(57)【要約】【課題】  光ファイバのコアと複数の受発光部との光の結合効率の低下が抑制され得る光モジュールを提供する。【解決手段】  光モジュール１は、受光または発光する複数の受発光部２５を有する光電変換素子２０と、一方の端部がそれぞれの受発光部２５の受発光面２６に沿って延在して光電変換素子２０に固定される光ファイバ３０と、それぞれの受発光面２６及び光ファイバ３０の一方の端部を覆うと共に、表面の所定領域４２で光を内部反射して光ファイバ３０のコア３１とそれぞれの受発光部２５とを光学的に結合する光透過樹脂４１と、を備える。それぞれの受発光面２６に沿った断面において、所定領域４２は光ファイバ側とは反対側に凸となる曲線となり、光ファイバ３０は、受発光面２６に垂直な方向から見て、コア３１の中心を通る直線である中心線ＣＬがそれぞれの受発光部２５と重なるように配置される。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光または発光する複数の受発光部を有する光電変換素子と、
一方の端部がそれぞれの前記受発光部の受発光面に沿って延在して前記光電変換素子に固定される光ファイバと、
それぞれの前記受発光面及び前記光ファイバの前記一方の端部を覆うと共に、表面の所定領域で光を内部反射して前記光ファイバのコアとそれぞれの前記受発光部とを光学的に結合する光透過樹脂と、
を備え、
それぞれの前記受発光面に沿った断面において、前記所定領域は前記光ファイバ側とは反対側に凸となる曲線となり、
前記光ファイバは、前記受発光面に垂直な方向から見て、前記コアの中心を通る直線がそれぞれの前記受発光部と重なるように配置される
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記受発光部は２つとされる
ことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記光ファイバは、前記コアが長手方向に沿って前記所定領域に映し出されて内部反射されることで前記光電変換素子に映し出される射影領域内にそれぞれの前記受発光面の中心が位置するように配置される
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記光ファイバは、前記コアの中心を通る前記直線が前記所定領域で内部反射されて前記光電変換素子に映し出される中心位置が前記複数の受発光部のうち最も離れた一対の前記受発光部の中間位置と重なるように配置される
ことを特徴とする請求項３に記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い効率で光電変換を行う場合に好適な光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光モジュールとして、光エネルギーと電気エネルギーとの変換を行う光電変換素子と光ファイバとが互いに固定され、光電変換素子と光ファイバとの間で光が伝搬するものがある。この光電変換モジュールでは、光信号から電気信号に信号が変換されたり、電気信号から光信号に信号が変換されたりする。このような光電変換モジュールの例として、光ファイバがレーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）に固定されレーザダイオードから出射する光を光ファイバで伝搬するものや、光ファイバがフォトダイオード（ＰＤ：Photodiode）に固定され、光ファイバから出射する光がフォトダイオードで受光されるものを挙げることができる。
【０００３】
下記特許文献１には、このような光モジュールが記載されている。下記特許文献１に記載の光モジュールでは、光電変換素子である光半導体素子上に光ファイバが所定の間隔をあけて配置され、光半導体素子と光ファイバとの間に充填される透明な樹脂によって光ファイバが光半導体に固定されている。この透明な樹脂は、光半導体素子の受発光部と光ファイバの端面との間にも充填されると共に、光ファイバの長手方向及び受発光面に垂直な方向のそれぞれに対して傾斜する傾斜面を有している。この透明な樹脂は、当該傾斜面で光を反射し、光半導体素子の受発光部と光ファイバのコアとを光学的に結合する光結合部とされる。従って、光半導体素子の受発光部から出射する光は当該光結合部を介して光ファイバのコアに入射し、光ファイバのコアから出射する光は当該光結合部を介して光半導体素子の受発光部に入射する。
【０００４】
