光插座及具备该光插座的光学模块的制作方法

光插座及具备该光插座的光学模块的制作方法
【专利摘要】本发明的光插座将进行发光元件(10)的光的入射及监视光的射出的光电变换装置相对面(17d’)形成于光学组件(3)侧，并且将射出耦合光的耦合光射出面(12)形成于光学壳体(4)侧，由此，能够简便且高精度地形成光电变换装置相对面(17d’)及耦合光射出面(12)。在此基础上，能够通过利用嵌合部(21、24)的嵌合简便且精度良好地对光学组件(3)与光学壳体(4)进行组装。利用光学壳体(4)遮盖光学组件(3)的反射面(18)，从而能够抑制反射面(18)上附着异物及形成损伤。
【专利说明】光插座及具备该光插座的光学模块

【技术领域】
[0001]本发明涉及光插座及具备该光插座的光学模块。特别地，本发明涉及适合于将发光元件与光传输体进行光学耦合的光插座及具备该光插座的光学模块。

【背景技术】
[0002]以往，在使用了光纤的光通信中，使用具备面发光激光器(例如，VCSEL:VerticalCavity Surface Emitting Laser,垂直腔面发射激光器)等发光元件的光学模块。
[0003]这种光学模块中使用了称为光插座的光学模块部件。该光插座通过将包含从发光元件射出的通信信息的光在光纤的端面耦合，而用于经由光纤的光发送中。
[0004]另外，以往，光学模块中，以针对温度变化的发光元件的输出特性的稳定化或光输出的调整为目的，提出了用于对从发光元件射出的光(强度或光量)进行监视(monitor)的各种方案。
[0005]例如，专利文献I中，作为由本发明人做出的发明，提出了作为光插座的一个方式的具有透镜阵列的光学模块的发明。专利文献I记载的发明中，从发光元件射出的激光首先入射至第一透镜面，接着，由反射面向光纤侧反射，接着，由配置于透镜阵列主体的凹部内的反射/透射层，分离为朝向光纤的耦合光与监视光。而且，耦合光依次经过配置于凹部内的棱镜及填充材料、透镜阵列主体之后，从第二透镜面向光纤的端面射出。另一方面，监视光经过透镜阵列主体之后，从第三透镜面向受光元件射出。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特开2011-133807号公报


【发明内容】

[0009]发明要解决的问题
[0010]根据专利文献I记载的发明，能够利用反射/透射层中的反射及透射，适当地确保耦合光的光路，同时简便且可靠地获得监视光。
[0011]本发明人在上述专利文献I记载的发明的优点的基础上，进一步为了实现制造容易性及可靠性的提高而专心进行研究，从而完成了本发明。
[0012]本发明的目的在于提供一种光插座及具备该光插座的光学模块，所述光插座与将进行发光元件的光的入射及监视光的射出的面与耦合光的射出面一体地制造的情况相比，能够简便且高精度地制造各光学面，并且通过抑制光路上附着异物及形成损伤，从而实现制造容易性及可靠性的提高。
[0013]解决问题的方案
[0014]本发明涉及以下的光插座及光学模块。
[0015][I] 一种光插座，在配置于光电变换装置与光传输体之间的状态下，能够将发光兀件与所述光传输体进行光学耦合，该光电变换装置具有所述发光元件和受光元件，该受光元件接受用于对从所述发光元件射出的光进行监视的监视光，该光插座具备:光学组件，具有透光性，与所述光电变换装置相对而配置；光学壳体，具有透光性，其内部包含所述光学组件，并且通过朝向所述光电变换装置侧的开口使所述光学组件露出在所述光电变换装置侧；以及填充材料，具有透光性，填充于所述光学壳体与所述光学组件之间，所述光学组件具备:光电变换装置相对面，使来自所述发光元件的所述光入射以及朝向所述受光元件的所述监视光射出；反射面，其在所述光电变换装置相对面相反侧的面上，以相对于所述光电变换装置相对面具有规定的倾斜角的方式而配置，入射至所述光电变换装置相对面的所述发光元件的光到达至该反射面，该反射面使该到达后的发光元件的光向所述光传输体侧反射；倾斜光学面，其在所述光电变换装置相对面相反侧的面上的、所述发光元件的光相对于所述反射面的反射侧的位置，以相对于所述光电变换装置相对面具有规定的倾斜角的方式而配置，由所述反射面反射后的所述发光元件的光到达至该倾斜光学面；反射/透射层，其配置于所述倾斜光学面上，使到达所述倾斜光学面的所述发光元件的光，以规定的反射率向所述光电变换装置相对面反射作为所述监视光，并且以规定的透射率透射至所述光传输体侧作为应与所述光传输体耦合的耦合光；以及光学组件侧嵌合部，其配置于所述光电变换装置相对面相反侧的面上的所述反射面与所述倾斜光学面之间的位置，用于将所述光学组件与所述光学壳体嵌合，所述光学壳体具备:耦合光入射面，其配置于与所述光传输体相对而配置的壳体侧壁部的内壁面上，使所述耦合光入射；耦合光射出面，其配置于所述壳体侧壁部的外壁面上，入射至所述耦合光入射面的所述耦合光到达至该耦合光射出面，该耦合光射出面使该到达后的耦合光向所述光传输体射出；以及光学壳体侧嵌合部，其配置于从所述光电变换装置相反侧遮盖所述光学组件的壳体顶壁部中的、与所述光学组件侧嵌合部对应的位置，与所述光学组件侧嵌合部嵌合，所述填充材料填充于所述反射/透射层与所述耦合光入射面之间。
