光通信用透鏡及光通信模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在光通信等中使用的、例如將來自半導體激光器等光學元件的光與光纖或受光元件耦合的光通信用透鏡及光通信模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]在光通信等中，為了在半導體激光器或受光元件與光纖之間有效地進行光耦合，使用光耦合用透鏡。然而，在現(xiàn)有的光耦合用透鏡中，主要廣泛使用由不銹鋼制腳部支承玻璃透鏡的結(jié)構(gòu)?？墒?，具有非球面的玻璃透鏡通常價格高，此外，由于經(jīng)過與原材料不同的腳部進行組裝的工序而存在導致成本顯著增高的問題。于是，如專利文獻I所示，正在開發(fā)高精度的非球面成型簡單且能夠大量生產(chǎn)的塑料制的腳部一體型透鏡。
[0003]在專利文獻I所示的結(jié)構(gòu)中，一體地形成光傳輸路徑安裝用圓筒部、光電元件安裝用圓筒部及連接上述圓筒部的壁部，透鏡與光電元件對置，以具有凸面的方式一體地形成在壁部上。在此，在通過注塑成型等形成上述結(jié)構(gòu)的情況下，原材料冷卻時厚壁部的收縮在維持形狀精度方面容易成為障礙。于是，在專利文獻I中，以圍繞透鏡的方式形成凹部。因為該凹部作為減薄部發(fā)揮作用，所以能夠減輕由于成型收縮薄壁部被厚壁部牽拉而不均勻地變形的程度。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:(日本)特開2007-183565號公報
[0007]專利文獻2:(日本)特開平08-286016號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明所要解決的課題
[0009]然而，在專利文獻I的腳部一體型透鏡中，因為使光傳輸路徑安裝用圓筒部、光電元件安裝用圓筒部及透鏡一體成型，所以能夠精確地確保這些部件的同軸度，但存在在將該腳部一體型透鏡安裝在發(fā)光元件或受光元件與光纖之間而出現(xiàn)了錯位的情況下如何進行調(diào)整的問題。為了調(diào)整錯位，優(yōu)選將光傳輸路徑安裝用圓筒部與光電元件安裝用圓筒部分開而構(gòu)成能夠在光軸正交方向上位移的結(jié)構(gòu)。透鏡只要設(shè)在一個圓筒部上即可。這樣雖改良了專利文獻I的腳部一體型透鏡，但也存在如下所述的問題。
[0010]專利文獻I所示的腳部一體型透鏡因為原本在內(nèi)部配置發(fā)光元件或受光元件，所以具有相對于直徑長度較長的圓筒部(以下稱為腳部)。但是，如果使腳部相對較長，則成型時的脫模性變差，在脫模時可能導致破損、變形。作為其對策，為了確保腳部的強度，考慮增加腳部的厚度，而且為了提高脫模性，考慮對腳部設(shè)置起模斜度。然而，如果增加腳部的厚度，則由于與配置在內(nèi)部的發(fā)光元件或受光元件的干涉、光軸正交方向的調(diào)整余量的減小、涂布在腳部端面上的粘接劑的溢出，容易導致內(nèi)部部件等的污染等。并且，如果考慮到起模斜度而增加腳部根部的厚度，則成型時的收縮的影響波及鏡頭部而容易導致光學性能下降。針對此，如果將腳部的內(nèi)徑固定不變，增加腳部的壁厚或者增加腳部的根部厚度，則隨之腳部的外徑增大，可能與周圍部件發(fā)生干涉。另一方面，如果不改變腳部根部側(cè)的厚度而減薄腳部的前端側(cè)來設(shè)置起模斜度，雖然也可以抑制腳部的外徑，但由此腳部前端的粘接劑涂布面積減小，存在粘接強度降低的問題。
[0011]針對此，在專利文獻2的圖9中公開了一種將腳部形成為錐狀而在成型后能夠容易地取下模具的腳部一體型透鏡。然而，專利文獻2的圖9用來說明在內(nèi)側(cè)面反射的激光成為雜散光噪聲的應該解決的課題，為此，在專利文獻2中提出了使腳部與光軸平行的方案。換言之，在專利文獻2中對在維持腳部的錐狀的狀態(tài)下能夠有效抑制雜散光噪聲的技術(shù)不僅沒有公開也沒有給出啟示。
