JP6550438B2 - 光送受信用光学アセンブリー - Google Patents

Description

本発明は、光送受信用光学アセンブリーに関する。

この部分に記述した内容は単に本実施例に係る背景情報を提供するのみであって、従来技術を構成するのではない。

データセンター（Ｄａｔａ Ｃｅｎｔｅｒ）、クラウドコンピューティング（Ｃｌｏｕｄ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）、高性能コンピューティング（Ｈｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ：ＨＰＣ）、ＵＨＤ（Ｕｌｔｒａ−Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）、３次元可視化技術（Ｔｈｒｅｅ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）などのような機器間大容量データ転送に対する市場の要求は急速度で増加している。システムの内部では、ラックトラック間（Ｒａｃｋ−ｔｏ−Ｒａｃｋ）、ボードとボード間（Ｂｏａｒｄ−ｔｏ−Ｂｏａｒｄ）、及びチップとチップ間（Ｃｈｉｐ−ｔｏ−Ｃｈｉｐ）の接続のための光相互接続（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｓ）技術に対する持続的な需要の増加は光接続技術を実用化及び事業化段階まで持ち上げた。

このようなすう勢に伴い、大容量データの収容のためのインフィニバンド（ＩｎｆｉｎｉＢａｎｄ）、ＤＶＩ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｓｕａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、ＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ Ｄｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）（登録商標）、ＤＰ（ＤｉｓｐｌａｙＰｏｒｔ）、ＵＳＢ３．０などのような機器間デジタルインタフェース規格の帯域幅（Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）も増加している。さらに、機器間デジタルインタフェース規格の帯域幅を拡張するため、大容量情報転送が可能な小型多チャネル光モジュール（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍｏｄｕｌｅ）に関する研究も活発に行われている。

最近は、スマート機器内部のボード間光接続に対する要求も高まっている。そのため、光モジュール（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍｏｄｕｌｅ）をスマート機器に実装するための多くの努力が注ぎ込まれている。

しかし、現在商用化されている光通信技術は長距離データ転送にその根幹を置いている。多くの光通信部品及びシステムメーカは近距離光通信システムや短距離光接続にも長距離光通信技術をそのまま適用するかまたは一部を変更して適用している。結果的に、このような光通信部品及びシステムメーカで生産した近距離光通信システムや短距離光接続ソリューションは効率が落ちる。

従って、近距離光通信システムに適合し、費用対効果の面で優れた光接続ソリューションが必要となっている。

大容量データ転送及び短距離光接続に適して費用抵抗化の面で優れた光接続ソリューションの一つが垂直共振型面発光半導体レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ：ＶＣＳＥＬ）と垂直入射型フォトダイオード（Ｖｅｒｔｉｃａｌ−Ｔｙｐｅ Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）を用いた光送受信モジュール（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｃｅｉｖｅｒ Ｍｏｄｕｌｅ）である。

光ファイバー（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ）と面発光レーザまたは垂直入射型フォトダイオード間の光結合（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｕｐｌｉｎｇ）のために、通常面発光レーザから放出される光または垂直入射型フォトダイオードに入射する光の経路（光路）を９０°だけ変更する。光路の変更には鏡またはプリズムのような光学系（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）が必要であり、光結合効率を上げるためには少なくとも一つのレンズが必要である（例えば、韓国公開特許第１０−２０１２−００２９６７３号公報を参照）。

図１は、従来の光送受信機に含まれた光学系の概略図である。

従来の光送受信機に適用された光学系は、送信機コリメータレンズ（Ｔｒａｎｓｍｔｔｅｒ Ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ Ｌｅｎｓ、１２０）、送信機反射プリズム（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｐｒｉｓｍ、１３０）、送信機集光レンズ（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ Ｆｏｃｕｓｉｎｇ Ｌｅｎｓ、１４０）、光ファイバー（１５０）、受信機コリメータレンズ（Ｒｅｃｅｉｖｅｒ Ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ Ｌｅｎｓ、１６０）、受信機反射プリズム（１７０）、受信機集光レンズ（１８０）で構成される。ここで、光ファイバー（１５０）の前段の光学系は光送信機に含まれ、光ファイバー（１５０）の後段の光学系は光受信機に含まれる。

光源（１１０）で生成されて放出された光は一定の放射角を有し、光源（１１０）の表面に垂直な方向に放出され、送信機コリメータレンズ（１２０）に入射する。送信機コリメータレンズ（１２０）は、光源（１１０）から入射した光を平行光に変換する。送信機反射プリズム（１３０）は、送信機コリメータレンズ（１２０）からの光路を光ファイバー（１５０）が位置する側に９０°だけ変更する。送信機集光レンズ（１４０）は、送信機反射プリズム（１３０）で反射した光を光ファイバー（１５０）の内部に集める。光ファイバー（１５０）を介して転送された光は受信機コリメータレンズ（１６０）に入射し、受信機コリメータレンズ（１６０）は入射した光を平行光に変換する。光送信機と同様に、平行光に変換された光は、受信機反射プリズム（１７０）で９０°だけ変更された光路に反射する。受信機反射プリズム（１７０）で反射した光は受信機集光レンズ（１８０）を介してフォトダイオード（１９０）に入射し、光送信機からの光信号が光受信機に伝達される。

