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JP6555681B2 - 光レセプタクルおよび光モジュール - Google Patents

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Description

本発明は、光伝送体が接続される光レセプタクルおよび光モジュールに関する。
従来、光ファイバーや光導波路などの光伝送体を用いた光通信には、面発光レーザー（例えば、ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）などの発光素子を備えた光モジュールが使用されている。光モジュールは、発光素子から出射された通信情報を含む光を、光伝送体の端面に入射させる光レセプタクルを有する。
また、光モジュールには、温度変化に対する発光素子の出力特性の安定化や光出力の調整を目的として、発光素子から出射された光の強度や光量を監視（モニター）するための検出素子を有するものがある。
たとえば、特許文献１には、発光素子および検出素子が配置された光電変換装置と、発光素子と光伝送体の端面とを光学的に接続させる光レセプタクルとを有する光モジュールが記載されている。
図１は、特許文献１に記載の光モジュール１０の構成を模式的に示す断面図である。図１に示されるように、特許文献１に記載の光モジュール１０は、光電変換装置２０と、樹脂製の光レセプタクル３０とを有する。光レセプタクル３０は、発光素子２１から出射された光を入射させる第１光学面３１と、内部を通る光を光伝送体２２の端面２３に集光するように出射する第２光学面３２と、第１光学面３１で入射した光を光伝送体２２側に反射する反射面３３と、反射面３３で反射した光を検出素子２４側に向かうモニター光Ｌｍおよび光伝送体２２側に向かう信号光Ｌｓに分離する光分離部３４と、モニター光Ｌｍを検出素子２４に向けて出射させる第３光学面３５とを有する。また、光分離部３４は、光レセプタクル３０に形成された凹部３６の内面の一部として形成されている。
特許文献１に記載の光モジュール１０では、発光素子２１から出射され、第１光学面３１で入射した光は、光分離部３４に向けて反射面３３で反射する。反射面３３で反射した光は、光分離部３４によって信号光Ｌｓおよびモニター光Ｌｍに分離される。光分離部３４で分離されたモニター光Ｌｍは、検出素子２４の受光面に向けて第３光学面３５から出射される。一方、光分離部３４で分離された信号光Ｌｓは、光分離部３４を透過して光レセプタクル３０の外部に出射される。そして、凹部３６の内面の他の一部である入射面３７から再び光レセプタクル３０に入射する。入射面３７で入射した信号光Ｌｓは、光伝送体２２の端面２３に向けて第２光学面３２から出射される。
特開２０１３−１３７５０７号公報
しかしながら、特許文献１に記載の光モジュール１０では、発光素子２１から出射された光は、光レセプタクル３０（樹脂）と空気との間の複数の界面を透過して光伝送体２２に到達する。このとき、発光素子２１から出射された光の一部は、界面において反射されてしまう。また、光レセプタクル３０内を進行する光は、光レセプタクル３０を構成する樹脂によって少しずつ吸収されてしまうため、光レセプタクル３０内の信号光Ｌｓの光路が長いと、信号光Ｌｓの損失が問題となる。よって、特許文献１に係る光モジュール１０には、発光素子２１から出射された光の利用効率を向上させる余地がある。
そこで、本発明の目的は、発光素子から出射された光の利用効率を向上させることができる光レセプタクルを提供することである。また、本発明の目的は、この光レセプタクルを有する光モジュールを提供することでもある。
本発明に係る光レセプタクルは、１または２以上の光電変換素子および前記光電変換素子から出射された出射光を監視するための１または２以上の検出素子を含む光電変換装置と、１または２以上の光伝送体との間に配置され、前記光電変換素子と前記光伝送体の端面とを光学的に結合するための光レセプタクルであって、前記光電変換素子から出射された出射光を入射させるか、前記光伝送体の端面から出射され、内部を通る受信光を前記光電変換素子に向けて出射させる、１または２以上の第１光学面と、前記第１光学面で入射した出射光を前記光伝送体の端面に向けて出射させるか、前記光伝送体の端面から出射された受信光を入射させる、１または２以上の第２光学面と、前記第１光学面および前記第２光学面の間の光の光路上に配置され、前記第１光学面で入射した出射光を前記検出素子に向かうモニター光と前記光伝送体の端面に向かう信号光とに分離させるか、前記第２光学面で入射した受信光の少なくとも一部を前記第１光学面側に向けて反射させる光分離部と、前記光分離部で分離されたモニター光を前記検出素子に向けて出射させる、１または２以上の第３光学面と、を有し、前記光分離部は、前記第１光学面で入射した出射光の光軸に対する傾斜面である第１分割反射面と、前記出射光の光軸に対して前記第１分割反射面と異なる角度で傾斜した傾斜面である第２分割反射面とをそれぞれ含む分離ユニットを複数含み、前記第１分割反射面は、前記第１光学面で入射した出射光の一部を前記信号光として前記第２光学面側に向けて内部反射させるか、前記第２光学面で入射した受信光の一部を前記第１光学面側に向けて内部反射させ、前記第２分割反射面は、前記第１光学面で入射した出射光の一部を前記モニター光として内部反射させ、前記第１光学面、前記光分離部および前記第２光学面の間の全光路は、前記光レセプタクルの内部に位置している。