[0016][2]如[I]所述的光插座，其中，所述反射面配置为，使所述发光元件的光向所述耦合光射出面中的与所述耦合光的射出方向平行的方向反射，选择所述光学组件、所述光学壳体以及所述填充材料各自的折射率，并根据需要选择所述倾斜光学面及所述耦合光入射面的角度，以使所述耦合光入射面与所述耦合光射出面之间的所述耦合光的光路与所述耦合光射出面的刚刚射出的所述耦合光的光路配置于同一直线上。
[0017][3]如[2]所述的光插座，其中，以相互的折射率差在规定值以下的方式选择所述光学组件、所述光学壳体及所述填充材料各自的折射率。
[0018][4]如[I]?[3]中任意I项所述的光插座，其中，所述填充材料由紫外线固化型粘接剂构成，所述光学组件及所述光学壳体的至少一方使用紫外线透射性的材料。
[0019][5]如[I]?[4]中任意I项所述的光插座，其中，所述反射面是全反射面，用于使所述发光元件的光以比临界角大的入射角入射并且使该入射后的发光元件的光向所述倾斜光学面全反射。
[0020][6]如[I]?[5]中任意I项所述的光插座，其中，在所述光电变换装置相对面上的、与所述发光元件对应的位置，配置有使所述发光元件的光向所述反射面入射的第一透镜面，所述耦合光射出面为第二透镜面，在所述光电变换装置相对面上的、与所述受光元件对应的位置，配置有使所述监视光向所述受光元件射出的第三透镜面。
[0021][7] 一种光学模块，具备:[I]?[6]中任意一项所述的光插座；以及[I]中所述的光电变换装置。
[0022]发明效果
[0023]根据[I]的发明，进行发光元件的光的入射及监视光的射出的光电变换装置相对面形成于光学组件，射出I禹合光的I禹合光射出面形成于光学壳体，由此，能够简便且高精度地形成光电变换装置相对面及耦合光射出面。在此基础上，能够通过利用嵌合部的嵌合简便且高精度地对光学组件与光学壳体进行组装，因此，能够容易地制造确保了尺寸精度的光插座。另外，由于能够利用光学壳体遮盖光学组件的反射面，因此能够抑制反射面上附着异物及形成损伤。由此，能够确保光学性能的稳定性，能够得到较高的可靠性。
[0024]根据[2]的发明，通过确保耦合光入射面以后的耦合光的光路的直线性，从而，即使在耦合光入射面与耦合光射出面之间的光路长度上产生制造误差，也能够消除对向光传输体耦合的耦合效率的影响。另外，能够通过适宜地选择反射面处的发光元件的光的反射方向，能够比较简便地设计确保了这样的直线性的耦合光的光路
[0025]根据[3]的发明，不论倾斜光学面及耦合光入射面的角度如何，都能够使反射面与倾斜光学面之间的发光元件的光的光路与耦合光的光路位于几乎同一直线上。因此，产品检查时，在确认了光传输体中的耦合光的耦合位置的偏离的情况下，也能够减少需要用于将此偏离消除的尺寸调整的部位，也能够有助于制造的进一步容易化。
[0026]根据[4]的发明，通过将光学组件稳定且有效地固定于光学壳体内，从而能够提高机械强度及制造效率。
[0027]根据[5]的发明，能够容易地形成反射面，因此能够抑制部件件数及成本。
[0028]根据[6]的发明，通过将第一透镜面及第三透镜面形成于光学组件，将第二透镜面形成于光学壳体，从而能够简便且高精度地形成各透镜面。
[0029]根据[7]的发明，能够容易地制造确保了尺寸精度的光插座，并且能够抑制反射面上异物的附着及损伤的形成。
[0030]由此，根据本发明，与将进行发光元件的光的入射及监视光的射出的面与耦合光的射出面一体地制造的情况相比，能够简便且高精度地制造各光学面，并且通过抑制光路上附着异物及形成损伤，从而能够实现制造容易性及可靠性的提高。

【专利附图】

【附图说明】
[0031]图1是表示本发明的光学模块的概要以及作为本发明的光插座的透镜阵列的纵剖面图的示意结构图。
[0032]图2是图1所示的透镜阵列中的光学组件的仰观立体图。
[0033]图3是光学组件的仰视图。
[0034]图4是光学组件的主视图。
[0035]图5是光学组件的右视图。
[0036]图6是图1所示的透镜阵列中的光学壳体的俯视立体图。
[0037]图7是光学壳体的俯视图。
[0038]图8是光学壳体的主视图。
[0039]图9是光学壳体的左视图。
[0040]图10是光学壳体的仰视图。
[0041]图11是表示本发明的变形例的示意图。
[0042]标号说明
[0043]I光学模块
[0044]2透镜阵列
[0045]3光学组件
[0046]4光学壳体
[0047]5填充材料
[0048]7光电变换装置
[0049]8 光纤
[0050]10发光元件

【具体实施方式】
[0051]以下，参照图1?图11，对本发明的光插座及光学模块的实施方式进行说明。
[0052]在此，图1是表示了本实施方式中的光学模块I的概要、以及作为本实施方式中的光插座的透镜阵列2的纵剖面图的示意结构图。
[0053]另外，图2?图5是表示了图1所示的透镜阵列2中的后述的光学组件3的图。具体而言，图2是光学组件3的仰观立体图，图3是光学组件3的仰视图，图4是光学组件3的主视图，图5是图4所示的光学组件3的右视图。
[0054]进一步，图6?图10是表示了图1所示的透镜阵列2中的后述的光学壳体4的图。具体而言，图6是光学壳体4的俯视立体图，图7是光学壳体4的俯视图，图8是光学壳体4的主视图，图9是图8所示的光学壳体4的左视图，图10是图8所示的光学壳体4的仰视图。