また、下記特許文献２には、マルチスポット型面発光半導体レーザが記載されている。このマルチスポット型面発光半導体レーザは、それぞれの発光部が並列接続されるため、光電変換素子の静電気放電（ＥＳＤ：Electro Static Discharge）耐性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第ＷＯ２０１１／０８３８１２号
【特許文献２】特許第５０１７７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１の光モジュールにおいて、ＥＳＤ耐性を向上させる観点から上記特許文献２に記載のマルチスポット型面発光半導体レーザを用いることが考えられる。これにより、光モジュールの光電変換素子に複数の受発光部が設けられて受発光面の総面積を増大させることができ、光モジュールにおけるＥＳＤ耐性を向上させ得る。また、光電変換素子に受発光部が複数設けられることによって、各受発光部が個別に寿命を迎えるため、光電変換素子の寿命が見かけ上長くされ得る。よって、このような光モジュールは、車載用途等のように長期信頼性が求められる場合に有用である。
【０００７】
ところで、面発光半導体レーザと光ファイバの光学的な結合は、面発光半導体レーザの発光部が面発光半導体レーザ上に映し出される光ファイバの光軸に近いほど結合効率が高まり、当該光軸から離れるほど結合効率が低下する傾向にある。そのため、複数の発光部を有するマルチスポット型面発光半導体レーザの発光部と光ファイバのコアの光学的な結合では、複数ある発光点の重心を光ファイバのコアの光軸に一致させたときに光の結合効率が最も高まる。しかし、その場合においても発光部の少なくとも一つは光ファイバの上記光軸から離れてしまうため、マルチスポット型面発光半導体レーザの光の結合効率はシングルスポット型面発光半導体レーザの光の結合効率と比べて必然的に低下する傾向にある。特に、発光部が複数設けられるマルチスポット型面発光半導体レーザの場合、互いに隣り合う発光部の間には所定の間隔が必要となるため、発光部の数が増やされるほど光ファイバの上記光軸から発光部までの距離が大きくなり、光の結合効率が低下するという懸念がある。マルチスポット型面発光半導体レーザを光源に用いる利点は大光量を得ることにあるが、結合効率の低下が著しくなると当該利点が低減するという懸念がある。また、上記発光部が受光部である場合にも、上記のように光の結合効率が低下する懸念があると考えられる。従って、上記特許文献１に記載されているような光結合部を用いて光電変換が行われる光モジュールに上記特許文献２に記載されているマルチスポット型面発光半導体レーザが適用される場合であっても、出来るだけ光ファイバのコアと受発光部との光の結合効率の低下が抑制されることが好ましい。
【０００８】
そこで、本発明は、光ファイバのコアと複数の受発光部との光の結合効率の低下が抑制され得る光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】
【０００９】
本発明の光モジュールは、受光または発光する複数の受発光部を有する光電変換素子と、一方の端部がそれぞれの前記受発光部の受発光面に沿って延在して前記光電変換素子に固定される光ファイバと、それぞれの前記受発光面及び前記光ファイバの前記一方の端部を覆うと共に、表面の所定領域で光を内部反射して前記光ファイバのコアとそれぞれの前記受発光部とを光学的に結合する光透過樹脂と、を備え、それぞれの前記受発光面に沿った断面において、前記所定領域は前記光ファイバ側とは反対側に凸となる曲線となり、前記光ファイバは、前記受発光面に垂直な方向から見て、前記コアの中心を通る直線がそれぞれの前記受発光部と重なるように配置されることを特徴とするものである。
【００１０】
上記のように光ファイバが配置されるため、光電変換素子は、それぞれの受発光部が必然的に特定の直線と重なる一列状に配置される構成となる。このような光電変換素子のそれぞれの受発光部と光ファイバのコアとが光学的に結合される場合において、光透過樹脂の表面の所定領域が上記のように形成され、光ファイバが上記のように配置されると、光ファイバのコアと複数の受発光部との光の結合効率の低下が抑制され得る。この理由は、受発光部が発光部である場合には、コアの中心を通る直線と重ならない受発光部を有する場合と比べて、光透過樹脂で内部反射する光のうち光ファイバのコアの開口数（ＮＡ：Numerical Aperture）を超える成分が少なくなるためである。また、受発光部が受光部である場合には、光ファイバのコアから出射する光が、光透過樹脂で内部反射することで当該光の発散角が抑えられる。従って、コアの中心を通る直線と重ならない受発光部を有する場合と比べて、より多くの光を受光することができる。つまり、光電変換素子が発光素子、受光素子のどちらの場合であっても、光ファイバのコアと複数の受発光部との光の結合効率の低下が抑制される。
