JP4556859B2 - Optical receptacle - Google Patents
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Description
本発明は、光ファイバーと光半導体を光学的に接続するコネクタ機構に係り、特に軸方向の長さが短い小型光モジュール等に好適な、装着したプラグフェルールに強い横荷重がいかなる方向で作用した場合でも伝達する光パワーの変動が少ない光レセプタクルに関する発明である。
The present invention relates to a connector mechanism for optically connecting an optical fiber and an optical semiconductor, and particularly suitable for a small optical module having a short axial length, when a strong lateral load acts on the mounted plug ferrule in any direction. However, the present invention relates to an optical receptacle with little variation in the transmitted optical power.
従来の光レセプタクルは内蔵フェルール8と弾性スリーブ9とフェルール保持部材10とスリーブケース11から構成され、内蔵フェルールはフェルール保持部材に通常の使用条件では分離しない強度で保持され、自由に拡張変形する弾性スリーブがプラグフェルールの自由な挿抜が可能な程度の力で内蔵フェルールとプラグフェルールを把持して同軸に整列することで損失の少ない光接続を可能にしている。(例えば、特許文献1参照。)
このような場合、図6に示すようにプラグフェルール12を装着した状態でプラグフェルールに強い横荷重が作用すると弾性スリーブが拡張して、プラグフェルールが傾斜してプラグフェルールの側面がスリーブケースの間口に接点13で接触する。すると接点13が支点となってプラグフェルール先端は弾性スリーブ内円筒面に接点14−aで押し当てられる。内蔵フェルールは弾性スリーブ内円筒面に接点15−aと接点15−bで押し当てられる。光ファイバー同士の接続部近傍において内蔵フェルールとプラグフェルールは拡張した弾性スリーブ内円筒面のそれぞれ反対側に押し当てられることになるため光ファイバー間で軸ずれが生じて大きな光損失が生じてしまうという問題があった。
特に弾性スリーブがスリット入りの割スリーブの場合、接点14−a又は接点15−aが弾性スリーブのスリットに重なる方向でプラグフェルールに強い横荷重が作用すると、弾性スリーブはスリット部で一層拡張して光ファイバー間で軸がずれるため、より大きな光損失が生じてしまう問題があった。
プラグフェルールに強い横荷重が作用してもプラグフェルールが傾斜しにくくするためには弾性スリーブが内蔵フェルールとプラグフェルールをそれぞれ把持している軸方向の長さを長くすることが有効であるが、弾性スリーブが内蔵フェルール外円筒面を把持している軸方向長さL1を極力短く、例えば3.5mm以下にしたいという光レセプタクルの小型化の要請と相容れないという問題があった。
The conventional optical receptacle is composed of a built-
In such a case, as shown in FIG. 6, when a strong lateral load is applied to the plug ferrule with the plug ferrule 12 attached, the elastic sleeve expands, the plug ferrule is inclined, and the side surface of the plug ferrule is the opening of the sleeve case. Contact with the contact 13. Then, the contact point 13 serves as a fulcrum, and the tip of the plug ferrule is pressed against the cylindrical surface of the elastic sleeve by the contact point 14-a. The built-in ferrule is pressed against the cylindrical surface of the elastic sleeve by the contact 15-a and the contact 15-b. Since the built-in ferrule and plug ferrule are pressed against the opposite sides of the expanded cylindrical surface of the elastic sleeve in the vicinity of the connection portion between the optical fibers, there is a problem in that a large optical loss occurs due to an axial misalignment between the optical fibers. there were.
In particular, when the elastic sleeve is a split sleeve with a slit, if a strong lateral load is applied to the plug ferrule in a direction in which the contact 14-a or the contact 15-a overlaps the slit of the elastic sleeve, the elastic sleeve further expands at the slit portion. There was a problem that the optical loss occurred because the axes were shifted between the optical fibers.
To prevent the plug ferrule from tilting even when a strong lateral load is applied to the plug ferrule, it is effective to increase the axial length in which the elastic sleeve holds the built-in ferrule and the plug ferrule, There is a problem that the length L1 in the axial direction where the elastic sleeve grips the outer cylindrical surface of the built-in ferrule is as short as possible, for example, 3.5 mm or less, which is incompatible with the request for downsizing the optical receptacle.
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明の課題は、装着したプラグフェルールにいかなる方向で強い横荷重が作用した場合でも伝達する光パワーの変動が少ない小型の光レセプタクルを実現することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a compact optical receptacle with little variation in the optical power transmitted when a strong lateral load is applied to the attached plug ferrule in any direction. Is to realize.
