JP7441698B2 - 光レセプタクルおよび光モジュール - Google Patents

Description

本発明は、光レセプタクルおよび光モジュールに関する。

以前から、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（例えば、垂直共振器面発光レーザ（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、１または２以上の光電変換素子（発光素子または受光素子）と、送信用、受信用または送受信用の光レセプタクルを有する。

光通信用の光モジュールでは、発光素子から光が適切に出射しているか否かを検出するために、発光素子から出射された光のうち、一部の光を検出光として利用することがある（例えば、特許文献１参照）。また、送信用の光モジュールでは、安全対策の観点から、光レセプタクルから出射された光の光量を減衰させる必要がある場合がある。

特許文献１に記載の光レセプタクル（光結合部材）は、入射面である第１レンズ部と、出射面である第２レンズ部と、第１レンズ部および第２レンズ部の間の光路上に配置された反射部とを有する。反射部には、第１レンズ部で入射した光を透過させる透過面および接続面を有する透過部が配置されている。光レセプタクルは、例えば、樹脂材料により一体成形されている。

特許文献１に記載の光レセプタクルでは、発光素子から出射された光を第１レンズ部で入射させる。次いで、第１レンズ部で入射した光のうち、一部の光を反射部で第２レンズ部に向けて反射させている。反射部で反射された光は、第２レンズ部で光伝送体の端部に向けて出射される。一方、第１レンズ部で入射した光のうち、他の一部の光を透過面で透過させている。透過面で透過された光は、発光素子と対向して配置された検出素子に到達する。このように、特許文献１に記載の光レセプタクルでは、発光素子から出射された光のうち、一部の光を光伝送体へ向かう送信光として利用し、他の一部の光を検出素子へ向かう検出光として利用している。

特開２０１２－１６３９０３号公報

前述したように、特許文献１に記載の光レセプタクルは、樹脂材料により一体成形している。よって、特許文献１に記載の光レセプタクルでは、金型のキャビティのうち透過面および接続面の境界部分に対応する部分に溶融した樹脂が適切に入り込まず、金型の形状がうまく転写されないことがある。この場合、透過面および接続面の境界部分が意図しない形状となってしまい、入射面で入射した光のうちの一部の光は、透過面および接続面の境界部分で意図しない方向に反射して発光素子側へ向かう迷光となることがある。

そこで、本発明の目的は、発光素子側に向かう迷光の発生を減少させつつ、発光素子から出射された光を減衰できる光レセプタクルを提供することである。また、本発明の別の目的は、当該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ある。

本発明の光レセプタクルは、基板に配置された発光素子および光伝送体の間に配置されたときに、前記発光素子および前記光伝送体を光学的に結合するための光レセプタクルであって、前記発光素子から出射された光を入射させるための第１入射面と、前記第１入射面で入射し、前記光レセプタクルの内部を進行した光を前記光伝送体に向けて出射させるための第１出射面と、前記第１入射面で入射した光のうち、一部の光を前記第１出射面に向けて反射させ、他の一部の光を透過させるための反射透過部と、を有し、前記反射透過部は、前記第１入射面で入射した光のうち、一部の光を前記第１出射面に向けて反射させるための個別反射面と、前記第１入射面で入射した光のうち、他の一部の光を透過させるための個別透過面と、前記個別反射面および前記個別透過面を接続するための個別接続面と、を含み、前記個別透過面および前記基板に対する前記光レセプタクルの設置面のなす角度をθａとし、前記個別接続面および前記設置面のなす角度をθｂとしたとき、以下の式（１）～式（３）を満たす。
０°＜θａ＜３７° 式（１）
７０°＜θｂ≦９０° 式（２）
θａ＋θｂ≧１００° 式（３）

また、本発明の光モジュールは、発光素子を有する光電変換装置と、前記発光素子から出射された光を光伝送体に光学的に結合させるための本発明の光レセプタクルと、を有する。

本発明の光レセプタクルは、発光素子側に向かう迷光の発生を減少させつつ、発光素子から出射された光を減衰できる。

図１は、本発明の実施の形態１に係る光モジュールの断面図である。 図２Ａ、Ｂは、本発明の実施の形態１に係る光レセプタクルの斜視図である。 図３Ａ～Ｄは、本発明の実施の形態１に係る光レセプタクルの構成を示す図である。 図４Ａ、Ｂは、本発明の実施の形態１に係る光レセプタクルの断面図である。 図５Ａ、Ｂは、反射透過部を説明するための図である。 図６Ａ～Ｃは、結合効率の変化のシミュレーション結果を示すグラフである。 図７Ａ～Ｃは、実施の形態１に係る光レセプタクルにおける光路図である。 図８Ａ、Ｂは、遮光部を説明するための図である。 図９Ａ、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１０Ａ～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１１Ａ、Ｂは、実施の形態２に係る光レセプタクルの断面図である。 図１２Ａ～Ｃは、実施の形態２に係る光レセプタクルにおける光路図である。

以下、本発明の実施の形態に係る光レセプタクルおよび光モジュールについて、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１は、本発明の実施の形態１に係る光モジュール１００の断面図である。

図１に示されるように、光モジュール１００は、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が接続されて使用される。

