光插座及光模塊的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及光插座及光模塊，該光模塊具有該光插座。光插座及光模塊具有：使光入射的第一光學(xué)面；使光沿著基板反射的反射面；將來(lái)自反射面的光分離為監(jiān)視光和信號(hào)光的光分離部；使監(jiān)視光向受光元件側(cè)射出的第二光學(xué)面；以及使信號(hào)光射出的第三光學(xué)面。光分離部具有包含垂直的分割透射面、傾斜的分割反射面、以及平行的分割臺(tái)階面的多個(gè)分離單元。光分離部中，在由反射面反射的光的入射區(qū)域內(nèi)配置4～6個(gè)分離單元。相對(duì)于包含分割反射面的虛擬平面，分割透射面與分割臺(tái)階面之間的邊界線的高度為13～21μm。
【專(zhuān)利說(shuō)明】光插座及光模塊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光插座1-6061)1:8016)及具有其的光模塊。

【背景技術(shù)】
[0002]以往，在使用光纖的光通信中，使用具有面發(fā)光激光器(例如，70821 ^6^1031
8111-^806 ￡11111:1:1118 1^1861'，垂直腔面發(fā)射激光器)等發(fā)光元件的光模塊。光模塊具有使從發(fā)光元件射出的包含通信信息的光入射至光纖的端面的光插座。
[0003]另外，作為光模塊，有以針對(duì)溫度變化使發(fā)光元件的輸出特性穩(wěn)定化或光輸出的調(diào)整為目的，構(gòu)成為對(duì)從發(fā)光元件射出的光的強(qiáng)度或光量進(jìn)行監(jiān)視0110111^)10的光模塊。
[0004]例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2中記載了內(nèi)部包含發(fā)光元件和監(jiān)視用的受光元件的封裝型光電轉(zhuǎn)換裝置。在封裝型光電轉(zhuǎn)換裝置中，利用封裝的玻璃窗使從發(fā)光元件射出的光的一部分作為監(jiān)視光向受光元件側(cè)反射。但是，專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2中記載的封裝型光電轉(zhuǎn)換裝置若是高頻驅(qū)動(dòng)，則有時(shí)出現(xiàn)由于從與發(fā)光元件連接的布線泄漏電磁波而產(chǎn)生串?dāng)_(01-0881:81^)的情況。在這種情況下，難以對(duì)應(yīng)10(?%以上的高速通信。進(jìn)而，使用封裝型光電轉(zhuǎn)換裝置的光模塊難以小型化。
[0005]相對(duì)于此，在電路基板安裝有發(fā)光元件的基板安裝型光電轉(zhuǎn)換裝置不會(huì)如封裝型光電轉(zhuǎn)換裝置那樣產(chǎn)生串?dāng)_，具有能夠削減部件件數(shù)、成本以及能夠小型化等優(yōu)點(diǎn)。但是，基板安裝型光電轉(zhuǎn)換裝置由于不具有玻璃窗，難以在發(fā)光元件側(cè)具備產(chǎn)生監(jiān)視光的功能。
[0006]針對(duì)這種問(wèn)題，例如在專(zhuān)利文獻(xiàn)3中提出了如下光模塊，即，在光插座配置用于使從發(fā)光元件射出的光的一部分作為監(jiān)視光向受光元件側(cè)反射的反射面。由此，實(shí)現(xiàn)了伴隨發(fā)光元件的輸出監(jiān)視的穩(wěn)定的高速通信。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008]專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0009]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2000-340877號(hào)公報(bào)
[0010]專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)2004-221420號(hào)公報(bào)
[0011]專(zhuān)利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2008-151894號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]在專(zhuān)利文獻(xiàn)3記載的光模塊中，從發(fā)光元件射出的光以在光纖的端面成為與光電轉(zhuǎn)換裝置的基板垂直的方向的方式被從光插座取出。但是，根據(jù)光模塊的使用形態(tài)不同，有時(shí)要求將從發(fā)光兀件射出的光以在光纖的端面成為沿著基板的方向的方式從光插座取出。在這種情況下，需要與專(zhuān)利文獻(xiàn)3記載的發(fā)明不同的方法。
[0013]本發(fā)明的目的在于，提供能夠在取出用于對(duì)發(fā)光元件進(jìn)行監(jiān)視的監(jiān)視光的同時(shí)，使從發(fā)光元件射出的光向沿著基板的方向射出的光插座以及具有其的光模塊。
