(57)【要約】  第１のガイド穴が設けられた第１の端面と、第１の端面と対向する第２の端面とを有するモジュールであって、第１の端面と第２の端面との間を貫通するように設けられ、第１のガイド穴との位置関係に基づいて軸調心された光ファイバと、第１のガイド穴との位置関係に基づいて軸調心された光素子とを有するモジュールを有する。
2016088349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のガイド穴が設けられた第１の端面と、前記第１の端面と対向する第２の端面とを有するモジュールであって、
前記第１の端面と前記第２の端面との間を貫通するように設けられ、前記第１のガイド穴との位置関係に基づいて軸調心された第１の光ファイバと、
前記第１のガイド穴との位置関係に基づいて軸調心された第１の光素子と
を有する第１のモジュールを有する
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記第１のモジュールは、前記第１のガイド穴に嵌挿された第１のガイドピンを更に有し、
前記第１のモジュールは、前記第１のガイドピンが、第１の光ファイバアレイを有する第１の光コネクタの第２のガイド穴に嵌合することにより、前記第１の光ファイバアレイに結合するように構成されており、
前記第１の光ファイバ及び前記第１の光素子は、前記第１のモジュールと前記第１の光ファイバアレイとが結合されたときに、前記第１の光ファイバアレイの所定の光ファイバにそれぞれ光結合されるように、軸調心されている
ことを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項３】
前記第１のモジュールは、第１の光ファイバアレイと第１のガイドピンとを有する第１の光コネクタの前記第１のガイドピンが前記第１のガイド穴に嵌合することにより、前記第１の光ファイバアレイに結合するように構成されており、
前記第１の光ファイバ及び前記第１の光素子は、前記第１のモジュールと前記第１の光ファイバアレイとが結合されたときに、前記第１の光ファイバアレイの所定の光ファイバにそれぞれ光結合されるように、軸調心されている
ことを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項４】
第３のガイド穴が設けられた第３の端面と、前記第３の端面と対向する第４の端面と、第２の光素子とを有する第２のモジュールを更に有し、
前記第１のモジュールは、前記第２の端面に設けられた第４のガイド穴と、前記第４のガイド穴に嵌挿された第２のガイドピンとを更に有し、
前記第１のモジュールは、前記第２のガイドピンが、前記第２のモジュールの前記第３のガイド穴に嵌合することにより、前記第２のモジュールに結合するように構成されており、
前記第２の光素子は、前記第１のモジュールと前記第２のモジュールとが結合されたときに、前記第１のモジュールの前記第１の光ファイバに光結合されるように、前記第３のガイド穴との位置関係に基づいて軸調心されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記第１の光素子及び前記第２の光素子は、一方が発光素子であり、他方が受光素子である
ことを特徴とする請求項４記載の光モジュール。
【請求項６】
前記第２のモジュールは、前記第３の端面と前記第４の端面との間を貫通するように設けられた第２の光ファイバを更に有する
ことを特徴とする請求項４又は５記載の光モジュール。
【請求項７】
前記第１のモジュールは、前記第２の端面に設けられた第４のガイド穴と、前記第４のガイド穴に嵌挿された第２のガイドピンを更に有し、
前記第１のモジュールは、前記第２のガイドピンが、第２の光ファイバアレイを有する第２の光コネクタの第５のガイド穴に嵌合することにより、前記第２の光ファイバアレイに結合するように構成されており、
前記第１の光ファイバは、前記第１のモジュールと前記第２の光ファイバアレイとが結合されたときに、前記第２の光ファイバアレイの所定の光ファイバに光結合されるように、軸調心されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項８】
前記第１のモジュールは、前記第２の端面に設けられた第４のガイド穴を更に有し、
前記第１のモジュールは、第２の光ファイバアレイと第２のガイドピンとを有する第２の光コネクタの前記第２のガイドピンが前記第４のガイド穴に嵌合することにより、前記第２の光ファイバアレイに結合するように構成されており、
前記第１の光ファイバは、前記第１のモジュールと前記第２の光ファイバアレイとが結合されたときに、前記第２の光ファイバアレイの所定の光ファイバに光結合されるように、軸調心されている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項９】
前記第１のモジュールの前記第１のガイド穴と前記第４のガイド穴とは連通しており、前記第１のガイド穴及び前記第４のガイド穴に連続する１本のガイドピンが嵌挿されている
