JP2007078975A - 光トランシーバ - Google Patents

Abstract

【課題】 ＯＳＡの位置決め精度を向上する光トランシーバを提供する。
【解決手段】 光素子２を内蔵しその光素子２からの光路を導く円筒状のレセプタクル部３を備えたＯＳＡ４を上記光路に接続する光ファイバ５の入口６を形成した筐体７に収容して固定するために、上記レセプタクル部３に係合して上記ＯＳＡ４を保持すると共に上記筐体７の内部に接して収容されるＯＳＡ押さえ８を設けた光トランシーバ１において、上記ＯＳＡ押さえ８に対して上記入口６とは反対側に位置して上記ＯＳＡ押さえ８を規制するＯＳＡ押さえ規制部９を上記筐体７に形成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＯＳＡを筐体に収容した光トランシーバに係り、ＯＳＡの位置決め精度を向上する光トランシーバに関する。

光トランシーバは、光送受信のために光素子を内蔵した光サブアセンブリ（以下、ＯＳＡという）を筐体に収容したものである。詳しく述べると、光素子をレンズや電気信号用のリード線と共にパッケージに収容して光モジュールを構成し、その光モジュールに円筒状のレセプタクル部を取り付けて一体化したものがＯＳＡである。このＯＳＡを光ファイバの入口を形成した筐体に収容して固定したものが光トランシーバである。ＯＳＡを置く位置は、光素子からの光路と光ファイバとの光結合の良否を左右するので重要である。なお、位置には、光路長手方向の位置と光路に直交する２方向の位置があるが、以下では、主として光路長手方向の位置について述べる。

ＯＳＡを筐体の正しい位置に置くために、ＯＳＡ押さえが用いられる。ＯＳＡ押さえは、レセプタクル部に係合してＯＳＡを保持すると共に筐体の内部に接して収容される。つまり、ＯＳＡ押さえが筐体内部の適宜な箇所に接して位置が規制されることにより、筐体内におけるＯＳＡ押さえの位置が決まり、そのＯＳＡ押さえにレセプタクル部が保持されることにより、レセプタクル部の位置（筐体との相対的位置）が決まる。

特開２００４−１０３７４３号公報

光素子からの光路と光ファイバとの光結合に関して光路長手方向の位置ズレを起こす要因のうち、光トランシーバ側に由来する要因として、筐体に対するＯＳＡ押さえ取り付け位置の誤差、ＯＳＡ押さえ自体の寸法誤差（寸法公差ともいう）、ＯＳＡ押さえに対するＯＳＡ保持位置の誤差、ＯＳＡ自体の寸法誤差などがある。位置決定に関与する部品点数が多くなるほど、その部品の寸法誤差や相対的位置の誤差という誤差要因が増える。

光トランシーバの個々の誤差要因は０．１ｍｍ以下の誤差である。しかしながら、複数の要因が複合すると、トータルの誤差は大きくなり、光結合にとって好ましくない位置ズレが大きくなる。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、ＯＳＡの位置決め精度を向上する光トランシーバを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、光素子を内蔵しその光素子からの光路を導く円筒状のレセプタクル部を備えた光サブアセンブリ（以下、ＯＳＡという）を上記光路に接続する光ファイバの入口を形成した筐体に収容して固定するために、上記レセプタクル部に係合して上記ＯＳＡを保持すると共に上記筐体の内部に接して収容されるＯＳＡ押さえを設けた光トランシーバにおいて、上記ＯＳＡ押さえに対して上記入口とは反対側に位置して上記ＯＳＡ押さえを規制するＯＳＡ押さえ規制部を上記筐体に形成したものである。

上記レセプタクル部に位置決め用フランジを形成し、上記ＯＳＡ押さえにその位置決め用フランジを挟み込む相手フランジを形成し、その相手フランジの端面を斜面にしてもよい。

上記レセプタクル部に位置決め用フランジを形成し、上記ＯＳＡ押さえにその位置決め用フランジを挟み込む相手フランジを形成し、上記位置決め用フランジの端面を斜面にしてもよい。

