JPH09311255A - 光モジュール - Google Patents
光モジュールInfo
- Publication number
- JPH09311255A JPH09311255A JP9050988A JP5098897A JPH09311255A JP H09311255 A JPH09311255 A JP H09311255A JP 9050988 A JP9050988 A JP 9050988A JP 5098897 A JP5098897 A JP 5098897A JP H09311255 A JPH09311255 A JP H09311255A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- optical
- light
- holder
- optical module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 73
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 33
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 32
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 32
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 32
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 8
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 10
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000004031 devitrification Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4256—Details of housings
- G02B6/4257—Details of housings having a supporting carrier or a mounting substrate or a mounting plate
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
- G02B6/4236—Fixing or mounting methods of the aligned elements
- G02B6/4244—Mounting of the optical elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
- G02B6/4236—Fixing or mounting methods of the aligned elements
- G02B6/4245—Mounting of the opto-electronic elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4251—Sealed packages
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lens Barrels (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 回路的あるいは機構的に複雑にならず、コス
トも増大せず、また光モジュールとしての必要な特性が
低下することなく、所望のレーザ安全基準を満たすこと
ができるようにする。 【解決手段】 半導体レーザ１０と、レンズ１２と、そ
れらのホルダ１４と、接続相手の光プラグのフェルール
が嵌入するレセプタクルコア１６を具備し、光プラグ接
続時に半導体レーザとフェルールの光ファイバがレンズ
によって光学的に結合する。光軸を中心軸として、ホル
ダのレンズとの接触部位よりもレンズ出射側に、円形開
口１８を形成するような結合不要光除去用の段部１４ｃ
を設ける。円形開口の直径をφ、光ファイバの開口数を
ＮＡ、レンズ側開口端と光ファイバの距離をＬ1 、レン
ズ端部とレンズ側開口端の距離をＬ2 とした時、０．９
＜φ／（ＮＡ×Ｌ1 ）＜１．３且つＬ2 ＜Ｌ1 ／２を満
たすのが望ましい。
トも増大せず、また光モジュールとしての必要な特性が
低下することなく、所望のレーザ安全基準を満たすこと
ができるようにする。 【解決手段】 半導体レーザ１０と、レンズ１２と、そ
れらのホルダ１４と、接続相手の光プラグのフェルール
が嵌入するレセプタクルコア１６を具備し、光プラグ接
続時に半導体レーザとフェルールの光ファイバがレンズ
によって光学的に結合する。光軸を中心軸として、ホル
ダのレンズとの接触部位よりもレンズ出射側に、円形開
口１８を形成するような結合不要光除去用の段部１４ｃ
を設ける。円形開口の直径をφ、光ファイバの開口数を
ＮＡ、レンズ側開口端と光ファイバの距離をＬ1 、レン
ズ端部とレンズ側開口端の距離をＬ2 とした時、０．９
＜φ／（ＮＡ×Ｌ1 ）＜１．３且つＬ2 ＜Ｌ1 ／２を満
たすのが望ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザと光
ファイバとをレンズによって光学的に結合する光モジュ
ールに関し、更に詳しく述べると、レンズを保持するホ
ルダのレンズとの接触部位よりもレンズ出射側に、円形
開口が生じるような段部を設け、該段部によりレンズ周
辺からの結合不要光を除去する光モジュールに関するも
のである。この光モジュールは、例えば光ＬＡＮ等にお
ける発光装置として有用である。
ファイバとをレンズによって光学的に結合する光モジュ
ールに関し、更に詳しく述べると、レンズを保持するホ
ルダのレンズとの接触部位よりもレンズ出射側に、円形
開口が生じるような段部を設け、該段部によりレンズ周
