(57)【要約】【課題】モニタ光を受光素子に効率良く入射させるとともに、受光素子と該受光素子にモニタ光を導く光学部材とを容易且つ高精度に位置合わせ可能とする。【解決手段】光通信モジュールは、発光素子１０から出射された光の一部を光ファイバ３０に入射させ、他の一部を受光素子４０に入射させる光学ブロック２０を備える。光学ブロック２０は、発光素子１０から出射された光をコリメートする第１レンズ部２５と、第１レンズ部２５から出射されたコリメート光の一部を反射する反射部２６と、第１レンズ部２５から出射されたコリメート光の他の一部を透過させる透過部２７と、反射部２６によって反射された光を光ファイバ３０に集光させる第２レンズ部２８と、を有する。さらに、受光素子４０は光学ブロック上に搭載されて透過部２７を覆っている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子から出射された光の一部を光ファイバに入射させ、他の一部を受光素子に入射させる光学部材を備える光通信モジュールであって、
前記光学部材は、
前記発光素子から出射された光をコリメートする第１レンズ部と、
前記第１レンズ部から出射されたコリメート光の一部を反射する反射部と、
前記第１レンズ部から出射されたコリメート光の他の一部を透過させる透過部と、
前記反射部によって反射された光を前記光ファイバに集光させる第２レンズ部と、
を有し、
前記受光素子は、前記光学部材上に搭載されて前記透過部を覆っている、
光通信モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の光通信モジュールであって、
前記光学部材は、
前記発光素子の発光面と対向する入射面と、
前記入射面と平行な第１出射面と、
前記入射面と前記第１出射面との間に設けられた第２出射面と、
前記入射面と前記第１出射面との間に設けられ、前記第２出射面に対して傾斜する反射面と、を有し、
前記第１レンズ部は前記入射面に設けられ、
前記反射部は前記反射面に設けられ、
前記透過部は前記第１出射面に設けられ、
前記第２レンズ部は前記第２出射面に設けられ、
前記受光素子は前記第１出射面上に搭載されている、
光通信モジュール。
【請求項３】
請求項２に記載の光通信モジュールであって、
前記受光素子の受光面の一部が前記第１出射面と重なり、他の一部が前記第１出射面の外にはみ出している、
光通信モジュール。
【請求項４】
請求項２に記載の光通信モジュールであって、
前記受光素子の受光面の全部が前記第１出射面と重なっている、
光通信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信においては、光電変換機能を備える光通信モジュールによって光信号と電気信号とが相互に変換される。例えば、接続対象である２つの機器が光ファイバケーブルの両端に光電変換機能を備えるコネクタが予め装着されているコネクタ付きケーブルを介して接続される。或いは、接続対象である２つの機器のそれぞれに光電変換機能を備える光トランシーバが接続され、これら光トランシーバ同士が光ファイバケーブルを介して接続される。
【０００３】
コネクタ付きケーブルに装着されるコネクタや光トランシーバを含む光通信モジュールは、光電変換素子としての発光素子を備えている。さらに、発光素子を備える光通信モジュールの幾つかは、発光素子から出射される光をモニタするための受光素子を備えている。この種の光通信モジュールでは、発光素子から出射された光の一部を受光した受光素子から出力される電流の変化に基づいて発光素子が制御される。すなわち、発光素子がフィードバック制御され、発光素子の発光量が一定に保たれる。特に、発光素子の一例であるレーザは、周囲温度の変化による発光量の変動が大きい。そこで、発光素子に、レーザの一例である垂直共振器面発光レーザ（VCSEL：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）を用いる場合には、上記フィードバック制御を行うことが好ましい。
【０００４】
特許文献１には、面発光レーザと、光ファイバと、面発光レーザから出射された光の一部を光ファイバに入射させるとともに、面発光レーザから出射された光の他の一部を受光素子に入射させる光学部材（特許文献１では“光結合部材”と呼ばれている。）と、を有する第１の光通信モジュールが記載されている。第１の光通信モジュールが有する光学部材は、面発光レーザから出射された光が入射する第１レンズ部を備えており、第１レンズ部は、面発光レーザから出射された光の一部（光信号）をコリメートするレンズ領域と、面発光レーザから出射された光の他の一部（モニタ光）をコリメートせずにそのまま通過させる非レンズ領域と、を含んでいる。面発光レーザから出射され、第１レンズ部の非レンズ領域を通過したモニタ光は、光学部材の上に載置されている受光素子に入射する。尚、特許文献１には、受光素子が光学部材の上方に配置された光学部材とは別体の基板に実装されている第２の光通信モジュールも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１６３９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されている第１の光通信モジュールでは、受光素子は光学部材の上に搭載されている。しかし、この受光素子に入射するモニタ光はコリメートされていない散乱光である。従って、モニタ光を効率良く受光素子に入射させることは困難である。
