JP2004325605A

JP2004325605A - Optical receptacle and optical module using the same

Info

Publication number: JP2004325605A
Application number: JP2003117691A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Kobayashi; 善宏小林
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-04-22
Filing date: 2003-04-22
Publication date: 2004-11-18
Anticipated expiration: 2023-04-22
Also published as: JP4051315B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical receptacle in which the holding state is stabilized; the holding force of the other opening end part of a sleeve 4 is sufficiently transmitted without being restrained by the holding force of one opening end part; and the positional relationship between the plug ferrule 10 and the fiber stub 1 is stabilized, and whose variation of splicing loss is eliminated and an optical module using the optical recepticle. <P>SOLUTION: The optical receptacle 7 comprising a fiber stub 1 of which the optical fiber 3 is fixedly inserted into a through-hole of a ferrule 2, a tip side of the fiber stub 1, and a sleeve 4 which is inserted from one opening end part and also holds in abutment the plug ferrule 10 inserted from the other end part to the tip face of the above fiber stub 1, is provided with a reinforcement structure to which holding force for holding the above-mentioned plug ferrule 10 is maximized near one opening end part of the above-mentioned sleeve 4. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光レセプタクルとこれを用いた光モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光信号を電気信号に変換するための光モジュールは、半導体レーザーやフォトダイオード等の光素子をケース内に収納し、光ファイバを通じて光信号を導入又は導出するような構造となっている（特許文献１参照）。
【０００３】
上記光モジュールのうちコネクタを接続するようにしたレセプタクル型の光モジュールは、図４に示すような光レセプタクル１４の一端にＬＤ等の光素子２２を備えるとともに、他端に光コネクタ（ＳＣコネクタ等）のプラグフェルール１５を接続するものである。
【０００４】
上記光レセプタクル１４は、ジルコニア、アルミナ等のセラミック材料からなるフェルール１７と、フェルール１７の貫通孔に石英ガラス等からなる光ファイバ１８を挿入固定して得られたファイバスタブ１６の後端側をホルダ２０に圧入により固定し、先端側をスリーブ１９の一方開放端部の内孔に挿入して把持する。そして、それをスリーブケース２１に圧入又は接着固定することによって構成されている。
【０００５】
さらに上述の光レセプタクル１４を用いて光モジュールを構成する場合は、光レセプタクル１４に備えたファイバスタブ１６の後端面側に、上述のような光素子２２にレンズ２３を備えたケース２４を溶接により接合し、スリーブ１９の他方の開放端部からプラグフェルール１５を挿入し、ファイバスタブ１６の端面（光ファイバ１８の端面）に当接させ、光信号のやりとりを行うことができる。
【０００６】
近年、高密度実装の要求から光モジュールの小型化が求められており、光レセプタクル１４の全長も短くすることが求められている。また光レセプタクル１４に接続されるコネクタもＳＣコネクタ等からＬＣコネクタ等のより小さなコネクタが使用されている。
【０００７】
そこで図５に示すように、フェルール１７の貫通孔に光ファイバ１８を挿入固定したファイバスタブ１６、ファイバスタブ１６の先端面に接続されるプラグフェルール１５を把持するためのスリーブ１９、スリーブ１９の一方の開放端部外周に圧入され、スリーブ１９の自由な変形を拘束する把持リング２５からなる光レセプタクル２６が提案された（特許文献２参照）。このような把持リング２０を用いることによって、ファイバスタブ１６がスリーブ１９に保持されている長さＬ２を短くしても十分なファイバスタブ１６の把持力を得ているものである。
【０００８】
上述の光レセプタクル２６を用いて光モジュールを構成する場合は、図６に示すように光レセプタクル２６のファイバスタブ１６を備えた後端面側に、光素子２２とレンズ２３を備えたケース２４を溶接により接合し、スリーブ１９の他方開放端側にプラグフェルール１５を挿入し、ファイバスタブ１６の先端面に当接させて光信号のやりとりがおこなわれている。
【０００９】
このとき、フェルール１７の外径は、ＳＣコネクタを接続するタイプのものがφ２．５ｍｍ程度、ＬＣコネクタを接続する小型タイプのものがφ１．２５ｍｍ程度、外径公差は±１μｍ以下で、その貫通孔に備えられた光ファイバ１８の外径は１２５μｍ程度、外径公差は±１μｍ程度とＪＩＳ規格やＩＥＣ規格等で規定されているが、従来から、光ファイバ１８の中心に形成された光信号を伝搬する直径１０μｍ程度のコア（不図示）同士を損失の少ない接続とするため、それぞれの部品（スリーブ１９、フェルール１７等）は高精度に加工されており、スリーブ１９によってファイバスタブ１６及びプラグフェルール１５を安定且つ高精度に把持する構造となっている。