また、本発明に係る光モジュールは、基板と、前記基板上に配置された１または２以上の光電変換素子と、前記基板上に配置され、前記光電変換素子から出射された出射光を監視するための１または２以上の検出素子とを有する光電変換装置と、本発明に係る光レセプタクルと、を有する。
本発明によれば、発光素子から出射された光の利用効率に優れる光レセプタクルおよび光モジュールを提供することができる。
図１は、特許文献１に記載の光モジュールの断面図である。 図２は、実施の形態１に係る光モジュールの断面図である。 図３Ａ、Ｂは、実施の形態１に係る光レセプタクルの斜視図である。 図４Ａ〜Ｄは、実施の形態１に係る光レセプタクルの構成を示す図である。 図５Ａ、Ｂは、実施の形態１に係る光分離部の構成を示す図である。 図６Ａ、Ｂは、実施の形態１に係る光分離部の構成を示す図である。 図７Ａ、Ｂは、実施の形態１に係る光モジュールにおける光路図である。 図８は、実施の形態１の変形例に係る光レセプタクルの斜視図である。 図９は、実施の形態２に係る光モジュールの断面図である。 図１０Ａ、Ｂは、実施の形態２に係る光レセプタクルの斜視図である。 図１１Ａ〜Ｄは、実施の形態２に係る光レセプタクルの構成を示す図である。 図１２Ａ、Ｂは、実施の形態２に係る光分離部の構成を示す図である。 図１３は、実施の形態２に係る光分離部の構成を示す図である。 図１４は、実施の形態２の変形例に係る光レセプタクルの斜視図である。
以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
［実施の形態１］
（光モジュールの構成）
図２は、本発明の一実施の形態に係る光モジュール１００の断面図である。なお、図２では、光レセプタクル１２０内の光路を示すために光レセプタクル１２０の断面へのハッチングを省略している。また、図２の一点鎖線は、光の光軸を示している。
図２に示されるように、光モジュール１００は、光電変換素子（発光素子１１２および／または受光素子１１３）を含む基板実装型の光電変換装置１１０と、光レセプタクル１２０とを有する。光モジュール１００は、光レセプタクル１２０に光伝送体１４０がフェルールを介して接続された状態で使用される。
光伝送体１４０の種類は、特に限定されず、光ファイバー、光導波路などが含まれる。本実施の形態では、光伝送体１４０は、光ファイバーである。光ファイバーは、シングルモード方式であってもよいし、マルチモード方式であってもよい。光伝送体１４０の数は、特に限定されない。本実施の形態では、４本の光ファイバーが一定間隔で１列に配列されている。なお、光伝送体１４０は、２列以上に配列されていてもよい。
光電変換装置１１０は、基板１１１と、発光素子１１２および／または受光素子１１３と、検出素子１１４とを有する。送信用の光モジュール１００では、光電変換素子として発光素子１１２が使用される。また、受信用の光モジュール１００では、光電変換素子として受光素子１１３が使用される。さらに、送受信用の光モジュール１００では、光電変換素子として発光素子１１２および受光素子１１３が使用される。本実施の形態では、送受信用の光モジュール１００について説明する。
基板１１１は、例えば、ガラスコンポジット基板やガラスエポキシ基板、フレキブシル基板などである。基板１１１上には、発光素子１１２、受光素子１１３および検出素子１１４が配置されている。
発光素子１１２は、基板１１１上に配置されており、発光素子１１２が配置された基板１１１の表面に対して垂直方向にレーザー光（出射光Ｌ）を出射する。発光素子１１２の数は、特に限定されない。本実施の形態では、発光素子１１２の数は、２個である。また、発光素子１１２の位置も特に限定されない。本実施の形態では、２個の発光素子１１２は、一定間隔で光伝送体１４０の配列方向に沿って配列されている。発光素子１１２は、例えば垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）である。なお、光伝送体１４０が２列以上に配列されている場合は、発光素子１１２も同じ列数で配列されてもよい。
受光素子１１３は、基板１１１上に配置されており、光伝送体１４０から出射された受信光Ｌｒのうち少なくとも一部の光を受光する（図７Ｂ参照）。受光素子１１３の数は、特に限定されない。本実施の形態では、受光素子１１３の数は、２個である。また、受光素子１１３の位置も特に限定されない。本実施の形態では、２個の受光素子１１３は、一定間隔で光伝送体１４０の配列方向に沿って１列に配列されている。具体的には、２個の発光素子１１２と同一直線上に位置するように配列されている。受光素子１１３は、例えば、フォトディテクターである。なお、光伝送体１４０が２列以上に配列されている場合は、受光素子１１３も同じ列数で配列されてもよい。
