(57)【要約】【課題】簡易な構造で、光軸ズレを防止すると共に、電磁ノイズの伝播を遮断可能な光モジュールを提供する。【解決手段】光モジュールは、光コネクタのフェルールをガイドするスリーブ１と、光素子６を内蔵する光素子パッケージ３と、スリーブ１と光素子パッケージ３とを連結するジョイントスリーブ２とを備える。光モジュールは、スリーブ１とジョイントスリーブ２との間に、透光性を備えた円板状の絶縁部材８が配置され、光素子パッケージ３がジョイントスリーブ２に挿通して光軸方向に位置決めされた状態で、光素子パッケージ３の外側面とジョイントスリーブ２の内側面とが面接合され、スリーブ１の端面が光軸に直交する面上において位置決めされた状態で、スリーブ１の端面とジョイントスリーブ２の端面とが絶縁部材８に面接合されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光コネクタのフェルールをガイドするスリーブと、光素子を内蔵する光素子パッケージと、前記スリーブと前記光素子パッケージとを連結するジョイントスリーブとを備えた光モジュールであって、
前記スリーブと前記ジョイントスリーブとの間に、透光性を有し且つ第１の面とその反対に第２の面とを備えた板状の絶縁部材が配置され、
前記光素子パッケージが前記ジョイントスリーブに挿通して光軸方向に位置決めされた状態で、前記光素子パッケージの外側面と前記ジョイントスリーブの内側面とが接合され、
前記スリーブの端面が光軸に直交する面上において位置決めされた状態で、前記スリーブの端面と前記第１の面とが接すると共に、前記ジョイントスリーブの端面と前記第２の面とが接して、それぞれ接合されていることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記ジョイントスリーブの端面は、前記絶縁部材を嵌め込み保持するための凹部が形成されてい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】
前記スリーブの端面は、前記絶縁部材を嵌め込み保持するための凹部が形成されてい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４】
前記絶縁部材は、該絶縁部材の光軸と直交する面に、光減衰機能を備えた光学薄膜を形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記絶縁部材は、偏光機能を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項６】
前記絶縁部材は、アイソレータ機能を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項７】
光コネクタのフェルールをガイドするスリーブと、光素子を内蔵する光素子パッケージと、前記スリーブと前記光素子パッケージとを連結するジョイントスリーブとを備えた光モジュールの組立方法であって、
前記スリーブと前記ジョイントスリーブとの間に、透光性を備えた円板状の絶縁部材を配置し、
前記光素子パッケージを前記ジョイントスリーブに挿通して光軸方向に位置決めすると共に、前記光素子パッケージの外側面と前記ジョイントスリーブの内側面とを面接合し、
前記スリーブの端面を光軸に直交する面上において位置決めすると共に、前記スリーブの端面と前記ジョイントスリーブの端面とを前記絶縁部材に接合することを特徴とする光モジュールの組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子あるいは受光素子などの光素子を搭載した光素子パッケージからなる光モジュール及び該光モジュールの組立方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光コネクタのフェルールを整列保持するスリーブと、発光素子（ＬＤ:Laser Diode）あるいは受光素子（ＰＤ:Photo Diode）などの光素子をＣＡＮパッケージに収容した光素子パッケージと、光素子パッケージを保持するホルダとを備えた光モジュールが知られている。
【０００３】
従来、光モジュールにおけるＣＡＮ型パッケージに対して、光素子と光ファイバとが光結合するように、光結合部に備わる複数の円筒状部品（スリーブなど）を用いてＸＹ面内（光素子と光ファイバの先端とを結ぶ光軸に垂直な面）とＺ方向（この光軸に平行な方向）の調芯が行われる。そして調芯後に、光素子と光ファイバとの光結合状態を保った状態で、スリーブと光素子パッケージとが固定される。このスリーブと光素子パッケージとの調芯・固定には種々の方法が提案されている。