【００１０】
なお、上記ファイバスタブ１６における光ファイバ１８の端面は、当接時の接続損失を減らすために曲率半径５〜３０ｍｍ程度の曲面に鏡面研磨されており、反対側の端面は、光素子２２から出射された光信号が光ファイバ１８の先端部で反射して光素子に戻る反射光を防止するため、光ファイバ１８を挿通するフェルール１７とともに４〜１０°程度の傾斜面に鏡面研磨されている。
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−６６４６８号公報
【００１２】
【特許文献２】特許第３３１４６６７号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示す従来の光レセプタクル１４の場合、小型化の要求に応えるためＳＣコネクタのφ２．５ｍｍフェルール１７からＬＣコネクタのφ１．２５ｍｍフェルール１７に寸法を変更した場合、フェルール１７の外径が小さくなることに伴いフェルール１７の外径面積は約１／２に減少するため、ホルダ２０とファイバスタブ１６の接触面積が大きく減少し、固定強度が非常に小さくなり、光コネクタ接続時にプラグフェルール１５に横荷重がかかった際に、ファイバスタブ１６がスリーブ１９に保持されずにぐらついてしまい、接続損失の再現性を悪くしてしまうという問題があった。
【００１４】
また、図５に示すような光レセプタクル２６の場合、把持リング２５がスリーブ１９の自由な変形を拘束するため、プラグフェルール１５をスリーブ１９に挿入、抜去した際のスリーブ１９の変形が不均一となるので挿入力、抜去力が不安定となり、着脱性が悪くなるという問題があった。
【００１５】
さらに、ファイバスタブ１６がスリーブ１９に保持されている長さＬ２を短くしているため、固定強度が非常に小さくなり、光コネクタ接続時にプラグフェルール１５に横荷重がかかった際に、ファイバスタブ１６がスリーブ１９に把持されずにぐらついてしまい、接続損失の再現性を悪くしてしまうという問題があった。
【００１６】
またさらに、把持状態が不安定であるため、相互の光ファイバ接続部にすべりが生じ、光ファイバ１８の端面に傷をつけることがあり、光信号の導入導出が不能になる問題があった。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記に鑑みて本発明の光レセプタクルは、フェルールの貫通孔に光ファイバを挿入固定したファイバスタブと、該ファイバスタブの先端部を一方の開放端部から挿入するとともに、他方の開放端部から挿入されたプラグフェルールを上記ファイバスタブの先端面に当接し、かつ、把持するためのスリーブとを備えた光レセプタクルにおいて、上記スリーブは、該スリーブのプラグフェルールを把持する把持力が、他方の開放端部付近で最も強くなる補強構造を備えたことを特徴とする。
【００１８】
また、上記スリーブの長手方向にスリットが設けられていることを特徴とする。
【００１９】
更には、上記補強構造は、上記スリーブの他方の開放部における厚みが、一方の開放端部よりも厚くしたことを特徴とする。
【００２０】
しかも、上記スリーブの貫通孔の内径を同一径としたことを特徴とする。
【００２１】
そして、上記光レセプタクルにおいて、上記スリーブにジルコニアセラミックスを用いたことを特徴とする。
【００２２】
また、上記光レセプタクルの上記ファイバスタブの後端部から光信号を出射する光素子を収納したケースを取り付けたことを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。
【００２４】
図１は、本発明の光レセプタクル７の一実施形態を示す断面図であり、本発明の光レセプタクル７は、フェルール２の貫通孔に光ファイバ３を挿入固定したファイバスタブ１と、ファイバスタブ１の先端部を一方の開放端部から挿入するとともに、他方の開放端部から挿入されたプラグフェルール１０をファイバスタブ１の先端面に当接し、かつ、把持するためのスリーブ４とを備えたものである。しかも、本発明では、スリーブ４は、そのプラグフェルール１０を把持する把持力が、他方の開放端部付近で最も強くなる補強構造を備えたことを特徴としている。
【００２５】
従って、スリーブ４の開放端部付近であるから、開放端部でもよく、その手前でも構わない。
【００２６】
スリーブ４は図１に示すように円筒状に形成されたもので、長手方向にスリットが設けていても構わない。このスリーブ４は外径が長手方向に渡って同一径となっていて、また、スリーブ４の一方方開放端側の内径は挿入されるプラグフェルール１０に対して数ミクロン小さい径に形成されている。また、スリーブ４の他方の開放部における厚みが、一方の開放端部よりも厚くなるように内径が一方の開放端部よりも他方の開放端部の方が小さく形成されている。このことによりスリーブ４内に挿入されるプラグフェルール１０に対してバネによる把持力が作用する。
【００２７】
本発明の光レセプタクル７に用いるスリーブ４は、一例としてプラグフェルール１０の外径を２．４９９ｍｍとした時に、スリーブ４の内径を２．４９３ｍｍ、そしてスリーブ４の他方開放端部付近の半径方向の厚みは内径だけを異ならせて中央部より０．１ｍｍ程度厚くしている。尚、この厚みの差は上記厚みの差に限定されるものではなく、スリーブ４内に挿入されるプラグフェルール１０の外径の寸法の許容範囲の大きさによって適宜決定される。
【００２８】
即ち、スリーブ４内に挿入されるプラグフェルール１０に対して、スリーブ４の他方開放端部付近のバネの把持力はプラグフェルール１０の挿入終了点が最も強くなるようになっていればよい。
【００２９】
このように構成されていることにより、スリーブ４にプラグフェルール１０が挿入され、該プラグフェルール１０に横荷重がかかっても、スリーブ４の他方開放端部付近で強くプラグフェルール１０を把持することになり、プラグフェルール１０にかかる横荷重に対して十分な耐力を有することが可能となる。
【００３０】
この結果、従来はスリーブ４の一方開放端部にファイバスタブ１を保持することにより、スリーブ４の他方開放端部に挿入されるプラグフェルール１０の把持力に拘束されてしまうのに対して、スリーブ４の他方開放端部の把持力が一方開放端部の把持力に拘束されず十分にプラグフェルール１０に伝わり、プラグフェルール１０とファイバスタブ１の位置関係が安定することになり、接続損失の変動がなくなる。
【００３１】
尚、上記実施例においては、スリーブ４の材質は弾性を有しバネが作用するものであれば良いが、例えば、燐青銅、ベリリウム銅、黄銅、ステンレス等の他の金属やエポキシ、液晶ポリマー等プラスチック、セラミック等を使用することが出来る。
【００３２】
