JP2007127796A - 光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】コンタミによる影響を低減した光学特性の良好な光モジュールを提供する。
【解決手段】光信号を送信或いは受信する光電素子を複数有する光電素子群１３と、光電素子群１３を配設する基板１１と、光信号を伝搬させる光導波体群１３と光学的に結合するための接続端子１５とを有する光モジュールにおいて、基板１１上に光電素子群１３を覆うように透明なケース１４を設け、ケース１４に接続端子１５を形成し、光電素子群１３と光導波体群との間の光路となるケース１４内に、ケース１４と一体にレンズ１６，１７を形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の光信号を送信、受信または送受信するための光モジュールに関するものである。

光通信システムの末端では、電気信号から変換された光信号を光ファイバ等の光伝送路に発信する光モジュールや、光伝送路から光信号を受信する光モジュールが用いられており、特に、複数の光信号を発信或いは受信するべくフォトダイオードアレイ（ＰＤアレイ）やレーザダイオードアレイ（ＬＤアレイ）を実装した光モジュールが用いられている。

一般に、複数の光信号の送受信可能な多チャンネルの光モジュールは、複数の光ファイバと複数の光電素子（ＰＤ、ＬＤ等）との間で、個々に光信号のやり取りを行うべく各光路毎にそれぞれコリメート用のレンズと集光用のレンズとが設けられている。

例えば、各光ファイバから出射した光信号は、一方の凸レンズでコリメートされ、そのコリメートされた光（平行光）が他方の凸レンズで集光され、略焦点位置で各ＰＤに受信される。このような光モジュールでは、各光ファイバとそれに対応するＰＤ毎に一組の凸レンズ（マイクロレンズ）が設けられているために、各光ファイバからの光信号を個々にＰＤに結合させることができる。

なお、本発明に係る光モジュールの先行技術文献情報としては、次のものがある。

特許３５４０８３４号公報 特開平７−２９４７７７号公報 特開平８−５８７２号公報

光モジュールは、発光素子や受光素子などの光電素子の光軸とレンズの光軸を結合させるアライメントを行う必要がある。

しかしながら、モニタ用光信号を入射し、その光信号をモニタしながら位置合わせを行う能動位置合わせを用いると、光モジュールの製造工程が複雑になる欠点がある。また、光モジュールの設計により機械的に位置合わせ行う受動位置合わせを用いると、光モジュールを構成する多数の部品を組み立てるうちに作製誤差が大きくなり、作製された光モジュールの光学特性が悪い（特に、集光効率の低下を招く）という欠点がある。これらの欠点は、複数の光信号を送受信する多チャンネルの光モジュールではより顕著なものであった。

また、多チャンネルの光モジュールでは、チャンネル毎にレンズが形成されるので、小さな径のレンズを多数並列に設けられている。一般に、凸レンズに、僅かなちりやゴミ（コンタミネーション，コンタミ）が付着すると、そのレンズを透過する光信号が劣化する。従来の光モジュールでは、凸レンズの径が小さいので、コンタミのレンズ径（光信号の径）に対するサイズ比は大きく、よって、レンズ表面に付着したコンタミが光信号を劣化させるといった問題もあった。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、コンタミによる影響を低減した光学特性の良好な光モジュールを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、光信号を送信或いは受信する光電素子を複数有する光電素子群と、該光電素子群を配設する基板と、上記光信号を伝搬させる光導波体群と光学的に結合するための接続端子とを有する光モジュールにおいて、上記基板上に上記光電素子群を覆うように透明なケースを設け、該ケースに上記接続端子を形成し、上記光電素子群と上記光導波体群との間の光路となる上記ケース内に、該ケースと一体にレンズを形成した光モジュールである。

請求項２の発明は、上記レンズは、上記接続端子に対向して配置され上記光導波体群のうち互いに最も離れた２つの光伝送路の光軸間距離よりも大きな径を有する第１凸レンズと、上記光電素子群に対向して配置され上記光電素子群のうち互いに最も離れた２つの光電素子の光軸間距離よりも大きな径を有する第２凸レンズとからなり、第１凸レンズは、上記接続端子から入射される複数の光信号を各々平行光にするように、或いは第２凸レンズを通した複数の光信号を各々光伝送路に集光させるように形成され、第２凸レンズは、第１凸レンズを通した複数の光信号を各々光電素子に集光させるように、或いは上記光電素子群から入射される複数の光信号を各々平行光にするように形成され、かつ、各光信号の平行光が第１凸レンズと第２凸レンズ間の略一箇所で交わるように形成される請求項１に記載の光モジュールである。

