JP2829062B2 - 光結合体付光電子装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光学的結合を行う光電子装置に係わり、特
に光ファイバやレンズ等の光伝送媒体となる光部品を保
持するプラグが接続されるスリーブを有する光結合体付
光電子装置に関する。

〔従来の技術〕

光ファイバ通信の光源および受光器として、半導体レ
ーザ装置，発光ダイオード装置およびホトダイオード装
置が使用されている。これら半導体レーザ装置，発光ダ
イオード装置およびホトダイオード装置等の光電子装置
と、光ファイバ（光ファイバケーブル）との接続には、
一般に相互に対となるレセプタクルと光コネクタ（光コ
ネクタプラグ）等の光結合体が使用されている。すなわ
ち、従来の光結合体付光電子装置は、たとえば、特願昭
63−295937号に記載されているように、光コネクタが取
り付けられるレセプタクルを有し、レセプタクルには光
コネクタのプラグを挿着する管状のスリーブが設けられ
ているが、このスリーブは弾性体金属で形成され、その
先端の内端部は先端から軸方向に沿って数本のスリット
が設けられている。また、このスリーブの内端部は先端
に向かって徐々に細くなっており、最先端では光コネク
タのプラグの外径よりも小さくなっている。この結果、
このスリーブ内に光コネクタのプラグが挿入された場
合、係止部はプラグを弾力的に締め付けるため、隙間な
くプラグを固定することができる。したがって、光ファ
イバを案内するプラグとレセプタクル側に取り付けられ
た光素子との光結合が設定された後は、光コネクタを緩
めあるいは締め付けてプラグの脱着を行なっても、スリ
ーブとプラグの固定部には隙間がないことから、プラグ
は光軸に垂直となる方向に動かなくなり、光素子とプラ
グに固定されたファイバとの光結合状態は常に最初の設
定状態を維持でき、高精度な光結合が保証できる。

一方、半導体レーザにおいては、出射された光の戻り
光が雑音の原因となることはよく知られている。光結合
体付光電子装置において、半導体レーザから出射された
レーザ光は、光ファイバ端面で一部反射され、この反射
された光が戻り光となって半導体レーザチップの出射面
に入り込みレーザ発振に悪影響を与えるため雑音が発生
する。そこで、本出願人は、光ファイバ端面で反射され
る戻り光の影響を少なくするため、前記レセプタクル内
にガラス状透明板を配設して光ファイバの先端面にガラ
ス状透明板を密着位置させる構造を提案（特願昭62−26
6330号）している。この構造によれば、端面に光ファイ
バと屈折率が近似するがガラス状透明板が密着するた
め、レーザ光の集光点である光ファイバ端面（光ファイ
バコネクタ端面）において屈折率段差は非常に小さくな
り、この面での反射は無視できる程になる。また、ガラ
ス状透明板でレーザ光の反射が生じるが、この反射光は
その大部分が光路ずれを起こすため、半導体レーザチッ
プの出射面に戻る光の量は極めて少なくなり、レーザ発
振への影響は小さなものとなり、実用上支障がなくな
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のように、従来の光結合体構造では、スリーブの
先端部を徐々に細くするとともにスリットを設け、これ
によってスリーブに挿入されたプラグを弾力的に締め付
け固定するようになっている。しかし、このような光結
合体付光電子装置において、光−電気特性を損なう反射
光の影響を防止するために、前述のようなガラス状透明
板からなる反射防止板等をそのまま装置内に装備させた
場合、良好な光結合状態を常に生じさせることができな
いということから本発明者によってあきらかにされた。

すなわち、前述のように透明なガラス板から成る反射
防止板を有効に装備するためには、スリーブおよびプラ
グ端面に反射防止板に隙間なく垂直に密着固定すること
が必要となるが、従来構造ではスリーブ先端面でガラス
状透明板をレセプタクル本体の停止部に押さえ付ける構
造となっていることから、プラグをスリーブ内に挿入し
てもスリーブ先端のスリットで分離された係止部は動く
ことができず、プラグに対して弾力的に作用し難くな
り、この結果自動調芯が行なわれなくなる。したがっ
て、このような反射防止板などを装備した光結合体付光
電子装置においては、レセプタクルと光コネクタの光軸
を合致させることが従来用いられているスリーブ構造で
は不可能になり、コネクタの着脱により光出力の変動を
生じるなどの問題がある。