この中でも特に、ジルコニアセラミックスで形成することが好ましい。具体的には、ＺｒＯ_２を主成分とし、Ｙ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＣｅＯ_２、Ｄｙ_２Ｏ_３などの少なくとも一種を安定化剤として含み、正方晶の結晶を主体とする部分安定化ジルコニアセラミックスを用いることが好ましく、このような部分安定化ジルコニアセラミックスは、優れた耐摩耗性を有するとともに、適度に弾性変形することから有利である。
【００３３】
上記スリーブ４の加工方法としては、例えばジルコニアセラミックスから形成する場合、予め射出成形、プレス成形、押出成形等の所定の成形法によってスリーブとなる円筒状の成形体を得、その後、その成形体を１３００〜１５００℃で焼成し、所定の寸法に研削加工または研磨加工を施す。なお、成形体に切削加工等によって予め所定の形状を形成しておき、その後焼成を行ってもよい。
【００３４】
次に、本発明の光レセプタクルに用いるスリーブ４の補強構造について図２を用いて様々な構造を説明する。
【００３５】
図２（ａ）のスリーブ４は外周面４ｂが長手方向に直線状（円筒状）の同一径であり、スリット４ｄが長手方向の他方の開放端部４ａから一方の開放端部に向けて連続して形成されている。この補強構造として内周面４ｃはプラグフェルール１０の挿入終了点４ｅから開放端部４ａに向かい内径が小さくしたものである。この補強構造は、開放端部４ａの厚みが厚くなるので、プラグフェルール１０を挿入した時に開放端部４ａの把持力が強くなる。
【００３６】
次に、図２（ｂ）のスリーブ４は内周面４ｃが長手方向に直線状で同一径であり、スリット４ｄは開放端部４ａから挿入終了点４ｅまで形成されている。また、挿入終了点４ｅから他方の開放端部まではスリット４ｄを有しない構造となっている。補強構造としては、挿入終了点４ｅから一方の開放端部４ａに向かいスリーブ４の外周面４ｂの外径が大きくした構造である。この図は図２（ａ）と比較して外周面４ａの厚みを増した形状である。これにより、開放端部４ａの厚みが厚くなることにより、プラグフェルール１０を挿入した時、開放端部４ａの把持力を強くなる。
【００３７】
また、図２（ｃ）のスリーブ４は内周面４ｃが長手方向に直線状（円筒状）で同一径としており、スリット４ｄが長手方向の開放端部４ａから他方端部に向けて連続して形成されている。補強構造として、スリーブ４の外周面４ｂが開放端部４ａ付近で段付形状となり、厚みが大きくなることでプラグフェルール１０を挿入した時、開放端部４ａの把持力が強くなる。図２（ａ）、図２（ｂ）に比べ外周の開放端付近のみの厚みが大きくなっていることが異なる点であり、これによりスリーブケース６の一部分のみこれに対応する凹部を形成することにより、簡単な構成で光レセプタクルを構成できるという効果を有する。
【００３８】
ここで、スリーブ４の挿入終了点４ｅの厚みｔがスリーブ内径Ｄの０．１５〜０．２５倍、開放端部４ａの厚みＴがスリーブ内径Ｄの０．２５〜０．２５倍の範囲内であることが望ましい。一般的にスリーブ４の内径Ｄは、φ１．２５ｍｍもしくはφ２．５ｍｍである。
【００３９】
例えばφ１．２５ｍｍのスリーブであれば、挿入終了点４ｅの厚みｔが０．１８７５〜０．３１２５ｍｍ、開放端部４ａの厚みＴが０．３１２５〜０．４３７５ｍｍの範囲内であり、またφ２．５ｍｍのスリーブ４であれば、挿入終了点４ｅの厚みｔが０．３７５〜０．６２５ｍｍ、開放端部４ａの厚みＴが０．６２５〜０．８７５ｍｍの範囲内であることが望ましい。
【００４０】
この理由としては、挿入終了点４ｅの厚みｔがスリーブ４の内径Ｄの０．１５倍未満であれば、プラグフェルール１０を把持するのに不十分な厚みであることと、プラグフェルール１０の横荷重に対して、スリーブ４の曲げ破壊が生じるからである。
【００４１】
また０．２５倍以上であれば、全体的な把持力が大きくなりすぎて、プラグフェルール１０の挿抜が容易でなくなるからである。
【００４２】
次に、開放端部４ａの厚みＴがスリーブ４の内径Ｄの０．２５倍未満であれば、本発明の安定した保持状態を確保できなくなり、プラグフェルール１０の横荷重に対してプラグフェルール１０とファイバスタブ２の相互の光ファイバ接続部にすべりが生じることにより、光ファイバの端面を痛めてしまい、光信号の導入導出に於ける信頼性が低下してしまう。
【００４３】
また、０．３５倍以上であれば、プラグフェルール１０の挿入時に入り口での把持力が大きくなりすぎて、プラグフェルール１０の挿抜が容易でなくなるからである。
【００４４】
上記図２（ａ）〜（ｃ）のスリーブ４の製造方法は、ジルコニアとした場合には、図２（ａ）では、射出成形やプレス成形にて形状を作っておき、焼成後スリット４ｄを研削加工することができる。また、図２（ｂ）または図２（ｃ）では射出成形やプレス成形にて形状を作っておき、焼成後スリット４ｄを研削加工することができるし、押し出し成形にて円筒状の形状を作っておき焼成後外周面４ｂとスリット４ｃを研削加工することができる。
【００４５】
また、プラスチックス製とした場合は金型を工夫すればいかなる形状でも容易に製造することが出来る。
【００４６】
以上のように、挿入終了点４ｅの厚みが最小径で、開放端部４ａが最大径となるようにテーパ状に厚くなっているか、階段状に大きくなっても、本発明の効果を同等に奏することができる。
【００４７】
また、スリット４ｄは開放端部４ａから他端まで連続していても良いし、開放端部４ａから挿入終了点４ｅまで形成し、該挿入終了点４ｅから他端まではスリットを形成しない構造であってもかまわない。
【００４８】
ここで、挿入終了点４ｅとはスリーブ４の内周面４ｃにファイバスタブ１が挿入されているファイバスタブ先端面８の位置を意味する。
【００４９】
ここで、フェルール２はジルコニアセラミックスで形成することが好ましい。具体的には、ＺｒＯ_２を主成分とし、Ｙ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＣｅＯ_２、Ｄｙ_２Ｏ_３などの少なくとも一種を安定化剤として含み、正方晶の結晶を主体とする部分安定化ジルコニアセラミックスを用いることが好ましく、このような部分安定化ジルコニアセラミックスは、優れた耐摩耗性を有するとともに、適度に弾性変形することから、圧入によって固定する際に有利である。
【００５０】
上記フェルール２に光ファイバ３を接着固定したファイバスタブ１の先端面８は、プラグフェルール１０との接続損失を低減させるため曲率半径５〜３０ｍｍ程度の曲面状に加工され、ファイバスタブ１の後端面９はＬＤ（レーザダイオード）等の光素子から出射された光信号が光ファイバ３の端面で反射して光素子に戻る反射光を防止するため４〜１０°程度の傾斜面に鏡面研磨されている。
