JP2005024723A - 光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】光モジュールのフェルールに対して光コネクタを着脱する際の光ファイバおよび光学素子間の光結合の変動を防止する。
【解決手段】光モジュール１０は、光ファイバ１８を保持するフェルール１２と、フェルール１２を保持するパッケージ１４と、光ファイバ１８に光学的に結合されたフォトダイオード２２を有する。フェルールの外側面には溝２０が設けられている。光コネクタとの接続用プラグ１５の一部は溝２０に突出し、溝２０とかみ合っている。このため、フェルールがプラグ１５によって確実に保持される。したがって、プラグに対して光コネクタを着脱するときにフェルールに加わる応力によるフェルールの位置ずれが抑制される。この結果、光ファイバとフォトダイオードとの光結合の変動を防止できる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ファイバに光学的に結合される光学素子を有する光モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信で使用される光モジュールは、光ファイバを保持するためのフェルールを有することがある（例えば、特許文献１〜３）。光モジュールは、光ファイバに光学的に結合された光学素子をさらに有している。光学素子が発光素子の場合、光モジュールは光送信モジュールと呼ばれることがある。また、光学素子が受光素子の場合、光モジュールは光受信モジュールと呼ばれることがある。フェルールは、樹脂パッケージやスリーブなどの固定部材によって包囲され、保持される。光モジュールのなかには、フェルールの先端に光コネクタが着脱できるようになっているものもある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２６４９２０号公報
【特許文献２】
特開平１０−０９６８３７号公報
【特許文献３】
特開２０００−１３７１４７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光モジュールでは、フェルールに対して光コネクタを着脱することにより、光ファイバと光学素子との光結合が変動することがある。これは、光コネクタの着脱時にフェルールの軸方向に沿った応力がフェルールに加わり、この応力がフェルールの位置ずれを生じさせるからである。例えば、フェルールをトランスファーモールドによって樹脂封止した光受信モジュールでは、ヒートサイクル試験の前後において受光感度が変動してしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、光モジュールのフェルールに対して光コネクタを着脱する際に光ファイバおよび光学素子間の光結合の変動を防止することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の光モジュールは、光ファイバの少なくとも一部を包囲して保持するフェルールと、フェルールの少なくとも一部を包囲して保持する固定部材と、光ファイバに光学的に結合された光学素子とを備えている。フェルールの外側面には、凹部が設けられている。固定部材の少なくとも一部またはフェルールと固定部材の間に存在する接着剤の少なくとも一部は、フェルールの凹部に突出している。固定部材または接着剤がフェルールの凹部とかみ合い、フェルールが固定部材によって確実に保持される。このため、フェルールに対して光コネクタを着脱するときにフェルールに加わる応力によるフェルールの位置ずれが抑制される。したがって、フェルールによって保持された光ファイバと光学素子との光結合の変動が起きにくい。
【０００７】
フェルールは円柱状であってもよく、凹部はフェルールの周方向に沿った溝であってもよい。光学素子は任意であり、光検出器や光変調器などの受光素子、または半導体レーザなどの発光素子であってもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【０００９】