本発明の目的は、反射防止板（透明ガラス体）などを
装備した場合にもレセプタクルとコネクタとの光軸を合
致させ、コネクタ着脱によっても光出力変動の生じない
光結合体付光電子装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴
は、本発明書の記述および添付図面からあきらかになる
であろう。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明の光結合体付光電子装置にあって
は、光コネクタが取り付けられるレセプタクルを有し、
レセプタクルには前記光コネクタのプラグを挿着する管
状のスリーブが設けられているが、このスリーブは弾性
体である金属で形成されるとともにその内端部は徐々に
細くなって先端部分の内径が前記プラグの外径よりも小
さくなっている。また、このスリーブの内端部はその先
端から軸方向に沿ってスリットが60度間隔に６箇所設け
られている。さらに、スリットを設けることにより生じ
る６箇所の係止部において、一つおきの計３箇所の係止
部の先端面を端面より光軸方向に0.1mm程度短く構成さ
れている。そして、前記透明ガラス体は、前記スリーブ
とレセプタクル本体の停止部との間にレセプタクルの締
め付けによって固定されている。この結果、係止部のう
ち３本の係止部は透明ガラス体を押さえて動かないが、
残りの３本の係止部は片持梁構造となる。したがって、
スリーブに挿入されたプラグは３箇所の係止部によって
弾力的に締め付け固定される。

〔作用〕

上記した手段によれば、本発明の光結合体付光電子装
置にあっては、光結合体としてのレセプタクルと光コネ
クタとにあって、レセプタクルのスリーブの内端部分は
細く狭まりかつ６箇所のスリットにより構成される係止
部のなかの、その先端面に0.1mm程度短くした３箇所の
係止部が弾力的に作用される。また、反射を防止するた
めの透明ガラス体を前記スリーブのけずり加工を施こさ
ない３箇所の先端面により固定することができる。した
がって、本発明の光結合体付光電子装置は、光ファイバ
を案内するプラグとレセプタクル側に取り付けられた光
素子との結合が設定された後は、光コネクタを緩めある
いは締め付けてプラグの着脱を行っても、スリーブとプ
ラグの固定部には隙間がないことから、プラグは光軸に
垂直となる方向に動かなくなり、光素子とプラグの光フ
ァイバの光結合状態は常に最初の設定状態を維持でき、
また光コネクタ先端の反射は透明ガラス板により防止で
きるため、高精度な光結合が保証できる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の一実施例について説明す
る。

第１図は本発明の一実施例によるレセプタクル付光電
子装置と光コネクタプラグとを示す断面図、第２図は同
じく光コネクタプラグを装着したレセプタクル付光電子
装置を示す断面図、第３図は同じくレセプタクルのスリ
ーブを示す断面図、第４図は同じく左側面図、第５図は
同じくスリーブを示す斜視図である。

本発明の特徴について説明する前に、本発明が適用さ
れた光結合体付光電子装置の要部について説明する。

レセプタクル付光電子装置１は、第１図に示されるよ
うに、光電子装置２と、図示しない光コネクタが取り付
けられるレセプタクル３とを有している。前記光電子装
置２は前記レセプタクル３のレセプタクル本体４の底に
溶接で固定された筒体５に、光電子装置２のパッケージ
６部分が溶接されることによって固定されている。この
光電子装置２は、パッケージ６の底から外部端子となる
リード７を突出させ、パッケージ６の内部に光素子を有
する構造となっていて、パッケージ６の天井部分の図示
しない透明なガラス板やレンズを気密的に嵌め込んだ透
明窓を介して外部との間に光の授受を行うようになって
いる。光素子としては、発光素子としてのレーザダイオ
ードや発光ダイオードあるいは受光素子がある。この実
施例では、パッケージ６内にはレーザダイオード素子が
内蔵されているものとする。

前記レセプタクル３は前記レセプタクル本体４と、こ
のレセプタクル本体４に螺合されるレセプタクルハウジ
ング８と、前記レセプタクルハウジング８のレセプタク
ル本体４に対する螺合によって固定される円管状のスリ
ーブ９と反射防止のための透明体（透明ガラス体）19と
からなっている。前記レセプタクル本体４は底のある円
筒体構造となっていて、底の円板部分は停止部10となる
とともに、筒状部11の外周面には雄ネジ12が設けられて
いる。また、前記レセプタクル本体４の停止部10の中央
部は前記光電子装置２の光軸の延長線上に対応するよう
になっている。そして、この停止部10の中央部には光の
授受を行うための光透過孔13が設けられている。さら
に、停止部10とスリーブ９との間に、光コネクタプラグ
に保持された光ファイバよりの反射を防ぐために透明ガ
ラス体19が設けられている。

