JP2004279868A - 光デバイスの接続構造、光デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】簡単かつ低コストな構造で、外部の光ファイバコードを光デバイスに確実に接続する。
【解決手段】光デバイスの接続構造は、内部に光学素子（不図示）を収容するパッケージ本体２と、そのパッケージ本体２に取り付けられた、パッケージ本体２の上面と実質的に同一の平面を形成する上面を有している多芯フェルール７とを有する光デバイス１と、多芯フェルール７に接続されたときにパッケージ本体２の上面および多芯フェルール７の上面と実質的に同一の平面を形成する上面を有している、外部光ファイバコード２０の端部に設けられた外部多芯フェルール２２と、その同一の平面に接するように取り付けられ、多芯フェルール７と外部多芯フェルール２２とを互いに押し付け合うように締結するクランプスプリング３０とを有している。パッケージ本体２の側面には、クランプスプリング３０の第２の係止部３０ｂが係止する凹部５が形成されている。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部光ファイバコードと光デバイスとの接続状態を維持する光デバイスの接続構造、および光デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来のピグテール型の光デバイスを示す斜視図である。
【０００３】
従来から、パッケージ本体１０１から複数本の光ファイバコード１０２が直接延びており、各光ファイバコード１０２の先端に光コネクタ１０３が設けられた構成であるピグテール型の光デバイス１００が、光通信等の分野において多く用いられてきている。外部の光ファイバコード（不図示）は、光ファイバコード１０２の光コネクタ１０３に接続される。
【０００４】
図５に示すように、ピグテール型の光デバイス１００は、長さが通常数十ｃｍの複数本の光ファイバコード１０２がパッケージ本体１０１に一体的に付属している。そのため、光デバイス１００をプリント基板上に実装する場合には、それらの光ファイバコード１０２が実装作業の妨げにならないようにしなければならず、その実装を自動実装装置等を用いて自動的に行うことは困難である。また、光ファイバコード１０２は一般に被覆の耐熱性が高くないため、このようなピグテール型の光デバイス１００を半田リフロー工程を用いて実装することも困難である。これらの理由で、ピグテール型の光デバイス１００は実装面において生産性の向上を図ることが困難であるという問題がある。
【０００５】
光デバイスを電子部品並の手軽さで取り扱うことを可能にするには、少なくとも実装時には光デバイスの本体から光ファイバコードを取り外す必要がある。そのためには、光デバイスの光インタフェースをピグテール型からレセプタクル型にすることが好ましい。
【０００６】
図６は、特許文献１に開示された従来のレセプタクル型の光デバイスを示す斜視図である。
【０００７】
従来のレセプタクル型の光デバイス２００は、同一のシリコン基板２０３の上に配置された複数の半導体レーザダイオード２０１ａ，２０１ｂと、各半導体レーザダイオード２０１ａ，２０１ｂにそれぞれ対応して光結合している複数本の短尺光ファイバ２０２ａ，２０２ｂとがパッケージ２０６内に収容された状態に構成されている。なお、図ではそれぞれ２つの半導体レーザダイオードと短尺光ファイバに符号を付してあるが、図示した光デバイス２００は実際には半導体レーザダイオードと短尺光ファイバをそれぞれ５つずつ備えている。
【０００８】
短尺光ファイバの各々は、ガイド付きフェルール２１０に設けられた５個の穴にそれぞれ挿入されて固着されている。短尺光ファイバは、通常、ガイド付きフェルール２１０の端面からわずかに（例えば数μｍ程度）突出した状態で、これらの穴に固着されている。また、これらの穴が構成する列の両側に近接する位置にはガイドピン穴２１１がそれぞれ設けられている。このガイド付きフェルール２１０はパッケージ２０６に固定されている。
【０００９】
一方、光ファイバアレーコード２１４は一列に配列された５本の光ファイバを有しており、その先端部には、ガイド付きフェルール２１０のガイドピン穴２１１に対応するガイドピン２１２を有するアレーコネクタ２１３が設けられている。アレーコネクタ２１３の、各光ファイバコードが挿入されて固着されている固着穴（不図示）と、その両側に構成されたガイドピン２１２は、光半導体モジュール側のガイド付きフェルール２１０に設けられた固着穴およびガイドピン穴２１１と同じ寸法、同じ間隔で設けられている。アレーコネクタ２１３においても、各光ファイバコードはアレーコネクタ２１３の先端面からわずかに（例えば数μｍ程度）突出するように固着穴に固着されている。
【００１０】
