光レセプタクルおよびこれを備えた光モジュール
【課題】発光素子の光を光ファイバの端面によって基板に沿った方向に取り出すようなモニタをともなう光送信を、簡便かつ適正に実現することができる光レセプタクルおよび光モジュールを提供すること。
【解決手段】第１の面Ｓ１に入射した発光素子７の光Ｌａを、第１の反射面１４による反射後、光分離部１２によってモニタ光Ｍとファイバ端５ａに結合すべき光Ｌｃとに分離し、モニタ光Ｍは、第１の面Ｓ１から受光素子８側に出射させ、ファイバ端５ａに結合すべき光Ｌｃは、第２の面Ｓ２からファイバ端５ａ側に出射させ、また、第１の反射面１４から第２の面Ｓ２に到達する光の両面１４、Ｓ２間における進行方向を、第１の反射面１４における反射方向のまま維持させること。
【解決手段】第１の面Ｓ１に入射した発光素子７の光Ｌａを、第１の反射面１４による反射後、光分離部１２によってモニタ光Ｍとファイバ端５ａに結合すべき光Ｌｃとに分離し、モニタ光Ｍは、第１の面Ｓ１から受光素子８側に出射させ、ファイバ端５ａに結合すべき光Ｌｃは、第２の面Ｓ２からファイバ端５ａ側に出射させ、また、第１の反射面１４から第２の面Ｓ２に到達する光の両面１４、Ｓ２間における進行方向を、第１の反射面１４における反射方向のまま維持させること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光レセプタクルおよびこれを備えた光モジュールに係り、特に、発光素子と光ファイバの端面とを光学的に結合するのに好適な光レセプタクルおよびこれを備えた光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光ファイバを用いた光通信には、面発光レーザ（例えば、ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）等の発光素子を備えた光モジュールが用いられていた。
【０００３】
この種の光モジュールには、光レセプタクルと称される光モジュール部品が用いられており、この光レセプタクルは、発光素子から出射された通信情報を含む光を、レンズを介して光ファイバの端面に結合させることによって、光ファイバを介した光送信に用いられるようになっていた。
【０００４】
また、従来から、光モジュールにおいては、温度変化に対する発光素子の出力特性の安定化を目的として、発光素子から出射された光（強度や光量）をモニタ（監視）するための種々の提案がなされていた。
【０００５】
例えば、特許文献１および特許文献２においては、ＴＯ−ＣＡＮと称されるパッケージに、発光素子とともにモニタ用の受光素子を内包した光電変換装置を利用し、発光素子からの出射光の一部をパッケージのガラス窓においてモニタ光として受光素子側に反射させることが提案されている。
【０００６】
しかしながら、このようなＣＡＮパッケージ型の光電変換装置は、高周波の駆動になると、発光素子に接続された配線の部分から電磁波が漏れることによってクロストークが生じる場合があり、このような場合には、１０Ｇｂｐｓ以上の高速通信に対応することが困難となる。さらに、ＣＡＮパッケージを使ったモジュールは、光レセプタクルの最大径が、例えばＴＯ−４６というＣＡＮの場合、６〜７ｍｍになり、小型化が難しい。
【０００７】
これに対して、回路基板に発光素子が実装された基板実装型の光電変換装置においては、ＣＡＮパッケージ型のようなクロストークの問題はなく、また、部品点数およびコストの削減ならびに小型化が可能等の利点を有するが、その一方で、ガラス窓を有しないため、光電変換装置側にモニタ光を発生させる機能を備えることは困難であった。
【０００８】
そこで、これまでにも、例えば、特許文献３に示すように、基板実装型の光電変換装置に対応すべく、光レセプタクル側に、発光素子からの出射光の一部をモニタ光として受光素子側に反射させるための反射面を形成することによって、モニタをともなう安定的な高速通信を実現するための提案がなされていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−３４０８７７号公報
【特許文献２】特開２００４−２２１４２０号公報
【特許文献３】特開２００８−１５１８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述した特許文献３に記載の発明においては、発光素子の光が、光レセプタクルを透過した後に、光ファイバの端面において光電変換装置の基板に垂直な方向に取り出されるように構成されている。
【００１１】
しかるに、光モジュールの使用態様によっては、発光素子の光を、光ファイバの端面において基板に沿った方向に取り出すことが求められる場合があり、このような場合に、モニタをともなう光送信を簡便かつ適正に実現するためには、光の取り出し方向が異なる特許文献３に記載の発明とは自ずと違った新たな手法が求められる。
【００１２】
そこで、本発明は、このような点に鑑みなされたものであり、発光素子の光を光ファイバの端面において基板に沿った方向に取り出すようなモニタをともなう光送信を、簡便かつ適正に実現することができる光レセプタクルおよびこれを備えた光モジュールを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前述した目的を達成するため、本発明の請求項１に係る光レセプタクルの特徴は、発光素子およびこれから発光された光をモニタするためのモニタ光を受光する受光素子が基板上に実装された光電変換装置と、光ファイバとの間に配置され、前記発光素子と前記光ファイバの端面とを光学的に結合可能とされた光レセプタクルであって、前記発光素子からの前記光の入射および前記受光素子に向けた前記モニタ光の出射が行われる光レセプタクル本体の第１の面と、この第１の面の反対側に、前記第１の面に対して所定の傾斜角を有するとともに、前記第１の面に入射した前記発光素子の光が入射するように配置され、入射した前記発光素子の光を反射させる第１の反射面と、前記第１の面の反対側であって、前記第１の反射面に対して前記発光素子の光の反射方向側に配置され、前記第１の反射面によって反射された前記発光素子の光を、前記第１の面に向かう前記モニタ光と前記光ファイバの端面に結合すべき光とに分離する光分離部と、この光分離部によって分離された前記光ファイバの端面に結合すべき光の前記光ファイバの端面に向けた出射が行われる前記光レセプタクル本体の第２の面とを備え、前記第１の反射面から前記第２の面に到達する光は、前記第１の反射面と前記第２の面との間における進行方向が、前記第１の反射面における反射方向のまま維持される点にある。
【００１４】
そして、この請求項１に係る発明によれば、第１の面に入射した発光素子の光を、第１の反射面によって反射させた上で、光分離部によってモニタ光と光ファイバの端面に結合すべき光とに分離し、モニタ光については、第１の面から受光素子側に出射させ、光ファイバの端面に結合すべき光については、第２の面から光ファイバの端面側に出射させることができるので、モニタ光の取得および光ファイバの端面における発光素子の光の基板に沿った方向への取り出しを適切に行うことができ、また、第１の反射面から第２の面に到達する光の第１の反射面と前記第２の面との間における進行方向を、第１の反射面における反射方向のまま維持させることができるので、第１の反射面から第２の面に到達する光の光レセプタクル本体の内部における屈折を考慮することを要しない簡便な光路設計が可能となる。
【００１５】
また、請求項２に係る光レセプタクルの特徴は、請求項１において、更に、前記光分離部は、前記第１の面に対して所定の傾斜角を有するとともに、前記第１の反射面によって反射された前記発光素子の光のうちの一部の光が入射するように配置された第２の反射面を有し、前記第２の反射面によってこれに入射した前記一部の光を前記モニタ光として反射させるとともに、前記第１の反射面によって反射された前記発光素子の光のうちの前記第２の反射面に入射しなかった光を、そのまま前記第２の面側に進行させる点にある。
【００１６】
そして、この請求項２に係る発明によれば、光分離部を第２の反射面によって簡易に構成することができ、また、モニタ光を第２の反射面による反射を利用して簡便かつ確実に発生させることができるとともに、光ファイバの端面に結合すべき光の分離を、第１の反射面によって反射された発光素子の光を部分的に第２の反射面に入射させないことによって簡便かつ確実に実現することができ、さらに、第２の反射面に対する発光素子の光の入射面積の設計によってモニタ光と光ファイバの端面に結合すべき光との光量比を簡便に調整することができる。
【００１７】
さらに、請求項３に係る光レセプタクルの特徴は、請求項２において、更に、前記第２の反射面は、前記一部の光が臨界角よりも大きな入射角で入射するような傾斜角を有する前記光レセプタクル本体の傾斜面からなり、入射した前記一部の光を前記モニタ光として全反射させる点にある。
【００１８】
そして、この請求項３に係る発明によれば、第２の反射面を光レセプタクル本体の傾斜面のみからなる全反射面に形成することができるので、部品点数およびコストの削減ならびに製造の容易化が可能となる。
【００１９】
さらにまた、請求項４に係る光レセプタクルの特徴は、請求項２において、更に、前記第２の反射面は、前記光レセプタクル本体の傾斜面上に反射膜がコーティングされてなる点にある。
【００２０】
