JP2006208951A - 光学素子の保持方法及び光学素子の保持機構並びに光通信用モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】両端に複数又は単一の光ファイバが結合され、ケース内に収納される光通信用モジュールの保持方法及び光通信用モジュールの保持機構並びに光通信装置に関し、光学素子を確実、かつ、安定に保持できる光学素子の保持方法及び光学素子の保持機構並びに光通信用モジュールを提供することを目的とする。
【解決手段】両端に複数又は単一の光ファイバ（１０６、１０７）が結合された光学素子（１０１）をケース（１０４、１０５）内に収納した光学素子（１０１）の保持方法であって、光ファイバ（１０６、１０７）を保持部材（１０２、１０３）に保持し、保持部材（１０２、１０３）をケース（１０４、１０５）に嵌合させることにより、光学素子（１０１）をケース（１０４、１０５）内に収容することを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は光学素子の保持方法及び光通信用モジュールの保持機構並びに光通信装置に係り、特に、両端に複数又は単一の光ファイバが結合され、ケース内に収納される光通信用モジュールの保持方法及び光通信用モジュールの保持機構並びに光通信装置に関する。

近年、ネットワークを光ファイバ化し、ユーザ宅まで引き込むＦＴＴＨ（fiber to the home）構想が具象化されつつある。ＦＴＴＨでは、各所で光分岐などを行うための光通信用モジュールが使用されている。ＦＴＴＨの進展に伴って、光通信用モジュールの需要も増大傾向にある。

従来、光通信用モジュールは、ＰＬＣチップなどを金属ケースなどに収容した構成とされていた。しかしながら、需要の増加に伴い、安価に製造できるプラスチック製ケースへの移行が検討されている。

しかるに、プラスチック製ケースは、耐熱性、耐薬品性、精密成形性などの観点からスーパーエンプラ系の液晶ポリマーが選択されている。しかしながら、液晶ポリマーは、成形時の流動方向と流動直交方向とで線膨張係数αが１桁異なる上、光ファイバよりも線膨張係数αが大きい。このため、光ファイバーを液晶ポリマー製ケースに熱硬化型接着剤により直接固定する構造とすると、接着剤の熱硬化時や信頼性試験時の高温環境下で光ファイバに張力がかかり、室温に戻ったときに光ファイバが緩むようになる。この程度が著しい場合には、光ファイバにマイクロクラックが生じて、挿入損が劣化していた。この現象が光通信用モジュールのプラスチック製ケースへの移行を阻害していた。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、光学素子を確実、かつ、安定に保持できる光学素子の保持方法及び光学素子の保持機構並びに光通信用モジュールを提供することを目的とする。

請求項１は、両端に複数又は単一の光ファイバ（１０６、１０７）が結合された光学素子（１０１）をケース（１０４、１０５）内に収納した光学素子（１０１）の保持方法であって、光ファイバ（１０６、１０７）を保持部材（１０２、１０３）に保持し、保持部材（１０２、１０３）をケース（１０４、１０５）に嵌合させることにより、光学素子（１０１）をケース（１０４、１０５）内に収容することを特徴とする。

請求項２は、光ファイバ（１０６、１０７）に所定の張力が加わるように、保持部材（１０２、１０３）をケースに嵌合させることを特徴とする。

請求項３は、両端に複数又は単一の光ファイバ（１０６、１０７）が結合された光学素子（１０１）の保持機構であって、光学素子を収容するケース（１０４、１０５）と、光学素子（１０１）の一端に設けられた光ファイバ（１０６）を保持し、ケース（１０５）に嵌合する第１の保持部材（１０２）と、光学素子（１０１）の他端に設けられた光ファイバ（１０７）を保持し、前記ケースに嵌合する第２の保持部材（１０３）とを有することを特徴とする。

