CN103038683A - 光学准直器和使用了光学准直器的光学连接器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学准直器和使用了该光学准直器的光学连接器。在该光学准直器中，将光纤简单并牢固地固定在保持构件的期望的位置上。该光学准直器（10）具备塑料光纤（13）和呈圆筒形状的保持件（11），该保持件（11）用于在一端部保持准直透镜（12）并在另一端部设供塑料光纤（13）插入的插入孔（11a），其特征在于，在光学准直器（10）与准直透镜（12）进行过对位的状态下，对保持件（11）的局部设置凹陷部（11e），利用该凹陷部（11e）的内表面夹持塑料光纤（13）。

Description

光学准直器和使用了光学准直器的光学连接器

技术领域

本发明涉及一种使平行光会聚并入射到光纤中时、或是在使从光纤出射的光变成平行光时使用的光学准直器和使用了光学准直器的光学连接器。

背景技术

光学准直器使用在使从光源出射的光在光纤内传播并根据需要向空中出射时，或是使用在使在空中传播的光入射到光纤内时。作为这样的光学准直器，例如公知有包括保持光纤顶端部的插芯(ferrule)、在一端部保持该插芯的圆筒状的保持构件、以及受该保持构件的另一端部保持的准直透镜（例如，参照专利文献1）。

专利文献1：日本特开2006-343417号公报

然而，在如上述的以往的光学准直器中，光纤以去除了光纤芯线顶端部的覆盖层的状态被粘接剂等固定在插芯的插孔中。而且，插芯紧固于由粘接剂等固定在保持构件的内部的套筒上，受该套筒保持，并根据需要使插芯利用粘接剂等固定在该套筒上。即，在该光学准直器中，最多需要3次的粘接作业，从而存在固定光纤的位置的作业变得复杂这样的问题。

另外，在该光学准直器中，因为借助多个构件（插芯和套筒）将光纤固定在保持构件上，当由于温度变化等因素导致某一组构件间的粘结强度下降这样的情况发生的时候，则存在光纤无法固定在所希望的位置这样的问题。

发明内容

本发明是鉴于这样的问题点而做成的，其目的在于提供一种能够将光纤简单并牢固地固定在保持构件的所期望的位置上的光学准直器和使用了该光学准直器的光学连接器。

本发明的光学准直器是一种具备塑料光纤和呈圆筒形状的保持构件的光学准直器，该保持构件用于在一端部保持准直透镜，并在另一端部设置有供上述塑料光纤插入的插入孔，其特征在于，在该光学准直器与上述准直透镜进行过对位的状态下，对上述保持构件的局部设置凹陷部，利用该凹陷部的内表面夹持上述塑料光纤。

采用上述光学准直器，利用设置在保持构件的凹陷部的内表面来夹持塑料光纤，这样，不利用粘结剂等而仅使保持构件变形，就能将塑料光纤固定，因而能够简单地将塑料光纤固定在保持构件上。另外，由于是通过使保持构件变形来固定塑料光纤，不会发生像使用粘结剂等固定塑料光纤时所发生的因为温度变化等因素导致粘结强度下降这样的情况，从而能够将塑料光纤牢固地固定在预定的位置上。其结果，能够将光纤简单并牢固地固定在保持构件的所期望的位置上。

尤其是，在上述光学准直器中，优选的是，由金属材料构成上述保持构件。于是，通过由金属材料构成保持构件，能够对保持构件高效率地进行按压加工（包括后述的冲头加工）等，从而能够容易地在保持构件的期望的位置上设置凹陷部。此外，从加工性、制作成本的方面来考虑优选为奥氏体类不锈钢材料。

另外，在上述光学准直器中，优选的是，在上述保持构件的同一个圆周上设置多个上述凹陷部。在该情况下，塑料光纤被设置在同一个圆周上的多个凹陷部所夹持，因而能够将塑料光纤可靠地固定在保持构件的所期望的位置上。

尤其是，在上述光学准直器中，优选的是，在上述保持构件上的靠上述准直透镜侧的端部附近设置上述凹陷部。在该情况下，利用设置在准直透镜侧的端部附近的凹陷部来夹持塑料光纤，能够在准直透镜的附近固定塑料光纤，因而能够在确保了光学准直器与准直透镜的位置精度的状态下，固定塑料光纤。

另外，在上述光学准直器中，优选的是，在上述保持构件上的靠上述插入孔侧的端部附近设置上述凹陷部。在该情况下，利用设置在插入孔侧的端部附近的凹陷部来夹持塑料光纤，能够将塑料光纤固定在与有位置精度要求的靠准直透镜侧的端部分开的位置上，因而能够使施加在塑料光纤上的拉伸力难以影响到准直透镜侧的端部。

