(57)【要約】【課題】製造品質が均一で信頼性に優れ、量産性がよく低コスト化が可能な光データリンク部品とその製造方法を提供する。【解決手段】複数本の短尺の光ファイバ１１が、所定の間隔で平行に並べられ、少なくとも光素子１８との結合側が透明樹脂で覆われるようにモールド樹脂１２内に埋設一体化される。光素子１８との結合側の光ファイバ端面は傾斜した反射面１３で形成され、信号光を反射面で反射させて送受させるように構成される。なお、光素子１８との結合側と反対側の光ファイバ端面は、光コネクタ１９と接続可能な接合面１４で形成される。また、光素子１８の結合側の透明樹脂以外の部分には不透明樹脂が用いられ、光素子１８との結合位置で透明樹脂部分の表面にレンズ作用をなす突起１７が一体に形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光又は受光用の複数の光素子と複数の光ファイバとを、それぞれ光学的に結合し、光信号を伝送する光データリンク部品であって、
複数本の短尺の光ファイバが所定の間隔で平行に並べられ、少なくとも前記光素子との結合側が透明樹脂で覆われるようにモールド樹脂内に埋設一体化され、前記光素子との結合側の光ファイバ端面は傾斜した反射面で形成され、信号光を前記反射面で反射させて送受させる構成を特徴とする光データリンク部品。
【請求項２】
前記光素子との結合側と反対側の光ファイバ端面は、光コネクタと接続可能な接合面で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光データリンク部品。
【請求項３】
前記光素子の結合側の透明樹脂以外の部分には、不透明樹脂が用いられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光データリンク部品。
【請求項４】
前記光素子との結合位置で、前記透明樹脂の表面にレンズ作用をなす突起が一体に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１項に記載の光データリンク部品。
【請求項５】
前記レンズ作用をなす突起は、半円柱状で連続形成されていることを特徴とする請求項４に記載の光データリンク部品。
【請求項６】
発光又は受光用の複数の光素子と複数の光ファイバとを、それぞれ光学的に結合し、光信号を伝送する光データリンク部品の製造方法であって、
複数本の短尺の光ファイバを所定の間隔で平行に並べ、少なくとも前記光素子との結合側を透明樹脂で覆うようにモールド樹脂内に埋設一体化した後、前記光素子との結合側の光ファイバ端面を傾斜した反射面となるように樹脂と共に研磨して、信号光を前記反射面で反射させて送受させるようにし、前記光素子との結合側と反対側の光ファイバ端面を光コネクタと接続可能な接合面となるように樹脂と共に研磨することを特徴とする光データリンク部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光、受光素子等の複数の光素子を備え、光ファイバを用いて光信号の送受信を行なう光データリンクに関し、特に光ファイバと光素子とを光学的に結合させるための光データリンク部品とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に光データリンクは、発光素子や受光素子等の光素子を光パッケージ内に格納し、これを更に大きな回路パッケージに格納するようにして構成される。１台で複数チャンネルの光信号の送受信を行なう光データリンクは、複数本の送受信用光ファイバを多心の光コネクタを用いて光接続している。多心の光コネクタは、通常、ファイバアレイを介して光データリンク内の複数の光素子と光学的に結合され、各光ファイバと光素子の間で信号光の送受が行なわれる。これら光コネクタインターフェイスを有する送信側の光デバイスは、ＴＯＳＡ（Transmitter Optical Sub-Assembly)と言われ、受信側の光デバイスは、ＲＯＳＡ（Receiver Optical Sub-Assembly)と言われている。なお、光コネクタを用いずにファイバアレイから直接に光ファイバを引出す場合もあるが、光素子との送受信構造は同じである。
【０００３】
図４は、従来の複数本の光ファイバと複数の光素子との光結合の一例を説明する図で、図４（Ａ）は、光データリンクへの光ファイバの接続形態を説明する図、図４（Ｂ）は光素子と光ファイバの光結合を示す図、図４（Ｃ）はファイバアレイの一例を示す図である。図中、１は光データリンク、２はレセプタクル部、３はファイバアレイ、３ａは反射面、３ｂはＶ溝、４は短尺の光ファイバ、５は光素子、６は光ファイバ、７は光コネクタを示す。