請求項３の発明は、上記ケースはプラスチック材料でブロック体に形成され、そのブロック体の基板側の面に上記光電素子群を収容する収容穴が形成され、ブロック体の一側面に光導波体群に接続される接続端子が形成され、該接続端子に第１凸レンズが形成され、上記収容穴には上記第２凸レンズが形成される請求項２に記載の光モジュールである。

請求項４の発明は、上記ブロック体の、上記第１凸レンズの光軸と上記第２凸レンズの光軸とを結合させる位置にミラーを形成するための中空穴が形成される請求項３に記載の光モジュールである。

請求項５の発明は、上記ケースの上記接続端子が形成される面には、上記光導波体群と位置決めされて嵌合するための嵌合用突起或いは嵌合用溝が形成される請求項３〜５いずれかに記載の光モジュールである。

請求項６の発明は、上記ケースは上記基板に嵌合して取付られる請求項１〜５いずれかに記載の光モジュールである。

請求項７の発明は、上記基板と上記ケース間の隙間には接着剤が充填されている請求項６に記載の光モジュールである。

請求項８の発明は、上記基板には上記光電素子に通電する電気配線パターンが形成され、電気配線パターンが上記基板の光電素子群が配置される面とは反対面に引き出される請求項１〜７いずれかに記載の光モジュールである。

請求項９の発明は、基板上に、上記光電素子群の上方に光学的に透明な窓が形成されたキャップを溶接、低融点ガラス或いは銀ロウ等で固定し、上記光電素子群を気密封止した請求項１〜７いずれかに記載の光モジュールである。

請求項１０の発明は、上記光電素子群は、一次元配列或いは二次元配列されている複数の受光素子或いは発光素子である請求項１〜８いずれかに記載の光モジュールである。

請求項１１の発明は、各々光電素子群が配設された一対の基板が、上記ケースを介して上記光電素子群が設けられた側が対向して設けられ、各基板と対向する収容穴にそれぞれ第２凸レンズが形成され、それら第２凸レンズが形成された面と直交する側に一対の第１凸レンズが形成され、上記第１凸レンズの光軸と上記第２凸レンズの光軸とを結合させる位置にそれぞれミラーが形成される請求項３〜１０いずれかに記載の光モジュールである。

本発明によれば、コンタミによる影響を低減して光信号を劣化させることなく送受信できるという優れた効果を発揮する。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１（ａ）〜図１（ｅ）は本発明に係る光モジュールの好適な実施の形態を示した図である。

図１及び図２に示すように、本実施の形態の光モジュール１０は、基板１１上に設けられ、光信号を送信或いは受信する光電素子１２を有する光電素子群１３と、光導波体群とを光学的に結合するものであり、基板１１上に光電素子群１３を覆うように透明なケース１４を設け、そのケース１４に光導波体群の接続端子１５を形成し、光電素子群１３と光導波体群との間の光路となるケース１４内に、そのケース１４と一体にレンズ１６，１７とミラー１８を形成したものである。

本実施の形態では、基板１１上に光電素子群１３として複数の受光素子を有する受光素子群と、複数の発光素子を有する発光素子群とが設けられている。具体的には、複数の面発光フォトダイオード（ＰＤ）を有するフォトダイオードアレイ（ＰＤアレイ）と、複数の面発光レーザダイオード（ＬＤ）を有するレーザダイオードアレイ（ＬＤアレイ）とが、それぞれ基板１１の垂線方向に受光面及び発光面を向けて表面実装されている。

図３に示すように、本実施の形態の光電素子群１３は、４チャンネルで光信号を送信及び受信するべく、一次元配列された４つの光電素子１２を備える。例えば受光素子群（光電素子群）１３は、基材３１に、１組の受光部（受光領域）３２とその受光部３２に電気的に接続ためのリード線（ワイヤボンディング）２５を受ける端子３３とからなるＰＤ（光電素子）１２を一列に配置したＰＤアレイである。同様に、発光素子群も４つのＬＤを一次元配列したＬＤアレイである。

