(57)【要約】  基板と、基板上に配置されている１つまたは複数の光学素子とを含む、屈曲型光学モジュールが提供される。１つまたは複数の光学素子を駆動するための集積回路（ＩＣ）デバイスが、基板上に配置されている。１本または複数の光ファイバが、１つまたは複数の光学素子と光学連通している。光学ベンチが、基板に取り付けられており、上面上に第１の湾曲面を有する。カバーブロックが、光学ベンチに取り付けられており、底面上に第２の湾曲面を有する。１本または複数の光ファイバが、光学ベンチの前記第１の湾曲面とカバーブロックの第２の湾曲面との間で湾曲して延伸する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈曲型光学モジュールであって、
基板と、
前記基板上に配置されている１つまたは複数の光学素子と、
前記１つまたは複数の光学素子を駆動するための、前記基板上に配置されている集積回路（ＩＣ）デバイスと、
前記１つまたは複数の光学素子と光学連通している１本または複数の光ファイバと、
前記基板に取り付けられており、上面上に第１の湾曲面を有する光学ベンチと、
前記光学ベンチに取り付けられており、底面上に第２の湾曲面を有するカバーと
を備え、
前記１本または複数の光ファイバは、前記光学ベンチの前記第１の湾曲面と前記カバーブロックの前記第２の湾曲面との間で湾曲して延伸する、屈曲型光学モジュール。
【請求項２】
前記光学ベンチはブロック形状を含み、前記カバーはΓ形状を含む、請求項１に記載の屈曲型光学モジュール。
【請求項３】
前記光学ベンチは、
前記１本または複数の光ファイバが挿入され、着座される着座溝と、
それぞれが前記１本または複数の光ファイバに対応して設けられる１つまたは複数のレンズを含むレンズユニットと、
前記光学ベンチの前記第１の湾曲面を形成するために、前記着座溝と前記レンズユニットとの間に延伸する第１の屈曲部と
を備える、請求項１に記載の屈曲型光学モジュール。
【請求項４】
前記カバーは、
前記カバーの底面上に形成されており、前記光学ベンチの前記着座溝に対応して突出する保持部と、
前記保持部から延伸し、前記第２の湾曲面を形成するために前記第１の屈曲部に対応して湾曲する第２の屈曲部と
を備え、
前記１本または複数の光ファイバは前記第１の湾曲面と前記第２の湾曲面との間の間隙に沿って屈曲する、請求項３に記載の屈曲型光学モジュール。
【請求項５】
前記カバーは、前記保持部を通じて形成された、前記第１の湾曲面と前記第２の湾曲面との間の前記間隙へと延伸する注入ポートをさらに備える、請求項４に記載の屈曲型光学モジュール。
【請求項６】
前記光学ベンチと位置合わせさせるために前記基板上に形成されている１つまたは複数の参照マークをさらに備える、請求項１に記載の屈曲型光学モジュール。
【請求項７】
前記カバーの前記保持部は、それぞれ前記１本または複数の光ファイバに対応して形成される１つまたは複数の∧形状または∩形状の溝を備える、請求項４に記載の屈曲型光学モジュール。
【請求項８】
前記第１の屈曲部の曲率半径は、前記光ファイバのうちの１本または複数の各々の最小曲げ半径以上である、請求項４に記載の屈曲型光学モジュール。
【請求項９】
前記第２の屈曲部の曲率半径は、前記第１の屈曲部の曲率半径以上である、請求項８に記載の屈曲型光学モジュール。
【請求項１０】
前記第１の屈曲部は、約０．５ｍｍ以上の長さを有し、前記レンズユニットに隣接する直線領域を備える、請求項３に記載の屈曲型光学モジュール。
【請求項１１】
前記第２の屈曲部は、約０．５ｍｍ以上の長さを有し、前記レンズユニットに隣接する直線領域を備える、請求項４に記載の屈曲型光学モジュール。
【請求項１２】
前記カバーは、１つまたは複数のフック形状の固定ポートをさらに備え、
前記光学ベンチは、前記１つまたは複数の固定ポートに係合するように形成されている１つまたは複数の固定溝を備える、請求項１に記載の屈曲型光学モジュール。
【請求項１３】
前記第１の湾曲面と前記第２の湾曲面との間の前記間隙は、前記レンズユニットに隣接する一方の端部分から、前記光学ベンチの前記着座溝に隣接する他方の端部へとテーパ状になっている、請求項４に記載の屈曲型光学モジュール。
【請求項１４】
前記１本または複数の光ファイバは、前記１本または複数の光ファイバの長さ方向に対して直交する面から傾いている切断面を有する、請求項１３に記載の屈曲型光学モジュール。
【請求項１５】
前記光ファイバの前記切断面は、それぞれ前記レンズユニットの前記１つまたは複数のレンズと完全に接触している、請求項１４に記載の屈曲型光学モジュール。
【請求項１６】
上面を有する基板を提供することであって、前記基板の上で、１つまたは複数の光学素子および集積回路（ＩＣ）デバイスが配置されるべき位置に配線が印刷され、前記光学ベンチの位置合わせのための１つまたは複数の参照マークが形成される、基板を提供することと、
前記１つまたは複数の光学素子および前記ＩＣデバイスを、前記基板上に取り付けることと、
光学ベンチを、前記１つまたは複数の参照マークに基づいて、前記基板上で位置合わせし、設置することであって、前記光学ベンチは、着座溝と、前記着座溝から前記１つまたは複数の光学素子に向かって湾曲して延伸する第１の屈曲部とを備える、位置合わせし、設置することと、
カバーを前記光学ベンチに結合することであって、前記カバーは、保持部と、前記第１の屈曲部に対応して湾曲する第２の屈曲部とを備える、カバーを前記光学ベンチに結合することと、