【０００４】
図５は、従来の光モジュールにおける調芯固定部の状態を説明するための図である。図中、１０１はスリーブ、１０２は光素子パッケージ、１１１は調芯固定部を示す。図５に示す例では、光軸方向の調芯と、光軸と垂直な面での調芯を行う場合に、スリーブ１０１と光素子パッケージ１０２の円周に沿って形成された隙間を利用して調芯位置決めを行う。そして調芯完了後に、この隙間に紫外線硬化樹脂等の接着剤を充填して調芯固定部１１１を形成し、スリーブ１０１と光素子パッケージ１０２とを固定する。
【０００５】
また、特許文献１には、ステム上に実装された光半導体素子をレンズ付きキャップで封止した光素子パッケージと、これを保持するハウジング接合面との間に隙間を設けた光モジュールが記載されている。この光素子パッケージは、ハウジングと干渉しない隙間の範囲（およそ数百ミクロン）で光軸方向および光軸と交わる面内での位置合わせを行い、所定の光結合が得られる位置において、上記隙間を紫外線硬化樹脂等で充填して固定するようにしている。
【０００６】
しかしながら、上記位置合わせの結果、光素子パッケージの位置は、必ずしもハウジングと同軸上に配置されず、部品誤差などを吸収した結果、中心軸からはずれた位置に配置されることが多い。この場合、光素子パッケージとハウジング接合面の隙間は場所によって不均一となる。そこに、紫外線硬化樹脂等を充填した場合、硬化時収縮や硬化のために加えられる熱などによって生じる応力が不均一となり、これが光素子パッケージの軸ズレの原因となる。さらに、この特許文献１に記載の構造では、電磁ノイズの伝播を防ぐ有効な配慮は行なわれていない。
【０００７】
このように、上記の図５や特許文献１に記載の構造とした場合、光軸に垂直な面（ＸＹ面）での調芯と光軸方向（Ｚ方向）の調芯とを、スリーブと光素子パッケージ間の隙間を利用して同時に行い、さらに、スリーブと光素子パッケージとを上記隙間の円周方向に接着剤を充填して固定するために、接着剤硬化時の応力により光軸ズレが大きくなる。また、部品同士が接触してしまい、電気的な絶縁が十分になされず、回路側から光コネクタ側に電磁ノイズを伝播させてしまう可能性がある。
【０００８】
上記の電磁ノイズ対策としては、例えば、特許文献２，３に記載の技術が知られている。これら特許文献２，３には、電磁ノイズ対策のためハウジングの中央部に樹脂部品などの絶縁部品を配置して回路側の電磁ノイズが光コネクタ保持側のレセプタクルまで伝播しないようにした構造が記載されている。
【０００９】
一般に、金属性のレセプタクルを用いる場合、これがアンテナとして作用して電磁ノイズを放射しやすく、逆に電磁ノイズの影響を受けやすくする。しかし、特許文献２，３に記載の技術のように、絶縁部品を配置して駆動回路とレセプタクルを電気的に分離することにより、レセプタクルがアンテナとして作用しないようにし、逆に電位を安定させることによって電磁ノイズの遮蔽効果が期待できるようにしている。
【特許文献１】特開２００２−９０５８７号公報
【特許文献２】特開２００５−３１１３６３号公報
【特許文献３】特開２００６−８４６８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献２，３のように、金属部品と絶縁部品を組み合わせ、かつ光素子パッケージを調心固定する構造とする場合、絶縁部品により電磁ノイズの影響は軽減できるものの、特許文献２の場合、専用部品として、形状が複雑な樹脂製ホルダを必要とするために、生産性を低下させ、コスト高となる。
また、特許文献３の場合、スリーブを３つの同軸芯部材（下金属リング、絶縁体リング、上金属蓋）に分けて周面によって接触・固定することで、接着剤を不要とするが、スリーブの構造が複雑となるため、上記と同様に、生産性を低下させ、コスト高となる。
【００１１】
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたものであり、簡易な構造で、光軸ズレを防止すると共に、電磁ノイズの伝播を遮断可能な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】
【００１２】
