(57)【要約】【課題】パッケージに対して垂直方向に光ファイバが着脱可能で、かつ安定した光結合効率が得られる構造を提供する。【解決手段】パッケージ１は、上方に光を出射する面発光素子アレイ２と上方から光を受光する面受光素子アレイ３とを搭載すると共にＬＳＩチップを搭載している。パッケージ１の上面に平板マイクロレンズアレイ４を固定したものに、アレイ光ファイバ７の光軸延長線上にファイバ光軸と４５度の角度をなすミラー９を形成した光ファイバコネクタ５をガイドピン１２で位置決めして装着する。弾性材料からなるクランプ１４によって光ファイバコネクタ５を固定する。【選択図】  図１
2006065358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と受光素子のうち少なくとも一方を搭載するパッケージと、
前記発光素子からの出射光および／または前記受光素子への入射光の光路上に位置するよう前記パッケージに固定されたマイクロレンズと、
光ファイバを実装し、前記発光素子および／または前記受光素子と前記光ファイバとが前記マイクロレンズを介して光学的に結合するよう光路の向きを変更する光路変更部を備えた光ファイバコネクタと、
前記発光素子および／または前記受光素子と前記光ファイバとが前記マイクロレンズおよび前記光路変更部を介して光学的に結合するよう前記パッケージと前記光ファイバコネクタとを機械的に位置決めする位置決め手段と、
前記光ファイバコネクタを前記パッケージに着脱自在に固定する固定手段とを有することを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の光モジュールにおいて、
前記マイクロレンズは、平板マイクロレンズであることを特徴とする光モジュール。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光モジュールにおいて、
前記固定手段は、弾性材料からなることを特徴とする光モジュール。
【請求項４】
発光素子と受光素子のうち少なくとも一方を搭載するパッケージと、
光ファイバを実装し、前記発光素子および／または前記受光素子と前記光ファイバとが光学的に結合するよう光路の向きを変更する光路変更部を備えた光ファイバコネクタと、
前記発光素子および／または前記受光素子と前記光ファイバとが前記光路変更部を介して光学的に結合するよう前記パッケージと前記光ファイバコネクタとを機械的に位置決めする位置決め手段と、
前記光ファイバコネクタを前記パッケージに着脱自在に固定する弾性材料からなる固定手段とを有することを特徴とする光モジュール。
【請求項５】
発光素子と受光素子のうち少なくとも一方を搭載するパッケージと、
光ファイバを実装し、前記発光素子および／または前記受光素子と前記光ファイバとが光学的に結合するよう光路の向きを変更する光路変更部を備えた光ファイバコネクタと、
前記発光素子および／または前記受光素子と前記光ファイバとが前記光路変更部を介して光学的に結合するよう前記パッケージと前記光ファイバコネクタとを機械的に位置決めする位置決め手段とを有し、
前記光ファイバコネクタは、弾性材料からなる固定手段により前記パッケージに着脱自在に固定可能であって、前記パッケージに前記固定手段により把持される手段を有することを特徴とする光モジュール。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光モジュールにおいて、
前記位置決め手段は、ガイドピンと、このガイドピンに対応して前記パッケージと前記光ファイバコネクタのそれぞれの当接面に設けられ、前記光ファイバコネクタが前記パッケージに装着されるときに前記ガイドピンと嵌合するガイド穴とからなることを特徴とする光モジュール。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光モジュールにおいて、
前記位置決め手段は、位置決め用ボールと、この位置決め用ボールに対応して前記パッケージと前記光ファイバコネクタのそれぞれの当接面に設けられ、前記光ファイバコネクタが前記パッケージに装着されるときに前記位置決め用ボールと嵌合する位置決め用窪みとからなることを特徴とする光モジュール。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光モジュールにおいて、
前記位置決め手段は、前記パッケージと前記光ファイバコネクタの当接面のいずれか一方に設けられた位置決め用突起と、この位置決め用突起に対応して前記当接面の残りの一方に設けられ、前記光ファイバコネクタが前記パッケージに装着されるときに前記位置決め用突起と嵌合する位置決め用窪みとからなることを特徴とする光モジュール。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光モジュールにおいて、
前記光ファイバコネクタは、樹脂のトランスファモールドにより形成されることを特徴とする光モジュール。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の光モジュールにおいて、
前記光ファイバが複数本アレイ状に実装されることを特徴とする光モジュール。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光モジュールにおいて、
