CN101561538B - 光插座 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及可靠性高的光插座。光插座(11)将内插有光纤的连接器套管(13)和光半导体封装件(15)结合。精密套筒(17)保持连接器套管(13)。插座主体(16)具有与光半导体封装件(15)连接的连接部(16a)、插入了精密套筒(17)的圆筒部(16b)、设置在连接部(16a)和圆筒部(16b)之间的隔开部(16c)。透明平行平板(18)不固定地关闭在精密套筒(17)的内端部和隔开部(16c)之间的区域。

Description

光插座
技术领域
本发明涉及将内插有光纤的连接器套管(connector ferrule)和光半导体封装件结合的光插座，特别涉及能够稳定地得到低反射的可靠性高的光插座。
背景技术
为了将内插有光纤的连接器套管和搭载有光电二极管(PD)芯片或激光二极管(LD)芯片的光半导体封装件结合，使用光插座。
对于现有的光插座来说，将从连接器套管出射的光直接耦合到光半导体封装件的PD芯片。但是，存在如下问题：连接器套管的前端浮在空气中，所以，由于空气和光纤的折射率差，从发送器通过连接器套管的光在连接器套管的前端面很大地向发送器侧反射。
因此，近年来，提出了使连接器套管的前端面与透明平行平板接触的光插座(例如，参考专利文献1、2)。由此，能够减少连接器套管的前端面的光的反射。
专利文献1特开平1-109313号公报
专利文献2特开昭64-52103号公报
在用粘接剂将透明体固定在插座主体上时，存在透明体相对于插座主体被倾斜地固定的情况。此时，在连接器套管和透明体之间形成间隙，存在光在两者的边界部分进行反射这样的问题。此外，也存在粘接剂的露出引起的光路的障碍。此外，由于透明体和插座主体的热膨胀率的差，存在在两者的接合部产生剥离的情况。因此，在试制水平的理想状态下，能够得到低反射的光插座，但是，在批量生产中，由于透明体的固定角度偏差，不能够稳定地得到低反射的光插座。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于得到能够稳定地得到低反射的可靠性较高的光插座。
本发明的光插座是一种将内插有光纤的连接器套管和光半导体封装件结合的光插座，具备：保持连接器套管的精密套筒；插座主体，具有与光半导体封装件连接的连接部、插入了精密套筒的圆筒部、设置在连接部和圆筒部之间的隔开部；透明体，不固定地关闭在精密套筒的内端部和隔开部之间的区域。本发明的其他特征在以下明确。
根据本发明，能够提高光插座的反射特性和可靠性。
附图说明
图1是表示本发明实施方式1的光插座的剖面图。
图2是表示反射衰减量的透明体的厚度依赖性的图。
图3是表示本发明实施方式2的光插座的剖面图。
图4是表示本发明实施方式3的光插座的剖面图。
图5是表示本发明实施方式4的光插座的剖面图。
图6是表示本发明实施方式5的光插座的剖面图。
图7是表示本发明实施方式6的光插座的剖面图。
图8是表示本发明实施方式7的光插座的剖面图。
图9是图8的A-A’的剖面图。
图10是表示本发明实施方式7的光插座的变形例的剖面图。
图11是表示本发明实施方式8的光插座的剖面图。
图12是表示本发明实施方式9的光插座的剖面图。
图13是表示本发明实施方式10的光插座的剖面图。
具体实施方式
实施方式1
图1是表示本发明实施方式1的光插座的剖面图。光插座11将内插有光纤12的连接器套管(connector ferrule)13和搭载有光电二极管(PD)芯片14的光半导体封装件15面对地结合。
光插座主体16具有与光半导体封装件15连接的连接部16a、插入了精密套筒17的圆筒部16b、设置在连接部16a和圆筒部16b之间的隔开部16c。精密套筒17保持连接器套管13。精密套筒17是大致圆筒形，其内径与连接器套管13的外径大致相同。利用压入或者粘接剂，固定光插座主体16和精密套筒17。光插座主体16例如由金属或树脂构成。