光電変換装置１１０は、基板１１１と、光電変換素子１１２とを含む。基板１１１には、光電変換素子１１２と、光レセプタクル１２０とが配置される。基板１１１には、光レセプタクル１２０の基板用凹部（図示省略）に対応した基板用凸部（図示省略）が形成されていてもよい。基板用凸部に基板用凹部を嵌め込むことにより、光レセプタクル１２０を、基板１１１上の光電変換素子１１２に対して所定の位置に配置できる。本実施の形態では、基板１１１の表面は、光レセプタクル１２０の設置面１１６と平行となるように配置されている。基板１１１の材料は、特に限定されない。基板１１１の例には、ガラスコンポジット基板、ガラスエポキシ基板が含まれる。

光電変換素子１１２は、発光素子１１３、受光素子１１４または検出素子１１５（図１２参照）であり、基板１１１上に配置されている。光モジュール１００が送信用の光モジュールである場合は、光電変換素子１１２は発光素子１１３である。また、光モジュール１００が送信用の光モジュールであって、発光素子１１３が適切に光を発光しているかを確認することが必要な場合は、光電変換素子１１２は、発光素子１１３および検出素子１１５である。また、光モジュール１００が受信用の光モジュールである場合は、光電変換素子１１２は受光素子１１４である。光モジュール１００が送受信の光モジュールであって、発光素子１１３が適切に光を発光しているかを確認することが必要な場合は、光電変換素子１１２は発光素子１１３、検出素子１１５および受光素子１１４である。本実施の形態に係る光モジュール１００は、発光素子１１３が適切に光を発光しているかを確認することが必要ない送受信用の光モジュールであるため、光電変換装置１１０は、光電変換素子１１２として、４個の発光素子１１３と、４個の受光素子１１４を有している。発光素子１１３は、例えば垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）である。受光素子１１４は、例えばフォトディテクタである。本実施の形態では、発光素子１１３の発光面と、受光素子１１４の受光面とは、平行となるように配置されている。

光レセプタクル１２０は、光電変換素子１１２と対向するように基板１１１上に配置されている。光レセプタクル１２０は、光電変換素子１１２と光伝送体１４０との間に配置されたときに、光電変換素子１１２（発光素子１１３または受光素子１１４）と光伝送体１４０の端面とを光学的に結合させる。本実施の形態のように、発光素子１１３が適切に光を発光しているかを確認することが必要ない送受信用の光モジュール１００では、光レセプタクル１２０は、光電変換素子１１２としての発光素子１１３から出射された光を入射させる。光レセプタクル１２０は、入射させた光のうち、一部の光を光伝送体１４０の端面に向けて出射する。また、光伝送体１４０の端面から出射された光を入射させ、光電変換素子１１２としての受光素子１１４の受光面に向けて出射する。

光伝送体１４０の種類は、特に限定されない。光伝送体１４０の種類の例には、光ファイバー、光導波路が含まれる。光伝送体１４０は、フェルール１５０を介して光レセプタクル１２０に接続される。フェルール１５０には、後述する光レセプタクル１２０のフェルール用凸部１５２に対応したフェルール用凹部１５１が形成されている。フェルール用凹部１５１をフェルール用凸部１５２に嵌め込むことにより、光伝送体１４０の端面を光レセプタクル１２０に対して所定の位置に固定できる。本実施の形態では、光伝送体１４０は、光ファイバーである。また、光ファイバーは、シングルモード方式でもよいし、マルチモード方式でもよい。

（光レセプタクルの構成）
図２Ａ、Ｂ、図３Ａ～Ｄおよび図４Ａ、Ｂは、光レセプタクル１２０の構成を示す図である。図２Ａは、光レセプタクル１２０を底面側から見た斜視図であり、図２Ｂは、光レセプタクル１２０を天面側から見た斜視図である。図３Ａは、光レセプタクル１２０の平面図であり、図３Ｂは、底面図であり、図３Ｃは、正面図であり、図３Ｄは、背面図である。図４Ａは、図３ＣのＡ－Ａ線で示される断面図であり、図４Ｂは、図３ＣのＢ－Ｂ線で示される断面図である。

図２Ａ、Ｂ、図３Ａ～Ｄおよび図４Ａ、Ｂ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、第１入射面１２１と、第１出射面１２２と、反射透過部１２３と、第３入射面１２７と、第３出射面１２８と、第３反射面１２９とを有する。第１入射面１２１、第１出射面１２２および反射透過部１２３は、送信時に用いられ、第３入射面１２７、第３出射面１２８および第３反射面１２９は、受信時に用いられる。

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。光レセプタクル１２０の材料の例には、ウルテム（登録商標）などの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。また、光レセプタクル１２０は、例えば射出成形により一体成形されて製造されうる。

第１入射面１２１は、発光素子１１３から出射された光を光レセプタクル１２０の内部に入射させるための光学面である。第１入射面１２１は、発光素子１１３のそれぞれに対向できるように光レセプタクル１２０の基板１１１に対向する面（底面）に配置されている。第１入射面１２１の数は、発光素子１１３の数と同じ数である。すなわち、本実施の形態では、第１入射面１２１は、４個であり同一直線上に配置されている。