[0012]本發(fā)明是鑒于上述問題點而提出的，目的在于提供一種光通信用透鏡及使用該透鏡的光通信模塊，能夠進行高精度的光通信且謀求小型化，并且提高成型性及組裝性，結(jié)果能夠謀求大幅降低成本。
[0013]用于解決課題的技術(shù)方案
[0014]第一方面所述的光通信用透鏡為將由光學元件或光纖射出的光束會聚的光通信用透鏡，其特征在于，使用塑料原材料形成，將筒狀的腳部和與所述腳部連接的透鏡部一體地成型而成，所述腳部的內(nèi)周面成為相對于所述透鏡部的光軸傾斜的錐面，所述錐面形成為從所述透鏡部向所述腳部側(cè)的透鏡端面擴展且是非鏡面。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，所述腳部的內(nèi)周面成為相對于所述透鏡部的光軸傾斜的錐面，所述錐面形成為從所述透鏡部向所述腳部側(cè)的透鏡端面擴展，所以能夠提高成型時的脫模性，而且，能夠避免與設(shè)置于腳部內(nèi)部的發(fā)光元件\受光元件等部件的干涉，確保通過向光軸正交方向的位移來進行芯對準的調(diào)整余量，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的光耦合。需要說明的是，如果增大錐面的錐角，則脫模性進一步提高，但是可能因透鏡外徑的增大而導致與周圍部件發(fā)生干涉，或者隨著腳部的薄壁化而導致強度降低、粘接性降低等。于是，在本發(fā)明中，稍微抑制所述錐面的錐角，確保所述腳部的強度、小型化及粘接性，并且，另一方面，通過使所述腳部的內(nèi)周面設(shè)為非鏡面，減少成型時模具與塑料原材料的緊密接觸面積，提高脫模性。而且，因為將所述透鏡部與所述腳部一體成型，并且由于是光通信用透鏡，所述光學元件位于與所述腳部接近的位置，所以向所述透鏡內(nèi)射出的光由于透過所述腳部或發(fā)生反射而可能成為雜散光。特別是，很難預測透過所述腳部的光在所述透鏡內(nèi)如何進行反射而最終成為雜散光的情況，但是，通過使所述腳部的內(nèi)周面設(shè)為非鏡面，能夠有效地抑制透過或反射引起的雜散光噪聲的發(fā)生。在此，“非鏡面”是指不是鏡面的面，鏡面是指根據(jù)日本JIS0601-1976 (表面粗糙度的規(guī)格)，十點平均粗糙度Rz為^ μ m以下的面。而且，“光學元件”包括發(fā)光元件和受光元件。不足0.8 μπι的粗糙度不能適當?shù)匾种齐s散光噪聲，而且將本發(fā)明的透鏡從模具脫模時的脫模性變差。
[0016]第二方面所述的光通信用透鏡的特征在于，在第一方面的基礎(chǔ)上，所述內(nèi)周面相對于所述透鏡部的光軸的錐角為2°以上40°以下。
[0017]如果所述錐角為2°以上，則能夠確保脫模性。另一方面，如果所述錐角為40°以下，則能夠確保所述腳部的強度，既抑制其外徑，又確保內(nèi)部空間，能夠抑制與內(nèi)部部件的干涉，進而能夠確保所述腳部端面的面積，所以通過足夠的粘接面積能夠提高粘接強度。優(yōu)選的是，所述錐角為3°以上10°以下。
[0018]第三方面所述的光通信用透鏡的特征在于，在第一方面或第二方面的基礎(chǔ)上，所述腳部的內(nèi)周面的十點平均粗糙度Rz為1.0 μπι以上50 μm以下。
[0019]如果所述腳部的內(nèi)周面的十點平均粗糙度Rz為1.0 μπι以上，則能夠確保脫模性，而且能夠抑制反射光的雜散光噪聲。另一方面，如果所述腳部的內(nèi)周面的十點平均粗糙度Rz為50 μπι以下，則能夠抑制所述內(nèi)周面的凹凸被卡在模具表面而引起的脫模性的惡化。更加優(yōu)選的是，所述內(nèi)周面的十點平均粗糙度Rz為5.0 μπι以上40 μπι以下。
[0020]第四方面所述的光通信用透鏡的特征在于，在第一方面至第三方面中任一方面的基礎(chǔ)上，所述腳部的長度為Imm以上4mm以下。
