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JP4905252B2 - Optical communication module - Google Patents
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JP4905252B2 - Optical communication module - Google Patents

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Description

本発明は、温度による光軸ずれが少ない光通信モジュールに関する。   The present invention relates to an optical communication module with little optical axis deviation due to temperature.

光通信モジュールにあっては、送信用の発光素子と受信用の受光素子など、複数の光半導体素子を備えることが多い。このような複数の光半導体素子を備える光通信モジュールには、送信用の光ファイバと受信用の光ファイバなど、複数本の光伝送用光ファイバが装備されるか又は光コネクタで光ファイバに接続可能に構成される。   Optical communication modules often include a plurality of optical semiconductor elements such as a light emitting element for transmission and a light receiving element for reception. An optical communication module including a plurality of optical semiconductor elements is equipped with a plurality of optical transmission optical fibers, such as a transmission optical fiber and a reception optical fiber, or connected to the optical fiber with an optical connector. Configured to be possible.

特許3134850号公報Japanese Patent No. 3134850 特開2006−306113号公報JP 2006-306113 A

本発明者は、上記複数本の光伝送用光ファイバをより少なく集約して、1本の光伝送用光ファイバに複数の光半導体素子からの光を伝送させる構成を検討中である。   The present inventor is studying a configuration in which the plurality of optical transmission optical fibers are gathered together to transmit light from a plurality of optical semiconductor elements to one optical transmission optical fiber.

例えば、図6に示した検討中の光通信モジュール61は、セラミック基板2の複数箇所に実装され上記セラミック基板2に垂直な光軸を有する光半導体素子3と、各光半導体素子3の光軸上に共通の反射光軸を有する反射面が形成されたレンズブロック62とを備える。   For example, the optical communication module 61 under examination shown in FIG. 6 includes an optical semiconductor element 3 mounted at a plurality of locations on the ceramic substrate 2 and having an optical axis perpendicular to the ceramic substrate 2, and an optical axis of each optical semiconductor element 3. And a lens block 62 on which a reflection surface having a common reflection optical axis is formed.

レンズブロック62は、セラミック基板2に対して垂直な端面に上記反射光軸上に位置する対外用レンズ7cが形成され、セラミック基板2に対して平行な底面に、各光半導体素子3(3a,3b)の光軸上に位置する対光半導体素子用レンズ7(7a,7b)が形成され、反射光軸と各光半導体素子3の光軸との交差位置にそれぞれ反射面4が形成されたものである。   In the lens block 62, an external lens 7c positioned on the reflection optical axis is formed on an end surface perpendicular to the ceramic substrate 2, and each optical semiconductor element 3 (3a, 3a, 3b) was formed on the optical semiconductor element lens 7 (7a, 7b) located on the optical axis, and the reflecting surface 4 was formed at the intersection of the reflected optical axis and the optical axis of each optical semiconductor element 3. Is.

ここでは、光半導体素子3は、発光素子3aと受光素子3bとする。   Here, the optical semiconductor element 3 is a light emitting element 3a and a light receiving element 3b.

反射光軸上、端面(レンズブロック62の図示右側の面)に近い位置に送信光のみ選択的に反射する発光素子用反射面4aが形成され、端面から遠い位置に受信光を反射する受光素子用反射面4bが形成されるものとする。各反射面4(4a,4b)は、セラミック基板2に対して45度の傾斜を有する。   A light-receiving element reflecting surface 4a that selectively reflects only transmitted light is formed at a position near the end face (the right-hand face in the drawing of the lens block 62) on the reflection optical axis, and a light-receiving element that reflects the received light at a position far from the end face. The reflective surface 4b for use shall be formed. Each reflecting surface 4 (4a, 4b) has an inclination of 45 degrees with respect to the ceramic substrate 2.

そして、発光素子用反射面4aには、発光素子3aの送信光(波長λ1)のみを選択的に反射し、受光素子3bで受光する受信光(波長λ2)は透過させる光学フィルタ16が設置されている。ここで、波長λ1と波長λ2の波長が異なり、光学フィルタ16は波長に応じて反射させたり透過させたりする機能を有すればよく、本実施形態では多層膜フィルタを用いている。   An optical filter 16 that selectively reflects only the transmission light (wavelength λ1) of the light emitting element 3a and transmits the received light (wavelength λ2) received by the light receiving element 3b is installed on the light emitting element reflection surface 4a. ing. Here, the wavelengths λ1 and λ2 are different, and the optical filter 16 only needs to have a function of reflecting or transmitting according to the wavelength. In this embodiment, a multilayer filter is used.