光学上透明的透明平行平板18(透明体)不固定地被关闭在精密套筒17的内端部和隔开部16c之间的区域19。在隔开部16c上，在插入到精密套筒17中的连接器套管13的光轴的延长线上，设置有直径比透明平行平板18的外形小的开口20。隔开部16c具有与圆筒部16b的内壁面垂直的面。透明平行平板18的外形比精密套筒17的内径和隔开部16c的开口20的直径大，所以，透明平行平板18不会飞出到区域19之外。
当将连接器套管13插入到精密套筒17中时，连接器套管13的前端被按压到透明平行平板18。并且，由于透明平行平板18未被固定，所以，在所关闭的区域19内移动，被夹在隔开部16c和连接器套管13之间，透明平行平板18高精度地与隔开部16c平行。并且，使用精密套筒17，由此，连接器套管13与圆筒部16b的内壁平行地被插入，所以，连接器套管13与平行平板18垂直地被按压。这样，能够使连接器套管13的前端部可靠地接触到透明平行平板18，所以，能够抑制连接器套管13和透明平行平板18的接触面上的反射。此外，因为没有用粘接剂等固定透明平行平板18，所以，能够使透明平行平板18准确地与隔开部16c平行，此外，不产生粘接剂的露出引起的光路的障碍或剥离等的问题，能够提高可靠性。
在该状态下，来自发送器的光通过连接器套管13入射到透明平行平板18。从连接器套管13内的光纤12射出的光在透明平行平板18扩展。并且，连接器套管13的光轴附近的光从透明平行平板18出射，通过隔开部16c的开口部20入射到光半导体封装件15的PD芯片14。另一方面，在透明平行平板18内从光轴向外侧扩展的光由于在开口20内存在的空气和透明平行平板18的折射率的差而在两者的界面被反射。被反射后的光进一步朝向光轴的外侧。由此，朝向发送器侧的返回光变少。
此外，倾斜地安装PD芯片14。由此，来自PD芯片14的反射光朝向斜方向，所以，能够防止朝向发送器侧的返回光。
此外，使用精密套筒17，由此，减少连接器套管13插入时的不稳定。由此，插入到精密套筒17的连接器套管13的倾斜变小，能够实现较高的插拔再现性。并且，透明平行平板18被按压到与圆筒部16b的内壁面垂直的隔开部16c的面，由此，能够使透明平行平板18高精度地与连接器套管13的光轴垂直。具体地说，能够使与透明平行平板18的平面垂直的方向和连接器套管13的光轴的差为0.2°以内，即使对连接器套管13进行拔出、插入，也能够使连接器套管13的前端部可靠地与透明平行平板18接触，所以，连接器套管13和透明平行平板18的接触面上的向发送器侧的返回光减少。
此外，对于透明平行平板18来说，加工容易并且成本低，所以，能够以低成本大量地制造如上述那样的低反射的光插座。并且，透明平行平板18的材质是与内插到连接器套管13中的光纤12的材质相同的石英玻璃。由此，能够防止透明平行平板18与光纤12的接触面的光的反射。
此外，透明平行平板18越厚，透明平行平板18内的光的扩展越大，所以，对于返回光的削减是有效的。图2是表示反射衰减量的透明平行平板的厚度依赖性的图。使透明平行平板的材质为石英玻璃，使光纤为芯直径10μm的单模光纤，以波长1310nm进行实验以及理论计算，并以波长1550nm进行理论计算。其结果是，得知当使透明平行平板18的厚度为0.4mm以上时，能够实现长距离传送的标准ITU-T I64.1规定的反射衰减量-27dB以下的低反射。并且，以波长500～2000nm进行了同样的计算，但是几乎不存在波长依赖性。
实施方式2
图3是表示本发明实施方式2的光插座的剖面图。在透明平行平板18的与连接器套管13接触的面的相反面上形成有SiO2或Al2O3等无反射涂敷膜21。无反射涂敷膜21的膜厚以对于入射光的反射率为0的方式设定。由此，即便透明平行平板18的厚度为0.4mm以下，也能够充分地消减返回光。