[0055]返回图1，本实施方式中的透镜阵列2配置在光电变换装置7与作为光传输体的光纤8之间。图1中，光电变换装置7配置于透镜阵列2的下侧，光纤8配置于透镜阵列2的左侧。
[0056][光电变换装置的具体结构]
[0057]光电变换装置7在半导体基板9中的透镜阵列2侧的面(图1中的上面)上，具有向与该面垂直的方向(图1中的上方)射出(发光)激光La的多个发光元件10。这些发光元件10构成了上述的VCSEL(垂直共振器面发光激光器)。此外，图1中，各发光元件10沿图1中的纸面垂直方向排列。另外，光电变换装置7中，在半导体基板9的透镜阵列2侧的面上的且是图1中相对于各发光元件10的左方位置，具有多个受光元件14，该受光元件14接受用于对从各发光元件10分别射出的激光La的输出(例如，强度或光量)进行监视的监视光Lm,且数量与发光兀件10相同。此外,受光兀件14排列于与发光兀件10相同的方向，在相互对应的元件10、14彼此之间，在排列方向上的位置相互一致。即，受光元件14以与发光元件10相同的间距排列。该受光元件14也可以是光电探测器。另外，受光元件14只要至少配置I个即可，不一定与发光元件10配置相同数量，也可以比发光元件10的数量少。而且，虽然未图示，但是，在光电变换装置7上连接有控制电路，该控制电路基于由受光兀件14受光的监视光Lm的强度或光量,对从发光兀件10发光的激光La的输出进行控制。这样的光电变换装置7例如在将半导体基板9与透镜阵列2抵接的状态下，与透镜阵列2相对地进行配置。而且，该光电变换装置7例如利用卡簧等未图示的公知的固定单元安装在透镜阵列2上，由此，与透镜阵列2共同构成光学模块I。
[0058][光纤的具体结构]
[0059]另外，本实施方式的光纤8与发光元件10及受光元件14配设成相同数量，沿图1的纸面垂直方向以与发光兀件10相同的间距排列。各光纤8为相互间同一尺寸的例如多模态光纤8。各光纤8的端面8a侧的部位保持于MT连接器等多心总括型的光连接器15内。这样的光纤8例如在将光连接器15的透镜阵列2侧的端面与透镜阵列2抵接的状态下，利用未图示的公知的固定单元(例如，卡簧等)安装于透镜阵列2。
[0060]而且，透镜阵列2在配置于这样的光电变换装置7与光纤8之间的状态下，使各发光兀件10与各光纤8的端面8a光学f禹合。
[0061 ][透镜阵列的具体结构]
[0062]对透镜阵列2进一步详述，则如图1所示，透镜阵列2包括:与光电变换装置7相对而配置的透光性的光学组件3、内部包含该光学组件3的透光性的光学壳体4、配置于该光学壳体4与光学组件3之间的透光性的填充材料5。此外，如图1所示，光学壳体4通过朝向光电变换装置7侧的开口 4A，将光学组件3在光电变换装置7侧露出。
[0063]〔光学组件的详细〕
[0064]这里，首先说明光学组件3的细节，则如图1?图5所示，光学组件3具有光学组件主体17。该光学组件主体17的外形形成为，将长方体的夹住一个面的一对角部倾斜削落而成的大致六角柱形状。
[0065]S卩，如图1?图5所示，由上端水平面17a、上端左倾斜面17b、上端右倾斜面17c、下端面17d、左端面17e、右端面17f、前端面17g及后端面17h各个平面构成光学组件主体17的大致外形。上端水平面17a与下端面17d相互平行，另外，左右的端面17e、17f彼此相互平行，前后的端面17g、17h也彼此相互平行。并且，上端水平面17a及下端面17d与前后左右的端面17e?h彼此垂直。
[0066]<关于光电变换装置相对面>
[0067]在这样的光学组件主体17的下端面17d中，占有图3的中央侧的大部分范围的俯视大致矩形的部位17d’形成为比周缘部17d”更向图1的上方凹入的凹入平面。该部位17d’为进行来自发光元件10的激光La的入射及朝向受光元件14的监视光Lm的射出的光电变换装置相对面17d’。
[0068]<关于第一透镜面>
[0069]激光La对于这样的光电变换装置相对面17d’的入射可以通过光电变换装置相对面17d’的平面区域进行，但在本实施方式中，通过激光La的光束直径的控制而采用适合的方案。
[0070]即，在光电变换装置相对面17d’上、且是在与发光元件10对应的图1?图4中右端部附近位置，形成有与发光元件10相同数量(12个)的俯视为圆形的第一透镜面(凸透镜面)11。各第一透镜面11形成为，在与发光元件10对应的规定的排列方向(图1、图4中的纸面垂直方向、图3中的纵向)上排列。并且，各第一透镜面11相互以同一尺寸形成，并且以与发光元件10相同的间距形成。此外，在排列方向上位置相邻的第一透镜面11彼此也可以形成为各自的周端部相互接触。另外，如图1所示，优选各第一透镜面11上的光轴OA(I)与从分别与各第一透镜面11对应的各发光元件10射出的激光La的中心轴一致。更优选的是，各第一透镜面11上的光轴OA(I)与光电变换装置相对面17d’垂直。