ところで、レンズブロック62は、アクリル系樹脂、PC(ポリカーボネイト)系樹脂、COP(シクロオレフィンポリマ)系樹脂、PEI(ポリエーテルイミド)などを主材料としており、温度膨張係数が例えば、60ppm/℃である。一方、セラミック基板2は、セラミックを主材料としており、温度膨張係数が例えば7ppm/℃である。つまり、レンズブロック62とセラミック基板2とで、温度膨張係数が大きく異なる。   By the way, the lens block 62 is mainly made of acrylic resin, PC (polycarbonate) resin, COP (cycloolefin polymer) resin, PEI (polyetherimide), etc., and its temperature expansion coefficient is, for example, 60 ppm / ° C. is there. On the other hand, the ceramic substrate 2 is mainly made of ceramic and has a temperature expansion coefficient of, for example, 7 ppm / ° C. That is, the temperature expansion coefficient differs greatly between the lens block 62 and the ceramic substrate 2.

これに対して、光通信モジュール61の使用温度範囲は、例えば、0〜80℃である。このため、レンズブロック62とセラミック基板2は、使用温度範囲の上限と下限とで顕著な寸法の相違を生じる。具体例で示すと、常温(20℃)にて、レンズブロック62における対光半導体素子用レンズ7の間隔L1が5mmとし、セラミック基板2における光半導体素子3の間隔L2が5mmとする。温度が70℃になると、レンズ間隔L1の増加分ΔL1と素子間隔L2の増加分ΔL2の差は、
ΔL1−ΔL2=(60−7)ppm/℃×(80−20)℃×5mm
=0.0159mm(15.9μm)
となる。つまり、80℃では、20℃のときと比較してレンズ間隔L1と素子間隔L2が約16μmも違うことになる。
On the other hand, the operating temperature range of the optical communication module 61 is, for example, 0 to 80 ° C. For this reason, the lens block 62 and the ceramic substrate 2 cause a significant difference in size between the upper limit and the lower limit of the operating temperature range. As a specific example, at normal temperature (20 ° C.), the distance L1 between the optical semiconductor element lenses 7 in the lens block 62 is 5 mm, and the distance L2 between the optical semiconductor elements 3 in the ceramic substrate 2 is 5 mm. When the temperature reaches 70 ° C., the difference between the increase ΔL1 in the lens interval L1 and the increase ΔL2 in the element interval L2 is
ΔL1−ΔL2 = (60−7) ppm / ° C. × (80−20) ° C. × 5 mm
= 0.0159 mm (15.9 μm)
It becomes. In other words, at 80 ° C., the lens interval L1 and the element interval L2 are different by about 16 μm compared to 20 ° C.

コア径(直径)50μmのマルチモード光ファイバを使用したとすると、マルチモード光ファイバから直径(φ)40μmの光ビームが出射される(図8参照)。この光ビームを対受光素子用レンズ7bを用いて1:1の結像をした場合、受光素子3bには光ビームがφ40μmのスポットサイズで入射する。   If a multimode optical fiber having a core diameter (diameter) of 50 μm is used, a light beam having a diameter (φ) of 40 μm is emitted from the multimode optical fiber (see FIG. 8). When this light beam is imaged 1: 1 with the light receiving element lens 7b, the light beam is incident on the light receiving element 3b with a spot size of φ40 μm.

これに対し、伝送速度10Gbit/secクラスの光通信に用いられる受光素子3bの一例であるフォトダイオード(PD)の受光径(直径)は、現状60μmである。したがって、発光素子3aの一例であるVCSEL(面発光レーザ)の光軸が対光半導体素子用レンズ7の光軸に対し温度によらず固定的に一致していると仮定すると、80℃においてPDの光軸が対光半導体素子用レンズ7の光軸から約16μmずれると、PDに入射する受信光のスポットサイズ(直径)は40μmであるため、PDの受光径からはみ出してしまう。このため、温度変化によって大きな損失を受けてしまう(図7参照)。   On the other hand, the light receiving diameter (diameter) of a photodiode (PD) which is an example of the light receiving element 3b used for optical communication with a transmission rate of 10 Gbit / sec class is currently 60 μm. Therefore, assuming that the optical axis of a VCSEL (surface emitting laser), which is an example of the light emitting element 3a, is fixedly coincident with the optical axis of the lens 7 for the optical semiconductor element regardless of the temperature, the PD at 80 ° C. Is shifted from the optical axis of the lens 7 for the optical semiconductor element by about 16 μm, the spot size (diameter) of the received light incident on the PD is 40 μm, so that it protrudes from the light receiving diameter of the PD. For this reason, a large loss is received by the temperature change (see FIG. 7).

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、温度による光軸ずれが少ない光通信モジュールを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems and provide an optical communication module with little optical axis deviation due to temperature.

上記目的を達成するために本発明の光通信モジュールは、セラミック基板の複数箇所に実装され上記セラミック基板表面に垂直な光軸を有する光半導体素子と、各光半導体素子の光軸上に共通の反射光軸を有する反射面が形成された分割レンズブロックと、各分割レンズブロック間を上記反射光軸方向に隔てる隙間とを備え、上記分割レンズブロックは、それぞれ上記セラミック基板に取り付けられているものである。 In order to achieve the above object, an optical communication module of the present invention includes an optical semiconductor element mounted at a plurality of locations on a ceramic substrate and having an optical axis perpendicular to the surface of the ceramic substrate, and is common on the optical axis of each optical semiconductor element. A split lens block formed with a reflective surface having a reflective optical axis, and a gap separating the split lens blocks in the reflective optical axis direction, each of the split lens blocks being attached to the ceramic substrate ; It is.

