JPH09159882A - Structure and method for coupling between optical element and optical fiber - Google Patents
Structure and method for coupling between optical element and optical fiberInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信モジュール
に関し、特に光並列通信モジュールにおける光素子と光
ファイバとの結合構造に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical communication module, and more particularly to a coupling structure between an optical element and an optical fiber in an optical parallel communication module.
【０００２】[0002]
【従来の技術】光ファイバと光素子との結合に関する従
来技術としては、例えば特開平１−１２６６０８号公報
には光導波路の端部近傍に略垂直壁を持つ凹型の溝を設
けた光入出力装置の構成が提案されている。2. Description of the Related Art As a prior art relating to the coupling of an optical fiber and an optical element, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 1-126608 discloses an optical input / output in which a concave groove having a substantially vertical wall is provided near the end of an optical waveguide. A device configuration has been proposed.
【０００３】図５は、上記公報に提案される光入出力装
置の構成を示す図であり、図５（Ａ）は上面図、図５
（Ｂ）は側面図をそれぞれ示している。図５に示すよう
に、光導波路ａ−１〜ａ−４が形成されたＳｉ基板ｆ上
に、異方性エッチングを用いて光導波路ａ−１〜ａ−４
と光ファイバｂ−１〜ｂ−４とが光学結合するように光
ファイバ固定用のＶ溝ｃ−１〜ｃ−４を形成し、これに
光ファイバを固定する構造であった。なお、ｄは垂直
溝、ｅはクラッド層、ｇはバッファ層をそれぞれ示して
いる。FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the optical input / output device proposed in the above publication, FIG. 5 (A) is a top view, and FIG.
(B) has shown the side view, respectively. As shown in FIG. 5, the optical waveguides a-1 to a-4 are formed on the Si substrate f on which the optical waveguides a-1 to a-4 are formed by anisotropic etching.
And the optical fibers b-1 to b-4 are optically coupled to each other, and the V grooves c-1 to c-4 for fixing the optical fiber are formed, and the optical fiber is fixed to the grooves. In addition, d is a vertical groove, e is a cladding layer, and g is a buffer layer.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、光ファイバと光導波路を形成する際
に、微細かつ複雑な加工が必要とされている。However, in the above-mentioned prior art, fine and complicated processing is required when forming the optical fiber and the optical waveguide.
【０００５】このため、高価な製造装置と加工技術が必
要とされ、さらに製造に時間がかかり、量産性に欠ける
という問題を有する。Therefore, there is a problem that an expensive manufacturing apparatus and a processing technique are required, the manufacturing takes time, and mass productivity is insufficient.
【０００６】従って、本発明の目的は、上記従来技術の
問題点を解消し、光通信用モジュールの製造、及び構造
に関し、特に並列光通信モジュールの生産性を向上する
光素子と光ファイバとの結合構造及び結合方法を提供す
ることにある。Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to manufacture and structure of an optical communication module, and particularly to provide an optical element and an optical fiber for improving the productivity of a parallel optical communication module. It is to provide a bonding structure and a bonding method.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、アレイ状に所定間隔で配列された複数の
光素子が実装された光基板と、アレイ状に配列された複
数本の光ファイバと、前記光素子と前記光ファイバとの
間に配設され、光信号を透過する材料で形成されてなる
透明スペーサーと、を備えたことを特徴とする光素子と
光ファイバの結合構造を提供する。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides an optical substrate on which a plurality of optical elements arranged in an array at a predetermined interval are mounted, and a plurality of optical substrates arranged in an array. An optical element-optical fiber coupling structure, comprising: an optical fiber; and a transparent spacer that is disposed between the optical element and the optical fiber and is formed of a material that transmits an optical signal. I will provide a.
【０００８】本発明は、好ましくは透明スペーサーにレ
ンズを備えたことを特徴とする。The present invention is preferably characterized in that the transparent spacer is provided with a lens.
【０００９】本発明においては、好ましくは、内径が前
記光ファイバの径より大の略円柱状の穴を前記光素子の
配置に対応して設けたファイバ整列用フェルールを前記
透明スペーサー上に載置したことを特徴とする。In the present invention, preferably, a fiber alignment ferrule provided with a substantially cylindrical hole having an inner diameter larger than the diameter of the optical fiber corresponding to the arrangement of the optical elements is placed on the transparent spacer. It is characterized by having done.