上記ＯＳＡ押さえと上記入口との間に上記ＯＳＡ押さえを上記ＯＳＡ押さえ規制部に押し付ける弾性部材を介在させてもよい。

上記弾性部材が金属製の板バネであってもよい。

本発明は次の如き優れた効果を発揮する。

（１）ＯＳＡの位置決め精度を向上することができる。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１に示されるように、本発明に係る光トランシーバ１は、光素子２を内蔵しその光素子２からの光路を導く円筒状のレセプタクル部３を備えた光サブアセンブリ（以下、ＯＳＡという）４を上記光路に接続する外部からの光ファイバ（以下、外部光ファイバという）５を入れるための入口６を形成した筐体７に収容して固定するために、上記レセプタクル部３に係合して上記ＯＳＡ４を保持すると共に上記筐体７の内部に接して収容されるＯＳＡ押さえ８を設けた光トランシーバ１において、上記ＯＳＡ押さえ８に対して上記入口６とは反対側、つまり図示右側に位置して上記ＯＳＡ押さえ８を規制するＯＳＡ押さえ規制部９を上記筐体７に形成したものである。

ＯＳＡ４について詳しく述べると、光素子２をレンズ（図示せず）や電気信号用のリード線（図示せず）と共に直方体状のパッケージに収容して光モジュール１０を構成し、その光モジュール１０に円筒状のレセプタクル部３を取り付けて一体化したものがＯＳＡ４である。レセプタクル部３は、その先端の一部が入口６内に配置される。また、そのレセプタクル部３の先端は外部光ファイバ５が挿入される穴１１になっている。一方、レセプタクル部３内の基端側には光素子２からの光路の一部を形成するフェルール１２が内蔵されている。このフェルール１２と外部から挿入した外部光ファイバ５とが低損失で光結合するようにすることが、光トランシーバ１の光学特性を向上させるために重要である。

レセプタクル部３には位置決め用フランジ１３が２つ形成されている。位置決め用フランジ１３は、レセプタクル部３の長手方向の一部において径を拡大したものである。ここでは、各位置決め用フランジ１３の入口６に向いた端面と、その反対に向いた端面はいずれもレセプタクル部３の軸（破線で示した光路の光軸に等しい）に対して直角をなす。

ＯＳＡ押さえ８には、位置決め用フランジ１３を挟み込むための相手フランジ１４が２つ形成されている。ＯＳＡ押さえ８はレセプタクル部３とほぼ同じ大きさの円筒状空間を有するものであり、相手フランジ１４は、その円筒状空間の一部において径を狭めて位置決め用フランジ１３と互い違いに噛み合うようにしたものである。相手フランジ１４の入口６に向いた端面と、その反対に向いた端面はいずれも円筒状空間の軸（破線で示した光路の光軸に等しい）に対して直角をなす。

ＯＳＡ押さえ８は、上下（便宜上、図示の上下を光トランシーバ１の上下方向とする）に２分割して形成されており、上側片８ｕをレセプタクル部３の上半周部に、下側片８ｄをレセプタクル部３の下半周部に嵌め込むようになっている。

筐体７は、ＯＳＡ４及びＯＳＡ押さえ８を載置する底面を提供する底板１５と、図には表れない両側壁とで断面コ字状の下部筐体７ｄを一体的に形成し、この下部筐体７ｄにＯＳＡ４及びＯＳＡ押さえ８を収容した後、その上部を蓋状の上部筐体（図示せず）で閉じるようになっている。上部筐体は、下部筐体７ｄの上部を閉じることでＯＳＡ押さえ８の上側片８ｕを上から押さえつけることになる。

また、入口６を囲む頭部７ｈは筐体７の一部であって、下部筐体７ｄと一体的に形成されている。入口６の下辺となる頭部７ｈの底面は下部筐体７ｄの底面より高くなっているため、入口側ストッパ面１６が形成されている。入口６の上辺となる頭部７ｈの天井面も上部筐体より低く出ているので、入口側ストッパ面１６が形成されている。入口側ストッパ面１６は、ＯＳＡ押さえ８が入口６側にずれ動く限界となる。

頭部７ｈには、光軸と平行に伸びたスライド１７とスライド１７の途中を切り欠いた嵌め穴１８が形成される。これに対応し、外部光ファイバ５の端末に装着された角柱状のコネクタ１９には、突き出し部２０を有する弾性レバー２１が形成される。コネクタ１９を入口６に挿入していくと、突き出し部２０が嵌め穴１８に嵌ってコネクタ１９が筐体７にロックされることになる。なお、図１は図示の関係上、弾性レバー２１の位置をずらして描いてあるが、コネクタ１９が筐体７にロックされた状態において外部光ファイバ５がフェルール１２に光結合される位置に来るように、頭部７ｈにおける嵌め穴１８の位置が規定され、かつコネクタ１９における突き出し部２０の位置が規定されている。

