(57)【要約】      （修正有）【課題】他の部材と接触してもノイズ光（迷光）の発生を抑制する機能が低減しにくい光レセプタクルを提供すること。【解決手段】光レセプタクル１００は、光伝送体が挿入されるための凹部１２６の底面に配置され、光伝送体から出射された光を入射させる第１光学面１２１と、第１光学面で入射した光を光電変換素子１１２に向けて出射させる第２光学面１２３と、凹部の底面において、光伝送体から出射された光が入射する領域の周囲に配置され、光伝送体から出射され光レセプタクルの内部で反射した光であって、領域の周囲に到達した光を透過させるための無反射構造部１２４またはフッ素樹脂層と、を有する。【選択図】図３
2020030331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光伝送体および光電変換装置の間に配置されたときに、前記光伝送体の端面と前記光電変換装置の光電変換素子とを光学的に結合するための光レセプタクルであって、
前記光伝送体が挿入されるための凹部の底面に配置され、前記光伝送体から出射された光を入射させる第１光学面と、
前記第１光学面で入射した光を前記光電変換素子に向けて出射させる第２光学面と、
前記凹部の底面において、前記光伝送体から出射された光が入射する領域の周囲に配置され、前記光伝送体から出射され前記光レセプタクルの内部で反射した光であって、前記領域の周囲に到達した光を透過させるための無反射構造部またはフッ素樹脂層と、
を有する、光レセプタクル。
【請求項２】
前記無反射構造部または前記フッ素樹脂層は、前記光伝送体から出射された光が入射する領域にも配置されている、請求項１に記載の光レセプタクル。
【請求項３】
前記光伝送体から出射され、前記第１光学面で入射した光を前記第２光学面に向けて反射させる反射面をさらに有する、請求項１または請求項２に記載の光レセプタクル。
【請求項４】
前記フッ素樹脂層は、非晶性のフッ素樹脂を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光レセプタクル。
【請求項５】
基板と、前記基板上に配置された光電変換素子とを含む光電変換装置と、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の光レセプタクルと、
を有する、光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光レセプタクルおよび当該光レセプタクルを有する光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ファイバーや光導波路などの光伝送体を用いた光通信では、光伝送体と、受光素子または発光素子との間に配置される光結合用部材が使用される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、コア溝を含むコア溝付き基材と、前記コア溝内に配置された導光波路コアと、前記コア溝を覆うように配置された溝挿入部とを有する、略円柱状形状の光結合用部材が記載されている。コア溝付き基材および溝挿入部は、クラッドとして機能する。コア溝付き基材の両端部には、それぞれ凸レンズが一体成形されている。２つの凸レンズの表面には、無反射コーティングが施されている。
【０００４】
特許文献１の光結合用部材は、光伝送体と、受光素子または発光素子との間に配置され、一方からの光を他方へ伝搬する。このとき、凸レンズの表面に施された無反射コーティングにより凸レンズ表面のフレネル反射を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０９６９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、当該光結合用部材を受光素子モジュールまたは発光素子モジュールに組み込むときに、凸レンズの表面を他の部材に接触させてしまうことにより、凸レンズの無反射コーティングの機能が損なわれてしまうことがある。このように無反射コーティングの機能が損なわれてしまうと、凸レンズに到達した光がノイズ光（迷光）となることがある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、他の部材と接触してもノイズ光（迷光）の発生を抑制する機能が低減しにくい光レセプタクルを提供することである。また、本発明の目的は、この光レセプタクルを有する光モジュールを提供することでもある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る光レセプタクルは、光伝送体および光電変換装置の間に配置されたときに、前記光伝送体の端面と前記光電変換装置の光電変換素子とを光学的に結合するための光レセプタクルであって、前記光伝送体が挿入されるための凹部の底面に配置され、前記光伝送体から出射された光を入射させる第１光学面と、前記第１光学面で入射した光を前記光電変換素子に向けて出射させる第２光学面と、前記凹部の底面において、前記光伝送体から出射された光が入射する領域の周囲に配置され、前記光伝送体から出射され前記光レセプタクルの内部で反射した光であって、前記領域の周囲に到達した光を透過させるための無反射構造部またはフッ素樹脂層と、を有する。