【００１０】本発明の光素子と光ファイバの結合構造
は、微細かつ複雑な加工を削減し、組立時間を短縮でき
る構造とされている。より具体的には、本発明に係る、
光素子と光ファイバとの光学的結合方法においては、マ
ルチモードガラスファイバを使用する場合において、透
明スペーサーを光ファイバと光素子の間に挿入し、透明
スペーサーの厚さは光ファイバと光素子との距離を決定
する構造を有しており、透明スペーサー上に光素子の間
隔と等しく（光素子に対応して）、直径がファイバ系よ
り大きい円柱状の穴を設けたファイバ整列用フェルール
を載置し、光ファイバを円柱状の穴に挿入し、光ファイ
バの端面を透明スペーサーに突き当て、ファイバ整列用
フェルールを微調整して、光ファイバと光素子の位置合
わせを行い、透明樹脂で固定する。The coupling structure of the optical element and the optical fiber of the present invention has a structure capable of reducing fine and complicated processing and shortening the assembling time. More specifically, according to the present invention,
In the optical coupling method between an optical element and an optical fiber, in the case of using a multimode glass fiber, a transparent spacer is inserted between the optical fiber and the optical element, and the thickness of the transparent spacer is the same as that of the optical fiber and the optical element. It has a structure that determines the distance of the fiber alignment ferrule with a cylindrical hole with a diameter larger than the fiber system, which is equal to the distance between the optical elements (corresponding to the optical element) on the transparent spacer. Place it, insert the optical fiber into the cylindrical hole, abut the end face of the optical fiber on the transparent spacer, finely adjust the fiber alignment ferrule, align the optical fiber and the optical element, and fix with the transparent resin. To do.
【００１１】これにより、微細かつ複雑な加工と長い製
造時間を要するＶ溝基板を使用することなく簡易結合が
実現できる。As a result, simple coupling can be realized without using a V-groove substrate which requires fine and complicated processing and a long manufacturing time.
【００１２】また、ガラスファイバでなくプラスチック
光ファイバを使用した場合は、コアがガラスファイバの
約２０倍と大きいので、光素子との位置調整も非常に容
易になるという特徴がある。Further, when a plastic optical fiber is used instead of the glass fiber, the core is about 20 times as large as the glass fiber, so that the position adjustment with the optical element is very easy.
【００１３】さらに、透明スペーサーの厚みを変えるこ
とにより、光素子と光ファイバの光学結合損失を一括に
調整できるという利点を有する。Further, by changing the thickness of the transparent spacer, there is an advantage that the optical coupling loss between the optical element and the optical fiber can be adjusted at once.
【００１４】このように、本発明によれば、透明スペー
サーは厚さにより光素子と光ファイバの距離を制限し、
光ファイバを透明スペーサーに当接すると、光素子に対
する光ファイバのＺ方向の距離は無調整で決定すること
が可能とされ、光学結合を簡易化できる。As described above, according to the present invention, the transparent spacer limits the distance between the optical element and the optical fiber according to the thickness,
When the optical fiber is brought into contact with the transparent spacer, the distance in the Z direction of the optical fiber with respect to the optical element can be determined without adjustment, and the optical coupling can be simplified.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して以下に詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
【００１６】図１は、本発明の第１の実施の形態の構成
を示す図であり、図１（Ａ）は、分解斜視図、図１
（Ｂ）は、実装状態の断面図をそれぞれ示している。図
１を参照すると、本実施形態は、複数の光素子４がアレ
イ状に配設された光基板５上に透明スペーサー３を被
せ、透明スペーサー３の上に、円柱状の穴（貫通孔）を
光素子４の間隔と等しく形成したファイバ整列用フェル
ール２を載置する構造とされている。なお、透明スペー
サー３の光素子４の対向する面には光素子４を収容する
のに十分な寸法の凹部が設けられている。FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the first embodiment of the present invention. FIG. 1 (A) is an exploded perspective view, FIG.
