JP2006126378A

JP2006126378A - 光レセプタクル

Info

Publication number: JP2006126378A
Application number: JP2004313019A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yamamoto; 崇山本; Takashi Mori; 敬司森
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2004-10-27
Filing date: 2004-10-27
Publication date: 2006-05-18

Abstract

【課題】光レセプタクルや光モジュールの雑音特性を優れたものにするとともに、機械的強度に優れ、かつ安価な光モジュールを提供する。
【解決手段】貫通孔が形成されたホルダと、フェルールの中央に形成した貫通孔に光ファイバを固定したファイバスタブを有し、上記ホルダの貫通孔に該ファイバスタブの後端部を保持し、上記ファイバスタブの先端面と当接するプラグフェルールを保持するスリーブと該スリーブを収納するスリーブケースを備えてなる光レセプタクルにおいて、上記ホルダの金属部内径に絶縁部材が圧入され、ホルダ内周が凹状になり、該絶縁部材がホルダの開放部内周とスリーブケースの外周の間に介することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、光通信に用いられる光レセプタクルおよび光モジュールに関するものである。

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。

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１、２に示すような光レセプタクルの一端に光素子５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１０を接続するものである。プラグフェルール１０と光レセプタクルの接続固定はスリーブ１１とクランパ９で行われる。

近年光通信の普及に伴いデータの送受信量が増加しており、伝送信号の高速化、光モジュールの小型化が求められている。

また、伝送信号の高速化に伴い、妨害雑音を発生させにくい特性や、妨害雑音の影響を受けにくくなるような特性が重要視されている。

そこで図１に示すような、樹脂製のスリーブケースのツメ部１５と該スリーブケースのツメ１５と嵌め合わされる凹部２０が形成されたホルダとからなり、上記スリーブケースのツメ部１５とホルダの凹部２０を嵌め合わせる構造の光レセプタクルが考案された。上記スリーブケース８が樹脂で形成されているため、金属部分の割合を低減出来、妨害雑音のアンテナになる部分が少なくなるため、妨害雑音の影響を受けにくくなる効果がある（特許文献１参照）。
特開２００１−６６４６８号公報

しかしながら、図２に示すような従来の構造の光レセプタクルの場合、スリーブケースのツメ部とホルダの凹部を嵌め合わせて組み立てるため、スリーブケースとホルダ間の機械的強度に乏しいという問題があり、光レセプタクルと接合されるプラグフェルールを固定するクランパの基部内周とスリーブケースの外周が接触する構造の光レセプタクルは、プラグフェルールを光レセプタクルに接合させた状態で、プラグフェルールを光軸と垂直方向に荷重を加えると、上記クランパの基部内周と光レセプタクルのスリーブケース外周との接触部分に応力がかかり、スリーブケースにクラックが発生するという問題があった。

また、ホルダ内径の凹部の加工が困難であり、ホルダが高コストであるという問題があった。

本発明は、上述の欠点に鑑み案出されたものであり、その目的は容易かつ確実に光レセプタクルの妨害雑音を向上するとともに、機械的強度に優れ、かつ安価な光レセプタクルを提供することにある。

上記に鑑みて本発明の光レセプタクルは、第一の貫通孔が形成されたカップ状のホルダと、フェルールの中央に形成した第二の貫通孔に光ファイバを固定したファイバスタブを有し、上記第一の貫通孔に上記ファイバスタブの後端部を保持するとともに、上記ファイバスタブの先端面と当接するプラグフェルールを保持するスリーブと、該スリーブを収納するスリーブケースを備えてなる光レセプタクルにおいて、上記ホルダの開放部内周にスリーブケース外周を把持するための絶縁部材を有することを特徴とする。

さらに、上記ホルダの絶縁部材がセラミックで形成されていることを特徴とする。

さらに、上記ホルダの絶縁部材の一部が上記ホルダの金属部より突出していることを特徴とする。

さらに、上記スリーブケースが樹脂で形成されており、該スリーブケースを上記ホルダに配設したことを特徴とする。

本発明によれば、光レセプタクルとプラグフェルールを固定する為のクランパの基部内周と、光レセプタクルのホルダの金属部から突出している絶縁リング外周とを接触させることによって、光軸と垂直方向にかかる荷重が光レセプタクルに加わった場合、樹脂製のスリーブケースのクラックの発生を防ぎ、優れた機械強度を有する光レセプタクルを実現することができる。

また、スリーブケースのツメ部と嵌め合わせるホルダ内径の凹部は、金属製のホルダの内径にセラミックで形成された絶縁リングを圧入することによって凹部を形成するため、容易かつ安価な光レセプタクルを実現することが出来る。また、ホルダの一部は絶縁リングで形成されている為、金属部分の割合が低減し、妨害雑音のアンテナになる部分が少なくなる為、周囲からの妨害雑音を受けにくくなる。

以上のように、本発明の光レセプタクルを用いて光モジュールを作成すれば、容易かつ確実に妨害雑音の影響を受けにくくなる効果が得られるとともに、機械的強度に優れた高精度な光モジュールを実現することが出来る。

