光耦合元件及光耦合单元的制作方法

专利名称：光耦合元件及光耦合单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种设在光导纤维和光学元件之间并光学耦合这些光导 纤维和光学元件的光耦合元件及具有该光耦合元件的光耦合单元，尤其涉 及到一种无需多层结构也能形成光耦合部的光耦合元件及光耦合单元。
背景技术：
到目前为止，公知一种光学耦合光导纤维、发光元件及受光元件等光 学元件的光耦合元件。而且，还公知一种在分别保持该光耦合元件及光导 纤维的保持部件上安装光耦合元件而构成的光耦合单元。光耦合元件可以 高效率地使来自光导纤维的光与光学元件耦合或者来自光学元件的光与光 导纤维耦合。作为在光导纤维和光学元件之间配置透镜而耦合光的光耦合 单元，例如可举例为专利文献l。
专利文献(日本)特开平7-134225号公报
而且，作为到目前为止所公知的光耦合元件，还存在只具有耦合光的 功能而另设透镜等部件的光耦合元件。在这种情况下，光耦合元件只具有 简单的圆筒形状即可，但是要双向透光，就有必要形成具有型芯(core) 和包覆层双层的多层结构。
但是，因为要组装两种不同的零部件来形成具有这种结构的光耦合元 件，所以就存在成本高的问题。而且，当通过树脂成形来形成光耦合元件 时，因为要形成直线状的形状，所以就出现成形不稳定的问题。

发明内容
本发明鉴于上述课题而提出的，其目的在于提供一种可由单一零部件
构成而且容易成形的光耦合元件以及使用该光耦合元件的光耦合单元。
为了解决上述课题，本发明所涉及到的光耦合元件为配置在相对置的 光导纤维与光学元件之间并光学耦合该光导纤维和光学元件的光耦合元件，其特征在于，具有光耦合部，其两端面分别与上述光导纤维和光耦 合元件相对置，形成略圆筒状；及突出部，从该光耦合部的周面沿着径向
突出，并且形成在从上述两端面之间的中央位置偏向任一个端面侧的位置 上，而且，上述光耦合部形成为在上述突出部的一侧端面位置上的直径和 在另一侧端面位置上的直径相等，而且周面形成为从上述突出部的两端面 位置分别向上述光耦合部的端面逐渐变细的锥形状。
而且，本发明所涉及到的光耦合元件的特征在于，上述光耦合部和突 出部由单一树脂材料形成。
还有，本发明所涉及到的光耦合元件的特征在于，上述光耦合部形成 为，从上述突出部的一侧端面位置到上述光耦合部的一侧端面的周面和从 上述突出部的另一侧端面到上述光耦合部的另一侧端面的周面当中，在光 轴方向上短的周面的倾斜角度大于在光轴方向上长的周面的倾斜角度的锥 形状。
另外，本发明所涉及到的光耦合元件的特征在于，上述突出部由凸缘 部和圆筒部构成，上述凸缘部在上述光耦合部的整个周面上以凸缘状突出， 而上述圆筒部具有从该凸缘部的顶端向与上述凸缘部的径向正交的方向延 伸的周面。
而且，本发明所涉及到的光耦合元件的特征在于，上述突出部由从上 述光耦合部的周面以翅片状突出的翅片部构成。
而且，本发明所涉及到的光耦合元件的特征在于，在上述光耦合部的 周面上的圆周多处设有构成上述突出部的翅片部。
还有，本发明所涉及到的光耦合单元的特征在于，备有光耦合元件和
固定该光耦合元件及上述光导纤维的保持部件，并且该保持部件具有耦 合元件保持部，具有与上述突出部的圆筒部的外形略相同的内形；及内壁
部，具有与上述光耦合部的周面相隔对置的内周面。
另外，本发明所涉及到的光耦合单元的特征在于，备有光耦合元件和 固定该光耦合元件及上述光导纤维的保持部件，并且该保持部件具有保持 上述翅片部的槽部和具有与上述光耦合部的周面相隔对置的内周面的内壁 部。
