JP3904991B2 - 光レセプタクル及びそれを用いた光モジュール - Google Patents
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Description
【発明の属する技術】
本発明は、光レセプタクルとこれを用いた光モジュールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
光信号を電気信号に変換するための光モジュールは、半導体レーザーやフォトダイオード等の光素子をケース内に収納し、光ファイバを通じて光信号を導入又は導出するような構造となっている。
【0003】
上記光モジュールのうち光コネクタを接続するようにしたレセプタクル型の光モジュールは、図5に示すように光レセプタクル28の一端に光素子29を備えるとともに、他端に光コネクタ34を着脱自在に接続するものである。
【0004】
上記光レセプタクル28は、ジルコニアからなるフェルール21aと、フェルール21aの内径に石英ガラスからなる光ファイバ21bを挿入固定して得られたファイバスタブ23の後端部をホルダ27に圧入、または接着などで固定し、先端部をスリーブ25の内径に挿入するとともに、ホルダ27とスリーブケース26を圧入、または接着、もしくは溶接等で固定することによって構成されている。
【0005】
さらに上述の光レセプタクル28を用いて光モジュール32を構成する場合は、光レセプタクル28のファイバスタブ23を備えた後端面側に、光素子29とレンズ30を備えたケース31を溶接により接合し、光レセプタクル28のもう一方の端面側よりスリーブ25内にプラグフェルール33aを挿入し、光ファイバ21bの端面と光ファイバ33bの端面とを当接させ、光信号のやりとりを行うことができる。
【0006】
フェルール21a、33aの外径はφ1〜3mm程度で、外径公差は±1μm以下で、その内径に備えられた光ファイバ21b、33bの外径は125μm程度で、外径公差は±1μm程度で中心には光信号が伝搬する直径10μm程度のコアがあり、該光ファイバ21b及び33bのコア同士を損失の少ない接続とするため、それぞれの部品は高精度に加工されており、スリーブ25によってファイバスタブ23及びプラグフェルール33aを安定且つ高精度に保持されている。
【0007】
さらに、上記ファイバスタブ23の端面23aとプラグフェルール33aの端面は、当接時の接続損失を減らすために曲率半径5〜30mm程度の曲面に鏡面研磨されており、ファイバスタブ23の反対側の後端傾斜部23bは、LD等の光素子29から出射された光が光ファイバ21bの先端部で反射して光素子に戻る反射光を防止するため、4〜10°程度の傾斜面に鏡面研磨されている。
【0008】
また、ホルダ27には、後端傾斜部23bの方向を示すホルダ方向表示部27a(溝、又は、切り欠き)が設けられている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図5に示すようにファイバスタブ23の後端部をホルダ27に圧入、または接着などで固定する場合、ホルダ方向表示部27aと後端傾斜部23bの方向を顕微鏡等で拡大し、ファイバスタブ23を、ホルダ方向表示部27aと後端傾斜部23bが一定の位置関係になるよう回転させてあわせる。この状態のまま、プレス機にセットして圧入、または、接着剤にて接着固定する為、方向を一定の位置関係で固定することが容易ではなく、作業の時間は膨大であった。
【0010】
また、ファイバスタブ23を一定の位置関係で固定できなかった場合、光レセプタクルは再生不能となり、大きな金額的損失が生じる問題があった。
【0011】
さらに、後端傾斜部23bとレーザーの偏波方向を一定の位置関係になるよう調心させ、光レセプタクルと光素子を収容したケースを溶接、又は、圧入、又は、接着固定するが、方向を一定の位置関係になるよう調心することが容易ではなく、作業時間が膨大であった。
【0012】
