JP2005345549A - 光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 フェルールの挿抜特性に優れ、かつ、容易に倒れを生じない構造であり、部品点数が削減されたスリーブを有する光モジュールを提供する。
【解決手段】 光モジュール１０は、スリーブ２４を有する。スリーブ２４は、光ファイバを保持したフェルールを受容し、当該光ファイバと光モジュール１０の光電変換素子とを光学的に結合する。スリーブ２４は、第１の部分２４ｂと第２の部分２４ｃとを有している。第１の部分２４ｂには、スリット２４ｄが設けられている。スリーブ２４は、非結晶金属製の一体成型品である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光モジュールに関するものである。

光モジュールは、発光素子又は受光素子といった光電変換素子と、スリーブとを備える。スリーブは、光電変換素子と光ファイバを保持したフェルールとを光学的に結合する。スリーブには、フェルールの挿抜特性を高めるために径方向への伸縮が可能であること、且つ、挿入されたフェルールが容易に倒れないことが要求される。

従来の光モジュールは、上記の要求を満たすために、弾性スリーブと、把持リングと、スリーブケースとを有する組立体を備えている。弾性スリーブは、所定軸線方向に延びる筒状部材であり、割スリットが設けられている。弾性スリーブは、基端にスタブを保持し、他端から挿入されるフェルールを受容して、スタブに保持された光ファイバとフェルールに保持された光ファイバとを光学的に結合する。把持リングの内部には、弾性スリーブの基端が圧入される。スリーブケースは、所定軸線方向に延びる筒状をなす部材であり、その内部に把持リングが圧入され、弾性スリーブの外周面を覆っている。この弾性スリーブは、径方向への伸縮が可能であるので、フェルールの挿抜特性に優れている。また、弾性スリーブの基端が把持リングによって固定されているので、挿入されたフェルールが倒れ難くなっている（例えば、特許文献１）
特許第３３１４６６７号公報

しかしながら、上述した組立体は、弾性スリーブ、把持リング、スリーブケースの３つの部材を必要とするため、部品点数が多い。部品点数が多くなると、寸法精度のバラツキが生じやすく、歩留りが低下する。

そこで、本発明は、フェルールの挿抜特性に優れ、かつ、容易に倒れを生じない構造であり、部品点数が削減されたスリーブを有する光モジュールを提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、本発明の光モジュールは、光電変換素子と、搭載部材と、ハウジングと、スリーブとを有する。搭載部材は、光電変換素子を支持する搭載面を有する。ハウジングは、搭載部材に基端が支持され光電変換素子を覆うように設けられている。スリーブは、所定軸線方向に延びる内孔と、所定軸線方向に順に位置する第１の部分及び第２の部分とを含む。スリーブは、第２の部分の基端をハウジングに支持されている。第１の部分には所定軸線方向に延びるスリットが設けられている。第１の部分の内孔には光ファイバを保持するフェルールが挿入される。スリーブは、光ファイバと光電変換素子とを光学的に結合する。スリーブは、非結晶金属製である。

この発明によれば、スリーブの第１の部分には、フェルールの挿抜特性を高めるスリットが設けられている。フェルールが容易に倒れないようにするために第２の部分にはスリットが設けられていない。スリーブは非結晶金属製であるので第１の部分と第２の部分とを一体成型することができる。したがって、この光モジュールは、部品点数が少なくなっている。また、非結晶金属が用いられているので、成型によってスリーブを精度良く製造することが可能である。

また、本発明の光モジュールは、スタブを更に備えることができる。スタブは、スリーブの内孔に保持される。スタブは、所定軸線方向に延びる内孔を有し、該内孔には結合ファイバが保持される。光電変換素子とフェルールに保持された光ファイバとは、スタブに保持された結合ファイバを介して光学的に結合される。

