光通信用透镜及光通信模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在光通信等中使用的、例如将来自半导体激光器等光学元件的光与光纤或受光元件耦合的光通信用透镜及光通信模块。
【背景技术】
[0002]在光通信等中，为了在半导体激光器或受光元件与光纤之间有效地进行光耦合，使用光耦合用透镜。然而，在现有的光耦合用透镜中，主要广泛使用由不锈钢制脚部支承玻璃透镜的结构。可是，具有非球面的玻璃透镜通常价格高，此外，由于经过与原材料不同的脚部进行组装的工序而存在导致成本显著增高的问题。于是，如专利文献I所示，正在开发高精度的非球面成型简单且能够大量生产的塑料制的脚部一体型透镜。
[0003]在专利文献I所示的结构中，一体地形成光传输路径安装用圆筒部、光电元件安装用圆筒部及连接上述圆筒部的壁部，透镜与光电元件对置，以具有凸面的方式一体地形成在壁部上。在此，在通过注塑成型等形成上述结构的情况下，原材料冷却时厚壁部的收缩在维持形状精度方面容易成为障碍。于是，在专利文献I中，以围绕透镜的方式形成凹部。因为该凹部作为减薄部发挥作用，所以能够减轻由于成型收缩薄壁部被厚壁部牵拉而不均匀地变形的程度。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:(日本)特开2007-183565号公报
[0007]专利文献2:(日本)特开平08-286016号公报
【发明内容】
[0008]发明所要解决的课题
[0009]然而，在专利文献I的脚部一体型透镜中，因为使光传输路径安装用圆筒部、光电元件安装用圆筒部及透镜一体成型，所以能够精确地确保这些部件的同轴度，但存在在将该脚部一体型透镜安装在发光元件或受光元件与光纤之间而出现了错位的情况下如何进行调整的问题。为了调整错位，优选将光传输路径安装用圆筒部与光电元件安装用圆筒部分开而构成能够在光轴正交方向上位移的结构。透镜只要设在一个圆筒部上即可。这样虽改良了专利文献I的脚部一体型透镜，但也存在如下所述的问题。
[0010]专利文献I所示的脚部一体型透镜因为原本在内部配置发光元件或受光元件，所以具有相对于直径长度较长的圆筒部(以下称为脚部)。但是，如果使脚部相对较长，则成型时的脱模性变差，在脱模时可能导致破损、变形。作为其对策，为了确保脚部的强度，考虑增加脚部的厚度，而且为了提高脱模性，考虑对脚部设置起模斜度。然而，如果增加脚部的厚度，则由于与配置在内部的发光元件或受光元件的干涉、光轴正交方向的调整余量的减小、涂布在脚部端面上的粘接剂的溢出，容易导致内部部件等的污染等。并且，如果考虑到起模斜度而增加脚部根部的厚度，则成型时的收缩的影响波及镜头部而容易导致光学性能下降。针对此，如果将脚部的内径固定不变，增加脚部的壁厚或者增加脚部的根部厚度，则随之脚部的外径增大，可能与周围部件发生干涉。另一方面，如果不改变脚部根部侧的厚度而减薄脚部的前端侧来设置起模斜度，虽然也可以抑制脚部的外径，但由此脚部前端的粘接剂涂布面积减小，存在粘接强度降低的问题。
[0011]针对此，在专利文献2的图9中公开了一种将脚部形成为锥状而在成型后能够容易地取下模具的脚部一体型透镜。然而，专利文献2的图9用来说明在内侧面反射的激光成为杂散光噪声的应该解决的课题，为此，在专利文献2中提出了使脚部与光轴平行的方案。换言之，在专利文献2中对在维持脚部的锥状的状态下能够有效抑制杂散光噪声的技术不仅没有公开也没有给出启示。
[0012]本发明是鉴于上述问题点而提出的，目的在于提供一种光通信用透镜及使用该透镜的光通信模块，能够进行高精度的光通信且谋求小型化，并且提高成型性及组装性，结果能够谋求大幅降低成本。
[0013]用于解决课题的技术方案
[0014]第一方面所述的光通信用透镜为将由光学元件或光纤射出的光束会聚的光通信用透镜，其特征在于，使用塑料原材料形成，将筒状的脚部和与所述脚部连接的透镜部一体地成型而成，所述脚部的内周面成为相对于所述透镜部的光轴倾斜的锥面，所述锥面形成为从所述透镜部向所述脚部侧的透镜端面扩展且是非镜面。
[0015]根据本发明，所述脚部的内周面成为相对于所述透镜部的光轴倾斜的锥面，所述锥面形成为从所述透镜部向所述脚部侧的透镜端面扩展，所以能够提高成型时的脱模性，而且，能够避免与设置于脚部内部的发光元件\受光元件等部件的干涉，确保通过向光轴正交方向的位移来进行芯对准的调整余量，因此，能够实现高精度的光耦合。需要说明的是，如果增大锥面的锥角，则脱模性进一步提高，但是可能因透镜外径的增大而导致与周围部件发生干涉，或者随着脚部的薄壁化而导致强度降低、粘接性降低等。于是，在本发明中，稍微抑制所述锥面的锥角，确保所述脚部的强度、小型化及粘接性，并且，另一方面，通过使所述脚部的内周面设为非镜面，减少成型时模具与塑料原材料的紧密接触面积，提高脱模性。而且，因为将所述透镜部与所述脚部一体成型，并且由于是光通信用透镜，所述光学元件位于与所述脚部接近的位置，所以向所述透镜内射出的光由于透过所述脚部或发生反射而可能成为杂散光。特别是，很难预测透过所述脚部的光在所述透镜内如何进行反射而最终成为杂散光的情况，但是，通过使所述脚部的内周面设为非镜面，能够有效地抑制透过或反射引起的杂散光噪声的发生。在此，“非镜面”是指不是镜面的面，镜面是指根据日本JIS0601-1976 (表面粗糙度的规格)，十点平均粗糙度Rz为^ μ m以下的面。而且，“光学元件”包括发光元件和受光元件。不足0.8 μπι的粗糙度不能适当地抑制杂散光噪声，而且将本发明的透镜从模具脱模时的脱模性变差。
