WO2020179615A1 - 光レセプタクルおよび光モジュール - Google Patents

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WO2020179615A1
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optical surface
photoelectric conversion
incident
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悠生 斉藤
Original Assignee
株式会社エンプラス
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/32—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements

Definitions

  • the present invention relates to an optical receptacle and an optical module having the same.
  • an optical module equipped with a light emitting element such as a surface emitting laser has been used for optical communication using an optical transmitter such as an optical fiber or an optical waveguide.
  • the optical module has an optical receptacle that causes the light including the communication information emitted from the light emitting element to enter the end face of the optical transmission body.
  • Patent Document 1 discloses an optical receptacle that allows light emitted from a light emitting element to be incident on the end face of an optical fiber using the optical receptacle.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical receptacle capable of widening a range in which a positional deviation between a photoelectric conversion element and an optical receptacle is allowed (positional deviation tolerance width). To do.
  • the optical receptacle according to the present invention is an optical receptacle that is arranged between a photoelectric conversion element and an optical transmitter and optically couples the photoelectric conversion element and the end face of the optical transmitter, and is the photoelectric.
  • a first optical surface that causes the light emitted from the conversion element to enter, or emits light emitted from the end face of the optical transmitter and passes through the inside of the optical receptacle toward the photoelectric conversion element, and the photoelectric conversion element.
  • a third optical surface and a fourth optical surface which are arranged so as to face each other on an optical path between the two optical surfaces and the second optical surface, and the third optical surface receives the light incident on the first optical surface.
  • Light emitted to the outside of the optical receptacle or emitted from the fourth optical surface to the outside of the optical receptacle is incident on the inside of the optical receptacle, and the fourth optical surface is incident on the second optical surface.
  • the light is emitted to the outside of the optical receptacle, or the light emitted from the third optical surface to the outside of the optical receptacle is incident on the inside of the optical receptacle to be incident on the third optical surface or the fourth optical surface. Is the lens surface.
  • the optical module according to the present invention has one or more photoelectric conversion elements and the optical receptacle according to the present invention.
  • an optical receptacle capable of widening a range (positional tolerance width) in which the positional displacement between the photoelectric conversion element and the optical receptacle is allowed.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an optical module according to an embodiment of the present invention.
  • 2A and 2B are perspective views of an optical receptacle according to an embodiment of the present invention.
  • 3A and 3B are graphs showing a part of the cross section of the lens surface used in the simulation on the XY plane.
  • FIG. 4 is a graph showing the result of the simulation.
  • FIG. 1 is a sectional view of an optical module 10 according to an embodiment of the present invention. It should be noted that in FIG. 1, hatching of the cross-section of each component is omitted to show the optical path.
  • the alternate long and short dash line indicates the optical axis LA of the light beam, and the broken line indicates the outer edge of the light beam.
  • the optical module 10 has a photoelectric conversion element 21 and an optical receptacle 30.
  • the optical module 10 is used in a state where the optical transmitter 50 is connected to the optical receptacle 30 via a ferrule.
  • the photoelectric conversion element 21 is a light emitting element that emits light toward the optical receptacle 30.
  • the light emitted from the light emitting element reaches the end face 23 of the optical transmission body 50 through the inside of the optical receptacle 30.
  • the type of light emitting element is not particularly limited.
  • the light emitting element is, for example, a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL).
  • the photoelectric conversion element 21 is a light receiving element that detects light emitted from the end face 23 of the optical transmitter 50 and passing through the inside of the optical receptacle 30.
  • the type of the light receiving element is not particularly limited.
  • the light receiving element is, for example, a photodiode (PD).
  • the number of photoelectric conversion elements 21 is not particularly limited, and may be one or a plurality. When the number of photoelectric conversion elements 21 is plural, the plurality of photoelectric conversion elements 21 may be arranged in one row or may be arranged in two or more rows. In the present embodiment, the number of photoelectric conversion elements 21 is one.
  • the optical receptacle 30 is arranged between the photoelectric conversion element 21 and the optical transmission body 50, and optically couples the photoelectric conversion element 21 and the end face 23 of the optical transmission body 50.
  • the optical receptacle 30 has a light-transmitting property and allows the light emitted from the photoelectric conversion element 21 or the optical transmission body 50 to enter.
  • the optical receptacle 30 is formed by using a material having translucency with respect to light having a wavelength used for optical communication. Examples of such materials include transparent resins such as polyetherimide (PEI) and cyclic olefin resins.
  • PEI polyetherimide
  • cyclic olefin resins examples of such materials include transparent resins such as polyetherimide (PEI) and cyclic olefin resins.
