光通信モジュール及び光結合部材
【課題】面発光レーザの出力光をモニタする機能を有する光通信モジュールを提供する。
【解決手段】面発光レーザと、面発光レーザから出射された出射光を受け取る光ファイバと、出射光を光ファイバに光学的に結合する光結合部材と、出射光をモニタするモニタ部とを備え、光結合部材は、出射光をコリメートし、コリメート光を出射するレンズ部と、コリメート光を光ファイバの方向に反射する反射面を有する反射部と、反射面に設けられ、レンズ部を通過した光の一部をモニタ部の方向に透過させる透過部と、を有する光通信モジュールが提供される。
【解決手段】面発光レーザと、面発光レーザから出射された出射光を受け取る光ファイバと、出射光を光ファイバに光学的に結合する光結合部材と、出射光をモニタするモニタ部とを備え、光結合部材は、出射光をコリメートし、コリメート光を出射するレンズ部と、コリメート光を光ファイバの方向に反射する反射面を有する反射部と、反射面に設けられ、レンズ部を通過した光の一部をモニタ部の方向に透過させる透過部と、を有する光通信モジュールが提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信モジュール及び光結合部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、面発光型の発光素子と光導波路フィルムを用いた光導波路モジュールにおいて、発光素子の光強度を受光素子によってモニタするために、光導波路フィルムの端面をダイサーにより傾斜加工して傾斜面に発光素子からの光の一部を通過させる凸部を形成することが行なわれていた（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１ 特開２００９−２３６９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の光導波路モジュールでは、発光素子から出射した放射状の光がコリメートされずにそのままフィルムに入射するので、凸部の出射面に対してレーザ光がさまざまな角度を有して入射し、凸部を通過する光を受光素子で効率よくモニタすることができなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、面発光レーザと、面発光レーザから出射された出射光を受け取る光ファイバと、出射光を光ファイバに光学的に結合する光結合部材と、出射光をモニタするモニタ部とを備え、光結合部材は、出射光をコリメートし、コリメート光を出射するレンズ部と、レンズ部からのコリメート光を光ファイバの方向に反射する反射面を有する反射部と、反射面に設けられ、レンズ部からのコリメート光の一部をモニタ部の方向に透過させる透過部と、を有する光通信モジュールが提供される。
【０００５】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光通信モジュールの側面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る光通信モジュールの側面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る光通信モジュールの側面図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る光通信モジュールの側面図である。
【図５】本発明の第５の実施形態に係る光通信モジュールの側面図である。
【図６】本発明の第６の実施形態に係る光通信モジュールの側面図である。
【図７】本発明の第７の実施形態に係る光通信モジュールの側面図である。
【図８】本発明の第８の実施形態に係る一次元アレイ型光通信モジュールの斜視図である。
【図９】本発明の第９の実施形態に係る一次元アレイ型光通信モジュールの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００８】
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる光通信モジュール１００を示す。光通信モジュール１００は、面発光レーザ１０と、光ファイバ２１と、光結合部材３０と、モニタ部４０とを備える。面発光レーザ１０は、ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）であってよい。面発光レーザ１０は回路基板１２に実装される。
【０００９】
光ファイバ２１は、面発光レーザ１０から出射された出射光を受け取る。光ファイバ２１は、光を伝送するコア部２４及びコア部２４を包囲するクラッド２６を有する光導波路２０と、光導波路２０の端部に結合したフェルール２２を有してよい。
【００１０】
光結合部材３０は、面発光レーザ１０の出射光を光ファイバ２１に光学的に結合する。この場合光学的に結合するとは、面発光レーザ１０から出射された出射光の方向を変換して光ファイバ２１のコア部２４に入射させることを指す。
【００１１】
光結合部材３０は、面発光レーザ１０に対向し、法線が面発光レーザ１０の出射光の光軸と平行な第１の面３２と、フェルール２２の入射側端面に対向し、法線が面発光レーザ１０の出射光の光軸と垂直な第２の面３４と、第１の面３２及び第２の面３４と交わる反射面６２とを有する。本例において、第１の面３２及び第２の面３４と、反射面６２を延長した面とは４５°で交わり、第１の面３２と第２の面３４は９０°の角度で交わる。
【００１２】
光結合部材３０は、第１の面３２、第２の面３４、反射面６２を側面とする三角柱形状を有してよい。また、光結合部材３０は、三角柱形状の第１の面３２と反射面６２とがなす角及び第２の面３４と反射面６２とがなす角を面取りした形状を有してもよい。
【００１３】
光結合部材３０は、第１レンズ部５０と、反射部６０と、透過部７０と、第２レンズ部８０とを有する。第１レンズ部５０は、面発光レーザ１０に対向して第１の面３２に設けられる。第１レンズ部５０は、面発光レーザ１０からの出射光をコリメートし、コリメート光を出射する。第１レンズ部５０は、光軸が面発光レーザ１０の出射光の光軸と一致するように設けられた非球面マイクロレンズで構成されてよい。第１レンズ部５０によれば、面発光レーザ１０からの出射光と反射面６２とのなす角を一定にすることができる。このため、面発光レーザ１０の出射光を精度良く光ファイバ２１に伝達できる。
【００１４】
反射部６０は、第１レンズ部５０からのコリメート光を光ファイバ２１の方向に反射する反射面６２を有する。反射面６２は、面発光レーザ１０からの出射光の光軸方向に対する傾斜角が約４５°であってよい。反射面６２は、第１レンズ部５０からのコリメート光を光ファイバ２１の方向に全反射する。反射面６２の傾斜角は、全反射の条件を満たせば、４５°に限定されない。
【００１５】
透過部７０は、反射面６２に設けられ、第１レンズ部５０からのコリメート光の一部をモニタ部４０の方向に透過させる透過面７１を有する。透過面７１は、面発光レーザ１０からの出射光の光軸方向に対して、反射面６２とは異なる角度を有して形成されてよい。ここで、異なる角度とは、透過面７１と面発光レーザ１０からの出射光の光軸とのなす角度が、反射面６２と面発光レーザ１０からの出射光の光軸とのなす角度とは異なることを指す。透過面７１は面発光レーザ１０からの出射光の光軸と垂直な面であってよい。
【００１６】
透過部７０は、第１レンズ部５０を通過した光の一部を透過させる透過面７１を、モニタ部４０側に向けて有する。透過面７１は面発光レーザ１０からの出射光の光軸と垂直になるよう、反射面６２の一部を光結合部材３０の外側に延伸して構成されてよい。透過面７１は、反射面６２に形成された凸部の上面であってよい。第１レンズ部５０がコリメート光を出射するので、透過面７１とコリメート光とのなす角を垂直にでき、透過面７１から光を効率よく出力することができる。
【００１７】
透過面７１は、一辺が数ミクロン、例えば約１ミクロンの正方形であってよい。透過面７１は、正方形以外でも、長方形、円、楕円などの任意の形状であってよい。
【００１８】