図１、図２に戻り、ケース１４は、プラスチック材料を用いて形成された略直方体状の充実のブロック体２８を形成し、そのブロック体２８の基板１１側に光電素子群１３を収容する収容穴１９が形成されてなる。基板１１の縁１１ａと収容穴１９の縁１９ａは共に互いに嵌合される段差に形成され、ケース１４が基板１１に嵌合して固定されている。さらに、基板１１とケース１４とを嵌合する際、基板１１の縁１１ａと収容穴１９の縁１９ａとの隙間を埋めるべく、硬化性樹脂等を接着剤として充填してもよい。

ブロック体２８は、光学的に透明な樹脂を用いて形成されていればよく、特に、環境温度等に対して信頼性の高い（耐熱性の高い）ポリエーテルイミド等のスーパーエンジニアプラスチックを用いて形成されるのが好ましい。

接続端子１５は、ケース１４の基板１１側の面に直交する一側１４ａに形成されている。接続端子１５は、複数の光伝送路を有する光導波体群と接続される端子である。ここで、光導波体群は、基板１１上の光電素子１２と同数の光伝送路（例えば、光ファイバ）を有し、光伝送路が複数本並列に束ねて接続される光コネクタや光ファイバアレイである。

ケース１４内には、接続端子１５に対向して配置され光導波体群のうち互いに最も離れた２つの光伝送路の光軸間距離よりも大きな径を有する第１凸レンズ１６と、光電素子群１３に対向して配置され光電素子群１３のうち互いに最も離れた２つの光電素子１２の光軸間距離よりも大きな径を有する第２凸レンズが形成されている。具体的には、ケース１４の一側１４ａに接続端子として接続穴（レンズ用穴）２１が形成され、その接続穴２１の底面に第１凸レンズが形成されている。第１凸レンズは、ブロック体と同じプラスチック材料を用いて形成され、接続穴２１の底面にブロック体と一体に形成された略半球体の凸レンズである。また、第２凸レンズ１７は、第１凸レンズと同様な略半球体の凸レンズであり、収容穴１９の上壁１９ｕに接続穴２１と同形状のレンズ穴２２に設けられている。第２凸レンズ１７をレンズ穴２２内に設けることで、基板１１上に配設された各素子（光電素子群１３、及び後述する関連回路素子、ワイヤ、キャップ等を含む）との接触を防ぎ、レンズ表面を保護している。

厳密には、第１凸レンズ１６及び第２凸レンズ１７のレンズ面は、後に説明する光信号の伝搬を作用させるべく、非球面に形成されている。

また、本実施の形態では、第１凸レンズ１６及び第２凸レンズ１７をそれぞれ２つずつ並列に形成し、一方の第１凸レンズ１６ａを受信用の第１凸レンズとし、他方の第１凸レンズを送信用の第１凸レンズ１６ｂとし、各第１凸レンズ１６ａ，１６ｂに対応した第２凸レンズ１７をそれぞれ受信用の第２凸レンズ１７ａ、送信用の第２凸レンズ１７ｂとする。

ケース１４内には、第１凸レンズ１６の光軸と第２凸レンズの光軸とが直交し、これら光軸が結合する位置にミラー１８が、両光軸に対して４５°傾いて設けられている。具体的には、ミラー１８は、第１凸レンズ１６の光軸と第２凸レンズ１７の光軸と結合させる位置に中空穴２３がケースの上方（収容穴１９と反対側）から形成され、中空穴２３の壁が金属膜等で被覆されたミラー面（全反射面）に形成されたものである。

ケース１４の接続端子１５が形成された面１４ａには、光導波体群と位置決めされて嵌合するための嵌合用突起２４（図では２つ）が形成されている。

ここで、図４に示すように、複数の光ファイバ４１を有する光導波体群として、端面に嵌合用溝４２が形成されている光コネクタ（ＭＴ光コネクタ）４３と光モジュール１０とを接続するとする。第１凸レンズ１６の焦点は、光コネクタ４３の出射端面（光ファイバ４１の端面）４４に合わせられる必要があるので、複数の光信号が集光する位置に光コネクタ４３の出射端面４４が位置するように位置決めされて、光モジュール１０に嵌合用突起２４が形成される。また、第１凸レンズ１６と光コネクタ４３の出射端面４４との距離が焦点距離となるようにレンズ穴２１の深さも調整される。これにより、光コネクタ４３の嵌合用溝４２に、ケース１４の嵌合用突起２４を嵌合するだけで、調芯作業を行うことなく、各光信号の光軸を光コネクタ４３の各光ファイバ４１に一致させて、光コネクタ４３に光モジュール１０を接続することができる。

