CN104115045B

CN104115045B - 光插座

Info

Publication number: CN104115045B
Application number: CN201280069345.1A
Authority: CN
Inventors: 山本崇; 中岛嘉一郎
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2012-02-22
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2016-01-06
Anticipated expiration: 2032-09-28
Also published as: JP2014029470A; JP5451945B1; JP5474230B2; CN104115045A; JPWO2013125084A1; US9500818B2; US20150346437A1; WO2013125084A1

Abstract

一种光插座，其具备：圆柱状的光纤插芯；与光纤插芯一端侧的整个外周面接触而将光纤插芯保持、且包含绝缘材料的圆筒状的夹持体；与光纤插芯的另一端侧的整个外周面接触的套管；与夹持体的一部分的整个外周面接触从而将夹持体的一部分及套管包围的第一金属壳体；和与第一金属壳体隔开间隔地与夹持体中位于第一金属壳体的外侧的其余整个外周面接触的第二金属壳体。

Description

光插座

技术领域

本发明涉及光插座。

背景技术

作为用于将光纤之间光学地连接的部件，已知有光插座。作为光插座，可举出例如专利文献1中记载的光插座。专利文献1中记载的光插座具备：光纤插芯、第一夹持体、第二夹持体、套管和壳。专利文献1中记载的光插座中第一夹持体与第二夹持体相互分离地保持光纤插芯，由此第一夹持体与第二夹持体电绝缘。

但是，在专利文献1中记载的光插座中，在第二夹持体被固定于外部装置的状态下对第一夹持体施加外力时，具有力容易集中于光纤插芯中位于第一夹持体与第二夹持体之间的区域的倾向。因此，难以使光插座对外力的可靠性提高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-133225号公报

发明内容

本发明的一个方式的光插座具备：圆柱状的光纤插芯；与所述光纤插芯一端侧的整个外周面接触而将光纤插芯保持、且包含绝缘材料的圆筒状的夹持体；与所述光纤插芯的另一端侧的整个外周面接触的套管；与所述夹持体的一部分的整个外周面接触从而将所述夹持体的所述一部分及所述套管包围的第一金属壳体；和与所述第一金属壳体隔开间隔地与所述夹持体中位于所述第一金属壳体的外侧的其余整个外周面接触的第二金属壳体。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的光插座的截面图。

图2是表示在图1所示的光插座中插入有插塞套圈的状态的截面图。

图3是表示本发明的光插座的变形例1的截面图。

图4是表示本发明的光插座的变形例2的截面图。

图5是表示本发明的光插座的变形例3的截面图。

图6是表示本发明的光插座的变形例4的截面图。

图7是表示本发明的光插座的变形例5的截面图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的一个实施方式的光插座100及使用其得到的带光隔离器的光插座200进行说明。

＜光插座100的构成＞

图1是表示本发明的一个实施方式的光插座100的截面图。如图1所示，本发明的一个实施方式的光插座100具备：光纤插芯1、保持光纤插芯1的夹持体2、与光纤插芯1的外周面接触的套管3、包围套管3的第一金属壳体4、和与第一金属壳体4隔开间隔地设置的第二金属壳体5。

＜光纤插芯1的构成＞

光纤插芯1是由具有通孔的套圈12、和插入套圈12的通孔的光纤11构成的圆柱状的构件。光纤插芯1是用于从后端(一端)向前端(另一端1)、或从前端向后端传送光的构件。

套圈12是具有从前端向后端贯通的通孔的圆柱状的构件。图1中，将后端侧(一端侧)表示为X1、将前端侧(另一端侧)表示为X2。套圈12的通孔中沿套圈12的全长插入有光纤11。为了保持光纤11而设置有套圈12。

套圈12以其后端面相对于光纤11的光轴方向倾斜的方式形成。由此，在来自外部的发光元件的光入射到套圈12的后端面时，能够降低光向发光元件反射的可能性。

套圈12在前端设置有磨边部。磨边部以与端面及外周面连续的方式形成。由此，在将套圈12插入套管3时，套管3的内周面与套圈12的角接触，由此能够降低套圈12发生损伤的可能性。