(B) shows a cross-sectional view of the mounted state. Referring to FIG. 1, in the present embodiment, a transparent spacer 3 is covered on an optical substrate 5 on which a plurality of optical elements 4 are arranged in an array, and a cylindrical hole (through hole) is formed on the transparent spacer 3. The fiber alignment ferrule 2 having the same spacing as the optical element 4 is mounted. The surface of the transparent spacer 3 facing the optical element 4 is provided with a recess having a size sufficient to accommodate the optical element 4.
【００１７】光素子４と光ファイバ１との光学結合は、
図１（Ｂ）に示すように、ファイバ整列用フェルール２
の穴に光ファイバ１を挿入し、光ファイバ１の一端を透
明スペーサー３の端面に当接して光素子４との距離を固
定し、ファイバ整列用フェルール２を摺動（スライド）
しながら、光素子４とのＸＹ平面上の位置合わせを行
い、光学結合させる。位置合わせ後において全体の固定
は透明樹脂６を用いている。この構造により、光素子４
と光ファイバ１の光学結合のための位置合わせは、両者
をスライドするだけでよく簡易化できる。The optical coupling between the optical element 4 and the optical fiber 1 is
As shown in FIG. 1B, the fiber alignment ferrule 2
The optical fiber 1 is inserted into the hole, the end of the optical fiber 1 is brought into contact with the end face of the transparent spacer 3 to fix the distance to the optical element 4, and the fiber alignment ferrule 2 is slid (slide).
On the other hand, the optical element 4 and the optical element 4 are aligned on the XY plane and optically coupled. After the alignment, the transparent resin 6 is used for fixing the whole. With this structure, the optical element 4
The alignment for the optical coupling of the optical fiber 1 and the optical fiber 1 can be simplified simply by sliding them.
【００１８】さらに、本発明の第１の実施形態の変形と
して、図１のガラス光ファイバ１の代わりに、プラスチ
ック光ファイバ７を用いた構成例を図２に示す。図２に
おいて、図１（Ｂ）と同一の要素には同一の参照符号を
付し、以下では図１に示した前記第１の実施形態との相
違点を説明する。Further, as a modification of the first embodiment of the present invention, FIG. 2 shows a configuration example in which a plastic optical fiber 7 is used instead of the glass optical fiber 1 of FIG. In FIG. 2, the same elements as those of FIG. 1B are designated by the same reference numerals, and the differences from the first embodiment shown in FIG. 1 will be described below.
【００１９】図２を参照して、第１の実施形態の変形に
おいては、プラスチック光ファイバ７を用いている。プ
ラスチック光ファイバの特徴は光導波路であるコア径が
従来のマルチモードガラス光ファイバに比べ約２０倍の
直径１ｍｍであり、このため光素子４との位置合わせが
極めて容易である。Referring to FIG. 2, a plastic optical fiber 7 is used in the modification of the first embodiment. The characteristic of the plastic optical fiber is that the core diameter of the optical waveguide is 1 mm, which is about 20 times as large as that of the conventional multimode glass optical fiber. Therefore, the alignment with the optical element 4 is extremely easy.
【００２０】図４は、ガラスファイバ（コア径５０μ
ｍ）とＬＥＤ（Light Emitting Diode）（８０μｍ径）
の相対ずれ量（Ｘ方向距離）に対する光学結合損失の関
係を測定した実測値を示す図である。相対ずれ量が２０
μｍで約１ｄＢの光学結合損失が発生している。FIG. 4 shows a glass fiber (core diameter 50 μm).
m) and LED (Light Emitting Diode) (80 μm diameter)
It is a figure which shows the measured value which measured the relationship of the optical coupling loss with respect to the relative shift amount (distance in the X direction). Relative displacement is 20
An optical coupling loss of about 1 dB occurs at μm.
【００２１】この結果から、プラスチック光ファイバ
（コア径１０００μｍ）を用いれば１ｄＢの結合損失は
数百μｍのずれ量に相当するため、部品精度、位置精度
はそれほど重要でなくなり、複数個の光素子をアレイ状
に等間隔に実装した光基板を使用することができる。ま
た、光学結合が非常に容易になる等の利益がある。From these results, if a plastic optical fiber (core diameter: 1000 μm) is used, a coupling loss of 1 dB corresponds to a shift amount of several hundreds of μm, so that component accuracy and position accuracy are not so important, and a plurality of optical elements are used. It is possible to use an optical substrate in which is mounted in an array at regular intervals. Further, there are advantages such as optical coupling being very easy.
