説明

光モジュール

【課題】光学部品の接着時における位置ずれを低減する。
【解決手段】光モジュール1は、光導波路素子10の接着面に対してレンズ20の接着面を傾けて配置することにより接着剤30の厚さを不均等としたことを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光導波路素子とレンズを接着剤で接合して構成された光モジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
図5は、光機能素子901とレンズ902を接合して構成された従来の光モジュールを示す側面図である。光機能素子901は例えば基板上に光導波路903が形成されてなる光導波路素子であり、同図の光モジュールにおいてはこの光導波路903から出射される光をコリメートする(平行光にする)ために、レンズ902が用いられている。レンズ902は、球面Sと平面Pを有する平凸レンズであり、平面Pが光機能素子901の側に向けて配置される。レンズ902の長さLは、その焦点Fが平面Pよりも僅かにレンズ902の外側に来るような長さに設定されている。これは、レンズ902を加工する際の加工精度を考慮したものであり、加工誤差により焦点Fの位置がレンズ902の内部になってしまうとコリメートが不可能であるので、そのようなことを避けるためである。光機能素子901とレンズ902の間の空隙には、界面での光の反射を低減するような屈折率を有した接着剤904が充填され、この接着剤904によって、光機能素子901とレンズ902が固着されている。なお、レンズ902の長さLが加工誤差のため大幅に短くなっている場合には、光機能素子901とレンズ902間の空隙に透明なスペーサ(不図示)が挿入されることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2006−126566号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、図5に示した従来の光モジュールの構成においては、接着剤904の硬化前に、光機能素子901とレンズ902の間の微小な空隙に液体状態の接着剤904が充填されていることにより、この液体状態の接着剤904からの表面張力が光機能素子901やレンズ902に作用する。そしてこのような表面張力は光機能素子901とレンズ902の位置ずれを引き起こし、位置ずれが生じた状態で接着剤904が硬化する結果、光モジュールの光学特性が劣化してしまう。
【0005】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光学部品の接着時における位置ずれを低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の光モジュールは、光導波路素子とレンズを接着剤で接合して構成された光モジュールにおいて、前記光導波路素子の接着面に対して前記レンズの接着面を傾けて配置することにより前記接着剤の厚さを不均等としたことを特徴とする。
【0007】
また、本発明は、上記の光モジュールにおいて、前記光導波路素子は前記接着面に接着面積を増大させるための補強部材を有することを特徴とする。
【0008】
また、本発明は、上記の光モジュールにおいて、前記レンズはその接着面の端部でのみ前記光導波路素子の接着面と接触していることを特徴とする。
【0009】
また、本発明は、上記の光モジュールにおいて、前記光導波路素子の端面に突起部が設けられ、前記レンズは該突起部において前記光導波路素子と接触していることを特徴とする。
【0010】
また、本発明は、上記の光モジュールにおいて、前記レンズは円筒レンズであり、該円筒レンズは、円筒軸が前記光導波路素子の接着面と交わる方向にのみ傾きを有して配置されることを特徴とする。
【0011】
また、本発明は、上記の光モジュールにおいて、前記レンズの接着面は平面であることを特徴とする。
【0012】
また、本発明は、上記の光モジュールにおいて、前記レンズはスペーサを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、光学部品の接着時における位置ずれを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の第1実施形態による光モジュールの構成を示す側面図である。
【図2】本発明の第2実施形態による光モジュールの構成を示す側面図である。
【図3】本発明の第3実施形態による光モジュールの構成を示す側面図である。
【図4】本発明の第4実施形態による光モジュールの構成を示す側面図である。
【図5】従来の光モジュールの構成を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
【0016】
