光通信模块的制作方法
【专利摘要】本发明提供光通信模块，其能机械且简易地进行光学部件与光元件阵列的对位，且即使在光学部件由于热而膨胀、收缩的情况下也能抑制位置偏移。槽（5）以宽度朝向开口变宽的方式形成，或者，突起（6）以宽度朝向基端变宽的方式形成，在光学部件（4）膨胀、收缩时由于槽与突起的干涉而支撑部件（3）与光学部件（4）的距离发生变化，槽和突起分别以在光学部件（4）膨胀、收缩时在槽与突起之间不发生相对的位置偏移的宽度方向的位置（基准位置）位于在俯视时通过光元件阵列（2）的中心（A）的直线（A1、A2）上，而且，槽（5）和突起（6）分别形成于在俯视时通过光元件阵列（2）的中心（A）的至少两个不同的直线（A1、A2）上。
【专利说明】光通信模块
【技术领域】
[0001]本发明涉及将电信号转换成光信号而输出、或者将光信号转换成电信号而输出的光通信模块。
【背景技术】
[0002]在光通信中，随着通信速度的高速化而进行利用多通道的传输。在多通道传输用的光通信模块中，使用如下光元件阵列:将容易阵列化的VCSEL(Vertical Cavity SurfaceEmitting LASER，垂直腔面发射激光器)等面发光元件或者光电二极管等面受光元件配置成阵列状。光元件阵列放置于由金属材料、陶瓷材料、硅等的晶体材料构成的支撑部件(基板)。
[0003]在光通信模块中，与光元件阵列光连接的光纤一般相对于支撑部件的表面平行地配置，以便容易处理。于是，为了使相对于支撑部件的表面垂直地入射射出光的光元件阵列、与相对于支撑部件的表面平行地入射射出光的光纤光耦合，使用光学部件(还称作透镜块、光学块)。
[0004]例如，在专利文献I中，在光元件阵列与光学路径相对于光元件阵列处于90度的方向上的光纤之间，配置有具有聚光用的透镜和光学路径变更用的反射面的光学部件。作为光学部件，一般使用由树脂或玻璃构成的部件。
[0005]另外，在装配光通信模块时，需要进行光学部件与光元件阵列的对位。
[0006]作为进行光学部件与光元件阵列的对位的方法，已知如下方法:在使光元件阵列动作的状态下，在观测传递到光纤上的光强度的同时决定光学部件的位置。但是，在该方法中，由于需要进行电气配线，且在使光元件阵列动作的状态下在进行测定的同时进行对位，因此非常费工夫，从批量生产率的观点来看存在问题。
[0007]作为更加简便地进行光学部件与光元件阵列的对位的方法，已知不使光元件阵列动作而机械地进行对位的方法。
[0008]在专利文献2中提出了如下方法:在光元件阵列的支撑部件上设置导向针，并且在光学部件上设置孔，将光元件阵列的支撑部件相对于光学部件也作为支撑部件而进行对位。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献1:日本特开2004 - 246279号公报
[0011]专利文献2:日本特开2006 - 65358号公报
[0012]另外，用于光学部件的树脂具有如下特征，由热引起的膨胀、收缩与光元件等相比比较大。由此，由于周围温度的变化、或由光元件阵列和模块内的半导体元件动作时的发热引起的温度变化，在光元件阵列或支撑部件与光学部件之间产生尺寸变化的差异，其结果，存在如下问题:在要求高对位精度的光元件阵列与光学部件之间产生位置偏移，光通信的特性恶化。
[0013]在专利文献2的方法中，不能抑制由这种温度变化引起的光元件阵列与光学部件的位置偏移的发生，并且，在光学部件相对于光元件阵列或支撑部件膨胀的情况下，有可能引起导向针或光学部件的变形，从而成为问题。
【发明内容】
[0014]本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的是提供一种光通信模块，其能够机械地且简易地进行光学部件与光元件阵列的对位，且即使在光学部件由于热而膨胀、收缩的情况下也能够抑制位置偏移。