前記着座溝と前記保持部との間および前記第１の屈曲部と前記第２の屈曲部との間に延伸する間隙に、１本または複数の光ファイバを挿入することと、
接着剤を注入し、前記接着剤を硬化させることと
を含む、屈曲型光学モジュールを製造する方法。
【請求項１７】
前記接着剤は、前記カバー上に形成されている注入ポートを介して注入される、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記接着剤を注入する前に前記１本または複数の光ファイバの各々の光路を調整することをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記光路を調整することは、それぞれ、前記１本または複数の光ファイバの切断面と前記１つまたは複数の光学素子との間に完全な接触を形成するために前記１本または複数の光ファイバを傾斜させることを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記１本または複数の光ファイバの前記切断面は、前記１本または複数の光ファイバの長さ方向に対して直交する面から傾けられる、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、屈曲型光学モジュールおよびこれを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々なマルチメディアサービスが出現するにつれて、ネットワークを介して大量のデータの量を交換する必要性が増大している。特に、高精細（ＨＤ）および超高精細（ＵＨＤ）テレビサービスの導入以来、従来の銅線ベースのデータ送信はその送信容量の限界に達しており、光ファイバベースの信号送信が実世界では新たな主流になっている。電磁干渉の影響を受けず、広帯域送信を可能にする光ファイバは、例えば、ＨＤおよびＵＨＤデジタルビデオブロードキャスティングおよびストリーミングサービスを含む、デジタルメディアデータの大容量送信に広く使用されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
光学モジュールは、光ファイバを介して受信される光信号を電気信号に変換するデータ受信デバイスとして動作し得、または、電気信号を光信号に変換し、光ファイバを介して光信号を送信するデータ送信デバイスとして動作し得る。光学モジュール内の構成要素の間のわずかな不整合が、送信または受信動作中に光信号の損失をもたらす可能性がある。したがって、構成要素の間の適切な位置合わせを保証するように構築および製造される光学モジュールが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
したがって、本開示は、屈曲型光学モジュールおよびこれを製造する方法を提供し、これらは、光学モジュールの構成要素の間の適切な位置合わせを保証する。
【０００５】
本開示の一態様によれば、基板と、基板上に配置されている１つまたは複数の光学素子と、１つまたは複数の光学素子を駆動するための、基板上に配置されている集積回路（ＩＣ）デバイスと、１つまたは複数の光学素子と光学連通している１本または複数の光ファイバと、基板に取り付けられており、上面上に第１の湾曲面を有する光学ベンチと、光学ベンチに取り付けられており、底面上に第２の湾曲面を有するカバーとを含む屈曲型光学モジュールが提供される。１本または複数の光ファイバは、光学ベンチの第１の湾曲面とカバーの第２の湾曲面との間で湾曲して延伸することができる。
【０００６】
光学ベンチはブロック形状であってもよく、カバーはブロック形状、Ｕ字形状、またはＬ字形状であってもよい。
【０００７】
光学ベンチは、１本または複数の光ファイバが挿入され、着座され得る着座溝と、それぞれが１本または複数の光ファイバに対応して設けられる１つまたは複数のレンズを含むレンズユニットと、光学ベンチの第１の湾曲面を形成するために、着座溝とレンズユニットとの間に延伸することができる第１の屈曲部とを含むことができる。
【０００８】
カバーは、カバーの底面上に形成されており、光学ベンチの着座溝に対応して突出する保持部と、保持部から延伸することができ、第２の湾曲面を形成するために第１の屈曲部に対応して湾曲することができる第２の屈曲部とを含むことができる。１本または複数の光ファイバは第１の湾曲面と第２の湾曲面との間の間隙に沿って屈曲することができる。
【０００９】
カバーは、保持部を通じて形成された、第１の湾曲面と第２の湾曲面との間の間隙へと延伸する注入ポートをさらに含むことができる。
【００１０】
屈曲型光学モジュールは、光学ベンチと位置合わせさせるために基板上に形成されている１つまたは複数の参照マークをさらに含むことができる。
【００１１】
カバーの保持部は、それぞれ１本または複数の光ファイバに対応して形成される１つまたは複数の成形溝を含むことができる。成形溝は、三角形または「Ｖ」字形状（例えば、∧形状）、半円形または「Ｕ」字形状（例えば、∩形状）を有してもよい。
【００１２】
第１の屈曲部の曲率半径は、光ファイバのうちの１本または複数の各々の最小曲げ半径以上であってもよい。
【００１３】
第２の屈曲部の曲率半径は、第１の屈曲部の曲率半径以上であってもよい。
【００１４】
第１の屈曲部は、約０．５ｍｍ以上の長さを有し、レンズユニットに隣接する直線領域を含むことができる。
【００１５】
第２の屈曲部は、約０．５ｍｍ以上の長さを有し、レンズユニットに隣接する直線領域を含むことができる。