上記分割レンズブロックは、それぞれ上記隙間に臨む面が上記反射光軸に対して直角より傾斜していてもよい。 In each of the divided lens blocks , a surface facing the gap may be inclined at a right angle with respect to the reflected optical axis.

上記隙間に、上記分割レンズブロックより軟らかく、空気に比べて上記分割レンズブロックに屈折率が近い充填材が充填されていてもよい。   The gap may be filled with a filler that is softer than the divided lens block and has a refractive index close to that of the divided lens block compared to air.

上記分割レンズブロックは、それぞれ個別の高さ調整用スペーサを介して上記セラミック基板に取り付けられていてもよい。   The divided lens blocks may be attached to the ceramic substrate via individual height adjustment spacers.

また、本発明の光通信モジュールは、セラミック基板の複数箇所に実装され上記セラミック基板に垂直な光軸を有する光半導体素子と、各光半導体素子の光軸上に共通の反射光軸を有する反射面が形成されたレンズブロックと、該レンズブロックの上記セラミック基板と反対側面に形成された割り溝とを備え、上記レンズブロックは、上記セラミック基板に取り付けられているものである。
The optical communication module of the present invention includes an optical semiconductor element mounted at a plurality of locations on a ceramic substrate and having an optical axis perpendicular to the ceramic substrate, and a reflection having a common reflected optical axis on the optical axis of each optical semiconductor element. A lens block having a surface formed thereon and a split groove formed on a side surface of the lens block opposite to the ceramic substrate , the lens block being attached to the ceramic substrate .

本発明は次の如き優れた効果を発揮する。   The present invention exhibits the following excellent effects.

(1)温度による光軸ずれが少ない。   (1) Little optical axis shift due to temperature.

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1に示されるように、本発明に係る光通信モジュール1は、セラミック基板2の複数箇所に実装され上記セラミック基板2表面に垂直な光軸を有する光半導体素子3と、各光半導体素子3の光軸上に共通の反射光軸を有する反射面4が形成された分割レンズブロック5と、各分割レンズブロック5間を上記反射光軸方向に隔てる隙間6とを備えたものである。   As shown in FIG. 1, an optical communication module 1 according to the present invention includes an optical semiconductor element 3 mounted at a plurality of locations on a ceramic substrate 2 and having an optical axis perpendicular to the surface of the ceramic substrate 2, and each optical semiconductor element 3. Are provided with a divided lens block 5 in which a reflecting surface 4 having a common reflected optical axis is formed on the optical axis, and a gap 6 that separates the divided lens blocks 5 in the direction of the reflected optical axis.

ここでは、光半導体素子3は、発光素子3aと受光素子3bとする。   Here, the optical semiconductor element 3 is a light emitting element 3a and a light receiving element 3b.

反射光軸上、端面S1(図示右側の分割レンズブロック5の右の面)に近い位置に送信光のみ選択的に反射する発光素子3a用の反射面4aが形成され、端面から遠い位置に受信光を反射する受光素子3b用の反射面4bが形成されるものとする。各反射面4(4a,4b)は、セラミック基板2に対して45度の傾斜を有する。   A reflection surface 4a for the light emitting element 3a that selectively reflects only the transmitted light is formed at a position near the end surface S1 (the right surface of the divided lens block 5 on the right side in the drawing) on the reflection optical axis, and is received at a position far from the end surface. It is assumed that a reflection surface 4b for the light receiving element 3b that reflects light is formed. Each reflecting surface 4 (4a, 4b) has an inclination of 45 degrees with respect to the ceramic substrate 2.

そして、反射面4aには、光学フィルタ16が設置されている。光学フィルタ16の機能は図6と同じであり、前述した通りである。   And the optical filter 16 is installed in the reflective surface 4a. The function of the optical filter 16 is the same as that in FIG. 6 and is as described above.

反射面4aが形成された分割レンズブロック5を発光側レンズブロック5a、受光素子3b用の反射面4bが形成された分割レンズブロック5を受光側レンズブロック5bと呼ぶことにする。   The divided lens block 5 on which the reflecting surface 4a is formed is referred to as a light emitting side lens block 5a, and the divided lens block 5 on which the reflecting surface 4b for the light receiving element 3b is formed is referred to as a light receiving side lens block 5b.

