JPS63300206A - Optical coupling structure between optical fiber and light receiving element - Google Patents
Optical coupling structure between optical fiber and light receiving elementInfo
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- JPS63300206A JPS63300206A JP62136795A JP13679587A JPS63300206A JP S63300206 A JPS63300206 A JP S63300206A JP 62136795 A JP62136795 A JP 62136795A JP 13679587 A JP13679587 A JP 13679587A JP S63300206 A JPS63300206 A JP S63300206A
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
概要
光ファイバと受光素子を光学的に結合するに際し、光フ
アイバ端部を斜めに切断してこの切断面を鏡面とし、鏡
面で反射した伝搬光を集光するレンズを、光ファイバと
一体的に設け、レンズに対向して受光素子の受光面を配
置した構造とする。[Detailed Description of the Invention] Overview When optically coupling an optical fiber and a light receiving element, the end of the optical fiber is cut diagonally, the cut surface is made into a mirror surface, and a lens is used to condense the propagating light reflected by the mirror surface. , is provided integrally with the optical fiber, and has a structure in which the light-receiving surface of the light-receiving element is arranged opposite to the lens.
この光学的結合構造によれば、高い結合効率及び良好な
実装性を得ることが可能となる。According to this optical coupling structure, it is possible to obtain high coupling efficiency and good mounting performance.
産業上の利用分野
本発明は、光受信モジュールにおける光ファイバと受光
素子の光学的結合構造に関する。INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to an optical coupling structure between an optical fiber and a light receiving element in an optical receiving module.
近年、光通信の分野では、数Gbit/S以上の伝送速
度を有する高速システムの研究が盛んに行なわれており
、これに伴い、個々のシステム構成要素における高速化
の要求が高まっている。具体的には、伝送路としては、
波長分散特性の良好なシングルモード光ファイバ(以下
SMFともいう)が用いられ、受光素子としては、受光
径が小さく(30μm以下)素子容量の小さな(1pF
以下)ものが用いられている。このように、より微細化
する方向にある光ファイバ及び受光素子を光学的に結合
するに際しては、
(イ)受信感度を高めるために結合効率が高いこと、
(ロ)装置をモジュール化するために実装性が良好であ
ること、
が求められている。In recent years, in the field of optical communications, research has been actively conducted on high-speed systems having transmission speeds of several Gbit/s or higher, and as a result, demands for higher speeds in individual system components are increasing. Specifically, as a transmission line,
A single mode optical fiber (hereinafter also referred to as SMF) with good wavelength dispersion characteristics is used, and as a light receiving element, a single mode optical fiber with a small light receiving diameter (30 μm or less) and a small element capacitance (1 pF) is used.
(below) are used. In this way, when optical fibers and light-receiving elements are being increasingly miniaturized, when optically coupling them together, it is important to (a) have high coupling efficiency to increase reception sensitivity, and (b) to modularize the device. Good mountability is required.
従来の技術
従来、光ファイバと受光素子の光学的結合構造としては
、光ファイバの出射光をレンズにより受光素子の受光面
上に集光するようにした構造が、広く採用されている。2. Description of the Related Art Conventionally, as an optical coupling structure between an optical fiber and a light receiving element, a structure in which light emitted from an optical fiber is focused onto a light receiving surface of a light receiving element using a lens has been widely adopted.
この具体例を第4図(a)、(b)により説明する。(
a)は、先端に先球レンズ6aが形成された光ファイバ
6と載置台2上に固定された受光素子4とを対向させた
状態でモールド8により密閉したものである。光ファイ
バ6を伝搬してきた信号光は、先球レンズ6aにより受
光素子4の受光面上に集光され、光−電気変換されて、
モールド8から突出した電極端子10を介して電気信号
として取出すことができる。This specific example will be explained with reference to FIGS. 4(a) and 4(b). (
In a), an optical fiber 6 having a spherical lens 6a formed at its tip and a light-receiving element 4 fixed on a mounting table 2 are sealed with a mold 8 while facing each other. The signal light propagating through the optical fiber 6 is focused onto the light receiving surface of the light receiving element 4 by the spherical lens 6a, and undergoes optical-to-electrical conversion.
The signal can be taken out as an electrical signal via the electrode terminal 10 protruding from the mold 8.
(b)は、上記構造に加えて、電気回路素子12を一体
的にモールド8′内に内蔵した例である。(b) is an example in which, in addition to the above structure, an electric circuit element 12 is integrally built into the mold 8'.
受光素子4において光−電気変換された信号は、電気回
路素子12により増幅等されて、電極端子10’から取
出されるので、ノイズ特性の向上がはかられるものであ
る。The signal photo-electrically converted in the light receiving element 4 is amplified by the electric circuit element 12 and taken out from the electrode terminal 10', thereby improving noise characteristics.