  • the optical receptacle 30 is manufactured by, for example, injection molding. The configuration of the optical receptacle 30 will be described in detail separately.
  • the optical transmitter 50 is connected to the optical receptacle 30 via a ferrule.
  • the type of the optical transmission body 50 is not particularly limited. Examples of the light transmission body 50 include an optical fiber and an optical waveguide.
  • the optical fiber may be of a single mode type or a multimode type.
  • the number of the optical transmitters 50 is not particularly limited, and may be one or a plurality. Normally, the number of photoelectric conversion elements 21 and the number of optical transmitters 50 are the same. In the present embodiment, the optical transmitter 50 is one optical fiber. When the number of optical transmitters 50 is plural, the plurality of optical transmitters 50 may be arranged in one row or may be arranged in two or more rows.
  • Composition of optical receptacle is perspective views of the optical receptacle 30 according to the embodiment of the present invention.
  • 2A shows an optical receptacle 30 in which a third optical surface 33 described later is a lens surface
  • FIG. 2B shows an optical receptacle 30 in which a fourth optical surface 34 described later is a lens surface.
  • the optical receptacle 30 reflects the first optical surface 31, the second optical surface 32, the third optical surface 33, the fourth optical surface 34, and the reflection. It has a surface 35.
  • the first optical surface 31 is arranged so as to face the photoelectric conversion element 21, and the light emitted from the photoelectric conversion element (light emitting element) 21 is incident on the light, or is emitted from the end surface 23 of the optical transmitter 50. Light passing through the inside of the optical receptacle 30 is emitted toward the photoelectric conversion element (light receiving element) 21.
  • the first optical surface 31 is arranged on the bottom surface side of the optical receptacle 30 and is a convex lens surface convex toward the photoelectric conversion element 21.
  • the first optical surface 31 converts the light emitted from the photoelectric conversion element (light emitting element) 21 into collimated light, or converts the light that has passed through the inside of the optical receptacle 30 into the photoelectric conversion element (light receiving element). ) Condensing toward 21.
  • the number of the first optical surfaces 31 is not particularly limited, and may be one or a plurality. In the present embodiment, the number of the first optical surfaces 31 is one. When a plurality of photoelectric conversion elements 21 are arranged in a row, the same number of first optical surfaces 31 as the photoelectric conversion elements 21 may be arranged in a row. Furthermore, when the photoelectric conversion elements 21 are arranged in two or more rows, the first optical surfaces 31 may also be arranged in the same number of rows.
  • the second optical surface 32 is arranged so as to face the end surface 23 of the optical transmitter 50, and emits light emitted from the photoelectric conversion element 21 and passing through the inside of the optical receptacle 30 toward the optical transmitter 50. Alternatively, the light emitted from the light transmission body 50 is made incident.
  • the second optical surface 32 is arranged on the front side of the optical receptacle 30 and is a convex lens surface that is convex toward the optical transmission body 50.
  • the second optical surface 32 collects the light that has passed through the inside of the optical receptacle 30 toward the end face 23 of the optical transmitter 50, or the light emitted from the end face 23 of the optical transmitter 50. Is converted into collimated light.
  • the number of the second optical surfaces 32 is not particularly limited, and may be one or a plurality. In the present embodiment, the number of the second optical surfaces 32 is one. When a plurality of optical transmitters 50 are arranged in a row, the same number of second optical surfaces 32 as the optical transmitters 50 may be arranged in a row. Furthermore, when the optical transmission bodies 50 are arranged in two or more rows, the second optical surfaces 32 may also be arranged in the same number of rows.
  • the third optical surface 33 and the fourth optical surface 34 are arranged so as to face each other on the optical path between the first optical surface 31 and the second optical surface 32.
  • a substantially quadrangular frustum-shaped recess is formed so as to open to the top surface of the optical receptacle 30 and intersect with the optical path between the first optical surface 31 and the second optical surface 32.
  • two surfaces facing each other intersect the optical path between the first optical surface 31 and the second optical surface 32.
  • the region intersecting the optical path on the surface on the first optical surface 31 (reflection surface 35) side is the third optical surface 33
  • the region intersecting the optical path on the surface on the second optical surface 32 side is the third.
  • the third optical surface 33 and the fourth optical surface 34 face each other with a space (air) in the concave portion interposed therebetween.
  • the shape of the recess is not particularly limited, and may be, for example, a substantially rectangular parallelepiped.
  • the third optical surface 33 emits the light incident on the first optical surface 31 to the outside of the optical receptacle 30, or emits the light emitted from the fourth optical surface 34 to the outside of the optical receptacle 30 into the optical receptacle 30. Make it incident.