またさらに、ケースを一定の位置関係で固定できなかった場合、光モジュールは再生不能となり、大きな金額的損失が生じる問題があった。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の光レセプタクルは、フェルールの貫通孔に光ファイバを挿入固定し、後端面に後端傾斜部を備えてファイバスタブを構成し、該ファイバスタブの先端部をスリーブケース内に収納されているスリーブの内孔に挿入するとともに、その後端部をホルダの内孔に固定して該ホルダとスリーブケースを固定した光レセプタクルにおいて、上記ファイバスタブの後端部を上記ホルダの内孔に固定する位置決め部材を備え、上記フェルールは、その外面に前記の後端傾斜部の傾斜方向を示す溝からなるフェルール方向表示部を有し、上記ホルダは、その外面から内孔まで貫通する溝を有するとともに、その外周に該ホルダの溝と一定の位置関係を有するホルダ方向表示部を有し、上記位置決め部材は、上記ホルダの溝および上記フェルール方向表示部に嵌合することを特徴とする。また、本発明の第2の光レセプタクルは、フェルールの貫通孔に光ファイバを挿入固定し、後端面に後端傾斜部を備えてファイバスタブを構成し、該ファイバスタブの先端部をスリーブケース内に収納されているスリーブの内孔に挿入するとともに、その後端部をホルダの内孔に固定して該ホルダとスリーブケースを固定した光レセプタクルにおいて、上記ファイバスタブの後端部を上記ホルダの内孔に固定する位置決めピンを備え、上記フェルールは、その外面に前記の後端傾斜部の傾斜方向を示す溝からなるフェルール方向表示部を有し、上記ホルダは、該ホルダを貫通する孔を有するとともに、その外周に該ホルダの孔と一定の位置関係を有するホルダ方向表示部を有し、上記位置決めピンは、上記ホルダの孔および上記フェルール方向表示部に嵌合することを特徴とする。
【0014】
また、本発明の光モジュールは、上記光レセプタクルの後端側に光素子を収容したケースを取り付けた光モジュールにおいて、上記光レセプタクルには、後端傾斜部と一定の位置関係を有するホルダ方向表示部を形成し、上記ケースには、レーザー偏波方向と一定の位置関係を有するケース方向表示部を形成し、該ケース方向表示部が該ホルダ方向表示部と嵌合されることにより、後端傾斜部とレーザー偏波方向が一定の位置関係となることを特徴とするものである。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。
【0016】
図1は、本発明の光レセプタクルの一実施形態を示す側面図及び正面図であり、
フェルール3aの貫通孔1に光ファイバ2を挿入固定してなるファイバスタブ3の後端部にフェルール方向表示部3cを設け、ホルダ7の内孔に、フェルール方向表示部3cと嵌合する突起部7bを設け、フェルール方向表示部3cに接着剤を塗布し、ホルダ7と固定する。
【0017】
上記フェルール方向表示部3cによってファイバスタブ3の後端傾斜部3bとフェルール方向表示部3cが一定の位置関係を有し、ホルダ7の突起部7bとホルダ方向表示部7aが一定の位置関係を有することにより、ファイバスタブ3の後端傾斜部3bとホルダ方向表示部7aが一定の位置関係を持つ構造である。
【0018】
例えば、図1に示すようにファイバスタブ3における後端部の外周に切り欠き3cを設け、ホルダ7の内孔には該切り欠き3cが嵌合する突起部7bを設ける。上記切り欠き3cに接着剤を塗布し、ホルダ7の突起部7bと固定する。ここで、切り欠き3cが後端傾斜部3bの傾斜方向を示すと同時に、上記ホルダ7の突起部7bの位置をホルダ方向表示部7aが示すため、ファイバスタブ3の後端傾斜部3bの傾斜方向をホルダ方向表示部7aが示す仕組みである。
【0019】
ここで、上記フェルール3aの貫通孔に光ファイバ2を挿入固定してなるファイバスタブ3の加工方法を図2に基いて説明する。
【0020】
先ず図2(a)のようにV字に加工された溝を有する研磨治具35に押さえ部材36をねじ止めで固定することによって押さえ部材36との間にファイバスタブ3を設置する。研磨治具35のV字状の溝は角度が4〜10°程度に傾斜されていることにより、ファイバスタブ3も4〜10°程度に傾斜固定され、ファイバスタブ3の後端を研磨フィルムにて研磨することにより、4〜10°程度の傾斜面に鏡面研磨された後端傾斜部3bを得ることができる。
【0021】
また、図2(b)に示すように、上記研磨治具35にファイバスタブ3を押さえ部材36にて固定する際、ファイバスタブ3のフェルール方向表示部3cに、押さえ部材36のフェルール方向表示部3cと嵌合する突起部36aを合わせて固定し、ファイバスタブ3を4〜10°程度の傾斜面に鏡面研磨することにより、フェルール方向表示部3cと後端傾斜部3bが一定の位置関係を有することができる。
【0022】