[0014]本發(fā)明的光插座，其配置于光電轉(zhuǎn)換裝置和光纖之間，用于將發(fā)光元件和所述光纖的端面進(jìn)行光學(xué)結(jié)合，該光電轉(zhuǎn)換裝置中在基板上配置有所述發(fā)光元件以及用于監(jiān)視從所述發(fā)光元件射出的光的受光元件，該光插座具有:第一光學(xué)面，使從所述發(fā)光元件射出的光入射；反射面，使從所述第一光學(xué)面入射的光向沿著所述基板的方向反射；凹部，其具有使由所述反射面反射的光的一部分射出的射出區(qū)域和使從所述射出區(qū)域射出的光再次入射的入射面；光分離部，配置在所述射出區(qū)域，將由所述反射面反射的光分離為朝向所述受光元件的監(jiān)視光和朝向所述光纖的端面的信號(hào)光，使所述監(jiān)視光向所述受光元件反射，使所述信號(hào)光向所述凹部射出；第二光學(xué)面，使由所述光分離部分離后的所述監(jiān)視光向所述受光元件射出；以及第三光學(xué)面，使在從所述光分離部射出之后從所述入射面再次入射的所述信號(hào)光向所述光纖的端面射出，所述光分離部具有多個(gè)分離單元，該多個(gè)分離單元的每個(gè)分離單元具有一個(gè)作為相對(duì)于由所述反射面反射的光的光軸傾斜的傾斜面的分割反射面、一個(gè)作為與所述光軸垂直的垂直面的分割透射面、以及一個(gè)作為與所述光軸平行的平行面的分割臺(tái)階面，而且所述分割反射面、所述分割臺(tái)階面以及所述分割透射面排列在所述分割反射面的傾斜方向亦即第一方向，在所述光分離部中，多個(gè)所述分離單元排列在所述第一方向，多個(gè)所述分割反射面配置于同一虛擬平面上且使由所述反射面反射的光的一部分向所述第二光學(xué)面反射，多個(gè)所述分割透射面使分別由所述反射面反射的光的一部分向所述凹部透射，多個(gè)所述分割臺(tái)階面分別將所述分割反射面和所述分割透射面連接，所述光分離部中，多個(gè)所述分離單元配置成在由所述反射面反射的光入射的區(qū)域內(nèi)存在4?6個(gè)所述分離單元，所述分割透射面與所述分割臺(tái)階面的邊界線相對(duì)于所述虛擬平面的高度在13?21 ^ III的范圍內(nèi)。
[0015]本發(fā)明的光模塊具有:具有發(fā)光元件以及用于監(jiān)視從所述發(fā)光元件射出的光的受光元件的光電轉(zhuǎn)換裝置；以及本發(fā)明涉及的光插座。
[0016]具有本發(fā)明的光插座的光模塊能夠?qū)陌l(fā)光元件射出的光進(jìn)行監(jiān)視并且簡(jiǎn)便且適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)將從發(fā)光元件射出的光在光纖的端面在沿著基板的方向取出的光發(fā)送。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明實(shí)施方式1的光模塊的剖面圖(光路圖)，
[0018]圖2八、圖28是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的光插座的結(jié)構(gòu)的圖，
[0019]圖3八、圖38是表示光分離部的結(jié)構(gòu)的圖，
[0020]圖4八、圖48是表示光分離部的結(jié)構(gòu)的局部放大圖，
[0021]圖5八、圖58是表示光分離部的結(jié)構(gòu)的圖，
[0022]圖6八、圖68是表示分離單元的配置或高度與信號(hào)光以及監(jiān)視光的光量的變動(dòng)量之間的關(guān)系的曲線圖，
[0023]圖7是本發(fā)明實(shí)施方式2的光模塊的剖面圖(光路圖)，以及
[0024]圖8八?圖80是表不本發(fā)明實(shí)施方式2的光插座的結(jié)構(gòu)的圖。
[0025]符號(hào)說(shuō)明
[0026]100、500 光模塊
[0027]200、700光電轉(zhuǎn)換裝置
[0028]210半導(dǎo)體基板
[0029]220發(fā)光元件
[0030]230受光元件
[0031]240控制單元
[0032]300、600 光插座
[0033]310第一光學(xué)面
[0034]320反射面
[0035]330光分離部
[0036]331分割反射面
[0037]332分割透射面
[0038]333分割臺(tái)階面
[0039]335 分離單元
[0040]340第二光學(xué)面
[0041]350第三光學(xué)面
[0042]360 第一凹部
[0043]370 第二凹部
[0044]380第三凹部
[0045]381 入射面
[0046]390光纖安裝部
[0047]391第四凹部
[0048]392第五凹部
[0049]400 光纖
[0050]410 端面
[0051]420 箍
[0052]610連接器
[0053]I從發(fā)光兀件射出的光
[0054]1111 監(jiān)視光
[0055]18信號(hào)光
[0056]8虛擬平面

【具體實(shí)施方式】
[0057]以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。
[0058]〔實(shí)施方式1]
[0059](光模塊的結(jié)構(gòu))
[0060]圖1是本發(fā)明實(shí)施方式1的光模塊100的剖面圖。圖1中，為了表不光插座300內(nèi)的光路，省略了光插座300剖面上的陰影線。
[0061]如圖1所示，光模塊100具有:包含發(fā)光元件220的基板安裝型的光電轉(zhuǎn)換裝置200 ；以及光插座300。光模塊100通過(guò)在光插座300連接光纖400而被使用。光電轉(zhuǎn)換裝置200及光插座300通過(guò)粘接劑(例如，熱/紫外線固化性樹(shù)脂)等公知的固定方式而被固定。而且，光插座300以配置于光電轉(zhuǎn)換裝置200與光纖400之間的狀態(tài)，將發(fā)光元件220與光纖400的端面410光學(xué)結(jié)合。
[0062]光電轉(zhuǎn)換裝置200具有半導(dǎo)體基板210、發(fā)光元件220、受光元件230以及控制單元 240。
[0063]發(fā)光兀件220配置于半導(dǎo)體基板210上，向與半導(dǎo)體基板210的表面垂直的方向射出激光匕發(fā)光元件220例如是垂直共振腔面發(fā)光激光器0(^20。