另外，在上述光学准直器中，优选的是，在沿着上述塑料光纤的插入方向的同一条线上设置多个凹陷部。在该情况下，能够将塑料光纤可靠地固定在保持构件的期望的位置上，并且能够抑制塑料光纤的弯曲，准确地定位塑料光纤相对于准直透镜的中心位置。

而且，为了提高固定强度能够兼用粘接剂。在该情况下，也可以是为了使光纤外表面和保持构件内表面粘接起来，还可以是如填充准直透镜和光纤端的空隙部这样的方式使用粘接剂。如果是后者，优选的是，所使用的粘接剂是具有比准直透镜的折射率小的折射率的透明的粘接剂。另外，为了填充粘接剂，可以在保持构件上的具有该空隙部的部位设置小孔。而且，小孔并不限于一个，优选的是，设置多个小孔用作填充时的空气释放部和/或固化时所产生的挥发成分的排出孔。

本发明的光学连接器的特征在于，连接有上述的任一项技术方案的光学准直器。利用该光学连接器，能够获得从上述的光学准直器中所获得的作用效果。

采用本发明，利用设置在保持构件上的凹陷部的内表面夹持塑料光纤，这样，不利用粘结剂等而仅使保持构件变形，就能将塑料光纤固定住，因而能够简单地将塑料光纤固定在保持构件上。另外，由于是通过使保持构件变形来固定塑料光纤，不会发生像使用粘结剂等固定塑料光纤时所发生的因为温度变化等因素导致粘结强度下降这样的情况，从而能够将塑料光纤牢固地固定在预定的位置上。其结果，能够将光纤简单并牢固地固定在保持构件的期望的位置上。

附图说明

图1是模式性表示连接本发明的光学准直器的光学连接器的侧剖视图。

图2是本发明的一实施方式的光学准直器的侧视图。

图3是图2所示的A-A线上的剖视图。

图4是图3所示的双点划线B、C内的放大图。

图5是上述实施方式的变形例的光学准直器的侧视图。

图6是图5所示的A-A线上的剖视图。

图7是图6所示的双点划线B内的放大图。

图8是上述实施方式的另一变形例的光学准直器的侧视图。

图9是上述实施方式的又一变形例的光学准直器的侧视图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。首先，说明连接本发明的光学准直器的光学连接器。图1是模式性表示连接本发明的光学准直器的光学连接器的侧剖视图。此外，在图1中，为了易于说明，对于将光学连接器作为向光学准直器照射的光源，且光学连接器具有半导体激光芯片和在该半导体激光芯片的光轴上的光学透镜的情况进行了说明，但是光学连接器的结构并不限定于此，能够适当进行变更。例如，不仅能够用作使用了上述半导体激光芯片的发送侧的光学连接器，还能够作为具有光电二极管和在该光电二极管的光轴上的光学透镜并接收从光学准直器入射的光信号的接收侧的光学连接器。

如图1所示，连接本发明的光学准直器的光学连接器100具有半导体激光单元105，该半导体激光单元105构成为将半导体激光芯片101配置在壳体102的安装台103上，并且在该半导体激光芯片101的光轴上配置有光学透镜104。另外，光学连接器100具有适配器108，该适配器108的开口部106安装在壳体102的侧面102a上，用于保持光学准直器10的从插入口107插入的保持件11。

在半导体激光单元105中，从半导体激光芯片101发射的激光利用光学透镜104变成平行光并被引导到开口部106。然后，来自该光学透镜104的平行光被光学准直器10的准直透镜12聚光，并入射到塑料光纤13中。于是，所入射的光在塑料光纤13内传播。该光学连接器100设计为，若将光学准直器10插入至适配器108的规定位置，进行光学透镜104与准直透镜12的对位，就能将来自半导体激光芯片101的激光恰当地入射到塑料光纤13中。以下，说明连接在这样的光学连接器100的本实施方式的光学准直器10的结构。

图2是本发明的一实施方式的光学准直器10的侧视图。图3是图2所示的A-A线上的剖视图。如图2所示，本实施方式的光学准直器10构成为包括作为大致具有圆筒形状的保持构件的保持件11、由该保持件11的一端部保持着的准直透镜12、以及能从设置在保持件11的另一端部的插入孔11a插入的塑料光纤（以下，只称作“光纤”）13。

