JP2963324B2 - Receiver / transmitter module for optical communication - Google Patents
Receiver / transmitter module for optical communicationInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は光通信用受発信モジュー
ルに関する。さらに詳しくは、ロッドレンズとフェルー
ルとの結合を改善し、信号光のカップリング効率を向上
させた受発信モジュールに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transmitting / receiving module for optical communication. More specifically, the present invention relates to a transmission / reception module in which coupling between a rod lens and a ferrule is improved and coupling efficiency of signal light is improved.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、光ファイバーを用いた光通信が急
速に普及し、電話やファクシミリなどのパーソナルユー
スやテレビ情報などのマスメディアにも利用されつつあ
る。また、企業においても各工場、各部署などに端末器
を配置し、それらを光ファイバーで接続し、リアルタイ
ムで情報交換を可能した光LAN(Local Are
a Network)システムが普及しつつある。この
ばあい各家庭などに設置される端末器の発光素子および
受光素子と光ファイバとを結合するファイバカプラなど
からなる受発信モジュールが大きな結合度で安価になる
ことが、さらなる普及のための課題となっている。2. Description of the Related Art In recent years, optical communication using an optical fiber has rapidly spread, and is being used for personal use such as telephone and facsimile and mass media such as television information. Also, in a company, terminals are arranged at each factory, each department, etc., connected by optical fibers, and an optical LAN (Local Area) capable of exchanging information in real time.
a Network) system is becoming widespread. In this case, it is necessary to further reduce the cost of the transmitter / receiver module consisting of a fiber coupler that connects the light-emitting element and light-receiving element of a terminal installed in each home with an optical fiber, etc. It has become.
【0003】光結合回路としては図9に示されるような
ピッグテイルタイプと呼ばれる方式や、図10に示される
ようなレンズとジルコニアのフェルールをフィジカルコ
ンタクトさせる方式が考えられている。As an optical coupling circuit, a method called a pigtail type as shown in FIG. 9 or a method of making a lens and a zirconia ferrule physically contact as shown in FIG. 10 have been considered.
【0004】図9に示されるピッグテイルタイプの受発
信モジュールは発光素子21および受光素子22と結合用光
ファイバ23の先端とが、それぞれハーフミラー24を介し
て結合するように、筐体25に取りつけられている。この
筐体25に取りつけられる結合用光ファイバ23は折曲げに
よる断線を防止するため、ループ26を形成し、アダプタ
27を介して外部の伝送用の光ファイバラインと結合され
ている。A pigtail type transmitting / receiving module shown in FIG. 9 is mounted on a housing 25 such that a light emitting element 21 and a light receiving element 22 and a tip of a coupling optical fiber 23 are coupled via a half mirror 24, respectively. It is installed. The coupling optical fiber 23 attached to the housing 25 forms a loop 26 to prevent disconnection due to bending, and an adapter
27 is connected to an external transmission optical fiber line.
【0005】また、図10に示されるレンズとフェルール
をフィジカルコンタクトさせる方式の受発信モジュール
は、発光素子21と受光素子22とがそれぞれハーフミラー
24を介してレンズ28と光学的に結合するように、これら
が筐体25に取りつけられており、レンズ28の先端にさら
にジルコニア製フェルール29がフィジカルコンタクトさ
れ、フェルール29内に外部からの光ファイバ30の先端が
挿入されることにより結合するものである。このレンズ
28とジルコニア製フェルール29の突き当て面はそれぞれ
凸球面状に研磨されてフィジカルコンタクトがえられて
いる。[0005] Further, a light emitting / receiving module of the type shown in FIG. 10 in which a lens and a ferrule are in physical contact with each other has a light emitting element 21 and a light receiving element 22 each of which is a half mirror.
These are attached to a housing 25 so as to be optically coupled to a lens 28 via 24, and a zirconia ferrule 29 is further physically contacted at the tip of the lens 28, and an external optical fiber is inserted into the ferrule 29. It is connected by inserting the tip of 30. This lens
The abutting surfaces of the ferrule 28 and the zirconia ferrule 29 are each polished into a convex spherical shape to obtain a physical contact.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】前述のピッグテイルタ
イプは、アダプタ27と筐体25間の結合用光ファイバ23を
S字状に曲げると折れ易いため、結合用光ファイバ23は
ループ26状にして前記筐体25とアダプタ27間を結合する
必要があり、ループスペースが必要となりモジュールが
大型化するという問題がある。In the above-mentioned pigtail type, the coupling optical fiber 23 between the adapter 27 and the housing 25 is easily bent when bent in an S-shape. Therefore, the housing 25 and the adapter 27 need to be connected to each other, which requires a loop space, which causes a problem that the module becomes large.
【0007】さらに、結合用光ファイバ、アダプタなど
の部品点数が多くなり、コストアップになるという問題
がある。Further, there is a problem that the number of components such as a coupling optical fiber and an adapter increases and the cost increases.