第２レンズ部８０は、フェルール２２の端面に対向して第２の面３４に設けられる。第２レンズ部８０は、反射部６０によって反射された反射光を光ファイバ２１のコア部２４に集光する。第２レンズ部８０は、反射面６２で反射した反射光の光軸と一致する光軸を有する非球面マイクロレンズで構成されてよい。つまり、第１レンズ部５０の中心軸を通過し、反射面６２で反射した光が、第２レンズ部８０の中心軸を通過するように、第２レンズ部８０が設けられてよい。第２レンズ部８０は、第１レンズ部５０と略同一の径を有してよい。
【００１９】
モニタ部４０は、透過部７０を通過した面発光レーザ１０の出射光をモニタする。モニタ部４０は、光結合部材３０をはさんで面発光レーザ１０の反対側に配置される。モニタ部４０の検出面は、透過部７０の透過面７１の垂直上方に位置決めされる。モニタ部４０は、ｐｉｎフォトダイオード、アバランシェフォトダイオードなどの平面型の受光素子であってよい。モニタ部４０は基板４２に実装されてよい。
【００２０】
モニタ部４０は、検出面に入射する光の強度をモニタする。回路基板１２に実装されたフィードバック回路は、モニタ部４０がモニタした光の強度に基づいて、面発光レーザ１０からの出射光の強度が一定となるように面発光レーザ１０の駆動電流をフィードバック制御する。
【００２１】
次に、光結合部材３０の製造方法について説明する。光結合部材３０は、金型を用いた樹脂の射出成形により製造することができる。光結合部材３０の材料となる樹脂として、ウルテム（商標）などの屈折率の高い樹脂材料が挙げられる。ウルテム以外の樹脂材料を使用してもよい。金型に、加熱により溶融した樹脂を流し込み、冷却した後に型抜きすることにより、第１レンズ部５０、反射部６０、透過部７０、及び、第２レンズ部８０が一体成形された光結合部材３０が製造される。
【００２２】
第１の実施形態に係る光結合部材３０は、金型を使用して製造するため、ブレードで切削する従来の方法に比べ、寸法精度が高く、透過部７０の設計自由度が高い。また、光結合部材３０は、面発光レーザ１０からの出射光を第１レンズ部５０でコリメートし、反射部６０で全反射し、第２レンズ部８０で光ファイバ２１のコア部２４に集光するため、面発光レーザ１０からの出射光を精度良く光ファイバ２１に結合できる。
【００２３】
さらに、光結合部材３０は、透過面７１の面積が小さくできる。つまり、ダイサー加工により光導波路フィルムの傾斜面に凸部を形成する従来の方法では、傾斜加工と同時に凸部が形成されるので、凸部は斜面に沿って連続的に形成される。本例における光結合部材３０は、金型成形により透過面７１の面積を小さく形成することができるので、面発光レーザ１０からの出射光の損失を小さくすることができる。
【００２４】
図２は、本発明の第２の実施形態に係る光通信モジュール２００を示す。光通信モジュール２００は、図１に示す光通信モジュール１００と、透過部７０の構成が異なる。
【００２５】
第２の実施形態において、透過部７０は、反射面６２に設けられ、第１レンズ部５０を通過した光の一部をモニタ部４０の方向に透過させる透過面７２を有する。透過面７２は、光通信モジュール１００の透過面７１と同一の角度及び形状を有する。
【００２６】
透過部７０は、第１レンズ部５０を通過した光の一部を透過させる透過面７２を、反射面６２よりも第１レンズ部５０側に有する。つまり、透過面７２は面発光レーザ１０からの出射光の光軸と垂直になるように反射面６２の一部を光結合部材の内側に延伸して構成されてよい。透過面７２は、反射面６２に形成された凹の底面であってよい。
【００２７】
図３は、本発明の第３の実施形態に係る光通信モジュール３００を示す。光通信モジュール３００は、図１及び図２に示す光通信モジュール１００、２００と、透過部７０の構成が異なる。第３の実施形態において、透過部７０は、反射面６２上に設けられたレンズ形状の凸面７４を含む。レンズ形状の凸面７４は、モニタ部４０の方向に反射面６２から隆起して形成される。
【００２８】
レンズ形状の凸面７４は面発光レーザ１０からの出射光の一部を光結合部材３０の外側へ透過させる機能と、モニタ部４０の受光面に集光させる機能とを合わせもつ。凸面７４の曲率及び形状は、モニタ部４０に面発光レーザ１０からの出射光を集光することができるものであればよい。凸面７４は、第１レンズ部５０からのコリメート光が透過する部分のみが曲面であってもよい。
【００２９】
第３の実施形態に係る光結合部材３０によれば、モニタ部４０の受光素子の受光面の面積を小さくすることができる。したがって、モニタ部４０の受光面に面発光レーザ１０からの出射光以外の散乱光が入射することが防止される。そのため、面発光レーザ１０からの出射光の強度を精度よくモニタすることができる。
【００３０】
図４は、本発明の第４の実施形態に係る光通信モジュール４００を示す。光通信モジュール４００は、図１〜３に示す光通信モジュール１００〜３００と、透過部７０の構成が異なる。
【００３１】
第４の実施形態において、透過部７０は、反射面６２上に設けられた散乱部７６を含む。散乱部７６は反射面６２の他の領域に比べ光の散乱度が高い部分を指す。つまり、反射面６２において散乱部７６以外の領域に入射するコリメート光は光ファイバ２１の方向に全反射するが、散乱部７６に入射するコリメート光は光ファイバ２１の方向以外に、光結合部材３０の外側に向かっても散乱する。散乱部７６は、反射部６０の反射面６２の表面の一部を粗く形成したものであってよい。散乱部７６はテクスチャ加工により形成してよい。
【００３２】
モニタ部４０は、面発光レーザ１０からの出射光のうち散乱部７６から光結合部材３０の外側に散乱した散乱光をモニタする。本実施形態においては、モニタ部４０の受光素子の受光面を大きくするのが好ましい。また、面発光レーザ１０からの出射光の光軸方向におけるモニタ部４０の位置を面発光レーザ１０の方向に近づけて配置するのが好ましい。例えば、モニタ部４０を散乱部７６に接して配置してよい。この場合、モニタ部４０の検出面を反射面６２と平行に配置してよい。
【００３３】
図５は、本発明の第５の実施形態に係る光通信モジュール５００を示す。光通信モジュール５００は、第１レンズ部５０の形状、透過部７０の形状、及びモニタ部４０の位置が図１〜４に示した光通信モジュール１００〜４００と異なる。
【００３４】
第５の実施形態において、第１レンズ部５０は、レンズ領域５２と、非レンズ領域５４を有する。レンズ領域５２は、面発光レーザ１０からの出射光をコリメートする領域を指す。非レンズ領域５４は面発光レーザ１０からの出射光をコリメートしないでそのまま通過させる領域を指す。
【００３５】
透過部７０は、非レンズ領域５４を通過した光をモニタ部４０の方向に透過させる。透過部７０は、非レンズ領域５４とモニタ部４０との間に設けられる。透過部７０は、第１の面３２から延長された面において非レンズ領域５４と接する。また、透過部７０は、非レンズ領域５４を通過した光をモニタ部４０の方向に透過させる透過面７８を有する。
【００３６】
透過面７８は、面発光レーザ１０からの出射光の光軸方向に対して反射面６２とは異なる角度を有して形成されてよい。ここで、異なる角度とは、透過面７８と面発光レーザ１０からの出射光の光軸とのなす角度が、反射面６２と面発光レーザ１０からの出射光の光軸とのなす角度とは異なることを指す。透過面７８は面発光レーザ１０からの出射光の光軸と垂直な面であってよい。モニタ部４０は透過面７８上に載置される。つまり、モニタ部４０の受光面は、透過面７８と接触している。
【００３７】
レンズ領域５２は曲面を含む。曲面は面発光レーザ１０の方向に凸の非球面であってよい。曲面は面発光レーザ１０からの出射光をコリメートする。非レンズ領域５４は平坦面を含む。平坦面は、面発光レーザ１０からの出射光の光軸と垂直であり、かつ、反射光の光軸と平行な面である。
【００３８】
レンズ領域５２の曲面は非レンズ領域５４の平坦面との接点で終わる。レンズ領域５２及び非レンズ領域５４は反射光の光軸方向に接しており、接点において、レンズ領域５２の曲面は非レンズ領域５４の平坦面と一致する。
【００３９】
レンズ領域５２の非レンズ領域５４側の端部は、逆側の端部よりも、出射光の光軸方向において面発光レーザ１０に近い。レンズ領域５２の非レンズ領域５４側の端部とは、レンズ領域５２の曲面が非レンズ領域５４の平坦面と接する接点におけるレンズ領域５２の端部を指す。レンズ領域５２は、非レンズ領域５４との接点までは曲面である。曲面は、非レンズ領域５４との接点において平坦面となる。つまり、第１レンズ部５０のレンズ有効径の一部が集光機能を持たない平坦面で形成されている。