そして、この請求項４に係る発明によれば、第２の反射面の傾斜角が発光素子の光に対して臨界角よりも大きな入射角を確保するものに拘束されないため、モニタ光の出射方向および受光素子の配置位置についての設計の自由度を広げることができる。
【００２１】
さらにまた、請求項５に係る光レセプタクルの特徴は、請求項１〜４のいずれか１項において、更に、前記第１の反射面は、前記第１の面に入射した前記発光素子の光が臨界角よりも大きな入射角で入射するような傾斜角を有する前記光レセプタクル本体の傾斜面からなり、入射した前記発光素子の光を全反射させる点にある。
【００２２】
そして、この請求項５に係る発明によれば、第１の反射面を光レセプタクル本体の傾斜面のみからなる全反射面に形成することができるので、部品点数およびコストの削減ならびに製造の容易化が可能となる。
【００２３】
また、請求項６に係る光レセプタクルの特徴は、請求項１〜４のいずれか１項において、更に、前記第１の反射面は、前記光レセプタクル本体の傾斜面上に反射膜がコーティングされてなる点にある。
【００２４】
そして、この請求項６に係る発明によれば、第１の反射面の傾斜角が発光素子の光に対して臨界角よりも大きな入射角を確保するものに拘束されないため、第１の反射面における発光素子の光の反射方向についての設計の自由度を広げることができる。
【００２５】
さらに、請求項７に係る光レセプタクルの特徴は、請求項１〜６のいずれか１項において、更に、前記第１の面に、前記発光素子の光を前記第１の反射面に向けて入射させる第１のレンズ面が形成され、前記第２の面に、前記光ファイバの端面に結合すべき光を前記光ファイバの端面に向けて出射させる第２のレンズ面が形成されている点にある。
【００２６】
そして、この請求項７に係る発明によれば、第１のレンズ面および第２のレンズ面によって、発光素子と光ファイバの端面との光学的な結合を効率良く行うことができる。
【００２７】
さらにまた、請求項８に係る光レセプタクルの特徴は、請求項７において、更に、前記第１の面に、前記モニタ光を前記受光素子に向けて出射させる第３のレンズ面が形成されている点にある。
【００２８】
そして、この請求項８に係る発明によれば、第３のレンズ面によって、モニタ光を受光素子に効率良く結合させることができる。
【００２９】
また、請求項９に係る光モジュールの特徴は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の光レセプタクルと、請求項１に記載の光電変換装置とを備えた点にある。
【００３０】
そして、この請求項９に係る発明によれば、モニタ光の取得および光ファイバの端面における発光素子の光の基板に沿った方向への取り出しを適切に行うことができ、また、第１の反射面から第２の面に到達する光の光レセプタクル本体の内部における屈折を考慮することを要しない簡便な光路設計が可能となる。
【００３１】
さらに、請求項１０に係る光モジュールの特徴は、請求項２〜４のいずれか１項に記載の光レセプタクルと、請求項１に記載の光電変換装置とを備え、光レセプタクル本体は、樹脂材料によって形成され、前記光レセプタクルの第２の反射面における第１の面側の端部に形成され得るＲ形状における前記発光素子の光の反射を想定して、この反射した光が前記光電変換装置の受光素子および発光素子に入射しないように、前記受光素子の大きさ、前記発光素子の位置および前記光レセプタクルの第１の反射面と前記第２の反射面との間隔が設定されている点にある。
【００３２】
そして、この請求項１０に係る発明によれば、モニタ光の取得および光ファイバの端面における発光素子の光の基板に沿った方向への取り出しを適切に行うことができ、また、第１の反射面から第２の面に到達する光の光レセプタクル本体の内部における屈折を考慮することを要しない簡便な光路設計が可能となり、さらに、光分離部を簡易に構成することができ、さらにまた、モニタ光を簡便かつ確実に発生させることができるとともに、光ファイバの端面に結合すべき光の分離を簡便かつ確実に実現することができ、また、モニタ光と光ファイバの端面に結合すべき光との光量比を簡便に調整することができる。さらに、部品点数およびコストの削減ならびに製造の容易化、または、モニタ光の出射方向および受光素子の配置位置についての設計の自由度を広げることが可能となる。さらにまた、光レセプタクル本体を樹脂成形するための金型における第２の反射面の形状転写部の先端に、寸法誤差や摩耗・腐食等によるダレによってＲ形状が形成され、このＲ形状が第２の反射面の形状として成形品に転写されたとしても、このＲ形状を見越してＲ形状による反射光が発光素子および受光素子に迷光として入射しないように設計することができるので、光レセプタクル本体を、安価な樹脂材料によって光学性能上問題なく製造することができる。
【００３３】
さらにまた、請求項１１に係る光モジュールの特徴は、請求項１０において、更に、前記第１の反射面は、前記第１の面に入射した前記発光素子の光が臨界角よりも大きな入射角で入射するような傾斜角を有する光レセプタクル本体の傾斜面からなり、入射した前記発光素子の光を全反射させる点にある。
【００３４】
そして、この請求項１１に係る発明によれば、部品点数およびコストの削減ならびに製造の容易化が可能となる。
【００３５】
また、請求項１２に係る光モジュールの特徴は、請求項１０において、更に、前記第１の反射面は、光レセプタクル本体の傾斜面上に反射膜がコーティングされてなる点にある。
【００３６】
そして、この請求項１２に係る発明によれば、第１の反射面における発光素子の光の反射方向についての設計の自由度を広げることができる。
【００３７】
さらに、請求項１３に係る光モジュールの特徴は、請求項１０〜１２のいずれか１項において、更に、前記第１の面に、前記発光素子の光を前記第１の反射面に向けて入射させる第１のレンズ面が形成され、前記光レセプタクル本体の第２の面に、光ファイバの端面に結合すべき光を前記光ファイバの端面に向けて出射させる第２のレンズ面が形成されている点にある。
【００３８】
そして、この請求項１３に係る発明によれば、発光素子と光ファイバの端面との光学的な結合を効率良く行うことができる。
【００３９】
さらにまた、請求項１４に係る光モジュールの特徴は、請求項１３において、更に、前記第１の面に、モニタ光を前記受光素子に向けて出射させる第３のレンズ面が形成されている点にある。
【００４０】
そして、この請求項１４に係る発明によれば、モニタ光を受光素子に効率良く結合させることができる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、発光素子の光を光ファイバの端面において基板に沿った方向に取り出すようなモニタをともなう光送信を、簡便かつ適正に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る光レセプタクルおよび光モジュールの実施形態を示す概略構成図
【図２】図１に示す光レセプタクルの平面図
【図３】図１に示す光レセプタクルの下面図
【図４】本発明の第１の変形例を示す構成図
【図５】本発明の第２の変形例を示す構成図
【図６】本発明の第３の変形例を示す構成図
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明に係る光レセプタクルおよびこれを備えた光モジュールの実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
【００４４】
図１は、本実施形態における光モジュール１の概要を本実施形態における光レセプタクル２の縦断面図とともに示す概略構成図である。また、図２は、図１に示す光レセプタクル２の平面図である。さらに、図３は、図１に示す光レセプタクル２の下面図である。
【００４５】
図１に示すように、本実施形態における光レセプタクル２（光レセプタクル本体）は、光電変換装置３と光ファイバ５との間に配置されるようになっている。
【００４６】
ここで、図１の光電変換装置３は、基板実装型の光電変換装置３とされている。すなわち、図１に示すように、光電変換装置３は、光レセプタクル２の下端面２ａに対して平行に配置される半導体基板（回路基板）６における光レセプタクル２側の面（上面）に、この面に対して垂直方向（上方向）にレーザ光Ｌａを出射（発光）させる１つの発光素子７を有しており、この発光素子７は、前述したＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザ）を構成している。また、光電変換装置３は、半導体基板６における光レセプタクル２側の面上であって、発光素子７に対する図１における右方位置に、発光素子７から出射されたレーザ光Ｌａの出力（例えば、強度や光量）をモニタするためのモニタ光Ｍを受光する１つの受光素子８を有している。この受光素子８は、フォトディテクタであってもよい。さらに、図示はしないが、半導体基板６における光レセプタクル２側の面上には、受光素子８によって受光されたモニタ光Ｍの強度や光量に基づいて発光素子７から発光されるレーザ光Ｌａの出力を制御する制御回路等の電子部品が実装されており、この電子部品は、配線を介して発光素子７および受光素子８に電気的に接続されている。このような光電変換装置３は、例えば、半導体基板６と光レセプタクル２との間に配置された接着剤（例えば、熱／紫外線硬化性樹脂）等の公知の固定手段によって光レセプタクル２に取り付けられることにより、光レセプタクル２とともに光モジュール１を構成するようになっている。
【００４７】
