JP2005227783A - ハウジングに対し可動可能な構造で取り付けられたレセプタクルを有する光データリンク - Google Patents

Abstract

【課題】光サブアセンブリと光レセプタクルとの間の機械的応力を回避する光レセプタクル構造を提供する。
【解決手段】本発明の光データリンクは、光レセプタクル１１、光サブアセンブリ１２、１３、回路基板１４、及びこれら部品をカバー１５との間に形成される空間に収納するフレーム１０とで構成される。光サブアセンブリ１２，１３はフレーム１０の主面に対しリジッドに固定されている。一方、光レセプタクル１１は、フレーム１０の主面に対し、調整自在に固定されている。その結果、光サブアセンブリ１２、１３のフレーム１０への放熱特性を維持しつつ、光サブアセンブリ１２，１３と光レセプタクルを介する光軸調芯も、各部品に機械的応力を及ぼすことなく同時に行うことができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、光ファイバを伝送される光信号を送／受する光データリンクに関する。

光データリンクは、フレーム、光レセプタクル、光サブアセンブリ、電子回路を搭載する回路基板、カバーで構成される。フレームは光レセプタクル、光サブアセンブリ、電子回路を保持する。光サブアセンブリ内には、光信号の送受を行なう半導体光デバイスが搭載され、その先端部は光レセプタクル内に突き出ている。光レセプタクル内で光サブアセンブリは光ファイバの先端に保持される光コネクタと光係合する。光コネクタが光レセプタクルに係合することにより、光コネクタ内の光ファイバとレセプタクル内に突き出ている光サブアセンブリとが光結合し、その結果光半導体素子と光ファイバとが光結合する。

電子回路は回路基板上に搭載されており、光データリンク外部から電気信号を受けこれを増幅して光サブアセンブリ内の発光素子に伝え、あるいは、半導体受光素子で電気信号に変換された信号を増幅し、これを光データリンク外部に伝える。カバーは、これら光レセプタクル、光サブアセンブリ、回路基板を保護し、光データリンク内部で発生した熱を、効率的に外部に伝える。

光レセプタクルの形状は、光レセプタクル内に突き出ている光サブアセンブリの先端部の位置、およびその形状も含めて、光コネクタの規格により一義的に決定される。すなわち、光レセプタクルと光サブアセンブリの相対位置関係は、光コネクタの規格により厳密に定められる。この相対位置関係は、光コネクタ内の光ファイバと光サブアセンブリ内の光素子との光結合効率を低下させるものであってはならず、数十μｍ以内の精度で決められなければならない。その結果、光レセプタクルと光サブアセンブリはフレームに対しリジッドに固定される必要がある。

一方、回路基板の光サブアセンブリが装備される側の反対側には、この光データリンクが搭載される母基板上の電気コネクタと係合するための電気プラグが形成される。回路基板上のプラグの位置も、フレーム、カバーに対して電気コネクタの規格に準じて厳密に決定する必要がある。その結果、回路基板はフレームに対してリジッドに固定される。
米国特許 第５，９４３，４６１号明細書

電子部品、機械部品は、その寸法精度に必ず公差を伴うものである。上記の様に、光データリンクにおいては、光レセプタクル、光サブアセンブリ、および回路基板がフレームに対してリジッドに固定される必要があり、各部品の有するこの寸法公差は、唯一回路基板と光サブアセンブリとの接続部で吸収されるのみであった。特に、近年は、光データリンクのデータ伝送速度が著しく速くなって、ＧＨｚ帯にまで至っている。その様な高速データを処理するために半導体素子の発熱が大きくなる反面、対極の要請として光データリンクそのものの小型化も求められている。

さらに、波長分割多重伝送（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ）等においては、信号光源の波長精度（波長の絶対値、その分散、およびこれらの揺らぎ）について厳しい要請があり、これを確保するためにレーザの温度制御素子を内蔵させる必要も生まれてきている。温度制御素子は発熱素子の一つであり、効率的な放熱構造が実現されていない場合には、温度制御が不可能となる場合もある。この構造の実現には、まず、発熱する各部品（電気部品、光部品）について，放熱経路を確保する必要があり、部品間の密な物理的接触（リジッドな接触）が不可避となる。

しかしながら、各部品のフレーム本体に対して部品の取り付け精度に無頓着な従来の光データリンクで、部品間の密な接触を図った場合には、回路基板と光サブアセンブリとの接続部に機械的応力が集中することはもちろん、寸法公差が吸収できない場合には、回路基板、あるいは、光サブアセンブリをフレームに固定できなくなる様な問題が発生する可能性があった。