第１入射面１２１の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、第１入射面１２１の形状は、発光素子１１３に向かって凸状の凸レンズ面である。また、第１入射面１２１の平面視形状は、円形である。第１入射面１２１の中心軸は、発光素子１１３の発光面に対して垂直でもよいし、発光素子１１３の発光面に対して垂直でなくてもよい。本実施の形態では、第１入射面１２１の中心軸は、発光素子１１３の発光面に対して垂直である。また、第１入射面１２１の中心軸は、発光素子１１３から出射された光の光軸（発光素子１１３の発光面の中心軸）と一致してもよいし、発光素子１１３から出射された光の光軸と一致していなくてもよい。本実施の形態では、第１入射面１２１の中心軸は、発光素子１１３から出射された光の光軸（発光素子１１３の発光面の中心軸）と一致している。

第１出射面１２２は、第１入射面１２１で入射し、光レセプタクル１２０の内部を進行した光を光伝送体１４０の端面に向けて出射させるための光学面である。第１出射面１２２は、光伝送体１４０の端面と対向できるように光レセプタクル１２０の正面に配置されている。第１出射面１２２の数は、第１入射面１２１の数と同じである。すなわち、本実施の形態では、第１出射面１２２の数は、４個である。第１出射面１２２は、第１入射面１２１の配置方向と平行な同一直線状上に配置されている。

第１出射面１２２の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、第１出射面１２２の形状は、光伝送体１４０の端面に向かって凸状の凸レンズ面である。また、第１出射面１２２の平面視形状は、円形である。第１出射面１２２の中心軸は、光伝送体１４０の端面に対して垂直でもよいし、光伝送体１４０の端面に対して垂直でなくてもよい。本実施の形態では、第１出射面１２２の中心軸は、光伝送体１４０の端面に対して垂直である。また、第１出射面１２２の中心軸は、出射された光が入射する光伝送体１４０の端面の中心軸と一致してもよいし、出射された光が入射する光伝送体１４０の端面の中心軸と一致していなくてもよい。本実施の形態では、第１出射面１２２の中心軸は、出射された光が入射する光伝送体１４０の端面の中心軸と一致している。

複数の第１出射面１２２および後述の複数の第３入射面１２７を挟むように一対のフェルール用凸部１５２、１５２が配置されている。フェルール用凸部１５２は、前述のとおり光伝送体１４０のフェルール１５０に形成されたフェルール用凹部１５１に嵌め込まれる。フェルール用凸部１５２は、フェルール用凹部１５１とともに、光伝送体１４０の端面を第１出射面１２２に対して適切な位置に固定する。フェルール用凸部１５２の形状および大きさは、前述の効果を発揮できれば、特に限定されない。本実施の形態では、フェルール用凸部１５２は、略円柱形状の凸部である。

反射透過部１２３は、発光素子１１３から出射され、第１入射面１２１で入射した光のうち、一部の光を第１出射面１２２に向けて反射させるとともに、他の一部の光を透過（出射）させて、信号光を減衰させる。反射透過部１２３は、第１入射面１２１で入射した光が到達する位置に形成されていればよい。

反射透過部１２３は、個別反射面１３１と、個別透過面１３２と、個別接続面１３３とを有する（図５参照）。個別反射面１３１と、個別透過面１３２と、個別接続面１３３との数は特に限定されない。本実施の形態では、個別反射面１３１と、個別透過面１３２と、個別接続面１３３とは、それぞれ複数である。個別反射面１３１と、個別透過面１３２と、個別接続面１３３との数は、それぞれ４つ以上が好ましい。また、本実施の形態では、個別反射面１３１と、個別透過面１３２と、個別接続面１３３とがこの順番で、個別反射面１３１の傾斜方向に繰り返し配置されている。

個別反射面１３１は、第１入射面１２１で入射した光のうち、一部の光を第１出射面１２２に向けて反射させるための光学面である。個別反射面１３１は、平面でもよいし、曲面でもよい。本実施の形態では、個別反射面１３１は、平面である。個別反射面１３１は、光レセプタクル１２０の底面から天面に向かうにつれて、光伝送体１４０（第１出射面１２２）に近づくように傾斜している。本実施の形態では、個別反射面１３１の傾斜角度は、個別反射面１３１に入射する光の光軸に対して４５°である。

個別透過面１３２は、第１入射面１２１で入射した光のうち、他の一部の光を透過させるための光学面である。個別透過面１３２は、平面でもよいし、曲面でもよい。本実施の形態では、個別透過面１３２は、平面である。また、本実施の形態では、個別透過面１３２は、光レセプタクル１２０の底面から天面に向かうにつれて、光伝送体１４０（第１出射面１２２）に近づくように傾斜している。なお、個別透過面１３２の第１出射面１２２に対する傾斜角度は、個別反射面１３１の第１出射面１２２に対する傾斜角度よりも大きい。

個別反射面１３１と、個別透過面１３２との面積比は、減衰させる光の光量により適宜設定される。具体的には、第１入射面１２１側から見たときの個別反射面１３１と個別透過面１３２の面積比を調整することで、個別反射面１３１で反射する光と、個別透過面１３２で透過する光との光量比を調整する。

個別接続面１３３は、個別反射面１３１および個別透過面１３２を接続させる面である。個別接続面１３３は、平面でもよいし、曲面でもよい。本実施の形態では、個別接続面１３３は、平面である。