また、図１に示すように、光ファイバ５は、端面５ａ側の所定長さの部位が、この部位を保持する円筒状のフェルール９とともに、光レセプタクル２に形成された筒状の光ファイバ取付部４内に着脱可能に取り付けられている。この取り付け状態において、光ファイバ５における端面５ａ側の部位は、半導体基板６に対して平行となっている。なお、光ファイバ５は、シングルモード光ファイバおよびマルチモード光ファイバのいずれであってもよい。
【００４８】
そして、光レセプタクル２は、このような光電変換装置３と光ファイバ５との間に配置された状態で、発光素子７と光ファイバ５の端面５ａとを光学的に結合させるようになっている。
【００４９】
この光レセプタクル２について更に詳述すると、図１に示すように、光レセプタクル２は、各種の光学面を有する主要部の外形が略直方体状に形成されている。すなわち、図１〜図３に示すように、光レセプタクル２の主要部は、下端面２ａ、上端面２ｂ、右端面２ｃ、左端面２ｄ、前端面２ｅおよび後端面２ｆの各面によって大まかな外形を構成している。上下の端面２ａ、２ｂは互いに平行とされ、左右の端面２ｃ、２ｄも互いに平行とされている。さらに、上下の端面２ａ、２ｂと左右の端面２ｃ、２ｄとは、互いに垂直とされている。なお、前述した光ファイバ取付部４は、右端面２ｃから右方に延出するように形成されている。
【００５０】
図１に示すように、光レセプタクル２の下端面２ａ上であって、左端面２ｄ寄りの位置には、下端面２ａに対して上方に凹入された断面略台形状の第１の凹部１０が形成されている。そして、この第１の凹部１０の内底面は、発光素子７からのレーザ光Ｌａの入射および受光素子８に向けたモニタ光Ｍの出射が行われる第１の面Ｓ１とされている。図１に示すように、第１の面Ｓ１は、下端面２ａに対して平行に形成されている。このような第１の面Ｓ１上の図１および図３における左端部近傍位置には、図１、図３に示すように、１つの第１のレンズ面１１が形成されている。図１および図３に示すように、第１のレンズ面１１は、平面円形状に形成されているとともに、発光素子７側に凸面を向けた球面または非球面の凸レンズ面に形成されている。なお、第１のレンズ面１１上における光軸ＯＡ（１）は、発光素子７から出射されるレーザ光Ｌａ（光束）の中心軸（中心光線）に一致することが望ましい。また、光軸ＯＡ（１）の軸方向は、第１の面Ｓ１に対して垂直であってもよい。
【００５１】
このような第１のレンズ面１１には、図１に示すように、光レセプタクル２に光電変換装置３が取り付けられた状態において、発光素子７から出射されたレーザ光Ｌａが下方から入射する。そして、第１のレンズ面１１は、入射したレーザ光Ｌａを収束させて光レセプタクル２の内部へと進行させる。なお、第１のレンズ面１１は、レーザ光Ｌａをコリメートまたは発散させる面形状に形成されていてもよい。
【００５２】
また、図１および図２に示すように、第１の面Ｓ１の反対側（図１における上方）であって、第１のレンズ面１１に対してレーザ光Ｌａの進行方向側の位置（図１における真上位置）には、上方に向かうにしたがって右方に傾くような第１の面Ｓ１に対する所定の傾斜角を有する第１の反射面１４が形成されている。図１に示すように、第１の反射面１４は、上端面２ｂ上に下方に向かって凹入形成された断面略台形状の第２の凹部１５の内斜面のみからなる。
【００５３】
このような第１の反射面１４には、図１に示すように、第１のレンズ面１１に入射した発光素子７のレーザ光Ｌａが、図１における下方から臨界角より大きな入射角で内部入射する。そして、第１の反射面１４は、内部入射した発光素子７のレーザ光Ｌａを、図１における右方に向かって全反射させる。
【００５４】
なお、第１の反射面１４の傾斜角は、設計および寸法精度測定の簡便化の観点から、第１の面Ｓ１を基準（０°）として図１における反時計回りに４５°としてもよく、または、入射角が一定ではない収束光束Ｌａに含まれる全ての又は殆どの光線に対して臨界角よりも大きな入射角を確保する観点から、４５°よりも大きい角度としてもよい。
【００５５】
さらに、図１および図２に示すように、第１の面Ｓ１の反対側であって、第１の反射面１４に対して発光素子７のレーザ光Ｌａの反射方向側の位置（右方位置）には、第１の反射面１４によって反射された発光素子７のレーザ光Ｌａを、第１の面Ｓ１に向かうモニタ光Ｍと光ファイバ５の端面５ａに結合すべきレーザ光Ｌｃとに分離する光分離部としての第２の反射面１６が配置されている。図１に示すように、第２の反射面１６は、第１の面Ｓ１に対して、上方に向かうにしたがって左方に傾くような所定の傾斜角を有している。また、図１に示すように、第２の反射面１６は、上端面２ｂ上に下方に向かって第２の凹部１５よりも浅く凹入形成された断面略台形状の第３の凹部１７の内斜面のみからなる。なお、第２の反射面１６の傾斜角は、第１の面Ｓ１を基準（０°）として図１における時計回りに４５°であってもよい。
【００５６】
このような第２の反射面１６における第１の面Ｓ１側（下端部側）の所定範囲の部位には、図１に示すように、第１の反射面１４によって反射された発光素子７のレーザ光Ｌａ（光束）のうちの上側の一部の光が、左方から臨界角よりも大きな入射角で内部入射する。そして、第２の反射面１６は、内部入射した一部の光を、モニタ光Ｍとして第１の面Ｓ１に向けて全反射させる。一方、発光素子７のレーザ光Ｌａのうちの第２の反射面１６に内部入射しなかった光は、光ファイバ５の端面５ａに結合すべきレーザ光Ｌｃとして、進行方向を維持したまま右方に向かって進行（直進）する。ただし、光ファイバ５の端面５ａに結合すべきレーザ光Ｌｃは、光分離前のレーザ光Ｌａが収束光であることによって、右方への進行にしたがって光束断面の大きさが徐々に小さくなる。
【００５７】
さらにまた、図１に示すように、光レセプタクル２の右端面２ｃ上における光ファイバ５の端面５ａに対向する位置には、左方に向かって第４の凹部１８が凹入形成されており、この第４の凹部１８の内底面は、第２の面Ｓ２を兼ねた１つの第２のレンズ面１２とされている。この第２のレンズ面１２は、第１のレンズ面１１よりも小径の平面円形状に形成されているとともに、光ファイバ５の端面５ａ側に凸面を向けた球面または非球面の凸レンズ面に形成されている。なお、第２のレンズ面１２上における光軸ＯＡ（２）は、光ファイバ５の端面５ａの中心軸に一致してもよい。
【００５８】
このような第２のレンズ面１２には、図１に示すように、第２の反射面１６によってモニタ光Ｍと分離された光ファイバ５の端面５ａに結合すべきレーザ光Ｌｃが、左方から内部入射する。そして、第２のレンズ面１２は、内部入射したレーザ光Ｌｃを、収束させて光ファイバ５の端面５ａに向けて出射させる。
【００５９】
また、図１に示すように、本実施形態においては、前述した第２の反射面１６の構成上、第１の反射面１４から第２のレンズ面１２（第２の面Ｓ２）に到達する光、すなわち、レーザ光Ｌａのうちの第２の反射面１６に入射しないものと、これに連続する光ファイバ５の端面５ａに結合すべきレーザ光Ｌｃとの一連の光は、第１の反射面１４と第２のレンズ面１２との間における進行方向が、第１の反射面１４における反射方向のまま維持されるようになっている。
【００６０】
さらに、図１に示すように、第１の面Ｓ１上の図１および図３における右端部近傍位置には、図１、図３に示すように、１つの第３のレンズ面１３が形成されている。図１および図３に示すように、第３のレンズ面１３は、第１のレンズ面１よりも小径の平面円形状に形成されているとともに、受光素子８側に凸面を向けた球面または非球面の凸レンズ面に形成されている。なお、第３のレンズ面１３上における光軸ＯＡ（３）の軸方向は、第１の面Ｓ１に対して垂直であってもよい。
【００６１】
このような第３のレンズ面１３には、図１に示すように、第２の反射面１６によって反射されたモニタ光Ｍが、上方から内部入射する。そして、第３のレンズ面１３は、内部入射したモニタ光Ｍを、収束させて受光素子８に向けて出射させる。
【００６２】
以上の構成によれば、第１の面Ｓ１に入射した発光素子７のレーザ光Ｌａを、第１の反射面１４によって全反射させた上で、光分離部としての第２の反射面１６によってモニタ光Ｍと光ファイバ５の端面５ａに結合すべきレーザ光Ｌｃとに分離し、モニタ光Ｍについては、第１の面Ｓ１から受光素子８側に出射させ、光ファイバ５の端面５ａに結合すべきレーザ光Ｌｃについては、第２の面Ｓ２から光ファイバ５の端面５ａ側に出射させることができる。これにより、モニタ光Ｍの取得および光ファイバ５の端面５ａにおけるレーザ光Ｌｃの基板６に沿った方向への取り出しを簡便かつ適切に行うことができる。また、第１の反射面１４から第２の面Ｓ２に到達する光の第１の反射面１４と第２の面Ｓ２との間における進行方向を、第１の反射面１４における反射方向のまま維持させることができるので、第１の反射面１４から第２の面Ｓ２に到達する光の光レセプタクル２の内部における屈折を考慮することを要しない簡便な光路設計が可能となる。さらに、光分離部を第２の反射面１６によって簡易に構成することができ、また、モニタ光Ｍを第２の反射面１６による反射を利用して簡便かつ確実に発生させることができるとともに、光ファイバ５の端面５ａに結合すべきレーザ光Ｌｃの分離を、第１の反射面１４によって反射された発光素子７のレーザ光Ｌａを部分的に第２の反射面１６に入射させないことによって簡便かつ確実に実現することができる。さらにまた、第２の反射面１６に対する発光素子７のレーザ光Ｌａの入射面積の設計によってモニタ光Ｍと光ファイバ５の端面５ａに結合すべきレーザ光Ｌｃとの光量比を簡便に調整することができる。ここで、光量比は、１：１としてもよいし、または、レーザ光Ｌｃの光量を相対的に大きくしてもよい。また、本実施形態によれば、第１の反射面１４および第２の反射面１６を、光レセプタクル２の傾斜面のみからなる全反射面に形成することができるので、部品点数およびコストの削減ならびに製造の容易化が可能となる。さらに、第１のレンズ面１１および第２のレンズ面１２によって、発光素子７と光ファイバ５の端面５ａとの光学的な結合を効率良く行うことができ、また、第３のレンズ面１３によって、モニタ光Ｍを受光素子８に効率良く結合させることができる。