实施方式3
图4是表示本发明实施方式3的光插座的剖面图。光插座主体16的材质是聚醚酰亚胺(polyetherimide)等透明树脂。并且，在光插座主体16的隔开部16c上形成有透镜16d。利用该透镜16d，能够将来自透明平行平板18的光聚光到PD芯片14。此外，由低价的透明树脂形成透镜16d，所以，能够降低成本。
此外，当使连接器套管13的前端面直接接触到插座主体16时，插座主体16会发生变形(蠕变(creep))。因此，在插座主体16的材质也是透明树脂的情况下，需要在连接器套管13的前端所接触的部分设置由较硬的石英等构成的透明平行平板18。
当光在透明平行平板18和隔开部16c的接触面通过时，存在在该接触面上产生多重反射的可能性。因此，在隔开部16c的与透明平行平板18接触的面上，在插入到精密套筒17中的接触器套管13的光轴的延长线上，设置有直径比透明平行平板18的外形小的凹部22。从接触器套管13内的光纤12射出的光在透明平行平板18内扩展。并且，由于存在于凹部22内的空气和透明平行平板18的折射率之差，光在两者的界面被反射。被反射的光进一步朝向光轴的外侧，所以，向发送器侧的返回光减少。
此外，由透明树脂构成的插座主体16存在刚性较低的缺点。因此，例如，插入由氧化锆等刚性较高的材质构成的精密套筒17，提高插座主体16的刚性。
实施方式4
图5是表示本发明实施方式4的光插座的剖面图。插座主体16的材质是聚醚酰亚胺等透明树脂。并且，在插座主体16的隔开部16c上形成有倾斜面16e。其他结构与实施方式3相同。利用该倾斜面16e，能够使光向PD芯片14的方向折射，所以，不需要倾斜安装PD芯片14。此外，能够得到与实施方式3相同的效果。
实施方式5
图6是表示本发明实施方式5的光插座的剖面图。作为透明体，代替透明平行平板18，使用透明球体23。其他结构与实施方式1的结构相同。通过调整透明球体23的半径，由此，与实施方式1相比，能够减少光的反射。
实施方式6
图7是表示本发明实施方式6的光插座的剖面图。作为透明体，代替透明平行平板18，使用透明凸球体24。其他结构与实施方式1的结构相同。通过调整透明凸球体24的R形状，由此，与实施方式1相比，能够减少光的反射。
实施方式7
图8是表示本发明实施方式7的光插座的剖面图。图9是图8的A-A’的剖面图。在插座主体16的圆筒部16b的内壁上形成有槽25。该槽25成为空气的漏气孔，所以，连接器套管13的插入变得容易。
此外，在槽25中填充粘接剂，由此，在槽25以外的部分，进行圆筒部16b和精密套筒17的定位，并且能够对两者的粘接力进行加强。通过控制槽25的大小，由此，能够控制粘接厚度。设计粘接剂的材质和槽25的大小，由此，能够抑制圆筒部16b的热应力引起的精密套筒17的变形。
并且，在上述的例子中，在圆筒部16b的内壁形成有槽25，但是，并不限于此，也可以如图10那样，在精密套筒17的外壁上形成槽26。由此，能够得到相同的效果。
实施方式8
图11是表示本发明实施方式8的光插座的剖面图。精密套筒17的外壁的一部分被推压到插座主体16的圆筒部16b的内壁，进行精密套筒17的定位。精密套筒17的外壁的未被推压的部分和圆筒部16b的内壁之间形成间隙。在该间隙中注入粘接剂27，精密套筒17和圆筒部16b被粘接。其他结构与实施方式1的结构相同。由此，能够抑制精密套筒17的相对于圆筒部16b的倾斜，所以，能够进行插入到精密套筒17中的连接器套筒13和透明平行平板18的稳定的接触。
实施方式9
图12是表示本发明实施方式9的光插座的剖面图。精密套筒17的前端面被推压到插座主体16，进行精密套筒17的定位。此外，向在精密套筒17的外壁和圆筒部16b的内壁之间产生的间隙中注入粘接剂27，精密套筒17和圆筒部16b被粘接。其他结构与实施方式1的结构相同。由此，能够抑制精密套筒17的相对于圆筒部16b的倾斜，所以，能够进行插入到精密套筒17中的连接器套筒13和透明平行平板18的稳定的接触。