ことを特徴とする請求項４又は７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、光通信システムに用いられる光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムにおいては、電気信号から光信号に変換する機能をモジュール化した光送信モジュール、光信号から電気信号に変換する機能をモジュール化した光受信モジュール、これらを一体化した光トランシーバモジュールが使用されている。例えば、データセンター等において使用されている光トランシーバモジュールとしては、代表的なものとしてＱＳＦＰ（Quad  Small  Form-factor  Pluggable）の規格に準拠した４チャンネル光トランシーバ（ＱＳＦＰ光トランシーバ）が挙げられる。【０００３】
一般的なＱＳＦＰ光トランシーバは、光送信デバイス、光受信デバイス、プラガブル電気インターフェイス、ＭＰＯ（Multi-fiber  Push  On）コネクタ等の光インターフェイスから構成される。光送信デバイスは、ＶＣＳＥＬ（Vertical  Cavity  Surface  Emitting  Laser）等の発光素子やこれを駆動するためのドライバＩＣ等を含む。また、光受信デバイスは、フォトダイオード等の受光素子とこれを駆動するためのレシーバＩＣ等を含む。【０００４】
これまでに提案されている光トランシーバモジュールとしては、例えば特許文献１〜３に記載のものが挙げられる。特許文献１には、発光素子、ドライブＩＣ、受光素子及びレシーバＩＣ等のチップ部品を同一基板上に表面実装することで小型化した光電変換モジュールが記載されている。特許文献２には、発光素子アレイ及びその駆動回路と、受光素子アレイ及び信号増幅回路とを、基板の高さの異なる表面に実装することにより、電気及び光クロストークを抑制した光インターコネクションモジュールが記載されている。特許文献３には、光送信アセンブリと光受信アセンブリとを同一の基板上に搭載し、これらアセンブリと光コネクタとをテープファイバによりそれぞれ接続した光送受信器が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４８０５７３８号公報
【特許文献２】特開２０１２−０１３７２６号公報
【特許文献３】特許第４７０６６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の光電変換モジュールでは、発光素子及び受光素子を、１つの導波路アレイの送信用導波路部及び受信用導波路部にそれぞれ光結合する必要があり、高い実装精度が要求されていた。また、発光素子と受光素子とを近づけて実装できるため小型化が可能である一方で、デバイス間でのクロストークノイズが発生しやすかった。また、工程内検査において、送信側と受信側のどちらか一方だけが不合格でも光トランシーバとしては不合格になるため、組み立て後のリペアの効かない部材が不合格になるとモジュール全体が損失になっていた。【０００７】
また、特許文献２に記載の光インターコネクションモジュールでは、電気及び光クロストークを抑制できるものの、実装精度やリペアに関しては特許文献１と同様の課題があった。また、段差付きの基板を使用することでモジュール全体の厚みが増大するため、厚み方向の小型化が困難であった。また、段差付きの基板は高価であり、コストの増加を避けられなかった。【０００８】
また、特許文献３に記載の光送受信器では、光送信アセンブリと光受信アセンブリとを同一基板上に光軸方向に縦に並べて実装し、それぞれにジャンパ用のテープファイバとコネクタを装着している。このため、余分な部品が必要であるとともに、ファイバコネクタの分の実装スペースを確保する必要があり小型化には不利であった。また、後方のアセンブリに装着されているジャンパ用のテープファイバを、前方のアセンブリの上を跨ぐように装着しているため、厚み方向の小型化が難しいとともに、ファイバへの曲げストレスが加わっている場合は経時的な特性変動によって光結合劣化が生じる虞もあった。【０００９】
本発明の目的は、組み立てや光ファイバアレイに対する光結合が容易であり、小型化が可能な光モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一観点によれば、第１のガイド穴が設けられた第１の端面と、前記第１の端面と対向する第２の端面とを有するモジュールであって、前記第１の端面と前記第２の端面との間を貫通するように設けられ、前記第１のガイド穴との位置関係に基づいて軸調心された第１の光ファイバと、前記第１のガイド穴との位置関係に基づいて軸調心された第１の光素子とを有する第１のモジュールを有することを特徴とする光モジュールが提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、組み立てや光ファイバアレイに対する光結合が容易であり、小型化が可能な光モジュールが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態による光モジュールの構造を示す上面図である。