【００６３】
なお、本発明は、以上の構成に限定されるものではなく、種々の変形例を採用することができる。
【００６４】
（第１の変形例）
例えば、図４に示すように、第２の反射面１６を、前述のような光レセプタクル２の傾斜面のみからなる全反射面に形成する代わりに、光レセプタクル２の傾斜面上に反射膜２０をコーティングすることによって形成してもよい。反射膜２０の材料としては、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ等を挙げることができる。
【００６５】
このような構成によれば、第２の反射面１６の傾斜角がレーザ光Ｌａに対して臨界角よりも大きな入射角を確保するものに拘束されないため、モニタ光Ｍの出射方向および受光素子８の配置位置についての設計の自由度を広げることができる。例えば、図４においては、モニタ光Ｍが、第２の反射面１６に対して図１のように真下ではなく左斜め下方側に出射されている。また、図４においては、第３のレンズ面１３が形成されておらず、第１の面Ｓ１によってモニタ光Ｍの出射が行われている。
【００６６】
（第２の変形例）
また、図５に示すように、第１の反射面１４についても、全反射面に形成する代わりに、光レセプタクル２の傾斜面上に反射膜２０をコーティングすることによって形成してもよい。
【００６７】
このような構成によれば、第１の反射面１４の傾斜角がレーザ光Ｌａに対して臨界角よりも大きな入射角を確保するものに拘束されないため、第１の反射面１４における発光素子７のレーザ光Ｌａの反射方向についての設計の自由度を広げることができる。
【００６８】
（第３の変形例）
さらに、光レセプタクル２をポリエーテルイミド等の安価な樹脂材料によって形成する場合には、金型を用いた射出成形が行われることになる。この場合、金型は、例えば、第１の面Ｓ１、第１のレンズ面１１および第３のレンズ面１３を含めた第１の凹部１０の形状転写面を有する第１の金型と、第１の反射面１４を含めた第２の凹部１５の形状転写面および前記２の反射面１６を含めた第３の凹部１７の形状転写面を有する第２の金型と、第２のレンズ面１２（第２の面Ｓ２）および光ファイバ取付部４の形状転写面を有する第３の金型とによって構成してもよい。
【００６９】
そして、このような金型による樹脂成形によって光レセプタクル２を得る場合には、金型における第２の反射面１６の形状転写部の先端に寸法誤差や摩耗・腐食等によるダレによってＲ形状が形成され、このＲ形状が第２の反射面１６の形状として成形品に転写され得る虞がある。このようなＲ形状による反射光は、モニタ光のような正規の反射光とは異なる迷光であるため、発光素子７および受光素子８に入射することは好ましくない。そこで、このようなＲ形状における発光素子７のレーザ光Ｌａの反射を想定して、この反射した光が受光素子８および発光素子７に入射しないように、受光素子８の大きさ、発光素子７の位置および第１の反射面１４と第２の反射面１６との間隔等を設計してもよい。
【００７０】
このように構成すれば、図６に示すように、第２の反射面１６の下端部にＲ形状が形成されたとしても、このＲ形状による反射光Ｌｒが受光素子８および発光素子７に入射することを確実に防止することができる。
【００７１】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限度において種々変更することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１ 光モジュール
２ 光レセプタクル
３ 光電変換装置
５ 光ファイバ
５ａ 端面
７ 発光素子
８ 受光素子
１４ 第１の反射面
１６ 第２の反射面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光レセプタクルおよびこれを備えた光モジュールに係り、特に、発光素子と光ファイバの端面とを光学的に結合するのに好適な光レセプタクルおよびこれを備えた光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光ファイバを用いた光通信には、面発光レーザ（例えば、ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）等の発光素子を備えた光モジュールが用いられていた。
【０００３】
この種の光モジュールには、光レセプタクルと称される光モジュール部品が用いられており、この光レセプタクルは、発光素子から出射された通信情報を含む光を、レンズを介して光ファイバの端面に結合させることによって、光ファイバを介した光送信に用いられるようになっていた。
【０００４】
また、従来から、光モジュールにおいては、温度変化に対する発光素子の出力特性の安定化を目的として、発光素子から出射された光（強度や光量）をモニタ（監視）するための種々の提案がなされていた。
【０００５】
例えば、特許文献１および特許文献２においては、ＴＯ−ＣＡＮと称されるパッケージに、発光素子とともにモニタ用の受光素子を内包した光電変換装置を利用し、発光素子からの出射光の一部をパッケージのガラス窓においてモニタ光として受光素子側に反射させることが提案されている。
【０００６】
しかしながら、このようなＣＡＮパッケージ型の光電変換装置は、高周波の駆動になると、発光素子に接続された配線の部分から電磁波が漏れることによってクロストークが生じる場合があり、このような場合には、１０Ｇｂｐｓ以上の高速通信に対応することが困難となる。さらに、ＣＡＮパッケージを使ったモジュールは、光レセプタクルの最大径が、例えばＴＯ−４６というＣＡＮの場合、６〜７ｍｍになり、小型化が難しい。
【０００７】
これに対して、回路基板に発光素子が実装された基板実装型の光電変換装置においては、ＣＡＮパッケージ型のようなクロストークの問題はなく、また、部品点数およびコストの削減ならびに小型化が可能等の利点を有するが、その一方で、ガラス窓を有しないため、光電変換装置側にモニタ光を発生させる機能を備えることは困難であった。
【０００８】
そこで、これまでにも、例えば、特許文献３に示すように、基板実装型の光電変換装置に対応すべく、光レセプタクル側に、発光素子からの出射光の一部をモニタ光として受光素子側に反射させるための反射面を形成することによって、モニタをともなう安定的な高速通信を実現するための提案がなされていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−３４０８７７号公報
【特許文献２】特開２００４−２２１４２０号公報
【特許文献３】特開２００８−１５１８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述した特許文献３に記載の発明においては、発光素子の光が、光レセプタクルを透過した後に、光ファイバの端面において光電変換装置の基板に垂直な方向に取り出されるように構成されている。
【００１１】
しかるに、光モジュールの使用態様によっては、発光素子の光を、光ファイバの端面において基板に沿った方向に取り出すことが求められる場合があり、このような場合に、モニタをともなう光送信を簡便かつ適正に実現するためには、光の取り出し方向が異なる特許文献３に記載の発明とは自ずと違った新たな手法が求められる。
【００１２】
そこで、本発明は、このような点に鑑みなされたものであり、発光素子の光を光ファイバの端面において基板に沿った方向に取り出すようなモニタをともなう光送信を、簡便かつ適正に実現することができる光レセプタクルおよびこれを備えた光モジュールを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前述した目的を達成するため、本発明の請求項１に係る光レセプタクルの特徴は、発光素子およびこれから発光された光をモニタするためのモニタ光を受光する受光素子が基板上に実装された光電変換装置と、光ファイバとの間に配置され、前記発光素子と前記光ファイバの端面とを光学的に結合可能とされた光レセプタクルであって、前記発光素子からの前記光の入射および前記受光素子に向けた前記モニタ光の出射が行われる光レセプタクル本体の第１の面と、この第１の面の反対側に、前記第１の面に対して所定の傾斜角を有するとともに、前記第１の面に入射した前記発光素子の光が入射するように配置され、入射した前記発光素子の光を反射させる第１の反射面と、前記第１の面の反対側であって、前記第１の反射面に対して前記発光素子の光の反射方向側に配置され、前記第１の反射面によって反射された前記発光素子の光を、前記第１の面に向かう前記モニタ光と前記光ファイバの端面に結合すべき光とに分離する光分離部と、この光分離部によって分離された前記光ファイバの端面に結合すべき光の前記光ファイバの端面に向けた出射が行われる前記光レセプタクル本体の第２の面とを備え、前記第１の反射面から前記第２の面に到達する光は、前記第１の反射面と前記第２の面との間における進行方向が、前記第１の反射面における反射方向のまま維持される点にある。