[0064]受光元件230配置于半導(dǎo)體基板210的與配置有發(fā)光元件220的面相同的面上，接受用于監(jiān)視從發(fā)光元件220射出的激光[的輸出(例如，強(qiáng)度和光量)的監(jiān)視光匕。受光元件230例如是光電探測(cè)器(￠1101:0(161:6(31:010。
[0065]控制單元240配置于半導(dǎo)體基板210的與配置有發(fā)光元件220以及受光元件230的面相同的面上，通過(guò)圖外的布線與發(fā)光元件220及受光元件230電連接?？刂茊卧?40基于由受光兀件230接受的監(jiān)視光匕的強(qiáng)度或光量，對(duì)從發(fā)光兀件220射出的激光I的輸出進(jìn)行控制。
[0066]光插座300以第一光學(xué)面310與發(fā)光兀件220相對(duì)且第二光學(xué)面340與受光兀件230相對(duì)的方式，配置于光電轉(zhuǎn)換裝置200上。光插座300由透光性材料制成，例如通過(guò)射出成型而一體制造。光插座300使從光電轉(zhuǎn)換裝置200的發(fā)光元件220射出的光I從第一光學(xué)面310入射至內(nèi)部,并將光I分離為監(jiān)視光匕與信號(hào)光匕。而且，光插座300使監(jiān)視光1111從第二光學(xué)面340向光電轉(zhuǎn)換裝置200的受光兀件230射出，使信號(hào)光[8從第三光學(xué)面350向光纖400的端面410射出。
[0067]本實(shí)施方式的光模塊100的主要特征在于光插座300的結(jié)構(gòu)。因此，對(duì)光插座300另外詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。
[0068]如上所述,光插座300中連接有光纖400。光纖400為單模態(tài)方式或多模態(tài)方式的光纖。
[0069](光插座的結(jié)構(gòu))
[0070]圖2八是光插座300的俯視圖，圖28是光插座300的仰視圖。如圖1和圖2所示，光插座300為大致長(zhǎng)方體形狀的部件。光插座300使用對(duì)在光通信中使用的波長(zhǎng)的光具有透光性的材料而形成。作為這種材料的例子，包括聚醚酰亞胺$￡1)和環(huán)狀烯烴樹(shù)酯等透明樹(shù)脂。光插座300例如可以通過(guò)射出成型而一體制造。
[0071]首先，以該長(zhǎng)方體的六個(gè)面(頂面、底面、正面、背面、右側(cè)面及左側(cè)面)為基準(zhǔn)，對(duì)光插座300的形狀進(jìn)行說(shuō)明。在以下的說(shuō)明中，將光插座300的光纖400側(cè)的面作為“右側(cè)面”進(jìn)行說(shuō)明。此外，在通過(guò)射出成型而一體制造光插座300的情況下，也可以為了脫模而在右側(cè)面和左側(cè)面形成錐形。
[0072]如圖1和圖28所示，在底面形成有四角錐臺(tái)形狀的第一凹部360。第一凹部360是容納發(fā)光元件220、受光元件230以及控制單元240的空間。第一凹部360的底面與半導(dǎo)體基板210的表面平行。在第一凹部360的底面，以與發(fā)光兀件220相對(duì)的方式形成有第一光學(xué)面310，以與受光元件230相對(duì)的方式形成有第二光學(xué)面340。此外，并不對(duì)第一凹部360的形狀進(jìn)行特別的限定，例如也可以是長(zhǎng)方體形狀。
[0073]另外，在頂面以在長(zhǎng)方體的長(zhǎng)度方向排列的方式形成有五角柱形狀的第二凹部370以及大致五角柱形狀的第三凹部380。第二凹部370的內(nèi)側(cè)面的一部分作為反射面320而發(fā)揮功能。另一方面，第三凹部380的內(nèi)側(cè)面的一部分作為光分離部330(射出區(qū)域)而發(fā)揮功能，與光分離部330相對(duì)的內(nèi)側(cè)面作為入射面381而發(fā)揮功能。此外，對(duì)于第二凹部370的形狀，只要能夠?qū)⒎瓷涿?20配置在規(guī)定的位置，并不進(jìn)行特別的限定。另外，對(duì)于第三凹部380的形狀，同樣，只要能夠?qū)⒐夥蛛x部330以及入射面381配置在規(guī)定的位置，不進(jìn)行特別的限定。
[0074]并且，在右側(cè)面設(shè)置有用于連接光纖400的筒形狀的光纖安裝部390。光纖安裝部390具有:圓柱形狀的第四凹部391 ；以及形成于第四凹部391的底面的圓柱形狀的第五凹部392。第四凹部391是用于安裝在光纖400的端部安裝的圓筒形狀的箍6)420的部位。光纖400的端部以被安裝有箍420的狀態(tài)插入到光纖安裝部390(第四凹部391),由此，配置成與半導(dǎo)體基板210的表面平行。在第五凹部392的底面以與所安裝的光纖400的端面410相對(duì)的方式形成有第三光學(xué)面350。
[0075]接著，對(duì)光插座300的光學(xué)構(gòu)成要素進(jìn)行說(shuō)明。
[0076]如圖1和圖2所不，光插座300具有第一光學(xué)面310、反射面320、光分離部330、第二光學(xué)面340、入射面381以及第三光學(xué)面350。
[0077]第一光學(xué)面310以與發(fā)光元件220相對(duì)的方式配置于光插座300的底面?zhèn)取Ｔ诒緦?shí)施方式中，第一光學(xué)面310為凸透鏡面。第一光學(xué)面310的俯視形狀為圓形。第一光學(xué)面310使從發(fā)光元件220射出的激光I入射至光插座300內(nèi)。此時(shí)，第一光學(xué)面310將激光[變換為準(zhǔn)直光((30111111社6(1 11曲0匕在以下的說(shuō)明中，將變換得到的準(zhǔn)直光[的與行進(jìn)方向正交的方向的剖面形狀的直徑稱(chēng)為“準(zhǔn)直光[的光束直徑(有效直徑廠’。而且，由第一光學(xué)面310變換后的準(zhǔn)直光I向反射面320行進(jìn)。第一光學(xué)面310的中心軸與發(fā)光元件220的發(fā)光面(以及半導(dǎo)體基板210的表面)垂直。優(yōu)選，第一光學(xué)面310的中心軸與從發(fā)光元件220射出的光I的光軸一致。此外，本實(shí)施方式中，準(zhǔn)直光I的光束直徑為0.2?0.25 4 111 左右。
