JP2006058727A - 光コネクタ付きデバイス - Google Patents

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潔 城倉
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Abstract

【課題】 環境温度変化によって光部品に位置変動や光学特性の劣化が生じることがなく、また、相手光コネクタとの接続時に光部品に加わる嵌合圧力を吸収、或いは、緩和することができる光部品内蔵型の光コネクタ付きデバイスを提供する。
【解決手段】 デバイスケースに内蔵した光部品によって伝達される光信号をデバイスと一体化された光コネクタを通じて相手光コネクタへ伝達することができる、光部品内蔵型の光コネクタ付きデバイスであって、光部品は、光コネクタが設けられた、その一端側において、デバイスケースに強固に固定され、その他端側において、デバイスケースに弾性的に接着されている。
【選択図】 図1

Description

本発明は、光コネクタ付きデバイス、更に言えば、デバイスケースに内蔵した光部品によって伝達される光信号をデバイスと一体化された光コネクタを通じて相手光コネクタへ伝達することができる、光部品内蔵型の光コネクタ付きデバイスに関する。
この種の従来デバイスとして、例えば、特開平11−202157号公報や特許第3088829号に開示されているものがある。特開平11−202157号公報には、光導波路とこの光導波路によって互いに接続される光ファイバを固定するための溝を設けた基板上に複数の光ファイバを固定し、各光ファイバの端部に光コネクタを固定したデバイスが開示されている。
また、特許第3088829号には、光ファイバを内蔵した2つの光コネクタを光導波路を内蔵した光導波路部品を介して互いに接続するタイプの光部品内蔵型の光コネクタ付きデバイスが開示されている。この特許では、光コネクタと光導波路部品を接続する方法として、複数の光導波路が配列された光導波路部品の端面と複数の光ファイバが配列された光コネクタの端面とを互いに直接接続する方法が採用されており、また、それら光コネクタと光導波路部品を互いに位置決め、固定するために、各光コネクタにガイド穴を設け、これに対応して、光導波路部品の両側に光接続端子用のガイドピンを設けて、光コネクタのガイド穴によって光導波路部品のガイドピンを案内するようにして光導波路部品に対して光コネクタを位置決めし、位置決めされた光コネクタと光導波路部品を固定用クリップで止める技術が示されている。
これらの従来技術では、光ファイバや光導波路をはじめとする光部品はデバイスケースに内蔵するものとなっており、また、光コネクタはデバイスと一体化していることから、例えば、巻回された光ファイバをケース内に収納するタイプの従来光デバイスのように、ケースから光ファイバがはみ出すことがなく、また、入出力用のファイバ余長も生じることがなく、システムの小型化、組立て作業性の向上、取り扱いの容易化が図られるという点で利点を有する。しかしながら、樹脂や金属でできたデバイスケースとガラスでできた光部品とでは一般に熱膨張係数が大きく異なるため、これらの従来技術は、デバイスケースやこのデバイスケースに固定した光部品が温度変化した際に熱応力がかかり、光部品の光学特性を劣化させるという点で重大な欠点を有する。
特開2001−83363号公報には、熱膨張係数差の問題を解決する一つの解決策、即ち、光導波路を介して接続された光ファイバを、弾性接着剤によってそれぞれデバイスに直接接着すること、更に言えば、環境温度変化による熱膨張によって内蔵した光部品の位置変動、光学特性の劣化が発生することを防止するために、各光ファイバをデバイスに固定する位置によって接着剤の弾性率を変える技術が開示されている。
特開平11−202157号公報 特許第3088829号 特開2001−83363号公報
特開2001−83363号公報に示された解決策は、環境温度変化に応じて光ファイバがデバイスに対して可動状態とされている点で有効な方法であるが、ここでは、光ファイバをデバイスに直接接着することとされているため、光ファイバの接着強度が弱いという問題がある。また、この公報には、熱膨張係数差の問題を解決するための解決策は示されているものの、そのような技術を利用して光コネクタ付きデバイスを製造することについては何も示されていない。また、特許第3088829号では、光導波路が配列された光導波路部品の端面と光ファイバが配列された光コネクタの端面を互いに直接接続させることとなっていることから、接続の耐久性に問題があり、着脱可能な光コネクタとしては不向きである。