  • the third optical surface 33 is emitted from the photoelectric conversion element 21, is incident on the optical receptacle 30 on the first optical surface 31, and emits the light reflected by the reflecting surface 35 to the outside of the optical receptacle 30. Let me.
  • the third optical surface 33 is emitted from the end surface 23 of the optical transmitter 50, is incident on the optical receptacle 30 on the second optical surface 32, and is outside the optical receptacle 30 on the fourth optical surface 34.
  • the light emitted from the light is incident on the inside of the optical receptacle 30.
  • the light incident on the optical receptacle 30 on the third optical surface 33 heads toward the reflecting surface 35.
  • the fourth optical surface 34 emits light incident on the second optical surface 32 to the outside of the optical receptacle 30, or emits light emitted from the third optical surface 33 to the outside of the optical receptacle 30 to the inside of the optical receptacle 30. Make it incident.
  • the fourth optical surface 34 is emitted from the end surface 23 of the optical transmitter 50, and the light incident on the optical receptacle 30 on the second optical surface 32 is emitted to the outside of the optical receptacle 30.
  • the fourth optical surface 34 is emitted from the photoelectric conversion element 21, is incident on the optical receptacle 30 on the first optical surface 31, is reflected by the reflecting surface 35, and is light on the third optical surface 33.
  • the light emitted to the outside of the receptacle 30 is incident on the inside of the optical receptacle 30.
  • the light incident on the optical receptacle 30 on the fourth optical surface 34 goes toward the second optical surface 32.
  • the lens surface means a non-planar surface.
  • the lens surface may be a spherical surface or an aspherical surface. From the viewpoint of controlling the traveling direction of light so that it approaches the desired position when the light reaching the lens surface deviates from the desired position, the peripheral portion of the lens surface refracts the light toward the center (collection). It is preferable that it is inclined so as to make it light).
  • the central portion of the lens surface does not need to refract (focus) light toward the center side and may be a flat surface or a concave surface.
  • the third optical surface 33 or the fourth optical surface 34 is a lens surface, and the lens surface has a central portion having a rotationally symmetric shape and peripheral portions arranged around the central portion.
  • a central portion includes a surface having an inclination of ⁇ 0.5° to 0° with respect to a virtual reference plane perpendicular to the axis of symmetry, and the peripheral portion has an inclination of 0. It is preferable to include a surface of 3° or more and 3° or less.
  • the inclination (angle) at a specific point of the lens surface is a positive value (more than 0°) when the lens surface is inclined so as to approach the concave portion as it approaches the central axis of symmetry
  • a negative value is defined as when the lens is tilted away from the recess as it approaches the central axis of symmetry.
  • the inclination at each point on the lens surface is a positive value (greater than 0°).
  • the inclination at each point on the lens surface is a negative value (less than 0°).
  • the lens surface when the third optical surface 33 is a lens surface, the lens surface has a shape obtained by, for example, rotating a line shown in the XY plane of FIG. 3A about the Y axis. ing.
  • the upper side is the concave portion (fourth optical surface 34) side
  • the lower side is the reflection surface 35 side. That is, this lens surface projects toward the concave portion.
  • the fourth optical surface 34 when the fourth optical surface 34 is a lens surface, the lens surface has a shape obtained by, for example, rotating a line shown in the XY plane of FIG. 3B about the Y axis.
  • the upper side is the concave (third optical surface 33) side
  • the lower side is the second optical surface 32 side. That is, this lens surface also projects toward the recess.
  • the third optical surface 33 and the fourth optical surface 34 shown in FIGS. 3A and 3B have a substantially truncated cone shape.
  • the top surface (upper bottom) of the truncated cone corresponds to the above central portion
  • the side surface of the truncated cone corresponds to the above peripheral portion.
  • the position of the light flux is corrected.
  • the optical receptacle 30 is used. It is possible to correct the position of the light flux traveling within 30. As a result, the displacement tolerance width of the optical receptacle 30 with respect to the photoelectric conversion element 21 can be widened.
  • the size of the central portion and the peripheral portion of the lens surface in the direction perpendicular to the optical axis (central axis) is set so as to exhibit the above functions. Specifically, it is preferable that the position and size of the central portion of the lens surface are set so that the entire luminous flux passes through the central portion of the lens surface when there is no positional deviation of the light flux. Further, it is preferable that the position and size of the peripheral portion of the lens surface are set so that the outer edge portion of the light flux passes through the peripheral portion of the lens surface when the light flux deviates.