[0071]如图1所示，从与各第一透镜面11对应的各发光元件10射出的激光La入射至这样的各第一透镜面11。而且，各第一透镜面11使已入射的来自各发光元件10的激光La (保持规定的扩散角的光束)会聚(折射)后向光学组件主体17内部前进。此外，各第一透镜面11，也可以使已入射的来自各发光元件10的激光La准直，或会聚成朝向前进方向光束直径逐渐增加的状态(与准直的情况相比较弱地会聚)。关于激光La的会聚的方式，例如，可以通过选择第一透镜面11的放大率或非球面系数等，来选择合适的方式。顺便一提的是，若相比于在第一透镜面11使激光La准直情况而较弱地会聚，则即使发生后述的在第二透镜面12 (参照图1)上附着异物或形成损伤的情况，也能够降低异物/损伤相对于该第二透镜面12上的光点的面积占有率。其结果，能够有效地缓和异物/损伤对耦合效率的影响。
[0072]<关于反射面>
[0073]这样，入射至各第一透镜面11并进入光学组件主体17内部的来自各发光元件10的激光La如图1所示，在光学组件主体17的内部向上方行进。
[0074]在此，如观察图1可知，在各第一透镜面11的上方(即，光学组件主体17的第一透镜面11相反侧的位置)，配置有上述的上端右倾斜面17C。该上端右倾斜面17c构成光电变换装置相对面17d’相反侧的面的一部分。
[0075]而且，在该上端右倾斜面17c中，如图1所示，形成有反射面18。
[0076]如图1所示，反射面18为随着朝向上方而朝向左方且相对于光电变换装置相对面17d’具有规定的倾斜角的倾斜面。该倾斜角也可以是以光电变换装置相对面17d’为基准(0° )，在图1中的顺时针方向的45°。
[0077]如图1所示，入射至各第一透镜面11后的来自各发光元件10的激光La从图1中的下方入射(到达)至这样的反射面18。
[0078]然后，反射面18将已入射的来自各发光元件10的激光La向图1中的左方反射。此外，该反射面18处激光La的反射方向与后述的第二透镜面12处的光纤耦合光Lc (参照图1)的射出方向平行。
[0079]这样的反射面18可以仅由上端右倾斜面17c构成，或也可以在上端右倾斜面17c上涂镀由Au、Ag、Al等构成的反射膜来构成。此外，在反射面18仅由上端右倾斜面17c构成的情况下，反射面18处的激光La的反射为全反射。在该情况下，相对于反射面18的激光La的入射角成为比与光学组件主体17的折射率对应的临界角大的角度，且该光学组件主体17的折射率与激光La的波长相应。
[0080]<关于倾斜光学面>
[0081]在相对于这样的反射面18成为激光La的反射方向侧的、图1及图4中的左方位置，配置有上述的上端左倾斜面17b。该上端左倾斜面17b构成光电变换装置相对面17d’相反侧的面的一部分。
[0082]而且，该上端左倾斜面17b为本发明中的倾斜光学面17b。
[0083]如图1及图4所示，倾斜光学面17b为随着朝向上方而朝向右方那样的相对于光电变换装置相对面17d’具有规定的倾斜角的倾斜面。该倾斜角也可以是以光电变换装置相对面17d’为基准(0° )，在图1中的逆时针方向的45°。
[0084]如图1所示，由反射面18反射后且向光学组件主体17的内部行进的来自各发光元件10的激光La，从右方入射(到达)至这样的倾斜光学面17b。
[0085]<关于反射/透射层>
[0086]在这样的倾斜光学面17b上，如图1及图4所示，配置有厚度较薄的反射/透射层20。
[0087]也可以在倾斜光学面17b上涂镀通过将由N1、Cr或Al等单一的金属构成的单层膜，或介电常数彼此不同的多个电介质(例如，T12和S12)交替层叠而得到的电介质多层膜，来形成该反射/透射层20。在该情况下，对于涂镀，可以使用镍气相沉积等公知的涂镀技术。在使用这样的涂镀的情况下，能够将反射/透射层20形成为例如I μ m以下的极薄的厚度。
[0088]如图1所示，入射至倾斜光学面17b的来自各发光元件10的激光La直接入射至这样的反射/透射层20。
[0089]而且，如图1所示，反射/透射层20将已入射的来自各发光元件10的激光La，以规定的反射率向光电变换装置相对面17d’ (下方)反射作为监视光Lm，并且以规定的透射率使其透射至光纤8侧(左方)作为应与光纤8耦合的光纤耦合光Lc。这时，由于反射/透射层20的厚度较薄，能够忽略在反射/透射层20透射的激光La的折射(看做直线前进透射)。此外，在能够得到认为光量足以用于监视激光La的输出的监视光Lm的限度内，作为反射/透射层20的反射率及透射率，能够设定为与反射/透射层20的材料或厚度等相应的所期望的值。例如，在由上述的单层膜形成反射/透射层20的情况下，也可以也根据其厚度，将反射/透射层20的反射率设为20%、透射率设为60% (吸收率20% )。另外，例如，在由上述的电介质多层膜形成反射/透射层20的情况下，也可以也根据其厚度和层数，将反射/透射层20的反射率设为10%、将透射率设为90%。
[0090]<关于第三透镜面>
[0091]这样，由反射/透射层20反射的与各发光元件10对应的监视光Lm从光电变换装置相对面17d’向各受光元件14射出。这样的来自光电变换装置相对面17d’的监视光Lm的射出，可以经由光电变换装置相对面17d’的平面区域进行，但在本实施方式中，通过监视光Lm的光束直径及射出方向的控制而使用了适合的方案。
[0092]S卩，如图1?图4所示，在光电变换装置相对面17d’上的与受光元件14对应的左端部附近位置，形成有与受光元件14相同数量的俯视为圆形的第三透镜面(凸透镜面)13。各第三透镜面13形成为，在与受光元件14对应的规定的排列方向即与第一透镜面11的排列方向相同的方向上排列。另外，各第三透镜面13相互以同一尺寸形成，并且以与各受光元件14相同的间距形成。此外，在排列方向上位置相邻的第三透镜面13彼此也可以形成为各自的周端部相互接触。