そこで本発明の光データリンクでは、光データリンク内に搭載される光サブアセンブリがフレームに一意的にリジッドに固定される反面、光レセプタクルはフレームに対して調整自在に固定されることを特徴としている。すなわち、本発明の光データリンクは、少なくとも一の光サブアセンブリと、光レセプタクルと、回路基板と、フレームとカバーとを備えており、光サブアセンブリ、光レセプタクル、回路基板は、フレームとカバーとで形成される収納空間に収納されている。

光サブアセンブリ内には光半導体素子が搭載されており、この光データリンクと光結合する光ファイバとは、光レセプタクル内でこの光サブアセンブリと光コネクタとを係合させることで、両者の光結合が実現される。回路基板上には、光サブアセンブリと電気的に結合する電子回路が搭載されている。ここで、光サブアセンブリはフレームの主面に対し一意に固定されるが、光レセプタクルはフレームに対し調整自在に固定されることで、放熱効率を向上させるために各部品を密に接触固定する場合であっても、各部品に本来的に備わっている寸法公差が、光レセプタクルをフレームに対し、フレームの主面に対して法線方向について調整自在に固定することで、吸収することができる構造を有する。

本発明の光データリンクにおいては、フレームは光レセプタクルを挟持する様に主面から伸びだしている一つの側壁であって、その内面に螺子山を有する開孔部が形成されている側壁を有する。一方、光レセプタクルの外面であって、この開孔部と対向する個所に、螺子山を有しない開孔が形成されており、光レセプタクルをフレームの所定個所に搭載した時に、これら螺子山を有する開孔部と有しない開孔とが協働して光レセプタクル固定用螺子孔を構成することができる。開孔側に螺子山が形成されていないので、固定螺子を挿入して光レセプタクルをフレームに対して固定する場合であっても、螺子山にその位置関係を制限されることはない。自在に主面の法線方向に対する両者の相対位置を調整し、固定することができる。両者、光レセプタクルとフレーム、との固定を上記螺子穴によらず接着剤で行うことも可能である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図面においては、同一の部品には同一の番号を付し、重複する説明は省略する。

（第１の実施の形態）
図１および図２は、本発明の第１の実施の形態に係わる光データリンク１の組立図である。図１は前方より俯瞰した組立図、図２は後方より俯瞰した組立図である。ここで、前方、後方は便宜的に用いたものであり、光コネクタと係合する方を前方とし、電気コネクタと係合する側を後方と呼ぶ。光データリンク１は、フレーム１０、光レセプタクル１１、光サブアセンブリ１２、１３、回路基板１４、カバー１５、およびアクチュエータ１６とで構成される。

フレーム１０は、金属あるいは導電性樹脂、もしくは表面に金属メッキを施した樹脂で形成することができ、本実施の形態においては、光レセプタクル１１の側から順に、光レセプタクル搭載部１０ａ、光サブアセンブリ搭載部１０ｂ、回路基板搭載部１０ｃ、電気コネクタ搭載部１０ｄを有する。回路基板搭載部１０ｃを除く部位は、側壁を備え、特に、光レセプタクル搭載部１０ａと光サブアセンブリ搭載部１０ｂの側壁外面には、アクチュエータ１６とこのフレーム１０とが係合するための係合突起あるいは、係合溝が形成されている。また、光レセプタクル部１０ａの側壁内面には、レセプタクル１１をフレーム１０に対して固定するための螺子溝１０ｅ、及び、光レセプタクル１１の位置を決定するためのリブ１０ｆが形成されている。

光レセプタクル１１は、光コネクタプラグ受納部１１ａ、光結合部１１ｂ、およびサブアセンブリ搭載部１１ｃの３部位で構成される。光コネクタプラグ受納部１１ａには、光コネクタプラグを受納するための、断面が略矩形の開口が送信用、受信用にそれぞれ設けられている。この開口は光結合部１１ｂにまで達している。これら開口の内形状は、挿入される光コネクタの規格に準拠している。光結合部１１ｂとサブアセンブリ搭載部１１ｃの境界は壁で区切られ、この壁には、光サブアセンブリ１２、１３用にそれぞれ孔が形成され、後述する光アセンブリ１２、１３のスリーブ部はこの穴を貫通してその先端が光結合部にまで到達して、そこで光コネクタプラグと光結合することができる。サブアセンブリ搭載部１１ｃには、光サブアセンブリ１２、１３を、それらの外周面で保持するための構造が設けられている。送信用サブアセンブリ搭載構造と受信用サブアセンブリ搭載構造の間には、両者を隔てる壁が形成され、この壁もサブアセンブリ保持構造の一部を為している。光サブアセンブリ１２、１３は、この保持構造により保持、固定され、かつ、ホルダー１８をサブアセンブリに装着することで、光レセプタクル１１に固定される。

