专利名称：光学模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光学模块。
背景技术：
像表面发光激光器这样的发光元件具有根据环境温度等的条件变动光输出的特性。因此，存在以下情况在使用发光元件的光学模块中具备受光元件，其中，该受光元件具有用于检测从发光元件射出的激光的一部分，并监视光输出值的光检测功能。为了将从发光元件射出的激光的一部分导向受光元件，需要具备多个透镜或反射面这样构造的光学部件。但是，存在为了制造包括这样的光学部件的光学模块，不仅必须准备多个光学部件，而且还存在制造工序复杂化的问题。
专利文献1日本特开2004-319877号公报发明内容本发明的目的在于提供一种可以简化制造工序的光学模块。
本发明涉及的光学模块包括发光元件；光学部件，包括将上述发光元件发射的光进行会聚的第一透镜面、反射该第一透镜面会聚的光的一部分并使其他部分透过的反射面、以及透过上述反射面反射的光的折射面；以及受光元件，接收透过上述折射面的光，其中，上述第一透镜面及上述折射面是同轴的旋转面，上述第一透镜面在中央部位上具有凸部，俯视观察时，上述折射面形成在包围上述第一透镜面的区域上。
在本发明涉及的光学模块中，光学部件由于包括由同轴的旋转面构成的第一透镜面及折射面，所以可以简化光学部件的制造工序。
在本发明涉及的光学模块中，上述折射面可以作为会聚上述反射面反射的光的第二透镜面而发挥作用。
在本发明涉及的光学模块中，上述折射面可以呈沿着圆锥侧面的形状。
在本发明涉及的光学模块中，上述光学部件还可以包括对透过上述反射面的光进行会聚的第三透镜面。
在本发明涉及的光学模块中，上述光学部件还可以包括用于支承光纤的套筒，其中，上述光纤用于使第三透镜面会聚的光射入。
在本发明涉及的光学模块中，上述发光元件和上述受光元件可以被同一基板所支承。
在本发明涉及的光学模块中，上述折射面可以邻接上述第一透镜面的外周。
在本发明涉及的光学模块中，透过上述第一透镜面的光的光轴与透过上述折射面的光的光轴可以具有不同的方向。
在本发明涉及的光学模块中，俯视观察时，上述第一透镜面可以呈圆形。
在本发明涉及的光学模块中，上述光学部件在上述第一透镜面和上述反射面之间可以具有凹部，其中，上述凹部被设置在与上述发光元件发射的光的光轴大致垂直的方向上。
在本发明涉及的光学模块中，上述反射面可以构成上述凹部的内壁。
在本发明涉及的光学模块中，上述凹部的内壁可以包括底部、上述反射面、与该反射面相对的透过面，上述反射面和上述透过面可以以越远离上述底部、间隔越宽的方式相对。
在本发明涉及的光学模块中，上述透过面可以不垂直于上述发光元件发射的光的光轴。
即，上述透过面相对于上述发光元件发射的光的光轴可以具有不足90度的角度。上述透过面相对于上述发光元件发射的光的光轴可以具有大于90度的角度。
在本发明涉及的光学模块中，上述受光元件可以具有监视由发光元件产生的光输出的功能，并可以根据上述受光元件监视的光输出，调整提供给上述发光元件的电流。
图1是模式地示出了本实施例涉及的光学模块的剖面图。
图2是模式地示出了本实施例涉及的光学模块的侧视图。
图3是模式地示出了本实施例涉及的光学模块的放大图。
图4是模式地示出了本实施例涉及的光学模块的俯视图。
图5是模式地示出了本实施例涉及的光学模块的放大图。
图6是模式地示出了第一变形例涉及的光学模块的剖面图。
图7是模式地示出了第二变形例涉及的光学模块的剖面图。
图8是模式地示出了第三变形例涉及的光学模块的放大图。
具体实施例方式
下面，将参照附图对本发明的优选实施例进行说明。
图1是模式地示出了本实施例涉及的光学模块100的剖面图。图2是模式地示出了本实施例涉及的光学模块100的侧视图。图1是图2的I-I剖面的示意图。
光学模块100包括发光元件30、作为光学部件一例的带有透镜的连接器50、受光元件40、组件(package)10。
发光元件30发出激光。发光元件30可以例如是表面发光型半导体激光器。发光元件30被设置在后述的组件10的内部。受光元件40只要可以将接收到的光转换成电流即可，可以是例如pin光电二极管。受光元件40被设置在组件10的内部，并与发光元件30设置在同一面上。在本实施例中，受光元件40和发光元件30被设置在同一基板32上。在基板32上设置有配线(没有图示)，用于电连接各个发光元件30和导线12，以及电连接各个受光元件40和导线12。
在此，发光元件30的光输出主要是由施加给发光元件30的偏置电压来确定的。尤其，发光元件30的光输出因发光元件30的周围温度和发光元件30的寿命的不同而产生较大变化。因此，在发光元件30上需要维持规定的光输出。