[0015]本发明是为了达到上述目的而做出的，提供一种光通信模块，具有:将发光元件或受光元件配置成阵列状的光元件阵列；放置上述光元件阵列的支撑部件；与上述光元件阵列光连接的多个光纤；使上述光元件阵列与上述光纤光耦合的光学部件；形成于上述支撑部件或上述光学部件上的多个槽；以及与上述槽相对应地形成于上述光学部件或上述支撑部件上的多个突起，通过使上述槽与上述突起嵌合，在上述支撑部件上放置上述光学部件，并且进行上述光学部件相对于上述光元件阵列的定位，上述槽以宽度朝向开口变宽的方式形成，或者，上述突起以宽度朝向基端变宽的方式形成，在上述光学部件膨胀、收缩时由于上述槽与上述突起的干涉而上述支撑部件与上述光学部件的距离发生变化，上述槽和上述突起分别以在上述光学部件膨胀、收缩时在上述槽与上述突起之间不发生相对的位置偏移的宽度方向的位置位于在俯视时通过上述光元件阵列的中心的直线上的方式形成，而且，上述槽和上述突起分别形成于在俯视时通过上述光元件阵列的中心的至少两个不同的直线上。
[0016]上述槽与上述突起中至少一方也可以是其宽度方向的截面形成为V字形，并且以该V字形的槽或突起的宽度方向的中心位置位于在俯视时通过上述光元件阵列的中心的直线上的方式形成。
[0017]上述槽和上述突起也可以其宽度方向的一方的侧面都相对于上述支撑部件的表面垂直地形成，并且以该侧面位于在俯视时通过上述光元件阵列的中心的直线上的方式形成。
[0018]上述槽的长度也可以比上述突起的长度还长。
[0019]上述支撑部件也可以由硅基板构成，在该硅基板上形成上述槽。
[0020]上述光学部件也可以具有由形成于与上述光元件阵列的各发光部或受光部相对的位置上的多个透镜构成的透镜阵列，将来自上述光元件阵列的光的光轴转换并向上述各光纤射出，或者将来自上述各光纤的光的光轴转换并向上述光元件阵列射出。
[0021 ] 最好上述透镜阵列的俯视时的中心与上述光元件阵列的俯视时的中心一致。
[0022]本发明具有如下有益效果。
[0023]根据本发明，能够提供如下光通信模块，其能够机械而简易地进行光学部件与光元件阵列的对位，而且，在光学部件由于热而膨胀、收缩的情况下也能够抑制位置偏移。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是表示本发明的一个实施方式的光通信模块的图，Ca)是透视光学部件的俯视图，(b)是其IB -1B线剖视图，(c)是表示槽与突起的嵌合状态的剖视图。
[0025]图2是表示包含光纤的光通信模块的剖面图。[0026]图3 (a)?(d)是在本发明中说明基准位置的图。
[0027]图4 Ca)是在以光元件阵列与透镜的中心作为固定点的情况下，(b)是在以光元件阵列与透镜的端部作为固定点的情况下，说明光学部件的膨胀、收缩时的发光部或受光部与透镜的位置偏移的图。
[0028]图5 (a)?(d)是表示图1的光通信模块的变形例的图。
[0029]图6 (a)?(d)是表示图1的光通信模块的变形例的图。
[0030]图中:
[0031]I 一光通信模块,2 —光兀件阵列,2a —发光部或受光部,3 —支撑部件,4 一光学部件，4a —透镜阵列,4b —镜面，5 —槽,6 —突起，7 —光纤,8 —按压部件，9 一驱动器IC,10 一框体，L 一光轴。
【具体实施方式】
[0032]以下，对本发明的实施方式根据附图来进行说明。
[0033]图1是表示本发明实施方式的光通信模块的图，Ca)是透视光学部件的俯视图，(b)是其IB -1B线剖视图，(c)是表示槽与突起的嵌合状态的剖视图。
[0034]如图1 (a)、(b)所示，光通信模块I具有光元件阵列2、支撑部件3、光纤7和光学部件4。