また、光コネクタ４３に嵌合用突起が形成されている場合、嵌合用突起２４の代わりに嵌合用溝を形成してもよい。

また、基板１１上には、光電素子１３とリード線（ワイヤボンディング）２５を介して接続される関連回路素子２６が設けられている。関連回路素子２６は、基板１１上に形成される電気配線パターンと電気的に接続されている。なお、関連回路素子２６は、発光素子アレイ（ＬＤアレイ）を駆動するためのドライバＩＣや、受光素子アレイ（ＰＤアレイ）からの電気信号を増幅するプリアンプＩＣなどである。本実施の形態では、基板１１には基板表裏を貫通するスルーホールが形成され、光電素子１３は、スルーホールを介して基板１１裏面に設けられる多数の半田バンプ２７に電気的に接続されている。なお、半田バンプ２７に代えて、スルーホールを介して基板１１裏面に延出されるリードを設けてもよい。

さらに、一対の第１凸レンズ１６及び第２凸レンズ１７は、以下に説明するような光路で複数の光信号Ｌ１〜Ｌ４を伝搬させるべく形成されている。本実施の形態では第１凸レンズの光軸と第２凸レンズの光軸とが直交するように第１凸レンズと第２凸レンズとが配置されているが、わかりやすくするために、第１凸レンズと第２凸レンズとを対向に配置した場合の光の伝搬について図５に基づいて説明する。

図５中、第２凸レンズ１７側に位置する光電素子１２（光電素子群１３）は光信号を受光するＰＤ（ＰＤアレイ）とし、第１の凸レンズ１６側に位置する複数の光ファイバ４１からなる光導波体群（光ファイバ群）から光電素子群１２に向かって光信号Ｌ１〜Ｌ４が伝搬するとする。

各ファイバ４１を出射した光信号Ｌ１〜Ｌ４は、その径（ビーム径）を拡げながら第１凸レンズ１６に入射する。光信号Ｌ１〜Ｌ４は、第１凸レンズの境界で屈折変化し第１凸レンズ１６を出射する。第１凸レンズ１６を出射した光信号Ｌ１〜Ｌ４は、その光軸（主光線（図５中一点鎖線で示す））が曲げられると共に、平行光となり第２凸レンズ１７に向かう。その際、複数の光信号Ｌ１〜Ｌ４は、第１凸レンズ１６においてレンズ中心から遠い位置で入射した光信号程、光軸の曲がり角（伝搬角）が大きく、中心に近い程光軸の曲がり角が小さい。したがって、第１凸レンズ１６を出射し、それぞれ平行光となった複数の光信号Ｌ１〜Ｌ４は、略一箇所（図中、○Ｃ１）で交差する。

平行光となって伝搬する光信号Ｌ１〜Ｌ４は、第２凸レンズ１７で屈折変化され、コリメートされた平行光の光軸が互い平行にされると共に、各平行光が各光電素子１３に集光されるように第２凸レンズ１７を出射する。

また、光電素子１３として発光素子を用いた場合には、光電素子を出射した複数の光信号は、その伝搬方向が図５に示される光信号の伝搬方向と逆向きになるだけである。

本実施の形態の光モジュール１０によれば、複数の光信号を個々に伝搬する際に、互いに最も離れた光電素子１２の光軸間距離よりも径（有効径）の大きい凸レンズ１７を用いているため、第２凸レンズ１７と光電素子群１３との距離を従来の光モジュールより大きくしても、各光電素子１２から出射し（又は、入射し）、所定の拡がり角で拡がった光信号をもれなく第２凸レンズ１７に入射させることができる。

