WO2015125729A1 - 光レセプタクルおよび光モジュール - Google Patents

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WO2015125729A1
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light
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optical surface
distance
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心平 森岡
和孝 渋谷
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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 having the same.
  • an optical module including a light emitting element such as a surface emitting laser has been used for optical communication using an optical transmission body such as an optical fiber or an optical waveguide.
  • 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 is deformed by contraction of the epoxy resin adhesive. As a result, the reflecting mirror is also deformed. Further, the condensing lens is also deformed, and its arrangement is also changed. 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. As described above, the lens array (optical receptacle) described in Patent Document 1 has a problem that the light emitting element and the optical fiber may not be optically properly connected when fixed to the substrate using an adhesive. It was.
  • an object of the present invention is to provide an optical receptacle capable of optically and appropriately connecting a light emitting element or a light receiving element and an optical transmission body even when the adhesive is used to fix the substrate.
  • Another object of the present invention is to provide an optical module having the optical receptacle.
  • An optical receptacle of the present invention is disposed between a plurality of light emitting elements or light receiving elements arranged at regular intervals, and a plurality of optical transmission bodies arranged at regular intervals, and the plurality of light emitting elements
  • an optical receptacle for optically connecting the plurality of light receiving elements and end surfaces of the plurality of optical transmission bodies, respectively, and receiving light emitted from the plurality of light emitting elements or passing through the interior thereof Are emitted toward the plurality of light receiving elements, respectively, and a plurality of first optical surfaces arranged corresponding to the plurality of light emitting elements or the plurality of light receiving elements, and light incident on the plurality of first optical surfaces
  • the distance between the center of the first optical surface and the virtual plane arranged at the same position as the light emitting surface of the light emitting element or the light receiving surface of the light receiving element and the distance between the center of the second optical surface and the virtual plane are The distance between the centers of the two first optical surfaces that are longer in the direction of the column from the both ends of the column of the first optical surface and the column of the second optical surface toward the center and the two of the two adjacent to the direction of the column
  • the distance between the centers of the second optical surfaces is the distance between the optical axes of the light emitted from the two adjacent light emitting elements facing each other when disposed, and the two adjacent optical transmission bodies facing each other when disposed.
  • An optical module according to the present invention includes an optical receptacle according to [1], in which a plurality of light emitting elements or a plurality of light receiving elements are bonded to the substrate at contact points with the substrate. And having.
  • a plurality of light emitting elements or light receiving elements and a plurality of optical transmission bodies can be optically appropriately connected.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an optical module according to an embodiment.
  • 2A to 2E are diagrams showing the configuration of the optical receptacle according to the embodiment.
  • 3A and 3B are diagrams showing deformation of the optical receptacle when the adhesive is cured.
  • 4A and 4B are diagrams showing the arrangement of the first optical surface and the second optical surface of the optical receptacle of the comparative example before the adhesive is cured.
  • 5A and 5B are diagrams for explaining a change in the position of the second optical surface before and after curing of the adhesive.
  • 6A and 6B are diagrams showing light paths of light in the optical receptacle according to the comparative example after the adhesive is cured.
  • FIGS. 9A and 9B are diagrams illustrating the optical path of light in the optical receptacle according to the embodiment after the adhesive is cured.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an optical module 100 according to an embodiment of the present invention.
  • hatching of the cross section of the optical receptacle 120 is omitted to show the optical path in the optical receptacle 120.
  • the optical module 100 includes a substrate mounting type photoelectric conversion device 110 including a light emitting element 114 and an optical receptacle 120.
  • the optical module 100 is used with a plurality of optical transmission bodies 116 connected to an optical receptacle 120.
  • the type of the optical transmission body 116 is not particularly limited, and includes an optical fiber, an optical waveguide, and the like.
  • the plurality of optical transmission bodies 116 are a plurality of optical fibers arranged in a line at regular intervals.
  • the optical fiber may be a single mode method or a multimode method. Note that the optical transmitters 116 may be arranged in two or more rows.
  • the photoelectric conversion device 110 includes a substrate 112 and a plurality of light emitting elements 114.
  • the plurality of light-emitting elements 114 are arranged in a line at regular intervals on the substrate 112, and emits 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). Note that when the optical transmission bodies 116 are arranged in two or more rows, the light emitting elements 114 are also arranged in the same number of rows.
  • the optical receptacle 120 optically connects the plurality of light-emitting elements 114 and the end faces of the plurality of optical transmission bodies 116 in a state where the optical receptacle 120 is disposed between the photoelectric conversion device 110 and the optical transmission body 116.
  • the configuration of the optical receptacle 120 will be described in detail.
  • FIGS. 2A to 2E are diagrams showing the configuration of the optical receptacle 120 according to the embodiment.
  • 2A is a plan view of the optical receptacle 120
  • FIG. 2B is a bottom view
  • FIG. 2C is a front view
  • FIG. 2D is a rear view
  • FIG. 2E is a right side view.
  • the optical receptacle 120 is a substantially rectangular parallelepiped member.
  • the optical receptacle 120 has translucency, and emits light emitted from the light emitting element 114 toward the end face of the optical transmission body 116.
  • the optical receptacle 120 includes a plurality of first optical surfaces (incident surfaces) 121, a third optical surface (reflective surface) 122, a plurality of second optical surfaces (exit surfaces) 123, and a plurality of recesses 124.
  • the optical receptacle 120 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. Further, as will be described later, the optical receptacle 120 is manufactured by injection molding.
  • the first optical surface 121 is an incident surface that refracts the laser light emitted from the light emitting element 114 and makes it incident on the inside of the optical receptacle 120.
  • the plurality of first optical surfaces 121 are arranged in a row in the long side direction on the bottom surface of the optical receptacle 120 so as to face the light emitting elements 114 respectively.
  • the shape of the first optical surface 121 is not particularly limited.
  • the shape of the first optical surface 121 is a convex lens surface that is convex toward the light emitting element 114.
  • the planar view shape of the first optical surface 121 is a circle.
  • the light incident on the first optical surface 121 travels toward the third optical surface 122 (reflective surface).
  • the first optical surfaces 121 are also arranged in the same number of rows.
  • the third optical surface 122 is a reflecting surface that reflects the light incident on the first optical surface 121 toward the second optical surface 123.
  • the third optical surface 122 is inclined so as to approach the optical transmission body 116 from the bottom surface of the optical receptacle 120 toward the top surface.
  • the inclination angle of the third optical surface 122 with respect to the optical axis emitted from the light emitting element 114 is not particularly limited.
  • the inclination angle of the third optical surface 122 is preferably 45 ° with respect to the optical axis of the light incident on the first optical surface 121.
  • the shape of the third optical surface 122 is not particularly limited. In the present embodiment, the shape of the third optical surface 122 is a plane.
  • the light incident on the first optical surface 121 is incident on the third optical surface 122 at an incident angle larger than the critical angle.