検出素子１１４は、基板１１１上に配置されており、発光素子１１２から出射された出射光Ｌの出力（例えば、強度や光量）を監視するためのモニター光Ｌｍを受光する。検出素子１１４は、例えばフォトディテクターである。本実施の形態では、光モジュール１００を平面視したときに、検出素子１１４は、発光素子１１２および受光素子１１３と、光伝送体１４０との間に配置されている。検出素子１１４の数は、特に限定されない。本実施の形態では、検出素子１１４の数は、２個である。２個の検出素子１１４は、２個の発光素子１１２に対応して一定間隔で１列に配列されている。なお、発光素子１１２が２列以上に配列されている場合は、検出素子１１４も同じ列数で配列されてもよい。また、検出素子１１４からの反射光が光レセプタクル１２０内に戻ることを防止する観点から、検出素子１１４へ入射するモニター光Ｌｍの光軸は、検出素子１１４の検出面１１７に対して傾斜していてもよい。
光レセプタクル１２０は、基板１１１上に配置されている。光レセプタクル１２０は、光電変換装置１１０と光伝送体１４０との間に配置された状態で、複数の発光素子１１２の発光面１１５と複数の光伝送体１４０の端面１４１とをそれぞれ光学的に結合させるとともに、複数の検出素子１１４の検出面１１７と複数の光伝送体１４０の端面１４１とをそれぞれ光学的に結合させる。以下、光レセプタクル１２０の構成について詳細に説明する。
（光レセプタクルの構成）
図３〜６は、実施の形態１に係る光レセプタクル１２０の構成を示す図である。図３Ａは、光レセプタクル１２０を上から見た斜視図であり、図３Ｂは、下から見た斜視図である。図４Ａは、光レセプタクル１２０の平面図であり、図４Ｂは、底面図であり、図４Ｃは、正面図であり、図４Ｄは、側面図である。図５Ａは、光分離部１２３の斜視図であり、図５Ｂは、光分離部１２３を構成する面の位置関係を示す図である。図６Ａは、図４Ｄの破線で示される部分の部分拡大断面図である。図６Ｂは、信号光Ｌｓとモニター光Ｌｍとの光量比を説明するための図である。
図２、図３Ａ、Ｂおよび図４Ａ〜Ｄに示されるように、光レセプタクル１２０は、略直方体形状の部材である。光レセプタクル１２０は、透光性を有し、発光素子１１２の発光面１１５から出射された出射光Ｌの一部の光を光伝送体１４０の端面１４１に向けて出射させる一方、光伝送体１４０から出射された受信光Ｌｒの一部の光を受光素子１１３の受光面１１６に向けて出射させる。光レセプタクル１２０は、複数の第１光学面１２１、複数の第２光学面１２２、光分離部１２３、反射面１２４および複数の第３光学面１２５を有する。光レセプタクル１２０は、光通信に用いられる波長の光に対して透光性を有する材料を用いて形成される。そのような材料の例には、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）や環状オレフィン樹脂などの透明な樹脂が含まれる。
第１光学面１２１は、発光素子１１２から出射された出射光Ｌを屈折させながら光レセプタクル１２０の内部に入射させる光学面である。また、第１光学面１２１は、光レセプタクル１２０の内部を進行してきた光伝送体１４０からの受信光Ｌｒを屈折させながら受光素子１１３に向けて出射させる光学面でもある。本実施の形態では、第１光学面１２１の形状は、発光素子１１２（受光素子１１３）に向かって凸状の凸レンズ面である。第１光学面１２１は、発光素子１１２から出射された出射光Ｌをコリメート光に変換させる。また、第１光学面１２１は、光レセプタクル１２０の内部を進行してきたコリメート光（受信光Ｌｒ）を収束させる。また、本実施の形態では、複数（４個）の第１光学面１２１は、光レセプタクル１２０の底面に、発光素子１１２の発光面１１５および受光素子１１３の受光面とそれぞれ対向するように光伝送体１４０の配列方向に沿って１列に配列されている。また、第１光学面１２１の平面視形状は、円形である。第１光学面１２１の中心軸は、発光素子１１２の発光面１１５および受光素子１１３の受光面１１６に対して垂直であることが好ましい。また、第１光学面１２１の中心軸は、発光素子１１２から出射された光Ｌ（受光素子１１３に入射する受信光Ｌｒ）の光軸と一致することが好ましい。
第１光学面１２１で入射した光は、光分離部１２３に向かって進行する。また、第１光学面１２１から出射した受信光Ｌｒは、受光素子１１３に向かって進行する。なお、発光素子１１２および受光素子１１３が２列以上に配列されている場合は、第１光学面１２１も同じ列数で配列される。
本実施の形態では、図４Ｂに示されるように、４個の第１光学面１２１のうち、図示上側の２個の第１光学面１２１を発信側の第１光学面１２１とし、下側の２個の第１光学面１２１を受信側の第１光学面１２１として使用している。すなわち、図示上側２個の発信側の第１光学面１２１には、発光素子１１２からの出射光Ｌが入射し、図示下側２個の受信側の第１光学面１２１から光レセプタクル１２０の内部を進行してきた受信光Ｌｒが出射する。このように、本実施の形態に係る光レセプタクル１２０では、４個の第１光学面１２１を等分し、かつ基板１１１に対する垂直面を中心として一方の領域は発信側として機能し、他方の領域は受信側として機能する。