【００４０】
したがって、非レンズ領域５４は、レンズ領域５２の非レンズ領域５４側の端部より外側を通過する面発光レーザ１０からの出射光を非コリメート光として透過部７０へ通過させる。透過面７８は、透過部７０を通過した非コリメート光を、光結合部材３０の外側へ透過させる。本例では、透過部７０の透過面７８の上にモニタ部４０を載置することができるので、位置決めがしやすく、モジュール全体をよりコンパクトにすることができる。
【００４１】
図６は、本発明の第６の実施形態に係る光通信モジュール６００を示す。光通信モジュール６００は、光結合部材３０の構成が、図１〜５に示した光通信モジュール１００〜５００と異なる。第１レンズ部５０は、光ファイバ２１と反対側の端部５６が面発光レーザ１０からの出射光の光軸方向と平行に面取りされた端面５８を有する。つまり、第１レンズ部５０は、レンズ有効径の一部が光ファイバ２１と反対側の端部５６でカットされている。カットされて生じた端面５８は、面発光レーザ１０からの出射光の光軸方向と平行な面である。図６の光結合部材３０は、図５の光結合部材３０から非レンズ領域５４及び透過部７０を除去した構成を有する。
【００４２】
反射部６０の光ファイバ２１と反対側の端部６６が、第１レンズ部５０の端面５８と同一面の端面６４を有してよい。つまり、反射部６０は、光ファイバ２１と反対側の端部６６でカットされている。カットされて生じた端面６４は、面発光レーザ１０からの出射光の光軸方向と平行な面である。端面５８と端面６４は反射光の光軸方向と垂直な同一面を有する。本例において、光結合部材３０は、反射面６２に透過部７０を有しない。
【００４３】
モニタ部４０は、面取りされた第１レンズ部５０の端部５６の外側を通過する面発光レーザ１０からの出射光をモニタする。つまり、モニタ部４０は、光結合部材３０を通過しない面発光レーザ１０からの出射光を直接モニタする。
【００４４】
図７は、本発明の第７の実施形態に係る光通信モジュール７００を示す。光通信モジュール７００は、反射面６２の傾斜角度、第２レンズ部８０、及び光ファイバ２１が図１に示す光通信モジュール１００と異なる。
【００４５】
第７の実施形態において、反射部６０の反射面６２と面発光レーザ１０からの出射光の光軸とのなす角度は４５度より小さい。反射面６２と面発光レーザ１０からの出射光の光軸とのなす角度θは、反射面６２で全反射する限り、４５°より小さくてよい。光結合部材３０は、第２レンズ部８０を面発光レーザ１０からの出射光の光軸方向に複数個有してよい。
【００４６】
複数の第２レンズ部８０は、光結合部材３０の第２の面３４において、面発光レーザ１０からの出射光の光軸方向に沿って等間隔に配置される。複数の第２レンズ部８０の径は、同一である。第２レンズ部８０の径は第１レンズ部５０の径より小さくてよい。それぞれの第２レンズ部８０は、反射面６２で反射したコリメート光の反射光を受け取り、対応する光ファイバ２１のコア部２４に集光する。
【００４７】
光ファイバ２１はそれぞれの第２レンズ部８０に対して設けられる。第１レンズ部５０は、面発光レーザ１０からの出射光をコリメートし、出射光の一部を透過部７０を透過させる。モニタ部４０は、透過部７０を透過した光をモニタする。それぞれの第２レンズ部８０は、対応して設けられた光ファイバ２１に対して、反射面６２で反射した光を入力する。本例の光通信モジュール１００によれば、ひとつの面発光レーザ１０から出射された光をモニタしつつ、複数の光ファイバ２１に同時に伝送することができる。
【００４８】
図８は、本発明の第８の実施形態に係る一次元アレイ型の光通信モジュール１０００を示す。光通信モジュール１０００は、アレイ状に設けられた面発光レーザ１０と、光ファイバ２１と、光結合部材３０と、モニタ部（図示せず）を備える。面発光レーザ１０は、回路基板１２上においてＸ軸方向に沿って等間隔で配置される。面発光レーザ１０の間隔は、例えば、約２５０μｍである。光結合部材３０は、Ｘ軸方向に伸長して設けられる。
【００４９】
第８の実施形態において、光結合部材３０は、面発光レーザ１０に対応して設けられたアレイ状の第１レンズ部５０と、反射面６２を有する反射部６０と、第１レンズ部５０に対応して反射面６２に設けられたアレイ状の透過部７０と、第１レンズ部５０に対応して設けられたアレイ状の第２レンズ部８０とを有する。
【００５０】
第１レンズ部５０は第１の面３２においてＸ軸方向に沿ってアレイ状に設けられる。第１レンズ部５０は、面発光レーザ１０から出射された出射光をコリメートする。反射部６０の反射面６２は、コリメート光を光ファイバ２１の方向に全反射する。透過部７０はコリメート光の一部をモニタ部の方向に透過させる。
【００５１】
第２レンズ部８０は第２の面３４においてＸ軸方向に沿ってアレイ状に設けられる。第２レンズ部８０は反射部６０の反射面６２で反射された反射光を光ファイバ２１のコア部２４に集光する。光ファイバ２１は、アレイ状の第２レンズ部８０に対応して設けられる。モニタ部は、アレイ状の透過部７０に対応して、透過部７０のＺ軸方向上側に設けられる。モニタ部のそれぞれの受光面は、透過部７０のそれぞれの透過面７１とＸ軸及びＹ軸方向に位置合わせされる。
【００５２】
反射面６２は、Ｚ軸方向の位置及びＹ軸方向の位置がそれぞれ同じ複数の透過部７０をＸ軸方向に等間隔に有する。透過部７０の間隔は、面発光レーザ１０の間隔と等しい。それぞれの透過部７０の透過面７１の大きさは略等しい。透過部７０の形状は、図８に示す凸形状以外に、図２から図５に示す形状によって構成してよい。
【００５３】
次に、光結合部材３０の製造方法について説明する。第８の実施形態に係る光結合部材３０は、金型を用いた樹脂の射出成形により製造することができる。光結合部材３０の材料となる樹脂として、ウルテム（商標）などの屈折率の高い樹脂材料が挙げられる。ウルテム以外の樹脂材料を使用してもよい。金型に、加熱により溶解した樹脂を流し込み、冷却した後に型抜きすることにより、アレイ状の第１レンズ部５０、アレイ状の透過部７０、アレイ状の第２レンズ部８０、及び反射部６０が一体成形された光結合部材３０が製造される。
【００５４】
光通信モジュール１０００に用いる光結合部材３０は、金型を使用して製造するため、ブレードで切削する従来の方法に比べ、寸法精度が高く、透過部７０の設計自由度が高い。また、アレイ状の第１レンズ部５０、アレイ状の第２レンズ部８０及びアレイ状の透過部７０を１回の射出成形で同時に作製することができるので、製造コストを抑えることができる。
【００５５】
なお、図８では、複数の面発光レーザ１０が直線上に配列された例を示したが、面発光レーザ１０は、直線上に配列されずともよい。例えば、面発光レーザ１０は、Ｙ軸方向における位置が隣接する面発光レーザ１０において変化するように配列されてもよい。この場合、対応する第１レンズ部５０、透過部７０、第２レンズ部８０、及び光ファイバ２１の位置も変化する。
【００５６】
図９は、本発明の第９の実施形態に係る一次元アレイ型の光通信モジュール２０００を示す。光通信モジュール２０００は、アレイ状に設けられた面発光レーザ１０と、光ファイバ２１と、光結合部材３０と、モニタ部４０とを備える。面発光レーザ１０は、回路基板１２上においてＹ軸方向に沿って等間隔で配置される。面発光レーザ１０の間隔は、例えば、約２５０μｍである。光結合部材３０は、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に伸長して設けられる。
【００５７】
光結合部材３０は、面発光レーザ１０に対応して設けられたアレイ状の第１レンズ部５０と、反射面６２を有する反射部６０と、第１レンズ部５０に対応して反射面６２に設けられた透過部７０と、第１レンズ部５０に対応して設けられたアレイ状の第２レンズ部８０とを有する。第１レンズ部５０は、面発光レーザ１０から出射された出射光をコリメートする。
【００５８】
反射部６０の反射面６２は、コリメート光を光ファイバ２１の方向に全反射する。透過部７０はコリメート光の一部をモニタ部４０の方向に透過させる。第２レンズ部８０は反射部６０の反射面６２で反射された反射光を光ファイバ２１のコア部２４に集光する。
【００５９】