【００５１】
また、スリーブケース６は、後述のホルダ５と安定して接続させるためのものであり、耐摩耗性、溶接性を配慮する必要がないため、ステンレス、銅、鉄、ニッケル、プラスチック、ジルコニア、アルミナなどの幅広い材料が用いられるが、主にはホルダ５と熱膨張係数を合わせ、信頼性を高めるため、ホルダ５と同様、ステンレスが用いられる。
【００５２】
ホルダ５はファイバスタブ１の一方端部がスリーブケース６に収納されたスリーブ４に挿入固定された状態で、そのスリーブケース６の外周に嵌り込んで収納する円筒状の収納部５ａと、その収納部５ａのほぼ中心に形成しファイバスタブ１の他方端部が固定される貫通孔を有するファイバスタブ固定部５ｂとから成る。
【００５３】
ホルダ５は光モジュールとして図３の光素子１１等を収納するケース１３と溶接することが多いため、ステンレス、銅、鉄、ニッケルなどの溶接が可能な材料が用いられるが、主には耐腐食性と溶接性を考慮して、ステンレスが用いられる。
【００５４】
なお、ファイバスタブ１がファイバスタブ固定部５ｂへ固定される固定方法としては、圧入しても良く、接着しても良い。さらに、圧入と接着を併用することによって固定しても構わない。いずれの場合も、ファイバスタブ１の外径をホルダ５のファイバスタブ固定部の内径よりも１〜２０μｍ大きくすることが望ましく、この場合にＬＣコネクタに使用されるφ１．２５ｍｍフェルールにおいても、ファイバスタブ１の固定強度をより適正に保つことができる。
【００５５】
また、ホルダ５のファイバスタブ固定部５ｂの内周面の算術平均粗さ（Ｒａ）を０．１μｍより小さくすることは加工上非常に困難であり、また加工したとしてもコストが大幅に増大するため表面粗さは０．１μｍ以上あることが好ましい。
【００５６】
かくして、本発明の構成によれば、プラグフェルール１０を把持する把持力をスリーブ４の一方の開放端部付近で最も強くなる補強構造としたことにより、安定した保持状態とすることができるため、スリーブ４の他方開放端部の把持力が一方開放端部の把持力に拘束されず十分にプラグフェルール１０に伝わり、プラグフェルール１０とファイバスタブ１の位置関係が安定することになり、接続損失の変動がなくなる。
【００５７】
更には、安定した保持状態であるため、相互の光ファイバ接続部にすべりが生じることなく、光ファイバ３の端面を痛めず、光信号の導入導出に於ける信頼性を向上させることができる。
【００５８】
なお、図１に示す本発明の光レセプタクル７を用いて光モジュールを構成する場合は、図３に示すように光レセプタクル７のファイバスタブ１を備えた後端側に、光素子１１とレンズ１２を備えたケース１３を溶接等により接合し、光素子１１からの光信号をファイバスタブ２に出射可能に構成するとよい。
【００５９】
【実施例】
本発明の図３に示す光レセプタクル７を用いた光モジュールと、比較例として図４に示す光レセプタクル１４を用いた光モジュールとを各１０個試作した。共にファイバスタブ１はジルコニアセラミックス製のフェルールにシングルモード光ファイバ３を接着固定し、その外径はφ２．５ｍｍとし、光レセプタクル７のファイバスタブ２備えた一方側に、光素子１１とレンズ１２を備えたケース１３をＹＡＧ溶接して光モジュールを完成した。
【００６０】
本発明の光レセプタクル７に用いたスリーブ４の内径Ｄをφ２．４９３ｍｍとして、厚みＴを０．９ｍｍ、厚みｔを０．４５ｍｍとした。また従来の光レセプタクル１４に用いたスリーブ１９の内径Ｄをφ２．４９３ｍｍとして、厚みを０．４５ｍｍでストレート形状とし、共にジルコニアセラミックスを用いた。
【００６１】
上記本発明と従来例の光モジュールにプラグフェルール１０、１５を挿入して、プラグフェルール１０、１５の後部に３Ｎの荷重をかけて接続損失の変動値を確認した。
【００６２】
その平均値の結果を、表１に示す。
【００６３】
【表１】

【００６４】
以上より、従来例での光モジュールの接続損失の変動値は０．６８ｄＢであり、これに対し、本発明の光モジュールにおける接続損失の変動値は０．１２ｄＢとかなり変動値が少なくなるという結果となった。
【００６５】
これにより、安定した保持状態を保つことが可能となり、プラグフェルール１０とファイバスタブ２との相互の光ファイバ接続部にすべりが生じることなく、光ファイバ３の端面を痛めず、光信号の導入導出に於ける信頼性を向上させることができた。
【００６６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の光レセプタクルによれば、フェルールの貫通孔に光ファイバを挿入固定したファイバスタブと、該ファイバスタブの先端部を一方の開放端部から挿入するとともに、他方の開放端部から挿入されたプラグフェルールを上記ファイバスタブの先端面に当接し、かつ、把持するためのスリーブとを備えた光レセプタクルにおいて、上記スリーブは、該スリーブのプラグフェルールを把持する把持力が、他方の開放端部付近で最も強くなる補強構造としたことにより、安定した保持状態とすることができるため、スリーブの他方開放端部の把持力がファイバスタブを把持した一方開放端部の把持力に拘束されず十分にプラグフェルールに伝わり、プラグフェルールとファイバスタブの位置関係が安定させることができ接続損失の変動がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光レセプタクルの一実施形態を示す中央断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は本発明のスリーブの様々な形状を示す断面図である。
【図３】本発明の光モジュールの一実施形態を示す中央断面図である。
【図４】従来の光モジュールを示す中央断面図である。
【図５】従来の他の光レセプタクルを示す中央断面図である。
【図６】従来の他の光モジュールを示す中央断面図である。
【符号の説明】
１：ファイバスタブ
２：フェルール
３：光ファイバ
４：スリーブ
４ａ：開放端
４ｂ：外周面
４ｃ：内周面
４ｄ：スリット
４ｅ：挿入終了点
５：ホルダ
５ａ：収納部
５ｂ：固定部
６：スリーブケース
７：光レセプタクル
８：ファイバスタブの先端面
９：ファイバスタブの後端面
１０：プラグフェルール
１１：光素子
１２：レンズ
１３：ケース
１４：光レセプタクル
１５：プラグフェルール
１６：ファイバスタブ
１７：フェルール
１８：光ファイバ
１９：スリーブ
２０：ホルダ
２１：スリーブケース
２２：光素子
２３：レンズ
２４：ケース
２５：把持リング
２６：光レセプタクル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical receptacle and an optical module using the same.