また、本発明の光モジュールにおいて、スリーブは、酸化処理が施されていることが好ましい。酸化処理を施すことによって、非結晶金属の表面には、絶縁性の膜が形成される。したがって、この光モジュールは、電磁波雑音耐性に優れている。また、この絶縁性の膜は、耐摩耗性に優れるので、異物の付着が防止される。

また、本発明の光モジュールは、第２の部分の基端に、所定軸線に交差する方向且つ外側へ延出する第１のフランジが設けられていることが好ましい。第１のフランジを用いれば、ハウジングによってスリーブを支持する際の溶接作業が容易となる。

また、本発明の光モジュールにおいて、前記スリーブには、第１の部分と第２の部分との境界から第２の部分の基端の間において所定軸線に交差する方向且つ外側へ延出する第２のフランジが設けられていることが好ましい。光データリンクにこの光モジュールを組み込む際に、第２のフランジに対応する形状を有するホルダを用いれば、この光モジュールを容易に位置決めすることができる。

また、本発明の光モジュールにおいて、スリーブの第１の部分は、筒状をなす第１の胴部と、第１の胴部より大径であり、且つ、第１の胴部を覆うように設けられた第２の胴部、第１の胴部は、内周面及びスリットを含むことができる。

また、本発明の光モジュールは、上記のスリットが複数設けられていてもよい。スリットを複数設けることによって、第１の部分の弾性を適切に調整することができる。

本発明によれば、スリーブは、非結晶金属製である。したがって、フェルールの挿抜特性を高めるスリットが設けられた第１の部分とフェルールが容易に倒れないようにするための第２の部分とを一体成型することができ、部品点数が少なくなっている。よって、部品点数が削減され、フェルールの挿抜特性に優れ、かつ、容易に倒れを生じない構造のスリーブを有する光モジュールが提供される。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

（第１の実施の形態）

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光モジュールを示す図である。図１に示す光モジュール１０は、発光モジュールであり、搭載部材１２と、発光素子１４（光電変換素子）と、ハウジング１６と、レンズ１８と、調芯部材２０と、スリーブとを備える。

搭載部材１２は、支持面１２ａと、複数のリード端子１２ｂと、搭載面１２ｃと、受光素子搭載面１２ｄとを有する。支持面１２ａは、所定軸線Ｘに交差する面に沿って設けられている。搭載部材１２には、所定軸線Ｘ方向に延びる複数の孔を画する内周面１２ｅが設けられている。当該複数の孔の各々には、リード端子１２ｂが通されている。リード端子１２ｂと内周面１２ｅとの間には、低融点ガラスといった封止部材１２ｆが設けられている。

搭載面１２ｃは、所定軸線Ｘ方向に延びる面に沿っている。搭載面１２ｃは、サーマルブロックといったブロック２２を介して半導体レーザといった発光素子１４を支持している。発光素子１４は、リード端子１２ｂと電気的に接続されている。本実施の形態では、発光素子１４は、第１の面１４ａ、及び第１の面１４ａに対向する第２の面１４ｂを有している。発光素子１４は、第１の面１４ａから所定軸線Ｘ方向に出力光を出射し、第２の面１４ｂから当該出力光の出射方向と反対方向へ背面光を出射する。

受光素子搭載面１２ｄは、フォトダイオードといった受光素子３２を搭載している。受光素子３２は、リード端子１２ｂに電気的に接続されている。本実施形態では、受光素子３２は、発光素子１４からの背面光を受け、当該背面光の強度に応じた光電流をリード端子１２ｂに出力する。受光素子搭載面１２ｄは、所定軸線Ｘに所定の角度で交差する面に沿っている。したがって、受光素子搭載面１２ｄに搭載された受光素子３２からの発光素子１４への戻り光が低減されている。

ハウジング１６は、所定軸線Ｘ方向に延びる筒状の部材であり、発光素子１４を覆うように設けられている。ハウジング１６は、一端を搭載部材１２の支持面１２ａに支持されている。ハウジング１６は、支持面１２ａに、例えばＹＡＧレーザを用いて固定される。