[0093]如图1所示，从光学组件主体17的内部侧与各第三透镜面13分别对应的监视光Lm入射至这样的各第三透镜面13。而且，各第三透镜面13将已入射的与各发光元件10对应的监视光Lm会聚后，向与各第三透镜面13对应的各受光元件14分别射出。
[0094]<关于光学组件侧嵌合部>
[0095]除了配置于以上这样的光学组件3的光路上的各光学元件(第一透镜面11、反射面18、上端左倾斜面17b、反射/透射层20、第三透镜面13)之外，进一步，在光学组件3中还采取了用于支持对光学壳体4的组装的单元。
[0096]S卩，如图1?图5所示，在上端水平面17a上(即，光电变换装置相对面17d’相反侧的面上的反射面18与倾斜光学面17b之间的位置)，在图1中的纸面垂直方向(图3中的纵向)设定规定的间隔而凸设有作为用于将光学组件3和光学壳体4嵌合的光学组件侧嵌合部的大致圆柱形的一对嵌合销21。这些嵌合销21形成为与上端水平面17a垂直。各嵌合销21也可以利用与光学组件主体17相同的材料和光学组件主体17 —体地形成。
[0097]但是，作为光学组件侧嵌合部，也可以采用嵌合销21以外的结构。例如，也可以在不干涉反射面18与倾斜光学面17b之间的光路的限度内，采用嵌合孔(有底孔)作为光学组件侧嵌合部。
[0098]〔光学壳体的细节〕
[0099]接着，说明光学壳体4的细节。如图1、图6?图10所示，光学壳体4的外形形成为将盒状量器反转的形状。
[0100]S卩，如图1、图6?图10所示，由顶壁部41、左侧壁部42、右侧壁部43、前侧壁部44及后侧壁部45构成光学壳体4的大致外形。左右的侧壁部42、43相互平行，另外，前后的侧壁部44、45也相互平行。并且，顶壁部41与前后左右的侧壁部42?45相互垂直。
[0101]这样的光学壳体4以从上方(光电变换装置7相反侧)及全部侧方围绕(遮盖)光学组件3的方式而将该光学组件3包含于内部。如图1所示，在内部包含了光学组件3的(组装后)状态下，顶壁部41的内壁面41a内接光学组件主体17的上端水平面17a。另夕卜，这时，如图1所示，左侧壁部42的内壁面42a内接光学组件主体17的左端面17e，并且，右侧壁部43的内壁面43a内接光学组件主体17的右端面17f。并且，这时，前侧壁部44的内壁面也可以内接光学组件主体17的前端面17g，另外，后侧壁部45的内壁面也可以内接光学组件主体17的后端面17h。并且另外，这时，如图1所示，侧壁部42?45的下端面也可以位于与光学组件主体17的下端面17d中的周缘部17d”相同的平面上。
[0102]<关于耦合光入射面>
[0103]如图1所示，这样的光学壳体4的左侧壁部42相对于光纤8而配置。
[0104]而且，如图1所示，左侧壁部42的内壁面42a中与反射/透射层20相对的部位成为耦合光入射面23。
[0105]由反射/透射层20透射的与各发光元件10对应的光纤耦合光Lc从图1的右方入射至该耦合光入射面23。
[0106]而且,入射至稱合光入射面23的与各发光兀件10对应的光纤稱合光Lc,如图1所示，在左侧壁部42的内部向左方行进。
[0107]〈关于第二透镜面〉
[0108]而且，这样在左侧壁部42的内部行进的与各发光元件10对应的光纤耦合光Lc到达左侧壁部42的外壁面42b。本实施方式中，在该外壁面42b上与各发光元件10对应的光纤耦合光Lc的到达位置，配置有作为耦合光射出面的第二透镜面12。
[0109]具体而言，如图1、图9及图10所示，在左侧壁部42的外壁面42b中，中央侧的规定范围的俯视为大致矩形的部位42b’相对于包围该部位42b’的周边侧的部位42b”，向图1中右方凹入。第二透镜面12形成于该凹入的部位42b’上。
[0110]如图9所示，第二透镜面12与第一透镜面11数量相同且形成为俯视为圆形的凸透镜面。另外，各第二透镜面12形成为，在各光纤8的端面8a的排列方向即与第一透镜面11的排列方向相同的方向上排列。并且，各第二透镜面12相互以同一尺寸形成，并且以与第一透镜面11相同的间距形成。此外，在排列方向上位置相邻的第二透镜面12彼此也可以形成为各自的周端部相互接触。另外，优选的是，各第二透镜面12上的光轴OA(2)位于与各第二透镜面12所对应的各光纤8的端面8a的中心轴相同的轴上。更优选的是，各第二透镜面12上的光轴OA(2)与左侧壁部42的外壁面42b垂直。
[0111]如图1所示，在左侧壁部42的内部行进的与各发光元件10对应的光纤耦合光Lc分别入射至这样的各第二透镜面12。
[0112]这时，与各发光元件10对应的光纤耦合光Lc的中心轴与各第二透镜面12上的光轴OA (2) —致。也就是说,本实施方式中,I禹合光入射面23与第二透镜面12之间的光纤稱合光Lc的光路和刚从第二透镜面12出射后的光纤稱合光Lc的光路(即，稱合光入射面23以后的光纤耦合光Lc的光路)配置于同一直线上。
[0113]而且,各第二透镜面12将已入射的与各发光兀件10对应的光纤稱合光Lc会聚后向与各第二透镜面12对应的各光纤8的端面8a分别射出。
[0114]〈关于光学壳体侧嵌合部〉