  • the third optical surface 122 totally reflects incident light toward the second optical surface 123. That is, on the third optical surface 122 (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 123 (emission surface).
  • the second optical surface 123 is an emission surface that emits the light totally reflected by the third optical surface 122 toward the end surface of the optical transmission body 116.
  • the plurality of second optical surfaces 123 are arranged in a row in the long side direction on the side surface of the optical receptacle 120 so as to face the end surface of the optical transmission body 116.
  • the shape of the second optical surface 123 is not particularly limited.
  • the shape of the second optical surface 123 is a convex lens surface that is convex toward the end surface of the optical transmission body 116. Thereby, light having a predetermined light beam diameter reflected by the third optical surface 122 can be efficiently connected to the end surface of the optical transmission body 116.
  • the second optical surfaces 123 are also arranged in the same number of rows.
  • the recess 124 is a recess for fixing the optical transmission body 116 to the optical receptacle 120 (surface on which the plurality of second optical surfaces 123 are arranged). By fitting the projections of the optical transmission body attachment portion into the recesses 124, the optical transmission body 116 is fixed to the surface of the optical receptacle 120 on which the plurality of second optical surfaces 123 are disposed.
  • the shape and number of the recesses 124 are not particularly limited as long as the optical receptacle 120 can be fixed to the substrate 112. That is, the shape of the recess 124 may be a shape that is complementary to the protrusion of the light transmission body mounting portion. In the present embodiment, the concave portion 124 has a cylindrical shape. Further, the number of the recesses 124 is not limited as long as the optical transmission body 116 can be fixed to the optical receptacle 120, and a plurality of the recesses 124 are usually formed. In the present embodiment, the two recesses 124 are arranged on the surface on which the plurality of second optical surfaces 123 are arranged so as to sandwich the row of the second optical surfaces 123 in the long side direction.
  • the optical module 100 can be manufactured by molding the optical receptacle 120 by injection molding and fixing the molded optical receptacle 120 on the substrate 112 with an adhesive.
  • the molding of the optical receptacle 120 by injection molding will be described.
  • the mold is clamped.
  • the number of mold pieces and how to divide the pieces are not particularly limited.
  • a cavity having a shape complementary to the optical receptacle 120 as designed is formed inside the clamped mold.
  • the molten resin is filled into a cavity in the mold. And it cools naturally, hold
  • the clamped mold is opened and the optical receptacle (injection molded product) 120 is released from the mold.
  • the optical receptacle 120 is positioned so that the plurality of light emitting elements arranged on the surface of the substrate 112 and the plurality of first optical surfaces 121 face each other. Then, an adhesive is applied to the boundary between the pair of side surfaces (the surface shown in FIG. 2E and the surface opposite thereto) which are both end surfaces in the long side direction of the optical receptacle 120 and the substrate 112 is cured. For example, when a thermosetting epoxy resin adhesive is used, the adhesive is heated.
  • the optical module 100 is manufactured by the above procedure.
  • the optical receptacle 120 is one in which the first optical surface 121 and the third optical surface 122 are arranged in consideration of deformation accompanying the curing of the adhesive during the manufacture of the optical module 100. Features. Hereinafter, this feature will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 3A and 3B are diagrams showing the deformation of the optical receptacle 120 when the adhesive is cured.
  • FIG. 3A is a diagram illustrating the direction of stress applied to the optical receptacle 120 during curing of the adhesive
  • FIG. 3B is a diagram illustrating the arrangement of the second optical surface 123 before and after curing of the adhesive.
  • the broken line in FIG. 3B shows the second optical surface 123 before the adhesive is cured.
  • the continuous line of FIG. 3B has shown the 2nd optical surface 123 after hardening of an adhesive agent.
  • the optical receptacle 120 is pulled in the direction in which the adhesive is disposed due to the shrinkage of the adhesive accompanying curing (see solid arrow in FIG. 3A).
  • the adhesive is in contact with the side surface of the optical receptacle 120. Therefore, a force acts on the optical receptacle 120 toward the outside in the horizontal direction as the adhesive contracts. Further, as the adhesive contracts, a force acts on the optical receptacle 120 from the top surface to the bottom surface (see the broken line arrow in FIG. 3A). Thereby, the top surface of the optical receptacle 120 is deformed so as to be convex toward the substrate 112.
  • the first optical surface 121, the second optical surface 123, and the third optical surface 122 are pulled outward in the long side direction of the optical receptacle 120, and arranged in a convex manner in the direction of the substrate 112. It transforms to become.
  • optical receptacle 120 ′ As the optical receptacle, the optical receptacle 120 ′ according to the comparative example was used instead of the optical receptacle 120 according to the first embodiment.
  • the optical receptacle 120 ′ has twelve first optical surfaces 121 and twelve second optical surfaces 123.
  • 4A and 4B are diagrams showing the arrangement of the first optical surface 121 and the second optical surface 123 in the optical receptacle 120 'of the comparative example before being fixed to the substrate 112 using an adhesive.
  • the distance D1 between the centers of the two adjacent first optical surfaces 121 in the row before curing of the adhesive is equal to the two adjacent light emitting elements facing each other. This is the same as the optical axis distance D2 of the light emitted from 114.
  • the plurality of first optical surfaces 121 are disposed on the same plane. That is, in the optical receptacle 120 ′ according to the comparative example, the central axis of the first optical surface 121 and the optical axis of the light emitted from the light emitting element 114 in the state before being fixed to the substrate 112 using the adhesive. Match. Also, as shown in FIG.
  • the distance D3 between the centers of the two adjacent second optical surfaces 123 in the row before curing of the adhesive is opposite when it is arranged. It is the same as the distance D4 between the centers of the light receiving surfaces of two adjacent optical transmission bodies 116.
  • the plurality of second optical surfaces 123 are disposed on the same plane.
  • the optical axis of the light emitted from the second optical surface 123 is opposed to the optical receptacle 120 ′ before being fixed to the substrate 112 using the adhesive.
  • the center axis of the light receiving surface of the optical transmission body 116 coincides.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the position of the second optical surface 123 before and after the adhesive is cured.
  • FIG. 5A is a graph showing relative values in the X-axis direction accompanying the curing of the adhesive on the 12 second optical surfaces 123.
  • FIG. 5B is a graph showing the relationship with the relative value in the Y-axis direction accompanying the curing of the adhesive on the 12 second optical surfaces 123.
  • the “X-axis direction” means the column direction of the second optical surface 123 when the second optical surface 123 is viewed from the front.
  • the “Y-axis direction” means a direction orthogonal to the X-axis direction.
  • the horizontal axis of FIGS. 5A and 5B indicates the number of the second optical surface 123.
  • the 2nd optical surface 123 of an edge part was made into No. 1, and the number was attached
  • 5A indicates the relative value in the X-axis direction when the centers of the sixth second optical surface 123 and the seventh second optical surface 123 are set to “0”.