[0016]第二方面所述的光通信用透镜的特征在于，在第一方面的基础上，所述内周面相对于所述透镜部的光轴的锥角为2°以上40°以下。
[0017]如果所述锥角为2°以上，则能够确保脱模性。另一方面，如果所述锥角为40°以下，则能够确保所述脚部的强度，既抑制其外径，又确保内部空间，能够抑制与内部部件的干涉，进而能够确保所述脚部端面的面积，所以通过足够的粘接面积能够提高粘接强度。优选的是，所述锥角为3°以上10°以下。
[0018]第三方面所述的光通信用透镜的特征在于，在第一方面或第二方面的基础上，所述脚部的内周面的十点平均粗糙度Rz为1.0 μπι以上50 μm以下。
[0019]如果所述脚部的内周面的十点平均粗糙度Rz为1.0 μπι以上，则能够确保脱模性，而且能够抑制反射光的杂散光噪声。另一方面，如果所述脚部的内周面的十点平均粗糙度Rz为50 μπι以下，则能够抑制所述内周面的凹凸被卡在模具表面而引起的脱模性的恶化。更加优选的是，所述内周面的十点平均粗糙度Rz为5.0 μπι以上40 μπι以下。
[0020]第四方面所述的光通信用透镜的特征在于，在第一方面至第三方面中任一方面的基础上，所述脚部的长度为Imm以上4mm以下。
[0021]如果所述脚部的长度为Imm以上，则与设置于所述脚部内部的发光元件、受光元件等发生干涉的可能性降低，如果所述脚部的长度为4_以下，则能够确保脱模性，并且能够控制光通信模块的全长。特别是目前，因为大量设置了具有玻璃制透镜的光通信模块，所以从将现有的玻璃制透镜置换为本发明的透镜时的整合性等问题出发，优选的是，脚部的长度为4mm以下。
[0022]第五方面所述的光通信用透镜的特征在于，在第一方面至第四方面中任一方面的基础上，所述脚部的长度L与所述透镜的外径D之比(L/D)为0.2以上2以下。
[0023]如果所述比(L/D)为0.2以上，则与设置于所述脚部内部的发光元件、受光元件等发生干涉的可能性降低，如果所述比(L/D)为2以下，则能够确保脱模性，并且能够控制光通信模块的全长。更加优选的是，L/D = 0.2?I。需要说明的是，脚部的长度L是指除了光学面以外的透镜内表面中，从距安装基准面最远处到安装基准面的沿光轴方向的距离。
[0024]第六方面所述的光通信用透镜的特征在于，在第一方面至第四方面中任一方面的基础上，所述光学元件为LED (Light Emitting D1de:发光二极管)、LD (Laser D1de:激光二极管)、VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser:垂直腔面发射激光器)、PD (Photo D1de:光电二极管)。
[0025]第七方面所述的光通信模块的特征在于，在支承光学元件的基板上组装第一方面至第六方面中任一方面的光通信用透镜而成。
[0026]发明效果
[0027]根据本发明，能够提供既可进行高精度的光通信，又能够谋求小型化且提高成型性及组装性，结果实现成本大幅降低的光通信用透镜及使用该透镜的光通信模块。
【附图说明】
[0028]图1是本实施方式的光通信模块10的光轴方向剖面图；
[0029]图2是表示本实施方式的透镜的制造工序(a)?(C)的示意图；
[0030]图3是比较例的透镜2(V的剖面图；
[0031]图4是实施例的透镜20的剖面图。
【具体实施方式】
[0032]下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是本实施方式的光通信模块10的光轴方向剖面图。在具有供电用棒状端子11的圆板状芯柱12的中央安装芯片搭载部13，在芯片搭载部13的侧面经由散热片14安装作为发电元件的激光芯片15。激光芯片15经由未图示的配线与端子11连接。需要说明的是，作为光学元件，使用LED(Light EmittingD1de:发光二极管)、LD (Laser D1de:激光二极管)、VCSEL (Vertical Cavity SurfaceEmitting Laser:垂直腔面发射激光器)等。而且，对所使用的波长而言，在单模时通常使用1310±15nm或1550±15nm左右的波长，而在多模时使用850±15nm左右的波长。另外，在使用受光元件的情况下，使用HKPhoto D1de:光电二极管)等。
[0033]配置透镜20而使之覆盖激光芯片15的外侧。透镜20为塑料制，由大致圆筒状的脚部21与设置于脚部21的端部的透镜部22 —体地形成。通过将脚部21的前端21b粘接在芯柱12上，透镜20安装在芯柱(支承光学元件的基板)12上。需要说明的是，脚部21的前端21b为安装基准面。而且，芯柱12通常由具有相同厚度的陶瓷材料形成