本実施の形態の光モジュール１０は、第１凸レンズ、第２凸レンズ、及びそれらレンズ間４６が同じ屈折率の媒質（ここではプラスチック材料）で形成され、光の伝搬は図６に示すようになり、複数の光信号Ｌ１〜Ｌ４は、光ファイバ４１から光電素子１２まで、図５の場合と略同様に伝搬する。ただし、第１凸レンズ１６と第２凸レンズ１７との間は、屈折率の境界がないため、図５のように、レンズと空気との境界面では屈折変化しない。

さらに、本実施の光モジュール１０にはミラー１８が形成されているので、光信号の伝搬の様子は、図７に示されるようになる。図７に示すように、各光ファイバ４１を出射した複数の光信号Ｌ１〜Ｌ４は、互いの光軸を平行に保ちながら、個々の光信号は拡径して第１凸レンズ１６に入射する。第１凸レンズ１６では、個々の光信号は各々平行光となり、複数の光信号同士は光軸が略一箇所で集められる（図中、○Ｃ２）。各々平行光となった複数の光信号はミラー１８で反射し、第２凸レンズ１７へ向かう。第２凸レンズ１７では複数の光信号の光軸が平行にされ、個々の光信号はそれぞれ光電素子１２に集光される。

したがって、本実施の形態の光モジュール１０は、図４に示したように、複数の光ファイバ４１が接続された光コネクタ４３の光導波体群を接続端子１５に接続すると、複数の光信号は図７で示したような光伝搬の形態をとって送受信することができる。

本実施の形態の光モジュール１０は、第１凸レンズ１６及び第２凸レンズ１７の径を、従来の光モジュールの凸レンズに比べて大きくすると共に、光電素子群１３（或いは光導波体群）と第１凸レンズ１６（或いは第２凸レンズ１７）との距離を長くし、光信号を拡径させて第１凸レンズに入射させているので、レンズに付着したコンタミが光信号に及ぼす悪影響を低減することができる。

また、複数の光信号を送信または受信する光モジュールを、径の大きな一対の凸レンズ１６，１７を用いて個々に伝送しているので部品点数も少ない。したがって、製造工数を低減でき容易に作製することができる。

第１凸レンズ１６及び第２凸レンズ１７を用いて上述した光路を形成することで、各光信号Ｌ１〜Ｌ４の光軸が互いに平行に出射させることができ、光信号の集光効率を低下させることなく、各光電素子１２に受信させることができる。

光モジュール１０は、光学的に透明なケース１４に、光電素子群１３と光導波体群間の光路を形成すべく、ケース１４と一体にレンズ１６，１７とミラー１８を形成しているので、基板１１を精度良く形成すれば、ケース１４を基板１１に固定する（嵌合する）だけで、アライメントすることなく光モジュールを組み立てることができるといった効果も期待できる。

次に、好適な第２の実施の形態の光モジュールについて説明する。

図８に示すように本実施の形態の光モジュール５０は、その基本的な構成部分が、上述した図１（ａ）〜図１（ｅ）の光モジュール１０とほぼ同様であり、同一構成部分には、図１（ａ）〜図１（ｅ）の場合と同一の符号を付してある。前実施の形態の光モジュール１０では複数の光電素子１２が一次元配列された光電素子群１３を設けたが、本実施の形態の光モジュール５０は、複数の光電素子が二次元配列された光電素子群５１を設けた点において異なる。

図９に示すように、本実施の形態の光モジュールの光電素子群５１は、例えば、基材５２に一組の受光部３２と電気端子３３とからなるＰＤ１２（及び、発光部と電気端子とからなるＬＤ）が、縦４組×横４組に二次元に配列されて実装されたものである。

図１０に示すように、光モジュール５０には、複数の光ファイバ４１が二次元に並列に束ねられた光コネクタ５３が接続される。本実施の形態では、光電素子１２及び複数の光ファイバ４１が二次元配列されているので、複数の光信号の送受信を行うことができる。その際、図１０中、ｘ方向及びｙ方向に２次元配列された複数の光ファイバ４１から入射された光信号は、ｘ方向及びｙ方向から見た光伝搬の様子が共に、図７で説明したように、第１凸レンズ１６を出射した複数の光信号が各々平行光となり、複数の光信号同士は光軸が略一点に集められ、各々平行光となった複数の光信号はミラーで反射し、第２凸レンズ１７では複数の光信号の光軸が平行にされ、個々の光信号は各々光電素子に集光されている。