発光側レンズブロック5aは、セラミック基板2に対して垂直な端面に、反射光軸上に位置する対外用レンズ7cが形成され、セラミック基板2に対して平行な底面に、発光素子3aの光軸上に位置する対発光素子用レンズ7aが形成される。受光側レンズブロック5bは、セラミック基板2に対して平行な底面に、受光素子3bの光軸上に位置する対受光素子用レンズ7bが形成される。   The light emitting side lens block 5 a has an external lens 7 c positioned on the reflection optical axis on the end surface perpendicular to the ceramic substrate 2, and the optical axis of the light emitting element 3 a on the bottom surface parallel to the ceramic substrate 2. The anti-light-emitting element lens 7a located above is formed. The light receiving side lens block 5b is formed with a counter light receiving element lens 7b positioned on the optical axis of the light receiving element 3b on the bottom surface parallel to the ceramic substrate 2.

分割レンズブロック5は、図6の光通信モジュールにおけるレンズブロックを隙間によって分割したものと言える。両分割レンズブロックは図6の光通信モジュールにおけるレンズブロックと同様に樹脂を主材料とする。   It can be said that the divided lens block 5 is obtained by dividing the lens block in the optical communication module of FIG. Both split lens blocks are made of resin as the main material in the same manner as the lens block in the optical communication module of FIG.

上記構成の作用効果を説明する。   The operational effects of the above configuration will be described.

前述と同様に、常温(20℃)にて、両分割レンズブロック5における対光半導体素子用レンズ7(対発光素子用レンズ7aと対受光素子用レンズ7b)の間隔L1が5mmとし、セラミック基板2における光半導体素子3の間隔L2が5mmとする。発光素子3aの光軸が対発光素子用レンズ7aの光軸に対し温度によらず固定的に一致していると仮定すると、80℃においても発光素子3aの光軸が対発光素子用レンズ7aの光軸に一致する。   Similarly to the above, at room temperature (20 ° C.), the distance L1 between the light-receiving semiconductor element lens 7 (the light-emitting element lens 7a and the light-receiving element lens 7b) in the split lens block 5 is 5 mm, and the ceramic substrate. The interval L2 between the optical semiconductor elements 3 in 2 is 5 mm. Assuming that the optical axis of the light emitting element 3a is fixedly coincident with the optical axis of the light emitting element lens 7a regardless of the temperature, the optical axis of the light emitting element 3a is at 80 ° C. Coincides with the optical axis.

温度上昇により、発光側レンズブロック5aは受光側レンズブロック5bに向かって膨張するが、発光側レンズブロック5aと受光側レンズブロック5bとの間に隙間6があるため、発光側レンズブロック5aの膨張の影響は受光側レンズブロック5bに及ばない。   As the temperature rises, the light emitting side lens block 5a expands toward the light receiving side lens block 5b. However, since there is a gap 6 between the light emitting side lens block 5a and the light receiving side lens block 5b, the light emitting side lens block 5a expands. Does not affect the light receiving side lens block 5b.

一方、受光側レンズブロック5bも膨張するが、発光側レンズブロック5aとは別体であって、発光側レンズブロック5aとの間に隙間6があることにより、受光素子3bの光軸が対受光素子用レンズ7bの光軸に対し温度によらず固定的に一致していると仮定することができる。このとき、80℃においても受光素子3bの光軸が対受光素子用レンズ7bの光軸に一致する。   On the other hand, the light-receiving side lens block 5b also expands, but is separate from the light-emitting side lens block 5a and has a gap 6 between it and the light-emitting side lens block 5a. It can be assumed that the optical axis of the element lens 7b is fixedly matched regardless of the temperature. At this time, the optical axis of the light receiving element 3b coincides with the optical axis of the lens 7b for the light receiving element even at 80 ° C.

よって、80℃においてもレンズ間隔L1と素子間隔L2は、ともにほぼ5mmのままであり、対受光素子用レンズ7bと受光素子3bの光軸ずれ、及び対発光素子用レンズ7aと発光素子3aの光軸ずれは生じない。   Therefore, both the lens interval L1 and the element interval L2 remain approximately 5 mm even at 80 ° C., the optical axis shift between the anti-light-receiving element lens 7b and the light-receiving element 3b, and the anti-light-emitting element lens 7a and the light-emitting element 3a. There is no optical axis misalignment.

実際には、光半導体素子3の光軸が対光半導体素子用レンズ7の光軸に対し温度によらず固定的に一致することはないとしても、両分割レンズブロック5が個別に形成され、温度膨張係数が大きい両分割レンズブロック5間に隙間6があることにより、レンズ間隔L1と素子間隔L2の温度による違いが緩和されることになる。隙間6の大きさは両分割レンズブロック5がそれぞれ隙間6の方向に膨張する大きさを上回っていれば十分である。   Actually, even though the optical axis of the optical semiconductor element 3 is not fixedly coincident with the optical axis of the lens 7 for the optical semiconductor element regardless of the temperature, both the divided lens blocks 5 are formed individually, Since there is a gap 6 between the two divided lens blocks 5 having a large temperature expansion coefficient, the difference in temperature between the lens interval L1 and the element interval L2 is alleviated. The size of the gap 6 is sufficient as long as it exceeds the size of the two divided lens blocks 5 that expand in the direction of the gap 6.