請求項４は、両端に複数又は単一の光ファイバ（１０６、１０７）が結合される光学素子（１０１）を有する光通信用モジュール（１００）であって、光学素子（１０１）を収納するケース（１０４、１０５）と、光ファイバ（１０６、１０７）を保持し、ケース（１０５、１０６）に嵌合して、光学素子（１０１）をケース（１０４、１０５）内に保持する保持部材（１０２、１０３）とを有することを特徴とする。

なお、上記参照符号はあくまでも参考であり、これによって、特許請求の範囲の記載が限定されるものではない。

本発明によれば、光ファイバ（１０６、１０７）を保持部材（１０２、１０３）に保持し、保持部材（１０２、１０３）をケース（１０４、１０５）に嵌合させることにより、光学素子（１０１）をケース（１０４、１０５）内に収容することにより、ケース（１０４、１０５）が変形した場合でもケース（１０４、１０５）の変形により光ファイバ（１０６、１０７）に直接応力がかかることを防止できるため、光ファイバ（１０６、１０７）の破損を防止でき、光学素子を確実、かつ、安定に保持できるなどの特長を有する。

〔第１実施例〕
図１は本発明の第１の実施例の斜視図、図２は本発明の第１実施例の分解斜視図を示す。

本実施例の光通信用モジュール１００は、ＰＬＣチップ１０１、保持部材１０２、１０３、ケース１０４、カバー１０５から構成され、光ファイバ束１０６、１０７が接続された構成とされている。

ＰＬＣチップ１０１は、基板上に屈折率の異なる透明材料により導光路を形成した構成とされており、一端に光ファイバ束１０６が結合され、他端に光ファイバ束１０７が結合される。

光ファイバ束１０６、１０７は、光ファイバ１１１を複数本、平行に並べて紫外線硬化樹脂やナイロンなどでコーティングした構成とされている。光ファイバ束１０６は、ＰＬＣチップ１０１の一端に設けられた光ファイバアレイ１１２に結合している。また、光ファイバ束１０７は、ＰＬＣチップ１０１の他端に設けられた光ファイバアレイ１１３に結合している。光ファイバ束１０６と光ファイバ束１０７とはＰＬＣチップ１０１に形成された導波路を介して光学的に結合されている。

〔保持部材１０２〕
保持部材１０２は、保持部材半体１２１、１２２から構成されている。

図３は保持部材１０２の斜視図を示す。図３（Ａ）は保持部材半体１２１、図３（Ｂ）は保持部材半体１２２の斜視図を示す。

〔保持部半体１２１〕
保持部材半体１２１は、例えば、ＭＣナイロン、ポリアセタールなどのエンジニアリングプラスチックにより一体成形されており、光ファイバ束嵌合用溝部１３１、位置決め用凸部１３２、係止用溝部１３３から構成されている。

光ファイバ束嵌合用溝部１３１は、光ファイバ束１０６の延在方向、矢印Ｙ１、Ｙ２方向に延在しており、矢印Ｘ２方向底面の幅ｗ１が光ファイバ束１０６の幅ｗ11と略同じに設定されおり、矢印Ｘ１方向の開口部分に向かって徐々に狭くなり、矢印Ｘ１方向開口部分で幅ｗ２（ｗ２＜ｗ１）にとなるように成形されている。また、光ファイバ束嵌合用溝部１３１は、その高さｈ１が光ファイバ束１０６の厚さｔ11に比べて大きく、（ｈ１＞ｔ11）に設定されている。光ファイバ束嵌合用溝部１３１には、その底面部分に光ファイバ束１０６が嵌合し、その底面と保持部材半体１０３とで光ファイバ束１０６を挟持する構成とされている。

位置決め用凸部１３２は、保持部材半体１２１の矢印Ｘ１方向の面から矢印Ｘ１方向に突出して設けられており、光ファイバ束嵌合用溝１３１の開口部分の矢印Ｚ１方向側及び矢印Ｚ２方向側の各々３箇所に亘って形成されている。位置決め用凸部１３２は、保持部材半体１２２に係合して保持部材半体１２１と保持部材半体１２２との位置決め、及び、矢印Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２方向により構成される平面方向へのずれを防止すべく作用する。

