JP2001264592A

JP2001264592A - 光通信用の受光複合部品

Info

Publication number: JP2001264592A
Application number: JP2000079506A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Koike; 康博小池; Shigeru Koshibe; 茂越部
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-03-22
Filing date: 2000-03-22
Publication date: 2001-09-26

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】信号光の入射効率が良く接続損失の少ない汎用
の光通信用の受光部品を提供する。光通信の普及を可能
にする低コスト高品質の受信装置を提供する。【解決手段】接続部の光通過路に柔軟な光透過体を装着
したコネクターと受光装置を一体化し、受光装置の光入
射面と柔軟な光透過体を密着させた構造を有する光通信
用の受光複合部品を提供する。光透過体としては、屈折
率が１．３０から１．６０、硬さがＪＩＳ（Ｄ型）６０
度以下の特性を有すし、受光装置の導光路が透明材料
（屈折率１．３０から１．６０、硬さＪＩＳ（Ａ型）７
０度以下）で封止されている。光透過体及び透明封止材
料はシリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹
脂、エラストマー系樹脂、及びこれら樹脂の誘導体から
選ばれた１種である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ、特に
プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）を利用する光通信用
のコネクター付き受光装置（受光複合部品）に係わり、
信号光の入射効率に優れ且つ光伝送時の接続損失を低減
する技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバを用いた光通信の受信システ
ムは、光ファイバによる光信号伝送路の一端側に受信系
を備えている。受信系はフォトダイオード（ＰＤ）など
の受光素子を有しており、光ファイバからの信号光を受
光素子に光学接続させるものである。

【０００３】このような光通信システムにおける受信性
能は信号光の入射効率及び伝送効率に大きく影響され、
受光装置の能力だけでなく接続部の伝送損失が通信性能
を左右する。現在の受光装置は受光素子及び電気接続線
を樹脂や金属にて封止するもので信号光を吸収、拡散、
及び反射等するため信号光を有効に入射し難い構造とな
っている。

【０００４】又、現在の光通信システムには光ファイバ
と受光装置との間にレンズを介在させ受信する方式もあ
る。しかし、これは精密接続が必要でコストが高く汎用
性に乏しいだけでなく、レンズ面での反射により数ｄＢ
から十数ｄＢの接続損失が起こるといった問題を抱えて
いた。

【０００５】本発明者は、光通信システムの接続損失を
低減するため、光ファイバと受光素子との間に反射面で
囲まれた導光路を有する導光体を介在させる結合構造
（レンズレス結合、特開平１０−２２１５７３）を提案
している。又、本発明者は、光ファイバと光ファイバの
間に柔軟な光透過体を挟持させる接続構造（ゲルパッド
接続、特開平１０−１１１４２９）を提案している。

【０００６】本発明者は、さらなる実用化検討を鋭意行
ない、入射光制御型受光装置と柔軟光透過体装着コネク
ターを一体化することにより工業性に優れる光通信用の
受光複合部品を提供するものである。実用性を考える
と、光軸を精密に合わせるため受光装置及びコネクター
を一体化し、光ファイバと接続させる構造が最も好まし
い。これにより信号光の伝送損失が最も少ないレンズレ
ス接合を実現できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、信号光の入
射効率が良く接続損失の少ない受光部品を提供するもの
である。現在の受光装置及びコネクターは産業用を前提
に開発されており、民生用の低コストで簡便な汎用製品
の開発が望まれている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、接続効率の良
いコネクターに受光装置を一体化した光通信用の受光複
合部品であり、伝損損失の少ないレンズレス結合を実用
化するものである。本発明の複合部品は接続部の光通過
路に柔軟な光透過体を装着したコネクターと受光装置を
一体化し、受光装置の光入射面と柔軟な光透過体を密着
させた構造を有する。

【０００９】請求項２は、受光装置の構造に関するもの
である。受光装置の導光路が反射面で囲まれ受光素子側
に向けて先細りの形状であり、導光路の端面と受光素子
の受光部が接合していることを特徴とするものである。
請求項３は、コネクターの光通過路が反射面で囲まれ受
光装置側に向けて平行又は先細り形状であることを特徴
とするものである。