以上、本実施の形態の光モジュール５０では、光電素子１２が、第２凸レンズの基板１１上への正射影領域内に位置すれば、その領域内のいずれの位置に光電素子を配置しても、各光伝送路４１と各光電素子１２間で光信号を個々に送受信させることができるので、複数の光電素子の二次元配列を可能としている。従って、第１及び第２凸レンズ１６，１７の径が従来の光モジュールのレンズ径より大きく形成していることもあり、一つの光モジュール内で多数の光電素子１２を２次元的に配置して光電素子１２の集積化を図ることができる。

これまで説明してきた光モジュールの備える第１凸レンズ１６と第２凸レンズ１７は同一に形成したが、第１凸レンズの曲率と第２凸レンズの曲率とを互いに異なって形成してもよい。

図１１に示すように、第２凸レンズ６２は、その曲率が第１凸レンズ６１の曲率より大きく形成されている。これにより、第２凸レンズ６２の焦点距離が、第１凸レンズ６１の焦点距離より長くすることができる。したがって、第１凸レンズ６１と光導波体群４２との距離（第１凸レンズ６１の焦点距離）と、第２凸レンズ６２と光電素子群１３との距離（第２凸レンズ９３の焦点距離）を異ならせて、レンズを光導波体群４１及び光電素子群１３に接続することができる。

また、各光信号の第２凸レンズ６２側の焦点間距離（ピッチ）Ｐ２を第１凸レンズ６１側の焦点間距離Ｐ１よりも大きくすることができる。したがって、第１凸レンズ６１側の焦点間Ｐ１距離と第２凸レンズ６２側の焦点間距離Ｐ２とを異ならせることができ、並列配置される各光電素子１２，１２間のピッチ、或いは各光伝送路４１，４１間のピッチに関係なく、複数の光電素子１２或いは複数の光伝送路４１にそれぞれ光軸を合わせて、光電素子群１３或いは光導波体群４２を接続させることができる。

図１及び図８に示される光モジュール１０，５０では、受信側の第２凸レンズ１７ａと受信側の第２凸レンズ１７ｂとを揃えて（第１凸レンズ１６からの距離を等しく）配置し、１枚のミラー１８で光信号を反射させる光路を形成したが、図１２に示すように、各光電素子群１３ａ，１３ｂの位置に合わせて、受信側の第２凸レンズ１７ａと第１凸レンズ１６ａとの距離と、送信側の第２凸レンズ１７ｂと第１凸レンズ１６ｂとの距離を異ならせて配置してもよい。これにより、光信号の洩光、電気ノイズによるクロストークを低減することができる。送信側と受信側で、第１凸レンズと第２凸レンズとの距離を異ならせる場合、送信側の光路と受信側の光路がそれぞれ形成されるように、各光路毎にミラー１８ａ，１８ｂが形成される。

次に、好適な第３の実施の形態の光モジュールについて説明する。

基本的な構成部分は、上述した図１（ａ）〜図１（ｅ）の光モジュール１０とほぼ同様であるが、図１３に示すように、本実施の形態の光モジュール７０は、基板１１上に、光電素子群１３を覆うキャップ７１を設けた点において異なる。

キャップ７１には光電素子群１３の上方に光学的に透明な窓７２が形成されている。具体的には、キャップ７１の上端面にガラス窓７２が形成され、そのキャップ７１が、光電素子群１３及び関連回路素子２６を覆って溶接、或いは半田、低融点ガラス、銀ロウ等で基板１１上に固定されている。光電素子１２から出射した光信号、或いは光電素子１２に入射する光信号は、ガラス窓７２を透過する。

本実施の形態の光モジュール１０は、光電素子群１３をキャップ７１で覆うことにより、光電素子群１３の気密性を高くすることで、外部から光電素子群１３への異物（水、ゴミ等）の浸入を防ぎ、光モジュールの信頼性を高くすることができる。

基板１１は、図１４（ａ），図１４（ｂ）に示すように、ＣＡＮパッケージの底部７３を用いて形成されてもよい。ＣＡＮパッケージの底部７３は、円形状の基板７４に電気配線パターンが形成されたパッケージであり、基板７４上に光電素子群が設けられる。基板７４には光電素子が外部と電気的接続されるべく多数の入出力ピン７５が基板７４を貫通して設けられている。

