JP2004004431A - 光モジュール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】挿入損失が低く、ハンドリングに際してレンズ面を損傷することのない光モジュールを提供する。
【解決手段】光スイッチモジュール１Ａは、ピン孔１０ａ、レンズ孔１０ｂ、及び光路孔１０ｃを有するレンズ筐体１０と、レンズ孔１０ｂに収納された球レンズ１１と、ピン孔３ａ及び光ファイバ孔を有する光ファイバ筐体３と、光ファイバ筐体３の光ファイバ孔に挿入された光ファイバ６と、ピン孔１０ａ、３ａを挿通するガイドピン１３を備えている。ここで、球レンズ１１の直径をＤＬとしたとき、レンズ孔１０ｂの直径ＤＬＨが次式で表わされる関係に設定されている。
ＤＬ−０．５（μｍ）≦ＤＬＨ≦ＤＬ＋０．５（μｍ）
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光モジュール及びその製造方法に係り、特に光通信や光計測に使用する光モジュール及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＴ（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ　ｔｒａｎｓｆｅｒａｂｌｅ）コネクタの接続方式を用いた光モジュール、例えば、図１８に示す光スイッチモジュール１は、ＭＴコネクタと同様な基本構造を有している。即ち、光スイッチモジュール１は、それぞれ１つずつの光ファイバ筐体３とレンズ筐体４とからなるユニットを２ユニット有している。
【０００３】
ここで、光ファイバ筐体３は、ガイドピン２を挿通する一対のピン孔３ａと２本の光ファイバ６とを有している。レンズ筐体４は、ガイドピン２を挿通する一対のピン孔４ａとレンズ孔４ｂに挿着されたレンズ７とを有している。そして、光ファイバ筐体３とレンズ筐体４とからなる１ユニットは、光ファイバ筐体３の光ファイバ６から出射された光を、レンズ筐体４のレンズ７を通して平行光にするコリメータ機能を有している。
【０００４】
光スイッチモジュール１は、上記ユニットを２つ使用して、図１８に示すように、ユニット間を所定距離に保持すると共に、一対のピン孔５ａと抜き差し自在なフィルタ８とを有するスペーサ５を配置し、２本のガイドピン２で、これらを位置決めして光スイッチを構成している。
【０００５】
このとき、両ユニットは、光ファイバ筐体３の光ファイバ６から出射された光が所定の光路を進むように、光ファイバ筐体３とレンズ筐体４とがサブミクロンの精度で位置決めされると共に、レンズ７が光の進行方向に沿ったレンズ筐体４の長手方向の所定位置に数ミクロンの精度で固定することにより、挿入損失を低く抑える必要がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような光ファイバとレンズとを光学的に結合する光モジュールは、小型で安価であることに加えて、以下の要件を具備することが求められる。
１）　挿入損失が低いこと。
２）　ハンドリングに際してレンズ面を損傷することがないこと。
３）　光ファイバとレンズとの光学的な結合効率が高いこと。
４）　反射に起因した反射損失が可能な限り抑制されていること。
５）　光モジュールの部品点数並びに製造コストを低減し、光モジュールの組立作業性を向上できること。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、挿入損失が低く、ハンドリングに際してレンズ面を損傷することのない光モジュールを提供することを第１の目的とする。
また、本発明は、光ファイバとレンズとの光学的な結合効率が高い光モジュールを提供することを第２の目的とする。
【０００８】
また、本発明は、反射の影響を可能な限り抑制した光モジュールを提供することを第３の目的とする。
更に、本発明は、光モジュールの部品点数並びに製造コストを低減して、組立作業性を向上させることが可能な光モジュールを提供することを第４の目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、上記目的を達成するため、第１ピン孔、第１端面に開口されたレンズ孔、及び第２端面に開口され、前記レンズ孔に連通する光路孔を有するレンズ筐体と、前記レンズ孔に収納されたレンズと、前記レンズ筐体に相対して、第２ピン孔及び光ファイバ孔を有する光ファイバ筐体と、前記光ファイバ孔に挿入されて、前記レンズと光学的に結合する光ファイバと、前記第１及び第２ピン孔に挿通されて、前記レンズ筐体と前記光ファイバ筐体とを連結するガイドピンと、を備えた光モジュールであって、前記レンズ孔は、前記レンズの直径をＤＬとしたとき、直径ＤＬＨが次式で表わされる関係に設定されている構成としたのである。