  • the reflecting surface 35 reflects the light incident on the first optical surface 31 toward the third optical surface 33 or reflects the light incident on the third optical surface 33 toward the first optical surface 31.
  • the reflecting surface 35 is arranged on the top surface side of the optical receptacle 30, and is inclined so as to be separated from the optical transmitter 50 from the top surface of the optical receptacle 30 toward the bottom surface.
  • the reflecting surface 35 has a flat shape.
  • the inclination angle of the reflecting surface 35 is not particularly limited as long as the light incident on the first optical surface 31 can be reflected toward the third optical surface 33. In the present embodiment, the inclination angle of the reflecting surface 35 is set so that the light incident on the first optical surface 31 is totally reflected.
  • FIG. 4 is a graph showing the simulation result.
  • the horizontal axis shows the amount of movement of the photoelectric conversion element 21, and the vertical axis shows the change in the maximum coupling efficiency.
  • the solid line is a simulation result of an optical receptacle (comparative example) in which the third optical surface 33 and the fourth optical surface 34 are flat.
  • the dotted line is a simulation result of the optical receptacle 30 (Example 1) in which the third optical surface 33 is a lens surface having the shape shown in FIG. 3A.
  • the alternate long and short dash line is a simulation result of an optical receptacle 30 (Example 2) in which the fourth optical surface 34 is a lens surface having the shape shown in FIG. 3B.
  • misalignment tolerance width when the misalignment width between the photoelectric conversion element 21 and the optical receptacle 30 in which the reduction in coupling efficiency is 0.50 dB or less is defined as the “misalignment tolerance width”, the misalignment in the optical receptacle of the comparative example The tolerance width was about 0.02 mm.
  • the positional deviation tolerance width expanded to 0.027 mm.
  • the optical receptacle 30 according to the present invention has a wider positional deviation tolerance than the conventional optical receptacle. Therefore, by using the optical receptacle 30 according to the present invention, the high-performance optical module 10 can be manufactured at low cost.
  • optical receptacle and the optical module according to the present invention are useful, for example, in optical communication using an optical transmission body.