【0008】また、レンズとジルコニア製フェルールを
フィジカルコンタクトさせるものは小型化ができ、部品
点数が少なくてすむが、市販のフェルールは研磨面の曲
率半径Rの中心が偏心している。研磨面の偏心が50μm
程度あると、レンズと光ファイバのコアとのあいだに隙
間ができ、光ファイバ端面で信号光が反射し、カップリ
ング効率が落ちると共に、この反射光が戻り光となり半
導体レーザにノイズが発生するという問題がある。[0008] In addition, a lens in which a lens and a ferrule made of zirconia are physically contacted can be miniaturized and the number of parts is small. However, in the case of a commercially available ferrule, the center of the radius of curvature R of the polished surface is eccentric. Eccentricity of polished surface is 50μm
If there is a degree, a gap is created between the lens and the core of the optical fiber, the signal light is reflected at the end face of the optical fiber, the coupling efficiency is reduced, and the reflected light becomes return light, which causes noise in the semiconductor laser. There's a problem.
【0009】また、周囲温度の変化によって、レンズお
よびフェルールの膨脹または収縮によりこの隙間も変化
するため、受発信モジュールの温度特性も低下するとい
う問題もある。In addition, since the gap changes due to expansion or contraction of the lens and the ferrule due to a change in the ambient temperature, there is also a problem that the temperature characteristics of the transmission / reception module are deteriorated.
【0010】本発明はこのような問題を解消し、フェル
ールの凸状研磨面のR中心が少々偏心していても効率よ
くカップリングされる光通信用受発信モジュールを提供
することを目的とする。An object of the present invention is to solve such a problem and to provide an optical communication transmitting / receiving module that can be efficiently coupled even if the R center of the convex polished surface of the ferrule is slightly eccentric.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明の光通信用受発信
モジュールは、少なくとも、発光素子と、受光素子と、
ロッドレンズとを具備し、該発光素子の光を前記ロッド
レンズの先端に集光させ、該ロッドレンズの先端面に光
ファイバのフェルールをフィジカルコンタクトさせるこ
とににより発光素子および受光素子と光ファイバとを結
合させる光通信用受発信モジュールであって、前記ロッ
ドレンズはハウジングにカバー電極を介してバネ部材で
支持された支持体により保持され、かつ、該ロッドレン
ズの外径は前記フェルールの外径と実質的に同じ径に形
成され、該ロッドレンズの外周に滑合されたスリーブの
他端側に前記光ファイバのフェルールの先端が滑合され
るように前記ハウジングに開口部が設けるられているも
のである。The transmitting / receiving module for optical communication according to the present invention comprises at least a light emitting element, a light receiving element,
A light emitting element, a light receiving element, and an optical fiber by converging light from the light emitting element to the tip of the rod lens and making a ferrule of an optical fiber physically contact the tip face of the rod lens. Wherein the rod lens is held in a housing by a support supported by a spring member via a cover electrode, and an outer diameter of the rod lens is an outer diameter of the ferrule. An opening is provided in the housing so that the tip of the ferrule of the optical fiber is slipped on the other end side of the sleeve which is formed to have substantially the same diameter as that of the rod lens. Things.
【0012】前記発光素子および受光素子は前記支持体
により保持され、該発光素子および受光素子と前記ロッ
ドレンズとの関係は常に一定に保たれていることが好ま
しい。Preferably, the light emitting element and the light receiving element are held by the support, and the relationship between the light emitting element and the light receiving element and the rod lens is always kept constant.
【0013】また、前記受光素子はその表面の一部が反
射面とされ、前記発光素子からの発光ビームを反射させ
て前記ロッドレンズの先端面に集光させると共に、その
表面の他の部分により前記光ファイバからの受信光を受
光するものであることが好ましい。A part of the surface of the light receiving element is a reflecting surface, and reflects the light beam emitted from the light emitting element to converge it on the tip end surface of the rod lens. It is preferable to receive the received light from the optical fiber.
【0014】前記ロッドレンズは屈折率が1.49以下のガ
ラス材で形成されていることが好ましい。Preferably, the rod lens is formed of a glass material having a refractive index of 1.49 or less.
【0015】前記スリーブはリン青銅からなるバネスリ
ーブであることが好ましい。Preferably, the sleeve is a spring sleeve made of phosphor bronze.
【0016】前記発光素子および受光素子の電極端子が
前記カバー電極を介してハウジング側に導出されている
ものであることが好ましい。It is preferable that the electrode terminals of the light emitting element and the light receiving element are led to the housing via the cover electrode.
【0017】前記受光素子の載置されたパッケージと支
持体は気密溶接され、かつ、ロッドレンズと支持体は気
密封止されてなることが好ましい。また、前記ロッドレ
ンズが前記発光素子からの光を集光するものであること
が好ましい。 Preferably, the package on which the light receiving element is mounted and the support are hermetically welded, and the rod lens and the support are hermetically sealed. In addition, the rod
The lens collects light from the light emitting element.
Is preferred.