次に、図1の実施形態における他の特徴とその作用効果を説明する。   Next, other features and effects of the embodiment of FIG. 1 will be described.

発光側レンズブロック5a及び受光側レンズブロック5bは、それぞれ隙間6に臨む面が反射光軸に対して直角より傾斜している。両分割レンズブロック5の隙間6に臨む面は互いに平行であり、反射光軸に対して直角な仮想面に対して5〜15度の傾斜を有する。   In the light emitting side lens block 5a and the light receiving side lens block 5b, the surfaces facing the gap 6 are inclined at right angles to the reflected optical axis. The surfaces of the two divided lens blocks 5 facing the gap 6 are parallel to each other and have an inclination of 5 to 15 degrees with respect to a virtual surface perpendicular to the reflected optical axis.

このように隙間6に臨む面が反射光軸に対して直角より傾斜しているため、分割レンズブロック5内から隙間6に出射した光が対向する分割レンズブロック5の面で部分的に反射したとき、この部分的な反射光は正規の反射光軸から逸れる。よって、部分的な反射光による通信の障害を防止することができる。   Since the surface facing the gap 6 is inclined at a right angle to the reflected optical axis in this way, the light emitted from the divided lens block 5 to the gap 6 is partially reflected by the surface of the divided lens block 5 facing the surface. Sometimes this partially reflected light deviates from the normal reflected optical axis. Therefore, communication failure due to partially reflected light can be prevented.

図2に示されるように、光通信モジュール1の隙間6には、分割レンズブロック5より軟らかく、空気に比べて分割レンズブロック5に屈折率が近い充填材8を充填してもよい。充填材8は、例えば、屈折率が分割レンズブロック5の樹脂とほぼ等しいシリコーン樹脂である。   As shown in FIG. 2, the gap 6 of the optical communication module 1 may be filled with a filler 8 that is softer than the divided lens block 5 and has a refractive index close to that of the divided lens block 5 compared to air. The filler 8 is, for example, a silicone resin having a refractive index substantially equal to that of the resin of the split lens block 5.

このように、隙間6に、空気に比べて分割レンズブロック5に屈折率が近い充填材8が充填されていることにより、分割レンズブロック5内から隙間6に出射した光が対向する分割レンズブロック5に入射するとき、部分的に反射する光が少なくなる。一方、この充填材8は、分割レンズブロック5より軟らかいので、両分割レンズブロック5がそれぞれ隙間6の方向に膨張したとき、容易に変形して、分割レンズブロック5に位置ずれや歪みを与えることがない。   As described above, the gap 6 is filled with the filler 8 having a refractive index close to that of the divided lens block 5 compared to air, so that the light emitted from the divided lens block 5 to the gap 6 is opposed to the divided lens block. When incident on 5, less light is partially reflected. On the other hand, since the filler 8 is softer than the divided lens block 5, when both the divided lens blocks 5 expand in the direction of the gap 6, the filler 8 is easily deformed to give a position shift or distortion to the divided lens block 5. There is no.

また、隙間6に充填材8が充填されているので、光通信モジュール1の外部からの埃や水分が隙間6に入り込むことがなく、これら異物による通信の障害を防止することができる。   Further, since the gap 6 is filled with the filler 8, dust and moisture from the outside of the optical communication module 1 do not enter the gap 6, and communication failure due to these foreign matters can be prevented.

本発明では、レンズ間隔L1及び素子間隔L2を5mmと広く形成したことにより、発光素子3aを駆動する図示しない発光素子ドライバの数GHz以上の高周波駆動電流(例えば、数10mA程度)によって生じるノイズが受光素子3bの微弱な出力(例えば、数μA程度)に影響を与えるのを防止することができる。   In the present invention, since the lens interval L1 and the element interval L2 are formed as wide as 5 mm, noise generated by a high frequency driving current (for example, about several tens mA) of several GHz or more of a light emitting element driver (not shown) that drives the light emitting element 3a is generated. It is possible to prevent the weak output (for example, about several μA) of the light receiving element 3b from being affected.

