[发明专利]光通信用的透镜和光通信模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用于光通信等的、将来自例如半导体激光器等光学元件的光耦合到光纤或受光元件的光通信用的透镜和光通信模块。

背景技术

在光通信模块中，为了使半导体激光器或受光元件与光纤之间高效地光耦合而使用光耦合用的透镜。另外，在以往的光耦合用的透镜中，主要广泛使用以不锈钢制的脚部支承玻璃透镜的结构。然而，具有非球面的玻璃透镜一般为高价，存在招致显著的成本提高的问题。因此，进行如下尝试：是否能够用高精度的非球面的成形容易而能够大量生产的塑料制的透镜代替玻璃制的透镜来在半导体激光器或受光元件与光纤之间实现光耦合。

在此，作为与玻璃透镜相比而言的塑料透镜的特征之一，有如下特征：相对于温度变化的折射率变化比较大。光通信用模块内部有可能暴露于-40℃～+100℃这样的大范围的温度环境下，而在一般的塑料透镜的情况下，折射率根据环境温度变化而变化，因此，由此招致焦点位置的变动。然而，光对光纤端面的耦合效率是由光源的横模(光束直径)来决定的，因此，存在光通信用光学系统所固有的如下问题：如果由于透镜的折射率变化而最佳焦点位置变动，则导致耦合效率大幅变动。因此，存在线膨胀系数比较小的玻璃制的透镜被重用的实际情况。但是，如上所述那样玻璃制的非球面透镜与塑料制相比价格高，存在为了削减光通信用模块的成本而希望使用塑料制的透镜这样的强烈的需求。

作为使用塑料制的透镜时的对策，如专利文献1所记载的那样，通过设为光学元件-透镜间隔根据温度变化而变化的结构，能够抑制因环境温度变化引起的焦点位置变动，但是不能说其效果足以完全消除因折射率变化引起的影响。

专利文献1：日本特开2011-003857号公报

专利文献2：日本特开2006-235293号公报

发明内容

发明要解决的问题

对此，有如下技术思想：对塑料制的透镜附加具有波长依赖性的衍射构造，利用产生半导体激光器的基于温度的波长变动(dλ/dT)这样的性质，消除环境温度变化时的焦点位置变动。然而，在半导体激光器的因温度变化引起的波长变动(dλ/dT)大时对于伴随温度变化的焦点位置变动的校正更为有效，但是在光通信中以光的波长大致固定为前提来进行信息通信，因此存在关于使用于光通信的一般的半导体激光器喜欢使用因温度变化引起的波长变动(dλ/dT)小的半导体激光器的倾向。因而，如果使用这种因温度变化引起的波长变动(dλ/dT)小的半导体激光器则波长的变动小，因此，即使在波长变化的情况下，通过衍射构造得到的校正效果也小，无法充分地发挥温度变化时的焦点位置变动校正功能。也就是说，在光通信用的透镜中通过衍射构造得到的校正效果小，因此要求更强的衍射能力。对此，为了进一步提高基于衍射能力的校正功能，还考虑使衍射构造更为微细。

但是，如果衍射构造变得微细则成形模具的加工性、成形性等制造难易度变高，容易产生制造误差。如果在成形出的透镜的衍射构造中产生制造误差则衍射效率降低，透镜的耦合效率降低，并且无用光也增加。这种耦合效率的降低、无用光的增加成为将塑料制的透镜使用于光通信时的障碍。

此外，在专利文献2中公开了将衍射构造形成在一方的光学面上而成的光通信用的透镜，但是专利文献2的透镜的衍射构造是利用发送用的光与接收用的光的波长彼此不同的现象来通过衍射构造进行光路的分配，并不是校正因温度变化引起的焦点位置变动。

本发明是鉴于这种问题而完成的，其目的在于提供一种能够降低成本、制造容易、并且即使产生大的环境温度变化也能够抑制焦点位置变动来实现高精度的光通信的光通信用的透镜以及使用该透镜的光通信模块。

用于解决问题的方案

发明1所记载的光通信用的透镜是使从光学元件或光纤出射的光束会聚的光通信用的透镜，其特征在于，

所述光通信用的透镜是由塑料原材料形成的单个透镜，包括：具有用于校正因温度变化引起的焦点位置变动的衍射构造的光纤侧的光学面(S2面)；以及作为凸面的光纤相反侧的光学面(S1面)，

满足以下的式：

φSF>φSL  (1)

│SgFmax-SgFmin│<0.05  (2)

其中，

φSF：所述光纤侧的光学面的有效直径(mm)

φSL：所述光纤相反侧的光学面的有效直径(mm)

SgFmax：所述光纤侧的光学面的最大垂度量(mm)

SgFmin：所述光纤侧的光学面的最小垂度量(mm)。