発明が解決しようとする問題点
第4図(a)、(b)に示されるモジュール構造は、先
球レンズ6aにより光ファイバ6の出射光を集光するよ
うにしているので、(イ)の要求を満足することができ
るものであるが、(a)にあっては、受光素子4の受光
面と光ファイバ6とが垂直に配置されるため、モジュー
ル形態が縦型となり、配線基板等へ実装するに際してス
ペースを要するという問題があった。また、(b)の構
造にあっては、モジュール自体の配線基板等への実装性
は改善されるものの、受光素子4だけは、光ファイバ6
、電気回路素子12及びrAnl”べき図示しない配a
基板に対して垂直に配置されているので、受光素子4ど
電気回路素子12との電気的インターフェイスが立体的
にならざるをえず、高密度実装の面で限界が生じるとい
う問題があつた。このように、従来の結合構造であると
、(ロ)の要求を満足することができなかった。Problems to be Solved by the Invention The module structure shown in FIGS. 4(a) and 4(b) focuses the light emitted from the optical fiber 6 by the spherical lens 6a, so the problem of (a) can be solved. However, in (a), the light-receiving surface of the light-receiving element 4 and the optical fiber 6 are arranged perpendicularly, so the module form is vertical, and it is difficult to attach to the wiring board, etc. There was a problem in that it required space to implement. In addition, in the structure of (b), although the mountability of the module itself on the wiring board etc. is improved, only the light receiving element 4 is connected to the optical fiber 6.
, the electrical circuit element 12 and the unillustrated arrangement a
Since it is arranged perpendicularly to the substrate, the electrical interface between the light receiving element 4 and the electric circuit element 12 must be three-dimensional, which poses a problem in that there is a limit to high-density packaging. As described above, the conventional coupling structure could not satisfy the requirement (b).
これに対し実装性を改善したものとして、第5図に示さ
れる結合構造が提案されている。これは、例えばGlマ
ルチモード型の光ファイバ6の端部を斜めに研磨して鏡
面6bとして、鏡面6bで反射して主に光ファイバ6の
側面から出射された伝搬光を、受光素子4の受光面に直
接入射させるようにしたものである。この構造によれば
、光ファイバ6の光軸と受光素子4の受光面とを平行に
配置することができるので、高密度実装が可能となる。In contrast, a coupling structure shown in FIG. 5 has been proposed as one with improved mounting performance. For example, the end of the Gl multimode optical fiber 6 is polished diagonally to form a mirror surface 6b, and the propagating light reflected by the mirror surface 6b and emitted mainly from the side surface of the optical fiber 6 is transferred to the light receiving element 4. The light is made to directly enter the light receiving surface. According to this structure, the optical axis of the optical fiber 6 and the light-receiving surface of the light-receiving element 4 can be arranged in parallel, so that high-density packaging is possible.
しかし、光ファイバ6の直径が比較的大きく、且つ受光
素子4の受光径が比較的大きくないと、トレランス(相
対的位社関係についての許容誤差)が小さくなり、この
ため、高速光通信システムにおいて、直径の小さなSM
Fと受光径の小さな例えばAPD等の受光素子とを結合
する場合には、〈イ)の要求を満足することができない
場合があるという問題があった。However, if the diameter of the optical fiber 6 is relatively large and the light-receiving diameter of the light-receiving element 4 is not relatively large, the tolerance (allowable error regarding relative positional relationship) will be small, and therefore, in high-speed optical communication systems. , small diameter SM
When coupling F to a light-receiving element having a small light-receiving diameter, such as an APD, there is a problem in that the requirement (a) may not be satisfied.
本発明はこのような事情に鑑みて創作されたちので、そ
の目的は、(イ)及び(ロ)の要求を同時に満足するこ
とのできる光ファイバと受光素子の光学的結合構造を提
供Jることにある。The present invention was created in view of these circumstances, and its purpose is to provide an optical coupling structure between an optical fiber and a light receiving element that can simultaneously satisfy the requirements (a) and (b). It is in.
問題点を解決するための手段
第1図は、従来技術の問題点を解決するためになされた
本発明の基本構造図である。Means for Solving the Problems FIG. 1 is a basic structural diagram of the present invention, which was made to solve the problems of the prior art.
光ファイバ14端部を斜めに切断して、この切断面は鏡
面15とされる。The end of the optical fiber 14 is cut diagonally, and the cut surface is made into a mirror surface 15.
鏡面15で反射した伝搬光を集光するレンズ16は、光
ファイバ14と一体的に設けられている。A lens 16 that condenses the propagating light reflected by the mirror surface 15 is provided integrally with the optical fiber 14.
そして、受光索子17の受光面は、レンズ16に対向し
て配置されている。The light-receiving surface of the light-receiving cable 17 is arranged to face the lens 16.