【0018】[0018]
【作用】本発明によれば、ロッドレンズはハウジングに
カバー電極を介してバネ部材で支持された支持体により
保持され、かつ、ロッドレンズの外周に滑合されたスリ
ーブを介して光ファイバと結合されているため、フェル
ールのフィジカルコンタクト面のRに偏心があっても両
側からの押圧力によりロッドレンズおよびフェルールの
中心軸はスリーブにより維持され、またバネ部材による
ロッドレンズの自由度によりロッドレンズとフェルール
中心軸でのフィジカルコンタクトがえられる。その結
果、コンタクト面での反射ロスが小さく、半導体レーザ
にノイズを発生させないと共に、室温の温度変化に対し
ても安定したカップリング特性がえられる。According to the present invention, the rod lens is held in the housing by the support member supported by the spring member via the cover electrode, and is coupled to the optical fiber via the sleeve which is fitted on the outer periphery of the rod lens. Therefore, even if there is an eccentricity in R of the physical contact surface of the ferrule, the central axes of the rod lens and the ferrule are maintained by the sleeve due to the pressing force from both sides, and the rod lens and the rod lens are controlled by the degree of freedom of the rod lens by the spring member. Physical contact at the center axis of the ferrule is obtained. As a result, the reflection loss at the contact surface is small, noise is not generated in the semiconductor laser, and stable coupling characteristics can be obtained even when the temperature changes at room temperature.
【0019】[0019]
【実施例】つぎに、図面を参照しながら本発明の実施例
を説明する。図1は本発明の受発信モジュールの一実施
例の断面説明図である。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view of one embodiment of the transmission / reception module of the present invention.
【0020】図1において、パッケージ1にたとえばレ
ーザチップからなる発光素子2とたとえばホトダイオー
ドからなる受光素子3が載置され、受光素子3は支持体
4に設けられた貫通孔内に保持されている非球面レンズ
5とロッドレンズ6を経て受信信号光を受光するととも
に、発光素子2の光を受光素子3の表面で反射し、前記
支持体4に形成された貫通孔内へ発信信号光を導いてい
る。前記貫通孔内には非球面レンズ5とロッドレンズ6
が保持されており、この2つのレンズで発光素子2から
の発信信号光をロッドレンズ6の光ファイバ接続側先端
面に集光している。In FIG. 1, a light emitting element 2 formed of, for example, a laser chip and a light receiving element 3 formed of, for example, a photodiode are mounted on a package 1, and the light receiving element 3 is held in a through hole provided in a support 4. While receiving the received signal light via the aspheric lens 5 and the rod lens 6, the light of the light emitting element 2 is reflected on the surface of the light receiving element 3 to guide the transmitted signal light into the through hole formed in the support 4. ing. An aspheric lens 5 and a rod lens 6 are provided in the through hole.
Are held, and the signal light emitted from the light emitting element 2 is focused on the optical fiber connection side end face of the rod lens 6 by these two lenses.
【0021】発光素子2を駆動するための駆動信号を入
力するための電極端子11および受光素子3による受光信
号を出力する電極端子12はそれぞれカバー電極9を経由
してハウジング10側に引き出されている。各素子の電極
端子はリード線15により一旦カバー電極9の基部9aに
接続され、カバー電極9の中を通してハウジング10側に
引き出すことにより、支持体4はスリーブ7の軸に直角
方向の自由度を与えられ、かつロッドレンズをフェルー
ルに押し当てることができる。An electrode terminal 11 for inputting a drive signal for driving the light emitting element 2 and an electrode terminal 12 for outputting a light receiving signal from the light receiving element 3 are respectively drawn out to the housing 10 via the cover electrode 9. I have. The electrode terminal of each element is once connected to the base 9a of the cover electrode 9 by a lead wire 15 and pulled out toward the housing 10 through the cover electrode 9, whereby the support 4 has a degree of freedom in the direction perpendicular to the axis of the sleeve 7. Provided, and the rod lens can be pressed against the ferrule.
【0022】本実施例では発光素子2から水平方向にビ
ームが発せられ、そのビームは表面が水平方向に対して
約30°に傾けて配置された受光素子3の表面で反射さ
れ、非球面レンズ5により集光され、ロッドレンズ6の
光ファイバ13側先端面に集光するようにパッケージ1、
非球面レンズ5、ロッドレンズ6が支持体4に固定され
ている。これらが一体に固定されていることにより、後
述するように、光ファイバのコアと簡単にフィジカルコ
ンタクトをうることができる。In this embodiment, a light beam is emitted from the light emitting element 2 in the horizontal direction, and the beam is reflected by the surface of the light receiving element 3 whose surface is inclined at about 30 ° with respect to the horizontal direction. The package 1 is condensed by the package 5 so as to be condensed on the end face of the rod lens 6 on the optical fiber 13 side.
An aspheric lens 5 and a rod lens 6 are fixed to the support 4. Since these are integrally fixed, a physical contact with the core of the optical fiber can be easily obtained as described later.