[0035]光元件阵列2将VCSEL等发光元件或光电二极管等受光元件配置成阵列状，通过在一个芯片上将发光部或受光部2a排列成阵列状而成。在图1中表不光兀件阵列2排列四个发光部或受光部2a的情况，但发光部或受光部2a的数量不限于此。邻接的发光部或受光部2a之间的距离(间距)例如为250 μ m。
[0036]光元件阵列2放置于支撑部件3上。支撑部件3由金属材料、陶瓷材料、硅等的晶体材料构成。在光元件阵列2为发光元件的情况下，在支撑部件3上搭载驱动光元件阵列2的驱动器IC9。在光元件阵列2为受光元件的情况下，在支撑部件3上搭载放大来自光元件阵列2的信号的放大器IC(未图示)。另外，在支撑部件3上设有用于与外部的通信设备等连接的电连接器(未图示)等。
[0037]光纤7用于与光元件阵列2光连接，为了能够容易处理，其前端部配置成与支撑部件3的表面平行。
[0038]光学部件4用于使光元件阵列2与光纤7光耦合。在本实施方式中，光学部件4具有由形成于与光元件阵列2的各发光部或受光部2a相对的位置上的多个(在此为四个)透镜构成的透镜阵列4a，从光元件阵列2射出的光信号在设于光学部件4上的透镜阵列4a被校准(平行光)。并且，由于设在光学部件4上的镜面4b相对于光轴L倾斜45度，因此在透镜阵列4a被校准的光信号在镜面4b被反射，光路被转换90°，与配设在光学部件4的光纤7光耦合。由此，从光元件阵列2射出的光信号在光纤7内传输，利用从框体10引出到外部的光纤7光传输到相对侧光通信模块(未图不)。
[0039]光纤7被夹在按压部件8与光学部件4之间，并利用粘接剂等被固定。在光学部件4上形成有用于固定光纤7前端部的位置的V槽(未图示)。光学部件4由树脂或玻璃构成。光学部件4配置成透镜阵列4a的俯视时的中心与光元件阵列2的俯视时的中心一致。
[0040]另外，光通信模块I具有形成于支撑部件3或光学部件4上的多个槽5、和与槽5相对应地形成于光学部件4或支撑部件3上的多个突起6，通过使槽5与突起6嵌合，在支撑部件3上放置光学部件4，并且进行光学部件4相对于光元件阵列2的定位。
[0041]在本实施方式中，虽然在支撑部件3上形成槽5，并且在光学部件4上形成突起6，但不限于此，还可以在支撑部件3上形成突起6，并且在光学部件4上形成槽5。此外，在作为支撑部件3使用硅基板的情况下，由于能够期待通过硅工艺的高加工精度，因此更优选在支撑部件3侧形成槽5。
[0042]光元件阵列2、支撑部件3、光纤7的前端部和光学部件4容纳于未图示的框体10内。通过在光纤7的一方的端部设置作为光元件阵列2使用发光元件的发信侧的光通信模块1，并且在光纤7的另一方的端部设置作为光元件阵列2使用受光元件的受信侧的光通信模块I，从而形成光有源电缆。即，换言之，光有源电缆在发信侧的光通信模块I和受信侧的光通信模块I中使用共同的光纤7。
[0043]在该光有源电缆中，如下进行动作，即，用发信侧的光通信模块I将从外部的通信设备等输入的电信号转换成光信号并向光纤7射出，用受信侧的光通信模块I将通过光纤7输入的光信号转换成电信号并向其他的外部的通信设备等输出。
[0044]另外，在本实施方式的光通信模块I中，槽5以宽度朝向开口变宽的方式形成，或者突起6以宽度朝向基端变宽的方式形成，在光学部件4膨胀、收缩时由于槽5与突起6的干涉而支撑部件3与光学部件4的距离发生变化。
[0045]在本实施方式中，在支撑部件3上形成槽5，在光学部件4上形成突起6。由此，若成为低温，则突起6相对于槽5相对收缩，槽5与突起6的干涉位置(接触位置)靠近槽5的底部，支撑部件3与光学部件4的距离变小。同样地，若成为高温，则突起6相对于槽5相对膨胀，槽5与突起6的干涉位置从槽5的底部远离，支撑部件3与光学部件4的距离变大。此外，在支撑部件3上形成突起6且在光学部件4上形成槽5的情况下，相反地，若成为低温,则槽5相对于突起6相对收缩，支撑部件3与光学部件4的距离变大。同样地,若成为高温，槽5相对于突起6相对膨胀，支撑部件3与光学部件4的距离变小。