[0002]
[Prior art]
An optical module for converting an optical signal into an electric signal has a structure in which an optical element such as a semiconductor laser or a photodiode is housed in a case, and an optical signal is introduced or derived through an optical fiber (Patent Document 1) 1).
[0003]
Among the optical modules, a receptacle-type optical module to which a connector is connected includes an optical element 22 such as an LD at one end of an optical receptacle 14 as shown in FIG. ) Is connected to the plug ferrule 15).
[0004]
The optical receptacle 14 has a ferrule 17 made of a ceramic material such as zirconia or alumina, and a rear end side of a fiber stub 16 obtained by inserting and fixing an optical fiber 18 made of quartz glass or the like into a through hole of the ferrule 17. The sleeve 19 is fixed by press-fitting, and the distal end side is inserted into an inner hole at one open end of the sleeve 19 and gripped. Then, it is configured by press-fitting or adhesively fixing it to the sleeve case 21.
[0005]
Further, when an optical module is configured using the above-described optical receptacle 14, a case 24 provided with the above-described optical element 22 and the lens 23 is welded to the rear end face side of the fiber stub 16 provided in the optical receptacle 14 by welding. After joining, the plug ferrule 15 is inserted from the other open end of the sleeve 19 and is brought into contact with the end face of the fiber stub 16 (end face of the optical fiber 18) to exchange optical signals.
[0006]
In recent years, downsizing of the optical module has been demanded due to the demand for high-density mounting, and the overall length of the optical receptacle 14 has also been demanded to be shortened. Also, as the connector connected to the optical receptacle 14, a smaller connector such as an SC connector or an LC connector is used.
[0007]
Therefore, as shown in FIG. 5, one of the sleeve 19 for holding the fiber stub 16 in which the optical fiber 18 is inserted and fixed in the through hole of the ferrule 17, the plug ferrule 15 connected to the end face of the fiber stub 16, and one of the sleeve 19 An optical receptacle 26 comprising a gripping ring 25 which is press-fitted to the outer periphery of the open end and restrains free deformation of the sleeve 19 has been proposed (see Patent Document 2). By using such a gripping ring 20, a sufficient gripping force of the fiber stub 16 is obtained even if the length L2 of the fiber stub 16 held by the sleeve 19 is shortened.
[0008]
When an optical module is configured using the optical receptacle 26 described above, a case 24 having an optical element 22 and a lens 23 is welded to the rear end face side of the optical receptacle 26 having the fiber stub 16 as shown in FIG. , And the plug ferrule 15 is inserted into the other open end side of the sleeve 19 and is brought into contact with the tip end surface of the fiber stub 16 to exchange optical signals.
[0009]
At this time, the outer diameter of the ferrule 17 is about φ2.5 mm for the type to which the SC connector is connected, and about φ1.25 mm for the small type to which the LC connector is connected, and the outer diameter tolerance is ± 1 μm or less. The outer diameter of the optical fiber 18 provided in the hole is about 125 μm, and the outer diameter tolerance is about ± 1 μm, which is defined by the JIS standard, the IEC standard, and the like. Each component (sleeve 19, ferrule 17, etc.) is processed with high precision in order to connect cores (not shown) having a diameter of about 10 μm (not shown) that propagate through the fiber stub 16 and the plug with the sleeve 19. The ferrule 15 is held stably and with high precision.
[0010]
The end face of the optical fiber 18 in the fiber stub 16 is mirror-polished to a curved surface having a radius of curvature of about 5 to 30 mm in order to reduce connection loss at the time of contact, and the end face on the opposite side emits light from the optical element 22. In order to prevent the reflected optical signal from being reflected at the distal end of the optical fiber 18 and returning to the optical element, the optical signal is mirror-polished to an inclined surface of about 4 to 10 ° together with the ferrule 17 passing through the optical fiber 18.
[0011]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-66468
[Patent Document 2] Japanese Patent No. 3314667
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the conventional optical receptacle 14 shown in FIG. 4, when the size is changed from the φ2.5 mm ferrule 17 of the SC connector to the φ1.25 mm ferrule 17 of the LC connector in order to meet the demand for miniaturization, the outer diameter of the ferrule 17 is changed. Since the outer diameter area of the ferrule 17 is reduced to about 伴い as the diameter of the ferrule 17 is reduced, the contact area between the holder 20 and the fiber stub 16 is greatly reduced, the fixing strength is extremely reduced, and the plug ferrule is connected when the optical connector is connected. When a lateral load is applied to the fiber 15, the fiber stub 16 is not held by the sleeve 19 but is loosened, which causes a problem that the reproducibility of the connection loss is deteriorated.
[0014]
In addition, in the case of the optical receptacle 26 as shown in FIG. 5, since the holding ring 25 restrains the free deformation of the sleeve 19, the deformation of the sleeve 19 when the plug ferrule 15 is inserted into and removed from the sleeve 19 is not uniform. Therefore, there has been a problem that the insertion force and the removal force become unstable, and the detachability is deteriorated.
[0015]
Further, since the length L2 of the fiber stub 16 held by the sleeve 19 is shortened, the fixing strength is extremely small, and when a lateral load is applied to the plug ferrule 15 at the time of connecting the optical connector, the fiber stub 16 However, there is a problem that the wire is loosened without being held by the sleeve 19, and the reproducibility of the connection loss is deteriorated.
[0016]
Furthermore, since the gripping state is unstable, slippage occurs between the optical fiber connecting portions, and the end face of the optical fiber 18 may be damaged.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In view of the above, the optical receptacle of the present invention is a fiber stub in which an optical fiber is inserted and fixed in a through hole of a ferrule, and a tip of the fiber stub is inserted from one open end and inserted from the other open end. And a sleeve for holding the plug ferrule in contact with the distal end surface of the fiber stub and holding the plug ferrule, wherein the sleeve has a gripping force for gripping the plug ferrule of the sleeve, and the other open end. It is characterized by having a reinforcement structure that is strongest near the part.
