JP2005172897A - Optical communication module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光通信の端末等に用いられる光通信モジュールに関するものである。 The present invention relates to an optical communication module used for an optical communication terminal or the like.
光ファイバ等の光伝送路による光通信システムは、WDM(波長分割多重方式)により波長の異なる複数の光信号を同時に光ファイバで伝送し、光信号の送信・受信端末には双方向の光通信モジュールを用いている。一般的に高性能の光通信モジュールを作製する場合、光導波路を用いるのが一般的であるが、この場合、生産コストが膨大になってしまう。そこで、低コストでかつ部品点数を少なくできる、空間系の光通信モジュール(主に、光ファイバ、回折レンズ、レーザダイオード等の発光素子、フォトダイオード等の受光素子で構成される)が光導波路型モジュールに代わって注目されている(例えば、下記特許文献1参照)。
An optical communication system using an optical transmission line such as an optical fiber simultaneously transmits a plurality of optical signals having different wavelengths through an optical fiber by WDM (wavelength division multiplexing), and bidirectional optical communication to an optical signal transmission / reception terminal. A module is used. In general, when a high-performance optical communication module is manufactured, an optical waveguide is generally used, but in this case, the production cost becomes enormous. Therefore, a space-based optical communication module (mainly composed of optical fibers, diffractive lenses, light-emitting elements such as laser diodes, and light-receiving elements such as photodiodes) that is low-cost and can reduce the number of components is an optical waveguide type It attracts attention in place of modules (see, for example,
しかし、空間系の光通信モジュールは、導波路を使っていない分、各光学部品の位置合わせ(アライメント)が困難であった。一般的に空間系の光通信モジュールでは、アライメントをする場合、レンズ及び受光素子、発光素子の固定位置をフレキシブルにずらすことが可能な構造になっており、光通信モジュールの組み立ての際に人手によりアクティブにアライメント位置を合わせていたため大きな組み立てコストがかかっていた。
本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、光信号の送信・受信を行う光通信モジュールの光ファイバ、回折格子、発光素子、受光素子等を取り付け固定する際にそれらのアライメント(位置合わせ)を正確かつ容易にできかつ組み立てが簡単にできる光通信モジュール、及び光通信モジュール用の回折格子を提供することを目的とする。 In view of the problems of the prior art as described above, the present invention aligns (positions) an optical fiber, a diffraction grating, a light emitting element, a light receiving element, and the like of an optical communication module that transmits and receives optical signals. It is an object of the present invention to provide an optical communication module that can accurately and easily be assembled and that can be easily assembled, and a diffraction grating for the optical communication module.
上記目的を達成するために、本発明による光通信モジュールは、光ファイバの端末に向けて光信号を出射する発光素子と、前記光ファイバの端末からの光信号を受光する受光素子と、前記光ファイバの端末と前記発光素子及び前記受光素子との間に配置されアライメントマークが形成された回折格子と、前記発光素子と前記受光素子とを固定する第1筐体と、前記回折格子と前記光ファイバの端末とを固定しかつ前記第1筐体に対し着脱自在に構成された第2筐体と、を備え、前記第2筐体は、前記回折格子を固定する回折格子固定部と、前記光ファイバの端末を固定する端末固定部と、を備え、前記回折格子固定部は、前記回折格子を前記第2筐体に対し前記回折格子のアライメントマークとともにアライメントするために形成されたアライメント部を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an optical communication module according to the present invention includes a light emitting element that emits an optical signal toward an end of an optical fiber, a light receiving element that receives an optical signal from the end of the optical fiber, and the light A diffraction grating disposed between a fiber end and the light emitting element and the light receiving element and having an alignment mark formed thereon, a first housing for fixing the light emitting element and the light receiving element, the diffraction grating and the light A second housing configured to fix a fiber end and to be detachable from the first housing, and the second housing includes a diffraction grating fixing portion that fixes the diffraction grating; An end fixing portion for fixing an end of the optical fiber, and the diffraction grating fixing portion is an array formed for aligning the diffraction grating with the alignment mark of the diffraction grating with respect to the second housing. Characterized in that it has a reinforcement portion.