【０００７】
一方、特許文献１に記載されている第２の光通信モジュールでは、受光素子が光学部材とは別体の基板に実装されている。従って、モニタ光を精度良く受光素子に入射させるためには、受光素子が実装されている基板と光学部材とを高精度で位置合わせする必要がある。
【０００８】
本発明の目的は、モニタ光を受光素子に効率良く入射させるとともに、受光素子と該受光素子にモニタ光を導く光学部材とを容易且つ高精度に位置合わせ可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の光通信モジュールは、発光素子から出射された光の一部を光ファイバに入射させ、他の一部を受光素子に入射させる光学部材を備える光通信モジュールである。前記光学部材は、前記発光素子から出射された光をコリメートする第１レンズ部と、前記第１レンズ部から出射されたコリメート光の一部を反射する反射部と、前記第１レンズ部から出射されたコリメート光の他の一部を透過させる透過部と、前記反射部によって反射された光を前記光ファイバに集光させる第２レンズ部と、を有する。そして、前記受光素子は、前記光学部材上に搭載されて前記透過部を覆っている。
【００１０】
本発明の一態様では、前記光学部材は、前記発光素子の発光面と対向する入射面と、前記入射面と平行な第１出射面と、前記入射面と前記第１出射面との間に設けられた第２出射面と、前記入射面と前記第１出射面との間に設けられ、前記第２出射面に対して傾斜する反射面と、を有する。そして、前記第１レンズ部は前記入射面に設けられ、前記反射部は前記反射面に設けられ、前記透過部は前記第１出射面に設けられ、前記第２レンズ部は前記第２出射面に設けられ、前記受光素子は前記第１出射面上に搭載される。
【００１１】
本発明の他の態様では、前記受光素子の受光面の一部が前記第１出射面と重なり、他の一部が前記第１出射面の外にはみ出している。
【００１２】
本発明の他の態様では、前記受光素子の受光面の全部が前記第１出射面と重なっている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、モニタ光を受光素子に効率良く入射させるとともに、受光素子と該受光素子にモニタ光を導く光学部材とを容易且つ高精度に位置合わせすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の光通信モジュールの実施形態の一例を示す模式図である。
【図２】図１に示される光学ブロックの拡大図である。
【図３】光学ブロックの変形例の１つを示す拡大図である。
【図４】光学ブロックの変形例の他の１つを示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の光通信モジュールの実施形態の一例について説明する。図１に示されるように、光通信モジュール１は、基板２が収容された筐体３を有する。基板２の一部は筐体３の端面から筐体３の外に突出しており、基板２の突出部２ａには複数の電極（不図示）が形成されている。すなわち、基板２の突出部２ａはエッジコネクタ（“カードエッジ”と呼ばれることもある。）を形成している。基板２の突出部（エッジコネクタ）２ａが不図示のネットワーク機器等が備えるスロット（“ソケット”と呼ばれることもある。）に差し込まれると、光通信モジュール１とネットワーク機器等とが接続される。
【００１６】
基板２には、発光素子１０及び発光素子１０を駆動するための駆動ＩＣ１１が実装されている。本実施形態における発光素子１０は垂直共振器面発光レーザ（VCSEL：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）であるが、発光素子１０はＶＣＳＥＬに限定されない。発光素子１０と駆動ＩＣ１１は、ボンディングワイヤを介して接続されている。また、駆動ＩＣ１１と基板２の突出部２ａに形成されている電極とは、基板２に形成されている配線やスルーホールを介して接続されている。駆動ＩＣ１１は、電極に入力された電気信号に基づいて発光素子１０を駆動し、光信号を出力させる。すなわち、電気信号が光信号に変換される。
【００１７】
発光素子１０の上方には光学部材としての光学ブロック２０が配置され、光学ブロック２０の側方には、筐体内に引き入れられた光ファイバ３０の端部に装着されているフェルール３１が配置されている。また、光学ブロック２０の上には、発光素子１０の発光量を検知するモニタ用の受光素子４０が搭載されている。本実施形態における受光素子４０はフォトダイオード（PD：Photodiode）であるが、受光素子４０は特定のフォトダイオードに限定されるものではない。受光素子４０には、例えば、ＰＮフォトダイオード，ＰＩＮフォトダイオード，アバランシェ・フォトダイオードその他のフォトダイオードを用いることができる。