次いで、本発明の他の実施形態を図3に基いて説明する。
【0023】
図3(a)は、ファイバスタブ3の後方にフェルール方向表示部3cを設け、ホルダ7の外径に突起部7bとして内孔まで貫通するホルダ溝7cを設ける。該ホルダ溝7cに、位置決め部材37を嵌合し、さらに、フェルール方向表示部3cと嵌合することによって、ファイバスタブ3とホルダ7を固定する。ファイバスタブ3の後端傾斜部3bとフェルール方向表示部3cが一定の位置関係を有し、ホルダ7のホルダ溝7cとホルダ方向表示部7aが一定の位置関係を有することにより、ファイバスタブ3の後端傾斜部3bとホルダ方向表示部7aが一定の位置関係を持つ構造である。
【0024】
また、図3(b)は、ファイバスタブ3の後方にフェルール方向表示部3cを設け、ホルダ7の外周に、内孔を通すホルダ孔7dを設ける。ホルダ孔7dに、位置決めピン38を嵌合し、さらに、フェルール方向表示部3cと嵌合することにより、ファイバスタブ3とホルダ7を固定する。ファイバスタブ3の後端傾斜部3bとフェルール方向表示部3cが一定の位置関係を有し、ホルダ7のホルダ溝7dとホルダ方向表示部7aが一定の位置関係を有することにより、ファイバスタブ3の後端傾斜部3bとホルダ方向表示部7aが一定の位置関係を持つ構造である。
【0025】
なお、上記図3(a)、(b)は、図1に比べ、ファイバスタブ3を、別部材(位置決め部材37、又は、位置決めピン38)を用いてホルダ7と固定する形状が特徴である。実施形態としては、加工が容易である図1の形状が望ましい。
【0026】
上記ファイバスタブ3の先端部は、スリーブ5の内孔に挿入されており、該スリーブ5はジルコニア、アルミナ、銅等の材料からなっている。主には耐摩耗性を考慮して、ジルコニアなどのセラミックス材料からなることが多い。
【0027】
また、上記スリーブ5を備えたスリーブケース6は耐摩耗性、溶接性を配慮する必要がないため、ステンレス、銅、鉄、ニッケル、プラスチックス、ジルコニア、アルミナなどの幅広い材料が用いられる。主には切削性が良く、低価格である銅を用いることが多い。
【0028】
さらに、ファイバスタブ3の後端部が挿入されるホルダ7は、光モジュールとしてケースと溶接することが多いため、ステンレス、銅、鉄、ニッケルなどの溶接が可能な材料からなっている。主には耐腐食性と溶接性を考慮して、ステンレスが用いられる。
【0029】
またさらに、スリーブ5の内孔の表面粗さは挿入性を考慮して、算術平均粗さ(Ra)で0.2μm以下が望ましく、ファイバスタブ3の外径とスリーブ5の内径公差は低い接続損失を得るため、±1μm以下が望ましく、スリーブ5の内径寸法はファイバスタブ3を確実に保持するために、9.8N以下の圧入になるよう設計することが望ましい。
【0030】
次に、図1に示す本発明の光レセプタクル8を用いてなる光モジュールについて図4に基いて説明する。
【0031】
本発明の光モジュールは、図4に示すように光レセプタクル8におけるファイバスタブ3を備えた後端面側に、光素子9とレンズ10を備えたケース11を、接合部4で溶接により接合してなり、上記ケース11に上記光レセプタクル8におけるホルダ方向表示部7aと嵌合する突起部11aを設けることが重要である。
【0032】
上記ファイバスタブ3の後端傾斜部3bには、レーザー光源への反射戻り光を防止するため、光アイソレータ15を貼り付けることが好ましい。
【0033】
上記光アイソレータ15は、2枚の偏光子17a、17bの間に配置されたファラデー回転子16と該ファラデー回転子16に磁界を印加するマグネット18から構成され、入射した光が透過する方向(順方向)では光素子9から出射される光はレンズ10によって平行光となり、偏光子17bに入射する。偏光子17bを通過後は直線偏光となり、ファラデー回転子16で45°偏光面を回転し、偏光子17aを通過する。また、入射した光が透過しない方向(逆方向)では、偏光子17aを通過した光はファラデー回転子16で45°回転する。しかし、ファラデー回転子16の非相反性により光は偏光子17bの透過偏光面と直交する偏光面となるため、偏光子17bで光は減衰し、光素子9に戻らない。これにより一方向からの光は通過させ、逆方向の光の通過を阻止する機能を果たす。
【0034】