光分離部１２３は、第１光学面１２１および第２光学面１２２の間の光路上に配置され、第１光学面１２１で入射した出射光Ｌを光伝送体１４０の端面１４１側に向かう信号光Ｌｓと検出素子１１４側に向かうモニター光Ｌｍとに分離させる。また、光分離部１２３は、第２光学面１２２で入射した受信光Ｌｒの少なくとも一部の光を受光素子１１３側に反射させる。
図５に示されるように、光分離部１２３は、複数の分離ユニット１３１を有する。分離ユニット１３１の数は、特に限定されない。分離ユニット１３１は、第１分割反射面１３２および第２分割反射面１３３をそれぞれ含む。すなわち、光分離部１２３は、複数の第１分割反射面１３２と、複数の第２分割反射面１３３とを有する。分離ユニット１３１の配列方向は、特に限定されず、第１分割反射面１３２（第２分割反射面１３３）の傾斜方向（第１の方向Ｄ１）に配列されていてもよいし、第１の方向Ｄ１に垂直な第２の方向に配列されていてもよい。本実施の形態では、分離ユニット１３１は、第１の方向Ｄ１に配列されている。第１分割反射面１３２および第２分割反射面１３３の間には、稜線１３５が形成される。本実施の形態では、第１の方向Ｄ１において隣接する複数の稜線１３５は、互いに平行に配置されている。
第１分割反射面１３２は、第１光学面１２１で入射した出射光Ｌの光軸に対する傾斜面である。また、第１分割反射面１３２は、第２光学面１２２で入射した受信光Ｌｒの光軸に対する傾斜面でもある（図７Ｂ参照）。本実施の形態では、第１分割反射面１３２は、光レセプタクル１２０の天面から底面に向かうにつれて第２光学面１２２（光伝送体１４０）から離れるように傾斜している。第１分割反射面１３２は、第１光学面１２１で入射した出射光Ｌの一部の光を第２光学面１２２側に向けて内部反射させる。また、第１分割反射面１３２は、第２光学面１２２で入射した受信光Ｌｒの一部の光を第１光学面１２１側に向けて内部反射させる。第１分割反射面１３２の傾斜角は、上記の機能を発揮することができれば特に限定されない。本実施の形態では、第１分割反射面１３２の傾斜角は、第１光学面１２１で入射した出射光Ｌの光軸および第２光学面１２２で入射した受信光Ｌｒの光軸に対して４５°である。第１分割反射面１３２は、第１の方向Ｄ１において、分割されており、かつ所定の間隔で配置されている。
第２分割反射面１３３は、第１光学面１２１で入射した出射光Ｌの光軸に対して第１分割反射面１３２と異なる角度で傾斜した傾斜面である。本実施の形態では、第２分割反射面１３３は、光レセプタクル１２０の天面から底面に向かうにつれて第２光学面１２２（光伝送体１４０）に近づくように傾斜している。第２分割反射面１３３は、第１光学面１２１で入射した出射光Ｌの一部の光をモニター光Ｌｍとして内部反射させる。第２分割反射面１３３の傾斜角は、上記の機能を発揮することができれば特に限定されない。本実施の形態では、第２分割反射面１３３の傾斜角は、第１光学面１２１で入射した光Ｌの光軸に対して３８．５°である。また、第２分割反射面１３３は、第１の方向Ｄ１において、分割されており、かつ所定の間隔で配置されている。
図６Ａに示されるように、第１分割反射面１３２には、第１光学面１２１で入射した出射光Ｌの一部の光が、臨界角より大きな入射角で内部入射する。第１分割反射面１３２は、第１光学面１２１で入射した光Ｌの一部の光を第２光学面１２２側に向けて内部反射させて、信号光Ｌｓを生成する。また、特に図示しないが、第１分割反射面１３２には、第２光学面１２２で入射した受信光Ｌｒの一部の光も、臨界角より大きな入射角で内部入射する。このとき、第１光学面１２１で入射した出射光Ｌの一部の光は、第１光学面１２１で入射した出射光Ｌの進行方向に対して９０°変化するように、第１分割反射面１３２で内部反射される。第１分割反射面１３２は、第２光学面１２２で入射した受信光Ｌｒの一部の光を第１光学面１２１側に向けて内部反射させる。
また、第２分割反射面１３３は、第１光学面１２１で入射した出射光Ｌ一部の光が、臨界角より大きな入射角で内部入射する。第２分割反射面１３３は、第１光学面１２１で入射した出射光Ｌの一部の光を内部反射させて、モニター光Ｌｍを生成する。このとき、第１光学面１２１で入射した出射光Ｌの他の一部の光は、第１分割反射面１３２で反射した信号光Ｌｓよりも天面側に進行するように内部反射される。
信号光Ｌｓとモニター光Ｌｍとの光量比は、所望の光量の信号光Ｌｓを得つつ、発光素子１１２から出射された光Ｌの強度や光量を監視することができるモニター光Ｌｍを得ることができれば、特に限定されない。図６Ｂに示されるように、信号光Ｌｓとモニター光Ｌｍとの光量比は、第１光学面１２１から見たときの、第１分割反射面１３２の面積Ｓ１と第２分割反射面１３３の面積Ｓ２との面積比と同じである。信号光Ｌｓとモニター光Ｌｍとの光量比は、信号光Ｌｓ：モニター光Ｌｍ＝６：４〜８：２であることが好ましく、信号光Ｌｓ：モニター光Ｌｍ＝７：３であることがさらに好ましい。信号光Ｌｓとモニター光Ｌｍとの光量比は、第１光学面１２１から見たときの、第１分割反射面１３２の面積Ｓ１と第２分割反射面１３３の面積Ｓ２との面積比とを変えることで調整されうる。また、受信光Ｌｒの光量は、所望の光量を得ることができれば特に限定されない。図６Ｂに示されるように、受信光Ｌｒの光量は、第２光学面１２２から見たときの、第１分割反射面１３２の面積Ｓ３に依存する。
