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    本發明之課題在於係提供一種能謀求有效減少回光，並且能確保光學性能、製造效率化及低成本之光插座及具備它之光模組。本發明之解決手段在於光纖安裝部5、光電轉換裝置安裝部3’及透鏡2係以透光性樹脂材料而一體形成，光纖安裝部5係形成為與透鏡2的光軸OA呈同心狀，光電轉換裝置安裝部3’中之光電轉換裝置8的抵接面3a’，係相對於形成與光軸OA垂直之平面而言呈傾斜而形成，光電轉換裝置8為使得朝向光電轉換裝置安裝部3’的抵接面9a平行於受光元件10的受光面而安裝者。
    公开号:TW201303403A
    申请号:TW101119798
    申请日:2012-06-01
    公开日:2013-01-16
    发明作者:Kazutaka Shibuya
    申请人:Enplas Corp；
    IPC主号:G02B6-00
    专利说明:
    光插座及具備它之光模組
    本發明係有關於一種光插座及具備它之光模組，且特別有關於一種非常適用於使光纖的端部與光電轉換裝置的受光元件予以光學性結合之光插座及具備它之光模組。
    自先前以來，在使用光纖之光通訊中，係使用被稱做光插座之光模組構件，前述光插座係作成被保持在筒狀金屬環內之光纖的端部與金屬環一齊被插入固定，而且安裝有具有光電轉換元件之光電轉換裝置。而且如此一來，組裝有光電轉換裝置及光纖之光插座，係使光電轉換元件與光纖的端部予以光學性結合。
    在此，圖10係表示此種光插座1的一例者，此光插座1係例如將PEI(聚醚)、PC(聚碳酸酯)、PES(聚醚碸)、COP(環烯烴聚合物)或PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)等透光性樹脂射出成形而一體形成的。
    如圖10所示，光插座1在縱向中之約略中央位置具有透鏡2，前述透鏡2在這些光軸OA方向中之一邊(圖10中之下方)的面2a為凸面，在另一邊(圖10中之上方)的面2b為平面，而形成平凸透鏡。
    又，如圖10所示，光插座1具有自透鏡2徑向中之外側位置，往光軸OA方向中之一邊(圖10中之下方)延伸之光電轉換裝置安裝部3。前述光電轉換裝置安裝部3的內周面係形成與光軸OA同心之圓筒形狀的筒狀。但是，如圖10所示，在光電轉換裝置安裝部3穿設有穿孔4，穿孔4係用於在使用接著劑(熱硬化性樹脂等)使光電轉換裝置固定在光電轉換裝置安裝部3時，使產生自接著劑之氣體逃到外部。
    而且，如圖10所示，光插座1具有自透鏡2徑向中之外側位置，往光軸OA方向中之光電轉換裝置安裝部3相反方向延伸之光纖安裝部5。前述光纖安裝部5的內周面係形成與光軸OA同心之大略圓筒形狀的筒狀。
    接著，圖11係顯示接收訊號用光模組7，作為具有這種光插座1之光模組的一例。
    亦即，如圖11所示，光模組7係在光插座1的光電轉換裝置安裝部3，安裝有具有光收訊功能之CAN封裝型光電轉換裝置8。更具體說來，如圖11所示，光電轉換裝置8由圓板狀柄體(stem)9、搭載於柄體9之光檢測器(PD)等受光元件10、在配置成覆蓋受光元件10之頂部具有窗部之蓋體11、及流過對應受光元件10受光結果(光電轉換)之電訊號之導線12所構成。
    又，如圖11所示，光模組7係在光纖安裝部5裝卸自如地安裝有光纖15及保持光纖15之金屬環17。