根据本发明所涉及到的光耦合元件，因为具有两端面分别与上述光导纤维和光耦合元件相对置的、略圆筒形状的光耦合部和从光耦合部的周面 沿着径向突出并在从上述两端面之间的中央位置偏向任一个端面侧的位置 上形成的突出部，而且光耦合部形成为使在突出部的一个端面位置上的直 径和在另一个端面位置上的直径相等，而周面形成为从上述突出部的两端 面位置分别向上述光耦合部的端面逐渐变细的锥形状，所以无需多层结构 也可以传导光，而且可以将用于固定的突出部所造成的光损失抑制到最小 限度。还有，因光耦合部的周面形成锥形状，所以可以提高成形时的脱模 效果，并使成形变容易。
而且，根据本发明所涉及到的光耦合元件，因为光耦合部和突出部由 单一树脂材料形成，所以可容易且低成本地制造。
还有，根据本发明所涉及到的光耦合元件，因为光耦合部形成为，在 从上述突出部的一侧端面位置到上述光耦合部的一侧端面的周面和从上述 突出部的另一侧端面到上述光耦合部的另一侧端面的周面当中，在光轴方 向上短的周面的倾斜角度大于在光轴方向长的周面的倾斜角度的锥形，所 以可以在成形时使一个周面侧非常容易脱模，因此通过使一侧自然脱模而 另一侧脱模使用设在成形模具上的挤压销的方法，就可以进行准确可靠的 脱模。
而且，根据本发明所涉及到的光耦合元件，因为突出部由在整个上述 光耦合部的周面上以凸缘状突出的凸缘部和具有从凸缘部的顶端向与上述 凸缘部的径向正交的方向延伸的周面的圆筒部构成，所以可通过圆筒部的 周面及端面实现准确可靠的定位和保持。
然后，根据本发明所涉及到的光耦合元件，因为突出部由从上述光耦 合部的周面以翅片状突出的翅片部组成，所以可通过翅片部实现准确可靠 的定位和保持。
而且，根据本发明所涉及到光耦合元件，因为在光耦合部周面上、圆 周多处设有构成上述突出部的翅片部，所以可准确可靠地保持在光耦合部 的圆周上。
还有，根据本发明所涉及到的光耦合单元，因为备有光耦合元件和固 定光耦合元件及光导纤维的保持部件，并且该保持部件具有耦合元件保持 部和内壁部，该耦合元件保持部具有与上述突出部的圆筒部的外形略相同的内形，而该内壁部具有与光耦合部的周面相隔对置的内周面，所以可准 确可靠地保持具有由凸缘部及圆筒部构成的突出部的光耦合元件，而且因 为在光耦合部和内壁部之间空气存在，所以可通过一个部件传导光。
另外，根据本发明所涉及到的光耦合单元，因为备有光耦合元件和固 定光耦合元件以及光导纤维的保持部件，并且该保持部件具有保持上述翅 片部的槽部和具有与上述光耦合部的周面相隔对置的内周面的内壁部，所 以，可准确可靠地保持具有由翅片部构成的突出部的光耦合元件，而且因 为在光耦合部和内壁部之间空气存在，所以可通过一个部件传导光。
l光耦合元件，2保持部件，3光导纤维，4透镜部件，5受发光 部，IO光耦合部，11凸缘部，12圆筒部，15翅片部，20耦合元件 保持部，21内壁部，22光导纤维保持部
具体实施例方式
下面将按照附图详细说明本发明的实施方式。首先说明本发明的第1 实施方式。图1表示本实施方式的光耦合单元的截面图。如该图所示，在 保持部件2上保持光耦合元件1并在光耦合元件1的一端侧固定具有透镜 部4a的透镜部件4来构成了本实施方式的光耦合单元，在光耦合元件1的 另一端侧配置光导纤维3，而在光耦合元件1的一端侧隔着透镜部4a配置 受发光部5。
光耦合元件1由单一树脂材料一体形成，并配置在光导纤维3和受发 光部5之间而具有光学耦合光导纤维和受发光部的功能。即，可以使光导 纤维3的光高效率地与受发光部5耦合，还可以使受发光部5的光高效率 ^k与光导纤维3耦合。因此，光耦合元件1具有形成为略圆筒状的光耦合


图l为， 图2为， 图3为，
第1实施方式的光耦合单元的截面图。 第2实施方式的光耦合单元的截面图。 第2实施方式光耦合单元的正视图。
符号说明部10，并一体形成凸缘部ll和圆筒部12，该凸缘部11和圆筒部12作为 突出部将光耦合部10固定在保持部件2上。
同时，在保持部件2上形成内壁部21，该内壁部21具有与光耦合部 10的周面10c、 10d相隔对置的内周面。即，在光耦合部10的周面10c、 10d和保持部件2之间存在其折射率与构成光耦合部10的树脂材料不同的 空气。因此，可以在光导纤维和受发光部5之间传导光。另外，在形成于 保持部件2上的光导纤维保持部22上保持并固定光导纤维3。