個別透過面１３２および個別接続面１３３の傾斜角度について、別途説明する。

第３入射面１２７は、光伝送体１４０から出射された光を光レセプタクル１２０の内部に入射させるための光学面である。第３入射面１２７は、光伝送体１４０のそれぞれに対向できるように光レセプタクル１２０の正面に配置されている。第３入射面１２７の数は、光伝送体１４０の数と同じ数である。すなわち、本実施の形態では、第３入射面１２７は、４個である。第３入射面１２７は、第１出射面１２２と同じ方向に配置されている。また、本実施の形態では、第１出射面１２２および第３入射面１２７は、同一直線状に配置されている。

第３入射面１２７の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、第３入射面１２７の形状は、光伝送体１４０の端面に向かって凸状の凸レンズ面である。また、第３入射面１２７の平面視形状は、円形である。第３入射面１２７の中心軸は、光伝送体１４０の端面に対して垂直でもよいし、光伝送体１４０の端面に対して垂直でなくてもよい。本実施の形態では、第３入射面１２７の中心軸は、光伝送体１４０の端面に対して垂直である。また、第３入射面１２７の中心軸は、光伝送体１４０の端面から出射される光の光軸と一致してもよいし、光伝送体１４０の端面から出射される光の光軸と一致していなくてもよい。本実施の形態では、第３入射面１２７の中心軸は、光伝送体１４０の端面から出射される光の光軸と一致している。

第３出射面１２８は、第３入射面１２７で入射し、光レセプタクル１２０の内部を進行した光を受光素子１１４に向けて出射させるための光学面である。第３出射面１２８は、受光素子１１４のそれぞれに対向できるように光レセプタクル１２０の基板１１１に対向する面（底面）に配置されている。第３出射面１２８の数は、特に限定されない。本実施の形態では、第３出射面１２８は、４個である。４個の第３出射面１２８は、第１入射面１２１と同じ方向に配置されている。また、本実施の形態では、第３出射面１２８および第１入射面１２１は、同一直線状に配置されている。

第３出射面１２８の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、第３出射面１２８の形状は、受光素子１１４に向かって凸状の凸レンズ面である。また、第３出射面１２８の平面視形状は、円形である。第３出射面１２８の中心軸は、受光素子１１４の受光面に対して垂直でもよいし、受光素子１１４の受光面に対して垂直でなくてもよい。本実施の形態では、第３出射面１２８の中心軸は、受光素子１１４の受光面に対して垂直である。また、第３出射面１２８の中心軸は、受光素子１１４の受光面の中心軸と一致してもよいし、受光素子１１４の受光面の中心軸と一致していなくてもよい。本実施の形態では、第３出射面１２８の中心軸は、受光素子１１４の受光面の中心軸と一致している。

第３反射面１２９は、第３入射面１２７で入射した光を第３出射面１２８に向けて出射させるための光学面である。第３反射面１２９は、平面でもよいし、曲面でもよい。本実施の形態では、第３反射面１２９は、平面である。第３反射面１２９は、光レセプタクル１２０の底面から天面に向かうにつれて、光伝送体１４０（第１出射面１２２）に近づくように傾斜している。第３反射面１２９の傾斜角度は、特に限定されない。本実施の形態では、第３反射面１２９の傾斜角度は、第３反射面１２９に入射する光の光軸に対して４５°である。

ここで、個別透過面１３２および個別接続面１３３との関係について説明する。図５Ａ、Ｂは、個別透過面１３２および個別接続面１３３との関係を説明するための図である。図５Ａは、比較例に係る光レセプタクルにおける反射透過部１２３Ａの部分拡大断面図であり、図５Ｂは、本実施の形態に係る光レセプタクル１２０における反射透過部１２３の部分拡大断面図である。なお、図５Ａ、Ｂでは、ハッチングを省略している。

図５Ａに示されるように、比較例に係る光レセプタクルでは、個別透過面１３２Ａが基板１１１に対する光レセプタクルの設置面１１６と平行に（第１入射面１２１の中心軸と垂直となるように）配置されているものとする。また、個別接続面１３３Ａは、第１入射面１２１の中心軸と平行に（第１出射面１２２の中心軸ＣＡと垂直となるように）配置されているものとする。また、比較例に係る光レセプタクルでは、個別透過面１３２Ａおよび個別接続面１３３Ａが所望の形状とならず、成形不良部分（ダレ）１３４Ａが生じているものとする。

第１入射面１２１から入射した光は、反射透過部１２３Ａに到達する。より具体的には、第１入射面１２１から入射した光のうち、一部の光は、個別反射面１３１Ａに到達して第１出射面１２２に向けて反射される。他の一部の光は、個別透過面１３２Ａに到達して、光レセプタクル１２０の外部に出射される。なお、個別透過面１３２Ａに到達した光のうち、一部の光は、個別透過面１３２Ａで内部反射して、発光素子１１３に入射してしまうことも考えられる。発光素子１１３に光が入射してしまうと、出射される光の強度分布が乱れてしまう。また、他の一部の光は、成形不良部分１３４Ａに到達する。成形不良部分１３４Ａに到達した光は、光レセプタクル１２０の底面側（発光素子１１３側）に反射される。特に光レセプタクル１２０の底面側に反射された光は、迷光となり、発光素子１１３に入射してしまうおそれがある。