【図２Ａ】本発明の第１実施形態による光モジュールの構造を示す斜視図である。
【図２Ｂ】本発明の第１実施形態による光モジュールの構造を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態による光モジュールに光ファイバアレイを接続した状態を示す上面図である。
【図４Ａ】本発明の第１実施形態による光モジュールの構造及び製造方法を示す概略断面図である。
【図４Ｂ】本発明の第１実施形態による光モジュールの構造及び製造方法を示す概略断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態による光モジュールの構造を示す上面図である。
【図６】本発明の第３実施形態による光モジュールの構造を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による光モジュール及びその製造方法について、図１乃至図４Ｂを用いて説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態による光モジュールの構造を示す上面図である。図２Ａ及び２Ｂは、本実施形態による光モジュールの構造を示す斜視図である。図３は、本実施形態による光モジュールを光ファイバアレイに接続した状態を示す上面図である。図４Ａ及び４Ｂは、本実施形態による光モジュールの構造及び製造方法を示す概略断面図である。
【００１５】
はじめに、本実施形態による光モジュールの構造について、図１乃至図３を用いて説明する。なお、図２Ａ及び２Ｂには、本実施形態による光モジュールを異なる２方向から見た斜視図を示している。
【００１６】
本実施形態による光モジュール１００は、図１及び図２Ａ、２Ｂに示すように、メイン回路基板１０と、メイン回路基板１０上に搭載された２つのモジュール、すなわち、第１のモジュール２０Ａ及び第２のモジュール２０Ｂとを含む。
【００１７】
メイン回路基板１０は、電気信号の入出力に用いられる複数の接続端子１２と、これら接続端子と第１のモジュール２０Ａ及び第２のモジュール２０Ｂとを電気的に接続する配線（図示せず）とを含む。メイン回路基板１０上には、第１のモジュール２０Ａ及び第２のモジュール２０Ｂ以外の部品が搭載されていてもよい。
【００１８】
第１のモジュール２０Ａは、プリント回路基板２２Ａと、プリント回路基板２２Ａ上に設けられた光素子部２４Ａと、光素子部２４Ａの近傍に配置されたマイクロレンズアレイ２６Ａとを含む。光素子部２４Ａ及びマイクロレンズアレイ２６Ａは、プリント回路基板２２Ａ上に形成された樹脂パッケージ３０Ａ内に組み込まれている。
【００１９】
樹脂パッケージ３０Ａには、マイクロレンズアレイ２６Ａが配置された側の側面（前端面）から、当該側面と対向する端部（後端面）に向かう方向に沿って穿孔された２つのガイド穴３２Ａが設けられている。ガイド穴３２Ａは、樹脂パッケージ３０Ａを貫通していてもよいし、樹脂パッケージ３０Ａを貫通しない深さのガイド穴３２Ａが前端面及び後端面の両側面に穿孔されていてもよい。なお、図示する例は、前端面側に設けられたガイド穴と後端面側に設けられたガイド穴とが連通しているとも考えられる。
【００２０】
また、樹脂パッケージ３０Ａには、マイクロレンズアレイ２６Ａが配置された側の側面（前端面）と、当該側面と対向する側面（後端面）との間を貫通するように、光ファイバ２８Ａが組み込まれている。光ファイバ２８Ａは、一例では、ガイド穴３２Ａの延在する方向と平行な方向に沿って配置される。
【００２１】
同様に、第２のモジュール２０Ｂは、プリント回路基板２２Ｂと、プリント回路基板２２Ｂ上に設けられた光素子部２４Ｂと、光素子部２４Ｂの近傍に配置されたマイクロレンズアレイ２６Ｂとを含む。光素子部２４Ｂ及びマイクロレンズアレイ２６Ｂは、プリント回路基板２２Ｂ上に形成された樹脂パッケージ３０Ｂ内に組み込まれている。
【００２２】
樹脂パッケージ３０Ｂには、マイクロレンズアレイ２６Ｂが配置された側の側面（前端面）から、当該側面と対向する側面（後端面）に向かう方向に沿って穿孔された２つのガイド穴３２Ｂが設けられている。ガイド穴３２Ｂは、樹脂パッケージ３０Ｂを貫通していてもよいし、樹脂パッケージ３０Ｂを貫通しない深さでもよい。樹脂パッケージ３０Ｂを貫通しない深さのガイド穴３２Ｂが前端面及び後端面の両側面に穿孔されていてもよい。
【００２３】
光素子部２４Ａ，２４Ｂは、受光素子を含む受光部又は発光素子を含む発光部のいずれかにより構成される。光素子部２４Ａ，２４Ｂは、一方が受光部で他方が発光部でもよいし、両方とも受光部であってもよいし、両方とも発光部であってもよい。
【００２４】