辺からの結合不要光を除去する光モジュールに関するも
のである。この光モジュールは、例えば光ＬＡＮ等にお
ける発光装置として有用である。
【０００２】
【従来の技術】光モジュールは、半導体発光素子又は半
導体受光素子と光ファイバとを光学的に結合する部品で
あり、光通信等の分野において使用されている。例え
ば、データ通信を行うコンピュータシステムでは、半導
体発光素子のモジュールと半導体受光素子のモジュール
がボード上で対となって設置されている。このような光
モジュールは、光半導体素子（例えば半導体レーザ等の
半導体発光素子あるいはフォトダイオード等の半導体受
光素子）と、レンズと、前記光半導体素子やレンズを保
持するホルダと、接続相手の光プラグのフェルールを嵌
合保持し前記ホルダに固定されるレセプタクルコアとを
具備しており、光プラグ接続時に光半導体素子とフェル
ールの光ファイバとがレンズを介して光学的に結合する
構造となっている。
導体受光素子と光ファイバとを光学的に結合する部品で
あり、光通信等の分野において使用されている。例え
ば、データ通信を行うコンピュータシステムでは、半導
体発光素子のモジュールと半導体受光素子のモジュール
がボード上で対となって設置されている。このような光
モジュールは、光半導体素子（例えば半導体レーザ等の
半導体発光素子あるいはフォトダイオード等の半導体受
光素子）と、レンズと、前記光半導体素子やレンズを保
持するホルダと、接続相手の光プラグのフェルールを嵌
合保持し前記ホルダに固定されるレセプタクルコアとを
具備しており、光プラグ接続時に光半導体素子とフェル
ールの光ファイバとがレンズを介して光学的に結合する
構造となっている。
【０００３】半導体レーザを組み込んだ光モジュールで
は、動作中に該光モジュールから光ファイバを引き抜く
と、半導体レーザからの出射光がそのまま外部に出射す
る。ところでレーザ機器では、人体に対する安全性を確
保するため、光量等に関して危険度に応じたレーザ安全
基準が設定されている。光モジュールの場合は、クラス
１を満たすことが望まれる。「クラス１」とは、どんな
条件下でも目に対するＭＰＥ（最大許容露光量）値を超
えることなく、設計上安全確保されており、特別な管理
を必要としないということである。
は、動作中に該光モジュールから光ファイバを引き抜く
と、半導体レーザからの出射光がそのまま外部に出射す
る。ところでレーザ機器では、人体に対する安全性を確
保するため、光量等に関して危険度に応じたレーザ安全
基準が設定されている。光モジュールの場合は、クラス
１を満たすことが望まれる。「クラス１」とは、どんな
条件下でも目に対するＭＰＥ（最大許容露光量）値を超
えることなく、設計上安全確保されており、特別な管理
を必要としないということである。
【０００４】このようなクラス１のレーザ安全基準を満
たすために、オープン・ファイバ・コントロールと呼ば
れる電子式シャッタ機構が開発されている。これは光モ
ジュールから光ファイバが引き抜かれた時に、電子的に
半導体レーザの駆動を停止するものである。その他、光
モジュールから光ファイバを引き抜いた時に、半導体レ
ーザからの出射光が光モジュールから漏れ出ないように
工夫した機械式シャッタ機構もある（特開平３−１３２
７０８号公報参照）。
たすために、オープン・ファイバ・コントロールと呼ば
れる電子式シャッタ機構が開発されている。これは光モ
ジュールから光ファイバが引き抜かれた時に、電子的に
半導体レーザの駆動を停止するものである。その他、光
モジュールから光ファイバを引き抜いた時に、半導体レ
ーザからの出射光が光モジュールから漏れ出ないように
工夫した機械式シャッタ機構もある（特開平３−１３２
７０８号公報参照）。
【０００５】
【課題を解決するための手段】レーザ出力がある程度以
上大きい場合には、上記のようなレーザ安全基準を満た
すような各種シャッタ機構の付設は、必要であり且つ有
効である。しかし、低出力レーザの場合には、例えば電
子式シャッタ機構では必要な電子部品（ＩＣなど）が増
加するし、機械式シャッタ機構では部品点数が増加し組
み立ても煩瑣となり、またいずれにしてもコスト的にも
不利である。その上、万一シャッタ機構にトラブルが生
じた場合には、安全基準を満たすことが出来ないから、
装置を簡素化すればするほど信頼性に欠ける問題が生じ
る。
上大きい場合には、上記のようなレーザ安全基準を満た
すような各種シャッタ機構の付設は、必要であり且つ有
効である。しかし、低出力レーザの場合には、例えば電
子式シャッタ機構では必要な電子部品（ＩＣなど）が増
加するし、機械式シャッタ機構では部品点数が増加し組
み立ても煩瑣となり、またいずれにしてもコスト的にも
不利である。その上、万一シャッタ機構にトラブルが生
じた場合には、安全基準を満たすことが出来ないから、
装置を簡素化すればするほど信頼性に欠ける問題が生じ
る。
【０００６】最も単純で信頼性の高い方法は、レーザか
らの出射光量を、レーザ機器クラス１の安全基準を満た
す範囲内に抑えることである。しかし単にレーザからの
出射光量を低下させれば、光モジュールとしての特性が
低下する虞れがある。
らの出射光量を、レーザ機器クラス１の安全基準を満た
す範囲内に抑えることである。しかし単にレーザからの
出射光量を低下させれば、光モジュールとしての特性が
低下する虞れがある。
【０００７】ところで、この種の光モジュールでは、従
来から、レセプタクルコア内にフェルールストッパを組
み込み、接続時のフェルールの光軸方向の位置決めを行
う構成が採用されている（例えば特開平４−１８１９０
４号公報など参照）。このフェルールストッパには、レ
ンズ径に比べて小さい貫通孔を設けて、光ビームが通過
できるようになっている。従って、原理的には、ファイ
バ端面近傍に位置する貫通孔の孔径を十分に小さくする
ことで不要光を除去することも可能であるが、そのため
には、貫通孔の形成位置が、結合光ビームが非常に小さ
くなる（１００μｍφ程度となる）位置であるため、極