作为套圈12的材料，可使用例如：氧化锆、氧化铝、莫来石、氮化硅、碳化硅或氮化铝等陶瓷材料。可以使用这些陶瓷材料的单体、或含有这些陶瓷材料作为主成分的材料作为套圈12的材料。另外，关于套圈12的其它材料，也可以使用结晶化玻璃等玻璃陶瓷材料作为套圈12的材料。

作为光纤11，可以使用例如JIS标准或TIA/EIA标准规定的外径125μm的光纤。光纤11插入到套圈12的通孔中。

光纤11的前端面及套圈12的前端面均被实施了球面研磨。由此，在将套圈12的前端面与外部的插塞套圈6对顶时，能够使插入到套圈12中的光纤11与插入到插塞套圈6中的光纤61接触。因此，能够良好地进行插入到套圈12中的光纤11与插入到插塞套圈6中的光纤61的光学结合。

同样地，光纤11的后端面及套圈12的后端面均实施了倾斜研磨。由此，在将光隔离器8安装于套圈12的后端面时，能够使插入到套圈12中的光纤11与光隔离器8的距离接近。由此，能够抑制在插入到套圈12中的光纤11与光隔离器8之间产生的损失。

接着，对光纤插芯1的尺寸进行说明。如上所述，在使用上述外径125μm的光纤作为固定于套圈12的光纤11时，例如能以外径为1mm以上且3mm以下、长度为2mm以上8mm以下的方式来设定光纤插芯1的尺寸。

＜光纤插芯1的制造方法＞

对光纤插芯1的制造方法的例子进行说明。需要说明的是，在本制造方法中，使用以氧化锆为主成分的陶瓷材料作为套圈12的构成材料来进行说明。

首先，制作成形材料，所述成形材料构成成为套圈12的原型的成形体。具体而言，使用球磨机将氧化锆的粒子及氧化钇的粒子充分混合及粉碎。然后，在这些混合粉末中添加粘接剂，将上述混合粉末与粘接剂混合。由此，准备出成形材料。

混合粉末中，相对于氧化锆85～99质量％优选混合氧化钇1～15质量％。特别地，相对于氧化锆粉末90～98质量％更优选混合氧化钇粉末2～10质量％。作为氧化锆的粒子，优选氧化锆的纯度为95％以上，特别地更优选98％以上。

接着，使用制备好的成形材料，制作具有通孔的成形体。具体而言，在具有用于成形通孔的结构的模具中填充成形材料。作为用于形成通孔的结构，可举出例如与通孔对应的凸部。即，可使用具有与通孔对应的凸部的模具。对填充后的成形材料以规定的压力进行冲压成形，由此制作成形体。需要说明的是，用于制作成形体的方法并不限定于上述冲压成形，也可以采用注射成形、铸入成形、等静压成形(hydrostaticmolding)或挤出成形等方法。

接着，对所得到的成形体进行烧成，由此制作烧结体。具体而言，将成形体投入到500～600℃的脱脂炉内2～10小时而进行脱脂，然后将脱脂后的成形体在氧气氛中在1300～1500℃下烧成0.5～3小时，由此制作烧结体。如上所述地可以制造出套圈12。

接着在制造的套圈12的通孔中插入长度与该通孔的全长大致相等的光纤11。通过粘接材料将套圈12与光纤11粘接。然后，在将光纤11插入到套圈12中的状态下将套圈12的前端面与光纤11的前端面同时进行研磨。同样地将套圈12的后端面与光纤11的后端面同时进行研磨。通过如此地操作，将套圈12的前端面与光纤11的前端面、及套圈12的后端面与光纤11的后端面分别研磨。如上所述地能够制造出光纤插芯1。

＜夹持体2的构成＞

夹持体2为包含绝缘材料的圆筒状的构件。为了保持光纤插芯1而设置夹持体2。夹持体2的内周面与光纤插芯1的后端侧的整个外周面接触而将光纤插芯1保持。具体而言，将光纤插芯1的后端侧压入夹持体2。通过将圆柱状的光纤插芯1压入圆筒状的夹持体2，由此可以在光纤插芯1与夹持体2之间得到高的同心度。光纤插芯1的后端面处于被夹持体2包围的位置。第一金属壳体4及第二金属壳体5相互分离地设置于夹持体2的外周面。