以下、本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。

図１は、本発明の光レセプタクルの一実施形態を示す断面図である。図１に示すように本発明の光レセプタクル３は、ホルダの金属部１の内径に絶縁リング２が圧入固定されることによって、ホルダ内周が凹状になり、該絶縁リング２がホルダの金属部１の内周とスリーブケース８の外周の間に介するような構造でなければならない。

上記絶縁リング２をホルダの金属部１の内周とスリーブケース８の外周の間に介することによって、スリーブケース８にかかる応力に対して機械的強度に優れた光レセプタクルを実現させることができる。具体的には、光レセプタクル３とプラグフェルール１０を固定する為のクランパの基部内周１７と、光レセプタクルのホルダの金属部１から突出している絶縁リング２の外周とを接触させることによって、光軸と垂直方向にかかる荷重が光レセプタクルにかかった場合、スリーブケース８のクラックの発生を防ぐことが出来る。

また、上記ホルダの凹部２０は、スリーブケースのツメ部１５と嵌め合わさりスリーブケースとホルダの抜けを防止する効果があり、従来、一体物でホルダ内周に凹状の加工を施すことは困難であり、コストが高くなるという問題があったが、本発明のように、ホルダの金属部１の内径にセラミックの絶縁リング２を圧入固定すれば、容易にホルダ内周に凹状を形成できる為、ホルダを低コストにすることが出来る。

絶縁リング２がセラミックであるのは、セラミックが高強度だからであり、光レセプタクルに要求される一般的な機械的強度（組立保持力）を満たす為に必要な圧入力（１００Ｎ以上）で圧入した場合でも、セラミックに傷やクラック等が発生しない為である。絶縁リングの材質は、特に限定はしないが、耐磨耗性を考慮するとジルコニアセラミックスが好ましい。

また、ホルダ凹部２０はセラミックの絶縁リング２で形成されている為、金属部分の割合が低減し、妨害雑音のアンテナになり得る部分が減少するので、放射をしたり周囲から受ける妨害雑音の影響を少なくすることが出来る。

また近年の光トランシーバ小型化の動きに対応するため、送信光モジュールと受信光モジュールが近接して配置されることが多いが、この場合に送受信光モジュール間が近いことにより発生する干渉雑音に対しても、アンテナになり得る部分が減少するために影響を低減することが可能となる。

ホルダの金属部１は、上記絶縁リング２の外周を圧入固定する為の内径と、その内径のほぼ中心にファイバスタブの後端部を固定する為の貫通孔２１からなる。ホルダの金属部１は、光モジュールとして光素子５等を収納するケース４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。

また半田との密着性を考慮して金メッキ等を外表面に施しても良い。

スリーブケースの材質は、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、ポリエステル等の各種エラストマー、ナイロン、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＢＴ、ＰＥＩ、ＰＣなどの幅広い材料を用いることが出来るが、成形性、切削製、絶縁性をを考慮し、ＰＢＴ、ＰＥＩ等の絶縁特性に優れた熱可塑性樹脂を用いるのが望ましい。また、上記の樹脂に機械的強度を向上させる目的で、ガラス繊維、ガラス粉等を添加するのが望ましい。

ファイバスタブ７を構成するフェルールはステンレス、りん青銅等の金属、エポキシ、液晶ポリマー等のプラスチックス、アルミナ、ジルコニア等のセラミックスからなり、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、ＺｒＯ₂を主成分とし、Ｙ₂Ｏ₃、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＣｅＯ₂、Ｄｙ₂Ｏ₃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、ホルダ１の貫通孔２１にファイバスタブ７を圧入によって固定する際に有利である。

上記フェルールの加工方法としては、先ず、フェルールを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フェルール２となる円柱状もしくは直方体形状の成形体を得、その後、その成形体を１３００〜１５００℃で焼成し、所定の寸法に切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。

ファイバスタブ７の先端面７ａは、光コネクタ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、後端部の端面はＬＤ（レーザダイオード）等の光素子５から出射された光信号が光ファイバ２２の端面で反射して光素子５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。

スリーブ１１は全体がスリーブケース８に完全に収納されており、その材質としてはジルコニア、アルミナ、銅などの材料が用いられるが、主に耐摩耗性を考慮して、ジルコニアセラミックス材料が用いられる。

また、スリーブ１１の内径の表面荒さは挿入性を考慮して、Ｒａ０．２μm以下が望ましく、ファイバスタブ７の外径とスリーブ１１の内径公差は低い接続損失を得るため、±１μm以下が望ましく、スリーブ１１の内径寸法はファイバスタブ７を確実に保持するために、０．９８Ｎ以上の圧入になるよう設計することが望ましい。

次に、図１に示す本発明の光レセプタクル３を用いて光モジュールを構成する場合は、図１に示すように光レセプタクル３のファイバスタブ７を備えた一方側に、光素子５とレンズ６を備えたケース４を溶接等により接合する。光レセプタクル７とプラグフェルール１０を接合固定する為のクランパ基部端部１６はケース４と接触し、クランパ基部内周１７は、絶縁リング２と接触するように配置する。クランパ９は、プラグフェルール１０との接合の際に、プラグフェルール１０のハウジング１２に押し広げられ、クランパのツメ部２３とハウジングのツメ部１３が嵌め合わさって固定される為、容易に弾性変形する樹脂製のものが用いられる。