ハウジング１６は、発光素子１４からの出力光を通すための小径の内孔を画するレンズ保持部１６ａを有している。レンズ１８は、当該内孔に挿入されて、レンズ保持部１６ａに保持されている。レンズ１８とハウジング１６との間には、低融点ガラスといった封止部材１６ｂが設けられている。封止部材１６ｂは、搭載部材１２、ハウジング１６、及びレンズ１８によって提供する空間の気密を確保している。

調芯部材２０は、レンズ１８を通過した発光素子１４からの出力光の焦点位置を、所定軸線Ｘ方向において調整するための部材である。調芯部材２０は、筒状の部材である。調芯部材２０は、調芯後、ハウジング１６の外周にＹＡＧレーザ等によって固定される。

以下、本実施の形態の光モジュールに適用するスリーブについて説明する。

図２は、本発明の実施の形態の光モジュールに適用可能なスリーブを示す斜視図である。図３は、図２のIII−III線断面図である。図２及び図３に示すスリーブ２４は、光ファイバ１００を内孔に保持したフェルール１０２を受容し、光ファイバ１００と発光素子１４とを光学的に結合する。

スリーブ２４は、筒状の部材であり、所定軸線Ｘ方向に延びる内孔を画する内周面２４ａ、第１の部分２４ｂ、及び第２の部分２４ｃを含む。

第１の部分２４ｂ及び第２の部分２４ｃは、所定軸線Ｘ方向に順に設けられている。第１の部分２４ｂの内孔には、フェルール１０２が挿入され、第１の部分２４ｂの内周面２４ａによってフェルール１０２が保持される。第１の部分２４ｂには、所定軸線Ｘ方向に延びるスリット２４ｄが設けられている。スリット２４ｄによって、第１の部分２４ｂは、所定軸線Ｘに交差する径方向への伸縮が可能となっている。したがって、第１の部分２４ｂは、フェルール１０２の挿抜特性に優れている。

第２の部分２４ｃの内孔には、結合ファイバ２６ａを保持したスタブ２６が挿入される。スタブ２６は、結合ファイバ２６ａを収容するための内孔を有する筒状部材である。スタブ２６は、第２の部分２４ｃの内孔に圧入され、当該部分２４ｃの内周面２４ａによって保持される。結合ファイバ２６ａは、発光素子１４からの出力光を光ファイバ１００に導く。スタブ２６及び結合ファイバ２６ａを含む一端面２６ｃは、所定軸線Ｘに対して所定の角度傾いている。したがって、当該一端面２６ｃから発光素子１４への戻り光が、低減されている。なお、一端面２６ｃを所定軸線Ｘに対して所定の角度傾けた構成に代えて、或いは、所定軸線Ｘに対して所定の角度傾けた一端面２６ｃに、ＡＲコートといった反射防止膜を設けてもよい。

第２の部分２４ｃは、第１の部分２４ｂと異なり、スリットが設けられていない。したがって、第１の部分２４ｂが倒れ難く、延いてはフェルール１０２が倒れ難くなっている。また、圧入されたスタブ２６が抜け落ち難くなっている。

第２の部分２４ｃの基端には、所定軸線Ｘに交差する方向に延出する第１のフランジ２４ｅが設けられている。第１のフランジ２４ｅは、スリーブ２４を調芯部材２０へＹＡＧレーザによって固定する際の、溶接シロとして機能する。

第２の部分２４ｃには、所定軸線Ｘに交差する方向に延出する第２のフランジ２４ｆが更に設けられている。第２のフランジ２４ｆは、第１の部分２４ｂと第２の部分２４ｃとの境界から第２の部分２４ｃの基端の間に設けられている。第２のフランジ２４ｆは、光モジュール１０を光データリンクの一部品として組み込む際の位置決めに用いられる。第２のフランジ２４ｆについての詳細は、後述する。