【００２２】次に、本発明の第２の実施形態を図面を参
照して説明する。図３は、本発明の第２の実施形態の構
成を示す図である。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the second exemplary embodiment of the present invention.
【００２３】図３に示すように、本実施形態において
は、図１及び図２を参照して説明した前記第１の実施形
態の透明スペーサー３に加工が加えられ、光ファイバ１
と光素子４の間にレンズ８が配設された構造とされてい
る。As shown in FIG. 3, in this embodiment, the transparent spacer 3 of the first embodiment described with reference to FIGS. 1 and 2 is processed so that the optical fiber 1 is processed.
The lens 8 is arranged between the optical element 4 and the optical element 4.
【００２４】光素子４から出力された光は、レンズ８の
集光作用により、効率よく光ファイバ１のコアと光学結
合される。また、レンズ８が最も集光する距離に、光素
子４もしくは光ファイバ１を位置決めするには、透明ス
ペーサー３の厚みの制御によって決定することができ
る。The light output from the optical element 4 is efficiently optically coupled to the core of the optical fiber 1 by the condensing action of the lens 8. Further, in order to position the optical element 4 or the optical fiber 1 at the distance where the lens 8 focuses the light most, it can be determined by controlling the thickness of the transparent spacer 3.
【００２５】[0025]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光ファイバと光素子との間に透明スペーサーを設けたこ
とにより、透明スペーサーは厚さにより光素子と光ファ
イバの距離を制限し、光ファイバを透明スペーサーに当
接すると、光素子に対する光ファイバのＺ方向の距離は
無調整で決定することが可能とされ、光ファイバと光素
子の位置調整を簡易化するという効果を有する。これに
より、光通信用モジュールの製造コストを削減し、組立
時間を短縮するという効果を有する。As described above, according to the present invention,
By providing a transparent spacer between the optical fiber and the optical element, the transparent spacer limits the distance between the optical element and the optical fiber depending on the thickness. The distance in the Z direction can be determined without adjustment, which has the effect of simplifying the position adjustment of the optical fiber and the optical element. This has the effect of reducing the manufacturing cost of the optical communication module and shortening the assembly time.
【００２６】また、本発明においては、光基板上に実装
される光素子としては、光素子アレイ（例えばＬＥＤア
レイ）の代わりに、基本的に、光素子単体を用いるよう
にしたものであり、これにより従来技術では光素子のバ
ラツキ等により規格外で使用できなかった光素子アレイ
から良品の光素子を切り離して使用することが可能とな
り、光素子の歩留まりを向上するという効果を有する。Further, in the present invention, as the optical element mounted on the optical substrate, an optical element unit is basically used instead of the optical element array (for example, LED array). As a result, it becomes possible to separate and use a non-defective optical element from an optical element array that could not be used out of specification due to variations in the optical element in the prior art, and it is possible to improve the yield of optical elements.
【図１】本発明の第１の実施形態の構成を示す図であ
る。 （Ａ）分解斜視図である。 （Ｂ）断面図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first exemplary embodiment of the present invention. (A) It is an exploded perspective view. (B) It is sectional drawing.
【図２】本発明の第１の実施形態の変形例を示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram showing a modification of the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第２の実施形態の構成を示す分解斜視
図である。FIG. 3 is an exploded perspective view showing a configuration of a second exemplary embodiment of the present invention.
【図４】ガラスファイバとＬＥＤの位置ずれによる結合
損失を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a coupling loss due to a positional deviation between a glass fiber and an LED.
【図５】従来技術を示す図である。 （Ａ）上面図である。 （Ｂ）側面図である。FIG. 5 is a diagram showing a conventional technique. (A) It is a top view. (B) It is a side view.