この光通信モジュールによれば、光信号の送信・受信を行う光通信モジュールの第2筐体で光ファイバを端末固定部に取り付けて固定し、回折格子をそのアライメントマークで回折格子固定部のアライメント部にアライメントして回折格子を精度よく取り付けて固定できるので、光ファイバと回折格子とのアライメントを正確かつ容易にできる。また、発光素子と受光素子とを固定した第1筐体に対し、回折格子と光ファイバの端末とを固定した第2筐体が着脱自在に構成されているので、組み立てが簡単にできる光通信モジュールを実現できる。 According to this optical communication module, the optical fiber is attached and fixed to the terminal fixing portion in the second casing of the optical communication module that transmits and receives optical signals, and the diffraction grating is aligned with the alignment mark of the diffraction grating fixing portion. Since the diffraction grating can be attached and fixed with high precision by alignment with the portion, alignment between the optical fiber and the diffraction grating can be performed accurately and easily. In addition, since the second casing in which the diffraction grating and the end of the optical fiber are fixed is detachable from the first casing in which the light emitting element and the light receiving element are fixed, the optical communication can be easily assembled. A module can be realized.
上記光通信モジュールにおいて、前記第2筐体は、円筒体状に構成され、前記端末固定部の孔部の中心及び前記回折格子固定部の孔部の中心が前記円筒体の中心軸に一致するように構成されることで、光ファイバと回折格子との調芯を精度よく行うことができる。 In the optical communication module, the second casing is formed in a cylindrical shape, and the center of the hole of the terminal fixing portion and the center of the hole of the diffraction grating fixing portion coincide with the central axis of the cylindrical body. With such a configuration, alignment between the optical fiber and the diffraction grating can be performed with high accuracy.
また、前記端末固定部の孔部を前記円筒体の外面を基準に機械加工により形成し、前記光ファイバの端末に取り付けられたフェルールが前記端末固定部の孔部に取り付けられることで、光ファイバを第2筐体に精度よく固定できる。 The hole of the terminal fixing part is formed by machining with reference to the outer surface of the cylindrical body, and the ferrule attached to the terminal of the optical fiber is attached to the hole of the terminal fixing part, thereby Can be accurately fixed to the second housing.
また、前記回折格子のアライメントマークが溝状または凸状に形成され、前記回折格子固定部のアライメント部が前記アライメントマークに嵌合するように凸状または溝状に形成されることが好ましい。 Preferably, the alignment mark of the diffraction grating is formed in a groove shape or a convex shape, and the alignment portion of the diffraction grating fixing portion is formed in a convex shape or a groove shape so as to be fitted to the alignment mark.
また、前記回折格子のアライメントマークは、軸心の位置合わせのために同心円状に形成されることが好ましい。また、前記回折格子のアライメントマークは、前記回折格子の周方向の位置合わせのために前記回折格子の円中心を通るように直線状に形成されることが好ましい。 The alignment marks of the diffraction grating are preferably formed concentrically for alignment of the axis. The alignment mark of the diffraction grating is preferably formed linearly so as to pass through the center of the circle of the diffraction grating for alignment in the circumferential direction of the diffraction grating.
また、前記回折格子がレンズの少なくとも一方の面に形成されるように構成できる。 The diffraction grating may be formed on at least one surface of the lens.
また、前記前記回折格子のアライメントマークを電子ビーム描画法により形成することで、精度よく形成できる。この場合、前記アライメントマークを回折格子成形用母型に前記回折格子のパターンとともに前記電子ビーム描画法により形成することができる。 Further, the alignment marks of the diffraction grating can be formed with high accuracy by forming them by an electron beam drawing method. In this case, the alignment mark can be formed on the diffraction grating forming die together with the diffraction grating pattern by the electron beam drawing method.
また、前記回折格子固定部のアライメント部を機械加工により形成することで、精度よく形成できる。 Moreover, it can form with sufficient precision by forming the alignment part of the said diffraction grating fixing | fixed part by machining.
また、前記第2筐体における前記回折格子と前記光ファイバの端末とが一定距離になるように前記回折格子固定部と前記端末固定部とが形成されることで、回折格子と光ファイバの端末との距離を精度よく一定にできる。 In addition, the diffraction grating fixing portion and the terminal fixing portion are formed so that the diffraction grating and the end of the optical fiber in the second casing are at a constant distance, so that the end of the diffraction grating and the optical fiber are formed. The distance between and can be made constant accurately.