【００１６】
カバーは、１つまたは複数のフック形状の固定ポートをさらに含むことができる。光学ベンチは、１つまたは複数の固定ポートに係合するように形成されている１つまたは複数の固定溝を含むことができる。
【００１７】
第１の湾曲面と第２の湾曲面との間の間隙は、レンズユニットに隣接する一方の端部分から、光学ベンチの着座溝に隣接する他方の端部へとテーパ状にすることができる。
【００１８】
１本または複数の光ファイバは、１本または複数の光ファイバの長さ方向に対して直交する面から傾いている切断面を有することができる。
【００１９】
光ファイバの切断面は、それぞれレンズユニットの１つまたは複数のレンズと完全に接触することができる。
【００２０】
本開示の別の態様によれば、屈曲型光学モジュール製造する方法が提供される。上面を有する基板が提供され、当該基板の上で、１つまたは複数の光学素子および集積回路（ＩＣ）デバイスが配置されるべき位置に配線を印刷することができ、光学ベンチの位置合わせのための１つまたは複数の参照マークが形成される。１つまたは複数の光学素子およびＩＣデバイスは、配線上に取り付けることができる。光学ベンチが、１つまたは複数の参照マークに基づいて、基板上で位置合わせされ、取り付けられ得る。光学ベンチは、着座溝と、着座溝から１つまたは複数の光学素子に向かって湾曲して延伸する第１の屈曲部とを含むことができる。カバーが、光学ベンチに結合され得る。カバーは、保持部と、第１の屈曲部に対応して湾曲する第２の屈曲部とを含むことができる。着座溝と保持部との間および第１の屈曲部と第２の屈曲部との間に延伸する間隙に、１本または複数の光ファイバを挿入することができる。接着剤が注入および硬化され得る。
【００２１】
接着剤は、カバー上に形成されている注入ポートを介して注入することができる。
【００２２】
方法は、接着剤を注入する前に１本または複数の光ファイバの各々の光路を調整することをさらに含むことができる。
【００２３】
光路を調整することは、それぞれ、１本または複数の光ファイバの切断面と１つまたは複数の光学素子との間に完全な接触を形成するために１本または複数の光ファイバを傾斜させることを含むことができる。
【００２４】
１本または複数の光ファイバの切断面は、１本または複数の光ファイバの長さ方向に対して直交する面から傾けることができる。
【００２５】
本開示のさらなる理解を与えるために含まれており、本明細書に組み込まれるとともにその一部を構成する添付の図面は、本開示の実施形態を示し、詳細な説明とともに、本開示の原理を説明する役割を果たす。本開示および本開示を実践することができる様々な方法の基本的な理解に必要であり得る分を超えて、より詳細に本開示の構造的詳細を示すことは企図されていない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本開示の原理に従って構成されている、光学モジュールの一例の分解斜視図である。
【図２】図１の光学モジュールの光学ベンチの透過斜視図である。
【図３】図１の光学モジュールの光学ベンチの底面斜視図である。
【図４】図１の光学モジュールのカバーの側面図である。
【図５】図１の光学モジュールのカバーの斜視図である。
【図６】図１の光学モジュールのカバーの底面斜視図である。
【図７】互いに接続されている図１の光学ベンチおよびカバーの側面断面図である。
【図８】互いに接続されている図１の光学ベンチおよびカバーの部分側面断面図である。
【図９】図１の光学モジュールの結合状態を示す断面図である。
【図１０】本開示の原理に従って構築されている光学ベンチの別の例の透過斜視図である。
【図１１】本開示の原理に従って構築されているカバーの別の例の底面斜視図である。
【図１２】図１の光学ベンチ上に着座している傾斜切断面を有する光ファイバを概略的に示す図である。
【図１３】図１０の光学ベンチ上に着座している傾斜切断面を有する光ファイバを概略的に示す図である。
【図１４】光学モジュール上に着座した光ファイバを示す透過正面図である。
【図１５】ポリマー光ファイバの各々の曲げ半径に対する、ポリマー光ファイバの屈曲によって引き起こされる光の損失を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本開示は、以下の詳細な説明においてさらに説明される。
【００２８】
本開示ならびにその様々な特徴および利点の詳細が、非限定的な実施形態および例を参照することによってより十分に説明される。当該実施形態および例は、添付の図面に記載および／または図解され、以下の説明において詳述される。図面に示されている特徴は必ずしも原寸に比例して描かれてはおらず、１つの実施形態の特徴は、たとえ本明細書において明示的に記載されていない場合であっても、当業者が理解するように他の実施形態によって利用されてもよいことに留意されたい。周知の構成要素および処理技法の記述は、本開示の実施形態を不必要にあいまいにしないように、省かれている場合がある。本明細書において使用されている例は、本開示が実践され得る方法の理解を促進し、さらに当業者が本開示の実施形態を実践することを可能にするようにのみ意図されている。したがって、本明細書における例および実施形態は、本開示の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。その上、同様の参照番号は、図面のいくつかのビュー全体を通じて同様の部分を表すことに留意されたい。