ＤＬ−０．５（μｍ）≦ＤＬＨ≦ＤＬ＋０．５（μｍ）
【００１０】
好ましくは、前記第１及び第２ピン孔は、挿通されるピンの直径をＤＰとしたとき、その直径ＤＰＨを次式で表わされる関係に設定する。
ＤＰ−０．５（μｍ）≦ＤＰＨ≦ＤＰ＋０．５（μｍ）
【００１１】
また好ましくは、前記光路孔は、その直径ＤＬＰを前記レンズ孔の直径ＤＬＨよりも小さくする。
また好ましくは、前記レンズ孔は、連続的に縮径するか、段状に縮径するかして、前記光路孔に連通する構造とする。
【００１２】
また好ましくは、前記レンズは、最外面を前記第１端面よりも内側に配置して前記レンズ孔に収納する。
また好ましくは、前記第２端面を、光軸に垂直な面に対し６°以上１３°以下の角度に傾斜した平面とする。
【００１３】
また好ましくは、前記第２端面に、前記光路孔の開口端面積を拡大する所定の深さの凹所を形成する。
また好ましくは、前記第１端面に、突出部を形成する。
また好ましくは、前記第１端面に、接着剤の注入部を形成する。
また好ましくは、光ファイバの前記レンズに相対するコア端面を、凸形状にする。
【００１４】
更に好ましくは、前記凸形状の曲率半径を、５μｍ以上且つ４００μｍ以下にする。
また、本発明においては、第１ピン孔、第１端面に開口されたレンズ孔、及び第２端面に開口され、前記レンズ孔に連通する光路孔を有するレンズ筐体と、前記レンズ孔に収納されたレンズと、前記レンズ筐体に相対し、第２ピン孔及び光ファイバ孔を有する光ファイバ筐体と、前記光ファイバ孔に挿入され、前記レンズと光学的に結合する光ファイバと、前記第１及び第２ピン孔を挿通するガイドピンと、を備え、前記レンズの直径をＤＬとしたとき、前記レンズ孔の直径ＤＬＨが次式
ＤＬ−０．５（μｍ）≦ＤＬＨ≦ＤＬ＋０．５（μｍ）
で表わされる関係に設定されている光モジュールの製造方法であって、前記レンズに相対する前記光ファイバのコア端面を、凸形状に加工する構成としたのである。
【００１５】
好ましくは、前記光ファイバのコア端面を、曲率半径が５μｍ以上且つ４００μｍ以下の凸形状に加工する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１に示すように、本実施形態に係る光モジュールとしての光スイッチモジュール１Ａは、既に説明した図１８の光スイッチモジュール１におけるレンズ筐体４及びガイドピン２の代わりに、レンズ筐体１０及びガイドピン１３を用いたものである。
【００１７】
レンズ筐体１０は、図２に示すように、ガイドピン１３を挿通する一対のピン孔１０ａ、中央に形成され、球レンズ１１を収納するレンズ孔１０ｂ及びレンズ孔１０ｂに連通する光路孔１０ｃを有している。ここで、図３（ａ）に示すように、レンズ筐体１０のレンズ孔１０ｂが開口する第１端面を前面１０ｄ、光路孔１０ｃが開口する第２端面を後面１０ｅと呼ぶ。
【００１８】
このとき、レンズ筐体１０は、図２に示すように、球レンズ１１の直径をＤＬとしたとき、レンズ孔１０ｂの直径ＤＬＨを次式で表わされる関係に設定する。
ＤＬ−０．５（μｍ）≦ＤＬＨ≦ＤＬ＋０．５（μｍ）
【００１９】
また、レンズ筐体１０は、挿通するガイドピン１３の直径をＤＰとしたとき、ピン孔１０ａの直径ＤＰＨを次式で表わされる関係に設定する。
ＤＰ−０．５（μｍ）≦ＤＰＨ≦ＤＰ＋０．５（μｍ）
【００２０】
更に、レンズ筐体１０は、図２及び図３（ａ）に示すように、光路孔１０ｃの直径ＤＬＰをレンズ孔１０ｂの直径ＤＬＨよりも小さく形成する。このとき、レンズ筐体１０は、図３（ａ）に示すように、レンズ孔１０ｂがテーパ部１０ｆを介して連続的に縮径して光路孔１０ｃに連通するように形成する。なお、このテーパ部１０ｆの代わりに、図３（ｂ）に示すような段差部１０ｇを設け、この段差部１０ｇを介してレンズ孔１０ｂが段状に縮径して光路孔１０ｃに連通するようにしてもよい。これにより、レンズ筐体１０においては、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、球レンズ１１が、テーパ部１０ｆや段差部１０ｇを介して縮径した光路孔１０ｃに位置決めされてレンズ孔１０ｂに挿着される。
【００２１】