第２光学面１２２は、第１光学面１２１で入射し、第１分割反射面１３２で反射した信号光Ｌｓを光伝送体１４０の端面１４１に向けて出射させる光学面である。また、第２光学面１２２は、光伝送体１４０の端面１４１から出射された受信光Ｌｒを屈折させながら光レセプタクル１２０の内部に入射させる光学面でもある。本実施の形態では、第２光学面１２２の形状は、光伝送体１４０の端面１４１に向かって凸状の凸レンズ面である。第２光学面１２２は、光レセプタクル１２０の内部を進行した出射光Ｌを光伝送体１４０の端面１４１に向けて収束させるとともに、光伝送体１４０の端面１４１から出射された受信光Ｌｒをコリメート光に変換させる。また、本実施の形態では、複数（４個）の第２光学面１２２は、光レセプタクル１２０の正面に、光伝送体１４０の端面１４１とそれぞれ対向するように光伝送体１４０の配列方向に沿って１列に配列されている。また、第２光学面１２２の平面視形状は、円形である。第２光学面１２２の中心軸は、光伝送体１４０の端面１４１に対して垂直であることが好ましい。また、第２光学面１２２の中心軸は、光伝送体１４０から出射された受信光Ｌｒの光軸と一致することが好ましい。なお、光伝送体１４０が２列以上に配列されている場合は、第２光学面１２２も同じ列数で配列される。
なお、本実施の形態では、図４Ｃに示されるように、４個の第２光学面１２２のうち、図示右側の２個の第２光学面１２２を発信側の第２光学面１２２とし、左側の２個の第２光学面１２２を受信側の第２光学面１２２として使用している。すなわち、図示右側２個の発信側の第２光学面１２２から光レセプタクル１２０の内部を通った信号光Ｌｓが出射し、図示左側２個の受信側の第２光学面１２２には、光伝送体１４０から出射された受信光Ｌｒが入射する。
反射面１２４は、光レセプタクル１２０の天面側に配置されており、第２分割反射面１３３で反射したモニター光Ｌｍを第３光学面１２５側に内部反射させる。本実施の形態では、反射面１２４は、光レセプタクル１２０の天面から底面に向かうにつれて第２光学面１２２（光伝送体１４０）に近づくように傾斜している。反射面１２４の傾斜角は、上記の機能を発揮することができれば特に限定されない。
第３光学面１２５は、光レセプタクル１２０の底面に配置されており、光分離部１２３で分離され、反射面１２４で反射されたモニター光Ｌｍを収束させて検出素子１１４に向けて出射させる。本実施の形態では、第３光学面１２５は、検出素子１１４に向かって凸状の凸レンズ面である。第３光学面１２５の中心軸は、検出素子１１４の受光面１１６（基板１１１）に対して傾斜していることが好ましい。
光レセプタクル１２０の製造方法は、特に限定されない。光レセプタクル１２０は、例えば射出成形により製造される。図２に示されるように、本実施の形態に係る光レセプタクル１２０は、従来の光レセプタクル１０（図１参照）と比較して、光の光軸に対して垂直な面が少ないため、離型を円滑に行うことができ、金型駒の製造コストの削減や、光レセプタクル１２０の製造コストを削減することができる。
図７は、光モジュール１００における光路を示した図である。図７Ａは、送信側の光路図であり、図７Ｂは、受信側の光路図である。なお、図７Ａ、Ｂでは、光軸のみを一点鎖線で示している。
図７Ａに示されるように、発光素子１１２から出射した出射光Ｌは、第１光学面１２１で光レセプタクル１２０内に入射する。光レセプタクル１２０に入射した光の一部の光は、第１分割反射面１３２で第２光学面１２２に向かって内部反射されて信号光Ｌｓとなる。第１分割反射面１３２で反射された信号光Ｌｓは、第２光学面１２２から出射され、光伝送体１４０の端面１４１に到達する。このように、発光素子１１２から出射された出射光Ｌの一部の光は、第１光学面１２１を透過し、光分離部１２３（第１分割反射面１３２）で全反射し、第２光学面１２２を透過して、光伝送体１４０に到達する。また、第１光学面１２１、光分離部１２３および第２光学面１２２の間の全光路は、光レセプタクル１２０の内部に位置している。一方、光レセプタクル１２０に入射した出射光Ｌの他の一部の光は、第２分割反射面１３３で信号光Ｌｓより天面側に配置された反射面１２４に向かって内部反射されてモニター光Ｌｍとなる。モニター光Ｌｍは、反射面１２４で反射された後、第３光学面１２５から出射され、検出素子１１４に到達する。
また、図７Ｂに示されるように、光伝送体１４０から出射した受信光Ｌｒは、第２光学面１２２で光レセプタクル１２０内に入射する。光レセプタクル１２０に入射した受信光ｒの一部の光は、第１分割反射面１３２で第１光学面１２１に向かって内部反射される。第１分割反射面１３２で反射された受信光Ｌｒは、第１光学面１２１から出射され、受光素子１１３の受光面１１６に到達する。このように、光伝送体１４０から出射された受信光Ｌｒは、第２光学面１２２を透過して、第１分割反射面１３２で全反射し、第１光学面１２１を透過して、受光素子１１３に到達する。また、第２光学面１２２、光分離部１２３および第１光学面１２１の間の全光路は、光レセプタクル１２０の内部に位置している。なお、第２光学面１２２で光レセプタクル１２０に入射した受信光Ｌｒの他の一部の光は、第２分割反射面１３３で反射した後、反射面１２４でさらに反射される。
