JP5279820B2 - 光レセプタクルおよびこれを用いた光モジュール - Google Patents

Description

本発明は、光通信、光情報処理、光センサー等に用いられる、光レセプタクルおよび光モジュールに関するものである。

従来、光モジュールとして、図１７に示すような光レセプタクル１００の一端（図において右側）に光電変換素子１０２を収納するパッケージ１１２を配置するとともに、光レセプタクル１００の他端にプラグフェルール１０３を接続し、光信号を送信または受信するレセプタクル型の光モジュール１０４が提供されている（例えば、特開２００３−０７５６７９号公報参照）。

この光レセプタクル１００は、フェルール１０５と、フェルール１０５の細径穴に挿入された光ファイバ１０６から成るファイバスタブ１０７を備えている。ファイバスタブ１０７の後端部はホルダ１０８に圧入されて固定されている。ファイバスタブ１０７の先端部は、スリーブ１０９の内孔に挿入されている。

このような光レセプタクル１００の先端部側よりスリーブ１０９内にプラグフェルール１０３を挿入し、ファイバスタブ１０７内の光ファイバ１０６の端面とプラグフェルール１０３側の光ファイバ１０６の端面とを当接させ、光信号のやりとりを行なわせる。

ところで、光モジュール１０４を使用する発光装置の形状は規格化されている。しかし、光電変換素子１０２に加える電気信号の変調速度が高速化すると、光電変換素子１０２を駆動するのに必要とされる電気回路のサイズが大きくなる傾向がある。光モジュール１０４を一定のサイズに納めるためには光レセプタクル１００を短尺化することが求められる。

しかしながら、ファイバスタブ１０７を用いる光モジュール１０４を短尺化することは容易でない。

そこで、ファイバスタブ１０７を省略し、代わりに光が透過可能な板状体を介して光電変換素子１０２とプラグフェルール１０３とを光学的接続する光レセプタクルが提案されている（例えば、特開２００５−２４２３１４号公報参照）。

この光レセプタクルでは、ホルダ１０８に形成した貫通孔の内側に板状体の外周面を接着してホルダ１０８の貫通孔が閉塞されている。そして、挿入されたプラグフェルール１０３の先端を板状体に当接させて、プラグフェルール１０３の位置合わせを行なっている。

しかしながら、プラグフェルール１０３の挿抜を繰り返した場合や、高温高湿度の環境下で長期間使用された場合等に、板状体がホルダ１０８から脱落する場合があるという課題がある。

発明の概要

本発明は叙上に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、機械的衝撃に対して耐久性を備え、良好な光学的接続が得られる短尺型の光レセプタクルおよび光モジュールを提供することにある。

本発明の一実施形態に係る光レセプタクルは、光ファイバを保持するプラグフェルールが接続される光レセプタクルであって、外殻を成すケースと、該ケースに設けられ、一端に底面を有するとともに、前記プラグフェルールが挿入されるスリーブが挿入された挿入孔と、前記底面に配置される透光性基板と、を備えている。前記ケースは、前記挿入孔の前記底面から前記ケースの一端面にかけて形成され、前記挿入孔に比し径が小さい貫通孔を有している。この貫通孔は前記挿入孔と連通している。また、前記透光性基板は、前記ケースの底面に開口する前記貫通孔の開口部を覆うように、前記ケースの底面に当接し、前記底面と前記スリーブとの間に挟持されている。

また、本発明の一実施形態に係る光モジュールは、上記光レセプタクルと、前記貫通孔を介して受光もしくは発光する光学素子と、前記光レセプタクルの前記ケースに接合され、かつ前記光学素子を収容する筒体とを備えている。

本発明の一実施形態に係る光レセプタクルを示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る光レセプタクルおよび光モジュールを示す断面図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は透光性基板の各形状を説明する平面図である。 透光性基板の径に対する透光性基板とスリーブとの当接面積の変化を示す線図である。 （ａ），（ｂ）は透光性基板の加工方法を説明する平面図である。 円形の透光性基板の加工方法を説明する模式図である。 （ａ）は本発明の一実施形態に係る光レセプタクルを示す断面図である。（ｂ）は（ａ）の要部拡大断面図である。 （ａ）は本発明の一実施形態に係る光レセプタクルを示す断面図である。（ｂ）は（ａ）の要部拡大断面図である。 （ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の一実施形態に係る光レセプタクルに用いられる透光性基板の形状の例を示す斜視図である。 （ａ），（ｂ）は透光性基板の製造方法の一例を説明する平面図である。 （ａ），（ｂ）は透光性基板の製造方法の他の例を説明する平面図である。 （ａ）は透光性基板の製造方法のさらに他の例を説明する平面図である。（ｂ）は（ａ）の要部断面図である。 本発明の一実施形態に係る光レセプタクルおよび光モジュールを示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る光レセプタクルおよび光モジュールを示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る光レセプタクルおよび光モジュールを示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る光レセプタクルおよび光モジュールを示す断面図である。 従来の光レセプタクルおよびこれを用いた光モジュールの例を示す断面図である。