[0078]反射面320是在光插座300的頂面?zhèn)人纬傻膬A斜面。反射面320以隨著從光插座300的底面朝向頂面而逐漸靠近光纖400的方式傾斜。本實(shí)施方式中，相對(duì)于從第一光學(xué)面310入射的光I的光軸，反射面320的傾斜角度為45。。從第一光學(xué)面310入射的準(zhǔn)直光[以比臨界角大的入射角進(jìn)行內(nèi)部入射。反射面320使入射的光[向沿著半導(dǎo)體基板210的表面的方向全反射。即，在反射面320，入射規(guī)定光束直徑的準(zhǔn)直光匕并射出規(guī)定光束直徑的準(zhǔn)直光I。
[0079]光分離部330(第三凹部380的入射區(qū)域)為由多個(gè)面構(gòu)成的區(qū)域，配置于光插座300的頂面?zhèn)?。光分離部330將由反射面320反射后的規(guī)定光束直徑的準(zhǔn)直光I分離為朝向受光兀件230的監(jiān)視光匕和朝向光纖400的端面410的信號(hào)光匕。信號(hào)光[8向第三凹部380射出。由光分離部330分離而得到的信號(hào)光[8和監(jiān)視光[111都是準(zhǔn)直光。對(duì)于信號(hào)光匕和監(jiān)視光匕的與行進(jìn)方向正交的方向的外形，分別為直徑是上述的光束直徑的圓形。本實(shí)施方式的光模塊100的主要的特征在于光插座300的光分離部330。因此，對(duì)于光分離部330，另外詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。
[0080]第二光學(xué)面340以與受光元件230相對(duì)的方式配置于光插座300的底面?zhèn)?。本?shí)施方式中，第二光學(xué)面340為凸透鏡面。第二光學(xué)面340使由光分離部330分離后的監(jiān)視光匕會(huì)聚后向受光元件230射出。由此，能夠在受光元件230高效地結(jié)合監(jiān)視光匕。優(yōu)選，第二光學(xué)面340的中心軸與受光元件230的受光面(半導(dǎo)體基板210)垂直。
[0081]入射面381配置在光插座300的頂面?zhèn)?，使由光分離部330射出的信號(hào)光匕再次入射至光插座300內(nèi)。本實(shí)施方式中，入射面381為與由光分離部330分離而得到的信號(hào)光匕垂直的垂直面。由此，能夠不使朝向光纖400的端面410的信號(hào)光匕折射而使其再次入射至光插座300內(nèi)。
[0082]第三光學(xué)面350以與光纖400的端面410相對(duì)的方式配置于光插座300的右側(cè)面?zhèn)蒊本實(shí)施方式中，第三光學(xué)面350為凸透鏡面。第三光學(xué)面350使從入射面381再次入射至光插座300內(nèi)的信號(hào)光匕會(huì)聚后朝向光纖400的端面410射出。由此，能夠在光纖400的端面410高效地結(jié)合信號(hào)光匕。優(yōu)選，第三光學(xué)面350的中心軸與光纖400的端面410的中心軸一致。
[0083]本實(shí)施方式的光插座300中，由于將從發(fā)光兀件220射出的光[利用第一光學(xué)面310變換為光束直徑為一定的準(zhǔn)直光后使其入射，因此可以只處理準(zhǔn)直光。由此，即使在光插座300產(chǎn)生在光的行進(jìn)方向上的尺寸誤差,也能夠確保朝向光纖400的端面410和受光元件230的光的光量、以及朝向光纖400和受光元件230的入射光的聚光點(diǎn)的位置。其結(jié)果，能夠在維持光學(xué)性能的同時(shí)緩和對(duì)光插座300所要求的尺寸精度而提高制造容易性。
[0084]接著，對(duì)光分離部330的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。圖3?圖5是表示光分離部330的結(jié)構(gòu)的圖。圖3八是光分離部330的立體圖，圖38是光分離部330的俯視圖。圖4八是在圖1中用虛線表示的區(qū)域的局部放大剖面圖，圖48是表示光分離部330的光路的局部放大剖面圖。圖5八是在圖3八中用虛線表示的區(qū)域的局部放大剖面圖，圖58是用于說(shuō)明準(zhǔn)直光I入射的區(qū)域中的光分離部330的數(shù)量的圖。圖48中，為了表不光插座300內(nèi)的光路,省略了光插座300的剖面上的陰影線。另外，圖5八中也省略了光插座300的剖面上的陰影線。
[0085]如圖3和圖4所示，光分離部330具有多個(gè)分離單元335。詳細(xì)內(nèi)容將后述，但是，在光分離部330中，多個(gè)分離單元335配置成在由反射面320反射后的光I進(jìn)行入射的區(qū)域內(nèi)存在4?6個(gè)分離單元335。分離單元335具有一個(gè)分割反射面331、一個(gè)分割透射面332和一個(gè)分割臺(tái)階面333。即，光分離部330具有多個(gè)分割反射面331、多個(gè)分割透射面332、以及多個(gè)分割臺(tái)階面333。如在后面說(shuō)明的那樣，分割反射面331是相對(duì)于由反射面320反射后的準(zhǔn)直光I的光軸傾斜的傾斜面。在以下的說(shuō)明中，將分割反射面331的傾斜方向稱(chēng)為“第一方向參照?qǐng)D3所示的箭頭01)。分割反射面331、分割透射面332以及分割臺(tái)階面333分別在第一方向被分割。
