grooves 138.
  • the third cutout groove 137 is the tip of the support portion 132 and is disposed on the side surface of the support portion 132 on the ferrule 120 side. Specifically, the position of the third notch groove 137 is the distance from the tip of the support portion 132 to the center of the first optical surface 133 in the optical axis direction of the light emitted from the second optical surface 135. It is preferable that the support portion 132 be disposed at a distance of 20% from the tip.
  • the cross-sectional shape in the same direction as the light emitted from the second optical surface 135 of the third notch groove 137 is not particularly limited.
  • the shape of the cross section of the third cutout groove 137 parallel to the surface of the substrate 112 is 1 ⁇ 2 circle (semicircle).
  • the third cutout groove 137 is disposed in the optical module 100 so as to face the first cutout groove 124 described above.
  • the third cutout groove 137 forms a first through hole 141 together with the first cutout groove 124 in the optical module 100.
  • the fourth cutout groove 138 is a side surface of the support portion 132 on the ferrule 120 side, and is disposed at the connection portion between the optical receptacle main body 131 and the support portion 132.
  • the cross-sectional shape in the same direction as the optical axis of the light emitted from the second optical surface 135 of the fourth notch groove 138 is not particularly limited.
  • the shape of the cross section of the fourth cutout groove 138 parallel to the surface of the substrate 112 is 3/4 circle (fan shape).
  • the fourth cutout groove 138 is disposed in the optical module 100 so as to face the above-described second cutout groove 125.
  • the inner surface of the fourth notch groove 138 forms a second through hole 142 together with the second notch groove 125 in the optical module 100.
  • the through hole 140 stores an adhesive in order to mount (fix) the ferrule 120 and the optical receptacle 130 on the substrate 112. For this reason, the through-hole 140 is filled with a cured product 150 of an adhesive. As shown in FIG. 1A, the through hole 140 has two first through holes 141 and two second through holes 142. By fixing the ferrule 120 to the optical receptacle 130, the first cutout groove 124 and the third cutout groove 137 constitute the first through hole 141, and the second cutout groove 125 and the fourth cutout groove 138. Constitutes the second through-hole 142.
  • the first through hole 141 is arranged at the boundary between the ferrule 120 and the support portion 132.
  • the inner surface of the first through hole 141 has the inner surface of the first notch groove 124 and the inner surface of the third notch groove 137.
  • the inner surface of the first through hole 141 on the ferrule 120 side is the inner surface of the first notch groove 124, and the inner surface of the first through hole 141 on the support portion 132 side is the inner surface of the third notch groove 137.
  • the first through hole 141 is disposed at the tip of the support part 132.
  • the first through hole 141 is a distance from the tip of the support portion 132 to the center of the first optical surface 133 in the optical axis direction of the light between the second optical surface 135 and the plurality of optical transmission bodies 121. It is preferable to arrange
  • the shape of the first through hole 141 is not particularly limited. In the present embodiment, the shape of the first through hole 141 is a cylindrical shape. The size of the opening of the first through hole 141 is not particularly limited.
  • the size of the opening of the first through hole 141 may be set as appropriate depending on the material and size of the optical receptacle 130 and the ferrule 120 and the characteristics of the adhesive to be filled.
  • the adhesive is not particularly limited as long as it can be bonded so as not to deform the optical receptacle 130 on the photoelectric conversion device 110 (substrate 112).
  • the adhesive may be a filling material that fills the first through-hole 141 or a sealing material that is packed into the first through-hole 141.
  • a well-known thermosetting epoxy resin adhesive, an ultraviolet curable resin adhesive, etc. can also be used.
  • the second through hole 142 is disposed at the boundary of the ferrule 120, the support part 132, and the optical receptacle body 131.
  • the inner surface of the second through hole 142 has the inner surface of the second notch groove 125 and the inner surface of the fourth notch groove 138.
  • the inner surface of the second through hole 142 on the ferrule 120 side is the inner surface of the second notch groove 125, and the inner surface of the second through hole 142 on the support portion 132 side is the inner surface of the fourth notch groove 138.
  • the shape of the second through hole 142 is. There is no particular limitation. In the present embodiment, the shape of the second through hole 142 is a cylindrical shape.
  • the size of the opening of the second through hole 142 is not particularly limited.
  • size of the opening part of the 2nd through-hole 142 suitably according to the material and magnitude
  • the through holes 140 are filled with an adhesive and cured, whereby the substrate 112 is fixed.
  • the optical receptacle 130 is positioned with respect to the substrate 112 so that the central axis of each first optical surface 133 coincides with the optical axis of the laser light emitted from the light emitting element 114.
  • the ferrule 120 is positioned with respect to the optical receptacle 130 so that the center axis of each second optical surface 135 coincides with the center axis of the light receiving surface of the optical transmission body 121.
  • the adhesive is added. Harden.
  • the adhesive is heated.
  • the optical receptacle 130 and the ferrule 120 are fixed to the substrate 112.
  • the ferrule 120 and the optical receptacle 130 may be positioned with respect to the substrate 112 after the ferrule is positioned on the optical receptacle 130.
  • FIGS. 4A and 4B are diagrams showing the deformation direction of the optical module 100 (the optical receptacle 130 and the ferrule 120) when the adhesive is cured.
  • FIG. 4A is a schematic diagram illustrating the deformation direction of the optical module 100 ′ when the adhesive is attached to the outside of the optical receptacle 130 ′ without the through hole 140.
  • FIG. 4B is a schematic diagram showing the direction of deformation of the optical module 100 according to the present invention. 4A and 4B, the optical transmission body 121 is omitted.