ここで、入射したレーザーが光アイソレータ15を一番透過するように、光レセプタクル8を光素子9とレンズ10を備えたケース11と調心させるが、ファイバスタブ3の後端傾斜部3bと一定の位置関係を有するホルダ方向表示部7bを、レーザー偏波方向と一定の位置関係を有するケース方向表示部11aと嵌合させることにより、後端傾斜部3bとレーザー偏波方向が一定の位置関係を持つこととなる。光レセプタクル8の他方の端面部よりスリーブ5内にプラグフェルール13aを備えた光コネクタ14を脱着自在に挿入し、ファイバスタブ3の端面と光ファイバ13bの端面とを当接させ、光信号のやりとりを行うことができる。
【0035】
また、ケース11はホルダ7と溶接することが多いため、ステンレス、銅、鉄、ニッケルなどの溶接が可能な材料からなっている。主には耐腐食性と溶接性を考慮して、ステンレスが用いられる。
【0036】
このように、ファイバスタブ3、ホルダ7、ケース11にそれぞれ方向表示部を設けることによって、光レセプタクル8の状態、光モジュール12の状態においてもフェルール3aの後端傾斜部3bの傾斜方向を容易に認識することができる。
【0037】
なお、本発明の光レセプタクル8及び光モジュール12は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変更は可能である。
【0038】
【実施例】
ここで、図1に示す本発明の光レセプタクルを作製した。
【0039】
図1に示すように、ジルコニアセラミックスからなるフェルール3aに後端傾斜部3bと一定の位置関係を有するフェルール方向表示部3cを形成し、上記ホルダ7には、該ホルダ7の内孔に、フェルール方向表示部3cが嵌合される突起部7bを設け、該突起部7bと一定の位置関係を有するホルダ方向表示部7cを形成することにより、後端傾斜部3bとホルダ方向表示部7cが一定の位置関係となるよう構成されている。
【0040】
ファイバスタブ3の先端面は、当接時の接続損失を減らすために曲率半径20mm程度の曲面とし、後端面3bは8°の傾斜面にそれぞれ鏡面研磨されている。
【0041】
また、スリーブ5はジルコニアセラミックス、ホルダ7はステンレス、スリーブケース6は銅でそれぞれ形成した。
【0042】
一方、比較例として、図4に示すように、上記と同じ寸法で、ファイバスタブ23の後端部をホルダ27に圧入する際、ホルダ方向表示部27aと後端傾斜部23bの方向を顕微鏡等で拡大し、ファイバスタブ23をホルダ方向表示部27aと後端傾斜部23bが一定の位置関係になるよう回転させてあわせる。この状態のままプレス機にセットして圧入して組立を行う。
【0043】
さらに、上記ファイバスタブ23の端面23aは、当接時の接続損失を減らすために曲率半径20mm程度の曲面に鏡面研磨されており、ファイバスタブ23の反対側の端面23bは8°の傾斜面に鏡面研磨されている。
【0044】
それぞれの光レセプタクルを用いて光モジュールを各10個作製した時のファイバスタブの後端傾斜部とホルダ方向表示部の位置関係を比較した。
【0045】
その結果を表1に示す。
【0046】
【表1】
【0047】
その結果、後端傾斜部とホルダ方向表示部の位置関係は、本発明と比較例の平均値で比較して、本発明では2.26°、比較例は6.17°と大きく違い、本発明の方向表示部を備えた場合、後端傾斜部とホルダ方向表示部の位置関係をより高精度に位置合せできることが判った。
【0048】
【発明の効果】
本発明の第1の光レセプタクルによれば、フェルールの貫通孔に光ファイバを挿入固定し、後端面に後端傾斜部を備えてファイバスタブを構成し、該ファイバスタブの先端部をスリーブケース内に収納されているスリーブの内孔に挿入するとともに、その後端部をホルダの内孔に固定して該ホルダとスリーブケースを固定した光レセプタクルにおいて、上記ファイバスタブの後端部を上記ホルダの内孔に固定する位置決め部材を備え、上記フェルールは、その外面に前記の後端傾斜部の傾斜方向を示す溝からなるフェルール方向表示部を有し、上記ホルダは、その外面から内孔まで貫通する溝を有するとともに、その外周に該ホルダの溝と一定の位置関係を有するホルダ方向表示部を有し、上記位置決め部材は、上記ホルダの溝および上記フェルール方向表示部に嵌合することによって、フェルールの後端傾斜部とホルダ方向表示部が一定の位置関係とすることにより、容易に、また、短時間で、後端傾斜部とホルダ方向表示部を一定の位置関係とすることができる。