保持件11例如由不锈钢等的金属材料形成。如图3所示，在保持件11上的靠准直透镜12侧的端部设有开口部11b。在该开口部11b的内侧设有用于收纳准直透镜12的收纳部11c。该收纳部11c设置为比准直透镜12的直径略微小的尺寸，以能够被压入准直透镜12。为了防止准直透镜12的表面的损伤，将收纳部11c设置为准直透镜12能够整体收纳于收纳部11c的内侧的尺寸。另外，在保持件11的内部设有比光纤13的外径略微大的贯通孔11d。该贯通孔11d设置为与插入孔11a相连通并与收纳部11c相连通。

准直透镜12由玻璃材料或透明塑料材料形成，并且由具有球形状的球透镜构成。如图3所示，准直透镜12以如下方式配置，即，在准直透镜12收纳于保持件11的收纳部11c内的状态下，准直透镜12从开口部11b面对适配器108的开口部106，并且准直透镜12还面对光纤13的插入在贯通孔11d中的顶端部。

光纤13由贯通其中心地设置的芯13a、覆盖该芯13a的包层13b、以及进一步覆盖该包层13b的加强层13c构成。光纤13例如由折射率渐变（GI）型光纤构成，该折射率渐变（GI）型光纤以折射率在垂直于光纤轴的截面上连续变化的方式构成。芯13a和包层13b例如由C-H键中的H全部被F替换的全氟取代光学树脂构成。如上述那样，通过光纤13由全氟取代光学树脂构成，同时还由GI型光纤构成，从而形成为能够实现高速且大容量通信的光纤。

此外，在本发明的光学准直器10中，作为光纤13，包括芯13a和包层13b由塑料材料构成是理所当然的，也包括芯13a由玻璃材料构成、包层13b由塑料材料构成的光纤。

光纤13经由插入孔11a插入到贯通孔11d中并以其顶端部在准直透镜12的附近并面对准直透镜12的球面的方式配置。在该情况下，为了将准直透镜12会聚的光入射到光纤13中，以极高的位置精度使光纤面对准直透镜12配置的同时，需要对这样的配置进行固定。因此，在实施方式1的光学准直器10中，在向保持件11插入光纤13的插入工序中，将光纤13对准位置之后，在该状态下，在保持件11的局部设置凹陷部11e并利用该凹陷部11e的内表面夹持光纤13来进行固定。

在此，说明本实施方式的光学准直器10上的凹陷部11e的形成部位。在本实施方式的光学准直器10中，如图2和图3所示，在保持件11的靠准直透镜12侧的端部附近设置多个凹陷部11e来夹持光纤13。

图4A是图3所示的双点划线B内的放大图。如图4A所示，在靠准直透镜12侧的端部附近，光纤13的加强层13c被等间隔地设置在同一个圆周上的多个（在本实施方式中是4个）凹陷部11e夹持（在图4A中，并未图示配置在纸面外侧和纸面里侧的凹陷部11e。参照图2）。

如此，在本实施方式的光学准直器10中，利用多个设置在靠准直透镜12侧的端部附近的凹陷部11e来夹持光纤13，从而能够在准直透镜12的附近固定光纤13，因而能够以确保了光纤13与准直透镜12间的位置精度的状态固定芯13a和包层13b。尤其是，利用设置在保持件11的同一个圆周上的多个凹陷部11e来夹持光纤13，因而能够将光纤13可靠地固定在保持件11的期望的位置上。

此外，通过将凹陷部11e的形成位置设置在比保持件11的中央部靠准直透镜12侧的位置上，从而能够获得与设置在靠准直透镜12侧的端部附近时所获得的效果相同的效果。即，利用设置在比保持件11的中央部靠准直透镜12侧的位置上的凹陷部11e来夹持光纤13，从而能够将光纤13固定在靠近准直透镜12的位置上，因而能够以确保了光纤13与准直透镜12的位置精度的状态固定芯13a和包层13b。

这些凹陷部11e通过例如对保持件11的外周面进行使用冲头的加工（以下，称作“冲头加工”）而形成。在本实施方式的光学准直器10中，通过从保持件11的外侧同时进行冲头加工，从而形成多个凹陷部11e。如此，通过利用冲头加工，在保持件11的局部设置多个凹陷部11e，利用这些凹陷部11e的内表面夹持光纤13，从而将光纤13简单地固定在保持件11的期望的位置上。

另外，利用多个凹陷部11e夹持光纤13而将其固定，因而不会发生像使用粘结剂等固定光纤13时所发生的因为温度变化等因素导致粘结强度下降这样的情况，从而能够将光纤13牢固地固定在预定的位置上。