光コネクタプラグ受納部１１ａと光結合部１１ｂの境界の外壁面には光レセプタクル１１をフレーム１０に対して固定するための下孔１１ｅ、及び光レセプタクル１１とフレーム１０との相対位置を決定するための溝１１ｆが形成されている。溝１１ｆとフレーム１０の側壁内側面に形成されたリブ１０ｆとを係合させ、その後、下孔１１ｅとフレーム内側面に設けられている螺子溝１０ｅとで形成される螺子穴に固定用の螺子をはめ込むことで、光レセプタクル１１とフレーム１０との相対位置を決定した上で、両者を固定することができる。

なお、光レセプタクル１１側の下孔１１ｅには、光レセプタクル１１とフレーム１０との組立て前には螺子溝は形成されていない。両者を組立て後、螺子をはめ込む段階で初めて螺子により溝が形成される。そのため、両者の相対位置関係を螺子山の位置に係わりなく決定することができることになる。

本発明の光データリンク１では、送信用サブアセンブリ１２（ＴＯＳＡ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｂ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ）と受信用サブアセンブリ１３（ＲＯＳＡ：Ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｕｂ−Ａｓｓｅｍｂｌｙ）とを備え、全二重の光通信を行うことができる。ＴＯＳＡ１０内には発光素子として例えば半導体レーザが、ＲＯＳＡ１３内には受光素子として例えばフォトダイオードが搭載されている。各々のサブアセンブリ１２、１３は、光プラグの先端に付属する光フェルールを受納するための光スリーブ構造１２ａ、１３ａと、発光素子／受光素子が搭載されている基体部１２ｂ、１３ｂとを備える。

本実施の形態の光データリンク１では、ＴＯＳＡ１２については、いわゆるバタフライパッケージ型の基体部１２ｂを備え、ＲＯＳＡ１３については、いわゆる同軸型の基体部１３ｂを備えている。また、各々のサブアセンブリ１２、１３のスリーブ構造１２ａ、１３ａは、その外周面にフランジと溝とを有する。スリーブ部１２ａの先端が光レセプタクル１１の光結合部１１ｂとサブアセンブリ搭載部１１ｃとの間の壁に設けられた孔に挿入され、フランジ１２ｄがこの壁と当接して、ＴＯＳＡ１２の光軸と平行な方向（便宜上これをＺ方向とする）の位置が決定される。

ＴＯＳＡ１２は、その基体部１２ｄがフレームの光アセンブリ搭載部１０ｂに置かれ、スリーブ構造１２ａが光レセプタクル１１のアセンブリ搭載部１１ｃに形成された搭載構造上に固定されている。ＲＯＳＡ１３では、基体部１３ｂも円板形状を有しているため、その基体部１３ｂも含めて光レセプタクル１１の光アセンブリ搭載部１１ｃ上に固定されている。そして、各々のスリーブ構造１２ａ、１３ａの溝にホルダー１８が嵌め合わさり、このホルダー１８を光レセプタクル１１のアセンブリ搭載部１１ｃに固定することで、光サブアセンブリ１２、１３と光レセプタクル１１とが固定される。

ＴＯＳＡ１２の基体部１２ｂには発光素子の他、この発光素子の動作温度を制御するための熱電変換素子（図３（ｂ）中で１２４ｂ）も搭載している。この熱電変換素子の搭載空間を十分に確保するために基体部１２ａは箱型のバタフライパッケージとし、回路基板１４上の電子回路との電気的接続は、このバタフライパッケージの後方（スリーブ構造が形成されているとは反対の側面）より引き出されるリードピンで行っている。

ＲＯＳＡ１３の基体部１３ａは円板状である。そして、この円板のほぼ中央に受光素子が搭載される。ＲＯＳＡ１３と回路基板１４との電気的接続はＦＰＣ基板（フレキシブル回路基板）で行っている。

回路基板１４は第１〜第３の部位（１４ａ〜１４ｃ）を有し、フレームの回路基板搭載部１０ｃに搭載されている。第１の部位１４ａは、ＴＯＳＡ１２とＲＯＳＡ１３の後端位置を補償する。すなわち、同軸型のパッケージを有するＲＯＳＡ１３は、その後端が光レセプタクル１１のサブアセンブリ搭載部１１ｃ上にあり、バタフライパッケージを有するＴＯＳＡ１２の後端とは、ほぼフレーム１０の光アセンブリ搭載部の長さほど相違する。従って、回路基板１４の第１部位は、フレーム１０の回路基板搭載部１０ｃから延び出して、その光アセンブリ搭載部１０ｂをカバーし、光レセプタクル１１の後端位置付近にまで至り、そこで、ＲＯＳＡ１３の後端から延び出したＦＰＣ基板と接続される。

