JPH03144409A - 光結合体および光結合体付光電子装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光コネクタプラグ同士または半導体レーザ装
置等の光電子装置と光コネクタプラグ等を光学的に結合
させる光結合体および完結合体付光電子装置に係り、待
にシングルモードファイバ光コネクタと半導体レーザ装
置を結合したレセプタタルの光結合に適用して有効な技
術に関する。

〔従来の技術］ 光フアイバ通信の光源および受光器として、半導体レー
ザ装置１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１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（光フアイバケーブル）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。たとえば
、ＪＩＳ規格書であるＪＩＳ−Ｃ５９７０の全般にわた
って記載の光コネクタプラグ（以下単にプラグとも称す
る。）を挿入することにより、光素子との光結合を得る
レセプタタル（光結合体）が知られており、光ファイバ
を保持するプラグの軸径は、たとえば、直径２．４９９
ｍｍとなり、その公差は±０．０００５ｍｍとなってい
る。また、プラグが挿入されるレセプタクルのスリーブ
（円管）の内径は直径２．５ｍｍであり、その公差は一
〇〜＋０．００２ｍｍとなっている。これにより、プラ
グはスリーブに対して殆ど動（ことなく保持されるとな
っている。

〔発明が解決しようとする課題］ しかし、上記のような従来の光結合構造では、以下に記
すような点に問題があることが本発明者によってあきら
かにされた。

すなわち、従来の光結合構造では、前記プラグとスリー
ブとの間に最大３．５μｍの隙間が発生することが公差
により明らかである。このような隙間が発生した場合、
プラグが光軸に垂直な方向に動き得る状態となる。した
がって、完結合体付光電子装置、特に半導体レーザ素子
（レーザダイオード）をパンケージ内に組み込んだ半導
体装置をレセプタクルに結合した構造の完結合体付光電
子装置のスリーブに、シングルモードファイバ付光コネ
クタのプラグを挿入固定する光結合においては、数μｍ
以下の高精度位置決めが必要であり、前記のような隙間
（あそび）があると、プラグの着脱の度に光結合状態が
変化して光結合効率が変動し、光コネクタから取り出さ
れる光出力が変動する。

本発明の目的は、光コネクタのプラグとレセプタクルの
スリーブとの着脱を繰り返して行っても、再現性良く常
に高い光結合効率を得ることができる光結合体および完
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、
本明細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。

本発明の完結合体付光電子装置は、管状のスリーブを有
するレセプタクルに半導体レーザ装置等の光電子装置が
光軸を合わせて結合されているとともに、前記スリーブ
には光コネクタのプラグが挿脱自在となっているが、前
記スリーブには２箇所に球体からなる固定体が取り付け
られている。

この固定体はスリーブに穿たれた孔から固定体の球体の
一部をスリーブの管内に出入自在に突出させる構造とな
っているとともに、この固定体のスリーブの外周面に突
出する部分は、前記スリーブの外周に挿入されたＣ状リ
ングの内周面に接触している。前記Ｃ状リングは半径方
向に弾発（弾力）的に作用し、前記スリーブに挿入され
る際、スリーブの外周面から一部を突出させる固定体を
スリーブの管軸方向に締め付けるように設定されている
。この結果、スリーブ内に挿入されたプラグはスリーブ
の内周面の一部と前記２つの固定体によって弾発的に固
定される。

また、他の構成としては、前記固定体を一つとするとと
もに、前記スリーブの内周面に突部を一つ設け、スリー
ブの内周面の一部および前記文部ならびに固定体によっ
てプラグを固定する構造となっている。

さらに、他の構成としては、前記プラグに接触する前記
固定体および突部の先端面は、弾発的に固定された場合
であってもプラグに傷が付かない程度の滑らかな面とな
っている。

［作用］ 上記のように、本発明の完結合体付光電子装置にあって
は、スリーブに挿入されたプラグは、その外周面をスリ
ーブに設けられた固定体でつ１発的に押される結果、プ
ラグはスリーブの内周面の一部および二つの固定体また
は一つの固定体とスリーブに設けられた突部の三点で支
持されるため、また、少なくとも前記の支持部分の一つ
であるスリーブの内壁の一部は常にプラグの固定位置基
準となるため、プラグはスリーブに対して挿脱を繰り返
しても、挿着固定位置は常に一定となり、高効率の光結
合を再現性良く得ることができる。また、本発明におい
ては、プラグに接触する固定体や突部の先端は滑らかと
なっていることから、プラグの着脱を繰り返してもプラ
グ外周面に傷を付けるようなこともなくなり、表面のｔ
ａ傷に起因する光結合効率の変動もなくなる。

〔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光結合体部分のスリー
ブと、このスリーブに挿入固定されたプラグを示す断面
図、第２図は同しくスリーブとプラグを示す断面図、第
３図は同しくレセプタクル付光電子装置の要部を示す断
面図である。