小孔を正確に開けなければならない。その上、光軸直角
方向の位置ずれを補正するため調芯をする必要が生じ
る。そのため、このような構造では安価に且つ効率よく
光モジュールを製造することはできない。
来から、レセプタクルコア内にフェルールストッパを組
み込み、接続時のフェルールの光軸方向の位置決めを行
う構成が採用されている（例えば特開平４−１８１９０
４号公報など参照）。このフェルールストッパには、レ
ンズ径に比べて小さい貫通孔を設けて、光ビームが通過
できるようになっている。従って、原理的には、ファイ
バ端面近傍に位置する貫通孔の孔径を十分に小さくする
ことで不要光を除去することも可能であるが、そのため
には、貫通孔の形成位置が、結合光ビームが非常に小さ
くなる（１００μｍφ程度となる）位置であるため、極
小孔を正確に開けなければならない。その上、光軸直角
方向の位置ずれを補正するため調芯をする必要が生じ
る。そのため、このような構造では安価に且つ効率よく
光モジュールを製造することはできない。
【０００８】本発明の目的は、機構的に複雑になること
がなく、コストも増大せず、また光モジュールとしての
必要な特性が低下することなく、所望のレーザ安全基準
を満たすことができるような光モジュールを提供するこ
とである。
がなく、コストも増大せず、また光モジュールとしての
必要な特性が低下することなく、所望のレーザ安全基準
を満たすことができるような光モジュールを提供するこ
とである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体レーザ
と、レンズと、該レンズを内蔵したホルダと、接続相手
の光プラグのフェルールを嵌合保持し前記ホルダに固定
されるレセプタクルコアとを具備し、光プラグ接続時に
前記半導体レーザとフェルールの光ファイバとがレンズ
によって光学的に結合する構造の光モジュールである。
ここで本発明の特徴は、光軸を中心軸として、ホルダの
レンズとの接触部位よりもレンズ出射側に、円形開口を
形成するような結合不要光除去用の段部を設ける点であ
る。
と、レンズと、該レンズを内蔵したホルダと、接続相手
の光プラグのフェルールを嵌合保持し前記ホルダに固定
されるレセプタクルコアとを具備し、光プラグ接続時に
前記半導体レーザとフェルールの光ファイバとがレンズ
によって光学的に結合する構造の光モジュールである。
ここで本発明の特徴は、光軸を中心軸として、ホルダの
レンズとの接触部位よりもレンズ出射側に、円形開口を
形成するような結合不要光除去用の段部を設ける点であ
る。
【００１０】形成する円形開口は、その開口の径をφ、
光ファイバの開口数をＮＡ、レンズ側の開口端と光ファ
イバの光軸方向距離をＬ1 、レンズ端部とレンズ側の開
口端の光軸方向距離をＬ2 とした時、 ０．９＜φ／（ＮＡ×Ｌ1 ）＜１．３ 且つ Ｌ2 ＜Ｌ
1 ／２ を満たすような大きさ及び位置に設定するのが望まし
い。
光ファイバの開口数をＮＡ、レンズ側の開口端と光ファ
イバの光軸方向距離をＬ1 、レンズ端部とレンズ側の開
口端の光軸方向距離をＬ2 とした時、 ０．９＜φ／（ＮＡ×Ｌ1 ）＜１．３ 且つ Ｌ2 ＜Ｌ
1 ／２ を満たすような大きさ及び位置に設定するのが望まし
い。
【００１１】
【発明の実施の形態】半導体レーザからの出射光は、レ
ンズで屈折して光ファイバ端面に集光する。しかしこの
時、一部光ファイバへの結合に寄与しない光、即ち結合
不要光も発生する。これは、レンズ自体の収差によるも
のと、レンズとホルダの接触部位から回り込んだ固着材
による屈折・散乱によるものとである。光モジュールか
ら光ファイバを抜き取ると、光ファイバへの結合光のみ
ならず上記の結合不要光も一緒にレセプタクルコアから
出射する。従って、この結合不要光を除去（遮光）でき
れば、全出射光量は減少するため、光モジュールとして
の特性上必要な結合光量を維持しつつレーザ機器クラス
１の安全基準の光量制限に適合させることが可能とな
る。そうすると、オープン・ファイバ・コントロールの
ような格別の手段をとる必要も無くなる。本発明は、こ
のような観点から、円形開口を形成する段部をホルダに
設けることによって、結合不要光を除去し、所期の目的
を達成したものである。
ンズで屈折して光ファイバ端面に集光する。しかしこの
時、一部光ファイバへの結合に寄与しない光、即ち結合
不要光も発生する。これは、レンズ自体の収差によるも
のと、レンズとホルダの接触部位から回り込んだ固着材
による屈折・散乱によるものとである。光モジュールか
ら光ファイバを抜き取ると、光ファイバへの結合光のみ
ならず上記の結合不要光も一緒にレセプタクルコアから
出射する。従って、この結合不要光を除去（遮光）でき
れば、全出射光量は減少するため、光モジュールとして
の特性上必要な結合光量を維持しつつレーザ機器クラス
１の安全基準の光量制限に適合させることが可能とな
る。そうすると、オープン・ファイバ・コントロールの
ような格別の手段をとる必要も無くなる。本発明は、こ
のような観点から、円形開口を形成する段部をホルダに
設けることによって、結合不要光を除去し、所期の目的
を達成したものである。
【００１２】ホルダのレンズとの接触部位よりもレンズ
出射側に、円形開口を形成するような段部を一体的に形
成すると、その段部でレンズ周辺から回り込む結合不要
光を遮光できる。円形開口をレンズの間近に設けること
により、出射ビームが広がった状態で不要な周辺光を除
去できることになるため、開口寸法の許容度が大きくな
り、ホルダの作製は極めて容易になる。実際には、この
段部はホルダに一体化されており、ホルダ成形時に同時
に形成できるため、部品点数が増えることも無く、加工
コストが増加することもない。
出射側に、円形開口を形成するような段部を一体的に形
成すると、その段部でレンズ周辺から回り込む結合不要
光を遮光できる。円形開口をレンズの間近に設けること
により、出射ビームが広がった状態で不要な周辺光を除
去できることになるため、開口寸法の許容度が大きくな