前記レセプタクルハウジング８は、その内端内周面に
雌ネジ14が設けられていて、前記雄ネジ12に螺合される
ようになっている。また、このレセプタクルハウジング
８の中央部分の内周面には、内周面に沿って所定の高さ
を有する突条からなる固定部15が設けられている。この
固定部15は、前記レセプタクルハウジング８をレセプタ
クル本体４に螺合する際の締め付け時、前記スリーブ９
の外周に設けられた鍔16を前記レセプタクル本体４の筒
状部11に押し付ける。また、レセプタクルハウジング８
の外端外周面には、図示しない光コネクタを螺合するた
めの雄ネジ17が設けられている。

前記スリーブ９は、第３図および第４図に示されるよ
うに筒体からなるとともに、内端側に寄った外周には、
前述のように鍔16が設けられている。また、この鍔16よ
りも内端側の筒状部分は、前記レセプタクル本体４の筒
状部11の内周部分に挿入されるとともに、筒状部11の外
端側の筒状部分はレセプタクルハウジング８の固定部15
の内周部分に挿入されるようになっている。そして、こ
のスリーブ９は、第１図に示されるように、前記レセプ
タクル本体４の筒状部11に内端部分が挿入され、かつレ
セプタクル本体４に対するレセプタクルハウジング８の
螺合操作によって、前述のように鍔16が筒状部11の端面
と固定部15との間に挟持されることによって固定され
る。

一方、固定されたスリーブ９には、第２図に示される
ように、プラグ（光コネクタプラグ）20が挿入され、図
示しない光コネクタをレセプタクルハウジング８に螺合
することによって固定される。前記プラグ20はその中心
に沿って光ファイバ21を挿入保持した構造となる軸体と
なっている。

ところで、前記スリーブ９の内径寸法やプラグ20の外
形寸法にバラツキがあっても、スリーブ９は常にプラグ
20が光軸18に垂直な方向に動かないようにプラグ20を固
定できる構造となっている。すなわち、前記スリーブ９
は、第３図および第４図に示されるように、金属管から
なるとともに、外周の一部には周方向全域に延在する突
条の鍔16が設けられている。そして、この鍔16の内端
側、すなわち、第３図における左端側は、先端に向かう
につれて外径が徐々に細くなるテーパ構造となるととも
に、その先端から軸方向に沿ってスリット22が設けられ
ている。このスリット22は第４図に示されるように、60
度間隔毎に設けられている。そして、これらスリット22
によって区画された部分は係止部23を構成している。ま
た、このスリーブ９の前記鍔16の外端側、すなわち、第
３図における右端側は内径Ｄおよび外径がどの部分も一
定となっている。そして、この内径Ｄは、第１図に示さ
れるように、プラグ20の外径ｄよりも大きくなってい
る。これに対して、前記係止部23の先端部分の内径D
₂は、前記プラグ20の外径ｄと同一または小さくなって
いる。

したがって、第２図に示されるように、レセプタクル
本体４とレセプタクルハウジング８に固定されたスリー
ブ９内にプラグ20を挿入した場合、プラグ20はスリーブ
９の係止部23に隙間を発生させることなく保持される。
すなわち、プラグ20の外径とスリーブ９の係止部23の内
径が同一の場合は、両者の嵌合部において隙間は零とな
る。また、プラグ20とスリーブ９の係止部23の加工寸法
のハメアイにおいて、係止部23の内径D₂が最大で、プラ
グ20の外径ｄが最小のとき両者の寸法が同一とした場
合、その他の両者の組合せでは、常にD₂＜ｄなる関係と
なる。したがって、このような場合には、前記係止部23
が金属故に弾力的に作用してプラグ20を締め付け保持す
るようになる。前記プラグ20のスリーブ９、より正確に
は係止部23に対して挿脱を繰り返しても、常にプラグ20
が光軸18に垂直な方向に動かなくなり確実に固定され
る。

さらに、これが本発明の特徴の一つであるが、第５図
にも示すように、前記スリーブ９にスリット22を設ける
ことによって形成された係止部23において、その先端面
24は、一つおきのものは光軸方向に0.1mm程度と若干短
く削り込まれて引込み面25となる。したがって、突出し
た先端面24を有する係止部23は固定用片26となり、引込
み面25を有する係止部23は締付用片27となる。この前記
スリーブ９の係止部23側に透明ガラス体19を組み込む。
すると透明ガラス体19は、固定用片26の先端面24に押さ
れ、レセプタクル本体４の停止部10との間に挟まれて固
定される。前記透明ガラス体19は、前記プラグ20の光フ
ァイバ端面からの反射を防ぐとともに、反射光が光電子
装置２の半導体レーザチップの出射面に入り込まないよ
うに作用する。