[0018]
Further, a slit is provided in a longitudinal direction of the sleeve.
[0019]
Further, the reinforcing structure is characterized in that the thickness of the other open portion of the sleeve is thicker than the one open end portion.
[0020]
Further, the inner diameter of the through hole of the sleeve is the same.
[0021]
In the optical receptacle, zirconia ceramics is used for the sleeve.
[0022]
Further, a case accommodating an optical element for emitting an optical signal from a rear end of the fiber stub of the optical receptacle is attached.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0024]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of an optical receptacle 7 of the present invention. The optical receptacle 7 of the present invention comprises a fiber stub 1 in which an optical fiber 3 is inserted and fixed in a through hole of a ferrule 2, and a fiber stub 1. And a sleeve 4 for abutting the plug ferrule 10 inserted from the other open end on the distal end surface of the fiber stub 1 and holding the plug ferrule 10 from the other open end. It is. Moreover, the present invention is characterized in that the sleeve 4 has a reinforcing structure in which the gripping force for gripping the plug ferrule 10 is strongest near the other open end.
[0025]
Therefore, since it is near the open end of the sleeve 4, it may be at the open end or before it.
[0026]
The sleeve 4 is formed in a cylindrical shape as shown in FIG. 1, and may be provided with a slit in the longitudinal direction. The outer diameter of the sleeve 4 is the same in the longitudinal direction, and the inner diameter of one open end of the sleeve 4 is smaller than the plug ferrule 10 to be inserted by several microns. . The inner diameter of the other open end is smaller than that of the one open end so that the thickness of the other open end of the sleeve 4 is larger than that of the one open end. Thereby, a gripping force by a spring acts on the plug ferrule 10 inserted into the sleeve 4.
[0027]
As an example, when the outer diameter of the plug ferrule 10 is 2.499 mm, the inner diameter of the sleeve 4 is 2.493 mm, and the sleeve 4 used in the optical receptacle 7 of the present invention has a radial direction near the other open end of the sleeve 4. The thickness differs from the center by about 0.1 mm, with the only difference being the inner diameter. The difference in thickness is not limited to the difference in thickness, but is determined as appropriate according to the allowable range of the outer diameter of the plug ferrule 10 inserted into the sleeve 4.
[0028]
In other words, the gripping force of the spring near the other open end of the sleeve 4 with respect to the plug ferrule 10 inserted into the sleeve 4 only needs to be such that the insertion end point of the plug ferrule 10 is the strongest.
[0029]
With this configuration, even when the plug ferrule 10 is inserted into the sleeve 4 and a lateral load is applied to the plug ferrule 10, the plug ferrule 10 can be strongly gripped near the other open end of the sleeve 4. Thus, it is possible to have sufficient strength against the lateral load applied to the plug ferrule 10.
[0030]
As a result, while the fiber stub 1 is conventionally held at one open end of the sleeve 4, the fiber stub 1 is restrained by the gripping force of the plug ferrule 10 inserted into the other open end of the sleeve 4. 4, the gripping force of the other open end is not constrained by the gripping force of the one open end, but is sufficiently transmitted to the plug ferrule 10, so that the positional relationship between the plug ferrule 10 and the fiber stub 1 is stabilized, and the connection loss varies. Disappears.
[0031]
In the above embodiment, the material of the sleeve 4 may be any material as long as it has elasticity and the spring acts. For example, other metals such as phosphor bronze, beryllium copper, brass, stainless steel, epoxy, liquid crystal polymer, etc. Plastic, ceramic, and the like can be used.
[0032]
Among them, it is particularly preferable to use zirconia ceramics. Specifically, partial stabilization mainly comprising tetragonal crystal, containing ZrO ₂ as a main component, at least one of Y ₂ O ₃ , CaO, MgO, CeO ₂ , Dy ₂ O _{3 and the} like as a stabilizer. It is preferable to use zirconia ceramics, and such partially stabilized zirconia ceramics are advantageous because they have excellent wear resistance and are moderately elastically deformed.
[0033]
As a processing method of the sleeve 4, for example, when formed from zirconia ceramics, a cylindrical molded body to be a sleeve is obtained in advance by a predetermined molding method such as injection molding, press molding, extrusion molding, and the like, and then, the molded body is formed. It is baked at 1300 to 1500 ° C., and is subjected to grinding or polishing to predetermined dimensions. Note that a predetermined shape may be formed in the molded body in advance by cutting or the like, and then firing may be performed.
[0034]
Next, various structures of the reinforcing structure of the sleeve 4 used for the optical receptacle of the present invention will be described with reference to FIG.
[0035]
In the sleeve 4 shown in FIG. 2A, the outer peripheral surface 4b has the same diameter that is linear (cylindrical) in the longitudinal direction, and the slit 4d is continuous from the other open end 4a in the longitudinal direction to one open end. It is formed. As this reinforcing structure, the inner peripheral surface 4c has a smaller inner diameter from the insertion end point 4e of the plug ferrule 10 toward the open end 4a. In this reinforcing structure, since the thickness of the open end 4a increases, the gripping force of the open end 4a when the plug ferrule 10 is inserted increases.
[0036]
Next, in the sleeve 4 of FIG. 2B, the inner peripheral surface 4c is linear in the longitudinal direction and has the same diameter, and the slit 4d is formed from the open end 4a to the insertion end point 4e. In addition, there is no slit 4d from the insertion end point 4e to the other open end. The reinforcing structure has a structure in which the outer diameter of the outer peripheral surface 4b of the sleeve 4 is increased from the insertion end point 4e toward one open end 4a. This figure shows a shape in which the thickness of the outer peripheral surface 4a is increased as compared with FIG. This increases the thickness of the open end 4a, so that when the plug ferrule 10 is inserted, the gripping force of the open end 4a increases.