この実施例における光結合体は、たとえば、レセプタタ
ルと光コネクタとからなり、第１図および第２図に示さ
れるように、レセプタクルのスリーブ１に光コネクタの
プラグ２が挿入され、かつ固定される構造となっている
。スリーブｌは第２図に示されるように、管状体からな
るとともに、後述するレセプタクルの奥側となる左端寄
りの外周面に鍔部３を有している。また、前記鰐部３よ
りも左側の先端部（内端部）には、第１図および第２図
に示されるように、固定体設置用孔４が、たとえば１２
０″′の間隔を隔てて２箇所に設けられている。この固
定体設置用孔４は球体からなる固定体５がスリーブｌの
外周面から挿入できる構造となっている。前記固定体５
、すなわち球体６はその直径が管状からなる前記スリー
ブ１の壁厚よりも大きくなり、スリーブ１の内周面およ
び外周面から一部が突出するようになっている。

また、前記固定体設置用孔４の底の周縁には、僅かに突
出したストッパ７が設けられ、前記球体６のスリーブ１
の内周面からの最大突出長さを規定している。そして、
２つの前記球体６がそれぞれ固定体設置用孔４の底−杯
に位置し、それぞれスリーブｌの内周面から最も突出し
た状態におけるこれら２つの球体６（固定体５）および
スリーブ１の内周面の一部で形成される内接円の直径を
ｄｌ　とすると、このｄｌおよび前記スリーブｌの内径
ｄ２ならびに前記スリーブ１に挿入されるプラグ２の外
径ｄとの間には、ｄ、＜ｄａｄ、なる関係に設定されて
いる。

一方、前記スリーブｌの鍔部３よりも左端が先端部の外
周面には、リングの一部を切開した形状のＣ状リング８
が挿入されている。このＣ状リング８は金属等からなり
、その半径方向に弾発的（弾力的）に作用するようにな
り、前記スリーブ１には弾発的に挿入されている。また
、このＣ状リング８は、第２図に示されるように、前記
固定体設置用孔４が設けられた領域上に延在するように
取り付けられていることから、２つの球体６（固定体５
）はＣ状リング８の内周面に弾発的に接触することにな
る。したがって、２つの球体６はＣ状リング８によって
、スリーブｌの軸中心方向に弾発的な力を付与される。

このような球体６およびＣ状リング８を有するスリーブ
１　（以下、ボールスリーブ９と称する）に対して、直
径ｄなるプラグ２が挿入される。プラグ２はスリーブ１
の内周面に案内されて挿入されるが、スリーブ１の先端
部側に至って前記２つの球体６（固定体５）に接触する
。接触後、プラグ２の挿入動作によって球体６はバネと
なる前記Ｃ状リング８に抗してスリーブｌの半径外方向
に動き、前記プラグ２を迎えるが、その後はプラグ２の
外周面に対して弾発的に作用することになる。

したがって、前記プラグ２は２つの球体６とスリーブ１
の内周面の一部で、弾発的に三点支持されることになり
固定される。この場合、２つの球体６を結ぶ線分の中点
における垂線上に位置するスリーブ１の内周面領域が、
プラグ２の外周面を支持する一点（領域）となり、かつ
このスリーブ支持内周面領域が移動しない固定点となる
ことから、プラグ２はボールスリーブ９に対して挿脱を
繰り返しても、常に同一の位置状態で支持固定されるこ
とになり、再現性が良くなる。また、このプラグ２の中
心には、たとえば、７〜１０μｍ直径程度のシングルモ
ードファイバ１１が配設されている。したがって、図示
しないレセプタタルに支持される光学系との位置合わせ
も高精度に行うことができ、常に高い光結合効率を得る
ことができる。

第３図は、半導体レーザ装置等の光電子装置とレセプタ
クルとを光学的に結合した完結合体付光電子装置である
０本発明はこのような装置にも同様に適用できる。

完結合体付光電子装置１５、すなわちレセプタクル付光
電子装置１５は、第３図に示されるように、レセプタク
ル１６と、このレセプタクル本体エフの底に溶接された
バイブ１８に固定された光電子装置１９と、前記レセプ
タクル１６に取り付けられかつレセプタクル！６のスリ
ーブｌにプラグ２を挿入する図示しない光コネクタとか
らなっている。前記パイプ１Ｂは抵抗溶接、レーザ溶接
によって一端をレセプタクル本体１７に固定するととも
に、他端も同様の溶接によって光電子装置１９のステム
２０に溶接されている。そして、このステム２０からは
、数本のり一部２１が突出している。また、前記バイブ
１８内において、前記光電子装置１９のパッケージ２２
を被うように、光電子装置１９の光軸の延長上に集光用
レンズ２３を有するパッケージ２４が前記ステム２０に
固定されている。