  • Optical module 21 Photoelectric conversion element 23 End face 30
  • Optical receptacle 31 1st optical surface 32 2nd optical surface 33 3rd optical surface 34 4th optical surface 35
  • Reflection surface 50 Optical transmitter LA optical axis

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Abstract

本発明は、光電変換素子と光レセプタクルとの位置ずれが許容される範囲（位置ずれトレランス幅）を広げることができる光レセプタクルを提供することを目的とする。光レセプタクルは、光電変換素子と、光伝送体との間に配置される光レセプタクルであって、第１光学面と、第２光学面と、前記第１光学面と、前記第２光学面との間の光路上において、対向するように配置された、第３光学面および第４光学面と、を有する。前記第３光学面または前記第４光学面は、レンズ面である。

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。
　例えば、特許文献１は、発光素子から出射された光を、光レセプタクルを用いて光ファイバーの端面に入射させることができる光レセプタクルを開示している。
特開２０１３－１３７５０７号公報
　近年、光通信において送受信される情報は大容量化しており、また光通信に用いられる光モジュールが小型化している。このような状況下で、光レセプタクルを光モジュールとして組み立てる際に、発光素子と光レセプタクルとの位置がずれると極端な出力低下が起こることがある。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、光電変換素子と光レセプタクルとの位置ずれが許容される範囲（位置ずれトレランス幅）を広げることができる光レセプタクルを提供することを目的とする。
　本発明に係る光レセプタクルは、光電変換素子と光伝送体との間に配置され、前記光電変換素子と前記光伝送体の端面とを光学的に結合するための光レセプタクルであって、前記光電変換素子から出射された光を入射させるか、前記光伝送体の端面から出射され、前記光レセプタクルの内部を通る光を前記光電変換素子に向けて出射させる第１光学面と、前記光電変換素子から出射され、前記光レセプタクルの内部を通る光を前記光伝送体に向けて出射させるか、前記光伝送体から出射された光を入射させる第２光学面と、前記第１光学面と前記第２光学面との間の光路上において互いに対向するように配置された第３光学面および第４光学面と、を有し、前記第３光学面は、前記第１光学面で入射した光を前記光レセプタクルの外部に出射させるか、前記第４光学面から前記光レセプタクルの外部に出射された光を前記光レセプタクルの内部に入射させ、前記第４光学面は、前記第２光学面で入射した光を前記光レセプタクルの外部に出射させるか、前記第３光学面から前記光レセプタクルの外部に出射された光を前記光レセプタクルの内部に入射させ、前記第３光学面または前記第４光学面は、レンズ面である。
　本発明に係る光モジュールは、１または２以上の光電変換素子と、本発明に係る光レセプタクルとを有する。
　本発明によれば、光電変換素子と光レセプタクルとの位置ずれが許容される範囲（位置ずれトレランス幅）を広げることができる光レセプタクルを提供することができる。
図１は、本発明の実施の形態に係る光モジュールの断面図である。 図２Ａ、Ｂは、本発明の実施の形態に係る光レセプタクルの斜視図である。 図３Ａ、Ｂは、シミュレーションに用いたレンズ面の断面の一部をＸＹ平面上に示すグラフである。 図４は、シミュレーションの結果を示すグラフである。
　以下、本発明の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１０の断面図である。なお、図１では、光路を示すために各構成要素の断面のハッチングを省略している。一点鎖線は光束の光軸ＬＡを示しており、破線は光束の外縁を示している。
　図１に示されるように、光モジュール１０は、光電変換素子２１と、光レセプタクル３０とを有する。光モジュール１０は、光レセプタクル３０に光伝送体５０がフェルールを介して接続された状態で使用される。
　光モジュール１０が送信用の光モジュールの場合、光電変換素子２１は、光レセプタクル３０に向けて光を出射する発光素子である。発光素子から出射された光は、光レセプタクル３０の内部を通って光伝送体５０の端面２３に到達する。発光素子の種類は、特に限定されない。発光素子は、例えば垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）である。
　一方、光モジュール１０が受信用の光モジュールの場合、光電変換素子２１は、光伝送体５０の端面２３から出射された、光レセプタクル３０の内部を通ってきた光を検出する受光素子である。受光素子の種類は、特に限定されない。受光素子は、例えばフォトダイオード（ＰＤ）である。
　光電変換素子２１の数は、特に限定されず、１個であってもよく、複数個であってもよい。なお、光電変換素子２１の数が複数の場合、複数の光電変換素子２１は、一列に配置されていてもよく、２列以上に配列されていてもよい。本実施の形態では、光電変換素子２１の数は、１個である。
　光レセプタクル３０は、光電変換素子２１と、光伝送体５０との間に配置され、光電変換素子２１と光伝送体５０の端面２３とを光学的に結合させる。光レセプタクル３０は透光性を有し、光電変換素子２１または光伝送体５０から出射された光を入射させる。光レセプタクル３０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３０は、例えば射出成形により製造される。光レセプタクル３０の構成については、別途詳細に説明する。