【0023】発光素子2から発せられたビームがロッド
レンズ6の先端で集光する関係を図2に示す。本実施例
のように、発光素子2から発した発信信号光を受光素子
3の表面で半分程度反射させる方法を用いると、モジュ
ールの小型化を達成できると共に、光学系を軸状にし、
容易にフィジカルコンタクトさせることができる。さら
に受光素子3が受発信光の光軸上にあるため、ハーフミ
ラーなどの他の光学系を用いる必要がなく素子の簡素化
を図ることができる。このばあい受光素子3の反射面と
する表面はAuまたはAlなどの金属膜からなる反射膜
が設けられ、その反射膜に多数の小孔が設けられて反射
膜の下側の反射防止膜が露出され、表面積の50%程度は
反射膜が設けられる構造とすることが好ましい。光通信
では受発信信号光は通常パルスを用い時分割で行なうた
め、このような構造にすることにより、発信と受信は受
光素子上で交互に行われるため、受光素子2により発信
信号光の強さをモニタすることもでき、モニタ用受光素
子を兼用できてさらに素子の簡素化を図ることができ
る。なお受光素子2は発光ビームのモニタ用受光素子を
受信信号光の受光素子部分と隣接した異なる場所に設け
ることもできる。FIG. 2 shows the relationship in which the beam emitted from the light emitting element 2 is condensed at the tip of the rod lens 6. When a method of reflecting the transmission signal light emitted from the light emitting element 2 about half of the surface of the light receiving element 3 as in the present embodiment is used, the module can be reduced in size and the optical system can be made axial.
Physical contact can be easily made. Further, since the light receiving element 3 is on the optical axis of the transmission / reception light, there is no need to use another optical system such as a half mirror, and the element can be simplified. In this case, a reflection film made of a metal film such as Au or Al is provided on the surface serving as the reflection surface of the light receiving element 3, and a number of small holes are provided in the reflection film so that the antireflection film below the reflection film can be formed. It is preferable to adopt a structure in which a reflective film is provided so as to be exposed and about 50% of the surface area. In optical communication, the transmission and reception signal light is normally performed in a time-division manner using pulses. By adopting such a structure, transmission and reception are performed alternately on the light receiving element. Can be monitored, and the light receiving element for monitoring can also be used, so that the element can be further simplified. In the light receiving element 2, the light receiving element for monitoring the emitted light beam may be provided at a different place adjacent to the light receiving element portion of the received signal light.
【0024】ロッドレンズ6は、その外径が光ファイバ
13のフェルール8の外径と実質的に同じ寸法(たとえば
2.5mm )に形成され、発光素子2からのビームと同軸に
なるように一端側で支持体4に固定されている。ここに
実質的に同じ寸法とは、割り7aの入ったスリーブ7の
内径にロッドレンズ6およびフェルール8が共に滑合す
る程度をいう。ロッドレンズ6の光ファイバ13との接続
側端面は曲率半径が約20mmの凸球面状に研磨され、同じ
く凸球面状に研磨された光ファイバ13のフェルール8先
端面とフィジカルコンタクトするように形成されてい
る。ロッドレンズ6の外周には、たとえば図3に示すよ
うな割り7aの入ったリン青銅製のスリーブ7が滑合さ
れ、ロッドレンズ6と光ファイバ13の先端のフェルール
8の中心軸が一致するように作用する。The rod lens 6 has an outer diameter of an optical fiber.
The dimensions are substantially the same as the outer diameter of the 13 ferrules 8 (for example,
2.5 mm), and is fixed to the support 4 at one end so as to be coaxial with the beam from the light emitting element 2. The term “substantially the same size” refers to the extent to which the rod lens 6 and the ferrule 8 slide together with the inner diameter of the sleeve 7 containing the split 7a. The end surface of the rod lens 6 on the connection side with the optical fiber 13 is polished into a convex spherical shape having a radius of curvature of about 20 mm, and formed so as to make physical contact with the tip surface of the ferrule 8 of the optical fiber 13 also polished into the convex spherical shape. ing. A sleeve 7 made of phosphor bronze having a split 7a as shown in FIG. 3, for example, is fitted on the outer periphery of the rod lens 6 so that the center axis of the rod lens 6 and the ferrule 8 at the tip of the optical fiber 13 coincide. Act on.
【0025】スリーブ7は図3に示すように、たとえば
肉厚が0.25mm程度で長さが12mm程度で、割り7aが入っ
たもので、フリーな状態でたとえば内径が2.485mm にな
るように形成され、ロッドレンズ6およびフェルール8
の外径は共に同じ 2.5mmに形成されているため、両端か
らロッドレンズ6と光ファイバ13の先端が挿入されると
同心を保持して接続される。ロッドレンズ6およびフェ
ルール8の先端はそれぞれ前述のように曲率半径が20mm
程度の凸状球面に研磨されているが、球面の中心は40〜
50μm程度のずれが発生しやすい。すなわち、フェルー
ルはジルコニアなどからなり、大量生産されて市販され
るもので、フェルールとコアの同心度は1.4 μm以下で
正確に形成されるが、先端の球面研磨は機械加工される
ため、球面の偏心が起り易い。本発明の受発信モジュー
ルによれば、フェルールの球面の偏心があっても、中心
軸でロッドレンズとフェルールのフィジカルコンタクト
が良好なカップリング特性がえられる。図4〜5を参照
しながらその作用を説明する。As shown in FIG. 3, the sleeve 7 has, for example, a thickness of about 0.25 mm, a length of about 12 mm, and a split 7a, and is formed in a free state to have an inner diameter of 2.485 mm, for example. And the rod lens 6 and the ferrule 8
Are both formed to the same outer diameter of 2.5 mm, so that when the rod lens 6 and the tip of the optical fiber 13 are inserted from both ends, they are connected concentrically. The ends of the rod lens 6 and the ferrule 8 each have a radius of curvature of 20 mm as described above.
