JPS63300206A - 光ファイバと受光素子の光学的結合構造 - Google Patents
光ファイバと受光素子の光学的結合構造Info
- Publication number
- 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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- JP
- Japan
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- optical fiber
- lens
- light receiving
- light
- receiving element
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- Pending
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- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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。
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。
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。
実装性を得ることが可能となる。
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。
素子の光学的結合構造に関する。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
（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。
的にモールド８′内に内蔵した例である。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
本発明の基本構造図である。
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。
面１５とされる。
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。
ファイバ１４と一体的に設けられている。
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。
て配置されている。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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）。
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）。
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）。
ば４５°傾斜するように切断面２６で切断する（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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
ｌ
、 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
ｌ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 光ファイバ（１４）端部を斜めに切断して切断面を鏡面
（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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62136795A JPS63300206A (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | 光ファイバと受光素子の光学的結合構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62136795A JPS63300206A (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | 光ファイバと受光素子の光学的結合構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63300206A true JPS63300206A (ja) | 1988-12-07 |
Family
ID=15183693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62136795A Pending JPS63300206A (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | 光ファイバと受光素子の光学的結合構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63300206A (ja) |
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 (ja) * | 1982-04-13 | 1983-10-19 | Agency Of Ind Science & Technol | 斜め端面加工の光フアイバアレイ |
-
1987
- 1987-05-29 JP JP62136795A patent/JPS63300206A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58178310A (ja) * | 1982-04-13 | 1983-10-19 | Agency Of Ind Science & Technol | 斜め端面加工の光フアイバアレイ |
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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