[0115]除了配置于以上那样的光学壳体4的光路上的各光学元件(耦合光入射面23、第二透镜面12)以外，进一步，在光学壳体4中还采取了用于支持光学组件3的组装的单元。
[0116]S卩，如图1、图6?图10所示，在顶壁部41的内壁面41a上的与上述的一对嵌合销21对应的位置，凹设有与各嵌合销21嵌合的圆孔状的一对的嵌合孔24作为光学壳体侧嵌合部。各嵌合孔24的内径形成为比嵌合销21的外径稍大。另外，各嵌合孔24形成为与顶壁部41的内壁面41a垂直。
[0117]但是，作为光学壳体侧嵌合部，也可以采用嵌合孔24以外的结构，例如，也可以采用嵌合销。
[0118]<关于光学壳体的其他结构>
[0119]并且，作为其他结构，如图1、图6?图10所示，光学壳体4中，在左侧壁部42的外壁面42b中的周边侧的部位42b”上的、相对于中央侧的部位42b’是第二透镜面12的排列方向上的两外侧的位置，凸设有一对光纤定位销26。
[0120]在将光纤8安装于透镜阵列2时，这些光纤定位销26通过插入形成于连接器15的未图示的一对的光纤定位孔中，来用于光纤8的定位。此外，优选的是，光纤定位孔为满足依据了 F12形多心光纤连接器的标准(IEC61754-5、JIS C 5981)的尺寸精度的、彼此尺寸相同的圆轮毂孔。
[0121]〔填充材料的细节〕
[0122]接着，对填充材料5的细节进行说明。如图1所示，填充材料5无间隙地填充于反射/透射层20与耦合光入射面23之间，形成反射/透射层20与耦合光入射面23之间的光纤稱合光Lc的光路。
[0123]另外，填充材料5由粘接剂构成，将光学组件3稳定地粘接于光学壳体4内。
[0124]作为这样的填充材料5，可以采用热固化型粘接剂(换言之，为热固化性树脂)及紫外线固化型粘接剂(换言之，为紫外线固化性树脂)中的任意一者。
[0125]此外，在采用紫外线固化型粘接剂的情况下，优选的是，利用紫外线透射性的材料(例如，聚碳酸酯等树脂材料)形成光学组件主体17及光学壳体4中的至少一者。若采用这样的构成，在制造透镜阵列2时(将光学组件3组装至光学壳体4时)，能够从光学组件3或光学壳体4的外部有效率地对光学组件3与光学壳体4之间预先配置的未固化的紫外线固化型粘接剂照射紫外线，因此能够使紫外线固化型粘接剂迅速固化。
[0126]〔光学组件、光学壳体、填充材料的折射率〕
[0127]如上所述，本实施方式中，稱合光入射面23以后的光纤稱合光Lc的光路配置于同一直线上。对于这样的光路的直线性，除了如上所述构成为反射面18处的激光La的反射方向与来自第二透镜面12的光纤耦合光Lc的射出方向平行以外，还通过以下那样进行确保。
[0128]S卩，本实施方式中，以相互的折射率差在规定值以下的方式选择光学组件主体17、光学壳体4及填充材料5各自的折射率。该规定值(折射率差)例如也可以是0.01。在该情况下，例如，使用0KP4 (聚碳酸酯，大阪燃气化学股份有限公司)对光学组件主体17进行射出成型，另外，同样地，使用0KP4 (聚碳酸酯，大阪燃气化学股份有限公司)对光学壳体4进行射出成型，并且，也可以采用EA-F5503 (紫外线光型粘接剂(紫外线固化性樹脂)，大阪燃气化学股份有限公司)作为填充材料5。这样构成，则能够使光学组件主体17的折射率(波长850nm)为1.590，光学壳体4的折射率(波长850nm)为1.590，填充材料5的折射率(波长850nm)为1.596，能够使相互间的折射率差为0.01以下。
[0129]根据这样的结构，若忽略反射/透射层20中的折射，则能够几乎消除向填充材料5入射时的光纤耦合光Lc的折射及向耦合光入射面23入射时的光纤耦合光Lc的折射。
[0130]其结果，不论倾斜光学面17b及耦合光入射面23的角度如何，能够使反射面18以后的激光La(Lc)的光路位于大致同一直线上。当然，也能够将耦合光入射面23以后的光纤耦合光Lc的光路配置于同一直线上。
[0131]通过这样选择折射率，使光路设计变得容易。另外，产品检查时，在确认了光纤8的端面8a处的光纤耦合光Lc的耦合位置的偏离的情况下，也能够减少需要用于将此偏离消除的尺寸调整的地方(例如，仅通过反射面18的角度调整来完成)。进而，也能够有助于制造的进一步容易化。
[0132]另外，即使在耦合光入射面23与第二透镜面12之间的光路长上产生制造误差，也能够消除对与光纤8耦合的耦合效率的影响。并且，也能够通过适宜地选择反射面18处的激光La的反射方向，来比较简便地设计确保了这样的直线性的光纤耦合光Lc的光路。
[0133]〔透镜阵列及光学模块的主要作用效果〕
[0134]根据上述结构，能够将入射至各第一透镜面11的来自各发光元件10的激光La，经反射面18反射后，由倾斜光学面17b上的反射/透射层20分别分离至各第二透镜面12侧及各第三透镜面13侧，并将分离至第三透镜面13侧的监视光Lm由第三透镜面13射出至受光元件14侧，因此，能够可靠地得到监视光Lm。
[0135]另外，根据上述结构，将第一透镜面11及第三透镜面13形成于光学组件3侧，将第二透镜面12形成于光学壳体4侧，由此，与将形成面不同的第一、第三透镜面11、13与第二透镜面12配置于单一的透镜阵列主体上的情况相比，能够简便且高精度地分别形成各透镜面11、12、13。