It is polished to a convex spherical surface, but the center of the spherical surface is 40 ~
A deviation of about 50 μm is likely to occur. In other words, ferrules are made of zirconia, etc., are mass-produced and marketed, and the concentricity of the ferrule and the core is accurately formed at 1.4 μm or less. Eccentricity is likely to occur. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the transmission / reception module of this invention, even if there exists eccentricity of the spherical surface of a ferrule, a favorable coupling characteristic with the physical contact of a rod lens and a ferrule in a center axis is obtained. The operation will be described with reference to FIGS.
【0026】図4(a)、(b)に示されるように、フ
ェルール8とロッドレンズ6の研磨面の中心が中心軸C
に対してそれぞれ逆方向にずれているばあい(図4
(a)参照)は、ほぼ中心軸上でフィジカルコンタクト
がえられ、また研磨面の中心がフェルールの中心軸と一
致しているばあい(図4(b)参照)は中心軸上でフィ
ジカルコンタクトがえられ、カップリング特性は良好に
なる。しかし、図5(a)に示されるように、研磨面の
中心の偏心方向がフェルール8とロッドレンズ6とで同
方向のばあいは、光が透過するロッドレンズ6とフェル
ール8の中心軸上でそれぞれh1 とh2 の間隙が生じ
る。しかし本発明によればロッドレンズ6はバネ部材14
で支持されると共に、スプリング性のあるスリーブ7に
ロッドレンズ6とフェルールが滑合されて両側から約1
kgf の力で押しつけられているため、図5(b)に示す
ように、スリーブ7がやや押し広げられる形でロッドレ
ンズ6とフェルール8のそれぞれの中心軸がフィジカル
コンタクトする。光ファイバと受発光素子とのカップリ
ング特性は向上し、室温が変動しても中心軸上でのギャ
ップは変わらず温度特性も向上する。As shown in FIGS. 4A and 4B, the center of the polished surface of the ferrule 8 and the rod lens 6 is the center axis C.
Are shifted in opposite directions with respect to
(A) indicates that physical contact is obtained substantially on the central axis, and when the center of the polished surface is coincident with the central axis of the ferrule (see FIG. 4 (b)), the physical contact is on the central axis. And the coupling characteristics are improved. However, as shown in FIG. 5 (a), when the eccentric direction of the center of the polished surface is the same direction between the ferrule 8 and the rod lens 6, the center axis of the rod lens 6 and the ferrule 8 through which light is transmitted. Respectively, a gap between h 1 and h 2 is generated. However, according to the present invention, the rod lens 6 is
And the rod lens 6 and the ferrule are slid into the sleeve 7 having spring properties so that about 1
As shown in FIG. 5B, the central axes of the rod lens 6 and the ferrule 8 are in physical contact with each other in such a manner that the sleeve 7 is slightly pushed and spread as shown in FIG. 5B. The coupling characteristics between the optical fiber and the light receiving / emitting element are improved, and the temperature characteristics are improved without changing the gap on the central axis even when the room temperature changes.
【0027】つぎに具体的実施例によりさらに詳細に説
明する。図6に凸状球面の半径R、偏心L、隙間h、偏
心の角度θの関係を示す。ロッドレンズ6およびフェル
ール8の外径が共に2.5 mmであって、ロッドレンズ6の
研磨面の偏心L1 が50μm、フェルール8の偏心L2 が
40μm(偏心Lは図6参照)、研磨面の曲率半径Rがそ
れぞれ20mm、スリーブ7は長さ14mmのリン青銅製で、フ
リーの状態での内径が2.485 mm、板厚0.25mmのものを用
い、フェルールの押圧力が1kgf のばあい、コンタクト
面とロッドレンズ6の中心軸との隙間をh1 、コンタク
ト面とフェルール8の中心軸との隙間をh2 (図5
(a)参照)とすると、コンタクト面とロッドレンズ6
の中心軸との隙間h1 は h1 =R−Rcos(sin-1(L1 /R)) =20−20cos(sin-1(0.05/20)) =0.0000625 mm=0.0625μm となり、コンタクト面とフェルール8の中心軸との隙間
h2 は、 h2 =R−Rcos(sin-1(L2 /R)) =20−20cos(sin-1(0.04/20)) =0.00004 mm=0.04μm となる。Next, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. FIG. 6 shows the relationship between the radius R, the eccentricity L, the gap h, and the eccentric angle θ of the convex spherical surface. The outer diameter of both the rod lens 6 and the ferrule 8 is 2.5 mm, the eccentricity L 1 of the polished surface of the rod lens 6 is 50 μm, and the eccentricity L 2 of the ferrule 8 is
40 μm (see FIG. 6 for eccentricity L), the radius of curvature R of the polished surface is 20 mm each, and the sleeve 7 is made of phosphor bronze having a length of 14 mm, and has a free inner diameter of 2.485 mm and a plate thickness of 0.25 mm. When the pressing force of the ferrule is 1 kgf, the gap between the contact surface and the center axis of the rod lens 6 is h 1 , and the gap between the contact surface and the center axis of the ferrule 8 is h 2 (FIG. 5).