スリーブ２４は、非結晶金属製の一体成型品である。スリーブ２４を構成する非結晶金属は、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、及びＺｒを含む。その組成は、例えば、Ｃｕ２５．５ｗｔ％、Ｎｉ３．９ｗｔ％、Ａｌ３．６ｗｔ％、Ｚｒ残部である。非結晶金属によれば、スリーブ２４を、鋳造によって一体成型することができる。したがって、この光モジュール１０は、部品点数が少なくなっている。また、非結晶金属によれば、スリーブ２４を高精度に作成することができる。

また、スリーブ２４は、成型後に酸化処理が施されている。酸化処理によって、スリーブ２４の表面に絶縁性の膜（例えば、Ｚｒ膜）が形成される。したがって、スリーブ２４によれば、金属製のスリーブを用いた場合に比して、光モジュールの電磁波雑音耐性を向上することができる。更に、当該絶縁性の膜は、耐摩耗性に優れるので、異物の付着が防止される。

以下、スリーブ２４の代替品について説明する。図４は、本発明の実施の形態の光モジュールに適用可能な他のスリーブを示す斜視図である。図５は、図４のV−V線断面図である。光モジュール１０には、スリーブ２４に代えて、スリーブ２８を用いることもできる。

スリーブ２８において、内周面２８ａ、第１の部分２８ｂ、第２の部分２８ｃ、第１のフランンジ２８ｅ、及び第２のフランジ２８ｆは、スリーブ２４の対応の部分と同様である。また、スリーブ２８は、スリーブ２４と同様の非結晶金属製であり、成型後に酸化処理が施されている。

スリーブ２８には、スリーブ２４のスリット２４ｄと同様のスリット２８ｄが、複数設けられている。スリット２８ｄを複数設けることによって、第１の部分２８ｂの径方向における適度な弾性を得ることができる。なお、図４及び図５に示すスリーブ２８では、三つのスリット２８ｄが設けられているが、スリット２８ｄの数を任意に変更してもよい。

以下、スリーブ２４の他の代替品について説明する。図６は、本発明の実施の形態の光モジュールに適用可能な他のスリーブを示す斜視図である。図７は、図４のVII−VII線断面図である。光モジュール１０には、スリーブ２４に代えて、スリーブ３０を用いることができる。

スリーブ３０において、第２の部分３０ｃ、第１のフランンジ３０ｅ、及び第２のフランジ３０ｆは、スリーブ２４の対応の部分と同様である。また、スリーブ３０は、スリーブ３０と同様の非結晶金属製であり、成型後に酸化処理が施されている。

スリーブ３０では、第１の部分３０ｃが、二つの胴部によって構成されている。第１の胴部３０ｇは、筒状をなしており、所定軸Ｘ線方向に延びている。第２の胴部３０ｈは、第１の胴部３０ｇの外側に位置し、第１の胴部３０ｇより大径の筒状をなしており、所定軸Ｘ線方向に延びている。

第１の胴部３０ｇは、スリーブ２４の内周面２４ａと同様の機能の内周面３０ａを有している。また、第１の胴部３０ｇには、スリーブ２４のスリット２４ｄと同様の、スリット３０ｄが設けられている。

スリーブ３０によれば、第１の胴部３０ｇの形状を光コネクタの規格に合致するように調整することができる。また、第１の胴部３０ｇの外側を第２の胴部３０ｈで覆うことによって、第１の胴部３０ｇを保護することができる。

（第２の実施の形態）

図８は、本発明の第２の実施の形態に係る光モジュールを示す図である。図８に示す光モジュール４０は、受光モジュールであり、搭載部材４２と、受光素子４４（光電変換素子）と、ハウジング４６と、レンズ４８と、調芯部材５０と、スリーブとを備える。

搭載部材４２は、支持面４２ａと、複数のリード端子４２ｂと、搭載面４２ｃとを有する。支持面４２ａ及び搭載面４２ｃは、所定軸線Ｘに交差する面に沿っている。搭載面４２ｃは、フォトダイオードといった受光素子４４を搭載している。