係止用溝１３３は、保持部材半体１２１の矢印Ｘ２方向の面に矢印Ｚ１、Ｚ２方向に、矢印Ｚ１、Ｚ２方向の面を貫いて形成されている。係止用溝１３３は、ケース１０４の係合部に係合して、保持部材半体１２１をケース１０４に係止する。

〔保持部半体１２２〕
保持部材半体１２２は、例えば、ＭＣナイロン、ポリアセタールなどのエンジニアリングプラスチックにより一体成形されており、光ファイバ束嵌合用凸部１４１、位置決め用凹部１４２、係止用溝部１４３から構成されている。

光ファイバ束嵌合用凸部１４１は、保持部材半体１２２の矢印Ｘ２方向の面に矢印Ｘ２方向に突出して設けられている。光ファイバ束１０６の延在方向、矢印Ｙ１、Ｙ２方向に延在しており、矢印Ｘ１方向の部分の幅は光ファイバ束嵌合用溝部１３１の開口部分の幅ｗ２に設定されおり、矢印Ｘ２方向、先端に向かって徐々に広くなり、矢印Ｘ２方向、先端部分では幅ｗ３に設定されている。幅ｗ３は、光ファイバ束嵌合用溝部１３１の底面部分の幅ｗ１より僅かに小さい幅（ｗ１−Δｗ）となるように成形されている。また、光ファイバ束嵌合用凸部１４１は、その高さｈ２に設定されている。高さｈ２は、光ファイバ嵌合用溝部１３１の高さｈ１から光ファイバ束１０６の厚さｔ11を差し引いた高さより僅かに大きい、（ｈ２＝ｈ１−ｔ11＋Δｈ）に設定されている。光ファイバ束嵌合用凸部１４１は、光ファイバ束嵌合用溝部１３１に係合する。このとき、光ファイバ束嵌合用凸部１４１の上面と光ファイバ束嵌合用溝部１３１の底面とで光ファイバ束１０６が挟持される。なお、このとき、光ファイバ束嵌合用凸部１４１の上面、及び、光ファイバ束嵌合用溝部１３１の底面に矢印Ｚ１、Ｚ２方向に延在する凹凸を形成することにより、光ファイバ束１０６が矢印Ｙ１、Ｙ２方向にずれることを防止できる。

位置決め用凹部１４２は、保持部材半体１２１の位置決め用凸部１３２に対応する位置に、位置決め用凸部１３２と嵌合する形状に形成されている。位置決め用凹部１４２と位置決め用凸部１３２とを係合させることにより、保持部材半体１２１と保持部材半体１２２とが位置決めされ、矢印Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２方向により構成される平面方向へのずれが防止される。

係止用溝１４３は、保持部材半体１２２の矢印Ｘ１方向側の面に矢印Ｚ１、Ｚ２方向に、矢印Ｚ１、Ｚ２方向の面を貫いて形成されている。係止用溝１４３は、ケース１０４の係合部に係合して、保持部材半体１２２をケース１０４に係止する。

なお、保持部材１０３は、保持部材１０２と同一の構成であり、光ファイバ束１０７を保持する。

〔ケース１０４〕
ケース１０４は、例えば、液晶ポリマーなどの樹脂をモールドなどにより一体成形にすることにより形成されている。ケース１０４は、有底の四角形の筒状をなし、収納部１５１、係合部１５２、１５３を有する構成とされている。収納部１５１には、ＰＬＣチップ１０１が収納される。係合部１５２は、矢印Ｙ２方向の側面を四角形状に開放した構成とされており、保持部材１０２が係合する。保持部材１０２は、係止用溝部１３３が係合部１５２の矢印Ｘ２方向の端部に係合し、係止用溝部１４３が係合部１５２の矢印Ｘ１方向の端部に係合する。これによって、保持部材１０２が矢印Ｙ１、Ｙ２、Ｚ２方向に移動することを防止できる。