光素子部２４Ａ，２４Ｂが受光部の場合、典型的には、受光素子と、受光素子からの信号処理用のレシーバＩＣとを含む。４ｃｈ光受信モジュールを構成する場合、受光素子には、例えば４ｃｈ−ＰＤ（フォトダイオード：Photodiode）アレイを適用可能である。４ｃｈ−ＰＤアレイは、光信号を電気信号に変換する機能を有する。レシーバＩＣには、例えばＴＩＡ（トランスインピーダンスアンプ：Trans-Impedance  Amplifier）アレイＩＣを適用可能である。ＴＩＡアレイＩＣは、信号増幅と波形成形により受信感度を高める機能を有する。マイクロレンズアレイ２６Ａ，２６Ｂは、入射光を効率よく４ｃｈ−ＰＤアレイの受光部に集光できるような位置に、アクティブ調心により配置・固定される。
【００２５】
光素子部２４Ａ，２４Ｂが発光部の場合、典型的には、発光素子と、発光素子の駆動用のドライブＩＣとを含む。４ｃｈ光送信モジュールを構成する場合、発光素子には、例えば４ｃｈ−ＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光レーザ：Vertical  Cavity  Surface  Emitting  Laser）アレイを適用可能である。ドライブＩＣには、例えばＶＣＳＥＬドライバアレイＩＣを適用可能である。マイクロレンズアレイ２６Ａ，２６Ｂは、発光素子から発せられた光を効率よく且つ所望の位置に集光できるような位置に、アクティブ調心により配置・固定される。
【００２６】
樹脂パッケージ３０Ａに設けられた２つのガイド穴３２Ａのサイズ及び間隔と、樹脂パッケージ３０Ｂに設けられた２つのガイド穴３２Ｂのサイズ及び間隔とは、等しくなっている。
【００２７】
第１のモジュール２０Ａと第２のモジュール２０Ｂとは、メイン回路基板１０上に、第１のモジュール２０Ａの後端面と第２のモジュール２０Ｂの前端面とが接するように、隣接して配置されている。図示する座標系を用いてこれらの位置関係を説明すると、第１のモジュール２０Ａ及び第２のモジュール２０Ｂは、Ｘ−Ｙ平面に平行なメイン回路基板１０の表面上に、ガイド穴３２Ａ，３２Ｂの延在する方向がＹ方向と平行になるように、実装されている。そして、第１のモジュール２０Ａのガイド穴３２Ａと第２のモジュール２０Ｂのガイド穴３２Ｂとにより構成される連続したガイド穴には、ガイドピン９０が嵌挿されている。換言すると、第１のモジュール２０Ａと第２のモジュール２０Ｂとは、ガイドピン９０により、ガイド穴３２Ａとガイド穴３２Ｂとが一直線上に並ぶように、位置合わせして配置されている。ガイドピン９０の一方の端部（図１において上側）は、第１のモジュール２０Ａの前端面から突出している。この突出部は、後述するように、第１のモジュール２０ＡとＭＴコネクタ７２とを接続する際の位置決めを容易にするために設けられている。なお、第１のモジュール２０Ａと第２のモジュール２０Ｂとを接続するガイドピン９０は、第１のモジュール２０ＡとＭＴコネクタ７２とを接続するガイドピン９０から連続する１本のガイドピンであってもよいし、別のガイドピンであってもよい。別のガイドピンの場合、第１のモジュール２０ＡとＭＴコネクタ７２とを接続するガイドピン９０は、第１のモジュール２０Ａから突出して設けられていてもよいし、ＭＴコネクタ７２に設けられていてもよい。
【００２８】
本実施形態の光モジュール１００において、第１のモジュール２０Ａの前端面側の端部は、光入出力部を構成する。この光入出力部には、例えば図１に示すように、光ファイバアレイ７０を有するＭＴ（Mechanical  Transfer）コネクタ７２等が光学的に結合される。
【００２９】
第１のモジュール２０Ａの前端面から突出する２本のガイドピン９０の間隔及びサイズは、ＭＴコネクタ７２に設けられた２つのガイド穴７６の間隔及びサイズと一致しており、ガイドピン９０がＭＴコネクタ７２のガイド穴７６に嵌合するようになっている。或いは、ＭＴコネクタ７２に設けられた２本のガイドピン９０の間隔及びサイズは、第１のモジュール２０Ａの前端面に設けられた２つのガイド穴３２Ａの間隔及びサイズと一致しており、ガイドピン９０が第１のモジュール２０Ａのガイド穴３２Ａに嵌合するようになっている。ガイドピン９０がガイド穴７６又はガイド穴３２Ａに嵌合するようにＭＴコネクタ７２を光モジュール１００に接続することで、ＭＴコネクタ７２の位置決めが自己整合的に行われ、第１のモジュール２０Ａに光ファイバアレイ７０の光ファイバ７４を光学的に結合することが可能となる。
【００３０】
本実施形態による光モジュール１００では、光ファイバアレイ７０の光ファイバ７４を第１のモジュール２０Ａに光学的に結合できるようにするために、ガイド穴３２Ａの位置を基準にして、光素子部２４Ａ、マイクロレンズアレイ２６Ａ及び光ファイバ２８Ａの位置決め、すなわち軸調心を行っている。光素子部２４Ａ、マイクロレンズアレイ２６Ａ及び光ファイバ２８Ａを、ガイド穴３２Ａの位置を基準として位置決めすることは、ガイド穴３２Ａに嵌挿したガイドピン９０によって位置決めが行われるＭＴコネクタ７２、ひいては光ファイバアレイ７０のそれぞれの光ファイバ７４に対して位置決めを行うことにもなる。
【００３１】
したがって、ＭＴコネクタ７２のガイド穴７６と光ファイバ７４との間の位置関係に基づいて、ガイド穴３２Ａに対する光素子部２４Ａ、マイクロレンズアレイ２６Ａ及び光ファイバ２８Ａの位置を決定することで、光ファイバ７４と光素子部２４Ａ及び光ファイバ２８Ａとを光学的に結合することができるようになる。