光送信機の場合、光学系と光ファイバーとの光結合のために送信機集光レンズ（１４０）と光ファイバー（１５０）との間に焦点距離に当たる距離が必要である。同様に、光受信機の場合も、光ファイバー（１５０）と受信機コリメータレンズ（１６０）との間に平行光を形成するための光路の長さが必要である。従って、このような距離を設定するためには特殊な光ファイバーアラインメント機構が必須である。

このような従来の光学系を用いると前述したようなオプティカルアラインメントの工程が必要なので、精密な計測器が必要である。さらに、製品の生産において、オプティカルアラインメント及びアセンブリーは、光学系と光ファイバーとの間の偏差に敏感であり、相当精密な機構偏差管理が要求される。

従来の光学系では光ファイバー（１５０）が空気中に露出される構造なので、光ファイバー（１５０）のコアー（Ｃｏｒｅ）に微細埃または異物による汚染が発生する可能性があり、汚染の程度によっては光結合効率に致命的な影響を及ぼす恐れがある。さらに、光ファイバー（１５０）のコアーの露出はフレネル損失（Ｆｒｅｓｎｅｌ Ｌｏｓｓ）による追加的な光結合損失を発生する場合があり、これは信頼性の低下につながる問題である。

さらに、従来の光学系においては、光結合効率が光ファイバー（１５０）の端面の切断された状態に依存するので、光ファイバー（１５０）の端面の特殊処理工程が必須である。このような問題点を解決できないと、従来の光学系を用いて生産する製品は動作欠陥及び不良を起こす可能性が高い。このような問題を内在した状態で商用化された製品は完全受動アラインメント（Ｃｏｍｐｌｅｔｅ Ｐａｓｓｉｖｅ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式のアセンブリーが容易ではない。

このように、光源（１１０）と送信機コリメータレンズ（１２０）間、送信機コリメータレンズ（１２０）と送信機反射プリズム（１３０）間、送信機反射プリズム（１３０）と送信機集光レンズ（１４０）間、及び送信機集光レンズ（１４０）と光ファイバー（１５０）間の全ての光学的アラインメントが決まったレベルの誤差以内に精密になされてこそ光通信が行われる。これは、光源（１１０）がフォトダイオード（１９０）に代わる光受信の場合も同様である。

即ち、光送信機または光受信機が正常に動作するためには、上記の四種類のアラインメントエレメントの精密な制御が必要である。さらに、大量生産のためには、時間消耗的な工程を排除しなければならない。

従って、光通信用の光送受信機内に配置する光学系を精密でかつ容易にアラインメントするのと同時に高価な装備や時間消耗的な工程なしに受動アラインメントを可能とするコンパクト（Ｃｏｍｐａｃｔ）な光学アセンブリーが必要である。

本発明の実施例は、大容量光転送を可能にする光送受信機に適用できるコンパクトな光学アセンブリーを提供することを目的とする。

さらに、本発明の実施例は、安価で大量生産が可能な光送受信機を提供するのを目的とする。

本発明の少なくとも一つの実施例においては、直交座標系（Ｃａｒｔｅｓｉａｎ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）で第１方向に進行する光の進行方向を第１方向とは異なる第２方向に変更する反射プリズム、少なくとも一つの光素子と反射プリズムとの間に配置されて少なくとも一つの光素子と反射プリズムとを光学的にカプリングする第１レンズ、及び反射プリズムから所定の距離離れた位置に垂直方向に形成したボディーホールを含むボディー組立体と、ボディーホールに垂直方向に挿入されるカバーポスト、カバーポストの一面に配置されて反射プリズムと光ファイバーとを光学的にカプリングする第２レンズ、及びカバーポストの一端と接触し、反射プリズム、ボディーホール、及び光ファイバーの一端を覆って保護するカバーを含むカバー組立体と、を備え、カバー組立体とボディー組立体とを結合すると、少なくとも一つの光素子から第１レンズ、反射プリズム、第２レンズ、及びカバーポストを介して光ファイバーに至る一つの光路が形成され、光送受信用光学アセンブリーを提供する。

上述した本発明の少なくとも一つの実施例によれば、複雑で精密な多数の工程が必要な光学エレメントのアラインメントを数回の光アラインメントのみで得られるという効果を奏する。

さらに、本発明の少なくとも一つの実施例によれば、大容量高速光転送に必要な光送受信機を安価で大量生産可能にするという効果を奏する。

さらに、本発明の少なくとも一つの実施例によれば、光送信機または光受信機に用いられる多数の光学エレメントのアラインメントを高価な装備や時間消耗的な工程がなくても容易に得られるという効果を奏する。

