CN101542248B - 分光模块 - Google Patents

Abstract

分光模块(1)中，光检测元件(4)具有使入射于本体部(2)的光通过的光通过开口(4b)。因此，能够防止光通过开口(4b)和光检测元件(4)的光检测部(4a)的相对的位置关系发生偏移。并且，在光通过开口(4b)，配置有对入射于本体部(2)的光进行导光的光学元件(7)。因此，应该入射于本体部(2)的光的一部分不被光通过开口(4b)的光入射侧缘部遮蔽，能够切实地对应该入射于本体部(2)的光进行导光。所以，依照该分光模块(1)，能够提高可靠性。

Description

分光模块

技术领域

本发明涉及对光进行分光并进行检测的分光模块。

背景技术

现有的分光模块，例如有专利文献1所记载的分光模块，该分光模块具备：使光透过的支撑体、使光入射于支撑体的入射狭缝部、对入射于支撑体的光进行分光并进行反射的凹面衍射光栅、以及检测被凹面衍射光栅分光并反射的光的二极管。

专利文献1：日本特许第3119917号公报

发明内容

然而，上述的分光模块中，当将入射狭缝部及二极管安装于支撑体时，入射狭缝部和二极管的相对的位置关系发生偏移，分光模块的可靠性有可能下降。

因此，本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，提供一种可靠性高的分光模块。

为了达到上述目的，本发明的分光模块的特征在于，具备：本体部，使光透过；分光部，对从本体部的规定的面入射于本体部的光进行分光，并向规定的面侧反射；以及光检测元件，被支撑于规定的面上，检测被分光部分光并反射的光，光检测元件具有使入射于本体部的光通过的光通过开口，在光通过开口，配置有对入射于本体部的光进行导光的光学元件。

在该分光模块中，光检测元件具有使入射于本体部的光通过的光通过开口。因此，能够防止光通过开口和光检测元件的光检测部的相对的位置关系发生偏移。并且，在光通过开口，配置有对入射于本体部的光进行导光的光学元件。因此，应该入射于本体部的光的一部分不被光通过开口的光入射侧缘部遮蔽，能够切实地对应该入射于本体部的光进行导光。所以，根据该分光模块，能够提高可靠性。

在本发明的分光模块中，优选光学元件的光入射端面从光检测元件突出。依照这种构成，能够进一步切实地对应该入射于本体部的光进行导光。

在本发明的分光模块中，优选光通过开口具有形成于规定的面的相反侧的凹部、以及形成于凹部的底面的贯通孔，光学元件配置于凹部。依照这种构成，能够在实现应该入射于本体部的光的切实的导光的同时，将贯通孔狭缝化。

在本发明的分光模块中，优选在规定的面形成有光吸收层，该光吸收层具有使入射于本体部的光通过的光通过孔，光学元件以其光出射端面与光通过孔相对的状态与光吸收层相接。依照这种构成，能够在实现应该入射于本体部的光的切实的导光的同时，将光通过孔狭缝化。

在本发明的分光模块中，优选光学元件为光纤。于是，能够在保持光纤的芯径的同时，对在光纤的光入射端面接受的光进行导光。这时，优选光纤为光纤束。于是，能够增加入射于本体部的光的光量。

依照本发明，能够提高可靠性。

附图说明

图1是第1实施方式的分光模块的平面图。

图2是沿图1所示的II-II线的截面图。

图3是第2实施方式的分光模块的纵截面图。

符号说明

1：分光模块；2：本体部；2₁、2₂：光透过部件；2a：前面(规定的面)；3：分光部；4：光检测元件；6：光吸收层；6a：光通过孔；6b：光通过孔；7：光学元件；7a：光入射端面；7b：光出射端面。

具体实施方式

以下，参照附图，详细地说明本发明的优选实施方式。另外，在各图中，对于同一或相当的部分赋予相同的符号，省略重复的说明。

(第1实施方式)

如图1及图2所示，分光模块1具备：本体部2，使光透过；分光部3，对从本体部2的前面(规定的面)2a入射于本体部2的光L1进行分光，并向前面2a侧反射；以及光检测元件4，被支撑于前面2a上，检测被分光部3分光并反射的光L2。分光模块1通过在分光部3将光L1分光为多个光L2，并在光检测元件4检测光L2，从而测量光L1的波长分布和特定波长成分的强度等。

