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公開番号2024064571
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-14
出願番号2022173259
出願日2022-10-28
発明の名称光モジュール
出願人住友電気工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G02B 6/42 20060101AFI20240507BHJP(光学)
要約【課題】製造公差等により発光素子からの出射光の光路がずれた場合であっても、結合損失の増加を抑制した光モジュールを提供する。
【解決手段】光モジュールは、基板と、基板上に設けられた発光素子と、第1レンズが形成された底面と第1端面とを有し、主面と交差する方向に沿って第1レンズが発光素子と並ぶように主面上に実装され、発光素子からの出射光を第1レンズを介して第1端面より出射させるレンズモジュールと、第2レンズが形成された第2端面を有し、第2端面が第1端面と向かい合うようにレンズモジュールと接続され、第1端面からの出射光を第2レンズにより集光するレンズコネクタと、前端面を有し、レンズコネクタに保持され、第2レンズにより集光された出射光が前端面に入射する光ファイバと、を備える。第2レンズの焦点は、前端面から第2端面へ向かう方向に所定の距離だけ離れている。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
主面を有する基板と、
前記基板上に設けられた発光素子と、
第１レンズが形成された底面と第１端面とを有し、前記主面と交差する方向に沿って前記第１レンズが前記発光素子と並ぶように前記主面上に実装され、前記発光素子からの出射光を前記第１レンズを介して前記第１端面より出射させる構成であるレンズモジュールと、
第２レンズが形成された第２端面を有し、前記第２端面が前記第１端面と向かい合うように前記レンズモジュールと接続され、前記第１端面からの前記出射光を前記第２レンズにより集光する構成であるレンズコネクタと、
前端面を有し、前記レンズコネクタに保持され、前記第２レンズにより集光された前記出射光が前記前端面に入射する構成である光ファイバと、を備え、
前記第２レンズの焦点は、前記前端面から前記第２端面へ向かう方向に所定の距離だけ離れている、光モジュール。
続きを表示（約 580 文字）【請求項２】
前記所定の距離は、５０μｍ以上１５０μｍ以下である、
請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記第１端面と前記第２端面とは、前記光ファイバの中心軸と垂直を為す面に対して傾斜している、
請求項１または請求項２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記第１端面と前記第２端面とは、前記光ファイバの中心軸の方向に沿って離れている、
請求項１または請求項２に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記レンズモジュールは、透明ポリアミド、環状ポリオレフィン、フッ素樹脂、ポリエステル、アクリル、ポリカーボネート及びアイオノマー樹脂からなる群より選ばれる１種又は２種以上の架橋性の熱可塑性樹脂から構成され、
前記レンズコネクタは、ポリエーテルイミド樹脂から構成されている、
請求項１または請求項２に記載の光モジュール。
【請求項６】
前記レンズモジュールは、前記底面及び前記第１端面と交差する方向に延在するミラー面を更に有し、
前記第１端面は、前記主面と交差する方向に延在しており、
前記ミラー面は、前記第１レンズを通過した前記出射光を前記第１端面に向けて反射する構成である、
請求項１または請求項２に記載の光モジュール。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、光モジュールに関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、光ファイバインターフェースモジュールが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許第９４３５９６３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された光ファイバインターフェースモジュールは、基板上に設けられた発光素子と、発光素子からの出射光を集光するレンズを有するモジュールと、レンズを介して発光素子と光学的に結合する光ファイバとを備える。特許文献１に記載された光ファイバインターフェースモジュール等の光モジュールでは、レンズの焦点が光ファイバの内部かつ光ファイバの中心軸に位置している。この場合、発光素子からの出射光が予め定めた光路をたどれば、発光素子と光ファイバとの間の結合損失を低減することができる。しかしながら、製造公差等により出射光の光路がずれることがある。例えば、発光素子が取付公差によって規定の位置からずれてしまうと、出射光の光路がずれてしまう。これにより、レンズによって集光された出射光が光ファイバの中心軸から大きくずれてしまう。よって、製造公差等により発光素子からの出射光の光路がずれた場合に、結合損失が増加しやすくなり、光モジュールの製造歩留まりが悪化する。