  • the vertical axis in FIG. 5B indicates the relative value in the Y-axis direction when the centers of the sixth second optical surface 123 and the seventh second optical surface 123 are “0”.
  • each second optical surface 123 when viewed in the X-axis direction, as the adhesive hardens, each second optical surface 123 has a relative value in the X-axis direction that increases toward both sides of the row. (Away from the center). From this, it can be seen that as the adhesive is cured, each second optical surface 123 moves so as to expand toward the outside of the optical receptacle 120 '(see FIG. 3B). Further, as shown in FIG. 5B, when viewed in the Y-axis direction, as the adhesive hardens, each second optical surface 123 has a relative value in the Y-axis direction that increases toward both sides of the column. Yes (away from the center). In FIG.
  • each second optical surface 123 has moved so that the distance from the surface of the substrate 112 becomes shorter from both sides of the row inward (to be convex toward the substrate 112 side). (See FIG. 3B).
  • FIGS. 6A and 6B are diagrams showing optical paths of light in a comparative optical receptacle 120 ′ fixed by an adhesive.
  • 6A is a diagram illustrating an optical path from the light emitting element 114 to the third optical surface 122 in the optical receptacle 120 ′
  • FIG. 6B is an optical path from the third optical surface 122 to the optical transmission body 116 in the optical receptacle 120 ′.
  • the first optical surface 121 at the left end of the paper surface corresponds to the first optical surface 121 at the left end when the optical receptacle 120 ′ is viewed in plan
  • the first optical surface 121 at the center of the paper surface This corresponds to the first optical surface 121 at the center when the receptacle 120 ′ is viewed in plan
  • the first optical surface 121 at the right end of the paper is the first optical surface 121 at the right end when the optical receptacle 120 ′ is viewed in plan. It corresponds.
  • the light emitted from the light emitting element 114 at the left end is refracted in the outer direction by the first optical surface 121, and the light The light enters the receptacle 120 ′.
  • the light incident on the optical receptacle 120 ′ is reflected further outward by the third optical surface 122.
  • the light emitted from the light emitting element 114 in the central portion which is less deformed than the surroundings, travels along the optical axis, and enters the optical receptacle 120 'as it is and is reflected.
  • the light emitted from the rightmost light emitting element 114 is refracted in the outer direction by the first optical surface 121 and enters the optical receptacle 120 ′.
  • the light incident on the optical receptacle 120 ′ is reflected further outward by the third optical surface 122.
  • the light emitted from the light emitting element 114 at the left end and reflected by the third optical surface 122 is larger than the center of the end surface of the optical transmission body 116 that should reach the main body by the second optical surface 123.
  • the light is refracted toward the outside and emitted.
  • the light emitted from the central light emitting element 114 and reflected by the third optical surface 122 is refracted slightly outward from the end face of the optical transmission body 116 at the second optical surface 123 that should reach the main body, and is emitted. Is done.
  • the light emitted from the light emitting element 114 at the right end and reflected by the third optical surface 122 is refracted outward from the center of the end surface of the optical transmission body 116 at the second optical surface 123 to reach the main body. Is done.
  • the optical receptacle 120 ′ after the release of the comparative example reaches the optical transmission body 116 so as to be shifted outward as a whole from the position where it should originally reach, the light emitting element 114 and the optical transmission body 116 are appropriately provided. Can not be connected.
  • the optical receptacle 120 ′ according to the comparative example is fixed to the substrate 112 using an adhesive, the light emitted from the light emitting element 114 cannot be appropriately guided to the optical transmission body 116. Therefore, the optical receptacle 120 according to the present embodiment is designed in advance in consideration of deformation due to shrinkage of the adhesive.
  • FIG. 7A and 7B are diagrams for explaining the arrangement of the first optical surface 121 of the optical receptacle 120 according to the present embodiment before being fixed to the substrate 112 with an adhesive.
  • FIG. 7A is a diagram for explaining the arrangement of the first optical surface 121 when viewed in plan before the adhesive is cured
  • FIG. 7B is the first diagram when viewed from the front before the adhesive is cured. It is a figure for demonstrating arrangement
  • the solid line in FIG. 7A shows the first optical surface 121 of the optical receptacle 120 before fixing.
  • the broken line in FIG. 7A shows the first optical surface 121 of the optical receptacle 120 after being fixed.
  • FIG. 7A indicates the position of the optical axis of the light emitted from the light emitting element 114. Moreover, the dashed-dotted line of FIG. 7A has shown the center position of the 1st optical surface 121 before adhesion
  • 8A and 8B are views for explaining the arrangement of the second optical surface 123 after being fixed to the substrate 112 with an adhesive.
  • FIG. 8A is a diagram for explaining the arrangement of the second optical surface 123 in a plan view after the adhesive is cured
  • FIG. 8B is a second diagram in a front view after the adhesive is cured. It is a figure for demonstrating arrangement
  • a dashed line in FIG. 8A indicates the position of the center of the light receiving surface of the optical transmission body 116.
  • the solid line in FIG. 8A shows the first optical surface 121 of the optical receptacle 120 before fixing.
  • the broken line in FIG. 8A shows the first optical surface 121 of the optical receptacle 120 after
  • the distance D1 between the centers of the two adjacent first optical surfaces 121 that face each other when placed is the two adjacent light emission faces that are placed when placed.
  • the light emitted from the element 114 is arranged to be shorter than the distance D2 between the optical axes.
  • the distance D5 between the center of the first optical surface 121 and the light emitting element 114 becomes longer from both ends of the row of the first optical surface 121 toward the center.
  • the distance D6 between the center of the second optical surface 123 and the virtual plane including the light emitting surface of the light emitting element 114 is the both ends of the row of the second optical surface 123. It is designed to become longer from the center to the center.
  • FIGS. 9A and 9B are views showing the optical path of light in the optical receptacle 120 after the adhesive is cured.
  • FIG. 9A is a diagram illustrating an optical path from the light emitting element 114 to the third optical surface 122 in the optical receptacle 120 after the adhesive is cured
  • FIG. 9B is a diagram illustrating the first optical path in the optical receptacle 120 after the adhesive is cured.
  • 3 is a diagram illustrating an optical path from a third optical surface 122 to an optical transmission body 116.
  • FIG. 9A and 9B the first optical surface 121 at the left end of the drawing shows the first optical surface 121 at the left end in FIG. 2B (bottom view), and the first optical surface 121 at the center of the drawing is shown in FIG. 2B (bottom view). ), And the first optical surface 121 at the right end of the drawing indicates the first optical surface 121 at the right end in FIG. 2B (bottom view).
  • the light emitted from the light emitting element 114 at the left end is directed inward in the first optical surface 121.
  • the light is refracted and enters the optical receptacle 120.
  • the light incident on the optical receptacle 120 is reflected by the third optical surface 122 toward the outer direction.
  • light emitted from the light emitting element 114 in the central portion which is less deformed than the surroundings, travels along the optical axis, enters the optical receptacle 120 as it is, and is reflected.