【０００９】
本発明に係る光モジュールは、基板と、前記基板上に配置された光電変換素子とを含む光電変換装置と、本発明に係る光レセプタクルと、を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、他の部材と接触してもノイズ光（迷光）の発生を抑制する機能が低減しにくい光レセプタクル、およびこの光レセプタクルを有する光モジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る光モジュールの構成を示す断面図である。
【図２】図２Ａ〜Ｅは、本発明の実施の形態１に係る光レセプタクルの構成を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１に係る光モジュールにおける光路図である。
【図４】図４Ａは、比較例に係る光モジュールの構造を示す断面図であり、図４Ｂは、比較例に係る光モジュールにおける光路図である。
【図５】図５Ａは、本発明の実施の形態１の変形例に係る光モジュールの構成を示す断面図であり、図５Ｂは、本発明の実施の形態１の変形例に係る光モジュールにおける光路図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２に係る光モジュールの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態に係る光モジュールについて、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
［実施の形態１］
（光モジュールの構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光モジュール１００の構成を示す図である
【００１４】
図１に示されるように、光モジュール１００は、受光素子１１２などの光電変換素子を含む基板実装型の光電変換装置１１０と、光レセプタクル１２０とを有する。光モジュール１００は、光レセプタクル１２０に光伝送体１３０が接続された状態で使用される。
【００１５】
光電変換装置１１０は、基板１１１と、光電変換素子とを有する。本実施の形態では、光モジュール１００は受信用の光モジュールであるため、光電変換素子として受光素子１１２が使用される。
【００１６】
基板１１１は、例えば、ガラスコンポジット基板やガラスエポキシ基板、フレキブシル基板などである。基板１１１上には、受光素子１１２が配置されている。
【００１７】
受光素子１１２は、基板１１１上に配置されており、光伝送体１３０から出射された光（受信光）を受光する。受光素子１１２の数は、特に限定されない。本実施の形態では、受光素子１１２の数は、１個である。受光素子１１２は、例えば、フォトダイオード（ＰＤ）である。なお、複数の光伝送体１３０が配置されている場合は、同じ数の受光素子１１２が配置されてもよい。
【００１８】
光伝送体１３０の種類は、特に限定されず、光ファイバー、光導波路などが含まれる。本実施の形態では、光伝送体１３０は、光ファイバーである。光ファイバーは、シングルモード方式であってもよいし、マルチモード方式であってもよい。光伝送体１３０の数は、特に限定されない。本実施の形態では、光ファイバーは、１本である。光伝送体１３０は、光レセプタクル１２０の凹部１２６に対して着脱自在に構成されている。光伝送体１３０は、凹部１２６に挿入されることで、光レセプタクル１２０に対して位置決めされる。
【００１９】
光レセプタクル１２０は、光伝送体１３０と光電変換素子（受光素子１１２）との間に配置された状態で、光伝送体１３０の端面と受光素子１１２の受光面とをそれぞれ光学的に結合させる。以下、光レセプタクル１２０の構成について詳細に説明する。
【００２０】
（光レセプタクルの構成）
図２Ａ〜Ｅは、光レセプタクル１２０の構成を示す図である。図２Ａは、光レセプタクル１２０の平面図であり、図２Ｂは、底面図であり、図２Ｃは、図２Ａに示されるＡ−Ａ線の断面図であり、図２Ｄは、左側面図であり、図２Ｅは、右側面図である。
【００２１】
図２Ａ〜Ｅに示されるように、光レセプタクル１２０は、略直方体形状の部材である。光レセプタクル１２０は、透光性を有し、光伝送体１３０から出射された光を受光素子１１２の受光面に向けて出射させる。光レセプタクル１２０は、第１光学面１２１と、反射面１２２と、第２光学面１２３と、無反射構造部１２４とを有する。なお、本実施の形態に係る光レセプタクル１２０では、さらに、脚部１２５を有する。光レセプタクル１２０は、光通信に用いられる波長の光に対して透光性を有する材料を用いて形成される。そのような材料の例には、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）や環状オレフィン樹脂などの透明な樹脂が含まれる。光レセプタクル１２０の材料は、使用波長である近赤外領域の透過率と、耐環境性との観点から、ＰＥＩが好ましい。
【００２２】