[0046]如图1 (C)所示，在本实施方式中，使槽5以宽度朝向开口变宽的方式形成，且使突起6以宽度朝向基端变宽的方式形成，但满足任何一方就可以。即，若使槽5以宽度朝向开口变宽的方式形成，则突起6为任何形状都可以。只是，还考虑到根据槽5与突起6的形状的组合而不产生后述的基准位置的情况，因此在该情况下，优选突起6的宽度方向的截面为左右对称形状。另外，在该情况下，在所设想的使用温度内的变形范围内，需要槽5与突起6的干涉位置与槽5的两方的侧面接触。这是因为，干涉位置未与槽5的侧面接触这种情况意味着成为突起6从槽5脱落的状态，或者成为在槽5内突起6未被约束而能在宽度方向自由运动的状态，任何状态都成为光元件阵列2与光学部件4的位置偏移的原因。
[0047]基于相同的理由，在使突起6以宽度朝向基端变宽的方式形成并使槽5成为任意的形状的情况下，优选槽5的宽度方向的截面为左右对称形状，而且，在所设想的使用温度内的变形范围内，槽5与突起6的干涉位置需要与突起6的两方的侧面接触。
[0048]在本实施方式中，将槽5与突起6的宽度方向的截面形状形成为大致相同的V字形，槽5与突起6面接触。但是，若使槽5与突起6的截面形状完全相同，则支撑部件3与光学部件4接触，突起6的前端与槽5的底部接触，因此为了避免该情况，在本实施方式中，使突起6的高度比槽5的深度稍微高，并且对突起6的前端部进行倒角加工。[0049]并且，在本实施方式的光通信模块I中，槽5和突起6分别形成为如下，即，在光学部件4膨胀、收缩时在槽5与突起6之间不发生相对的位置偏移的宽度方向的位置(基准位置)，在俯视时位于通过光元件阵列2的中心A的直线Al、A2上。
[0050]在此，对基准位置进行说明。
[0051]如图3 Ca)?(C)所示，对于在使槽5与突起6的宽度方向的截面形状大致相同的情况(但是，使突起6的高度比槽5的深度稍微高，对突起6的前端部进行倒角加工)下的基准位置进行考虑。
[0052]如图3 (a)所示，在将槽5与突起6的宽度方向的截面形状形成为V字形(等腰三角形)的情况下，在突起6相对膨胀、收缩时，在其宽度方向的中心位置不发生位置偏移。由此，在该情况下，宽度方向的中心位置成为基准位置。在本实施方式中，由于将槽5与突起6的宽度方向的截面形状都形成为V字形，因此如图1 (a)所示，槽5和突起6以其宽度方向的中心位置位于在俯视时通过光元件阵列2的中心A的直线A1、A2上(沿着直线A1、A2)的方式形成。
[0053]如图3 (b)所示，在相对于支撑部件3的表面垂直地形成槽5与突起6的宽度方向的一方的侧面的情况下，在该侧面不发生位置偏移，该侧面的位置成为基准位置。另外，如图3 (c)所示，在使槽5的成为底部的顶点位于从开口的宽度方向的中心偏移的位置上的情况下，该顶点的位置成为基准位置。
[0054]如此，在将槽5的截面形状做成三角形的情况下，槽5的成为底部的顶点的位置成为基准位置，以该基准位置在俯视时位于通过光元件阵列2的中心A的直线Al、A2上的方式形成槽5和突起6就可以。此外，如图3 (d)所示，在将槽5的截面形状做成梯形的情况下，延长其侧面(倾斜面)的顶点的位置成为基准位置。
[0055]返回到图1，在本实施方式中，在俯视时通过光元件阵列2的中心A且沿着发光部或受光部2a的排列方向的直线Al上，以隔着光元件阵列2的方式形成两个(两套)槽5和突起6。利用该两个槽5和突起6，进行在图1 (a)的上下方向上的定位。
[0056]在此，若槽5与突起6的长度相同，则不能容许在图1 (a)的左右方向上的膨胀，成为光学部件4和支撑部件3的变形的原因。于是，槽5的长度比突起6的长度还大，突起6能够在槽5的长度方向上移动。