搭載部材４２には、所定軸線Ｘ方向に延びる複数の孔を画する内周面４２ｅが設けられており、当該孔には、リード端子４２ｂが通されている。リード端子４２ｂと、内周面４２ｅとの間には、低融点ガラスといった封止部材４２ｆが設けられている。リード端子４２ｂは、受光素子４４と電気的に接続されている。

支持面４２ａには、ハウジング４６が搭載されている。ハウジング４６は、第１の実施の形態のハウジング１６と同様の部材であり、レンズ保持部４６ａを含んでいる。レンズ保持部４６ａは、第１の実施の形態のレンズ１８と同様のレンズ４８を保持し、レンズ４８とハウジング４６との間は、低融点ガラスといった封止部材４６ｂによって封止されている。調芯部材５０も、第１の実施の形態の調芯部材２０と同様の部材である。

光モジュール４０にも、第１の実施の形態の光モジュール１０と同様に、スリーブ２４、２８、或いは３０を用いることができる。

（第３の実施の形態）

以下、光モジュール１０及び４０を用いた光データリンクの実施の形態について説明する。図９は、本発明の第３の実施の形態に係る光データリンクの分解斜視図である

図９に示す光データリンク６０は、光モジュール１０，４０、下部筐体６２、回路基板６４、ホルダ６６、及び上部筐体６８を有している。

下部筐体６２は、回路基板収容部６２ａと、レセプタクル部６２ｂとを含んでいる。回路基板収容部６２ａでは、底板６２ｃと一対の側壁６２ｄとによって回路基板６４を収容する空間が提供されている。底板６２ｃは、所定軸線Ｘ方向に延びる面に沿っており、側壁６２ｄは所定軸線Ｘ方向に延びる底板６２ｃの一対の縁から底板６２ｃに交差する方向へ延びる面に沿って設けられている。

上部筐体６８は、下部筐体の底板６２ｃと対面し、かつ、レセプタクル部６２ｂを上部から覆う上板６８ａと、上板６８ａに交差する面に沿う一対の側壁６８ｂを有している。上部筐体６８は、下部筐体６２と共に、光モジュール１０，４０、及び回路基板６４を覆う。

回路基板６４は、一端及び他端に、コネクタ６４ａ及び６４ｂを有している。コネクタ６４ａは、図示しないホストボードに設けられた電気コネクタに電気的に接合される。コネクタ６４ｂは、光モジュール１０及び４０のリードピントに電気的に接続される。

レセプタクル部６２ｂは、光モジュール１０及び４０と、挿入される光コネクタ（図示しない）とを光学的に結合する。レセプタクル部６２ｂは、一対の側壁６２ｅと、一対の側壁６２ｅの間に設けられた中央壁６２ｆと、底板６２ｇとを有している。側壁６２ｅ、中央壁６２ｆ、底板６２ｇは、光モジュール１０及び４０を各々収納する空間を提供する。

側壁６２ｅの外側の面には、ホストボードに設けられたケージに係止されるラッチ爪６２ｈが設けられている。上記空間に面する側壁６２ｅ及び中央壁６２ｆの面には、当該空間に挿入される光コネクタを係止するための爪６２ｉが設けられている。

側壁６２ｅには、底板６２ｇに交差する方向へ延びる溝６２ｊが設けられている。この溝６２ｊは、ホルダ６６を位置決めするものである。図１０は、ホルダの斜視図である。ホルダ６６は、光モジュール１０及び４０の位置決めのための部品である。