底板１５には、ネジ２２のための貫通穴が形成されており、ＯＳＡ４の光モジュール１０にはパッケージに雌ネジが形成されている。下部筐体７ｄにＯＳＡ４及びＯＳＡ押さえ８を収容し、位置決めが確定した後、この貫通穴にネジ２２を挿入し、光モジュール１０の下面にあるネジ穴にネジ２２を締め付けるとＯＳＡ４及びＯＳＡ押さえ８が筐体７に固定されることになる。貫通穴は光軸と平行な方向に長い長穴であることが望ましい。

ＯＳＡ押さえ８と入口６との間には、ＯＳＡ押さえ８をＯＳＡ押さえ規制部９に押し付けるための弾性部材２３が介在させてある。弾性部材２３は、金属製で板状、すなわち板バネ２４として形成するとよい。板バネ２４は、片面の一部が入口側ストッパ面１６に接し、反対面の一部がＯＳＡ押さえ８に接する。この場所には、従来より金属製の板が電磁波シールドとして設けられているが、金属製の板バネ２４は弾性部材２３としての機能と電磁波シールドとしての機能を兼用することができる。

次に、光トランシーバ１の細部を組立手順と共に説明する。

図２に示されるように、送信用のレーザダイオードを内蔵するＯＳＡ４−１と受信用のフォトダイオードを内蔵するＯＳＡ４−２とが互いの光軸を平行にして並べられている。ＯＳＡ４−１とＯＳＡ４−２は、いずれも光モジュール１０にレセプタクル部３を一体化したものであるが、図示のようにＯＳＡ４−１の方が光モジュール１０の寸法が長く、かつレセプタクル部３の寸法が長い。しかし、両者は、レセプタクル部３の先端を揃えて並べられ、位置決め用フランジ１３の位置（光軸方向の位置）が同じになっている。

ＯＳＡ押さえ８の上側片８ｕと下側片８ｄとのそれぞれに、ＯＳＡ４−１のための相手フランジ１４とＯＳＡ４−２のための相手フランジ１４が形成される。また、上側片８ｕにはＬ字フック２５が形成され、下側片８ｄには段差溝２６が形成される。上側片８ｕの相手フランジ１４にＯＳＡ４−１とＯＳＡ４−２のフランジ１３を挟み込み、その下から下側片８ｄを合わせると、Ｌ字フック２５が段差溝２６に係合してＯＳＡ押さえ８が組み上がり、かつＯＳＡ４−１とＯＳＡ４−２がＯＳＡ押さえ８に保持されることになる。

図３に示されるように、ＯＳＡ４−１とＯＳＡ４−２がＯＳＡ押さえ８に保持されたものに板バネ２４を装着する。板バネ２４は、ＯＳＡ押さえ８の入口側面に対向するシールド面２４ａと、そのシールド面２４ａに開設された２つのレセプタクル部挿入穴２４ｂと、シールド面２４ａの複数箇所に形成されたディンプル２４ｃと、シールド面２４ａの上辺及び下辺から折り曲げて斜めに突き出された櫛歯部２４ｄとからなる。櫛歯部２４ｄは、図１の底板１５及び図示しない上蓋に接して上下方向に働く弾性部材としての機能を持つ。

ディンプル２４ｃは、ＯＳＡ押さえ８を図１のＯＳＡ押さえ規制部９に押し付けるための弾性部材２３としての機能を有する。板バネ２４の板厚が５０μｍとしたとき、板バネ２４の表面からディンプル２４ｃの頂点までの高さ（打ち出し加工の量）を５０〜１００μｍとするとよい。このとき板バネ２４の裏面からディンプル２４ｃの頂点までの距離（弾性部材２３の厚さ）は１００〜１５０μｍとなる。

図４に示されるように、下部筐体７ｄは、底板１５とその両側壁２７とで断面コ字状に囲んだ収容空間を有し、その収容空間の一端を頭部７ｈが塞いでいる。頭部７ｈでは部分的に入口６の上部が開放されている。その開放口の両脇の肉厚部に図示しない上蓋を固定するためのネジ穴２８が形成されている。その肉厚部から光軸平行方向に伸びている両側壁２７には、収容空間に向けて突き出たＯＳＡ押さえ規制部９が形成されている。ＯＳＡ押さえ規制部９は、図１では底板１５から上向きに突き出して形成したが、図４のように側壁２７から横向きに突き出して形成してもよいのである。