　光伝送体５０は、フェルールを介して光レセプタクル３０に接続される。光伝送体５０の種類は、特に限定されない。光伝送体５０の例には、光ファイバー、光導波路が含まれる。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。光伝送体５０の数も、特に限定されず、１本であってもよく、複数本であってもよい。通常は、光電変換素子２１の数と光伝送体５０の数は、同じである。本実施の形態では、光伝送体５０は、１本の光ファイバーである。なお、光伝送体５０の数が複数の場合、複数の光伝送体５０は、一列に配置されていてもよく、２列以上に配列されていてもよい。
　（光レセプタクルの構成）
　図２Ａおよび図２Ｂは、本発明の実施の形態に係る光レセプタクル３０の斜視図である。図２Ａは、後述する第３光学面３３がレンズ面である光レセプタクル３０を示し、図２Ｂは、後述する第４光学面３４がレンズ面である光レセプタクル３０を示す。
　図１、図２Ａおよび図２Ｂに示されているように、光レセプタクル３０は、第１光学面３１と、第２光学面３２と、第３光学面３３と、第４光学面３４と、反射面３５とを有する。
　第１光学面３１は、光電変換素子２１に対向するように配置されており、光電変換素子（発光素子）２１から出射された光を入射させるか、光伝送体５０の端面２３から出射され、光レセプタクル３０の内部を通る光を光電変換素子（受光素子）２１に向けて出射させる。本実施の形態では、第１光学面３１は、光レセプタクル３０の底面側に配置されており、光電変換素子２１に向かって凸状の凸レンズ面である。本実施の形態では、第１光学面３１は、光電変換素子（発光素子）２１から出射された光をコリメート光に変換させるか、光レセプタクル３０の内部を通った光を光電変換素子（受光素子）２１に向けて集光させる。
　第１光学面３１の数は、特に限定されず、１個であってもよく、複数個であってもよい。本実施の形態では、第１光学面３１の数は１個である。なお、複数の光電変換素子２１が一列に配置されている場合には、光電変換素子２１と同じ数の第１光学面３１が一列に配置されていてもよい。さらに、光電変換素子２１が２列以上に配列されている場合には、第１光学面３１も同じ列数で配列されてもよい。
　第２光学面３２は、光伝送体５０の端面２３に対向するように配置されており、光電変換素子２１から出射され、光レセプタクル３０の内部を通る光を光伝送体５０に向けて出射させるか、光伝送体５０から出射された光を入射させる。本実施の形態では、第２光学面３２は、光レセプタクル３０の正面側に配置されており、光伝送体５０に向かって凸状の凸レンズ面である。本実施の形態では、第２光学面３２は、光レセプタクル３０の内部を通った光を光伝送体５０の端面２３に向けて集光させるか、光伝送体５０の端面２３から出射された光をコリメート光に変換させる。
　第２光学面３２の数は、特に限定されず、１個であってもよく、複数個であってもよい。本実施の形態では、第２光学面３２の数は１個である。なお、複数の光伝送体５０が一列に配置されている場合には、光伝送体５０と同じ数の第２光学面３２が一列に配置されていてもよい。さらに、光伝送体５０が２列以上に配列されている場合には、第２光学面３２も同じ列数で配列されてもよい。
　第３光学面３３および第４光学面３４は、第１光学面３１と第２光学面３２との間の光路上において互いに対向するように配置されている。本実施の形態では、光レセプタクル３０の天面に開口し、第１光学面３１と第２光学面３２との間の光路と交わるように、略四角錐台形状の凹部が形成されている。この凹部を構成する５つの面のうち、互いに対向する２つの面が第１光学面３１と第２光学面３２との間の光路と交わる。これらの２つの面のうち、第１光学面３１（反射面３５）側の面において光路と交わる領域が第３光学面３３であり、第２光学面３２側の面において光路と交わる領域が第４光学面３４である。第３光学面３３および第４光学面３４は、凹部内の空間（空気）を挟んで対向している。なお、凹部の形状は、特に限定されず、例えば略直方体などであってもよい。
　第３光学面３３は、第１光学面３１で入射した光を光レセプタクル３０の外部に出射させるか、第４光学面３４から光レセプタクル３０の外部に出射された光を光レセプタクル３０の内部に入射させる。本実施の形態では、第３光学面３３は、光電変換素子２１から出射され、第１光学面３１で光レセプタクル３０に入射し、反射面３５で反射した光を、光レセプタクル３０の外部に出射させる。あるいは、本実施の形態では、第３光学面３３は、光伝送体５０の端面２３から出射され、第２光学面３２で光レセプタクル３０に入射し、第４光学面３４で光レセプタクル３０の外部に出射された光を、光レセプタクル３０の内部に入射させる。第３光学面３３で光レセプタクル３０内に入射した光は、反射面３５に向かう。
　第４光学面３４は、第２光学面３２で入射した光を光レセプタクル３０の外部に出射させるか、第３光学面３３から光レセプタクル３０の外部に出射された光を光レセプタクル３０の内部に入射させる。本実施の形態では、第４光学面３４は、光伝送体５０の端面２３から出射され、第２光学面３２で光レセプタクル３０に入射した光を、光レセプタクル３０の外部に出射させる。あるいは、本実施の形態では、第４光学面３４は、光電変換素子２１から出射され、第１光学面３１で光レセプタクル３０に入射し、反射面３５で反射し、第３光学面３３で光レセプタクル３０の外部に出射された光を、光レセプタクル３０の内部に入射させる。第４光学面３４で光レセプタクル３０内に入射した光は、第２光学面３２に向かう。