【００２９】
図１は、本開示の原理に従って構成されている、光学モジュールの一例の分解斜視図である。
【００３０】
図１に示すように、光学モジュールは、例えば、基板１００、１つまたは複数の光学素子１１０、１本または複数の光ファイバ２００、光学ベンチ３００、カバー４００などを含むことができる。光学素子１１０は、基板１００の上（および／または中）に配置することができる。光ファイバ２００は、光学素子１１０と光通信することができ、光ファイバ２００は、光学ベンチ３００に接続することができる。光学ベンチ３００は、光学素子１１０と光ファイバ２００との間の光学連通に対応することができる。カバー４００は光学ベンチ３００を被覆することができる。
【００３１】
光ファイバ２００は、例えば、ガラス光ファイバ、ポリマー光ファイバなどから形成されてもよい。ポリマー光ファイバは、容易に接続可能かつ使用可能とすることができ、結果、設置コストを低減することができる。ポリマー光ファイバは、例えば、約１００ｍ以下であり得るネットワーク用途のような、短距離用途に使用することができる。ポリマー光ファイバは、ガラス光ファイバと比較してより柔軟であり得、したがって、より緊密な曲げ半径に耐えることが可能であり得る。より緊密な曲げ半径は、住宅およびオフィスビル内に配線を設置することをより容易にすることができる。光ファイバ２００は、例えば、互いに組み合わされた光ファイバおよび同軸ケーブルを含むハイブリッドケーブルであってもよい。ハイブリッドケーブルは、光学／電力の組み合わせ、光学／ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）の組み合わせ（例えば、シールドなしツイストペア／箔シールドありツイストペア（ＵＴＰ／ＦＴＰ））などのためのものであってもよい。
【００３２】
図示のように、基板１００は、例えば、基板１００の上面上に、光学素子１１０、光学素子１１０を駆動するための集積回路（ＩＣ）デバイス１２０、および、それに接続される要素を位置合わせおよび／または配列するための参照マーク１３０を含むことができる。基板１００は、例えば、プリント回路基板（ＰＣＢ）をであってもよい。光学素子１１０をＩＣデバイス１２０および参照マーク１３０に結合するための配線を、製造時に基板１００上（および／または中）に印刷することができる。光学ベンチ３００を固定するための脚部３６０（図２に示す）が中に挿入される脚部挿入孔１４０を、基板１００内に形成することができる。光学素子１１０は、光学モジュールが光送信機であるときは発光素子であってもよい。光学素子１１０は、光学モジュールが光受信機であるときは光検出器であってもよい。レーザダイオードが発光素子として使用されてもよく、フォトダイオードが光検出器として使用されてもよい。光ファイバ２００の数に応じて、１つまたは複数の光学素子を、光学素子１１０として使用することができる。
【００３３】
テープスロット形状の光ファイバが、例えば、４本の光ファイバ２００を結合することによって形成されてもよい。テープスロット形状の光ファイバが利用されるとき、４つの光学素子１１０が、光ファイバコアの間の分離に対応する距離だけ分離されて配置されてもよい。
【００３４】
ＩＣデバイス１２０は、光学素子１１０を駆動するための回路であってもよい。光学素子１１０に入力される電気信号に従って光学素子１１０が光を放出することができるように、ＩＣデバイス１２０に信号を印加することができ、または、ＩＣデバイス１２０は、検出された光信号を電気信号として出力することができる。
【００３５】
図１を参照すると、例えば銅線を含むハイブリッドケーブルが１本または複数の光ファイバ２００に結合されるべきであるとき、基板１００の底面上にレセプタクル５１０を設置することができる。レセプタクル５１０は、銅ケーブル５３０を接続するかまたは一体的に形成することができるコネクタ５２０を受け入れ、保持するように構成することができる。
【００３６】
参照マーク１３０が、基板１００上に設けられ得、光学素子１１０および光ファイバ２００が不整合にならないように、光学ベンチ３００を正確に配置することができる参照点としての役割を果たすことができる。光学素子１１０および光学ベンチ３００の光学ユニット３２０の位置決めは、光学素子１１０と光ファイバ２００との間の効率的な光送信のために正確である必要があり得る。したがって、光学ベンチ３００および基板１００は、厳密に正確な位置において互いに結合される必要があり得る。要素が、例えば、ピックアンドプレース機器（図示せず）などを使用してＰＣＢ基板１００上に配置されているとき、要素は、参照マーク１３０をチェックすることによって、正確な位置に配置することができる。少なくとも１つの、好ましくは２つ以上の参照マーク１３０を、基板１００上に形成することができる。参照マーク１３０は、参照マーク１３０の間に光学素子１１０が配置されている状態で、光学素子１１０のものと同じ軸上に配置することができる。基板１００上の参照マーク１３０は、光学素子１１０およびＩＣデバイス１２０の配線パターンの形成と同時に形成することができる。例えば、基準マークが、参照マーク１３０として使用されてもよい。参照マーク１３０は、ガラスエポキシＰＣＢの場合は約５０μｍの精度で形成することができ、または、セラミックＰＣＢの場合は約１０μｍの精度で形成することができる。光学ベンチ３００の参照マーク１３０は、例えば、マスク（図示せず）を使用した金属堆積工程によって、マイクロメートル未満の精度で形成することができる。
