JP2011133562A - 光レセプタクル及び光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 特に、フェルールの接続孔への挿抜によるフェルール表面への削り屑の付着を抑制し、さらには優れた溶接性及びスリーブの寸法精度を確保することが可能な光レセプタクル及び光モジュールを提供することを目的としている。
【解決手段】 フェルールを接続するための接続孔３０を有する光レセプタクル１において、第１孔６を備える本体部材４と、前記第１孔６内に収納され、第２孔１２を備えるスリーブ５と、を有し、前記スリーブ５は前記第１孔６の挿入口側６ａに設けられ、前記第２孔１２から前記第１孔６に通ずる前記接続孔３０が構成されており、前記スリーブ５は、前記本体部材４よりも硬度が高いセラミックス材料で形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、フェルールを接続するための接続孔を備える光レセプタクル及び光モジュールに関する。

下記に示す特許文献には光レセプタクルに関する発明が開示されている。光レセプタクルは、フェルールに対する接続孔を備える。光レセプタクルを構成する本体部材は例えばフェライト系ステンレス鋼で形成される。

従来では、光レセプタクルにフェルールの挿抜を繰り返すと、前記フェライト系ステンレス鋼が削れて削り屑がフェルールの表面に付着した。

そのため、同じフェルールを複数の光レセプタクルに接続して所定の調整や試験を行う場合のように複数回の挿抜が繰り返されると、削り屑が前記フェルールの表面に徐々に付着し、フェルール径が太る結果、前記フェルールを光レセプタクルに接続できなくなる不具合が生じていた。

特許文献２，３に記載された発明には、樹脂スリーブを備えた光レセプタクルに関する発明が開示されているが、樹脂スリーブの場合、フェルールに強い負荷がかかるような状況では樹脂の弾性変形によりフェルールの光レセプタクル内における位置が変化する可能性があり、また樹脂の経時変化により樹脂スリーブの性質が変化し、光学特性等に影響を及ぼす可能性もある。

また特許文献４に記載された発明には、セラミックス等で形成されたスリーブを備える光レセプタクルが開示されている。この文献では、スリーブがスリーブケース内を先端から後端にかけて貫通している。そして前記スリーブケースの基端側が第１ホルダに接続された構成となっているが、前記スリーブの一部が第１ホルダ方向に向けて突出した状態にあるため、スリーブの突出部分に圧力が加わるとスリーブの割れ等が生じやすい構造となっている。また、スリーブケースの基端面を溶接するような場合、スリーブが基端に露出した状態にあるため、溶接時の熱衝撃がスリーブにも伝わり、その結果、セラミックスで形成されたスリーブが割れたり、スリーブの寸法精度に影響を及ぼす可能性がある。また上記したスリーブケース等、スリーブを支持する部材の厚みが溶接面側である基端側で薄いような場合には、スリーブを基端側にまで設けると熱衝撃がスリーブにより伝わりやすく、スリーブに対する溶接の影響がより大きくなってしまう。

特開２００３−３４４７１６号公報 特開平６−２７３５３号公報 特開平７−２３４３４４号公報 特開２００９−５８５５５号公報

本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、フェルールの接続孔への挿抜によるフェルール表面への削り屑の付着を抑制し、さらには優れた溶接性及びスリーブの寸法精度を確保することが可能な光レセプタクル及び光モジュールを提供することを目的としている。

本発明は、フェルールを接続するための接続孔を有する光レセプタクルにおいて、
第１孔を備える本体部材と、前記第１孔内に収納され、第２孔を備えるスリーブと、を有し、
前記本体部材には、外周面に凹部が形成された他の部分に比べて前記第１孔までの厚さが薄い薄肉部が形成されており、
前記スリーブは前記薄肉部よりも前記第１孔の挿入口側に設けられ、前記第２孔から前記第１孔に通ずる前記接続孔が構成されており、
前記スリーブは、前記本体部材よりも硬度が高いセラミックス材料で形成されていることを特徴とするものである。