  • the support portion 132 ′ when the outer side surface of the support portion 132 ′ is fixed with an adhesive, the support portion 132 ′. Is deformed so as to be pulled toward the outside (the cured material 150 side of the adhesive). At this time, since the optical receptacle main body 131 ′ is connected to the base end portion of the support portion 132 ′, the front end side is deformed more greatly than the base end side. Further, as the support portion 132 ′ is deformed outward, the optical receptacle body 131 ′ is deformed so as to protrude toward the ferrule 120 ′.
  • the ferrule 120 (the first notch groove 124 of the first notch groove 124) is in contact with the cured product 150 of the adhesive due to shrinkage of the adhesive accompanying curing.
  • the inner surface; refer to the broken line arrow) and the support portion 132 (the inner surface of the third notch groove 137; refer to the solid line arrow) are pulled toward the center of the first through hole 141. Further, as shown in FIG.
  • the ferrule 120 due to the shrinkage of the adhesive accompanying curing, the ferrule 120 (the inner surface of the second notch groove 125; see the broken arrow), the optical receptacle body 131, and the support portion 132 that are in contact with the adhesive (The inner surface of the fourth notch groove 138; see the solid line arrow) is pulled toward the center of the second through hole 142.
  • the adhesive is in contact with the inner peripheral surface of the through hole 140. For this reason, the forces in the planar direction due to the contraction of the adhesive that act on the ferrule 120 and the optical receptacle 130 to be deformed cancel each other.
  • the deformation of the optical receptacle body 131 toward the ferrule 120 the deformation of the first optical surface 133, the second optical surface 135, and the third optical surface 134 is reduced, and the deformation of the optical module 100 can be suppressed. I understand.
  • the curing temperature of the thermosetting epoxy resin adhesive in the simulation was 100 ° C., and the curing time was 1 hour.
  • the first through hole 141 is disposed at a distance of 14% from the tip of the support portion 132 out of the distance from the tip of the support portion 132 to the center of the first optical surface 133. Since the optical receptacle has a shape that is plane-symmetric with respect to the symmetry plane, only the right half was simulated. Further, the first optical surface 133 is numbered up to the number 12 on each first optical surface 133 with the leftmost first optical surface 133 as the first. Therefore, in this simulation, the simulation was performed for the moving distance of the first to the 12th optical surfaces 133.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the number of each first optical surface (incident surface) and the moving distance of the first optical surface due to curing of the adhesive.
  • the “X-axis direction” means a direction along the central axis of the second optical surface (the vertical direction in FIGS. 3A and 3B).
  • the horizontal axis is the number of the first optical surface 133 given by the method described above.
  • the vertical axis represents the moving distance of the first optical surface 133 after the adhesive is cured from the position of the first optical surface 133 before the adhesive is cured.
  • a black circle symbol indicates a simulation result when the optical module 100 ′ of the comparative example shown in FIG. 4A is used, and a white circle symbol indicates a simulation using the optical module 100 according to the present invention shown in FIG. Results are shown.
  • the first optical surface 133 has moved greatly in the X-axis direction due to the curing of the adhesive.
  • the optical module 100 having the through hole 140 it can be seen that the movement of the first optical surface 133 is suppressed. If the position of the center of the first through hole 141 is a position that is 20% from the tip of the support portion 132 out of the distance from the tip of the support portion 132 to the center of the first optical surface 133, There was no significant difference in travel distance.
  • the optical module 100 according to the present invention is arranged at the distal end portion of the support portion 132, the two first through holes 141 whose inner surface is surrounded by the support portion 132 and the ferrule 120, and the inner surface is the support portion 132. And two second through holes 142 surrounded by the ferrule 120 and the optical receptacle main body 131.
  • the optical module 100 according to the present invention can suppress deformation even when the optical receptacle 130 and the ferrule 120 are fixed to the substrate 112 using an adhesive.
  • the plurality of first optical surfaces 133 are disposed on the front side of the optical receptacle body 131, and the plurality of second optical surfaces 135 are disposed on the back side of the optical receptacle body 131 so as to face the first optical surface 133. May be. In this case, a reflecting surface is not necessary. Further, the first through hole 141 is disposed at the tip of the support portion 132.
  • the optical module 100 may monitor the output (for example, intensity or light amount) of the laser light emitted from the light emitting element 114.
  • the photoelectric conversion device 110 of the optical module 100 adjusts the intensity and amount of light of the monitor light received by the substrate 112, the light emitting element 114, the light receiving element disposed on the substrate 112, and the light receiving element.
  • the optical receptacle 130 has a separation unit that separates the light incident on the first optical surface into signal light directed to the optical transmission body 121 and monitor light directed to the light receiving element.
  • the first optical surface 133 and the second optical surface 135 are convex lens surfaces.
  • the first optical surface 133 and the second optical surface 135 are flat. May be.
  • only the first optical surface 133 may be a flat surface, or only the second optical surface 135 may be a flat surface.
  • the third optical surface 134 is formed so as to function as a concave mirror.
  • the second optical surface 135 is formed in a plane. Also good.
  • the optical receptacles according to the above embodiments can be used for the optical module on the receiving side.
  • the receiving optical module has a plurality of light receiving elements for receiving light instead of the plurality of light emitting elements 114.
  • the plurality of light receiving elements are each arranged at the same position as the light emitting elements.
  • the second optical surface 135 is an incident surface
  • the first optical surface 133 is an output surface.
  • the light emitted from the end face of the optical transmission body 121 enters the optical receptacle from the second optical surface 135.
  • the light incident on the optical receptacle is reflected by the third optical surface 134 and emitted from the first optical surface 133 toward the light receiving element.
  • light incident on the optical receptacle is emitted from the first optical surface 133 toward the light receiving element.