[0037]
In the sleeve 4 shown in FIG. 2C, the inner peripheral surface 4c is linear (cylindrical) in the longitudinal direction and has the same diameter, and the slit 4d is continuous from the longitudinal open end 4a to the other end. It is formed. As a reinforcing structure, the outer peripheral surface 4b of the sleeve 4 has a stepped shape near the open end 4a, and the thicker the thickness, the stronger the gripping force of the open end 4a when the plug ferrule 10 is inserted. 2 (a) and 2 (b) is that the thickness is increased only near the open end of the outer periphery, whereby only a part of the sleeve case 6 has a corresponding concave portion. Accordingly, there is an effect that the optical receptacle can be configured with a simple configuration.
[0038]
Here, the thickness t of the insertion end point 4e of the sleeve 4 is within the range of 0.15 to 0.25 times the inner diameter D of the sleeve, and the thickness T of the open end 4a is within the range of 0.25 to 0.25 times the inner diameter D of the sleeve. It is desirable that Generally, the inner diameter D of the sleeve 4 is φ1.25 mm or φ2.5 mm.
[0039]
For example, in the case of a sleeve having a diameter of 1.25 mm, the thickness t of the insertion end point 4e is within a range of 0.1875 to 0.3125 mm, the thickness T of the open end 4a is within a range of 0.3125 to 0.4375 mm, In the case of the sleeve 4 having a thickness of 5 mm, the thickness t of the insertion end point 4e is preferably in the range of 0.375 to 0.625 mm, and the thickness T of the open end 4a is preferably in the range of 0.625 to 0.875 mm.
[0040]
The reason for this is that if the thickness t of the insertion end point 4e is less than 0.15 times the inner diameter D of the sleeve 4, the thickness is insufficient to hold the plug ferrule 10 and the side of the plug ferrule 10 This is because the bending of the sleeve 4 is caused by the load.
[0041]
On the other hand, if it is 0.25 times or more, the overall gripping force becomes too large, and it becomes difficult to insert and remove the plug ferrule 10.
[0042]
Next, if the thickness T of the open end 4 a is less than 0.25 times the inner diameter D of the sleeve 4, the stable holding state of the present invention cannot be secured, and the plug ferrule 10 cannot withstand the lateral load of the plug ferrule 10. Slip occurs between the optical fiber connection portions of the optical fiber and the fiber stub 2, thereby damaging the end face of the optical fiber and reducing the reliability in introducing and guiding optical signals.
[0043]
On the other hand, if it is 0.35 times or more, the gripping force at the entrance when the plug ferrule 10 is inserted becomes too large, and it becomes difficult to insert and remove the plug ferrule 10.
[0044]
In the method of manufacturing the sleeve 4 shown in FIGS. 2A to 2C, when zirconia is used, in FIG. 2A, a shape is formed by injection molding or press molding, and after the firing, the slit 4d is formed. Can be ground. In FIG. 2B or FIG. 2C, a shape is formed by injection molding or press molding, and after firing, the slit 4d can be ground, and a cylindrical shape can be formed by extrusion molding. After firing, the outer peripheral surface 4b and the slit 4c can be ground.
[0045]
When made of plastics, any shape can be easily manufactured by devising a mold.
[0046]
As described above, even if the thickness of the insertion end point 4e is the minimum diameter, and the thickness of the open end 4a is tapered so as to have the maximum diameter, or is increased stepwise, the effect of the present invention is equivalent. Can play.
[0047]
Further, the slit 4d may be continuous from the open end 4a to the other end, or may be formed from the open end 4a to the insertion end point 4e, and the slit may not be formed from the insertion end point 4e to the other end. It doesn't matter.
[0048]
Here, the insertion end point 4e means the position of the fiber stub distal end surface 8 where the fiber stub 1 is inserted into the inner peripheral surface 4c of the sleeve 4.
[0049]
Here, the ferrule 2 is preferably formed of zirconia ceramics. Specifically, partial stabilization mainly comprising tetragonal crystal, containing ZrO ₂ as a main component, at least one of Y ₂ O ₃ , CaO, MgO, CeO ₂ , Dy ₂ O _{3 and the} like as a stabilizer. It is preferable to use zirconia ceramics, and such partially stabilized zirconia ceramics have excellent abrasion resistance and are appropriately elastically deformed, which is advantageous when fixed by press-fitting.
[0050]
The front end face 8 of the fiber stub 1 in which the optical fiber 3 is bonded and fixed to the ferrule 2 is processed into a curved surface having a radius of curvature of about 5 to 30 mm in order to reduce the connection loss with the plug ferrule 10, and the rear end face of the fiber stub 1 Numeral 9 is mirror-polished to an inclined surface of about 4 to 10 ° in order to prevent an optical signal emitted from an optical element such as an LD (laser diode) from being reflected at the end face of the optical fiber 3 and returning to the optical element. I have.
[0051]
Further, the sleeve case 6 is for stably connecting to the holder 5 described later, and it is not necessary to consider wear resistance and weldability. Therefore, the sleeve case 6 is made of stainless steel, copper, iron, nickel, plastic, zirconia, and alumina. Although a wide variety of materials such as the holder 5 are used, stainless steel is mainly used like the holder 5 in order to match the thermal expansion coefficient with the holder 5 and to improve reliability.
[0052]
The holder 5 has one end of the fiber stub 1 inserted into and fixed to the sleeve 4 housed in the sleeve case 6, and has a cylindrical housing portion 5 a fitted and housed on the outer periphery of the sleeve case 6. A fiber stub fixing portion 5b formed substantially at the center of the portion 5a and having a through hole to which the other end of the fiber stub 1 is fixed.
[0053]
Since the holder 5 is often welded to the case 13 for accommodating the optical element 11 shown in FIG. 3 as an optical module, a weldable material such as stainless steel, copper, iron, or nickel is used. Stainless steel is used in consideration of weldability and weldability.
[0054]
In addition, as a fixing method of fixing the fiber stub 1 to the fiber stub fixing portion 5b, press fitting or bonding may be used. Furthermore, it may be fixed by using both press-fitting and bonding. In any case, it is desirable that the outer diameter of the fiber stub 1 be larger than the inner diameter of the fiber stub fixing portion of the holder 5 by 1 to 20 μm. In this case, the fiber stub 1 1 can be more appropriately maintained.