【００３２】
第１のモジュール２０Ａと第２のモジュール２０Ｂとの間の接続も、第１のモジュール２０ＡとＭＴコネクタ７２との間の接続と同様である。すなわち、第１のモジュール２０Ａの光ファイバ２８Ａを第２のモジュール２０Ｂに光学的に結合できるようにするために、ガイド穴３２Ｂの位置を基準にして、光素子部２４Ｂ及びマイクロレンズアレイ２６Ｂの位置決め、すなわち軸調心が行われている。光素子部２４Ｂ及びマイクロレンズアレイ２６Ｂを、ガイド穴３２Ｂの位置を基準として位置決めすることは、ガイドピン９０によって位置決めが行われる第１のモジュール２０Ａ及び光ファイバアレイ７０に対して位置決めを行うことにもなる。
【００３３】
したがって、第１のモジュール２０Ａのガイド穴３２Ａと光ファイバ２８Ａとの間の位置関係に基づいて、ガイド穴３２Ｂに対する光素子部２４Ｂ及びマイクロレンズアレイ２６Ｂの位置を決定することで、光ファイバ２８Ａと光素子部２４Ｂとを光学的に結合することができるようになる。
【００３４】
このように、本実施形態による光モジュール１００の第１のモジュール２０Ａ及び第２のモジュール２０Ｂは、言わば、モジュールの前端面及び／又は後端面に、ＭＴコネクタの機能を持たせたものである。
【００３５】
図３は、本実施形態による光モジュール１００に、光ファイバアレイ７０を有するＭＴコネクタ７２を接続した状態を示している。ここでは、光ファイバアレイ７０として１２ｃｈファイバアレイを想定し、また、第１のモジュール２０Ａが４ｃｈ光受信モジュールであり、第２のモジュール２０Ｂが４ｃｈ光送信モジュールである場合（光トランシーバモジュール）を想定している。すなわち、第１のモジュール２０Ａの光素子部２４Ａが４ｃｈの受光部であり、第２のモジュール２０Ｂの光素子部２４Ｂが４ｃｈの発光部である。図において左側の光ファイバ７４から順に、ｃｈ１ファイバ、ｃｈ２ファイバ、…、ｃｈ１１ファイバ、ｃｈ１２ファイバとすると、ｃｈ１〜ｃｈ４の光ファイバ７４が光受信用に使用され、ｃｈ９〜ｃｈ１２の光ファイバ７４が光送信用に使用されることになる。
【００３６】
ガイド穴７６がガイドピン９０に嵌合するようにＭＴコネクタ７２を光モジュール１００に接続することで、光ファイバアレイ７０のそれぞれの光ファイバ７４の端部は、ガイドピン９０との位置関係に応じた第１のモジュール２０Ａの前端面の所定の場所に対向する。すなわち、第１のモジュール２０Ａのマイクロレンズアレイ２６Ａ及び光素子２４Ａは、それぞれのチャンネルがｃｈ１ファイバからｃｈ４ファイバの４本の光ファイバ７４にそれぞれ光結合されるように、ガイド穴３２Ａに対する位置決めが行われている。また、４本の光ファイバ２８Ａは、ｃｈ９ファイバからｃｈ１２ファイバの４本の光ファイバ７４にそれぞれ光結合するように、ガイド穴３２Ａに対する位置決めが行われている。また、第２のモジュール２０Ｂの光素子部２４Ｂ及びマイクロレンズアレイ２６Ｂは、それぞれのチャンネルが第１のモジュール２０Ａの４本の光ファイバ２８Ａにそれぞれ光結合するように、ガイド穴３２Ｂに対する位置決めが行われている。
【００３７】
これにより、光ファイバアレイ７０のｃｈ１ファイバ〜ｃｈ４ファイバからの出射光を、マイクロレンズアレイ２６Ａによって効率よく受光部である光素子部２４Ａに集光することができる。また、発光部である光素子部２４Ｂからの出射光をマイクロレンズアレイ２６Ｂによって効率よく光ファイバ２８Ａに集光し、効率よく光ファイバアレイ７０のｃｈ９ファイバ〜ｃｈ１２ファイバに入射することができる。
【００３８】
本実施形態の光モジュール１００では、第１のモジュール２０Ａ及び第２のモジュール２０Ｂの双方を共通の光ファイバアレイ７０に光接続できるため、第２のモジュール２０Ａ及び第２のモジュール２０Ｂのそれぞれにジャンパファイバを装着する必要はない。したがって、ジャンパケーブルが不要となり、その分の部品コストを下げることができる。また、ジャンパケーブル装着用の光コネクタを実装するスペースも不要であり、小型化が可能である。また、光送信用デバイスと光受信用デバイスとがモジュールとして分離されており近接して配置されていないため、クロストークを抑制することができる。
【００３９】
次に、本実施形態による光モジュールの製造方法について、図４Ａ及び４Ｂを用いて説明する。
【００４０】
第１のモジュール２０Ａは、プリント回路基板２２Ａ上に、光素子部２４Ａを構成する光素子やＩＣ等の部品を実装した後、マイクロレンズアレイ２６Ａ及び光ファイバ２８Ａが組み込まれた樹脂成形体である樹脂パッケージ３０Ａを、プリント回路基板２２Ａ上にアクティブ調心ながら接着することにより、形成する。ガイド穴３２Ａは、樹脂パッケージ３０Ａに予め設けられている。
【００４１】