【００１０】請求項４は、コネクターの構造が光ファイ
バを押圧し光透過体と密着させる挟持機構を有すること
を特徴とするものである。

【００１１】請求項５及び請求項６は光透過体の特性に
関するもので、屈折率は１．３０から１．６０の範囲
内、硬さはＪＩＳ（Ｄ型）６０度以下であることが好ま
しい。又、光透過体はシリコーン系樹脂、アクリル系樹
脂、エポキシ系樹脂、エラストマー系樹脂、及びこれら
樹脂の誘導体から選ばれた１種であることが好ましい。

【００１２】請求項７は、受光装置の導光路に高信頼性
の透明封止材料が充填されていることを特徴とするもの
である。

【００１３】請求項８及び請求項９は透明封止材料の特
性に関するものであり、該屈折率は１．３０から１．６
０の範囲内、該硬さがＪＩＳ（Ａ型）７０度以下である
ことが好ましい。又、透明封止材料はシリコーン系樹
脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、エラストマー系
樹脂、及びこれら樹脂の誘導体から選ばれた１種である
ことが好ましい。

【００１４】接続部の光通過路に柔軟な光透過体を装着
したコネクターと受光装置を一体化し、受光装置の光入
射面と柔軟な光透過体を密着させることが必要である。
信号光は光ファイバより伝送され柔軟な光透過体を通っ
て有効に受光装置に入射される。受光装置とコネクター
を一体化することにより光軸が固定でき光ファイバから
の信号光を高精度で伝送できる。受光装置とコネクター
の取り付けは、光軸合わせの精度が得られるならば、固
定方式又は脱着方式のどちらでも良い。

【００１５】又、受光装置の導光路は反射面で囲まれ発
光素子側に向けて先細りであり、導光路の端面と受光素
子の受光部が接合している構造が好ましい。これによ
り、光ファイバより伝送された信号光は、反射面で囲ま
れた導光路で入射方向を最適に制御され有効に受光素子
に伝達される。又、導光路の端面と受光素子の受光部の
寸法はほぼ等しいことが特に好ましい。信号光を入射し
受光するまでの距離を最短にし吸収による損失等を最小
にすることができるからである。

【００１６】コネクターは光ファイバを押圧し光透過体
と密着させる挟持機構を有することが好ましい。光ファ
イバと光透過体の界面に隙間ができると、信号光は反射
や屈折により伝送時に損失を生じる。

【００１７】光透過体の屈折率は１．３０から１．６０
の範囲内、該硬さはＪＩＳ（Ｄ型）６０度以下であるこ
とが好ましい。屈折率は光ファイバとはぼ同じであるこ
とが反射や屈折による損失を最小にできる。該硬さは硬
すぎると密着性が悪くなり隙間発生による伝送損失を招
く。又、光透過体としては実績があり品質の安定性な樹
脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹
脂、エラストマー系樹脂、及びこれら樹脂の誘導体より
選択するのが好ましい。

【００１８】本発明は、光ファイバがコア径の大きなプ
ラスチック製である場合に適している。プラスチック光
ファイバのコア径は３００μｍから９００μｍであり、
受光素子の受光部寸法１００μｍから５００μｍより大
きい場合が多い。光ファイバとしては、ポリメチルメタ
クリレート樹脂製（クラベ、三菱レイヨン）、フッソ樹
脂製（旭硝子）を挙げることができる。又、受光素子又
は受光装置の入手先としては、日立製作所、東芝、松下
電器産業、浜松ホトニクス等を挙げることができる。

【００１９】受光装置は汎用であることが好ましい。即
ち、金属封止よりは樹脂封止、導光路が高信頼性の透明
封止材料で充填されていることが好ましい。透明封止材
料は受光素子を自然環境及び人的取扱環境より守る機能
が要求される。受光素子は環境変動に対して敏感である
ため、透明封止材料は強固に受光素子を保護することが
求められる。