需要说明的是，在此所说的后端侧的整个外周无需一定为后端面的整个外周。即，夹持体2的内周面与光纤插芯1的后端侧的一部分整个外周接触即可。具体而言，可以为光纤插芯1的后端面从夹持体2突出的构成。

夹持体2包含绝缘材料，由此能够使第一金属壳体4与第二金属壳体5电绝缘。由此，能够抑制第一金属壳体4产生的噪音信号传递到与第二金属壳体5连接的外部电路。

作为夹持体2的材料，可使用例如氧化锆、氧化铝、莫来石、氮化硅、碳化硅或氮化铝等陶瓷材料。夹持体2包含陶瓷材料，由此与夹持体2包含金属的情况相比能够使夹持体2的内径精度提高。另外，夹持体2使用陶瓷材料，由此与使用金属材料的情况相比能够提高夹持体2的强度。

另外，作为夹持体2的其它材料，也能够使用包含结晶化玻璃等玻璃或氧化铝等陶瓷材料的玻璃陶瓷材料。

另外，也能够使用液晶聚合物、PES或PEI等绝缘性树脂材料作为夹持体2的材料。

夹持体2的尺寸例如设定为外径1.7mm以上且3mm以下、长度2mm以上且5mm以下。夹持体2的内径设定为与光纤插芯1的外径大致相等。

作为夹持体2的制造方法，例如能够使用与上述光纤插芯1的制造方法中的套圈12的制造方法同样的制法。

＜套管3的构成＞

套管3为具有狭缝31的近圆筒状的构件。为了使插入光插座100的插塞套圈6的光轴与光纤插芯1的光轴的位置对齐、并且保持插塞套圈6而设置套管3。图2中示出在套管3中插入有插塞套圈6的状态的光插座100。

套管3的后端侧的内周面与光纤插芯1的前端侧接触。在套管3的后端侧插入有套圈12的前端侧。在此，与第一金属壳体4分离地设置有套管3。由此，在将插塞套圈6插入到套管3中时，能够抑制第一金属壳体4阻碍套管3处产生的外径的扩展。由此，由于套管3易于产生弹性变形，因此能够容易地将插塞套圈6插入套管3。

套管3的后端侧的外径变得比前端侧的外径大。由此，能够在后端侧中使套管3对光纤插芯1的保持力提高，并且能够在前端侧中使插入插塞套圈6时的套管3的弹性变形的容易度提高。

套管3的后端侧以与夹持体2接触的方式设置。由此，在插入插塞套圈6时可抑制在套管3产生轴方向的位置偏差。

作为套管3的材料，与套圈12同样地可使用例如氧化锆、氧化铝、莫来石、氮化硅、碳化硅或氮化铝等陶瓷材料。

另外，也能够使用包含结晶化玻璃等玻璃或氧化铝等陶瓷材料的玻璃陶瓷材料作为套管3的材料来代替上述陶瓷材料。

另外，在套管3处设置有狭缝31，由此在将插塞套圈6插入套管3时，能够适度地使套管3发生弹性变形。因此，即使假设光纤插芯1的外径与插塞套圈6的外径之间存在尺寸误差，也能够通过套管3来进行各自的光轴的位置对齐。由此，能够良好地进行光纤插芯1与插塞套圈6之间的光学连接。

关于套管3的尺寸，例如在被插入的套圈12及插塞套圈6的外径为1.25mm的情况下，插入套圈12及插塞套圈6前的套管3的内径被设定为1.2mm。狭缝31例如被设定为宽度0.1mm以上且0.4mm以下。

而且，在套管3中插入有套圈12及插塞套圈6的情况下，套管3发生变形从而内径达到1.25mm，因此能够用套管3可靠地保持套圈12及插塞套圈6。

作为套管3的制造方法，例如能够使用与上述光纤插芯1的制造方法中的套圈12的制造方法同样的制法。

＜第一金属壳体4的构成＞

第一金属壳体4为近似圆筒状的构件。为了保护套管3而设置第一金属壳体4。第一金属壳体4与夹持体2的一部分外周面接触。第一金属壳体4设置于夹持体2的前端侧。夹持体2的前端侧被压入第一金属壳体4。以包围套管3及上述夹持体2的一部分的方式来设置第一金属壳体4的位置。以在第一金属壳体4与套管3之间存在间隙的方式包围套管3。第一金属壳体4的前端的内径设定为比套管3的前端的外径小。由此，能够防止套管3从套圈12脱落。作为第一金属壳体4的材料，例如能够使用不锈钢等金属材料。