【００１１】
また、前記受発光部は２つとされることが好ましい。
【００１２】
光電変換素子に受発光部が複数設けられることによって、複数の受発光部の電気的な容量を大きくし得るため、光電変換素子のＥＳＤ耐性が向上され得る。一方、光電変換素子に受発光部があまり多く設けられると、光電変換素子が大型化する傾向にある。従って、光電変換素子に設けられる受発光部が２つとされることによって、光電変換素子のＥＳＤ耐性が向上され得ると共に大型化が抑制され得る。
【００１３】
また、前記光ファイバは、前記コアが長手方向に沿って前記所定領域に映し出されて内部反射されることで前記光電変換素子に映し出される射影領域内にそれぞれの前記受発光面の中心が位置するように配置されることが好ましい。
【００１４】
このような射影領域内に受発光面の中心が位置することで、光ファイバのコアと光電変換素子の受発光部との光の結合効率がより良くなり、光ファイバのコアと光電変換素子の受発光部との光の結合効率の低下をより抑制することができる。
【００１５】
また、前記光ファイバは、前記コアの中心を通る前記直線が前記所定領域で内部反射されて前記光電変換素子に映し出される中心位置が前記複数の受発光部のうち最も離れた一対の前記受発光部の中間位置と重なるように配置されることが好ましい。
【００１６】
光ファイバのコアの中心線が光電変換素子上に映し出される上記中心位置から受発光部が離れるほど、光ファイバのコアと光電変換素子の受発光部との光の結合効率が低下する傾向にある。そこで、上記のように光ファイバを配置することで、光の結合効率が低下する傾向にある２つの両端の受発光部うちの一方の受発光部とコアとの光の結合効率が、他方の受発光部とコアとの光の結合効率よりも低下することを抑制することができ、両端に位置する２つの受発光部とコアとのそれぞれの結合効率のバランスを取ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、光ファイバのコアと複数の受発光部との光の結合効率の低下が抑制され得る光モジュールが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る光モジュールを示す平面図である。
【図２】図１の光モジュールの要部を示す拡大平面図である。
【図３】図２のIII−III線に沿った光モジュールの断面図である。
【図４】受発光部の数が異なる変形例を図２と同様の視点で示す図である。
【図５】比較例に係る光モジュールの受発光部の配置を図２と同様の視点で示す図である。
【図６】実施例、比較例における受発光部の間隔と光の結合効率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る光モジュールについて図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係る光モジュールを示す平面図である。図１に示すように、本実施形態の光モジュール１は、基板１０と、光電変換素子２０と、光ファイバ３０と、光透過樹脂４１と、固定樹脂４５とを主な構成として備える。
【００２１】
基板１０は、本実施形態ではプリント配線板であり、基板本体１１と、基板本体１１上に形成される端子１２及びランド１３，１４とを備える。基板本体１１は、ガラスエポキシやセラミック等の絶縁体から成る板状の部材である。また、端子１２及びランド１３，１４は、金めっきされた銅箔等の導電体から成る。ランド１３は、光電変換素子２０の信号用の端子と接続されるためのランドであり、ランド１４は、光電変換素子２０のグランド端子と接続されるためのランドであり、端子１２は、外部の機器と接続される端子である。一方の端子１２とランド１３、及び他方の端子１２とランド１４とは、それぞれ図示しない配線や他の電子部品を介して互いに電気的に接続されている。
【００２２】
図２は、図１の光モジュールの要部を示す拡大平面図であり、図３は、図２のIII−III線に沿った光モジュール１の断面図である。ただし、図２では、光電変換素子２０の一部を示し、図３では、基板１０を省略している。
【００２３】