また本発明における光モジュールは、レンズ及び光学素子を有する光学装置が、本発明における光レセプタクルの基端側に接続されていることを特徴とするものである。

本発明では、前記本体部材には、外周面に凹部が形成された他の部分に比べて前記第１孔までの厚さが薄い薄肉部が形成されている。前記凹部を、例えば、光学装置に対して本体部材を位置合わせする際の支持部（チャック部）として用いることが出来る。そして上記のように本体部材よりも硬度が高いセラミック材料から成るスリーブを本体部材に形成された前記薄肉部よりも第１孔の挿入口側に設けたことで、フェルールの光レセプタクルへの挿抜の際、フェルール表面を本体部材より硬度が高いスリーブに設けられた第２孔の壁面に摺動させることができ、よって、従来に比べて、挿抜による削り屑が前記フェルールの表面に付着するのを抑制できる。またスリーブを本体部材に設けられた薄肉部よりも第１孔の挿入口側にのみ設けたことで、本体部材の基端側を溶接する際に、熱衝撃がスリーブに掛かるのを抑制でき、これにより、スリーブの割れや損傷等を防止でき、良好な溶接性及びスリーブの寸法精度を確保することが出来る。また本発明では、スリーブを凹部よりも挿入口側に設けているため、スリーブの収納のために前記薄肉部を更に薄く形成しなくてもよく、凹部を備えた本体部材を強度を維持しつつ適切に形成することができる。

また本発明では、前記本体部材の外周面には、他の部分よりも外方に突出する前方領域が前記挿入口側に設けられており、
前記フェルールを保持するためのばね部材が、前記前方領域と前記前方領域よりも基端側の後方領域との間に形成される段差に溶接されて固定支持されていることが好ましい。

本発明では、上記により、本体部材の前方に位置する肉厚部分に、スリーブを設置することができ、スリーブを本体部材に圧入しても本体部材に加わる応力により前記本体部材が損傷を受ける不具合を抑制でき、スリーブを本体部材内の所定位置に適切に保持することが出来る。また、厚みの薄い部分は、溶接による熱衝撃が伝わりやすいが、本発明ではスリーブを厚みの薄い基端側から離しているため、スリーブへの溶接の影響を小さくすることが出来る。更に、本発明では、ばね部材を本体部材の基端側から装着して段差に接触させて固定することが可能である。

また本発明では、前記本体部材の前記挿入口とは反対側の基端側に、前記フェルールの挿入方向への移動を規制するための規制部材が設けられ、前記本体部材と前記規制部材とが溶接により固定されていることが好ましい。

本発明によれば、上記のように本体部材の基端側に規制部材を設けるような構成であっても、スリーブに対する前記溶接の影響を極力小さくすることが可能である。

本発明では、前記第２孔の径は、前記第２孔よりも基端側の第１孔の径に比べて小さいことが好ましい。フェルールを第２の挿入孔から第１の挿入孔にかけての接続孔内に挿入したとき、フェルールが第２孔の壁面に当接するのを抑制でき、より効果的に削り屑がフェルール表面に付着するのを抑制することが出来る。

また本発明では、前記スリーブはジルコニアで形成されていることが好ましい。これにより、より効果的に削り屑がフェルール表面に付着するのを抑制することが出来る。

本発明の光レセプタクル及び光モジュールによれば、フェルールの接続孔への挿抜によるフェルール表面への削り屑の付着を抑制し、さらには優れた溶接性及びスリーブの寸法精度を確保することが可能である。

本実施形態における光モジュールの部分縦断面図、 図１に示す光モジュールの光レセプタクルにフェルールを接続した状態を示す部分縦断面図、 図１に示す光レセプタクルの拡大縦断面図。

図１は本実施形態における光モジュールの部分縦断面図、図２は、図１に示す光モジュールの光レセプタクルにフェルールを接続した状態を示す部分縦断面図、図３は、図１に示す光レセプタクルの拡大縦断面図である。
各図においてＸ１方向が前方、Ｘ２方向が後方である。

図１に示す光モジュール１は、光レセプタクル２と、光レセプタクル２の基端側に接続された光学装置３とを有して構成される。

図１，図２，図３に示すように光レセプタクル２は、例えばフェライト系ステンレス鋼（ＳＵＳ）で形成された本体部材４と、スリーブ５とを有して構成される。あるいは本体部材４はオーステナイト系であってもよい。

本体部材４には中央部に貫通する第１孔６が形成されている。第１孔６は本体部材４の前方（Ｘ１）を向く先端面４ａから後方（Ｘ２）を向く基端面４ｂにかけて貫いて形成されている（主に図３参照）。

