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CN111566881A - 发光模块 - Google Patents

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CN111566881A
CN111566881A CN201880085105.8A CN201880085105A CN111566881A CN 111566881 A CN111566881 A CN 111566881A CN 201880085105 A CN201880085105 A CN 201880085105A CN 111566881 A CN111566881 A CN 111566881A
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山崎力
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

发光模块(1)具备基板(2)、面发光元件(3)以及光波导路(5)。阵列型的面发光元件(3)具有多个光源(3A)，并且安装于基板(2)。光波导路(5)以覆盖多个光源(3A)的状态安装于面发光元件(3)。光波导路(5)在径向上具有折射率分布且沿轴向延伸。光波导路(5)使从面发光元件(3)射出的多个光线(R)会聚。

Description

发光模块
技术领域
本发明涉及一种射出光的发光模块。
背景技术
在专利文献1中记载了具备多模尾纤(pigtail fiber)和折射透镜的光纤透镜。该光纤透镜例如能够通过折射透镜使来自激光二极管那样的光源的光会聚于聚焦点，能够进行高效的光耦合。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特表2007-507007号公报
发明内容
另外，在专利文献1所记载的光纤透镜中，将折射透镜与多模尾纤进行连接。然而，折射透镜例如需要形成为双曲线形状或近似双曲线形状，从而制造成本容易升高。另外，折射透镜与多模尾纤需要精度足够高的位置对准，因此存在很难将它们进行连接这一问题。除此之外，在专利文献1所记载的光纤透镜中，使用多模尾纤来向折射透镜或GRIN透镜入射光。因此，与直接向透镜入射光时相比，具有整体形状变大的倾向。
本发明是鉴于上述的现有技术的问题而完成的，本发明的目的在于提供一种能够实现小型化且能够输出高强度的光的发光模块。
为了解决上述的问题，本发明的发光模块的特征在于，具备：基板；阵列型的面发光元件，其设置于所述基板，具有多个光源；以及光波导路，其以覆盖所述多个光源的方式安装于所述面发光元件，在径向上具有折射率分布且沿轴向延伸，其中，所述光波导路使从所述面发光元件射出的多个光线会聚。
根据本发明，能够实现小型化且能够输出高强度的光。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施方式的发光模块的截面图。
图2是示出面发光元件的立体图。
图3是示出本发明的第二实施方式的发光模块的截面图。
具体实施方式
下面，参照附图来详细地说明本发明的实施方式的发光模块。
图1和图2示出本发明的第一实施方式的发光模块1。发光模块1具备基板2、面发光元件3以及光波导路5。
基板2是使用绝缘材料形成的平板。基板2例如使用印刷线路板、陶瓷基板。基板2也可以是将多个电极层与绝缘层交替地层叠而成的多层基板。在基板2的表面2A(一侧主表面)安装有面发光元件3。在基板2的背面2B(另一侧主表面)形成有电极4。电极4与面发光元件3电连接。因此，通过电极4自外部向面发光元件3供给驱动电流。
面发光元件3例如由阵列型垂直共振腔面发射激光器(VCSEL)形成。面发光元件3具备多个(例如9个)光源3A(发光部分)。这些光源3A位于面发光元件3的表面，例如被配置成3行3列的阵列状。这些光源3A同时进行发光。光源3A例如发出850nm频带的近红外光。光源3A输出沿着面发光元件3的厚度方向的光(光线R)。面发光元件3例如使用引线接合技术等接合方法被安装于基板2的表面2A。此外，面发光元件3所具有的光源3A的个数不限于9个，也可以为2个至8个，还可以为10个以上。另外，光源3A也可以输出其它波长的光。