  • the light emitted from the rightmost light emitting element 114 is refracted in the inner direction by the first optical surface 121 and enters the optical receptacle 120.
  • the light incident on the optical receptacle 120 is reflected by the third optical surface 122 toward the outer direction.
  • the light emitted from the leftmost light emitting element 114 and reflected by the third optical surface 122 is refracted by the second optical surface 123 toward the center of the end surface of the optical transmission body 116. Emitted. Further, the light emitted from the central light emitting element 114 and reflected by the third optical surface 122 is refracted toward the center of the end face of the optical transmission body 116 by the second optical surface 123 and emitted. Furthermore, the light emitted from the light emitting element 114 at the right end and reflected by the third optical surface 122 is refracted toward the center of the end surface of the optical transmission body 116 by the second optical surface 123 and emitted.
  • the optical receptacle 120 As described above, when the optical receptacle 120 according to the embodiment is deformed when the first optical surface 121 and the second optical surface 123 are adjusted and fixed to the substrate 112 using the adhesive. Even so, the light emitting element 114 and the optical transmission body 116 can be optically connected.
  • the optical receptacle 120 is formed between the center of the first optical surface 121 and the virtual plane (the light emitting surface of the light emitting element 114) before being fixed to the substrate 112 using an adhesive.
  • the distance and the distance between the second optical surface 123 and the imaginary plane both increase from both ends of the row toward the center, and the center-to-center distance D1 of the first optical surface 121 and the center-to-center distance D3 of the second optical surface 123 are
  • the distance between the optical axes of the light emitted from the light emitting element 114 and the distance D4 between the centers of the light receiving surfaces of the optical transmission body 116 are shorter. Therefore, even when the optical receptacle 120 according to the present embodiment is deformed by being fixed to the substrate 112 using an adhesive, the light emitting element 114 and the optical transmission body 116 are appropriately optically connected. can do.
  • the first optical surface 121 and the second optical surface 123 are convex lens surfaces.
  • the first optical surface 121 and the second optical surface 123 are flat. May be.
  • only the first optical surface 121 may be a flat surface, or only the second optical surface 123 may be a flat surface.
  • the third optical surface 122 is formed so as to function as a concave mirror.
  • the second optical surface 123 is formed in a flat surface. Also good.
  • the optical receptacle 120 can also 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 123 is an incident surface
  • the first optical surface 121 is an output surface.
  • the light emitted from the end face of the optical transmission body 116 enters the optical receptacle from the second optical surface 123.
  • the light incident on the optical receptacle is reflected by the third optical surface 122 and emitted from the first optical surface 121 toward the light receiving element.
  • the distance between the center of the first optical surface 121 and the light receiving surface of the light receiving element, and the distance between the center of the second optical surface 123 and the light receiving surface of the light receiving element are the rows of the first optical surface 121 and the second optical surface.
  • the distance between the centers D1 of the two adjacent first optical surfaces 121 and the center distance D3 of the two adjacent second optical surfaces 123 that are longer from both ends of the 123 rows toward the center are two adjacent optical transmission bodies. It is designed to be shorter than the distance between the optical axes of the light emitted from 116 and the distance D4 between the centers of the light receiving surfaces of two adjacent light receiving elements.