り、ホルダの作製は極めて容易になる。実際には、この
段部はホルダに一体化されており、ホルダ成形時に同時
に形成できるため、部品点数が増えることも無く、加工
コストが増加することもない。
【００１３】
【実施例】図１は本発明に係る光モジュールの一実施例
を示す断面図であり、図２はその光モジュール本体の斜
視図である。この光モジュールは、半導体レーザ１０
と、球レンズ１２と、それら半導体レーザ１０および球
レンズ１２を保持するホルダ１４と、接続相手の光プラ
グのフェルール（図示せず）が嵌入するレセプタクルコ
ア１６とを具備している。
を示す断面図であり、図２はその光モジュール本体の斜
視図である。この光モジュールは、半導体レーザ１０
と、球レンズ１２と、それら半導体レーザ１０および球
レンズ１２を保持するホルダ１４と、接続相手の光プラ
グのフェルール（図示せず）が嵌入するレセプタクルコ
ア１６とを具備している。
【００１４】ホルダ１４の詳細な構造を図３に示す。こ
のホルダ１４は、例えばステンレス鋼等からなるほぼ筒
状の部材であり、内壁に球レンズ１２を取り付けるため
の第１の段部１４ａ、半導体レーザを取り付けるための
第２の段部１４ｂ、及び円形開口１８を形成するような
第３の段部１４ｃを有する構造である。この第３の段部
１４ｃを設けた点が本発明の特徴である。ホルダ１４の
内部に球レンズ１２を落とし込むと、該球レンズ１２は
第１の段部１４ａのエッジで支えられる。これによって
自動的に球レンズ１２の中心とホルダ１４の中心軸（光
軸）は一致するようになる。次に、リング状に圧粉成形
した低融点ガラス（例えば融点が３６５℃程度）を、第
１の段部１４ａの上の球レンズ１２とホルダ１４の間に
落とし込む。なお、この順序は、逆に、先ずリング状に
成形した低融点ガラスを装着した後、球レンズ１２を落
とし込むようにしてもよい。これを加熱炉に入れ４００
℃前後の温度で熱処理を行う。これによって溶融した低
融点ガラス２０によって球レンズ１２はホルダ１４に固
着される。
のホルダ１４は、例えばステンレス鋼等からなるほぼ筒
状の部材であり、内壁に球レンズ１２を取り付けるため
の第１の段部１４ａ、半導体レーザを取り付けるための
第２の段部１４ｂ、及び円形開口１８を形成するような
第３の段部１４ｃを有する構造である。この第３の段部
１４ｃを設けた点が本発明の特徴である。ホルダ１４の
内部に球レンズ１２を落とし込むと、該球レンズ１２は
第１の段部１４ａのエッジで支えられる。これによって
自動的に球レンズ１２の中心とホルダ１４の中心軸（光
軸）は一致するようになる。次に、リング状に圧粉成形
した低融点ガラス（例えば融点が３６５℃程度）を、第
１の段部１４ａの上の球レンズ１２とホルダ１４の間に
落とし込む。なお、この順序は、逆に、先ずリング状に
成形した低融点ガラスを装着した後、球レンズ１２を落
とし込むようにしてもよい。これを加熱炉に入れ４００
℃前後の温度で熱処理を行う。これによって溶融した低
融点ガラス２０によって球レンズ１２はホルダ１４に固
着される。
【００１５】図示のように、ガラス溶着の際、溶融した
低融点ガラスの一部は球レンズ１２と第１の段部１４ａ
のエッジとの隙間を通って回り込み、固化する。この回
り込んだガラスによって入射光の屈折あるいは散乱が生
じ、それが球レンズ１２の出射側へ漏れ出る原因とな
る。
低融点ガラスの一部は球レンズ１２と第１の段部１４ａ
のエッジとの隙間を通って回り込み、固化する。この回
り込んだガラスによって入射光の屈折あるいは散乱が生
じ、それが球レンズ１２の出射側へ漏れ出る原因とな
る。
【００１６】球レンズ１２を内蔵したホルダ１４に半導
体レーザ１０を結合する。半導体レーザ１０のパッケー
ジのベース部分１０ａをホルダ１４の第２の段部１４ｂ
に押し当てるように嵌合させることで位置決めを行い、
接着材あるいはＹＡＧレーザ溶接等によって固定する。
ここでは半導体レーザ１０の実装位置はホルダ１４の加
工寸法で決定するものとし、光軸方向の調芯は行ってい
ない。
体レーザ１０を結合する。半導体レーザ１０のパッケー
ジのベース部分１０ａをホルダ１４の第２の段部１４ｂ
に押し当てるように嵌合させることで位置決めを行い、
接着材あるいはＹＡＧレーザ溶接等によって固定する。
ここでは半導体レーザ１０の実装位置はホルダ１４の加
工寸法で決定するものとし、光軸方向の調芯は行ってい
ない。
【００１７】レセプタクルコア１６は、ステンレス鋼
（例えばＳＵＳ３０４）製の筒状の一体成形品であり、
その少なくともボア内周面にＣＶＤ（化学的気相成長）
法によりＴｉＣ等の高硬度膜１７を１〜１０μｍ程度の
膜厚で形成したものである。このレセプタクルコア１６
のボア基端側にフェルールストッパ２２が装着されてい
る。
（例えばＳＵＳ３０４）製の筒状の一体成形品であり、
その少なくともボア内周面にＣＶＤ（化学的気相成長）
法によりＴｉＣ等の高硬度膜１７を１〜１０μｍ程度の
膜厚で形成したものである。このレセプタクルコア１６
のボア基端側にフェルールストッパ２２が装着されてい
る。
【００１８】このようなレセプタクルコア１６はホルダ
１４に対して調芯状態においてＹＡＧレーザ溶接（溶接
箇所を符号Ｗで示す）により固着される。これが図２に
示す光モジュール本体である。この光モジュール本体の
外周側に、必要に応じてプラスチック製のコネクタハウ
ジング２４を装着する。
１４に対して調芯状態においてＹＡＧレーザ溶接（溶接
箇所を符号Ｗで示す）により固着される。これが図２に
示す光モジュール本体である。この光モジュール本体の
外周側に、必要に応じてプラスチック製のコネクタハウ
ジング２４を装着する。
【００１９】光モジュールに光プラグを接続した時は、
光プラグのフェルールがレセプタクルコア１６のボアに
嵌入すると共に、光プラグのプラグフレームがコネクタ
ハウジング２４と嵌合して機械的に結合する。この状態
で、半導体レーザ１０からの出射光は球レンズ１２で集
光されてフェルールの光ファイバの端面に集光し入射す