光波导路5由折射率分布型光纤形成。光波导路5由光纤构成，该光纤具有折射率分布型芯6，且由树脂材料形成。此外，光波导路5例如也可以使用如玻璃材料那样的树脂以外的材料形成。
光波导路5具备折射率高的芯6和折射率低的包层7。光波导路5形成为圆柱状。芯6形成为圆柱状，位于光波导路5的轴中心。包层7形成为圆筒状，位于芯6的径向外侧，包覆芯6的外周面。
光波导路5在径向上具有折射率分布，沿着中心轴O在轴向上延伸。具体地说，光波导路5的芯6的折射率在径向上的中心位置处最高，随着去向径向外侧而逐渐地(例如与半径的平方成比例地)变低。此时，入射到中心轴O的位置的轴向上的光线R在光波导路5的内部沿着中心轴O直线行进。另一方面，入射到偏离中心轴O的位置的轴向上的光线R在光波导路5的内部以重复进行向中心轴O接近和从中心轴O离开的方式蛇行传播。因此，光波导路5使从入射端5A入射的光一边重复进行会聚和扩散一边传播至出射端5B。
光波导路5在轴向上具有2mm至4mm左右的长度尺寸。此时，在光波导路5中形成多个光线R会聚的波节部分A和多个光线R扩散的波腹部分B。波节部分A和波腹部分B沿着轴向交替地配置。波节部分A与波腹部分B的间隔尺寸Li例如由芯6内的折射率分布、所传播的光的波长等来决定。光波导路5的出射端5B为与光波导路5的轴向正交的平坦面。此外，光波导路5的出射端5B不限于平坦面，例如也可以是朝向外部(出射方向)呈半球状突出的半球面。
另外，光波导路5的出射端5B配置于从离其最近的波腹部分B突出了规定的突出尺寸Lo的位置。即，光波导路5的出射端5B配置于波腹部分B至波节部分A的中途位置。此时，突出尺寸Lo被设定在大于间隔尺寸Li的1/3且小于间隔尺寸Li的范围(Li/3<Lo<Li)。由此，在光波导路5中传播的光以呈会聚倾向的状态从出射端5B射出。因此，从出射端5B射出的光在出射端5B的周围会聚并形成点S。
光波导路5例如使用由透明的粘接剂形成的接合部8被安装于面发光元件3。芯6具有覆盖面发光元件3的所有光源3A的大小。因此，来自面发光元件3的所有光源3A的光(光线R)被入射到芯6。只要是能够入射来自面发光元件3的所有光源3A的光(光线R)的范围即可，不需要将芯6的中心与面发光元件3的中心严格地对准。
本发明的第一实施方式的发光模块1具有以上那样的结构，接下来对其动作进行说明。
首先，当通过电极4向面发光元件3供给驱动电流时，面发光元件3的多个光源3A发光。这些光源3A输出沿着基板2的厚度方向的光线R。此时，面发光元件3的输出面(表面)被光波导路5覆盖。因此，来自所有光源3A的光线R入射到光波导路5的芯6。入射到光波导路5的入射端5A的光线R在光波导路5的内部一边重复进行会聚和扩散一边沿光波导路5的轴向传播。在光波导路5中传播的光以呈会聚倾向的状态从出射端5B射出。由此，从面发光元件3的多个光源3A输出的光在光波导路5的出射端5B的周围会聚并形成点S。
于是，在本实施方式的发光模块1中，光波导路5使从面发光元件3射出的多个光线R会聚。由此，光波导路5由于使从面发光元件3的多个光源3A射出的多个光线R会聚，因此能够从光波导路5输出高强度的光。另外，由于将面发光元件3安装于光波导路5的入射端5A即可，因此不需要如现有技术那样使用多模尾纤，从而能够使发光模块1小型化。
另外，光波导路5由光纤构成，该光纤具有折射率分布型芯6，且由树脂材料形成。因此，能够提高折射率分布的自由度，因此能够与面发光元件3的大小相应地形成光波导路5。
另外，光波导路5的出射端5B配置于从离其最近的波腹部分B突出了规定的突出尺寸Lo的位置。突出尺寸Lo被设定在大于从波腹部分B到波节部分A的间隔尺寸Li的1/3且小于间隔尺寸Li的范围(Li/3<Lo<Li)。由此，在光波导路5中传播的光以呈会聚倾向的状态从出射端5B射出。因此，从出射端5B射出的光在出射端5B的周围会聚并形成点S。
接着，使用图3来说明本发明的第二实施方式。第二实施方式的特征在于，光波导路在射出光线的出射端的位置具有透镜。此外，在第二实施方式中，对于与第一实施方式相同的构成要素，标注相同的标记，并省略其说明。