第１孔６はＸ１−Ｘ２方向に直交する方向での水平断面が円形でＸ１−Ｘ２方向に延びる略円柱状である。図３に示すように、第１孔６は、前方（Ｘ１）に位置する挿入口側６ａと後方（Ｘ２）に位置する基端側６ｂとに区別される。そして、第１孔６の挿入口側６ａでの径（直径）ｄ１は、前記基端側６ｂでの径（直径）ｄ２よりもやや大きくなっている。以下、特に断らない限り「径」とは直径を指す。図３に示すように、第１孔６の挿入口側６ａ及び基端側６ｂでは夫々、一定の径ｄ１，ｄ２にて形成されている。

なお、図３に示すように、第１孔６の先端面４ａと同位置における径ｄ５は、挿入口側６ａでの径ｄ１よりもやや広くなっており、後述するスリーブ５を先端面４ａから第１孔６内へ圧入しやすくなっている。

図１，図２，図３に示すように、本体部材４の外周面４ｃは、Ｘ１−Ｘ２方向に直交する水平断面が円形状である。外周面４ｃは前方（Ｘ１）に位置する前方領域７と後方（Ｘ２）に位置する後方領域８とに区別される。図３に示すように、前方領域７は後方領域８に比べて外方に突出した形状である。そして前方領域７と後方領域８との間に段差９が形成されている。

また図３に示すように、後方領域８には第１孔６に近づく方向に凹む凹部１０が形成されている。図３に示すように、前方領域７では、外周面４ｃから第１孔６までの厚み（平均値）Ｔ１が、後方領域８での厚み（平均値）Ｔ２よりも厚くなっている。また、後方領域８に形成された凹部１０の部分は他の部分に比べて外周面４ｃから第１孔６までの厚みが最も薄い（図３では厚みをＴ３で示している）薄肉部１１となっている。

ここで図３に示す実施形態では、第１孔６の径ｄ１で形成された挿入口側６ａのＸ１−Ｘ２方向への長さ寸法Ｌ１は、外周面４ｃに形成された前方領域７のＸ１−Ｘ２方向への長さ寸法Ｌ２よりも長いが、このような形状に限定されるものではない。例えば前記長さ寸法Ｌ１と長さ寸法Ｌ２は同じであってもよいし、長さ寸法Ｌ１は長さ寸法Ｌ２より短くてもよい。ただし長さ寸法Ｌ１は次に説明するスリーブ５の長さ寸法とほぼ同じであるから、長さ寸法Ｌ１はあまり短すぎても本発明における効果（削り屑がフェルール表面に付着するのを抑制する）を適切に発揮出来なくなる。本実施形態では、少なくとも、第１孔６の径ｄ１で形成された挿入口側６ａが後方領域８に形成された凹部１０よりも前方（Ｘ１）に位置している。

本実施形態では図１，図２，図３に示すように、本体部材４の第１孔６の径ｄ１から成る挿入口側６ａにスリーブ５が収納されている。スリーブ５の中央部にはＸ１−Ｘ２方向にて貫通する第２孔１２が形成されている。スリーブ５は略円筒形状の精密スリーブである。スリーブ５を第１孔６の挿入口側６ａに収納することで、図３に示すように、光レセプタクル２には、第２孔１２から第１孔６に通ずる接続孔３０が形成されている。

スリーブ５の外径はｄ３であり、前記外径ｄ３は、第１孔６の挿入口側６ａでの径ｄ１とほぼ同じである（図３参照）。また、スリーブ５の内径（第２孔１２の直径）はｄ４である。

第２孔１２の径ｄ４は、第１孔６の基端側６ｂでの径ｄ２よりもやや小さく形成される。

本実施形態では、スリーブ５は本体部材４よりも硬度が高いセラミックス材料で形成される。本実施形態では特に前記スリーブ５はジルコニア（二酸化ジルコニウム）で形成されることが好適である。スリーブ５は、射出成形、プレス成形、押出成形等で形成された成形体を焼結して形成されている。
そして、前記スリーブ５が本体部材４の第１孔６の挿入口側６ａに圧入される。

図１に示すように本実施形態の光レセプタクル２には、ばね部材１５が取り付けられる。

図１，図２に示すように、ばね部材１５は固定部１５ａと、前記固定部１５ａの両端から前方（Ｘ１）に向けて延出し、ばね部材１５の取付状態において本体部材４の先端面４ａよりも更に前方（Ｘ１）に延出する２本の把持部１５ｂ，１５ｂとを有して構成される。