このように設定することで、レンズ筐体１０は、一対のピン孔１０ａにガイドピン１３を挿通して図１８に示す光ファイバ筐体３と組み合わせ、光スイッチモジュール１Ａに組み上げたときに、光ファイバ筐体３に対してサブミクロンの精度で位置決めされる。しかも、レンズ筐体１０は、テーパ部１０ｆ又は段差部１０ｇが形成されているので、球レンズ１１が光の進行方向に沿った長手方向の所定位置（テーパ部１０ｆ又は段差部１０ｇに接する位置）に数ミクロンの精度で固定される。このため、光スイッチモジュール１Ａに組み上げたときに、挿入損失を低く抑えることができる。
【００２２】
そして、球レンズ１１は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、最外面をレンズ筐体１０の前面１０ｄよりも距離Ｌだけ内側に配置してレンズ孔１０ｂに収納する。これにより、光スイッチモジュール１Ａは、ハンドリングに伴う球レンズ１１のレンズ面の損傷を回避することができる。
【００２３】
従って、本実施形態に係る光スイッチモジュール１Ａは、前記第１の目的を達成することができる。
以下、本発明の光モジュールに係る他の実施形態について説明するが、以下の説明並びに説明で使用する図面において、レンズ筐体１０の各構成部分と対応する各構成部分には符号に同一のアルファベット付し、重複した説明を省略する。
【００２４】
（第２の実施形態）
本実施形態は、図１の光スイッチモジュール１Ａにおいて、光ファイバ筐体３及び光ファイバ６の代わりに、図４に示すような光ファイバ筐体３‘及び光ファイバ６を用いたものである。
【００２５】
即ち、光ファイバ筐体３‘の光ファイバ孔に挿入された光ファイバ６は、屈折率の大きな円柱形媒質からなるコア６ａと、その周囲を同心円状に覆う屈折率の小さな円筒形媒質からなるクラッド６ｂからなり、そのコア６ａの端面に、凸形状の突起部６ｃを有している。このとき、この突起部６ｃは、その曲率半径が５μｍ以上且つ４００μｍ以下に設定されている。
【００２６】
なお、ここでは、凸形状の突起部６ｃを、光ファイバ６のコア６ａの端面に設けているが、この代わりに、コア６ａ及びクラッド６ｂの端面全体に設けてもよい。
【００２７】
このように光ファイバ筐体３‘の光ファイバ６のコア６ａの端面に、曲率半径５〜４００μｍの凸形状の突起部６ｃが設けられていると、この光ファイバ６からレンズ筐体１５の球レンズ１１に向かって光が出射される際に、突起部６ｃが集光レンズの機能を果たして、光線の拡散を抑制する。このため、光ファイバ６と球レンズ１１との光学的な結合効率が高められる。従って、本実施形態に係る光スイッチモジュールは、前記第２の目的を達成することができる。
【００２８】
次に、光ファイバ６のコア６ａの端面の突起部６ｃの形成方法について説明する。
図１の光スイッチモジュール１Ａにおける光ファイバ筐体３及び光ファイバ６の場合は、光ファイバ６を光ファイバ筐体３の光ファイバ孔に挿入した状態で、レンズ筐体１０の後面１０ｅに接する面を平面研磨する。これにより、光ファイバ６の端面は平坦面になる。
【００２９】
これに対して、本実施例の場合は、光ファイバ６を光ファイバ筐体３‘の光ファイバ孔に挿入した状態で、突出し研磨を行う。これにより、レンズ筐体１０の後面１０ｅに接する光ファイバ筐体３‘の面を研磨する際に、光ファイバ６のコア６ａの端面に凸形状の突起部６ｃが残存する。こうして、突起部６ｃが形成される。
【００３０】
なお、突起部６ｃの形成方法としては、上記の突出し研磨法を用いる以外に、例えば先端球形状ファイバを形成する場合に用いる方法、即ち光ファイバ６の先端部を溶融して球形状に加工する方法を用いることも可能である。
【００３１】
（第３の実施形態）
本実施形態は、図１の光スイッチモジュール１Ａにおいて、レンズ筐体１０の代わりに、図５に示すようなレンズ筐体１５を用い、光ファイバ筐体３及び光ファイバ６の代わりに、図６に示すような光ファイバ筐体３“及び光ファイバ６を用いたものである。
【００３２】
即ち、レンズ筐体１５は、その後面１５ｅが、球レンズ１１の中心を通る光軸Ａｏｐに垂直な面Ｆに対して角度θ＝６°〜１３°傾斜した平面となっている。また、光ファイバ筐体３“は、レンズ筐体１０の後面１０ｅに接する面が、後面１０ｅの傾斜に対応して、光ファイバ６コア６ａの中心を通る光軸Ａｏｐに垂直な面Ｆに対して同じ角度だけ傾斜した平面となっている。そして、この光ファイバ筐体３“の光ファイバ孔に挿入された光ファイバ６は、そのコア６ａの端面に凸形状の突起部６ｃを有している。
【００３３】