〔カバー１０５〕
カバー１０５は、ケース１０４の矢印Ｚ１方向の開口面をカバーするようにケース１０４の上縁部に接着剤により接着される。

〔組み付け方法〕
次にＰＬＣチップ１０１の組み付け方法について説明する。

まず、光ファイバ束１０６、１０７が結合されたＰＬＣチップ１０１の光ファイバ束１０６及び光ファイバ束１０７を保持部材半体１２１の光ファイバ束嵌合用溝部１３１に嵌合させた後、保持部材半体１２２の光ファイバ束嵌合用凸部１４１を保持部材半体１２１の光ファイバ束嵌合用溝部１３１に圧入するとともに、位置決め用凹部１４２を保持部材半体１２１の位置決め用凸部１３２に圧入することにより、保持部材半体１２２を保持部材１２１に係合させる。保持部材半体１２２を保持部材１２１に係合させることにより、保持部材半体１２１の光ファイバ束嵌合用溝部１３１と保持部材１２２の光ファイバ束嵌合用凸部１４１とで光ファイバ束１０６を挟持することができる。光ファイバ束１０６は、光ファイバ束嵌合用溝部１３１、底面と保持部材１２２の光ファイバ束嵌合用凸部１４１、上面との摩擦力で保持部材１０２に保持される。同様にして、光ファイバ束１０７が保持部材１０３に保持される。

次に保持部材１０２の係止用溝１３３をケース１０４の係合部１５２に係合させ、保持部材１０３の係止用溝１４３をケース１０４の係合部１５３に係合させる。このとき、保持部材１０２を光ファイバ束１０６のケース１０４の係合部１５２に対応する位置より矢印Ｙ１方向にわずかにずれた位置で保持し、保持部材１０３を光ファイバ束１０７のケース１０４の係合部１５３に対応する位置より矢印Ｙ２方向にわずかにずれた位置で保持して、ケース１０４の係合部１５２、１５３に保持することにより光ファイバ束１０６、１０７に所定の張力、例えば、１００ｇｆ程度の張力を与える。

次にケース１０４の矢印Ｚ１方向の上縁部、図２に斜線で示す部分に接着剤として熱硬化型樹脂を塗布し、カバー１０５を突き合わせる。カバー１０５を突き合わせた後、光通信用モジュール１００を加熱することにより、熱硬化型樹脂を固化させる。これによって、ケース１０４にカバー１０５が接着される。

なお、ケース１０４及びカバー１０５を構成する液晶ポリマーは、環境温度を成形金型温度以上に上昇させると、後収縮による変形が顕著になるため、熱硬化型樹脂は液晶ポリマーの成形金型温度以下で硬化する接着剤を選定している。

また、光ファイバ束１０６、１０７には保持部材１０２、１０３をケース１０４の係合部１５２、１５３に係合させる際に矢印Ｙ１、Ｙ２方向に張力が与えられているので、ケース１０４及びカバー１０５に後収縮が発生しても、光ファイバ束１０６、１０７の緩みを防止できる。これによって、光ファイバ束１０６、１０７を構成する光ファイバ１１１のクラックなどを防止できる。

以上により、ＰＬＣチップ１０１をケース１０４及びカバー１０５により形成される収納部１５２にケース１０４、カバー１０５などに固定せずに、収納される。

〔効果〕
本実施例によれば、上記構成によって、プラスチックパッケージ構造としても熱や外力から光ファイバの変形を最小限に留めることができ、光ファイバの破損することを防止できる。