【０００４】
光データリンク１には、多心の光コネクタ７を介して長尺の光ファイバ６を接続するためのレセプタクル部２が設けられている。このレセプタクル部２は、ファイバアレイ３を備え、光コネクタ７からの光信号をファイバアレイ３上に配した複数本の短尺の光ファイバ４を介して、ホトダイオード（ＰＤ）等の光素子５に光結合するように構成されている。なお、ファイバアレイ３と短尺の光ファイバ４の代わりに、薄膜技術で形成された光導波路を用いる場合もある。
【０００５】
ファイバアレイ３は、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）に示すように、シリコン基板やガラス基板の表面に設けられたＶ溝３ｂに、短尺の光ファイバ４又は長尺の光ファイバを収納位置決めして形成される（例えば、特許文献１参照）。ファイバアレイ３のＶ溝３ｂの前端側には、例えば、傾斜した反射面３ａが形成されていて、光コネクタ等を経て短尺の光ファイバ４内に入射された信号光を、反射面３ａで反射させて光素子５に入射する形態がある（例えば、特許文献２参照）。また、光素子５と光ファイバ４との間に球状のレンズ（図示せず）を配し、信号光を集光して光素子に入射させるか、又は、光素子５から出射した信号光を平行光に変換して光ファイバ４に出射させるようにしている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平８−１３６７６８号公報（図１）
【特許文献２】特開平１０−１７０７６９号公報（図１，２）
【特許文献３】特開平７−１５１９４０号公報（図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光素子５とファイバアレイ３上の光ファイバ４とを光結合させるに際して、光素子５が素子側面方向から光の入出力が行なわれるＬＤやＥＬＥＤ（Edge Emitting LED)のような素子（横型素子）である場合は、比較的光結合が形成しやすい。しかし、光素子５が素子面方向から光の入出力が行なわれるＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）やＰＤ、ＡＰＤのような素子（縦型素子）である場合は、光結合が形成しにくいとされている。そこで、通常は、図４（Ｂ）に示したように、光軸に対して傾斜する反射面３ａに信号光を反射させて、光素子の面方向に光を案内している。
【０００７】
この図４（Ｂ）の方法は、ガラス又はセラミック基板にＶ溝３ｂを形成し、そこに、例えば、短尺の光ファイバ４又は長尺の光ファイバを入れて押し当て、別の基板で抑えることにより光軸を固定している。しかしながら、このような固定方法は、振動に弱いため長期信頼性に問題がある。また、ファイバアレイ３を用いる方法では、並列的に配置された複数の光素子５について、その各々と各光ファイバ４との光結合特性を揃えるには、各光ファイバ４の端面が揃っている必要がある。
【０００８】
通常、光ファイバ（外径１２５μｍのガラスファイバ）を切断するには、その外面に傷をつけて曲げる方法が用いられるが、複数本の光ファイバをμｍオーダで揃えて切断することは困難である。治具を用いてクランプすることで切断の精度を上げることは可能であるが、この短尺の光ファイバ４は、数ｍｍ程度の長さであることを考慮すれば、著しく量産性を欠くものと言わざるを得ない。なお、短尺の光ファイバ４を長くすることで、上記のような点は改善できるが、光データリンクの小型化ができなくなるという問題が生じる。また、信号光を集光させるためのレンズの配設も、位置合わせ等が大変で生産性を高めにくいものとしている。
【０００９】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、製造品質が均一で信頼性に優れ、量産性がよく低コスト化が可能な光データリンク部品とその製造方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による光データリンク部品は、発光又は受光用の複数の光素子と複数の光ファイバとを、それぞれ光学的に結合して光信号を伝送するものであって、複数本の短尺の光ファイバが所定の間隔で平行に並べられ、少なくとも光素子との結合側が透明樹脂で覆われるようにモールド樹脂内に埋設一体化される。光素子との結合側の光ファイバ端面は傾斜した反射面で形成され、信号光を反射面で反射させて送受させるように構成される。なお、光素子との結合側と反対側の光ファイバ端面は、光コネクタと接続可能な接合面で形成される。また、光素子の結合側の透明樹脂以外の部分には不透明樹脂が用いられ、光素子との結合位置で透明樹脂部分の表面にレンズ作用をなす突起が一体に形成される。
