(57)【要約】      （修正有）【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】受光または発光する受発光面を有する受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを３つ以上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面に沿って長手方向が延在して光電変換素子に配置される光ファイバ３０と、それぞれの受発光面及び光ファイバの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光ファイバのコアとそれぞれの受発光面とを光学的に結合する光透過樹脂４１と、を備え、光透過樹脂の所定領域は、それぞれの受発光面に沿った断面において、光ファイバ側とは反対側に凸となる曲線であり、光ファイバは、受発光面に垂直な方向から見て、光ファイバの最も近くに位置する受発光部がコアの中心を通る直線に重なり他の受発光部の少なくとも２つがこの直線を挟む位置と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受発光面を有する受発光部を３つ以上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面に沿って長手方向が延在して前記光電変換素子に配置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面とを光学的に結合する光透過樹脂と、
を備え、
前記光透過樹脂の前記所定領域は、それぞれの前記受発光面に沿った断面において、前記光ファイバ側とは反対側に凸となる曲線であり、
前記光ファイバは、前記受発光面に垂直な方向から見て、前記光ファイバの最も近くに位置する前記受発光部が前記コアの中心を通る直線に重なると共に他の前記受発光部の少なくとも２つが前記直線を挟んで位置す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３つである
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】
前記受発光面に垂直な方向から見て、前記所定領域の形状及び前記受発光部の位置が前記コアの中心を通る前記直線に対して対称である
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。
【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、上記のような光モジュールにおいて、光電変換素子の静電気放電（ＥＳＤ：Electro Static Discharge）耐性の向上等の観点から、下記特許文献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のように受発光部を複数設けたいという要請がある。光電変換素子に複数の受発光部が設けられることによって、受発光面の総面積を増大させることができ、光電変換素子の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。
【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】
ところで、上記のような光モジュールでは、光電変換素子の静電気放電（ＥＳＤ：Electro Static Discharge）耐圧を高めたいという要請がある。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によれば、複数の発光部が設けられることによって、静電容量を増大させることができ、光電変換素子のＥＳＤ耐圧が向上され得る。一方、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の中心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最も光結合効率が高まる。しかし、その場合においても各発光部の中心が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長くなり、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。
【０００７】
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】
【０００８】
本発明の光モジュールは、受光または発光する受発光面を有する受発光部を３つ以上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面に沿って長手方向が延在して前記光電変換素子に配置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面とを光学的に結合する光透過樹脂と、を備え、前記光透過樹脂の前記所定領域は、それぞれの前記受発光面に沿った断面において、前記光ファイバ側とは反対側に凸となる曲線であり、前記光ファイバは、前記受発光面に垂直な方向から見て、前記光ファイバの最も近くに位置する前記受発光部が前記コアの中心を通る直線に重なると共に他の前記受発光部の少なくとも２つが前記直線を挟んで位置するように配置されることを特徴とする。
【０００９】
本発明者は、光透過樹脂の表面の所定領域が上記のように形成される場合において、複数の受発光部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ことを見出した。すなわち、受発光面に垂直な方向から見てコアの中心を通る直線から外れて位置する受発光部は、光ファイバからある程度離れて位置する場合に光ファイバのコアとの光の結合効率が高められる傾向にある。また、受発光面に垂直な方向から見てコアの中心を通る直線上に位置する受発光部は、光ファイバの近くに位置する場合に光ファイバのコアとの光の結合効率が高められる傾向にある。よって、上記のように光ファイバと複数の受発光部との位置関係が定められた本発明の光モジュールによれば、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を抑制することができる。
【００１０】
また、前記受発光部は３つであることが好ましい。
【００１１】
光電変換素子に受発光部が多く設けられることによって、複数の受発光面の総面積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多く設けられると、光電変換素子が大型化し易い傾向にある。光電変換素子に設けられる受発光部が３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を抑制することができる。
【００１２】
また、前記受発光面に垂直な方向から見て、前記所定領域の形状及び前記受発光部の位置が前記コアの中心を通る前記直線に対して対称であることが好ましい。
【００１３】
受発光部がこのように配置されることによって、複数の受発光部と光ファイバのコアとがより効率良く光学的に結合することができる。
【発明の効果】
【００１４】
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】
【００１５】
【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】受発光部の配置の第１の変形例を図２と同様の視点で示す図である。
【図５】受発光部の配置の第２の変形例を図２と同様の視点で示す図である。
【図６】受発光部の配置の第３の変形例を図２と同様の視点で示す図である。
【図７】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８】実施例、比較例における受発光部の配置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】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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、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。
【００２０】
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。
【００２１】
図１に示すように、光電変換素子２０は、基板１０上に固定されている。また、図１から図３に示すように、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３つの受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを有している。受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ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２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃの受発光面２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃが露出しており、それぞれの受発光面２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃは、互いに同じ方向を向いている。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２５Ａ〜２５Ｃ上に薄い透明な層が形成されていても良い。受発光面２６Ａ〜２６Ｃの大きさは、例えば、直径５μｍ〜１５μｍ程度の円形とされ、互いに隣り合う受発光部２５Ａの中心間距離は、例えば１５μｍ〜２５μｍ程度とすることができる。
【００２２】
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。
【００２３】
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２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃは、これら絶縁層２７及び配線層２８から露出して、上記のように受発光面２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃが形成されている。それぞれの受発光部２５Ａ〜２５Ｃ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２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ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。