  • the optical module according to the present invention is useful for optical communication using an optical transmission body.

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Abstract

　光モジュールは、基板、発光素子、フェルール、光レセプタクル、貫通孔および接着剤を有する。光レセプタクルは、第１光学面および第２光学面を含む光レセプタクル本体と、２つの支持部と、を含む。貫通孔は、支持部の先端部およびフェルールに囲われた２つの第１貫通孔と、光レセプタクル本体、支持部およびフェルールに囲われた２つの第２貫通孔と、を含む。これにより、接着剤を用いて光レセプタクルおよびフェルールを基板に固定しても、複数の発光素子または複数の受光素子と複数の光伝送体とを光学的に適切に接続させることができる。

Description

光モジュール
　本発明は、光レセプタクルを有する光モジュールに関する。
　以前から、光ファイバーや光導波路などの光伝送体を用いた光通信には、面発光レーザー（例えば、ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）などの発光素子を備えた光モジュールが使用されている。光モジュールは、発光素子から出射された通信情報を含む光を、光伝送体の端面に入射させる光レセプタクルを有する。
　たとえば、特許文献１には、光コネクターと、発光素子を配置した基板と、を有する光モジュールが記載されている。光コネクターは光ファイバーおよびコネクター部を有し、コネクター部は複数の光ファイバーの先端部と発光素子との間に配置されたレンズアレイ（光レセプタクル）を有する。また、レンズアレイは、発光素子から出射された光を光ファイバーの先端部に向かって反射する反射ミラーと、反射ミラーで反射した光を光ファイバーの先端部に向けて集光する集光レンズと、を有する。
　特許文献１に記載の光モジュールでは、基板の所定の位置に光コネクターを位置決めして、レンズアレイの側面と基板との境界に熱硬化性のエポキシ樹脂接着剤を付けて熱硬化させることで、基板に対して光コネクターを固定している。
　このように製造された光モジュールでは、発光素子から出射した光は、反射ミラーで光ファイバーの先端部に向かって反射され、集光レンズを介して光ファイバーの先端部に到達する。
特開２０１０－１７５９４２号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の光モジュールでは、エポキシ樹脂接着剤を硬化させると、エポキシ樹脂接着剤の収縮により、レンズアレイ（集光レンズおよび反射ミラー）がエポキシ樹脂接着剤側（すなわち側方）に引っ張られるように変形する。そして、エポキシ樹脂接着剤は、レンズアレイを変形させた状態で硬化する。よって、レンズアレイは、基板に固定された後も変形したままになってしまい、発光素子から出射された光を光ファイバーの端面に適切に導くことができないことがある。このように、特許文献１に記載のレンズアレイ（光レセプタクル）には、接着剤を用いて固定した場合に変形してしまうという問題があった。
　本発明の目的は、接着剤を用いて固定しても変形しにくい光レセプタクルを有する光モジュールを提供することである。
　本発明の光モジュールは、基板と、前記基板の上に配列された複数の発光素子または配列された複数の受光素子と、前記複数の発光素子からの光をそれぞれ受光するか、または前記複数の受光素子に光をそれぞれ出射するための配列された複数の光伝送体を保持するフェルールと、前記基板上に配置されるとともに、前記フェルールを固定され、前記複数の発光素子または前記複数の受光素子と、前記複数の光伝送体とをそれぞれ光学的に接続するための光レセプタクルと、前記フェルールおよび前記光レセプタクルの境界に、前記基板に対して略垂直方向に形成された４つの貫通孔と、前記４つの貫通孔に充填された、前記基板に対して前記フェルールおよび前記光レセプタクルを接着する接着剤と、を有し、前記光レセプタクルは、前記複数の発光素子から出射された光をそれぞれ入射させるか、内部を通る光を前記複数の受光素子に向けてそれぞれ出射させるための配列された複数の第１光学面と、前記複数の第１光学面で入射した光を前記複数の光伝送体の端面に向けてそれぞれ出射させるか、前記複数の光伝送体からの光をそれぞれ入射させるための配列された複数の第２光学面と、を含み、前記複数の第２光学面に前記複数の光伝送体が対向するように、背面に前記フェルールが固定された光レセプタクル本体と、前記フェルールの両側面側に配置され、基端が前記光レセプタクル本体に接続された２つの支持部と、を含み、前記４つの貫通孔は、前記支持部の先端部および前記フェルールに囲われた２つの第１貫通孔と、前記光レセプタクル本体、前記支持部および前記フェルールに囲われた２つの第２貫通孔と、を含む。
　本発明によれば、接着剤を用いて光レセプタクルおよびフェルールを基板に固定しても、複数の発光素子または複数の受光素子と複数の光伝送体とを光学的に適切に接続させることができる。
図１Ａ，Ｂは、本発明の一実施の形態に係る光モジュールの構成を示す図である。 図２Ａ～Ｄは、フェルールの構成を示す図である。 図３Ａ～Ｅは、光レセプタクルの構成を示す図である。 図４Ａ，Ｂは、接着剤の硬化時における光モジュールの変形の方向を示す図である。 図５は、光モジュールの変形についてのシミュレーション結果である。
　以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　（光モジュールの構成）