同様に、第２のモジュール２０Ｂは、プリント回路基板２２Ｂ上に、光素子部２４Ｂを構成する光素子やＩＣ等の部品を実装した後、マイクロレンズアレイ２６Ｂが組み込まれた樹脂成形体である樹脂パッケージ３０Ｂを、プリント回路基板２２Ｂ上にアクティブ調心ながら接着することにより、形成する。ガイド穴３２Ｂは、樹脂パッケージ３０Ｂに予め設けられている。
【００４２】
第１のモジュール２０Ａ及び第２のモジュール２０Ｂは、それぞれ単独で製造及び検査が可能である。したがって、光モジュール１００を組み立てた後に、第１のモジュール２０Ａ或いは第２のモジュール２０Ｂの一方の不良によって全体が不良になることを防止することができる。また、第１のモジュール２０Ａの調心工程と第２のモジュール２０Ｂの調心工程とは完全に分離しているため、発光素子や受光素子の実装に際し、高精度な実装設備は不要である。
【００４３】
このように形成された第１のモジュール２０Ａ及び第２のモジュール２０Ｂは、ガイド穴３２Ａ，３２Ｂにガイドピン９０を嵌挿した状態で、メイン回路基板１０上に同時に実装される。第１のモジュール２０Ａ及び第２のモジュール２０Ｂは、例えばＬＧＡ（Land  Grid  Array）パッケージであり、回路基板２２Ａ，２２Ｂの裏面に配置された電極端子とメイン回路基板１０の電極端子との間をリフローはんだ付けすることにより、実装される。予めガイドピン９０を装着しておくことにより、第１のモジュール２０Ａに対する第２のモジュール２０ＢのＸ軸方向及びＺ軸方向の位置は固定されるため、Ｘ軸方向とＺ軸方向の光軸ずれを防止することができる。
【００４４】
また、この際に、メイン回路基板１０上に形成された、プリント回路基板２２Ａの接続用の電極と、プリント回路基板２２Ｂの接続用の電極との間隔を、例えば図４Ａに示すように、プリント回路基板２２Ａの電極と、プリント回路基板２２Ｂの電極との間隔よりも狭くしておくことが望ましい。このようにすることで、メイン回路基板１０と第１のモジュール２０Ａとを接続するはんだバンプ１４及びメイン回路基板１０と第２のモジュール２０Ｂとを接続するはんだバンプ１６の表面張力によって、第１のモジュール２０Ａと第２のモジュール２０Ｂとを引き寄せる方向に応力が働く。つまり、リフロー時のセルフアライメント効果により、第１のモジュール２０と第２のモジュール３０との間に相互に押し合う力が働くため、Ｙ軸方向の光軸ずれも防止することができる。
【００４５】
或いは、例えば図４Ｂに示すように、第１のモジュール２０Ａと第２のモジュール２０Ｂとを密着固定するためのクリップ９２を装着した状態で、メイン回路基板１０上にこれらを実装するようにしてもよい。こうすることによっても、Ｙ軸方向の光軸ずれを防止することができる。クリップ９２による固定は、図４Ａの方法と組み合わせて使用してもよい。
【００４６】
このように、本実施形態によれば、光素子と光ファイバとを含むモジュールを構成し、これらをガイド穴との位置関係に基づいて軸調心するので、このモジュールを多段に接続することによって複数の光素子を軸調心しつつ容易に集積することができる。また、モジュール間の接続にはテープファイバや光コネクタは不要であり、部品数の増加やサイズの拡大を抑制することができる。また、個々のモジュールは、別々に製造・検査が可能であり、光モジュール全体が損失になる確率を低減することができる。
【００４７】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による光モジュールについて、図５を用いて説明する。図１乃至図４Ｂに示す第１実施形態による光モジュールと同様の構成要素には同一の符号を付し説明を省略し或いは簡潔にする。
【００４８】
図５は、本実施形態による光モジュールの構造を示す上面図である。
【００４９】
第１実施形態では、２つのモジュール２０Ａ，２０Ｂを含む光モジュール１００を示したが、光モジュール１００を構成するモジュールの数は２つに限定されるものではなく、必要に応じて適宜増減することができる。また、各モジュールは、光受信モジュール及び光送信モジュールのいずれでもよく、必要に応じて任意に組み合わせることができる。本実施形態では、このようなバリエーションの一例を示す。
【００５０】
本実施形態による光モジュール１００は、図５に示すように、メイン回路基板１０と、メイン回路基板１０上に搭載された３つのモジュール、すなわち、第１のモジュール２０Ａ、第２のモジュール２０Ｂ及び第３のモジュール２０Ｃとを含む。第１のモジュール２０Ａ、第２のモジュール２０Ｂ及び第３のモジュール２０Ｃは、いずれも４ｃｈ光送信モジュールである。すなわち、第１のモジュール２０Ａは、４ｃｈの発光部である光素子部２４Ａ、マイクロレンズアレイ２６Ａ、８本の光ファイバ２８Ａ、ガイド穴３２Ａが設けられた樹脂パッケージ３０Ａを含む。第２のモジュール２０Ｂは、４ｃｈの発光部である光素子部２４Ｂ、マイクロレンズアレイ２６Ｂ、８本の光ファイバ２８Ｂ、ガイド穴３２Ｂが設けられた樹脂パッケージ３０Ｂを含む。第３のモジュール２０Ｃは、４ｃｈの発光部である光素子部２４Ｃ、マイクロレンズアレイ２６Ｃ、８本の光ファイバ２８Ｃ、ガイド穴３２Ｃが設けられた樹脂パッケージ３０Ｃを含む。各部の詳細は、第１実施形態と同様である。