凸缘部11形成在从光耦合部10的光导纤维3侧端面10a和受发光部5 侧端面10b之间的中央位置偏向受发光部5侧端面10b的位置。而且，凸 缘部11形成为，在光耦合部10的整个圆周上沿着径向突出的凸缘状。光 耦合部10的、从凸缘部11的光导纤维3侧端面到光耦合部10端面10a的 周面10c形成为从凸缘部11向端面10a侧逐渐变细的锥形状，而且，从凸 缘部11的受发光部5侧端面到光耦合部10端面10b的周面10d形成为从 凸缘部11向端面10b侧逐渐变细的锥形状。
在这里，光耦合部10的周面10c的、凸缘部11的光导纤维3侧端面 位置上的直径Di和在光耦合部10的周面10d的、凸缘部11的受发光部5 侧端面位置上的直径D2相同。于是，即使在光耦合部10上形成沿着径向突 出的凸缘部11，也可以充分地抑制穿过光耦合部10的光损失，从而可提高 光导纤维3和受发光部5之间的耦合效率。另外，即使直径D,与直径D2不 属于严格意义上的相同，只要形成同等程度的直径也就可以足够抑制光损 失。
而且，因为光耦合部10的周面10c、 10d形成为分别朝向端面10a、 10b 而逐渐变细的锥形状，所以可提高用树脂成形光耦合元件1时的脱模性。 具体方法为，准备两个朝向光耦合部10的光轴方向而相对置的成形模具， 使两个成形模具在凸缘部11的位置相合，而且成形后使成形模具分别朝向 端面10a、 10b脱模。
还有，因为凸缘部11形成在从光耦合元件1的两端面10a、 10b之间 的中央位置偏向端面10b的位置上，所以就在光轴方向上短的周面10d而 言，可以使其锥形的倾斜角度大于在光轴方向上长的周面10c的锥形倾斜 角度。于是，使得周面10d侧非常容易脱模，因此通过成形后分离两个成形模具的方式使一侧自然脱模，而另一侧则以使用设在成形模具上的挤压 销来脱模的方法，可实施准确可靠的脱模。
构成突出部的圆筒部12形成为圆筒状，并具有从凸缘部11的顶端向 与其径向正交的光耦合部10的光轴方向延伸的外周面12b。另一方面，在 保持部件2的配置受发光部5侧的开口形成具有与圆筒部12的外周面12b 略相同的内径的耦合元件保持部20，而且在该耦合元件保持部20上插入圆 筒部12，并因为其端面12a及外周面12b与耦合元件保持部20的壁面相抵 接，所以可定位并保持圆筒部12。
以上说明了本发明的第1实施方式，接着将说明本发明的第2实施方 式。图2表示第2实施方式的光耦合单元的截面图。其结构大致与第1实 施方式相同，在保持部件2上保持光耦合元件1，在光耦合元件1上形成的 光耦合部10的一端侧配置光导纤维3而在另一端隔着透镜部件4配置受发 光部5。
光耦合元件1与第1实施方式相同也由光耦合部10和突出部构成，但 是突出部的结构与第1实施方式不同。在本实施方式中，突出部从光耦合 部10的周面以翅片状突出而形成。图3表示除透镜部件4以外的光耦合单 元的正面图。如该图所示，在光耦合部10的周面以圆周形成3个沿着其径 向突出的翅片部15。另一方面，在保持部件2的内周面上作为耦合元件保 持部20形成3处与翅片部15的外形状略相合的槽部。
使翅片部15和耦合元件保持部20的圆周位置对准之后，将光耦合元 件1插入保持部件2的内周面内，并使翅片部15的端面15a及外端部15b 与耦合元件保持部20的壁面相抵接来定位并保持光耦合元件1。在这种状 态下，因为与保持部件2的内壁部21相隔对置，所以光耦合部10的周面 10c、 10d与保持部件2之间存在空气，而能够在光导纤维3和受发光部5 之间传导光。