【００１８】
光学ブロック２０の材料は、透明度及び屈折率の高い樹脂材料やガラス材料である。また、光学ブロック２０は、金型を用いた射出成形法によって製造されたものである。透明度が高いとは、発光素子１０から出射される光の透過損失が低いことを意味する。本実施形態における光学ブロック２０の透過損失は０．１ｄＢ／ｃｍ以下であり、屈折率は１．４５８前後である。もっとも、上記数値は一例である。
【００１９】
図２に示されるように、光学ブロック２０は、発光素子１０の発光面１０ａと対向する入射面２１及び入射面２１と平行な第１出射面２２を有する。また、光学ブロック２０は、入射面２１と第１出射面２２との間に設けられ、これら入射面２１及び第１出射面２２と交差する第２出射面２３を有する。さらに、光学ブロック２０は、入射面２１と第１出射面２２との間に設けられ、第２出射面２３に対して傾斜している反射面２４を有する。本実施形態では、入射面２１及び第１出射面２２は発光素子１０の発光面１０ａと平行である。また、入射面２１及び第１出射面２２と第２出射面２３とは直交しており、反射面２４は第２出射面２３に対して４５度傾斜している。
【００２０】
光学ブロック２０の入射面２１には、第１レンズ部２５が一体成形されている。第１レンズ部２５は、発光素子１０の発光面１０ａに向けて膨出する凸レンズであり、第１レンズ部２５の光軸は、発光素子１０から出射される光の光軸と一致している。発光素子１０から出射された光は、第１レンズ部２５に入射し、該第１レンズ部２５によってコリメートされる。
【００２１】
光学ブロック２０の反射面２４には、第１レンズ部２５から出射されたコリメート光の一部を反射する反射部２６が設けられている。入射面２１と第１出射面２２との間にある反射面２４に設けられている反射部２６は、入射面２１から光学ブロック２０の内部に入射し、光学ブロック２０の内部を第１出射面２２へ向かって進行するコリメート光の光路上に位置している。すなわち、反射部２６は、コリメート光の光束断面と重複している。もっとも、反射部２６は、コリメート光の光束断面と部分的に重複しており、完全には重複していない。従って、光学ブロック２０の内部を進行するコリメート光の一部は反射部２６に入射するが、他の一部は反射部２６に入射することなく、反射部２６の脇を通過して第１出射面２２へ向かう。換言すれば、反射面２４のうち、第１レンズ部２５から出射されたコリメート光が入射する領域が反射部２６である。
【００２２】
ここで、光学ブロック２０の第２出射面２３は、第１レンズ部２５から出射されるコリメート光の光軸と平行である。よって、第２出射面２３に対して４５度傾斜している反射面２４及び該反射面上の反射部２６は、コリメート光の光軸に対して４５度傾斜している。従って、反射部２６に入射したコリメート光の一部は第２出射面２３に向けて全反射される。換言すれば、反射部２６に入射したコリメート光の一部は、進行方向が９０度変換される。もっとも、全反射条件が満たされれば、反射面２４及び反射部２６の傾斜角度は４５度に限定されない。また、反射部２６に金属膜などの反射膜を形成して反射効率を高めてもよい。この場合、反射膜は反射面２４の全域に形成してもよく、反射部２６のみに形成してもよい。尚、第１レンズ部２５から出射されるコリメート光の光軸に対して平行な第２出射面２３と直交している入射面２１及び第１出射面２２は、コリメート光の光軸に対しても直交している。すなわち、入射面２１及び第１出射面２２は、第１レンズ部２５から出射されるコリメート光の光軸に対して垂直な面である。
【００２３】
光学ブロック２０の第１出射面２２には、第１レンズ部２５から出射されたコリメート光の他の一部を透過させる透過部２７が設けられている。第１レンズ部２５から出射されたコリメート光のうち、反射部２６に入射しなかった光、すなわち、反射部２６の脇を通過したコリメート光の一部は、第１出射面上の透過部２７を透過して光学ブロック２０の外に出射される。換言すれば、第１出射面２２のうち、第１レンズ部２５から出射されたコリメート光が透過する領域が透過部２７である。尚、第１出射面２２及び第１出射面上の透過部２７は、これらに入射するコリメート光の光軸に対して垂直である。よって、透過部２７に入射したコリメート光は、該透過部２７を効率良く透過して光学ブロック２０の外に出射する。
【００２４】
透過部２７が設けられている第１出射面２２の上には受光素子４０が搭載されており、受光素子４０の受光面４０ａによって透過部が覆われている。よって、透過部２７を透過して光学ブロック２０の外に出射したコリメート光の一部は、そのまま受光素子４０に入射する。受光素子４０は、入射した光の強度に応じた電流（モニタ電流）を出力する。すなわち、受光素子４０は、発光素子１０から出射される光の強度をモニタする。受光素子４０から出力されるモニタ電流は、図１に示される基板２に設けられている不図示の制御回路に入力される。制御回路は、入力されたモニタ電流に基づいて、発光素子１０から出射される光の強度が一定になるように発光素子１０の駆動電流を制御する。すなわち、発光素子１０がフィードバック制御される。