[0086]分割反射面331是相對(duì)于由反射面320反射的準(zhǔn)直光I的光軸傾斜的傾斜面。分割反射面331使由反射面320反射的準(zhǔn)直光I的一部分向第二光學(xué)面340反射。本實(shí)施方式中，分割反射面331以隨著從光插座300的頂面朝向底面而逐漸靠近第三光學(xué)面350(光纖400)的方式傾斜。相對(duì)于由反射面320反射的準(zhǔn)直光I的光軸，分割反射面331的傾斜角為45。。分割反射面331在第一方向被分割，并以規(guī)定間隔而配置。另外，多個(gè)分割反射面331配置于同一虛擬平面31(參照?qǐng)D3八和圖5八)上。
[0087]分割透射面332是形成于與分割反射面331不同的位置的、與由反射面320反射的準(zhǔn)直光I的光軸垂直的垂直面。分割透射面332使由反射面320反射的準(zhǔn)直光I的一部分透射，并使其向第三凹部380射出。分割透射面332也在第一方向被分割，并以規(guī)定間隔而配置。多個(gè)分割透射面332在第一方向以相互平行的方式而配置。
[0088]分割臺(tái)階面333是與由反射面320反射的準(zhǔn)直光I的光軸平行的面，將分割反射面331和分割透射面332連接。多個(gè)分割臺(tái)階面333在第一方向以相互平行的方式而配置。
[0089]在一個(gè)分離單元335內(nèi)，分割反射面331、分割臺(tái)階面333以及分割透射面332按照該順序配置于第一方向(從頂面朝向底面的方向之間，形成有棱線。在第一方向鄰接的多個(gè)棱線以相互平行的方式而配置。分割透射面332和分割臺(tái)階面333形成的角度中的較小的角度為90。。另外，分割透射面332和(相鄰的分離單元335的)分割反射面331形成的角度中的較小的角度為135°。另外，分割臺(tái)階面333和分割反射面331形成的角度中的較小角度也為135°。在光分離部330中，多個(gè)分離單元335排列于第一方向。相對(duì)于包含分割反射面331的虛擬平面31，分割透射面332和分割臺(tái)階面333之間的邊界線的高度(13在13?21 0111的范圍內(nèi)(參照?qǐng)D5八)。
[0090]如圖48所示，對(duì)于分割反射面331，由反射面320反射的準(zhǔn)直光[的一部分的光以比臨界角大的入射角進(jìn)行內(nèi)部入射。分割反射面331使入射的準(zhǔn)直光I的一部分光向第二光學(xué)面340反射來(lái)生成監(jiān)視光匕。另一方面，分割透射面332使由反射面320反射的準(zhǔn)直光I的一部分的光透射，生成朝向光纖400的端面410的信號(hào)光18。信號(hào)光[8向第三凹部380射出。此時(shí)，由于分割透射面332是與準(zhǔn)直光I垂直的垂直面，所以，信號(hào)光匕不發(fā)生折射。此外，在光分離部330，由于分割臺(tái)階面333形成為與準(zhǔn)直光I的入射方向平行，因此，準(zhǔn)直光I不會(huì)入射。
[0091]對(duì)于信號(hào)光匕與監(jiān)視光匕的光量比，只要能夠得到所希望的光量的信號(hào)光匕并且能夠得到能夠?qū)陌l(fā)光元件射出的光I的強(qiáng)度或光量進(jìn)行監(jiān)視的監(jiān)視光匕，不進(jìn)行特別的限定。優(yōu)選，信號(hào)光[8與監(jiān)視光[111的光量比為，信號(hào)光[8:監(jiān)視光[111 = 6:4?8:2。進(jìn)一步優(yōu)選，信號(hào)光匕與監(jiān)視光的光量比為，信號(hào)光匕:監(jiān)視光= 7:3。
[0092]對(duì)于信號(hào)光匕與監(jiān)視光匕的光量比，理論上，與從反射面320側(cè)觀察時(shí)的分割透射面332和分割反射面331的面積比成比例。例如，若將圖48所示的剖面的與分割透射面332平行的方向上的、分割透射面332的尺寸(11和分割反射面331的尺寸(12之間的比率設(shè)為1:1，則在將入射至光分離部330的準(zhǔn)直光[的光量設(shè)為100%的情況下，信號(hào)光匕和監(jiān)視光匕的光量應(yīng)該分別為50%。
[0093]另一方面，如上述那樣，可以通過(guò)射出成型來(lái)制造光插座300?；谏涑龀尚偷闹圃旆椒ㄖ?，通過(guò)使注入到模具的內(nèi)部(模槽)的溶融樹(shù)脂固化來(lái)成型光插座300。由此，光插座300中，有時(shí)，由于未從模槽內(nèi)排出的氣體而使邊緣部發(fā)生成型不良，或者由于冷卻工序中樹(shù)脂收縮或轉(zhuǎn)印不良而得不到所希望的形狀。另外，光插座300中，與光插座300的材料種類(lèi)相應(yīng)地產(chǎn)生光損失。由此，即使以使得信號(hào)光匕和監(jiān)視光匕為所希望的光量比的方式設(shè)計(jì)分割透射面332和分割反射面331，也不會(huì)成為所希望的光量比的情況較多。
[0094]本發(fā)明的
【發(fā)明者】們?cè)诳紤]了這種光插座300的特性、或者射出成型引起的制造上的誤差等基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了用于以規(guī)定的光量比生成信號(hào)光匕和監(jiān)視光匕的、光分離部330中的分離單元335的最佳配置以及形狀。本實(shí)施方式中，信號(hào)光匕與監(jiān)視光匕的光量比為，信號(hào)光匕:監(jiān)視光1^ = 7:3。此外，在以下的說(shuō)明中，所謂“分離單元335的高度”是指上述的第一虛擬平面31與分割透射面332及分割臺(tái)階面333的邊界線之間的最短距離己3。