図１から図３に示すように、基板１０上には光電変換素子２０が固定されている。光電変換素子２０は、ＧａＡｓ（ガリウムヒ素）等から成る基体にＩｎＧａＰ（インジウムガリウムリン）等から成る複数の受発光部が設けられる素子で、光半導体素子と呼ばれる場合がある。本実施形態では、光電変換素子２０は２つの受発光部２５を有している。受発光部２５は光の受光または発光を行い、光電変換素子２０は、光信号から電気信号への変換を行う受光素子または電気信号から光信号への変換を行う発光素子とされる。光電変換素子２０はこのように受光や発光を行うため、光電変換素子２０の所定の面である素子面２１からは、受発光部２５の受発光面２６が露出している。なお、ここでいう露出とは光学的に露出していることを指し、例えば、受発光部２５上に薄い透明な層が形成されていても良い。
【００２４】
光電変換素子２０が受光素子である例としては、フォトダイオード等を挙げることができる。この場合、受発光部２５は受光部とされ、素子面２１は受光素子面とされ、受光部は受光素子面から露出する。また、光電変換素子２０が発光素子である例としては、面発光レーザダイオード等を挙げることができる。この場合、受発光部２５は発光部とされ、素子面２１は発光素子面とされ、発光部は発光素子面から露出する。
【００２５】
光電変換素子２０は、図２、図３に示すように、その表面に絶縁層２７と配線層２８とが積層されており、受発光部２５の受発光面２６は、これら絶縁層２７及び配線層２８から露出している。それぞれの受発光部２５は、配線層２８を介して互いに並列に接続される。また、光電変換素子２０の素子面２１には配線層２８を介して受発光部２５と電気的に接続される信号用の端子２３が形成されており、素子面２１と反対側には図示せぬグランド端子が形成されている。端子２３と基板１０のランド１３とは、ワイヤ配線１５を介して電気的に接続され、図示せぬグランド端子と基板１０のランド１４とが電気的に接続されている。ワイヤ配線１５は、導電性の配線であり、例えば、金、アルミニウム、銅等の金属から成る。なお、本実施形態とは異なるが、グランド端子が素子面２１に形成される場合もあり、この場合当該グランド端子と電気的に接続されるランドがランド１３とは別に設けられ、当該グランド端子と当該ランドとがワイヤ配線等で電気的に接続される。
【００２６】
また、図３に示すように、光電変換素子２０の素子面２１における受発光部２５を基準とした光ファイバ３０側と反対側には溝部１６が形成されている。つまり、本実施形態では、溝部１６は、光電変換素子２０の素子面２１における受発光部２５と端子２３との間に形成されている。溝部１６は、例えばエッチング等により形成される。また、本実施形態では、図２に示すように、溝部１６は、受発光面２６に垂直な方向から見る場合に、受発光部２５を囲む円弧状の曲線状に形成されている。すなわち、受発光部２５側が凹状とされる曲線状に形成されている。この溝部１６により、溝部１６の受発光部２５側に段差部１７が形成され、この段差部１７によりエッジ１８が形成されている。溝部１６が上記の形状とされるため、段差部１７及びエッジ１８も受発光面２６に垂直な方向から見る場合に、受発光部２５を囲む円弧状の曲線状に延在する。また、本実施形態では、エッジ１８の素子面２１に垂直な断面における角度が概ね９０度とされる。このエッジ１８を縁の一部として、素子面２１における受発光部２５が露出する受発光面２６を含む領域が、光透過樹脂４１が配置される樹脂配置領域４０とされる。従って、段差部１７は、樹脂配置領域４０の縁の少なくとも一部に沿って形成され、樹脂配置領域４０から樹脂配置領域４０外に進む場合に受発光面２６の向く方向と反対側に凹む形状とされる。また、上記エッジ１８の形状より、樹脂配置領域４０の光ファイバ３０側と反対側における縁の少なくとも一部は、受発光部２５を囲む円弧状の曲線状となる。
【００２７】
また、光電変換素子２０の素子面２１上には、光ファイバ３０の一方の端部が固定されている。光ファイバ３０の一方の端部は、それぞれの受発光面２６に沿って延在するように配置される。本実施形態では、光ファイバ３０の一方の端部は、長手方向が受発光面２６に沿って配置されている。また、光ファイバ３０は、コア３１と、コア３１の外周面を囲むクラッド３２とクラッド３２の外周面を被覆する保護層３３とを有する。コア３１の平均屈折率はクラッド３２の屈折率よりも高くされる。このような光ファイバとしては、コア３１及びクラッド３２が石英から形成される石英系光ファイバや、コア３１及びクラッド３２がプラスチックから形成されるプラスチック光ファイバや、コアが石英から形成されクラッドがプラスチックから形成されるポリマークラッド光ファイバ等を挙げることができる。また、コア３１の屈折率分布で分類すると、光ファイバ３０としては、例えば、コア３１の中央部の屈折率がコア３１の外周部の屈折率よりも高くされるグレーデッドインデックスファイバや、コア３１の径方向の屈折率が概ね一定であるステップインデックスファイバ等を挙げるとこができる。なお、保護層３３は、例えば光硬化樹脂等から形成される。