【００２５】
図２に示されるように、光学ブロック２０の第２出射面２３には、第２レンズ部２８が一体成形されている。第２レンズ部２８は、フェルール３１の端面に向けて膨出する凸レンズであり、第２レンズ部２８の光軸は、反射部２６によって反射される光の光軸と一致している。反射部２６によって反射された光は、第２レンズ部２８に入射し、該第２レンズ部２８によって光ファイバ３０の端面に集光される。
【００２６】
以上のように、光学ブロック２０は、第１レンズ部２５によってコリメートされた光の一部を光ファイバ３０に入射させ、他の一部を受光素子４０に入射させる。そこで、以下の説明では、第１レンズ部２５から出射されたコリメート光の一部であって、光ファイバ３０に入射される光を“信号光”と呼ぶ場合がある。また、第１レンズ部２５から出射されたコリメート光の他の一部であって、受光素子４０に入射される光を“モニタ光”と呼ぶ場合がある。すなわち、第１レンズ部２５から出射されたコリメート光（平行光束）は、光学ブロック２０によって２分割され、分割された光の一方は信号光として光ファイバ３０に入射し、分割された光の他方はモニタ光として受光素子４０に入射する。ここで、第１レンズ部２５から出射されたコリメート光の１〜３０％程度をモニタ光として受光素子４０に入射させることが好ましく、本実施形態では、コリメート光の５％がモニタ光として受光素子４０に入射される。
【００２７】
本実施形態では、受光素子４０が光学ブロック２０の上に直接搭載されている。従って、受光素子４０と光学ブロック２０とを容易且つ高精度に位置合わせすることができる。さらに、受光素子４０に入射されるモニタ光は第１レンズ部２５から出射されたコリメート光の一部である。従って、モニタ光を効率良く受光素子４０に入射させることができる。
【００２８】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、光学ブロック２０は、第１レンズ部２５から出射されたコリメート光の一部を信号光として光ファイバ３０に入射させ、他の一部をモニタ光として受光素子４０に入射させる機能を備えていればよく、その材料や形状は特に限定されない。例えば、光学ブロック２０の形状は図３や図４に示すように変更することができる。図２に示される形態では、受光素子４０の受光面４０ａの一部が光学ブロック２０の第１出射面２２と重なり、他の一部は第１出射面２２の外にはみ出している。一方、図３に示される形態では、光学ブロック２０の第１出射面２２が拡大され、受光素子４０の受光面４０ａの全部が第１出射面２２と重なっている。また、図４に示される形態では、光学ブロック２０の第１出射面２２がさらに拡大され、受光素子４０の受光面４０ａの周囲にまで拡がっている。図３や図４に示される形態では、光学ブロック２０への受光素子４０の搭載がより容易になるとともに、搭載された受光素子４０がより安定して支持される。
【００２９】
もっとも、図２に示される光学ブロック２０の形状は、図３，図４に示される光学ブロック２０の形状に比べてシンプルである。よって、図２に示される光学ブロック２０は、図３，図４に示される光学ブロック２０に比べて容易且つ低コストで製造することができる。特に、金型を用いた射出成形法によって光学ブロック２０を製造する場合、光学ブロック２０の形状がシンプルであることの効果は大きい。また、図２〜図４に示される全ての形態において、受光面４０ａに設けられている受光部は透過部２７の真上に位置し、透過部２７と重なっている。
【００３０】
本発明の光通信モジュールには、モニタ用の受光素子４０の他に、通信用の受光素子が設けられた光通信モジュールも含まれる。例えば、図１に示される基板２に、通信用の受光素子及び該受光素子から出力される電気信号を増幅する増幅アンプを実装してもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１      光通信モジュール
２      基板
２ａ    突出部
３      筐体
１０    発光素子
１０ａ  発光面
１１    駆動ＩＣ
２０    光学ブロック
２１    入射面
２２    第１出射面
２３    第２出射面
２４    反射面
２５    第１レンズ部
２６    反射部
２７    透過部
２８    第２レンズ部
３０    光ファイバ
３１    フェルール
４０    受光素子
４０ａ  受光面
【図１】
2015197643.tif 000003
【図２】
2015197643.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015197643.tif 000006