従来の光送受信機に含まれた光学系の概略図である。 本発明の少なくとも一つの実施例に係る光送受信機に含まれた光学系の概略図である。 本発明の少なくとも一つの実施例に係る光送受信用光学アセンブリーの側面図である。 図３ａに示す光学アセンブリーの光結合を説明するための模式図である。 本発明の少なくとも一つの実施例に係る光送受信用光学アセンブリーに含まれたボディー組立体の上から見た平面図である。 本発明の少なくとも一つの実施例に係る光送受信用光学アセンブリーに含まれたボディー組立体の平面図、側面図、及び正面図である。 本発明の少なくとも一つの実施例に係る光送受信用光学アセンブリーに含まれたカバー組立体の平面図、側面図、及び正面図である。 本発明の少なくとも一つの実施例に係る光送受信用光学アセンブリーに含まれたボディー組立体とカバー組立体が結合した状態を示す平面図、側面図、及び正面図である。

以下、添付図面を参照し、本明細書に開示された実施例を詳しく説明する。各図面の構成要素に参照符号を割り当てることにおいて、同一の構成要素に対しては、たとえ異なる図面上に示されていても、可能な限り同一の符号を割り当てている。また、本発明の実施例を説明することにおいて、関連した公知の構成または機能に関する具体的な説明が本発明の要旨を薄め得ると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。

さらに、本発明の構成要素を説明することにおいて、第１、第２、Ａ、Ｂ、（ａ）、（ｂ）などの用語を用いることができる。このような用語は、当該構成要素を他の構成要素と区別するためのものであり、その用語によって当該構成要素の本質や順番などが限定されることではない。明細書全体で、ある部分がある構成要素を「含む」または「備える」ということは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除外することではなく、他の構成要素をさらに含むことができるとの意味である。また、明細書に記載した「部」、「モジュール」などの用語は、少なくとも一つの機能や動作を処理する単位を意味し、このような処理単位は、ハードウェアやソフトウェアまたはハードウェアとソフトウェアとの組み合わせにより実現することができる。

以下、添付した図面を参照し、本発明の少なくとも一つの実施例に係る光送受信用光学アセンブリーを詳しく説明する。説明を明確にするため、ｘ方向、ｙ方向、及びｚ方向で定義する直交座標系（Ｃａｒｔｅｓｉａｎ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）を用いて説明する。

図２は、本発明の少なくとも一つの実施例に係る光送受信機に含まれた光学系の概略図である。

本発明の少なくとも一つの実施例に係る光送受信機に含まれる光学系の構成要素は従来の光学系と類似しているが、根本的に構造的な違いを有する。本発明の少なくとも一つの実施例に係る光送受信機に含まれる光学系は、送信機コリメータレンズ（２２０）、送信機反射プリズム（２３０）、送信機集光レンズ部（２４０）、及び光ファイバー（２５０）を含む。ここで、送信機集光レンズ部（２４０）は、送信機集光レンズ（２４２）と送信機スペーサ（Ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ Ｓｐａｃｅｒ、２４４）を含む。

送信機コリメータレンズ（２２０）は、光源（２１０）からの光を平行光に変換して送信機反射プリズム（２３０）に伝達する。送信機反射プリズム（２３０）は、送信機コリメータレンズ（２２０）からの平行光の経路を９０°だけ変更し、平行光を送信機集光レンズ（２４２）に送る。送信機スペーサ（２４４）のｘ方向の厚さは送信機集光レンズ（２４２）の焦点距離に該当する。送信機スペーサ（２４４）のｘ方向の厚さを送信機集光レンズ（２４２）の焦点距離に等しく形成することで、送信機集光レンズ（２４２）を通過する光が光ファイバー（２５０）のコアーに集光される。

光受信機の場合、レンズの機能的な観点からコリメータレンズと集光レンズの役割が光送信機のレンズと反対になる。以下、幾つかの個別機能エレメントを含む光学系を光学アセンブリーと称する。

図３ａは、本発明の少なくとも一つの実施例に係る光送受信用光学アセンブリーの側面図である。

本発明の少なくとも一つの実施例に係る光送受信用光学アセンブリーは、カバー組立体（Ｃｏｖｅｒ Ａｓｓｅｍｂｌｙ、３１０）とボディー組立体（Ｂｏｄｙ Ａｓｓｅｍｂｌｙ、３２０）で構成される。

図２及び図３ａを参照して光送信機の観点から見ると、本発明の少なくとも一つの実施例に係る光学アセンブリーは、従来の光学系と同様に２つのレンズと１つのプリズムを用いるが、送信機コリメータレンズ（３２３）、送信機反射プリズム（３２５）、及び送信機光ファイバーガイド（３２６）を一つの機構光学系として含むボディー組立体（３２０）と、送信機集光レンズ（３１４）を含むもう一つの機構光学系であるカバー組立体（３１０）の二つの部分で構成される。送信機光ファイバーガイド（３２６）の平面図は図５の光ファイバーガイド（５１０）に相当する。

