(57)【要約】【課題】本発明は、戻り光を抑制して光通信の最小受光感度特性の劣化を低減しえる光受信モジュールを提供すること、及び戻り光を低減して、高出力、安定化出力の光送信モジュールを提供することを目的とする。【解決手段】受光素子２２と、光信号を増幅するＩＣがマウントされたステム２１と、光を集光する集光用レンズ２８と、光ファイバーコネクタの受光側フェルールを保持するスリーブ２３とを具備する光受信モジュールにおいて、前記スリーブの屈折率が光ファイバコアの屈折率と実質的に同じであり、受信側光ファイバ受信側端面コア部と前記スリーブとが密着しており、かつスリーブ２３の光出射部端面が半球状かもしくは該光出射部端面が光素子受光面に対して４〜１２度傾斜していることを特徴とする光受信モジュール。【選択図】      図１
2006098763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光素子と、光信号を増幅するＩＣがマウントされたステムと、光を集光するレンズと、光ファイバーコネクタの受光側フェルールを保持するスリーブとを具備する光受信モジュールにおいて、
前記スリーブの屈折率が光ファイバーコアの屈折率と実質的に同じであり、受信側光ファイバー受信側端面コア部と前記スリーブとが密着しており、かつスリーブの光出射部端面が半球状かもしくは該光出射部端面が光素子受光面に対して４〜１２度傾斜していることを特徴とする光受信モジュール。
【請求項２】
光発光素子と、モニター受光素子がマウントされたステムと、光を集光するレンズと、光ファイバーコネクタの発光側フェルールを保持するスリーブとを具備する光送信モジュールにおいて、
前記スリーブの屈折率が光ファイバーコアの屈折率と実質的に同じであり、送信側光ファイバー送信側端面コア部と前記スリーブとが密着しており、かつスリーブの光入射部端面が半球状かもしくは該光入射部端面が光素子発光面に対して４〜１２度傾斜していることを特徴とする光送信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信に使用される光受信モジュール及び光送信モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光受信モジュールとしては、例えば図４に示す構造のものが知られている。  
図中の符番１はステムである。このステム１上には、受光素子２と光信号を増幅する増幅用ＩＣ（図示せず）がマウントされている。この受光素子２は、該受光素子２の真上（図中の右側）に位置する部分に球状の集光用レンズ３を備えた外囲器４により囲まれている。前記ステム１上には、受光素子側の外径が大きい大径部５ａと、反対側で外径が小さい小径部５ｂからなるスリーブ５が設けられている。ここで、大径部５ａは前記外囲器４を覆い、小径部５ｂの内側には軸方向にファイバコア６を有する光コネクタフェルール７が挿入できるようになっている。なお、図４中の前記ファイバコア６及び光コネクタフェルール７は、光ファイバーの一端部を示している。また、前記スリーブ５の大径部５ａと小径部５ｂの境界部、即ち光ファイバーの端面近くには空気層８が形成されている。なお、図中の符番９は、受光素子２等に接続されたリードを示す。
【０００３】
こうした構成の光受信モジュールにおいて、光コネクタフェルール７の端面からの出射光がスリーブ５に開けられた空気層８を通り、集光用レンズ３にて集光され、受光素子２の受光面へと光結合されている。即ち、従来の光受信モジュールでは、光結合光路において光コネクタフェルール端面（コア屈折率＝１．５）とスリーブ端面に空気層（屈折率＝１）を介して光結合される構造となっていた。
【０００４】
ところで、近年、光通信においては長距離、大容量化が進み、光受信モジュールに対してノイズ低減が強く要求されている。しかし、従来、ノイズ原因の光受信モジュールからの光反射が光ファイバーに戻り、光通信の最小受信感度特性を劣化させる問題があった。つまり、従来の光受信モジュールにおいては、光コネクタフェルール端面と光スリーブ間に空気層８が存在していため、反射特性，（Ｒ＝（ｎ１−ｎ２）２／（ｎ１＋ｎ２）２＝０．４）光パワーで１４ｄＢの光反射が常に存在していた。
【０００５】
一方、光送信モジュールとしては、従来、例えば図５に示す構造のものが知られている。なお、図４と同部材は同符番を付して説明を省略する。  
図中の符番１１は、ステム１の上（図中右側）に取り付けられた筒状体１３に取り付けられた窓キャップを示す。また、前記筒状体１３及び窓キャップ１１に囲まれたステム１上には発光素子１４がマウントされている。なお、図中の符番１２は、スリーブ５の大径部５ａに形成された、空気層８の下部側に位置する集光用レンズを示す。
【０００６】
こうした光送信モジュールにおいて、発光素子１４からの発光光が前記集光用レンズ１２により集光され、上記受信モジュールと同様、空気層８を介して光コネクタフェルール７の端面に光結合されている。また、図中の符番１１は、発光素子１４と集光用レンズ１２間に設けられた透過率３０〜６０％の窓キャップ１１を示し、低光結合化を行うことで光出力の不安定化の抑制をするために設けられている。ところで、近年、光通信において長距離化が進み、光送信モジュールに対して高光出力化が強く要求される。しかし、従来の光送信モジュールによれば、集光用レンズ１２により集光された発光光コネクタフェルール７の端面に光結合されるため、上記反射特性から１４ｄＢの反射光が発光素子１４に戻ってしまう問題がある。そのため、この戻り光と光通信に用いられる光半導体レーザが共振を起こしてしまい、光出力が安定しない問題の原因になっていた。この問題は、上述したように窓キャップ１１を設けてもまだ十分でなかった。