このため、レンズ筐体１５及び光ファイバ筐体３“を用いて光スイッチモジュールに組み上げたとき、光ファイバ６を伝送されてくる信号光の端面反射の影響が効果的に抑えられる。即ち、反射の影響を可能な限り抑制することができる。また、第２の実施形態の場合と同様に、光ファイバ６と球レンズ１１との光学的な結合効率を高めることができる。従って、本実施形態に係る光スイッチモジュールは、前記第２及び第３の目的を達成することができる。
【００３４】
このとき、レンズ筐体１５は、反射の影響を抑制するためには、球レンズ１１の表面に反射防止コーティングを施すとよい。但し、球レンズ１１は、数ｍｍ程度と微細なことから、レンズ筐体１５に組み込む前の単体に反射防止コーティングを施すことは難しく、コスト高にもなる。このため、球レンズ１１を組み込んだ完成品としてのレンズ筐体１５の状態で行うことにより、容易、かつ、安価に反射防止コーティングを施すことができる。
【００３５】
ここで、光モジュール用の反射防止コーティングは、高透過率であることが要求される。このため、レンズ筐体１５は、球レンズ１１の表面に五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）と酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の積層膜、二酸化チタン（ＴｉＯ２）と酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の積層膜からなる反射防止コーティングを施す。このようなコーティングを施すと、レンズ筐体１５は、球レンズ１１の表面における光の反射、従って反射損失を極めて小さく抑えることができる。
【００３６】
（第４の実施形態）
図７に示すように、本実施形態に係る光スイッチモジュール１Ｂは、図１の光スイッチモジュール１Ａにおけるレンズ筐体１０及びスペーサ５の代わりに、レンズ筐体２０を用いたものである。
【００３７】
レンズ筐体２０は、図８に示すように、レンズ孔２０ｂが開口する前面２０ｄの両側に、所定の高さの突出部２０ｈが形成されている。このため、このレンズ筐体２０と光ファイバ筐体３とを一対のピン孔２０ａ、３ａにガイドピン１３を挿通して組み合わせると、組み上げられた光スイッチモジュール１Ｂは、図７に示すように、隣接する２つのレンズ筐体２０の間に空間を生じる。即ち、突出部２０ｈの高さを調整すれば、隣接する２つのレンズ筐体２０の２つの球レンズ１１の間の距離が所望の値に調整される。従って、図１に示す光スイッチモジュール１Ａと異なり、スペーサ５が不要となる。
【００３８】
従って、本実施形態に係る光スイッチモジュール１Ｂは、部品点数並びに製造コストを低減し、光モジュールの組立作業性を向上させるという前記第４の目的を達成することができる。
【００３９】
なお、本実施形態に係る光スイッチモジュール１Ｂにおいて、レンズ筐体２０と組み合わせる光ファイバ筐体は、図７に示す光ファイバ筐体３に限定されるものではなく、別の光ファイバ筐体を使用することもできる。例えば、図７の光ファイバ筐体３は、２本の光ファイバ６が一対のガイドピン１３間にガイドピン１３の並び方向と同じ方向に並設されるが、２本の光ファイバをガイドピン１３の並び方向に垂直な方向に並設した光ファイバ筐体も使用可能である。
【００４０】
また、図４に示すような光ファイバ６のコア６ａの端面に突起部６ｃが設けられた光ファイバ筐体３‘を使用することもできる。この場合には、更に前記第２の目的を達成することができるという効果も奏する。
【００４１】
（第５の実施形態）
本実施形態は、図１の光スイッチモジュール１Ａにおいて、レンズ筐体１０の代わりに、図９に示すようなレンズ筐体２５を用いたものである。
【００４２】
即ち、レンズ筐体２５は、レンズ孔２５ｂが開口する前面２５ｄに、接着剤の注入溝２５ｉが形成されている。この注入溝２５ｉは、レンズ孔２５ｂに球レンズ１１を固定する最適な手段として接着剤Ａｄで接着固定するときに利用する。
【００４３】
例えば、図１０（ａ）に示すように、注入溝２５ｉを利用して球レンズ１１を挿入したレンズ孔２５ｂに適量の接着剤Ａｄを流し込む。すると、接着剤Ａｄは、球レンズ１１の外周に沿って流れ、図１０（ｂ）に示すように、球レンズ１１の外周を取り囲み、中央に光の通過部を形成する。これにより、図１１に示すように、球レンズ１１は、接着剤Ａｄによってレンズ孔２５ｂの周囲に接着固定される。
【００４４】
このとき、注入溝２５ｉは、幅をＷ、深さをＤＰＴとし、レンズ孔２５ｂの直径ＤＬＨすると、次式で表わされる寸法に設定する。