１ 光ファイバ ２ ファイバ整列用フェルール ３ 透明スペーサー ４ 光素子 ５ 光基板 ６ 樹脂 ７ プラスチック光ファイバ ８ レンズ ａ−１〜ａ−４ 光導波路 ｂ−１〜ｂ−４ 光ファイバ ｃ−１〜ｃ−４ Ｖ溝 ｄ 垂直溝 ｅ クラッド ｆ Ｓｉ基板 ｇ バッファ層 1 Optical Fiber 2 Ferrule for Fiber Alignment 3 Transparent Spacer 4 Optical Element 5 Optical Substrate 6 Resin 7 Plastic Optical Fiber 8 Lens a-1 to a-4 Optical Waveguide b-1 to b-4 Optical Fiber c-1 to c-4 V groove d Vertical groove e Clad f Si substrate g Buffer layer
Claims (4)
素子が実装された光基板と、 アレイ状に配列された複数本の光ファイバと、 前記光素子と前記光ファイバとの間に配設され、光信号
を透過する材料で形成されてなる透明スペーサーと、 を備えたことを特徴とする光素子と光ファイバの結合構
造。1. An optical substrate on which a plurality of optical elements arranged in an array at predetermined intervals are mounted, a plurality of optical fibers arranged in an array, and between the optical element and the optical fiber. A coupling structure for an optical element and an optical fiber, comprising: a transparent spacer that is disposed and is made of a material that transmits an optical signal.
素子が実装された光基板と、 アレイ状に配列された複数本の光ファイバと、 前記光素子と前記光ファイバとの間に配設され、光信号
を透過する材料で形成されてなる透明スペーサーと、 を備え、 前記透明スペーサーにレンズを備えたことを特徴とする
光素子と光ファイバの結合構造。2. An optical substrate on which a plurality of optical elements arranged in an array at predetermined intervals are mounted, a plurality of optical fibers arranged in an array, and between the optical elements and the optical fibers. A coupling structure for an optical element and an optical fiber, comprising: a transparent spacer that is disposed and formed of a material that transmits an optical signal; and that the transparent spacer has a lens.
状の穴を前記光素子の配置に対応して設けたファイバ整
列用フェルールを前記透明スペーサー上に載置したこと
を特徴とする請求項１又は２記載の光素子と光ファイバ
の結合構造。3. A fiber alignment ferrule provided with a substantially cylindrical hole having an inner diameter larger than the diameter of the optical fiber corresponding to the arrangement of the optical element is mounted on the transparent spacer. A coupling structure of the optical element according to claim 1 or 2 and an optical fiber.
た複数の光素子と、アレイ状に配列された複数本の光フ
ァイバと、を結合する方法であって、 前記光素子と光ファイバとの間に、光信号を透過する材
料で形成されてなり前記光素子と前記光ファイバとの距
離を画定する厚さを有する透明スペーサーを、備え、 前記透明スペーサー上に、内径が前記光ファイバの径よ
り大の略円柱状の穴を前記光素子の配置に対応して設け
たファイバ整列用フェルールを載置し、 前記光ファイバを前記ファイバ整列用フェルールの前記
略円柱状の穴に挿入して前記光ファイバの一端を前記透
明スペーサーの端面に当接し、 前記ファイバ整列用フェルールをＸ−Ｙ方向で微調整し
て前記光ファイバと前記光素子の位置合わせをした後に
透明樹脂で固定する、 ことを特徴とする光素子と光ファイバの結合方法。4. A method of coupling a plurality of optical elements arranged in an array on a light substrate at a predetermined interval and a plurality of optical fibers arranged in an array, the optical element comprising: An optical fiber is provided between the optical fiber and a transparent spacer having a thickness that defines a distance between the optical element and the optical fiber, and an inner diameter is provided on the transparent spacer. A fiber-aligning ferrule provided with a substantially cylindrical hole having a diameter larger than the diameter of the optical fiber is provided corresponding to the arrangement of the optical element, and the optical fiber is placed in the substantially cylindrical hole of the fiber-aligning ferrule. Insert and abut one end of the optical fiber to the end face of the transparent spacer, finely adjust the fiber alignment ferrule in the XY direction to align the optical fiber with the optical element, and then fix with a transparent resin. Do A method for coupling an optical element and an optical fiber, characterized in that
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