    在這種接收訊號用光模組7中，包含自發訊側裝置(半導體雷射LD等)發出之發訊資訊之光線，透過光纖15被傳送，以自光纖15的端部(端面)15a朝向透鏡2射出。而且，朝向前述透鏡2射出之光線，在透鏡2中收斂而朝向光電轉換裝置8射出後，以光電轉換裝置8的受光元件10受光。如此一來，使得光纖15的端部15a與受光元件10予以光學性結合。
    而且，在這種接收訊號用光模組7中，受光元件10的受光面係以聚矽氧等形成，所以如圖12所示，自光纖15的端部15a射出之光線(圖12虛線部)，在受光元件10的受光面中被反射，藉此，有作為回光(圖12假想線)而回到光線15的端部15a之問題。這種回光係尤其在使用單模方式之光纖15時，有成為雜訊而施加不良影響在發訊側裝置之光輸出特性之虞。
    為減少這種問題，有考慮到例如如圖13所示，在使光電轉換裝置8相對於透鏡2的光軸OA而言呈傾斜之狀態下，安裝到光電轉換裝置安裝部3，藉此控制受光元件10受光面中之光線的反射方向，朝向能抑制反射光往光纖15的端部15a入射(入射光量)之方向(盡可能遠離端部15a之方向)。
    又，除此之外，迄今也已有用於減少回光問題之種種提案。
    例如在專利文獻1中，提案有藉使用傾斜組裝PD晶片之光電轉換裝置，抑制來自PD晶片之反射光成為回光。
    又，在專利文獻2中，提案有在使光纖的端部之光軸相對於透鏡光軸而言成傾斜之狀態下，安裝光纖的端部，藉此抑制PD的反射光在透過透鏡後成為回光。 先行技術文獻 專利文獻
    專利文獻1：日本特開2009-258365號公報
    專利文獻2：日本特開2008-83282號公報
    但是，圖13之構成係光電轉換裝置8中之光電轉換裝置安裝部3的抵接面(圖13中之柄體9上表面)，相對於光電轉換裝置安裝部3中之光電轉換裝置8的抵接面(圖13中之下端面3a)而言呈成傾斜狀態，所以光電轉換裝置8無法透過接著劑18而與光電轉換裝置安裝部3穩定地抵接，正確的調心作業(使受光元件10受光面的中心點，對合到透鏡2的光軸OA上之作業，以下相同)也很困難。亦即，圖13之構成有無法簡便且高精度地進行光電轉換裝置8安裝之問題點。
    又，記載於專利文獻1之構成係不得不用PD晶片傾斜之特殊光電轉換裝置(客製品)，所以，有成本變高之問題點。
    而且，記載於專利文獻2之構成，係必須傾斜保持光纖之外，不得不使光插座的保持光纖之部分，與保持透鏡及光電轉換裝置之部分個別製造。因為即使使兩部分使用模具一體成形，保持光纖之部分會傾斜，所以，用於確保脫膜之模具設計非常困難。亦即，記載於專利文獻2之構成，有無法簡便且廉價地製造光插座之問題點。而且，不僅如此，記載於專利文獻2之構成，係在傾斜保持光纖之構成上，隨著溫度變化而光插座會尺寸變化(線膨脹)，藉此，有相對於受光元件而言，光纖光線之結合效率變化較大之光學性能上之問題點。
    在此，本發明係鑑於這種問題點所研發出者，其目的在於提供一種能有效減少回光，而且能謀求確保光學性能、製造效率化及低成本化之光插座及具備它之光模組。
    為達成上述目的，本發明專利申請範圍第1項之光插座之特徵在於具備：光纖安裝部，其呈筒狀且用於安裝光纖的端部；光電轉換裝置安裝部，其呈筒狀且用於在抵接具有受光元件之光電轉換裝置之狀態下進行安裝；透鏡，其用於使前述光纖的端部與前述受光元件予以光學性結合，其中前述光纖安裝部、前述光電轉換裝置安裝部及前述透鏡，係以透光性樹脂材料而一體形成；前述光纖安裝部係形成為與前述透鏡之光軸呈同心狀；前述光電轉換裝置安裝部中之前述光電轉換裝置的抵接面係形成為：相對於與前述透鏡光軸垂直之平面而言呈傾斜；安裝有朝向前述光電轉換裝置安裝部的抵接面為平行於前述受光元件的受光面者之前述光電轉換裝置。