るように、光学的な軸合わせと結合が同時に達成され
る。
光プラグのフェルールがレセプタクルコア１６のボアに
嵌入すると共に、光プラグのプラグフレームがコネクタ
ハウジング２４と嵌合して機械的に結合する。この状態
で、半導体レーザ１０からの出射光は球レンズ１２で集
光されてフェルールの光ファイバの端面に集光し入射す
るように、光学的な軸合わせと結合が同時に達成され
る。
【００２０】ここでホルダ１４の球レンズ１２との接触
部位よりもレンズ出射側に設けた第３の段部１４ｃは、
球レンズ自体の収差による不要光と、球レンズ１２とホ
ルダ１４の接触部位から回り込んだ低融点ガラス２０に
よって生じる屈折並びに散乱による不要光を除去（遮
光）する機能を果たすものである。その様子を図４に示
す。前記のように半導体レーザ１０からの出射光は、球
レンズ１２で屈折されて光ファイバ端面にて集光する。
ところが、そのような光ファイバ結合光（実線で示す）
以外に不要な光が生じる。それは、球レンズ自体の収差
によるもの（破線ｍで示す）と、ガラス溶着に用いた低
融点ガラス２０による屈折並びに散乱によるもの（一点
鎖線ｎで示す）である。光ファイバを光モジュールから
引き抜いた時には、それらの結合不要光（ｍ，ｎ）も出
射する恐れがある。ところが、これらの結合不要光は、
球レンズの中心から離れた地点を通過する。そこで上記
のように、光軸を中心軸としてホルダ１４の球レンズ１
２との接触部位よりもレンズ出射側近傍に、円形開口１
８を形成するような段部１４ｃを全周に設けると、これ
によって周辺部を通過しようとする結合不要光が遮光さ
れる。従って、光ファイバを引き抜いた状態でも結合不
要光はほとんど外部に出射せず、出射する光はほぼ光フ
ァイバ結合光のみとなる。
部位よりもレンズ出射側に設けた第３の段部１４ｃは、
球レンズ自体の収差による不要光と、球レンズ１２とホ
ルダ１４の接触部位から回り込んだ低融点ガラス２０に
よって生じる屈折並びに散乱による不要光を除去（遮
光）する機能を果たすものである。その様子を図４に示
す。前記のように半導体レーザ１０からの出射光は、球
レンズ１２で屈折されて光ファイバ端面にて集光する。
ところが、そのような光ファイバ結合光（実線で示す）
以外に不要な光が生じる。それは、球レンズ自体の収差
によるもの（破線ｍで示す）と、ガラス溶着に用いた低
融点ガラス２０による屈折並びに散乱によるもの（一点
鎖線ｎで示す）である。光ファイバを光モジュールから
引き抜いた時には、それらの結合不要光（ｍ，ｎ）も出
射する恐れがある。ところが、これらの結合不要光は、
球レンズの中心から離れた地点を通過する。そこで上記
のように、光軸を中心軸としてホルダ１４の球レンズ１
２との接触部位よりもレンズ出射側近傍に、円形開口１
８を形成するような段部１４ｃを全周に設けると、これ
によって周辺部を通過しようとする結合不要光が遮光さ
れる。従って、光ファイバを引き抜いた状態でも結合不
要光はほとんど外部に出射せず、出射する光はほぼ光フ
ァイバ結合光のみとなる。
【００２１】本発明において円形開口は、開口径をφ、
光ファイバの開口数をＮＡ、レンズ側の開口端と光ファ
イバの光軸方向距離をＬ1 、レンズ端部とレンズ側の開
口端の光軸方向距離をＬ2 とした時、 ０．９＜φ／（ＮＡ×Ｌ1 ）＜１．３ 且つ Ｌ2 ＜Ｌ
1 ／２ という関係を満たすように設定するのが望ましい。最初
の式は、図５に示すグラフから求められる。図５は、φ
／（ＮＡ×Ｌ1 ）に対する光ファイバ結合光の結合効率
及び結合不要光を含む全出射光の結合効率の関係を表し
ている。両者の差が結合不要光の量を表すことになる。
φ／（ＮＡ×Ｌ1 ）の値が０．９以下の場合には、光フ
ァイバ結合光も段部によって遮光されてしまい、逆にφ
／（ＮＡ×Ｌ1 ）が大きくなって１．７以上になると周
辺光を遮光できなくなる。実際には、結合不要光の出射
光量を少なくし、且つ光ファイバ結合光をできるだけ低
減しないことが望まれる。また光ファイバ結合光をやや
低減しても結合不要光をカットしたい場合もある。そこ
で結局φ／（ＮＡ×Ｌ1 ）の値は上記のように０．９〜
１．３の範囲内に設定することが望ましいことになる。
より好ましくは、φ／（ＮＡ×Ｌ1 ）の値を１．０〜
１．３の範囲内に設定することである。なお図５におい
て、φ／（ＮＡ×Ｌ1 ）が１．１以下の領域で不要光を
含む全出射光の結合効率と光ファイバ結合光の結合効率
で値に差ができているが、この差は開口形状によるもの
（即ち、実際の出射光のスポット形状が円形ではなく、
一般には楕円形状になるため）あり、特に大きな問題と
なるものではない。開口形状を出射光のスポット形状に
合わせた楕円形とすることにより、この差を更に小さく
することは可能である。しかしその場合には、楕円開口
を形成するため加工コストが上昇するし、スポット形状
と楕円開口を合わせるために回転方向の調芯が必要とな
る。
光ファイバの開口数をＮＡ、レンズ側の開口端と光ファ
イバの光軸方向距離をＬ1 、レンズ端部とレンズ側の開
口端の光軸方向距離をＬ2 とした時、 ０．９＜φ／（ＮＡ×Ｌ1 ）＜１．３ 且つ Ｌ2 ＜Ｌ
1 ／２ という関係を満たすように設定するのが望ましい。最初
の式は、図５に示すグラフから求められる。図５は、φ
／（ＮＡ×Ｌ1 ）に対する光ファイバ結合光の結合効率
及び結合不要光を含む全出射光の結合効率の関係を表し
ている。両者の差が結合不要光の量を表すことになる。
φ／（ＮＡ×Ｌ1 ）の値が０．９以下の場合には、光フ
ァイバ結合光も段部によって遮光されてしまい、逆にφ
／（ＮＡ×Ｌ1 ）が大きくなって１．７以上になると周
辺光を遮光できなくなる。実際には、結合不要光の出射
光量を少なくし、且つ光ファイバ結合光をできるだけ低
減しないことが望まれる。また光ファイバ結合光をやや
低減しても結合不要光をカットしたい場合もある。そこ
で結局φ／（ＮＡ×Ｌ1 ）の値は上記のように０．９〜
１．３の範囲内に設定することが望ましいことになる。
より好ましくは、φ／（ＮＡ×Ｌ1 ）の値を１．０〜