光受信機の場合、レンズの機能的な観点からコリメータレンズと集光レンズの役割が光送信機のレンズと反対になる。

本発明の少なくとも一つの実施例に係る光学アセンブリーは、基板（Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ、３３０）に基準ホール（３３１、３３３）を形成し、ボディー組立体（３２０）に形成したポスト（３２７、３２９）を基準ホール（３３１、３３３）とダイレクトに結合することで光素子とボディー組立体（３２０）の安定的で効率的な光アラインメントが可能となる。ここで、光素子は、少なくとも一つの光源（２１０）またはフォトダイオード（２９０）を含む。

カバー組立体（３１０）は、カバーポスト（３１２）と、集光レンズ（３１４）と、カバー（３１６）とを備える。ボディー組立体（３２０）は、カバー組立体（３１０）のカバーポスト（３１２）が挿入される、反射プリズム（３２５）から所定の距離離れた位置にボディー組立体（３２０）の平面に垂直方向に形成したボディーホール（３２１）を備える。カバー組立体（３１０）は、ボディー組立体（３２０）と結合して光学アセンブリーを形成する。光学アセンブリーは、基板（３３０）または他の組立体上に実装される。ボディー組立体（３２０）を基板（３３０）と結合した後、カバー組立体（３１０）をボディー組立体（３２０）と結合しても良い。

カバー組立体（３１０）とボディー組立体（３２０）のそれぞれは合成樹脂を使用して射出成型（Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄｉｎｇ）または３Ｄプリンティング（Ｔｈｒｅｅ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ）工程を介して生成することができる。

基板（３３０）は、固い材質でできて他の部品を支持できる硬性のプリンテッド回路基板及び柔らかい材質でできて曲げられる軟性のプリンテッド回路基板を含むことができる。

基板（３３０）上には、少なくとも一つの光源（２１０）または少なくとも一つのフォトダイオード（２９０）及びこれらを駆動するための多数の電子部品を実装することができる。他にも、大容量光転送のための各種の部品が実装される。

図３ｂは、図３ａに示す光学アセンブリーの光結合（オプティカル・カプリング）を説明するための模式図である。

図３ｂにはカバー組立体（３１０）と光ファイバー（３５０）間の光結合をより詳しく説明するため、ボディー組立体（３２０）を省略している。

光ファイバー（３５０）は、コアー（Ｃｏｒｅ、３５２）とクラッド（Ｃｌａｄｄｉｎｇ、３５４）で構成される。光ファイバー（３５０）は、高純度のガラスまたは合成樹脂で製作することができる。通常、コアー（３５２）の屈折率（Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ Ｉｎｄｅｘ）はクラッド（３５４）の屈折率より大きい。コアー（３５２）の屈折率をクラッド（３５４）の屈折率より大きくすることで、光ファイバー（３５０）のコアー（３５２）に入射した光がコアー（３５２）とクラッド（３５４）との境界面で全反射（Ｔｏｔａｌ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）され、外部への損失が少なく遠くまで転送することができる。

ここで、コアー（３５２）とクラッド（３５４）が互いに異なる不連続的な屈折率の値を有すると説明しているが、光ファイバー（３５０）の中心から外周に向けて屈折率が連続的に減少するように形成しても良い。さらに、屈折率の分布は、コアー（３５２）を中心に線形的に変化しても良く、２次曲線の形状で急激に変化しても良い。

外部からの衝撃または損傷からコアー（３５２）とクラッド（３５４）を保護するために、クラッド（３５４）の外側に外皮をさらに形成することができる。

光ファイバー（３５０）の中心、即ち、コアー（３５２）の中心からカバー（３１６）の下面までの距離ｄＣとレンズ（３１４）の中心からカバー（３１６）の下面までの距離ｄＬとが等しくなるようにカバー組立体（３１０）を設計する。

ｄＬをｄＣに等しく形成することで、光ファイバー（３５０）の上にカバー組立体（３１０）を載せることのみでコアー（３５２）の中心とレンズ（３１４）の中心との光アラインメントは自然に行われることになる。

カバーポスト（３１２）の方向がｚ方向で、光ファイバー（３５０）の軸方向がｘ方向である直交座標系（Ｃａｒｔｅｓｉａｎ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）を想定すると、レンズ（３１４）と光ファイバー（３５０）間の二つの水平方向（ｘ方向及びｙ方向）のうち一つの方向、即ち、図面上で光ファイバー（３５０）の縦方向の光アラインメントはカバーポスト（３１２）の厚さを調整することで行われる。