    而且，當使用專利申請範圍第1項之發明時，使光電轉換裝置安裝部中之光電轉換裝置的抵接面，相對於形成與透鏡光軸垂直之平面而言呈傾斜而形成，藉此，能使用泛用性光電轉換裝置，也能有效減少受光元件受光面中之反射光成為回光，而且光電轉換裝置安裝部係與透鏡的光軸同心，藉此，能自然地使用樹脂材料一體成形，而且能確保光學性能對於溫度變化的穩定性，而且藉穩定地抵接光電轉換裝置安裝部的抵接面與光電轉換裝置的抵接面，能簡便且高精度地安裝光電轉換裝置。
    又，申請專利範圍第2項光插座之特徵，係在申請專利範圍第1項中，而且前述光電轉換裝置安裝部中之前述光電轉換裝置的抵接面，係前述光電轉換裝置安裝部中之前述光電轉換裝置側之端面。
    而且，當使用申請專利範圍第2項之發明時，能適當對應外周比光電轉換裝置安裝部還要大之光電轉換裝置之安裝。
    而且，申請專利範圍第3項光插座之特徵，係在申請專利範圍第1項中，而且前述光電轉換裝置安裝部中之前述光電轉換裝置的抵接面，係位於在徑向上比前述光電轉換裝置安裝部中之前述光電轉換裝置側的端面還要內側之位置中，相對於前述端面而言為凹入前述透鏡側之凹入面。
    而且，當使用申請專利範圍第3項之發明時，能適當對應外周比光電轉換裝置安裝部還要小之光電轉換裝置之安裝。
    又，申請專利範圍第4項光模組之特徵，係具備：如申請專利範圍第1至3項中任一項之光插座；如申請專利範圍第1項之光纖；及如申請專利範圍第1項之光電轉換裝置。
    而且，當使用申請專利範圍第4項之發明時，能使用泛用性光電轉換裝置，也能有效減少受光元件的受光面中之反射光成為回光，而且自然地使用樹脂材料進行光插座的一體成形，並且能確保光學性能對於溫度變化的穩定性，進而能簡便且高精度地安裝光電轉換裝置。
    而且，申請專利範圍第5項光模組之特徵，係在申請專利範圍第4項中，前述光纖係單模光纖。
    而且，當使用申請專利範圍第5項之發明時，與使用多模光纖之情形相比較下，減少回光之效果很顯著。
    依據本發明，能有效減少回光，而且能謀求確保光學性能、製造效率化及低成本化。(第1實施形態)
    以下，參照圖1及圖2說明本發明之第1實施形態。
    但是，關於基本構成與先前者相同或類似之處，係使用相同編號做說明。
    如圖1所示，本實施形態之光插座20，與先前之光插座1相同地，透鏡2、光電轉換裝置安裝部3’及光纖安裝部5之構成，係使用透光性之樹脂材料一體形成。又，本實施形態之光插座20係與記載於專利文獻2之構成不同，光纖安裝部5形成為與透鏡2的光軸OA同心，所以，能使用模具自然地一體成形。模具也可以使用例如具有形成有光纖安裝部5的內周面與上端面及透鏡2平面2b之形狀轉印面之上模(例如可動模具)、形成有光電轉換裝置安裝部3’的內周面與下端面及透鏡2凸面2a之形狀轉印面之下模(例如固定模具)、及形成有光插座20外周面之形狀轉印面，在包含光軸OA之假想平面上，具有分模線之分裂模具之射出成形模具。在此情形下，分裂模具也可以由用於成形光插座20外周面中之圖1左半部之左側滑動模具、用於成形光插座20外周面中之圖1右半部之右側滑動模具、及用於成形分別具備在各滑動模具上之穿孔4之銷所構成。