前記光ファイバコネクタは、前記パッケージ面と略垂直方向に挿抜されることを特徴とする光モジュール。
【請求項１２】
光ファイバコネクタを着脱可能なパッケージであって、
発光素子と受光素子のうち少なくとも一方を搭載し、
前記発光素子からの出射光および／または前記受光素子への入射光の光路上に位置するように固定されたマイクロレンズと、
前記発光素子からの出射光または前記受光素子への入射光と前記光ファイバコネクタとが前記マイクロレンズを介して光学的に結合するよう前記光ファイバコネクタと前記パッケージとを機械的に位置決めする位置決め手段とを有することを特徴とするパッケージ。
【請求項１３】
請求項１２に記載のパッケージにおいて、
前記マイクロレンズは、平板マイクロレンズであることを特徴とするパッケージ。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載のパッケージにおいて、
さらに、前記光ファイバコネクタを前記パッケージに着脱自在に固定する固定手段を有することを特徴とするパッケージ。
【請求項１５】
請求項１４に記載のパッケージにおいて、
前記固定手段は、弾性材料からなることを特徴とするパッケージ。
【請求項１６】
光ファイバコネクタを着脱可能なパッケージであって、
発光素子と受光素子のうち少なくとも一方を搭載し、
前記発光素子からの出射光または前記受光素子への入射光と前記光ファイバコネクタとが光学的に結合するよう前記光ファイバコネクタと前記パッケージとを機械的に位置決めする位置決め手段を有し、
弾性材料からなる固定手段により前記光ファイバコネクタを着脱自在に固定可能であって、該固定手段により把持される手段を有することを特徴とするパッケージ。
【請求項１７】
光ファイバコネクタを着脱可能なパッケージであって、
発光素子と受光素子のうち少なくとも一方を搭載し、
前記発光素子からの出射光または前記受光素子への入射光と前記光ファイバコネクタとが光学的に結合するよう前記光ファイバコネクタと前記パッケージとを機械的に位置決めする位置決め手段と、
前記光ファイバを着脱自在に固定可能にする、弾性材料からなる固定手段とを有することを特徴とするパッケージ。
【請求項１８】
請求項１２乃至１７のいずれか一項に記載のパッケージにおいて、
前記位置決め手段は、前記光ファイバコネクタに設けられたガイド穴と対応する位置に設けられ、ガイドピンに嵌合するガイド穴からなることを特徴とするパッケージ。
【請求項１９】
請求項１２乃至１７のいずれか一項に記載のパッケージにおいて、
前記位置決め手段は、前記光ファイバコネクタに設けられた位置決め用窪みと対応する位置に設けられ、位置決め用ボールに嵌合する位置決め用窪みからなることを特徴とするパッケージ。
【請求項２０】
請求項１２乃至１７のいずれか一項に記載のパッケージにおいて、
前記位置決め手段は、前記光ファイバコネクタに設けられた位置決め用窪みと対応する位置に設けられ、前記光ファイバコネクタが前記パッケージに装着されるときに前記位置決め用窪みと嵌合する位置決め用突起からなることを特徴とするパッケージ。
【請求項２１】
請求項１２乃至１７のいずれか一項に記載のパッケージにおいて、
前記位置決め手段は、前記光ファイバコネクタに設けられた位置決め用突起と対応する位置に設けられ、前記光ファイバコネクタが前記パッケージに装着されるときに前記位置決め用突起と嵌合する位置決め用窪みからなることを特徴とするパッケージ。
【請求項２２】
請求項１２乃至２１のいずれか一項に記載のパッケージにおいて、
前記発光素子または前記受光素子が複数アレイ状に実装されることを特徴とするパッケージ。
【請求項２３】
発光素子と受光素子のうち少なくとも一方を搭載し、前記発光素子からの出射光および／または前記受光素子への入射光の光路上に位置するようマイクロレンズを固定したパッケージに対して、着脱自在な光ファイバコネクタであって、
光ファイバと、
前記パッケージの光入／出射部と前記光ファイバとが光学的に結合するよう光路の向きを変更する光路変更部と、
前記パッケージと前記光ファイバとが前記光路変更部を介して光学的に結合するよう前記パッケージを機械的に位置決めする位置決め手段とを備えることを特徴とする光ファイバコネクタ。
【請求項２４】
発光素子と受光素子のうち少なくとも一方を搭載するパッケージに対して着脱自在な光ファイバコネクタであって、
光ファイバと、
前記パッケージの光入／出射部と前記光ファイバとが光学的に結合するよう光路の向きを変更する光路変更部と、
前記パッケージと前記光ファイバとが前記光路変更部を介して光学的に結合するよう前記パッケージを機械的に位置決めする位置決め手段とを備え、
前記光ファイバコネクタと前記パッケージとは脱着自在な固定手段により固定可能であり、該固定手段は弾性材よりなることを特徴とする光ファイバコネクタ。
【請求項２５】
請求項２３または２４に記載の光ファイバコネクタにおいて、
さらに、前記光ファイバを固定するための溝を備えることを特徴とする光ファイバコネクタ。
【請求項２６】
請求項２５記載の光ファイバコネクタにおいて、
さらに、前記光ファイバコネクタの下面に配置され、前記溝との間で前記光ファイバを保持する平板透明部材を有することを特徴とする光ファイバコネクタ。