発明を実施するための形態

以下、図面を参照しながら、本発明に係る光レセプタクルに関して詳細に説明する。但し、以下に示す実施形態の各例は、本発明を例示するものであって、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、各図において、共通する部分、部品および部材については同一の符号を付し重複した説明を省略する。また、説明に用いる上下左右という用語は、単に図面上の位置関係を説明するために用いている。これらは、実際の使用時における位置関係を意味するものではない。

本発明の一実施形態に係る光レセプタクル１を図１に示す。光レセプタクル１は、プラグフェルール３が挿入される挿入孔２０を有するケース５と、挿入孔２０の底面２０ａに配置される透光性基板１５とを備えている。また、ケース５は、ケース５の底面２０ａからケース５の一端面５ａにかけて挿入孔２０と連通する貫通孔１９を有している。貫通孔１９は、挿入孔２０に比して径が小さい。底面２０ａに配置される透光性基板１５は、底面２０ａに開口する貫通孔１９の開口部を覆うように底面２０ａに当接させて配置される。そして、光レセプタクル１には、光ファイバ６を保持するプラグフェルール３が透光性基板１５に当接するように挿入孔２０に挿入される。

挿入孔２０内にはスリーブ９が配置される場合がある。この場合、スリーブ９の後端面は透光性基板１５に接触するように配置するのが好ましい。スリーブ９は、プラグフェルール３を保持する機能を有する。なお、スリーブ９が配置されない場合は、挿入孔２０内にプラグフェルール３が挿入される。

挿入孔２０は、一端面５ａ側が底面２０ａによって塞がれている。また、底面２０ａには貫通孔１９が挿入孔２０と連通するように設けられている。挿入孔２０の他端側はケース５の外側に向けて開口している。このように、ケース５の内側に凹状の挿入孔２０とこれに連通する貫通孔１９とが一直線上に配置されることによって、ケース５は全体的には筒状とされている。なお、底面２０ａに設けられた貫通孔１９には、プラグフェルール３が保持する光ファイバ６と光学的に接続される光が伝搬する。

透光性基板１５は、光ファイバ６から出射される光、もしくは貫通孔１９から入射される光を透過するとともに、プラグフェルール３の先端に当接され、プラグフェルール３の先端が所定位置になるように位置決めする機能を有する。この透光性基板１５は、挿入孔２０の底面２０ａに当接させて配置されるが、例えば、ホルダ５の底面２０ａに接着剤等を介して固定してもよい。また、図１に示すように、底面２０aにさらに凹状の穴を加工し、この穴に嵌入するように透光性基板１５を配置してもよい。

透光性基板１５が挿入孔２０に面する底面２０ａと当接するように配置されているため、プラグフェルール３の先端が透光性基板１５と当接するまで挿入孔２０内に挿入され、透光性基板１５にプラグフェルール３から力が加えられても、透光性基板１５は底面２０ａに支持されているので、容易に脱落することはない。また、底面２０ａに支持されているために、透光性基板１５の位置ずれが生じ難く、良好な光学特性を維持できる。

なお、貫通孔１９内に屈折率整合剤２１を充填してもよい。この屈折率整合剤２１は、透光性基板１５と接触させて配置され、透光性基板１５の屈折率と同程度の屈折率を有する。透光性基板１５の屈折率と屈折率整合剤２１の屈折率とを同程度に整合させることにより、透光性基板６と屈折率整合剤２１との間で光が屈折したり、反射したりするのを抑えることができる。また、屈折率整合剤２１の一端面５ａ側の端面２１ａを、貫通孔１９の軸方向と直交する面に対して傾斜させておくのが好ましい。傾斜面とすることによって、貫通孔１９の軸方向に入射される光が屈折率整合剤２１の端面で反射されて、逆方向に戻る光を低減することができる。

図２は、本発明の別の実施形態に係る光レセプタクル１とこの光レセプタクル１を具備した光モジュール４を示す断面図である。

本実施形態に係る光レセプタクル１においては、ケース５がホルダ８とシェル１０とで構成されている。そして、シェル１０を貫通する孔と、ホルダ８に設けられた穴１７とで挿入孔２０が構成されている。また、挿入孔２０の底面２０ａから底面２０ａの反対側の面に貫通する貫通孔１９が挿入孔２０と連通するように設けられている。底面２０ａには、底面２０ａと当接させて、貫通孔１９を覆うように透光性基板１５が配置されている。

ホルダ８は、挿入孔２０の一部をなす穴１７の底面２０ａに穴１７の径より小さな径の貫通孔１９を有することによって、全体的には筒状の形状を有する。なお、貫通孔１９は、パッケージ１２内の光電変換素子２とプラグフェルール３が保持する光ファイバ６とを光学的に接続するために設けられており、この貫通光１９を信号光が通過する。

また、筒状のスリーブ９がシェル１０の内部に保持されている。このスリーブ９には、光ファイバ６を保持するプラグフェルール３が挿入される。そして、透光性基板１５は、挿入孔２０の底面２０ａおよびスリーブ９の後端面９ａによって挟持されるように配置されている。これによって、透光性基板１５が光レセプタクル１内に保持されて、脱落し難いものとされている。