更に、特開2001−83363号公報や、特開平11−202157号公報、特許第3088829号には、デバイスに一体的に設けた光コネクタを相手光コネクタと接続させる際に光部品に生じ得る嵌合圧力についての問題の記載がなく、そのような圧力を吸収し、或いは、そのような圧力によって生じる光部品の変位を有効に吸収、或いは、緩和することができない。
本発明は、これら従来技術における問題点を解決するためになされたものであり、デバイスケースと光部品との間の熱膨張係数差の問題を解決するとともに、デバイスに一体的に設けた光コネクタを相手光コネクタと接続させる際に光部品に生じ得る圧力を吸収し、或いは、このような圧力によって生じ得る光部品の変位を有効に吸収、或いは、緩和することができ、また、少なくとも一方の側において、接続の耐久性の高い光コネクタを使用した、光部品内蔵型の光コネクタ付きデバイスを提供することを目的とする。
本発明は、デバイスケースに内蔵した光部品によって伝達される光信号をデバイスと一体化された光コネクタを通じて相手光コネクタへ伝達することができる、光部品内蔵型の光コネクタ付きデバイスであって、前記光部品は、前記光コネクタが設けられた、その一端側において、前記デバイスケースに強固に固定され、その他端側において、前記デバイスケースに弾性的に接着されていることを特徴とするデバイス。
上記デバイスにおいて、前記光部品は光導波路素子とこの光導波路素子を介して接続される第1の光ファイバと第2の光ファイバを含み、前記第1の光ファイバの一端側は前記光導波路素子に接続され、他端側は前記デバイスケースに強固に固定され、前記第2の光ファイバの一端側は前記光導波路素子に接続され、他端側は前記デバイスケースに弾性的に接着されていてもよい。
また、上記デバイスにおいて、前記第1の光ファイバの他端側はフェルールに固定され、該フェルール若しくは該フェルールを保持するフェルール付きフランジが前記デバイスケースに強固に固定されていてもよい。
更に、上記デバイスにおいて、前記第2の光ファイバの他端は前記デバイスケースに固定された部品を貫通して前記デバイスケースの外部に延出され、前記部品の貫通部において弾性的に接着されてもよい。
また、上記デバイスにおいて、前記第1の光ファイバ若しくは前記第2の光ファイバの少なくとも一部の外部を覆う前記第1の光ファイバ若しくは前記第2の光ファイバと同一の素材から成る補強ガラス筒を前記デバイスケースに組み込んだ状態で設けてもよい。
更に、前記第2の光ファイバの他端側の端部に、該第2の光ファイバの延伸方向に沿って移動可能な状態で前記デバイスと一体化された他の光コネクタを設けてもよい。また、前記他の光コネクタは、前記デバイスケースから前記他の光コネクタに向かって延びる案内部材に沿ってスライド可能に設けられていてもよい。
尚、前記光コネクタは、相手光コネクタと簡易コネクタ接続されるものとしてもよい。更に、前記他の光コネクタは、相手光コネクタと端面接続される多心フェルールであってもよい。
また、本発明は、デバイスケースに内蔵した光部品によって伝達される光信号をデバイスと一体化された光コネクタを通じて相手光コネクタへ伝達することができる、光部品内蔵型の光コネクタ付きデバイスであって、前記光部品は光導波路素子とこの光導波路素子を介して接続される第1の光ファイバと第2の光ファイバを含み、前記第1の光ファイバの一端側は前記光導波路素子に接続され、他端側は前記デバイスケースに強固に固定され、前記第2の光ファイバの一端側は前記光導波路素子に接続され、他端側は前記デバイスケースに弾性的に接着されており、前記第1の光ファイバ若しくは前記第2の光ファイバの少なくとも一部は、前記デバイスケースに組み込まれた前記第1の光ファイバ若しくは前記第2の光ファイバと同一の素材から成る補強ガラス筒によってそれらの外部を覆われており、前記光コネクタは相手光コネクタと簡易コネクタ接続されることを特徴としている。