　本実施の形態に係る光レセプタクル３０では、第３光学面３３および第４光学面３４の少なくとも一方は、レンズ面である（図２Ａおよび図２Ｂ参照）。ここでレンズ面とは、非平面を意味する。レンズ面は、球面であってもよいし、非球面であってもよい。レンズ面に到達した光が所期の位置からずれていた場合に所期の位置に近づくように光の進行方向を制御する観点から、レンズ面の周辺部は、光を中心側に屈折（集光）させるように傾斜していることが好ましい。一方、レンズ面の中央部は、光を中心側に屈折（集光）させる必要は無く、平面または凹面であってもよい。
　図２Ａ、２Ｂに示されるように、第３光学面３３または第４光学面３４はレンズ面であり、レンズ面は、回転対称形状である中央部と、前記中央部の周囲に配置された周辺部とを有し、前記中央部は、その対称軸に垂直な仮想基準面に対する傾きが－０．５°以上０°以下の面を含み、前記周辺部は前記仮想基準面に対する傾きが０．３°以上３°以下の面を含むことが好ましい。ここで、レンズ面の特定の点における傾き（角度）は、レンズ面の中央部の対称軸に近づくにつれて凹部に近づくように傾いているときを正の値（０°超）とし、レンズ面の中央部の対称軸に近づくにつれて凹部から離れるように傾いているときを負の値（０°未満）とする。たとえば、レンズ面全体が凸レンズであった場合、レンズ面の各点における傾きは正の値（０°超）である。レンズ面全体が凹レンズであった場合、レンズ面の各点における傾きは負の値（０°未満）である。
　図２Ａに示されるように、第３光学面３３がレンズ面である場合、レンズ面は、例えば図３ＡのＸＹ平面に示される線をＹ軸を中心として回転させることで得られる形状を有している。このＸＹ平面では、上が凹部（第４光学面３４）側であり、下が反射面３５側である。すなわち、このレンズ面は、凹部側に突出している。一方、図２Ｂに示されるように、第４光学面３４がレンズ面である場合、レンズ面は、例えば図３ＢのＸＹ平面に示される線をＹ軸を中心として回転させることで得られる形状を有している。このＸＹ平面では、上が凹部（第３光学面３３）側であり、下が第２光学面３２側である。すなわち、このレンズ面も、凹部側に突出している。
　図３Ａおよび図３Ｂに示される第３光学面３３および第４光学面３４は、略円錐台状の形状を有する。円錐台の天面（上底）が上述の中央部に相当し、円錐台の側面が上述の周辺部に相当する。レンズ面がこのような形状を有することで、レンズ面の中央部を通る光は光軸に沿って直進し、レンズ面の周辺部を通る光は光軸に近づくように屈折する。レンズ面に到達する光束の位置がずれた場合、レンズ面の中央部を通る光が減り、レンズ面の周辺部を通る光が増えるが、レンズ面の周辺部を通る光は光軸に近づくように屈折するため、光束の位置が補正される。このように、第３光学面３３および第４光学面３４の少なくとも一方を所定形状のレンズ面とすることで、光電変換素子２１に対する光レセプタクル３０の位置がずれた場合であっても、光レセプタクル３０内を進む光束の位置を補正することができる。その結果、光電変換素子２１に対する光レセプタクル３０の位置ずれトレランス幅を広げることができる。
　レンズ面の中央部および周辺部の光軸（中心軸）に垂直な方向の大きさは、上記機能を発揮できるように設定されることが好ましい。具体的には、光束の位置ずれがない場合に、光束全体がレンズ面の中央部を通るように、レンズ面の中央部の位置および大きさが設定されることが好ましい。また、光束がずれた場合に、光束の外縁部がレンズ面の周辺部を通るように、レンズ面の周辺部の位置および大きさが設定されることが好ましい。
　反射面３５は、第１光学面３１で入射した光を第３光学面３３に向けて反射させるか、第３光学面３３で入射した光を第１光学面３１に向けて反射させる。
　本実施の形態では、反射面３５は、光レセプタクル３０の天面側に配置されており、光レセプタクル３０の天面から底面に向かうにつれて光伝送体５０から離れるように傾斜している。本実施の形態では、反射面３５の形状は平面である。反射面３５の傾斜角は、第１光学面３１で入射した光を第３光学面３３に向けて反射させることができれば、特に限定されない。本実施の形態では、第１光学面３１で入射した光が全反射するように、反射面３５の傾斜角が設定されている。
　（シミュレーション）
　本実施の形態に係る光モジュール１０において、光レセプタクル３０に対して光電変換素子２１を最大結合効率となる位置から光軸に垂直な方向に移動させた場合の、光電変換素子２１と光伝送体５０との間の結合効率の変化をシミュレーションした。
　図４は、シミュレーション結果を示すグラフである。横軸は、光電変換素子２１の移動量を示し、縦軸は、最大結合効率の変化を示している。実線は、第３光学面３３および第４光学面３４が平面である光レセプタクル（比較例）のシミュレーション結果である。点線は、第３光学面３３を図３Ａに示される形状のレンズ面とした光レセプタクル３０（実施例１）のシミュレーション結果である。一点鎖線は、第４光学面３４を図３Ｂに示される形状のレンズ面とした光レセプタクル３０（実施例２）のシミュレーション結果である。
　図４から明らかなように、第３光学面３３または第４光学面３４がレンズ面であると、光電変換素子２１と光レセプタクル３０とが位置ずれをしても、結合効率の低下が抑制されていることがわかる。
　具体的には、結合効率の低下が０．５０ｄＢ以下となる光電変換素子２１と光レセプタクル３０との位置ずれ幅を「位置ずれトレランス幅」と定義した場合、比較例の光レセプタクルでは、位置ずれトレランス幅は約０．０２ｍｍであった。一方、第３光学面３３または第４光学面３４をレンズ面とした実施例１および実施例２の光レセプタクルでは、位置ずれトレランス幅は０．０２７ｍｍまで広がった。
　（効果）
　以上のように、本発明に係る光レセプタクル３０は、従来の光レセプタクルよりも位置ずれトレランス幅が広い。したがって、本発明に係る光レセプタクル３０を用いることで、高性能な光モジュール１０を低コストで製造することができる。