    又，在圖10所示之先前構成中，作為光電轉換裝置安裝部3中之光電轉換裝置8抵接面之下端面3a，雖然形成為相對於與透鏡2光軸OA垂直之假想平面而言呈平行，但是，本實施形態之光插座20係與這種先前構成不同。
    亦即，如圖1所示，在本實施形態中，作為光電轉換裝置安裝部3’中之光電轉換裝置8抵接面之光電轉換裝置安裝部3’的下端面3a’係形成為：相對於與透鏡2光軸OA垂直之假想平面S而言呈傾斜。更具體說來，光電轉換裝置安裝部3’的下端面3a’係呈包圍光軸OA之輪帶狀，而且在整個圓周中，被配置在相對於與透鏡2光軸OA垂直之假想平面S而言，具有既定傾斜角度之一個假想平面S’上(同一平面上)。
    而且，這種本實施形態之光插座20，如圖2所示，藉安裝光纖15到光纖安裝部5，與安裝光電轉換裝置8到光電轉換裝置安裝部3’，構成本實施形態中之光模組21。
    而且，光電轉換裝置8為使得作為對光電轉換裝置安裝部3’的抵接面之柄體9的上端面9a，平行於受光元件10的受光面而成者，這種光電轉換裝置8係與記載於專利文獻1之構成不同，可以作為泛用品(既存品)而較便宜獲得。光電轉換裝置8之安裝，具體說來，係藉使光電轉換裝置8的受光元件10及蓋體11，插入以光電轉換裝置安裝部3’包圍之空間內，以使光電轉換裝置8的抵接面9a，夾著接著劑18(例如熱硬化性樹脂)以抵接在光電轉換裝置安裝部3’的抵接面3a’，在上述調心作業後，硬化(例如熱硬化)接著劑18以進行。
    如圖2所示，本實施形態之光模組21係受光元件10的受光面不正對透鏡2的凸面2a，具有既定之傾斜。因此，自透鏡2朝向受光元件10射出之光線(以光纖15自發訊側傳送之光線)，即使在受光面中被反射，前述反射光之反射方向也可被控制成會盡可能抑制反射光往光纖15端部15a入射。藉此，能有效減少受光元件10受光面中之反射光成為回光。
    在此，於圖3~圖5中，係表示相對於與透鏡2的光軸OA垂直之假想平面S而言，受光元件10受光面之傾斜(亦即，抵接面3a’之傾斜)分別為2度、4度及6度時，來自光纖15的端部15a之出射光光路。而且，圖3~圖5中之虛線係表示來自光纖15端部15a之出射光(但是，到達受光元件10的受光面之前之階段者)，又，在上述各圖中之假想線係表示受光元件10受光面中之出射光的反射光。如圖3~圖5所示，為減少回光，可說最好是受光元件10受光面之傾斜較大者。但是，另外，不希望因受光面之傾斜，而使光對於受光面的光結合效率惡化。針對此點，在本實施形態之構成中，當針對受光元件10受光面之傾斜與光結合效率之相關關係進行模擬時，能獲得圖6所示之模擬結果。而且，圖6中之橫軸係相對於與透鏡2的光軸OA垂直之假想平面S而言，作為受光元件10之光檢測器的受光面傾斜(度)，縱軸係相對於光檢測器的受光面而言之光裝置的出射光結合效率(dB)。又，在圖6之模擬中，光裝置使用NA為0.14，核心直徑為Φ0.01mm者，而且光檢測器使用受光面為Φ0.05mm者。如圖6所示，當使用本實施形態時，可知即使受光面傾斜30度，也可以獲得充分的結合效率(-0.52 dB)。這種模擬結果經推測係因為光纖15的端部15a與透鏡2被配置為同軸狀。
    而且，在圖10所示之先前光插座1中，如圖13所示，藉在傾斜受光元件10受光面之狀態下安裝，雖然能防止產生回光，但是，已經敘述過在此情形下，光電轉換裝置8很難做高精度的安裝。