【００２０】透明封止材料の屈折率は光ファイバと同水
準であることが好ましい（光透過体と同じ理由）。硬さ
はＪＩＳ（Ａ型）で７０度以下が好ましい。受光素子を
保護する機能が優先されるため光透過体より硬めでも良
いが、硬すぎると応力緩和機能が低下しすぎるため好ま
しくない。

【００２１】これに適する樹脂も、光透過体と同様で実
績があり品質の安定性な樹脂が好ましい。市販品は信越
化学工業、東芝シリコーン、東亞合成、日本化薬、旭化
成等の製品カタログより選択することができる。又、こ
れらメーカーより中間製品を購入し所望の光透過体及び
その誘導体を製造することも可能である。

【００２２】図１は、本発明による光通信用の受光複合
部品の一例を示している（接続方向の横から見た断
面）。コネクター１は光通過路２と挟持機構３を備えて
いる。受光装置５は反射面で囲まれた導光路７を持ち、
導光路の端面と受光素子６の受光面が接合している。光
通過路には柔軟な光透明体が装着されており、光透過体
の端面と受光装置の光入射面が密着している。受光装置
の導光路には透明封止材料が充填されている。又、光通
過路及び導光路は受光素子側に向けて連続する先細りの
形状をしている。通信時には、受光複合部品と光ファイ
バ９は柔軟な光透過体により密着接続する。尚、挟持機
能を持つコネクターは市販品を転用しても良い（例：Ｐ
Ｎ型、ＳＭＩ型等）。

【００２３】図２は、本発明による光通信用の受光複合
部品の別の一例を示す。２１はコネクター、２２は光通
過路、２３は挟持装置、２５は受光装置、２９は光ファ
イバである。光通過路に装着された柔軟な光透明体と受
光装置は光入射面２８にて密着している。又、接続時に
は光ファイバは押圧され本部品の柔軟な光透過体と密着
する

【００２４】図３は、従来のコネクター付き受光装置の
一例を示す図である。３１はコネクター、３２は光通過
路、３３は挟時装置、３５は受光装置、３９は光ファイ
バである。図２とほぼ同様の構造をしているが、光通過
路に柔軟な光透過体は装着されていない。このため、接
続時には光ファイバと受光装置の間に空隙が生じる。

【００２５】図４は、受光装置４５と光ファイバ４９を
コネクター４１を介在して接続する場合の一例を示す図
である。受光装置と光ファイバは挟時機構４３により一
時的に簡易固定されるが、受光装置は挟時機構の遊び等
により微妙に動き光軸が不安定となる。

【００２６】

【実施形態】本発明の実施形態を説明する。本発明は、
接続部の光通過路に柔軟な光透過体を装着したコネクタ
ーに受光装置を一体化した光通信用の受光複合部品であ
り、伝損損失の少ないレンズレス結合を実用化するもの
である。受光装置の構造、コネクターの構造及び透明樹
脂類の特性を最適化することにより、信号光を効率的に
入射でき接続時の損失も低減できる。以下、実施例及び
比較例にて具体的に説明する。

【００２７】

【実施例１】反射面で囲まれた導光路を有する受光装置
と光通過部に柔軟な光透過体を装着したコネクターを一
体化し図１の様な受光部品を試作した。受光装置は受光
素子（ＰＤ、浜松ホトニクス製）の受光面と導光路の端
面を接合させた構造を持ち、導光路は透明材料で封止さ
れている。この受光部品とＰＯＦを接続し接続損失を測
定したところ０．１ｄＢであった。

【００２８】ＰＯＦは、屈折率１．５０、コア径０．７
５ｍｍのポリメチルメタクリレート製光ファイバ（三菱
レイヨン製）である。

【００２９】柔軟な光透過体は屈折率１．５０、硬さＪ
ＩＳ（Ｄ型）１０度の特性を有するシリコーン樹脂（Ｘ
−３２−１９１０、信越化学工業製）である。透明封止
材料は特殊エポキシ樹脂（ＯＰ−１３７）であり、屈折
率１．５０及び硬さＪＩＳ（Ａ型）５０度の特性を有す
る。