[0057]由此，在形成于直线Al上的两个槽5和突起6中，虽然进行图1 (a)的上下方向的定位，但图1 (a)的左右方向的位置未被限制，成为在沿着直线Al的方向上容许光学部件4相对于支撑部件3的移动的状态。
[0058]在此，在光通信模块I中，在俯视时通过光元件阵列2的中心A且与直线Al正交的直线A2上，还形成槽5和突起6。利用形成于该直线A2上的槽5和突起6，进行在图1Ca)的左右方向上的光学部件4相对于支撑部件3的定位。此外，形成于该直线A2上的槽5的长度也比突起6的长度大，容许突起6沿着直线A2移动。
[0059]在此，虽然在正交的直线Al、A2上形成了槽5和突起6，但不限于此，槽5和突起6只要分别以其基准位置位于在俯视时通过光元件阵列2的中心A的至少两个以上的不同的直线上(换言之，从光元件阵列2的中心A以放射状延伸的直线上)的方式形成即可。
[0060]通过如此构成，若光学部件4由于热而膨胀、收缩，则在俯视时，进行以光学部件4的与光元件阵列2的中心A相对的位置(即透镜阵列4a的中心位置)作为固定点并放射状膨胀、收缩的变形，在剖视时，保持各槽5和突起6在宽度方向上的移动被限制的状态，支撑部件3与光学部件4之间的距离发生变化。
[0061]如图4 Ca)所示，通过以光元件阵列2的中心A (透镜阵列4a的中心)作为固定点，能够使在光学部件4由于热而膨胀、收缩时的发光部或受光部2a与透镜4a的位置偏移变得极小。相对于此，例如图4 (b)所示，在以光元件阵列2的端部(透镜阵列4a的端部)作为固定点的情况下，在与作为固定点的端部相反的一侧的端部发光部或受光部2a与透镜阵列4a的各透镜的位置偏移变大，光通信的特性恶化。
[0062]如上说明，在本实施方式的光通信模块I中，槽5以宽度朝向开口变宽的方式形成，或者，突起6以宽度朝向基端变宽的方式形成，在光学部件4膨胀、收缩时支撑部件3与光学部件4的距离通过槽5和突起6的干涉而发生变化，槽5和突起6分别以在光学部件4膨胀、收缩时在槽5与突起6之间不发生相对的位置偏移的宽度方向的位置(基准位置)位于在俯视时通过光元件阵列2的中心A的直线A1、A2上的方式形成，而且，槽5和突起6分别形成于在俯视时通过光元件阵列2的中心A的至少两个以上的不同的直线A1、A2上。
[0063]通过如此构成，容许相对于支撑部件3的光学部件4的由于热引起的膨胀、收缩，并且将光元件阵列2的俯视时的中心和由四个透镜构成的透镜阵列4a的俯视时的中心始终维持在相对位置上，能够抑制光学部件4相对于光元件阵列2的位置偏移，能够抑制光通信的特性的恶化。另外，由于对光学部件4能够使用由于热引起的膨胀、收缩比光元件等还大的树脂等的材料，因此还有助于低成本化。
[0064]并且，在光通信模块I中，能够机械地进行对位，不使光元件阵列2动作而能够简易进行对位，批量生产率优越。
[0065]本发明不限于上述实施方式，当然在不脱离本发明的宗旨的范围内能够添加各种变更。
[0066]例如，在上述实施方式中，对槽5和突起6以面接触的情况进行了说明，但还可以如图5 (a)所示,将突起6的宽度方向的两侧端部形成为前端尖细的形状,或者如图5 (b)所示，将突起6形成为长方体形状等，而槽5和突起6以线接触。另外，如图5 (c)所示，还可以将突起6形成为球形状等，而槽5和突起6以点接触。此外，多个槽5和突起6没必要为相同的形状，还能够将各种形状的槽5和突起6混用。
[0067]另外，如图5(d)所示，还可以使两个突起41与一个槽5嵌合。此外，在该情况下，由于即使填埋两个突起41之间的空间也起到相同的作用，因此可以说两个突起41相当于一个突起6。