＜第二金属壳体5的构成＞

第二金属壳体5为近似筒状的构件。为了易于将光插座100安装到外部装置而设置第二金属壳体5。利用激光焊接等将第二金属壳体5与外部装置固定，由此能够将光插座100安装到外部装置。第二金属壳体5与夹持体2中位于第一金属壳体4的外侧的其余外周面接触。以包围夹持体2的后端侧的方式设置第二金属壳体5。夹持体2的后端侧被压入第二金属壳体5。第二金属壳体5的后端侧比夹持体2的后端面突出。第二金属壳体5与第一金属壳体4隔开间隔地进行配置。通过第二金属壳体5与第一金属壳体4分离地配置、并且安装有第二金属壳体5及第一金属壳体4的夹持体2包含绝缘材料，由此能够使第二金属壳体5与第一金属壳体4电绝缘。作为第二金属壳体5，例如能够使用不锈钢等金属材料。

第二金属壳体5中压入有夹持体2的部分的外径大于第一金属壳体4中压入有夹持体2的部分的外径大。通过使第二金属壳体5中压入有夹持体2的部分的外径变大，由此在利用激光焊接将第二金属壳体5安装到外部装置时，能够抑制激光贯通第二金属壳体5从而激光照射到夹持体2的可能性。

需要说明的是，第二金属壳体5与外部装置的接合并不限于激光焊接。具体而言，也可以使用焊接材料等进行接合。

第二金属壳体5的尺寸例如设定为外径2.5mm以上且4.5rmn以下、内径1.7mm以上且3mm以下。

根据本发明的一个实施方式的光插座100，具有保持光纤插芯1且包含绝缘材料的夹持体2、并且在夹持体2设置有第一金属壳体4及第二金属壳体5。由此，在对第一金属壳体4或第二金属壳体5施加外力时，能够抑制外力集中于光纤插芯1中位于第一金属壳体4与第二金属壳体5之间的区域。结果，能够使光插座100对外力的可靠性提高。

另外，光纤插芯1与夹持体2并不是一体地形成，而是不同的部件，由此能够使光插座100对外力的可靠性进一步提高。具体而言，在光纤插芯1与夹持体2一体地形成的情况下，在光纤插芯1或夹持体2中的任一方产生缺陷时，都有可能从该缺陷产生龟裂而导致光纤插芯1及夹持体2这两方破损。此时，由光纤插芯1保持的光纤11的传送特性也有可能发生恶化。但是，通过使光纤插芯1与夹持体2为不同的部件，即使在光纤插芯1产生缺陷，夹持体2也可保护光纤插芯1，从而能够抑制外力对光纤插芯1的影响。结果，能够抑制从缺陷产生龟裂从而导致光纤插芯1破损的可能性。另外，即使夹持体2产生缺陷，由于从缺陷产生的龟裂仅发生于夹持体2，因此不会影响到光纤插芯1。

另外，第一金属壳体4及第二金属壳体5设置于夹持体2的外周面，由此与在夹持体2的内周面设置第一金属壳体4的情况不同，无需为了安装第一金属壳体4而将夹持体2的内径设定得较大。与此相伴地也能够使夹持体2的外径变小。由此，能够减小第二金属壳体5的外径。结果，能够减小光插座100的外径。

另外，如上所述，光纤插芯1的后端侧被压入夹持体2。光纤插芯1的后端面位于被夹持体2包围的位置。第一金属壳体4及第二金属壳体5相互分离地设置于夹持体2的外周面。换言之，在光纤插芯1与第一金属壳体4之间设置有夹持体2。由此，套管3的后端面与包含陶瓷材料的夹持体2接触。因此，在将插塞套圈6插入套管3时，能够抑制套管3的后端面与第一金属壳体4接触的可能性。由此，即使在产生偏差的状态下将插塞套圈6插入套管3而导致套管3发生变形使得套管3的端面发生倾斜，也能够抑制由于在该变形的状态下套管3旋转而刮削第一金属壳体4的可能性。结果，能够抑制在光插座100的内部产生异物的可能性。