本体部2具有沿着与前面2a大致正交的方向层叠的光透过部件2₁、2₂。光透过部件2₁由BK7、派热克斯(注册商标)、石英等的光透过性玻璃或光透过性树脂等形成为长方形薄板状。光透过部件2₂由与光透过部件2₁相同的材料、光透过性的无机·有机混合材料、或者复制成型用的光透过性低熔点玻璃等形成为半球状，例如，在由与光透过部件2₁相同的材料形成的情况下，通过光学树脂和直接接合(directbonding)而贴合于本体部2。光透过部件2₂作为使被分光部3分光并反射的光L2成像于光检测元件4的光检测部4a的透镜而起作用。另外，通过调整光透过部件2₁的厚度，能够使相对于光检测部4a的透镜的焦点位置最佳化。

分光部3是反射型光栅，具有形成于光透过部件2₂的外侧表面的衍射层14、以及形成于衍射层14的外侧表面的反射层5。衍射层14是锯齿状截面的闪耀光栅(blazed grating)、矩形状截面的二元光栅(binary grating)、正弦波状截面的全息光栅(holographic grating)等，例如通过向光透过部件2₂的外侧表面涂布对UV光具有感光性的光透过性树脂(感光性树脂)，使用由石英等形成的光透过性模具(光栅的铸模)并使感光性树脂发生UV硬化而形成。衍射层14，如果在UV硬化后进行加热固化，则成为更稳定的素材。反射层5为膜状，例如，通过向衍射层14的外侧表面蒸镀Al或Au等而形成。而且，通过在反射层5之上蒸镀形成MgF₂或SiO₂等的保护膜，能够防止反射层5的劣化。另外，衍射层14的材料并不限于感光性树脂，也可以为感光性玻璃、感光性的无机·有机混合材料，或者遇热变形的树脂、玻璃、或无机·有机混合材料等。

光检测元件4是具有光检测部4a的光电二极管阵列，光检测部4a由长条状的光电二极管沿着与其长边方向大致正交的方向一维排列而成。光检测元件4被配置为，光电二极管的一维排列方向与本体部2的长边方向大致一致，且光检测部4a朝向本体部2的前面2a侧。另外，光检测元件4不限于光电二极管阵列，也可以为C-MOS影像传感器或CCD影像传感器等。

另外，在光检测元件4，形成有使入射于本体部2的光L1通过的光通过开口4b。光通过开口4b具有形成于本体部2的前面2a的相反侧的凹部4c、以及形成于凹部4c的底面的贯通孔4d。凹部4c及贯通孔4d为沿着与本体部2的长边方向大致正交的方向延伸的长方形状的开口形状，贯通孔4d的开口形状的宽度比凹部4c的开口形状狭窄。这些通过从光检测元件4的基板的两面侧进行深干法蚀刻等而形成。另外，贯通孔4d的开口形状不限于矩形状，也可以为椭圆形状或圆形状。

在凹部4c，配置有对入射于本体部2的光进行导光的光学元件7。光学元件7是由玻璃等形成的长方体形状的部件，光学元件7的光入射端面7a从光检测元件4突出。另外，光学元件7优选使用光纤面板(fiber optics plate)等。

在本体部2的前面2a，形成有光吸收层6。光吸收层6具有使向分光部3行进的光L1通过的光通过孔6a、以及使向光检测元件4的光检测部4a行进的光L2通过的光通过孔6b。光通过孔6a是沿着与本体部2的长边方向大致正交的方向延伸的狭缝。光吸收层6以具有光通过孔6a、6b的方式被图案化，由CrO、包含CrO的层叠膜、或者黑抗蚀剂等一体成形。

光吸收层6的前面形成为粗糙面，在前面，形成有由Al或Au等的单层膜，或者Ti-Pt-Au、Ti-Ni-Au、Cr-Au等的层叠膜形成的配线9。配线9具有配置于光通过孔6b的周围的多个垫部9a、配置于本体部2的长边方向的端部的多个垫部9b、以及将对应的垫部9a和垫部9b连接的多个连接部9c。光检测元件4的外部端子通过倒装芯片接合(flipchip bonding)而电连接于垫部9a，用于将光检测元件4的输出信号取出至外部的柔性印刷基板11通过引线接合(wire bonding)而电连接于垫部9b。光检测元件4以光检测部4a与光吸收层6的光通过孔6b相对的状态被支撑于本体部2的前面2a上，在光检测部4a和前面2a之间，填充有折射率匹配的光学树脂12以作为底填充树脂，从而在界面上不引起反射。

另外，优选在光吸收层6和配线9之间，电绝缘层由绝缘性树脂、SiO₂、SiN、或SiON等形成为膜状。这是因为，在光吸收层6由黑抗蚀剂形成的情况下，光吸收层6中含有碳，因而黑抗蚀剂因热等的影响而变质，具有导电性，如果未形成电绝缘层，则有可能发生短路。