【００３７】
図２は、本開示の原理による光学ベンチ３００の一例の透過斜視図であり、図３は、光学ベンチ３００の底面斜視図である。
【００３８】
図４は、本開示の原理によるカバー４００の一例の側面図であり、図５は、カバー４００の斜視図であり、図６は、カバー４００の底面斜視図である。
【００３９】
図７および図８は、光ファイバ２００が光学ベンチ３００中に挿入されている、互いに結合されている、基板１００に取り付けられた光学ベンチ３００およびカバー４００を示す。
【００４０】
図２および図３を参照すると、光学ベンチ３００は、ベンチ本体３１０と、光学素子１１０と光ファイバ２００との間で光を集中させるレンズユニット３４０と、光ファイバ２００が着座する着座溝３２０と、着座溝３２０から下向き方向に湾曲面を形成する第１の屈曲部３３０と、着座溝３２０の対向する（例えば、右および左の）側面に形成される側壁部分３５０と、光学ベンチ３００を基板１００に取り付けるのに使用することができる脚部３６０とを含むことができる。光ファイバ２００が着座する着座溝３２０は、ベンチ本体３１０の長さ方向に対して中央の領域に形成することができる。ベンチ本体３１０は、例えば、ブロック形状を有してもよい。
【００４１】
着座溝３２０の幅は、中に挿入されるべき光ファイバ２００の集約幅に対応するように設定することができる。例えば、４本の光ファイバ２００を平行に結合することによって得られるテープスロット形状の光ファイバが使用されるとき、着座溝３２０の幅は、光ファイバ２００の各々の直径に４を乗算し、それにマージンを加算することによって得ることができる。適切なマージンは、光ファイバ２００を着座溝３２０内に挿入することができ、着座後は容易に動かないようにすることができるように選択することができる。着座溝３２０の深さは、光ファイバ２００の直径よりも大きくすることができる。着座溝３２０の深さは、代替的に、光ファイバ２００の直径未満であってもよく、または、それに実質的に等しくてもよい。
【００４２】
光ファイバ２００を中に挿入することができる挿入ポート３２１を、テーパ状側面を有するように形成することができる。着座溝３２０の壁面を形成する側壁部分３５０は、例えば、着座溝３２０の対向する（例えば、右および左）側面に形成することができる。カバー４００を固定することができる１つまたは複数の固定溝３５１を、側壁部分３５０の１つまたは複数の外面上に形成することができる。レンズユニット３４０は、例えば、挿入された光ファイバ２００が屈曲された後に光ファイバ２００の端部が配置される位置に形成することができる。レンズユニット３４０は、例えば、第１の屈曲部３３０の端部から基板１００に対して水平に突出するレンズ基部３４２（図３に示す）と、１つまたは複数のレンズ３４１とを含むことができ、１つまたは複数のレンズ３４１は、１つまたは複数のレンズ３４１の端部が光学素子１１０に面する位置において１つまたは複数の光ファイバ２００に対応するように、レンズ基部３４２の底面上に形成される。レンズユニット３４０は、最高の受光効率を保証することができる、それらの間の間隙によって、光学素子１１０から離間することができる。集中させるために、レンズユニット３４０を構成するレンズとして凸レンズが使用されてもよい。
【００４３】
第１の屈曲部３３０は、湾曲面の形態で、着座溝３２０とレンズユニット３４０の端部を接続することができ、結果、光ファイバ２００は、下側ベンチ本体３１０の底面上に形成されるレンズユニット３４０を使用して、光学素子１１０と光学連通するように屈曲することができる。第１の屈曲部３３０の湾曲面は、光ファイバ２００の最小曲げ半径に対応する曲げ半径を有することができる。光ファイバ２００の最小曲げ半径は、例えば、光ファイバのタイプ、光ファイバの直径などに応じて決まり得る。ポリマー光ファイバは、ガラス光ファイバの３０倍小さいヤング率値を有することができるため、ポリマー光ファイバの最小曲げ半径は、同じ直径のガラス光ファイバよりもはるかに小さいものであり得る。最小曲げ半径は、光ファイバの全直径に線形比例し得る。第１の屈曲部３３０は、光ファイバ２００の最小曲げ半径以上の湾曲を有して形成することができる。
【００４４】
図１５は、ポリマー光ファイバの各々の曲げ半径に対する、ポリマー光ファイバの屈曲によって引き起こされる光の損失を示すグラフである。図示されているように、各々が４００μｍの直径を有するポリマー光ファイバの場合、３．５ｄＢ以上の光の損失が、２．５ｍｍ以下の曲げ半径において生じる。第１の屈曲部３３０が３ｍｍ以上の半径を有して形成されるとき、各々が約２．８ｍｍ以上の曲げ半径を有する光ファイバを挿入することができる。したがって、例えば、光の損失が、光路を変化させる反射器またはプリズムにおいて生じる光の損失よりも小さい光ファイバを通じて約９０度だけ光路を変化させることができる。
【００４５】
図７に示すように、第１の屈曲部３３０は、第１の屈曲部３３０がレンズユニット３４０に接続される位置において、直線区画ｄを含むことができる。直線区画ｄは、例えば、約０．５ｍｍ以上に設定することができる。直線区画ｄに起因して、光ファイバ２００の切断面は、水平方向においてレンズユニット３４０のレンズ基部３４２に接触することができる。
【００４６】