第２部位１４ｂ上には光送信用、及び光受信用の回路素子が搭載される。第２部位１４ｂの後端近傍の側辺に一対の切り込み１４ｇが形成され、この切り込み１４ｇとフレーム１０の回路基板搭載部１０ｃに設けられている突起１０ｇを嵌め合わせることで、回路基板１４とフレーム１０との位置が決定される。

第３部位１４ｃは第２部位１４ｂからフレーム１０の電気コネクタ搭載部１０ｄ上に伸びだしている。この第３部位には、光リンク１が搭載される母基板上に設けられた電気コネクタと係合するための、電気プラグパターン１４ｆが、その後端に形成されている。

カバー１５は金属製で、例えばバネ用ステンレス鋼を用いることができる。カバー１５には一対の側壁部１５ｂ、１５ｃおよびこの側壁部を連結する天井部１５ａとを有する。天井部１５ａの一部に切り欠き１５ｅが形成され、その切り欠きは内側（フレーム側）に折れ曲げられている。折れ曲げられた先端は、ＴＯＳＡ１２の基体部１２ｂの天井に接し、ＴＯＳＡ１２をしっかりとフレームに密着させるための応力を付与する。

アクチュエータ１６も金属製、例えばバネ用のステンレス鋼、で構成されている。アクチュエータ１６は、母基板上に設けられたケージに挿入保持されている状態の光データリンク１を、このケージから解放するための機能を有する。

アクチュエータは光レセプタクル１１の開口を囲むフレーム１６ａと、このフレーム１６ａから後方に延び出す一対のアーム１６ｂとを有する。アーム１６ｂはフレーム１０の光レセプタクル搭載部１０ａ、及び光結合部１０ｂの側壁をその間に挟み込み、かつ、アーム１６ｂの先端に設けられた爪１６ｃおよびアーム１６ｂの中ほどに設けられたストッパ１６ｄとが、フレーム１０の側壁外面に設けられた複数の突起と連携して、光データリンク１の解放機構を構成する。

図３はＴＯＳＡ１２の斜視図であり、図４はその横断面図である。スリーブ部１２ａと基体部１２ｂとで構成され、スリーブ部１２ａはさらに、幾つかの外周構造１２ｃ〜１２ｅを有する。ヘッド部１２ｃが光レセプタクル１１の光結合部１１ｂとサブアセンブリ搭載部１１ｃとを隔てる壁に設けられた孔に挿入され、ヘッド部１２ｃの先端が光レセプタクル１１の開口部１１ａ内に位置することとなる。フランジ１２ｄは当該隔壁に当接し、ＴＯＳＡ１２と光レセプタクル１１とのＺ軸についての相対位置関係を規定する。

スリーブ部１２ａはその断面図３（ｂ）からも明らかな様に、幾つかの円筒状部材を組み合わせて構成される。光コネクタ側から順に、第１の円筒状部材１４１、第２の円筒状部材１４２、第３の円筒状部材１４３、そして第４の円筒状部材１４４が相互に組み合わされて、基体部１２ｂの側壁に取り付けられている。

第１の円筒状部材１４１の内部にスリーブ１３１が備えられ、このスリーブ１３１の基体部側にはスタブ１３２が挿入されている。すなわち、第２の円筒状部材１４２は、スタブ１３２とスリーブ１３１の基体部側を覆い、第１の円筒状部材１４１の基体部側の内周面とスタブ１３２の基体部側の外周面との間に形成されるギャップを埋めるように挿入されている。そのため、スタブ１４２が第１の円筒部材１４１内で確実に固定される。スリーブ１３１はスタブ１３２と１μｍ以下のクリアランスで精密に嵌めあわされている。第１の円筒状部材１４１の外周面には、フランジ１２ｄが形成されている。スタブ１４２の中心には結合ファイバ１３３が挿通されており、結合ファイバ１３３の端面とスタブ１４２の端面とは一致している。そのため、光コネクタのフェルールとスタブ１４２の端面において物理接触（ＰＣ：Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｃｏｎｔａｃｔ）が実現される。

スリーブ１３１は精密スリーブが好適に用いられるが、スリットのある割りスリーブも同様に用いることが可能である。スリーブ１３１の材料としてはジルコニアセラミクス（Ｚｉｒｃｏｎｉａ Ｃｅｒａｍｉｃｓ）が一般的であるが、この材料に限定される必要はない。