【００２８】
光ファイバ３０は、コアを１つ有するシングルコアファイバであり、また、複数のモードの光を伝搬するマルチモードファイバとされる。クラッド３２の外径は特に限定されないが、例えば１２５μｍとされ、コア３１の直径は、マルチモードファイバの場合、例えば５０μｍとされる。なお、光ファイバ３０は、基本モードの光のみを伝搬するシングルモードファイバであっても良く、この場合、コア３１の直径は、例えば１０μｍとされる。
【００２９】
光ファイバ３０は、光電変換素子２０に固定される側の一方の端部において、保護層３３からクラッド３２が露出するように所定の長さ口出しされている。また、本実施形態では、光ファイバ３０の端面は長手方向に垂直とされる。この口出しの長さは、例えば、１０μｍ以上１５ｍｍ以下とされることが好ましく、１．５ｍｍ以上５ｍｍ以下とされることがより好ましい。クラッド３２が口出しされた光ファイバ３０の一方の端部は、クラッド３２の外周面が光電変換素子２０の素子面２１に接するように光電変換素子２０上に配置されている。また、光ファイバ３０の口出しされた一方の端部は、素子面２１を平面視する場合、すなわち、受発光面２６に垂直な方向から見る場合に、光電変換素子２０の素子面２１と重なるように配置される。また、光ファイバ３０は、少なくとも受発光面２６の中心と重ならないように配置されており、本実施形態では、光ファイバ３０は、受発光面２６の全体と重ならないように配置されている。さらに光ファイバ３０は、コア３１の中心を通る直線である中心線ＣＬが、受発光面２６に垂直な方向から見る場合に、２つの受発光部２５と重なるように配置されている。さらに、受発光面２６に垂直な方向から見る場合に、中心線ＣＬと受発光面２６の中心とが重なることが好ましい。なお、光ファイバ３０は、長手方向が受発光面２６に沿って配置されていれば、受発光面２６と光ファイバとが厳密に平行でなくても良い。
【００３０】
光ファイバ３０の一方の端部が光電変換素子２０上に配置された状態において、光ファイバ３０の保護層３３と保護層３３から露出したクラッド３２の一部は、固定樹脂４５により基板１０に固定されている。固定樹脂４５は、硬質な樹脂であり、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂またはこれらを混合または合成した樹脂等の光硬化樹脂とされる。この固定樹脂４５により、光ファイバ３０の位置が動くことが抑制される。
【００３１】
また、光電変換素子２０上に配置された光ファイバ３０の一方の端部は、それぞれの受発光面２６及び光ファイバ３０の一方の端部を覆う光透過樹脂４１によって光電変換素子２０に固定される。光透過樹脂４１は、光ファイバ３０を伝搬する光を透過する樹脂から構成される。このような樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂またはこれらを混合または合成した樹脂等の光硬化樹脂を挙げることができ、光透過樹脂４１は、樹脂配置領域４０に塗布により配置された後に硬化されている。
【００３２】
樹脂配置領域４０に配置される光透過樹脂４１は、段差部１７のエッジ１８まで配置されており、段差部１７内には配置されていない。上記のように段差部１７及びエッジ１８は受発光部２５を囲む円弧状の曲線状に延在するため、エッジ１８まで配置される光透過樹脂４１の縁も受発光部２５を囲む円弧状の曲線状に延在する。このため、光透過樹脂４１の表面の少なくとも光ファイバ３０の端面と対向する部位を含む領域は受発光部２５を囲む曲面状に形成される。
【００３３】
なお、上記のように光ファイバ３０が配置され、光透過樹脂４１が配置された状態で、光ファイバ３０のコア３１を長手方向に沿って光透過樹脂４１の表面の所定領域４２に映し出して内部反射させ、光電変換素子２０の素子面２１に映し出される光ファイバ３０のコア３１の領域が射影領域ＡＲ１とされる。図２に示すように、複数の受発光部２５の中心は、射影領域ＡＲ１内に位置している。なお、本実施形態では、複数の受発光部２５の全体が射影領域ＡＲ１内に位置している。また、本実施形態では、コア３１の中心を通る直線が所定領域４２で内部反射されて光電変換素子２０に映し出される中心位置ＣＰが、２つの受発光部２５の中間位置と重なっている。つまり、光ファイバ３０の一方の端部、及び、光透過樹脂４１は、上記のように複数の受発光部２５が位置するように光電変換素子２０上に配置されるのである。