【請求項２７】
請求項２３または２４に記載の光ファイバコネクタにおいて、
さらに、前記光ファイバを固定するためのキャピラリを備えることを特徴とする光ファイバコネクタ。
【請求項２８】
請求項２３乃至２７のいずれか一項に記載の光ファイバコネクタにおいて、
前記光路変更部は、光路の向きを略９０度変更することを特徴とする光ファイバコネクタ。
【請求項２９】
請求項２３乃至２８のいずれか一項に記載の光ファイバコネクタにおいて、
前記光路変更部は、前記光ファイバの光軸とのなす角が略４５度のミラーであることを特徴とする光ファイバコネクタ。
【請求項３０】
請求項２３乃至２９のいずれか一項に記載の光ファイバコネクタにおいて、
前記位置決め手段は、前記パッケージに設けられたガイド穴と対応する位置に設けられ、ガイドピンと嵌合するガイド穴からなることを特徴とする光ファイバコネクタ。
【請求項３１】
請求項２３乃至２９のいずれか一項に記載の光ファイバコネクタにおいて、
前記位置決め手段は、前記パッケージに設けられた位置決め用窪みと対応する位置に設けられ、位置決め用ボールに嵌合する位置決め用窪みからなることを特徴とする光ファイバコネクタ。
【請求項３２】
請求項２３乃至２９のいずれか一項に記載の光ファイバコネクタにおいて、
前記位置決め手段は、前記パッケージに設けられた位置決め用窪みと対応する位置に設けられ、前記光ファイバコネクタが前記パッケージに装着されるときに前記位置決め用窪みと嵌合する位置決め用突起からなることを特徴とする光ファイバコネクタ。
【請求項３３】
請求項２３乃至２９のいずれか一項に記載の光ファイバコネクタにおいて、
前記位置決め手段は、前記パッケージに設けられた位置決め用突起と対応する位置に設けられ、前記光ファイバコネクタが前記パッケージに装着されるときに前記位置決め用突起と嵌合する位置決め用窪みからなることを特徴とする光ファイバコネクタ。
【請求項３４】
請求項２３乃至３３のいずれか一項に記載の光ファイバコネクタにおいて、
前記光ファイバコネクタは、樹脂のトランスファモールドにより形成されることを特徴とする光ファイバコネクタ。
【請求項３５】
請求項２３乃至３４のいずれか一項に記載の光ファイバコネクタにおいて、
前記光ファイバが複数本アレイ状に実装されることを特徴とする光ファイバコネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光モジュールに係り、光入出力機構を有するＬＳＩパッケージにおけるパッケージと光ファイバの接続構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ等の情報機器の高ビットレート化のために、ＣＰＵとメモリなどのＬＳＩ同士を光ファイバや光導波路によって接続するボード内光接続が有望視されている。ボード内光接続では光信号の入出力機構を持つＬＳＩを用い、光化されたＬＳＩの入出力信号を光ファイバアレイや光導波路によって伝播させる。
【０００３】
このことを実現するための手法は多々提案されているが、中でもＬＳＩに光入出力機構を設ける構造の一つとして、電光変換を垂直共振器表面発光レーザ（Vertical cavity surface-emitting Laser、以下、ＶＣＳＥＬとする）に代表される面発光素子によって行うと共に、光電変換をＰＩＮフォトダイオードに代表される面受光素子によって行い、これらの光素子をその表面が基板と平行になるように実装し、光素子の光路をミラーによって９０度折り曲げてレンズを介して光ファイバと結合させる構造が有力候補の一つである。光路を９０度折り曲げることでボード上の頭上空間を低く抑えることができる。
【０００４】
また、光入出力機構付きのＬＳＩパッケージ同士をファイバアレイで光接続する場合、通常の光モジュールのようにピグテールファイバが取り付けられた構造ではボード上にＬＳＩを実装した際にファイバの余長処理が煩雑となる問題があることから、光入出力機構付きＬＳＩパッケージと光ファイバとは着脱可能であることが望ましい。さらに、光ファイバの着脱においては、精密な光軸調整の作業を行うことなく、ガイドピン等の機構的な位置決めのみで最適な光結合が達成できることが望ましく、そのためには着脱部における許容光軸ずれ量がなるべく大きいことが求められる。
【０００５】
さらに、光入出力機構付きＬＳＩパッケージに光ファイバを着脱する場合、基板に対して水平方向に着脱する構造にするとパッケージの周辺にファイバ着脱用のスペースを設けざるを得ないことから、そのスペースには他の部品を実装できず、実装密度を上げられないという問題がある。したがって、光ファイバの着脱は基板に対して上下方向に行う構造が好ましい。
【０００６】
従来、面発光素子又は面受光素子と光ファイバ間の光路をミラーによって９０度変換しレンズを介して結合させる構造としては、特許文献１に開示された４５度斜めカットファイバに平板マイクロレンズを接着する方法や、特許文献２に開示された、面発光素子及び面受光素子を収容したパッケージ上蓋にレンズを取り付け、その上に４５度のミラーを設け、横方向に配置された光ファイバに結合させる構造が知られている。
【０００７】