【００１４】
そして、この請求項１に係る発明によれば、第１の面に入射した発光素子の光を、第１の反射面によって反射させた上で、光分離部によってモニタ光と光ファイバの端面に結合すべき光とに分離し、モニタ光については、第１の面から受光素子側に出射させ、光ファイバの端面に結合すべき光については、第２の面から光ファイバの端面側に出射させることができるので、モニタ光の取得および光ファイバの端面における発光素子の光の基板に沿った方向への取り出しを適切に行うことができ、また、第１の反射面から第２の面に到達する光の第１の反射面と前記第２の面との間における進行方向を、第１の反射面における反射方向のまま維持させることができるので、第１の反射面から第２の面に到達する光の光レセプタクル本体の内部における屈折を考慮することを要しない簡便な光路設計が可能となる。
【００１５】
また、請求項２に係る光レセプタクルの特徴は、請求項１において、更に、前記光分離部は、前記第１の面に対して所定の傾斜角を有するとともに、前記第１の反射面によって反射された前記発光素子の光のうちの一部の光が入射するように配置された第２の反射面を有し、前記第２の反射面によってこれに入射した前記一部の光を前記モニタ光として反射させるとともに、前記第１の反射面によって反射された前記発光素子の光のうちの前記第２の反射面に入射しなかった光を、そのまま前記第２の面側に進行させる点にある。
【００１６】
そして、この請求項２に係る発明によれば、光分離部を第２の反射面によって簡易に構成することができ、また、モニタ光を第２の反射面による反射を利用して簡便かつ確実に発生させることができるとともに、光ファイバの端面に結合すべき光の分離を、第１の反射面によって反射された発光素子の光を部分的に第２の反射面に入射させないことによって簡便かつ確実に実現することができ、さらに、第２の反射面に対する発光素子の光の入射面積の設計によってモニタ光と光ファイバの端面に結合すべき光との光量比を簡便に調整することができる。
【００１７】
さらに、請求項３に係る光レセプタクルの特徴は、請求項２において、更に、前記第２の反射面は、前記一部の光が臨界角よりも大きな入射角で入射するような傾斜角を有する前記光レセプタクル本体の傾斜面からなり、入射した前記一部の光を前記モニタ光として全反射させる点にある。
【００１８】
そして、この請求項３に係る発明によれば、第２の反射面を光レセプタクル本体の傾斜面のみからなる全反射面に形成することができるので、部品点数およびコストの削減ならびに製造の容易化が可能となる。
【００１９】
さらにまた、請求項４に係る光レセプタクルの特徴は、請求項２において、更に、前記第２の反射面は、前記光レセプタクル本体の傾斜面上に反射膜がコーティングされてなる点にある。
【００２０】
そして、この請求項４に係る発明によれば、第２の反射面の傾斜角が発光素子の光に対して臨界角よりも大きな入射角を確保するものに拘束されないため、モニタ光の出射方向および受光素子の配置位置についての設計の自由度を広げることができる。
【００２１】
さらにまた、請求項５に係る光レセプタクルの特徴は、請求項１〜４のいずれか１項において、更に、前記第１の反射面は、前記第１の面に入射した前記発光素子の光が臨界角よりも大きな入射角で入射するような傾斜角を有する前記光レセプタクル本体の傾斜面からなり、入射した前記発光素子の光を全反射させる点にある。
【００２２】
そして、この請求項５に係る発明によれば、第１の反射面を光レセプタクル本体の傾斜面のみからなる全反射面に形成することができるので、部品点数およびコストの削減ならびに製造の容易化が可能となる。
【００２３】
また、請求項６に係る光レセプタクルの特徴は、請求項１〜４のいずれか１項において、更に、前記第１の反射面は、前記光レセプタクル本体の傾斜面上に反射膜がコーティングされてなる点にある。
【００２４】
そして、この請求項６に係る発明によれば、第１の反射面の傾斜角が発光素子の光に対して臨界角よりも大きな入射角を確保するものに拘束されないため、第１の反射面における発光素子の光の反射方向についての設計の自由度を広げることができる。
【００２５】
さらに、請求項７に係る光レセプタクルの特徴は、請求項１〜６のいずれか１項において、更に、前記第１の面に、前記発光素子の光を前記第１の反射面に向けて入射させる第１のレンズ面が形成され、前記第２の面に、前記光ファイバの端面に結合すべき光を前記光ファイバの端面に向けて出射させる第２のレンズ面が形成されている点にある。
【００２６】
そして、この請求項７に係る発明によれば、第１のレンズ面および第２のレンズ面によって、発光素子と光ファイバの端面との光学的な結合を効率良く行うことができる。
【００２７】
さらにまた、請求項８に係る光レセプタクルの特徴は、請求項７において、更に、前記第１の面に、前記モニタ光を前記受光素子に向けて出射させる第３のレンズ面が形成されている点にある。
【００２８】
そして、この請求項８に係る発明によれば、第３のレンズ面によって、モニタ光を受光素子に効率良く結合させることができる。
【００２９】
また、請求項９に係る光モジュールの特徴は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の光レセプタクルと、請求項１に記載の光電変換装置とを備えた点にある。
【００３０】
そして、この請求項９に係る発明によれば、モニタ光の取得および光ファイバの端面における発光素子の光の基板に沿った方向への取り出しを適切に行うことができ、また、第１の反射面から第２の面に到達する光の光レセプタクル本体の内部における屈折を考慮することを要しない簡便な光路設計が可能となる。
【００３１】
さらに、請求項１０に係る光モジュールの特徴は、請求項２〜４のいずれか１項に記載の光レセプタクルと、請求項１に記載の光電変換装置とを備え、光レセプタクル本体は、樹脂材料によって形成され、前記光レセプタクルの第２の反射面における第１の面側の端部に形成され得るＲ形状における前記発光素子の光の反射を想定して、この反射した光が前記光電変換装置の受光素子および発光素子に入射しないように、前記受光素子の大きさ、前記発光素子の位置および前記光レセプタクルの第１の反射面と前記第２の反射面との間隔が設定されている点にある。
【００３２】
そして、この請求項１０に係る発明によれば、モニタ光の取得および光ファイバの端面における発光素子の光の基板に沿った方向への取り出しを適切に行うことができ、また、第１の反射面から第２の面に到達する光の光レセプタクル本体の内部における屈折を考慮することを要しない簡便な光路設計が可能となり、さらに、光分離部を簡易に構成することができ、さらにまた、モニタ光を簡便かつ確実に発生させることができるとともに、光ファイバの端面に結合すべき光の分離を簡便かつ確実に実現することができ、また、モニタ光と光ファイバの端面に結合すべき光との光量比を簡便に調整することができる。さらに、部品点数およびコストの削減ならびに製造の容易化、または、モニタ光の出射方向および受光素子の配置位置についての設計の自由度を広げることが可能となる。さらにまた、光レセプタクル本体を樹脂成形するための金型における第２の反射面の形状転写部の先端に、寸法誤差や摩耗・腐食等によるダレによってＲ形状が形成され、このＲ形状が第２の反射面の形状として成形品に転写されたとしても、このＲ形状を見越してＲ形状による反射光が発光素子および受光素子に迷光として入射しないように設計することができるので、光レセプタクル本体を、安価な樹脂材料によって光学性能上問題なく製造することができる。
【００３３】
さらにまた、請求項１１に係る光モジュールの特徴は、請求項１０において、更に、前記第１の反射面は、前記第１の面に入射した前記発光素子の光が臨界角よりも大きな入射角で入射するような傾斜角を有する光レセプタクル本体の傾斜面からなり、入射した前記発光素子の光を全反射させる点にある。
【００３４】
そして、この請求項１１に係る発明によれば、部品点数およびコストの削減ならびに製造の容易化が可能となる。
【００３５】
また、請求項１２に係る光モジュールの特徴は、請求項１０において、更に、前記第１の反射面は、光レセプタクル本体の傾斜面上に反射膜がコーティングされてなる点にある。
【００３６】
そして、この請求項１２に係る発明によれば、第１の反射面における発光素子の光の反射方向についての設計の自由度を広げることができる。
【００３７】
さらに、請求項１３に係る光モジュールの特徴は、請求項１０〜１２のいずれか１項において、更に、前記第１の面に、前記発光素子の光を前記第１の反射面に向けて入射させる第１のレンズ面が形成され、前記光レセプタクル本体の第２の面に、光ファイバの端面に結合すべき光を前記光ファイバの端面に向けて出射させる第２のレンズ面が形成されている点にある。
【００３８】
そして、この請求項１３に係る発明によれば、発光素子と光ファイバの端面との光学的な結合を効率良く行うことができる。
【００３９】
さらにまた、請求項１４に係る光モジュールの特徴は、請求項１３において、更に、前記第１の面に、モニタ光を前記受光素子に向けて出射させる第３のレンズ面が形成されている点にある。
【００４０】