　図１Ａ，Ｂは、本発明の一実施の形態に係る光モジュール１００の構成を示す図である。図１Ａは、光モジュール１００の平面図であり、図１Ｂは、図１Ａに示されるＡ－Ａ線の断面図である。なお、図１Ｂでは、光レセプタクル１３０内の光路を示すために光レセプタクル１３０の断面へのハッチングを省略している。
　図１Ａ，Ｂに示されるように、光モジュール１００は、基板１１２および発光素子１１４を含む基板実装型の光電変換装置１１０と、光伝送体１２１を保持するフェルール１２０と、光レセプタクル本体１３１および２つの支持部１３２を有し、発光素子１１４と光伝送体１２１の端面とを光学的に接続させる光レセプタクル１３０と、光電変換装置１１０の基板１１２に対してフェルール１２０および光レセプタクル１３０を固定するための貫通孔１４０と、貫通孔１４０に充填された接着剤１５０と、を有する。光モジュール１００では、光電変換装置１１０（基板１１２）上に光レセプタクル１３０が接着剤１５０により固定（接着）されるとともに、光レセプタクル１３０に光伝送体１２１を保持したフェルール１２０が接着剤の硬化物１５０により固定される。これにより、光モジュール１００は、発光素子１１４および光伝送体１２１が光学的に接続された状態で使用される。
　光電変換装置１１０は、基板１１２および複数の発光素子１１４を有する。基板１１２は、板状の部材である。基板１１２上には、複数の発光素子１１４が配列されている。また、基板１１２には、フェルール１２０および光レセプタクル１３０が接着剤により固定（接着）される。基板１１２上における発光素子１１４の配列態様は、特に限定されない。本実施の形態では、発光素子１１４は、基板１１２の表面に対して垂直方向にレーザー光を出射するように、基板１１２上に一列に配置されている。発光素子１１４は、例えば垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）である。
　図２Ａ～Ｄは、フェルール１２０の構成を示す図である。図２Ａは、フェルール１２０の平面図であり、図２Ｂは、正面図であり、図２Ｃは、背面図であり、図２Ｄは、右側面図である。図２Ａおよび図２Ｄでは、一点鎖線で光伝送体１２１を示している。
　図２Ａ～Ｄに示されるように、フェルール１２０は、複数の光伝送体１２１を保持する。フェルール１２０は、所定の厚みを有する略矩形の部材であり、光レセプタクル１３０の背面側（光レセプタクル本体１３１の背面）に固定されている。フェルール１２０は、挿入口１２２、凹部１２３、２つの第１切り欠き溝１２４および２つの第２切り欠き溝１２５を有する。フェルール１２０は、例えば、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂やＰＰＳＴなどの熱可塑性樹脂を用いて射出成形（必要に応じてトランスファー成形）により成形されうる。
　挿入口１２２には、光伝送体１２１が挿入される。挿入口１２２の形状は、光レセプタクル１３０から出射される光を受光できるように光伝送体１２１を保持することができれば、特に限定されない。挿入口１２２は、貫通孔であってもよいし、有底の凹部であってもよい。本実施の形態では、挿入口１２２は、フェルール１２０の正面および背面に開口した、基板１１２の表面と平行な貫通孔である。また、挿入口１２２の数および配列態様も特に限定されない。本実施の形態では、挿入口１２２は、一列に光伝送体１２１の数（１２個）と同じ数配置されている。
　凹部１２３は、光レセプタクル１３０に対してフェルール１２０を位置決めする。凹部１２３の形状は、光レセプタクル１３０に配置された突起１３６と相補的な形状である。また、凹部１２３の数は、突起１３６の数と同じである。本実施の形態では、凹部１２３は、配列された挿入口１２２を両端から挟むように、２つ配置されている。
　２つの第１切り欠き溝１２４は、支持部１３２の先端部側の両側面に配置されている。第１切り欠き溝１２４は、フェルール１２０を側面視した場合、挿入口１２２の軸方向に直交する方向に沿って配置されている（図２Ｄ参照）。第１切り欠き溝１２４の基板１１２の表面と平行な断面の形状は、１／２円（半円）である。第１切り欠き溝１２４は、光モジュール１００において、後述の第３切り欠き溝１３７と対向するように配置される。第１切り欠き溝１２４は、光モジュール１００において、第３切り欠き溝１３７とともに第１貫通孔１４１を構成する。
　２つの第２切り欠き溝１２５は、光レセプタクル本体１３１側（支持部１３２の基端部側）の側面の両端部に配置されている。第２切り欠き溝１２５は、フェルール１２０を側面視した場合、挿入口１２２の軸方向に直交する方向に沿って配置されている（図２Ｄ参照）。第２切り欠き溝１２５の基板１１２の表面と平行な断面の形状は、１／４円（扇形）である。第２切り欠き溝１２５は、光モジュール１００において、後述の第４切り欠き溝１３８と対向するように配置される。第２切り欠き溝１２５は、光モジュール１００において、第４切り欠き溝１３８とともに第２貫通孔１４２を構成する。
　光伝送体１２１は、光レセプタクル１３０から出射される光を受光する。光伝送体１２１の端部は、フェルール１２０に保持される。これにより、光伝送体１２１は、光レセプタクル１３０から出射される光を受光可能な位置に配置される。光伝送体１２１の数および配列態様は、特に限定されない。本実施の形態では、光伝送体１２１は、光レセプタクル１３０から出射された光を受光するように、基板１１２の表面と平行に、一列に１２個配置されている。光伝送体１２１の種類は、特に限定されず、光ファイバー、光導波路などが含まれる。本実施の形態では、光伝送体１２１は、光ファイバーである。光ファイバーは、シングルモード方式であってもよいし、マルチモード方式であってもよい。