すなわち、本実施形態の光レセプタクル１においては、光レセプタクル１にプラグフェルール３が挿入されることにより、透光性基板１５が挿入孔２０の底面２０ａ側に押し付けられ、透光性基板１５に当接されるプラグフェルール３の先端位置は、常に一定位置に配置される。従って、プラグフェルール３の挿抜を繰り返しても光ファイバ６の先端位置は、常に一定に保たれる。しかも、透光性基板１５は底面２０ａとスリーブ９の後端面９ａとで挟持され、透光性基板１５がホルダ８から脱落し難い。また、透光性基板１５の固定に接着剤を使用しない場合、高温高湿度の環境下で長期間使用された場合でも、温度変化によって接着剤が膨張または収縮したり、接着剤が吸湿して膨潤したりすることによる透光性基板１５の位置ズレが生じない。

また、プラグフェルール３が挿入された際、透光性基板１５は挿入孔２０の底面２０ａ側に押し付けられる。従って、底面２０ａをプラグフェルール３の挿入方向に対して垂直に設定すれば、透光性基板１５をプラグフェルール３の挿入方向に対して垂直に設定することが容易となる。これによって、光ファイバ６と透光性基板１５との物理的接触を良好なものとでき、信号光の劣化を抑制できる。

なお、光レセプタクル１に挿入されるプラグフェルール３の先端は前述の物理的接触を容易にするために曲率半径５〜３０ｍｍ程度の曲面に鏡面研磨され、プラグフェルール３の中央に配置された光ファイバ６端面がプラグフェルール３の最先端部近傍に配置される構造となっている。光レセプタクル１にプラグフェルール３が挿入されることにより、透光性基板１５に光ファイバ６の端面が物理的に接触するようにされている。プラグフェルール３内の光ファイバ６と透光性基板１５とを良好に接触させるため、透光性基板１５は平行平板であることが望ましい。

また、透光性基板１５は、従来一般的な四角形形状とは異なり、図３（ｂ）に示す六角形板状、図３（ｃ）に示す八角形板状等の多角形状、図３（ｄ）に示す円盤状の形状を有するのが好ましい。なお、図３（ｂ），（ｃ），（ｄ）の各図に示す透光性基板１５において、透光性基板１５が六角形、八角形等の多角形形状の場合、その対角線長１５ａと穴１７の直径とがおよそ等しくなるようにしておくのが好ましい。また、透光性基板１５が円形状の場合、その直径１５ａと穴１７の直径とがほぼ等しいのが好ましい。このように透光性基板１５が穴１７内に内接するように配置することによって、透光性基板１５が穴１７内で径方向に動き難いようにできる。

さらに、透光性基板１５の内接円の直径は、底面２０ａに設けられた貫通孔１９の直径、およびスリーブ９の内径よりも大きく設定される。透光性基板１５が円形の場合、その直径が貫通孔１９の直径、およびスリーブ９の内径よりも大きく設定される。

光レセプタクル１に振動や衝撃が加わった場合、透光性基板１５はホルダ８の底面２０ａやスリーブ９の後端面９ａと激しく接触し、クラックや欠け等の欠損が生じる場合がある。ここで、透光性基板１５とスリーブ９側との接触部分を観察するならば、透光性基板１５のスリーブ９側の角部分がスリーブ９に接触するため透光性基板１５の角部分に欠損が生じ易い。

図３（ａ），図３（ｂ），図３（ｃ），図３（ｄ）において、透光性基板１５の内側に施したハッチングは透光性基板１５の表面とスリーブ９の後端面とが当接する部分を示す。ここで図３（ａ）に示されるように、透光性基板１５が従来の四角形形状からなる場合は角の数が少なく、またスリーブ９に当接する面積が少ない。このため透光性基板１５に応力が集中しやすい。これに対して図３（ｂ），図３（ｃ），図３（ｄ）に示す本実施形態の透光性基板１５は、六角形，八角形，または円形状であって、角の数が多く、直角よりも大きな鈍角で設けられることになり、またスリーブ９の後端面９ａとの当接面積を大きくすることができる。このため、透光性基板１５に生じる応力の集中が低減され、クラックや欠けが生じにくくなる。

図４は、透光性基板１５とスリーブ９との当接面積の変化を示す線図である。図４において横軸は透光性基板１５の径、すなわち透光性基板１５の対角線長１５ａまたは直径１５ａをスリーブ９の内径で除した比、縦軸は透光性基板１５とスリーブ９との当接面積を示す。なお、透光性基板１５の径はスリーブ９の内径に対して規格化しており、これが１であった場合、透光性基板１５の径がスリーブ９の内径に等しいことを示す。また、透光性基板１５は各形状とも正多角形とする。