【００２４】
また、光電変換素子２０の素子面２１における受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ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２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ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ている。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２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃに垂直な方向から見る場合に、受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを囲む円弧状の曲線状に形成されている。すなわち、溝部１６は、受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ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２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ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２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃに垂直な方向から見る場合に、受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ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における受発光面２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ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、素子面２１が凹む形状とされる。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２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを囲む円弧状の曲線状となる。
【００２５】
また、本実施形態の光電変換素子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。
【００２６】
光ファイバ３０は、シングルコアファイバであり、例えば、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。
【００２７】
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。具体的には、光ファイバ３０の口出しされた一方の端部は、それぞれの受発光面２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃに沿って延在し、素子面２１を平面視する場合、すなわち、受発光面２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ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２６Ａの中心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、受発光面２６Ａ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が光ファイバ３０の最も近くに位置する受発光部２５Ａと重なり、中心線ＣＬが他の２つの受発光部２５Ｂ，２５Ｃに挟まれるように配置されている。また、図２、図３に示すように、光ファイバ３０は、受発光面２６Ａの全体と重ならないように配置されることがより好ましい。
【００２８】
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。
【００２９】
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２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ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。
【００３０】
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。上記のようにエッジ１８まで配置される光透過樹脂４１の縁は、受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを囲む円弧状の曲線状に延在する。このため、本実施形態では、光透過樹脂４１の表面の少なくとも一部が受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを囲む曲面状に形成される。
【００３１】
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を光学的に延長する場合に、コア３１が光透過樹脂４１の表面の所定領域４２に映し出されて内部反射され、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２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ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２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ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、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の光軸は、複数ある受発光面２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃの重心と一致している。つまり、本実施形態では、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２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ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。
【００３２】
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２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃとを光学的に結合する。上記のように光透過樹脂４１の縁が受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを囲む円弧状の曲線状に延在するため、本実施形態では光透過樹脂４１の表面は、例えば、光透過樹脂４１が全体として受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ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。従って、上記所定領域４２は、受発光面２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ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、光ファイバ３０から離れるにしたがって光電変換素子２０側へと近付き上記曲線の曲率半径が大きくなる傾斜面を有する。本実施形態では、受発光面２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃに垂直な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２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ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。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。
【００３３】
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２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ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。
【００３４】
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。
【００３５】
次に光モジュール１の動作について説明する。
【００３６】
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２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃから光が出射する。受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ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。
【００３７】
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２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃで受光される。受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ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。
【００３８】