更に、本発明は、デバイスケースに内蔵した光部品によって伝達される光信号をデバイスと一体化された光コネクタを通じて相手光コネクタへ伝達することができる、光部品内蔵型の光コネクタ付きデバイスであって、前記光部品は光導波路素子とこの光導波路素子を介して接続される第1の光ファイバと第2の光ファイバを含み、前記第1の光ファイバの一端側は前記光導波路素子に接続され、他端側は前記デバイスケースに強固に固定され、前記第2の光ファイバの一端側は前記光導波路素子に接続され、他端側は前記デバイスケースに固定された部品を貫通して前記デバイスケースの外部に延出され、前記部品の貫通部において弾性的に接着されており、前記第2の光ファイバの他端には、前記第2の光ファイバの延伸方向に沿って移動可能な状態で前記デバイスと一体化された他の光コネクタが設けられており、該他の光コネクタは、前記デバイスケースの外部に延出された前記第2の光ファイバの他端側の端部に、前記デバイスケースから前記他の光コネクタに向かって延びる案内部材にスライド可能に設けられていることを特徴としている。
環境温度変化によって光部品に位置変動や光学特性の劣化が生じることがなく、また、相手光コネクタとの接続時に光部品に加わる圧力を吸収、或いは、緩和することができる光部品内蔵型の光コネクタ付きデバイスが提供される。
以下、図面を参照して、本発明の好適な一実施形態を説明する。
図1、図2に、本発明による光部品内蔵型の光コネクタ付きデバイスの概略斜視図を示す。図2は、特に、図1に示す状態に、蓋と入力側コネクタハウジングを取り付けた状態を示している。
デバイス1は、パッケージケース(以下、ケースという)10と、その蓋11、これらケース10と蓋11によってパッケージングされる内部部品20〜60と、更に、ケース10と一体化される入力側コネクタハウジング12を備える。
蓋11は、その一部のみ平板状13であり、全体としてはコ字断面を有する。蓋11は、その平板状部分13によってケース上部の一部を覆うようにして、また、その他の部分によってケース上部と両側面14を覆うようにして上方から取り付けられる。蓋11をケース10に取り付けたとき、蓋11はケース10の底板突出縁15と衝突する。蓋11の上面中間付近には、ケース10の内部に充填材を注入するための注入穴(図示されていない)が設けてある。この注入穴は小蓋33によって閉じることができる。ケース10に内部部品を配置し、蓋11をケース10に固定した後、注入穴からゼリーをケース10に注入することができる。このゼリーによって内部部品を外部の衝撃等から保護することができる。
入力側コネクタハウジング(光コネクタ)12は、外部ハウジング16と、その内部に設けた内部ハウジング(図面には示されていない)から成る。外部ハウジング16の前面に、相手光コネクタが挿入される穴17が設けてある。この穴17を通じて相手コネクタが挿入されたとき、入力側コネクタハウジングは、相手光コネクタ(図示されていない)と簡易コネクタと同様の方法で接続され得る。この接続方法はよく知られているため、ここでは特に説明しない。入力側コネクタハウジングと相手コネクタは、このように簡易接続によって接続されるだけで、光導波路と光ファイバとの間の端面接続のような接続はここでは行わない。入力側コネクタハウジング12をケース10に位置決めするため、ケース10の入力側の一端には一組の位置決め板18が相対して設けてある。入力側コネクタハウジング12は、これらの位置決め板18の間に外部ハウジング16の一部が挟み込まれた状態で接着剤によって固定される。これらの位置決め板18は、蓋11の平板状部分13と対応付けられて、蓋11をケース10に位置決めするためにも役立つ。
内部部品には、ケース10の入力側端部に設けるフェルール付きフランジ20と、ケース10の中間位置に設ける光導波路素子30、光導波路素子30とフェルール付きフランジの間に設ける入力側単芯光ファイバ40、ケース10の出力端側に設ける出力端多心光ファイバ50、更に、ケース10の出力側端部に設ける出力端ファイバ保護材60が含まれる。
フェルール付きフランジ20は、フェルール21とフランジ部22から成り、更に、フランジ部22は、穴の開いた大矩形部43と小矩形部44といった2段の矩形部から成る係合部分23と円筒部分24から成る。フェルール21は、フランジ部22の係合部分23に大矩形部43の側から圧入されてそこに固定される。係合部分23は、ケース10の入力側に突出した状態で設けられているが、入力側コネクタハウジング12がケース10に固定されたときには、入力側コネクタハウジング12の内部ハウジングと係合して、内部ハウジングに収容された状態となる。従って、入力側コネクタハウジング12がケース10と一体化された後は、実質的には、フェルール21のみがケース10から突出した部分となり、相手側光コネクタとの嵌合時に最も強く圧力を受け得る部分となる。