また、ＰＬＣチップ１０１を収納部１５１にケース１０４及びカバー１０５に固定せずに、収容することができるため、ケース１０４及びカバー１０５の変形がＰＬＣチップ１０１を介して通して光ファイバ束１０６、１０７に伝わることを防止でき、光ファイバ即１０６、１０７に応力が係ることを防止できる。

また、光ファイバ束１０６、１０７は、樹脂製の保持部材１０２、１０３を介してケース１０４及びカバー１０５に保持されるため、光ファイバ束１０６、１０７のケース１０４及びカバー１０５により損傷することを防止できる。

〔第２実施例〕
図４は本発明の第２の実施例の斜視図、図５は本発明の第２実施例の分解斜視図を示す。同図中、図１、図２と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

本実施例の光通信用モジュール２００は、保持部材２０２、２０３の構成が第１実施例とは相違する。本実施例の保持部材２０２は同一の構造の２つの保持部材半体２２１を突き合わせることにより構成されている。これにより、保持部材半体２２１を成形するための金型が一つで済む。これによって、製造、部品管理などが容易となり、低コストで製造することが可能となる。

〔保持部材２０２〕
図６は保持部材半体２２１の斜視図を示す。同図中、図３と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

保持部材半体２２１は、保持部２３１、係合用凸部２３２、係合用凹部２３３、係止用溝１３３から構成されている。保持部２３１は、保持部材半体２２１の略中央に矢印Ｙ１、Ｙ２方向に亘って形成されている。保持部２３１の深さは、光ファイバ束１０６、１０７の厚さｄの半分（１／２）ｄ以下となるように形成されている。保持部２３１には、光ファイバ束１０６、１０７が係合する。また、保持部２３１の底面、矢印Ｘ２方向の面は、凹凸状とされている。保持部２３１の底面を凹凸状とすることにより、保持部２３１に光ファイバ束１０６、１０７を係合させた際に保持部２３１と光ファイバ束１０６、１０７との摩擦力を大きくでき、光ファイバ束１０６、１０７が保持部２３１に対して矢印Ｙ１、Ｙ２方向に滑ることを防止できる。

係合用凸部２３２は、保持部材半体２２１の矢印Ｘ１方向側の面上、保持部２３１に対して矢印Ｚ１方向側に形成されている。また、係合用凸部２３２は、保持部材半体２２１の矢印Ｘ１方向側の面から矢印Ｘ１方向に高さｈ21に亘って突出している。さらに、係合用凸部２３２は、保持部２３１の面上で矢印Ｚ１、Ｚ２方向の幅がｗ21に設定されており、矢印Ｘ１方向に向かうに従って幅が広くなり、最先端部で幅ｗ22（＞ｗ21）に設定されている。

係合用凹部２３３は、保持部材半体２２１の矢印Ｘ１方向側の面上、保持部２３１に対して矢印Ｚ２方向側、係合用凸部２３２に対称となる位置に形成されている。また、係合用凹部２３３は、保持部材半体２２１の矢印Ｘ１方向側の面から矢印Ｘ２方向に深さｈ21に亘って形成されている。さらに、係合用凹部２３２は、保持部２３１の面上で矢印Ｚ１、Ｚ２方向の幅がｗ21に設定されており、矢印Ｘ２方向に向かうに従って幅が広くなり、最深部で幅ｗ22（＞ｗ21）に設定されている。すなわち、係合用凹部２３３は、係合用凸部２３２に対応する形状とされている。

保持部材２０２は、一方の保持部材半体２２１の保持部２３１に光ファイバ束１０６を嵌合させた後、一方の保持部材半体２２１の係合用凸部２３２と他方の保持部材半体２２１の係合用凹部２３３、及び、一方の保持部材半体２２１の係合用凹部２３３と他方の保持部材半体２２１の係合用凸部２３２との端面が対向する位置となるように、保持部材半体２２１をずらして配置し、保持部材半体２２１を互いに対面する方向にスライドさせることによって、互いの係合用凸部２３２と係合用凹部２３３とを係合させことより組み立てられる。これによって、光ファイバ束１０６が係合部材２０２に保持される。