また、前記第1筐体は、前記第2筐体の外周部がはめ込まれて取り付けられる取付部を備え、前記外周部と前記取付部とが機械加工により形成されることができる。従って、第2筐体に精度よく固定された光ファイバと回折格子とを第1筐体に固定された発光素子と受光素子に対して正確なアライメントで位置決めできる。 The first housing may include an attachment portion that is attached by fitting an outer peripheral portion of the second housing, and the outer peripheral portion and the attachment portion may be formed by machining. Therefore, the optical fiber and the diffraction grating fixed to the second casing with high accuracy can be positioned with accurate alignment with respect to the light emitting element and the light receiving element fixed to the first casing.
この場合、前記第1筐体の取付部と前記第2筐体の外周部とが周方向における位置決めのための位置決め部を有することが好ましい。 In this case, it is preferable that the mounting portion of the first housing and the outer peripheral portion of the second housing have a positioning portion for positioning in the circumferential direction.
本発明による回折格子は、上述の光通信モジュールにおける前記アライメントマークを電子ビーム描画法により形成したことを特徴とする。これにより、アライメントマークを精度よく形成した回折格子を得ることができる。この場合、前記アライメントマークを回折格子成形用母型に回折格子のパターンとともに電子ビーム描画法により形成できる。 The diffraction grating according to the present invention is characterized in that the alignment mark in the above-described optical communication module is formed by an electron beam drawing method. Thereby, it is possible to obtain a diffraction grating in which alignment marks are accurately formed. In this case, the alignment mark can be formed on the diffraction grating forming die together with the diffraction grating pattern by an electron beam drawing method.
本発明の光通信モジュールによれば、光信号の送信・受信を行う光通信モジュールの光ファイバ、回折格子、発光素子、受光素子等を取り付け固定する際にそれらのアライメントを正確かつ容易にできかつ組み立てが簡単にできる。また、光通信モジュールに組み込む際に必要なアライメントマークを精度よく形成した回折格子を提供できる。 According to the optical communication module of the present invention, it is possible to accurately and easily align and fix the optical fiber, diffraction grating, light emitting element, light receiving element, etc. of the optical communication module that transmits and receives optical signals. Easy to assemble. In addition, it is possible to provide a diffraction grating in which alignment marks necessary for incorporation in an optical communication module are formed with high accuracy.
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。図1は本実施の形態の光通信モジュールの基本的構成を概略的に示す側面図である。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view schematically showing the basic configuration of the optical communication module of the present embodiment.
図1に示すように、本実施の形態の光通信モジュール10は、レーザダイオード等から構成された発光素子11と、フォトダイオード等から構成された受光素子12と、発光素子11と受光素子12とを収容する第1筐体14と、回折格子が形成された回折面15を有する回折レンズ13と、回折レンズ13を収容し回折レンズ13に対して光信号の入射及び出射が可能なように光ファイバ1の端部2を固定する第2筐体16と、を備える。
As shown in FIG. 1, an
第2筐体16は回折レンズ13が第1筐体14の外部に近接して位置するように第1筐体14に対し着脱自在に構成されている。発光素子11の缶の前面にはコリメータレンズ17が配置され、受光素子12の缶の前面にはコリメータレンズ18が配置されている。
The
図1のように、光通信モジュール10では、発光素子11から出射した送信光信号が図の破線で示すように、回折レンズ13に入射し、透過して回折されずに回折レンズ13により光ファイバ1の端部2に集光されて光ファイバ1内を伝送されていく。このように、送信光信号が光通信モジュール10から光ファイバ1を介して送信される。
As shown in FIG. 1, in the
一方、光ファイバ1内を伝送されてきた、送信光信号の波長と異なる受信光信号が図の実線で示すように、光ファイバ1の端部2から回折レンズ13に入射し、回折された回折光が屈折して受光素子12に入射し、受信光信号が受光素子12で電気信号に変換されてモニタできる。このように、受信光信号が光ファイバ1を介して光通信モジュール10に導入される。
On the other hand, a received optical signal transmitted through the
光通信モジュール10は、例えば、発光素子11及び受光素子12側がルータ等の接続機器・LAN等を介してパソコン等の装置端末に接続されるようにして使用され、光ファイバ1が外部の通信事業者局まで延びており、両者間で光通信が可能になる。
The
上述の送信光信号及び受信光信号は、1.2乃至1.6μmの範囲内で異なる波長であり、例えば、送信光信号の波長が1.3μmであり、受信光信号の波長が1.5μmである。 The above transmission optical signal and reception optical signal have different wavelengths within the range of 1.2 to 1.6 μm, for example, the wavelength of the transmission optical signal is 1.3 μm, and the wavelength of the reception optical signal is 1.5 μm. It is.