そして、この請求項１４に係る発明によれば、モニタ光を受光素子に効率良く結合させることができる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、発光素子の光を光ファイバの端面において基板に沿った方向に取り出すようなモニタをともなう光送信を、簡便かつ適正に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る光レセプタクルおよび光モジュールの実施形態を示す概略構成図
【図２】図１に示す光レセプタクルの平面図
【図３】図１に示す光レセプタクルの下面図
【図４】本発明の第１の変形例を示す構成図
【図５】本発明の第２の変形例を示す構成図
【図６】本発明の第３の変形例を示す構成図
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明に係る光レセプタクルおよびこれを備えた光モジュールの実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
【００４４】
図１は、本実施形態における光モジュール１の概要を本実施形態における光レセプタクル２の縦断面図とともに示す概略構成図である。また、図２は、図１に示す光レセプタクル２の平面図である。さらに、図３は、図１に示す光レセプタクル２の下面図である。
【００４５】
図１に示すように、本実施形態における光レセプタクル２（光レセプタクル本体）は、光電変換装置３と光ファイバ５との間に配置されるようになっている。
【００４６】
ここで、図１の光電変換装置３は、基板実装型の光電変換装置３とされている。すなわち、図１に示すように、光電変換装置３は、光レセプタクル２の下端面２ａに対して平行に配置される半導体基板（回路基板）６における光レセプタクル２側の面（上面）に、この面に対して垂直方向（上方向）にレーザ光Ｌａを出射（発光）させる１つの発光素子７を有しており、この発光素子７は、前述したＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザ）を構成している。また、光電変換装置３は、半導体基板６における光レセプタクル２側の面上であって、発光素子７に対する図１における右方位置に、発光素子７から出射されたレーザ光Ｌａの出力（例えば、強度や光量）をモニタするためのモニタ光Ｍを受光する１つの受光素子８を有している。この受光素子８は、フォトディテクタであってもよい。さらに、図示はしないが、半導体基板６における光レセプタクル２側の面上には、受光素子８によって受光されたモニタ光Ｍの強度や光量に基づいて発光素子７から発光されるレーザ光Ｌａの出力を制御する制御回路等の電子部品が実装されており、この電子部品は、配線を介して発光素子７および受光素子８に電気的に接続されている。このような光電変換装置３は、例えば、半導体基板６と光レセプタクル２との間に配置された接着剤（例えば、熱／紫外線硬化性樹脂）等の公知の固定手段によって光レセプタクル２に取り付けられることにより、光レセプタクル２とともに光モジュール１を構成するようになっている。
【００４７】
また、図１に示すように、光ファイバ５は、端面５ａ側の所定長さの部位が、この部位を保持する円筒状のフェルール９とともに、光レセプタクル２に形成された筒状の光ファイバ取付部４内に着脱可能に取り付けられている。この取り付け状態において、光ファイバ５における端面５ａ側の部位は、半導体基板６に対して平行となっている。なお、光ファイバ５は、シングルモード光ファイバおよびマルチモード光ファイバのいずれであってもよい。
【００４８】
そして、光レセプタクル２は、このような光電変換装置３と光ファイバ５との間に配置された状態で、発光素子７と光ファイバ５の端面５ａとを光学的に結合させるようになっている。
【００４９】
この光レセプタクル２について更に詳述すると、図１に示すように、光レセプタクル２は、各種の光学面を有する主要部の外形が略直方体状に形成されている。すなわち、図１〜図３に示すように、光レセプタクル２の主要部は、下端面２ａ、上端面２ｂ、右端面２ｃ、左端面２ｄ、前端面２ｅおよび後端面２ｆの各面によって大まかな外形を構成している。上下の端面２ａ、２ｂは互いに平行とされ、左右の端面２ｃ、２ｄも互いに平行とされている。さらに、上下の端面２ａ、２ｂと左右の端面２ｃ、２ｄとは、互いに垂直とされている。なお、前述した光ファイバ取付部４は、右端面２ｃから右方に延出するように形成されている。
【００５０】
図１に示すように、光レセプタクル２の下端面２ａ上であって、左端面２ｄ寄りの位置には、下端面２ａに対して上方に凹入された断面略台形状の第１の凹部１０が形成されている。そして、この第１の凹部１０の内底面は、発光素子７からのレーザ光Ｌａの入射および受光素子８に向けたモニタ光Ｍの出射が行われる第１の面Ｓ１とされている。図１に示すように、第１の面Ｓ１は、下端面２ａに対して平行に形成されている。このような第１の面Ｓ１上の図１および図３における左端部近傍位置には、図１、図３に示すように、１つの第１のレンズ面１１が形成されている。図１および図３に示すように、第１のレンズ面１１は、平面円形状に形成されているとともに、発光素子７側に凸面を向けた球面または非球面の凸レンズ面に形成されている。なお、第１のレンズ面１１上における光軸ＯＡ（１）は、発光素子７から出射されるレーザ光Ｌａ（光束）の中心軸（中心光線）に一致することが望ましい。また、光軸ＯＡ（１）の軸方向は、第１の面Ｓ１に対して垂直であってもよい。
【００５１】
このような第１のレンズ面１１には、図１に示すように、光レセプタクル２に光電変換装置３が取り付けられた状態において、発光素子７から出射されたレーザ光Ｌａが下方から入射する。そして、第１のレンズ面１１は、入射したレーザ光Ｌａを収束させて光レセプタクル２の内部へと進行させる。なお、第１のレンズ面１１は、レーザ光Ｌａをコリメートまたは発散させる面形状に形成されていてもよい。
【００５２】
また、図１および図２に示すように、第１の面Ｓ１の反対側（図１における上方）であって、第１のレンズ面１１に対してレーザ光Ｌａの進行方向側の位置（図１における真上位置）には、上方に向かうにしたがって右方に傾くような第１の面Ｓ１に対する所定の傾斜角を有する第１の反射面１４が形成されている。図１に示すように、第１の反射面１４は、上端面２ｂ上に下方に向かって凹入形成された断面略台形状の第２の凹部１５の内斜面のみからなる。
【００５３】
このような第１の反射面１４には、図１に示すように、第１のレンズ面１１に入射した発光素子７のレーザ光Ｌａが、図１における下方から臨界角より大きな入射角で内部入射する。そして、第１の反射面１４は、内部入射した発光素子７のレーザ光Ｌａを、図１における右方に向かって全反射させる。
【００５４】
なお、第１の反射面１４の傾斜角は、設計および寸法精度測定の簡便化の観点から、第１の面Ｓ１を基準（０°）として図１における反時計回りに４５°としてもよく、または、入射角が一定ではない収束光束Ｌａに含まれる全ての又は殆どの光線に対して臨界角よりも大きな入射角を確保する観点から、４５°よりも大きい角度としてもよい。
【００５５】
さらに、図１および図２に示すように、第１の面Ｓ１の反対側であって、第１の反射面１４に対して発光素子７のレーザ光Ｌａの反射方向側の位置（右方位置）には、第１の反射面１４によって反射された発光素子７のレーザ光Ｌａを、第１の面Ｓ１に向かうモニタ光Ｍと光ファイバ５の端面５ａに結合すべきレーザ光Ｌｃとに分離する光分離部としての第２の反射面１６が配置されている。図１に示すように、第２の反射面１６は、第１の面Ｓ１に対して、上方に向かうにしたがって左方に傾くような所定の傾斜角を有している。また、図１に示すように、第２の反射面１６は、上端面２ｂ上に下方に向かって第２の凹部１５よりも浅く凹入形成された断面略台形状の第３の凹部１７の内斜面のみからなる。なお、第２の反射面１６の傾斜角は、第１の面Ｓ１を基準（０°）として図１における時計回りに４５°であってもよい。
【００５６】
このような第２の反射面１６における第１の面Ｓ１側（下端部側）の所定範囲の部位には、図１に示すように、第１の反射面１４によって反射された発光素子７のレーザ光Ｌａ（光束）のうちの上側の一部の光が、左方から臨界角よりも大きな入射角で内部入射する。そして、第２の反射面１６は、内部入射した一部の光を、モニタ光Ｍとして第１の面Ｓ１に向けて全反射させる。一方、発光素子７のレーザ光Ｌａのうちの第２の反射面１６に内部入射しなかった光は、光ファイバ５の端面５ａに結合すべきレーザ光Ｌｃとして、進行方向を維持したまま右方に向かって進行（直進）する。ただし、光ファイバ５の端面５ａに結合すべきレーザ光Ｌｃは、光分離前のレーザ光Ｌａが収束光であることによって、右方への進行にしたがって光束断面の大きさが徐々に小さくなる。
【００５７】
さらにまた、図１に示すように、光レセプタクル２の右端面２ｃ上における光ファイバ５の端面５ａに対向する位置には、左方に向かって第４の凹部１８が凹入形成されており、この第４の凹部１８の内底面は、第２の面Ｓ２を兼ねた１つの第２のレンズ面１２とされている。この第２のレンズ面１２は、第１のレンズ面１１よりも小径の平面円形状に形成されているとともに、光ファイバ５の端面５ａ側に凸面を向けた球面または非球面の凸レンズ面に形成されている。なお、第２のレンズ面１２上における光軸ＯＡ（２）は、光ファイバ５の端面５ａの中心軸に一致してもよい。
【００５８】
このような第２のレンズ面１２には、図１に示すように、第２の反射面１６によってモニタ光Ｍと分離された光ファイバ５の端面５ａに結合すべきレーザ光Ｌｃが、左方から内部入射する。そして、第２のレンズ面１２は、内部入射したレーザ光Ｌｃを、収束させて光ファイバ５の端面５ａに向けて出射させる。