（変形例）
実施の形態１の変形例に係る光モジュールは、光電変換装置１１０および光レセプタクル１２０’を有する。光モジュールは、光レセプタクル１２０’に光伝送体１４０がフェルールを介して接続された状態で使用される。
図８は、実施の形態１の変形例に係る光レセプタクル１２０’の斜視図である。図８に示されるように、実施の形態１の変形例に係る光レセプタクル１２０’は、複数の第１光学面１２１と、複数の第２光学面１２２と、光分離部１２３と、反射面１２４と、複数の第３光学面１２５と、枠体３５０とを有する。
枠体３５０は、光分離部１２３および反射面１２４の周囲に配置されている。枠体３５０は、光レセプタクル１２０’の背面側に位置する背面壁３５１と、側面側に位置する側面壁３５２とを有する。枠体３５０の天面は、光分離部１２３および反射面１２４の天面と同一平面となるように配置されている。これにより、光分離部１２３および反射面１２４を適切に保護することができる。
（効果）
以上のように、実施の形態１に係る光レセプタクル１２０、１２０’では、発光素子１１２（受光素子１１３）から出射された出射光Ｌは、第１光学面１２１および第２光学面１２２のみを透過して光伝送体１４０に到達するため、界面で反射する反射光や迷光を減らすことができる。したがって、本実施の形態に係る光レセプタクル１２０、１２０’では、従来の光レセプタクル（特許文献１に記載の光レセプタクル１０）と比較して、光の利用効率を向上させることができる。また、本実施の形態に係る光レセプタクル１２０、１２０’では、第１光学面１２１と第２光学面１２２との間の全光路が光レセプタクル１２０の内部に位置しているため、特許文献１に記載の光レセプタクル１０と比較して、第１光学面１２１と第２光学面１２２との間の光路長を短くできる。よって、光レセプタクル１２０、１２０’を小型化（低背化）できる。
また、光分離部１２３が、複数の第１分割反射面１３２および複数の第２分割反射面１３３を有しているため、発光素子１１２と光レセプタクル１２０の組み立て精度によらず、発光素子１１２の発光面１１５および光伝送体１４０の端面１４１を適切に光学的に結合することができる。
さらに、光分離部１２３の第１分割反射面１３２および第２分割反射面１３３は、基板１１１の表面に対する法線に対して傾斜している（当該法線に沿う面ではない）ため、射出成形に使用する金型の製造コストを削減できる。また、当該金型を用いた射出成形により容易に製造できる。結果として、光レセプタクル１２０、１２０’の製造コストを削減できる。
なお、反射面１２４、第１分割反射面１３２および第２分割反射面１３３上に、光反射率が高い金属（例えば、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕなど）の薄膜などの反射膜を形成してもよい。部品点数の削減を優先させたい場合には、全反射面のみを利用した構成を採用することが好ましい。
また、本実施の形態では、送受信用の光レセプタクル１２０について説明したが、送信用の光レセプタクルであってもよいし、受信用の光レセプタクルであっでもよい。送信用の光レセプタクルの場合、４個の発光素子１１２および４個の検出素子１１４が配置される。また、４個の第１光学面１２１は、４個の発光素子１１２から出射された光Ｌをそれぞれ入射させる。また、４個の第２光学面１２２は、第１分割反射面１３２で反射した信号光Ｌｓを４本の光伝送体１４０の端面１４１に向けてそれぞれ出射させる。さらに、第３光学面１２５は、反射面１２４で反射したモニター光Ｌｍを検出素子１１４の検出面１１７に向けてそれぞれ出射する。また、受信用の光レセプタクルの場合、４個の受光素子１１３が配置される。４個の第２光学面１２２は、４本の光伝送体１４０から出射された受信光Ｌｒをそれぞれ入射させる。また、４個の第１光学面１２１は、第１分割反射面１３２で反射した受信光Ｌｒを受光素子１１３の受光面１１６に向けてそれぞれ出射する。
［実施の形態２］
実施の形態２に係る光モジュール２００は、光レセプタクル２２０の構成のみが実施の形態１に係る光モジュール１００と異なる。そこで、実施の形態１に係る光モジュール１００と同じ構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
（光モジュールの構成）
図９は、実施の形態２に係る光モジュール２００の断面図である。なお、図９では、光レセプタクル２２０内の光路を示すために光レセプタクル２２０の断面へのハッチングを省略している。また、図９の一点鎖線は、光の光軸を示している。
図９に示されるように、光モジュール２００は、光電変換素子（発光素子１１２および／または受光素子１１３）を含む基板実装型の光電変換装置１１０と、光レセプタクル２２０とを有する。光モジュール２００は、光レセプタクル２２０に光伝送体１４０がフェルールを介して接続された状態で使用される。
（光レセプタクルの構成）