ここで示すように、透光性基板１５が四角形である場合は、他の形状に比較して当接面積が小さくなり、応力集中の程度も強くなることがわかる。逆に透光性基板１５が六角形、八角形、円形の場合は、次第に当接面積が大きくなり、応力集中の程度は弱まることがわかる。なお、透光性基板１５が四角形形状を成す場合でも、大型化すればスリーブ９との当接面積が増加し、応力の集中も緩和される。但しこの場合、透光性基板１５の対角線長１５ａも大きくなり、これに従って透光性基板１５を挿入するための穴１７の直径をこれに合わせて大きくする必要がある。しかしながら光レセプタクル１はより小型化が求められるため、穴１７の直径を広げることは容易ではない。

透光性基板１５に外接する円の直径（すなわち、穴１７の内径）がスリーブ９の内径に比較して十分大きく設定されていれば、透光性基板１５とスリーブ９の当接部分は、周方向で途切れることのないほぼ一定の幅のリング状になる。リング状に透光性基板１５の外周部全周で当接する場合、透光性基板１５の角部分に応力が集中することはなくなり、さらにクラックや欠けが生じにくくなる。なお、透光性基板１５の内接円の直径は透光性基板１５が六角形、八角形等の多角形形状の場合、その対辺間の距離におよそ等しく、円形状の場合その直径に等しい。ここでも透光性基板１５の形状が六角形、八角形、円形の場合は、透光性基板１５をさほど大型化しなくても透光性基板１５とスリーブ９との当接部分は、全周にわたって途切れることのないリング状になる。

再度図４を用いてこのことを示す。透光性基板１５の各形状において、接触面積の増加割合が急激に変動する箇所（図中ひし形で示した位置）が見られるが、透光性基板１５のサイズがこれ以上大型化した場合、透光性基板１５とスリーブ９の当接部分は、途切れることのないリング状になる。なお、透光性基板１５の形状が円形の場合は、透光性基板１５とスリーブ９との当接部分が常に途切れることのないリング状であるため変動点はない。ここで示すように、透光性基板１５が四角形である場合は、ホルダ８に設けられた穴１７の直径がスリーブ９内径の１．４倍程度になって初めて接触部分が途切れることのないリング状になる。これに対して透光性基板１５が六角形、八角形、円形の場合は、ホルダに設けられた穴１７の直径が、スリーブ９の内径の１．２倍に満たないうちに接触部分が途切れることのないリング状になる。

多角形状の透光性基板１５は、これと厚みが等しい大型の平行平面基板をダイシング加工等の切削加工によって細分化することにより得られる。図５（ａ）は六角形、図５（ｂ）は八角形の透光性基板を得るためのダイシング加工パターンを示す。透光性基板１５が六角形の場合は図５（ａ）中にＡ、Ｂ、Ｃで示す互いに６０°の角度をなす３方向のカットによって大型の平行平面基板を細分化する。透光性基板１５が八角形の場合は図５（ｂ）中にＤ、Ｅ、Ｆ、Ｇで示す互いに４５°の角度をなす４方向のカットによって大型の平行平面基板を細分化する。このように、六角形，八角形等の偶数次の多角形とすると、対向する辺（対辺）がそれぞれ平行になり、加工が容易である。

また、円形の透光性基板１５は、遊離砥粒を用いた超音波加工によって細分化することにより得られる。超音波加工については図６にこれを示す。超音波加工は、砥粒をオイルや水等の溶剤中に混合した加工液２２を上下方向に超音波振動する工具（ツール）２３と加工対象物の間に加え、ツール２３を適当な加圧力で加工対象物に押し付けつつ超音波振動させることで、加工対象物を砥粒の衝撃により破砕加工し、ツール２３の形状を加工対象物に転写するものである。なお、ツール２３にはホーン２４と呼ばれる継ぎ手を介して超音波振動子２５が組み込まれ、その材質としてはステンレスや硬鋼、焼き入れ鋼などを使用する。また、砥粒としてはカーボランダムやボロンカーバイト、シリコンカーバイトなどを使用する。

以上の様に透光性基板１５が六角形、八角形等の五角形以上の多角形、取り分け偶数次の多角形、または円形の場合は、透光性基板１５のサイズに制限がある場合でも、スリーブ９との接触面積が十分大きく応力集中の程度が弱まるため、振動や衝撃に対して耐性のある光レセプタクル１を提供することができる。また、透光性基板１５へのダメージを抑制するため、スリーブ９との当接部分を途切れることのないリング状にする場合でも、透光性基板１５のサイズは比較的小さく納められるため、光レセプタクル１や光モジュール４の小型化に貢献することができる。

図７（ａ）は、本発明の別の実施形態に係る光レセプタクル１を示す断面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の要部拡大断面図である。光レセプタクル１は、シェル１０およびホルダ８に設けられた挿入孔２０内に配置される多角形形状からなる透光性基板１５を有する。なお、挿入孔２０の底面２０ａに接触する側の透光性基板１５の面の角部に面取り加工３１が施されている他は、図２に示された実施形態の光レセプタクル１と同じであるので説明を省略する。