  • optical receptacle and the optical module according to the present invention are useful for optical communication using an optical transmission body.

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Abstract

　本発明の光レセプタクルは、複数の発光素子から出射された光を入射させる複数の第１光学面と、複数の第１光学面で入射した光を複数の光伝送体に向けて出射させる複数の第２光学面と、第１光学面で入射した光を第２光学面に向けて反射させる第３光学面とを有する。第１光学面の中心と発光素子の発光面との距離および第２光学面の中心と発光素子の発光面との距離は、列の両端から中心に向かうにつれて長い。また、第１光学面の中心間距離および第２光学面の中心間距離は、発光素子から出射される光の光軸間距離および光伝送体の受光面の中心間距離より短い。

Description

光レセプタクルおよび光モジュール
　本発明は、光レセプタクルおよびこれを有する光モジュールに関する。
　従来、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が変形する。その結果として、反射ミラーも変形してしまう。また、集光レンズも変形し、その配置も変化してしまう。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、接着剤を用いて基板に固定した場合に発光素子と光ファイバーとを光学的に適切に接続できないことがあるという問題があった。
　そこで、本発明の目的は、接着剤を用いて基板に固定した場合であっても、発光素子または受光素子と、光伝送体とを光学的に適切に接続できる光レセプタクルを提供することである。また、本発明の目的は、前記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もある。
　［１］本発明の光レセプタクルは、一定間隔で配列された複数の発光素子または複数の受光素子と、一定間隔で配列された複数の光伝送体との間に配置され、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の端面とをそれぞれ光学的に接続する光レセプタクルであって、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、前記複数の発光素子または前記複数の受光素子に対応して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、前記複数の光伝送体に対応して配列された複数の第２光学面と、前記第１光学面で入射した光を前記第２光学面に向けて反射させるか、前記第２光学面で入射した光を前記第１光学面に向けて反射させる第３光学面と、を有し、前記第１光学面の中心と前記発光素子の発光面または前記受光素子の受光面と同位置に配置される仮想平面との距離および前記第２光学面の中心と前記仮想平面との距離は、前記第１光学面の列および前記第２光学面の列の両端から中心に向かうにつれて長く、列の方向に隣接する２つの前記第１光学面の中心間距離および列の方向に隣接する２つの前記第２光学面の中心間距離は、配置されたときに対向する隣接する２つの前記発光素子から出射される光の光軸間距離および配置されたときに対向する隣接する２つの前記光伝送体の受光面の中心間距離より短いか、配置されたときに対向する隣接する２つの前記光伝送体から出射される光の光軸間距離および配置されたときに対向する隣接する２つの前記受光素子の受光面の中心間距離より短い。
　［２］本発明の光モジュールは、複数の発光素子または複数の受光素子が一定間隔で配列された基板と、前記基板との接点で前記基板上に接着された［１］に記載の光レセプタクルと、を有する。
　本発明によれば、基板に接着して変形した場合であっても、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１は、実施の形態に係る光モジュールの断面図である。 図２Ａ～Ｅは、実施の形態に係る光レセプタクルの構成を示す図である。 図３Ａ，Ｂは、接着剤の硬化時における光レセプタクルの変形を示す図である。 図４Ａ，Ｂは、接着剤の硬化前における、比較例の光レセプタクルの第１光学面および第２光学面の配置を示す図である。 図５Ａ，Ｂは、接着剤の硬化前後における第２光学面の位置の変化を説明するための図である。 図６Ａ，Ｂは、接着剤の硬化後における、比較例に係る光レセプタクルでの光の光路を示す図である。 図７Ａ，Ｂは、接着剤の硬化前における、実施の形態に係る光レセプタクルでの第１光学面の配置を示す図である。 図８Ａ，Ｂは、接着剤の硬化前における、実施の形態に係る光レセプタクルでの第２光学面の配置を示す図である。 図９Ａ，Ｂは、接着剤の硬化後における、実施の形態に係る光レセプタクルでの光の光路を示す図である。
　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１は、本発明の一実施の形態に係る光モジュール１００の断面図である。図１では、光レセプタクル１２０内の光路を示すために光レセプタクル１２０の断面へのハッチングを省略している。
　図１に示されるように、光モジュール１００は、発光素子１１４を含む基板実装型の光電変換装置１１０と、光レセプタクル１２０と、を有する。光モジュール１００は、光レセプタクル１２０に複数の光伝送体１１６が接続されて使用される。光伝送体１１６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、複数の光伝送体１１６は、一定間隔で１列に配列されている複数の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。なお、光伝送体１１６は、２列以上に配列されていてもよい。
　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。本実施の形態では、複数の発光素子１１４は、基板１１２上に一定間隔で１列に配列されており、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。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。なお、光伝送体１１６が２列以上に配列されている場合は、発光素子１１４も同じ列数で配列される。
　光レセプタクル１２０は、光電変換装置１１０と光伝送体１１６との間に配置された状態で、複数の発光素子１１４と複数の光伝送体１１６の端面とをそれぞれ光学的に接続させる。以下、光レセプタクル１２０の構成について詳細に説明する。
　（光レセプタクルの構成）
　図２Ａ～Ｅは、実施の形態に係る光レセプタクル１２０の構成を示す図である。図２Ａは、光レセプタクル１２０の平面図であり、図２Ｂは、底面図であり、図２Ｃは、正面図であり、図２Ｄは、背面図であり、図２Ｅは、右側面図である。
　図２Ａ～Ｅに示されるように、光レセプタクル１２０は、略直方体形状の部材である。光レセプタクル１２０は、透光性を有し、発光素子１１４から出射された光を光伝送体１１６の端面に向けて出射する。光レセプタクル１２０は、複数の第１光学面（入射面）１２１、第３光学面（反射面）１２２、複数の第２光学面（出射面）１２３、および複数の凹部１２４を有する。光レセプタクル１２０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、後述するように、光レセプタクル１２０は、射出成形により製造される。
　第１光学面１２１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１２０の内部に入射させる入射面である。本実施の形態では、複数の第１光学面１２１は、光レセプタクル１２０の底面に、発光素子１１４とそれぞれ対向するように長辺方向に１列に配列されている。第１光学面１２１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１２１の形状は、発光素子１１４に向かって凸状の凸レンズ面である。また、第１光学面１２１の平面視形状は、円形である。第１光学面１２１（入射面）で入射した光は、第３光学面１２２（反射面）に向かって進行する。なお、発光素子１１４が２列以上に配列されている場合は、第１光学面１２１も同じ列数で配列される。