本発明の光モジュールは、光コネクタのフェルールをガイドするスリーブと、光素子を内蔵する光素子パッケージと、スリーブと光素子パッケージとを連結するジョイントスリーブとを備え、スリーブとジョイントスリーブとの間に、透光性を有し且つ第１の面とその反対に第２の面とを備えた板状の絶縁部材が配置され、光素子パッケージがジョイントスリーブに挿通して光軸方向に位置決めされた状態で、光素子パッケージの外側面とジョイントスリーブの内側面とが接合され、スリーブの端面が光軸に直交する面に沿って位置決めされた状態で、スリーブの端面と絶縁部材の第１の面とが接すると共に、ジョイントスリーブの端面と絶縁部材の第２の面とが接して、スリーブとジョイントスリーブとは接することなく、スリーブと絶縁部材とジョイントスリーブとが接合されている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ＸＹ面（光軸方向と直交する面）及びＺ方向（光軸方向）の２ヶ所の調芯固定部を接合とすることで、接着剤の光軸回りに不均一な応力による光軸ズレを防止すると共に、単純な形状の絶縁部材を設けることで、光素子とスリーブとの間の電磁ノイズの伝播を遮断することができる。また、このような簡易な構造とすることで、生産性の向上を図り、コストの低減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の光モジュール及び該光モジュールの組立方法に係る好適な実施の形態について説明する。
【００１５】
図１は、本発明による光モジュールの要部構成例を示す図である。図１（Ａ）は光モジュールの外観を示し、図１（Ｂ）は光モジュールの断面を示す。図中、１はスリーブ、２はジョイントスリーブ、３は光素子パッケージ、４はレンズ、５はホルダ（キャップ）、６は光素子、７はステム、８は絶縁部材、１１，１２は接着剤による調芯固定部を示す。
【００１６】
図１（Ｂ）において、スリーブ１は、円筒状の金属製部材であり、外部から挿入される光コネクタのフェルール（図示せず）を着脱可能に装着し、装着したフェルールを所定の位置にガイドする。このスリーブ１は、フェルールの中心に配置された光ファイバと、光素子パッケージ３内に搭載された光素子６とを光結合させるための部材である。
【００１７】
ジョイントスリーブ２は、スリーブ１と光素子パッケージ３を連結するためのジョイント部材であり、光素子パッケージ３を光軸方向に移動可能に収容する。光軸方向の調芯が行われた後に、ジョイントスリーブ２の内側面と光素子パッケージ３の外側面とが接して固定される。
【００１８】
光素子パッケージ３は、例えば、ＣＡＮ型（同軸型）で形成され、上部中央に信号光を集光するレンズ４と、レンズ４を保持するホルダ５と、信号光を送信する発光素子（ＬＤ）あるいは信号光を受信する受光素子（ＰＤ）などの光素子６と、光素子６を保持するステム７とを備え、ステム７には３本のリードピンが取り付けられている。
【００１９】
絶縁部材８は、スリーブ１とジョイントスリーブ２との間に配置され、スリーブ１とジョイントスリーブ２とを絶縁し、信号光を透過可能な例えばガラス、プラスチックなどの材料で構成される。この絶縁部材８はコスト低減のために加工が容易な板形状、例えば円板状とし、厚みは約３００μｍとして電気絶縁性を十分確保できるように構成される。
【００２０】
このように、光モジュールは、大きく分けて、スリーブ１、ジョイントスリーブ２、光素子パッケージ３、及び絶縁部材８の４つの部材で構成され、紫外線硬化樹脂等の接着剤により各部材の調芯固定部１１，１２を形成して各部材を接合する。具体的には、光素子パッケージ３がジョイントスリーブ２に挿通され光軸方向に位置決めされた状態で、光素子パッケージ３の外側面とジョイントスリーブ２の内側面とが接合され、スリーブ１の端面が光軸に直交する面に沿って位置決めされた状態で、スリーブ１の端面と絶縁部材８の第１の面とが接すると共に、ジョイントスリーブ２の端面と絶縁部材８の第２の面とが接して、スリーブ１とジョイントスリーブ２とは接することなく、スリーブ１と絶縁部材８とジョイントスリーブ２とが接合されている。
【００２１】
すなわち、光素子パッケージ３の光軸方向への位置決めは、略円筒状のジョイントスリーブ２の内側面を光軸方向に沿って移動させることで行われる。そして、光素子パッケージ３は位置決め後に接着剤等でジョイントスリーブ２に固定される。このため、図５に示した従来技術のように、円周に沿って隙間を充填する樹脂の量にばらつきが生じることがなく、樹脂や接着剤の硬化時収縮などによる軸ズレを抑えることができる。