【００１１】
また、本発明による上記光データリンク部品の製造方法は、複数本の短尺の光ファイバを所定の間隔で平行に並べ、少なくとも光素子との結合側を透明樹脂で覆うようにモールド樹脂内に埋設一体化する。この後、光素子との結合側の光ファイバ端面を傾斜した反射面となるように樹脂と共に研磨して、信号光を反射面で反射させて送受させるようにし、光素子との結合側と反対側の光ファイバ端面を光コネクタと接続可能な接合面となるように樹脂と共に研磨する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の構成及びその製造方法によれば、光素子と光結合する短尺の光ファイバの保持固定が均一に行なえると共に、振動等による位置ずれがなく信頼性に優れたものとすることができる。また、短尺の光ファイバの端面をモールド樹脂と共に一体にして研磨できるので、作業性、加工性がよく量産性に富み低コスト化を図ることが可能となる。さらに、短尺の光ファイバの長さを更に短くすることも可能となり、光データリンクの小型化を図ることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図により本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明による光データリンク部品の概略を説明する図、図２は光素子との光結合形態を説明する図、図３は本発明による光データリンク部品の製造方法の概略を説明する図である。図中、１０は光データリンク部品、１１は光ファイバ、１２はモールド樹脂、１３は反射面、１４は接合面、１５は前端部、１６は後端部、１７，１７ａ，１７ｂは突起、１８は光素子、１９は光コネクタ、２０ａは下金型、２０ｂは上金型、２１ａ，２１ｂは金型凹部、２２ａ，２２ｂはファイバ保持溝を示す。
【００１４】
本発明による光データリンク部品１０は、図１（Ａ）の外観図並びに図１（Ｂ）の軸方向断面図で示すように、短尺の光ファイバ１１を複数本平行に並べ、モールド樹脂１２内に埋設一体化して形成される。この光データリンク部品１０は、光素子１８と光結合される前端部１５と光ファイバケーブル等に取り付けられた光コネクタ１９と光結合される後端部１６を有している。前端部１５側では、少なくとも光素子１８と光結合される領域Ｓが透明のモールド樹脂で覆われるようにする。しかし、全体が透明のモールド樹脂であってもよい。
【００１５】
光素子１８と光結合される前端部１５側の光ファイバ端面は、傾斜した反射面１３で形成される。この反射面１３は、光ファイバ１１の光軸に対して、例えば、４５°の傾斜角とすることにより、光ファイバ１１内の信号光を光軸と直交する側面方向に反射させることができる。なお、反射面１３の傾斜角は光素子１８との位置関係で、必ずしも直交する方向に反射させなくてもよく、光素子１８との光結合が最大になるように選定すればよい。なお、反射面１３には反射部材を付与してもよく、また、傾斜面となる前端部１５は機械的に欠けやすくなるので、エッジ部分に丸みをつけたり、保護樹脂で覆うなどの保護構造で形成するのが望ましい。
【００１６】
光コネクタ１９と光結合される光ファイバ１１の後端部１６側の光ファイバ端面は、光コネクタ１９と光接続が可能な接合面１４で形成する。この接合面１４は、例えば、光軸に対して直角研磨、球面状研磨、斜め研磨等の従来知られているいずれかの接合形態を用いることができる。すなわち、光コネクタ１９との接続条件により、接続損失が最小になる接合形態を選定すればよい。
【００１７】
複数本の光ファイバ１１を埋設一体化するモールド樹脂１２は、上述したように、前端部１５側の領域Ｓに光透過性のよい透明樹脂を用いてモールドするとして、その他の領域Ｔは不透明樹脂を用いるのが好ましい。光素子１８との光結合領域以外の領域Ｔを不透明とすることにより、光ファイバの配列密度を高めた際に、信号光のクロストークを抑制することができる。
【００１８】
透明樹脂が用いられる前端部１５側には、光素子１８との光結合系路にレンズ作用をなす突起１７を樹脂成形時に一体に形成することができる。突起１７は、光ファイバ１１毎にそれぞれ形成してもよいが、図１（Ａ）に示すように半円柱状の連続形状で形成するようにしてもよい。モールド樹脂１２と一体にレンズが形成されることで、別にレンズを用意して組み付けることが不要となる。この結果、高い位置精度でレンズを含む光結合系路の形成が容易となり、調整不要な均一品質のものを作製することが可能となる。