レンズ（３１４）と光ファイバー（３５０）間の二つの水平方向のうち他の一つの方向のアラインメントはカバーポスト（３１２）の幅によって行われるが、カバーポスト（３１２）の幅とボディーホール（３２１）の幅をほぼ同一に形成するので、この方向での光アラインメントは考慮する必要がない。ここで、カバーポスト（３１２）は、図２に示す送信機スペーサ（２４４）または受信機スペーサ（２６４）と同様な役割をし、カバーポスト（３１２）の幅は、送信機スペーサ（２４４）または受信機スペーサ（２６４）のｘ方向の厚さに等しい。

図３には光チャネルが一つだけ形成されている例を図示しているが、本発明の少なくとも一つの実施例に係る光送受信用アセンブリーは複数の光チャネルを含むことができる。複数の光チャネルが形成されても、光送受信のための基本的な動作原理は光チャネルが一つの場合と同様である。

本発明の少なくとも一つの実施例に係る光送受信用アセンブリーは、複数の光チャネルを含んでも、全ての光学構成要素をチャネルの数だけ備える必要がない。即ち、光送信機及び光受信機に対して、第１レンズ（３２３、送信機の場合は送信機コリメータレンズに該当し、受信機の場合は受信機集光レンズに該当する）、第２レンズ（３１４、送信機の場合は送信機集光レンズに該当し、受信機の場合は受信機ファイバーカプリングレンズに該当する）、及び光ファイバーガイド（３２６）の数のみをチャネルの数と同一に形成すれば良い。

例えば、光チャネルが４つある場合、本発明の少なくとも一つの実施例に係る光送受信用アセンブリーに含まれるボディー組立体（３２０）は、４個の第１レンズ、１個の反射プリズム、及び４個の光ファイバーガイドを含む。この倍、カバー組立体（３１０）は、４つの第２レンズを含むように形成すれば良い。図３ａを参照すると、４つの光チャネルは、第１レンズ（３２３）が配置されるボディー組立体（３２０）の所定の位置を基準として１つの第１レンズ（３２３）を形成する代わりに４つの第１レンズをｙ方向に並んで配置し、第２レンズ（３１４）が配置される所定の位置を基準として４つの第２レンズをｙ方向に並んで配置し、光ファイバーガイド（３２６）が形成されるボディー組立体（３２０）の所定の位置を基準として４つの光ファイバーガイドをｙ方向に並んで配置することで形成することができる。本実施例では、複数の光チャネルが４つの場合について説明しているが、光チャネルの数はボディー組立体（３２０）及びカバー組立体（３１０）のサイズが許容する範囲内で、例えば、１つから８つに至るまで、所望の数で形成することができる。

図４は、本発明の少なくとも一つの実施例に係る光送受信用光学アセンブリーに含まれたボディー組立体のｚ軸方向から見た平面図である。

図３ａと図４を参照すると、光ファイバー（３５０）と光学組立体、光素子間の光アラインメントは、基板（３３０）の基準ホール（３３１、３３３）と一致するポスト（３２７、３２９）によって形成される一つの基準線（４１０、図４参照）によって定義される。図４を参照すると、コリメータレンズ（４７０、図３ａのコリメータレンズ（３２３）に該当）、反射プリズム（４９０、図３ａの反射プリズム（３２５）に該当）、集光レンズ（４８０、図３ａの集光レンズ（３１４）に該当）、及び二つのボディーポスト（４４０、４５０、図３ａのポスト（３２７、３２９）に該当）が基準線（４１０）に沿って配置され、光源（不図示）及び光ファイバー（不図示）も基準線（４１０）に沿ってアラインメントされる。

基準線（４１０）に基づいてボディー組立体（３２０）、カバー組立体（３１０）に搭載されたレンズ（３１４）及びボディー組立体（３２０）に形成された光ファイバーガイド（３２６）が精密にアラインメントされる。特に、ボディー組立体（３２０）とカバー組立体（３１０）間の光は理論的に平行光であるので、この間の光アラインメント及び光カプリングは組立体間の寸法の偏差に敏感ではない。

このように、光ファイバーガイド（３２６）とボディー組立体（３２０）とを一体型に形成する本発明の少なくとも一つの実施例に係る光学アセンブリーは、従来の光学系と異なり、追加的な光ファイバー機構を必要としない。

本発明の少なくとも一つの実施例に係る光学アセンブリーは、カバー組立体（３１０）のカバーポスト（３１２）と光ファイバー（３５０）を接触させるが、エポキシ（Ｅｐｏｘｙ）を用いて固定する工程を介して光ファイバー（３５０）の端面に発生する汚染を遮断し、光ファイバー（３５０）の端面とカバーポスト（３１２）間の屈折率の差を最小化してフレネル損失を減らすことができる。このような工程を用いて、本発明の少なくとも一つの実施例に係る光学アセンブリーは、光結合の効率を最大化することができる。

前述した光アラインメント構造及び方法を介して、本発明の少なくとも一つの実施例に係る光送受信機を構成する構成要素間の精密な制御が行われる。従って、時間消耗的な工程なしに、高い費用対効果で精密かつ容易に光アラインメントが可能であり、このような光送受信機は高価な装備がなくても完全受動アラインメント方法で組み立てられるので大量生産が可能である。