[0136]而且，能够在这样简便且高精度地形成了每个透镜面11、12、13的基础上，通过利用嵌合销21及嵌合孔24的嵌合简便且精度良好地将光学组件3与光学壳体4进行组装。因此，能够容易地制造确保了尺寸精度的透镜阵列2。
[0137]并且，能够利用光学壳体4遮盖光学组件3的反射面18，因此能够抑制反射面18上异物的附着损伤的形成。由此，能够确保光学性能的稳定性，进而，能够得到较高的可靠性。
[0138](变形例)
[0139]在上述在实施方式中，为了确保I禹合光入射面23以后的光纤I禹合光Lc的光路的直线性，将光学组件主体17、光学壳体4及填充材料5的折射率差构成为规定值以下，然而，利用除此以外的方案也可以确保光路的直线性。
[0140]S卩，即使在光学组件主体17、光学壳体4及填充材料5的折射率差在一定程度内较大的情况下，通过适当地设定倾斜光学面17b及耦合光入射面23的角度，也可以确保耦合光入射面23以后的光纤稱合光Lc的光路的直线性。
[0141]图11是示意性地表示这样的情况下的一例的图。
[0142]在图11的结构中，由于填充材料5的折射率较大，在向填充材料5入射时产生了较大的折射。然而，通过适当地设定耦合光入射面23相对于倾斜光学面17b的角度，并且适当地选择光学壳体4相对于光学组件主体17及填充材料5的相对折射率，能够在向耦合光入射面23入射时产生能够抵消该较大折射那样的向反方向的折射。
[0143]这样,能够使I禹合光入射面23处的折射方向，与反射面18和倾斜光学面17b之间的激光La的光路(即，设计为与来自第二透镜面12的光纤I禹合光Lc的射出方向平行的光路)平行。因此，仅进行在耦合光入射面23处的折射光的前方以同一直线状配置第二透镜面12的光轴OA (2)这样的简易的设计，就能够确保耦合光入射面23以后的光纤耦合光Lc的光路的直线性。
[0144]例如，也可以以满足下式的方式来构成，从而具体实现这样的结构。
[0145]N2.sin (B-A+arcsin{(N1/N2)sinA}〕 = N3.sinB (I)
[0146]但是，⑴式中，NI为光学组件主体17的折射率，N2为填充材料5的折射率，N3为光学壳体4的折射率。另外，A为以在图11的纵向延伸的基准线L为基准(0° )的倾斜光学面17b的角度，B为以基准线L为基准的耦合光入射面23的角度。此外，基准线L也可以与光电变换装置相对面17d’垂直。
[0147]另外，(I)式中，第一前提条件为，反射面18与倾斜光学面17b之间的激光La的光路，和稱合光入射面23以后的光纤稱合光Lc的光路,都垂直于基准线L。该第一前提条件等价于倾斜光学面17b处的入射角为A〔 °〕、耦合光入射面23处的折射角(出射角)为B〔°〕，因此成为有助于光路设计的容易化的因素。
[0148]并且，(I)式中，第二前提条件为，由于反射/透射层20极薄，因此能够忽略反射/透射层20中的折射。该第二前提条件等价于反射/透射层20的折射率能够近似为NI。即，在设反射/透射层20的折射率为N，反射/透射层20中的折射角(出射角)为Θ的情况下，考虑到第一前提条件，则光学组件主体17与反射/透射层20之间的界面中的斯涅尔定律表示为NI *sinA(光学组件主体17侧)=N - sin Θ (反射/透射层20侧)。在此,可以忽略反射/透射层20中的折射(第二前提条件)是指Θ (出射角)=A(入射角)，即光学组件主体17与反射/透射层20之间的界面中的斯涅尔定律可以表现为NI ^inA(光学组件主体17侧)=N.sinA(反射/透射层20侧)。而且，考虑到将监视光Lm反射至受光元件14侧的本发明的结构上A古0，则满足这样的等式的N只有NI。这样，能够将反射/透射层20的折射率看做NI。
[0149]并且另外，(I)式中，第三前提条件为，反射/透射层20与填充材料5之间的界面平行于倾斜光学面17b。考虑到第一前提条件及第二前提条件，则该第三前提条件等价于反射/透射层20与填充材料5之间的界面中的入射角为A。
[0150]而且，在这样的第一?第三前提条件下，能够如以下那样求(I)式。
[0151]即，首先，在反射/透射层20与填充材料5之间的界面中，在将折射角设为0t的情况下，下式近似成立。
[0152]NI.sinA = N2.sin Θ t (2)
[0153]接着，在耦合光入射面23中，在将入射角设为Θ i的情况下，下式(斯涅尔定律)成立。
[0154]N2.sin Θ i = N3.sinB (3)
[0155]接着，如图11所示，假定ΛΡ1Ρ2Ρ3及Λ P2P4P3，作为相互为相似关系的两个直角三角形。在此，ΛΡ1Ρ2Ρ3的内角ΖΡ3Ρ1Ρ2等于Β-Α。另外，考虑到根据平行线的错角的关系ΖΡ4Ρ2Ρ5等于0t，则ΛΡ2Ρ4Ρ3的内角ZP3P2P4为Θ 1-Θ t。而且，根据相似关系，内角ZP3P1P2与内角ZP3P2P4相等，所以在0t与Θ i之间下式明显成立。
[0156]Θ 1- Θ t = B-A (4)
[0157]而且，通过从⑵?(4)式中消去et、0i，能够导出(I)式。
[0158]满足(I)式的最简单的例子是，使光学组件主体17的折射率与光学壳体4的折射率一致(NI = N3)，并使倾斜光学面17b与耦合光入射面23平行(A = B)的情况。