フランジ部22は、その円筒部分24において、ケース10の入力側の一端に設けた半円状の凹溝19にその半分を埋め込まれる。ケース10の凹溝19に対応して、蓋11の裏側には、フランジ部22の円筒部分24の残り半分が埋め込まれる半円状の凹溝(図示されていない)が設けてある。ケース10と蓋11を突き合わせることにより、これらの凹溝によって1つの円筒状の溝が形成され、フェルール付きフランジ20をケース10と蓋11の間に完全に配置することができる。フェルール付きフランジ20は、例えば、シール用接着剤によって、この円筒溝に強固に固定される。このように、フランジ部22はケース10に強固に固定されることから、例えば、相手光コネクタとの嵌合時にフランジ部22に固定されたフェルール21が相手光コネクタから受けた圧力は、ほぼそのままケース10の内部に伝達される。
入力側単芯光ファイバ(以下、単芯ファイバという)40は、その入力側の一端側においては、その最も内側の光ファイバ心線41を露出させた状態でフェルール21の内部を貫通した状態でそこに固定され、その中間のフランジ部22の円筒部分24では、完全に被覆されたままの状態42で円筒部分24の内部を貫通して外部に延出され、光導波路素子30手前の中間位置では、被覆を取り除かれてUVコート43が露出した状態とされ、出力側の一端側においては、再び、その最も内側の光ファイバ心線41を露出させた状態で光導波路素子30に固定されている。この単芯ファイバ40とケース10の隙間には、弾力性に富む樹脂(接着剤やシール材)が充填され、それらは弾性接着されている。
光導波路素子30は、その内部に所定の機能を有した光導波路を有する。ここでは光スプリッタの機能を有する光導波路を用いているが、勿論、この機能に限定されるものではない。単芯ファイバ40によって伝達された光信号は、光スプリッタによって複数の光信号に分割された後、出力端多心光ファイバ(以下、多心ファイバという)50に伝達される。多心ファイバ50の一端側は、その最も内側の光ファイバ心線51を露出させた状態で光導波路素子30に固定され、出力側の他端側は、UVコート52が露出された状態でケース10の外部へ延出されている。多心ファイバ50や光導波路素子30とケース10との隙間には、弾力性に富む樹脂(接着剤やシール材)が充填され、それらは弾性接着されている。
出力端ファイバ保護材(以下、ファイバ保護材)60は、ケース10の出力側端部にケース10に完全に固定した状態で設ける。蓋11をした後も、このファイバ保護材60の出力側の一部は外部に露出したままの状態とされる。ファイバ保護材60は、その中心付近に貫通部61を有し、この貫通部61を通じて、多心ファイバ50をケース10の外部に延出させる。貫通部61の内部は、弾力性に富む樹脂(接着剤やシール材)で充填され封止され、多心ファイバ50とファイバ保護材60の間の隙間は弾性的に接着される。したがって、多心ファイバ50は、ファイバ保護材60に対して、多心ファイバ50の延伸方向に沿って微小運動可能である。上述したように、単芯ファイバ40とケース10の隙間、多心ファイバ50や光導波路素子30とケース10との隙間、多心ファイバ50とファイバ保護材60の貫通部には、弾力性に富む樹脂(接着剤やシール材)が充填され、それらは弾性接着されていることから、相手光コネクタとの嵌合時等に、フェルール21を通じて相手光コネクタから受けた圧力、若しくは、衝撃は、これらの弾性作用によって吸収される。この構成によって、ケース内の光部品を効果的に保護することができる。
明らかなように、以上の構成によれば、環境温度が変化して、樹脂でできたケース10と石英ガラスでできた光部品の間に熱膨張係数差による伸縮差が生じても、多心ファイバ50をケース10に出入りさせること等によって、光部品へかかる応力を吸収することができる。更に言えば、ケース10と光部品20〜60の間の熱膨張係数差に起因した温度変化による光学特性の劣化を抑止することができる。また、本発明の構成によれば、入力側においては、フェルール付きフランジ20がケース10に強固に固定されていることから、特にケース10の外部へ露出したフェルール21に不測の外部応力が生じても内部部品を効果的に保護することができる。