図５は、本発明の少なくとも一つの実施例に係る光送受信用光学アセンブリーに含まれたボディー組立体の平面図、側面図、及び正面図である。

図５の（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、それぞれボディー組立体（５００、図３ａのボディー組立体（３２０）に該当）の平面図、側面図、及び正面図である。

光送受信用光学アセンブリーの場合、ボディー組立体（５００）は、コリメータレンズ（５７０、図３ａのコリメータレンズ（３２３）に該当）、ボディーホール（５６０、図３ａのボディーホール（３２１）に該当）、光ファイバーガイド（５１０、図３ａの光ファイバーガイド（３２６）に該当）、第１ボディーポスト（５４０、図３ａのポスト（３２７）に該当）、及び第２ボディーポスト（５５０、図３ａのポスト（３２９）に該当）を備える。

光ファイバー（不図示）は、ボディー組立体（５００）の右側でｘ方向に光ファイバーガイド（５１０）に沿って挿入される。

光源から放出される光の放射角は、光源の幾何学的構造（Ｇｅｏｍｅｔｒｙ）、光源を構成する物質などによって異なる。レンズを用いない場合を想定すると、通常の面発光レーザの場合、光源から放出される光は、約１０°から３０°の範囲の放射角を有する。

１０°から３０°の範囲の放射角を有する光がコリメータレンズ（５７０）を通過すると、理想的には放射角が０°の光に変換される。

ボディーホール（５６０）は、ボディー組立体（５００）を貫通するように形成され、カバー組立体（６００、図６参照）のカバーポスト（６９０、図６参照）を収容する。

光ファイバーガイド（５１０）は、一方の先の幅が広く形成されて光ファイバーを容易に挿入できるようにし、他方の先は光ファイバーの幅と同一に設計して光ファイバーが水平方向に動かないように固定する。

光ファイバーガイド（５１０）の深さは、光ファイバーガイド（５１０）に配置される光ファイバー（不図示）の中心がカバーポスト（６９０）に形成した集光レンズ（６８０、図６参照）の中心と同一な高さに位置するように設計される。光ファイバーガイド（５１０）の深さは、光ファイバー全体の厚さ、即ち、外形より小さく形成する。

コリメータレンズ（５７０）、ボディーホール（５６０）、光ファイバーガイド（５１０）、第１ボディーポスト（５４０）、及び第２ボディーポスト（５５０）は射出成型または３Ｄプリンティングなどの工程を介して一体型に形成することができる。

図６は、本発明の少なくとも一つの実施例に係る光送受信用光学アセンブリーに含まれたカバー組立体の平面図、側面図、及び正面図である。

図６の（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は、それぞれカバー組立体（６００、図３ａのカバー組立体（３１０）に該当）の平面図、側面図、及び正面図である。

図６の（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）を参照すると、カバー組立体（６００）は、カバー（６２０、図３ａのカバー（３１６）に該当）、カバーポスト（６９０、図３ａのカバーポスト（３１２）に該当）、及び集光レンズ（６８０、図３ａの集光レンズ（３１４）に該当）を含む。カバー（６２０）の幅はボディー組立体（５００）の幅に等しく、カバー（６２０）の長さはボディー組立体（５００）の長さより短い。カバーポスト（６９０）の幅と厚さは、ボディー組立体（５００）に形成したボディーホール（５６０）の幅と厚さとほぼ同一に形成する。カバーポスト（６９０）の高さは、ボディー組立体（５００）の高さ、即ち、ボディーホール（５６０）の深さより小さく形成する。

カバーポスト（６９０）のｙ方向の大きさである幅とｘ方向の大きさである厚さは、ボディー組立体（５００）に形成したボディーホール（５６０）の幅と厚さとほぼ同一に形成するので、カバーポスト（６９０）をボディーホール（５６０）に挿入すると、挿入する方向である垂直方向を除いた二つの水平方向には動かないように固定される。

図３ｂと図５及び図６を参照すると、光ファイバーガイド（５１０）の深さは光ファイバーの外形より小さい値で設計される。光ファイバーガイド（５１０）の深さが光ファイバー全体の厚さより小さいので、光ファイバーを光ファイバーガイド（５１０）に配置すると、光ファイバーはボディー組立体（５００）の上の境界面より若干上に突出することになる。カバーポスト（６９０）の高さがボディーホール（５６０）の深さより小さいので、光ファイバーが光ファイバーガイド（５１０）に配置された状態では、カバー組立体（６００）のカバー（６２０）の下面がボディー組立体（５００）の上面に当たらなく、光ファイバーの最も上の部分に当たることになる。