　本出願は、２０１９年３月７日出願の特願２０１９－０４１６５６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、例えば、光伝送体を用いた光通信に有用である。
　１０　光モジュール
　２１　光電変換素子
　２３　端面
　３０　光レセプタクル
　３１　第１光学面
　３２　第２光学面
　３３　第３光学面
　３４　第４光学面
　３５　反射面
　５０　光伝送体
　ＬＡ　光軸

Claims (4)

  1. 　光電変換素子と光伝送体との間に配置され、前記光電変換素子と前記光伝送体の端面とを光学的に結合するための光レセプタクルであって、
    　前記光電変換素子から出射された光を入射させるか、前記光伝送体の端面から出射され、前記光レセプタクルの内部を通る光を前記光電変換素子に向けて出射させる第１光学面と、
    　前記光電変換素子から出射され、前記光レセプタクルの内部を通る光を前記光伝送体に向けて出射させるか、前記光伝送体から出射された光を入射させる第２光学面と、
    　前記第１光学面と前記第２光学面との間の光路上において互いに対向するように配置された第３光学面および第４光学面と、
    　を有し、
    　前記第３光学面は、前記第１光学面で入射した光を前記光レセプタクルの外部に出射させるか、前記第４光学面から前記光レセプタクルの外部に出射された光を前記光レセプタクルの内部に入射させ、
    　前記第４光学面は、前記第２光学面で入射した光を前記光レセプタクルの外部に出射させるか、前記第３光学面から前記光レセプタクルの外部に出射された光を前記光レセプタクルの内部に入射させ、
    　前記第３光学面または前記第４光学面は、レンズ面である、
    　光レセプタクル。
  2. 　前記レンズ面は、回転対称形状である中央部と、前記中央部の周囲に配置された周辺部とを有し、
    　前記中央部は、その対称軸に垂直な仮想基準面に対する傾きが－０．５°以上０°以下の面を含み、
    　前記周辺部は、前記仮想基準面に対する傾きが０．３°以上３°以下の面を含む、請求項１に記載の光レセプタクル。
  3. 　前記第１光学面で入射した光を前記第３光学面に向けて反射させるか、前記第３光学面で入射した光を第１光学面に向けて反射させる反射面をさらに有する、請求項１または請求項２に記載の光レセプタクル。
  4. 　１または２以上の光電変換素子と、請求項１～３のいずれか一項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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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040190836A1 (en) * 2003-03-24 2004-09-30 Arnd Kilian Package with a light emitting device
JP2006064885A (ja) * 2004-08-25 2006-03-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光モジュールおよびその製造方法
JP2013164497A (ja) * 2012-02-10 2013-08-22 Enplas Corp レンズアレイおよびこれを備えた光モジュール
JP2017167356A (ja) * 2016-03-16 2017-09-21 株式会社フジクラ 光ファイバ付きフェルール、及び光ファイバ付きフェルールの製造方法
WO2018048531A1 (en) * 2016-09-12 2018-03-15 Yottahn, Inc. Optical module device and method of manufacturing the same

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101079535A (zh) * 2006-05-23 2007-11-28 精工爱普生株式会社 光学模块
JP5896136B2 (ja) * 2012-03-05 2016-03-30 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
US9766416B1 (en) * 2016-09-12 2017-09-19 Yottahn, Inc. Optical module and method of manufacturing the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040190836A1 (en) * 2003-03-24 2004-09-30 Arnd Kilian Package with a light emitting device
JP2006064885A (ja) * 2004-08-25 2006-03-09 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光モジュールおよびその製造方法
JP2013164497A (ja) * 2012-02-10 2013-08-22 Enplas Corp レンズアレイおよびこれを備えた光モジュール
JP2017167356A (ja) * 2016-03-16 2017-09-21 株式会社フジクラ 光ファイバ付きフェルール、及び光ファイバ付きフェルールの製造方法
WO2018048531A1 (en) * 2016-09-12 2018-03-15 Yottahn, Inc. Optical module device and method of manufacturing the same

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