    因此，當使用本實施形態時，能使用泛用性光電轉換裝置8，而且能有效防止受光元件10的受光面中之反射光成為回光。又，藉光電轉換裝置安裝部3’係與透鏡2的光軸OA同心，能自然地使用樹脂材料一體成形光插座20，並且能確保光學性能對於溫度變化的穩定性。而且，藉由穩定地抵接光電轉換裝置安裝部3’的抵接面3a’與光電轉換裝置8的抵接面9a，能簡便且高精度地安裝光電轉換裝置8。在此，如圖6所示，當使用本實施形態時，關於受光元件10受光面之傾斜，可說直到某程度之角度(至少30度)為止皆能確保光學性能上之穩定性。但是，圖6之模擬結果係以上述調心作業被正確進行為前提，所以，使抵接面3a’、9a彼此夾著接著劑18而穩定地抵接，再進行正確的調心作業之後，高精度安裝光電轉換裝置8到光電轉換裝置安裝部3’中之期望安裝位置，在確保光學性能上是非常重要的要素。尤其，在本實施形態中，能適當對應外周比光電轉換裝置安裝部3’還要大之光電轉換裝置8之安裝。
    除此之外，本實施形態中之光插座20，相對於圖10所示之先前光插座1之成形模具而言，有時也可以使用用於形成抵接面3a’的形狀轉印面之施加過輕微加工者。在這種情形下，藉活用既存之成形模具，更能謀求削減成本。
    而且，上述以外之構成，基本上係與圖10及圖11所示者相同，故省略詳細說明。 (第2實施形態)
    接著，針對本發明之第2實施形態，以與第1實施形態之差異為中心，參照圖7及圖8做說明。
    如圖7所示，在本實施形態中之光插座24，係光電轉換裝置安裝部3”中之光電轉換裝置8的抵接面，是相對於與透鏡2的光軸OA垂直之假想平面S而言呈傾斜而形成之點上，係與第1實施形態相同。
    但是，在本實施形態中，如圖7所示，光電轉換裝置安裝部3”中之抵接面，並非光電轉換裝置安裝部3”的下端面3a”，其係位於在徑向上比下端面3a”還要內側之位置中，相對於下端面3a”而言凹入透鏡2側之凹入面3b。
    圖8係表示具有這種本實施形態光插座24之光模組25。
    如圖8所示，在本實施形態中，於抵接光電轉換裝置安裝部3”中之抵接面3b，與光電轉換裝置8中之抵接面9a之狀態下，簡便且穩定地安裝光電轉換裝置8到光電轉換裝置安裝部3”，藉此，能使受光元件10的受光面相對於透鏡2而言呈傾斜。
    因此，在本實施形態中，也能發揮與第1實施形態相同的作用。尤其，在本實施形態中，能適當對應外周比光電轉換裝置安裝部3”還要小之光電轉換裝置8之安裝。
    而且，本發明並不侷限於上述實施形態，在不損本發明特徵之限度中，可做種種變更。
    例如，本發明並不侷限於CAN封裝型之光電轉換裝置8，如圖9所示，也可以有效適用在半導體基板27表面組裝有受光元件10之基板組裝型光電轉換裝置28。
    1‧‧‧光插座
    2‧‧‧透鏡
    2a‧‧‧透鏡2的凸面
    2b‧‧‧透鏡2的平面
    3‧‧‧光電轉換裝置安裝部
    3’、3”‧‧‧光電轉換裝置安裝部
    3a’、3a”‧‧‧抵接面
    3b‧‧‧凹入面
    4‧‧‧穿孔
    5‧‧‧光纖安裝部
    7‧‧‧光模組
    8‧‧‧光電轉換裝置
    9‧‧‧柄體
    9a‧‧‧抵接面
    10‧‧‧受光元件
    11‧‧‧蓋體
    12‧‧‧電訊號之導線
    15‧‧‧光纖
    15a‧‧‧光纖15的端部
    17‧‧‧金屬環
    18‧‧‧接著劑