上記目的を達成するために本発明によれば、プラグフェルール1が装着される光レセプタクルであって、中空円筒状でプラグフェルールの外径より小さい内孔を有し径方向に弾性変形しやすい弾性スリーブ2と、中空円筒状で弾性スリーブ2の外径より大きい内孔を有する精密スリーブ3と、光ファイバーが挿入保持され一端が前記プラグフェルール1と接触するための凸球面を有する内蔵フェルール4と、該内蔵フェルール4を保持するフェルール保持部材5と、前記弾性スリーブ2と前記精密スリーブ3を包含して前記プラグフェルール1を挿入するための開口6を有するスリーブケース7とを備え、前記内蔵フェルール4外円筒面の一部を前記弾性スリーブ2が把持しており、前記弾性スリーブ2が把持していない前記内蔵フェルール4外円筒面の一部と前記フェルール保持部材5の一部が圧入又は接着により固定されており、前記フェルール保持部材5と前記スリーブケース7が圧入又は接着により固定されており、前記精密スリーブ3は前記弾性スリーブ2の外周側に同軸状に隙間を設けて配置されており、かつ、前記精密スリーブ3外筒面と前記スリーブケース7内筒面にも隙間が設けられており、前記プラグフェルール1を装着した際の前記弾性スリーブ2外円筒面と前記精密スリーブ3内円筒面との間にも隙間が設けられており、かつ、前記プラグフェルール1を装着した際の前記精密スリーブ3外円筒面と前記スリーブケース7内円筒面の間にも隙間があり、装着した前記プラグフェルール1に横荷重が作用して前記弾性スリーブ2が前記精密スリーブ3に拡張制限される限界まで前記プラグフェルール1が傾斜した際にも、前記スリーブケース7の開口部の形状を前記プラグフェルール1外円筒面が前記スリーブケース7の開口6に接触しない構成としたことにより、内蔵フェルールの先端とプラグフェルールの先端が弾性スリーブ内円筒面の同一方向に押し当てられて軸が整列するため、その結果、光ファイバーのフィジカルコンタクト面における軸ずれを最小に抑えることを可能とした。
In order to achieve the above object, according to the present invention, an optical receptacle to which a
本発明によれば、装着したプラグフェルールに横荷重が作用しない場合は弾性スリーブの把持作用でプラグフェルールと内蔵フェルールを同軸に整列され光ファイバー同士の軸ずれは最小に抑えられている。
図2に示すようにプラグフェルール16に強い横荷重が作用しても精密スリーブの作用で弾性スリーブは一定以上拡張せず、その結果プラグフェルールは一定以上傾斜することはない。プラグフェルールが最大傾斜した状態でもプラグフェルール外円筒面がスリーブケース開口に接触しないようにスリーブケース開口部の形状を例えばコーン状に設けている。内蔵フェルールが弾性スリーブの内円筒面に接触する部分は接点18−aと接点18−b、プラグフェルールが弾性スリーブの内円筒面に接触する部分は接点17−aと接点17−bの位置関係で、内蔵フェルールの先端とプラグフェルールの先端が弾性スリーブ内円筒面の同一方向に押し当てられてフェルールの軸が整列するため光ファイバー同士の軸ずれを最小に抑えることが出来る。その結果プラグフェルールへの横荷重の有無や横荷重の方向によらず、常に伝達する光パワーの変動を最小とする効果がある。
According to the present invention, when a lateral load does not act on the attached plug ferrule, the plug ferrule and the built-in ferrule are aligned coaxially by the gripping action of the elastic sleeve, and the axial misalignment between the optical fibers is minimized.
As shown in FIG. 2, even if a strong lateral load is applied to the
本発明によれば、装着したプラグフェルールにいかなる方向で強い横荷重が作用した場合でも伝達する光パワーの変動が少ない小型の光レセプタクルを実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a small-sized optical receptacle in which fluctuation of optical power transmitted is small even when a strong lateral load acts on the attached plug ferrule in any direction.
本発明の実施例を図1に示す。 An embodiment of the present invention is shown in FIG.
弾性スリーブ2、精密スリーブ3、内蔵フェルール4、フェルール保持部材5、スリーブケース7から構成される。
The
弾性スリーブに適する材質は樹脂、金属、セラミック等があげられるが、本実施例ではすり割を有するジルコニアセラミック製のものを用いた。 Suitable materials for the elastic sleeve include resin, metal, ceramic, etc. In this embodiment, a material made of zirconia ceramic having a slit was used.
弾性スリーブ内径は、プラグフェルール外径より2μmから10μm小さいものが好ましい。 The inner diameter of the elastic sleeve is preferably 2 μm to 10 μm smaller than the outer diameter of the plug ferrule.
精密スリーブの材質は樹脂、金属、セラミック、ガラス等があげられるが、本実施例ではステンレス鋼を用いた。 The precision sleeve can be made of resin, metal, ceramic, glass, etc., but in this embodiment, stainless steel was used.