０．２ｍｍ≦Ｗ≦ＤＬＨ
０．２ｍｍ≦ＤＰＴ≦０．９×ＤＬＨ
【００４５】
このように設定すると、球レンズ１１をレンズ筐体２５のレンズ孔２５ｂに接着固定する接着剤Ａｄが、球レンズ１１中央の光の通過部を遮ることがなく、簡単に接着作業を行うことができる。
【００４６】
このとき、粘度が１０００〜６０００ｍＰａ・ｓｅｃの接着剤を用いると、注入溝２５ｉへの接着剤の滴下作業や流し込み作業を簡単に実行できる。このような粘度を有する接着剤としては、例えば光学部品用の２液系エポキシ接着剤を使用することができる。
【００４７】
こうして、レンズ筐体２５の前面２５ｄに接着剤の注入溝２５ｉを設けることにより、球レンズ１１を収納するレンズ筐体２５の組立性、延いては光スイッチモジュールの組立性が一層向上する。従って、本実施形態に係る光スイッチモジュールは、前記第４の目的を達成することができる。
【００４８】
なお、ここでも、図１に示す光ファイバ筐体３の代わりに、図４に示すような光ファイバ６のコア６ａの端面に突起部６ｃが設けられた光ファイバ筐体３‘を使用してもよい。この場合には、更に前記第２の目的を達成することができるという効果も奏する。
【００４９】
（第６の実施形態）
図１２に示すように、本実施形態に係る光モジュールとしてのコリメータアレイ１Ｃは、図１の光スイッチモジュール１Ａにおけるレンズ筐体１０及び光ファイバ筐体３の代わりに、レンズ筐体３０及び光ファイバ筐体３２を用いたものである。
【００５０】
レンズ筐体３０は、複数のレンズ孔３０ｂ（図１２に示す事例では４つのレンズ孔を有している）が設けられている。また、各レンズ孔３０ｂには、球レンズ１１が嵌装して収納されている。なお、図１２に示すレンズ筐体３０、及び各レンズ孔３０ｂ、各ピン孔３０ａ等は、第１〜第６の実施形態の場合と同様に形成させることができる。
【００５１】
また、光ファイバ筐体３２は、レンズ筐体３０が複数のレンズ孔３０ｂを有していることに対応して、多段ＭＴコネクタと同様な接続方式を用いた構造となっている。即ち、光ファイバ筐体３２には、この各球レンズ１１に対向する位置にフラットケーブル３４のそれぞれの光ファイバ３５が配置される。符号３０ａ、３２ａは一対のピン孔であり、ピン孔３０ａ、３２ａにガイドピン１３を挿入することによって自動調芯と一括位置決めがなされる。
【００５２】
このため、レンズ筐体３０及び光ファイバ筐体３２を組み合わせてコリメータアレイ１Ｃを組み立てたとき、調芯作業が不要であり、且つ一括で位置決めが可能になる。従って、本実施形態に係るコリメータアレイ１Ｃは、前記第４の目的を達成することができる。
【００５３】
なお、図１２の光ファイバ筐体３２は、光ファイバ筐体３２の端面を見て、上下に並設される２つの光ファイバ３５の組がピン孔３２ａ間に４組配設されているが、これに限定されず、図１３に示すように、左右方向に並設される２つの光ファイバ３５の組がピン孔３２ａ間に４組配設されている光ファイバ筐体３２‘を使用することもできる。
【００５４】
また、ここでも、図４に示す場合と同様に、光ファイバ３５のコア端面に突起部を設けてもよい。この場合には、更に前記第２の目的を達成することができるという効果も奏する。
【００５５】
（第７の実施形態）
第３の実施形態において、レンズ筐体１５の後面１５ｅ及びこの後面１０ｅに接する光ファイバ筐体３“の面を傾斜させ、光ファイバ６を伝送されてくる信号光の端面反射の影響を抑えることについて説明した際に、更に反射の影響を抑制するためには、球レンズ１１の表面に反射防止コーティングを施すことが好ましいと述べた。
【００５６】
こうした球レンズ１１の表面への反射防止コーティングは、第３の実施形態の場合のみならず、他の実施形態の場合にも当然に適用できる。例えば第１の実施形態に適用した場合には、図１４に示されるようになる。即ち、レンズ筐体１０のレンズ孔１０ｂに嵌装して収納された球レンズ１１において、そのレンズ孔１０ｂの開口端側の表面及び光路孔１０ｃの開口端側の表面にそれぞれ反射防止膜３８、３９がコーティングされている。
【００５７】
ところで、この反射防止コーティングは、前述したように、球レンズ１１をレンズ筐体１０に収納した後、イオン蒸着法を用いて行われる。即ち、レンズ筐体１０の前面１０ｄ側からレンズ孔１０ｂを介して球レンズ１１の一方の露出した表面に蒸着を行い、反射防止膜３８を形成し、また後面１０ｅ側から光路孔１０ｃを介して球レンズ１１の他方の露出した表面に蒸着を行い、反射防止膜３９を形成する。