第３円筒状部材１４３の光コネクタ側端面は平坦加工されている。一方、第２円筒状部材１４２の基体側は一部フランジ構造を有しつつ、その端面も光学的平坦度に加工されている。これにより、第２円筒状部材１４２を第３円筒状部材１４３上でそのＸ、Ｙ方向を調整することが可能となる。Ｘ、Ｙ方向はそれぞれ、光軸に垂直な方向であり、かつＹ方向はフレーム１０に垂直な方向とする。

第３円筒状部材１４３は、第４円筒状部材１４４を基体側で覆う。すなわち、第３円筒状部材１４３の基体側中空（Ｂｏｒｅ）の内径は、第４円筒状部材１４４の外径より僅かに大きく、かつ、第３円筒状部材１４３の内面と第４円筒状部材１４４の外面とは、平坦度に加工されている。そのため、第３円筒状部材を第４円筒状部材の外周面に沿ってスライドさせることで、スリーブ構造１２ａの光軸に平行な方向（Ｚ軸）の位置調整を行うことができる。第４円筒状部材１４４内には、第２のレンズ１２６が収納される。すなわち、第４円筒状部材１４４はレンズホルダーの機能も有する。これら第１〜第４円筒状部材は金属製であり、それぞれは光軸を調芯した後ＹＡＧ溶接されて相互に固定される。

基体部１２ｂは金属製でほぼ箱型の形状をしており、その底面１２ｆがフレーム１０のサブアセンブリ搭載部１０ｂに固定される。発光素子としての半導体レーザ１２１がヒートシンク１２２に固定され、その組立体が熱電変換素子１２４、例えばペルチェクーラ、上に搭載されている。熱電変換素子１２４上には、この組立体に加えて第１レンズ１２５も搭載されている。

半導体レーザ１２１の後方には、当該レーザ１２１の出射光強度をモニタするフォトダイオードが１２３がサブマウントを介して搭載される。フォトダイオード１２３とサブマウントの組立体は、熱電変換素子１２４上には搭載されていない。熱電変換素子１２４は、当該素子に供給する電流の方向により、半導体レーザ１２１が搭載された面１２３ａを冷却することも、過熱することもできる。一般的に、半導体レーザ１２１に電流を供給し発光させた場合には、自己発熱効果が生ずるため、面１２４ａを冷却面として用いる。この時、それとは反対の面１２４ｂ、すなわち箱状パッケージに接触している面は発熱面として作用する。熱電変換素子１２４をこの動作モードで用いた場合には、面１２４ｂからの基体部１２ｂへの熱を効率よく光データリンク外部に放熱しなければならない。そのため、基体部１２ｂの底面１２ｆは、フレーム１０のサブアセンブリ搭載部１０ｂに密に接触させる必要がある。

基体部１２ｂの後方からは、半導体レーザ１２２１を駆動するための電気信号、及び、フォトダイオード１２３でモニタされた半導体レーザ１２１の光出力に対応する信号を取り出すための複数のリードピン１２ｇを備える。この断面図から理解される様に、本発明のＴＯＳＡ１２においては、半導体レーザ１２１の光軸についてのＹ方向（紙面内で上下方向）の位置は、底面１２ｆからの高さで一義的に規定される。

この半導体レーザ１２１の光軸に合わせて、第１レンズ１２５、第４円筒状部材１４４、すなわち第２レンズ１２６のレンズホルダ、第３円筒状部材１４３、そして第１及び第２円筒状部材１４１、１４２のＹ方向が調芯され、各々の部材はＹＡＧ溶接等により永久固定される。この様に決定されたＴＯＳＡ１２の光軸のＹ方向位置は、各々の部品の公差を含むものであり、また、製造工程における調芯作業に起因するバラツキも含んでいて、ＴＯＳＡ毎に常に一定とは限らない。

従来の光データリンクでは、この寸法バラツキを含むＴＯＳＡ１２に対し、光レセプタクル１１がフレーム１０に対して調芯することなく固定されていたので、光レセプタクル１１に係合する光コネクタと、この光コネクタ内の光フェルールとＴＯＳＡ１２のスリーブとが必ずしも調芯された状態で係合されているとは限らなかった。その結果、両者（光フェルールとスリーブ）とを無理に係合させることとなるため、機械的歪を誘発し、光結合効率の劣化や、ＴＯＳＡ１２の破損という事態を招くこともあった。

