(57)【要約】【課題】基板に対して垂直方向に光軸が向くように実装された受発光素子に、基板上で基板に対して平行に配設された光ファイバを接続する場合においても、基板上で大きなスペースを占有することなく、光ファイバの端部の位置決めが高精度かつ容易にできる光学接続構造を提供する。【解決手段】少なくとも、先端を４５°に研磨した先端Ｓ字屈曲光ファイバと、基板に対して垂直方向に光軸が向くように電気的に接続・固定された受発光素子とからなり、先端Ｓ字屈曲光ファイバを、研磨された端部が受発光素子を覆うように装着し、先端Ｓ字屈曲光ファイバの端部を受発光素子の受発光部に位置合わせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、先端を４５°に研磨した先端Ｓ字屈曲光ファイバと、
基板に対して垂直方向に光軸が向くように電気的に接続・固定された受発光素子とからなり、
上記先端Ｓ字屈曲光ファイバは、研磨された端部が上記受発光素子を覆うように装着され、
上記先端Ｓ字屈曲光ファイバの端部が上記受発光素子の受発光部に位置合わせされていることを特徴とする光学接続構造。
【請求項２】
光ファイバ固定部材をさらに備え、
上記光ファイバ固定部材は、前記先端Ｓ字屈曲光ファイバの先端部を前記受発光素子の受発光部に位置合わせするように支持するとともに、上記先端Ｓ字屈曲光ファイバを前記基板に対して平行に固定することを特徴とする請求項１に記載の光学接続構造。
【請求項３】
前記光ファイバ固定部材は、前記光ファイバを支持・固定する側面に、Ｖ溝または貫通孔を有し、そこに上記光ファイバを収容しつつ位置合わせすることを特徴とする請求項１または２に記載の光学接続構造。
【請求項４】
前記先端Ｓ字屈曲光ファイバの屈曲部は、光ファイバ材料を塑性変形させて形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学接続構造。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の光学接続構造により光ファイバに接続された受発光素子と、受発光素子駆動用ＩＣチップとが実装されていることを特徴とする光伝送モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバを受発光素子に接続するための光学接続構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、基板上で光機能部品を接続するのに光ファイバを有する光学接続構造が用いられている。光学接続構造には、フェルールに光ファイバを装着して基板に沿って光機能部品に突き合わせるといった基板と平行方向に接続するものと、基板に対し垂直方向に開口された接続点を持つ光機能部品に光ファイバの先端を斜めに切断して接触させるといった基板と垂直方向に接続するものとがある。
【０００３】
基板と平行方向に接続する光学接続構造では、一般的にハウジングやフェルールを備えた光コネクタ等が使用され、位置合わせをして突き合わせることにより安定して接続を行うことができる。しかしながら、ハウジングやフェルールが基板上で大きなスペースを占有してしまうという問題点があった。
【０００４】
また、基板と垂直方向に接続する光学接続構造では、レーザーによる光を照射しながら光ファイバの位置合わせを行うアクティブアライメントが行われているが、高い精度が要求されるため、容易に安定して接続を行うことが難しく、例えば光機能部品と光ファイバとの接触の際に、光機能部品を破損させる恐れがあった。
【０００５】
レンズ等の反射層を用いて非接触で光学接続させることも可能であるが、部品点数が多くなり、反射層と光機能部品、光ファイバとの位置合わせで接続にかかる時間も長くなり、高コストになる問題点があった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−０２６５１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上のような問題点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、基板に対して垂直方向に光軸が向くように実装された受発光素子に、基板上で基板に対して平行に配設された光ファイバを接続する場合においても、基板上で大きなスペースを占有することなく、光ファイバの端部の位置決めが高精度かつ容易にできる光学接続構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光学接続構造は、少なくとも、先