先に示したように、光レセプタクル１に振動や衝撃が加わった場合、透光性基板１５は底面２０ａやスリーブ９と激しく衝突する。図８（ａ），図８（ｂ）で示すように、挿入孔２０の底面２０ａ外周部にＣ面やＲ面部分２９が存在する場合、このＣ面やＲ面部分２９に透光性基板１５の外周辺の角が接触することによって、透光性基板１５の角部分に応力が集中し、欠損が生じ易くなる傾向がある。なお、ホルダに生じるＣ面、Ｒ面形状は、ホルダ８に穴１７を成形する際、切削用のドリルや、エンドミルの角部が直角でないことにより生じることが多い。これに対し、図７（ａ），図７（ｂ）に示すように透光性基板１５の角部に面取り３１加工が施され、透光性基板１５の角部と挿入孔２０の内面との間に空隙が設けられるならば、底面２０ａの外周部に生じたＣ面やＲ面部分２９に透光性基板１５が接触しないため応力の集中がなく、クラックや欠けが生じにくくなる。

また、光レセプタクル１にプラグフェルール３が挿入される際、透光性基板１５がホルダ８に設けられた穴１７の底面２０ａに押しつけられるが、図８（ｂ）に示すように透光性基板１５がＣ面やＲ面部分２９に乗り上げた場合、透光性基板１５がプラグフェルール３の挿入方向に対して傾斜する場合がある。ここで、光レセプタクル１に挿入されるプラグフェルール３は前述の通り、その先端面が曲面状に鏡面研磨され、プラグフェルール３の中央に配置された光ファイバ６端面がプラグフェルール３の最先端部近傍に配置される構造となっている。

透光性基板１５が、プラグフェルール３の挿入方向に対して傾斜しているならば、透光性基板１５と光ファイバ６との物理的接触（ＰＣ：Physical Contact）が不安定となり、透光性基板１５と光ファイバ６間に空隙が生じ、反射光が生じる場合がある。これに対し、図７（ａ），図７（ｂ）に示すように透光性基板１５の角部に面取り３１加工が施されているならば、透光性基板１５が底面２０ａの外周部に生じたＣ面やＲ面部分２９に乗り上げることがなく、プラグフェルール３を挿入する方向に対して垂直に配置されるようになる。このため、透光性基板１５と光ファイバ６との常に安定した物理的接触が得られる。

透光性基板１５の角部分の面取り３１加工形状として、図９に種々面取り３１形状の例を斜視図で示す。なお、ここでは透光性基板１５の形状として六角形のものを示しているが、八角形、その他のものでも同様の面取り３１加工を施すことが可能である。

ここで、図９（ａ）では、透光性基板１５の角部分のみに面取り３１加工を施している。また図９（ｂ）では、隣り合う２辺の一方に面取り３１加工を辺に沿って施し、面取り３１が施された辺と施されていない辺とが交互に配置されている。さらに図９（ｃ）では縁部全周に面取り３１加工を施している。

図９（ａ）に示した透光性基板１５の面取り３１は、透光性基板１５の角部分をエッチング処理することにより得られる。このことを図１０に示す。まず図１０（ａ）に示すように大型の平行平面基板２１に一定パターンのフォトレジストを施す。なお、図中にて斜線部分がレジストを施した部分である。その後、大型の平行平面基板表面２１をエッチング処理し、洗浄によりフォトレジストを除去する。図１０（ｂ）にて示す斜線部分がエッチング処理された部分である。次に図１０（ｂ）に実線で示すように平行平面基板２１を複数個の透光性基板１５に細分化する。細分化の方法としてはダイシング加工等の切削加工が適当である。

ここで、図１０（ａ）に示すパターンは、図１０（ｂ）の工程で得られる透光性基板１５の角に相当する部分にレジストが施されないように設定されており、エッチング処理により透光性基板１５の角部分が面取り３１加工されることになる。また、エッチング深さはホルダ底面のＲ形状の曲率半径程度が必要であり、数１０μｍ程度が望ましい。

図１０（ｂ）、（ｃ）に示した透光性基板１５の面取り３１形状は、ダイシング加工等の切削加工により得られる。平行平面基板２１の切削加工による細分化の工程と同時に面取り３１加工を行なえば、容易に面取り３１形状を形成することができる。

図１１（ａ）には、図９（ｂ）に示した透光性基板１５の加工例を示す。また、図１１（ｂ）は加工部分の断面形状を示す。ここで、カットラインＡは大型の平行平面基板２１を細分化するためのカットラインを示し、破線で示されるカットラインＢは透光性基板の面取り３１加工を行なうためのカットラインである。カットラインＡ，Ｂの切削深さはそれぞれ異なり、カットラインＡは平行平面基板２１の厚みより深く加工を行ない透光性基板１５の個片に細分化するものである。また、カットラインＢは表面から数１０ミクロン程度の深さで、平行平面基板２１の厚みより深さの浅い溝状の加工を行なうものである。カットラインＢはカットラインＡに平行し、且つカッティングラインの幅方向で一部分が重なるようにその片側に沿わせて施してある。細分化された後の透光性基板１５では隣り合う２辺の一方、且つ交互にカットラインＢが配置されることになる。これにより透光性基板１５の角部分および辺にそって面取り３１加工が施されることになる。