【００３４】
このように光ファイバ３０及び光透過樹脂４１が配置され、光透過樹脂４１は、表面の所定領域４２で光を内部反射することにより、光ファイバ３０のコア３１と光電変換素子２０のそれぞれの受発光部２５とを光学的に結合する。上記のように光透過樹脂４１の表面の少なくとも光ファイバ３０の端面と対向する部位を含む領域が受発光部２５を囲む曲面状に形成され、この領域は所定領域４２に含まれる。このため、この所定領域４２は、図２において破線で示すように受発光面２６に沿った断面において光ファイバ３０側とは反対側に凸となる曲線となり、図３に示すように光ファイバ３０から離れるにしたがって光電変換素子２０側へと近付く傾斜面となる。本実施形態では、受発光面２６の向く方向を高さ方向とすると、当該高さ方向から見る光透過樹脂４１の表面の等高線は、受発光部２５より光ファイバ３０側の所定の点を中心とする概ね同心円状となる。このような光透過樹脂４１の表面は、例えば、光透過樹脂４１が全体として受発光部２５よりも光ファイバ３０側に頂点を有する概ね円錐状とされる。なお、光透過樹脂４１は、全体として概ね円錐台状や半球状等の形状であっても良い。また、光透過樹脂４１の所定領域４２による光の内部反射により、コア３１とそれぞれの受発光部２５とが光学的に適切に結合されるよう、所定領域４２の全体的な形状がコントロールされることが好ましい。従って、段差部１７の光ファイバ３０の長手方向に垂直な方向における長さＬ１は、射影領域ＡＲ１における光ファイバ３０の長手方向に垂直な方向の長さＭ１以上とされることが好ましい。
【００３５】
光透過樹脂４１の表面の所定領域４２が上記のように形成されることによって、図３において破線で示す光軸Ｃのように、光ファイバ３０と受発光部２５との間を伝搬する光は、光透過樹脂４１の表面の所定領域４２で内部反射して伝搬する。
【００３６】
なお、光透過樹脂４１は、固定樹脂４５よりも軟質であることが好ましい。仮に、光透過樹脂４１が固定樹脂４５よりも硬質である場合、光モジュール１に振動等が加わり、固定樹脂４５が変形して光ファイバ３０の端部が動くと、当該端部の動きによる応力が光電変換素子２０にかかり、光電変換素子２０に損傷を与える懸念がある。しかし、上記のように光透過樹脂４１が固定樹脂４５よりも軟質であれば、固定樹脂４５が変形する場合に、当該変形により光ファイバ３０に過度の応力が加わって光ファイバ３０が損傷することを抑制したり、当該変形による光ファイバ３０の端部の動きを光透過樹脂４１が吸収することで、光電変換素子２０が損傷することを抑制したりすることができる。
【００３７】
次に光モジュール１の動作について説明する。
【００３８】
光モジュール１の光電変換素子２０が発光素子である場合、光モジュール１の端子１２に入力する電気信号に基づき、光電変換素子２０の端子２３に電気信号が入力し、発光部である受発光部２５から光が出射する。受発光部２５から出射する光は、光透過樹脂４１の表面の所定領域４２で内部反射し、光ファイバ３０のコア３１に入射し、コア３１を一方の端部から他方の端部に向かって伝搬する。
【００３９】
一方、光モジュール１の光電変換素子２０が受光素子の場合、光ファイバ３０の一方の端部から光が出射すると、コア３１から出射する光は、光透過樹脂４１の表面の所定領域４２で内部反射し、受光部である受発光部２５で受光される。受発光部２５で光が受光されると、光電変換素子２０の端子２３から電気信号が出力し、当該電気信号に基づく電気信号が光モジュール１の端子１２から出力する。
【００４０】
このように、光ファイバ３０のコア３１や光電変換素子２０の受発光部２５から光が出射する際に、光は所定の発散角を有して出射して、当該発散角を有して光透過樹脂４１内を伝搬する。しかし、本実施形態では、光が内部反射する所定領域４２は、受発光部２５を囲むような曲面状、すなわち、それぞれの受発光面２６に沿った断面において光ファイバ３０側とは反対側に凸となる曲線となる。従って、所定領域４２で内部反射した光は、発散角が抑えられる。このため、本実施形態の光モジュール１によれば、光の損失を抑制することができ、効率の良い光電変換をすることができる。