　第３光学面１２２は、第１光学面１２１で入射した光を第２光学面１２３に向けて反射させる反射面である。第３光学面１２２は、光レセプタクル１２０の底面から天面に向かうにつれて、光伝送体１１６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１２２の傾斜角度は、特に限定されない。第３光学面１２２の傾斜角度は、第１光学面１２１で入射した光の光軸に対して４５°であることが好ましい。第３光学面１２２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１２２の形状は、平面である。第３光学面１２２には、第１光学面１２１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１２２は、入射した光を第２光学面１２３に向かって全反射させる。すなわち、第３光学面１２２（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１２３（出射面）に向かって出射する。
　第２光学面１２３は、第３光学面１２２で全反射した光を光伝送体１１６の端面に向けて出射させる出射面である。本実施の形態では、複数の第２光学面１２３は、光レセプタクル１２０の側面に、光伝送体１１６の端面とそれぞれ対向するように長辺方向に１列に配列されている。第２光学面１２３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１２３の形状は、光伝送体１１６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１２２で反射した所定の光束径の光を光伝送体１１６の端面に効率良く接続させることができる。なお、光伝送体１１６が２列以上に配列されている場合は、第２光学面１２３も同じ列数で配列される。
　凹部１２４は、光伝送体１１６を光レセプタクル１２０（複数の第２光学面１２３が配置された面）に固定するための凹部である。凹部１２４に光伝送体取り付け部の突起をそれぞれ嵌合させることにより、光レセプタクル１２０の複数の第２光学面１２３が配置された面に対して光伝送体１１６が固定される。
　凹部１２４の形状および数は、基板１１２に対して光レセプタクル１２０を固定することができれば、特に限定されない。すなわち、凹部１２４の形状は、光伝送体取り付け部の突起と相補的な形状であればよい。本実施の形態では、凹部１２４の形状は、円柱形状である。また、凹部１２４の数も光レセプタクル１２０に対して光伝送体１１６を固定することができればよく、通常は複数個形成されている。本実施の形態では、２個の凹部１２４が、複数の第２光学面１２３が配置された面に、第２光学面１２３の列を長辺方向に挟むように配置されている。
　次に、光モジュール１００の製造方法について説明する。光モジュール１００は、射出成形により光レセプタクル１２０を成形し、成形した光レセプタクル１２０を基板１１２上に接着剤で固定することで製造されうる。
　射出成形による光レセプタクル１２０の成形について説明する。まず、金型を型締めする。射出成型に使用される金型は、本実施の形態に係る光レセプタクル１２０を成形することができれば、金型駒の数や駒の割り方は、特に限定されない。型締めされた金型の内部には、設計通りの光レセプタクル１２０と相補的な形状のキャビティーが形成される。次いで、溶融樹脂を金型内のキャビティーに充填する。そして、キャビティー内に溶融樹脂を充填させた状態で保圧しながら自然冷却する。最後に、型締めされた金型を型開きして、金型から光レセプタクル（射出成形品）１２０を離型する。
　次いで、基板１１２に光レセプタクル１２０を固定する方法について説明する。基板１１２の表面に配置された複数の発光素子と、複数の第１光学面１２１がそれぞれ対向するように光レセプタクル１２０を位置決めする。そして、光レセプタクル１２０の長辺方向の両端面である一対の側面（図２Ｅに示される面とそれに対向する面）と基板１１２との境界に接着剤を付けて硬化させる。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。
　以上の手順により、光モジュール１００を製造する。
　本実施の形態に係る光レセプタクル１２０は、光モジュール１００の製造時における接着剤の硬化に伴う変形を考慮して、第１光学面１２１および第３光学面１２２が配列されていることを一つの特徴とする。以下、図３～図９を参照して、この特徴について説明する。
　図３Ａ，Ｂは、接着剤の硬化時における光レセプタクル１２０の変形を示す図である。図３Ａは、接着剤の硬化時における光レセプタクル１２０に掛かる応力の方向を示す図であり、図３Ｂは、接着剤の硬化前後における第２光学面１２３の配置を示す図である。図３Ｂの破線は、接着剤の硬化前における第２光学面１２３を示している。また、図３Ｂの実線は、接着剤の硬化後における第２光学面１２３を示している。
　図３Ａに示されるように、光レセプタクル１２０は、硬化に伴う接着剤の収縮により、接着剤が配置された方向に向かって引っ張られる（図３Ａ実線矢印参照）。本実施の形態では、接着剤は、光レセプタクル１２０の側面に接している。このため、光レセプタクル１２０には、接着剤の収縮に伴い、水平方向の外側に向かって力が働く。また、接着剤の収縮に伴い、光レセプタクル１２０には、天面から底面に向かって力が働く（図３Ａ破線矢印参照）。これにより、光レセプタクル１２０の天面は、基板１１２の方向に凸となるように変形する。これにより、第１光学面１２１、第２光学面１２３および第３光学面１２２（図３Ｂ参照）は、光レセプタクル１２０の長辺方向の外側に引っ張られるとともに、基板１１２の方向に凸の配置となるように変形する。
　次に、接着剤を用いて光レセプタクルを基板１１２に対して固定した場合に、光レセプタクルがどの程度変形するかを調べた。なお、接着剤の硬化前後における第２光学面１２３の位置の変化を、光レセプタクルの変形の指標とした。また、光レセプタクルは、実施の形態１に係る光レセプタクル１２０ではなく、比較例に係る光レセプタクル１２０’を使用した。光レセプタクル１２０’は、１２個の第１光学面１２１および１２個の第２光学面１２３を有する。図４Ａ，Ｂは、接着剤を用いて基板１１２に固定される前の、比較例の光レセプタクル１２０’における第１光学面１２１および第２光学面１２３の配置を示す図である。
　図４Ａに示されるように、比較例に係る光レセプタクル１２０’では、接着剤の硬化前の列における隣接する２つの第１光学面１２１の中心間距離Ｄ１は、対向した隣接する２つの発光素子１１４から出射される光の光軸間距離Ｄ２と同じである。また、複数の第１光学面１２１は、同一平面上に配置されている。すなわち、比較例に係る光レセプタクル１２０’では、接着剤を用いて基板１１２に固定される前の状態において、第１光学面１２１の中心軸と、発光素子１１４から出射される光の光軸とが一致している。また、図４Ｂに示されるように、比較例に係る光レセプタクル１２０’では、接着剤の硬化前の列における隣接する２つの第２光学面１２３の中心間距離Ｄ３は、配置されたときに対向する隣接する２つの光伝送体１１６の受光面の中心間距離Ｄ４と同じである。また、複数の第２光学面１２３は、同一平面上に配置されている。すなわち、比較例に係る光レセプタクル１２０’では、接着剤を用いて基板１１２に固定される前の状態において、第２光学面１２３から出射される光の光軸と、配置されたときに対向する光伝送体１１６の受光面の中心軸とが一致している。
　図５は、接着剤の硬化前後における第２光学面１２３の位置を説明するための図である。図５Ａは、１２個の第２光学面１２３の接着剤の硬化に伴うＸ軸方向の相対値を示すグラフである。図５Ｂは、１２個の第２光学面１２３の接着剤の硬化に伴うＹ軸方向の相対値との関係を示すグラフである。なお、「Ｘ軸方向」とは、第２光学面１２３を正面視した場合の第２光学面１２３の列方向を意味する。また、「Ｙ軸方向」とは、Ｘ軸方向に直交する方向を意味する。図５Ａ、Ｂの横軸は、第２光学面１２３の番号を示している。なお、端部の第２光学面１２３を１番として、各第２光学面１２３に１２番まで番号を付した。図５Ａの縦軸は、第６番目の第２光学面１２３および第７番目の第２光学面１２３の中心を「０」とした場合におけるＸ軸方向の相対値を示している。図５Ｂの縦軸は、第６番目の第２光学面１２３および第７番目の第２光学面１２３の中心を「０」とした場合におけるＹ軸方向の相対値を示している。
　図５Ａに示されるように、Ｘ軸方向について見てみると、接着剤の硬化に伴い、列の両側に向かうにつれて、各第２光学面１２３は、Ｘ軸方向の相対値が大きくなっている（中心から離れている）。このことから、接着剤の硬化に伴い、各第２光学面１２３は、光レセプタクル１２０’の外側に向かって拡がるように移動していることがわかる（図３Ｂ参照）。また、図５Ｂに示されるように、Ｙ軸方向について見てみると、接着剤の硬化に伴い、列の両側に向かうにつれて、各第２光学面１２３は、Ｙ軸方向の相対値が大きくなっている（中心から離れている）。なお、図５Ｂでは、第６番目の第２光学面１２３および第７番目の第２光学面１２３の中心を「０」としているため、両側の第２光学面１２３が上に向かって移動しているように見える。このことから、各第２光学面１２３は、基板１１２の表面との距離が列の両側から内側に向かって短くなるように（基板１１２側に向かって凸になるように）移動していることがわかる（図３Ｂ参照）。
　次に、比較例の光レセプタクル１２０’を基板１１２に固定した場合における、発光素子１１４からの出射光の光路について説明する。