図５は特許文献１に開示された従来の光モジュールの構造を示す斜視図である。この光モジュールでは、光ファイバアレイ１１１の先端を各光ファイバ１１０の光軸を含む一面に対して４５度傾斜するように研磨して反射面１１２を形成し、その後、反射面１１２の先端側を含むクラッド部を削除・研磨して平面部１１３を形成する。そして、この平面部１１３にレンズアレイ１１５を接着し、その出射側に受光素子アレイ１１４を密着配置する。各光ファイバ１１０のコア部を伝搬してきた光は、反射面１１２で反射されると平面部１１３から出射し、レンズアレイ１１５を介して受光素子アレイ１１４に集光・入射される。
【０００８】
図５に示すような光モジュールの構造に基づいて光ファイバ１１０を基板に対して垂直方向に着脱可能な構造にすると、光ファイバ１１０とレンズアレイ１１５とからなる部材と、受光素子アレイ１１４を収容するパッケージとに光モジュールを分割して、これらをガイドピン等で位置決めし、パッケージから光ファイバ１１０を着脱する構造となる。このような構造では、光学系の面から考えると、図６に示したようにまず受光モジュールにこの構造を適用した場合、光ファイバ１１０からの光がレンズアレイ１１５によって集光され、ファイバコア径よりも小さなスポットとなって受光素子アレイ１１４の受光面に集光される。
【０００９】
図７は特許文献２に開示された従来の光モジュールの構造を示す断面図である。この光モジュールは、半導体レーザ（以下、ＬＤとする）３２及びＰＩＮフォトダイオード（以下、ＰＤとする）３３を固定したシリコン基板３１と、シリコン基板３１を内部に固定したパッケージ３５と、パッケージ３５の上面を塞ぐように配置された、レンズ５７及びレンズ５８が接着固定されているセラミック製のレンズ固定部材５９と、溝を形成してファイバを埋め込んだファイバ埋め込み基板５４と、この基板５４に切断溝５５を設けて固定したハーフミラー３８と、この基板５４の端面に接着した反射ミラー３９と、基板５４の反対側の端面に接着した、光ファイバ４４を保持する精密キャピラリ４３と、ファイバ埋め込み基板５４をレンズ固定部材５９上に固定するファイバ位置固定部材６０とを備えている。
【００１０】
【特許文献１】特開平４−３０８８０４号公報
【特許文献２】特開平１０−１１５７３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に開示された光モジュールでは、受光素子アレイ１１４の受光面の直径は高速応答の可能なものほど小さく、３０μｍ以下となることもある。この場合の許容軸ずれ量は５μｍ以下程度が求められる。しかも、集光されるビーム系はレンズアレイ１１５と受光素子アレイ１１４との距離によって変わるため、光ファイバ１１０を着脱可能にしたことによって、レンズと受光素子間の距離が精密に固定されない構造では結合効率が不安定になるという問題が生じる。発光モジュールの場合も光線の向きが異なるだけで基本的には同様の問題が生じる。
【００１２】
また、特許文献２に開示された光モジュールでは、ファイバ端末側で光ファイバ４４そのものが平坦ではなく、さらにフィルタやミラーを貼り付けているので光ファイバ４４が凸凹になっていて、パッケージ３５表面のレンズ５７に光ファイバ４４を装着するには光ファイバ４４の凸凹を埋めることが必要となる。このため、通常、透明な接着剤等を用いて光ファイバ４４をレンズ５７に接着する構造が必須となる。また、光ファイバ４４の位置を調整しながら接合固定する方式となる。その結果、パッケージ３５から光ファイバ４４を着脱可能な構造とはなりにくいという問題点があった。
【００１３】
本発明の目的は、以上に示した課題を解決し、基板面に対して垂直方向に光ファイバが着脱可能で、パッケージと光ファイバを特別な光軸調整を必要とすることなく、少ない光結合損失で接続でき、光ファイバの繰り返しの着脱による損失変動を抑制可能な光モジュール、パッケージおよび光ファイバコネクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の光モジュールは、発光素子と受光素子のうち少なくとも一方を搭載するパッケージと、前記発光素子からの出射光および／または前記受光素子への入射光の光路上に位置するよう前記パッケージに固定されたマイクロレンズと、光ファイバを実装し、前記発光素子および／または前記受光素子と前記光ファイバとが前記マイクロレンズを介して光学的に結合するよう光路の向きを変更する光路変更部を備えた光ファイバコネクタと、前記発光素子および／または前記受光素子と前記光ファイバとが前記マイクロレンズおよび前記光路変更部を介して光学的に結合するよう前記パッケージと前記光ファイバコネクタとを機械的に位置決めする位置決め手段と、前記光ファイバコネクタを前記パッケージに着脱自在に固定する固定手段とを有するものである。
また、本発明の光モジュールの１構成例において、前記マイクロレンズは、平板マイクロレンズである。
また、本発明の光モジュールの１構成例において、前記固定手段は弾性材料からなる。
【００１５】
また、本発明の光モジュールは、発光素子と受光素子のうち少なくとも一方を搭載するパッケージと、光ファイバを実装し、前記発光素子および／または前記受光素子と前記光ファイバとが光学的に結合するよう光路の向きを変更する光路変更部を備えた光ファイバコネクタと、前記発光素子および／または前記受光素子と前記光ファイバとが前記光路変更部を介して光学的に結合するよう前記パッケージと前記光ファイバコネクタとを機械的に位置決めする位置決め手段と、前記光ファイバコネクタを前記パッケージに着脱自在に固定する弾性材料からなる固定手段とを有するものである。