【００１９】
上述の光データリンク部品１０と光素子１８との光結合形態を説明する図２において、図２（Ａ）及び（Ｂ）は、レンズ作用をなす突起１７ａを光ファイバ１１毎に形成した例であり、図２（Ｃ）及び（Ｄ）は、レンズ作用をなす突起１７ｂを全光ファイバ１１に跨るように連続形成した例である。図２（Ａ），（Ｂ）で示すように、突起１７ａを個別に形成する場合、突起１７ａは、例えば、半回転楕円体形状で形成される。個々の突起１７ａは、後述する金型に突起成形用の凹部を設けることにより形成されるが、それぞれの突起１７ａによる多少のバラツキが生じる可能性があり、金型のコストも高いものとなる。
【００２０】
これに対し、図２（Ｃ），（Ｄ）のように、半円柱状の突起１７ｂが全光ファイバ１１を跨がる一本の突条となるように形成されると、全光ファイバ１１に対して、ほぼ均一なレンズとすることができる。なお、この場合の突起１７ｂは、光ファイバ１１の長手方向に対する集光効果のあるレンズとして作用するが、光ファイバ１１の表面自体が横方向に集光効果があるレンズとして働くため、光素子１８に対しては円形乃至は多少楕円形の光線束となって入射される。この半円柱状の突起１７ｂは、突起１７ａに比べて金型のコストも安いものとなる。
【００２１】
図２に示すように、例えば、光ファイバ１１からの信号光は、光ファイバ端面に形成された反射面１３により、光ファイバ１１の光軸と直交する側面方向に配した光素子１８に直接入射させることができる。また、光素子１８が発光素子である場合は、光ファイバ１１の光軸と直交する側面方向から光ファイバ１１内に直接入射させることができる。したがって、光素子１８が、その素子面側で発光又は受光が行なわれる形状（縦型素子）のものに対しての光結合が容易で、しかも精度よく位置合わせが行なえるので、信頼性に優れたものを作製することができる。
【００２２】
上述した光データリンク部品１０の製造方法の一例を示す図３において、図３（Ａ）はモールド用の金型の一例を示し、図３（Ｂ）は金型から取り出したときのモールド樹脂の状態を示し、図３（Ｃ）は加工後のモールド樹脂の状態を示す。金型は、例えば、下金型２０ａと上金型２０ｂの２分割構造で形成され、下金型２０ａには、中央に設けた金型凹部２１ａの両端部に、短尺の光ファイバ１１の両側を所定の配列で保持するための複数のファイバ保持溝２２ａが形成される。上金型２０ｂも同様に、中央に設けた金型凹部２１ｂの両端部に、短尺の光ファイバ１１の両側を所定の配列で保持するための複数のファイバ保持溝２２ｂが形成され、下金型２０ａのファイバ保持溝２２ａとで光ファイバ１１を固定する。なお、上金型２０ｂ側には、レンズ作用をなす突起１７を同時に成形するための凹部（図示せず）も形成されている。
【００２３】
上記の金型により、図３（Ｂ）に示すような形状で、例えば、透明なモールド樹脂１２内に複数本の光ファイバ１１を所定の間隔で埋設一体化した成形品が得られる。次いで、突起１７が形成された端部側を前端部１５として、端部から突き出る光ファイバを切断し、また、突起１７のある側を上面として下面側に、例えば、４５°の角度でモールド樹脂１２と共に光ファイバ端面を研磨する。研磨された光ファイバ１１の端面は、信号光の反射面１３とされる。また、反対側の端部側を後端部１６として、端部から突き出る光ファイバを切断し、また、例えば、垂直にモールド樹脂１２と共に光ファイバ端面を研磨する。研磨された光ファイバ１１の端面は、光コネクタとの接合面１４とされる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による光データリンク部品の概略を説明する図である。
【図２】本発明による光データリンク部品と光素子との光結合形態を説明する図である。
【図３】本発明による光データリンク部品の製造方法の概略を説明する図である。
【図４】従来の技術を説明する図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０…光データリンク部品、１１…光ファイバ、１２…モールド樹脂、１３…反射面、１４…接合面、１５…前端部、１６…後端部、１７，１７ａ，１７ｂ…突起、１８…光素子、１９…光コネクタ、２０ａ…下金型、２０ｂ…上金型、２１ａ，２１ｂ…金型凹部、２２ａ，２２ｂ…ファイバ保持溝。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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