第１レンズ部５０は、第１の面３２において、面発光レーザ１０に対応してＹ軸方向に沿ってアレイ状に設けられる。第２レンズ部８０は、第２の面３４において、Ｚ軸方向に沿ってアレイ状に設けられる。光ファイバ２１は、アレイ状の第２レンズ部８０に対応してＺ軸方向に並んで設けられる。
【００６０】
透過部７０は、反射面６２に沿って、それぞれの面発光レーザ１０に対応して等間隔で設けられる。モニタ部４０は、透過部７０に対応して、透過部７０のＺ軸方向上側においてＹ軸方向に沿ってアレイ状に設けられる。モニタ部４０のそれぞれの受光面は、透過部７０のそれぞれの透過面７１とＺ軸及びＹ軸方向に位置合わせされる。それぞれの透過部７０の透過面７１の大きさは略等しい。透過部７０の形状は、図９に示す凸形状以外に、図２から図５に示す形状によって構成してよい。
【００６１】
なお、図９では、複数の面発光レーザ１０が直線上に配列された例を示したが、面発光レーザ１０は、直線上に配列されずともよい。例えば、面発光レーザ１０は、Ｚ軸方向における位置が隣接する面発光レーザ１０において変化するように配列されてもよい。この場合、対応する第１レンズ部５０、透過部７０、第２レンズ部８０、及び光ファイバ２１の位置も変化する。
【００６２】
第９の実施形態において、光通信モジュール２０００は、二次元アレイ型の光通信モジュールであってもよい。二次元アレイ型光通信モジュールは、二次元アレイ状に設けられた面発光レーザ１０と、光ファイバ２１と、光結合部材３０と、モニタ部４０とを備える。面発光レーザ１０は、反射光の光軸方向と平行な第１の方向（図８のＹ軸方向）、及び第１の方向と出射光の光軸方向とに垂直な第２の方向（図８のＸ軸方向）にマトリクス状に等間隔で配置される。面発光レーザ１０の間隔は、例えば、約２５０μｍである。
【００６３】
第９の実施形態における光結合部材３０は、図８に示す光結合部材３０と図９に示す光結合部材３０とを組み合わせて構成する。第９の実施形態における光結合部材３０は、第１の面３２において面発光レーザ１０に対応して設けられた二次元アレイ状の第１レンズ部５０と、反射面６２を有する反射部６０と、第１レンズ部５０に対応して反射面６２に設けられた二次元アレイ状の透過部７０と、第２の面３４において第１レンズ部５０に対応して設けられた二次元アレイ状の第２レンズ部８０とを有する。光ファイバ２１は、二次元アレイ状の第２レンズ部８０に対応して並んで設けられる。
【００６４】
透過部７０は、反射面６２に沿って、面発光レーザ１０に対応してアレイ状に設けられる。モニタ部４０は、透過部７０に対応して、透過部７０のＺ軸方向上側においてアレイ状に設けられてよい。モニタ部４０のそれぞれの受光面は、透過部７０のそれぞれの透過面７１とＸ軸及びＹ軸方向に位置合わせされる。それぞれの透過部７０の透過面７１の大きさは略等しい。透過部７０の形状は、図８に示す凸形状以外に、図２〜５に示す形状によって構成してよい。
【００６５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００６６】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００６７】
１０・・・面発光レーザ、１２・・・回路基板、２０・・・光導波路、２１・・・光ファイバ、２２・・・フェルール、２４・・・コア部、２６・・・クラッド、３０・・・光結合部材、３２・・・第１の面、３４・・・第２の面、４０・・・モニタ部、４２・・・基板、５０・・・第１レンズ部、５２・・・レンズ領域、５４・・・非レンズ領域、５６、６６・・・端部、５８、６４・・・端面、６０・・・反射部、６２・・・反射面、７０・・・透過部、７１、７２、７８・・・透過面、７４・・・凸面、７６・・・散乱部、８０・・・第２レンズ部、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、１０００、２０００・・・光通信モジュール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信モジュール及び光結合部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、面発光型の発光素子と光導波路フィルムを用いた光導波路モジュールにおいて、発光素子の光強度を受光素子によってモニタするために、光導波路フィルムの端面をダイサーにより傾斜加工して傾斜面に発光素子からの光の一部を通過させる凸部を形成することが行なわれていた（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１ 特開２００９−２３６９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の光導波路モジュールでは、発光素子から出射した放射状の光がコリメートされずにそのままフィルムに入射するので、凸部の出射面に対してレーザ光がさまざまな角度を有して入射し、凸部を通過する光を受光素子で効率よくモニタすることができなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、面発光レーザと、面発光レーザから出射された出射光を受け取る光ファイバと、出射光を光ファイバに光学的に結合する光結合部材と、出射光をモニタするモニタ部とを備え、光結合部材は、出射光をコリメートし、コリメート光を出射するレンズ部と、レンズ部からのコリメート光を光ファイバの方向に反射する反射面を有する反射部と、反射面に設けられ、レンズ部からのコリメート光の一部をモニタ部の方向に透過させる透過部と、を有する光通信モジュールが提供される。
【０００５】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光通信モジュールの側面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る光通信モジュールの側面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る光通信モジュールの側面図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る光通信モジュールの側面図である。
【図５】本発明の第５の実施形態に係る光通信モジュールの側面図である。
【図６】本発明の第６の実施形態に係る光通信モジュールの側面図である。
【図７】本発明の第７の実施形態に係る光通信モジュールの側面図である。
【図８】本発明の第８の実施形態に係る一次元アレイ型光通信モジュールの斜視図である。
【図９】本発明の第９の実施形態に係る一次元アレイ型光通信モジュールの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００８】
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる光通信モジュール１００を示す。光通信モジュール１００は、面発光レーザ１０と、光ファイバ２１と、光結合部材３０と、モニタ部４０とを備える。面発光レーザ１０は、ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）であってよい。面発光レーザ１０は回路基板１２に実装される。
【０００９】
光ファイバ２１は、面発光レーザ１０から出射された出射光を受け取る。光ファイバ２１は、光を伝送するコア部２４及びコア部２４を包囲するクラッド２６を有する光導波路２０と、光導波路２０の端部に結合したフェルール２２を有してよい。
【００１０】
光結合部材３０は、面発光レーザ１０の出射光を光ファイバ２１に光学的に結合する。この場合光学的に結合するとは、面発光レーザ１０から出射された出射光の方向を変換して光ファイバ２１のコア部２４に入射させることを指す。
【００１１】
光結合部材３０は、面発光レーザ１０に対向し、法線が面発光レーザ１０の出射光の光軸と平行な第１の面３２と、フェルール２２の入射側端面に対向し、法線が面発光レーザ１０の出射光の光軸と垂直な第２の面３４と、第１の面３２及び第２の面３４と交わる反射面６２とを有する。本例において、第１の面３２及び第２の面３４と、反射面６２を延長した面とは４５°で交わり、第１の面３２と第２の面３４は９０°の角度で交わる。
【００１２】