ＯＳＡ押さえ８は、ＯＳＡ４−１，４−２と共に下部筐体７ｄの収容空間に収容される。そのとき、ＯＳＡ押さえ８より先に出ているレセプタクル部３の一部は入口６の上部の開放口から入口６内に収容される。ＯＳＡ押さえ８は、入口側ストッパ面１６とＯＳＡ押さえ規制部９との間に入ることになる。なお、この図では板バネ２４を省略しているが、実際には板バネ２４が入口側ストッパ面１６とＯＳＡ押さえ８との間に入る。

ＯＳＡ押さえ８、ＯＳＡ４−１，４−２、板バネ２４を下部筐体７ｄに収容した後、図１のようにネジ２２を締め付けると光モジュール１０が筐体７の底板１５に固定されることにより、ＯＳＡ４及びＯＳＡ押さえ８が筐体７に固定される。

このようにして光トランシーバ１を組み立てると、本発明のＯＳＡ押さえ規制部９を筐体７に形成する効果及び弾性部材２３を設ける効果は次のように生じる。

下部筐体７ｄは、入口側ストッパ面１６とＯＳＡ押さえ規制部９との距離が設計により規定されており、その設計に基づいて製造することにより所定の寸法公差の範囲内に製造される。ＯＳＡ押さえ８の光軸方向長さも同様であり、設計した長さに対して所定の寸法公差の範囲内に製造される。入口側ストッパ面１６とＯＳＡ押さえ規制部９との距離に対してＯＳＡ押さえ８の光軸方向長さは全く等しく設計されるのではなく、所定のクリアランスを確保して設計される。よって、製造されたＯＳＡ押さえ８は、製造された下部筐体７ｄに円滑に嵌め込むことができる。しかし、上記寸法公差とクリアランスがあるため、このままではＯＳＡ押さえ８は高い精度で位置決めされるとは限らない。

そこで、本発明では、ＯＳＡ押さえ規制部９でもってＯＳＡ押さえ８の入口６とは反対側を規制する。つまり、ＯＳＡ押さえ８はＯＳＡ押さえ規制部９に当たって、それ以上入口６から遠のくことが規制される。ＯＳＡ押さえ８がＯＳＡ押さえ規制部９に密に接しているとき、ＯＳＡ押さえ規制部９を起点とした相手フランジ１４の位置の誤差は、ＯＳＡ押さえ８自体の寸法誤差のみで決まる。よって、フェルール１２が設計した光結合の位置からずれるズレを小さくすることができる。

また、弾性部材２３は、ＯＳＡ押さえ８をＯＳＡ押さえ規制部９に押し付ける働きをする。従って、ＯＳＡ押さえ８がＯＳＡ押さえ規制部９から離間することによる取り付け位置の誤差がなくなり、上記のＯＳＡ押さえ規制部９を設けた効果をより確実に引き出すことができる。

次に、本発明の変形実施形態を説明する。

図１の説明ではレセプタクル部３の位置決め用フランジ１３及びＯＳＡ押さえ８の相手フランジ１４は、全ての端面が光軸に直角であるとしたが、ここでは特定の端面に傾斜をつけるものとする。

図５に示されるように、レセプタクル部３の２つある位置決め用フランジ１３は全ての端面が光軸に直角である。しかし、ＯＳＡ押さえ８の２つある相手フランジ１４の１つにおいて、ＯＳＡ押さえ規制部９側の端面１４ａが斜面に形成され、相手フランジ１４がテーパになっている。このためレセプタクル部３の軸に近いほど、位置決め用フランジ１３の端面１３ａに対する端面１４ａの間隔が徐々に開いている。なお、図示したＯＳＡ押さえ８は、図１に示した下側片８ｄのみであり、上側片８ｕは図示していないが、上側片８ｕにおいても相手フランジ１４の端面を斜面に形成するとよい。

いま、もう１つの位置決め用フランジ１３のＯＳＡ押さえ規制部９側の端面１３ｂと、それに対向するもう１つの相手フランジ１４の入口側の端面１４ｂとの距離をαとすると、α＝０であること、言い換えると接触が密であることが望ましい。なぜなら、ＯＳＡ押さえ８は、ＯＳＡ押さえ規制部９に対して密に接することで、良好に位置決めされているので、レセプタクル部３がＯＳＡ押さえ８に対して密に接すれば、レセプタクル部３が良好に位置決めされるからである。