【００２２】
また、スリーブ１の光軸と交わる面内での位置決めは、スリーブ１の端面と、絶縁部材８の上面とが互いに接した状態で、絶縁部材８の上面上でスリーブ１の端面を水平方向に移動させることで行われる。本例の場合、絶縁部材８はジョイントスリーブ２に保持・固定されている。なお、スリーブ１とジョイントスリーブ２は互いに接触しないように配置される。
【００２３】
図２は、ジョイントスリーブ２に形成された絶縁部材の位置決め用の凹部の一例を示す図である。図２（Ａ）はジョイントスリーブ２と絶縁部材８を別々に示し、図２（Ｂ）はジョイントスリーブ２に絶縁部材８が嵌め込まれた状態を示す。図中、２ａは位置決め用の凹部を示す。この凹部２ａに絶縁部材８が嵌め込まれて保持されるが、凹部２ａの高さは絶縁部材８の高さよりも小さく構成される。このため、凹部２ａに絶縁部材８を嵌め込んだときに、図２（Ｂ）に示すように、絶縁部材８はジョイントスリーブ２の端面よりも突出した状態となる。
【００２４】
図２（Ｂ）に示すジョイントスリーブ２に、スリーブ１を配置する場合、絶縁部材８がジョイントスリーブ２の端面よりも突出しているため、スリーブ１の端面が絶縁部材８の上面（突出面）に接し、スリーブ１とジョイントスリーブ２とは互いに接触しないように配置される。このようにして、光軸と交わる面内の位置決めは、スリーブ１の端面と、絶縁部材８の上面とが互いに接した状態で行われる。
【００２５】
なお、図２に示す例の場合、ジョイントスリーブ２の端面の径は、ジョイントスリーブ２の胴体部の径よりも大きく構成されている。ジョイントスリーブ２を断面で見ると、端面が胴体部に対して突起した状態となるため、この突起構造がアンカーとして機能し、スリーブ１とジョイントスリーブ２間の接着強度を向上させることができる。
【００２６】
図１及び図２に示したように、ＸＹ面（光軸方向と直交する面）及びＺ方向（光軸方向）の２ヶ所の調芯固定部を面と面との接合とすることで、接着剤の応力による光軸ズレを防止すると共に、接着面積を増やすことで部品間の接着強度を向上させることができる。換言すれば、面と面との接合が可能となるように、光モジュールを３つの部品（スリーブ、ジョイントスリーブ、光素子パッケージ）で構成し、各部品の隙間を１０μｍ以下とし、可能な限り接触面積が多くなるように構成している。
【００２７】
また、各部品を面と面との接合にする一方で、良好な絶縁特性を確保するために、スリーブ１とジョイントスリーブ２の間に絶縁部材８を設けているが、この絶縁部材８を、透光性を備えた板状の電気絶縁部材という単純な構造にすることでコストの低減を図っている。
【００２８】
また、ジョイントスリーブ２の端面に、絶縁部材８の取り付け位置を決めるための凹部２ａを設けているため、絶縁部材８を凹部２ａに嵌め込むだけで簡単に位置決めすることができるとともに、スリーブ２の位置決め作業を容易にする。
【００２９】
図３は、本発明による絶縁部材８の構成例を示す図である。図３に例示するように、絶縁部材８に光学制御機能を持たせるようにしてもよい。図３（Ａ）に示す絶縁部材８は、絶縁部材８の光軸と直交する面に、光減衰機能を備えた光学薄膜を蒸着したものである。この光学薄膜としては、例えば、誘電体多層膜を蒸着させた光吸収膜あるいは反射防止膜（ＡＲコート）などが想定され、これにより光量の調節が可能となる。
【００３０】
この光学薄膜を光吸収膜として構成する場合、発光素子（ＬＤ）の発光波長（例えば、１.３１μｍ）を吸収できる吸収係数を持つ材料、すなわち、ＬＤの発光波長以上の光吸収端を有する材料で形成される。例えば、Ｇｅ（光吸収端が１.５５μｍ）、ＩｎＧａＡｓ（光吸収端が１.６５μｍ）、ＩｎＧａＡｓＰ（光吸収端が１.３０〜１.５５μｍ）等が想定される。
また、ＡＲコートの材料としては、例えば、Ｓｉ酸化膜（ＳｉＯＮ）やＳｉ窒化膜（ＳｉＮｘ）などを用いることができる。
【００３１】
図３（Ｂ）に示す絶縁部材８は、偏光機能を備えたものである。このように絶縁部材８を偏光子とすることで、信号光の偏波方向を制御することが可能となる。
図３（Ｃ）に示す絶縁部材８は、アイソレータ機能を備えたものである。このように絶縁部材８をアイソレータ(磁石不要タイプを使用)とすることで、信号光の反射を抑制することが可能となる。