図５Ｂ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では、個別透過面１３２および個別接続面１３３は、個別透過面１３２および基板１１１に対する光レセプタクル１２０の設置面１１６のなす角度をθａとし、個別接続面１３３および基板１１１に対する光レセプタクル１２０の設置面１１６のなす角度をθｂとしたとき、以下の式（１）～式（３）を満たす。なお、設置面１１６は、発光素子１１３の発光面と平行となるように配置されている。
０°＜θａ＜３７° 式（１）
７０°＜θｂ≦９０° 式（２）
θａ＋θｂ≧１００° 式（３）

式（１）に示されるように、θａは、０°超であって、３７°未満である。θａが０°超であれば、成形不良１３４部分に光が到達しても、光レセプタクル１２０の天面側に光が向かうため、底面側に向かう迷光を減少させることができる。θａが０°の場合、第１入射面１２１で入射し、個別透過面１３２に直接到達した光のうち、一部の光が内部反射して、発光素子１１３に再度入射してしまうおそれがある。一方、θａが３７°以上の場合、第１入射面１２１で入射し、個別透過面１３２に直接到達した光が透過しないおそれがある。式（２）に示されるように、θｂは、７０°超であって、９０°以下である。θｂの上限値は、９０°未満であることが好ましい。また、θｂの下限値は、８５°以上が好ましく、８７°以上がより好ましい。言い換えると、個別透過面１３２および個別接続面１３３の交線は、発光素子１１３から出射され、第１入射面１２１で入射した光に対して死角の位置に配置されていることが好ましい。θｂが式（２）の範囲内であれば、第１入射面１２１で入射した光を余計に減衰させることがない。また、θｂが８５°以上９０°未満の場合には、発光素子１１３から出射され、第１入射面１２１で入射した光が交線近傍に到達することがないため、さらに迷光の発生を抑制できる。さらに、θｂが８７°以上９０°未満の場合には、射出成形時において斜め抜きする角度が小さくなるため、製造が容易になる。また、個別透過面１３２を透過した光が個別接続面１３３に入射しづらくなる。

式（３）に示されるように、θａ＋θｂは、１００°以上である。θａ＋θｂが１００°未満の場合には、成形性が低くなり、成形不良が生じるおそれがある。

ここで、光伝送体１４０に対して、本実施の形態に係る光レセプタクル１２０と、比較例に係る光レセプタクルとを最大結合効率となる位置からＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向に移動させた場合の、発光素子１１３と光伝送体１４０との間の結合効率の変化をシミュレーションした。ここで、「Ｘ方向」とは、発光素子１１３および受光素子１１４の配置方向（図１における紙面前後方向）を意味し、「Ｙ方向」とは、基板１１１の表面と平行な面において、Ｘ方向に平行な線と、直交する方向を意味し、「Ｚ方向」とは、Ｘ方向およびＹ方向に垂直な方向を意味する。

図６Ａ～Ｃは、結合効率の変化のシミュレーション結果を示すグラフである。図６Ａは、光レセプタクルをＸ方向に移動させた場合のシミュレーション結果を示しており、図６Ｂは、光レセプタクルをＹ方向に移動させた場合のシミュレーション結果を示しており、図６Ｃは、光レセプタクルをＺＸ方向に移動させた場合のシミュレーション結果を示している。図６Ａ～Ｃの横軸は、光レセプタクルの移動量を示しており、縦軸は、最大結合効率を示している。図６Ａ～Ｃにおける実線は、本実施の形態に係る光レセプタクル１２０の結果を示しており、点線は、比較例に係る光レセプタクルの結果を示している。

なお、比較例に係る光レセプタクルにおいて、個別反射面１３１Ｂ、個別透過面１３２Ｂおよび個別接続面１３３Ｂの数は、それぞれ２個ずつであり、本実施の形態に係る光レセプタクル１２０において、個別反射面１３１、個別透過面１３２および個別接続面１３３の数は、それぞれ５個ずつである。また、本実施の形態の光レセプタクル１２０におけるθａは３５°であり、θｂは９０°である。

図６Ａ～Ｃ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、比較例に係る光レセプタクルと比較して、光伝送体１４０と光レセプタクル１２０が位置ずれしても、結合効率の低下が抑制されていることがわかる。具体的には、結合効率の低下が０．５０ｄＢ以下となる光レセプタクル１２０と光伝送体１４０との位置ずれ幅を「トレランス幅」と定義した場合、比較例に係る光レセプタクルでは、Ｘ方向に移動させた場合のトレランス幅は２０μｍであり、Ｙ方向に移動させた場合のトレランス幅は１９μｍであり、Ｚ方向に移動させた場合のトレランス幅は４０μｍであった。一方、本実施の形態に係る光レセプタクル１２０では、Ｘ方向に移動させた場合のトレランス幅は２２μｍであり、Ｙ方向に移動させた場合のトレランス幅は２２μｍであり、Ｚ方向に移動させた場合のトレランス幅は１３０μｍであった。

なお、発光素子１１３から出射された光の光伝送体１４０に到達する光の量は、個別反射面１３１と、個別透過面１３２との面積比によって決まるため、個別反射面１３１および個別透過面１３２の数を増やすことで、本実施の形態に係る光レセプタクル１２０は、比較例に係る光レセプタクルと比較して、トレランス幅が拡げられることが考えられる。