１．３の範囲内に設定することである。なお図５におい
て、φ／（ＮＡ×Ｌ1 ）が１．１以下の領域で不要光を
含む全出射光の結合効率と光ファイバ結合光の結合効率
で値に差ができているが、この差は開口形状によるもの
（即ち、実際の出射光のスポット形状が円形ではなく、
一般には楕円形状になるため）あり、特に大きな問題と
なるものではない。開口形状を出射光のスポット形状に
合わせた楕円形とすることにより、この差を更に小さく
することは可能である。しかしその場合には、楕円開口
を形成するため加工コストが上昇するし、スポット形状
と楕円開口を合わせるために回転方向の調芯が必要とな
る。
【００２２】またＬ2 ＜Ｌ1 ／２とするのは、結合不要
光除去用の段部の位置を、光ファイバ端面寄りの位置で
はなく、レンズ端部近傍寄りの位置に設定するためであ
る。これによって円形開口の直径をかなり大きくでき、
光軸に直角な方向の開口形成精度もさほど厳密性を要求
されず、そのため安価に且つ容易に形成できる。更にこ
れによってレーザチップの偏芯に対する公差を緩和でき
る。半導体レーザにおけるレーザチップの偏芯（パッケ
ージに取り付ける際の光軸に垂直方向のずれ）は、実際
の製品ではパッケージの中心位置から±８０μｍ程度ま
で許容されている。レーザの放射光軸がレンズ中心から
ずれるとレンズ透過光は角度ずれを起こし、一部が結合
不要光除去用の段部で遮光されるが、円形開口の形成位
置をレンズ端部近傍寄りの位置に設定することで、光フ
ァイバに結合する光量の減少を極力防ぐことができる。
つまり、レーザチップの偏芯がある程度存在する実際の
製品をそのまま使用しても、半導体レーザからの出射光
を光ファイバに結合させることができることになる。
光除去用の段部の位置を、光ファイバ端面寄りの位置で
はなく、レンズ端部近傍寄りの位置に設定するためであ
る。これによって円形開口の直径をかなり大きくでき、
光軸に直角な方向の開口形成精度もさほど厳密性を要求
されず、そのため安価に且つ容易に形成できる。更にこ
れによってレーザチップの偏芯に対する公差を緩和でき
る。半導体レーザにおけるレーザチップの偏芯（パッケ
ージに取り付ける際の光軸に垂直方向のずれ）は、実際
の製品ではパッケージの中心位置から±８０μｍ程度ま
で許容されている。レーザの放射光軸がレンズ中心から
ずれるとレンズ透過光は角度ずれを起こし、一部が結合
不要光除去用の段部で遮光されるが、円形開口の形成位
置をレンズ端部近傍寄りの位置に設定することで、光フ
ァイバに結合する光量の減少を極力防ぐことができる。
つまり、レーザチップの偏芯がある程度存在する実際の
製品をそのまま使用しても、半導体レーザからの出射光
を光ファイバに結合させることができることになる。
【００２３】なお、上記の実施例では、レセプタクルコ
アをステンレス鋼製の一体成形品とし、その少なくとも
ボア内周面に高硬度膜を形成した構造を採用している
が、レセプタクルコア内にセラミックスリーブを嵌合し
た構造等であってもよい。レンズは球レンズのみならず
ロッドレンズ等でもよい。ロッドレンズの場合には、該
レンズの出射端面がホルダとの接触部位ということにな
る。なおレンズの表面、特に入射側の表面には、必要に
応じて各種の光学的フィルタ膜や耐湿保護膜等を形成す
る場合もある。
アをステンレス鋼製の一体成形品とし、その少なくとも
ボア内周面に高硬度膜を形成した構造を採用している
が、レセプタクルコア内にセラミックスリーブを嵌合し
た構造等であってもよい。レンズは球レンズのみならず
ロッドレンズ等でもよい。ロッドレンズの場合には、該
レンズの出射端面がホルダとの接触部位ということにな
る。なおレンズの表面、特に入射側の表面には、必要に
応じて各種の光学的フィルタ膜や耐湿保護膜等を形成す
る場合もある。
【００２４】
【発明の効果】本発明は上記のように、レンズを保持す
るホルダのレンズとの接触部位よりもレンズ出射側に、
円形開口を形成するような段部を設けた構成としたの
で、光ファイバへの結合に寄与しない結合不要光の大部
分を除去（遮光）できる。この結果、光ファイバ入射光
量を最大限に活用しつつ、レーザ安全基準（レーザ機器
クラス１等）を満たす光学設計を行うことが可能とな
る。またレンズ固定用の固着材の経時劣化（失透等）に
伴い発生する散乱光等も除去することができる。従っ
て、本発明によれば、オープン・ファイバ・コントロー
ル等の複雑なシャッタ機構を必要とせず、構成が単純な
ため確実に且つ低コストで所望のレーザ安全基準を満た
す設計が可能となる。
るホルダのレンズとの接触部位よりもレンズ出射側に、
円形開口を形成するような段部を設けた構成としたの
で、光ファイバへの結合に寄与しない結合不要光の大部
分を除去（遮光）できる。この結果、光ファイバ入射光
量を最大限に活用しつつ、レーザ安全基準（レーザ機器
クラス１等）を満たす光学設計を行うことが可能とな
る。またレンズ固定用の固着材の経時劣化（失透等）に
伴い発生する散乱光等も除去することができる。従っ
て、本発明によれば、オープン・ファイバ・コントロー
ル等の複雑なシャッタ機構を必要とせず、構成が単純な
ため確実に且つ低コストで所望のレーザ安全基準を満た
す設計が可能となる。
【図１】本発明に係る光モジュールの一実施例を示す断
面図。
面図。
【図２】その光モジュール本体の斜視図。
【図３】本発明で用いるホルダの一例を示す詳細断面
図。
図。
【図４】本発明における円形開口の設計概念図。
【図５】φ／（ＮＡ×Ｌ1 ）に対する結合効率の関係を
示すグラフ。
示すグラフ。
１０ 半導体レーザ １２ 球レンズ １４ ホルダ １４ｃ 結合不要光除去用の段部 １６ レセプタクルコア １８ 円形開口 ２０ 低融点ガラス
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体レーザと、レンズと、該レンズを
内蔵したホルダと、接続相手の光プラグのフェルールを
嵌合保持し前記ホルダに固定されるレセプタクルコアと
を具備し、光プラグ接続時に前記半導体レーザとフェル