また、本発明の光モジュールは、発光素子と受光素子のうち少なくとも一方を搭載するパッケージと、光ファイバを実装し、前記発光素子および／または前記受光素子と前記光ファイバとが光学的に結合するよう光路の向きを変更する光路変更部を備えた光ファイバコネクタと、前記発光素子および／または前記受光素子と前記光ファイバとが前記光路変更部を介して光学的に結合するよう前記パッケージと前記光ファイバコネクタとを機械的に位置決めする位置決め手段とを有し、前記光ファイバコネクタは、弾性材料からなる固定手段により前記パッケージに着脱自在に固定可能であって、前記パッケージに前記固定手段により把持される手段を有するものである。
【００１６】
また、本発明の光モジュールの１構成例において、前記位置決め手段は、ガイドピンと、このガイドピンに対応して前記パッケージと前記光ファイバコネクタのそれぞれの当接面に設けられ、前記光ファイバコネクタが前記パッケージに装着されるときに前記ガイドピンと嵌合するガイド穴とからなるものである。
また、本発明の光モジュールの１構成例において、前記位置決め手段は、位置決め用ボールと、この位置決め用ボールに対応して前記パッケージと前記光ファイバコネクタのそれぞれの当接面に設けられ、前記光ファイバコネクタが前記パッケージに装着されるときに前記位置決め用ボールと嵌合する位置決め用窪みとからなるものである。
また、本発明の光モジュールの１構成例において、前記位置決め手段は、前記パッケージと前記光ファイバコネクタの当接面のいずれか一方に設けられた位置決め用突起と、この位置決め用突起に対応して前記当接面の残りの一方に設けられ、前記光ファイバコネクタが前記パッケージに装着されるときに前記位置決め用突起と嵌合する位置決め用窪みとからなるものである。
また、本発明の光モジュールの１構成例において、前記光ファイバコネクタは、樹脂のトランスファモールドにより形成されるものである。
また、本発明の光モジュールの１構成例において、前記光ファイバは複数本アレイ状に実装されるものである。
また、本発明の光モジュールの１構成例において、前記光ファイバコネクタは、前記パッケージ面と略垂直方向に挿抜されるものである。
【００１７】
また、本発明は、光ファイバコネクタを着脱可能なパッケージであって、発光素子と受光素子のうち少なくとも一方を搭載し、前記発光素子からの出射光および／または前記受光素子への入射光の光路上に位置するように固定されたマイクロレンズと、前記発光素子からの出射光または前記受光素子への入射光と前記光ファイバコネクタとが前記マイクロレンズを介して光学的に結合するよう前記光ファイバコネクタと前記パッケージとを機械的に位置決めする位置決め手段とを有するものである。
また、本発明のパッケージの１構成例において、前記マイクロレンズは、平板マイクロレンズである。
また、本発明のパッケージの１構成例は、さらに、前記光ファイバコネクタを前記パッケージに着脱自在に固定する固定手段を有するものである。
また、本発明のパッケージの１構成例において、前記固定手段は、弾性材料からなる。
また、本発明のパッケージは、発光素子と受光素子のうち少なくとも一方を搭載し、前記発光素子からの出射光または前記受光素子への入射光と前記光ファイバコネクタとが光学的に結合するよう前記光ファイバコネクタと前記パッケージとを機械的に位置決めする位置決め手段を有し、弾性材料からなる固定手段により前記光ファイバコネクタを着脱自在に固定可能であって、該固定手段により把持される手段を有するものである。
また、本発明のパッケージは、発光素子と受光素子のうち少なくとも一方を搭載し、前記発光素子からの出射光または前記受光素子への入射光と前記光ファイバコネクタとが光学的に結合するよう前記光ファイバコネクタと前記パッケージとを機械的に位置決めする位置決め手段と、前記光ファイバを着脱自在に固定可能にする、弾性材料からなる固定手段とを有するものである。
【００１８】
また、本発明のパッケージの１構成例において、前記位置決め手段は、前記光ファイバコネクタに設けられたガイド穴と対応する位置に設けられ、ガイドピンに嵌合するガイド穴からなるものである。
また、本発明のパッケージの１構成例において、前記位置決め手段は、前記光ファイバコネクタに設けられた位置決め用窪みと対応する位置に設けられ、位置決め用ボールに嵌合する位置決め用窪みからなるものである。
また、本発明のパッケージの１構成例において、前記位置決め手段は、前記光ファイバコネクタに設けられた位置決め用窪みと対応する位置に設けられ、前記光ファイバコネクタが前記パッケージに装着されるときに前記位置決め用窪みと嵌合する位置決め用突起からなるものである。
また、本発明のパッケージの１構成例において、前記位置決め手段は、前記光ファイバコネクタに設けられた位置決め用突起と対応する位置に設けられ、前記光ファイバコネクタが前記パッケージに装着されるときに前記位置決め用突起と嵌合する位置決め用窪みからなるものである。
また、本発明のパッケージの１構成例は、前記発光素子または前記受光素子が複数アレイ状に実装されるものである。
【００１９】