ホルダ６６は、光モジュール１０及び４０の周面の一部を収容するための空間６６ａ及び６６ｂを提供する。空間６６ａを画する曲面は、他の部分より窪んだ段部６６ｃを含み、同様に空間６６ｂを画する曲面は、他の部分より窪んだ段部６６ｄを含んでいる。段部６６ｃ及び段部６６ｄの所定軸線Ｘ方向における幅は、スリーブ２４（或いは、２８，３０）の第２のフランジの幅に対応している。第２のフランジが段部６６ｃ又は段部６６ｄに嵌合されることによって、光モジュール１０及び４０は、ホルダ６６に対して位置決めされる。

ホルダ６６は、所定軸線Ｘに交差する方向へ延びる一対の突起６６ｅを有している。突起６６ｅが、上述した溝６２ｊに嵌め合わされることによって、ホルダ６６とレセプタクル部６２ｂの位置決めが達成され、延いてはレセプタクル部６２ｂが提供する上記の空間における光モジュール１０及び４０の位置決めが達成される。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光モジュールを示す図である。 図２は、本発明の実施の形態の光モジュールに適用可能なスリーブを示す斜視図である。 図３は、図２のIII−III線断面図である。 図４は、本発明の実施の形態の光モジュールに適用可能な他のスリーブを示す斜視図である。 図５は、図４のV−V線断面図である。 図６は、本発明の実施の形態の光モジュールに適用可能な他のスリーブを示す斜視図である。 図７は、図６のVII−VII線断面図である。 図８は、本発明の第２の実施の形態に係る光モジュールを示す図である。 図９は、本発明の第３の実施の形態に係る光データリンクの分解斜視図である。 図１０は、ホルダの斜視図である。

符号の説明

１０…光モジュール、１２…搭載部材、１４…発光素子、１６…ハウジング、１８…レンズ、２０…調芯部材、２４，２８，３０…スリーブ、２４ｂ，２８ｂ，３０ｂ…第１の部分、２４ｃ，２８ｃ，３０ｃ…第２の部分、２４ｄ，２８ｄ，３０ｄ…スリット、２４ｅ，２８ｅ，３０ｅ…第１のフランジ、２４ｆ，２８ｆ，３０ｆ…第２のフランジ、２６…スタブ。

Claims (7)

1. 光電変換素子と、
   前記光電変換素子を支持する搭載面を有する搭載部材と、
   前記搭載部材に基端が支持され前記光電変換素子を覆うように設けられたハウジングと、
   スリーブであって、前記所定軸線方向に延びる内孔と、前記所定軸線方向に順に位置する第１の部分及び第２の部分とを含み、該第２の部分の基端を前記ハウジングに支持されており、該第１の部分には前記所定軸線方向に延びるスリットが設けられており、該第１の部分の内孔には光ファイバを保持するフェルールが挿入され、該光ファイバと前記光電変換素子とを光学的に結合するスリーブと、
   を備え、
   前記スリーブは、非結晶金属製である、
   光モジュール。
2. 前記スリーブの前記内孔に保持されるスタブを更に備え、
   該スタブは、前記所定軸線方向に延びる内孔を有し、該内孔には結合ファイバが保持され、
   前記光電変換素子と前記フェルールに保持された光ファイバとは、前記スタブに保持された前記結合光ファイバを介して光学的に結合される、
   請求項１に記載の光モジュール。
3. 前記スリーブは、酸化処理が施されている、請求項１又は２に記載の光モジュール。
4. 前記第２の部分の基端には、前記所定軸線に交差する方向且つ外側へ延出する第１のフランジが設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光モジュール。
5. 前記スリーブには、前記第１の部分と前記第２の部分との境界から前記第２の部分の基端の間において前記所定軸線に交差する方向且つ外側へ延出する第２のフランジが設けられている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光モジュール。
6. 前記スリーブの第１の部分は、筒状をなす第１の胴部と、該第１の胴部より大径であり、且つ、該第１の胴部を覆うように設けられた第２の胴部とを有し、
   前記第１の胴部は、前記内周面及び前記スリットを含んでいる、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の光モジュール。
7. 前記スリットが複数設けられている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光モジュール。

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