ここで、レセプタクル部３における端面１３ｂから端面１３ａまでの距離（２つの位置決め用フランジ１３の間隔）をＡ、ＯＳＡ押さえ８における相手フランジ１４の光軸方向最短の長さ（端面１４ｂから端面１４ａの上端までの距離）をＢ、光軸方向最長の長さ（端面１４ｂから端面１４ａの下端までの距離）をＣとしたとき、
Ａ≦Ｃ、Ａ≧Ｂ、α＝０
である。

このとき、端面１４ａが斜面に形成されているので、レセプタクル部３をＯＳＡ押さえ８に嵌め合わせようとして、レセプタクル部３をＯＳＡ押さえ８に近づけていくと、位置決め用フランジ１３が端面１４ａに接して相手フランジ１４を入口方向に押し込む。よって、端面１３ｂに端面１４ｂが押し付けられ、確実にα＝０とすることができる。

図６に示されるように、ＯＳＡ押さえ８の２つある相手フランジ１４は端面が光軸に直角である。しかし、レセプタクル部３の２つある位置決め用フランジ１３の１つにおいて、入口６側の端面１３ａが斜面に形成され、テーパになっている。このためレセプタクル部３の軸から遠いほど、相手フランジ１４の端面１４ａに対する端面１３ａの間隔が徐々に開いている。

ここで、レセプタクル部３における端面１３ｂから端面１３ａまでの最短距離をＤ、端面１３ｂから端面１３ａまでの最長距離をＥ、ＯＳＡ押さえ８における相手フランジ１４の光軸方向長さ（端面１４ｂから端面１４ａまでの距離）をＦとしたとき、
Ｆ≦Ｅ、Ｆ≧Ｄ、α＝０
である。

図６の実施形態においても図５の実施形態と同じ理由で、もう１つの位置決め用フランジ１３のＯＳＡ押さえ規制部９側の端面１３ｂと、それに対向する相手フランジ１４の入口６側の端面１４ｂとの距離α＝０であることが望ましい。そして、端面１３ａが斜面に形成されていることにより、確実にα＝０とすることができる。

本発明の一実施形態を示す光トランシーバの部分側断面図である。 本発明に用いるＯＳＡ押さえと２つのＯＳＡの組み立て斜視図である。 本発明においてＯＳＡ押さえと２つのＯＳＡを組み立てたものに板バネを装着した斜視図である。 本発明の一実施形態を示す光トランシーバの破断斜視図である。 本発明の変形実施形態を示すＯＳＡ押さえとＯＳＡの側断面図である。 本発明の変形実施形態を示すＯＳＡ押さえとＯＳＡの側断面図である。

符号の説明

１ 光トランシーバ
２ 光素子
３ レセプタクル部
４ ＯＳＡ
５ 光ファイバ（外部光ファイバ）
６ 入口
７ 筐体
８ ＯＳＡ押さえ
９ ＯＳＡ押さえ規制部

Claims (5)

1. 光素子を内蔵しその光素子からの光路を導く円筒状のレセプタクル部を備えた光サブアセンブリ（以下、ＯＳＡという）を上記光路に接続する光ファイバの入口を形成した筐体に収容して固定するために、上記レセプタクル部に係合して上記ＯＳＡを保持すると共に上記筐体の内部に接して収容されるＯＳＡ押さえを設けた光トランシーバにおいて、上記ＯＳＡ押さえに対して上記入口とは反対側に位置して上記ＯＳＡ押さえを規制するＯＳＡ押さえ規制部を上記筐体に形成したことを特徴とする光トランシーバ。
2. 上記レセプタクル部に位置決め用フランジを形成し、上記ＯＳＡ押さえにその位置決め用フランジを挟み込む相手フランジを形成し、その相手フランジの端面を斜面にしたことを特徴とする請求項１記載の光トランシーバ。
3. 上記レセプタクル部に位置決め用フランジを形成し、上記ＯＳＡ押さえにその位置決め用フランジを挟み込む相手フランジを形成し、上記位置決め用フランジの端面を斜面にしたことを特徴とする請求項１記載の光トランシーバ。
4. 上記ＯＳＡ押さえと上記入口との間に上記ＯＳＡ押さえを上記ＯＳＡ押さえ規制部に押し付ける弾性部材を介在させたことを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の光トランシーバ。
5. 上記弾性部材が金属製の板バネであることを特徴とする請求項４記載の光トランシーバ。
   

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