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態による光モジュールの構成を示す側面図である。図1において、光モジュール1は、光導波路素子10と、光導波路素子10から出射される光をコリメートする(平行光にする)ための平凸レンズ20とを含んで構成されている。
【0017】
光導波路素子10は、ニオブ酸リチウム(LN)などの基板101上に光導波路102が形成された光学素子である。基板101の上面(光導波路102が形成されている面)には、光導波路素子10と平凸レンズ20との接着面積を増大させるための補強部材であるコベット103が付設され、当該コベット103の1つの面は、基板101の端面(光導波路102からの光が出射される面)と同一面をなしている。この面(図中右側の端面)が、光導波路素子10と平凸レンズ20との接着面である。
【0018】
平凸レンズ20は、球の一部分と四角柱または円柱を貼り合わせた立体形状を呈し、光が入出射される2つの面のうち一方が球面S、他方が平面P(四角柱または円柱の底面)で構成されたレンズである。この平凸レンズ20は、光導波路素子10の接着面に対し平面Pが斜めになるよう傾けられるとともに、平面Pを光導波路素子10の側に向けて配置される。光導波路素子10と平凸レンズ20の相対距離は、平凸レンズ20を通過後の光がコリメートされた状態となるように調整される。なお、平凸レンズ20の長さ(最厚部の厚さ)は、図5(従来)と同様、レンズの焦点が僅かにレンズ外側に来るよう設定された長さであり、そのため、光導波路素子10の接着面と平凸レンズ20の平面Pとの間隔は、数十〜100μm程度である。
【0019】
上記のように平凸レンズ20が光導波路素子10に対し斜めに配置されるため、光導波路素子10と平凸レンズ20の間の空隙は、図示される如く楔形の形状となる。この空隙には、界面での光の反射を低減するような屈折率を有した接着剤30が充填され、この接着剤30によって、光導波路素子10と平凸レンズ20が固着される。空隙は楔形形状であるため、接着剤30の厚さは光導波路素子10の上面側から下面側(図の上から下)にわたって不均等となる。なお、この接着剤30は、例えば、UV(紫外)光の照射によって硬化するUV硬化型接着剤である。
【0020】
このとき、光導波路素子10と平凸レンズ20の間の楔形形状の空隙の最大間隔tは、図1中に点線で示した従来のレンズの配置を参照すると、従来のレンズ配置における空隙の間隔t’よりも大きいことが分かる。例えば、図1のように平凸レンズ20がその四角柱部分の一辺(平面Pの端部)で光導波路素子10と接触している場合、光導波路素子10と平凸レンズ20の間の楔形形状の空隙の最大間隔tは、従来の空隙の間隔t’のおよそ2倍である。このように、光導波路素子10と平凸レンズ20の空隙が従来よりも広くなっていること、および、光導波路素子10の接着面と平凸レンズ20の平面Pが平行でない(空隙が楔形である)ことから、接着剤30を硬化させる前における液体状態の接着剤30から光導波路素子10や平凸レンズ20に作用する表面張力は、従来よりも小さくなる。これは、空隙をなす二面が平行に近いほど、また空隙が狭いほど、その空隙に充填された液体から作用する表面張力は大きいことによる。したがって、本実施形態の光モジュール1では、接着の際の光導波路素子10と平凸レンズ20の位置ずれを低減することが可能である。
【0021】
(第2実施形態)
図2は、本発明の第2実施形態による光モジュールの構成を示す側面図である。図2において、光モジュール2は、図1の平凸レンズ20に代えて、第1および第2の円筒平凸レンズ21,22を用いている点が第1実施形態と異なる。
【0022】
第1および第2の円筒平凸レンズ21,22は、光が入出射される2つの面のうち一方が円筒面C、他方が平面Pで構成されたレンズであり、レンズ表面が円筒面であることにより1次元的にレンズ作用を有する。第1の円筒平凸レンズ21は、円筒面Cの中心軸が図2の紙面に垂直であり、第2の円筒平凸レンズ22は、円筒面Cの中心軸が図2の紙面に平行である。すなわち、第1の円筒平凸レンズ21の円筒軸は光導波路素子10の接着面に平行であり、第2の円筒平凸レンズ22の円筒軸は光導波路素子10の接着面と交差する。よって、第1の円筒平凸レンズ21は、図2の紙面平行方向にのみ光を屈折させ、第2の円筒平凸レンズ22は、図2の紙面垂直方向にのみ光を屈折させる。そのため、光導波路102からの出射光が図2の紙面の縦方向と奥行方向で非対称なモード分布を有している場合、この非対称なモード分布の光は、円形の対称なモード分布に整形される。
【0023】
そして、第1の円筒平凸レンズ21は、第1実施形態の平凸レンズ20と同様に、光導波路素子10の接着面に対し平面Pが斜めになるよう傾けられるとともに、平面Pを光導波路素子10の側に向けて配置される。また、光導波路素子10と第1の円筒平凸レンズ21の相対距離は、第1の円筒平凸レンズ21を通過後の光が図2の紙面平行方向についてコリメートされた状態となるように調整される。これにより、第1実施形態と同様に、光導波路素子10と第1の円筒平凸レンズ21の空隙が従来よりも広く、また空隙が楔形であることから、接着剤30を硬化させる前における液体状態の接着剤30からの表面張力は従来よりも小さくなる。したがって、本実施形態の光モジュール2においても、接着の際の光導波路素子10と第1の円筒平凸レンズ21の位置ずれを低減することが可能である。