カバー組立体（６００）の高さがボディー組立体（５００）の上面によって決まるのではなく光ファイバーの全体の厚さによって決まるので、カバーポスト（６９０）の一面に形成する集光レンズ（６８０）の中心とボディー組立体（５００）に配置される光ファイバーの中心とのｚ方向のアラインメントはカバー組立体（６００）の設計のみで得られることになる。

カバー組立体（６００）に含まれるカバー（６２０）、カバーポスト（６９０）、及び集光レンズ（６８０）は射出成型または３Ｄプリンティングなどの工程を介して一体型に形成することができる。

図７は、本発明の少なくとも一つの実施例に係る光送受信用光学アセンブリーに含まれたボディー組立体とカバー組立体が結合した状態（７００）を示す平面図、側面図、及び正面図である。

図７の（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）を参照すると、カバー（７２０、図３ａのカバー（３１６）に該当）が集光レンズ（７８０、図３ａの集光レンズ（３１４）に該当）、ボディーホール（７６０、図３ａのボディーホール（３２１）に該当）、コリメータレンズ（７７０、図３ａのコリメータレンズ（３２３）に該当）、及び光ファイバーの一部を保護するようにボディー組立体に結合することが分かる。

円柱形状の第１ボディーポスト（７４０、図３ａのポスト（３２７）に該当）は、コリメータレンズ（７７０）からボディーホール（７６０）の中心をつなぐ仮想の線に沿ってボディーホール（７６０）の中心から第１距離だけ離れた位置に形成する。円柱形状の第２ボディーポスト（７５０）は、コリメータレンズ（７７０）からボディーホール（７６０）の中心をつなぐ仮想の線に沿ってボディーホール（７６０）の中心から第２距離だけ離れた位置に形成する。

第１ボディーポスト（７４０）は、ｘ及びｙ方向の水平方向には動かないが、その場で回転はできる程度で基板の第１固定ホール（不図示）に結合される。これは、第１ボディーポスト（７４０）の直径と第１固定ホールの直径をほぼ等しく設計することで得ることができる。

第２ボディーポスト（７５０、図３ａのポスト（３２９）に該当）は、水平方向にある程度動けるように第２固定ホールに若干の余裕をもって結合される。これは、第２ボディーポスト（７５０）の直径より第２固定ホールの直径を若干大きく設計することで得ることができる。第１ボディーポスト（７４０）と第２ボディーポスト（７５０）の直径が同一であれば、第１固定ホールの直径より第２固定ホールの直径が大きくなる。反対に、第１固定ホールの直径と第２固定ホールの直径が同一であれば、第１ボディーポスト（７４０）の直径が第２ボディーポスト（７５０）の直径より大きくなる。

前述のように、基板が第１ボディーポスト（７４０）に対応する位置に第１ボディーポスト（７４０）を収容して第１ボディーポスト（７４０）が水平方向に動かないがその場で回転できるように固定し、第２ボディーポスト（７５０）に対応する位置に第２ボディーポスト（７５０）を第１ボディーポスト（７４０）より緩く収容すると、第２ボディーポスト（７５０）は第１ボディーポスト（７４０）を中心に第２固定ホールが許容する範囲内で円弧を描くように動くことができる。

第１ボディーポスト（７４０）及び第２ボディーポスト（７５０）は基板を含む他の光通信モジュールまたはシステムに結合することもできる。

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、多様な変更又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。そのような変更又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。本明細書は前記構成の精神及び必須的特徴を外れない範囲で他の特定の形態で具体化されることを当業者へ自明する。前記詳細な説明はすべての面で制限的に解釈してはならず、例示的であることを考慮しなくてはならない。本明細書の範囲は添付された請求項の合理的会社により決定されなくてはならないうえ、本明細書の等価的範囲内でのすべての変更は本発明の範囲に含むものとする。

Claims (15)