【０００７】
従来、主に光通信に用いられ、半導体光素子と光ファイバとを光学的に接続する光モジュールとしては、例えば特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００４−２０８５１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は従来の課題を解決するためになされたもので、スリーブの屈折率が光ファイバーの屈折率と略同じものを使用するとともに、光コネクタフェルール端面とスリーブ端面を密着させ、更にスリーブ端面を半球状もしくは斜めにすることにより、受光素子からの光反射が光ファイバーへ戻るのを抑制して、光通信の最小受光感度特性の劣化を低減しえる光受信モジュールを提供することを目的とする。
【０００９】
また、光受信モジュールと同様な構成を採用することにより、光路中の屈折率差に起因して発生する発光素子への戻り光を低減して、高出力、安定化出力の光送信モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願第１の発明に係る光受信モジュールは、受光素子と、光信号を増幅するＩＣがマウントされたステムと、光を集光するレンズと、光ファイバーコネクタの受光側フェルールを保持するスリーブとを具備する光受信モジュールにおいて、前記スリーブの屈折率が光ファイバーコアの屈折率と実質的に同じであり、受信側光ファイバー受信側端面コア部と前記スリーブとが密着しており、かつスリーブの光出射部端面が半球状かもしくは該光出射部端面が光素子受光面に対して４〜１２度傾斜していることを特徴とする。
【００１１】
本願第２の発明に係る光送信モジュールは、光発光素子と、モニター受光素子がマウントされたステムと、光を集光するレンズと、光ファイバーコネクタの発光側フェルールを保持するスリーブとを具備する光送信モジュールにおいて、前記スリーブの屈折率が光ファイバーコアの屈折率と実質的に同じであり、送信側光ファイバー送信側端面コア部と前記スリーブとが密着しており、かつスリーブの光入射部端面が半球状かもしくは該光入射部端面が光素子発光面に対して４〜１２度傾斜していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本願第１の発明の光受信モジュールにおいては、屈折率差により発生する戻り光と出射面にて発生する戻り光の方向を変えることができるため、光通信の最小受信感度特性の劣化を低減させることができる。
【００１３】
本願第２の発明の光送信モジュールにおいては、光半導体レーザの共振を低減でき、かつ光路中の屈折率差により発生する発光素子への戻り光を低減することで、高出、安定光出力の光送信モジュールが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明について更に詳しく説明する。  
本発明の光受信モジュール及び光送信モジュールは、下記の（１）〜（３）点を共通としている。  
（１）スリーブの屈折率が光ファイバーの屈折率と実質的に同じであること。  
（２）光ファイバーの端面コア部とスリーブとが密着していること。  
（３）スリーブの光素子（受光素子又は発光素子）側のスリーブ端面が半球状又は４〜１２度に傾斜していること。
【００１５】
上記（１）において、スリーブの材質としては、例えば日本ゼオン株式会社製の商品名：ゼオネックス、あるいは同社の商品名：ゼオノア、ＳＯＬＶＡＹ  ＡＤＯＶＡＮＣＥＤ  ＰＯＬＹＭＥＲＳ社製の商品名：ユーデルが挙げられる。このスリーブの屈折率は、光ファイバーの屈折率と実質的に同じ約１．５である。上記（３）において、スリーブ端面の傾斜角を上記のように設定するのは、次の理由による。光受信モジュールの場合、４度未満では光ファイバー側に戻り光として入射してしまうためである。また、１２度を超える大きな角度となると、出射光も大きな角度で出射されるため、位置的に制限があるステム上に受光素子を配置できなくなるためである。一方、光送信モジュールの場合、４度未満では戻り光が発光光と共振してしまうためであり、１２度を超えると発光光を光ファイバーに入射しにくくなるためである。
【００１６】
次に、本発明の具体的な実施の形態について説明する。  
（第１の実施形態）  
図１を参照する。図中の符番２１はステムである。このステム２１上には、受光素子２２と光信号を増幅する増幅用ＩＣ（図示せず）がマウントされている。この受光素子２２は、窓キャップ２４を備えた外囲器２９により気密に封止されている。前記ステム２１上には、受光素子側の外径が大きい大径部２３ａと、反対側でかつ大径部２３ａと一体の外径が小さい小径部２３ｂからなるスリーブ２３が設けられている。ここで、大径部２３ａは前記外囲器２９を覆い、小径部２３ｂの内側即ち挿入穴３０には小径部２３ｂの軸方向にファイバコア２５を有する光コネクタフェルール２６が挿入できるようになっている。また、前記スリーブ２３の屈折率は、前記ファイバコア２５の屈折率と略同等（１．５）の材質の樹脂（商品名：ゼオネックス、日本ゼオン株式会社製）から構成されている。
【００１７】
前記スリーブ２３の光出射部端面は、前記受光素子２２の真上（図中の右側）に位置し、半球状の集光用レンズ２８になっている。また、光ファイバーの受信側端面コア部（光コネクターフェルール先端）と前記スリーブ２３とが密着している。なお、図中の符番３４は、受光素子２２等に接続されたリードを示す。