カットラインＡおよびＢは、同じダイシングブレードを用い、ダイシングプレードを入れる位置をずらすとともにカットの深さを変えることによって施すことができる。

図１２（ａ）には、図９（ｃ）に示した透光性基板１５の加工例を示す。図１１と同様に、カットラインＡは大型の平行平面基板２１を細分化するためのカットラインを示し、カットラインＢは透光性基板の面取り３１加工を行なうためのカットラインである。カットラインＢはカットラインＡに平行し、且つその両側に一部分が重なるように沿わせて施してあり、個片化された後の透光性基板１５ではその全周に面取り３１となるカットラインＢが配置される。これにより透光性基板１５の全周に面取り３１加工が施されることになる。

なお、カットラインの幅は、切削時に用いる加工用ブレードの幅と同程度になる。図１０，図１１においてはカットラインＡ、Ｂともに同じ幅として示しているが、異なっていてもよい。特に、図１１で示したカットラインＢは２回の加工により成形するよう示されているが、カットラインＡを加工する際のブレード幅に比較して、より幅の広いブレードを用い１回の加工により形成してもよい。

ただし、ダイシング加工等の切削加工を行なう際にブレードを変更する工数が必要なことから、カットラインの幅は一定とし、カットする位置をずらして行なう方が容易であり、望ましい。また、加工数を少なくして透光性基板１５の角部に面取り３１加工を施せる点で、図９（ｂ）に示した形状が図９（ｃ）に示した形状より好適であると考えられる。

以上の様に本発明の一実施形態に係る光レセプタクルによれば透光性基板１５の角部分に面取り３１加工を施すことによって、底面２０ａの外周部にＣ面やＲ面部分２９が生じたとしても、Ｃ面やＲ面部分２９に透光性基板１５が接触することがなくなり、振動や衝撃に対して欠けが生じ難い透光性基板１５を提供し、機械的耐久性を備えた短尺型の光レセプタクル１を提供することができる。また、透光性基板１５の全周にわたって底面２０ａと当接させることができ、透光性基板１５が底面２０ａに平行に配置される。

なお、上記実施形態の例では、透光性基板１５のホルダ８に当接する側の面に面取り３１加工を施した例を示したが、スリーブ９に当接する側の面にも面取り３１加工を施してもよい。この場合、スリーブ９との衝突による機械的耐久性を増すことができる。

透光性基板１５とケース５（またはホルダ８）との間の構成に関するその他の各種実施の形態例について、以下に示す。

図１３は、挿入孔２０の底面２０ａを挿入孔２０の軸に直交する面に対して傾斜させた光レセプタクル１の一実施形態の例を示す。底面２０ａが傾斜面とされているので、これに当接する透光性基板１５の表面は挿入孔２０の軸と平行な光軸に対して傾斜面となる。このため、光電変換素子２から発せられた光信号の一部が、透光性基板１５の表面で正反射されて、反射戻り光として光電変換素子２に入射するのを低減することができる。

この場合、底面２０ａの傾斜角度に合わせてスリーブ９の後端面９ａを傾斜させた面とする。また、プラグフェルール３の先端面も傾斜角度に合わせたアングルドＰＣ加工とする。これによって、透光性基板１５と良好な接触を図ることができる。

なお、この場合、光レセプタクル１または光モジュール４の外側に底面２０ａの傾斜方向を示すマーキング１８を施しておくのが好ましい。マーキング１８に対しプラグフェルール３のアングルドＰＣ傾斜方向を一致させて挿入すれば、光ファイバ６の先端と透光性基板１５とのＰＣ接続を容易にできる。

図１４は、図１で示した屈折率整合剤２１に代えて、透光性基板１５の一方の面に透光性の凸部１５ｂを形成し、凸部１５ｂを貫通孔１９に挿嵌するように透光性基板１５を配置した例を示す。このような実施形態では、透光性基板１５と同一の屈折率を有する凸部１５ｂにより、貫通孔１９を埋めることができるため、屈折率差による光の反射を低減することができる。また、凸部１５ｂの頂面を貫通孔１９の軸方向と直交する面に対して傾斜するような斜面状に形成すれば、たとえば外部にある発光素子等の光電変換素子２から貫通孔１９に向かって伝わる光が凸部１５ｂの頂面で反射し、光電変換素子２に戻り光として戻る光を低減することができる。

また、図１５は、光レセプタクル１において、さらに弾性部材２２を備え、透光性基板１５とケース５の底面２０ａとの間に弾性部材２２が配置されるようにした実施の形態の例を示す。

この場合、弾性部材２２の両面は、透光性基板１５と底面２０ａとにそれぞれ所定の圧力で接触するように配置され、透光性基板１５と底面２０ａとに挟まれるように設置されている。弾性部材１９を透光性基板１５と底面２０ａとの間に配置することで、透光性基板１５の平面度等に影響されることなく、プラグフェルール３の先端面、すなわち光ファイバ６の先端と透光性基板１５とを良好に接触させ易くなるため、接続点における光の反射や損失を抑えることができる。