図５は、光レセプタクル１１、ＴＯＳＡ１２、ＲＯＳＡ１３、回路基板１４が相互に組立られた状態を示している。ＴＯＳＡ１２、ＲＯＳＡ１３は、光レセプタクルの光結合部１１ｂとサブアセンブリ搭載部１１ｃとの隔壁に設けられた孔に、そのヘッド部１２ｃ、１３ｃを挿入し、フランジ１２ｄ、１３ｄを隔壁に当接させて光軸に平行な方向の位置が決定される。フランジ１２ｄ、１３ｄの後方で、樹脂製（例えば、ポリフェニレンサルファイド：Ｐｏｌｙｐｈｅｎｌｙｅｎｅ Ｓｕｌｆｉｄｅ）のホルダー１８を光レセプタクル１１に固定することで、ＴＯＳＡ１２、ＲＯＳＡ１３のスリーブ部１２ａ、１３ａを光レセプタクル１１に対して固定する。

ＴＯＳＡ１２の底面１２ｆは、直接フレーム１０のサブアセンブリ搭載部１０ｂの内面と接触し、基体部内に搭載されている熱電変換素子１２４からの発熱を、効率的にフレーム１０に伝える。ＴＯＳＡ１２からのリードピンは、回路基板１４の一面に接続し（図４では回路基板１４の裏面）、一方ＲＯＳＡ１３からのＦＰＣ基板１３ｇは、回路基板１４の他面（図では回路基板１４の表面）に接続する。この様に、回路基板１４上において、ＲＯＳＡ部の電子回路とＴＯＳＡ部の電子回路とをその表裏面に分割し、かつ、基板を多層基板として、表裏面の間の中間層に接地パターン、電源パターン等の低インピーダンス回路パターンを備えることで、送信部と受信部との電気的アイソレーションを確保することが可能となる。

（第２の実施の形態）
以下、本発明に係わる光データリンクの製造方法について説明する。

ＴＯＳＡ１２の組立
まず、半導体レーザ１２１をヒートシンク１２２上に搭載し、この組立体を熱電変換素子１２４の所定個所に装着する。これと同時に、熱電変換素子１２４上に第１レンズ１２５も搭載する。半導体レーザ１２１に対し、リードピン１２ｇから延び出す配線パターンとの間を、ＴＯＳＡ１２の基体部１２ｂ内で所定のワイヤリングを施し、半導体レーザ１２１に電流を供給可能とする。

第１〜第４円筒状部材１４１〜１４３を相互に組立たものを準備する。この時、第４円筒状部材内には第２レンズ１２６を予め組み込んでおき、かつ、この第４円筒状部材１４４だけは、基体部１２ｂに対しＹＡＧ溶接により固定しておく。また、第１、第２円筒状部材１４１、１４３、及びスリーブ１３１、スタブ１３２は相互に組立をおこなっておく。また、先端にフェルールを取り付けた検査用光ファイバを、スリーブ１３１内に挿入し、この検査用光ファイバの他端を光パワーモニタに接続しておく。

各部位を組立てた第１〜第３円筒状部材１４１〜１４３を第４円筒上部材１４４に対し配置する。まず、実際に半導体レーザ１２１に電流を供給して発光させた上で、第３円筒状部材１４３を第４円筒状部材１４４の外周面をスライドさせながら、光パワーモニターを観測して、溶接された第１〜第３円筒状部材１４１〜１４３と第４円筒状部材１４４とのＺ方向の相対位置を調整する。調整後、第３円筒状部材１４３と第４円筒状部材１４４とをＹＡＧ溶接で固定する。次いで、第１、第２円筒状部材１４１、１４２を第３部円筒状部材１４３に対し、第２円筒上部材の端面を第３円筒状部材１４３の端面上でスライドさせながら、検査用光ファイバに接続されている光パワーモニタを観測して、そのＸＹ面の調芯を行う。調芯後、第２円筒状部材と第３円筒状部材とをＹＡＧ溶接により固定する。以上でＴＯＳＡ１２の組立が完了する。ＲＯＳＡ１３についても同様な手順でそのスリーブ構造１３ａと基体部１３ｂとを調芯固定する。

ＴＯＳＡ１２、ＲＯＳＡ１３と光レセプタクル１１との組立
ＴＯＳＡ１２のヘッド部１２ｃをレセプタクル１１の光結合部１１ｂとサブアセンブリ搭載部１１ｃとを隔てる隔壁に設けられた孔に挿入する。ＲＯＳＡ１３のヘッド部１３ｃも同様である。挿入後、ＴＯＳＡ１２、ＲＯＳＡ１３ともに、ホルダー１８をＴＯＳＡ１２、ＲＯＳＡ１３を覆う様にサブアセンブリ搭載部１１ｃに嵌め合わせることで、ＴＯＳＡ１２、ＲＯＳＡ１３をレセプタクル１１に対して固定する。

