光耦合元件和具备该光耦合元件的光模块的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光耦合元件及具备该光耦合元件的光模块，特别地，涉及适于将多个 发光元件与多个光纤的端面光学耦合的光耦合元件及具备该光耦合元件的光模块。
【背景技术】
[0002] 近年来，作为对于反映通信的高速化及通信设备的小型化的需求、以紧凑的结构 实现多信道的光通信而言有效的光学部件，配置有多个透镜的透镜阵列的需要越来越高。
[0003] -直以来，能够在这种透镜阵列中安装具备多个发光元件（例如，VCSEL: VerticalCavitySurfaceEmittingLaser，垂直腔表面发射激光器）的光电变换装置及 多个光纤。
[0004] 而且，透镜阵列在配置于这些光电变换装置与多个光纤之间的状态下，能够将从 光电变换装置的各发光元件射出的光在各光纤的端面进行光学耦合，来进行多信道的光通 信。
[0005] 另外，例如，如专利文献1~3所示，在这样的透镜阵列中，还有在发光元件的光的 光路上具备反射面的透镜阵列。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :日本特开2011-59484号公报
[0009] 专利文献2 :日本特开2001-51162号公报
[0010] 专利文献3 :日本特开平9-281302号公报
【发明内容】
[0011] 发明要解决的问题
[0012] 然而，一直以来，利用使用模具的树脂材料（例如，聚醚酰亚胺等）的射出成型法 来形成透镜阵列是主流的。但是，这样的透镜阵列有可能伴随由激光自身的发热引起的温 度变化、或服务器内等容易温度变化至高温的使用环境下的温度上升而发生变形（膨胀）。 另外，这样的透镜阵列与常温时相比在低温时有可能收缩。
[0013] 因此，这种透镜阵列需要即使在假定是由温度变化引起的变形（热变形），而产生 了变形的情况下，也维持发光元件与光纤的端面之间的光耦合效率。
[0014] 另一方面，如果将考虑这样的温度变化下的光耦合效率的维持依赖于基于有源对 准等的光电变换装置的高精度定位或模具的加工精度（尺寸精度），则存在难以指望提高 制造效率及设计自由度的问题。
[0015] 本发明的目的在于，提供一种光耦合元件及具备该光耦合元件的光模块，其能够 提高制造效率及设计自由度，并有效地缓和光耦合效率的温度依赖性。
[0016] 解决问题的方案
[0017] 本发明涉及以下的光耦合元件及光模块。
[0018] [1] -种光耦合元件，其构成为，在配置于多个发光元件和多个光纤之间的状态 下，能够将所述多个发光元件和所述多个光纤的端面分别进行光学耦合，该光耦合元件具 备：具有曲率的多个入射面，其在光耦合元件主体的所述多个发光元件侧的第一面上分别 与所述多个发光元件对应配置，并分别使从所述多个发光元件发射的光入射；具有曲率的 反射面，其在所述光耦合元件主体的所述第一面相反侧的第二面上相对于所述第一面倾斜 地配置，并使分别入射至所述多个入射面的所述多个发光元件的光分别向所述多个光纤侧 反射；以及具有曲率的多个射出面，其在所述光耦合元件主体的所述多个光纤侧的第三面 上分别与所述多个光纤的端面对应配置，并使由所述反射面反射的所述多个发光元件的光 分别向所述多个光纤的端面射出，在将所述多个入射面以仅呈现单一列的方式排列配置在 所述单一列的排列方向上的情况下，将所述排列方向定义为"X方向"，将从所述多个发光元 件发射的光的行进方向定义为"Z方向"，将与所述X方向及所述Z方向正交的方向定义为 "Y方向"，当假定将所述多个发光元件从与所述多个光纤的端面之间的各自的光耦合效率 表现出预先设定的最大效率的位置，移动到相对于所述最大效率表现出规定的光耦合效率 降低的位置时，将移动前的位置与移动后的位置之间的所述X方向的距离定义为"X方向的 容差"，将所述移动前的位置与所述移动后的位置之间的所述Y方向的距离定义为"Y方向 的容差"的情况下，将所述入射面、所述反射面及所述射出面的曲率调整为，使所述X方向的 容差比所述Y方向的容差大。
[0019] [2]根据[1]中记载的光耦合元件，其中，当所述多个入射面被配置成，使规定数 以上的所述入射面而成的单位列沿着与该单位列的排列方向正交的并列方向并列多列的 状态的情况下，将所述排列方向和所述并列方向中的、与连结所述第一面上的所述光耦合 元件主体的热变形的规定的基准点和距该基准点最远的所述入射面的中心点的假想直线 之间的夹角更小的一方定义为"X方向"。