[0055]
Further, it is very difficult in terms of processing to make the arithmetic mean roughness (Ra) of the inner peripheral surface of the fiber stub fixing portion 5b of the holder 5 smaller than 0.1 μm, and even if it is processed, the cost is greatly increased. Therefore, the surface roughness is preferably 0.1 μm or more.
[0056]
Thus, according to the configuration of the present invention, since the holding force for holding the plug ferrule 10 is set to be the strongest near the one open end of the sleeve 4, a stable holding state can be achieved. The gripping force at the other open end of the sleeve 4 is sufficiently transmitted to the plug ferrule 10 without being restricted by the gripping force at the one open end, so that the positional relationship between the plug ferrule 10 and the fiber stub 1 is stabilized, and the connection loss is reduced. The fluctuation disappears.
[0057]
Further, since the holding state is stable, no slip occurs between the optical fiber connecting portions, the end face of the optical fiber 3 is not damaged, and the reliability in introducing and guiding the optical signal can be improved.
[0058]
When an optical module is constructed using the optical receptacle 7 of the present invention shown in FIG. 1, an optical element 11 and a lens 12 are provided on the rear end side of the optical receptacle 7 provided with the fiber stub 1 as shown in FIG. It is preferable that the case 13 provided with the above is joined by welding or the like, so that an optical signal from the optical element 11 can be emitted to the fiber stub 2.
[0059]
【Example】
10 optical modules using the optical receptacle 7 shown in FIG. 3 of the present invention and 10 optical modules using the optical receptacle 14 shown in FIG. 4 as comparative examples were produced. In both cases, the fiber stub 1 has a single mode optical fiber 3 bonded and fixed to a ferrule made of zirconia ceramics, the outer diameter of which is φ2.5 mm, and an optical element 11 and a lens 12 on one side of the optical receptacle 7 provided with the fiber stub 2. The optical module was completed by YAG welding the case 13 provided.
[0060]
The inner diameter D of the sleeve 4 used in the optical receptacle 7 of the present invention was 2.493 mm, the thickness T was 0.9 mm, and the thickness t was 0.45 mm. The sleeve 19 used for the conventional optical receptacle 14 has an inner diameter D of 2.493 mm, a thickness of 0.45 mm, a straight shape, and both are made of zirconia ceramics.
[0061]
The plug ferrules 10 and 15 were inserted into the optical modules of the present invention and the conventional example, and a load of 3N was applied to the rear part of the

plug ferrules

10 and 15 to check the fluctuation value of the connection loss.
[0062]
Table 1 shows the results of the average values.
[0063]
[Table 1]

[0064]
As described above, the fluctuation value of the connection loss of the optical module in the conventional example is 0.68 dB, whereas the fluctuation value of the connection loss in the optical module of the present invention is 0.12 dB, which is a very small fluctuation value. It became.
[0065]
As a result, a stable holding state can be maintained, no slip occurs at the optical fiber connecting portion between the plug ferrule 10 and the fiber stub 2, the end face of the optical fiber 3 is not damaged, and the introduction and derivation of an optical signal is performed. The reliability in the was able to be improved.
[0066]
【The invention's effect】
As described above, according to the optical receptacle of the present invention, a fiber stub in which an optical fiber is inserted and fixed in a through-hole of a ferrule, a tip of the fiber stub is inserted from one open end, and the other open end A plug ferrule inserted from the portion abuts on the distal end surface of the fiber stub, and, in an optical receptacle having a sleeve for gripping, the sleeve has a gripping force for gripping the plug ferrule of the sleeve, The strongest reinforcement structure near the open end of the sleeve makes it possible to maintain a stable holding state, so that the gripping force of the other open end of the sleeve is smaller than the gripping force of the one open end holding the fiber stub. It is transmitted to the plug ferrule sufficiently without being restrained, and the positional relationship between the plug ferrule and the fiber stub can be stabilized, and connection loss Fluctuation of is eliminated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a central sectional view showing an embodiment of the optical receptacle of the present invention.
FIGS. 2A to 2C are cross-sectional views showing various shapes of the sleeve of the present invention.
FIG. 3 is a central sectional view showing an embodiment of the optical module of the present invention.
FIG. 4 is a center sectional view showing a conventional optical module.
FIG. 5 is a central sectional view showing another conventional optical receptacle.
FIG. 6 is a central sectional view showing another conventional optical module.
[Explanation of symbols]
1: fiber stub 2: ferrule 3: optical fiber 4: sleeve 4a: open end 4b: outer peripheral surface 4c: inner peripheral surface 4d: slit 4e: insertion end point 5: holder 5a: storage section 5b: fixing section 6: sleeve case. 7: Optical receptacle 8: Front end face of fiber stub 9: Rear end face of fiber stub 10: Plug ferrule 11: Optical element 12: Lens 13: Case 14: Optical receptacle 15: Plug ferrule 16: Fiber stub 17: Ferrule 18: Light Fiber 19: sleeve 20: holder 21: sleeve case 22: optical element 23: lens 24: case 25: gripping ring 26: optical receptacle

Claims

A fiber stub in which an optical fiber is inserted and fixed in a through hole of a ferrule, and a distal end of the fiber stub is inserted from one open end, and a plug ferrule inserted from the other open end is connected to the distal end surface of the fiber stub. In contact with, and a sleeve for gripping, in an optical receptacle,
An optical receptacle, wherein the sleeve has a reinforcing structure in which a gripping force for gripping the plug ferrule of the sleeve is strongest near the other open end.

The optical receptacle according to claim 1, wherein a slit is provided in a longitudinal direction of the sleeve.

3. The optical receptacle according to claim 1, wherein the reinforcing structure has a thickness at the other open end of the sleeve greater than that at the one open end. 4.

The optical receptacle according to claim 3, wherein the inner diameter of the through hole of the sleeve is the same.

The optical receptacle according to any one of claims 1 to 4, wherein zirconia ceramics is used for the sleeve in the optical receptacle.

6. An optical module, comprising: a case accommodating an optical element that emits an optical signal from a rear end of the fiber stub of the optical receptacle according to claim 1.