【００３０】

【実施例２】市販の発光装置（ＰＤ、浜松ホトニクス
製）と円柱状の光通過路に柔軟光透過体を装着したコネ
クターを一体化し図２の様な受光部品を試作した。柔軟
光透過体は実施例１と同じシリコーン樹脂を使用した。
又、この部品とＰＯＦを実施例１同様に接続し損失を測
定したところ、０．４ｄＢの数値を示した。

【００３１】

【比較例１】実施例２において、シリコーン樹脂を装着
しないで受光部品（図３）を試作した。実施例同様に接
続効率を測定したところ、接続損失は１．６ｄＢであっ
た。

【００３２】

【比較例２】比較例１において、受光装置を着脱可能な
独立構造にしコネクターを介在させＰＯＦと接続した
（図４）。この場合の接続損失は１．９ｄＢから３．２
ｄＢの値を示した。光軸が動くために損失が大きく且つ
不安定になったものと考えられる。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、信号光の入射効率が良く接続
損失の少ない受光部品を市場に提供するものである。本
発明により、民生用の汎用受光装置を供給でき、一般家
庭でも情報伝達に光通信を利用できることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の受光複合部品の一例を示す図であ
る。

【図２】本発明の受光複合部品の別の一例を示す図で
ある。

【図３】従来型の受光複合部品の一例を示す図であ
る。

【図４】従来の受光装置及びコネクターの一例を示す
図である。

【符号の説明】

１、２１、３１、４１コネクター２、２２、３２光通過路３、２３、３３、４３挟持装置（着脱機構）５、２５、３５、４５受光装置６受光素子７導光路８、２８光入射面９、２９、３９、４９プラスチック光ファイバ
（ＰＯＦ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】接続部の光通過路に柔軟な光透過体を装着
したコネクターに受光装置を一体化させた構造であり、
受光装置の光入射面と柔軟な光透過体が密着しているこ
とを特徴とする光通信用の受光複合部品。
【請求項２】受光装置が反射面で囲まれ受光素子側に向
けて先細りとなる形状の導光路を有し、該導光路の端面
と受光素子の受光部が接合している構造であることを特
徴とする請求項１に記載の光通信用の受光複合部品。
【請求項３】コネクターの光通過路が、反射面で囲まれ
ており、受光装置側に向けて平行又は先細りとなる形状
であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の
光通信用の受光複合部品。
【請求項４】光ファイバとの接続時に、コネクターが光
ファイバを押圧し光ファイバと光透過体を密着させる挟
持機構を有することを特徴とする請求項１から請求項３
のいずれか１項に記載の光通信用の受光複合部品。
【請求項５】光透過体の屈折率が１．３０から１．６０
の範囲内であることを特徴とする請求項１から請求項４
のいずれか１項に記載の光通信用の受光複合部品。
【請求項６】光透過体の硬さがＪＩＳ（Ｄ型）６０度以
下のシリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹
脂、エラストマー系樹脂、及びこれら樹脂の誘導体から
選ばれた１種であることを特徴とする請求項１から請求
項５のいずれか１項に記載の光通信用の受光複合部品。
【請求項７】受光装置の導光路に高信頼性の透明封止材
料が充填されていることを特徴とする請求項１から請求
項４のいずれか１項に記載の光通信用の受光複合部品。
【請求項８】透明封止材料の屈折率が１．３０から１．
６０の範囲内であることを特徴とする請求項７に記載の
光通信用の受光複合部品。
【請求項９】透明封止材料の硬さがＪＩＳ（Ａ型）７０
度以下であり、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、エ
ポキシ系樹脂、エラストマー系樹脂、及びこれら樹脂の
誘導体から選ばれた１種であることを特徴とする請求項
７又は請求項８に記載の光通信用の受光複合部品。