次いで、レセプタクル１１とＴＯＳＡ１２、ＲＯＳＡ１３の組立体と回路基板１４とを接続する。ここでは、フレーム１０の形状を模擬した治具を用い、回路基板１４と組立体との間のＸ方向、Ｚ方向の相対位置を決定する。ＴＯＳＡ１２のＸ、Ｚ方向の位置は、ＴＯＳＡ１２の底面１２ｆがフレーム１０のサブアセンブリ搭載部１０ｂの内面上をスライドすることができるので、所定量以下のズレであれば、これを吸収することが可能である。また、ＲＯＳＡ１３については、回路基板１４との接続がＦＰＣ基板１３ｇで行われるために、その位置ズレを吸収することはＴＯＳＡ１２に比較し、さらに容易である。Ｘ、Ｚ方向の相対位置を決定した後、ＴＯＳＡ１２のリード１２ｇ、及びＲＯＳＡ１３のフレキ基板１３ｇと、回路基板１４上の所定パターンとを半田付けにより接続する。

次いで、図５に示す様に、ＴＯＳＡ１２の底面１２ｆとフレーム１０のサブアセンブリ搭載部１０ｂとの間に、熱伝導性樹脂を介在させ密着させた状態で、フレーム１０と光レセプタクル１１、ＴＯＳＡ１２、ＲＯＳＡ１３、回路基板１４の組立体を螺子１９により固定する。すなわち、レセプタクル１１外面に形成された溝１１ｆとフレーム１０の内面に形成されたリブ１０ｆとを係合させ、同時に、回路基板１４の側面に形成された切り欠き１４ｇに、フレーム１０の基板搭載部１０ｃ後方の両辺に設けられた突起１０ｇを係合させる。

溝１１ｆとリブ１０ｆとにより光レセプタクル１１とサブアセンブリ１２、１３の組立体のＺ方向の位置が決定され、さらに、切り欠き１４ｇと突起１０ｇとの係合により、特に回路基板１４のＺ方向の位置が固定される。

その後、レセプタクル１１の外面とフレーム１０の光レセプタクル搭載部１０ａの側壁内面に形成された螺子孔に螺子１９を挿入し、固定することで、レセプタクル１１をフレーム１０に対して固定する。この時、フレーム１０側の穴１０ｅには予め螺子溝が形成されているが、レセプタクル１１側の孔１１ｅには螺子溝を形成しておかない。こうすることで、レセプタクル１１のフレーム１０に対するＹ方向の相対位置を、螺子山に無関係にレセプタクル１１とサブアセンブリ１２、１３の組立体で規定される位置に固定することが可能となる。レセプタクル１１側の螺子孔１１ｅにも螺子溝が形成されている場合には、挿入される螺子の回転に連動して、レセプタクル１１のＹ方向位置が変動してしまう。

（第３の実施の形態）
図６は本発明に係わる第３の実施の形態を説明する斜視図である。第３の実施の形態は、レセプタクル１１とフレーム１０との接続に接着剤を用いる点において、第１の実施の形態と相違する。すなわち、本実施の形態においては、レセプタクル１１の外面及びフレーム１０の内面に設けられている螺子孔１１ｅ、１０ｅを備えていない。それぞれ係合用の溝１１ｆ、リブ１０ｆを備えている点は、第２の実施の形態と相違ない。本例においては、レセプタクル１１等の組立体とフレーム１０との相対位置関係は、Ｙ方向のみならず、Ｘ方向についても自由度を有する。すなわち、Ｙ方向については両者の相対位置は完全に自由度を有し、Ｘ方向については、溝１１ｆとリブ１０ｆとの嵌め合わせ尤度の範囲内で、あるいは、レセプタクル１１の外面とフレーム１０側壁内面とのギャップ量の範囲内で自由度を有する。レセプタクル１１等の組立体とフレーム１０との接続は、レセプタクル１１の外面に接着剤を塗布した上で、レセ等の組立体をフレーム１０に固定することで行われる。

（第４の実施の形態）
図７（ａ）、図７（ｂ）、および図８は本発明に係わる第４の実施の形態を示す図である。第１の実施の形態においては、ＴＯＳＡ１２の基体部１２ｂはバタフライ型のパッケージ形状を有し、その内部に熱電変換素子１２４を内蔵するものであった。その結果、必然的にその形状が大きくなり、光データリンク全体としての小型化、低価格化の要請に応え難いものである。本実施の形態に係わるＴＯＳＡ２２では、箱型の基体部１２ｂに代えＲＯＳＡ１３と同様に同軸型の基体部２２ｂを備える。すなわち、基体部２２ｂは、円板上のステム１４５および第４の円筒状部材１４４を備え、この第４の円筒状部材１４４はレンズ１４３を保持するレンズホルダーとしても機能する。ステム１４５からは複数のリードピン２２ｇが伸びだし、回路基板と接続される。