【００５９】
また、図１に示すように、本実施形態においては、前述した第２の反射面１６の構成上、第１の反射面１４から第２のレンズ面１２（第２の面Ｓ２）に到達する光、すなわち、レーザ光Ｌａのうちの第２の反射面１６に入射しないものと、これに連続する光ファイバ５の端面５ａに結合すべきレーザ光Ｌｃとの一連の光は、第１の反射面１４と第２のレンズ面１２との間における進行方向が、第１の反射面１４における反射方向のまま維持されるようになっている。
【００６０】
さらに、図１に示すように、第１の面Ｓ１上の図１および図３における右端部近傍位置には、図１、図３に示すように、１つの第３のレンズ面１３が形成されている。図１および図３に示すように、第３のレンズ面１３は、第１のレンズ面１よりも小径の平面円形状に形成されているとともに、受光素子８側に凸面を向けた球面または非球面の凸レンズ面に形成されている。なお、第３のレンズ面１３上における光軸ＯＡ（３）の軸方向は、第１の面Ｓ１に対して垂直であってもよい。
【００６１】
このような第３のレンズ面１３には、図１に示すように、第２の反射面１６によって反射されたモニタ光Ｍが、上方から内部入射する。そして、第３のレンズ面１３は、内部入射したモニタ光Ｍを、収束させて受光素子８に向けて出射させる。
【００６２】
以上の構成によれば、第１の面Ｓ１に入射した発光素子７のレーザ光Ｌａを、第１の反射面１４によって全反射させた上で、光分離部としての第２の反射面１６によってモニタ光Ｍと光ファイバ５の端面５ａに結合すべきレーザ光Ｌｃとに分離し、モニタ光Ｍについては、第１の面Ｓ１から受光素子８側に出射させ、光ファイバ５の端面５ａに結合すべきレーザ光Ｌｃについては、第２の面Ｓ２から光ファイバ５の端面５ａ側に出射させることができる。これにより、モニタ光Ｍの取得および光ファイバ５の端面５ａにおけるレーザ光Ｌｃの基板６に沿った方向への取り出しを簡便かつ適切に行うことができる。また、第１の反射面１４から第２の面Ｓ２に到達する光の第１の反射面１４と第２の面Ｓ２との間における進行方向を、第１の反射面１４における反射方向のまま維持させることができるので、第１の反射面１４から第２の面Ｓ２に到達する光の光レセプタクル２の内部における屈折を考慮することを要しない簡便な光路設計が可能となる。さらに、光分離部を第２の反射面１６によって簡易に構成することができ、また、モニタ光Ｍを第２の反射面１６による反射を利用して簡便かつ確実に発生させることができるとともに、光ファイバ５の端面５ａに結合すべきレーザ光Ｌｃの分離を、第１の反射面１４によって反射された発光素子７のレーザ光Ｌａを部分的に第２の反射面１６に入射させないことによって簡便かつ確実に実現することができる。さらにまた、第２の反射面１６に対する発光素子７のレーザ光Ｌａの入射面積の設計によってモニタ光Ｍと光ファイバ５の端面５ａに結合すべきレーザ光Ｌｃとの光量比を簡便に調整することができる。ここで、光量比は、１：１としてもよいし、または、レーザ光Ｌｃの光量を相対的に大きくしてもよい。また、本実施形態によれば、第１の反射面１４および第２の反射面１６を、光レセプタクル２の傾斜面のみからなる全反射面に形成することができるので、部品点数およびコストの削減ならびに製造の容易化が可能となる。さらに、第１のレンズ面１１および第２のレンズ面１２によって、発光素子７と光ファイバ５の端面５ａとの光学的な結合を効率良く行うことができ、また、第３のレンズ面１３によって、モニタ光Ｍを受光素子８に効率良く結合させることができる。
【００６３】
なお、本発明は、以上の構成に限定されるものではなく、種々の変形例を採用することができる。
【００６４】
（第１の変形例）
例えば、図４に示すように、第２の反射面１６を、前述のような光レセプタクル２の傾斜面のみからなる全反射面に形成する代わりに、光レセプタクル２の傾斜面上に反射膜２０をコーティングすることによって形成してもよい。反射膜２０の材料としては、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ等を挙げることができる。
【００６５】
このような構成によれば、第２の反射面１６の傾斜角がレーザ光Ｌａに対して臨界角よりも大きな入射角を確保するものに拘束されないため、モニタ光Ｍの出射方向および受光素子８の配置位置についての設計の自由度を広げることができる。例えば、図４においては、モニタ光Ｍが、第２の反射面１６に対して図１のように真下ではなく左斜め下方側に出射されている。また、図４においては、第３のレンズ面１３が形成されておらず、第１の面Ｓ１によってモニタ光Ｍの出射が行われている。
【００６６】
（第２の変形例）
また、図５に示すように、第１の反射面１４についても、全反射面に形成する代わりに、光レセプタクル２の傾斜面上に反射膜２０をコーティングすることによって形成してもよい。
【００６７】
このような構成によれば、第１の反射面１４の傾斜角がレーザ光Ｌａに対して臨界角よりも大きな入射角を確保するものに拘束されないため、第１の反射面１４における発光素子７のレーザ光Ｌａの反射方向についての設計の自由度を広げることができる。
【００６８】
（第３の変形例）
さらに、光レセプタクル２をポリエーテルイミド等の安価な樹脂材料によって形成する場合には、金型を用いた射出成形が行われることになる。この場合、金型は、例えば、第１の面Ｓ１、第１のレンズ面１１および第３のレンズ面１３を含めた第１の凹部１０の形状転写面を有する第１の金型と、第１の反射面１４を含めた第２の凹部１５の形状転写面および前記２の反射面１６を含めた第３の凹部１７の形状転写面を有する第２の金型と、第２のレンズ面１２（第２の面Ｓ２）および光ファイバ取付部４の形状転写面を有する第３の金型とによって構成してもよい。
【００６９】
そして、このような金型による樹脂成形によって光レセプタクル２を得る場合には、金型における第２の反射面１６の形状転写部の先端に寸法誤差や摩耗・腐食等によるダレによってＲ形状が形成され、このＲ形状が第２の反射面１６の形状として成形品に転写され得る虞がある。このようなＲ形状による反射光は、モニタ光のような正規の反射光とは異なる迷光であるため、発光素子７および受光素子８に入射することは好ましくない。そこで、このようなＲ形状における発光素子７のレーザ光Ｌａの反射を想定して、この反射した光が受光素子８および発光素子７に入射しないように、受光素子８の大きさ、発光素子７の位置および第１の反射面１４と第２の反射面１６との間隔等を設計してもよい。
【００７０】
このように構成すれば、図６に示すように、第２の反射面１６の下端部にＲ形状が形成されたとしても、このＲ形状による反射光Ｌｒが受光素子８および発光素子７に入射することを確実に防止することができる。
【００７１】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限度において種々変更することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１ 光モジュール
２ 光レセプタクル
３ 光電変換装置
５ 光ファイバ
５ａ 端面
７ 発光素子
８ 受光素子
１４ 第１の反射面
１６ 第２の反射面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子およびこれから発光された光をモニタするためのモニタ光を受光する受光素子が基板上に実装された光電変換装置と、光ファイバとの間に配置され、前記発光素子と前記光ファイバの端面とを光学的に結合可能とされた光レセプタクルであって、
前記発光素子からの前記光の入射および前記受光素子に向けた前記モニタ光の出射が行われる光レセプタクル本体の第１の面と、
この第１の面の反対側に、前記第１の面に対して所定の傾斜角を有するとともに、前記第１の面に入射した前記発光素子の光が入射するように配置され、入射した前記発光素子の光を反射させる第１の反射面と、
前記第１の面の反対側であって、前記第１の反射面に対して前記発光素子の光の反射方向側に配置され、前記第１の反射面によって反射された前記発光素子の光を、前記第１の面に向かう前記モニタ光と前記光ファイバの端面に結合すべき光とに分離する光分離部と、
この光分離部によって分離された前記光ファイバの端面に結合すべき光の前記光ファイバの端面に向けた出射が行われる前記光レセプタクル本体の第２の面と
を備え、
前記第１の反射面から前記第２の面に到達する光は、前記第１の反射面と前記第２の面との間における進行方向が、前記第１の反射面における反射方向のまま維持されること
を特徴とする光レセプタクル。
【請求項２】
前記光分離部は、前記第１の面に対して所定の傾斜角を有するとともに、前記第１の反射面によって反射された前記発光素子の光のうちの一部の光が入射するように配置された第２の反射面を有し、前記第２の反射面によってこれに入射した前記一部の光を前記モニタ光として反射させるとともに、前記第１の反射面によって反射された前記発光素子の光のうちの前記第２の反射面に入射しなかった光を、そのまま前記第２の面側に進行させること
を特徴とする請求項１に記載の光レセプタクル。
【請求項３】
前記第２の反射面は、前記一部の光が臨界角よりも大きな入射角で入射するような傾斜角を有する前記光レセプタクル本体の傾斜面からなり、入射した前記一部の光を前記モニタ光として全反射させること