【００５８】
このとき、レンズ孔１０ｂの直径ＤＬＨは、球レンズ１１の直径ＤＬと略同等であり、比較的大きい。また、前面１０ｄから球レンズ１１の最外面に到る距離Ｌは、ハンドリングの際の球レンズ１１のレンズ面の損傷を回避するに足りるものであればよく、比較的短い。このため、前面１０ｄ側からの反射防止コーティングは比較的容易であって、球レンズ１１の表面に形成される反射防止膜３８は、所望の膜厚を十分な広がりをもって均一に有する良好なものとなる。
【００５９】
これに対して、光路孔１０ｃの直径はレンズ孔１０ｂのそれよりも小さい。また、レンズ筐体１０と光ファイバ筐体３と組み合わせた光スイッチモジュール１Ａにおいては、光ファイバ６との適正な光学的な結合を確保するために、後面１０ｅから球レンズ１１の最外面に到る距離は、比較的長くなっている。
【００６０】
即ち、後面１０ｅ側から反射防止コーティングを行う際には、小さい径の光路孔１０ｃを通り比較的長い距離にある球レンズ１１の表面に向かって蒸着することになる。その結果、蒸着物質の到達性が悪化して、球レンズ１１の表面に形成される反射防止膜３９は、膜厚が不足したり、十分な広がりが確保されなかったり、膜厚が不均一になったりする場合があった。従って、光スイッチモジュール１Ａにおける信号光の反射特性が損なわれる恐れがあった。
【００６１】
このため、本実施形態では、図１の光スイッチモジュール１Ａにおいて、レンズ筐体１０の代わりに、図１５に示すようなレンズ筐体４０を用いる。
即ち、レンズ筐体４０は、後面１０ｅに、光路孔１０ｃの開口端面積を拡大する所定の深さの凹所４０ｊを設けている。このため、凹所４０ｊの深さを調整すれば、その底面４０ｋから球レンズ１１の最外面に到る距離を所望の短さにすることができる。
【００６２】
従って、後面１０ｅ側から反射防止コーティングを行う場合にも、蒸着物質の到達性が改善され、球レンズ１１の表面に形成される反射防止膜３９は、反射防止膜３８と同様に、所望の膜厚を十分な広がりをもって均一に有することができる。その結果、光スイッチモジュールにおける信号光の良好な反射特性を得ることができ、前記第３の目的を達成することができる。
【００６３】
なお、この凹所４０ｊは、図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、円形状であってもよいし、正方形状であってもよい。また、図示は省略するが、その他種々の形状をとることも勿論可能である。
【００６４】
また、ここでも、図１に示す光ファイバ筐体３の代わりに、図４に示すような光ファイバ６のコア６ａの端面に突起部６ｃが設けられた光ファイバ筐体３‘を使用して、更に前記第２の目的を達成することもできる。
【００６５】
（第８の実施形態）
図１７に示すように、本実施形態に係るコリメータアレイ１Ｄは、図１２のコリメータアレイ１Ｃにおけるレンズ筐体３０の代わりに、レンズ筐体４５を用いたものである。
【００６６】
レンズ筐体４５は、複数の光路孔４５ｃ（図１７に示す事例では４つの光路孔を有している）が設けられている。これらの光路孔４５ｃの周囲の後面４５ｅには、１つの長方形状の凹所４５ｊが所定の深さに設けられている。即ち、レンズ筐体４５は、第６及び第７の実施形態に係るレンズ筐体３０、４０を組み合わせたものである。
【００６７】
従って、レンズ筐体４５及び光ファイバ筐体３２を組み合わせた本実施形態に係るコリメータアレイ１Ｄは、第６及び第７の実施形態の双方の効果を奏し、前記第２及び第４の目的を達成することができる。
【００６８】
なお、図１４における光ファイバ筐体３２の代わりに、図１０に示す光ファイバ筐体３２‘を用い、レンズ筐体４５と光ファイバ筐体３２‘とを組み合わせることによってコリメータアレイを構成させることも可能である。
【００６９】
また、ここでも、図４に示す場合と同様に、光ファイバ３５のコア端面に突起部を設けて、更に前記第２の目的を達成することもできる。
ところで、上記した第１〜第８の実施形態において、レンズ筐体１０、１５、２０、２５、３０、４０、４５は、金型による樹脂成形が最も安価な製造手段である。しかし、合成樹脂は、弾性体として伸び易いため、外力によって変形し易い素材は使用できない。このため、用いる合成樹脂は、以下の弾性率Ｅを有するものを使用することが望ましい。
１００００ＭＰａ≦Ｅ≦３００００ＭＰａ
【００７０】