光結合部材３０は、第１の面３２、第２の面３４、反射面６２を側面とする三角柱形状を有してよい。また、光結合部材３０は、三角柱形状の第１の面３２と反射面６２とがなす角及び第２の面３４と反射面６２とがなす角を面取りした形状を有してもよい。
【００１３】
光結合部材３０は、第１レンズ部５０と、反射部６０と、透過部７０と、第２レンズ部８０とを有する。第１レンズ部５０は、面発光レーザ１０に対向して第１の面３２に設けられる。第１レンズ部５０は、面発光レーザ１０からの出射光をコリメートし、コリメート光を出射する。第１レンズ部５０は、光軸が面発光レーザ１０の出射光の光軸と一致するように設けられた非球面マイクロレンズで構成されてよい。第１レンズ部５０によれば、面発光レーザ１０からの出射光と反射面６２とのなす角を一定にすることができる。このため、面発光レーザ１０の出射光を精度良く光ファイバ２１に伝達できる。
【００１４】
反射部６０は、第１レンズ部５０からのコリメート光を光ファイバ２１の方向に反射する反射面６２を有する。反射面６２は、面発光レーザ１０からの出射光の光軸方向に対する傾斜角が約４５°であってよい。反射面６２は、第１レンズ部５０からのコリメート光を光ファイバ２１の方向に全反射する。反射面６２の傾斜角は、全反射の条件を満たせば、４５°に限定されない。
【００１５】
透過部７０は、反射面６２に設けられ、第１レンズ部５０からのコリメート光の一部をモニタ部４０の方向に透過させる透過面７１を有する。透過面７１は、面発光レーザ１０からの出射光の光軸方向に対して、反射面６２とは異なる角度を有して形成されてよい。ここで、異なる角度とは、透過面７１と面発光レーザ１０からの出射光の光軸とのなす角度が、反射面６２と面発光レーザ１０からの出射光の光軸とのなす角度とは異なることを指す。透過面７１は面発光レーザ１０からの出射光の光軸と垂直な面であってよい。
【００１６】
透過部７０は、第１レンズ部５０を通過した光の一部を透過させる透過面７１を、モニタ部４０側に向けて有する。透過面７１は面発光レーザ１０からの出射光の光軸と垂直になるよう、反射面６２の一部を光結合部材３０の外側に延伸して構成されてよい。透過面７１は、反射面６２に形成された凸部の上面であってよい。第１レンズ部５０がコリメート光を出射するので、透過面７１とコリメート光とのなす角を垂直にでき、透過面７１から光を効率よく出力することができる。
【００１７】
透過面７１は、一辺が数ミクロン、例えば約１ミクロンの正方形であってよい。透過面７１は、正方形以外でも、長方形、円、楕円などの任意の形状であってよい。
【００１８】
第２レンズ部８０は、フェルール２２の端面に対向して第２の面３４に設けられる。第２レンズ部８０は、反射部６０によって反射された反射光を光ファイバ２１のコア部２４に集光する。第２レンズ部８０は、反射面６２で反射した反射光の光軸と一致する光軸を有する非球面マイクロレンズで構成されてよい。つまり、第１レンズ部５０の中心軸を通過し、反射面６２で反射した光が、第２レンズ部８０の中心軸を通過するように、第２レンズ部８０が設けられてよい。第２レンズ部８０は、第１レンズ部５０と略同一の径を有してよい。
【００１９】
モニタ部４０は、透過部７０を通過した面発光レーザ１０の出射光をモニタする。モニタ部４０は、光結合部材３０をはさんで面発光レーザ１０の反対側に配置される。モニタ部４０の検出面は、透過部７０の透過面７１の垂直上方に位置決めされる。モニタ部４０は、ｐｉｎフォトダイオード、アバランシェフォトダイオードなどの平面型の受光素子であってよい。モニタ部４０は基板４２に実装されてよい。
【００２０】
モニタ部４０は、検出面に入射する光の強度をモニタする。回路基板１２に実装されたフィードバック回路は、モニタ部４０がモニタした光の強度に基づいて、面発光レーザ１０からの出射光の強度が一定となるように面発光レーザ１０の駆動電流をフィードバック制御する。
【００２１】
次に、光結合部材３０の製造方法について説明する。光結合部材３０は、金型を用いた樹脂の射出成形により製造することができる。光結合部材３０の材料となる樹脂として、ウルテム（商標）などの屈折率の高い樹脂材料が挙げられる。ウルテム以外の樹脂材料を使用してもよい。金型に、加熱により溶融した樹脂を流し込み、冷却した後に型抜きすることにより、第１レンズ部５０、反射部６０、透過部７０、及び、第２レンズ部８０が一体成形された光結合部材３０が製造される。
【００２２】
第１の実施形態に係る光結合部材３０は、金型を使用して製造するため、ブレードで切削する従来の方法に比べ、寸法精度が高く、透過部７０の設計自由度が高い。また、光結合部材３０は、面発光レーザ１０からの出射光を第１レンズ部５０でコリメートし、反射部６０で全反射し、第２レンズ部８０で光ファイバ２１のコア部２４に集光するため、面発光レーザ１０からの出射光を精度良く光ファイバ２１に結合できる。
【００２３】
さらに、光結合部材３０は、透過面７１の面積が小さくできる。つまり、ダイサー加工により光導波路フィルムの傾斜面に凸部を形成する従来の方法では、傾斜加工と同時に凸部が形成されるので、凸部は斜面に沿って連続的に形成される。本例における光結合部材３０は、金型成形により透過面７１の面積を小さく形成することができるので、面発光レーザ１０からの出射光の損失を小さくすることができる。
【００２４】
図２は、本発明の第２の実施形態に係る光通信モジュール２００を示す。光通信モジュール２００は、図１に示す光通信モジュール１００と、透過部７０の構成が異なる。
【００２５】
第２の実施形態において、透過部７０は、反射面６２に設けられ、第１レンズ部５０を通過した光の一部をモニタ部４０の方向に透過させる透過面７２を有する。透過面７２は、光通信モジュール１００の透過面７１と同一の角度及び形状を有する。
【００２６】
透過部７０は、第１レンズ部５０を通過した光の一部を透過させる透過面７２を、反射面６２よりも第１レンズ部５０側に有する。つまり、透過面７２は面発光レーザ１０からの出射光の光軸と垂直になるように反射面６２の一部を光結合部材の内側に延伸して構成されてよい。透過面７２は、反射面６２に形成された凹の底面であってよい。
【００２７】
図３は、本発明の第３の実施形態に係る光通信モジュール３００を示す。光通信モジュール３００は、図１及び図２に示す光通信モジュール１００、２００と、透過部７０の構成が異なる。第３の実施形態において、透過部７０は、反射面６２上に設けられたレンズ形状の凸面７４を含む。レンズ形状の凸面７４は、モニタ部４０の方向に反射面６２から隆起して形成される。
【００２８】
レンズ形状の凸面７４は面発光レーザ１０からの出射光の一部を光結合部材３０の外側へ透過させる機能と、モニタ部４０の受光面に集光させる機能とを合わせもつ。凸面７４の曲率及び形状は、モニタ部４０に面発光レーザ１０からの出射光を集光することができるものであればよい。凸面７４は、第１レンズ部５０からのコリメート光が透過する部分のみが曲面であってもよい。
【００２９】
第３の実施形態に係る光結合部材３０によれば、モニタ部４０の受光素子の受光面の面積を小さくすることができる。したがって、モニタ部４０の受光面に面発光レーザ１０からの出射光以外の散乱光が入射することが防止される。そのため、面発光レーザ１０からの出射光の強度を精度よくモニタすることができる。
【００３０】
図４は、本発明の第４の実施形態に係る光通信モジュール４００を示す。光通信モジュール４００は、図１〜３に示す光通信モジュール１００〜３００と、透過部７０の構成が異なる。
【００３１】
第４の実施形態において、透過部７０は、反射面６２上に設けられた散乱部７６を含む。散乱部７６は反射面６２の他の領域に比べ光の散乱度が高い部分を指す。つまり、反射面６２において散乱部７６以外の領域に入射するコリメート光は光ファイバ２１の方向に全反射するが、散乱部７６に入射するコリメート光は光ファイバ２１の方向以外に、光結合部材３０の外側に向かっても散乱する。散乱部７６は、反射部６０の反射面６２の表面の一部を粗く形成したものであってよい。散乱部７６はテクスチャ加工により形成してよい。
【００３２】
モニタ部４０は、面発光レーザ１０からの出射光のうち散乱部７６から光結合部材３０の外側に散乱した散乱光をモニタする。本実施形態においては、モニタ部４０の受光素子の受光面を大きくするのが好ましい。また、面発光レーザ１０からの出射光の光軸方向におけるモニタ部４０の位置を面発光レーザ１０の方向に近づけて配置するのが好ましい。例えば、モニタ部４０を散乱部７６に接して配置してよい。この場合、モニタ部４０の検出面を反射面６２と平行に配置してよい。