その一方で、脚部３６０は、光学ベンチ３００を基板１００に取り付けるために使用することができる。脚部３６０は、脚部挿入孔１４０の位置に対応する位置において、光学ベンチ３００の底面上に、例えば、ピラー、ピン、ロッドなどの形態で形成することができる。脚部３６０を脚部挿入孔１４０に挿入することによって、光結合に適した位置においてより精密に、光学ベンチ３００を基板１００に取り付けることができる。
【００４７】
図４、図５および図６に示すように、カバー４００はカバー本体４１０を含む。カバー本体４１０は、ブロック形状、「Ｕ」字形状、「Ｌ」字形状、または、光学ベンチ３００の上面に対応し、それを通じてカバー４００を当該上面に結合することができる任意の他の形状を有することができる。カバー本体４１０は、光学ベンチ３００の着座溝３２０に対応する位置において、本体４１０の底面を突出させることによって光ファイバ２００を保持することができる保持部（またはリテーナ）４２０と、接着剤を注入することができる注入ポート４５０（図５に示す）と、保持部４２０から延伸し、第１の屈曲部３３０の湾曲面に沿って屈曲される光ファイバ２００を保持するために第１の屈曲部３３０に対応する湾曲面として形成されている第２の屈曲部４３０と、保持部４２０の対向する（例えば、右および左）側面に形成されている側底部４４０（図６に示す）とを含むことができる。
【００４８】
保持部４２０は、着座溝３２０上に配置されるために、着座溝３２０の幅と同じ幅を有するように形成することができる。図示されていないが、保持部４２０は、光ファイバ２００の長さ方向における光ファイバ２００の数にその数が対応することができる、複数の溝を含むことができる。溝は、三角形、「Ｖ」字形状（例えば、∧形状）、半円形、「Ｕ」字形状（例えば、∩形状）などを有してもよい。保持部４２０の底面の高さは、光ファイバ２００が各々、複数の溝内に保持されるように、設定することができる。
【００４９】
図６に示すように、保持部４２０の底面は、側底部４４０の各々の底面よりも低くすることができ、結果、保持部４２０を、着座溝３２０内に、かつ、光学ベンチ３００の側壁部分３５０の間に挿入し、嵌合することができる。
【００５０】
図５に示すように、注入ポート４５０は、カバー４１０の上面から、当該上面を通じて、かつ、保持部４２０を通じて延伸するように形成することができる。注入ポート４５０は、保持部４２０の幅と同じ幅を有するように形成することができる。着座溝３２０と保持部４２０との間の空間に挿入される光ファイバ２００が光学ベンチ３００およびカバー４００に固定されて、動かないようにすることができるように、例えば、エポキシなどのような接着剤を、注入ポート４５０を通じて注入することができる。注入される接着剤は、毛細管作用に起因して、光ファイバ２００の間および周り、ならびに、光ファイバ２００および保持部４２０の間および周りで移動することができる。注入ポート４５０の入口は、下側位置においてテーパ状になるように形成することができる。
【００５１】
カバー本体４１０は、本体４１０の側面の端部から延伸することができる固定ポート４４１を含むことができる。固定ポート４４１は、光学ベンチ３００の固定溝３５１に対応する位置に形成することができ、結果、カバー４００と光学ベンチ３００との間の結合を補強することができる。固定ポート４４１は、例えばフックなどの形態に形成されてもよい。
【００５２】
第２の屈曲部４３０は、保持部４２０の端部から延伸することができ、第１の屈曲部３３０に対応する形状を有する湾曲面として構成することができる。第１の屈曲部３３０および第２の屈曲部４３０は、それらの間に、光ファイバ２００が挿入される間隙を有するように設定することができる（図７に示す）。第２の屈曲部４３０は、第１の屈曲部３３０の湾曲以上の湾曲を有して形成することができる。光ファイバ２００が、例えば、約４００μｍの直径を各々が有するポリマー光ファイバであるとき、第２の屈曲部の曲げ半径は、約３．５ｍｍ以上であってもよい。
【００５３】
図７に示すように、第１の屈曲部３３０の直線区画ｄと同様に、第２の屈曲部４３０は、その底端部に直線領域を含むことができ、結果、光ファイバ２００を、直線領域内の設定高さまで、直線形態に維持することができる。直線領域に起因して、光ファイバ２００の切断面（または端面）は、直線区画ｄとともに、水平方向においてレンズユニット３４０のレンズ基部３４２に接触することができる。
【００５４】
図９は、図１の光学モジュールの結合状態を示す断面図である。本開示の原理に従って光学モジュールを製造する方法を、図９を参照しながら説明する。
【００５５】
最初に、光学素子１１０およびＩＣデバイス１２０が配置されることになる位置において、基板（またはＰＣＢ）１００の上（および／または中）に配線を印刷することができる。１つまたは複数の、好ましくは２つ以上の参照マーク１３０を、この時点で配線とともに印刷することができる。光学素子１１０およびＩＣデバイス１２０は、例えば、ピックアンドプレース機器（図示せず）などを使用して、参照マーク１３０に基づいて配線に結合することができる。
【００５６】
次に、例えば、ピックアンドプレースデバイスなどを使用して、参照マーク１３０に基づいて、光学ベンチ３００を配置することができる。光学ベンチ３００の脚部３６０を、脚部挿入孔１４０内に位置合わせして挿入することができる。固定力を増大させるために、脚部３６０が接着剤でコーティングされた後に、脚部３６０を脚部挿入孔１４０に挿入して結合することができる。光学ベンチ３００の位置合わせは、参照マーク１３０に基づいて実施することができる。これによって、脚部挿入孔１４０が基板１００に形成されるときに許容誤差に起因する位置合わせ誤差を防止することができるため、脚部挿入孔１４０と脚部３６０との結合のみによって実施される位置合わせと比較して、位置合わせ正確度を劇的に改善することができる。