　図６Ａ，Ｂは、接着剤により固定された比較例の光レセプタクル１２０’における光の光路を示した図である。図６Ａは、光レセプタクル１２０’における発光素子１１４から第３光学面１２２までの光路を示した図であり、図６Ｂは、光レセプタクル１２０’における第３光学面１２２から光伝送体１１６までの光路を示した図である。図６Ａ，Ｂにおいて、紙面左端の第１光学面１２１は、光レセプタクル１２０’を平面視した場合における左端の第１光学面１２１に対応しており、紙面中央の第１光学面１２１は、光レセプタクル１２０’を平面視した場合における中央の第１光学面１２１に対応しており、紙面右端の第１光学面１２１は、光レセプタクル１２０’を平面視した場合における右端の第１光学面１２１に対応している。
　図６Ａに示されるように、接着剤により固定された比較例の光レセプタクル１２０’では、左端の発光素子１１４から出射された光は、第１光学面１２１で外側の方向に屈折して、光レセプタクル１２０’内に入射する。そして、光レセプタクル１２０’に入射した光は、第３光学面１２２でさらに外側の方向に向かって反射する。また、周辺に比べて変形が小さい中央部の発光素子１１４から出射された光は、光軸に沿って光が進み、光レセプタクル１２０’内にそのまま入射し、反射する。また、右端の発光素子１１４から出射された光は、第１光学面１２１で外側の方向に屈折して、光レセプタクル１２０’内に入射する。光レセプタクル１２０’に入射した光は、第３光学面１２２でさらに外側の方向に向かって反射する。
　また、図６Ｂに示されるように、左端の発光素子１１４から出射され、第３光学面１２２で反射した光は、第２光学面１２３で本体到達すべき光伝送体１１６の端面の中心より大きく外側に向かって屈折して出射される。また、中央の発光素子１１４から出射され、第３光学面１２２で反射した光は、本体到達すべき第２光学面１２３で光伝送体１１６の端面より僅かに外側に向かって屈折して、出射される。さらに、右端の発光素子１１４から出射され、第３光学面１２２で反射した光は、本体到達すべき第２光学面１２３で光伝送体１１６の端面の中心より大きく外側に向かって屈折して出射される。このように、比較例の離型後の光レセプタクル１２０’は、本来到達すべき位置より全体として外側にずれるように、光伝送体１１６に到達するため、適切に発光素子１１４と光伝送体１１６を接続することができない。
　このように、比較例に係る光レセプタクル１２０’は、接着剤を用いて基板１１２に固定した場合、発光素子１１４から出射した光を光伝送体１１６に適切に導くことができない。そこで、本実施の形態に係る光レセプタクル１２０は、予め接着剤の収縮による変形を考慮して製品設計がされている。
　図７Ａ，Ｂは、接着剤により基板１１２に固定される前の、本実施の形態に係る光レセプタクル１２０の第１光学面１２１の配置を説明するための図である。図７Ａは、接着剤の硬化前において、平面視した場合の第１光学面１２１の配置を説明するための図であり、図７Ｂは、接着剤の硬化前において、正面視した場合の第１光学面１２１の配置を説明するための図である。図７Ａの実線は、固定前の光レセプタクル１２０の第１光学面１２１を示している。図７Ａの破線は、固定後の光レセプタクル１２０の第１光学面１２１を示している。図７Ａの破線矢印は、発光素子１１４から出射される光の光軸の位置を示している。また、図７Ａの一点鎖線は、接着前の第１光学面１２１の中心の位置を示している。図８Ａ，Ｂは、接着剤により基板１１２に固定された後の第２光学面１２３の配置を説明するための図である。図８Ａは、接着剤の硬化後において、平面視した場合の第２光学面１２３の配置を説明するための図であり、図８Ｂは、接着剤の硬化後において、正面視した場合の第２光学面１２３の配置を説明するための図である。図８Ａの一点鎖線は、光伝送体１１６の受光面の中心の位置を示している。図８Ａの実線は、固定前の光レセプタクル１２０の第１光学面１２１を示している。図８Ａの破線は、固定後の光レセプタクル１２０の第１光学面１２１を示している。
　図７Ａに示されるように、接着剤の硬化前では、配置されたときに対向する隣接する２つの第１光学面１２１の中心間距離Ｄ１は、配置されたときに対向する隣接する２つの発光素子１１４から出射される光の光軸間距離Ｄ２より短くなるように配置されている。また、図７Ｂに示されるように、接着剤の硬化前では、第１光学面１２１の中心と発光素子１１４との距離Ｄ５は、第１光学面１２１の列の両端から中心に向かうにつれて長くなるように設計されている。
　図８Ａに示されるように、接着剤の硬化前では、前記複数の第２光学面が配置された側面において、配置されたときに対向する隣接する２つの第２光学面１２３の中心間距離Ｄ３は、配置されたときに対向する隣接する２つの光伝送体１１６の受光面の中心間距離Ｄ４より短くなるように設計されている。また、図８Ｂに示されるように、接着剤の硬化前では、第２光学面１２３の中心と発光素子１１４の発光面を含む仮想平面との距離Ｄ６は、第２光学面１２３の列の両端から中心に向かうにつれて長くなるように設計されている。
　図９Ａ，Ｂは、接着剤の硬化後において、光レセプタクル１２０における光の光路を示した図である。図９Ａは、接着剤の硬化後において、光レセプタクル１２０における発光素子１１４から第３光学面１２２までの光路を示した図であり、図９Ｂは、接着剤の硬化後において、光レセプタクル１２０における第３光学面１２２から光伝送体１１６までの光路を示した図である。図９Ａ，Ｂにおいて、紙面左端の第１光学面１２１は、図２Ｂ（底面図）における左端の第１光学面１２１を示しており、紙面中央の第１光学面１２１は、図２Ｂ（底面図）における中央の第１光学面１２１を示しており、紙面右端の第１光学面１２１は、図２Ｂ（底面図）における右端の第１光学面１２１をそれぞれ示している。
　図９Ａに示されるように、上述したように設計され、接着剤を用いて固定された光レセプタクル１２０では、左端の発光素子１１４から出射された光は、第１光学面１２１で内側の方向に屈折して、光レセプタクル１２０内に入射する。そして、光レセプタクル１２０に入射した光は、第３光学面１２２で外側の方向に向かって反射する。また、周辺に比べて変形が小さい中央部の発光素子１１４から出射された光は、光軸に沿って光が進み、光レセプタクル１２０内にそのまま入射し、反射する。また、右端の発光素子１１４から出射された光は、第１光学面１２１で内側の方向に屈折して、光レセプタクル１２０内に入射する。光レセプタクル１２０に入射した光は、第３光学面１２２で外側の方向に向かって反射する。
　また、図９Ｂに示されるように、左端の発光素子１１４から出射され、第３光学面１２２で反射した光は、第２光学面１２３で光伝送体１１６の端面の中心に向かって屈折して出射される。また、中央の発光素子１１４から出射され、第３光学面１２２で反射した光は、第２光学面１２３で光伝送体１１６の端面の中心に向かって屈折して出射される。さらに、右端の発光素子１１４から出射され、第３光学面１２２で反射した光は、第２光学面１２３で光伝送体１１６の端面の中心に向かって屈折して出射される。このように、実施の形態に係る光レセプタクル１２０は、第１光学面１２１および第２光学面１２３の配置を調整することで、接着剤を用いて基板１１２に対して固定したときに変形した場合であっても、発光素子１１４および光伝送体１１６を光学的に接続できるようになっている。
　（効果）
　以上のように、本実施の形態に係る光レセプタクル１２０は、接着剤を用いて基板１１２に固定される前は、第１光学面１２１の中心と仮想平面（発光素子１１４の発光面）との距離および第２光学面１２３と仮想平面との距離が、いずれも列の両端から中心に向かうにつれて長く、かつ第１光学面１２１の中心間距離Ｄ１および第２光学面１２３の中心間距離Ｄ３が、発光素子１１４から出射される光の光軸間距離および光伝送体１１６の受光面の中心間距離Ｄ４より短い。よって、本実施の形態に係る光レセプタクル１２０は、接着剤を用いて基板１１２に対して固定することで変形した場合であっても、発光素子１１４および光伝送体１１６を適切に光学的に接続することができる。
　なお、上記実施の形態に係る光レセプタクル１２０では、第１光学面１２１および第２光学面１２３が凸レンズ面である場合を示したが、第１光学面１２１および第２光学面１２３は平面であってもよい。具体的には、第１光学面１２１のみが平面であってもよいし、第２光学面１２３のみが平面であってもよい。第１光学面１２１が平面に形成されている場合、例えば、第３光学面１２２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１２１や第３光学面１２２などにより、第２光学面１２３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１２３が平面に形成されていてもよい。