を特徴とする請求項２に記載の光レセプタクル。
【請求項４】
前記第２の反射面は、前記光レセプタクル本体の傾斜面上に反射膜がコーティングされてなること
を特徴とする請求項２に記載の光レセプタクル。
【請求項５】
前記第１の反射面は、前記第１の面に入射した前記発光素子の光が臨界角よりも大きな入射角で入射するような傾斜角を有する前記光レセプタクル本体の傾斜面からなり、入射した前記発光素子の光を全反射させること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光レセプタクル。
【請求項６】
前記第１の反射面は、前記光レセプタクル本体の傾斜面上に反射膜がコーティングされてなること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光レセプタクル。
【請求項７】
前記第１の面に、前記発光素子の光を前記第１の反射面に向けて入射させる第１のレンズ面が形成され、
前記第２の面に、前記光ファイバの端面に結合すべき光を前記光ファイバの端面に向けて出射させる第２のレンズ面が形成されていること
を特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光レセプタクル。
【請求項８】
前記第１の面に、前記モニタ光を前記受光素子に向けて出射させる第３のレンズ面が形成されていること
を特徴とする請求項７に記載の光レセプタクル。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の光レセプタクルと、
請求項１に記載の光電変換装置と
を備えたことを特徴とする光モジュール。
【請求項１０】
請求項２〜４のいずれか１項に記載の光レセプタクルと、
請求項１に記載の光電変換装置と
を備え、
光レセプタクル本体は、樹脂材料によって形成され、
前記光レセプタクルの第２の反射面における第１の面側の端部に形成され得るＲ形状における前記発光素子の光の反射を想定して、この反射した光が前記光電変換装置の受光素子および発光素子に入射しないように、前記受光素子の大きさ、前記発光素子の位置および前記光レセプタクルの第１の反射面と前記第２の反射面との間隔が設定されていること
を特徴とする光モジュール。
【請求項１１】
前記第１の反射面は、前記第１の面に入射した前記発光素子の光が臨界角よりも大きな入射角で入射するような傾斜角を有する光レセプタクル本体の傾斜面からなり、入射した前記発光素子の光を全反射させること
を特徴とする請求項１０に記載の光モジュール。
【請求項１２】
前記第１の反射面は、光レセプタクル本体の傾斜面上に反射膜がコーティングされてなること
を特徴とする請求項１０に記載の光モジュール。
【請求項１３】
前記第１の面に、前記発光素子の光を前記第１の反射面に向けて入射させる第１のレンズ面が形成され、
前記光レセプタクル本体の第２の面に、光ファイバの端面に結合すべき光を前記光ファイバの端面に向けて出射させる第２のレンズ面が形成されていること
を特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項１４】
前記第１の面に、モニタ光を前記受光素子に向けて出射させる第３のレンズ面が形成されていること
を特徴とする請求項１３に記載の光モジュール。
【請求項１】
発光素子およびこれから発光された光をモニタするためのモニタ光を受光する受光素子が基板上に実装された光電変換装置と、光ファイバとの間に配置され、前記発光素子と前記光ファイバの端面とを光学的に結合可能とされた光レセプタクルであって、
前記発光素子からの前記光の入射および前記受光素子に向けた前記モニタ光の出射が行われる光レセプタクル本体の第１の面と、
この第１の面の反対側に、前記第１の面に対して所定の傾斜角を有するとともに、前記第１の面に入射した前記発光素子の光が入射するように配置され、入射した前記発光素子の光を反射させる第１の反射面と、
前記第１の面の反対側であって、前記第１の反射面に対して前記発光素子の光の反射方向側に配置され、前記第１の反射面によって反射された前記発光素子の光を、前記第１の面に向かう前記モニタ光と前記光ファイバの端面に結合すべき光とに分離する光分離部と、
この光分離部によって分離された前記光ファイバの端面に結合すべき光の前記光ファイバの端面に向けた出射が行われる前記光レセプタクル本体の第２の面と
を備え、
前記第１の反射面から前記第２の面に到達する光は、前記第１の反射面と前記第２の面との間における進行方向が、前記第１の反射面における反射方向のまま維持されること
を特徴とする光レセプタクル。
【請求項２】
前記光分離部は、前記第１の面に対して所定の傾斜角を有するとともに、前記第１の反射面によって反射された前記発光素子の光のうちの一部の光が入射するように配置された第２の反射面を有し、前記第２の反射面によってこれに入射した前記一部の光を前記モニタ光として反射させるとともに、前記第１の反射面によって反射された前記発光素子の光のうちの前記第２の反射面に入射しなかった光を、そのまま前記第２の面側に進行させること
を特徴とする請求項１に記載の光レセプタクル。
【請求項３】
前記第２の反射面は、前記一部の光が臨界角よりも大きな入射角で入射するような傾斜角を有する前記光レセプタクル本体の傾斜面からなり、入射した前記一部の光を前記モニタ光として全反射させること
を特徴とする請求項２に記載の光レセプタクル。
【請求項４】
前記第２の反射面は、前記光レセプタクル本体の傾斜面上に反射膜がコーティングされてなること
を特徴とする請求項２に記載の光レセプタクル。
【請求項５】
前記第１の反射面は、前記第１の面に入射した前記発光素子の光が臨界角よりも大きな入射角で入射するような傾斜角を有する前記光レセプタクル本体の傾斜面からなり、入射した前記発光素子の光を全反射させること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光レセプタクル。
【請求項６】
前記第１の反射面は、前記光レセプタクル本体の傾斜面上に反射膜がコーティングされてなること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光レセプタクル。
【請求項７】
前記第１の面に、前記発光素子の光を前記第１の反射面に向けて入射させる第１のレンズ面が形成され、
前記第２の面に、前記光ファイバの端面に結合すべき光を前記光ファイバの端面に向けて出射させる第２のレンズ面が形成されていること
を特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光レセプタクル。
【請求項８】
前記第１の面に、前記モニタ光を前記受光素子に向けて出射させる第３のレンズ面が形成されていること
を特徴とする請求項７に記載の光レセプタクル。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の光レセプタクルと、
請求項１に記載の光電変換装置と
を備えたことを特徴とする光モジュール。
【請求項１０】
請求項２〜４のいずれか１項に記載の光レセプタクルと、
請求項１に記載の光電変換装置と
を備え、
光レセプタクル本体は、樹脂材料によって形成され、
前記光レセプタクルの第２の反射面における第１の面側の端部に形成され得るＲ形状における前記発光素子の光の反射を想定して、この反射した光が前記光電変換装置の受光素子および発光素子に入射しないように、前記受光素子の大きさ、前記発光素子の位置および前記光レセプタクルの第１の反射面と前記第２の反射面との間隔が設定されていること
を特徴とする光モジュール。
【請求項１１】
前記第１の反射面は、前記第１の面に入射した前記発光素子の光が臨界角よりも大きな入射角で入射するような傾斜角を有する光レセプタクル本体の傾斜面からなり、入射した前記発光素子の光を全反射させること
を特徴とする請求項１０に記載の光モジュール。
【請求項１２】
前記第１の反射面は、光レセプタクル本体の傾斜面上に反射膜がコーティングされてなること
を特徴とする請求項１０に記載の光モジュール。
【請求項１３】
前記第１の面に、前記発光素子の光を前記第１の反射面に向けて入射させる第１のレンズ面が形成され、
前記光レセプタクル本体の第２の面に、光ファイバの端面に結合すべき光を前記光ファイバの端面に向けて出射させる第２のレンズ面が形成されていること
を特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項１４】
前記第１の面に、モニタ光を前記受光素子に向けて出射させる第３のレンズ面が形成されていること
を特徴とする請求項１３に記載の光モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−２４９１８（Ｐ２０１３−２４９１８Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５６７０８（Ｐ２０１１−１５６７０８）
【出願日】平成２３年７月１５日（２０１１．７．１５）
【出願人】（０００２０８７６５）株式会社エンプラス (403)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１５日（２０１１．７．１５）
【出願人】（０００２０８７６５）株式会社エンプラス (403)
【Ｆターム（参考）】
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