また、本発明は、発光素子と受光素子のうち少なくとも一方を搭載し、前記発光素子からの出射光および／または前記受光素子への入射光の光路上に位置するようマイクロレンズを固定したパッケージに対して、着脱自在な光ファイバコネクタであって、光ファイバと、前記パッケージの光入／出射部と前記光ファイバとが光学的に結合するよう光路の向きを変更する光路変更部と、前記パッケージと前記光ファイバとが前記光路変更部を介して光学的に結合するよう前記パッケージを機械的に位置決めする位置決め手段とを備えるものである。
また、本発明は、発光素子と受光素子のうち少なくとも一方を搭載するパッケージに対して着脱自在な光ファイバコネクタであって、光ファイバと、前記パッケージの光入／出射部と前記光ファイバとが光学的に結合するよう光路の向きを変更する光路変更部と、前記パッケージと前記光ファイバとが前記光路変更部を介して光学的に結合するよう前記パッケージを機械的に位置決めする位置決め手段とを備え、前記光ファイバコネクタと前記パッケージとは脱着自在な固定手段により固定可能であり、該固定手段は弾性材よりなるものである。
また、本発明の光ファイバコネクタの１構成例は、さらに、前記光ファイバを固定するための溝を備えるものである。
また、本発明の光ファイバコネクタの１構成例は、さらに、前記光ファイバコネクタの下面に配置され、前記溝との間で前記光ファイバを保持する平板透明部材を有するものである。
また、本発明の光ファイバコネクタの１構成例は、さらに、前記光ファイバを固定するためのキャピラリを備えるものである。
【００２０】
また、本発明の光ファイバコネクタの１構成例において、前記光路変更部は、光路の向きを略９０度変更するものである。
また、本発明の光ファイバコネクタの１構成例において、前記光路変更部は、前記光ファイバの光軸とのなす角が略４５度のミラーである。
また、本発明の光ファイバコネクタの１構成例において、前記位置決め手段は、前記パッケージに設けられたガイド穴と対応する位置に設けられ、ガイドピンと嵌合するガイド穴からなるものである。
また、本発明の光ファイバコネクタの１構成例において、前記位置決め手段は、前記パッケージに設けられた位置決め用窪みと対応する位置に設けられ、位置決め用ボールに嵌合する位置決め用窪みからなるものである。
また、本発明の光ファイバコネクタの１構成例において、前記位置決め手段は、前記パッケージに設けられた位置決め用窪みと対応する位置に設けられ、前記光ファイバコネクタが前記パッケージに装着されるときに前記位置決め用窪みと嵌合する位置決め用突起からなるものである。
また、本発明の光ファイバコネクタの１構成例において、前記位置決め手段は、前記パッケージに設けられた位置決め用突起と対応する位置に設けられ、前記光ファイバコネクタが前記パッケージに装着されるときに前記位置決め用突起と嵌合する位置決め用窪みからなるものである。
また、本発明の光ファイバコネクタの１構成例において、前記光ファイバコネクタは、樹脂のトランスファモールドにより形成されるものである。
また、本発明の光ファイバコネクタの１構成例は、前記光ファイバが複数本アレイ状に実装されるものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、発光素子及び受光素子と光ファイバとの光結合における許容光軸ずれ量の大きい個所、すなわち光ビームの太い部分でパッケージと光ファイバコネクタとを分けて着脱できるため、パッケージと光ファイバとの接続において安定した結合効率が得られ、光ファイバの繰り返しの着脱による損失変動を抑制することができる。また、位置決め手段を設けることにより、特別な光軸調整が不要となる。また、マイクロレンズと平板透明部材とを使用することにより、光ファイバコネクタとパッケージとの結合面が平面になるため、光ファイバコネクタとパッケージとを密着させて接続することができ、光ファイバコネクタとパッケージとの間に屈折率整合剤を介在させることにより、反射の影響を抑制することも可能である。さらに、マイクロレンズを使用することにより、通常２５０μｍ程度のピッチであるアレイ光素子を用いたパッケージに本発明を適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の目的、特徴および利点を明確にすべく、添付した図面を参照しながら、本発明の実施の形態を以下に詳述する。図１は本発明の第１の実施の形態となる光モジュールの実装途中の様子を示す斜視図、図２（ａ）は図１の光モジュールの実装途中の様子を示す断面図、図２（ｂ）は図１の光モジュールの実装後の様子を示す断面図である。
【００２３】
パッケージ１は、上方に光を出射する面発光素子アレイ２と上方から光を受光する面受光素子アレイ３とを搭載すると共に図示しないＬＳＩチップ（半導体集積回路）を搭載する、光入出力機構を有するＬＳＩパッケージである。面発光素子アレイ２及び面受光素子アレイ３とＬＳＩチップとの間は電気配線によって接続されている。
【００２４】
パッケージ１の上面には、平板マイクロレンズアレイ４が面発光素子アレイ２および面受光素子アレイ３の光軸に位置を合わせて固定されている。
【００２５】
一方、光ファイバコネクタ５はアレイファイバコネクタである。この光ファイバコネクタ５の下面には、複数のＶ字状溝からなるＶ溝列６が形成されている。そして、Ｖ溝列６の各Ｖ字状溝中に、複数の光ファイバからなるアレイ光ファイバ７の各光ファイバを１本ずつ配置する。