この実施例では、前記パッケージ２２内には半導体レー
ザ素子が内蔵されているものとする。したがって、この
半導体レーザ素子から発光されたレーザ光が、前記パッ
ケージ２２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通るとともに、前記
集光用レンズ２３を通り、前記レセプタクル１６のボー
ルスリーブ９に挿入されたプラグ２のシングルモードフ
ァイバ１１に伝送されることになる。

前記レセプタクル１６は前記レセプタタル本体１７と、
このレセプタタル本体１７に螺合されるレセプタタルハ
ウジング２５と、前記ボールスリーブ９とからなってい
る。前記レセプタタル本体１７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２６となるとともに
、筒状部２７の外周面には雄ネジ２８が設けられている
。また、前記レセプタクル本体１７の停止部２６の中央
部は前記光電子装置１９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２６の中央部には
光の授受を行うための光透過孔２９が設けられている。

前記レセプタタルハウジング２５は、その内端内周面に
雌ネジ３０が設けられていて、前記雄ネジ２８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２５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３１が設けられてい
る。この固定部３１は、前記レセプタタルハウジング２
５をレセプタタル本体１７に螺合する際の締め付は時、
前記ボールスリーブ９の外周に設けられた鍔部３を前記
レセプタタル本体１７の筒状部２７に押し付ける。また
、レセプタタルハウジング２５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ａ２ジ３２が設けら
れている。

このようなレセプタクル付光電子装置１５における光結
合においては、光コネクタのプラグ２がレセプタクル１
６のポールスリーブ９に挿入され、かつレセプタタルハ
ウジング２５の螺合操作によって、前述のように鍔部３
が固定部３１の端面と停止部２６との間に挟持されるこ
とによって固定される。

ところで、このレセプタタルハウジング２５の螺合操作
による前のポールスリーブ９、換言するならば光電子装
置１９とプラグ２との光結合状態は、プラグ２がポール
スリーブ９の球体６によって位置決めされた状態で設定
されていることから、光結合調整した後は勿論のことと
して、最初の光結合時でも高効率の光結合が達成される
ことになる。

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）本発明の光結合体にあっては、スリーブ内に挿入
されたプラグは、２つの球体によってスリーブの内周面
に押し付けられる結果、スリーブに対してプラグの位置
は常に一定となるという効果が得られる。

（２）上記（１）により、本発明の光結合体にあっては
、プラグをスリーブに挿入した状態では、プラグはスリ
ーブに対して常に一定となることから、プラグの着脱を
繰り返しても再現性良く高い光結合効率を得ることがで
きるという効果が得られる。

（３）本発明の光結合体にあっては、プラグの外周面を
抑える固定体が球体となっていて、その表面は滑らかと
なっていることから、固定体がプラグに対して弾発的に
作用しても、プラグの外周面は窪んだり傷が付いたりし
ないことから、常に高精度な光結合が達成できるという
効果が得られる。

（４）本発明の完結合体付光電子装置にあっては、スリ
ーブ内に挿入されたプラグは、２つの球体によってスリ
ーブの内周面に押し付けられる結果、スリーブに対して
プラグの位置は常に一定となるという効果が得られる。

（５）上記（４）により、本発明の完結合体付光電子装
置にあっては、プラグをスリーブに挿入した状態では、
プラグはスリーブに対して常に一定となることから、プ
ラグの着脱を繰り返しても、光電子装置とシングルモー
ドファイバとの光結合は再現性良く高い光結合効率を得
ることができるという効果が得られる。

（６）本発明の完結合体付光電子装置にあっては、プラ
グの外周面を抑える固定体が球体となっていて、その表
面は滑らかとなっていることから、固定体がプラグに対
して弾発的に作用しても、プラグの外周面は窪んだり傷
が付いたりしないことから、常に高精度な光結合が達成
できるという効果が得られる。

（７）上記（１）〜（６）により、本発明によれば、ス
リーブとプラグとの間に隙間が存在しても、プラグはス
リーブに取り付けられた固定体によって弾発的にスリー
ブの一内周面部分に押し付けられることから、常に高精
度でかつ効率の高い光結合が達成できるという相乗効果
が得られる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない、たとえば、第４図に示さ
れるように、前記固定体５は一つとし、その代わりにス
リーブ１の内周面に突出した突部４０を設け、スリーブ
ｌ内に挿入されたプラグ２の外周面を固定状態のこの突
部４０と、スリーブ１の内周面の一部、さらには前記−
つの固定体５で三点支持する構造としてもよい。この例
では、前記実施例による効果に加えてさらにプラグ２の
動きを制限することになり、プラグ２の支持の安定性を
増すことができる。