[0095]本發(fā)明的
【發(fā)明者】們實(shí)施不同條件下的3種仿真(仿真1?3)，并根據(jù)這些仿真結(jié)果求出了最佳的光分離部330的形狀(分離單元335的配置和形狀)。仿真1中，只考慮光插座300的形狀進(jìn)行了仿真。仿真2中，除了仿真1的條件以外，還考慮了光插座300的材料進(jìn)行了仿真。仿真3中，除了仿真2的條件以外，還考慮了制造上的誤差進(jìn)行了仿真。此夕卜，在仿真1?3中，從發(fā)光元件220射出的激光[的光量相同。另外，在仿真1?3中，將信號(hào)光匕的光量設(shè)為到達(dá)在入射面381附近設(shè)定的第二虛擬平面32的光量(參照?qǐng)D1)。另外，在仿真1?3中，將監(jiān)視光匕的光量設(shè)為到達(dá)在受光元件230的附近設(shè)定的第三虛擬平面33的光量(參照?qǐng)D1〉。
[0096]在仿真1?3中，分別針對(duì)使光分離部330的準(zhǔn)直光I進(jìn)行入射的區(qū)域中的分離單元335的數(shù)量在2?12個(gè)的范圍變化的情況、以及使分離單元335的高度按7、10、12、15、21、25、35 9 0變化的情況，對(duì)各光量進(jìn)行了仿真。
[0097]在仿真1中，只考慮光插座300的形狀分別求出了由從發(fā)光元件220射出的光I生成的信號(hào)光匕的光量和監(jiān)視光匕的光量。在仿真1中，將圖48所示的分割透射面332的尺寸(11與分割反射面331的尺寸(12的比率設(shè)定為7:3。另外，將分割透射面332和分割臺(tái)階面333形成的角度中較小的角度設(shè)定為90。。并且，將分割透射面332和分割反射面331形成的角度中較小的角度、以及分割臺(tái)階面333和分割反射面331形成的角度中較小的角度設(shè)定為135。。在滿足這樣的條件的范圍內(nèi)，通過(guò)使分離單元335的配置和分離單元335的高度進(jìn)行變化，來(lái)分別求出信號(hào)光匕和監(jiān)視光匕的光量。
[0098]在仿真2中，除了仿真1的條件(光插座300的形狀)以外，還考慮了光插座300的材料引起的光損失，分別求出了信號(hào)光[8的光量和監(jiān)視光[111的光量。在仿真2中，將光插座300的材料設(shè)為聚醚酰亞胺$￡1)。
[0099]在仿真3中，除了仿真2的條件(光插座300的形狀和材料)以外，還考慮了射出成型引起的制造上的誤差，分別求出了信號(hào)光匕的光量和監(jiān)視光匕的光量。在此，所謂制造上的誤差，是分割透射面332和分割臺(tái)階面333形成的角度中較小的角度(90° )增減1°的情況且是在第一方向上的分割透射面332和分割臺(tái)階面333的連接部(棱線部分)的V曲率半徑)為3 4 III的情況。
[0100]圖6是表示分離單元335的配置或高度與信號(hào)光匕及監(jiān)視光匕的光量的變動(dòng)量之間的關(guān)系的曲線圖。圖6八是表示光分離部330的準(zhǔn)直光I進(jìn)行入射的區(qū)域中的分離單元335的數(shù)量與光(信號(hào)光匕或監(jiān)視光匕!)的光量的變動(dòng)量之間的關(guān)系的曲線圖，圖68是表示分離單元335的高度與信號(hào)光匕的減少量之間的關(guān)系的曲線圖。此外，在圖6八中，涂黑的四邊形的符號(hào)表示根據(jù)仿真2的監(jiān)視光匕的光量相對(duì)于根據(jù)仿真1的監(jiān)視光匕的光量的變動(dòng)量，空白的四邊形的符號(hào)表不根據(jù)仿真2的信號(hào)光[8的光量相對(duì)于根據(jù)仿真1的信號(hào)光匕的光量的變動(dòng)量。另外，涂黑的圓形符號(hào)表示根據(jù)仿真3的監(jiān)視光匕的光量相對(duì)于根據(jù)仿真1的監(jiān)視光匕的光量的變動(dòng)量，空白的圓形符號(hào)表示根據(jù)仿真3的信號(hào)光18的光量相對(duì)于根據(jù)仿真1的信號(hào)光匕的光量的變動(dòng)量。另外，圖6八所示的虛線表示信號(hào)光匕或監(jiān)視光匕的光量的變動(dòng)量為5%的位置。圖68的涂黑的圓形符號(hào)表示根據(jù)仿真3的信號(hào)光[8的光量相對(duì)于根據(jù)仿真1的信號(hào)光[8的光量的減少量。另外，圖68所不的虛線表不信號(hào)光匕的減少量為15%的位置。
[0101]如圖6八所示可知，如果分離單元335的數(shù)量為4個(gè)以上，則根據(jù)仿真2的信號(hào)光匕或監(jiān)視光匕的光量相對(duì)于根據(jù)仿真1的信號(hào)光[8或監(jiān)視光匕的光量的變動(dòng)量小于5%。另外，可知，如果分離單元335數(shù)量為4個(gè)以上，則根據(jù)仿真3的信號(hào)光匕或監(jiān)視光匕的光量相對(duì)于根據(jù)仿真1的信號(hào)光[8或監(jiān)視光[111的光量的變動(dòng)量也小于5%。
[0102]另外，如圖68所示可知，如果分離單元335的高度在13?21 ^ III的范圍內(nèi)，根據(jù)仿真3的信號(hào)光[8的光量相對(duì)于根據(jù)仿真1的信號(hào)光[8的光量的減少量小于15%。
[0103]由此，根據(jù)本仿真可知，如果光分離部330的準(zhǔn)直光[進(jìn)行入射的區(qū)域中的分離單元335的數(shù)量為4?6個(gè)且分離單元335的高度為13?21 ^ 111，則能夠得到所希望的光量的信號(hào)光匕和所希望的光量的監(jiān)視光匕。