（第１実施形態）図１および図２を参照しながら、本発明の第１の実施形態を説明する。図１は、第１実施形態に係る光受信モジュール１０の構造を示す部分断面斜視図であり、図２は、光受信モジュール１０の外観を示す斜視図である。光受信モジュール１０は、トランスファーモールドによって製造される光モジュールである。光受信モジュール１０は、フェルール１２、光ファイバ１８およびフォトダイオード２２を有する。フェルール１２および光ファイバ１８の一部、ならびにフォトダイオード２２は、樹脂製のパッケージ１４によって封止されている。
【００１０】
フェルール１２は、光ファイバ１８を包囲して保持する。フェルール１２は、光ファイバ１８の軸方向に沿って延びる円柱体である。光ファイバ１８は、フェルール１２の中心部を貫通している。フェルール１２の前端は、パッケージ１５から突出している。光ファイバ１８の前端面１８ａは、フェルール１２の前端面１２ａから露出している。一方、光ファイバ１８の後端は、フェルール１２から突出し、基板２１のＶ溝内に配置されている。光ファイバ１８の後端は、押さえガラス２４によってＶ溝内に保持される。
【００１１】
フォトダイオード２２は、基板２１の後端に搭載されている。フォトダイオード２２は光ファイバ１８の後端面と対向し、光ファイバ１８に光学的に結合されている。フォトダイオード２２と光ファイバ１８は、互いの光軸が図１の軸線１に沿って合致するように位置合わせされている。
【００１２】
フォトダイオード２２は、信号処理素子２８に電気的に接続されている。信号処理素子２８は、フォトダイオード２２の出力信号を処理する半導体素子である。信号処理素子２８は、チップキャリア２６上に搭載されている。チップキャリア２６は、リードフレーム５２のダイパッド５２ａ上に設置されている。リードフレーム５２は、複数のインナーリード５２ｂおよびアウターリード５２ｃをさらに有している。信号処理素子２８と複数のインナーリード５２ｂとはワイヤボンドにより電気的に接続されている。各アウターリード５２ｃは、対応するインナーリード５２ｂとつながっており、パッケージ１４から突出している。
【００１３】
パッケージ１４の前端部は、図示しない光コネクタを着脱自在に装着するためのプラグ１５となっている。プラグ１５においてフェルール１２を挟む一対の側面には、光コネクタとのはめ合いのためのガイド突起１５ａおよびラッチ突起１５ｂが設けられている。
【００１４】
以下では、図３を参照しながら本実施形態の特徴を説明する。図３（ａ）はフェルール１２の前端面図であり、図３（ｂ）はフェルール１２を示す平面図である。図３（ｂ）には、フェルール１２を被覆するプラグ１５の断面も部分的に図示されている。図３（ｂ）および図１に示されるように、フェルール１２の外側面には、フェルール１２の周方向に沿って溝２０が設けられている。溝２０はプラグ１５を構成する樹脂によって充填されている。つまり、プラグ１５は、溝２０を充填する突起１５ａを有している。
【００１５】
突起１５ａはアンカーとして機能する。突起１５ａがフェルール１２の溝２０とかみ合っているので、フェルール１２はプラグ１５によって確実に保持される。このため、プラグ１５に対して光コネクタを着脱するときにフェルール１２に加わる応力によるフェルール１２の位置ずれが抑制される。その結果、フェルール１２に収容された光ファイバ１８とフォトダイオード２２との光結合の変動が起きにくくなる。
【００１６】
これに対し、図４に示されるように、従来のフェルール１２０は、その外側面上に溝を有していないため、プラグ１５とのかみ合いがない。したがって、本実施形態と比べると、プラグ１５によるフェルール１２の保持が弱い。このため、光コネクタの着脱に伴ってフェルール１２０の位置ずれ、およびそれに伴う光結合の変動が比較的起きやすい。実際、本発明者による実験では、図４に示されるフェルールを有する光受信モジュールがヒートサイクル試験において光結合の変動を示したのに対し、本実施形態の光受信モジュール１０は光結合の変動をほとんど示さなかった。
【００１７】
（第２実施形態）以下では、図５を参照しながら、本発明の第２の実施形態を説明する。図５は、第２実施形態に係る光送信モジュール６０の構造を示す部分断面図である。光送信モジュール６０は、スタブ内蔵型の光モジュールである。光送信モジュール６０は、ファイバスタブ６２、光ファイバ１８および半導体レーザ素子７２を有する。