而且，如图4B所示，保持件11上设有多个定位用凹陷部11f。这些定位用凹陷部11f设置在收纳部11c与贯通孔11d之间，用于准直透镜12和光纤13间的定位。此外，这些定位用凹陷部11f与凹陷部11e相同，例如都是对保持件11进行冲头加工而形成的。

在定位用凹陷部11f上的、面对准直透镜12的部分设有倾斜面11f₁。通过如此设置倾斜面11f₁，能够以支承了准直透镜12上的靠光纤13侧的局部的状态进行定位，因而能够提高准直透镜12的位置精度。

另一方面，在定位用凹陷部11f上的、面对光纤13的部分上设有倾斜面11f₂。通过如此设置倾斜面11f₂，从而在光纤13由芯13a、包层13b、以及加强层13c的端面配置在同一个平面上的光纤构成的情况下，通过使该光纤13的端面抵接在定位用凹陷部11f，从而能够易于确保这些位置精度。

此外，在上述中，例示了设有多个定位用凹陷部11f的形态，但是并不限于此，定位用凹陷部也可以设置为在收纳部11c与贯通孔11d之间，在保持件11的圆周面整体上构成呈圆环状的凹部。

如此，采用本实施方式的光学准直器10，则在光学准直器10与准直透镜12进行过对位的状态下，利用设置在保持件11上的凹陷部11e的内表面夹持光纤13，这样，不利用粘接剂等，仅仅使保持件11变形就能够固定光纤13，从而能够将光纤13简单地固定在保持件11上。另外，通过使保持件11变形来固定光纤13，不会发生像使用粘结剂等固定光纤13时所发生的因为温度变化等因素导致粘结强度下降这样的情况，从而能够将光纤13牢固地固定在预定的位置上。其结果，能够将光纤13固定在保持件11的期望的位置上。

尤其是，在本实施方式的光学准直器10中，由不锈钢等的金属材料构成保持件11，能够高效率地对保持件11进行按压加工（冲头加工）等，能够容易地在保持件11的期望的位置上设置凹陷部11e。

此外，在本实施方式的光学准直器10中，对在靠准直透镜12侧的端部附近设置多个凹陷部11e，利用这些凹陷部11e来固定光纤13的情况进行了说明。然而，凹陷部11e的形成部位并不限定于此，能够适当进行变更。

以下，说明本实施方式的变形例的光学准直器10′的结构。图5是本实施方式的变形例的光学准直器10′的侧视图。图6是图5所示的A-A线上的剖视图。此外，在图5和图6中，对与图2和图3相同的结构标注相同的附图标记，省略其说明。

如图5、图6所示，在本实施方式的变形例的光学准直器10′中，在保持件11的靠插入孔11a侧的端部附近设有多个凹陷部11e。即，在光学准直器10′中，利用设置在靠插入孔11a侧的端部附近的多个凹陷部11e的内表面来夹持并固定光纤13。此外，这些凹陷部11e的形成方法与本实施方式的光学准直器10的形成方法相同。

图7是图6所示的双点划线B内的放大图。如图7所示，光纤13在靠插入孔11a侧的端部附近，利用在同一个圆周上等间隔地设置的多个（在本实施方式是4个）凹陷部11e夹持加强层13c（在图7中，并未图示配置在纸面外侧和纸面里侧的凹陷部11e，参照图5）。如此，通过利用设置在靠插入孔11a侧的端部附近的多个凹陷部11e夹持光纤13，从而能够在与有位置精度要求的靠准直透镜12侧的端部分开的位置处固定将光纤13，因而能够使施加在光纤13上的拉力不易对光纤13的顶端部（面对准直透镜12的顶端部）造成影响。

此外，通过将凹陷部11e的形成位置设置在比保持件11的中央部靠插入孔11a侧的位置上，从而能够获得的效果与将凹陷部设置在靠插入孔11a侧的端部附近时所获得的效果相同。即，通过利用设置在比保持件11的中央部靠插入孔11a侧的位置上的凹陷部11e来夹持光纤13，则能够在与有位置精度要求的靠准直透镜12侧的端部分开的位置固定光纤13，因而能够使施加在光纤13上的拉力不易对光纤13的顶端部（面对准直透镜12的顶端部）造成影响。

此外，本发明并不限定于上述实施方式，能够实施各种变更。在上述实施方式中，附图中所示的大小、形状等并不限定于此，能够在发挥本发明的效果的范围内适当进行变更。此外，能够在不脱离本发明的目的的范围内适当进行变更。