作 用
第1図において、レンズ16がない場合には、鏡面15
での反射光が光フフイバ14の側面から出射される際に
ビームの広がりが生じ、特に、光ファイバ14と受光素
子17間の距離方向(へ方向)のトレランスが小さかっ
たものであるが、しンズ16を光ファイバ14と一体的
に設けることにより、出射ビームの広がりが抑制され、
1〜レランスが向上する。Function In FIG. 1, if there is no lens 16, the mirror surface 15
When the reflected light is emitted from the side surface of the optical fiber 14, the beam spreads, and the tolerance in the distance direction (direction) between the optical fiber 14 and the light receiving element 17 is particularly small. By providing the lens 16 integrally with the optical fiber 14, the spread of the output beam is suppressed,
1 - Tolerance is improved.
また、光ファイバ14の開口数と直径の関係から、当該
側面が円柱レンズとして機能し、出射ビームが楕円化す
るような場合には、レンズ16と光ファイバ14の一体
化は、光ファイバ14の側面が円柱レンズとして機能す
ることを防止するという作用を呈する。Furthermore, if the side surface functions as a cylindrical lens and the output beam becomes elliptical due to the relationship between the numerical aperture and the diameter of the optical fiber 14, the integration of the lens 16 and the optical fiber 14 is difficult. It has the effect of preventing the side surface from functioning as a cylindrical lens.
実 施 例
以下、第1図に示される結合構造を実現するための具体
的手段を、第2図及び第3図に示される実施例に基づい
て説明する。Embodiment Hereinafter, specific means for realizing the coupling structure shown in FIG. 1 will be explained based on the embodiment shown in FIGS. 2 and 3.
第2図は、光学的接着剤の固着によりレンズを形成する
場合の製造工程図である。18はSMFであり、まずこ
の端部近傍に、液体状あるいは流動性の光学接着剤を盛
り上げてレンズ20を形成する。このとき、固化前の光
学接着剤の表面張力により、レンズ20の露出面は、概
略球面状となる(a)。次に、レンズ20の頂点におけ
る接平面の法線上に切断面22の中心が概略的に位置す
るように、SMF18またはSMF18及びレンズ20
を斜めに切断する(b)。最後に、この切断面22が全
反射条件を満足するように研磨するか、あるいは切断面
22を研磨した後に金属等の反射膜を蒸着する等して鏡
面22′を形成する。FIG. 2 is a manufacturing process diagram when a lens is formed by fixing an optical adhesive. Reference numeral 18 denotes an SMF, and first, a liquid or fluid optical adhesive is applied near the end of the SMF to form a lens 20. At this time, due to the surface tension of the optical adhesive before solidification, the exposed surface of the lens 20 becomes approximately spherical (a). Next, the SMF 18 or the SMF 18 and the lens 20 are arranged so that the center of the cut surface 22 is approximately located on the normal line of the tangential plane at the apex of the lens 20.
Cut diagonally (b). Finally, a mirror surface 22' is formed by polishing the cut surface 22 so that it satisfies the total reflection condition, or by depositing a reflective film of metal or the like after polishing the cut surface 22.
このようにSMF18の端部を処理することにより、S
MF18の伝搬光は、鏡面22′で反射した後に、ビー
ム広がりを生ずることなくレンズ20から出射され、小
さな受光径の図示しない受光素子に高効率で結合するこ
とができるものである。By processing the ends of the SMF 18 in this way, the SMF 18
After being reflected by the mirror surface 22', the propagating light of the MF 18 is emitted from the lens 20 without causing beam spread, and can be coupled with high efficiency to a light receiving element (not shown) having a small receiving diameter.
第3図は本発明の他の実施例図であって、SM「18自
身を高温下にて溶融させた後に放冷・凝固させて、溶融
時の表面張力によりレンズを形成するようにしたもので
ある。まず、SMF18の端部を加熱するかあるいはS
MF18の端部となるべき部分を例えば放電加熱により
切断し、この部分に概略球形状のレンズ24を形成する
(a)。FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the present invention, in which the SM "18 itself is melted at high temperature, then allowed to cool and solidify, and a lens is formed by the surface tension during melting. First, either heat the end of the SMF 18 or
A portion that is to become an end portion of the MF 18 is cut by, for example, discharge heating, and a substantially spherical lens 24 is formed in this portion (a).
次に、レンズ24部分をSMF18の光軸に対して例え
ば45°傾斜するように切断面26で切断する(b)。Next, the lens 24 portion is cut at a cutting surface 26 so as to be inclined, for example, at 45 degrees with respect to the optical axis of the SMF 18 (b).
そして、切断面26に前実施例と同様の鏡面26′を形
成することにより、第1図に示される結合m造が得られ
るものである。By forming a mirror surface 26' on the cut surface 26 as in the previous embodiment, the joint structure shown in FIG. 1 can be obtained.