（光モジュールにおける光の光路）
ここで、本実施の形態に係る光モジュール１００における光路について説明する。図７Ａ～Ｃは、光モジュール１００における光路を示す図である。図７Ａは、図４Ａに示される送信側の部分の断面における光路図であり、図７Ｂは、反射透過部１２３の部分拡大断面における光路図であり、図７Ｃは、図４Ｂに示される受信側の部分の断面における光路図である。

図７Ａ、Ｂに示されるように、発光素子１１３から出射された光は、第１入射面１２１で光レセプタクル１２０に入射する。第１入射面１２１で入射した光は、反射透過部１２３に向けて進行し、反射透過部１２３に到達する。反射透過部１２３には、個別反射面１３１、個別透過面１３２および個別接続面１３３があるため、反射透過部１２３に到達した光のうち、一部の光は、個別反射面１３１で第１出射面１２２に向かって反射され、他の一部の光は、個別透過面１３２を透過する。このとき、個別透過面１３２は、光レセプタクル１２０の底面から天面に向かうにつれて第１出射面１２２に近づくように傾斜されているため、個別透過面１３２から出射される光は、第１出射面１２２側に向かって屈折する。また、成形不良部分１３４部分が生じた場合でも、第１入射面１２１で入射した光は、光レセプタクル１２０の天面に向けて反射される（図７Ｂの点線参照）。

反射透過部１２３（個別反射面１３１）で反射した光は、第１出射面１２２に到達する。第１出射面１２２に到達した光は、第１出射面１２２で光伝送体１４０の端面に向けて出射される。

反射透過部（個別透過面１３２）で透過した光は、第１出射面１２２側に向かって進行するため、迷光となることがない。

このように、第１入射面１２１で入射した光は、個別透過面１３２で透過した分だけ減衰されて、光伝送体１４０に向かって進行する。

図７Ｃに示されるように、光伝送体１４０から出射された光は、第３入射面１２７で光レセプタクル１２０の内部に入射する。光レセプタクル１２０の内部に入射した光は、第３反射面１２９に向けて進行し、第３反射面１２９に到達する。第３反射面１２９に到達した光は、第３出射面１２８に向かって内部反射する。第３出射面１２８に到達した光は、受光素子１１４に向けて出射される。

（効果）
以上のように、本実施の形態に係る光レセプタクル１２０は、個別透過面１３２および個別接続面１３３が０°＜θａ＜３７°、７０°＜θｂ≦９０°およびθａ＋θｂ≧１００°を満たすように配置されているため、発光素子１１３側に向かう迷光の発生を減少させつつ、発光素子から出射された光を減衰できる。

なお、本実施の形態では、送受信用の光モジュール１００について説明したが、送信用の光モジュールであってもよい。この場合、光レセプタクルは、第３入射面１２７、第３出射面１２８および第３反射面１２９を有さない。

なお、本実施の形態１に係る光レセプタクル１２０は、個別透過面１３２から出射された光を遮光するための遮光部１６０を有していてもよい。図８Ａ、Ｂは、遮光部１６０を説明するための図である。

図８Ａに示されるように、個別透過面１３２から出射された光が光レセプタクル１２０に再度到達する場合には、遮光部１６０は、光が到達する領域に配置されていてもよい。この場合、遮光部１６０は、例えば光を吸収する光吸収膜や当該領域に形成されたシボ面である。

図８Ｂに示されるように、個別透過面１３２から出射された光が光レセプタクル１２０に再度到達しない場合には、遮光部１６０は、光レセプタクル１２０に光が到達する領域に形成されていてもよい。この場合、遮光部は、例えば反射透過部１２３を保護するためのカバーやフィルムである。この場合、遮光部１６０は、個別透過面１３２から出射された光を吸収する材料で構成されていることが好ましい。

［実施の形態２］
（光モジュールの構成）
実施の形態２に係る光モジュール２００は、発光素子１１３から光が適切に出射されているかを検出するための検出光を検出するように構成されている。本実施の形態に係る光モジュール２００は、光レセプタクル２２０の構成が実施の形態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と同じの構成については、同一の符号を付してその説明を省略し、特徴部分について説明する。

実施の形態２に係る光モジュール２００は、光電変換装置２１０と、光レセプタクル２２０とを有する（図１２参照）。

本実施の形態に係る光電変換装置２１０は、基板１１１と、光電変換素子１１２とを含む。本実施の形態では、光モジュール１００が送受信の光モジュール１００であって、発光素子１１３が適切に光を発光しているかを確認することが必要であるため、光電変換素子１１２は発光素子１１３、検出素子１１５および受光素子１１４である。検出素子１１５は、例えばフォトディテクタである。検出素子１１５の数は、発光素子１１３の数と同じである。本実施の形態では、４個の発光素子１１３が配置されているため、検出素子１１５の数も４個である。また、４個の検出素子１１５は、４個の発光素子１１３の配列方向と平行な同一直線上に配列されている。

（光レセプタクルの構成）
図９Ａ、Ｂ、図１０Ａ～Ｄおよび図１１Ａ、Ｂは、光レセプタクル２２０の構成を示す図である。図９Ａは、光レセプタクル２２０を底面側から見た斜視図であり、図９Ｂは、光レセプタクル２２０を天面側から見た斜視図である。図１０Ａは、光レセプタクル１２０の平面図であり、図１０Ｂは、底面図であり、図１０Ｃは、正面図であり、図１０Ｄは、背面図である。図１１Ａは、図１０ＣのＡ－Ａ線で示される断面図であり、図１Ｂは、図１０ＣのＢ－Ｂ線で示される断面図である。