次に、図1の光通信モジュールの具体的構成について図2,図3,図4,図5を参照して説明する。 Next, a specific configuration of the optical communication module in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 2, 3, 4, and 5.
図2は光通信モジュールの第1筐体に対し着脱自在に構成された第2筐体の側断面図である。図3(a)は図2の第1筐体を方向Aから見た図であり、図3(b)は図2の第2筐体を方向Bから見た図であり、図3(c)は図2の第2筐体を方向Cから見た図である。図4は図2の回折格子に形成されるアライメントマークを示す平面図である。図5は図2の第1筐体の孔部内面に形成した位置決め用爪受部を示す側面図(a)及び第2筐体の外周面に形成した位置決め用爪部を示す側面図(b)である。 FIG. 2 is a side cross-sectional view of a second casing configured to be detachable from the first casing of the optical communication module. 3A is a view of the first housing of FIG. 2 as viewed from the direction A, and FIG. 3B is a view of the second housing of FIG. 2 as viewed from the direction B, and FIG. () Is a view of the second housing of FIG. FIG. 4 is a plan view showing alignment marks formed on the diffraction grating of FIG. 5 is a side view (a) showing the positioning claw receiving portion formed on the inner surface of the hole of the first housing in FIG. 2, and a side view (b) showing the positioning claw portion formed on the outer peripheral surface of the second housing. ).
図2、図3(a)に示すように、第1筐体14は、第2筐体16が着脱自在にはまり込むように外壁14aに中心軸pを中心とした円形状に形成された孔部21と、孔部21の外周から円筒状に突き出てその外周面にねじ部23が形成された円筒状部22と、孔部21の周囲の内面14bに第2筐体16が孔部21にはまり込んだときに回折レンズ13を覆うように位置し迷光を除去するための覆い部材20と、を備える。覆い部材20は光を吸収するように黒色化処理されている。
As shown in FIG. 2 and FIG. 3A, the
図2のように、第2筐体16は、全体として円筒体状に構成され、その円筒体の中心軸p’を中心にして円柱状に中空部30が形成され、第1筐体14側の端面35aに設けられた回折レンズ13の第1固定部31と、回折レンズ13と中空部30を挟んで対向するように端面36bに設けられかつ光ファイバ1の端部2を固定し接続する第2固定部32と、を備える。
As shown in FIG. 2, the
第1固定部31には回折レンズ13が入り込み可能なように中空部30よりも大径の孔部38が円形状に形成されるとともに孔部38と中空部30との間に段差面39が形成されている。
A
第2筐体16の第1固定部31では、孔部38から回折レンズ13がはめ込まれたときに段差面39に当接し、回折レンズ13が中心軸p’の延びる方向に位置決められる。
In the first fixing
また、図2,図3(b)のように、第2固定部32は光ファイバ1の端部2を保持するフェルール3がはまり込み可能な円形状の孔部に形成されている。第2固定部32の孔部の内部側の先端には光ファイバ1の端部2がフェルール3とともに当接する当接部32aが形成されており、この当接部32aで光ファイバ1の端部2が中心軸p’の延びる方向に位置決めされる。第2固定部32の当接部32a及び第1固定部31の段差面39はともに、各端面35a,36bを基準に機械加工されるので、当接部32aと段差面39との距離の精度がよくなり、光ファイバ1の端部2と回折レンズ13とを距離精度よく取り付けて固定できる。
2 and 3B, the second fixing
また、第2固定部32の孔部には端面36bでテーパ状にやや大径に導入口32bが形成され、導入口32bで孔部とフェルール3の接着面積を増やし固定し易い構造になっている。
In addition, the hole portion of the second fixing
なお、第1固定部31の孔部38と第2固定部32の孔部の各中心軸は、それぞれ第2筐体16の中心軸p’と一致するように形成される。
The central axes of the
また、第2筐体16の円筒体は、中心軸p’の延びる方向に、第1筐体14側に位置するやや大径の大径部35と、光ファイバ1の端部2側に位置するやや小径の小径部36とを備え、大径部35が第1筐体14の円形状の孔部21にはまり込むようになっている。
In addition, the cylindrical body of the