【００５７】
次に、カバー４００を光学ベンチ３００に結合することができる。固定ポート４４１を固定溝３５１内に挿入することができ、結果、固定力が増大する。フック構造が利用されるとき、ワンタッチ結合が可能であり得る。光学ベンチ３００の脚部３６０が基板１００の脚部挿入孔１４０内に挿入され、光学ベンチ３００の位置合わせが参照マーク３００に基づいて実施されると、光学素子１１０を、光学ベンチ３００のレンズ３４１に面するように配置することができる。
【００５８】
次に、光ファイバ２００を、着座溝３２０と保持部４２０との間の空間内に挿入することができる。保持部４２０と着座溝３２０との間の空間内に光ファイバ２００が挿入されると、光ファイバ２００は、第１の屈曲部３３０および第２の屈曲部４３０の湾曲面に沿って屈曲することができ、光ファイバ２００の切断面（または端面）が、レンズユニット３４０のレンズ基部３４２に接触することができる。図７に示すように、第１の屈曲部３３０および第２の屈曲部４３０の直線区画ｄに起因して、光ファイバ２００の切断面は、光ファイバ２００の長さ方向に対して直角にレンズ基部３４２に接触し、結果、光ファイバ２００の切断面は、レンズ基部３４２と平行に接触することができる。これによって、光の損失を低減することができる。図８に示すように、マージンαに起因して、第１の屈曲部３３０と第２の屈曲部４３０との間の空間内に挿入される光ファイバ２００は各々、第１の屈曲部３３０および第２の屈曲部４３０の湾曲面の半径よりも小さい半径を有することができる。マージンが２０μｍ以下になるように設定され、第１の屈曲部３３０および第２の屈曲部４３０が光ファイバ２００の最小曲げ半径以上になるように設定されるとき、光ファイバ２００は各々、最小曲げ半径＋マージン以上の曲げ半径を有することができる。
【００５９】
光ファイバ２００の切断面が、例えば、治具などを使用してレンズ基部３４２に接触して固定された後、注入ポート４５０を通じて接着剤を注入することができる。接着剤が硬化した後、光ファイバ２００は、保持部４２０と着座溝３２０との間に固定することができる。光ファイバ２００の光路を調整した後、光ファイバ２００を着座溝３２０から取り出して、光ファイバ２００を接着剤でコーティングする工程は省略されてもよい。これは、製造工程を単純化し、製造コストを低減するのに寄与することができる。
【００６０】
その一方で、光ケーブルのためのレセプタクル５１０を、基板１００の底面上に設置することができる。光ファイバ２００および銅ケーブル５３０がハイブリッドケーブルとしてともに束ねられるとき、銅ケーブル５３０は、レセプタクル５１０に結合することができる。レセプタクル５１０の配置位置は基板１００の底面に限定されず、例えば、基板１００の上面上などのような、他の場所に位置決めされてもよい。銅ケーブル５３０のレセプタクル５１０を提供することができ、これによって、銅ケーブル５３０を基板１００上に直接はんだ付けする工程を排除することができ、結果、組み立て時間が短縮し、製造コストが低減する。
【００６１】
図１０は、本開示の原理に従って構築されている別の例である、光学ベンチ３００’の図である。図１１は、図１０の光学ベンチ３００’に結合されることになる、同じく本開示の原理に従って構築されている別の例である、カバー４００’の図である。図１２および図１３は、長さ方向に対して直角に切断されていない光ファイバ２００’を概略的に示す図である。
【００６２】
図１２および図１３に示すように、光ファイバ２００’の切断特性に起因して、光ファイバ２００’の切断面は、それらの長さ方向に対して厳密に直角でない場合があり、約０．１°〜約５°の範囲内の誤差が生じる場合があり、これによって、切断面が、垂直方向に対して上下および／または左右方向に傾く場合がある。
【００６３】
図１２は、光ファイバ２００’の切断面が、光ファイバ２００’の長さ方向に対して完璧に直交する仮想面から傾斜されるように切断されている事例を概略的に示す。光学ベンチ３００の第１の屈曲部３３０が、傾斜した切断面に起因する、挿入の公差を考慮して図７に示すものと同じ幅を有して製造されるとき、光ファイバ２００’の切断面は、レンズユニット３４０と完全に接触しない場合があり、レンズユニット３４０に接触するときにａ°の角度だけ傾斜し得る。光ファイバ２００’の切断面が水平方向においてレンズユニット３４０と完全に接触していないとき、光の損失または光学的クロストークが生じる場合がある。
【００６４】
図１０に示すように、光学ベンチ３００’の着座溝３２０’および第１の屈曲部３３０’は、着座溝３２０’と第１の屈曲部３３０’との間の間隙が、レンズユニット３４０に隣接する一方の端部分から、光ファイバ２００’が挿入される他方の端部分に向かって徐々に広くなり得るように、テーパ状にすることができる。図１１に示すように、カバー４００’の保持部（またはリテーナ）４２０’および第２の屈曲部４３０’は、保持部４２０’と第２の屈曲部４３０’との間の間隙が、着座溝３２０’および第１の屈曲部３３０’に対応して徐々に広くなるように構築することができる。
【００６５】