所以，在本实施例涉及的光学模块100中，监视发光元件30的光输出，并根据在受光元件40上发生的电流值来调整施加在发光元件30上的电压值。由此，可以调整流过发光元件30内的电流值，并且，在发光元件30中可以维持规定的光输出。向施加在发光元件30上的电压值反馈发光元件30的光输出的控制是使用与导线12进行电连接的外部电子电路(驱动电路未图示)而加以实施的。
即，受光元件40通过将由发光元件30产生的光转换成电流，可以监视发光元件30的光输出。具体而言，受光元件40吸收由发光元件30产生的光的一部分，并通过该吸收的光发生光激发，从而发生电子及空穴。而且，通过从元件外部施加的电场，电子及空穴通过被分别移动至电极，从而被转换成电流。外部电子电路可以根据该电流值确定施加给发光元件30的电压值。如此，通常通过受光元件40监视发光元件30的光输出，可以在发光元件30上维持规定的光输出。
组件10密封发光元件30及受光元件40。组件10包括框体11和盖部件20。对于框体11的材料没有特别的限定，可以例如由陶瓷或者金属构成。而且，在框体11上设置有配线(未图示)，用于电连接各个发光元件30和导线12，以及电连接各个受光元件40和导线12。配线从框体11的上面到下面连续地形成。
盖部件20被设置为盖住由框体11的框围起的开口部，并连接固定于框体11。盖部件20可由能透过发光元件30发出或接收的光的透明基板构成，例如可以由玻璃基板构成。
下面，将使用图1至图5对带有透镜的连接器50进行详细的说明。图3是图1的区域III的放大图。图4是从发光元件30侧(下方)观察图3中的带有透镜的连接器50时的俯视图。图5是图1的区域V的放大图。带有透镜的连接器50包括第一透镜面52、反射面56、折射面(第二透镜面)54、第三透镜面58。
第一透镜面52会聚发光元件30发出的光。第一透镜面52是在中央部位上具有凸部的非球面透镜，具有准直(collimator)功能。即，如图1所示，第一透镜面52将发光元件30发出的发散光转换成平行光或者会聚光。第一透镜面52被配置在从发光元件30发出的激光的光路上、即发光元件30的上方。如图3及图4所示，第一透镜面52是可以以直线A为轴而旋转曲线的旋转面，俯视观察时呈圆形。
反射面56反射由第一透镜面52会聚的光的一部分，并使其他部分透过。即，反射面56具有作为半透半反镜的功能。透过和反射的比例没有特别的限定，但是优选透过的比例较大，反射的比例可以为数个百分比左右。在反射面56和第一透镜面52之间存在有空间。由于该空间和带有透镜的连接器50之间的折射率不同，所以可以通过反射面56使光反射。
折射面54透过反射面56反射的光。而且，折射面54也可以会聚反射面56反射的光。折射面54被设置在第一透镜面52的周围，并如图3及图4所示，当俯视观察时，折射面54的形状可以呈环状，可以是以上述的直线A为轴旋转直线或者曲线的旋转面。折射面54的形状为将由反射面56反射的光射入到受光元件40且不射入到发光元件30这样的形状即可，并没有特别的限制，例如可以是圆锥的侧面的形状。通过折射面54具有这样的形状，在圆锥的圆周方向上可以会聚光，并可提高受光元件40的监视精度。
第三透镜面58会聚反射面56透过的光。具体而言，第三透镜面58会聚反射面56透过的光，以便在套筒60的底面(光纤72的端部)上光被会聚。由此，可以提高发光元件30和后述的光纤72的光耦合效率。
带有透镜的连接器50还包括套筒60。套筒60被设置在与第三透镜面58相对的位置上，并支承光纤72。套筒60可以例如沿光轴方向形成，通过插入套圈(ferrule)70，可以支承光纤72。
带有透镜的连接器50还包括第一凹部64。第一凹部64被倒着设置在与套筒60相对的位置上。通过在第一凹部64的内侧设置组件10，从而在带有透镜的连接器50中嵌入组件10。也可以通过在第一凹部64的内壁上涂敷粘着剂等，从而固定组件10。第一凹部64的平面形状是沿着组件10侧面的形状，例如可以是矩形。
带有透镜的连接器50还包括第二凹部62。第二凹部62形成在与光轴大致垂直的方向上、带有透镜的连接器50的侧面上。如图1所示，优选将第二凹部62设置在相对于光轴的对称的位置上。由此，在制造光学模块100时或者制造后，保持部件可以通过第二凹部62夹持带有透镜的连接器50。