このようなレセプタクル付光電子装置１は、以下の手
順で組み立てられる。すなわち、前記レセプタクル本体
４に固定されない状態の筒体５に、光電子装置２が挿入
されかつ溶接によって固定される。一方、前記レセプタ
クル本体４にスリーブ９の内端側が挿入され、その後レ
セプタクル本体４にレセプタクルハウジング８が螺合さ
れる。これにより、スリーブ９はレセプタクル本体４お
よびレセプタクルハウジング８に固定される。この際、
引込み面25を有する一本おきの係止部23、換言するなら
ば締付用片27は透明ガラス体19には当接せず自由端状態
を維持するが、固定用片26の突出した先端面24は透明ガ
ラス体19に当接して透明ガラス体19を固定することにな
る。

つぎに、プラグ20が前記スリーブ９内に挿入される。
プラグ20の先端は、前記透明ガラス体19に当接して停止
する。プラグ20はスリーブ９の係止部23の幾本かである
締付用片27が光軸18方向に弾力的に作用する結果、動く
ことなく保持される。そこで、図示しない光コネクタを
レセプタクルハウジング８に螺合して固定することによ
って、プラグ20は抜けることなくレセプタクル３に固定
される。

つぎに、前記光電子装置２が取り付けられた筒体５の
先端が、レセプタクル本体４の外側の平坦面に突き合わ
されて溶接にてレセプタクル本体４に固定される。この
固定に先立って、前記光電子装置２には所定の電圧が印
加される。この結果、前記光電子装置２はそのパッケー
ジ６の天井部分の図示しない透明窓からレーザ光を発光
する。そこで、このレーザ光をプラグ20に保持された光
ファイバ21内に取り込み、かつ光ファイバ21の後端から
発光されるレーザ光出力（ファイバ光出力）を検出し、
最もファイバ光出力が最大となる位置に光電子装置２を
移動制御する。最もファイバ光出力が大きくなった位置
で前記筒体５をレセプタクル本体４に溶接する。この最
初の光電子装置23、厳密には内蔵されている光素子、す
なわちレーザダイオードとプラグ20との相対的な位置設
定によって、その後光コネクタを緩めてプラグ20を抜き
再度装着した場合であっても、前述のようにスリーブ９
の係止部23がプラグ20の内側部分を弾力的に締め付けて
固定する結果、固定部分には隙間は発生せず、プラグ20
は光軸に垂直となる方向には動かなくなる。また、この
光結合体付光電子装置は、常時同じ状態でのプラグ20の
保持が行えるため、常に最初の設定通りのプラグ20の固
定が可能となり、光結合状態が変動しない。したがっ
て、光結合体付光電子装置のファイバ光出力は常に高く
設定されることとなる。さらに、前記透明ガラス体によ
り、プラグ20の光ファイバ端面からの反射を防止するこ
とができる。

このような実施例によれば、つぎのような効果が得ら
れる。

（１）本発明のレセプタクル付光電子装置にあっては、
レセプタクルのスリーブに挿入された光コネクタのプラ
グは、スリーブの一部の係止部が弾力的にプラグを締め
つけるように作用する結果、プラグは挿脱を繰り返して
も常に光軸に垂直となる方向に動くことなく保持される
という効果が得られる。

（２）上記（１）により、本発明の光結合体付光電子装
置にあっては、前記プラグに保持された光ファイバはプ
ラグの中心に位置する結果、前記スリーブに挿入された
プラグと光電子装置を高い光結合状態に設定して固定し
た場合は、その後プラグの挿脱が繰り返されても、スリ
ーブは光電子装置との間で最初の設定通りの高い光結合
状態を得ることができるという効果が得られる。

（３）本発明のレセプタクル付光電子装置にあっては、
スリーブの係止部の一部を光軸方向に若干短くすること
によって光コネクタのプラグを保持するとともに、先端
が突出した一部の係止部でレセプタクル本体内に取り付
けられた透明ガラス体を固定できるという効果が得られ
る。