(See (a)), the contact surface and the rod lens 6
Gap h 1 is h 1 = R-Rcos (sin -1 (L 1 / R)) = 20-20cos (sin -1 (0.05 / 20)) = 0.0000625 mm = 0.0625μm , and the contact surface between the central axis of a gap h 2 between the center axis of the ferrule 8, h 2 = R-Rcos ( sin -1 (L 2 / R)) = 20-20cos (sin -1 (0.04 / 20)) = 0.00004 mm = 0.04μm Becomes
【0028】したがって、ロッドレンズ6とフェルール
8との中心軸間の隙間をhとすると、 h=h1 +h2 =0.1025μm この隙間hを0にするにはロッドレンズの傾きをθ1 、
フェルールの傾きをθ2 とすると、 θ1 =sin-1(0.05/20)=0.14° θ2 =sin-1(0.04/20)=0.11° となり、それぞれ、0.14°または0.11°傾けば、隙間h
を無くすることができる。Therefore, assuming that a gap between the central axes of the rod lens 6 and the ferrule 8 is h, h = h 1 + h 2 = 0.1025 μm To make the gap h 0, the inclination of the rod lens must be θ 1 ,
Assuming that the inclination of the ferrule is θ 2 , θ 1 = sin −1 (0.05 / 20) = 0.14 ° θ 2 = sin −1 (0.04 / 20) = 0.11 °. h
Can be eliminated.
【0029】本実施例ではスリーブ7がリン青銅でスプ
リング性があるため、ロッドレンズ6およびフェルール
8に1kgf 程度の押圧力を加えることによりロッドレン
ズ6およびフェルール8が傾くとともにスリーブの径が
広がり、ロッドレンズ6とフェルール8内の光ファイバ
ーのコアが接触することになり、隙間hがほとんど無い
フィジカルコンタクトがえられ、ロッドレンズ端面の反
射が3%から0.01%に減少した。上記の例のばあい、ス
リーブの長さが14mmなので、ロッドレンズが0.14°傾け
ばスリーブの内径は17μm広がることになる。In this embodiment, since the sleeve 7 is made of phosphor bronze and has a spring property, the rod lens 6 and the ferrule 8 are inclined by applying a pressing force of about 1 kgf to the rod lens 6 and the ferrule 8, and the diameter of the sleeve is increased. The rod lens 6 and the core of the optical fiber in the ferrule 8 come into contact with each other, a physical contact with almost no gap h was obtained, and the reflection at the rod lens end face was reduced from 3% to 0.01%. In the case of the above example, since the length of the sleeve is 14 mm, if the rod lens is inclined by 0.14 °, the inner diameter of the sleeve is expanded by 17 μm.
【0030】なお、ロッドレンズには、光ファイバーコ
アの屈折率が1.472 であるため、屈折率が1.49以下のガ
ラス材を用いることが好ましい。屈折率が1.472 より小
さいガラスはえられず、屈折率が大きくなると反射が大
きくなるからである。このようなガラスとしては、たと
えばSCHOTT社(ドイツ国)商品名BK10(屈折
率n=1.485 )を使用することができる。Since the optical fiber core has a refractive index of 1.472 for the rod lens, it is preferable to use a glass material having a refractive index of 1.49 or less. This is because a glass having a refractive index of less than 1.472 cannot be obtained, and as the refractive index increases, the reflection increases. As such a glass, for example, SCHOTT (Germany) trade name BK10 (refractive index n = 1.485) can be used.
【0031】さらに、パッケージ1と支持体を図7に示
すように溶接部17を抵抗溶接によりもしくは図8に示す
ように溶接部16を連続のYAG溶接により形成し、ロッ
ドレンズ6と支持体4をシール部4aで気密封止(ハー
メチックシール)しておくことにより、支持体内部は完
全気密状態となるため、非球面レンズ5、発光素子2、
受光素子3の環境信頼性を高めることができる。Further, the package 1 and the support are formed by welding a weld 17 as shown in FIG. 7 by resistance welding or by continuous YAG welding as shown in FIG. Is hermetically sealed (hermetic seal) by the seal portion 4a, so that the inside of the support is completely airtight, so that the aspheric lens 5, the light emitting element 2,
The environmental reliability of the light receiving element 3 can be improved.
【0032】なお、溶接は気密溶接が可能なものであれ
ば抵抗溶接、YAG溶接に限定されることはない。The welding is not limited to resistance welding and YAG welding as long as airtight welding can be performed.