図１３は、レンズユニット３４０と完全に接触している光ファイバ２００’を概略的に示す。図示されているように、第１の屈曲部３３０’はテーパ状であるため、たとえ光ファイバ２００’の切断面が光ファイバ２００’の長さ方向に対して完璧に直角ではない場合であっても、光ファイバ２００’は、光ファイバ２００の切断面がレンズユニット３４０と完全に接触することができるように傾斜することができる。また、図１４（ａ）、図１４（ｂ）、図１４（ｃ）に示すように、たとえ光ファイバ２００’の切断面が、それぞれ図１４（ａ）および図１４（ｃ）に示すように、左または右に傾斜している場合であっても、切断面はレンズユニット３４０との完全な接触を形成することができる。図１４（ｂ）は、光ファイバ２００’の長さ方向に対して直交する光ファイバ２００の切断面を示す。光ファイバ２００’を挿入する工程において、光ファイバ２００’を挿入することができ、センサを使用して、最大光効率が達成される角度へと光ファイバ２００’の方向を調整することができる。また、光ファイバ２００’は、最大光効率が達成される角度に保持することができ、その後、接着剤を光ファイバ２００’に注入することによって、硬化および固定することができる。
【００６６】
図１０および図１１に示すように、光学ベンチ３００’の着座溝３２０’および第１の屈曲部３３０’ならびにカバーブロック４００’の保持部４２０’および第２の屈曲部４３０’は、それらの間の間隙が、第１の屈曲部３３０’および第２の屈曲部４３０’がレンズユニット３４０に隣接するところから挿入ポート３２１に向かって増大するように、テーパ状になるように形成される。したがって、たとえ光ファイバ２００’の切断面が光ファイバ２００’の長さ方向に対して厳密に直角に切断されない場合であっても、光ファイバ２００’は傾斜することができ、光ファイバ２００’は、レンズユニット３４０と完全に接触することができる。したがって、光ファイバ２００’が切断された後、光ファイバ２００’の切断面を研磨する工程を省略することができる。これによって、歩留まりが顕著に向上することができ、結果、光学モジュールが大量生産により適したものになる。加えて、光ファイバ２００’の切断面がレンズユニット３４０と完全に接触していないときに生じる光の損失または光学的クロストークを防止することができる。
【００６７】
上述したように、本開示は、構成要素間の光学的結合の効率を改善することができる光学モジュールおよびその製造方法を提供する。また、位置合わせ工程の公差を大きく改善することができ、製品欠陥率を低減することができる。さらに、光学的位置合わせを単純化することができ、製造段階の数を低減することができる。また、光学モジュールの厚さを低減することができ、光学モジュールの構造を単純化することができ、それによって、製造コストの低減に寄与することができる。さらに、光路変更操作中に光の損失を低減または除去することができる。
【００６８】
本開示の実施形態によれば、たとえ光ファイバの切断面が光ファイバの長さ方向に対して完璧に直角ではない場合であっても、光ファイバの切断面が傾斜せず、レンズユニットと完全に接触するように、着座溝をテーパ状にすることができる。したがって、光ファイバが切断された後、光ファイバの切断面を研磨する工程を排除することができ、光の損失を防止することができる。
【００６９】
用語「含む」、「備える」およびその変化形は、本開示において使用される場合、明示的に別途指定されない限り、「含むが、限定されない」ことを意味する。
【００７０】
用語「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、本開示において使用される場合、明示的に別途指定されない限り、「１つまたは複数」を意味する。
【００７１】
プロセスステップ、方法ステップ、アルゴリズムなどが、連続的な順序において記載されている場合があるが、そのようなプロセス、方法およびアルゴリズムは、代替の順序において機能するように構成されてもよい。言い換えれば、記載されている場合があるステップの任意の系列または順序は必ずしも、ステップがその順序において実施される必要があることを示すとは限らない。本明細書において記載されているプロセス、方法またはアルゴリズムのステップは、実際には任意の順序において実施されてもよい。さらに、いくつかのステップは、同時に実施されてもよい。
【００７２】
単一のデバイスまたは物品が本明細書において記載されている場合、単一のデバイスまたは物品の代わりに２つ以上のデバイスまたは物品が使用されてもよいことは容易に明らかとなろう。同様に、２つ以上のデバイスまたは物品が本明細書において記載されている場合、２つ以上のデバイスまたは物品の代わりに単一のデバイスまたは物品が使用されてもよいことは容易に明らかとなろう。デバイスの機能または特徴は代替的に、そのような機能または特徴を有するものとして明示的に記載されていない１つまたは複数の他のデバイスによって具現化されてもよい。
【００７３】
本開示は例示的な実施形態に関して記載されているが、本開示は、添付の特許請求項、図面および添付書類の趣旨および範囲内で修正して実践することができることが、当業者には認識されよう。本明細書において与えられている例は例示に過ぎず、本開示のすべての可能な設計、実施形態、応用形態または修正形態の網羅的なリストであるようには意図されていない。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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2019530021.tif 000019