第2筐体16には、大径部35と小径部36との段差36aに当接するように小径部36側から固定リング部材33が挿入可能になっている。固定リング部材33は大径部35よりも大径の円筒部33aを有し、円筒部33aの内面には第1筐体14の円筒状部22のねじ部23と噛合可能なねじ部34が形成されている。
A fixing
第1筐体14の孔部21に第2筐体16が大径部35からはめ込まれてから、固定リング部材33が第2筐体16の小径部36から挿入されて回転させることで、第1筐体14側のねじ部23にねじ部34が噛み合わせて段差36aに当接するまでねじ込むことで、第1筐体14に第2筐体16を取り付けることができる。また、固定リング部材33を逆方向に回転させることで固定リング部材33を取り外してから、第2筐体16を第1筐体14から取り外すことができる。このように、第2筐体16は第1筐体14に対し固定リング部材33により簡単に着脱可能になっている。
After the
図4のように、回折レンズ13は、円形状の回折面15に図の横方向に直線状に延びるように微細な凹凸構造に形成された複数本の直線状の回折格子15aと、回折面15の外周に回折面15と同心円状に設けられた外周部37と、を有する。
4, the
回折レンズ13の外周部37は、回折面15と同心円状に形成された円形溝37aと、回折面15の円中心を通り円形状の溝37aと交差するように直線状に形成された直線溝37b、37cと、を有する。回折レンズ13の円形溝37a及び直線溝37b、37cは、回折レンズ13を第1固定部31に取り付けるときの位置基準となるアライメントマークを構成する。
The outer
なお、回折面15に形成される回折格子15aが複数の同心円からなる輪帯状に形成される場合は、直線溝37b、37cを省略してもよい。
In addition, when the
図2,図3(c)のように、第2筐体16の第1固定部31の段差面39には、円形状に突き出て形成された円形突起31a及び直線状に突き出て形成された直線突起31b、31cが設けられている。第1固定部31の段差面39の円形突起31a及び直線突起31b、31cは、図4に示す回折レンズ13の外周部37の円形溝37a及び直線溝37b、37cに対応してはまり込むように構成されており、これらの回折レンズ13のアライメントマークと嵌合するアライメント部を構成する。
As shown in FIG. 2 and FIG. 3C, the
回折レンズ13はアライメントマークを基準にして第2筐体16の第1固定部31のアライメント部に取り付けられるので、第2筐体16に精度良く取り付けることができる。また、嵌合構造としたので、熱膨張や物理的影響で軸やアライメントがずれるおそれが殆どなく、好ましい。
Since the
また、回折レンズ13のアライメントマークのための円形溝37a及び直線溝37b、37cは、深さ4乃至20μm程度、幅10乃至500μm程度が好ましく、後述のように電子ビーム描画及びドライエッチングで形成できる。第1固定部31の円形突起31a及び直線突起31b、31cのアライメント部は、上述のアライメントマークの寸法に対応して両者が嵌合できるような寸法に設定される。
Further, the
なお、回折レンズ13の外周部37に設けるアライメントマークを凸状に形成し、第1固定部31の段差面39に設けるアライメント部を溝状に形成してもよい。
Alternatively, the alignment mark provided on the outer
図3(b),図5(c)のように、第2筐体16の大径部35の外周面に、外周面から突き出て図2の中心軸p’の延びる方向に延在するように細長の位置決め用爪部42,43が中心軸p’を中心とする円の直径方向の2箇所に形成されている。また、図3(a),図5(a)のように、第1筐体14の孔部21の内面に、第2筐体16の爪部42,43がはまり込み可能なように切り欠き状の位置決め用爪受部40,41が2箇所に形成されている。
As shown in FIGS. 3B and 5C, the outer surface of the large-
図5(a)、(b)のように、第2筐体16を大径部35から第1筐体14の孔部21にはめ込むとき、位置決め用爪部42,43を位置決め用爪受部40,41に合わせてはめ込むので、第2筐体16を第1筐体14に対し図3の周方向に位置決めして取り付けることができる。
As shown in FIGS. 5A and 5B, when the
上述の第1筐体14の円形状の孔部21の周面21aは、調芯のために正確な円形になるように精度よく機械加工され、外壁14aの直線性も正確に機械加工される。また、第1筐体14には図1の発光素子11と受光素子12とが孔部21の中心軸pに対し正確に位置決められているので、精度よく取り付けられる。
The
ここで、第1筐体14における発光素子11と受光素子12のアライメントについて図7を参照して説明する。図7は図2の光通信モジュールの第1筐体14及び第2筐体16を図1の紙面上方から見た図(a)及び第1筐体14内の発光素子11と受光素子12の部分を拡大して示す図(b)である。
Here, the alignment of the
図7(a)、(b)のように、第1筐体14の中心軸pは、光の0次光信号の進行線に一致する。そのため、受信光信号を0次光で受ける場合は、中心軸p上にフォトダイオードなどの受光素子12を設置すればよい。また、0次光で送信する場合は、レーザダイオードなどの発光素子11を中心軸p上に設置すればよい。
As shown in FIGS. 7A and 7B, the central axis p of the