さらに、本発明では、レンズ間隔L1及び素子間隔L2を5mmと広く形成したことにより、変形例として、発光素子3aと受光素子3bの間に電磁波吸収材15(図2参照)を配設することが容易となる。この電磁波吸収材15により、発光素子3aを駆動する図示しない発光素子ドライバの駆動電流(例えば、数10mA程度)によって生じるノイズが受光素子3bの微弱な出力(例えば、数μA程度)に影響を与えるのを効果的に防止することができる。電磁波吸収材15としては、炭素やフェライトをゴムやウレタンと複合化して形成した材料を用い、幅2mm程度で、厚さはセラミック基板2の表面からレンズブロック5a,5bの間隔と同等の0.5mmに加工して用いる。   Furthermore, in the present invention, the electromagnetic wave absorber 15 (see FIG. 2) is disposed between the light emitting element 3a and the light receiving element 3b as a modification by forming the lens interval L1 and the element interval L2 as wide as 5 mm. Becomes easy. Due to the electromagnetic wave absorber 15, noise generated by a driving current (for example, about several tens mA) of a light emitting element driver (not shown) that drives the light emitting element 3 a affects a weak output (for example, about several μA) of the light receiving element 3 b. Can be effectively prevented. As the electromagnetic wave absorber 15, a material formed by combining carbon or ferrite with rubber or urethane is used. The width is about 2 mm, and the thickness is equal to the distance between the surface of the ceramic substrate 2 and the lens blocks 5 a and 5 b. Processed to 5 mm.

図3に示されるように、分割レンズブロック5は、高さ調整用スペーサ9を介してセラミック基板2に取り付けてもよい。高さ調整用スペーサ9は、光半導体素子3と対光半導体素子用レンズ7との距離を調整するために、セラミック基板2と分割レンズブロック5との間に挿入するものである。   As shown in FIG. 3, the divided lens block 5 may be attached to the ceramic substrate 2 via a height adjusting spacer 9. The height adjusting spacer 9 is inserted between the ceramic substrate 2 and the divided lens block 5 in order to adjust the distance between the optical semiconductor element 3 and the lens 7 for the optical semiconductor element.

図4に示されるように、発光側レンズブロック5a及び受光側レンズブロック5bは、それぞれ個別の高さ調整用スペーサ9a,9bを介してセラミック基板2に取り付けるとよい。これにより、発光素子3aと対発光素子用レンズ7aとの距離及び受光素子3bと対受光素子用レンズ7bとの距離が個別に調整できる。   As shown in FIG. 4, the light emitting side lens block 5a and the light receiving side lens block 5b are preferably attached to the ceramic substrate 2 via individual height adjusting spacers 9a and 9b. Thereby, the distance between the light emitting element 3a and the light emitting element lens 7a and the distance between the light receiving element 3b and the light receiving element lens 7b can be individually adjusted.

高さ調整用スペーサ9は、セラミック又は分割レンズブロック5と同じ樹脂で形成するとよい。高さ調整用スペーサ9をセラミックで形成するときは、温度膨張係数がセラミック基板2と同じになるので、高さ調整用スペーサ9とセラミック基板2の伸びの大きさは温度によらず一致する。よって、高さ調整用スペーサ9は発光側レンズブロック5aを載せる部分と受光側レンズブロック5bを載せる部分が一体(つまり、分割されていない構造)であってもよい。   The height adjusting spacer 9 may be formed of ceramic or the same resin as that of the divided lens block 5. When the height adjusting spacer 9 is formed of ceramic, the temperature expansion coefficient is the same as that of the ceramic substrate 2, and therefore the height of the height adjusting spacer 9 and the ceramic substrate 2 are equal regardless of the temperature. Accordingly, the height adjusting spacer 9 may be integrated (that is, not divided) with the portion on which the light emitting side lens block 5a is placed and the portion on which the light receiving side lens block 5b is placed.

高さ調整用スペーサ9を分割レンズブロック5と同じ樹脂で形成するときは、温度膨張係数が分割レンズブロック5と同じで、セラミック基板2と相違することになるので、発光側レンズブロック5aを載せる部分と受光側レンズブロック5bを載せる部分を個別に分けるとよい。このとき、受光側レンズブロック5bとその高さ調整用スペーサ9bを一体形成し、発光側レンズブロック5aとその高さ調整用スペーサ9aを一体形成することができる。これによって、高さ調整が不要となるので、製造が容易となる。   When the height adjusting spacer 9 is formed of the same resin as that of the divided lens block 5, the temperature expansion coefficient is the same as that of the divided lens block 5 and is different from that of the ceramic substrate 2. Therefore, the light emitting side lens block 5a is mounted. The part and the part on which the light receiving side lens block 5b is placed may be divided separately. At this time, the light receiving side lens block 5b and its height adjusting spacer 9b can be integrally formed, and the light emitting side lens block 5a and its height adjusting spacer 9a can be integrally formed. This eliminates the need for height adjustment and facilitates manufacturing.

次に、本発明の他の実施形態を図5により説明する。   Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図5に示されるように、本発明に係る光通信モジュール11は、セラミック基板2の複数箇所に実装され上記セラミック基板2に垂直な光軸を有する光半導体素子3と、各光半導体素子3の光軸上に共通の反射光軸を有する反射面4が形成されたレンズブロック12と、該レンズブロック12の上記セラミック基板2と反対側面に形成された割り溝13とを備えたものである。   As shown in FIG. 5, the optical communication module 11 according to the present invention includes an optical semiconductor element 3 mounted at a plurality of locations on a ceramic substrate 2 and having an optical axis perpendicular to the ceramic substrate 2, and each optical semiconductor element 3. The lens block 12 is provided with a reflection surface 4 having a common reflection optical axis on the optical axis, and a split groove 13 formed on the side surface of the lens block 12 opposite to the ceramic substrate 2.