【００４１】
また、上記のように光透過樹脂４１の表面の所定領域４２が形成される場合において、複数の受発光部２５の配置と光の結合効率との間に以下のような関係がある。すなわち、受発光面２６に垂直な方向から見て、本実施形態のようにコア３１の中心線ＣＬと受発光部２５とが重なる場合には、コア３１の中心線ＣＬと重ならない受発光部を有する場合と比べて、コア３１との光の結合効率が良い傾向にある。この理由は以下の様に考えられる。すなわち、受発光部２５が発光部である場合には、コア３１の中心線ＣＬと受発光部２５とが重なることで、中心線ＣＬと重ならない受発光部を有する場合と比べて、光透過樹脂４１で内部反射する光のうち光ファイバ３０のコア３１のＮＡを超える成分が少なくなる。また、受発光部２５が受光部である場合には、光ファイバ３０側とは反対側に凸となる光透過樹脂４１の所定領域４２で内部反射することで光の発散角が抑えられるので、コア３１の中心線ＣＬと受発光部２５とが重なることで、中心線ＣＬと重ならない受発光部を有する場合と比べて、光ファイバ３０のコア３１から出射するより多くの光を受光することができる。つまり、コア３１の中心線ＣＬと受発光部２５とが重なることで、光電変換素子２０が発光素子、受光素子のどちらの場合であっても、光ファイバ３０のコア３１と複数の受発光部２５との光の結合効率の低下を抑制することができる。
【００４２】
また、本実施形態では、光電変換素子２０に受発光部２５が複数設けられることによって、複数の受発光部２５の電気的な容量を大きくし得、光電変換素子２０のＥＳＤ耐性が向上され得る。ところで、光電変換素子２０に受発光部２５があまり多く設けられると、光電変換素子２０が大型化する傾向にある。従って、光電変換素子２０に設けられる受発光部２５が本実施形態のように２つとされることによって、光電変換素子２０のＥＳＤ耐性が向上され得ると共に大型化が抑制され得る。また、本実施形態では、受発光部２５が複数とされるため、何らかの原因で一部の受発光部２５が機能しなくなる場合であっても、他の受発光部２５により光の受発光をし得る。従って、光モジュール１は長寿命化を実現し得る。
【００４３】
また、本実施形態では、光ファイバ３０は、コア３１が長手方向に沿って所定領域４２に映し出されて内部反射されることで光電変換素子２０に映し出される射影領域ＡＲ１内にそれぞれの受発光面２６の中心が位置するように配置された。このように光ファイバ３０が配置されることで、光ファイバ３０のコア３１と光電変換素子２０の各受発光部２５との光の結合効率が良くなり、光ファイバ３０のコア３１と光電変換素子２０の受発光部２５との光の結合効率の低下をより抑制することができる。
【００４４】
また、上記実施形態では、光ファイバ３０は、コア３１の中心を通る中心線ＣＬが所定領域４２で内部反射されて光電変換素子２０に映し出される中心位置ＣＰが２つの受発光部２５の中間位置と重なるように配置された。従って、一方の受発光部２５とコア３１との光の結合効率と、他方の受発光部２５とコア３１との光の結合効率とを概ねどうようにすることができる。
【００４５】
以上、本発明について、上記実施形態を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４６】
本発明は、光電変換素子２０が受発光部２５を複数備え、それぞれの受発光面２６に沿った断面において、光透過樹脂４１の所定領域４２は光ファイバ３０側とは反対側に凸となる曲線とされ、光ファイバ３０は、受発光面２６に垂直な方向から見て、コア３１の中心を通る中心線ＣＬがそれぞれの受発光部２５と重なるように配置されれば良い。従って、例えば、複数の受発光部２５の配置は上記実施形態に限定されない。図４は、受発光部２５の数が異なる変形例を図２と同様の視点で示す図である。図４に示すように、本変形例では、受発光部２５が３つ備えられる。本変形例において、光透過樹脂４１の形状は上記実施形態と同様とされる。また、光ファイバ３０は、受発光面２６に垂直な方向から見て、コア３１の中心線ＣＬがそれぞれの受発光部２５と重なるように配置される。このように受発光部２５の数が３つ以上とされる場合であっても、コア３１の中心線ＣＬがそれぞれの受発光部２５と重なることで、コア３１の中心線ＣＬと重ならない受発光部２５を有する場合よりも、コア３１と複数の受発光部２５との光の結合効率の低下を抑制することができる。
【００４７】