弾性部材１９は、樹脂若しくはバネで形成される。たとえば、シリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂等から成る弾力性を有する樹脂製の板材等を用いることができる。または、金属または樹脂製のコイルバネ、板バネ等を弾性部材１９として用いることができる。

図１６は、上記光レセプタクル１のケース５外側一端面５ａに光アイソレータ素子１６を配置した光レセプタクル１の一実施形態の例を示す断面図である。上記光レセプタクル１に、さらに光アイソレータを備える点で、光レセプタクル１は上記各光レセプタクル１と相違し、その他の構成については同じである。

光アイソレータは、光アイソレータ素子１６とそれを包囲する円筒状の磁石とから構成され、プラグフェルール３側から戻ってくる反射戻り光の通過を阻止する。光アイソレータは、光アイソレータ素子１６を構成するファラデー回転子が円筒状の磁石の内側に位置するよう配置される。

光アイソレータ素子１６は、挿入孔２０と反対側にあるケース５の一端面５ａに開口する貫通孔１９の開口部を閉塞するように配置されている。また、光レセプタクル１では、貫通孔１９内に屈折率整合剤２１が充填されている。屈折率整合剤２１は、透光性基板１５および光アイソレータ素子１６の屈折率と整合する屈折率を有することにより、透光性基板１５と光アイソレータ素子１６との間の光の屈折および反射を低減する。

なお、光レセプタクル１において、図１６に示すように、ケース５の一端面５ａに、光アイソレータ素子１６を配置するザグリ部５ｂを設けることが好ましい。光アイソレータ素子１６をザグリ部５ｂで位置決めし、光アイソレータ素子１６を精度よく配置することができる。また、図１６に示すように、このザグリ部５ｂは、光軸に直交する面に対して傾斜させて、光アイソレータ素子１６を傾斜させるようにするのがよい。たとえば、光軸と直交する面に対して、４〜１１度傾斜させるのがよい。

光レセプタクル１の各部の材料として、次のものを用いることができる。

上記光レセプタクル１の各実施形態において、光レセプタクル１が光モジュール４に使用される場合、光モジュール４に搭載される光伝変換素子２（発光素子または受光素子）が収納される筐体と溶接されることが多い。そのため、ケース５またはホルダ８は、ステンレス、銅、鉄、ニッケルなどの溶接可能な材料が好ましい。このような材料の中でも、耐腐食性と溶接性の観点から、ステンレスが望ましい。また、半田との密着性を考慮すれば、金メッキ等をケース５またはホルダ８の外表面に施しても良い。

ケース５またはホルダ８に形成された貫通孔１９を気密に閉塞する場合には、エポキシ樹脂等の有機系の接着剤、低融点ガラス等で透光性部材１５をケース５またはホルダ８に接着して密封固定することができる。密封が目的なので、例えば透光性部材１５の外周面と挿通孔２０の内周面との間を接着するのでもよい。

透光性基板１５は、たとえばガラス，石英，サファイア等の無機材料やアクリル，ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ），ポリカーボネート，ポリオレフィン等の樹脂材料が挙げられるが、光が透過可能な材質ならばこれらに限られない。特に安価に使用でき、かつ、プラグフェルール３の接触を繰り返しても耐久性を維持しやすいガラスが好ましい。

スリーブ９は、ジルコニアセラミックス、アルミナセラミックス、銅などが用いられるが、耐摩耗性の観点から、ジルコニアセラミックス材料を用いることが好ましい。なお、スリーブ９の内径の表面荒さは挿入性を考慮すれば、算術平均粗さＲａ＝０．２μｍ以下であることが望ましい。プラグフェルール３の外径とスリーブ９の内径公差は、１μｍ以下であることが望ましい。これによりプラグフェルール３を繰り返し挿抜しても、この内部に収められた光ファイバ６の位置が一定位置に配置されるため、光学的接続が安定することとなる。

屈折率整合剤２１は、透光性基板１５と同程度の屈折率を有する材料であればよく、たとえばアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ビニル系樹脂、エチレン系樹脂、シリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、フッ素系樹脂、ポリプタジエン系樹脂、またはポリカーボネート系樹脂等を用いることができる。また、これら材質の中でも、アクリル系樹脂およびエポキシ系樹脂は、耐湿性、耐熱性、耐剥離性、耐衝撃性という観点から好適である。なお、屈折率整合剤２１と透光性基板１５の屈折率差は、０．１以下であれば、屈折率差による光の反射を十分小さくすることができる。

次に、本発明の一実施形態に係る光モジュール４は、図２，図１３，図１４，図１５および図１６に代表例を示すように、上記いずれかの光レセプタクル１を備えている。光モジュール４は、例えば、ホルダ８の後端部外側に、スペーサ１３，１４を介して光電変換素子２およびレンズ１２を収容したパッケージ１２を接合し、構成される。そして、挿入孔２０にプラグフェルール３を挿入することによって、透光性部材１５および貫通孔１９を介して光ファイバ６と光電変換素子２とが光結合される。なお、光電変換素子２と透光性基板１５との間に配置されたレンズ１１は、透光性基板１５に当接された光ファイバ６のコア先端部に焦点を結ぶように設置されている。