实施方式10
图13是表示本发明实施方式10的光插座的剖面图。在光半导体封装件15上搭载有LD芯片28来代替PD芯片14。其他结构与实施方式1的结构相同。利用该结构，能够减少透明平行平板18和连接器套管13的接触面上的来自LD芯片28的光的反射，抑制向LD芯片28的返回光，能够提高光插座的光电特性和可靠性。此外，能够抑制通过连接器套管13从系统侧入射的光在连接器套管13的前端面反射而返回系统侧。
并且，在上述实施方式2～9的任意一个的光插座中，代替PD芯片14，也能够搭载LD芯28片。此时，除了实施方式10的效果之外，也能够得到实施方式2～9的效果。
附图标记说明
11    光插座
12    光纤
13    连接器套管
14    PD芯片
15    光半导体封装件
16    插座主体
16a   连接部
16b   圆筒部
16c   隔开部
16d   透镜
16e   倾斜面
17    精密套筒
18    透明平行平板(透明体)
19    区域
20    开口
21    无反射涂敷膜
22    凹部
23    透明球体(透明体)
24    透明凸球体(透明体)
25、26槽
27    粘接剂
28LD  芯片

Claims (14)

1.一种光插座，将内插有光纤的连接器套管和光半导体封装件结合，其特征在于，具备：
精密套筒，保持上述连接器套管，并且，内径与上述连接器套管的外径相同；
插座主体，具有与上述光半导体封装件连接的连接部、插入有上述精密套筒的圆筒部、设置在上述连接部和上述圆筒部之间的隔开部；以及
透明体，不固定地被关闭在上述精密套筒的内端部和上述隔开部之间的空间，
上述空间的宽度比上述透明体的宽度大，
上述空间的外径比上述透明体的外径大，
在上述空间内，在上述圆筒部的内表面与上述透明体之间存在间隙，在上述精密套筒的内端部或者上述隔开部与上述透明体之间也存在间隙，
当将上述连接器套管插入到上述精密套筒中时，上述连接器套管的前端被按压到上述透明体，未被固定的上述透明体在空间内移动，被夹在上述隔开部和上述连接器套管之间，
在上述隔开部上，在插入到上述精密套筒中的上述套管的光轴的延长线上形成有开口，
上述透明体的外径比上述精密套筒的内径和上述隔开部的开口的直径大。
2.如权利要求1的光插座，其特征在于，
上述透明体是平行平板。
3.如权利要求1的光插座，其特征在于，
上述透明体的材质与内插到上述套管中的光纤的材质相同。
4.如权利要求1的光插座，其特征在于，
上述隔开部具有与插入到上述精密套筒中的上述套管的光轴垂直的面。
5.如权利要求1的光插座，其特征在于，
上述透明体的厚度是0.4mm以上。
6.如权利要求1的光插座，其特征在于，
还具备在上述透明体的与上述套管接触的面的相反侧的面上形成的无反射涂敷膜。
7.如权利要求1的光插座，其特征在于，
上述插座主体的材质是透明树脂。
8.如权利要求7的光插座，其特征在于，
在上述隔开部的与上述透明体接触的面上，在插入到上述精密套筒中的上述套管的光轴的延长线上形成有凹部。
9.如权利要求1的光插座，其特征在于，
上述透明体是球体。
10.如权利要求1的光插座，其特征在于，
上述透明体是凸球体。
11.如权利要求1的光插座，其特征在于，
在上述插座主体的上述圆筒部的内壁或者上述精密套筒的外壁上设置有槽。
12.如权利要求1的光插座，其特征在于，
上述精密套筒的外壁的一部分被推压到上述插座主体的上述圆筒部的内壁。
13.如权利要求1的光插座，其特征在于，
上述精密套筒的前端面被推压到上述插座主体。
14.如权利要求1的光插座，其特征在于，
在上述光半导体封装件中搭载有光电二极管芯片或者激光二极管芯片。
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