端を４５°に研磨した先端Ｓ字屈曲光ファイバと、基板に対して垂直方向に光軸が向くように電気的に接続・固定された受発光素子とからなり、上記先端Ｓ字屈曲光ファイバは、研磨された端部が上記受発光素子を覆うように装着され、上記先端Ｓ字屈曲光ファイバの端部が上記受発光素子の受発光部に位置合わせされていることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明においては、光ファイバ固定部材をさらに備え、この光ファイバ固定部材は、先端Ｓ字屈曲光ファイバの先端部を受発光素子の受発光部に位置合わせするように支持するとともに、先端Ｓ字屈曲光ファイバを基板に対して平行に固定することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の光学接続構造によれば、基板に対して垂直方向に光軸が向くように実装された受発光素子に、基板上で基板に対して平行に配設された光ファイバを接続する場合においても、光ファイバの端部の位置合わせが高精度かつ容易にできることは勿論、他の部材を用いることなく基板上に光ファイバを直接配設できるため、接続の安定性が高く、さらに、基板の厚さ方向においては、光ファイバを受発光素子の厚さ分屈曲させるだけで大きなスペースを占有することがないため、光ファイバの入出力位置の自由度が高いといった効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、図面を用いて本発明の光学接続構造の実施形態について具体的に説明する。
図１は本発明の光学接続構造の一実施形態を示した図である。本発明の光学接続構造は、図１に示されているように、先端をＳ字型に屈曲した光ファイバ１と、基板２に対して垂直方向に光軸が向くように固定された受発光素子３とから構成されている。
【００１２】
本発明の光学接続構造における光ファイバ１は、先端がＳ字型に屈曲されるとともに４５°研磨されたものであることが必須である。ここで、本発明における光ファイバの先端Ｓ字屈曲とは、光ファイバの先端が受発光素子の厚さ分屈曲されたものを意味している。このような構成によれば、光ファイバ１を受発光素子３の厚さ分だけ基板２の厚さ方向に屈曲させるとともに先端を４５°研磨することにより、基板に対して垂直方向に光軸が向くように実装された受発光素子に、基板上で基板に対して平行に配線された光ファイバを高精度かつ容易に位置合わせすることができる。
【００１３】
さらに、本発明においては、他の部材を用いることなく光ファイバ上に直接配設されているため、接続の安定性を高くすることができる。また、本発明では、光ファイバを受発光素子の厚さ分だけ基板の厚さ方向に屈曲させているため、基板上で大きなスペースを占有することなく接続構造を形成でき、さらには、このようなコンパクトな構造により、光ファイバの入出力位置の自由度を高くすることもできる。
【００１４】
また、本発明における光ファイバは、単心の光ファイバであっても、複数本の光ファイバを樹脂等によりテープ化したテープ心線等であってもよく、一度に接続される光ファイバの数量に制限はない。このような光ファイバとしては、用途に応じて適宜選択することができるが、本発明においては石英製の光ファイバであることが好ましく、さらには、光ファイバ材料を塑性変形させて形成されたものであることが好ましい。また、光ファイバにおける屈折率分布は、ステップ分布やクレーデッド分布等、使用目的により適宜選択することができる。
【００１５】
さらに、本発明においては、図２に示したように、光ファイバ固定部材４を備えることが好ましい。この光ファイバ固定部材４は、先端Ｓ字屈曲光ファイバ１の先端部を受発光素子の受発光部に位置合わせするように支持するとともに、先端Ｓ字屈曲光ファイバ１を基板２に対して平行に固定する部材である。この光ファイバ固定部材によれば、光ファイバ１の端部を受発光素子４の受発光部に高精度にかつ容易に位置合わせすることができる。
【００１６】
また、本発明においては、光ファイバ固定部材４の光ファイバ１を支持・固定する側面に、Ｖ溝または貫通孔を設けることが好ましい。このＶ溝または貫通孔に光ファイバ１を収容しつつ位置合わせすることにより、光ファイバ固定部材４の幅方向に対する光ファイバ１の位置合わせ精度を向上させることができる。
【００１７】