ールの光ファイバとが前記レンズによって光学的に結合
する光モジュールにおいて、 光軸を中心軸として、ホルダのレンズとの接触部位より
もレンズ出射側に、円形開口を形成するような結合不要
光除去用の段部を設けることを特徴とする光モジュー
ル。 - 【請求項２】 円形開口の径をφ、光ファイバの開口数
をＮＡ、レンズ側の円形開口端と光ファイバの光軸方向
距離をＬ1 、レンズ端部とレンズ側の円形開口端の光軸
方向距離をＬ2 としたとき、 ０．９＜φ／（ＮＡ×Ｌ1 ）＜１．３ 且つ Ｌ2 ＜Ｌ
1 ／２ を満たすような円形開口を形成する請求項１記載の光モ
ジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9050988A JPH09311255A (ja) | 1996-03-21 | 1997-02-19 | 光モジュール |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-91913 | 1996-03-21 | ||
| JP9191396 | 1996-03-21 | ||
| JP9050988A JPH09311255A (ja) | 1996-03-21 | 1997-02-19 | 光モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09311255A true JPH09311255A (ja) | 1997-12-02 |
Family
ID=26391495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9050988A Pending JPH09311255A (ja) | 1996-03-21 | 1997-02-19 | 光モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09311255A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7967452B2 (en) | 2005-08-26 | 2011-06-28 | Panasonic Corporation | Projection type display apparatus |
| WO2011149124A1 (ko) * | 2010-05-25 | 2011-12-01 | 주식회사 럭스퍼트 | Ａｐｃ형 광섬유의 접속을 위한 광 트랜시버 |
| WO2011149125A1 (ko) * | 2010-05-25 | 2011-12-01 | 주식회사 럭스퍼트 | Ａｐｃ형 광섬유의 접속을 위한 광 트랜시버 |
| CN103185940A (zh) * | 2011-12-29 | 2013-07-03 | 日本电气硝子株式会社 | 光学用罩部件 |
| CN113467015A (zh) * | 2021-08-03 | 2021-10-01 | 新疆师范大学 | 一种激光器耦合台的中心校准装置 |
| CN115166906A (zh) * | 2022-09-05 | 2022-10-11 | 度亘激光技术（苏州）有限公司 | 光学模块 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03132708A (ja) * | 1989-10-19 | 1991-06-06 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光コネクタ |
| JPH04181904A (ja) * | 1990-11-16 | 1992-06-29 | Mitsubishi Electric Corp | 光半導体モジュール |
| JPH06310758A (ja) * | 1990-12-25 | 1994-11-04 | Hitachi Ltd | 光増幅装置 |
| JPH0792348A (ja) * | 1993-09-21 | 1995-04-07 | Toshiba Corp | 光ファイバーへのレーザ光入射装置 |
| JPH07281062A (ja) * | 1994-04-12 | 1995-10-27 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 半導体レーザモジュール |
| JPH09211268A (ja) * | 1996-02-05 | 1997-08-15 | Alps Electric Co Ltd | 発光モジュール |
| JPH09211269A (ja) * | 1996-02-07 | 1997-08-15 | Alps Electric Co Ltd | 発光モジュール |
| JPH09218324A (ja) * | 1996-02-08 | 1997-08-19 | Alps Electric Co Ltd | 発光モジュール |
-
1997
- 1997-02-19 JP JP9050988A patent/JPH09311255A/ja active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03132708A (ja) * | 1989-10-19 | 1991-06-06 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光コネクタ |
| JPH04181904A (ja) * | 1990-11-16 | 1992-06-29 | Mitsubishi Electric Corp | 光半導体モジュール |
| JPH06310758A (ja) * | 1990-12-25 | 1994-11-04 | Hitachi Ltd | 光増幅装置 |
| JPH0792348A (ja) * | 1993-09-21 | 1995-04-07 | Toshiba Corp | 光ファイバーへのレーザ光入射装置 |