光半導体モジュールと光ファイバアレーコード２１４とは、アレーコネクタ２１３のガイドピン２１２を光半導体モジュール側のガイド付きフェルール２１０のガイドピン穴２１１内に挿入することによって互いに接続される。このとき、アレーコネクタ２１３から突出する光ファイバコードの先端と、ガイド付きフェルール２１０から突出する短尺光ファイバの先端とがフィジカルコンタクトした状態になっていれば、光ファイバ同士の接続部における損失低下が抑えられる。
【００１１】
【特許文献１】
特許第２６５４５３８号公報（段落［００１５］−［００１７］、第３図）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示したような構成のレセプタクル型の光デバイスでは、アレーコネクタ２１３をガイド付きフェルール２１０に締結する構成を有していないので、アレーコネクタ２１３がガイド付きフェルール２１０から抜けてしまうおそれがある。光通信の最中にアレーコネクタ２１３がガイド付きフェルール２１０から抜けると光通信が途中で中断してしまうことから、少なくとも光通信の最中にアレーコネクタ２１３がガイド付きフェルール２１０から抜けることは防ぐ必要がある。
【００１３】
また、アレーコネクタ２１３をガイド付きフェルール２１０に常に押圧する構成を有していないと、アレーコネクタ２１３をガイド付きフェルール２１０に接続した後に、光ファイバ同士の接続部において両光ファイバの先端同士の間に空気層が形成されてしまう場合もある。光ファイバの先端同士の間に隙間があると、各々の光ファイバの先端面と空気層との境界で伝送光の反射が大きく、光伝送時に損失やばらつきが生じる原因となる。
【００１４】
そこで本発明は、簡単かつ低コストな構造で、外部の光ファイバコードと光デバイスとの接続状態を良好に維持することができる光デバイスの接続構造、および光デバイスを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の光デバイスの接続構造は、内部に光学素子を収容するパッケージ本体と、該パッケージ本体に取り付けられた、前記パッケージ本体の一面と実質的に同一の平面を形成する一面を有している多芯フェルールとを有する光デバイスと、前記多芯フェルールに接続されたときに前記パッケージ本体の前記一面および前記多芯フェルールの前記一面と実質的に同一の平面を形成する一面を有している、外部光ファイバコードの端部に設けられた外部多芯フェルールと、前記実質的に同一の平面に接するように取り付けられ、前記多芯フェルールと前記外部多芯フェルールとを互いに押し付け合うように締結する締結部材とを有する。
【００１６】
上記のように構成された本発明の光デバイスの接続構造では、光デバイスの多芯フェルールと外部光ファイバコードの外部多芯フェルールとが締結部材によって締結されるので、光通信の最中に光デバイスの多芯フェルールから外部光ファイバコードの外部多芯フェルールが抜けるようなことはない。
【００１７】
また、パッケージ本体、多芯フェルール、および外部多芯フェルールは、光デバイスの多芯フェルールと外部光ファイバコードの外部多芯フェルールとを互いに接続したときにパッケージ本体、多芯フェルール、および外部多芯フェルールの各一面によって形成される同一の平面に沿って一列に並ぶので、締結部材による締結力はそれらの配列方向にしっかりと作用する。その結果、両フェルールの端面から突出した光ファイバ同士のフィジカルコンタクトを良好に維持することができる。さらに、締結部材は、上記の同一の平面上に取り付けられる構成になっているので、ほぼ平板状の簡単な形状にすることができる。
【００１８】
このように、本発明の光デバイスの接続構造によれば、簡単かつ低コストな構造で、外部の光ファイバコードと光デバイスとの接続状態を良好に維持することが可能である。
【００１９】
また、前記締結部材は、前記外部多芯フェルールに係止される第１の係止部と、前記本体パッケージに係止される第２の係止部とを有している構成としてもよい。
【００２０】
さらに、前記本体パッケージには、前記締結部材の前記第２の係止部が係止する凹部が形成されている構成とすることが好ましい。この構成によれば、特に光デバイスの本体パッケージに対する締結部材の取り付けが容易になる。また、締結部材の第２の係止部が本体パッケージに係止する際に、その第２の係止部が凹部内に収容されることから、締結部材の第２の係止部が本体パッケージの外周面から突出することを抑えることができる。
【００２１】
また、本発明の光デバイスは、内部に光学素子を収容するパッケージ本体と、該パッケージ本体に取り付けられた、前記パッケージ本体の一面と実質的に同一の平面を形成する一面を有している多芯フェルールとを有する。
【００２２】