図１０〜１１は、実施の形態１に係る光レセプタクル２２０の構成を示す図である。図１０Ａは、光レセプタクル２２０を上から見た斜視図であり、図１０Ｂは、下から見た斜視図である。図１１Ａは、光レセプタクル２２０の平面図であり、図１１Ｂは、底面図であり、図１１Ｃは、正面図であり、図１１Ｄは、側面図である。図１２Ａは、光分離部２２３の斜視図であり、図１２Ｂは、光分離部２２３を構成する面の位置関係を示す図である。図１３は、図１１Ｄの破線で示される部分の部分拡大断面図である。
図９、図１１Ａ、Ｂおよび図１２Ａ〜Ｄに示されるように、光レセプタクル２２０は、複数の第１光学面１２１、複数の第２光学面１２２、光分離部２２３、反射面２２４および複数の第３光学面１２５を有する。光レセプタクル２２０は、実施の形態１と同様に、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）や環状オレフィン樹脂などの透明な樹脂により成形される。
図１２に示されるように、実施の形態２における光分離部２２３は、複数の分離ユニット２３１を有する。分離ユニット２３１は、第１分割反射面２３２、第２分割反射面２３３および分割接続面２３４をそれぞれ含む。すなわち、光分離部２２３は、複数の第１分割反射面２３２と、複数の第２分割反射面２３３と、複数の分割接続面２３４とを有する。分離ユニット２３１の配列方向は、特に限定されず、第１分割反射面２３２（第２分割反射面２３３）の傾斜方向（第１の方向Ｄ１）に配列されていてもよいし、第１の方向Ｄ１に垂直な第２の方向に配列されていてもよい。本実施の形態では、分離ユニット２３１は、第１の方向Ｄ１に配列されている。第２分割反射面２３３および分割接続面２３４の間には、稜線２３５が形成される。本実施の形態では、第１の方向Ｄ１において隣接する複数の稜線２３５は、互いに平行に配置されている。
第２分割反射面２３３は、第１光学面１２１で入射した出射光Ｌの光軸に対して第１分割反射面２３２と異なる角度で傾斜した傾斜面である。第２分割反射面２３３は、第１光学面１２１で入射した出射光Ｌの一部の光をモニター光Ｌｍとして内部反射させる。第２分割反射面２３３の傾斜角は、上記の機能を発揮することができれば特に限定されない。本実施の形態では、第２分割反射面２３３の傾斜角は、第１光学面１２１で入射した光Ｌの光軸に対して５１°である。また、第２分割反射面２３３は、第１の方向Ｄ１において、分割されており、かつ所定の間隔で配置されている。第１光学面１２１で入射した光Ｌの他の一部の光は、第１分割反射面２３２で反射した信号光Ｌｓよりも底面側に進行するように内部反射される。
分割接続面２３４は、第１光学面１２１で入射した出射光Ｌの光軸に対する平行面である。分割接続面２３４は、第１分割反射面２３２および隣接する分離ユニット２３１の第２分割反射面２３３を接続する。
図１２Ｂに示されるように、１つの分離ユニット２３１内において、第１分割反射面２３２、第２分割反射面２３３および分割接続面２３４は、この順番で第１の方向（天面から底面に向かう方向）Ｄ１に配列されている。第１分割反射面２３２および第２分割反射面２３３のなす角度のうち小さい角度は、１７２°である。なお、実施の形態２における光レセプタクル２２０は、分割接続面２３４を有していなくてもよい。この場合、第２分割反射面２３３と隣接する分離ユニット２３１の第１分割反射面２３２との間に稜線２３５が形成される。
図１３に示されるように、第１分割反射面２３２には、第１光学面１２１で入射した光Ｌの一部の光が、臨界角より大きな入射角で内部入射する。第１分割反射面２３２は、第１光学面１２１で入射した光Ｌの一部の光を第２光学面１２２側に向けて内部反射させて、信号光Ｌｓを生成する。また、特に図示しないが、第１分割反射面２３２には、第２光学面１２２で入射した光の一部の光も、臨界角より大きな入射角で内部入射する。
また、第２分割反射面２３３は、第１光学面１２１で入射した出射光Ｌ一部の光が、臨界角より大きな入射角で内部入射する。第２分割反射面２３３は、第１光学面１２１で入射した出射光Ｌの一部の光を内部反射させて、モニター光Ｌｍを生成する。このとき、第１光学面１２１で入射した出射光Ｌの他の一部の光は、第１分割反射面２３２で反射した信号光Ｌｓよりも底面側に進行するように内部反射される。
反射面２２４は、光レセプタクル２２０の正面側に配置されており、第２分割反射面２３３で反射したモニター光Ｌｍを第３光学面１２５側に内部反射させる。本実施の形態では、反射面１２４は、光レセプタクル２２０の天面から底面に向かうにつれて第２光学面１２２（光伝送体１４０）に近づくように傾斜している。反射面２２４の傾斜角は、上記の機能を発揮することができれば特に限定されない。
（変形例）
実施の形態２の変形例に係る光モジュールは、光電変換装置１１０および光レセプタクル２２０’を有する。光モジュールは、光レセプタクル２２０’に光伝送体１４０がフェルールを介して接続された状態で使用される。
図１４は、実施の形態２の変形例に係る光レセプタクル２２０’の斜視図である。図１４に示されるように、実施の形態２の変形例に係る光レセプタクル２２０’は、複数の第１光学面１２１と、複数の第２光学面１２２と、光分離部２２３と、反射面２２４と、複数の第３光学面１２５と、枠体３５０とを有する。