【００１８】
ファイバスタブ６２は、光ファイバ１８を包囲して保持するフェルールの一種である。スタブ６２は、光ファイバ１８の軸方向に沿って延び、ほぼ円柱の形状を有している。光ファイバ１８は、スタブ６２の中心部を貫通している。光ファイバ１８の両端面は、スタブ６２の両端面から露出している。スタブ６２の一端面は光ファイバ１８の軸方向に対して垂直であり、他端面は軸方向に対して傾斜している。
【００１９】
スタブ６２は、光ファイバ１８の軸方向に沿って延びる筒状のスリーブ６６に包囲され、保持されている。スタブ６２は、スタブ６２の外側面とスリーブ６６の内側面の間に存在する樹脂接着剤６８によってスリーブ６６に固定されている。スリーブ６６は、スタブ６２よりも長い。スタブ６２はスリーブ６６の一端に収容されており、スリーブ６６の他端には開口部６５が形成される。開口部６５には、図示しない光コネクタを挿入することができる。すなわち、光送信モジュール６０は、光コネクタを受け入れるための光レセプタクルとして機能する。
【００２０】
スリーブ６６は、中空ホルダ８２の上壁８２ａ上に固定されている。上壁８２の中央には、貫通孔８３が設けられている。貫通孔８３は、光ファイバ１８と同軸に延びている。
【００２１】
ホルダ８２の中空部には、レーザモジュール８０が挿入されている。レーザモジュール８０は、レーザ素子７２を内蔵する。レーザ素子７２は、ステム７０上に搭載されている。複数のリードピン７４がステム７０を貫通している。ステム７０には、レーザ素子７２を封止するキャップ７６が固定されている。キャップ７６の上壁には、レンズ７８が設置されている。レーザモジュール８０は、キャップ７６とホルダ８２との間に介在する樹脂接着剤８４によってホルダ８２に固定されている。
【００２２】
レーザ素子７２は、レンズ７８を介して光ファイバ１８と光学的に結合されている。レーザ素子７２、レンズ７８および光ファイバ１８は、互いの光軸が合致するように位置合わせされている。レーザ素子７２の出力光は、レンズ７８によって集光され、ホルダ８２に設けられた貫通孔８３を通過し、光ファイバ１８に入射する。
【００２３】
図５に示されるように、スタブ６２の外側面には、スタブ６２の周方向に沿って溝６４が設けられている。溝６４は接着剤６８によって充填されている。つまり、接着剤６８は、溝６４を充填する突起６８ａを有している。突起６８ａはアンカーとして機能する。接着剤６８の突起６８ａがスタブ６２の溝６４とかみ合っているので、スタブ６２はスリーブ６６によって確実に保持される。このため、スリーブ６６の先端に対して光コネクタを着脱するときにスタブ６２に加わる応力によるスタブ６２の位置ずれが抑制される。その結果、スタブ６２に収容された光ファイバ１８とレーザ素子７２との光結合の変動が起きにくくなる。
【００２４】
（第３実施形態）以下では、図６を参照しながら、本発明の第３の実施形態を説明する。図６は、第３実施形態に係る光送信モジュール９０の構造を示す部分断面図である。光送信モジュール９０は、フェルール９２、ピグテールファイバ９３および半導体レーザ素子７２を有する。
【００２５】
フェルール９２は、ピグテールファイバ９３の軸方向に沿って延び、ピグテールファイバ９３を包囲して保持する。フェルール９２は、ピグテールファイバ９３の軸に対して対称の柱状体である。ピグテールファイバ９３は、フェルール９２の中心部を貫通している。ピグテールファイバ９３の一端面は、フェルール９２の一端面から露出している。そのフェルール端面は、ピグテールファイバ９３の軸方向に対して傾斜している。ピグテールファイバ９３はフェルール９２よりも長い。そのため、ピグテールファイバ９３の他端は、フェルール９２の他端から外側へ延びている。
【００２６】
フェルール９２は、ピグテールファイバ９３の軸方向に沿って延びる筒状のスリーブ９６に包囲され、保持されている。フェルール９２は、フェルール９２の外側面とスリーブ９６の内側面の間に介在する樹脂接着剤９８によってスリーブ９６に固定されている。スリーブ９６は、フェルール９２よりも短い。そのため、フェルール９２の端部およびピグテールファイバ９３がスリーブ９６から突出している。