図3に、本発明の一つの変形例を示す。この変形例は、図1、図2の構成に、補強ガラス筒70を付加したものである。その他の構成は図1、図2と実質的に同様である。補強ガラス筒70は、単芯ファイバ40のガラス素材と同一素材から成り、例えば、フェルール付きフランジ20の出力側端部付近に設けたケース10の窪み71と、光導波路素子30の手前(UVコートされた光ファイバの中間位置)に設けた段差72との間に挟み込まれ、ケース10に組み込まれた状態で、単芯ファイバ40の外部を包囲するようにしてケース10に配置、固定される。補強ガラス筒70は、最も物理的強度が弱いと考えられる単芯ファイバ40の少なくとも一部を補強するものであり、これによって、外部応力に対する強度を上げることができる。更に言えば、補強ガラス筒70は、単芯ファイバ40と同一の素材でできているため、補強ガラス筒70によってケース10の伸縮を抑制し、温度変化による熱膨張差による悪影響を光ファイバに直接生じることを防止することができ、部品強度を向上させることができる。
図4に、別の変形例を示す。この変形例は、図1、図2の構成に、多心フェルール80(光コネクタ)を付加したものである。その他の構成は図1、図2と実質的に同様である。多心フェルール80は、ファイバ保護材60を貫通して延伸された光ファイバの端部53がそこに固定されるように設けられており、その端面には、複数の光ファイバ81がそれらの心線を露出させた状態で配列されている。多心フェルール80は、その端面にて、相手光コネクタ(図示されていない)の光ファイバ端面若しくは光導波路端面と互いに直接接続され得る。多心フェルール80とケース10の位置関係を維持するため、ケース10の出力側前面からは、多心フェルール80側に2本の多心フェルール固定用ピン82が延びている。これらのピン82は、ケース10に強固に固定されており、また、多心フェルール80に空けたピン穴83と同じ間隔で配列されている。多心フェルール80のピン穴83にピン82をスライド可能に挿入して、ケース10に多心フェルール80を一体化された状態で取り付けることにより、多心フェルール80を、ケース長手方向において、或いは、出力側多心ファイバの延伸方向に沿って案内し、ケース10から相対的に移動させることができる。これにより、入力側のみならず、出力側においても、相手光コネクタ(図示されていない)と接続させることができる。
尚、上の説明では、フェルール付きフランジ20の円筒部分24をケース10や蓋11に固定することとしたが、例えば、フェルール21を出力端側に延出させ、且つ、フェルール付きフランジ20の円筒部分24を取り除いた状態として、フェルール21をケース10に直接固定してもよい。
また、補強ガラス筒70は、必ずしも、上述した位置に設ける必要はなく、ケース10の窪み等の位置を多少ずらすことによって、例えば、補強ガラス筒70の内部にフェルール付きフランジ20の一部(円筒部分24の一部)を内筒にするようにして、つまり、フェルール付きフランジ20と重なるようにして、また、光導波路素子30とフェルール付きフランジ20の間に、また、出力端ファイバ保護材60と光導波路素子30の間に、窪みを利用して配置、固定してもよい。尚、この場合の円筒部分24と窪み71と段差72の位置関係は、図4に相当するものと考えてよい。
本発明は、光コネクタを有する様々なデバイスに利用することができる。
本発明による光部品内蔵型の光コネクタ付きデバイスの概略斜視図である。 図1に示す状態に、蓋と入力側コネクタハウジングを取り付けた状態を示す図である。 図1、図2の構成に補強ガラス筒を付加した実施例を示す図である。 図1、図2の構成に多心フェルールを付加した実施例を示す図である。
符号の説明
10 ケース
11 蓋
12 入力側コネクタハウジング
19 凹溝
20 フェルール付きフランジ
21 フェルール
22 フランジ部
23 係合部分
24 円筒部分
30 光導波路素子
40 入力側単芯光ファイバ
50 出力端多心光ファイバ
60 出力端ファイバ保護材
70 補強ガラス筒
80 多心フェルール

Claims (11)