第５図は固定体５をビス４１としたものである。

前記実施例の球体６の場合は、プラグ２に対して点接触
となるため、圧力が非常に高くなり、余りにも弾発力を
大きくすると、プラグ２の外周面を傷つけるおそれも生
しる。これに対して、先端が平坦あるいは曲率の大きな
凸面や凹面とするビス４１構造とすれば、プラグとの接
触面が大きくなり、プラグ２に加わる圧力を小さくする
ことができ、プラグ２を傷つけないようにすることがで
きる、この結果、プラグの外周面は窪んだり傷が付いた
りしないことから、常に高精度な光結合が達成できるこ
とになる。なお、前記ビス４１を光軸方向に長くしたり
、あるいは２つの固定体を同一円周上から外す構造も、
プラグ２が首振り動作しないことから、プラグ２の位置
決めには有効である。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体レーザ素子を
組み込んだ発信側の完結合体付光電子装置において光結
合体技術に適用した場合について説明したが、それに限
定されるものではなく、たとえば、発光ダイオード′や
受光素子を組み込んだ完結合体付光電子装置における光
結合体技術、さらには光コネクタプラグ同士等の光結合
技術などに適用できる。

本発明は少なくとも光結合技術には適用できる。

［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。

本発明によれば、スリーブに挿入したプラグの外周面に
対して、固定体が弾発的に作用することから、プラグは
スリーブに対してあそびなく固定することができるので
、プラグ着脱による位置変動を抑えることができ、再現
性良く常に高い光結合効率を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による光結合体部分のスリー
ブと、このスリーブに挿入固定されたプラグを示す断面
図、 第２図は同じくスリーブとプラグを示す断面図、第３図
は同しくレセプタクル付光電子装置の要部を示す断面図
、 第４図は本発明の他の実施例によるスリーブおよびプラ
グを示す断面図、 第５図は本発明の他の実施例によるスリーブを示す断面
図である。 １・・・スリーブ、２・・・プラグ、３・・・鰐部、４
・・・固定体設置用孔、５・・・固定体、６・・・球体
、７・・・ストッパ、８・・・Ｃ状リング、９・・・ボ
ールスリーブ、ｌｌ・・・シングルモードファイバ、１
５・・・完結合体付光電子装置（レセプタタル付光電子
装置）、Ｉ６・・レセプタタル、１７・・・レセプタク
ル本体、１８・・・パイプ、１９・・・光電子装置、２
０・・・ステム、２１・・・リード、２２・・・パッケ
ージ、２３・・・集光用レンズ、２４・・・パッケージ
、２５・・・レセプタタルハウジング、２６・・・停止
部、２７・・・筒状部、２８・・・雄ネジ、２９・・・
光透過孔、３０・・・雌ネジ、３１・・・固定部、３２
・・・雄ネジ、４０・・・突部、４１・・・ビス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光伝送媒体としてのプラグと、このプラグが挿入さ
   れる管状のスリーブとを有する光結合体であって、前記
   スリーブには前記プラグの外周面に先端を弾発的に接触
   させる固定体が少なくとも一つ設けられていることを特
   徴とする光結合体。 ２、光伝送媒体としてのプラグと、このプラグが挿入さ
   れる管状のスリーブとを有する光結合体であって、前記
   スリーブには前記プラグの外周面に先端を接触させる固
   定の突部と、前記プラグに弾発的に接触する少なくとも
   一つの固定体が設けられていることを特徴とする光結合
   体。 ３、前記固定体はスリーブに取り付けられたバネ体によ
   って弾発力が付与されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項または第２項記載の光結合体。 ４、前記スリーブには球体からなる固定体が少なくとも
   ２箇所に設けられるとともに、前記球体の一部はスリー
   ブの外周に挿入されかつ弾発的に作用するＣ状リングに
   弾発的に接触していることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項または第２項記載の光結合体。 ５、前記プラグに接触する前記固定体および突部の先端
   面はプラグに傷が付かない程度の滑らかな面となってい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
   記載の光結合体。 ６、光伝送媒体としてのプラグと、このプラグが挿入さ
   れる管状のスリーブとを有し、かつ前記スリーブ側には
   光電子装置が結合されてなる光結合体付光電子装置であ
   って、前記スリーブには前記プラグの外周面に先端を弾
   発的に接触させる固定体が少なくとも一つ設けられてい
   ることを特徴とする光結合体付光電子装置。 ７、光伝送媒体としてのプラグと、このプラグが挿入さ
   れる管状のスリーブとを有しかつ前記スリーブ側には光
   電子装置が結合されてなる光結合体付光電子装置であっ
   て、前記スリーブには前記プラグの外周面に先端を接触
   させる固定の突部と、前記プラグに弾発的に接触する少
   なくとも一つの固定体が設けられていることを特徴とす
   る光結合体付光電子装置。