なお、上記変形例のように、受発光部の数が３つ以上とされる場合、図４に示すように、光ファイバ３０は、上記中心位置ＣＰが複数の受発光部２５のうち最も離れた一対の受発光部の中間位置と重なるように配置されることが好ましい。中心位置ＣＰから受発光部２５が離れるほど、光ファイバ３０のコア３１と光電変換素子２０の受発光部２５との光の結合効率が低下する傾向にある。そこで、上記中心位置ＣＰが中間位置と重なるように光ファイバ３０が配置されることで、光の結合効率が低下する傾向にある２つの両端の受発光部２５うちの一方の受発光部２５とコア３１との光の結合効率が、他方の受発光部２５とコア３１との光の結合効率よりも低下することを抑制することができる。
【００４８】
また、上記実施形態や変形例では、複数の受発光部２５は、射影領域ＡＲ１内に位置したが、複数の受発光部２５が射影領域ＡＲ１内に位置しなくても良い。ただし、複数の受発光部２５とコア３１との結合効率の低下を抑制する観点から、複数の受発光部２５の中心が射影領域ＡＲ１内に位置することが好ましく、上記実施形態や変形例のように、複数の受発光部２５の全体が射影領域ＡＲ１内に位置することがより好ましい。
【００４９】
また、上記実施形態の溝部１６及び段差部１７は必須の構成ではない。
【００５０】
また、上記実施形態においては光電変換素子２０に固定される光ファイバ３０の一方の端部のクラッド３２の外周面が素子面２１に接触しているが、光ファイバ３０の一方の端部のクラッド３２の外周面が素子面２１と離間している構成であっても良い。
【実施例】
【００５１】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００５２】
＜実施例＞
図２に示す上記実施形態の光モジュール１において、一対の受発光部２５の配置と光の結合効率との関係を調べた。本実施例の光モジュール１では、受発光面２６に垂直な方向から見て、光ファイバ３０のコア３１の中心を通る直線である中心線ＣＬがそれぞれの受発光部２５と重なっている。一対の受発光部２５を発光部として、それぞれの発光部の発光面を同じ大きさとした。そして、互いに隣り合う発光部の発光部間の距離と、光電変換素子と光ファイバのコアとの間における相対光結合損失との関係を調べた。この光の相対結合損失は、光透過樹脂４１が配置される前における各受発光部２５から出射される光の全光量の測定結果と、各受発光部２５と光ファイバ３０の一方の端部とを光透過樹脂４１を用いて光学的に結合させたのち光ファイバ３０の他方の端部から出射される光量の測定結果との比から求めた。
【００５３】
＜比較例＞
図５は、比較例に係る光モジュールにおける光電変換素子の受発光部の配置を図２と同様の視点で示す図である。図５に示すように、比較例の光電変換素子２０では、一対の受発光部２５が中心線ＣＬを挟んで互いに対称に位置している。つまり、比較例の光電変換素子２０は、光ファイバ３０のコア３１の中心を通る直線である中心線ＣＬがそれぞれの受発光部２５と重ならない点において、上記実施例の光電変換素子２０と異なる。この比較例について、上記実施例と同様に受発光部２５の配置と光の結合効率との関係を調べた。
【００５４】
上記実施例の結果、及び、比較例の結果を図６に示す。図６に示すように、同数の受発光部を用いる場合で比較すると、上記実施例のように複数の受発光部２５が中心線ＣＬと重なっている方が、比較例のように複数の受発光部２５が中心線ＣＬと重ならない場合よりも、光ファイバ３０のコア３１と複数の受発光部２５との光の結合効率の低下が抑制される結果となった。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上説明したように、本発明によれば、光ファイバのコアと複数の受発光部との光の結合効率の低下が抑制され得る光モジュールが提供され、自動車用、家電用、その他の分野における部品等として利用することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１・・・光モジュール
１０・・・基板
１５・・・ワイヤ配線
１６・・・溝部
１７・・・段差部
１８・・・エッジ
２０・・・光電変換素子
２１・・・素子面
２５・・・受発光部
２６・・・受発光面
３０・・・光ファイバ
３１・・・コア
３２・・・クラッド
４０・・・樹脂配置領域
４１・・・光透過樹脂
ＣＬ・・・中心線
ＣＰ・・・中心位置
【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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