| JPH07281062A (ja) * | 1994-04-12 | 1995-10-27 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 半導体レーザモジュール |
| JPH09211268A (ja) * | 1996-02-05 | 1997-08-15 | Alps Electric Co Ltd | 発光モジュール |
| JPH09211269A (ja) * | 1996-02-07 | 1997-08-15 | Alps Electric Co Ltd | 発光モジュール |
| JPH09218324A (ja) * | 1996-02-08 | 1997-08-19 | Alps Electric Co Ltd | 発光モジュール |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7967452B2 (en) | 2005-08-26 | 2011-06-28 | Panasonic Corporation | Projection type display apparatus |
| WO2011149124A1 (ko) * | 2010-05-25 | 2011-12-01 | 주식회사 럭스퍼트 | Ａｐｃ형 광섬유의 접속을 위한 광 트랜시버 |
| WO2011149125A1 (ko) * | 2010-05-25 | 2011-12-01 | 주식회사 럭스퍼트 | Ａｐｃ형 광섬유의 접속을 위한 광 트랜시버 |
| CN103185940A (zh) * | 2011-12-29 | 2013-07-03 | 日本电气硝子株式会社 | 光学用罩部件 |
| JP2013140239A (ja) * | 2011-12-29 | 2013-07-18 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 光学用キャップ部品 |
| CN113467015A (zh) * | 2021-08-03 | 2021-10-01 | 新疆师范大学 | 一种激光器耦合台的中心校准装置 |
| CN115166906A (zh) * | 2022-09-05 | 2022-10-11 | 度亘激光技术（苏州）有限公司 | 光学模块 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6123465A (en) | Optical module | |
| EP3045947B1 (en) | Semiconductor laser module | |
| TWI397727B (zh) | Optical socket, optical module and optical module manufacturing method | |
| US6804436B2 (en) | Eye-safe optical fiber transmitter unit | |
| US20020159695A1 (en) | Light source-optical fiber coupler | |
| EP3130951B1 (en) | Optical fiber assembly, optical coupling device, and optical fiber coupling device | |
| JP2006163372A (ja) | レンズ構造体およびこれを含む光送信器 | |
| JPH09211268A (ja) | 発光モジュール | |
| JP2007334166A (ja) | 光モジュール | |
| JPH09311255A (ja) | 光モジュール | |
| US20090016683A1 (en) | Angled fiber ferrule having off-axis fiber through-hole and method of coupling an optical fiber at an off-axis angle | |
| CN107250863B (zh) | 具有与壳体被动对准的分波滤光器的光学组件 | |
| US6540413B1 (en) | Fiber-optic transmitting component with precisely settable input coupling | |
| JP2007212795A (ja) | 光半導体モジュール、その調整方法、及びその製造方法 | |
| JP4770551B2 (ja) | 光モジュール | |
| US7585120B2 (en) | Optical device and method of manufacturing the same, optical device adaptor, and optical component stopper | |
| CN118192021A (zh) | 壳体组件及光纤耦合模块的壳体组件 | |
| JP4049026B2 (ja) | 光結合部材、光モジュール及びその製造方法 | |
| JPH1010372A (ja) | Ｌｄモジュール | |
| JP2800963B2 (ja) | 高エネルギ光ビーム用コネクタ | |
| US7092597B2 (en) | Bidirectional transmitting and receiving device | |
| US6014486A (en) | Beveled fiber optical tap for use with bulk optic devices | |
| JP4525236B2 (ja) | 光レセプタクル及び光モジュール | |
| JP2935553B2 (ja) | コリメータ | |
| JPH08227028A (ja) | 光ファイバ固定用部品、光ファイバモジュール及びその製造方法 |