また、環境温度の変化に伴う膨張・収縮に起因したレンズ筐体や球レンズの寸法変化量の差に基づく、レンズ筐体と球レンズとの間の位置ずれを抑制し、光学特性の変動が少ないレンズ筐体を提供するためには、レンズ筐体及び球レンズは以下の特性を有する素材を使用することが好ましい。
【００７１】
即ち、レンズ筐体１０、１５、…、４５及び球レンズ１１は、ガラス転位温度Ｔｇ、ガラス転位温度Ｔｇ以下における線膨張係数α１及びレンズの線膨張係数αが以下の範囲のものを使用する。
９０℃≦Ｔｇ
５×１０^−６／℃≦α１≦２５×１０^−６／℃
３×１０^−６／℃≦α≦２５×１０^−６／℃
【００７２】
具体的には、レンズ筐体１０、１５、…、４５は、フィラー充填率が７５％以上の熱硬化性エポキシ樹脂（１２０℃≦Ｔｇ、α１＝６〜１５×１０^−６／℃）、フィラー充填率が７５％以上の熱可塑性ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）（９０℃≦Ｔｇ、α１＝約２０×１０^−６／℃）等の合成樹脂を使用する。球レンズ１１は、硼珪酸ガラス（約７×１０^−６／℃）を用いる。
【００７３】
このような材料を使用することにより、一般的な環境温度変化時の保証温度である８５℃以下（Ｔｅｌｃｏｒｄｉａ光接続部品規格：　旧Ｂｅｌｌｃｏｒｅ規格）における、温度変化による各材料の膨張・収縮に起因した寸法変化量の差が極めて小さくなる。この結果、レンズ筐体１０、１５、…、４５は、温度変化に伴う光学特性の影響を最小に抑えることができる。
【００７４】
【発明の効果】
請求項１乃至５の発明によれば、挿入損失が低く、ハンドリングに際してレンズ面を損傷することのない光モジュールを提供することができる。
請求項６及び７の発明によれば、前記効果に加え、反射の影響を可能な限り抑制した光モジュールを提供することができる。
【００７５】
請求項８の発明によれば、前記効果に加え、部品点数並びに製造コストを低減し、光モジュールの組立作業性を向上させることができる。
請求項９の発明によれば、前記効果に加え、光モジュールの組立作業性を向上させることができる。
【００７６】
請求項１０及び１１の発明によれば、前記効果に加え、光ファイバとレンズとの光学的な結合効率が高い光モジュールを提供することができる。
請求項１２及び１３の発明によれば、挿入損失が低く、ハンドリングに際してレンズ面を損傷することのなく、光ファイバとレンズとの光学的な結合効率が高い光モジュールの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光スイッチモジュールを示す断面図である。
【図２】図１の光スイッチモジュールのレンズ筐体におけるレンズ孔の形状の例を示すもので、レンズ孔の中心に沿って切断した斜視図である。
【図３】図１の光スイッチモジュールのレンズ筐体におけるレンズ孔の形状の例を示すもので、レンズ孔の中心に沿って切断した断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る光スイッチモジュールの光ファイバ筐体及び光ファイバを示す断面図である。
【図５】発明の第３の実施形態に係る光スイッチモジュールのレンズ筐体を示す断面図である。
【図６】発明の第３の実施形態に係る光スイッチモジュールの光ファイバ筐体を示す断面図である。
【図７】発明の第４の実施形態に係る光スイッチモジュールを示す断面図である。
【図８】図７の光スイッチモジュールのレンズ筐体を示す斜視図である。
【図９】発明の第５の実施形態に係る光スイッチモジュールのレンズ筐体を示す斜視図である。
【図１０】図９のレンズ筐体において、注入部を利用して接着剤をレンズ孔に流し込む様子を示す正面図である。
【図１１】図９のレンズ筐体において、注入部を利用して接着剤をレンズ孔に流し込んだ状態の断面図である。
【図１２】発明の第６の実施形態に係るコリメータアレイを示す斜視図である。
【図１３】図１２のコリメータアレイの光ファイバ筐体の変形例を示す斜視図である。
【図１４】図１の光スイッチモジュールのレンズ筐体における球レンズの表面に反射防止コーティングを施した状態を示す断面図である。
【図１５】発明の第７の実施形態に係る光スイッチモジュールのレンズ筐体を示す断面図である。
【図１６】図１５のレンズ筐体における凹所の形状の例を示す斜視図である。
【図１７】発明の第８の実施形態に係るコリメータアレイを示す斜視図である。
【図１８】従来の光スイッチモジュールを示す断面図である。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ　　　光スイッチモジュール