図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示される基板７６は、図１４の底部７３上に円筒状のキャップ７１が設けられたＣＡＮパッケージであり、図１４に示されるパッケージ底部７３のみの基板に比べて気密性が良好である。

次に、好適な第４の実施の形態の光モジュールについて説明する。

図１６（ａ），図１６（ｂ）に示すように、本実施の形態の光モジュール８０は、各々光電素子群が配設された一対の基板７４，７４が、ケース８１を介して光電素子群が設けられた側が対向して設けられ、各基板７４，７４と対向する収容穴１９ａ，１９ｂにそれぞれ第２凸レンズ１７ａ，１７ｂが形成され、それら第２凸レンズ１７ａ，１７ｂが形成された面８３ａ，８３ｂと直交する面８４に一対の第１凸レンズ１６ａ，１６ｂが形成され、第１凸レンズ１６ａ，１６ｂの光軸と第２凸レンズ１７ａ，１７ｂの光軸とを結合させる位置にそれぞれミラー１８ａ，１８ｂが形成される。

具体的には、ケース８１は、略直方体状のブロック体の対向する一対の側８３ａ，８３ｂに２つの収容穴１９ａ，１９ｂが形成され、各収容穴１９ａ，１９ｂにそれぞれ光電素子群が設けられた基板７４，７４が嵌合されている。一対の第１凸レンズ１６は、ケース８１の、収容穴１９ａ，１９ｂが形成された側の両方に直交する側８４に並列に形成されている。２つの第２凸レンズ１７ａ，１７ｂは、一方が図１６（ｂ）中、上側の基板７４に対向して形成され、他方が図１６（ｂ）中、下側の基板７４に対向して形成されている。

図１６（ａ）中、上側の第１凸レンズ１６ａ及び第２凸レンズ１７ａを送信側の凸レンズ、下側の第１凸レンズ１６ｂ及び第２凸レンズ１７ｂを受信側の凸レンズとすると、それぞれ送信側、受信側に形成されるミラー１８ａ，１８ｂは互いに９０°の角度を有して形成されている。

本実施の形態の光モジュール８０は、送信用の光信号と受信用の光信号の伝搬方向がそれぞれ異なるだけで、第１の実施の形態の光モジュールと同様の作用効果を有する。

次に、好適な第５の実施の形態の光モジュールについて説明する。

図１７（ａ），図１７（ｂ）に示すように、本実施の形態の光モジュール９０は、基板９１上に、基板９１の周囲に沿ってシーム用リング９２が設けられている点において前実施の形態と異なる。

例えば、基板９１はセラミックで形成され、シーム用リング９２は鉄（Ｆｅ）で形成されている。また、一つの基板９１は、複数の同形状のパターンが形成されたウェハ（基板）からダイシングソーで切断されて形成されている。そのため、作製誤差が少なく（切断面が精密に）形成される。したがって、ケースと嵌合する位置に、すなわち、ケースの収容室の内壁に沿ってシーム用リング９２が設けることで、ケースと基板９１との間に隙間が殆どなく、ケースと基板９１とを密に嵌合することができる。したがって、光電素子が収容される収容穴は、気密性に優れ、信頼性の高い光モジュールが得られる。

本発明に係る光モジュールの好適な第１の実施の形態を示す図であって、（ａ）は上方斜視図であり、（ｂ）は下方斜視図であり、（ｃ）は透視平面図であり、（ｄ）は正断面図であり、（ｅ）は側断面図である。 （ａ）は、図１（ａ）〜図１（ｅ）の光モジュールの分解上方斜視図であり、（ｂ）は分解下方斜視図である。 図１（ａ）〜図１（ｅ）の光モジュールの受光素子群を示す斜視図である。 光モジュールの光信号の伝搬を説明するための平面図である。 光モジュールの光信号の伝搬を説明するための平面図である。 光モジュールの光信号の伝搬を説明するための平面図である。 図１（ａ）〜図１（ｅ）の光モジュールと光コネクタとの接続を示す斜視図である。 光モジュールの好適な第２の実施の形態の受光素子群を示す斜視図である。 第２の実施の形態の光モジュールと光コネクタとの接続を示す斜視図である。 図９の光モジュールの側断面図である。 レンズの変形例を説明するための平面図である。 図１の光モジュールの変形例を示す光回路図である。 光モジュールの好適な第３の実施の形態を示す断面図である。 （ａ）は、基板の他の例を示す側面図であり、（ｂ）は（ａ）の斜視図である。 （ａ）は、基板の変形例を示す側面図であり、（ｂ）は（ａ）の斜視図である。 光モジュールの好適な第４の実施の形態を示し、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は側面図である。 光モジュールの第５の実施の形態を示し、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は１Ａ−１Ａ線断面である。