【０００５】
本開示は、製造公差等により発光素子からの出射光の光路がずれた場合であっても、結合損失の増加を抑制することができる、光モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、一側面として、主面を有する基板と、基板上に設けられた発光素子と、第１レンズが形成された底面と第１端面とを有し、主面と交差する方向に沿って第１レンズが発光素子と並ぶように主面上に実装され、発光素子からの出射光を第１レンズを介して第１端面より出射させる構成であるレンズモジュールと、第２レンズが形成された第２端面を有し、第２端面が第１端面と向かい合うようにレンズモジュールと接続され、第１端面からの出射光を第２レンズにより集光する構成であるレンズコネクタと、前端面を有し、レンズコネクタに保持され、第２レンズにより集光された出射光が前端面に入射する構成である光ファイバと、を備えた、光モジュールに関する。この光モジュールでは、第２レンズの焦点は、前端面から第２端面へ向かう方向に所定の距離だけ離れている。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、製造公差等により発光素子からの出射光の光路がずれた場合であっても、結合損失の増加を抑制した光モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、一実施形態に係る光モジュールを示す斜視図である。
図２は、図１に示す光モジュールの分解図である。
図３は、図１に示す光モジュールのIII-III線に沿った断面図を模式的に示している図である。
図４は、レンズモジュールの周辺構造を示す側面図である。
図５は、図４に示す周辺構造の製造方法を示す側面図であり、（ａ）部は、基板に半田を導入した状態を示す側面図であり、（ｂ）部は、電子部品を配置した状態を示す側面図であり、（ｃ）部は、半田リフローにより電子部品を主面に半田付けした状態を示す側面図であり、（ｄ）部は、半田リフローにより基板をマザーボードに半田付けした状態を示す側面図である。
図６は、光モジュールにおける光路をシミュレーションした結果を示す図であり、（ａ）部は、実施例１の結果を示す図であり、（ｂ）部は、比較例の結果を示す図である。
図７は、光モジュールにおいてレンズモジュールの位置をずらした場合における結合損失をシミュレーションした実施例２の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［本開示の実施形態の説明］
最初に、本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
［１］本開示の一実施形態に係る光モジュールは、主面を有する基板と、基板上に設けられた発光素子と、第１レンズが形成された底面と第１端面とを有し、主面と交差する方向に沿って第１レンズが発光素子と並ぶように主面上に実装され、発光素子からの出射光を第１レンズを介して第１端面より出射させる構成であるレンズモジュールと、第２レンズが形成された第２端面を有し、第２端面が第１端面と向かい合うようにレンズモジュールと接続され、第１端面からの出射光を第２レンズにより集光する構成であるレンズコネクタと、前端面を有し、レンズコネクタに保持され、第２レンズにより集光された出射光が前端面に入射する構成である光ファイバと、を備える。この光モジュールでは、第２レンズの焦点は、前端面から第２端面へ向かう方向に所定の距離だけ離れている。
【００１０】
この光モジュールでは、発光素子からの出射光を集光する第２レンズの焦点が、光ファイバの前端面から第２端面へ向かう方向に所定の距離だけ離れている。この場合、焦点が光ファイバの前端面上、または、光ファイバの内部に位置している場合と比較すると、出射光の光路がずれた際において、出射光の中心が光ファイバの中心軸に近くなる。よって、出射光の光路が予め定めた光路からずれた場合であっても結合損失の増加を抑制することができる。したがって、この光モジュールによれば、製造公差等により発光素子からの出射光の光路がずれた場合であっても、結合損失の増加を抑制できる。また、この光モジュールでは、出射光を集光する第２レンズが、基板に実装されるレンズモジュールではなく、レンズコネクタに形成されている。これにより、第２レンズでは、製造時に発生する熱、例えば他の電子部品を半田リフローにより基板へ実装する際に発生する熱、による変形が生じない。すなわち、第２レンズの焦点位置が光ファイバの中心軸から離れることを抑制することができる。したがって、この光モジュールによれば、製造公差等により発光素子からの出射光の光路がずれた場合であっても、結合損失の増加をより確実に抑制できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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