第二实施方式的发光模块11与第一实施方式同样地，具备基板2、面发光元件3以及光波导路12。光波导路12与第一实施方式的光波导路5同样地形成。因此，光波导路12具备与第一实施方式的芯6、包层7同样的芯13、包层14。在光波导路12的入射端12A，通过接合部8安装有面发光元件3。
透镜15安装于光波导路12的出射端12B。此时，光波导路12的出射端12B不需要位于光波导路12的波腹部分B至波节部分A的中途位置，也可以位于光波导路12的波腹部分B。透镜15例如形成为朝向外部(出射方向)突出的半球状。此时，透镜15是在光波导路12的出射端12B附着熔融的树脂材料时利用树脂材料的表面张力而形成的。之后，通过使树脂材料固化，来将透镜15固着于光波导路12。此外，透镜15不限于是利用表面张力形成的，例如也可以将单独成型的凸透镜粘接于光波导路12的出射端12B，还可以将球透镜通过治具等安装于光波导路12的出射端12B。
于是，在像这样构成的第二实施方式中，也能够获得与上述的第一实施方式大致同样的作用效果。另外，光波导路12在射出光线R的出射端12B的位置具有透镜15。由此，能够通过透镜15使从面发光元件3的多个光源3A射出的多个光线R会聚。其结果，能够使光会聚至衍射极限为止。
此外，上述各实施方式所记载的具体的数值表示一例，并不限于所例示的值。这些数值例如根据应用对象的规格而适当地设定。
上述各实施方式是例示，能够将不同实施方式中所示的结构局部进行置换或组合，这是不言而喻的。
接着，对上述的实施方式中包括的发明进行记载。本发明的发光模块的特征在于，具备：基板；阵列型的面发光元件，其设置于所述基板，具有多个光源；以及光波导路，其以覆盖所述多个光源的方式安装于所述面发光元件，在径向上具有折射率分布且沿轴向延伸，其中，所述光波导路使从所述面发光元件射出的多个光线会聚。
由此，光波导路由于使从面发光元件的多个光源射出的多个光线会聚，因此能够从光波导路输出高强度的光。另外，由于将面发光元件安装于光波导路的入射端即可，因此不需要使用连接器，从而能够使发光模块小型化。
在本发明中，所述光波导路在射出所述光线的出射端的位置具有透镜。由此，能够通过透镜使从面发光元件的多个光源射出的多个光线会聚。其结果，能够使光会聚至衍射极限为止。
在本发明中，所述光波导路由光纤构成，该光纤具有折射率分布型芯，且由树脂材料形成。由此，能够提高折射率分布的自由度，因此能够与面发光元件的大小相应地形成光波导路。
在本发明中，在将从多个光线扩散的波腹部分至多个光线会聚的波节部分的间隔尺寸设为Li、将从最近的所述波腹部分至所述光波导路的出射端的突出尺寸设为Lo时，所述突出尺寸Lo被设定为满足Li/3<Lo<Li的关系的值。由此，在光波导路中传播的光以呈会聚倾向的状态从出射端射出。因此，从出射端射出的光在出射端的周围会聚并形成点。
附图标记说明
1、11：发光模块；2：基板；3：面发光元件；3A：光源；5、12：光波导路；5A、12A：入射端；5B、12B：出射端；15：透镜。

Claims (4)

1.一种发光模块，其特征在于，具备：
基板；
阵列型的面发光元件，其设置于所述基板，具有多个光源；以及
光波导路，其以覆盖所述多个光源的方式安装于所述面发光元件，在径向上具有折射率分布且沿轴向延伸，
其中，所述光波导路使从所述面发光元件射出的多个光线会聚。
2.根据权利要求1所述的发光模块，其特征在于，
所述光波导路在射出所述光线的出射端的位置具有透镜。
3.根据权利要求1或2所述的发光模块，其特征在于，
所述光波导路由光纤构成，该光纤具有折射率分布型芯，且由树脂材料形成。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的发光模块，其特征在于，
在将从多个光线扩散的波腹部分至多个光线会聚的波节部分的间隔尺寸设为Li、将从最近的所述波腹部分至所述光波导路的出射端的突出尺寸设为Lo时，所述突出尺寸Lo被设定为满足Li/3<Lo<Li的关系的值。
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