【００２６】
光ファイバコネクタ５のＶ溝列６の終端には、光ファイバ配置時にファイバコア１６を遮らない程度の高さの垂直端面のストッパ８を残して、略４５度の傾きを有する斜面が形成される。光ファイバの先端のエッジをストッパ８に当接させることで光ファイバを係止する。略４５度の斜面には金等の金属膜を蒸着することで、ファイバ光軸と略４５度の角度をなす光路変更部であるミラー９を形成する。
【００２７】
本実施の形態では、Ｖ溝列６に配置したアレイ光ファイバ７とミラー９との相対位置関係を最適な状態にする必要があることから、光ファイバコネクタ５とミラー９とは、図２に示すように一体成形されていることが望ましい。また、アレイ光ファイバ７の端面とミラー９との間の空間には透明樹脂１０を充填する。これによって、端面反射や光ファイバからの出射光の拡がりを抑制することができる。
【００２８】
次に、光ファイバコネクタ５の、パッケージ１に対向する面に平板透明部材であるガラス板１１を接着することで、アレイ光ファイバ７をＶ溝列６に押し付けると同時に、パッケージ１との光結合面を平面にする。光ファイバコネクタ５をパッケージ１に接続する際の位置決めは２つのガイドピン１２によって達成される。そのため、パッケージ１の上面と光ファイバコネクタ５の下面には、それぞれガイドピン用のガイド穴１３−１，１３−２を２つずつ予め設けておく。
【００２９】
光ファイバコネクタ５をパッケージ１に装着するには、２つのガイドピン１２の一端をパッケージ１のガイド穴１３−１に挿入し、ガイドピン１２の他端を光ファイバコネクタ５のガイド穴１３−２に挿入して、光ファイバコネクタ５をパッケージ１上に載せる。そして、光ファイバコネクタ５とパッケージ１との接続を確実なものとするため、弾性材料からなるクランプ１４によって光ファイバコネクタ５をパッケージ１に固定する。パッケージ１の２つの側面に予め設けられたクランプ爪用窪み１５にクランプ１４の爪２０が掛かるようになっている。このとき、光ファイバコネクタ５はクランプ１４の弾力によってパッケージ１に押しつけられる。
【００３０】
光出力側においては、図２（ｂ）に示すように面発光素子アレイ２中の各面発光素子からの光ビームは、パッケージ上方に出射され、平板マイクロレンズアレイ４中の対応するマイクロレンズによって集光されて放射角度が狭められ、ミラー９で反射されて光路が９０度変換された後、アレイ光ファイバ７中の対応する光ファイバのファイバコア１６に入射する。
【００３１】
一方、光入力側においては、アレイ光ファイバ７中の各光ファイバからの出射光は、ミラー９で反射されて９０度下方に光路変換され、平板マイクロレンズアレイ４中の対応するマイクロレンズによって集光されて放射角度が狭められ、面受光素子アレイ３中の対応する面受光素子に入射する。
【００３２】
光ファイバコネクタ５をパッケージ１から外す場合には、クランプ１４の爪２０をパッケージ１のクランプ爪用窪み１５から外せばよい。以上のような構成により、面発光素子アレイ２及び面受光素子アレイ３とアレイ光ファイバ７との光結合における、許容光軸ずれ量の大きい個所、すなわち光ビームの太い部分でパッケージ１と光ファイバコネクタ５とを分けて着脱できるため、パッケージ１と光ファイバとの接続において安定した結合効率が得られる。
【００３３】
また、平板マイクロレンズアレイ４とガラス板１１とを使用することにより、光ファイバコネクタ５とパッケージ１との結合面が平面になるため、光ファイバコネクタ５とパッケージ１とを密着させて接続することができ、光ファイバコネクタ５とパッケージ１との間に屈折率整合剤を介在させることにより、反射の影響を抑制することも可能である。また、平板マイクロレンズアレイ４を使用することにより、通常２５０μｍ程度のピッチであるアレイ光素子を用いたパッケージ１に本発明を適用することができる。
【００３４】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図３は本発明の第２の実施の形態となる光モジュールの実装途中の様子を示す斜視図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。光ファイバコネクタ５とパッケージ１との位置決めに際し、第１の実施の形態ではガイドピン１２とガイド穴１３−１，１３−２を採用したが、パッケージ１を薄型化すると、ガイドピン１２の長さを短くしなければならず、ガイドピン１２そのものの製作が困難になる。
【００３５】
そこで、本実施の形態では、ガイドピン１２の代わりに、光ファイバコネクタ５ａをパッケージ１ａに接続する際の位置決めを球状の２つの位置決め用ボール１８によって行う。そのため、パッケージ１ａの上面と光ファイバコネクタ５ａの下面には、それぞれ角錐形状の位置決め用窪み１７−１，１７−２を２つずつ予め設けておく。
【００３６】
光ファイバコネクタ５ａをパッケージ１ａに装着するには、２つの位置決め用ボール１８を位置決め用窪み１７−１，１７−２の中に収めるようにして光ファイバコネクタ５ａをパッケージ１ａ上に載せる。そして、クランプ１４を使って光ファイバコネクタ５ａをパッケージ１ａに固定する。その他の構成については第１の実施の形態と同様である。なお、微小サイズの位置決め用ボール１８は取り扱いにくいので、パッケージ１側の位置決め用窪み１７−１若しくは光ファイバコネクタ５ａ側の位置決め用窪み１７−２のどちらかに予め接着しておく。