　図３は、一実施の形態に係る光レセプタクル１３０の構成を示す図である。図３Ａは、光レセプタクルの平面図であり、図３Ｂは、底面図であり、図３Ｃは、正面図であり、図３Ｄは、背面図であり、図３Ｅは、右側面図である。
　図３Ａ～Ｅに示されるように、光レセプタクル１３０は、平面視したときに角型のＵ字（コ字）形状の部材である。光レセプタクル１３０は、光レセプタクル本体１３１および２つの支持部１３２を有する。光レセプタクル本体１３１および支持部１３２は、第２光学面１３５から出射される光の光軸と平行な面を対称面として面対称の形状である。
　光レセプタクル本体１３１は、透光性を有し、発光素子１１４から出射された光を入射し、光伝送体１２１の端面に向けて出射する。光レセプタクル本体１３１は、略直方体の形状である。光レセプタクル本体１３１は、複数の第１光学面（入射面）１３３、第３光学面（反射面）１３４、複数の第２光学面（出射面）１３５および２つの突起１３６を有する。光レセプタクル本体１３１は、光通信に用いられる波長の光に対して透光性を有する材料を用いて形成される。そのような材料の例には、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）や環状オレフィン樹脂などの透明な樹脂が含まれる。また、光レセプタクル本体１３１は、例えば射出成形により製造されうる。
　第１光学面１３３は、発光素子１１４から出射されたレーザー光を屈折させて光レセプタクル本体１３１の内部に入射させる入射面である。第１光学面１３３の数および配列態様は、特に限定されない。複数の第１光学面１３３は、１列に配列されていてもよいし、２列以上に配列されていてもよい。本実施の形態では、第１光学面１３３は、光レセプタクル本体１３１の底面側に、発光素子１１４とそれぞれ対向するように一列に１２個配列されている。第１光学面１３３の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、第１光学面１３３の形状は、発光素子１１４向かって凸状の凸レンズ面である。また、第１光学面１３３の平面視形状は、円形である。第１光学面１３３の中心軸は、発光素子１１４の発光面（および基板１１２の表面）に対して垂直であることが好ましい。また。第１光学面１３３の中心軸は、発光素子１１４から出射されたレーザー光の光軸と一致することが好ましい。第１光学面１３３（入射面）で入射した光は、第３光学面１３４（反射面）に向かって進行する。
　第３光学面１３４は、第１光学面１３３で入射した光を第２光学面１３５に向けて反射させる反射面である。第３光学面１３４は、光レセプタクル本体１３１の底面から天面に向かうにつれて、光伝送体１２１に近づくように傾斜している。発光素子１１４から出射される光軸に対する第３光学面１３４の傾斜角度は、特に限定されない。本実施の形態では、第３光学面１３４の傾斜角度は、第１光学面１３３で入射した光の光軸に対して４５°である。第３光学面１３４の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、第３光学面１３４の形状は、平面である。第３光学面１３４には、第１光学面１３３で入射した光が、臨界角より大きな入射角で入射する。第３光学面１３４は、入射した光を第２光学面１３５に向かって全反射させる。すなわち、第３光学面１３４（反射面）では、所定の光束径の光が入射して、所定の光束径の光が第２光学面１３５（出射面）に向かって出射する。
　第２光学面１３５は、第３光学面１３４で全反射した光を光伝送体１２１の端面に向けて出射させる出射面である。第２光学面１３５の数および配列態様は、特に限定されない。複数の第２光学面１３５は、１列に配列されていてもよいし、２列以上に配列されていてもよい。本実施の形態では、第２光学面１３５は、光レセプタクル本体１３１の背面に、光伝送体１２１の端面とそれぞれ対向するように一列に１２個配置されている。第２光学面１３５の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、第２光学面１３５の形状は、光伝送体１２１の端面に向かって凸状の凸レンズ面である。これにより、第３光学面１３４で反射した所定の光束径の光を光伝送体１２１の端面に効率良く接続させることができる。第２光学面１３５の中心軸は、光伝送体１２１の端面の中心軸と一致していることが好ましい。
　２つの突起１３６は、光レセプタクル本体１３１の背面に配置されている。２つの突起１３６は、それぞれ凹部１２３に対応する位置に配置されている。光レセプタクル本体１３１の２つの突起１３６に、光伝送体１２１を保持しているフェルール１２０の２つの凹部１２３をそれぞれ嵌合させることで、光レセプタクル本体１３１に対して光伝送体１２１を位置決めできる。
　支持部１３２は、略直方体であり、光レセプタクル本体１３１の背面に固定したフェルール１２０の両側に配置されている。支持部１３２の基端（正面）は、光レセプタクル本体１３１の両端部にそれぞれ接続されている。すなわち、支持部１３２は、第２光学面１３５から出射される光の光軸と同じ向きに配置されている。支持部１３２は、光レセプタクル本体１３１と同じ透光性の材料を用いて形成されてもよいし、光レセプタクル本体１３１と異なる非透光性の材料で形成されていてもよい。例えば、支持部１３２は、光レセプタクル１３０と同じ材料で、射出成形により一体として製造されうる。支持部１３２は、２つの第３切り欠き溝１３７および２つの第４切り欠き溝１３８を有する。