【0024】
なお、第2の円筒平凸レンズ22は、平面Pを光導波路素子10の側に向けて第1の円筒平凸レンズ21の後段(第1の円筒平凸レンズ21から見て光導波路素子10と反対の側)に配置され、光導波路素子10と第2の円筒平凸レンズ22の相対距離は、第2の円筒平凸レンズ22を通過後の光が図2の紙面垂直方向についてコリメートされた状態となるように調整されたうえで、不図示の固定用部材に固定される。
【0025】
なお、図2の変形例として、第2の円筒平凸レンズ22を前段(光導波路素子10に近い側)に配置し、第1の円筒平凸レンズ21を後段(光導波路素子10から遠い側)に配置するようにしてもよい。この場合、第2の円筒平凸レンズ22が、光導波路素子10の接着面に対し平面Pが斜めになるよう傾けられて配置される。
【0026】
(第3実施形態)
図3は、本発明の第3実施形態による光モジュールの構成を示す側面図である。図3において、光モジュール3は、光導波路素子10の接着面の上端部(コベット103の上部)に補助部材(突起部)40が設けられている点が上述の実施形態と異なる。
【0027】
本実施形態では、接着剤30を硬化させる前に、この補助部材40に平凸レンズ20の角を図示されるように押し当て、平凸レンズ20の当該角を支点として平凸レンズ20を回転(図中点線参照)させることで、光導波路素子10の接着面と平凸レンズ20の平面Pとのなす角度を調整することができるようになっている。角度の調整範囲は、例えば約0.5°〜6.0°である。このような角度調整をすることによって、光導波路102の光の出射位置から平凸レンズ20の球面Sまでの距離を変化させることができ、これにより、平凸レンズ20を通過後の光がコリメートされた状態となるよう、平凸レンズ20の傾き角度を最適な角度に容易に設定可能である。
【0028】
(第4実施形態)
図4は、本発明の第4実施形態による光モジュールの構成を示す側面図である。図4において、光モジュール4は、平凸レンズ20の平面P側にスペーサ50が貼り付けられている点が上述の実施形態と異なる。
【0029】
スペーサ50は、厚さが例えば数十〜数百μmの透明な板材である。このスペーサ50により、平凸レンズ20の長さ(最厚部の厚さ)を実効的に長尺化することができ、よって、加工誤差が大きいためにレンズ長さが短くなってしまった平凸レンズ20であっても光モジュール4の構成部品として使用することが可能である。
【0030】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
【符号の説明】
【0031】
1〜4…光モジュール 10…光導波路素子 20…平凸レンズ 21…第1の円筒平凸レンズ 22…第2の円筒平凸レンズ 30…接着剤 40…補助部材 50…スペーサ 101…基板 102…光導波路 103…コベット

【特許請求の範囲】
【請求項1】
光導波路素子とレンズを接着剤で接合して構成された光モジュールにおいて、
前記光導波路素子の接着面に対して前記レンズの接着面を傾けて配置することにより前記接着剤の厚さを不均等としたことを特徴とする光モジュール。
【請求項2】
前記光導波路素子は前記接着面に接着面積を増大させるための補強部材を有することを特徴とする請求項1に記載の光モジュール。
【請求項3】
前記レンズはその接着面の端部でのみ前記光導波路素子の接着面と接触していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光モジュール。
【請求項4】
前記光導波路素子の端面に突起部が設けられ、前記レンズは該突起部において前記光導波路素子と接触していることを特徴とする請求項3に記載の光モジュール。
【請求項5】
前記レンズは円筒レンズであり、該円筒レンズは、円筒軸が前記光導波路素子の接着面と交わる方向にのみ傾きを有して配置されることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の光モジュール。
【請求項6】
前記レンズの接着面は平面であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の光モジュール。
【請求項7】
前記レンズはスペーサを含むことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の光モジュール。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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