[0068]另外，在上述实施方式中，虽然在沿着光元件阵列2的发光部或受光部2a的排列方向和其垂直方向的直线A1、A2上形成槽5和突起6，但就形成槽5和突起6的位置而言，只要基准位置是在俯视时从光元件阵列2的中心A以放射状延伸的直线上的位置，则能够适当选择。例如，如图6 (a)所示，既可以省略在图1 (a)中的光元件阵列2的左侧的槽5和突起6，如图6 (b)所示，也可以在从光元件阵列2的中心A以每120度延伸的三个直线上分别形成槽5和突起6。
[0069]另外，如图6 (C)所示，既可以在图1 (a)中的光元件阵列2的下侧再形成槽5和突起6而使光学部件4的设置的稳定性提高，如图6 (d)所示，也可以使在图6 (c)中的光元件阵列2与槽5及突起6的关系旋转(在此表示使光元件阵列2旋转45度的情况)。此夕卜，在图6 (a)?(d)中，为了图的简化，省略突起6而描绘。
[0070]并且，在上述实施方式中，对于将槽5或突起6的宽度方向的侧面做成锥形状的情况进行了说明，但不限于此，例如，当然也可以将槽5或突起6的宽度方向的侧面形成为圆弧状(以预定的曲率弯曲)。
[0071]另外，在上述实施方式中，虽然在光学元件4的与光元件阵列2相对的位置上配置了透镜，但不限于此，例如也可以使用不具有透镜及反射板的光学部件在与光元件阵列相对的位置上配置光纤7的入射射出面。
【权利要求】
1.一种光通信模块，具有: 将发光元件或受光元件配置成阵列状的光元件阵列； 放置上述光元件阵列的支撑部件； 与上述光元件阵列光连接的多个光纤； 使上述光元件阵列与上述光纤光耦合的光学部件； 形成于上述支撑部件或上述光学部件上的多个槽；以及 与上述槽相对应地形成于上述光学部件或上述支撑部件上的多个突起， 通过使上述槽与上述突起嵌合，在上述支撑部件上放置上述光学部件，并且进行上述光学部件相对于上述光兀件阵列的定位，上述光通信模块的特征在于，上述槽以宽度朝向开口变宽的方式形成，或者，上述突起以宽度朝向基端变宽的方式形成，在上述光学部件膨胀、收缩时由于上述槽与上述突起的干涉而上述支撑部件与上述光学部件的距离发生变化，上述槽和上述突起分别以在上述光学部件膨胀、收缩时在上述槽与上述突起之间不发生相对的位置偏移的宽度方向的位置位于在俯视时通过上述光元件阵列的中心的直线上的方式形成，而且，上述槽和上述突起分别形成于在俯视时通过上述光元件阵列的中心的至少两个不同的直线上。
2.根据权利要求1所述的光通信模块，其特征在于，上述槽与上述突起中至少一方其宽度方向的截面形成为V字形，并且以该V字形的槽或突起的宽度方向的中心位置位于在俯视时通过上述光元件阵列的中心的直线上的方式形成。
3.根据权利要求1所述的光通信模块，其特征在于，上述槽和上述突起其宽度方向的一方的侧面都相对于上述支撑部件的表面垂直地形成，并且以该侧面位于在俯视时通过上述光元件阵列的中心的直线上的方式形成。
4.根据权利要求1至3中任何一项所述的光通信模块，其特征在于，上述槽的长度比上述突起的长度还长。
5.根据权利要求1至4中任何一项所述的光通信模块，其特征在于，上述支撑部件由硅基板构成，在该硅基板上形成上述槽。
6.根据权利要求1至5中任何一项所述的光通信模块，其特征在于，上述光学部件具有由形成于与上述光元件阵列的各发光部或受光部相对的位置上的多个透镜构成的透镜阵列，将来自上述光元件阵列的光的光轴转换并向上述各光纤射出，或者将来自上述各光纤的光的光轴转换并向上述光元件阵列射出。
7.根据权利要求6所述的光通信模块，其特征在于，上述透镜阵列的俯视时的中心与上述光元件阵列的俯视时的中心一致。
【文档编号】G02B6/42GK103676031SQ201310174065
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年5月13日 优先权日:2012年9月26日
【发明者】米泽英德, 须永义则, 石神良明, 山嵜欣哉 申请人:日立金属株式会社