[0020] [3]根据[1]或[2]中记载的光耦合元件，其中，所述多个入射面是所述X方向的 曲率和所述Y方向的曲率彼此不同的、凸向所述发光元件侧的双锥面，所述反射面是在YZ 剖面具有曲率并且在XY剖面及XZ剖面不具有曲率的、凹向所述发光元件侧及所述光纤的 端面侧的圆柱形面，所述多个射出面是在XZ剖面具有曲率并且在XY剖面及YZ剖面不具有 曲率的、凸向所述光纤的端面侧的圆柱形面。
[0021] [4]根据[1]或[2]中记载的光耦合元件，其中，所述多个入射面是所述X方向的 曲率和所述Y方向的曲率彼此相同的、凸向所述发光元件侧的非球面，
[0022] 所述反射面是在YZ剖面具有曲率并且在XY剖面及XZ剖面不具有曲率的、凹向所 述发光元件侧及所述光纤的端面侧的圆柱形面，所述多个射出面是在XZ剖面具有曲率并 且在XY剖面及YZ剖面不具有曲率的、凸向所述光纤的端面侧的圆柱形面。
[0023] [5]根据[1]~[4]中任意一项记载的光耦合元件，其中，所述Y方向的容差与以 下情况下的容差等值，并进行了用于使所述X方向的容差比该值大的所述曲率调整，该情 况是：将所述多个入射面假定为所述X方向的曲率和所述Y方向的曲率彼此相同的、凸向所 述发光元件侧的非球面，将所述多个射出面假定为所述X方向的曲率和所述Y方向的曲率 彼此相同的、凸向所述光纤的端面侧的非球面，并且，将所述反射面假定为平面的情况。
[0024] [6]根据[1]~[5]中任意一项记载的光耦合元件，其中，进行了用于使所述X方 向的容差比所述Y方向的容差大1.2倍以上的所述曲率调整。
[0025] [7]根据[1]~[6]中任意一项记载的光耦合元件，其中，所述反射面是使来自所 述多个发光元件的光分别向所述多个射出面全反射的全反射面。
[0026] [8] -种光模块，具有：[1]~[7]中任意一项记载的光耦合元件；以及发光元件。
[0027] 发明效果
[0028] 根据本发明，能够在实现提高制造效率及设计自由度的同时，有效地缓和光耦合 效率的温度依赖性。
[0029] 根据[1]的技术方案，能够通过入射面、反射面及射出面的曲率调整，使容易产生 由于热变形引起的对光耦合效率的影响的X方向的容差比Y方向的容差大。因此，能够缓 和发光元件所要求的位置精度，能够在实现提高制造效率及设计自由度的同时，有效地缓 和光耦合效率的温度依赖性。
[0030] 根据[2]的技术方案，即使在将入射面并列多列的情况下，也能够使最容易产生 热变形的影响的方向（X方向）的容差变大。因此，能够灵活地与发光元件的配置方式的多 样化对应。
[0031] 根据[3]的技术方案，能够有效地改善容差。
[0032] 根据[4]的技术方案，能够可靠地改善容差。
[0033] 根据[5]的技术方案，能够与以往相比更主动地提高X方向的容差。因此，能够进 一步有效地缓和发光元件所要求的位置精度。
[0034] 根据[6]的技术方案，能够充分地提高X方向的容差。
[0035] 根据[7]的技术方案，能够仅利用光耦合元件主体的表面形状构成反射面。因此， 能够通过部件件数及制造工时的削減来实现制造效率的进一步提高。
[0036] 根据[8]的技术方案，能够实现提高制造效率及设计自由度并缓和光耦合效率的 温度依赖性。
【附图说明】
[0037]图1是表示作为实施方式1的光耦合元件的透镜阵列及光模块的结构的图。
[0038] 图2是透镜阵列的主视图。
[0039] 图3是透镜阵列的仰视图。
[0040] 图4是透镜阵列的后视图。
[0041] 图5中，图5A~图5C是透镜阵列的示意图。
[0042] 图6是表示以往的透镜阵列的结构的示意图。
[0043] 图7是用于说明实施方式1的效果的图。
[0044] 图8是使用实施方式1的透镜阵列的容差的仿真结果。
[0045] 图9是使用实施方式2的透镜阵列的容差的仿真结果。
[0046] 图10是实施方式3的透镜阵列的剖面图。
[0047] 图11是透镜阵列的主视图。
[0048] 图12是透镜阵列的仰视图。
[0049] 图13是透镜阵列的后视图。
[0050] 图14是实施方式3中用于说明X方向的图。
[0051] 图15是实施方式3中表示变形例的示意图。