　また、上記実施の形態に係る光レセプタクル１２０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１２３が入射面となり、第１光学面１２１が出射面となる。光伝送体１１６の端面から出射された光は、第２光学面１２３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１２２で反射して第１光学面１２１から受光素子に向かって出射される。この場合、第１光学面１２１の中心と受光素子の受光面との距離および第２光学面１２３の中心と受光素子の受光面との距離は、第１光学面１２１の列および第２光学面１２３の列の両端から中心に向かうにつれて長く、隣接する２つの第１光学面１２１の中心間距離Ｄ１および隣接する２つの第２光学面１２３の中心間距離Ｄ３は、隣接する２つの光伝送体１１６から出射される光の光軸間距離および隣接する２つの受光素子の受光面の中心間距離Ｄ４より短く設計される。
　本出願は、２０１４年２月２１日出願の特願２０１４－０３１５１１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。
　本発明に係る光レセプタクルおよび光モジュールは、光伝送体を用いた光通信に有用である。
　１００　光モジュール
　１１０　光電変換装置
　１１２　基板
　１１４　発光素子
　１１６　光伝送体
　１２０，１２０’　光レセプタクル
　１２１　第１光学面（入射面）
　１２２　第３光学面（反射面）
　１２３　第２光学面（出射面）
　１２４　凹部

Claims (2)

  1. 　一定間隔で配列された複数の発光素子または複数の受光素子と、一定間隔で配列された複数の光伝送体との間に配置され、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の端面とをそれぞれ光学的に接続する光レセプタクルであって、
    　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、前記複数の発光素子または前記複数の受光素子に対応して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、前記複数の光伝送体に対応して配列された複数の第２光学面と、
    　前記第１光学面で入射した光を前記第２光学面に向けて反射させるか、前記第２光学面で入射した光を前記第１光学面に向けて反射させる第３光学面と、
    　を有し、
    　前記第１光学面の中心と前記発光素子の発光面または前記受光素子の受光面と同位置に配置される仮想平面との距離および前記第２光学面の中心と前記仮想平面との距離は、前記第１光学面の列および前記第２光学面の列の両端から中心に向かうにつれて長く、
    　列の方向に隣接する２つの前記第１光学面の中心間距離および列の方向に隣接する２つの前記第２光学面の中心間距離は、配置されたときに対向する隣接する２つの前記発光素子から出射される光の光軸間距離および配置されたときに対向する隣接する２つの前記光伝送体の受光面の中心間距離より短いか、配置されたときに対向する隣接する２つの前記光伝送体から出射される光の光軸間距離および配置されたときに対向する隣接する２つの前記受光素子の受光面の中心間距離より短い、
    　光レセプタクル。
  2. 　複数の発光素子または複数の受光素子が一定間隔で配列された基板と、
    　前記基板との接点で前記基板上に接着された請求項１に記載の光レセプタクルと、
    　を有する、光モジュール。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016017433A1 (ja) * 2014-07-31 2016-02-04 株式会社エンプラス 光レセプタクルおよび光モジュール

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105891973B (zh) * 2016-05-16 2018-05-11 华中科技大学 一种二维阵列光耦合模块
TWI684039B (zh) * 2017-09-01 2020-02-01 禾橙科技股份有限公司 光通訊模組

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01139518U (ja) * 1988-03-14 1989-09-25
JP2009003171A (ja) * 2007-06-21 2009-01-08 Fujitsu Ltd 光学回路
JP2009163213A (ja) * 2007-12-12 2009-07-23 Enplas Corp 光結合素子およびこれを備えた光モジュール
JP2009229996A (ja) * 2008-03-25 2009-10-08 Enplas Corp レンズアレイ装置およびその製造方法
JP2012108443A (ja) * 2010-10-28 2012-06-07 Enplas Corp レンズアレイおよびこれを備えた光モジュール

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0799959B2 (ja) 1987-07-28 1995-10-25 株式会社安川電機 巻線切替機能付インバ−タ
CN2731475Y (zh) * 2002-10-04 2005-10-05 雅马哈株式会社 微透镜阵列和具有导销插入孔的装置
JP2004246279A (ja) * 2003-02-17 2004-09-02 Seiko Epson Corp 光モジュール及びその製造方法、光通信装置、光電気混載集積回路、回路基板、電子機器
CA2461081C (en) * 2003-03-27 2007-05-22 Japan Aviation Electronics Industry Limited Optical monitor module
JP2006017885A (ja) * 2004-06-30 2006-01-19 Fuji Xerox Co Ltd 導波路フィルム型光モジュール、光導波路フィルム及びその製造方法
US8335411B2 (en) * 2008-11-11 2012-12-18 Ultra Communications, Inc. Fiber optic bi-directional coupling lens
JP5019639B2 (ja) 2009-01-30 2012-09-05 古河電気工業株式会社 並列光伝送装置
CN102667565B (zh) * 2009-12-22 2015-05-13 恩普乐股份有限公司 透镜阵列以及具备该透镜阵列的光学模块
CN103430068A (zh) * 2010-12-21 2013-12-04 Fci公司 光学信号发送设备的光学耦合单元,光学信号发送设备及光学收发器
EP2581776A1 (en) * 2011-10-13 2013-04-17 Tyco Electronics Svenska Holdings AB Optical connector with alignment element, optical unit and assembly method
JP6134934B2 (ja) * 2011-12-02 2017-05-31 株式会社エンプラス 光レセプタクルおよびこれを備えた光モジュール
JP2013231937A (ja) * 2012-04-03 2013-11-14 Mitsubishi Electric Corp 光学装置およびその製造方法
TWI578049B (zh) * 2012-09-14 2017-04-11 鴻海精密工業股份有限公司 光電耦合模組
JP6289830B2 (ja) * 2013-07-23 2018-03-07 株式会社エンプラス 光レセプタクルおよび光モジュール
JP6357315B2 (ja) * 2014-01-15 2018-07-11 株式会社エンプラス 光レセプタクルおよび光モジュール

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01139518U (ja) * 1988-03-14 1989-09-25
JP2009003171A (ja) * 2007-06-21 2009-01-08 Fujitsu Ltd 光学回路
JP2009163213A (ja) * 2007-12-12 2009-07-23 Enplas Corp 光結合素子およびこれを備えた光モジュール
JP2009229996A (ja) * 2008-03-25 2009-10-08 Enplas Corp レンズアレイ装置およびその製造方法
JP2012108443A (ja) * 2010-10-28 2012-06-07 Enplas Corp レンズアレイおよびこれを備えた光モジュール

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016017433A1 (ja) * 2014-07-31 2016-02-04 株式会社エンプラス 光レセプタクルおよび光モジュール
JP2016033600A (ja) * 2014-07-31 2016-03-10 株式会社エンプラス 光レセプタクルおよび光モジュール
US9939594B2 (en) 2014-07-31 2018-04-10 Enplas Corporation Optical receptacle and optical module

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