【0033】[0033]
【発明の効果】本発明によれば、バネ部材で支えられた
支持体によりロッドレンズが保持され、スプリング性を
有するスリーブによりロッドレンズと光ファイバのフェ
ルールを保持しているため、ロッドレンズおよびフェル
ールの接触面それぞれに形成される球状研磨面の偏心が
あっても両側から押しつけられる力により、ロッドレン
ズと光ファイバのコアとがフィジカルコンタクトする。
そのため、カップリング効率の優れた光通信用受発信モ
ジュールがえられる。According to the present invention, the rod lens is held by the support member supported by the spring member, and the ferrule of the rod lens and the optical fiber is held by the sleeve having the spring property. Even if there is an eccentricity of the spherical polishing surface formed on each of the contact surfaces, the rod lens and the core of the optical fiber make physical contact by the force pressed from both sides.
Therefore, a transmission / reception module for optical communication having excellent coupling efficiency can be obtained.
【0034】また、コア部分でフィジカルコンタクトが
えられるため、周囲温度が変化してもカップリング特性
は変動せず、温度特性の優れた光通信用受発信モジュー
ルがえられる。Further, since the physical contact is obtained in the core portion, the coupling characteristic does not fluctuate even if the ambient temperature changes, so that an optical communication transmitting / receiving module having excellent temperature characteristics can be obtained.
【0035】さらに、受光素子の表面の一部を反射面と
して発光素子の光を反射させると共に光ファイバからの
受発光を受光することにより、部品点数を減らすことが
できる。また発光素子、受光素子、非球面レンズ、ロッ
ドレンズを支持体に固定し、発光素子からの光を一定点
に集光させておくことにより、光ファイバとこれら全体
とを心出しするだけでよく、光ファイバを押しつけるだ
けで高いカップリング効率がえられる。Further, the number of components can be reduced by reflecting light from the light emitting element and receiving and receiving light from the optical fiber while using a part of the surface of the light receiving element as a reflecting surface. Also, by fixing the light emitting element, light receiving element, aspherical lens, and rod lens to the support, and condensing the light from the light emitting element to a certain point, it is only necessary to center the optical fiber and the whole. High coupling efficiency can be obtained simply by pressing the optical fiber.
【図1】本発明の光通信用受発信モジュールの断面説明
図である。FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view of an optical communication transceiver module of the present invention.
【図2】発光素子の光がロッドレンズ先端面に集光する
様子を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which light from a light emitting element is condensed on a front end surface of a rod lens.
【図3】スリーブの一例の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of an example of a sleeve.
【図4】ロッドレンズとフェルールの接触面の説明図
で、(a)はロッドレンズとフェルールの球面の偏心が
中心軸に対して異なる方向に偏心した例で、(b)は球
面の偏心が共になく、中心軸と一致したばあいの図であ
る。4A and 4B are explanatory diagrams of a contact surface between a rod lens and a ferrule, wherein FIG. 4A is an example in which the eccentricity of the spherical surface of the rod lens and the ferrule is eccentric in a direction different from the center axis, and FIG. It is a diagram when they do not coincide and coincide with the central axis.
【図5】スリーブ内でのロッドレンズとフェルールのフ
ィジカルコンタクト状態をを示す説明図であり、(a)
はロッドレンズとフェルールの球面の偏心が中心軸に対
して同方向に偏心した例、(b)はロッドレンズとフェ
ルールに押圧力が加わったときのフィジカルコンタクト
状態がえられる様子を示す図である。FIG. 5 is an explanatory view showing a physical contact state between a rod lens and a ferrule in a sleeve, and FIG.
FIG. 5B is a diagram showing an example in which the eccentricity of the spherical surface of the rod lens and the ferrule is eccentric in the same direction with respect to the center axis, and FIG. .
【図6】凸状球面の偏心と隙間の関係を示す説明図であ
る。FIG. 6 is an explanatory diagram showing the relationship between the eccentricity of the convex spherical surface and the gap.
【図7】本発明の光通信用受発信モジュールのパッケー
ジと支持体との接続状態を示す断面説明図である。FIG. 7 is an explanatory sectional view showing a connection state between a package and a support of the optical communication transceiver module of the present invention.
【図8】本発明の光通信用受発信モジュールのパッケー
ジと支持体との接続状態を示す断面説明図である。FIG. 8 is an explanatory cross-sectional view showing a connection state between a package and a support of the optical communication transceiver module of the present invention.
【図9】従来の受発信モジュールの一例でピグティルタ
イプを示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory view showing a pigtail type as an example of a conventional transmitting / receiving module.
【図10】従来の受発信モジュールの一例でレンズとフ
ェルールがフィジカルコンタクトする例を示す説明図で
ある。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of a conventional receiving / transmitting module, in which a lens and a ferrule make physical contact.