　第３切り欠き溝１３７は、支持部１３２の先端部であって、支持部１３２のフェルール１２０側の側面に配置されている。具体的には、第３切り欠き溝１３７の位置は、第２光学面１３５から出射される光の光軸方向において、支持部１３２の先端から第１光学面１３３の中心までの距離のうち、支持部１３２の先端から２０％の距離までに配置されていることが好ましい。第３切り欠き溝１３７の第２光学面１３５から出射される光と同じ方向の断面形状は、特に限定されない。本実施の形態では、第３切り欠き溝１３７の基板１１２の表面と平行な断面の形状は、１／２円（半円）である。第３切り欠き溝１３７は、光モジュール１００において、前述の第１切り欠き溝１２４と対向するように配置される。また、第３切り欠き溝１３７は、光モジュール１００において、第１切り欠き溝１２４とともに第１貫通孔１４１を構成する。
　第４切り欠き溝１３８は、支持部１３２のフェルール１２０側の側面であって、光レセプタクル本体１３１および支持部１３２の接続部に配置されている。第４切り欠き溝１３８の第２光学面１３５から出射される光の光軸と同じ方向の断面形状は、特に限定されない。本実施の形態では、第４切り欠き溝１３８の基板１１２の表面と平行な断面の形状は、３／４円（扇形）である。第４切り欠き溝１３８は、光モジュール１００において、前述の第２切り欠き溝１２５と対向するように配置される。また、第４切り欠き溝１３８の内面は、光モジュール１００において、第２切り欠き溝１２５とともに第２貫通孔１４２を構成する。
　光モジュール１００の説明に戻る。貫通孔１４０は、フェルール１２０および光レセプタクル１３０を基板１１２に実装（固定）するために、接着剤を貯留される。このため、貫通孔１４０には、接着剤の硬化物１５０が充填されている。図１Ａに示されるように、貫通孔１４０は、２つの第１貫通孔１４１および２つの第２貫通孔１４２を有する。光レセプタクル１３０に対してフェルール１２０を固定することで、第１切り欠き溝１２４および第３切り欠き溝１３７が第１貫通孔１４１を構成し、第２切り欠き溝１２５および第４切り欠き溝１３８が第２貫通孔１４２を構成する。
　第１貫通孔１４１は、フェルール１２０および支持部１３２の境界に配置されている。第１貫通孔１４１の内面は、第１切り欠き溝１２４の内面および第３切り欠き溝１３７の内面を有する。第１貫通孔１４１のフェルール１２０側の内面が第１切り欠き溝１２４の内面であり、第１貫通孔１４１の支持部１３２側の内面が第３切り欠き溝１３７の内面である。第１貫通孔１４１は、支持部１３２の先端部に配置されている。具体的には、第１貫通孔１４１は、第２光学面１３５および複数の光伝送体１２１の間の光の光軸方向において、支持部１３２の先端から第１光学面１３３の中心までの距離Ｄ１うち、支持部１３２の先端から２０％の距離Ｄ２までに配置されていることが好ましい（図１Ａ参照）。第１貫通孔１４１の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、第１貫通孔１４１の形状は、円柱形状である。第１貫通孔１４１の開口部の大きさは、特に限定されない。第１貫通孔１４１の開口部の大きさは、光レセプタクル１３０およびフェルール１２０の材料や大きさ、充填する接着剤の特性によって、適宜設定すればよい。また、接着剤は、光電変換装置１１０（基板１１２）上に光レセプタクル１３０を変形させないように、接着することができれば特に限定されない。たとえば、接着剤は、第１貫通孔１４１に充填される充填材や第１貫通孔１４１にシール材を詰め込むようにしたものであってもよい。また、公知の熱硬化性のエポキシ樹脂接着剤や紫外線硬化性の樹脂接着剤などを用いることもできる。
　第２貫通孔１４２は、フェルール１２０、支持部１３２および光レセプタクル本体１３１の境界に配置されている。第２貫通孔１４２の内面は、第２切り欠き溝１２５の内面および第４切り欠き溝１３８の内面を有する。第２貫通孔１４２のフェルール１２０側の内面が第２切り欠き溝１２５の内面であり、第２貫通孔１４２の支持部１３２側の内面が第４切り欠き溝１３８の内面である。第２貫通孔１４２の形状は。特に限定されない。本実施の形態では、第２貫通孔１４２の形状は、円柱形状である。第２貫通孔１４２の開口部の大きさは、特に限定されない。第２貫通孔１４２の開口部の大きさは、光レセプタクル１３０およびフェルール１２０の材料や大きさ、充填する接着剤の特性によって、適宜設定すればよい。また、第２貫通孔１４２に充填される接着剤としては、第１貫通孔１４１に充填される接着剤と同じものを用いることができる。
　フェルール１２０および光レセプタクル１３０は、基板１１２に対して位置決めした後、貫通孔１４０（２つの第１貫通孔１４１および２つの第２貫通孔１４２）に接着剤を充填し、硬化させることにより、基板１１２に対して固定される。
　より具体的には、各第１光学面１３３の中心軸と発光素子１１４から出射されるレーザー光の光軸が一致するように、基板１１２に対して光レセプタクル１３０を位置決めする。次に、各第２光学面１３５の中心軸と光伝送体１２１の受光面の中心軸が一致するように、光レセプタクル１３０に対してフェルール１２０を位置決めする。そして、第１貫通孔１４１および第２貫通孔１４２の内周面の全周ならびに基板１１２に接するように、第１貫通孔１４１および第２貫通孔１４２に接着剤を充填した後、接着剤を硬化させる。たとえば、熱硬化性のエポキシ樹脂接着剤を用いる場合は、接着剤を加熱する。これらの工程により、基板１１２に対して光レセプタクル１３０およびフェルール１２０が固定される。なお、光レセプタクル１３０にフェルールを位置決めした後に、基板１１２に対してフェルール１２０および光レセプタクル１３０を位置決めしてもよい。
　図４Ａ，Ｂは、接着剤の硬化時における光モジュール１００（光レセプタクル１３０およびフェルール１２０）の変形の方向を示す図である。図４Ａは、貫通孔１４０を有さず、光レセプタクル１３０’の外側に接着剤を付けた場合における光モジュール１００’の変形の方向を示した模式図である。図４Ｂは、本発明に係る光モジュール１００の変形の方向を示した模式図である。なお、図４Ａ，Ｂでは、光伝送体１２１を省略している。