[0104]此外，未特別地表示結(jié)果，但是還可知，如果是作為透射光的信號(hào)光匕的光量:作為反射光的監(jiān)視光匕的光量=20:80?80:20的范圍內(nèi)，則在規(guī)定光束直徑下的分離單元335的數(shù)量為4?6個(gè)且分離單元335的高度為13?21 ^ 111的情況下，能夠得到所希望的光量的信號(hào)光[8和所希望的光量的監(jiān)視光1111。
[0105](效果)
[0106]如上所述，實(shí)施方式1的光插座300中，利用反射面320使從發(fā)光元件220射出的激光[沿半導(dǎo)體基板210的表面反射后，通過(guò)由分割反射面331的反射以及由分割透射面332的透射,分離為監(jiān)視光匕和信號(hào)光匕。對(duì)于監(jiān)視光匕，使其從第二光學(xué)面340向受光元件230射出，對(duì)于信號(hào)光匕，不改變其行進(jìn)方向而使其從第三光學(xué)面350向光纖400的端面410射出。由此，光插座300能夠在獲得對(duì)從發(fā)光元件220射出的光進(jìn)行監(jiān)視的監(jiān)視光1111的同時(shí)，使光纖400的端面410上的信號(hào)光[8的方向?yàn)檠匕雽?dǎo)體基板210的方向。另夕卜，光插座300能夠與光插座300的材料和制造上的誤差無(wú)關(guān)地，生成所希望的光量的信號(hào)光[8和所希望的光量的監(jiān)視光1111。
[0107]此外，也可以將分割反射面331、分割臺(tái)階面333以及分割透射面332按該順序配置于第一方向即從光插座300的底面朝向頂面的方向。這種情況下，將多個(gè)分割臺(tái)階面333以及多個(gè)分割透射面332配置在比分割反射面331靠反射面320偵I
[0108]另外，實(shí)施方式1的光插座300中，不出了第一光學(xué)面310、第二光學(xué)面340以及第三光學(xué)面350為具有曲率的凸透鏡面的情況，但是，第一光學(xué)面310、第二光學(xué)面340或第三光學(xué)面350也可以是沒(méi)有曲率的平面。具體而言，既可以只有第一光學(xué)面310為平面，也可以只有第二光學(xué)面340為平面，還可以只有第三光學(xué)面350為平面。在第一光學(xué)面310形成為平面的情況下，例如，反射面320形成為可以作為凹面鏡發(fā)揮功能。另外，在第二光學(xué)面340形成為平面的情況下，從第二光學(xué)面340射出的一部分的光有可能不到達(dá)受光元件230的受光面。但是，在受光元件230對(duì)從發(fā)光元件220射出的光I進(jìn)行監(jiān)視的方面，不成為大的問(wèn)題。進(jìn)而，在利用第一光學(xué)面310或反射面320等有效地會(huì)聚了即將到達(dá)第三光學(xué)面350之前的光I的情況下，第三光學(xué)面350也可以形成為平面。
[0109][實(shí)施方式2]
[0110](光模塊的結(jié)構(gòu))
[0111]實(shí)施方式2的光插座600和光模塊500是透鏡陣列型，其能夠?qū)?yīng)伴隨監(jiān)視的光發(fā)送的多通道化，在這點(diǎn)上與實(shí)施方式1的光插座300和光模塊100不同。此外，對(duì)于與實(shí)施方式1的光插座300和光模塊100相同的構(gòu)成要素，標(biāo)以相同的符號(hào)并省略其說(shuō)明。
[0112]圖7是實(shí)施方式2的光模塊500的剖面圖。圖7中，為了表不光插座600內(nèi)的光路，省略了光插座600的剖面上的陰影線。圖8是表示實(shí)施方式2的光插座600的結(jié)構(gòu)的圖。圖8八是光插座600的俯視圖，圖88是仰視圖，圖8(:是右側(cè)視圖。
[0113]如圖7所示，實(shí)施方式2的光模塊500具有光電轉(zhuǎn)換裝置700和光插座600。實(shí)施方式2的光模塊500中，光纖400在收納于多心總括型的連接器610內(nèi)的狀態(tài)下通過(guò)公知的安裝部件安裝于光插座600。
[0114]光電轉(zhuǎn)換裝置700具有多個(gè)發(fā)光元件220、多個(gè)受光元件230、以及控制單元240。多個(gè)發(fā)光元件220在半導(dǎo)體基板210上排列成一列。圖8中，多個(gè)發(fā)光元件220從紙面的跟前側(cè)向里側(cè)排列成一列。另一方面，多個(gè)受光兀件230以與多個(gè)發(fā)光兀件220的排列方向平行的方式，在半導(dǎo)體基板210上排列成一列。以相互對(duì)應(yīng)的方式，以相同的間隔配置多個(gè)發(fā)光元件220和多個(gè)受光元件230。多個(gè)受光元件230接受用于對(duì)對(duì)應(yīng)的發(fā)光元件220的輸出等進(jìn)行監(jiān)視的監(jiān)視光匕。
[0115]光插座600以根據(jù)這樣的光電轉(zhuǎn)換裝置700和光纖400的結(jié)構(gòu)，確保各發(fā)光兀件220與各光纖400之間的光路、以及各發(fā)光元件220與各受光元件230之間的光路的方式而形成。具體而言，以確保每個(gè)發(fā)光元件220的激光I的光路的方式，在圖7的紙面的前后方向(圖8八、圖88中為上下方向)排列有多個(gè)第一光學(xué)面310、多個(gè)第二光學(xué)面340以及多個(gè)第三光學(xué)面350。另外，反射面320和光分離部330形成為能夠確保從多個(gè)發(fā)光元件220射出的激光[的光路。
[0116]在本實(shí)施方式中，光分離部330也具有多個(gè)分離單元335。在本實(shí)施方式中，也以在由反射面320反射的光進(jìn)行入射的區(qū)域內(nèi)存在4?6個(gè)分離單元335的方式配置分離單元335。另外，分離單元的高度在13?21^111的范圍內(nèi)。