【００２７】
スリーブ９６は、中空ホルダ８２の上壁８２ａ上に固定されている。上壁８２の中央には、貫通孔８３が設けられている。貫通孔８３は、ピグテールファイバ９３と同軸に延びている。ホルダ８２の中空部には、レーザ素子７２を内蔵するレーザモジュール８０が挿入されている。レーザ素子７２は、レンズ７８を介してピグテールファイバ９３と光学的に結合されている。レーザ素子７２、レンズ７８およびピグテールファイバ９３は、互いの光軸が合致するように位置合わせされている。レーザ素子７２の出力光は、レンズ７８によって集光され、ホルダ８２に設けられた貫通孔８３を通過し、ピグテールファイバ９３に入射する。
【００２８】
ピグテールファイバ９３、フェルール９２、スリーブ９６およびホルダ８２はゴムブーツ９９によって被覆されている。ゴムブーツ９９は、ピグテールファイバ９３を保護する。
【００２９】
図６に示されるように、フェルール９２の外側面には、フェルール９２の周方向に沿って溝９４が設けられている。溝９４は接着剤９８によって充填されている。つまり、接着剤９８は、溝９４を充填する突起９８ａを有している。突起９８ａはアンカーとして機能する。接着剤９８の突起９８ａがフェルール９２の溝９４とかみ合っているので、フェルール９２はスリーブ９６によって確実に保持される。このため、フェルール９２に対して光コネクタを着脱するときにフェルール９２に加わる応力によるフェルール９２の位置ずれが抑制される。その結果、フェルール９２に収容されたピグテールファイバ９３とレーザ素子７２との光結合の変動が起きにくくなる。
【００３０】
以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の光モジュールでは、固定部材または接着剤の少なくとも一部がフェルールの凹部とかみ合っており、それによりフェルールが固定部材によって確実に保持される。このため、フェルールに対して光コネクタを着脱するときに加わる応力によるフェルールの位置ずれを抑制し、光ファイバと光学素子との光結合の変動を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る光受信モジュールの構造を示す部分断面斜視図である。
【図２】図１の光受信モジュールの外観を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は本実施形態に係るフェルールの前端面図であり、（ｂ）はそのフェルールを示す平面図である。
【図４】（ａ）は従来のフェルールの前端面図であり、（ｂ）はそのフェルールを示す平面図である。
【図５】第２実施形態に係る光送信モジュールの構造を示す部分断面図である。
【図６】第３実施形態に係る光送信モジュールの構造を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１０…光受信モジュール、１２…フェルール、１４…パッケージ、１５…プラグ、１５ａ…突起、１８…光ファイバ、２０…溝、２１…基板、２２…フォトダイオード、２４…ガラス、２６…チップキャリア、２８…信号処理素子、５２…リードフレーム、６０…光送信モジュール、６２…フェルールとしてのファイバスタブ、６４…溝、６６…スリーブ、６８…接着剤、６８ａ…突起、８０…レーザモジュール、９０…光送信モジュール、９２…フェルール、９３…ピグテールファイバ、９４…溝、９６…スリーブ、９８…接着剤、９８ａ…突起、９９…ゴムブーツ。

Claims (1)

1. 光ファイバの少なくとも一部を包囲して保持するフェルールと、
   前記フェルールの少なくとも一部を包囲して保持する固定部材と、
   前記光ファイバに光学的に結合された光学素子と、
   を備える光モジュールであって、
   前記フェルールの外側面に凹部が設けられており、
   前記固定部材の少なくとも一部、または前記フェルールと前記固定部材の間に存在する接着剤の少なくとも一部、が前記フェルールの凹部に突出している
   光モジュール。

Images