[0021]如果所述腳部的長度為Imm以上，則與設(shè)置于所述腳部內(nèi)部的發(fā)光元件、受光元件等發(fā)生干涉的可能性降低，如果所述腳部的長度為4_以下，則能夠確保脫模性，并且能夠控制光通信模塊的全長。特別是目前，因為大量設(shè)置了具有玻璃制透鏡的光通信模塊，所以從將現(xiàn)有的玻璃制透鏡置換為本發(fā)明的透鏡時的整合性等問題出發(fā)，優(yōu)選的是，腳部的長度為4mm以下。
[0022]第五方面所述的光通信用透鏡的特征在于，在第一方面至第四方面中任一方面的基礎(chǔ)上，所述腳部的長度L與所述透鏡的外徑D之比(L/D)為0.2以上2以下。
[0023]如果所述比(L/D)為0.2以上，則與設(shè)置于所述腳部內(nèi)部的發(fā)光元件、受光元件等發(fā)生干涉的可能性降低，如果所述比(L/D)為2以下，則能夠確保脫模性，并且能夠控制光通信模塊的全長。更加優(yōu)選的是，L/D = 0.2?I。需要說明的是，腳部的長度L是指除了光學面以外的透鏡內(nèi)表面中，從距安裝基準面最遠處到安裝基準面的沿光軸方向的距離。
[0024]第六方面所述的光通信用透鏡的特征在于，在第一方面至第四方面中任一方面的基礎(chǔ)上，所述光學元件為LED (Light Emitting D1de:發(fā)光二極管)、LD (Laser D1de:激光二極管)、VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser:垂直腔面發(fā)射激光器)、PD (Photo D1de:光電二極管)。
[0025]第七方面所述的光通信模塊的特征在于，在支承光學元件的基板上組裝第一方面至第六方面中任一方面的光通信用透鏡而成。
[0026]發(fā)明效果
[0027]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供既可進行高精度的光通信，又能夠謀求小型化且提高成型性及組裝性，結(jié)果實現(xiàn)成本大幅降低的光通信用透鏡及使用該透鏡的光通信模塊。
【附圖說明】
[0028]圖1是本實施方式的光通信模塊10的光軸方向剖面圖；
[0029]圖2是表示本實施方式的透鏡的制造工序(a)?(C)的示意圖；
[0030]圖3是比較例的透鏡2(V的剖面圖；
[0031]圖4是實施例的透鏡20的剖面圖。
【具體實施方式】
[0032]下面，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。圖1是本實施方式的光通信模塊10的光軸方向剖面圖。在具有供電用棒狀端子11的圓板狀芯柱12的中央安裝芯片搭載部13，在芯片搭載部13的側(cè)面經(jīng)由散熱片14安裝作為發(fā)電元件的激光芯片15。激光芯片15經(jīng)由未圖示的配線與端子11連接。需要說明的是，作為光學元件，使用LED(Light EmittingD1de:發(fā)光二極管)、LD (Laser D1de:激光二極管)、VCSEL (Vertical Cavity SurfaceEmitting Laser:垂直腔面發(fā)射激光器)等。而且，對所使用的波長而言，在單模時通常使用1310±15nm或1550±15nm左右的波長，而在多模時使用850±15nm左右的波長。另外，在使用受光元件的情況下，使用HKPhoto D1de:光電二極管)等。
[0033]配置透鏡20而使之覆蓋激光芯片15的外側(cè)。透鏡20為塑料制，由大致圓筒狀的腳部21與設(shè)置于腳部21的端部的透鏡部22 —體地形成。通過將腳部21的前端21b粘接在芯柱12上，透鏡20安裝在芯柱(支承光學元件的基板)12上。需要說明的是，腳部21的前端21b為安裝基準面。而且，芯柱12通常由具有相同厚度的陶瓷材料形成