【００５１】
図５の例では、第１のモジュール２０Ａは、光ファイバアレイ７０のｃｈ１ファイバからｃｈ４ファイバに対応する位置に光素子部２４Ａを有し、光ファイバアレイ７０のｃｈ５ファイバからｃｈ１２ファイバに対応する位置に光ファイバ２８Ａを有している。第２のモジュール２０Ｂは、光ファイバアレイ７０のｃｈ１ファイバからｃｈ８ファイバに対応する位置に光ファイバ２８Ｂを有し、光ファイバアレイ７０のｃｈ９ファイバからｃｈ１２ファイバに対応する位置に光素子部２４Ｂを有している。第３のモジュール２０Ｃは、光ファイバアレイ７０のｃｈ１ファイバからｃｈ４ファイバ及びｃｈ９ファイバからｃｈ１２ファイバに対応する位置に光ファイバ２８Ｃを有し、光ファイバアレイ７０のｃｈ５ファイバからｃｈ８ファイバに対応する位置に光素子部２４Ｃを有している。
【００５２】
このような第１のモジュール２０Ａ、第２のモジュール２０Ｂ及び第３のモジュール２０Ｃを直列に配置することで、１２ｃｈのポートを有する光送信モジュールを構成することができる。第１のモジュール２０Ａ、第２のモジュール２０Ｂ及び第３のモジュール２０Ｃは、それぞれ独立の４ｃｈ光送信モジュールとして使用してもよいし、３つのモジュールを１２ｃｈ光送信モジュールとして使用してもよい。第１のモジュール２０Ａ、第２のモジュール２０Ｂ及び第３のモジュール２０Ｃを配置する順番は、図示する例に限定されるものではなく、任意に入れ替えることができる。
【００５３】
光ファイバ同士がバットジョイント方式により接合される部分、すなわち、光ファイバ７４と光ファイバ２８Ａとの間、光ファイバ２８Ａと光ファイバ２８Ｂとの間、光ファイバ２８Ｂと光ファイバ２８Ｃとの間では、光ファイバの端面に反射防止のためのＰＣ研磨加工を施してもよい。或いは、バットジョイント結合するファイバのみ屈折率整合材を塗布して、反射対策を行うようにしてもよい。
【００５４】
このように、本実施形態によれば、光素子と光ファイバとを含むモジュールを構成し、これらをガイド穴との位置関係に基づいて軸調心するので、このモジュールを多段に接続することによって複数の光素子を軸調心しつつ容易に集積することができる。また、モジュール間の接続にはテープファイバや光コネクタは不要であり、部品数の増加やサイズの拡大を抑制することができる。また、個々のモジュールは、別々に製造・検査が可能であり、光モジュール全体が損失になる確率を低減することができる。
【００５５】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態による光モジュールについて、図６を用いて説明する。図１乃至図５に示す第１及び第２実施形態による光モジュールと同様の構成要素には同一の符号を付し説明を省略し或いは簡潔にする。
【００５６】
図６は、本実施形態による光モジュールの構造を示す上面図である。
【００５７】
本実施形態では、１つのモジュール２０により光モジュール１００を構成した例について説明する。
【００５８】
本実施形態による光モジュール１００は、図６に示すように、４ｃｈの発光部である光素子部２４、マイクロレンズアレイ２６、８本の光ファイバ２８、ガイド穴３２が設けられた樹脂パッケージ３０を含むモジュール２０を有している。ガイド穴３２には、モジュール２０の前端面及び後端面から端部が突出するように、ガイドピン９０が嵌挿されている。
【００５９】
そして、ガイドピン９０が突出するモジュール２０の前端面には、ガイドピン９０に嵌合するガイド穴７６Ａが設けられたＭＴコネクタ７２Ａを介して、光ファイバアレイ７０Ａが光学的に結合されている。同様に、ガイドピン９０が突出するモジュール２０の後端面には、ガイドピン９０に嵌合するガイド穴７６Ｂが設けられたＭＴコネクタ７２Ｂを介して、光ファイバアレイ７０Ｂが光学的に結合されている。ガイドピン９０は、ＭＴコネクタ７２Ａ，７２Ｂに設けられていてもよい。
【００６０】
図６の例では、モジュール２０は、光ファイバアレイ７０Ａのｃｈ１ファイバからｃｈ４ファイバに対応する位置に光素子部２４を有し、光ファイバアレイ７０Ａ，７０Ｂのｃｈ５ファイバからｃｈ１２ファイバに対応する位置に光ファイバ２８を有している。すなわち、光ファイバアレイ７０Ａのｃｈ５ファイバからｃｈ１２ファイバと、光ファイバアレイ７０Ｂのｃｈ５ファイバからｃｈ１２ファイバとは、光ファイバ２８を介して接続される。
【００６１】
このように、マルチチャンネルで構成された光モジュール１００の持つチャンネルのうち、光送信機能又は光受信機能を持たないチャンネルは、単なる光中継コネクタの機能として使うこともできる。光モジュール１００の前端面と後端面とに光ファイバアレイ７０Ａ，７０Ｂをそれぞれ接続することにより、Ｃｈ５〜Ｃｈ１２の光信号はモジュール内を通過して、他の機器・装置へそのまま送ることができる。そのため、余分な光コネクタ接続点を削減でき、システム全体としてのコストを低減することができる。
【００６２】