【００１８】
第１の実施形態の光受信モジュールによれば、スリーブ２３の屈折率がファイバコア２５の屈折率と略同等（１．５）の材質からなるとともに、光コネクタフェルール２６を挿入しコネクタ先端がスリーブ内面Ｓに密着できる挿入穴３０を設けることにより、出射面までの間に空気やその他の屈折率の異なる層を持たない構成であるため、光路中の屈折率差により発生する光ファイバーへの戻り光を低減できる。また、スリーブ出射端面を半球状の集光用レンズ２８とすることにより、スリーブ出射端面にて発生する反射光の方向を変えることができるので、光ファイバーへの戻り光を更に低減することができる。
【００１９】
（第２の実施形態）  
本実施態様に係る光受信モジュールについて、図２を参照して説明する。但し、図１と同部材は同符番を付して説明を省略する。図中の符番３１は外囲器２９に設けられた球状の集光用レンズである。また、図２中の符番３２はスリーブ出射端面で、スリーブ２３の挿入穴３０の内面（底面）Ｓに対して４〜１２度（θ）傾斜している。なお、図中の符番３４は、発光素子２２等に接続されたリードを示す。
【００２０】
第２の実施形態の光受信モジュールによれば、第１の実施形態と同様に、光路中の屈折率差により発生する光ファイバーへの戻り光を低減できる。また、スリーブ出射端面を４〜１２度傾斜させることにより、スリーブ出射端面にて発生する反射光の方向を変えることができるため、光ファイバーへの戻り光をさらに低減できる。
【００２１】
（第３の実施形態）  
本実施態様に係る光送信モジュールについて、図３を参照して説明する。但し、図１と同部材は同符番を付して説明を省略する。図中の符番３３はスリーブ入射端面で、第２の実施態様と同様、スリーブ２３の内面Ｓに対して４〜１２°（θ）傾斜している。ステム２１上には、発光素子３５と光信号を増幅する増幅用ＩＣ（図示せず）がマウントされている。
【００２２】
第３の実施形態の光送信モジュールによれば、発光光に対し４〜１２度の斜めのスリーブ入射端面３３が形成された構成となっているので、発光光がスリーブ入射端面３３で反射するが、角度が変わるため発光素子３５への戻り光が減少するため、発光素子３５の共振を低減することができる。また、ファイバコア２５と略同等の屈折率を有したスリーブ２３から光ファイバー先端がスリーブ面に密着できる挿入穴３０を通り、光コネクタフェルール２６までの間に空気やその他の屈折率の異なる層を持たない構成であるため、光路中の屈折率差により発生する光ファイバーへの戻り光を低減できる。
【００２３】
上記第１、第２の実施形態及び従来のモジュールにおける光ファイバーへの戻り光を調べたところ、従来のモジュールが−１４ｄＢであるのに対し、第１・第２の実施形態によるモジュールの戻り光は夫々−３５ｄＢであった。また、第３の実施形態及び従来のモジュールの場合について電流と光出力との関係を調べたところ、従来（図４、図５）は夫々光出力がやや不安定（図６参照）、光出力が不安定（図７参照）であったが、第３の実施形態のモジュールの場合、光出力が安定であることがわかった（図８参照）。これにより、本発明に係るモジュールが従来のモジュールに比べて優れていることがわかった。
【００２４】
以上詳述したように本発明によれば、スリーブの屈折率が光ファイバーの屈折率と略同じものを使用するとともに、光コネクタフェルール端面とスリーブ端面を密着させ、更にスリーブ端面を半球状もしくは斜めにすることにより、受光素子からの光反射が光ファイバーへ戻るのを抑制して、光通信の最小受光感度特性の劣化を低減しえる光受信モジュールを提供できる。
【００２５】
また、本発明によれば、光受信モジュールと同様な構成を採用することにより、光路中の屈折率差に起因して発生する発光素子への戻り光を低減して、高出力、安定化出力の光送信モジュールを提供できる。
【００２６】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具現化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光受信モジュールの断面図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る光受信モジュールの断面図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る光送信モジュールの断面図。
【図４】従来の光受信モジュールの断面図。
【図５】従来の光送信モジュールの断面図。
【図６】従来の光受信モジュールによる光出力特性図。
【図７】従来の光送信モジュールによる光出力特性図。
【図８】本発明の第３の実施形態による光出力特性図。
【符号の説明】
【００２８】
２１…ステム、２２…受光素子、２３…スリーブ、２３ａ…大径部、２３ｂ…小径部、２５…ファイバコア、２６…光コネクタフェルール、２８…集光用レンズ、２９…外囲器、３０…挿入穴、３１…集光用レンズ、３２…スリーブ出射端面、３３…スリーブ入射端面、３４，３６…リード、３５…発光素子。
【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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【図８】
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