例如，在上述实施方式中，在保持件11的靠准直透镜12侧的端部附近设置凹陷部11e，在上述实施方式的变形例中，说明了在保持件11上的靠插入孔11a侧的端部附近设置凹陷部11e的情况，但是设置凹陷部11e的位置并不限定于此，能够适当进行变更。例如，作为一种实施方式，优选在保持件11的靠准直透镜12侧和靠插入孔11a侧的端部附近，两侧都设置凹陷部11e。在该情况下，能够获得本实施方式的光学准直器10和变形例的光学准直器10′这两者的效果。另外，也可以在除了保持件11的端部附近以外的位置上设置凹陷部11e。

另外，在上述实施方式中，说明了凹陷部11e设有多个的情况，但是凹陷部11e的形状并不限于此，能够适当进行变更。例如，也可以以在保持件11的圆周面整体上构成呈圆环状的凹部的方式设置凹陷部11e。图8是在保持件11的圆周面整体上设置了由呈圆环状的凹部构成的凹陷部11e的、光学准直器10′的侧视图。如此，在由设置在保持件11的圆周面整体上的呈圆环状的凹部构成凹陷部11e的情况下，能够夹持光纤13的外表面整周，因而能够更可靠地进行固定。

此外，在上述实施方式中，说明了在光纤13的插入方向上设有单个凹陷部11e的情况，但是，也可以沿着光纤13的插入方向，在同一条线上设置多个凹陷部11e。图9是沿着光纤13的插入方向，在同一条线上设置了多个凹陷部11e的光学准直器10′的侧视图。在沿着光纤13的插入方向的同一条线上设置多个凹陷部11e的情况下，能够将光纤13可靠地固定在保持件11的期望的位置上，并且能够抑制光纤13的弯曲，能够准确地定位于准直透镜12的中心位置。

而且，为了提高对于保持件11来说的准直透镜12和光纤13的固定强度，能够额外使用粘接剂。在该情况下，粘接剂可以是用于粘接光纤13的外表面和保持件11的内表面，也可以是将粘接剂填充到如准直透镜12与光纤13端部的空隙部（参照图4所示的空隙部D）处这样的技术方案。如果是后者，优选的是，所使用的粘接剂是具有折射率比准直透镜12的折射率小的透明的粘接剂。另外，为了填充粘接剂，可以在保持件11上该空隙部所处的位置设置小孔(参照图4所示的小孔E)。该小孔并不限于1个，优选的是，设置多个该小孔作为填充时的空气释放部或固化时所产生的挥发成分的排出孔。

另外，说明了利用上述实施方式的冲头加工，在保持件11的局部形成凹陷部11e的情况，但是凹陷部11e的形成方法并不限定于此，能够适当进行变更。例如，也可以通过使保持件11的局部热变形而形成凹陷部11e。在这样形成了凹陷部11e的情况下，也能够获得与本实施方式相同的效果。

另外，在上述实施方式中，说明了在保持件11的同一个圆周上形成3处凹陷部11e的情况，但是形成在保持件11上的凹陷部11e的数量并不限定于此，能够适当进行变更。

另外，作为进一步提高光纤13与保持件11间的固定强度的方法，能够采用使光纤13的外表面即加强层13c（不存在加强层时是包层13b）与保持件11热熔接的方法。作为热熔接的具体方法，能够选择利用加热器等直接对保持件11进行加热的方法，或利用电磁感应对保持件11进行加热的方法等。

本申请以在2010年5月19日提出申请的（日本）特愿2010-114998为依据。其内容全部包括在内。

Claims (7)

1.一种光学准直器，其具备塑料光纤和呈圆筒形状的保持构件，该保持构件用于在一端部保持准直透镜，并在另一端部设置有供上述塑料光纤插入的插入孔，其特征在于，

在该光学准直器与上述准直透镜进行过对位的状态下，对上述保持构件的局部设置凹陷部，利用该凹陷部的内表面夹持上述塑料光纤。

2.根据权利要求1所述的光学准直器，其特征在于，

上述保持构件由金属材料构成。

3.根据权利要求2所述的光学准直器，其特征在于，

在上述保持构件的同一个圆周上设置有多个上述凹陷部。

4.根据权利要求3所述的光学准直器，其特征在于，

在上述保持构件上的靠上述准直透镜侧的端部附近设置上述凹陷部。

5.根据权利要求3所述的光学准直器，其特征在于，

在上述保持构件上的靠上述插入孔侧的端部附近设置上述凹陷部。

6.根据权利要求1所述的光学准直器，其特征在于，

在沿着上述塑料光纤的插入方向的同一条线上，设置多个凹陷部。

7.一种光学连接器，其特征在于，

该光学连接器连接有权利要求1至6中的任一项所述的光学准直器。

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