【００３３】
図５は、本発明の第５の実施形態に係る光通信モジュール５００を示す。光通信モジュール５００は、第１レンズ部５０の形状、透過部７０の形状、及びモニタ部４０の位置が図１〜４に示した光通信モジュール１００〜４００と異なる。
【００３４】
第５の実施形態において、第１レンズ部５０は、レンズ領域５２と、非レンズ領域５４を有する。レンズ領域５２は、面発光レーザ１０からの出射光をコリメートする領域を指す。非レンズ領域５４は面発光レーザ１０からの出射光をコリメートしないでそのまま通過させる領域を指す。
【００３５】
透過部７０は、非レンズ領域５４を通過した光をモニタ部４０の方向に透過させる。透過部７０は、非レンズ領域５４とモニタ部４０との間に設けられる。透過部７０は、第１の面３２から延長された面において非レンズ領域５４と接する。また、透過部７０は、非レンズ領域５４を通過した光をモニタ部４０の方向に透過させる透過面７８を有する。
【００３６】
透過面７８は、面発光レーザ１０からの出射光の光軸方向に対して反射面６２とは異なる角度を有して形成されてよい。ここで、異なる角度とは、透過面７８と面発光レーザ１０からの出射光の光軸とのなす角度が、反射面６２と面発光レーザ１０からの出射光の光軸とのなす角度とは異なることを指す。透過面７８は面発光レーザ１０からの出射光の光軸と垂直な面であってよい。モニタ部４０は透過面７８上に載置される。つまり、モニタ部４０の受光面は、透過面７８と接触している。
【００３７】
レンズ領域５２は曲面を含む。曲面は面発光レーザ１０の方向に凸の非球面であってよい。曲面は面発光レーザ１０からの出射光をコリメートする。非レンズ領域５４は平坦面を含む。平坦面は、面発光レーザ１０からの出射光の光軸と垂直であり、かつ、反射光の光軸と平行な面である。
【００３８】
レンズ領域５２の曲面は非レンズ領域５４の平坦面との接点で終わる。レンズ領域５２及び非レンズ領域５４は反射光の光軸方向に接しており、接点において、レンズ領域５２の曲面は非レンズ領域５４の平坦面と一致する。
【００３９】
レンズ領域５２の非レンズ領域５４側の端部は、逆側の端部よりも、出射光の光軸方向において面発光レーザ１０に近い。レンズ領域５２の非レンズ領域５４側の端部とは、レンズ領域５２の曲面が非レンズ領域５４の平坦面と接する接点におけるレンズ領域５２の端部を指す。レンズ領域５２は、非レンズ領域５４との接点までは曲面である。曲面は、非レンズ領域５４との接点において平坦面となる。つまり、第１レンズ部５０のレンズ有効径の一部が集光機能を持たない平坦面で形成されている。
【００４０】
したがって、非レンズ領域５４は、レンズ領域５２の非レンズ領域５４側の端部より外側を通過する面発光レーザ１０からの出射光を非コリメート光として透過部７０へ通過させる。透過面７８は、透過部７０を通過した非コリメート光を、光結合部材３０の外側へ透過させる。本例では、透過部７０の透過面７８の上にモニタ部４０を載置することができるので、位置決めがしやすく、モジュール全体をよりコンパクトにすることができる。
【００４１】
図６は、本発明の第６の実施形態に係る光通信モジュール６００を示す。光通信モジュール６００は、光結合部材３０の構成が、図１〜５に示した光通信モジュール１００〜５００と異なる。第１レンズ部５０は、光ファイバ２１と反対側の端部５６が面発光レーザ１０からの出射光の光軸方向と平行に面取りされた端面５８を有する。つまり、第１レンズ部５０は、レンズ有効径の一部が光ファイバ２１と反対側の端部５６でカットされている。カットされて生じた端面５８は、面発光レーザ１０からの出射光の光軸方向と平行な面である。図６の光結合部材３０は、図５の光結合部材３０から非レンズ領域５４及び透過部７０を除去した構成を有する。
【００４２】
反射部６０の光ファイバ２１と反対側の端部６６が、第１レンズ部５０の端面５８と同一面の端面６４を有してよい。つまり、反射部６０は、光ファイバ２１と反対側の端部６６でカットされている。カットされて生じた端面６４は、面発光レーザ１０からの出射光の光軸方向と平行な面である。端面５８と端面６４は反射光の光軸方向と垂直な同一面を有する。本例において、光結合部材３０は、反射面６２に透過部７０を有しない。
【００４３】
モニタ部４０は、面取りされた第１レンズ部５０の端部５６の外側を通過する面発光レーザ１０からの出射光をモニタする。つまり、モニタ部４０は、光結合部材３０を通過しない面発光レーザ１０からの出射光を直接モニタする。
【００４４】
図７は、本発明の第７の実施形態に係る光通信モジュール７００を示す。光通信モジュール７００は、反射面６２の傾斜角度、第２レンズ部８０、及び光ファイバ２１が図１に示す光通信モジュール１００と異なる。
【００４５】
第７の実施形態において、反射部６０の反射面６２と面発光レーザ１０からの出射光の光軸とのなす角度は４５度より小さい。反射面６２と面発光レーザ１０からの出射光の光軸とのなす角度θは、反射面６２で全反射する限り、４５°より小さくてよい。光結合部材３０は、第２レンズ部８０を面発光レーザ１０からの出射光の光軸方向に複数個有してよい。
【００４６】
複数の第２レンズ部８０は、光結合部材３０の第２の面３４において、面発光レーザ１０からの出射光の光軸方向に沿って等間隔に配置される。複数の第２レンズ部８０の径は、同一である。第２レンズ部８０の径は第１レンズ部５０の径より小さくてよい。それぞれの第２レンズ部８０は、反射面６２で反射したコリメート光の反射光を受け取り、対応する光ファイバ２１のコア部２４に集光する。
【００４７】
光ファイバ２１はそれぞれの第２レンズ部８０に対して設けられる。第１レンズ部５０は、面発光レーザ１０からの出射光をコリメートし、出射光の一部を透過部７０を透過させる。モニタ部４０は、透過部７０を透過した光をモニタする。それぞれの第２レンズ部８０は、対応して設けられた光ファイバ２１に対して、反射面６２で反射した光を入力する。本例の光通信モジュール１００によれば、ひとつの面発光レーザ１０から出射された光をモニタしつつ、複数の光ファイバ２１に同時に伝送することができる。
【００４８】
図８は、本発明の第８の実施形態に係る一次元アレイ型の光通信モジュール１０００を示す。光通信モジュール１０００は、アレイ状に設けられた面発光レーザ１０と、光ファイバ２１と、光結合部材３０と、モニタ部（図示せず）を備える。面発光レーザ１０は、回路基板１２上においてＸ軸方向に沿って等間隔で配置される。面発光レーザ１０の間隔は、例えば、約２５０μｍである。光結合部材３０は、Ｘ軸方向に伸長して設けられる。
【００４９】
第８の実施形態において、光結合部材３０は、面発光レーザ１０に対応して設けられたアレイ状の第１レンズ部５０と、反射面６２を有する反射部６０と、第１レンズ部５０に対応して反射面６２に設けられたアレイ状の透過部７０と、第１レンズ部５０に対応して設けられたアレイ状の第２レンズ部８０とを有する。
【００５０】
第１レンズ部５０は第１の面３２においてＸ軸方向に沿ってアレイ状に設けられる。第１レンズ部５０は、面発光レーザ１０から出射された出射光をコリメートする。反射部６０の反射面６２は、コリメート光を光ファイバ２１の方向に全反射する。透過部７０はコリメート光の一部をモニタ部の方向に透過させる。
【００５１】
第２レンズ部８０は第２の面３４においてＸ軸方向に沿ってアレイ状に設けられる。第２レンズ部８０は反射部６０の反射面６２で反射された反射光を光ファイバ２１のコア部２４に集光する。光ファイバ２１は、アレイ状の第２レンズ部８０に対応して設けられる。モニタ部は、アレイ状の透過部７０に対応して、透過部７０のＺ軸方向上側に設けられる。モニタ部のそれぞれの受光面は、透過部７０のそれぞれの透過面７１とＸ軸及びＹ軸方向に位置合わせされる。
【００５２】
反射面６２は、Ｚ軸方向の位置及びＹ軸方向の位置がそれぞれ同じ複数の透過部７０をＸ軸方向に等間隔に有する。透過部７０の間隔は、面発光レーザ１０の間隔と等しい。それぞれの透過部７０の透過面７１の大きさは略等しい。透過部７０の形状は、図８に示す凸形状以外に、図２から図５に示す形状によって構成してよい。
【００５３】