　図４Ａの実線矢印に示されるように、貫通孔１４０を有さない光レセプタクル１３０’を含む光モジュール１００’において、支持部１３２’の外側の側面において接着剤で固定した場合、支持部１３２’は、外側（接着剤の硬化物１５０側）に向かって引っ張られるように変形してしまう。このとき、支持部１３２’は、光レセプタクル本体１３１’が基端部に接続されているため、基端側より先端側の方が大きく変形してしまう。また、支持部１３２’が外側に向かって変形することに伴い、光レセプタクル本体１３１’がフェルール１２０’側に凸となるように変形してしまう。
　一方、図４Ｂに示されるように、本実施の形態に係る光モジュール１００では、硬化に伴う接着剤の収縮により、接着剤の硬化物１５０に接しているフェルール１２０（第１切り欠き溝１２４の内面；破線矢印参照）および支持部１３２（第３切り欠き溝１３７の内面；実線矢印参照）は、第１貫通孔１４１の中心に向かって引っ張られる。また、図４Ｂに示されるように、硬化に伴う接着剤の収縮により、接着剤に接しているフェルール１２０（第２切り欠き溝１２５の内面；破線矢印参照）および光レセプタクル本体１３１および支持部１３２（第４切り欠き溝１３８の内面；実線矢印参照）は、第２貫通孔１４２の中心に向かって引っ張られる。本実施の形態では、接着剤は、貫通孔１４０の内周面に接している。このため、フェルール１２０および光レセプタクル１３０に作用して変形させる、接着剤の収縮に由来する平面方向の力は、互いに相殺される。したがって、フェルール１２０側への光レセプタクル本体１３１の変形を抑制することにより、第１光学面１３３、第２光学面１３５および第３光学面１３４の変形が少なくなり、光モジュール１００の変形を抑制できることがわかる。
　（シミュレーション）
　次に、フェルール側への光レセプタクル本体の変形について調べた。本発明に係る光モジュール１００について、熱硬化性のエポキシ樹脂接着剤で固定した時の（加熱した後の）第１光学面１３３の移動距離（光レセプタクル１３０の変形量）についてシミュレーションを行った。加熱による各第１光学面１３３の平面方向（Ｘ軸方向）の移動距離は、有限要素法により解析した。また、比較のため、図４Ａに示される、貫通孔１４０を有さないモジュール１００’についても、シミュレーションを行った。シミュレーションのために設定した各パラメータを表１に示す。シミュレーションにおける熱硬化性のエポキシ樹脂接着剤の硬化温度は１００℃とし、硬化時間は１時間とした。また、第１貫通孔１４１は、支持部１３２の先端から第１光学面１３３中心までの距離のうち、支持部１３２の先端から１４％までの距離に配置した。なお、光レセプタクルは、対称面に対して面対称の形状であるため、右半分に対してのみシミュレーションを行った。また、第１光学面１３３は、最も左側の第１光学面１３３を１番として、各第１光学面１３３に１２番まで番号を付した。したがって、本シミュレーションでは、第７番～１２番の第１光学面１３３の移動距離についてシミュレーションを行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　図５は、各第１光学面（入射面）の番号と、接着剤の硬化による第１光学面の移動距離との関係を示すグラフである。ここで、「Ｘ軸方向」とは、第２光学面の中心軸に沿う方向（図３Ａ，Ｂにおける上下方向）を意味する。このグラフにおいて、横軸は、上記した方法により付した第１光学面１３３の番号である。縦軸は、接着剤の硬化前の第１光学面１３３の位置からの接着剤の硬化後の第１光学面１３３の移動距離を示している。黒丸のシンボルは、図４Ａに示される比較例の光モジュール１００’を用いた場合のシミュレーション結果を示しており、白丸のシンボルは、図１に示される本発明に係る光モジュール１００を用いたシミュレーション結果を示している。
　図５に示されるように、貫通孔１４０を有さない比較例の光モジュール１００’では、接着剤の硬化により、第１光学面１３３がＸ軸方向に大きく移動したことがわかる。一方、貫通孔１４０を有する光モジュール１００では、第１光学面１３３の移動が抑制されていることがわかる。なお、第１貫通孔１４１の中心の位置は、支持部１３２の先端から第１光学面１３３中心までの距離のうち、支持部１３２の先端から２０％までの位置であれば、Ｘ軸方向の移動距離に大きな差異は見られなかった。
　（効果）
　以上のように、本発明に係る光モジュール１００は、支持部１３２の先端部に配置され、内面が支持部１３２およびフェルール１２０に囲まれた２つの第１貫通孔１４１と、内面が支持部１３２、フェルール１２０および光レセプタクル本体１３１に囲まれた２つの第２貫通孔１４２とを有する。これにより、フェルール１２０および光レセプタクル１３０に作用して変形させる、接着剤の収縮に由来する平面方向の力は、互いに相殺される。よって、本発明に係る光モジュール１００は、接着剤を用いて基板１１２に光レセプタクル１３０およびフェルール１２０を固定するときにも、変形を抑制することができる。
　なお、複数の第１光学面１３３は、光レセプタクル本体１３１の正面側に配置され、複数の第２光学面１３５は、第１光学面１３３と対向するように光レセプタクル本体１３１の背面側に配置されていてもよい。この場合、反射面は不要である。また、第１貫通孔１４１は、支持部１３２の先端部に配置されている。
　また、上記実施の形態に係る光モジュール１００は、発光素子１１４から出射されたレーザー光の出力（例えば、強度や光量）を監視してもよい。特に図示しないが、この場合、光モジュール１００の光電変換装置１１０は、基板１１２と、発光素子１１４と、基板１１２に配置された受光素子と、受光素子によって受光されたモニター光の強度や光量に基づいて、発光素子１１４から出射するレーザー光の出力を制御する制御部とを有する。また、光レセプタクル１３０は、第１光学面で入射した光を、光伝送体１２１に向かう信号光と、受光素子に向かうモニター光とに分離する、分離部を有する。