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２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ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が受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを囲むような曲面状とされる。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。
【００３９】
また、本発明者は、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２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ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ことを見出した。すなわち、受発光面２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃに垂直な方向から見て中心線ＣＬから外れて位置する受発光部２５Ｂ，２５Ｃは、光ファイバ３０からある程度離れて位置すると、光ファイバ３０のコア３１との光の結合効率が高められる傾向にある。これは、光電変換素子２０が発光素子である場合、中心線ＣＬから外れて位置する発光部から出射されて所定領域４２で内部反射してコア３１に入射する光路とコア３１の中心軸との成す角は、当該発光部が光ファイバ３０からある程度離れて位置するときに小さくなるためだと考えられる。また、光電変換素子２０が受光素子である場合、コア３１から出射して所定領域４２で内部反射する光は、受光部が中心線ＣＬから外れて位置する場合に当該受光部が光ファイバ３０からある程度離れて配置されるときに当該受光部に入射し易くなると考えられる。また、受発光面２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃに垂直な方向から見て中心線ＣＬ上に位置する受発光部２５Ａは、光ファイバ３０の近くに位置する場合に光ファイバ３０のコア３１との光の結合効率が高められる傾向にある。従って、１つの受発光部２５Ａが上記のように中心線ＣＬと重なって位置すると共に２つの受発光部２５Ｂ，２５Ｃが上記のように中心線ＣＬを挟むように位置することによって、３つの受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを密に配置し易くなる。よって、本実施形態のように複数の受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃが位置するように光ファイバ３０が配置されることによって、光ファイバ３０のコア３１と複数の受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃとの光の結合効率の低下が抑制され得る。
【００４０】
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。
【００４１】
例えば、複数の受発光部の位置や数は上記実施形態に限定されない。光電変換素子２０は、受発光部を３つ以上備え、光ファイバ３０は、受発光面に垂直な方向から見て、光ファイバ３０の最も近くに位置する受発光部２５Ａがコア３１の中心線ＣＬに重なると共に他の受発光部の少なくとも２つが中心線ＣＬを挟む位置するように配置されれば良い。図４は、受発光部の配置の第１の変形例を図２と同様の視点で示す図である。なお、本変形例を説明するにあたり、上記実施形態と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。図４に示すように、本変形例では、光電変換素子２０が受発光部２５を４つ備える。受発光部２５の構成は上記実施形態の受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃと同様とされ、受発光部２５は素子面２１から露出している。本変形例では、光ファイバ３０に最も近い受発光部２５及び最も遠い受発光部２５は、受発光面に垂直な方向から見て、中心線ＣＬに重なるように位置している。また、他の２つの受発光部２５は、受発光面に垂直な方向から見て、中心線ＣＬを挟んで対称に位置している。光ファイバ３０は、それぞれの受発光部２５が上記のように位置するように配置されるのである。
【００４２】
また、図５は、受発光部の配置の第２の変形例を図２と同様の視点で示す図である。なお、本変形例を説明するにあたり、上記実施形態及び上記第１の変形例と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。図５に示すように、本変形例では、光電変換素子２０が受発光部を５つ備える。本変形例では、光ファイバ３０に最も近い受発光部２５は、受発光面に垂直な方向から見て、中心線ＣＬに重なるように位置している。また、他の４つの受発光部２５は、受発光面に垂直な方向から見て、中心線ＣＬを挟んで対称に位置している。光ファイバ３０は、それぞれの受発光部２５が上記のように位置するように配置されるのである。
【００４３】
また、図６は、受発光部の配置の第３の変形例を図２と同様の視点で示す図である。なお、本変形例を説明するにあたり、上記実施形態及び上記第１、第２の変形例と同一又は同等の構成要素については、特に説明する場合を除き、同一の参照符号を付して重複する説明は省略する。図６に示すように、本変形例では、光電変換素子２０が受発光部を６つ備える。本変形例では、光ファイバ３０の端部に最も近い受発光部２５及び最も遠い受発光部２５は、受発光面に垂直な方向から見て、中心線ＣＬに重なるように位置している。また、他の４つの受発光部２５は、受発光面に垂直な方向から見て、中心線ＣＬを挟んで対称に位置している。光ファイバ３０は、それぞれの受発光部２５が上記のように位置するように配置されるのである。
【００４４】
また、上記実施形態や変形例において、光ファイバ３０は、受発光面に垂直な方向から見て複数の受発光部が中心線ＣＬに対して対称に位置するように配置された。しかし、本発明において、光ファイバ３０は、複数の受発光部が受発光面に垂直な方向から見て中心線ＣＬに対して非対称に位置するように配置されても良い。
【００４５】
また、溝部１６及び段差部１７は必須の構成ではない。
【００４６】
また、上記実施形態においては光電変換素子２０に配置される光ファイバ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、クラッド３２の外周面が素子面２１と離間して、光ファイバ３０の一方の端部が光電変換素子２０に配置される構成であっても良い。
【実施例】
【００４７】
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。
【００４８】
＜実施例＞
図２に示す上記実施形態において、受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃの配置と光の結合効率との関係を調べた。受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを発光部として、受発光面２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃの大きさを直径１０μｍの円形とし、光ファイバ３０としてコア３１の直径が５０μｍ、開口数が０．２のグレーテッドインデックス型石英ガラスファイバを用いて、互いに隣り合う発光部の中心間距離と相対光結合損失との関係を理論計算により求めた。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２５Ａから出射される光の全光量の測定結果と、各受発光部２５Ａ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。
【００４９】
＜比較例＞
図７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２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃの配置を図２と同様の視点で示す図である。図７に示すように、比較例の光電変換素子では、光ファイバ３０の最も遠くに位置する受発光部２５Ａが中心線ＣＬに重なると共に他の２つの受発光部２５Ｂ，２５Ｃが中心線ＣＬを挟んで対称に位置している。つまり、比較例の光電変換素子２０では、３つの受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃが、図２に示す受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃと対称に配置されている。この比較例について、上記実施形態と同様に受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃの配置と光の結合効率との関係を調べた。
【００５０】
上記実施例の結果、及び、比較例の結果を図８に示す。なお、図８では、受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを頂点とする正三角形の中心点から各受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃまでの距離をｒとしている。図８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、上記実施形態のように複数の受発光部２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃが位置することによって、光ファイバ３０のコア３１と複数の受発光面２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ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】
【００５１】
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】
【００５２】
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
２５，２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ・・・受発光部
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
【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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