本発明における基板及び光ファイバ固定部材に用いられる材料は、接続される光ファイバの材料や、要求される強度や位置合わせ精度により適宜選択されるが、特に熱的寸法変化が小さいプラスチック、セラミック、金属等で作製されたものが好ましく使用される。プラスチック材料としては、結晶性高分子、非晶性高分子、複合材料等を用いることができる。結晶性高分子としては、ＰＰＳ（ポリフェニルサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等が好ましく、非晶性高分子としては、液晶ポリマー等が好ましく、複合材料としては、ガラス混入エポキシ材料等が好ましい。なお、プラスチック材料は、はん田リフローに耐えうるものが好ましい。本発明における光学接続構造は、受発光素子、及び光ファイバのレイアウトによっては、上下逆転して使用することも可能であり、基板の設置方向は特に限定されない。
【００１８】
さらに、本発明においては、光ファイバの先端と受発光素子の受発光部との間に、屈折率整合材料を介在させることが好ましい。この屈折率整合材料としては、本発明の光学接続構造が用いられる環境条件や製造プロセス等に合わせて適宜選択されたものを使用することができる。なお、屈折率整合材料は、液状でも固体状でも良く、例えばオイル状、グリス状、ジェル状、フィルム状でもよい。
【００１９】
また、上記のような本発明の光学接続構造は、図３に示したような、基板２上において先端Ｓ字屈曲光ファイバ１に接続された受発光素子３と、この受発光素子３を駆動する受発光素子駆動用ＩＣチップ５とが実装された光伝送モジュールに好適に適用することもできる。なお、ここで示した光伝送モジュールは、光ファイバ１が光ファイバ固定部材４により固定されており、さらに、ボールグリッドアレイが基板２に設けられた実施形態であるが、本発明に適用できる光伝送モジュールはこれに限定されるものではない。
【実施例】
【００２０】
＜実施例１＞
光ファイバとして、４心テープ心線（石英マルチモード光ファイバ、コア：グレーデッドインデックス５０ミクロン、住友電工社製）を用い、受発光素子として、マルチモード１×４VCSELアレイ（Optowell社製、波長８５０ｎｍ）を用いて、図１に示した構成の光学接続構造を作製した。なお、光ファイバは、ガスバーナーを使用して、曲率半径１ｍｍ、屈曲角３０°で逆方向に２回屈曲させ、Ｓ字形態を形成させたものである。
【００２１】
＜実施例２＞
実施例１と同様の光ファイバ及び受発光素子を用い、さらに、光ファイバ固定部材を用いた以外は実施例１と同様にして、図２に示した構成の光学接続構造を作製した。なお、光ファイバ固定部材４は、図４に示したように、Ｖ字角度が６０°の位置合わせ用Ｖ溝を有したＰＰＳ（ポリフェニルサルファイド）製のものであり、光ファイバ１をＶ溝内に固定した際には、光ファイバ側面突出量が５μｍとなる構成のものであった。
【００２２】
＜実施例３＞
実施例１と同様の光ファイバ及び受発光素子を用い、さらに、基板に貫通孔６を、また、基板両面に光ファイバ固定部材４を設けた以外は実施例１と同様にして、図５に示した構成の光学接続構造を作製した。図に示すように光ファイバはＳ字屈曲で貫通孔６を通り抜けさせることで基板の裏へ導くこともできる。なお、両光ファイバ固定部材４は、図４に示したように、Ｖ字角度が６０°の位置合わせ用Ｖ溝を有したＰＰＳ（ポリフェニルサルファイド）製のものであり、光ファイバ１をＶ溝内に固定した際には、光ファイバ側面突出量が５μｍとなる構成のものであった。
【００２３】
上記のようにして実施例の光学接続構造を５組作製した結果、実施例１〜３の光学接続構造における接続損失は、各光ファイバ平均が１．８ｄＢ、１．６ｄＢ及び１．７ｄＢであり、接続毎のばらつき平均が０．５ｄＢ、０．３ｄＢ及び０．３５ｄＢであった。このように、本願発明の光学接続構造においては、好適に接続損失が低減されることが示された。また、実施例３においては、基板上面の光ファイバを下面に配線することができ、光ファイバの配線の自由度が実証できた。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の光学接続構造の一実施形態を示した図である。
【図２】本発明の光学接続構造の他の実施形態を示した図である。
【図３】本発明の光学接続構造を用いた光伝送モジュールの実施形態を示した図である。
【図４】本発明における光ファイバ固定部材の位置合わせ用Ｖ溝を示した図である。
【図５】本発明の光学接続構造の他の実施形態を示した図である。
【符号の説明】
【００２５】
１…光ファイバ、２…基板、３…受発光素子、４…光ファイバ固定部材、
５…受発光素子駆動用ＩＣチップ、６…貫通孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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