次に、光結合部材３０の製造方法について説明する。第８の実施形態に係る光結合部材３０は、金型を用いた樹脂の射出成形により製造することができる。光結合部材３０の材料となる樹脂として、ウルテム（商標）などの屈折率の高い樹脂材料が挙げられる。ウルテム以外の樹脂材料を使用してもよい。金型に、加熱により溶解した樹脂を流し込み、冷却した後に型抜きすることにより、アレイ状の第１レンズ部５０、アレイ状の透過部７０、アレイ状の第２レンズ部８０、及び反射部６０が一体成形された光結合部材３０が製造される。
【００５４】
光通信モジュール１０００に用いる光結合部材３０は、金型を使用して製造するため、ブレードで切削する従来の方法に比べ、寸法精度が高く、透過部７０の設計自由度が高い。また、アレイ状の第１レンズ部５０、アレイ状の第２レンズ部８０及びアレイ状の透過部７０を１回の射出成形で同時に作製することができるので、製造コストを抑えることができる。
【００５５】
なお、図８では、複数の面発光レーザ１０が直線上に配列された例を示したが、面発光レーザ１０は、直線上に配列されずともよい。例えば、面発光レーザ１０は、Ｙ軸方向における位置が隣接する面発光レーザ１０において変化するように配列されてもよい。この場合、対応する第１レンズ部５０、透過部７０、第２レンズ部８０、及び光ファイバ２１の位置も変化する。
【００５６】
図９は、本発明の第９の実施形態に係る一次元アレイ型の光通信モジュール２０００を示す。光通信モジュール２０００は、アレイ状に設けられた面発光レーザ１０と、光ファイバ２１と、光結合部材３０と、モニタ部４０とを備える。面発光レーザ１０は、回路基板１２上においてＹ軸方向に沿って等間隔で配置される。面発光レーザ１０の間隔は、例えば、約２５０μｍである。光結合部材３０は、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に伸長して設けられる。
【００５７】
光結合部材３０は、面発光レーザ１０に対応して設けられたアレイ状の第１レンズ部５０と、反射面６２を有する反射部６０と、第１レンズ部５０に対応して反射面６２に設けられた透過部７０と、第１レンズ部５０に対応して設けられたアレイ状の第２レンズ部８０とを有する。第１レンズ部５０は、面発光レーザ１０から出射された出射光をコリメートする。
【００５８】
反射部６０の反射面６２は、コリメート光を光ファイバ２１の方向に全反射する。透過部７０はコリメート光の一部をモニタ部４０の方向に透過させる。第２レンズ部８０は反射部６０の反射面６２で反射された反射光を光ファイバ２１のコア部２４に集光する。
【００５９】
第１レンズ部５０は、第１の面３２において、面発光レーザ１０に対応してＹ軸方向に沿ってアレイ状に設けられる。第２レンズ部８０は、第２の面３４において、Ｚ軸方向に沿ってアレイ状に設けられる。光ファイバ２１は、アレイ状の第２レンズ部８０に対応してＺ軸方向に並んで設けられる。
【００６０】
透過部７０は、反射面６２に沿って、それぞれの面発光レーザ１０に対応して等間隔で設けられる。モニタ部４０は、透過部７０に対応して、透過部７０のＺ軸方向上側においてＹ軸方向に沿ってアレイ状に設けられる。モニタ部４０のそれぞれの受光面は、透過部７０のそれぞれの透過面７１とＺ軸及びＹ軸方向に位置合わせされる。それぞれの透過部７０の透過面７１の大きさは略等しい。透過部７０の形状は、図９に示す凸形状以外に、図２から図５に示す形状によって構成してよい。
【００６１】
なお、図９では、複数の面発光レーザ１０が直線上に配列された例を示したが、面発光レーザ１０は、直線上に配列されずともよい。例えば、面発光レーザ１０は、Ｚ軸方向における位置が隣接する面発光レーザ１０において変化するように配列されてもよい。この場合、対応する第１レンズ部５０、透過部７０、第２レンズ部８０、及び光ファイバ２１の位置も変化する。
【００６２】
第９の実施形態において、光通信モジュール２０００は、二次元アレイ型の光通信モジュールであってもよい。二次元アレイ型光通信モジュールは、二次元アレイ状に設けられた面発光レーザ１０と、光ファイバ２１と、光結合部材３０と、モニタ部４０とを備える。面発光レーザ１０は、反射光の光軸方向と平行な第１の方向（図８のＹ軸方向）、及び第１の方向と出射光の光軸方向とに垂直な第２の方向（図８のＸ軸方向）にマトリクス状に等間隔で配置される。面発光レーザ１０の間隔は、例えば、約２５０μｍである。
【００６３】
第９の実施形態における光結合部材３０は、図８に示す光結合部材３０と図９に示す光結合部材３０とを組み合わせて構成する。第９の実施形態における光結合部材３０は、第１の面３２において面発光レーザ１０に対応して設けられた二次元アレイ状の第１レンズ部５０と、反射面６２を有する反射部６０と、第１レンズ部５０に対応して反射面６２に設けられた二次元アレイ状の透過部７０と、第２の面３４において第１レンズ部５０に対応して設けられた二次元アレイ状の第２レンズ部８０とを有する。光ファイバ２１は、二次元アレイ状の第２レンズ部８０に対応して並んで設けられる。
【００６４】
透過部７０は、反射面６２に沿って、面発光レーザ１０に対応してアレイ状に設けられる。モニタ部４０は、透過部７０に対応して、透過部７０のＺ軸方向上側においてアレイ状に設けられてよい。モニタ部４０のそれぞれの受光面は、透過部７０のそれぞれの透過面７１とＸ軸及びＹ軸方向に位置合わせされる。それぞれの透過部７０の透過面７１の大きさは略等しい。透過部７０の形状は、図８に示す凸形状以外に、図２〜５に示す形状によって構成してよい。
【００６５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００６６】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００６７】
１０・・・面発光レーザ、１２・・・回路基板、２０・・・光導波路、２１・・・光ファイバ、２２・・・フェルール、２４・・・コア部、２６・・・クラッド、３０・・・光結合部材、３２・・・第１の面、３４・・・第２の面、４０・・・モニタ部、４２・・・基板、５０・・・第１レンズ部、５２・・・レンズ領域、５４・・・非レンズ領域、５６、６６・・・端部、５８、６４・・・端面、６０・・・反射部、６２・・・反射面、７０・・・透過部、７１、７２、７８・・・透過面、７４・・・凸面、７６・・・散乱部、８０・・・第２レンズ部、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、１０００、２０００・・・光通信モジュール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
面発光レーザと、
前記面発光レーザから出射された出射光を受け取る光ファイバと、
前記出射光を前記光ファイバに光学的に結合する光結合部材と、
前記出射光をモニタするモニタ部と、
を備え、
前記光結合部材は、
前記出射光をコリメートし、コリメート光を出射する第１レンズ部と、
前記コリメート光を前記光ファイバの方向に反射する反射面を有する反射部と、
前記反射面に設けられ、前記第１レンズ部を通過した光の一部を前記モニタ部の方向に透過させる透過部と、
を有する光通信モジュール。
【請求項２】
前記光結合部材は、前記反射部によって反射された反射光を前記光ファイバのコア部に集光する第２レンズ部をさらに有する請求項１に記載の光通信モジュール。
【請求項３】
前記透過部は、前記出射光の光軸方向に対して、前記反射面とは異なる角度を有して形成され、前記第１レンズ部を通過した光の一部を透過させる透過面を、前記反射面よりも前記モニタ部側に有する請求項１または２に記載の光通信モジュール。
【請求項４】
前記透過部は、前記出射光の光軸方向に対して、前記反射面とは異なる角度を有して形成され、前記第１レンズ部を通過した光の一部を透過させる透過面を、前記反射面よりも前記第１レンズ部側に有する請求項１または２に記載の光通信モジュール。
【請求項５】
前記透過部は、前記反射面上に設けられ、前記モニタ部の方向に隆起したレンズ形状の凸部を含む、請求項１または２に記載の光通信モジュール。
【請求項６】
前記透過部は、前記反射面上に設けられ、散乱度が前記反射面の他の領域に比べ高い散乱部を含む、請求項１または２に記載の光通信モジュール。
【請求項７】
