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

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 Download PDF

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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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