また、中心軸(0次光位置)を基準とすると、回折レンズ13の回折格子15aの特性から±1,2,3,・・・次回折光位置が一位に決まるので、使用する回折光位置に受光素子12または発光素子11を設置することで、第1筐体14における受光素子12・発光素子11の受信・送信位置と、第2筐体16の光ファイバ1の端部2の位置とのアライメントを容易に行うことができる。
Further, when the central axis (0th-order light position) is used as a reference, the position of ± 1, 2, 3,... By installing the
また、第2筐体16の大径部35及び小径部36の各外周面及びそれらの各端面35a、36bは中心軸p’を基準にして切削等による機械加工で精度よく形成される。そして、第1固定部31の孔部38の位置・直径、端面35aから段差面39までの距離及び第2固定部32の孔部の位置・直径、端面36bから当接部32aまでの距離は、第2筐体16の大径部35及び小径部36の各外周面及び各端面35a、36bを基準にして切削等による機械加工で精度よく形成される。同様に、第1固定部31の段差面39の円形突起31a及び直線突起31b、31cも機械加工で精度よく形成される。
Further, the outer peripheral surfaces of the large-
次に、図2,図4に示すアライメントマークを有する回折レンズの作製法について図6を参照して説明する。図6は回折レンズを電子ビーム描画法により作製する手順(a)乃至(f)を説明するための図である。なお、電子ビーム描画法とは、本発明者等が、例えば、先に特願2002−249614で提案したように、回折レンズのような光学素子等の面上に所望の描画パターンを電子ビームによる3次元描画でサブミクロンオーダーの高精度で形成できるものである。 Next, a method for manufacturing a diffractive lens having the alignment mark shown in FIGS. 2 and 4 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram for explaining the procedures (a) to (f) for producing the diffractive lens by the electron beam drawing method. The electron beam drawing method is a method in which a desired drawing pattern is formed by an electron beam on the surface of an optical element such as a diffractive lens, as previously proposed by the present inventors in Japanese Patent Application No. 2002-249614. It can be formed with high precision on the order of submicrons by three-dimensional drawing.
まず、図6(a)のように、母型となる円柱状の樹脂材料からなる基材80について基材80の外径81を基準として外周面80aを切削加工し、誤差0.5μm以下の精度で中心だしを行う。次に、図6(b)のように、切削加工でレンズ形状となる凸型曲面82(または凹型曲面)を加工する。
First, as shown in FIG. 6A, an outer
次に、図6(c)のように、切削加工で外周面80aを基準として同心円線83を加工してから、図6(d)のように、同心円線83を基準として凸型曲面82の中心を合わせ、電子ビーム描画によって回折格子パターンをレジスト上に形成する。必要に応じてX−Y軸を決めるためのマークを加工する。この場合、レジスト厚さは例えば2μm程度である。
Next, as shown in FIG. 6 (c), the
図6(e)のように、更に、同心円線83を基準として、回折レンズを第2筐体16に精度良く取り付けるためのアライメントマーク(図4の円形溝37a及び直線溝37b,37c)のための溝84を電子ビームによって描画する。溝84は回折パターンに極近い径(レンズ外形の内側)に形成される。
Further, as shown in FIG. 6E, for alignment marks (
上述のようにして作製された基材80には、図6(f)の平面図のように、凸型曲面82に回折パターンが形成され、その外周部(図4の外周部37に対応する)に円形状及び直線状の溝84が形成され、更にその外周に破線で示すように回折レンズ13の最外周に対応する最外周部85が形成されている。なお、溝84は例えば、幅10μm、深さ8μm程度に形成される。
As shown in the plan view of FIG. 6F, a diffraction pattern is formed on the convex
次に、プラズマシャワー等によるドライエッチングで、電子ビーム描画により形成されたレジストの回折格子パターン及びアライメントマーク用の溝84をマスクとして基材80を加工する。このドライエッチングにより、基材80上に回折格子パターン及びアライメントマーク用の溝が転写される。この転写の際に、回折パターンは深さ方向に1〜6倍程度に拡大され、アライメントマーク用の溝の深さは8μm以上にされる。
Next, the
次に、ドライエッチングで成形した基材を母材として、電鋳金型を作製し、その金型により回折レンズの成形を行うことで、図2,図4の回折レンズ13を得る。なお、基材を直接、母型金型として回折レンズを押圧成形するようにしてもよい。