また、本発明の第2の光レセプタクルによれば、フェルールの貫通孔に光ファイバを挿入固定し、後端面に後端傾斜部を備えてファイバスタブを構成し、該ファイバスタブの先端部をスリーブケース内に収納されているスリーブの内孔に挿入するとともに、その後端部をホルダの内孔に固定して該ホルダとスリーブケースを固定した光レセプタクルにおいて、上記ファイバスタブの後端部を上記ホルダの内孔に固定する位置決めピンを備え、上記フェルールは、その外面に前記の後端傾斜部の傾斜方向を示す溝からなるフェルール方向表示部を有し、上記ホルダは、該ホルダを貫通する孔を有するとともに、その外周に該ホルダの孔と一定の位置関係を有するホルダ方向表示部を有し、上記位置決めピンは、上記ホルダの孔および上記フェルール方向表示部に嵌合することによって、フェルールの後端傾斜部とホルダ方向表示部が一定の位置関係とすることにより、容易に、また、短時間で、後端傾斜部とホルダ方向表示部を一定の位置関係とすることができる。
【0049】
また、上記の光レセプタクルに光素子を収納したケースを取り付け、光モジュールとしたことで、高品質の光モジュールを実現する。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の光レセプタクルの一実施形態を示す側面図、(b)は正面図である。
【図2】(a)は本発明の光レセプタクルにおけるファイバスタブの後端傾斜部を研磨する研磨治具を示す正面図、(b)は研磨治具の一部を拡大した断面図である。
【図3】(a)、(b)は本発明の光レセプタクルのフェルール方向表示部とホルダ方向表示部の加工方法を示す側面である。
【図4】本発明の光モジュールを示す断面図である。
【図5】従来の光モジュールを示す断面図である。
【符号の説明】
1:貫通孔
2:光ファイバ
3:ファイバスタブ
3a:フェルール
3b:後端傾斜部
3c:フェルール方向表示部
4:接合部
5:スリーブ
6:スリーブケース
7:ホルダ
7a:ホルダ方向表示部
7b:突起部
7c:ホルダ溝
7d:ホルダ孔
8:光レセプタクル
9:光素子
10:レンズ
11:ケース
11a:ケース方向表示部
12:光モジュール
13a:プラグフェルール
13b:光ファイバ
14:光コネクタ
15:光アイソレータ
16:ファラデー回転子
17a:偏光子
17b:偏光子
18:マグネット
21a:フェルール
21b:光ファイバ
23:ファイバスタブ
23b:後端傾斜部
35:研磨治具
36:押さえ部材
36a:突起部
Claims (3)
- フェルールの貫通孔に光ファイバを挿入固定し、後端面に後端傾斜部を備えてファイバスタブを構成し、該ファイバスタブの先端部をスリーブケース内に収納されているスリーブの内孔に挿入するとともに、その後端部をホルダの内孔に固定して該ホルダとスリーブケースを固定した光レセプタクルにおいて、
上記ファイバスタブの後端部を上記ホルダの内孔に固定する位置決め部材を備え、
上記フェルールは、その外面に前記後端傾斜部の傾斜方向を示す溝からなるフェルール方向表示部を有し、
上記ホルダは、その外面から内孔まで貫通する溝を有するとともに、その外周に該ホルダの溝と一定の位置関係を有するホルダ方向表示部を有し、
上記位置決め部材は、上記ホルダの溝および上記フェルール方向表示部に嵌合することを特徴とする光レセプタクル。 - フェルールの貫通孔に光ファイバを挿入固定し、後端面に後端傾斜部を備えてファイバスタブを構成し、該ファイバスタブの先端部をスリーブケース内に収納されているスリーブの内孔に挿入するとともに、その後端部をホルダの内孔に固定して該ホルダとスリーブケースを固定した光レセプタクルにおいて、
上記ファイバスタブの後端部を上記ホルダの内孔に固定する位置決めピンを備え、
上記フェルールは、その外面に前記後端傾斜部の傾斜方向を示す溝からなるフェルール方向表示部を有し、
上記ホルダは、該ホルダを貫通する孔を有するとともに、その外周に該ホルダの孔と一定の位置関係を有するホルダ方向表示部を有し、
上記位置決めピンは、上記ホルダの孔および上記フェルール方向表示部に嵌合することを特徴とする光レセプタクル。 - 請求項1又は2に記載の光レセプタクルの後端側に光素子を収容したケースを取り付け、該ケースに上記光レセプタクルにおける上記ホルダ方向表示部と嵌合する突起部を設けたことを特徴とする光モジュール。
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