この光デバイスは、前記多芯フェルールと、外部光ファイバコードの端部に設けられ、前記多芯フェルールに接続される外部多芯フェルールとを互いに押し付け合うように締結する締結部材の一方の係止部が係止する凹部が前記パッケージ本体に形成されていることが好ましい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２４】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係るレセプタクル型の光デバイスを示す斜視図である。本実施形態では、光デバイスが光スイッチである場合を例に挙げて説明する。
【００２５】
本実施形態の光デバイス１は、内部に光学素子を収容するケース３およびそのケース３の開口部を覆う蓋部材４を有するパッケージ本体２を備えている。パッケージ本体２の下面には、光デバイス１を不図示のプリント基板に電気的に接続するための複数の端子６が設けられている。パッケージ本体２を構成するケース３と蓋部材４は、例えば樹脂材料で形成することができる。
【００２６】
パッケージ本体２の一側面上には、本実施形態ではＭＴ（Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙ Ｔｒａｎｓｆｅｒａｂｌｅ）フェルールである多芯フェルール７が接着剤等によって固定されている。多芯フェルール７の上面とパッケージ本体２の上面とは実質的に同一の面を形成している。多芯フェルール７の先端面からは、パッケージ本体２の内部に収容された光学素子の一構成物である複数本の光ファイバ１０がわずかに（例えば数μｍ程度）突出している。これらの光ファイバ１０が構成する光ファイバ列の両側には、ガイドピン８がそれぞれ設けられている。
【００２７】
また、パッケージ本体２の、多芯フェルール７が固定されている面に隣接する両側面には、後述する締結ばね３０（図３参照）の係止部３０ｂが係止される凹部５が形成されている。
【００２８】
図２は、図１に示した光デバイスのパッケージ本体の内部を示す分解斜視図である。
【００２９】
パッケージ本体２の内部には、互いに平行に配列された複数本の光ファイバ１０と、これらの光ファイバ１０を支持するＶ溝基板１１と、光ファイバ１０の端面に対向する位置に配置された可動プリズム１３と、可動プリズム１３を光ファイバ１０の光軸に対して移動可能に支持する可動基板１４と、Ｖ溝基板１１および可動基板１４を支持する支持基板１５とが収容されている。
【００３０】
本実施形態では、各光ファイバ１０には例えばシングルモード型光ファイバが用いられており、各光ファイバ１０の可動プリズム１３に臨む端部には、伝送光を平行光に変換するためのコリメータ１２が構成されている。このコリメータ１２は、例えばグレーディッドインデックス型光ファイバを各光ファイバ１０の端部に融着させることによって構成することができる。
【００３１】
Ｖ溝基板１１は、例えばシリコン（Ｓｉ）からなり、断面Ｖ字状をなす複数の支持溝が互いに平行に設けられている。各光ファイバ１０は、Ｖ溝基板１１上の各支持溝上に支持され、例えば接着剤等によってこれに固着されている。Ｖ溝基板１１は、多芯フェルール７に固定されているとともに、パッケージ本体２内に収容された支持基板１５にも固定されている。Ｖ溝基板１１上に支持固定された各光ファイバ１０は、図１に示したように多芯フェルール７の端面からわずかに突出している。
【００３２】
可動基板１４は、可動基板１４を移動可能な状態で支持基板１５の上に支持されている。可動基板１４は、例えば電磁駆動力を発生することで、支持基板１５に対して、Ｖ溝基板１１上に支持固定された各光ファイバ１０の配列方向と平行に移動可能になっている。可動基板１４をこの方向に移動させることで、入力用の光ファイバ１０から出射されて可動プリズム１３で反射された光ビームが出力される出力先の光ファイバ１０を切り替えることが可能になっている。
【００３３】
パッケージ本体２（特にそのケース３）が上記のように樹脂材料からなり、支持基板１５がシリコン（Ｓｉ）からなり、支持基板１５がケース３に接着固定されている場合、樹脂材料とシリコンとでは熱膨張率に大きな差があることから、光デバイス１の周囲温度が変化するとケース３と支持基板１５との間に熱応力が生じてしまう。光デバイス１に大きな温度変化が生じたり、あるいは小さな温度変化であってもそれが繰り返し生じたりすると、場合によっては、ケース３から支持基板１５が剥がれてしまう可能性もある。そのため、ケース３と支持基板１５との間に生じうる熱応力を緩和するために、両者は、固化後にある程度の可撓性を有する機能性接着剤を用いて接着固定することが好ましい。
【００３４】
図３は、図１に示した光デバイスに外部光ファイバコードを接続した接続構造を示す斜視図である。
【００３５】