前記第１レンズ部は、
前記出射光をコリメートするレンズ領域と、
前記出射光をそのまま通過させる非レンズ領域と、
を有し、
前記透過部は、前記非レンズ領域を通過した光を前記モニタ部の方向に透過させる、
請求項１または２に記載の光通信モジュール。
【請求項８】
前記レンズ領域は曲面を含み、前記非レンズ領域は平坦面を含み、前記レンズ領域の曲面は前記非レンズ領域の平坦面との接点で終わり、前記レンズ領域の前記非レンズ領域側の端部は、逆側の端部よりも、前記出射光の光軸方向において前記面発光レーザに近い、
請求項７に記載の光通信モジュール。
【請求項９】
前記透過部は、前記出射光の光軸方向に対して前記反射面とは異なる角度を有して形成され、前記非レンズ領域を通過した光を透過させる透過面を有し、前記モニタ部は前記透過部の前記透過面上に載置されている請求項８に記載の光通信モジュール。
【請求項１０】
前記光結合部材は、前記第２レンズ部を前記出射光の光軸方向に複数個有し、
前記光通信モジュールは、前記光ファイバをそれぞれの前記第２レンズ部に対して備える請求項２に記載の光通信モジュール。
【請求項１１】
前記反射部の前記反射面と前記出射光の光軸とのなす角度が４５度より小さい請求項１０に記載の光通信モジュール。
【請求項１２】
前記面発光レーザはアレイ状に設けられ、
前記モニタ部は、それぞれの前記面発光レーザに対応して設けられ、
前記光結合部材において、前記第１レンズ部は、それぞれの前記面発光レーザに対応して設けられ、
前記透過部は、それぞれの前記第１レンズ部に対応して設けられ、
前記第２レンズ部は、それぞれの前記第１レンズ部に対応して設けられ、
前記光ファイバは、それぞれの前記第２レンズ部に対応して設けられる、請求項２に記載の光通信モジュール。
【請求項１３】
前記アレイは、前記反射光の光軸方向と平行な第１の方向及び、前記第１の方向と前記出射光の光軸方向とに垂直な第２の方向の少なくとも一方の方向に並んでいる請求項１２に記載の光通信モジュール。
【請求項１４】
面発光レーザと、
前記面発光レーザから出射された出射光を受け取る光ファイバと、
前記出射光を前記光ファイバに光学的に結合する光結合部材と、
前記出射光をモニタするモニタ部と、
を備え、
前記光結合部材は、
前記出射光をコリメートし、コリメート光を出射するレンズ部と、
前記コリメート光を前記光ファイバの方向に反射する反射面を有する反射部と、
を有し、
前記レンズ部は、前記光ファイバと反対側の端部が前記出射光の光軸方向と平行に面取りされた端面を有し、
前記反射部の前記光ファイバと反対側の端部が、前記レンズ部の前記端面と同一面の端面を有し、
面取りされた前記レンズ部の前記端部の外側を通過する前記出射光が、前記モニタ部によってモニタされる光通信モジュール。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか一項に記載の光通信モジュールに使用される光結合部材。
【請求項１】
面発光レーザと、
前記面発光レーザから出射された出射光を受け取る光ファイバと、
前記出射光を前記光ファイバに光学的に結合する光結合部材と、
前記出射光をモニタするモニタ部と、
を備え、
前記光結合部材は、
前記出射光をコリメートし、コリメート光を出射する第１レンズ部と、
前記コリメート光を前記光ファイバの方向に反射する反射面を有する反射部と、
前記反射面に設けられ、前記第１レンズ部を通過した光の一部を前記モニタ部の方向に透過させる透過部と、
を有する光通信モジュール。
【請求項２】
前記光結合部材は、前記反射部によって反射された反射光を前記光ファイバのコア部に集光する第２レンズ部をさらに有する請求項１に記載の光通信モジュール。
【請求項３】
前記透過部は、前記出射光の光軸方向に対して、前記反射面とは異なる角度を有して形成され、前記第１レンズ部を通過した光の一部を透過させる透過面を、前記反射面よりも前記モニタ部側に有する請求項１または２に記載の光通信モジュール。
【請求項４】
前記透過部は、前記出射光の光軸方向に対して、前記反射面とは異なる角度を有して形成され、前記第１レンズ部を通過した光の一部を透過させる透過面を、前記反射面よりも前記第１レンズ部側に有する請求項１または２に記載の光通信モジュール。
【請求項５】
前記透過部は、前記反射面上に設けられ、前記モニタ部の方向に隆起したレンズ形状の凸部を含む、請求項１または２に記載の光通信モジュール。
【請求項６】
前記透過部は、前記反射面上に設けられ、散乱度が前記反射面の他の領域に比べ高い散乱部を含む、請求項１または２に記載の光通信モジュール。
【請求項７】
前記第１レンズ部は、
前記出射光をコリメートするレンズ領域と、
前記出射光をそのまま通過させる非レンズ領域と、
を有し、
前記透過部は、前記非レンズ領域を通過した光を前記モニタ部の方向に透過させる、
請求項１または２に記載の光通信モジュール。
【請求項８】
前記レンズ領域は曲面を含み、前記非レンズ領域は平坦面を含み、前記レンズ領域の曲面は前記非レンズ領域の平坦面との接点で終わり、前記レンズ領域の前記非レンズ領域側の端部は、逆側の端部よりも、前記出射光の光軸方向において前記面発光レーザに近い、
請求項７に記載の光通信モジュール。
【請求項９】
前記透過部は、前記出射光の光軸方向に対して前記反射面とは異なる角度を有して形成され、前記非レンズ領域を通過した光を透過させる透過面を有し、前記モニタ部は前記透過部の前記透過面上に載置されている請求項８に記載の光通信モジュール。
【請求項１０】
前記光結合部材は、前記第２レンズ部を前記出射光の光軸方向に複数個有し、
前記光通信モジュールは、前記光ファイバをそれぞれの前記第２レンズ部に対して備える請求項２に記載の光通信モジュール。
【請求項１１】
前記反射部の前記反射面と前記出射光の光軸とのなす角度が４５度より小さい請求項１０に記載の光通信モジュール。
【請求項１２】
前記面発光レーザはアレイ状に設けられ、
前記モニタ部は、それぞれの前記面発光レーザに対応して設けられ、
前記光結合部材において、前記第１レンズ部は、それぞれの前記面発光レーザに対応して設けられ、
前記透過部は、それぞれの前記第１レンズ部に対応して設けられ、
前記第２レンズ部は、それぞれの前記第１レンズ部に対応して設けられ、
前記光ファイバは、それぞれの前記第２レンズ部に対応して設けられる、請求項２に記載の光通信モジュール。
【請求項１３】
前記アレイは、前記反射光の光軸方向と平行な第１の方向及び、前記第１の方向と前記出射光の光軸方向とに垂直な第２の方向の少なくとも一方の方向に並んでいる請求項１２に記載の光通信モジュール。
【請求項１４】
面発光レーザと、
前記面発光レーザから出射された出射光を受け取る光ファイバと、
前記出射光を前記光ファイバに光学的に結合する光結合部材と、
前記出射光をモニタするモニタ部と、
を備え、
前記光結合部材は、
前記出射光をコリメートし、コリメート光を出射するレンズ部と、
前記コリメート光を前記光ファイバの方向に反射する反射面を有する反射部と、
を有し、
前記レンズ部は、前記光ファイバと反対側の端部が前記出射光の光軸方向と平行に面取りされた端面を有し、
前記反射部の前記光ファイバと反対側の端部が、前記レンズ部の前記端面と同一面の端面を有し、
面取りされた前記レンズ部の前記端部の外側を通過する前記出射光が、前記モニタ部によってモニタされる光通信モジュール。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか一項に記載の光通信モジュールに使用される光結合部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１６３９０３（Ｐ２０１２−１６３９０３Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６０１９（Ｐ２０１１−２６０１９）
【出願日】平成２３年２月９日（２０１１．２．９）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月９日（２０１１．２．９）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
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