[0117](效果)
[0118]如上所述，實(shí)施方式2的光模塊500除了具有實(shí)施方式1的效果，還能夠?qū)?yīng)伴隨監(jiān)視的光發(fā)送的多通道化。
[0119]此外，未特別地進(jìn)行圖示，但是，實(shí)施方式2中也與實(shí)施方式1同樣地，第一光學(xué)面310、第二光學(xué)面340或第三光學(xué)面350也可以為平面。
[0120]另外，在上述各實(shí)施方式的光插座300、600中，也可以在反射面320和分割反射面331上形成光反射率較高的金屬(例如，八1、^、如等)的薄膜等反射膜。在想要優(yōu)先部件件數(shù)的削減的情況下，優(yōu)選如實(shí)施方式1、2那樣，采用只利用全反射的結(jié)構(gòu)。
[0121]工業(yè)實(shí)用性
[0122]本發(fā)明的光插座及光模塊對(duì)于使用光纖的光通信是有用的。
【權(quán)利要求】
1.一種光插座，其配置于光電轉(zhuǎn)換裝置和光纖之間，用于將發(fā)光元件和所述光纖的端面進(jìn)行光學(xué)結(jié)合，該光電轉(zhuǎn)換裝置中在基板上配置有所述發(fā)光元件以及用于監(jiān)視從所述發(fā)光元件射出的光的受光元件，該光插座具有: 第一光學(xué)面，使從所述發(fā)光元件射出的光入射； 反射面，使從所述第一光學(xué)面入射的光向沿著所述基板的方向反射； 凹部，其具有使由所述反射面反射的光的一部分射出的射出區(qū)域和使從所述射出區(qū)域射出的光再次入射的入射面； 光分離部，配置在所述射出區(qū)域，將由所述反射面反射的光分離為朝向所述受光元件的監(jiān)視光和朝向所述光纖的端面的信號(hào)光，使所述監(jiān)視光向所述受光元件反射，使所述信號(hào)光向所述凹部射出； 第二光學(xué)面，使由所述光分離部分離后的所述監(jiān)視光向所述受光元件射出；以及第三光學(xué)面，使在從所述光分離部射出之后從所述入射面再次入射的所述信號(hào)光向所述光纖的端面射出， 所述光分離部具有多個(gè)分離單元，該多個(gè)分離單元的每個(gè)分離單元具有一個(gè)作為相對(duì)于由所述反射面反射的光的光軸傾斜的傾斜面的分割反射面、一個(gè)作為與所述光軸垂直的垂直面的分割透射面、以及一個(gè)作為與所述光軸平行的平行面的分割臺(tái)階面，而且所述分割反射面、所述分割臺(tái)階面以及所述分割透射面排列在所述分割反射面的傾斜方向亦即第一方向， 在所述光分離部中，多個(gè)所述分離單元排列在所述第一方向， 多個(gè)所述分割反射面配置于同一虛擬平面上，且使由所述反射面反射的光的一部分向所述第二光學(xué)面反射， 多個(gè)所述分割透射面使分別由所述反射面反射的光的一部分向所述凹部透射， 多個(gè)所述分割臺(tái)階面分別將所述分割反射面和所述分割透射面連接， 所述光分離部中，多個(gè)所述分離單元配置成在由所述反射面反射的光入射的區(qū)域內(nèi)存在4?6個(gè)所述分離單元， 所述分割透射面與所述分割臺(tái)階面的邊界線相對(duì)于所述虛擬平面的高度在13?21 μ m的范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的光插座，其中， 在所述第一方向的剖面中，所述分割透射面和所述分割反射面形成的角度中較小的角度為135°， 所述分割臺(tái)階面和所述分割反射面形成的角度中較小的角度為135°。
3.如權(quán)利要求1所述的光插座，其中， 具有排列成一列的多個(gè)所述第一光學(xué)面、排列成一列的多個(gè)所述第二光學(xué)面以及排列成一列的多個(gè)所述第三光學(xué)面。
4.如權(quán)利要求2所述的光插座，其中， 具有排列成一列的多個(gè)所述第一光學(xué)面、排列成一列的多個(gè)所述第二光學(xué)面以及排列成一列的多個(gè)所述第三光學(xué)面。
5.—種光模塊，具有: 光電轉(zhuǎn)換裝置，其在基板上配置有發(fā)光元件以及用于監(jiān)視從所述發(fā)光元件射出的光的受光元件；以及 權(quán)利要求1所述的光插座。
6.一種光模塊，具有: 光電轉(zhuǎn)換裝置，其在基板上配置有發(fā)光元件以及用于監(jiān)視從所述發(fā)光元件射出的光的受光元件；以及 權(quán)利要求2所述的光插座。
7.一種光模塊，具有: 光電轉(zhuǎn)換裝置，其在基板上配置有發(fā)光元件以及用于監(jiān)視從所述發(fā)光元件射出的光的受光元件；以及 權(quán)利要求3所述的光插座。
8.一種光模塊，具有: 光電轉(zhuǎn)換裝置，其在基板上配置有發(fā)光元件以及用于監(jiān)視從所述發(fā)光元件射出的光的受光元件；以及 權(quán)利要求4所述的光插座。
9.如權(quán)利要求5?8中任一項(xiàng)所述的光模塊,其中， 所述光電轉(zhuǎn)換裝置具有:排列成一列的多個(gè)所述發(fā)光元件；以及以與所述發(fā)光元件的列平行的方式排列成一列的多個(gè)所述受光元件， 所述光插座具有:與所述發(fā)光元件的列對(duì)應(yīng)地排列成一列的多個(gè)所述第一光學(xué)面；與所述受光元件的列對(duì)應(yīng)地排列成一列的多個(gè)所述第二光學(xué)面；以及配置成一列的多個(gè)所述第三光學(xué)面。
【文檔編號(hào)】G02B6/42GK104345408SQ201410351008
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月23日
【發(fā)明者】棚澤昌弘 申請(qǐng)人:恩普樂(lè)股份有限公司