（４）上記（３）により、前記プラグに保持された光フ
ァイバは、前記プラグを挿入することによって、透明ガ
ラス体に密着する結果、透明ガラス体と光ファイバとの
界面部分は屈折率段差が小さく、光ファイバ端面でのレ
ーザ光の反射を防ぐことができるという効果が得られ
る。

（５）上記（４）により、本発明の光結合体付光電子装
置は、プラグの挿脱が繰り返されても常に高い光結合状
態を得ることができ、また反射防止の透明ガラス体を内
蔵することにより信頼度の高いものとなるという効果が
得られる。

（６）本発明の光結合体付光電子装置は、プラグが挿入
されるスリーブは内端部が徐々に狭まる構造となり、プ
ラグは単に挿入するだけでスリーブに弾力的に保持され
る構造となることから、プラグの脱着が容易となり作業
性が高くなるという効果が得られる。

（７）本発明の光結合体付光電子装置は、プラグが挿入
されるスリーブは内端部が徐々に狭まる構造となり、プ
ラグは単に挿入するだけでスリーブに弾力的に保持され
る構造となることから、その製造コストも安価となると
いう効果が得られる。

（８）上記（１）〜（５）により、本発明によれば、光
結合の信頼度の高いレセプタクル付光電子装置を安価に
提供することができるという相乗効果が得られる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。

本発明の光結合体付光電子装置にあっては、光結合体
としてのレセプタクルと光コネクタとにあって、レセプ
タクルのスリーブの内端部分は細く狭まりかつ複数のス
リットによって区画されて弾力的に作用する係止部を構
成している。また、これら係止部の数本は長く数本は短
くなっている。したがって、このスリーブ内に前記光コ
ネクタのプラグが挿入された場合、前記係止部のうち短
い締付用片は前記プラグを弾力的に締め付けるため、プ
ラグは光軸に垂直となる方向に動かなくなる。したがっ
て、光ファイバを案内するプラグとレセプタクル側に取
り付けられた光素子との光結合が設定された後は、光コ
ネクタを緩めあるいは締め付けてプラグの脱着を行なっ
ても、常に遊びのない状態でプラグが固定されるため、
光素子とプラグに保持された光ファイバとの光結合状態
は常に最初の設定状態を維持でき、高精度な光結合が行
なえる。さらに、この光結合体付光電子装置ではレセプ
タクル本体内に透明ガラス体を入れ、この透明ガラス体
を前記係止部の内長い固定用片で固定する構造となって
いることから、光ファイバ端面での反射を防止すること
ができ、レーザ発振が安定する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるレセプタクル付光電子
装置と光コネクタプラグとを示す断面図、 第２図は同じく光コネクタプラグを装着したレセプタク
ル付光電子装置を示す断面図、 第３図は同じくレセプタクルのスリーブを示す断面図、 第４図は同じく左側面図、 第５図は同じくスリーブを示す斜視図である。 １…レセプタクル付光電子装置、２…光電子装置、３…
レセプタクル、４…レセプタクル本体、５…筒体、６…
パッケージ、７…リード、８…レセプタクルハウジン
グ、９…スリーブ、10…停止部、11…筒状部、12…雄ネ
ジ、13…光透過孔、14…雌ネジ、15…固定部、16…鍔、
17…雄ネジ、18…光軸、19…透明ガラス体、20…プラ
グ、21…光ファイバ、22…スリット、23…係止部、24…
先端面、25…引込み面、26…固定用片、27…締付用片。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 正一 長野県小諸市大字柏木字東大道下190番 地 株式会社日立製作所高崎工場小諸分 工場内 (72)発明者 嶋岡 誠 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (56)参考文献 特開 平２−143207（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−109313（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02B 6/42

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光伝送媒体となる光学部品を保持したプラ
   グと、このプラグが挿入される管状のスリーブと、この
   スリーブが挿入される停止部を有するレセプタクル本体
   とを有し、かつ前記スリーブはその内端部が先端に向か
   うにつれて徐々に外径が小さくなるとともに、内端部に
   は軸方向に沿って延在する複数のスリットによって区画
   されて前記プラグに対して弾力的に接触する係止部を構
   成する光結合体付光電子装置であって、前記スリーブの
   内端と前記停止部の間に透明体が配設されるとともに、
   前記係止部は長く突出する固定用片と短い締付用片とか
   らなり、前記固定用片は停止部との間で透明体を締付固
   定し、短い前記締付用片は前記プラグに対して弾力的に
   接触するように構成されていることを特徴とする光結合
   体付光電子装置。