1. 第１方向に進行する光の進行方向を前記第１方向とは異なる第２方向に変更する反射プリズム、少なくとも一つの光素子と前記反射プリズムとの間に配置されて前記少なくとも一つの光素子と前記反射プリズムとを光学的にカプリングする第１レンズ、及び前記反射プリズムから所定の距離離れた位置に形成されたボディーホールを含むボディー組立体と、
   前記ボディーホールに挿入されるカバーポスト、前記カバーポストの一面に配置されて前記反射プリズムと光ファイバーとを光学的にカプリングする第２レンズ、及び前記カバーポストの一端と接触し、前記反射プリズム、前記ボディーホール、及び前記光ファイバーの一部を覆うカバーを含むカバー組立体と、
   を備え、
   前記ボディーホールは前記光ファイバーの長手方向に平行な前記ボディー組立体の第１面に形成され、前記カバーポストは前記第１面に対向する前記カバー組立体の第２面に垂直な方向に形成され、前記ボディー組立体と前記カバー組立体は、前記カバーポストが前記ボディーホールに挿入されることで前記光ファイバーにおいて最も前記カバーに近い上の部分に前記カバー組立体の前記第２面が接触するように結合され、
   前記カバー組立体と前記ボディー組立体とを結合すると、前記少なくとも一つの光素子から前記第１レンズ、前記反射プリズム、前記第２レンズ、及び前記カバーポストを介して前記光ファイバーに至る一つの光路が形成される、
   光送受信用光学アセンブリー。
2. 前記カバーポストは、前記第２レンズの焦点距離（Ｆｏｃａｌ Ｌｅｎｇｔｈ）に等しい厚さを有する、
   請求項１に記載の光送受信用光学アセンブリー。
3. 前記カバーポストは、前記ボディーホールに挿入され、前記ボディーホールに挿入する方向に垂直な平面方向に前記カバー組立体が動かないようにする、
   請求項１または２に記載の光送受信用光学アセンブリー。
4. 前記カバーポストは、前記ボディーホールに挿入され、前記第２レンズの中心と前記光ファイバーの中心を一致させる高さを有する、
   請求項１ないし３の何れか一項に記載の光送受信用光学アセンブリー。
5. 前記第２レンズは、前記光ファイバーと前記第２レンズとの光カプリング効率を最大にする前記カバーポストの所定の位置に配置される、
   請求項１ないし４の何れか一項に記載の光送受信用光学アセンブリー。
6. 前記第２レンズは、前記カバーポストを前記ボディーホールに挿入すると、重力の力のみで前記第２レンズの中心と前記光ファイバーの中心とが一致するように形成される、
   請求項１ないし５の何れか一項に記載の光送受信用光学アセンブリー。
7. 前記ボディー組立体は、前記光ファイバーを収容するための前記ボディー組立体の一端から前記ボディーホールまで延長して形成した光ファイバーガイドをさらに含み、
   前記光ファイバーは、前記カバーポストの一面に接触して配置される、
   請求項１ないし６の何れか一項に記載の光送受信用光学アセンブリー。
8. 前記光ファイバーガイドは、前記ボディー組立体の一端の幅が前記光ファイバーの外形より大きく、前記ボディーホール側の他端の幅が前記光ファイバーの外形と同一である、
   請求項７に記載の光送受信用光学アセンブリー。
9. 前記第１レンズ、前記反射プリズム、前記光ファイバーガイド、及び前記ボディーホールは、射出成型で一体型に形成される、
   請求項７または８に記載の光送受信用光学アセンブリー。
10. 前記反射プリズムは、前記第１レンズと前記反射プリズム間の光路と前記反射プリズムと前記光ファイバー間の光路とが直交するように形成されており、前記少なくとも一つの光素子からの光は前記第１レンズを介して前記光ファイバーに進行し、前記光ファイバーからの光は前記第１レンズを介して前記少なくとも一つの光素子に入射するように構成される、
    請求項７ないし９の何れか一項に記載の光送受信用光学アセンブリー。
11. 前記ボディー組立体は、前記ボディー組立体を上から見て、前記第１レンズから前記第２レンズを通るように延長した仮想の直線上で前記ボディーホールの中心から第１距離離れた位置に形成した円柱形状の第１ボディーポスト及び前記ボディーホールの中心から第２距離離れた位置に形成した円柱形状の第２ボディーポストをさらに含む、
    請求項７ないし１０の何れか一項に記載の光送受信用光学アセンブリー。
12. 前記第１ボディーポストに対応する位置に前記第１ボディーポストを収容して前記第１ボディーポストが水平方向には動かないがその場で回転できるように形成した第１固定ホール及び前記第２ボディーポストに対応する位置に前記第２ボディーポストを収容して前記第２ボディーポストが前記第１ボディーポストを中心に円弧を描いて動けるように形成した第２固定ホールを含む基板をさらに備える、
    請求項１１に記載の光送受信用光学アセンブリー。
13. 前記第１レンズ、前記第２レンズ、及び前記光ファイバーガイドそれぞれの数は前記少なくとも一つの光素子の数に等しく、
    前記第１レンズ、前記第２レンズ、及び前記光ファイバーガイドのそれぞれは、前記少なくとも一つの光素子のそれぞれと光学的にカプリングするように前記第１方向及び前記第２方向とは異なる第３方向に並んで配置されている、
    請求項７ないし１２の何れか一項に記載の光送受信用光学アセンブリー。
14. 前記光素子は発光素子であり、
    前記第１レンズは、前記発光素子からの光を平行光に変換するコリメータレンズであり、
    前記第２レンズは、前記反射プリズムからの平行光を前記光ファイバーの端面に集光する集光レンズである、
    請求項１ないし１３の何れか一項に記載の光送受信用光学アセンブリー。
15. 前記光素子は受光素子であり、
    前記第１レンズは、前記反射プリズムからの光を前記受光素子の受光面に集光する集光レンズであり、
    前記第２レンズは、前記光ファイバーと前記反射プリズムとを光学的にカプリングするファイバーカプリングレンズである、
    請求項１ないし１３の何れか一項に記載の光送受信用光学アセンブリー。
    

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