まず、外部光ファイバコード２０等の構成について説明すると、一列に配列された複数本の外部光ファイバコード２０の先端部には、光デバイス１の多芯フェルール７のガイドピン８（図１参照）に対応するガイドピン穴（不図示）を有する外部多芯フェルール２２が設けられている。外部多芯フェルール２２の、各外部光ファイバコード２０が挿入されて固着されている固着穴（不図示）と、その両側に形成されたガイドピン穴は、多芯フェルール７の固着穴およびガイドピン８と同じ寸法、同じ間隔で設けられている。外部多芯フェルール２２においても、各外部光ファイバコード２０は外部多芯フェルール２２の先端面からわずかに（例えば数μｍ程度）突出するように固着穴に固着されている。また、外部多芯フェルール２２の後端側には、その後端近傍において外部光ファイバコード２０が過剰に曲がって折れてしまうことを防止する折れ防止フード２１が設けられている。
【００３６】
また、光デバイス１側の多芯フェルール７と外部光ファイバコード２０側の外部多芯フェルール２２とを互いに押し付けるように締結する締結部材であるクランプスプリング３０は、略Ｔ字形に形成されている。このクランプスプリング３０は、外部多芯フェルール２２の後端面に係止する第１の係止部３０ａと、略Ｔ字形のクランプスプリング３０の腕部状部分の両端に構成され、本体パッケージ２の両側面に形成された凹部５内に係止する第２の係止部３０ｂとを有している。本体パッケージ２にこのような凹部５が形成されていることで、本体パッケージ２に対するクランプスプリング３０の取り付けが容易になっている。
【００３７】
第１の係止部３０ａは、外部多芯フェルール２２の後端面における、折れ防止フード２１の両側の位置に係止されている。また、第２の係止部３０ｂは光デバイス１の凹部５内にほぼ収まる大きさに構成されており、光デバイス１にクランプスプリング３０を取り付けた後であっても光デバイス１の外周面から第２の係止部３０ｂはさほど突出しない。
【００３８】
光デバイス１側の多芯フェルール７と外部光ファイバコード２０側の外部多芯フェルール２２とは、多芯フェルール７のガイドピン８（図１参照）を外部多芯フェルール２２のガイドピン穴（不図示）内に挿入することによって互いに接続される。外部多芯フェルール２２が多芯フェルール７に接続されたときには、外部多芯フェルール２２の上面と多芯フェルール７の上面とは、実質的に同一の平面を形成する。したがって、本実施形態では、光デバイス１に外部光ファイバコード２０を接続したときには、パッケージ本体２、多芯フェルール７、および外部多芯フェルール２２の各上面が実質的に同一の平面を形成するようになっている。
【００３９】
このように両者を接続した状態で、図３に示すようにクランプスプリング３０を用いて、外部光ファイバコード２０側の外部多芯フェルール２２と光デバイス１側の多芯フェルール７とを互いに締結させることで、多芯フェルール７から外部多芯フェルール２２が抜けることが防止され、さらには多芯フェルール７と外部多芯フェルール２２とが互いに押し付けられた状態が保持される。光デバイス１のパッケージ本体２、多芯フェルール７、および外部多芯フェルール２２は、それらの上面によって形成される同一の平面に沿って一列に並ぶので、クランプスプリング３０による締結力はそれらの配列方向にしっかりと作用する。その結果、両フェルール７，２２の端面から突出した光ファイバ同士のフィジカルコンタクトを良好に維持することができ、光ファイバ同士の接続部における損失低下が抑えられる。
【００４０】
なお、クランプスプリング３０による両多芯フェルール７，２２同士の押し付け力量は、多芯フェルール７，２２が本実施形態のようにＭＴフェルールである場合には、６．８Ｎ〜１２．８Ｎであることが好ましい。
【００４１】
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る、光デバイスに外部光ファイバコードを接続した接続構造を示す斜視図である。
【００４２】
本実施形態では、光デバイス１側の多芯フェルール７と外部光ファイバコード２０側の外部多芯フェルール２２とを互いに押し付けるように締結するために用いるクランプスプリング４０は略Ｉ字形に形成されており、外部多芯フェルール２２の後端面に係止する第１の係止部４０ａと、光デバイス１の多芯フェルール７が固定されている面とは反対側の面に係止する第２の係止部４０ｂとを有している。第１の係止部４０ａは、外部多芯フェルール２２の後端面における、折れ防止フード２１の両側の位置に係止されている。
【００４３】
図４に示す光デバイス１もその両側面に凹部５が形成されているが、本実施形態のクランプスプリング４０は上記のように第２の係止部４０ｂが光デバイス１の多芯フェルール７が固定されている面とは反対側の面に係止するようになっているので、本実施形態では図４のように光デバイス１の両側面に凹部５が形成されていなくてもよい。本実施形態では、むしろ、光デバイス１の多芯フェルール７が固定されている面とは反対側の面の、第２の係止部４０ｂが係止する部分に凹部５が形成されていることが好ましい。
【００４４】