第１光学面１２１は、光伝送体１３０の端面から出射された光を光レセプタクル１２０の内部に入射させる光学面である。第１光学面１２１の形状は、特に限定されない。第１光学面１２１は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。本実施の形態では、第１光学面１２１は略平面である。第１光学面１２１の中心部分は平面であるが、第１光学面１２１の周縁部分には、無反射構造部１２４が配置されている。また、第１光学面１２１の平面視形状は、円形である。第１光学面１２１の中心軸は、光伝送体１３０の端面に対して垂直であることが好ましい。また、第１光学面１２１の中心軸は、光伝送体１３０から出射された光の光軸と一致することが好ましい。
【００２３】
反射面１２２は、光レセプタクル１２０の底面側に配置されており、第１光学面１２１で入射した光を第２光学面１２３に向けて反射させる。本実施の形態では、反射面１２２は、光レセプタクル１２０の底面側から天面側に向かうにつれて第１光学面１２１から離れるように傾斜している。反射面１２２の傾斜角は、第１光学面１２１で入射した光を第２光学面１２３に向けて反射できれば特に限定されない。本実施の形態では、反射面１２２の傾斜角は、第１光学面１２１で入射した光の光軸に対して２５°である。
【００２４】
第２光学面１２３は、光レセプタクル１２０の内部を進行してきた光伝送体１３０からの光を受光素子１１２に向けて出射させる光学面でもある。第２光学面１２３の形状は、特に限定されない。第２光学面１２３は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。本実施の形態では、第２光学面１２３は、受光素子１１２に向かって凸の凸レンズ面である。よって、本実施の形態では、第２光学面１２３は、光レセプタクル１２０の内部を進行してきた光を収束させる。また、本実施の形態では、第２光学面１２３は、光レセプタクル１２０の天面側に、受光素子１１２の受光面と対向するように配置されている。第２光学面１２３の中心軸は、受光素子１１２の受光面に対して垂直であることが好ましい。また、第２光学面１２３の中心軸は、受光素子１１２に入射する光の光軸と一致することが好ましい。
【００２５】
凹部１２６は、光レセプタクル１２０の端部が挿入される。本実施の形態では、凹部１２６は、光レセプタクル１２０の側面に開口している。凹部１２６の形状は、光伝送体１３０の端部と相補的な形状である。凹部１２６の深さは、光伝送体１３０を固定することができれば特に限定されない。凹部１２６の底面には、第１光学面１２１が配置されている。第１光学面１２１の周縁部には、無反射構造部１２４が配置されている。
【００２６】
無反射構造部１２４は、光伝送体１３０から出射され光レセプタクル１２０の内部で反射した光であって、光伝送体１３０から出射された光が入射する領域（第１光学面１２１の中心部分）の周囲に到達した光を透過させる。ここで、無反射構造部１２４は、到達した光の全てを透過させなくてもよい。無反射構造部１２４は、到達した光のうち、９８〜９９．９％程度の光を透過させればよい。このように、無反射構造部１２４の構成は、到達した光の反射率を著しく低下させることができれば特に限定されない。本実施の形態では、無反射構造部１２４には、複数の微細な錐体が高密度に配置されている。錐体の種類は、特に限定されない。錐体の例には、角錐体、円錐体が含まれる。互いに隣接する錐体の中心間距離は１５０ｎｍ未満であることが好ましい。また、錐体のアスペクト比は高いことが好ましく、錐体の高さは例えば数百ｎｍ程度である。なお、無反射構造部１２４は、第１光学面１２１の周囲にあってもよい。
【００２７】
脚部１２５は、光レセプタクル１２０を設置面に対して固定するために使用される。脚部１２５の数および形状は、特に限定されない。本実施の形態では、脚部１２５の数は、４個である。
【００２８】
次に、光伝送体１３０から出射された光の光モジュール１００における光路について説明する。なお、比較のため、比較例に係る光モジュール５００における光路についても説明する。図３は、実施の形態１に係る光モジュール１００における光路図である。図４Ａは、比較例に係る光モジュール５００の断面図であり、図４Ｂは、光モジュール５００における光路図である。なお、図３、図４Ｂでは、光伝送体１３０と、光レセプタクル１２０に対するハッチングを省略している。
【００２９】
図４Ａに示されるように、比較例に係る光モジュール５００は、光電変換装置と、光レセプタクル５２０とを有する。光レセプタクル５２０は、光伝送体１３０に向けて凸の第１光学面５２１と、反射面１２２と、第２光学面１２３とを有する。比較例に係る光レセプタクル５２０は、無反射構造部１２４を有していない。図４Ｂに示されるように、比較例に係る光モジュール５００では、光伝送体１３０から出射された光は、第１光学面５２１で光レセプタクル５２０内に入射する。光レセプタクル５２０内に入射した光は、反射面１２２に向かって進行する。反射面１２２で反射した光は、第２光学面１２３に向かって進行する。第２光学面１２３に到達した光のうち一部の光は、透過して受光素子１１２に向かって進行する。第２光学面１２３に到達した光のうち他の一部の光は、内部反射して第１光学面５２１に向かう。第１光学面５２１に光レセプタクル５２０の内部から到達した光は、第１光学面５２１で内部反射してノイズ光（迷光）となってしまう（破線）。