光レセプタクル２２０は、第１入射面１２１と、第１出射面１２２と、反射透過部１２３と、第２入射面２２４と、第２出射面２２５と、第２反射面２２６と、第３入射面１２７と、第３出射面１２８と、第３反射面１２９とを有する。本実施の形態の光レセプタクル２２０の材料は、実施の形態１における光レセプタクル１２０の材料と同じである。また、本実施の形態では、少なくとも第１入射面１２１と、第１出射面１２２と、反射透過部１２３と、第２入射面２２４と、第２出射面２２５と、第２反射面２２６とが一体成形されている。

第２入射面２２４は、反射透過部１２３の個別透過面１３２で透過（出射）した光のうち、少なくとも一部の光を再度、光レセプタクル２２０の内部に入射させるための光学面である。第２入射面２２４は、反射透過部１２３よりも第１出射面１２２側に配置されていることが好ましい。第２入射面２２４の形状は、上記の機能を発揮できれば特に限定されない。本実施の形態では、第２入射面２２４の形状は、平面である。

第２出射面２２５は、光レセプタクル２２０の内部を進行した光を検出素子１１５に向けて出射させるための光学面である。第２出射面２２５は、検出素子１１５のそれぞれに対向できるように光レセプタクル２２０の基板１１１に対向する面（底面）に配置されている。第２出射面２２５の数は、特に限定されない。本実施の形態では、第２出射面２２５は、４個である。第２出射面２２５は、第１入射面１２１および第３出射面１２８と平行な同一直線状上に配列されている。

第２出射面２２５の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、第２出射面２２５の形状は、検出素子１１５に向かって凸状の凸レンズ面である。また、第２出射面２２５の平面視形状は、円形である。第２出射面２２５の中心軸は、検出素子１１５の受光面に対して垂直でもよいし、検出素子１１５の受光面に対して垂直でなくてもよい。本実施の形態では、第２出射面２２５の中心軸は、検出素子１１５の受光面に対して垂直である。また、第２出射面２２５の中心軸は、検出素子１１５の受光面の中心軸と一致してもよいし、検出素子１１５の受光面の中心軸と一致していなくてもよい。本実施の形態では、第２出射面２２５の中心軸は、検出素子１１５の受光面の中心軸と一致している。

第２反射面２２６は、第２入射面２２４で入射した光を第２出射面２２５に向けて内部反射させるための光学面である。第２反射面２２６は、平面でもよいし、曲面でもよい。本実施の形態では、第２反射面２２６は、平面である。本実施の形態では、第２反射面２２６は、光レセプタクル２２０の底面から天面に向かうにつれて基板１１１の表面と平行となるように形成されている。

なお、本実施の形態でも、個別透過面１３２および個別接続面１３３は、個別透過面１３２および基板１１１に対する光レセプタクル１２０の設置面１１６のなす角度をθａとし、個別接続面１３３および基板１１１に対する光レセプタクル１２０の設置面１１６のなす角度をθｂとしたとき、以下の式（１）～式（３）を満たす。
０°＜θａ＜３７° 式（１）
７０°＜θｂ≦９０° 式（２）
θａ＋θｂ≧１００° 式（３）

（光モジュールにおける光の光路）
ここで、本実施の形態に係る光モジュール２００における光路について説明する。図２Ａ～Ｃは、光モジュール２００の光路を示す図である。図１２Ａは、図１１Ａに示される送信側の部分の断面における光路図であり、図１２Ｂは、反射透過部１２３の部分拡大断面における光路図であり、図１２Ｃは、図１１Ｂに示される受信側の部分の断面における光路図である。

図１２Ａ、Ｂに示されるように、発光素子１１３から出射された光は、第１入射面１２１で光レセプタクル２２０に入射する。第１入射面１２１で入射した光は、反射透過部１２３に向けて進行し、反射透過部１２３に到達する。反射透過部１２３には、個別反射面１３１、個別透過面２３２および個別接続面１３３があるため、反射透過部１２３に到達した光のうち、一部の光は、個別反射面１３１で第１出射面１２２に向かって反射され、他の一部の光は、個別透過面２３２を透過する。このとき、個別透過面２３２は、光レセプタクル２２０の底面から天面に向かうにつれて第１出射面１２２に近づくように傾斜されているため、個別透過面２３２から出射される光は、第１出射面１２２側に向かって屈折する。また、成形不良部分１３４が生じた場合でも、第１入射面１２１で入射した光は、光レセプタクル２２０の天面に向けて反射される（図１２Ｂの点線参照）。

反射透過部１２３（個別反射面１３１）で反射した光は、第１出射面１２２に到達する。第１出射面１２２に到達した光は、第１出射面１２２で光伝送体１４０の端面に向けて出射される。

反射透過部（個別透過面２３２）で透過（出射）した光は、第２入射面２２４に向かって進行する。第２入射面２２４に到達した光のうちは、少なくとも一部の光は、再度光レセプタクル２２０の内部に入射する。第２入射面２２４で光レセプタクル２２０の内部に入射した光は、第２反射面２２６に向かって進行する。第２反射面２２６に到達した光は、第２出射面２２５に向けて内部反射される。第２出射面２２５に到達した光は、検出素子１１５に向けて出射される。