    20‧‧‧光插座
    21‧‧‧光模組
    24‧‧‧光插座
    27‧‧‧半導體基板
    28‧‧‧基板組裝型光電轉換裝置
    OA‧‧‧透鏡2的光軸
    S、S’‧‧‧假想平面
    圖1係表示本發明光插座第1實施形態之縱剖面圖。
    圖2係表示本發明光模組第1實施形態之縱剖面圖。
    圖3係在本發明光模組第1實施形態中，表示受光元件受光面之傾斜為2度時，光纖光線之光路之示意圖。
    圖4係在本發明光模組第1實施形態中，表示受光元件受光面之傾斜為4度時，光纖光線之光路之示意圖。
    圖5係在本發明光模組第1實施形態中，表示受光元件受光面之傾斜為6度時，光纖光線之光路之示意圖。
    圖6係本發明光模組第1實施形態中，表示受光元件受光面之傾斜與光結合效率之相關關係模擬結果之曲線圖。
    圖7係表示本發明光插座第2實施形態之縱剖面圖。
    圖8係表示本發明光模組第2實施形態之縱剖面圖。
    圖9係表示光模組變形例之縱剖面圖。
    圖10係表示先前光插座構成例之縱剖面圖。
    圖11係表示先前光模組構成例之縱剖面圖。
    圖12係用於說明先前問題點之第1說明圖。
    圖13係用於說明先前問題點之第2說明圖。
    2‧‧‧透鏡
    2a‧‧‧透鏡2的凸面
    2b‧‧‧透鏡2的平面
    3’‧‧‧光電轉換裝置安裝部
    3a’‧‧‧抵接面
    4‧‧‧穿孔
    5‧‧‧光纖安裝部
    20‧‧‧光插座
    OA‧‧‧透鏡2的光軸
    S、S’‧‧‧假想平面
    权利要求:
    Claims (5)
    [1] 一種光插座，其特徵在於具備：光纖安裝部，其呈筒狀且用於安裝光纖的端部；光電轉換裝置安裝部，其呈筒狀且用於在抵接具有受光元件之光電轉換裝置之狀態下進行安裝；透鏡，其用於使前述光纖的端部與前述受光元件予以光學性結合，其中前述光纖安裝部、前述光電轉換裝置安裝部及前述透鏡，係以透光性樹脂材料而一體形成；前述光纖安裝部係形成為與前述透鏡之光軸呈同心狀；前述光電轉換裝置安裝部中之前述光電轉換裝置的抵接面係形成為：相對於與前述透鏡光軸垂直之平面而言呈傾斜；安裝有朝向前述光電轉換裝置安裝部的抵接面為平行於前述受光元件的受光面者之前述光電轉換裝置。
    [2] 如申請專利範圍第1項之光插座，其中前述光電轉換裝置安裝部中之前述光電轉換裝置的抵接面，係前述光電轉換裝置安裝部中之前述光電轉換裝置側之端面。
    [3] 如申請專利範圍第1項之光插座，其中前述光電轉換裝置安裝部中之前述光電轉換裝置的抵接面，係位於在徑向上比前述光電轉換裝置安裝部中之前述光電轉換裝置側之端面還要內側之位置中，相對於前述端面而言為凹入前述透鏡側之凹入面。
    [4] 一種光模組，其特徵係具備：如申請專利範圍第1至3項中任一項之光插座；如申請專利範圍第1項之光纖；及如申請專利範圍第1項之光電轉換裝置。
    [5] 如申請專利範圍第4項之光模組，其中前述光纖係單模光纖。
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    法律状态:
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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