セラミック基板2及び光半導体素子3については、図1のものと同じであるので、説明は省略し、レンズブロック12とその割り溝13について説明する。   Since the ceramic substrate 2 and the optical semiconductor element 3 are the same as those in FIG. 1, the description is omitted, and the lens block 12 and its dividing groove 13 will be described.

レンズブロック12は、図1のものと異なり、発光側と受光側が一体になっている。しかし、図6のものとも異なり、割り溝13を有する。割り溝13は、レンズブロック12を発光側と受光側を完全に分割するのではなく、セラミック基板2とは反対側の面のみを分割し、セラミック基板2に臨む底面では一体に繋がるようにしたものである。   Unlike the lens block 12 shown in FIG. 1, the light emitting side and the light receiving side are integrated. However, unlike the structure shown in FIG. The split groove 13 does not completely divide the light emitting side and the light receiving side of the lens block 12, but divides only the surface opposite to the ceramic substrate 2 so as to be integrally connected on the bottom surface facing the ceramic substrate 2. Is.

割り溝13を金型を用いてレンズブロック12に一体に形成する場合、型くずれなどを防止するため、割り溝13の光軸方向の幅は0.5mm以上にする。   When the dividing groove 13 is formed integrally with the lens block 12 using a mold, the width of the dividing groove 13 in the optical axis direction is set to 0.5 mm or more in order to prevent mold deformation.

温度上昇により、セラミック基板2とレンズブロック12とが膨張するとき、温度膨張係数の違いにより、セラミック基板2よりレンズブロック12のほうが大きく膨張する。図3に示したようにセラミック基板2とレンズブロック12は高さ調整用スペーサ9を介して固定されているので、レンズブロック12の底面には縮む方向に力が働く。   When the ceramic substrate 2 and the lens block 12 expand due to the temperature rise, the lens block 12 expands more than the ceramic substrate 2 due to the difference in temperature expansion coefficient. As shown in FIG. 3, since the ceramic substrate 2 and the lens block 12 are fixed via the height adjusting spacer 9, a force acts on the bottom surface of the lens block 12 in a contracting direction.

このとき、発光素子3aの光軸が対発光素子用レンズ7aの光軸に一致している状態と、受光素子3bの光軸が対受光素子用レンズ7bの光軸に一致している状態が維持される。よって、光半導体素子3と対光半導体素子用レンズ7のずれによる通信の障害は回避される。   At this time, the state in which the optical axis of the light emitting element 3a coincides with the optical axis of the lens 7a for the light emitting element and the state in which the optical axis of the light receiving element 3b coincides with the optical axis of the lens 7b for the light receiving element. Maintained. Therefore, a communication failure due to a shift between the optical semiconductor element 3 and the lens 7 for the optical semiconductor element is avoided.

セラミック基板2のほうがレンズブロック12よりも剛性が大きいので、膨張差によって発生する変形は主にレンズブロック12で発生する。もし、割り溝13がなければ、レンズブロック12は大きく膨張するのに対しセラミック基板2の膨張は小さいため、セラミック基板2上に実装したレンズブロック12に対して圧縮応力が加わる。このため、レンズブロック12が本来あるべき形状から全体的にアンバランスに縮むので、光軸が所定のルートを通らなくなってしまう。しかし、割り溝13があれば、割り溝13の底部の薄肉部14に力が集中し、薄肉部14のみが歪むので、レンズブロック12全体としては、歪みを少なくすることができる。これはレンズブロック12の薄肉部14を限りなく薄くすることを考えると、レンズブロック12が2つに分割されている構造に近づくことから明らかである。従って、レンズブロック12の光軸の変位量を小さくすることができる。   Since the ceramic substrate 2 has higher rigidity than the lens block 12, deformation caused by the expansion difference mainly occurs in the lens block 12. If the split groove 13 is not provided, the lens block 12 expands greatly, while the expansion of the ceramic substrate 2 is small. Therefore, compressive stress is applied to the lens block 12 mounted on the ceramic substrate 2. For this reason, since the lens block 12 is shrunk to an unbalance from the original shape, the optical axis does not pass through a predetermined route. However, if there is the split groove 13, the force concentrates on the thin portion 14 at the bottom of the split groove 13, and only the thin portion 14 is distorted, so that the distortion of the lens block 12 as a whole can be reduced. This is obvious from the fact that the lens block 12 is divided into two when considering that the thin portion 14 of the lens block 12 is made extremely thin. Therefore, the amount of displacement of the optical axis of the lens block 12 can be reduced.