进一步，夹持体2中与套管3的后端面接触的部分的外径大于套管3的后端面的外径。具体而言，夹持体2的前端面的外径大于套管3的后端面的外径。由此，能够进一步抑制套管3的后端面与第一金属壳体4接触的可能性。结果，能够进一步抑制第一金属壳体4被套管3的后端面刮削。

＜带光隔离器的光插座200的构成＞

带光隔离器的光插座200具备：上述光插座100、安装于光纤插芯1的后端面的光隔离器8、以包围光隔离器8的方式设置的磁铁7。带光隔离器的光插座200在光纤插芯1的后端面具备光隔离器8，由此能够阻断逆行的光。

＜磁铁7的构成＞

为了对光隔离器8赋予磁场而设置磁铁7。磁铁7设置于光插座100的后端侧。具体而言，磁铁7设置于第二金属壳体5中从夹持体2突出的部分的内周面。磁铁7为筒状的磁铁。作为磁铁7，例如可以使用钐钻磁铁。磁铁7以包围光隔离器8的方式配置。

磁铁7的外周面与第二金属壳体5的内周面接合、并且其前端面与夹持体2的后端面接合。接合能够使用环氧树脂。此时，优选预先使夹持体2的后端面的表面粗糙度大于第二金属壳体5的内周面的表面粗糙度。由此，能够使环氧树脂易于在第二金属壳体5的内周面润湿扩展、并且使环氧树脂不易在夹持体2的后端面润湿扩展。结果，在将磁铁7用环氧树脂固定时，能够抑制环氧树脂附着到光隔离器8或光纤插芯1的可能性。

作为预先使夹持体2的后端面的表面粗糙度大于第二金属壳体5的内周面的表面粗糙度的方法，可以使用以下的方法。具体而言，只要套圈12使用氧化锆的烧结体并且第二金属壳体5使用不锈钢即可。这是因为，氧化锆等陶瓷材料为多孔体，因此与不锈钢等金属材料相比表面粗糙度更大。

夹持体2的后端面的表面粗糙度例如优选设定为Ra1.6。另外，第二金属壳体5的内周面的表面粗糙度例如优选设定为Ra0.4。

＜光隔离器8的构成＞

光隔离器8由法拉第旋转器81、和夹持法拉第旋转器81而设置的2个偏振片82构成。

光隔离器8安装于光纤插芯1的后端面。由此，在向光纤插芯1的后端侧入射光时，能够进一步抑制在光纤插芯1的后端面光发生反射的可能性。

需要说明的是，本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变更、改良等。例如，本实施方式中，夹持体2的外径一定，但并不限定于此。具体而言，也可以是在夹持体2的外周设置有高差的形状。

如图3所示，可以是在夹持体2的外周设置有凸部21、并且该凸部21位于第一金属壳体4与第二金属壳体5之间的构成。由此，能够抑制第一金属壳体4与第二金属壳体5导通的可能性。结果，能够进一步确保第一金属壳体4与第二金属壳体5之间的绝缘。

另外，本实施方式中，在第一金属壳体4与第二金属壳体5之间存在空隙，但并不限定于此。具体而言，可以在第一金属壳体4与第二金属壳体5之间设置树脂材料。由此，能够抑制第一金属壳体4与第二金属壳体5导通的可能性。进一步，可以由该树脂材料覆盖夹持体2。由此，能够保护夹持体2免受外部的冲击，因此能够提高光插座100的耐冲击性。作为树脂材料，例如可以使用环氧树脂等。