Next, an electroformed mold is manufactured using a base material formed by dry etching as a base material, and a diffractive lens is molded by the mold, thereby obtaining the
次に、図2乃至図5の光通信モジュール10に関し第2筐体16を組み立て第1筐体14に第2筐体16を取り付けて固定する手順について説明する。
Next, a procedure for assembling the
まず、第2筐体16の第2固定部32の孔部に光ファイバ1をフェルール3から挿入し、端部2が当接部32aに当接するまで差し込む。第2固定部32の孔部が精度よく加工されているので、光ファイバ1と第2筐体16とが正確に調芯されて固定できる。
First, the
一方、回折レンズ13を回折面15が光ファイバ1の端部2と対向するように第1固定部31の孔部38に差し込み、回折レンズ13の外周部37が段差面39に当接するようにはめ込む。この嵌め込みのとき、回折レンズ13を第2筐体16に対しそのアライメントマークの円形溝37a及び直線溝37b,37cが第2筐体16側のアライメント部である円形突起31a及び直線突起31b、31cと嵌合するように位置決めるので、回折レンズ13を第2筐体16において中心軸p’及び周方向に容易かつ正確に位置決めでき、調芯精度がよくかつ図4の直線状の回折格子15aを周方向に精度よく位置合わせできる。
On the other hand, the
また、第1筐体14の第1固定部31の孔部38及び第2筐体16の第2固定部32の孔部は、正確な真円度・側面直線性を機械加工で達成しているので、光ファイバ1の中心軸と回折レンズ13の中心軸とを、例えば0.5μm以内の高精度で一致させることができ、両者を正確に調芯できる。
Further, the
なお、光ファイバ1及び回折レンズ13は、例えば接着剤で第2筐体16の各固定部31,32に固定されるが、この接着剤が満遍なく行き渡るように、各固定部31,32の側面には空気抜き用の孔を形成しておくことが望ましい。
The
次に、第1筐体14の孔部21に第2筐体16を大径部35からはめ込んでから、固定リング部材33を回転させてねじ部34と第1筐体14側のねじ部23とを噛み合わせてねじ込み、段差36aに当接させることで、第1筐体14に第2筐体16を取り付けることができるので、第1筐体14と第2筐体16とを簡単に組み立てることができる。
Next, after fitting the
この組み立てのとき、第1筐体の孔部21の周面21a及び第2筐体16の大径部35はともに精度よく機械加工されているので、両者の中心軸pとp’とは精度よく一致する。また、第2筐体16の位置決め用爪部42,43を第1筐体14の位置決め用爪受部40,41に合わせてはめ込むので、第2筐体16を第1筐体14に対し図3の周方向に正確に位置決めできる。回折レンズ13は第2筐体16に対し直線状の回折格子15aが周方向に精度よく位置合わせされているので、第1筐体14に対し正確に位置合わせできる。
At the time of this assembly, since the
以上のようにして、第2筐体16を組み立てから、第1筐体14に第2筐体16を取り付けて固定でき、第2筐体16において回折レンズ13及び光ファイバ1の端部を精度よく正確に調芯でき、その間隔の精度がよく、また、第1筐体14において発光素子11と受光素子12とを孔部21に対し精度よく取り付けることができるとともに、第1筐体14に第2筐体16を精度よく取り付けることができるので、光ファイバ1の端部2に対し発光素子11と受光素子12とを精度よくアライメントすることができ、光通信モジュール10を精度よくかつ簡単に組み立てることが可能となる。
As described above, the
従来まで空間系の光通信モジュールでは、回折レンズ等の各光学部品の位置合わせ(アライメント)が困難であり、人手によりアライメント位置を合わせていたため大きな組み立てコストがかかっていたのに対し、本実施の形態の光通信モジュール10によれば、第2筐体16において回折レンズ13と光ファイバ1の端部2とを一体型に構成し、中心軸方向距離及び調芯に関するアライメントを容易に行うことができる構造としたことで、組み立てが容易となるので、組み立てコストを低減できる。特に、光ファイバ1の端部2と回折レンズ13の中心軸方向の精度は、サブミクロンオーダで制御されており、第2筐体16の機械加工精度で一位に光ファイバ1の端部2と回折レンズ13の位置が決まるため、アライメントが容易でかつ精度の高い光通信モジュールを構成できる。
Conventionally, spatial optical communication modules have been difficult to align optical components such as diffractive lenses, and the alignment position has been manually adjusted. According to the
以上のように本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で更に各種の変形が可能である。例えば、第2筐体16において、より十分な気密性を必要とする場合には、第1の固定部31,第2の固定部32を溶接などで固定する構造としてもよい。また、回折レンズ13は図2の第1筐体14側の面を回折面としてもよく、両面を回折面にしてもよい。