上記実施例において、レンズ20.24の材質を光学接
着剤及びSMF18自身としているのは、これらレンズ
20.24の屈折率をSMF18のコア及びクラッドに
概略一致させて、出射光に対する良好な集光作用を得る
ためである。In the above embodiment, the lenses 20.24 are made of optical adhesive and the SMF 18 itself because the refractive index of the lenses 20.24 is approximately matched to the core and cladding of the SMF 18, so that the emitted light can be condensed well. This is to obtain an effect.
発明の効果
以上詳述したように、本発明によれば、光フアイバ端部
に形成された鏡面での反射光を光ファイバと一体的に設
けられるレンズにより受光素子の受光面上に集光するよ
うにしているので、SMFと受光径の小さな受光素子と
の結合においても、結合効率が高く且つ実装性が良好な
光学的結合が可能になるという効果を奏する。Effects of the Invention As detailed above, according to the present invention, the reflected light from the mirror surface formed at the end of the optical fiber is focused onto the light-receiving surface of the light-receiving element by the lens provided integrally with the optical fiber. Therefore, even when coupling the SMF to a light-receiving element having a small light-receiving diameter, it is possible to achieve optical coupling with high coupling efficiency and good mounting performance.
第1図は本発明の基本構造図、
第2図は本発明の実施例を示すSMF端部の処理工程図
、
第3図は本発明の他の実施例を示すSMF端部の処理工
程図、
第4図は光ファイバと受光素子の従来の光学的結合構造
を示す光受信モジュールの断面構成図、第5図は従来の
他の光学的結合構造を説明するための図である。
4.17・・・受光素子、 6.14・・・光ファイバ
、6a・・・先球レンズ、 10.10’ ・・・電極
端子、12・・・電気回路素子、
15.22’ 、26’・・・鏡面、
16.20.24・・・レンズ、
18・・・SMF、 22.26・・・切断面。
代理人:弁理士 井 桁 貞−7[:、−、・、 1\
゛・ lt ・′
本 JセS[3月 σつイ七二 σ2 炙7.z イ列
図第3図
イヌ〔、米 イ列 図
第4図
ψ4ダ山
−(A!−n 42 & 4T’J 7第5 k
lFig. 1 is a basic structural diagram of the present invention. Fig. 2 is a processing process diagram of an SMF end showing an embodiment of the present invention. Fig. 3 is a processing process diagram of an SMF end showing another embodiment of the present invention. 4 is a cross-sectional configuration diagram of an optical receiving module showing a conventional optical coupling structure between an optical fiber and a light receiving element, and FIG. 5 is a diagram for explaining another conventional optical coupling structure. 4.17... Light receiving element, 6.14... Optical fiber, 6a... Spherical lens, 10.10'... Electrode terminal, 12... Electric circuit element, 15.22', 26 '...Mirror surface, 16.20.24...Lens, 18...SMF, 22.26...Cut surface. Agent: Patent attorney Tei Iga-7 [:,-,・, 1\
゛・lt・′ Book JS [March σtsui 72 σ2 Roasted 7. z A row Figure 3 Dog [, Rice A row Figure 4 ψ4 da mountain - (A!-n 42 &4T'J 7th 5 k
l
Claims (1)
(15)とし、 鏡面(15)で反射した伝搬光を集光するレンズ(16
)を、光ファイバ(14)と一体的に設け、このレンズ
(16)に対向して受光素子(17)の受光面を配置し
たことを特徴とする光ファイバと受光素子の光学的結合
構造。[Claims] The end of the optical fiber (14) is cut diagonally to make the cut surface a mirror surface (15), and a lens (16) is used to condense the propagating light reflected by the mirror surface (15).
) is provided integrally with the optical fiber (14), and the light-receiving surface of the light-receiving element (17) is disposed opposite to the lens (16).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62136795A JPS63300206A (en) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | Optical coupling structure between optical fiber and light receiving element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62136795A JPS63300206A (en) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | Optical coupling structure between optical fiber and light receiving element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63300206A true JPS63300206A (en) | 1988-12-07 |
Family
ID=15183693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62136795A Pending JPS63300206A (en) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | Optical coupling structure between optical fiber and light receiving element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63300206A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6904197B2 (en) * | 2002-03-04 | 2005-06-07 | Corning Incorporated | Beam bending apparatus and method of manufacture |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58178310A (en) * | 1982-04-13 | 1983-10-19 | Agency Of Ind Science & Technol | Optical fiber array wrought end face working oblique |
-
1987
- 1987-05-29 JP JP62136795A patent/JPS63300206A/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58178310A (en) * | 1982-04-13 | 1983-10-19 | Agency Of Ind Science & Technol | Optical fiber array wrought end face working oblique |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6904197B2 (en) * | 2002-03-04 | 2005-06-07 | Corning Incorporated | Beam bending apparatus and method of manufacture |
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