半導体レーザ１２１は、ヒートシンク１２２に搭載された上、ステム１４５から突き出ているサブマウント１４５ｇ上に搭載される。この構成により、半導体レーザ１２１の端面を、光軸と平行に保つことが可能となる。ヒートシンク１２２上には、半導体レーザ１２１の出力光強度をモニタするフォトダイオード１２３も搭載されている。スリーブ部２２ａの構造、及び各円筒状部材１４１〜１４４の相互の接続固定構造は、第１の実施の形態と同様である。ステム１４５の外周面１４５とフレーム１０のサブアセンブリ搭載部１０ｂの底面に設けられている、断面が円筒形状のＴＯＳＡ搭載構造と接触し、半導体レーザ１２１からの放熱経路が確保されると同時に、ＴＯＳＡ２２のＹ方向の位置を確定する。

かかるＴＯＳＡ２２を搭載するレセプタクル組立体とフレーム１０とを、レセプタクル１１の外面とフレーム１０の光レセプタクル搭載部内面とを、螺子による係合構造、あるいは、接着剤により固定することで、ＴＯＳＡ２２のＹ方向位置のフレーム１０に対する自由度を確保することが可能となる。

本発明に係る光データリンクの組立て図である。 本発明に係る光データリンクの組立て図であって、図１とは反対の方向から俯瞰した時の組立て図である。 図３（ａ）は本発明に係る光送信サブアセンブリの俯瞰図であり、図３（ｂ）は光送信サブアセンブリの横断面図である。 本発明の光データリンクについて、光レセプタクル、光サブアセンブリ、回路基板の組立て後の様子を示す。 本発明の光データリンクについて、光レセプタクル、光アセンブリ、回路基板の組立体をフレームに対して装着する様子を示す。 光レセプタクルのフレームに対する固定を接着剤で行う場合の例である。 図７（ａ）は、光送信サブアセンブリについて、第２の実施の形態を示す斜視図であり、図７（ｂ）は同第２の実施の形態においての横断面図である。 第２の実施の形態の光送信サブアセンブリを光レセプタクル、光スリーブに組み付けた時の様子を示す。

符号の説明

１０…フレーム、１１…光レセプタクル、１２…光サブアセンブリ（ＴＯＳＡ）、１３…光受信サブアセンブリ、１４…回路基板、１５…カバー、１６…アクチュエータ、１８…ホルダー、１９…螺子。

Claims (5)

1. 光コネクタを介して光ファイバと光結合する光半導体素子を有する光データリンクであって、
   該光半導体素子を内蔵する少なくとも一の光サブアセンブリと、
   該光コネクタを受納し、該光コネクタを係合することにより、該光ファイバを該光半導体素子に光結合させる光レセプタクルと、
   該光サブアセンブリと電気的に接続される電子回路を搭載する回路基板と、
   該光サブアセンブリ、該光レセプタクル及び該回路基板を搭載するフレームと、
   該フレームとの間に、該光サブアセンブリ、該光レセプタクル、及び該回路基板を収納するカバーと、
   を備え、
   該回路基板、及び該光サブアセンブリが該フレームに一意的に固定され、該光レセプタクルが、該フレームに対して調整自在に固定されている、
   ことを特徴とする光データリンク。
2. 前記フレームは、前記光レセプタクル、前記光サブアセンブリ、前記回路基板を搭載する主面を備え、該光レセプタクルは、該フレームの主面の法線方向に対し調整自在に固定されている、請求項１に記載の光データリンク。
3. 前記フレームは、前記光レセプタクルを挟持する様に前記主面から伸びだす一対の側壁を有し、該一対の側壁には前記法線方向に螺子山を有する開孔部が形成されており、該光レセプタクルの外面であって、該開孔部に対向する個所であって前記法線方向に螺子山を有しない開孔が形成されており、該螺子山を有する開孔部と該螺子山を有しない開孔が協働して前記光レセプタクル固定用螺子孔を構成する、請求項２に記載の光データリンク。
4. 前記光レセプタクルは前記フレームの主面、及び前記側壁に対して接着剤により固定されている、請求項２に記載の光データリンク。
5. 前記光サブアセンブリは前記光半導体素子を搭載する箱型の基体部を備え、該基体部の底面が、前記フレームの主面に対し密接する、請求項２に記載の光データリンク。

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