带有透镜的连接器50还包括第三凹部66。第三凹部66被设置在第一透镜面52和反射面56之间。第三凹部66以光可透过其内部的方式被设置在与光轴大致垂直的方向上。第三凹部66的内壁的一部分可以作为反射面56而发挥作用。换言之，反射面56可以构成第三凹部66的内壁的一部分。由此，可以使作为带有透镜的连接器50的树脂材料和空气之间的界面作为反射面56而发挥作用。
更具体地说，第三凹部66的内壁包括反射面56、底部55、与反射面56相对的透过面57。反射面56和透过面57以越远离底部55、间隔越宽的方式相对。即，如图5所示，透过面57的垂线C和反射面56所形成的角度θ1可以小于等于90°。由此，当例如通过金属制作带有透镜的连接器50时，可以易于从金属上拔出带有透镜的连接器50。而且，透过面57由于被设置在作为带有透镜的连接器50的树脂材料和空气之间的界面上，所以与反射面56一样，透过面57反射由第一透镜面52会聚的光的一部分，并使其他部分透过。透过和反射的比例没有特别的限制，优选透过的比例较大，反射的比例越小越好。将透过面57和第一透镜面52会聚的光的光轴B之间的夹角定为角度θ2，角度θ2优选不是90°，例如如图5所示，可以比90°大。由于角度θ2不是90°，所以可以防止由透过面57反射的光59返回发光元件30。而且，由于角度θ2大于90°，所以可以防止由于由透过面57反射的光59朝向与受光元件40相反的侧而导致光59射入受光元件40。
带有透镜的连接器50一体包括第一透镜面52、反射面56、折射面54、第三透镜面58、套筒60、第一凹部64、第二凹部62、第三凹部66。带有透镜的连接器50可以由树脂材料构成。作为树脂材料选择可透光的材料，例如可以采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、环氧树脂、酚醛树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯、苯基甲基丙烯酸酯、氟聚合物、聚醚酰亚胺(PEI)等。
根据本实施例涉及的光学模块100，由于带有透镜的连接器50一体包括第一透镜面52、反射面56、折射面54，所以只要将该带有透镜的连接器50安装在发光元件30及受光元件40上即可，无需在组件10内设置半透半反镜等就可以使受光元件40监视发光元件30。
而且，在本实施例涉及的光学元件100中，邻接第一透镜面52的外周设置有折射面54。由此，可以将发光元件30和受光元件40配置在邻接的位置上。而且，由于可使光在与反射面56大致垂直方向上射入，所以可以减小光反射的偏光依存性。因此，可以提高受光元件40的监视精度，并可以提高光学模块100的可靠性。
而且，在本实施例涉及的光学模块100中，第一透镜面52和折射面54是同轴的旋转面。由此，成形带有透镜的连接器50时所使用的金属可以通过一次切削处理进行制造，从而可以简化制造工序。
下面，对本实施例涉及的第一变形例进行说明。图6是模式地示出了第一变形例涉及的光学模块200的剖面图，其与图1相对应。
第一变形例涉及的光学模块200的带有透镜的连接器的形状与本实施例涉及的光学模块100有所不同。具体而言，带有透镜的连接器150在包括用于插入套圈等的套筒这点上与带有透镜的连接器50不同。
而且，第一变形例涉及的带有透镜的连接器150在第三透镜面58的基础上还包括第四透镜面158。第四透镜面158与第三透镜面58一样，可以会聚透过反射面56的光。
对于上述以外的光学模块200的结构，由于与上述的光学模块100的结构相同所以省略对其的说明。
下面，对本实施例涉及的第二变形例进行说明。图7是示出了第二变形例涉及的带有透镜的连接器250的剖面图，其与图3相对应。第二变形例涉及的带有透镜的连接器250的折射面254的形状在不是圆锥侧面的形状这点与本实施例涉及的带有透镜的连接器50不同。如图3所示，在带有透镜的连接器50中，折射面54是以直线A为轴旋转直线的旋转面，但是与之相反，如图7所示，带有透镜的连接器250中的折射面254是以直线A为轴旋转曲线的旋转面。而且，如图7所示，折射面254由于具有较缓的凸形状，所以不仅是圆周方向，即使在与圆周垂直的方向上也可以会聚光。
对于上述以外的带有透镜的连接器250的结构，由于与上述的带有透镜的连接器50的结构相同所以省略对其的说明。
下面，对本实施例涉及的第三变形例进行说明。图8是示出了第三变形例涉及的带有透镜的连接器350的剖面图，其与图5相对应。第三变形例涉及的带有透镜的连接器350在透过面57和第一透镜面52会聚的光的光轴B所形成的角度θ3未满90°这点上与本实施例涉及的带有透镜的连接器50不同。