【００３０】
一方、本実施の形態に係る光モジュール１００では、図３に示されるように、光伝送体１３０から出射された光は、第１光学面１２１で光レセプタクル１２０内に入射する。光レセプタクル１２０内に入射した光は、反射面１２２に向かって進行する。反射面１２２で反射した光は、第２光学面１２３に向かって進行する。第２光学面１２３に到達した光のうち一部の光は、透過して受光素子１１２に向かって進行する。第２光学面１２３に到達した光のうち他の一部の光は、内部反射して第１光学面１２１に向かう。第１光学面１２１に光レセプタクル１２０の内部から到達した光は、無反射構造部１２４を透過して、外部（例えば光ファイバーのクラッド）に向けて出射される。このように、第２光学面１２３で反射して第１光学面１２１（より正確には無反射構造部１２４）に到達した光は、内部反射することなく透過するため、ノイズ光（迷光）となることがない。
【００３１】
（効果）
以上のように、本実施の形態に係る光レセプタクル１２０は、光伝送体１３０から出射した光が透過する領域の周囲に無反射構造部１２４を有しているため、第２光学面１２３で内部反射して第１光学面１２１（より正確には無反射構造部１２４）に到達した光が、ノイズ光（迷光）となることがない。よって、本実施の形態に係る光レセプタクル１２０は、ノイズ光（迷光）が発生することを抑制できる。また、本実施の形態に係る光レセプタクル１２０は、凹部１２６内に無反射構造部１２４を配置しているため、他の部材と接触してもノイズ光（迷光）の発生を抑制する機能が低減しにくい。
【００３２】
なお、本実施の形態に係る光レセプタクル１２０では、反射面１２２の傾斜角が第１光学面１２１で入射した光の光軸に対して２５°であるが、反射面１２２の傾斜角はこれに限定されない。たとえば、図５Ａ、Ｂに示されるように、反射面１２２の傾斜角は、第１光学面１２１で入射した光の光軸に対して４５°であってもよい。
【００３３】
［実施の形態２］
実施の形態２に係る光モジュール２００は、光レセプタクル２２０の構造のみが実施の形態１に係る光モジュール１００と異なる。そこで、本実施の形態では、光レセプタクル２２０のみについて説明する。なお、実施の形態１に係る光レセプタクル１２０と同様の構成については、同様の符号を付してその説明を省略する。
【００３４】
（光レセプタクルの構成）
図６は、実施の形態２に係る光レセプタクル２２０の断面図である。本実施の形態に係る光レセプタクル２２０は、第１光学面１２１と、反射面１２２と、第２光学面１２３と、フッ素樹脂層２２４と、を有する。なお、本実施の形態に係る光レセプタクル２２０でも、さらに、脚部１２５を有する。
【００３５】
フッ素樹脂層２２４は、光伝送体１３０から出射され光レセプタクル２２０の内部で反射した光であって、光伝送体１３０から出射された光が入射する領域（第１光学面１２１の中心部分）の周囲に到達した光を透過させる。ここで、フッ素樹脂層２２４は、到達した光の全てを透過させなくてもよい。フッ素樹脂層２２４は、到達した光のうち、９６〜９８％程度の光を透過させればよい。このように、フッ素樹脂層２２４は、到達した光の反射率を著しく低下させることができれば特に限定されない。フッ素樹脂層２２４は、非晶性のフッ素樹脂を含む。
【００３６】
非晶性のフッ素樹脂の例には、サイトップ（登録商標）（旭硝子株式会社）が含まれる。フッ素樹脂層２２４の膜厚は、特に限定されない。フッ素樹脂層の膜厚は、約０．４〜１μｍの範囲内である。また、フッ素樹脂層２２４は、非晶性のフッ素樹脂を塗布して、硬化させることで形成されうる。
【００３７】
なお、本実施の形態に係る光モジュール２００における光路図は、実施の形態１に係る光モジュール１００における光路図とほぼ同様であるため、光路図とその説明とは省略する。
【００３８】
（効果）
以上のように、本実施の形態に係る光レセプタクル２２０は、実施の形態１の光レセプタクル１２０と同様の効果を有する。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明に係る光レセプタクルおよび光モジュールは、例えば光伝送体を用いた光通信に有用である。
【符号の説明】
【００４０】
１００、２００、５００  光モジュール
１１０  光電変換装置
１１１  基板
１１２  受光素子
１２０、２２０、５２０  光レセプタクル
１２１、５２１  第１光学面
１２２  反射面
１２３  第２光学面
１２４  無反射構造部
１２５  脚部
１２６  凹部
１３０  光伝送体
２２４  フッ素樹脂層
【図１】
2020030331.tif 000003
【図２】
2020030331.tif 000004
【図３】
2020030331.tif 000005
【図４】
2020030331.tif 000006
【図５】
2020030331.tif 000007
【図６】
2020030331.tif 000008