  1. デバイスケースに内蔵した光部品によって伝達される光信号をデバイスと一体化された光コネクタを通じて相手光コネクタへ伝達することができる、光部品内蔵型の光コネクタ付きデバイスであって、前記光部品は、前記光コネクタが設けられた、その一端側において、前記デバイスケースに強固に固定され、その他端側において、前記デバイスケースに弾性的に接着されていることを特徴とするデバイス。
  2. 前記光部品は光導波路素子とこの光導波路素子を介して接続される第1の光ファイバと第2の光ファイバを含み、前記第1の光ファイバの一端側は前記光導波路素子に接続され、他端側は前記デバイスケースに強固に固定され、前記第2の光ファイバの一端側は前記光導波路素子に接続され、他端側は前記デバイスケースに弾性的に接着されている請求項1記載のデバイス。
  3. 前記第1の光ファイバの他端側はフェルールに固定され、該フェルール若しくは該フェルールを保持するフェルール付きフランジが前記デバイスケースに強固に固定される請求項2記載のデバイス。
  4. 前記第2の光ファイバの他端側は前記デバイスケースに固定された部品を貫通して前記デバイスケースの外部に延出され、前記部品の貫通部において弾性的に接着される請求項2又は3記載のデバイス。
  5. 前記第1の光ファイバ若しくは前記第2の光ファイバの少なくとも一部の外部を覆う前記第1の光ファイバ若しくは前記第2の光ファイバと同一の素材から成る補強ガラス筒を前記デバイスケースに組み込んだ状態で設けた請求項2乃至4のいずれかに記載のデバイス。
  6. 前記第2の光ファイバの他端側の端部に、該第2の光ファイバの延伸方向に沿って移動可能な状態で前記デバイスと一体化された他の光コネクタを設けた請求項4に記載のデバイス。
  7. 前記他の光コネクタは、前記デバイスケースから前記他の光コネクタに向かって延びる案内部材に沿ってスライド可能に設けられている請求項6に記載のデバイス。
  8. 前記光コネクタは、相手光コネクタと簡易コネクタ接続される請求項1乃至6のいずれかに記載のデバイス。
  9. 前記他の光コネクタは、相手光コネクタと端面接続される多心フェルールである請求項6乃至8のいずれかに記載のデバイス。
  10. デバイスケースに内蔵した光部品によって伝達される光信号をデバイスと一体化された光コネクタを通じて相手光コネクタへ伝達することができる、光部品内蔵型の光コネクタ付きデバイスであって、前記光部品は光導波路素子とこの光導波路素子を介して接続される第1の光ファイバと第2の光ファイバを含み、前記第1の光ファイバの一端側は前記光導波路素子に接続され、他端側は前記デバイスケースに強固に固定され、前記第2の光ファイバの一端側は前記光導波路素子に接続され、他端側は前記デバイスケースに弾性的に接着されており、前記第1の光ファイバ若しくは前記第2の光ファイバの少なくとも一部は、前記デバイスケースに組み込まれた前記第1の光ファイバ若しくは前記第2の光ファイバと同一の素材から成る補強ガラス筒によってそれらの外部を覆われており、前記光コネクタは相手光コネクタと簡易コネクタ接続されることを特徴とするデバイス。
  11. デバイスケースに内蔵した光部品によって伝達される光信号をデバイスと一体化された光コネクタを通じて相手光コネクタへ伝達することができる、光部品内蔵型の光コネクタ付きデバイスであって、前記光部品は光導波路素子とこの光導波路素子を介して接続される第1の光ファイバと第2の光ファイバを含み、前記第1の光ファイバの一端側は前記光導波路素子に接続され、他端側は前記デバイスケースに強固に固定され、前記第2の光ファイバの一端側は前記光導波路素子に接続され、他端側は前記デバイスケースに固定された部品を貫通して前記デバイスケースの外部に延出され、前記部品の貫通部において弾性的に接着されており、前記第2の光ファイバの他端には、前記第2の光ファイバの延伸方向に沿って移動可能な状態で前記デバイスと一体化された他の光コネクタが設けられており、該他の光コネクタは、前記デバイスケースの外部に延出された前記第2の光ファイバの他端側の端部に、前記デバイスケースから前記他の光コネクタに向かって延びる案内部材にスライド可能に設けられていることを特徴とするデバイス。
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