在如上述般构成的分光模块1中，光L1被光学元件7导光，经由贯通孔4d及光吸收层6的光通过孔6a而从本体部2的前面2a入射，在光透过部件2₁，2₂中行进并到达分光部3，被分光部3分光为多个光L2。分光后的光L2被分光部3向本体部2的前面2a侧反射，在光透过部件2₂、2₁，光吸收层6的光通过孔6b中行进，到达光检测元件4的光检测部4a，被光检测元件4检测。

如上所述，在分光模块1中，光检测元件4具有使入射于本体部2的光通过的光通过开口4b。因此，能够防止光通过开口4b和光检测元件4的光检测部4a的相对的位置关系发生偏移。并且，对入射于本体部2的光进行导光的光学元件7配置在光通过开口4b。因此，应该入射于本体部2的光的一部分不被光通过开口4b的光入射侧缘部遮蔽，能够切实地对应该入射于本体部2的光进行导光。所以，依照该分光模块1，能够提高可靠性。

另外，光学元件7的光入射端面从光检测元件4突出。依照这种构成，能够进一步切实地对应该入射于本体部2的光进行导光。

另外，光通过开口4b具有形成于本体部2的前面2a的相反侧的凹部4c、以及形成于凹部4c的底面的贯通孔4d，光学元件7配置于凹部4c。依照着种构成，能够在实现应该入射于本体部2的光的切实的导光的同时，将贯通孔4d狭缝化。

另外，优选贯通孔4d的深度为10～100μm。于是，由于将光学树脂12切实地填充于贯通孔4d内，因而难以形成空气层。因此，能够减少因空气层而引起的不必要的反射，能够抑制光的损耗和杂散光入射于光检测元件4。

(第2实施方式)

第2实施方式的分光模块1与上述的第1实施方式的分光模块1的不同点在于，光学元件7以光出射端面7b与光通过孔6a相对的状态与光吸收层6相接。

即，如图3所示，在本体部2的前面2a，形成有光吸收层6，该光吸收层6具有使入射于本体部2的光通过的光通过孔6a，光学元件7以光出射端面7b与光通过孔6a相对的状态与光吸收层6相接。于是，能够在实现应该入射于本体部2的光的切实的导光的同时，将光通过孔6a狭缝化。

另外，光通过开口4b，以从其前面侧看时，按照同一尺寸的长方形状贯通光检测元件4的基板的方式形成。于是，能够从光检测元件4的基板的单面进行深干法蚀刻，因而能够容易地形成光通过开口4b。

本发明并不限于上述的第1及第2实施方式。

例如，第2实施方式的分光模块1中的光学元件7也可以使用光纤。于是，能够在保持光纤的芯径的同时，对在光纤的光入射端面接受的光进行导光。此外，在这种情况下，光通过开口4b，以从其前面侧看时，按照同一径的圆形状贯通光检测元件4的基板的方式形成。

另外，优选光纤使用其芯径大于光通过孔6a的宽度方向的尺寸，并小于光通过孔6a的长边方向的尺寸的类型。于是，由于光纤的光出射面接近于光通过孔6a，因而能够降低光的损耗。

此外，光纤可以以其光入射端面从光检测元件4突出的方式配置于光通过开口4b，也可以以直接连接于光源的状态将其前端部分配置于光通过开口4b。

另外，光纤也可以为光纤束(bundle fiber)。于是，能够增加入射于本体部的光的光量。

产业上的可利用性

依照本发明，能够提高可靠性。

Claims (4)

1.一种分光模块，其特征在于，

具备：

本体部，使光透过；

分光部，对从所述本体部的规定的面入射于所述本体部的光进行分光，并向所述规定的面侧反射；以及

光检测元件，被支撑于所述规定的面上，检测被所述分光部分光并反射的光，

所述光检测元件具有使入射于所述本体部的光通过的光通过开口，

所述光通过开口具有形成于所述规定的面的相反侧的凹部、以及形成于所述凹部的底面的贯通孔，

在所述凹部配置有对入射于所述本体部的光进行导光的光学元件，

所述贯通孔的深度为10～100μm，

所述光检测元件的光检测部和所述规定的面之间、以及所述贯通孔内，填充有折射率匹配的光学树脂，从而在界面上不引起反射，

在所述规定的面上形成有光吸收层，该光吸收层形成有使通过所述光通过开口的所述贯通孔的光入射于所述本体部的第一光通过孔，以及使被所述分光部分光后的光到达所述光检测元件的第二光通过孔。

2.如权利要求1所述的分光模块，其特征在于，

所述光学元件的光入射端面从所述光检测元件突出。

3.如权利要求1所述的分光模块，其特征在于，

所述光学元件为光纤。

4.如权利要求3所述的分光模块，其特征在于，

所述光纤为光纤束。

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