枠体３５０は、光分離部１２３および反射面２２４の周囲に配置されている。枠体３５０は、光レセプタクル２２０’の背面側に位置する背面壁３５１と、側面側に位置する側面壁３５２とを有する。枠体３５０の天面は、光分離部２２３および反射面２２４の天面と同一平面となるように配置されている。これにより、光分離部２２３および反射面２２４を適切に保護することができる。
（効果）
以上のように、実施の形態２に係る光レセプタクル２２０、２２０’では、発光素子１１２（受光素子１１３）から出射された出射光Ｌは、第１光学面１２１および第２光学面１２２のみを透過して光伝送体１４０に到達するため、界面で反射する反射光や迷光を減らすことができる。したがって、本実施の形態に係る光レセプタクル２２０、２２０’では、実施の形態１に係る光レセプタクル１２０、１２０’と同様に従来の光レセプタクル（特許文献１に記載の光レセプタクル１０）と比較して、光の利用効率を向上させることができる。また、本実施の形態に係る光レセプタクル２２０、２２０’では、第１光学面１２１と第２光学面１２２との間の全光路が光レセプタクル２２０、２２０’の内部に位置しているため、特許文献１に記載の光レセプタクル１０と比較して、第１光学面１２１と第２光学面１２２との間の光路長を短くできる。よって、光レセプタクル２２０、２２０’を小型化（低背化）できる。
また、光分離部２２３が、複数の第１分割反射面１３２および複数の第２分割反射面２３３を有しているため、発光素子１１２と光レセプタクル２２０の組み立て精度によらず、発光素子１１２の発光面１１５および光伝送体１４０の端面１４１を適切に光学的に結合することができる。
本発明に係る光レセプタクルおよび光モジュールは、例えば光伝送体を用いた光通信に有用である。
１０ 光モジュール
２０ 光電変換装置
２１ 発光素子
２２ 光伝送体
２３ 端面
２４ 検出素子
３０ 光レセプタクル
３１ 第１光学面
３２ 第２光学面
３３ 反射面
３４ 光分離部
３５ 第３光学面
３６ 凹部
３７ 入射面
１００、２００ 光モジュール
１１０ 光電変換装置
１１１ 基板
１１２ 発光素子
１１３ 受光素子
１１４ 検出素子
１１５ 発光面
１１６ 受光面
１１７ 検出面
１２０、１２０’、２２０、２２０’ 光レセプタクル
１２１ 第１光学面
１２２ 第２光学面
１２３、２２３ 光分離部
１２４、２２４ 反射面
１２５ 第３光学面
１３１、２３１ 分離ユニット
１３２、２３２ 第１分割反射面
１３３、２３３ 第２分割反射面
１３５、２３５ 稜線
１４０ 光伝送体
１４１ 端面
２３４ 分割接続面
３５０ 枠体
３５１ 背面壁
３５２ 側面壁
Ｌ 出射光
Ｌｓ 信号光
Ｌｍ モニター光
Ｌｒ 受信光

Claims (3)

  1. １または２以上の光電変換素子および前記光電変換素子から出射された出射光を監視するための１または２以上の検出素子を含む光電変換装置と、１または２以上の光伝送体との間に配置され、前記光電変換素子と前記光伝送体の端面とを光学的に結合するための光レセプタクルであって、
    前記光電変換素子から出射された出射光を入射させるか、前記光伝送体の端面から出射され、内部を通る受信光を前記光電変換素子に向けて出射させる、１または２以上の第１光学面と、
    前記第１光学面で入射した出射光を前記光伝送体の端面に向けて出射させるか、前記光伝送体の端面から出射された受信光を入射させる、１または２以上の第２光学面と、
    前記第１光学面および前記第２光学面の間の光の光路上に配置され、前記第１光学面で入射した出射光を前記検出素子に向かうモニター光と前記光伝送体の端面に向かう信号光とに分離させるか、前記第２光学面で入射した受信光の少なくとも一部を前記第１光学面側に向けて反射させる光分離部と、
    前記光分離部で分離されたモニター光を内部反射させる反射面と、
    前記反射面で反射されたモニター光を前記検出素子に向けて出射させる、１または２以上の第３光学面と、
    を有し、
    前記光分離部は、前記第１光学面で入射した出射光の光軸に対する傾斜面である第１分割反射面と、前記出射光の光軸に対して前記第１分割反射面と異なる角度で傾斜した傾斜面である第２分割反射面とをそれぞれ含む分離ユニットを複数含み、
    前記第１分割反射面は、前記第１光学面で入射した出射光の一部を前記信号光として前記第２光学面側に向けて内部反射させるか、前記第２光学面で入射した受信光の一部を前記第１光学面側に向けて内部反射させ、
    前記第２分割反射面は、前記第１光学面で入射した出射光の一部を前記モニター光として前記反射面側に向けて内部反射させ、
    前記第１光学面、前記光分離部および前記第２光学面の間の全光路は、前記光レセプタクルの内部に位置している、
    光レセプタクル。
  2. 前記複数の分離ユニットは、前記第１分割反射面の傾斜方向に配列されている、請求項１に記載の光レセプタクル。
  3. 基板と、前記基板上に配置された１または２以上の光電変換素子と、前記基板上に配置され、前記光電変換素子から出射された出射光を監視するための１または２以上の検出素子とを有する光電変換装置と、
    請求項１または請求項２に記載の光レセプタクルと、
    を有する、光モジュール。
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