保持部材２０３は、保持部材２０２と同一の構成であり、一方の保持部材半体２２１の保持部２３１に光ファイバ束１０７を嵌合させた後、一方の保持部材半体２２１の係合用凸部２３２と他方の保持部材半体２２１の係合用凹部２３３、及び、一方の保持部材半体２２１の係合用凹部２３３と他方の保持部材半体２２１の係合用凸部２３２との端面が対向するように、保持部材半体２２１をずらして配置し、互いの保持部材２２１を互いに対面する方向にスライドさせることによって、互いの係合用凸部２３２と係合用凹部２３３とを係合させることにより組み立てられる。これによって、光ファイバ束１０７が係合部材２０３に保持される。

〔効果〕
本実施例によれば、第１実施例と同様な効果が得られるとともに、同一の形状の保持部材半体２２１により、保持部材２０２、２０３を構成できるので、保持部材半体２２１を成形するための金型が一つあれば、製造することが可能となる。

〔その他〕
なお、上記第１、第２実施例では、ケース１０４及びカバー１０５を液晶ポリマーなどの樹脂から構成したが、金属など他材料であっても同様な作用、効果を奏することはいうまでもない。

また、ケース１０４と保持部材１０３、１０４、又は、保持部材１０３、１０４と光ファイバ束１０６、１０７とのいずれかを接着剤で固定するようにしてもよい。

また、第２実施例では、係合用凸部２３２及び係合用凹部２３３を矢印Ｙ１、Ｙ２方向に複数箇所にわたって形成したが、矢印Ｙ１、Ｙ２方向に連続して形成するようにしてもよい。

さらに、収納部１５１内側面にジェル製シートなどを設けることにより、衝撃が加わったときにＰＬＣチップ１０１が直接ケース１０４やカバー１０５に衝突することを防止でき、耐衝撃性を向上させることが可能となる。

また、本実施例では、ケース１０４とカバー１０５とを異なる形状としたが、ケース１０４及びカバー１０５を同一の形状とし、共通の金型で製造するようにすることも可能である。

本発明の第１の実施例の斜視図である。 本発明の第１実施例の分解斜視図である。 保持部材１０２の斜視図である。 本発明の第２の実施例の斜視図である。 本発明の第２実施例の分解斜視図である。 保持部材２０２の斜視図である。

符号の説明

１００、２００ 光通信用モジュール
１０１ ＰＬＣチップ、１０２、１０３、２０２、２０３ 保持部材
１０４ ケース、１０５ カバー
１０６、１０７ 光ファイバ束、１１１ 光ファイバ

Claims (4)

1. 両端に複数又は単一の光ファイバが結合された光学チップをケース内に収納した光学素子の保持方法であって、
   前記光ファイバを保持部材に保持し、
   前記保持部材を前記ケースに嵌合させることにより、
   前記光学チップを前記ケース内に収容することを特徴とする光学素子の保持方法。
2. 前記光ファイバに所定の張力が加わるように、前記保持部材を前記ケースに嵌合させることを特徴とする請求項１記載の光学素子の保持方法。
3. 両端に複数又は単一の光ファイバが結合された光学素子の保持機構であって、
   前記光学素子を収容するケースと、
   前記光学素子の一端に設けられた光ファイバを保持し、前記ケースに嵌合する第１の保持部材と、
   前記光学素子の他端に設けられた光ファイバを保持し、前記ケースに嵌合する第２の保持部材とを有することを特徴とする光学素子の保持機構。
4. 両端に複数又は単一の光ファイバが結合される光学素子を有する光通信用モジュールであって、
   前記光学素子を収納するケースと、
   前記光ファイバを保持し、前記ケースに嵌合して、前記光学素子を前記ケース内に保持する保持部材とを有することを特徴とする光通信用モジュール。

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