１Ｃ、１Ｄ　　　コリメータアレイ
３、３‘、３“　　　　　　光ファイバ筐体
３ａ　　　　　ピン孔
５　　　　　　スペーサ
６　　　　　　光ファイバ
６ａ　　　　　コア
６ｂ　　　　　クラッド
６ｃ　　　　　突起部
１０、１５、２０、２５、３０、４０、４５　　　　　　レンズ筐体
１０ａ、２０ａ、２５ａ、３０ａ、４０ａ、４５ａ　　　ピン孔
１０ｂ、１５ｂ、２０ｂ、２５ｂ、３０ｂ、４０ｂ　　　レンズ孔
１０ｃ、１５ｃ、２０ｃ、２５ｃ、４０ｃ、４５ｃ　　　光路孔
１０ｄ、２０ｄ、２５ｄ、４０ｄ　　　　　　　　　　　前面
１０ｅ、４０ｅ、４５ｅ　　　　　　　　　　　　　　　後面
１０ｆ、２０ｆ、２５ｆ、４０ｆ　　　　　　　　　　　テーパ部
１０ｇ　　　　段差部
１１　　　　　球レンズ
１３　　　　　ガイドピン
２０ｈ　　　　突出部
２５ｉ　　　　注入溝
３２、３２’　　　　　　　光ファイバ筐体
３２ａ　　　　ピン孔
３４　　　　　フラットケーブル
３５　　　　　光ファイバ
３８、３９　　　　　　　　反射防止膜
４０ｊ、４５ｊ　　　　　　凹所
Ａｄ　　　　　　接着剤
Ａｏｐ　　　　　光軸
Ｆ　　　　　　光軸に垂直な面

Claims (13)

1. 第１ピン孔、第１端面に開口されたレンズ孔、及び第２端面に開口され、前記レンズ孔に連通する光路孔を有するレンズ筐体と、
   前記レンズ孔に収納されたレンズと、
   前記レンズ筐体に相対して、前記第１ピン孔に合致する第２ピン孔及び光ファイバ孔を有する光ファイバ筐体と、
   前記光ファイバ孔に挿入されて、前記レンズと光学的に結合される光ファイバと、
   前記第１及び第２ピン孔に挿通されて、前記レンズ筐体と前記光ファイバ筐体とを連結するガイドピンと、
   を備えた光モジュールであって、
   前記レンズ孔は、前記レンズの直径をＤＬとしたとき、直径ＤＬＨが次式で表わされる関係に設定されていることを特徴とする光モジュール。
   ＤＬ−０．５（μｍ）≦ＤＬＨ≦ＤＬ＋０．５（μｍ）
2. 前記第１及び第２ピン孔は、前記ガイドピンの直径をＤＰとしたとき、その直径ＤＰＨが次式で表わされる関係に設定されている、請求項１の光モジュール。
   ＤＰ−０．５（μｍ）≦ＤＰＨ≦ＤＰ＋０．５（μｍ）
3. 前記光路孔は、その直径ＤＬＰが前記レンズ孔の直径ＤＬＨよりも小さい、請求項１又は２の光モジュール。
4. 前記レンズ孔は、連続的に縮径するか、段状に縮径するかして、前記光路孔に連通する、請求項１乃至３のいずれかの光モジュール。
5. 前記レンズは、最外面を前記第１端面よりも内側に配置して前記レンズ孔に収納される、請求項１乃至４のいずれかの光モジュール。
6. 前記第２端面が、光軸に垂直な面に対し６°以上１３°以下の角度に傾斜した平面である、請求項１乃至５のいずれかの光モジュール。
7. 前記第２端面に、前記光路孔の開口端面積を拡大する所定の深さの凹所が形成されている、請求項１乃至６のいずれかの光モジュール。
8. 前記第１端面に、突出部が形成されている、請求項１乃至７のいずれかの光モジュール。
9. 前記第１端面に、接着剤の注入部が形成されている、請求項１乃至８のいずれかの光モジュール。
10. 前記光ファイバの前記レンズに相対するコア端面が、凸形状をなしている、請求項１乃至９のいずれかの光モジュール。
11. 前記凸形状の曲率半径が、５μｍ以上且つ４００μｍ以下である、請求項１乃至１０のいずれかの光モジュール。
12. 第１ピン孔、第１端面に開口されたレンズ孔、及び第２端面に開口され、前記レンズ孔に連通する光路孔を有するレンズ筐体と、
    前記レンズ孔に収納されたレンズと、
    前記レンズ筐体に相対し、第２ピン孔及び光ファイバ孔を有する光ファイバ筐体と、
    前記光ファイバ孔に挿入され、前記レンズと光学的に結合する光ファイバと、
    前記第１及び第２ピン孔を挿通するガイドピンと、を備え、
    前記レンズの直径をＤＬとしたとき、前記レンズ孔の直径ＤＬＨが次式
    ＤＬ−０．５（μｍ）≦ＤＬＨ≦ＤＬ＋０．５（μｍ）
    で表わされる関係に設定されている光モジュールの製造方法であって、
    前記レンズに相対する前記光ファイバのコア端面を、凸形状に加工することを特徴とする光モジュールの製造方法。
13. 前記光ファイバのコア端面を、曲率半径が５μｍ以上且つ４００μｍ以下の凸形状に加工する、請求項１２の光モジュールの製造方法。

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