如上所述，对本发明进行了说明，但是本发明不限定于上述的实施例。例如，本发明包括与在实施例中说明的构成实质性相同的构成(例如，作用、方法及结果相同的构成，或者目的及结果相同的构成)。并且，本发明还包括替换了本实施例说明的结构中的非本质部分的构成。而且，本发明还包括与本实施方式说明的构成发挥相同作用效果的构成，或者，可以实现相同目的的构成。并且，本发明还包括在本实施方式所说明的构成中添加有公知技术的构成。
附图标记说明10 组件11 框体12 导线20 盖部件
30 发光元件32 基板40 受光元件50 带有透镜的连接器52 第一透镜面 54 折射面(第二透镜面)55 底部56 反射面57 透过面 58 第三透镜面60 套筒62 第二凹部64 第一凹部66 第三凹部70 套圈72 光纤100 光学模块158 第四透镜面200 光学模块
权利要求
1.一种光学模块，包括发光元件；光学部件，包括将所述发光元件发射的光进行会聚的第一透镜面、反射该第一透镜面会聚的光的一部分并使其他部分透过的反射面、以及透过所述反射面反射的光的折射面；以及受光元件，接收透过所述折射面的光，其中，所述第一透镜面及所述折射面是同轴的旋转面，所述第一透镜面在中央部位上具有凸部，俯视观察时，所述折射面形成在包围所述第一透镜面的区域上。
2.根据权利要求1所述的光学模块，其中，所述折射面作为会聚所述反射面反射的光的第二透镜面而发挥作用。
3.根据权利要求1或2所述的光学模块，其中，所述折射面呈沿着圆锥侧面的形状。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学模块，其中，所述光学部件还包括对透过所述反射面的光进行会聚的第三透镜面。
5.根据权利要求4所述的光学模块，其中，所述光学部件还包括用于支承光纤的套筒，其中，所述光纤用于使第三透镜面会聚的光射入。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光学模块，其中，所述发光元件和所述受光元件被同一基板所支承。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的光学模块，其中，所述折射面邻接所述第一透镜面的外周。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的光学模块，其中，透过所述第一透镜面的光的光轴与透过所述折射面的光的光轴具有不同的方向。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的光学模块，其中，俯视观察时，所述第一透镜面呈圆形。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的光学模块，其中，所述光学部件在所述第一透镜面和所述反射面之间具有凹部，其中，所述凹部被设置在与所述发光元件发射的光的光轴大致垂直的方向上。
11.根据权利要求10所述的光学模块，其中，所述反射面构成所述凹部的内壁。
12.根据权利要求11所述的光学模块，其中，所述凹部的内壁包括底部、所述反射面、与该反射面相对的透过面，所述反射面和所述透过面以越远离所述底部、间隔越宽的方式相对。
13.根据权利要求12所述的光学模块，其中，所述透过面相对于所述发光元件发射的光的光轴具有不足90度的角度。
14.根据权利要求12所述的光学模块，其中，所述透过面相对于所述发光元件发射的光的光轴具有大于90度的角度。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的光学模块，其中，所述受光元件具有监视由所述发光元件产生的光输出的功能，根据所述受光元件监视的光输出，调整提供给所述发光元件的电流。
全文摘要
本发明提供了一种可以简化制造工序的光学模块。本发明涉及的光学模块(100)包括发光元件(30)；光学部件(50)，包括将发光元件发射的光进行会聚的第一透镜面(52)、反射该第一透镜面会聚的光的一部分并使其他部分透过的反射面(56)、以及透过反射面反射的光的折射面(54)；以及受光元件(40)，接收透过折射面的光，其中，第一透镜面及折射面是同轴的旋转面，第一透镜面在中央部位上具有凸部，俯视观察时，折射面呈包围第一透镜面的环形。
文档编号H01S5/022GK101079535SQ20071010521
公开日2007年11月28日 申请日期2007年5月21日 优先权日2006年5月23日
发明者长坂公夫 申请人:精工爱普生株式会社