需要说明的是，本实施方式中，在套管3设置有狭缝31，但也可以使用未设置狭缝31的、所谓的精密套管。

另外，如图4所示，可以是磁铁7的前端面与夹持体2的后端面接合、并且磁铁7与第二金属壳体5的内周面不接合的构成。特别是在磁铁7包含钐钻、第二金属壳体5包含不锈钢(SUS304)且夹持体包含氧化锆的情况下，通过采用图4的构成，能够提高热循环下的可靠性。具体而言，在磁铁7、第二金属壳体5及夹持体2包含上述材料的情况下，各构件的线性膨胀率分别为：磁铁7为9.8×10^-6(1/K)、第二金属壳体5为17.3×10^-6(1/K)、夹持体2为10.5×10^-6(1/K)。像这样，通过使线性膨胀率大致相等的磁铁7与夹持体2接合、并且使磁铁7与第二金属壳体5不接合，由此能够降低热循环下产生的热应力。结果，能够降低磁铁7从夹持体2剥离的可能性。更优选如图4所示地在磁铁7的外周面与第二金属壳体5的内周面之间形成有间隙。通过该构成，能够提高热循环下的光插座100的可靠性。

另外，如图5所示，也可以是将夹持体2的后端侧延长从而将透镜9安装于夹持体2的内周面的构成。与将透镜9安装于第二金属壳体5的情况相比，能够提高热循环下的可靠性。具体而言，在第二金属壳体5包含不锈钢(SUS304)、夹持体2包含氧化锆且透镜9包含玻璃的情况下，透镜9的线性膨胀率为7.5×10^-6(1/K)左右，因此与安装于线性膨胀率为17.3×10^-6(1/K)的第二金属壳体5相比，通过安装于线性膨胀率为10.5×10^-6(1/K)的夹持体2，能够降低所产生的热应力。结果，与将透镜9安装于第二金属壳体5的情况相比，能够抑制透镜9脱离的可能性。需要说明的是，透镜9向夹持体2的安装可举出例如使用环氧树脂的情况。

另外，如图6所示，也可以是夹持体2中与第二金属壳体5接触的区域的外径大于与第一金属壳体4接触的区域的外径的构成。由此，在将第二金属壳体5与外部装置焊接时，能够抑制由焊接产生的冲击而导致夹持体2发生损伤的可能性。

另外，如图7所示，也可以是夹持体2中与第二金属壳体5接触的区域的外径小于与第一金属壳体4接触的区域的外径的构成。由此，可以在不增大第二金属壳体5的外径的情况下使第二金属壳体5的厚度增大。结果，能够抑制由焊接产生的冲击对夹持体2造成的影响。

符号说明

1：光纤插芯

11：光纤

12：套圈

2：夹持体

21：凸部

3：套管

31：狭缝

4：第一金属壳体

5：第二金属壳体

6：插塞套圈

61：光纤

7：磁铁

8：光隔离器

81：法拉第旋转器

82：偏振片

9：透镜

100：光插座

200：带光隔离器的光插座

Claims

1.一种光插座，其具备：

圆柱状的光纤插芯；

与所述光纤插芯一端侧的外周面的整个圆周接触而将光纤插芯保持、且包含绝缘材料的圆筒状的夹持体；

与所述光纤插芯的另一端侧的外周面的整个圆周接触的套管；

与所述夹持体的一部分的外周面的整个圆周接触从而将所述夹持体的所述一部分保持，并且以与所述套管隔着间隙的方式包围所述套管的外周面的第一金属壳体；和

与所述第一金属壳体隔开间隔地与所述夹持体中位于所述第一金属壳体的外侧的余部的外周面的整个圆周接触的第二金属壳体。

2.根据权利要求1所述的光插座，其中，

所述夹持体包含陶瓷材料。

3.根据权利要求2所述的光插座，其中，

所述夹持体包含二氧化锆，并且所述第一金属壳体及所述第二金属壳体包含不锈钢。

4.根据权利要求2所述的光插座，其中，

所述夹持体具有与所述套管的一端接触的部分，所述部分的外径大于所述套管的所述一端的端面的外径。

5.根据权利要求1所述的光插座，其中，

在所述夹持体的外周面形成有凸部，并且所述凸部位于所述第一金属壳体与第二金属壳体之间。

6.根据权利要求1所述的光插座，其中，

所述夹持体中，与所述第二金属壳体接触的区域的外径大于与所述第一金属壳体接触的区域的外径。