精密スリーブの内径は、弾性スリーブ外径より10μmから30μm大きいものが好ましい。
The precision sleeve preferably has an
内蔵フェルールに適する材質はセラミック、ガラス等があげられるが、本実施例ではジルコニアセラミックを用い、その中心にシングルモード光ファイバーを接着剤で固定し、一端を凸球面、もう一端を斜め平面に研磨して形成した。 Suitable materials for the built-in ferrule include ceramic and glass. In this example, zirconia ceramic is used, and a single mode optical fiber is fixed to the center with an adhesive, and one end is polished to a convex spherical surface and the other end is polished to an oblique plane. Formed.
フェルール保持部材に適する材質は樹脂、金属等があげられるが、本実施例ではステンレス鋼を用いた。 Examples of suitable materials for the ferrule holding member include resin and metal. In this embodiment, stainless steel is used.
スリーブケースに適する材質は樹脂、金属、セラミック、ガラス等があげられるが、本実施例ではステンレス鋼を用いた。 Suitable materials for the sleeve case include resin, metal, ceramic, glass and the like. In this embodiment, stainless steel was used.
精密スリーブの内径と、内蔵フェルールとプラグフェルールを挿入した弾性スリーブの外径の差を1μm乃至20μmとして隙間を設けるのが好ましい。 It is preferable to provide a gap so that the difference between the inner diameter of the precision sleeve and the outer diameter of the elastic sleeve into which the built-in ferrule and the plug ferrule are inserted is 1 μm to 20 μm.
スリーブケースの内径と精密スリーブの外径の差を0.1mm乃至0.2mmとして隙間を設けるのが好ましい。 It is preferable to provide a gap with the difference between the inner diameter of the sleeve case and the outer diameter of the precision sleeve being 0.1 mm to 0.2 mm.
弾性スリーブが内蔵フェルール外円筒面を把持している軸方向長さL1は3.5mm以下が好適であり、本実施例では弾性スリーブが内蔵フェルール外円筒面を把持している軸方向長さL1を2.5mmとした。 The axial length L1 at which the elastic sleeve holds the built-in ferrule outer cylindrical surface is preferably 3.5 mm or less, and in this embodiment, the axial length L1 at which the elastic sleeve holds the built-in ferrule outer cylindrical surface. Was 2.5 mm.
組立の手順として、第一にフェルール保持部材5と内蔵フェルールを抜き力980N以上の強度で圧入により一体化する。
第二に内蔵フェルールの凸球面側の端部を弾性スリーブの内孔に挿入し弾性スリーブが内蔵フェルールを抜き力2.5N程度になる力で把持した状態とする。
第三に弾性スリーブの外側に精密スリーブを被せて装着する。
第4にスリーブケースを精密スリーブの外側にかぶせた状態で、スリーブ保持部材とスリーブケースを抜き力980N以上の強度で圧入により一体化する。
As an assembling procedure, first, the ferrule holding member 5 and the built-in ferrule are integrated by press-fitting with a strength of 980 N or more.
Second, the end of the built-in ferrule on the convex spherical surface side is inserted into the inner hole of the elastic sleeve, and the elastic sleeve grips the built-in ferrule with a force of about 2.5N.
Thirdly, a precision sleeve is put on the outside of the elastic sleeve.
Fourth, the sleeve holding member and the sleeve case are integrated by press-fitting at a strength of 980 N or more with the sleeve case placed on the outside of the precision sleeve.
図3に示す構成で、実施例の光レセプタクルの各3ヶにレンズとレーザーダイオードを溶接固定して、レーザー光20を内蔵フェルールのシングルモード光ファイバーへ導入し、光レセプタクルに装着したプラグフェルールのシングルモード光ファイバーに伝達する光パワーを光パワーメータ19でモニターしながら、プラグフェルールのフランジに軸に対して直角に90度ずつ異なる4方向から荷重をかけて、光パワーの変化量を測定した。その値を表1に示す。また対比例として従来の光レセプタクル3ヶによる同様な測定値を併記する。ここでは9.8Nの力をL2=14mmの位置にかけた。
In the configuration shown in FIG. 3, a lens and a laser diode are welded and fixed to each of the three optical receptacles of the embodiment, the
その結果、従来の光レセプタクルでは光パワーの変化量が−29.9dB以下と実質的に光が伝達しない状態となるのに対し、実施例1の光レセプタクルでは光パワーの変化量を低く抑えることが出来た。
As a result, in the conventional optical receptacle, the amount of change in optical power is −29.9 dB or less, and light is not substantially transmitted, whereas in the optical receptacle of Example 1, the amount of change in optical power is kept low. Was made.
1…プラグフェルール
2…弾性スリーブ
3…精密スリーブ
4…内蔵フェルール
5…スリーブ保持部材
6…開口
7…スリーブケース
8…内蔵フェルール
9…弾性スリーブ
10…スリーブ保持部材
11…スリーブケース
12…プラグフェルール
13…接点
14−a…接点
14−b…接点
15−a…接点
15−b…接点
16…プラグフェルール
17−a…接点
17−b…接点
18−a…接点
18−b…接点
19…光パワーメータ
20…レーザー光
21…スリット
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