符号の説明

１０ 光モジュール
１１ 基板
１２ 光電素子
１３ 光電素子群
１４ ケース
１５ 接続端子
１６ 第１凸レンズ
１７ 第２凸レンズ
１８ ミラー

Claims (11)

1. 光信号を送信或いは受信する光電素子を複数有する光電素子群と、該光電素子群を配設する基板と、上記光信号を伝搬させる光導波体群と光学的に結合するための接続端子とを有する光モジュールにおいて、
   上記基板上に上記光電素子群を覆うように透明なケースを設け、該ケースに上記接続端子を形成し、上記光電素子群と上記光導波体群との間の光路となる上記ケース内に、該ケースと一体にレンズを形成したことを特徴とする光モジュール。
2. 上記レンズは、上記接続端子に対向して配置され上記光導波体群のうち互いに最も離れた２つの光伝送路の光軸間距離よりも大きな径を有する第１凸レンズと、上記光電素子群に対向して配置され上記光電素子群のうち互いに最も離れた２つの光電素子の光軸間距離よりも大きな径を有する第２凸レンズとからなり、第１凸レンズは、上記接続端子から入射される複数の光信号を各々平行光にするように、或いは第２凸レンズを通した複数の光信号を各々光伝送路に集光させるように形成され、第２凸レンズは、第１凸レンズを通した複数の光信号を各々光電素子に集光させるように、或いは上記光電素子群から入射される複数の光信号を各々平行光にするように形成され、かつ、各光信号の平行光が第１凸レンズと第２凸レンズ間の略一箇所で交わるように形成される請求項１に記載の光モジュール。
3. 上記ケースはプラスチック材料でブロック体に形成され、そのブロック体の基板側の面に上記光電素子群を収容する収容穴が形成され、ブロック体の一側面に光導波体群に接続される接続端子が形成され、該接続端子に第１凸レンズが形成され、上記収容穴には上記第２凸レンズが形成される請求項２に記載の光モジュール。
4. 上記ブロック体の、上記第１凸レンズの光軸と上記第２凸レンズの光軸とを結合させる位置にミラーを形成するための中空穴が形成される請求項３に記載の光モジュール。
5. 上記ケースの上記接続端子が形成される面には、上記光導波体群と位置決めされて嵌合するための嵌合用突起或いは嵌合用溝が形成される請求項３〜５いずれかに記載の光モジュール。
6. 上記ケースは上記基板に嵌合して取付られる請求項１〜５いずれかに記載の光モジュール。
7. 上記基板と上記ケース間の隙間には接着剤が充填されている請求項６に記載の光モジュール。
8. 上記基板には上記光電素子に通電する電気配線パターンが形成され、電気配線パターンが上記基板の光電素子群が配置される面とは反対面に引き出される請求項１〜７いずれかに記載の光モジュール。
9. 基板上に、上記光電素子群の上方に光学的に透明な窓が形成されたキャップを溶接、低融点ガラス或いは銀ロウ等で固定し、上記光電素子群を気密封止した請求項１〜７いずれかに記載の光モジュール。
10. 上記光電素子群は、一次元配列或いは二次元配列されている複数の受光素子或いは発光素子である請求項１〜８いずれかに記載の光モジュール。
11. 各々光電素子群が配設された一対の基板が、上記ケースを介して上記光電素子群が設けられた側が対向して設けられ、各基板と対向する収容穴にそれぞれ第２凸レンズが形成され、それら第２凸レンズが形成された面と直交する側に一対の第１凸レンズが形成され、上記第１凸レンズの光軸と上記第２凸レンズの光軸とを結合させる位置にそれぞれミラーが形成される請求項３〜１０いずれかに記載の光モジュール。

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