1 パッケージ 2 発光素子 3 受光素子 4 支持体 6 ロッドレンズ 7 スリーブ 8 フェルール 9 カバー電極 10 ハウジング 13 光ファイバ 14 バネ部材 16 溶接部 17 溶接部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Package 2 Light emitting element 3 Light receiving element 4 Support body 6 Rod lens 7 Sleeve 8 Ferrule 9 Cover electrode 10 Housing 13 Optical fiber 14 Spring member 16 Weld part 17 Weld part
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青木 直史 京都市右京区西院溝崎町21番地 ローム 株式会社内 (72)発明者 岡田 賢治 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−281441(JP,A) 特開 平2−33113(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 6/42 H01L 33/00 H01L 31/0232 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Naomi Aoki, 21st Mizozakicho, Nishinin-ku, Kyoto, Japan ROHM Co., Ltd. (72) Kenji Okada 1-1-6, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (56) References JP-A-5-281441 (JP, A) JP-A-2-33113 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G02B 6/42 H01L 33 / 00 H01L 31/0232
Claims (8)
ロッドレンズとを具備し、該発光素子の光を前記ロッド
レンズの先端に集光させ、該ロッドレンズの先端面に光
ファイバのフェルールをフィジカルコンタクトさせるこ
とにより発光素子および受光素子と光ファイバとを結合
させる光通信用受発信モジュールであって、 前記ロッドレンズはハウジングにカバー電極を介してバ
ネ部材で支持された支持体により保持され、かつ、該ロ
ッドレンズの外径は前記フェルールの外径と実質的に同
じ径に形成され、該ロッドレンズの外周に滑合されたス
リーブの他端側に前記光ファイバのフェルールの先端が
滑合されるように前記ハウジングに開口部が設けられて
なる光通信用受発信モジュール。At least a light emitting element, a light receiving element,
A light emitting element, a light receiving element and an optical fiber by converging light from the light emitting element to the tip of the rod lens and making a ferrule of an optical fiber physically contact the tip face of the rod lens. An optical communication receiving / transmitting module to be coupled, wherein the rod lens is held in a housing by a support member supported by a spring member via a cover electrode, and an outer diameter of the rod lens is equal to an outer diameter of the ferrule. A light having substantially the same diameter and provided with an opening in the housing so that the tip of the ferrule of the optical fiber is fitted to the other end of the sleeve which is fitted to the outer periphery of the rod lens. Receiving and transmitting module for communication.
体により保持され、該発光素子および受光素子と前記ロ
ッドレンズとの関係は常に一定に保たれてなる請求項1
記載の受発信モジュール。2. The light-emitting element and the light-receiving element are held by the support, and the relationship between the light-emitting element and the light-receiving element and the rod lens is always kept constant.
The receiving and transmitting module described.
とされ、前記発光素子からの発光ビームを反射させて前
記ロッドレンズの先端面に集光させると共に、その表面
の他の部分により前記光ファイバからの受信光を受光し
てなる請求項1または2記載の受発信モジュール。3. The light receiving element has a part of its surface as a reflection surface, reflects a light beam emitted from the light emitting element and condenses it on the tip end surface of the rod lens, and uses another part of its surface to reflect the light beam. The transmitting / receiving module according to claim 1, wherein the receiving / transmitting module receives light received from the optical fiber.
ガラス材で形成されてなる請求項1記載の受発信モジュ
ール。4. The transmission / reception module according to claim 1, wherein the rod lens is formed of a glass material having a refractive index of 1.49 or less.
リーブである請求項1記載の受発信モジュール。5. The transmission / reception module according to claim 1, wherein the sleeve is a spring sleeve made of phosphor bronze.
がカバー電極を介して前記ハウジング側に導出されてな
る請求項1記載の受発信モジュール。6. The transmission / reception module according to claim 1, wherein electrode terminals of the light emitting element and the light receiving element are led out to the housing via a cover electrode.
たパッケージと支持体は気密溶接され、かつ、ロッドレ
ンズと支持体は気密封止されてなる請求項1記載の受発
信モジュール。7. The transmission / reception module according to claim 1, wherein the package on which the light emitting element and the light receiving element are mounted and the support are hermetically welded, and the rod lens and the support are hermetically sealed.
光を集光するものである請求項1記載の受発信モジューThe transmission / reception module according to claim 1, wherein the module collects light.
ル。Le.
Priority Applications (7)
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|---|---|---|---|
| JP5338073A JP2963324B2 (en) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | Receiver / transmitter module for optical communication |
| GB9425992A GB2285320B (en) | 1993-12-27 | 1994-12-22 | Transceiver module for optical communication |
| US08/363,278 US5528407A (en) | 1993-12-27 | 1994-12-22 | Transceiver module for optical communication |
| GB9708554A GB2310507B (en) | 1993-12-27 | 1994-12-22 | Transceiver module for optical communication |
| DE4446328A DE4446328C2 (en) | 1993-12-27 | 1994-12-23 | Transceiver module for optical communication |
| CA002139032A CA2139032C (en) | 1993-12-27 | 1994-12-23 | Transceiver module for optical communication |
| DE4447700A DE4447700C2 (en) | 1993-12-27 | 1994-12-23 | Optical transceiver module for subscriber communications, e.g. telephone |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5338073A JP2963324B2 (en) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | Receiver / transmitter module for optical communication |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07198999A JPH07198999A (en) | 1995-08-01 |
| JP2963324B2 true JP2963324B2 (en) | 1999-10-18 |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2963324B2 (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1010373A (en) * | 1996-06-21 | 1998-01-16 | Toshiba Corp | Receptacle type optical transmitting / receiving device and method of manufacturing the same |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP5338073A patent/JP2963324B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07198999A (en) | 1995-08-01 |
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