光レセプタクル１、スペーサ１３，１４、およびパッケージ１２は、ＹＡＧ溶接等によって溶接されて接合されることが多い。そのため、パッケージ１２、スペーサ１３，１４を構成する材料としては、ホルダ８と同じものが好ましい。

なお、光ファイバ６に最大結合するような位置で光モジュール４を組み立てた場合、レンズ１２および光アイソレータ素子１６等を通過した光信号は、光ファイバ６の先端面付近では約１０μｍのスポットサイズまで絞られる。この場合、わずか数μｍの位置変動が生じるだけで光出力が変動する場合がある。そのため、光モジュール４では、光電変換素子２から出力された光の４０〜６０％程度の光が光ファイバ６に光学的に結合されるように、焦点を敢えてずらし、光ファイバ６の先端面付近のスポットサイズを大きくする場合がある。

また、透光性部材１５または光アイソレータ素子１６の光電変換素子２側の光学面で生じる反射光は、レンズ１１を介して、光電変換素子２に戻り光として戻ってしまうため、当該光学面に反射防止膜（不図示）を施すのが好ましい。

このように本発明の実施形態に係るレセプタクル型光モジュール４によれば、挿入されたプラグフェルール３が透光性基板１５に当接されることにより、その挿入方向における位置が一定に保たれる。透光性基板１５はケース５またはホルダ８によって支持されており、プラグフェルール３を挿入することによって透光性基板１５が一定位置に配置され、良好な光学的特性を有する光モジュール４となる。また、プラグフェルール３の挿抜が繰り返されたり、高温高湿度環境下で使用されたりした場合でも信頼性に優れた光モジュール４とできる。

符号の説明

１： 光レセプタクル
２： 光電変換素子
３： プラグフェルール
４： 光モジュール
５： ケース
６： 光ファイバ
８： ホルダ
９： スリーブ
１０： シェル
１１： レンズ
１２： パッケージ
１３，１４： スペーサ
１５： 透光性基板
１７： 穴
１８： マーキング
１９： 貫通孔
２０： 挿入孔
２０ａ：底面
３１： 面取り

Claims (14)

1. 光ファイバを保持するプラグフェルールが接続される光レセプタクルであって、
   外殻を成すケースと、
   該ケースに設けられ、一端に底面を有するとともに、前記プラグフェルールが挿入されるスリーブが挿入された挿入孔と、
   前記底面に配置される透光性基板と、を備え、
   前記ケースは、前記挿入孔の前記底面から前記ケースの一端面にかけて形成され、前記挿入孔と連通するとともに前記挿入孔に比し径が小さい貫通孔を有し、
   前記透光性基板は、前記底面に開口する前記貫通孔の開口部を覆うように、前記底面に当接され、前記底面と前記スリーブとの間に挟持されていることを特徴とする光レセプタクル。
2. 前記透光性基板は多角形状であることを特徴とする請求項１記載の光レセプタクル。
3. 前記透光性基板の前記底面に当接する側の面の角部に面取りが施され、前記角部と前記挿入孔の内面との間に空隙が設けられることを特徴とする請求項２記載の光レセプタクル。
4. 前記透光性基板の隣り合う２辺の一方に面取りが施され、面取りが施された辺と施されていない辺とが交互に配置されていることを特徴とする請求項２記載の光レセプタクル。
5. 前記透光性基板の前記底面に当接する側の面の縁部全周に面取りが施されていることを特徴とする請求項２記載の光レセプタクル。
6. 前記透光性基板の対辺がそれぞれ平行であることを特徴とする請求項２記載の光レセプタクル。
7. 前記底面を前記挿入孔の軸に直交する面に対して傾斜させたことを特徴とする請求項１記載の光レセプタクル。
8. 前記透光性基板は、一方の面に透光性の凸部を有し、前記凸部が前記貫通孔に挿嵌して配置されてなる請求項１記載の光レセプタクル。
9. 前記透光性基板が、ガラスおよびサファイアのうち少なくとも１つからなる請求項１記載の光レセプタクル。
10. 弾性部材をさらに備え、該弾性部材が前記透光性基板と前記ケースの底面との間に配置されている請求項１記載の光レセプタクル。
11. 前記弾性部材が樹脂、若しくはバネで形成されていることを特徴とする請求項１０記載の光レセプタクル。
12. 光アイソレータ素子をさらに備え、該光アイソレータ素子は、前記ケースの一端面に、該一端面に開口する前記貫通孔の開口部を覆うように配置されてなり、前記貫通孔内に屈折率整合剤が充填されてなる請求項１記載の光レセプタクル。
13. 前記屈折率整合剤が、アクリル系樹脂およびエポキシ系樹脂のうち少なくとも１つを含む請求項１２記載の光レセプタクル。
14. 請求項１記載の光レセプタクルと、
    前記貫通孔を介して受光もしくは発光する光学素子と、
    前記光レセプタクルの前記ケースに接合され、かつ前記光学素子を収容する筒体と、
    を備える光モジュール。

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