【００３７】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図４は本発明の第３の実施の形態となる光モジュールの実装途中の様子を示す斜視図であり、図１と同一の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態では、パッケージ１ｂ上面に２つの位置決め用突起１９を設け、この突起１９に対応して光ファイバコネクタ５ｂ側に２つの位置決め用窪み２１を設け、光ファイバコネクタ５ｂをパッケージ１ｂに装着する際には、位置決め用突起１９と位置決め用窪み２１とを嵌合させて、光ファイバコネクタ５ｂとパッケージ１ｂとの位置決めを行うようにしたものである。  
【００３８】
［第４の実施の形態］
以下、本発明のより具体的な実施の形態について説明する。第１〜第３の実施の形態において、面発光素子アレイ２を垂直共振器表面発光レーザ（Vertical cavity surface-emitting Laser、以下、ＶＣＳＥＬとする）アレイとし、面受光素子アレイ３を表面受光型ＰＩＮフォトダイオードアレイとする。光ファイバをＧＩ６２．５またはＧＩ５０マルチモードファイバとし、アレイ光ファイバ７中の各光ファイバのピッチを２５０μｍ、同様に面発光素子アレイ２及び面受光素子アレイ３中の各光素子のピッチを２５０μｍとする。
【００３９】
光ファイバコネクタ５，５ａ，５ｂは、樹脂のトランスファモールドによってＶ溝列６、ストッパ８、略４５度斜面（ミラー９）、ガイド穴１３−２、位置決め用窪み１７−２，２１等を一体形成したものである。略４５度斜面には金等の金属膜を蒸着することで、ミラー９を形成する。
【００４０】
透明樹脂１０は、紫外線硬化型接着剤を硬化させたものである。すなわち、Ｖ溝列６にアレイ光ファイバ７を固定する際に、アレイ光ファイバ７の周囲およびアレイ光ファイバ７の端面とミラー９との間の空間を紫外線硬化型接着剤で充填し、ガラス板１１によってアレイ光ファイバ７をＶ溝列６に押し付け、紫外線を照射して紫外線硬化型接着剤を硬化させ、アレイ光ファイバ７とガラス板１１とを光ファイバコネクタ５，５ａ，５ｂに固定する。
【００４１】
パッケージ１、１ａ、１ｂについても同様に樹脂のトランスファモールドによって製作し、ガイド穴１３−１、クランプ爪用窪み１５、位置決め用窪み１７−１、位置決め用突起１９を設ける。面発光素子アレイ２及び面受光素子アレイ３と平板マイクロレンズアレイ４との距離が最適となるよう、面発光素子アレイ２及び面受光素子アレイ３の実装高さと、面発光素子アレイ２及び面受光素子アレイ３の厚さを適宜調整する。
【００４２】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。例えば、アレイ光ファイバ７を光導波路アレイに置き換えてもよいし、光ファイバコネクタ５，５ａ，５ｂのＶ溝列６をキャピラリに置き換えてもよく、また光ファイバコネクタ５，５ａ，５ｂ及びパッケージ１の成形を切削加工によって行ってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、光モジュールに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施の形態となる光モジュールの実装途中の様子を示す斜視図である。
【図２】図１の光モジュールの実装途中及び実装後の様子を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態となる光モジュールの実装途中の様子を示す斜視図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態となる光モジュールの実装途中の様子を示す斜視図である。
【図５】従来の光モジュールの構造を示す斜視図である。
【図６】図５の光モジュールの構造における光学系上の問題点を説明するための図である。
【図７】従来の他の光モジュールの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１、１ａ、１ｂ…パッケージ、２…面発光素子アレイ、３…面受光素子アレイ、４…平板マイクロレンズアレイ、５、５ａ、５ｂ…光ファイバコネクタ、６…Ｖ溝列、７…アレイ光ファイバ、８…ストッパ、９…ミラー、１０…透明樹脂、１１…ガラス板、１２…ガイドピン、１３−１、１３−２…ガイド穴、１４…クランプ、１５…クランプ爪用窪み、１６…ファイバコア、１７−１、１７−２…位置決め用窪み、１８…位置決め用ボール、１９…位置決め用突起、２０…爪、２１…位置決め用窪み。
【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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【図６】
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【図７】
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