なお、本実施形態における光デバイス１側のパッケージ本体２や多芯フェルール７、および外部光ファイバコード２０側の外部多芯フェルール２２等の各部構成は第１の実施形態に示したものと同様であるので、これらに関する詳しい説明は省略する。
【００４５】
本実施形態の構成によれば、光デバイス１に凹部５のような特別な構成を形成しなくても、クランプスプリング４０を用いて外部光ファイバコード２０側の外部多芯フェルール２２と光デバイス１側の多芯フェルール７とを互いに締結させることができる。この場合も、多芯フェルール７と外部多芯フェルール２２とが互いに押し付けられた状態が保持され、多芯フェルール７からわずかに突出する光ファイバ１０の先端と、外部多芯フェルール２２からわずかに突出する光ファイバコード２０の先端とが互いにフィジカルコンタクトした状態が維持されるので、光ファイバ同士の接続部における損失低下が抑えられる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、光デバイスの多芯フェルールと外部光ファイバコードの外部多芯フェルールとを互いに接続したときに光デバイスのパッケージ本体、多芯フェルール、および外部多芯フェルールの各一面によって実質的に同一の平面が形成され、多芯フェルールと外部多芯フェルールとを締結する締結部材がその平面上に取り付けられるように構成されているので、光通信の最中に光デバイスの多芯フェルールから外部光ファイバコードの外部多芯フェルールが抜けることが防止されている。さらに、締結部材は、上記の同一の平面上に取り付けられる構成になっているので、ほぼ平板状の簡単な形状にすることができる。また、両フェルールの端面から突出した光ファイバ同士のフィジカルコンタクトを良好に維持することができる。
【００４７】
したがって、本発明の構成によれば、簡単かつ低コストな構造で、外部の光ファイバコードと光デバイスとの接続状態を良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るレセプタクル型の光デバイスを示す斜視図である。
【図２】図１に示した光デバイスのパッケージ本体の内部を示す分解斜視図である。
【図３】図１に示した光デバイスに外部光ファイバコードを接続した接続構造を示す斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る、光デバイスに外部光ファイバコードを接続した接続構造を示す斜視図である。
【図５】従来のピグテール型の光デバイスを示す斜視図である。
【図６】従来のレセプタクル型の光デバイスを示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 光デバイス
２ パッケージ本体
３ ケース
４ 蓋部材
５ 凹部
６ 端子
７ 多芯フェルール
８ ガイドピン
１０ 光ファイバ
１１ Ｖ字溝基板
１２ コリメータ
１３ 可動プリズム
１４ 可動基板
１５ 支持基板
２０ 外部光ファイバコード
２１ 折れ防止フード
２２ 外部多芯フェルール
３０，４０ クランプスプリング
３０ａ，４０ａ 第１の係止部
３０ｂ，４０ｂ 第２の係止部

Claims (5)

1. 内部に光学素子を収容するパッケージ本体と、該パッケージ本体に取り付けられた、前記パッケージ本体の一面と実質的に同一の平面を形成する一面を有している多芯フェルールとを有する光デバイスと、
   前記多芯フェルールに接続されたときに前記パッケージ本体の前記一面および前記多芯フェルールの前記一面と実質的に同一の平面を形成する一面を有している、外部光ファイバコードの端部に設けられた外部多芯フェルールと、
   前記同一の平面に接するように取り付けられた、前記多芯フェルールと前記外部多芯フェルールとを互いに押し付け合うように締結する締結部材とを有する、光デバイスの接続構造。
2. 前記締結部材は、前記外部多芯フェルールに係止される第１の係止部と、前記本体パッケージに係止される第２の係止部とを有している、請求項１に記載の光デバイスの接続構造。
3. 前記本体パッケージには、前記締結部材の前記第２の係止部が係止する凹部が形成されている、請求項２に記載の光デバイスの接続構造。
4. 内部に光学素子を収容するパッケージ本体と、
   該パッケージ本体に取り付けられた、前記パッケージ本体の一面と実質的に同一の平面を形成する一面を有している多芯フェルールとを有する光デバイス。
5. 前記多芯フェルールと、外部光ファイバコードの端部に設けられ、前記多芯フェルールに接続される外部多芯フェルールとを互いに押し付け合うように締結する締結部材の一方の係止部が係止する凹部が前記パッケージ本体に形成されている、請求項４に記載の光デバイス。

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