図１２Ｃに示されるように、光伝送体１４０から出射された光は、第３入射面１２７で光レセプタクル２２０に入射する。第３入射面１２７で入射した光は、第３反射面１２９に向かって進行する。第３反射面１２９に到達した光は、第３出射面１２８に向けて内部反射される。第３出射面１２８に到達した光は、受光素子１１４に向けて出射される。

このように、第１入射面１２１で入射した光は、個別透過面２３２で透過した分だけ減衰されて、光伝送体１４０に向かって進行する。

（効果）
以上のように、本実施の形態に係る光モジュール２００は、実施の形態１に係る光モジュール１００の効果に加え、発光素子１１３から光が適切に出射しているか否かを検出できる。

なお、本実施の形態でも、光モジュール２００は、送信用の光モジュールであってもよい。この場合、光レセプタクル２２０は、第３入射面１２７、第３出射面１２８および第３反射面１２９を有さない。

なお、本実施の形態では、発光素子１１３から出射された光のうち、一部の光を検出光として利用するため、遮光部を設ける必要はない。

本発明に係る光レセプタクルおよび光モジュールは、光伝送体を用いた光通信に有用である。

１００、２００ 光モジュール
１１０、２１０ 光電変換装置
１１１ 基板
１１２ 光電変換素子
１１３ 発光素子
１１４ 受光素子
１１５ 検出素子
１１６ 設置面
１２０、２２０ 光レセプタクル
１２１ 第１入射面
１２２ 第１出射面
１２３ 反射透過部
１２３Ａ 反射透過部
１２７ 第３入射面
１２８ 第３出射面
１２９ 第３反射面
１３１ 個別反射面
１３１Ａ 個別反射面
１３２、２３２ 個別透過面
１３２Ａ 個別透過面
１３３ 個別接続面
１３３Ａ 個別接続面
１３４、１３４Ａ 成形不良部分
１４０ 光伝送体
１５０ フェルール
１５１ フェルール用凹部
１５２ フェルール用凸部
１６０ 遮光部
２２４ 第２入射面
２２５ 第２出射面
２２６ 第２反射面
ＣＡ 中心軸

Claims (8)

1. 基板に配置された発光素子および光伝送体の間に配置されたときに、前記発光素子および前記光伝送体を光学的に結合するための光レセプタクルであって、
   前記発光素子から出射された光を入射させるための第１入射面と、
   前記第１入射面で入射し、前記光レセプタクルの内部を進行した光を前記光伝送体に向けて出射させるための第１出射面と、
   前記第１入射面で入射した光のうち、一部の光を前記第１出射面に向けて反射させ、他の一部の光を透過させるための反射透過部と、
   前記反射透過部で透過した光のうち、一部の光を再度入射させるための第２入射面と、
   前記第２入射面で入射し、前記光レセプタクルの内部を進行した光を検出素子に向けて出射させるための第２出射面と、
   前記第２入射面で入射した光を前記第２出射面に向けて反射させるための第２反射面と、
   を有し、
   前記反射透過部は、
   前記第１入射面で入射した光のうち、一部の光を前記第１出射面に向けて反射させるための個別反射面と、
   前記第１入射面で入射した光のうち、他の一部の光を透過させるための個別透過面と、
   前記個別反射面および前記個別透過面を接続するための個別接続面と、
   を含み、
   前記第１入射面、前記第１出射面、前記反射透過部、前記第２入射面、前記第２出射面および前記第２反射面は、一体成形されており、
   前記個別透過面および前記基板に対する前記光レセプタクルの設置面のなす角度をθａとし、前記個別接続面および前記設置面のなす角度をθｂとしたとき、以下の式（１）～式（３）を満たす、
   光レセプタクル。
   ０°＜θａ＜３７° 式（１）
   ７０°＜θｂ≦９０° 式（２）
   θａ＋θｂ≧１００° 式（３）
2. 前記θｂは、９０°未満である、請求項１に記載の光レセプタクル。
3. 前記θｂは、８５°以上である、請求項１または請求項２に記載の光レセプタクル。
4. 前記個別透過面および前記個別接続面の交線は、前記発光素子から出射され、前記第１入射面で入射した光に対して死角の位置に配置されている、請求項１～３のいずれか一項に記載の光レセプタクル。
5. 前記第２入射面は、前記反射透過部よりも前記第１出射面側に配置されている、請求項１に記載の光レセプタクル。
6. 前記光伝送体から出射された光を入射させるための第３入射面と、
   前記光レセプタクルの内部を進行した光を受光素子に向けて出射させるための第３出射面と、
   前記第３入射面で入射した光を前記第３出射面に向けて反射させるための第３反射面と、
   をさらに有する、
   請求項１～５のいずれか一項に記載の光レセプタクル。
7. 発光素子および検出素子を有する光電変換装置と、
   前記発光素子から出射された光を光伝送体に光学的に結合させるための請求項１～５のいずれか一項に記載の光レセプタクルと、
   を有する、
   光モジュール。
8. 発光素子、検出素子および受光素子を有する光電変換装置と、
   前記発光素子から出射された光を光伝送体に光学的に結合させるとともに前記光伝送体から出射させた光を前記受光素子に光学的に結合させるための請求項６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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