As described above, the best mode for carrying out the present invention has been described. However, the present invention is not limited to these, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention. For example, when the
1 光ファイバ
2 端部(端末)
3 フェルール
10 光通信モジュール
11 発光素子
12 受光素子
13 回折レンズ
14 第1筐体
14a 外壁
14b 内面
15 回折面
15a 回折格子
16 第2筐体
21 孔部(取付部)
21a 周面
22 円筒状部
23 ねじ部
30 中空部
31 第1固定部
31a 円形突起(アライメント部)
31b 直線突起(アライメント部)
32 第2固定部
32a 当接部
32b 導入口
33 固定リング部材
33a 円筒部
34 ねじ部
35 大径部(外周部)
35a 端面
36 小径部
36a 段差
36b 端面
37 回折レンズの外周部
37a 円形溝(アライメントマーク)
37b,37c 直線溝(アライメントマーク)
38 孔部
39 段差面
40,41 位置決め用用爪受部(位置決め部)
42,43 位置決め用爪部(位置決め部)
80 基材
80a 外周面
81 外径
82 凸型曲面
83 同心円線
84 溝
85 最外周部
p 中心軸
p’中心軸
1
DESCRIPTION OF
21a
31b Linear protrusion (alignment part)
32 2nd fixing |
35a end face 36
37b, 37c Straight groove (alignment mark)
38
42, 43 Positioning claw part (positioning part)
80
Claims (14)
前記光ファイバの端末からの光信号を受光する受光素子と、
前記光ファイバの端末と前記発光素子及び前記受光素子との間に配置されアライメントマークが形成された回折格子と、
前記発光素子と前記受光素子とを固定する第1筐体と、
前記回折格子と前記光ファイバの端末とを固定しかつ前記第1筐体に対し着脱自在に構成された第2筐体と、を備え、
前記第2筐体は、前記回折格子を固定する回折格子固定部と、前記光ファイバの端末を固定する端末固定部と、を備え、
前記回折格子固定部は、前記回折格子を前記第2筐体に対し前記回折格子のアライメントマークとともにアライメントするために形成されたアライメント部を有することを特徴とする光通信モジュール。 A light emitting element that emits an optical signal toward the end of the optical fiber;
A light receiving element for receiving an optical signal from a terminal of the optical fiber;
A diffraction grating arranged between an end of the optical fiber and the light emitting element and the light receiving element, and an alignment mark is formed;
A first housing for fixing the light emitting element and the light receiving element;
A second housing configured to fix the diffraction grating and the end of the optical fiber and to be detachable from the first housing;
The second housing includes a diffraction grating fixing part that fixes the diffraction grating, and a terminal fixing part that fixes an end of the optical fiber,
The optical communication module, wherein the diffraction grating fixing part includes an alignment part formed to align the diffraction grating with the alignment mark of the diffraction grating with respect to the second housing.
A diffraction grating, wherein the alignment mark in the optical communication module according to any one of claims 1 to 7 is formed by an electron beam drawing method.
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2003
- 2003-12-08 JP JP2003408664A patent/JP2005172897A/en active Pending
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