而且，在本实施方式中，成为突出部的翅片部15也形成在从光耦合元 件1的两端面10a、 10b之间的中央位置偏向端面10b侧的位置上，而且光 耦合部10的周面10c、 10d形成为分别朝向端面10a、 10b逐渐变细的锥形 状。并且，在光耦合部10的周面10c的、翅片部15的光导纤维3侧端面 位置上的直径D,和在光耦合部10的周面10d的、翅片部15的受发光部5侧端面位置上的直径D2形成为相同或者同等程度的直径。因此，即使在光 耦合部10上形成翅片部15，也可以最小限度地抑制穿过光耦合部10的光 损失，还可以提高成形光耦合元件1时的脱模性。
以上说明了本发明的实施方式，但是本发明的适用不受限于本实施方 式，在其技术思想范围内可进行广泛适用。例如，在上述实施方式中，在 从光耦合元件1的两端面10a、 10b之间的中央位置偏向端面10b侧的位置 上形成突出部，但是在偏向另一个端面10a侧的位置上形成也可以。而且， 在本实施方式中将受发光部5设为与光导纤维3相对置，但是根据所需功 能，可配置受光元件或发光元件等任意的光学元件。
权利要求
1、一种光耦合元件，配置在相对置的光导纤维与光学元件之间，并光学耦合该光导纤维和该光学元件，该光耦合元件的特征在于，具有光耦合部，两端面分别与上述光导纤维和光耦合元件相对置，形成略圆筒状；及突出部，从该光耦合部的周面沿着径向突出，并形成在从上述两端面之间的中央位置偏向任一个端面侧的位置上，上述光耦合部形成为在上述突出部的一侧端面位置上的直径与在另一侧端面位置上的直径相等，而且周面形成为从上述突出部的两端面位置分别到上述各光耦合部的端面逐渐变细的锥形状。
2、 根据权利要求1所述的光耦合元件，其特征在于，上述光耦合部 和突出部由单一树脂材料形成。
3、 根据权利要求1或2所述的光耦合元件，其特征在于，上述光耦合 部形成为，从上述突出部的一侧端面位置到上述光耦合部的一侧端面的周 面和从上述突出部的另一侧端面位置到上述光耦合部的另一侧端面的周面 当中，在光轴方向上短的周面的倾斜角度大于在光轴方向上长的周面的倾 斜角度的锥形状。
4、 根据权利要求1至3中任一项所述的光耦合元件，其特征在于，上 述突出部由凸缘部和圆筒部构成，该凸缘部在上述耦合部的整个周面上以 凸缘状突出，而该圆筒部具有从该凸缘部的顶端向与上述凸缘部的径向正 交的方向延伸的周面。
5、 根据权利要求1至3中任一项所述的光耦合元件，其特征在于，从 上述光耦合部的周面突出的翅片部构成上述突出部。
6、 根据权利要求5所述的光耦合元件，其特征在于，在上述光耦合部 的周面上的圆周多处设有构成上述突出部的翅片部。
7、 一种光耦合单元，其特征在于，备有权利要求4所述的光耦合元 件和固定该光耦合元件及上述光导纤维的保持部件，而且该保持部件具有: 耦合元件保持部，具有与上述突出部的圆筒部的外形略相同的内形；及内 壁部，具有与上述光耦合部的周面相隔对置的内周面。
8、 一种光耦合单元，其特征在于，备有权利要求5或6所述的光耦合 元件和固定该光耦合元件及上述光导纤维的保持部件，而且该保持部件具 有保持上述翅片部的槽部和具有与上述光耦合部的周面相隔对置的内周面 的内壁部。
全文摘要
本发明提供一种能由单一零部件构成并且成形也容易的光耦合元件及使用该光耦合元件的光耦合单元。该光耦合元件配置在相对置的光导纤维(3)与光学元件(5)之间并光学耦合该光导纤维(3)和该光学元件(5)，具有光耦合部(10)，其两端面分别与光导纤维(3)和光耦合元件(5)相对置并形成略圆筒状；及突出部(11)、(12)，从光耦合部(10)的周面沿着径向突出并在从两端面的中央位置偏向任一个端面侧的位置上形成，光耦合部(10)形成为在突出部(11)、(12)的一侧端面位置上的直径D₁和在另一侧端面位置上的直径D₂相等，而且其周面形成为从突出部(11)、(12)的两端面位置分别到光耦合部(10)的端面逐渐变细的锥形状。
文档编号G02B6/32GK101308231SQ20081009138
公开日2008年11月19日 申请日期2008年5月8日 优先权日2007年5月14日
发明者园田胜盛 申请人:阿尔卑斯电气株式会社