　また、上記各実施の形態に係る光レセプタクルでは、第１光学面１３３および第２光学面１３５が凸レンズ面である場合を示したが、第１光学面１３３および第２光学面１３５は平面であってもよい。具体的には、第１光学面１３３のみが平面であってもよいし、第２光学面１３５のみが平面であってもよい。第１光学面１３３が平面に形成されている場合、例えば、第３光学面１３４は、凹面鏡として機能できるように形成される。また、第１光学面１３３や第３光学面１３４などにより、第２光学面１３５に到達する直前の光が効果的に収束されている場合は、第２光学面１３５が平面に形成されていてもよい。
　また、上記各実施の形態に係る光レセプタクルは、受信側の光モジュールにも使用することができる。この場合、受信用の光モジュールは、複数の発光素子１１４の代わりに光を受光するための複数の受光素子を有する。複数の受光素子は、それぞれ発光素子と同じ位置に配列される。受信用の光モジュールでは、第２光学面１３５が入射面となり、第１光学面１３３が出射面となる。光伝送体１２１の端面から出射された光は、第２光学面１３５から光レセプタクル内に入射する。そして、光レセプタクルに入射した光は、第３光学面１３４で反射して第１光学面１３３から受光素子に向かって出射される。また、反射面を有さない光モジュールでは、光レセプタクルに入射した光は、第１光学面１３３から受光素子に向かって出射される。
　本出願は、２０１３年１２月２４日出願の特願２０１３－２６５２８８に基づく優先権を主張する。当該出願明細書および図面に記載された内容は、すべて本願明細書に援用される。
　本発明に係る光モジュールは、光伝送体を用いた光通信に有用である。
　１００，１００’　光モジュール
　１１０　光電変換装置
　１１２　基板
　１１４　発光素子
　１２０，１２０’　フェルール
　１２１　光伝送体
　１２２　挿入口
　１２３　凹部
　１２４　第１切り欠き溝
　１２５　第２切り欠き溝
　１３０，１３０’　光レセプタクル
　１３１，１３１’　光レセプタクル本体
　１３２，１３２’　支持部
　１３３　第１光学面
　１３４　第３光学面
　１３５　第２光学面
　１３６　突起
　１３７　第３切り欠き溝
　１３８　第４切り欠き溝
　１４０　貫通孔
　１４１　第１貫通孔
　１４２　第２貫通孔
　１５０　接着剤の硬化物（接着剤）

Claims (4)

  1. 　基板と、
    　前記基板の上に配列された複数の発光素子または配列された複数の受光素子と、
    　前記複数の発光素子からの光をそれぞれ受光するか、または前記複数の受光素子に光をそれぞれ出射するための配列された複数の光伝送体を保持するフェルールと、
    　前記基板上に配置されるとともに、前記フェルールを固定され、前記複数の発光素子または前記複数の受光素子と、前記複数の光伝送体とをそれぞれ光学的に接続するための光レセプタクルと、
    　前記フェルールおよび前記光レセプタクルの境界に、前記基板に対して略垂直方向に形成された４つの貫通孔と、
    　前記４つの貫通孔に充填された、前記基板に対して前記フェルールおよび前記光レセプタクルを接着する接着剤と、
    　を有し、
    　前記光レセプタクルは、
    　前記複数の発光素子から出射された光をそれぞれ入射させるか、内部を通る光を前記複数の受光素子に向けてそれぞれ出射させるための配列された複数の第１光学面と、前記複数の第１光学面で入射した光を前記複数の光伝送体の端面に向けてそれぞれ出射させるか、前記複数の光伝送体からの光をそれぞれ入射させるための配列された複数の第２光学面と、を含み、前記複数の第２光学面に前記複数の光伝送体が対向するように、背面に前記フェルールが固定された光レセプタクル本体と、
    　前記フェルールの両側面側に配置され、基端が前記光レセプタクル本体に接続された２つの支持部と、
    　を含み、
    　前記４つの貫通孔は、
    　前記支持部の先端部および前記フェルールに囲われた２つの第１貫通孔と、
    　前記光レセプタクル本体、前記支持部および前記フェルールに囲われた２つの第２貫通孔と、
    　を含む、
    　光モジュール。
  2. 　前記光レセプタクル本体は、前記複数の第１光学面で入射した光を前記複数の第２光学面に向かって反射させるか、前記複数の第２光学面で入射した光を前記複数の第１光学面に向かって反射させるための反射面をさらに有する、請求項１に記載の光モジュール。
  3. 　前記複数の第１光学面は、前記光レセプタクル本体の底面側に配置され、
    　前記複数の第２光学面は、前記光レセプタクル本体の背面側に配置され、
    　前記第１貫通孔は、前記複数の第２光学面および前記複数の光伝送体の間の光の光軸方向において、前記支持部の先端から前記第１光学面の中心までの距離のうち、前記支持部の先端から２０％の距離までに配置されている、
    　請求項２に記載の光モジュール。
  4. 　前記複数の第１光学面は、前記光レセプタクル本体の正面側に配置され、
    　前記複数の第２光学面は、前記光レセプタクル本体の背面側に配置され、
    　前記第１貫通孔は、前記複数の第２光学面および前記複数の光伝送体の間の光の光軸方向において、前記支持部の先端から前記第１光学面の中心までの距離のうち、前記支持部の先端から２０％の距離までに配置されている、
    　請求項１に記載の光モジュール。
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