なお、このレンズブロック12の薄肉部14は、金型で形成することを考え、レンズブロック12の薄肉部14の薄さの限界は50μmである。また、レンズブロック12の薄肉部14は、上記したように厚くなる(つまり、割り溝13の高さ方向が低くなる)とレンズブロック12に加わる応力が大きくなるため、可能な限りレンズブロック12の薄肉部14は薄い方がよく、レンズブロック12の高さh(図5参照)の1/10以下にすることが望ましい。本実施の形態では、レンズブロック12の薄肉部14の厚さは50μmとした。   Considering that the thin portion 14 of the lens block 12 is formed by a mold, the thinness limit of the thin portion 14 of the lens block 12 is 50 μm. Further, when the thin portion 14 of the lens block 12 becomes thick as described above (that is, when the height direction of the split groove 13 is reduced), the stress applied to the lens block 12 is increased. The thin portion 14 is preferably thin, and is desirably 1/10 or less of the height h of the lens block 12 (see FIG. 5). In the present embodiment, the thickness of the thin portion 14 of the lens block 12 is 50 μm.

本発明の一実施形態を示す光通信モジュールの側断面図である。It is a sectional side view of the optical communication module which shows one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態を示す光通信モジュールの側断面図である。It is a sectional side view of the optical communication module which shows one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態を示す光通信モジュールの正面図である。It is a front view of the optical communication module which shows one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態を示す光通信モジュールの斜視図である。It is a perspective view of the optical communication module which shows one Embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態を示す光通信モジュールの側断面図である。It is a sectional side view of the optical communication module which shows other embodiment of this invention. 本発明者が検討中の光通信モジュールの側断面図である。It is a sectional side view of the optical communication module which this inventor is examining. スポットサイズと受光径の関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between a spot size and a light-receiving diameter. スポットサイズを説明する図である。It is a figure explaining spot size.

符号の説明Explanation of symbols

1 光通信モジュール
2 セラミック基板
3 光半導体素子
4 反射面
5 分割レンズブロック
6 隙間
7 対光半導体素子用レンズ
8 充填材
9 高さ調整用スペーサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical communication module 2 Ceramic substrate 3 Optical semiconductor element 4 Reflecting surface 5 Divided lens block 6 Gap 7 Lens for optical semiconductor element 8 Filler 9 Height adjustment spacer

Claims (5)

セラミック基板の複数箇所に実装され上記セラミック基板表面に垂直な光軸を有する光半導体素子と、
各光半導体素子の光軸上に共通の反射光軸を有する反射面が形成された分割レンズブロックと、
各分割レンズブロック間を上記反射光軸方向に隔てる隙間とを備え
上記分割レンズブロックは、それぞれ上記セラミック基板に取り付けられていることを特徴とする光通信モジュール。
An optical semiconductor element mounted on a plurality of locations on a ceramic substrate and having an optical axis perpendicular to the surface of the ceramic substrate;
A split lens block in which a reflective surface having a common reflected optical axis is formed on the optical axis of each optical semiconductor element;
A gap separating each of the divided lens blocks in the direction of the reflected optical axis ,
An optical communication module , wherein each of the divided lens blocks is attached to the ceramic substrate .
上記分割レンズブロックは、それぞれ上記隙間に臨む面が上記反射光軸に対して直角より傾斜していることを特徴とする請求項1記載の光通信モジュール。 2. The optical communication module according to claim 1 , wherein each of the divided lens blocks has a surface facing the gap that is inclined at a right angle with respect to the reflected optical axis. 上記隙間に、上記分割レンズブロックより軟らかく、空気に比べて上記分割レンズブロックに屈折率が近い充填材が充填されていることを特徴とする請求項1又は2記載の光通信モジュール。   3. The optical communication module according to claim 1, wherein the gap is filled with a filler that is softer than the divided lens block and has a refractive index close to that of the divided lens block compared to air. 上記分割レンズブロックは、それぞれ個別の高さ調整用スペーサを介して上記セラミック基板に取り付けられていることを特徴とする請求項1〜3いずれか記載の光通信モジュール。   The optical communication module according to claim 1, wherein each of the divided lens blocks is attached to the ceramic substrate via an individual height adjusting spacer. セラミック基板の複数箇所に実装され上記セラミック基板に垂直な光軸を有する光半導体素子と、
各光半導体素子の光軸上に共通の反射光軸を有する反射面が形成されたレンズブロックと、
該レンズブロックの上記セラミック基板と反対側面に形成された割り溝とを備え
上記レンズブロックは、上記セラミック基板に取り付けられていることを特徴とする光通信モジュール。
An optical semiconductor element mounted at a plurality of locations on the ceramic substrate and having an optical axis perpendicular to the ceramic substrate;
A lens block in which a reflection surface having a common reflection optical axis is formed on the optical axis of each optical semiconductor element;
A split groove formed on the side opposite to the ceramic substrate of the lens block ,
The optical communication module , wherein the lens block is attached to the ceramic substrate .
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