このように、本実施形態によれば、光素子と光ファイバとを含むモジュールを構成することで、光中継コネクタの機能を兼ね備えた光モジュールを実現することができる。また、光素子及び光ファイバをガイド穴との位置関係に基づいて軸調心するので、光コネクタを介して光ファイバアレイを容易に光結合することができる。
【００６３】
［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【００６４】
例えば、上記第１実施形態では、第１のモジュール２０Ａを光受信モジュールとし、第２のモジュール２０Ｂを光送信モジュールとしたが、第１のモジュール２０Ａを光送信モジュールとし、第２のモジュール２０Ｂを光受信モジュールとしてもよい。
【００６５】
また、上記第２実施形態では、光モジュール１００を３個の光送信モジュールで構成した例を示したが、３個の光受信モジュールで構成するようにしてもよい。また、光送信モジュールと光受信モジュールを組み合わせて光モジュール１００を構成するようにしてもよい。また、１つの光モジュール１００を構成するモジュール２０の数は、４個以上であってもよい。
【００６６】
また、上記第３実施形態では、１つのモジュール２０からなる光モジュール１００の前端面と後端面に光ファイバアレイ７０を接続したが、２つ以上のモジュール２０からなる光モジュール１００の前端面と後端面に光ファイバアレイ７０を接続するようにしてもよい。
【００６７】
また、上記第１及び第２実施形態では、モジュール２０とＭＴコネクタ７２とを接続する際に用いられるガイド穴３２の間隔と、モジュール２０間を接続する際に用いられるガイド穴３２の間隔を同じにしたが、これら間隔は必ずしも同じである必要はない。モジュール２０とＭＴコネクタ７２とを接続する際に用いられるガイド穴３２の間隔は、ＭＴコネクタ７２の規格に依存するが、モジュール２０間を接続する際に用いられるガイド穴３２の間隔は、これとは独立して決定することも可能である。ガイド穴３２の位置や個数についても同様である。
【００６８】
また、上記第１乃至第３実施形態では、モジュール２０とＭＴコネクタ７２との間やモジュール２０間を、２本のガイドピン９０で接続したが、３本以上のガイドピンで接続するようにしてもよい。
【００６９】
また、上記第１乃至第３実施形態では、１２ｃｈ光ファイバアレイに接続される光モジュールの例を示したが、光モジュールのチャンネル数は、必要に応じて適宜増減することができる。
【００７０】
以上のように、本発明によれば、光素子と光ファイバとを含むモジュールを構成し、これらをガイド穴との位置関係に基づいて軸調心するので、このモジュールを多段に接続することによって複数の光素子を軸調心しつつ容易に集積することができる。また、モジュール間の接続にはテープファイバや光コネクタは不要であり、部品数の増加やサイズの拡大を抑制することができる。また、個々のモジュールは、別々に製造・検査が可能であり、光モジュール全体が損失になる確率を低減することができる。
【００７１】
上記実施形態は、本発明を適用しうる幾つかの態様を例示したものに過ぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜修正や変形を行うことを妨げるものではない。
【符号の説明】
【００７２】
１０…メイン回路基板
１２…接続端子
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ…モジュール
２２Ａ，２２Ｂ…プリント回路基板
２４，２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｂ…光素子部
２６，２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ…マイクロレンズアレイ
２８，２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，７４，７４Ａ，７４Ｂ…光ファイバ
３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ…樹脂パッケージ
３２，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，７６，７６Ａ，７６Ｂ…ガイド穴
７０，７０Ａ，７０Ｂ…光ファイバアレイ
７２，７２Ａ，７２Ｂ…ＭＴコネクタ
９０…ガイドピン
９２…クリップ
１００…光モジュール
【図１】
2016088349.tif 000003
【図２Ａ】
2016088349.tif 000004
【図２Ｂ】
2016088349.tif 000005
【図３】
2016088349.tif 000006
【図４Ａ】
2016088349.tif 000007
【図４Ｂ】
2016088349.tif 000008
【図５】
2016088349.tif 000009
【図６】
2016088349.tif 000010
【国際調査報告】
2016088349.tif 000011
2016088349.tif 000012
2016088349.tif 000013
2016088349.tif 000014