ばね部材１５の固定部１５ａには中央部に穴１５ｃが形成されている（図１参照）。穴１５ｃは、図３に示す本体部材４の後方領域８での最大外径と同等かそれよりもやや大きく、本体部材４の前方領域７での外径よりも小さい大きさである。このため、ばね部材１５を、穴１５ｃを通じて本体部材４の基端面４ｂ側から挿入すると、図１，図２に示すばね部材１５の固定部１５ａの内側端部１５ａ１が、図３に示す段差９の部分と接触し、それよりも前方への移動を妨げる。その状態で、ばね部材１５の内側端部１５ａ１と本体部材４間をＹＡＧ溶接して、ばね部材１５を本体部材４に固定する。

図１，図２に示すようにばね部材１５の把持部１５ｂには、各把持部１５ｂ間の間隔が前方（Ｘ１）に向けて徐々に狭くなる第１の傾斜部１５ｂ１と、第１の傾斜部１５ｂ１の前方端部から前方（Ｘ１）に向けて各把持部１５ｂ間の間隔が徐々に広くなる第２の傾斜部１５ｂ２が形成されている。このため図２に示すようにフェルール２０を光レセプタクル２の接続孔３０に挿入したときに、フェルール２０に接続された鉤部２１の部分を把持部１５ｂ，１５ｂの第１の傾斜部１５ｂ１，１５ｂ１間で挟んで保持することが可能である。

図１，図２に示すように本体部材４の基端面４ｂには、フェルール２０の挿入方向（Ｘ２方向）への移動を規制するための規制部材２２が設けられている。規制部材２２には、中央部に光を通すための貫通孔２２ａが形成されているが、前記貫通孔２２ａの径は、本体部材４に形成された第１孔６の径やスリーブ５に形成された第２孔１２の径よりも小さい。そして図２に示すように、フェルール２０の先端が規制部材２２に突き当てられて、フェルール２０の挿入方向への位置決めが行われる。
本体部材４と規制部材２２とはＹＡＧ溶接により固定されている。

図１，図２に示すように、規制部材２２の基端側にはレンズ２３や光学素子２４を備えた光学装置３が取り付けられている。光学装置３には光を通すための貫通孔３ａが形成されている。光学素子２４は、例えば半導体レーザであり封止された状態にある。前記貫通孔３ａを通じて光学素子２４からレーザ光が前方（Ｘ１）に発せられる。

図２に示すフェルール２０は光ファイバ２５を保護するとともに図２に示すように光レセプタクル２に形成された接続孔３０に挿入される部分である。フェルール２０はセラミックスで形成され例えばジルコニアで形成される。図２に示すようにフェルール２０を光レセプタクル２に接続した状態で、光学装置３からレーザ光を照射し、本体部材４に形成された凹部１０を図示しないチャック部材を用いてチャッキングし、本体部材４を水平方向（Ｘ１−Ｘ２方向に対して直交する方向）に移動させつつ光軸調整等を行う。調整が終了したら本体部材４と規制部材２２間をＹＡＧ溶接し固定する。あるいは所定の光学特性が得られるか試験するためにフェルール２０を光レセプタクル２の接続孔３０に挿入する。そして上記した調整や試験が終了したらフェルール２０を光レセプタクル２から抜く。

本実施形態では、図１，図２，図３に示すように、本体部材４の後方領域８には凹部１０が形成され、この凹部１０が形成された部分は他の部分よりも薄い薄肉部１１となっており、前記凹部１０を、光学装置３に対して本体部材４の位置合わせを行う際に支持部（チャック部）として用いることが出来る。そして本発明では、図１，図２，図３に示すように本体部材４よりも硬度が高いセラミックス材料から成るスリーブ５を本体部材４に形成された薄肉部１１よりも第１孔６の挿入口側６ａにのみ設けた。このためフェルール２０の挿抜の際に、フェルール２０表面を本体部材４よりも硬度が高いスリーブ５に設けられた第２孔１２の壁面に摺動させることが出来る。特に、図３に示すように、第２孔１２の径ｄ４を、第１孔６の基端側６ｂでの径ｄ２よりも小さくすることで、図２に示すようにスリーブ５を接続孔３０に挿入したときに、スリーブ５が基端側６ｂでの第１孔６の壁面に当接するのを防止できる。以上により、上記した調整や試験等のために同じフェルール２０を用いて複数回の挿抜を行っても、本実施形態では、従来に比べてフェルール２０の挿抜によるステンレス鋼の削り屑が出にくく、フェルール２０表面に削り屑が付着するのを抑制できる。このためフェルール２０の径が太るのを抑制でき、同じフェルール２０を用いて上記した調整や試験を繰り返し行うことが可能になる。