なお、図１に示す実施形態では、ファイバスタブ７を用いた光レセプタクル３により構成された光モジュールを取り上げたが、ファイバスタブ７を用いない場合の光レセプタクルにより構成された光モジュールにおいても、本発明は有効である。

本発明の実施例を説明する。

図１に本発明の実施例として光レセプタクル３、比較例として図２に従来の光レセプタクル１９を示した。

各ファイバスタブに用いたフェルールは、ジルコニアセラミックスからなり、押し出し成形によって円筒状のセラミックス成形体を得て焼成工程で焼き固め、切削加工を行って所定の形状のフェルール試料を得た。

こうして得られたそれぞれのフェルールの貫通孔に光ファイバ２２を挿入固定し、先端面を曲率半径２０ｍｍ程度の曲面に鏡面研磨し、反対側の後端部は、ＬＤ等の光素子から出射された光が光ファイバ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、光ファイバの後端面を６°の傾斜面に切断しファイバスタブとした。

次いで、得られたファイバスタブの後端部をホルダの貫通孔２１に挿入固定し、スリーブ１１をファイバスタブ７の先端部に挿入固定した。

スリーブケース８は、ＰＥＩを切削加工したものを使用した。

図１に示す本発明の光レセプタクル３は、材質がＳＵＳ３０４のホルダ１の内径に、ホルダ１の内径より５〜１０μｍ大きい外径のジルコニアセラミックス製の絶縁リング２を圧入固定し、ホルダ内周を凹状にし、スリーブケースのツメ部１５をホルダの凹部２０と嵌め合わせて固定した。また、クランパ基部内周１７を上記ホルダの金属部１から突出した絶縁リング２の外径と接触させ、クランパ基部端部１６をホルダの金属部１と接触させて、クランパ９の位置決めした本発明の光レセプタクル３を１０個作製した。

比較例として用いる従来の光レセプタクル１９は、材質がＳＵＳ３０４のホルダ１８を中ぐり加工し、１体物でホルダ内周に凹部２０を形成し、スリーブケースのツメ部１５とホルダの凹部２０と嵌め合わせて固定した。また、クランパ基部内周１７をスリーブケース８の外径と接触させ、クランパ基部端部１６をホルダ１８と接触させて、クランパ９の位置決めした従来の光レセプタクル１９を１０個作製した。

そして、それぞれの光レセプタクルに、プラグフェルールを接合固定した後、光軸と垂直方向に荷重を加え、強度を測定した。

その結果を表１に示す。

表１より、本発明の光レセプタクル３は、光軸と垂直方向の荷重を５００Ｎ加えてもスリーブケースの損傷は確認されなかった。一方、従来の光レセプタクル１９は、光軸と垂直方向の荷重を２６１Ｎ（１０個の平均値）加えるとスリーブケースにクラックが発生することが分かった。

（ａ）は本発明の光レセプタクルを示す断面図、（ｂ）は本発明の光レセプタクルに使用されるホルダ、スリーブケース、クランパを示す拡大断面図、（ｃ）本発明の光レセプタクルに使用されるホルダを示す断面図である。（ａ）は従来の光レセプタクルを示す断面図、（ｂ）は従来の光レセプタクルに使用されるホルダを示す断面図である。

符号の説明

１：ホルダの金属部
２：絶縁リング
３：本発明の光レセプタクル
４：ケース
５：光素子
６：レンズ
７：ファイバスタブ
７ａ：ファイバスタブ先端面
８：スリーブケース
９：クランパ
１０：プラグフェルール
１１：スリーブ
１２：ハウジング
１３：ハウジングのツメ部
１４：絶縁リング突出部
１５：スリーブケースのツメ部
１６：クランパ基部端部
１７：クランパ基部内周
１８：従来のホルダ
１９：従来の光レセプタクル
２０：ホルダ凹部
２１：貫通孔
２２：光ファイバ
２３：クランパのツメ部

Claims

第一の貫通孔が形成されたカップ状のホルダと、フェルールの中央に形成した第二の貫通孔に光ファイバを固定したファイバスタブを有し、上記第一の貫通孔に上記ファイバスタブの後端部を保持するとともに、上記ファイバスタブの先端面と当接するプラグフェルールを保持するスリーブと、該スリーブを収納するスリーブケースを備えてなる光レセプタクルにおいて、上記ホルダの開放部内周にスリーブケース外周を把持するための絶縁部材を有することを特徴とする光レセプタクル。
上記ホルダの絶縁部材がセラミックで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光レセプタクル。
上記ホルダの絶縁部材の一部が上記ホルダの金属部より突出していることを特徴とする請求項１または２に記載の光レセプタクル。
上記スリーブケースが樹脂で形成されており、該スリーブケースを上記ホルダに配設したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光レセプタクル。