[0159]即，在这种情况下，(I)式中，左边的B-A为0，右边的N3为NI，右边的B为A，因此，两边除以N2，则变形为下式。
[0160]sin (arcsin{(N1/N2)sinA}) = (N1/N2)sinA (I)，
[0161]因为(I)’式的两边相等，因此，可知简单的例子(NI = N3、A = B)满足(I)式。
[0162]但是，本变形例不限定于这样的简单的例子或图11所示的结构。
[0163]根据本变形例，能够缓和对光学组件主体17、填充材料5及光学壳体4要求的折射率的限制，因此能够扩大材料选择的自由度。
[0164]此外，本发明不限于上述实施方式，也可以在不破坏本发明的特征的限度内进行种种变更。
[0165]例如，在上述实施方式中，对作为光插座的透镜阵列2进行了说明，然而也可以构成为，将透镜面11、12、13、光纤8、发光元件10及受光元件14都具备单数个。
[0166]另外，本发明也适用于光波导等光纤8以外的光传输体。
[0167]本申请主张基于2012年6月5日提出的日本专利申请特愿2012-127926的优先权。该申请说明书及说明书附图中记载的内容全部引用于本申请说明书中。
[0168]工业实用性
[0169]本发明的光插座及光学模块例如对使用了光纤的光通信是有用的。
【权利要求】
1.一种光插座，在配置于光电变换装置与光传输体之间的状态下，能够将发光兀件与所述光传输体进行光学耦合，该光电变换装置具有所述发光元件和受光元件，该受光元件接受用于对从所述发光元件射出的光进行监视的监视光， 该光插座具备: 光学组件，具有透光性，与所述光电变换装置相对而配置； 光学壳体，具有透光性，其内部包含所述光学组件，并且通过朝向所述光电变换装置侧的开口使所述光学组件露出在所述光电变换装置侧；以及 填充材料，具有透光性，填充于所述光学壳体与所述光学组件之间， 所述光学组件具备: 光电变换装置相对面，使来自所述发光元件的所述光入射并使朝向所述受光元件的所述监视光射出； 反射面，其在所述光电变换装置相对面相反侧的面上，以相对于所述光电变换装置相对面具有规定的倾斜角的方式而配置，入射至所述光电变换装置相对面的所述发光元件的光到达至该反射面，该反射面使该到达后的发光元件的光向所述光传输体侧反射； 倾斜光学面，其在所述光电变换装置相对面相反侧的面上的、所述发光元件的光相对于所述反射面的反射侧的位置，以相对于所述光电变换装置相对面具有规定的倾斜角的方式而配置，由所述反射面反射后的所述发光元件的光到达至该倾斜光学面； 反射/透射层，其配置于所述倾斜光学面上，使到达所述倾斜光学面的所述发光元件的光，以规定的反射率向所述光电变换装置相对面反射作为所述监视光，并且以规定的透射率透射至所述光传输体侧作为应与所述光传输体耦合的耦合光；以及 光学组件侧嵌合部，其配置于所述光电变换装置相对面相反侧的面上的所述反射面与所述倾斜光学面之间的位置，用于将所述光学组件与所述光学壳体嵌合， 所述光学壳体具备: 耦合光入射面，其配置于与所述光传输体相对而配置的壳体侧壁部的内壁面上，使所述率禹合光入射； 耦合光射出面，其配置于所述壳体侧壁部的外壁面上，入射至所述耦合光入射面的所述耦合光到达至该耦合光射出面，该耦合光射出面使该到达后的耦合光向所述光传输体射出；以及 光学壳体侧嵌合部，其配置于从所述光电变换装置相反侧遮盖所述光学组件的壳体顶壁部中的、与所述光学组件侧嵌合部对应的位置，与所述光学组件侧嵌合部嵌合， 所述填充材料填充于所述反射/透射层与所述耦合光入射面之间。
2.如权利要求1所述的光插座，其中， 所述反射面配置为，使所述发光元件的光向所述耦合光射出面中的与所述耦合光的射出方向平行的方向反射， 选择所述光学组件、所述光学壳体以及所述填充材料各自的折射率，并根据需要选择所述倾斜光学面及所述耦合光入射面的角度，以使所述耦合光入射面与所述耦合光射出面之间的所述耦合光的光路与所述耦合光射出面的刚刚射出的所述耦合光的光路配置于同一直线上。
3.如权利要求2所述的光插座，其中， 以相互的折射率差在规定值以下的方式选择所述光学组件、所述光学壳体及所述填充材料各自的折射率。
4.如权利要求1?3中任意一项所述的光插座，其中， 所述填充材料由紫外线固化型粘接剂构成， 所述光学组件及所述光学壳体的至少一方使用紫外线透射性的材料。
5.如权利要求1?4中任意一项所述的光插座，其中， 所述反射面是全反射面，用于使所述发光元件的光以比临界角大的入射角入射并使该入射后的发光元件的光向所述倾斜光学面全反射。
6.如权利要求1?5中任意一项所述的光插座，其中， 在所述光电变换装置相对面上的、与所述发光元件对应的位置，配置有使所述发光元件的光向所述反射面入射的第一透镜面， 所述耦合光射出面为第二透镜面， 在所述光电变换装置相对面上的、与所述受光元件对应的位置，配置有使所述监视光向所述受光元件射出的第三透镜面。
7.一种光学模块，具备: 权利要求1?6中任意一项所述的光插座；以及 权利要求1中所述的光电变换装置。
【文档编号】G02B6/42GK104350406SQ201380029148
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年6月3日 优先权日:2012年6月5日
【发明者】森冈心平, 涉谷和孝, 棚泽昌弘 申请人:恩普乐股份有限公司