【００３２】
以下では、図１に示した光モジュールの組立方法について説明する。
まず、光素子パッケージ３とジョイントスリーブ２の接着のために、光素子パッケージ３を構成するホルダ５に接着剤を塗布する。ここで使用する接着剤は例えば紫外線硬化型樹脂が望ましい。更に望ましくは硬化収縮率の小さいエポキシ系の樹脂が良い。ホルダ５の外側面に接着剤を１周塗布する。塗布方法は、光素子パッケージ３を回転させながら接着剤を塗布する。こうすることにより、ホルダ５の外側面に一様に接着剤を塗布することができる。なお、塗布量はディスペンサ等を用いて制御することができる。
【００３３】
次に、ジョイントスリーブ２と、絶縁部材８と、スリーブ１との接着のために、ジョイントスリーブ２の上面に形成された凹部２ａに絶縁部材８を嵌め込み固定する。その絶縁部材８の上面に接着剤を塗布し、これにスリーブ１を接着させることにより、絶縁部材８がジョイントスリーブ２とスリーブ１の間に入った状態で接着界面一様に樹脂が広がる。なお、光素子パッケージ３とジョイントスリーブ２とのクリアランスは光軸方向の調芯のみを行うため、約１０μｍ程度と非常に狭くしてある。このため、接着剤の応力による位置ズレが低減される。また、絶縁部材８の厚みは約３００μｍとしているため、絶縁性は十分確保することができる。
【００３４】
次に、４つの部品（スリーブ１、ジョイントスリーブ２、光素子パッケージ３、及び絶縁部材８）を調芯台にセットし、光出力あるいは光電流が最大となるように調芯される。すなわち、光軸方向は光素子パッケージ３に対してジョイントスリーブ１を変位させ、光軸と垂直な面内は絶縁部材８に対してスリーブ１を変位させて調芯を行う。その後、光送信モジュールの場合には、必要に応じてデフォーカスを行い光出力を調整する。あらかじめ各調芯固定部１１，１２には接着剤が塗布されているので、調芯完了後、ＵＶ照射により硬化させ固定する。なお、強度、耐湿性向上のため、ＵＶ硬化樹脂の周りを覆うように熱硬化樹脂等を塗布しても良い。
【００３５】
図４は、本発明による光モジュールの要部構成の他の例を示す図である。図４（Ａ）はスリーブ１と絶縁部材８を別々に示し、図４（Ｂ）はスリーブ１に絶縁部材８が嵌め込まれた状態の光モジュールを示す。図中、１ａは位置決め用の凹部を示す。このように、スリーブ１側に絶縁部材８を嵌め込み固定するようにしてもよい。
【００３６】
図４（Ａ）において、この凹部１ａに絶縁部材８が嵌め込まれて保持されるが、凹部１ａの高さは絶縁部材８の高さよりも小さく構成される。このため、凹部１ａに絶縁部材８を嵌め込んだときに、図４（Ｂ）に示すように、絶縁部材８はスリーブ１の端面よりも突出した状態となる。
【００３７】
ジョイントスリーブ２に、スリーブ１を配置する場合、絶縁部材８がスリーブ１の端面よりも突出しているため、ジョイントスリーブ２の端面が絶縁部材８の下面（突出面）に接し、スリーブ１とジョイントスリーブ２とは互いに接触しないように配置される。このようにして、光軸と交わる面内の位置決めは、ジョイントスリーブ２の端面と、絶縁部材８の下面とが互いに接した状態で行われる。
【００３８】
以上説明したように、本発明の光モジュールは、送信モジュール、受信モジュールのいずれにも適用でき、その形態はレセプタクル型、ピグテイル型など特に限定されるものではない。また、ＣＡＮ（同軸）型のみではなく、バタフライ型パッケージとしても同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による光モジュールの要部構成例を示す図である。
【図２】ジョイントスリーブに形成された位置決め用の凹部の一例を示す図である。
【図３】本発明による絶縁部材の構成例を示す図である。
【図４】本発明による光モジュールの要部構成の他の例を示す図である。
【図５】従来の光モジュールにおける調芯固定部の状態を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４０】
１，１０１…スリーブ、２…ジョイントスリーブ、３，１０２…光素子パッケージ、４…レンズ、５…ホルダ、６…光素子、７…ステム、８…絶縁部材、１１，１２，１１１…調芯固定部。
【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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