また本実施形態では、スリーブ５を本体部材４の薄肉部１１よりも挿入口側６ａにのみ設けたことで、本体部材４の基端面４ｂと規制部材２２間を溶接する際に、熱衝撃がスリーブ５に掛かるのを抑制できる。このため精密スリーブである本実施形態のスリーブ５が割れたり損傷等を受ける不具合を防止でき、良好な溶接性及びスリーブ５の寸法精度を確保することが可能である。

また本実施形態では前記凹部１０よりも前方（Ｘ１）にスリーブ５を設置しているから、上記した削り屑の低減や良好な溶接性及びスリーブ５の寸法精度の確保とともにスリーブ５の収納のために前記薄肉部１１を更に薄く形成しなくてもよく、凹部１０を備えた本体部材４を強度を維持しつつ適切に形成できる。

また本実施形態では、図３に示すように、本体部材４の前方領域７での外周面から第１孔６までの厚みＴ１（平均値）は、後方領域８での厚みＴ２（平均値）よりも厚くなっている。そして本実施形態では、肉厚部分である第１孔６の挿入口側６ａにスリーブ５を収納しているから、スリーブ５を本体部材４の第１孔６に圧入等したときに、本体部材４に加わる応力により本体部材４が損傷を受ける不具合を抑制できる。したがってスリーブ５を本体部材４の前方の所定位置に適切に保持することが出来る。また厚みの薄い部分では、溶接の際の熱衝撃が伝播しやすくなるが、本実施形態では、厚みの薄い部分から離してスリーブ５を設置するからスリーブ５への溶接の影響をより効果的に抑制することが出来る。

１ 光モジュール
２ 光レセプタクル
３ 光学装置
４ 本体部材
５ スリーブ
６ 第１孔
６ａ 挿入口側
６ｂ 基端側
７ 前方領域
８ 後方領域
９ 段差
１０ 凹部
１１ 薄肉部
１２ 第２孔
１５ ばね部材
２０ フェルール
２２ 規制部材
２４ 光学素子
２５ 光ファイバ
３０ 接続孔
ｄ１〜ｄ５ 径

Claims (6)

1. フェルールを接続するための接続孔を有する光レセプタクルにおいて、
   第１孔を備える本体部材と、前記第１孔内に収納され、第２孔を備えるスリーブと、を有し、
   前記本体部材には、外周面に凹部が形成された他の部分に比べて前記第１孔までの厚さが薄い薄肉部が形成されており、
   前記スリーブは前記薄肉部よりも前記第１孔の挿入口側に設けられ、前記第２孔から前記第１孔に通ずる前記接続孔が構成されており、
   前記スリーブは、前記本体部材よりも硬度が高いセラミックス材料で形成されていることを特徴とする光レセプタクル。
2. 前記本体部材の外周面には、他の部分よりも外方に突出する前方領域が前記挿入口側に設けられており、
   前記フェルールを保持するためのばね部材が、前記前方領域と前記前方領域よりも基端側の後方領域との間に形成される段差に溶接されて固定支持されている請求項１記載の光レセプタクル。
3. 前記本体部材の前記挿入口とは反対側の基端側に、前記フェルールの挿入方向への移動を規制するための規制部材が設けられ、前記本体部材と前記規制部材とが溶接により固定されている請求項１又は２に記載の光レセプタクル。
4. 前記第２孔の径は、前記第２孔よりも基端側の第１孔の径に比べて小さい請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光レセプタクル。
5. 前記スリーブはジルコニアで形成されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光レセプタクル。
6. レンズ及び光学素子を有する光学装置が、請求項１ないし５のいずれか１項に記載された光レセプタクルの基端側に接続されていることを特徴とする光モジュール。

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