JPH03291608A - レセプタクル形光半導体結合器の構造 - Google Patents

レセプタクル形光半導体結合器の構造

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JPH03291608A
JPH03291608A JP9298890A JP9298890A JPH03291608A JP H03291608 A JPH03291608 A JP H03291608A JP 9298890 A JP9298890 A JP 9298890A JP 9298890 A JP9298890 A JP 9298890A JP H03291608 A JPH03291608 A JP H03291608A
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JP
Japan
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optical
face
optical connector
ferrule
light
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JP9298890A
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Yoichiro Katsuki
香月 陽一郎
Katsuyoshi Naito
内藤 勝好
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/421Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical component consisting of a short length of fibre, e.g. fibre stub

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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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〕 本発明は光通信装置等に使用する光半導体である受光9
発光素子と、光ファイバとの結合器に関するものであり
、光ファイバを接続した光コネクタを着脱できるレセプ
タクル形の光半導体結合器に関する。
〔従来の技術〕
光通信装置には、発光、受光素子と光ファイバとの結合
が重要なデバイスのひとつとなっている。
このような光半導体の結合における光結合器は、光ファ
イバを具備したピッグテール形と、光ファイバを接続し
た光コネクタを着脱できるレセプタクル形とに大別され
る。
ところで、近年は長距離、大容量、高速通信化が発達し
、その需要に伴って安価に成りっつぁるシングルモード
ファイバが主流になってきている。
このシングルモードファイバの結合器としては、該シン
グルモードファイバにおけるコアの径が非常に細いこと
から、従来は着脱動作を伴うレセプタクル形よりピッグ
テール形を適用してきた。
しかし、最近はシステムの小型化や低コスト化の要求に
対し、また、簡単に伝送路変更が可能であるシングルモ
ードファイバと結合できるレセプタタル形の結合器の要
求も多くなってきている。
第5図は従来のレセプタクル形光半導体結合器の構造を
示す要部断面図である。図において1は発光素子であり
、ここでは端面放射形の半導体レーザ、あるいは発光ダ
イオードを例に示している。
2は前記発光素子1を搭載し、かつこの発光素子1を動
作させるために電流を供給する端子を有するパッケージ
、3はこの発光素子lの周囲を覆って気密状態に保護し
ているキャップであり、光伝播方向正面に発光素子1か
ら発光された光を透過する光透過窓3aを有している。
4は前記発光素子1から発射された光を集光するレンズ
(ここでは、屈折率分布形レンズを例にしているが、球
面レンズ等の凸レンズを用いる場合もある。)、5はこ
のレンズ4を前記発光素子1に対して所定の位置に支持
している略円筒形のレンズホルダであり、はぼ中央部に
形成されたレンズ固定穴内に前記レンズ4を接着剤や半
田等により固定している 6は後述する結合相手である光コネクタと着脱可能に接
続する略円筒形の光コネクタ接続部であり、前記レンズ
ホルダ5の一端面にYAG溶接等により固定される。そ
してこの光コネクタ接続部6は、1μm以下に精密穴加
工されたスリーブ部6aと、後述する光コネクタとの接
続位置を規制するストッパ部6bを内周面に有し、かつ
外周面にネジ部6cを有した構造となっている。
7はこの光コネクタ接続部6と接続する光コネクタで、
光ファイバ8の先端の周囲を覆って保護しているフェル
ール9をハウジング10の中心に貫通保持している。フ
ェルール9は前記光コネクタ接続部6のスリーブ部りa
内に精密嵌合するようにその外形は精密加工されている
。さらに前記ハウジング10には前記光コネクタ接続部
6のネジ部6Cと螺合するネジ部10aが設けられてい
る。
上記構造の光結合器は以下に示すようにして製造される
。まず、発光素子1をパッケージ2に搭載し、この発光
素子1の周囲をキャップ3により覆って、気密封止する
そしてこのキャップ3を覆うようにして略円筒形のレン
ズホルダ5をパッケージ2に溶接等により取りつける。
なお、このレンズホルダ5のほぼ中央に配置されている
レンズ固定穴内にはレンズ4が固定されている。この時
、前記パッケージ2に搭載され、キャップ3により気密
封止されている発光素子1から光が出射されると、出射
光は広がってキャップ3の光透過窓3aを透過し、レン
ズホルダ5に固定されている前記レンズ4によって集光
され、図中A点に絞られる。
一方、光コネクタ7を光コネクタ接続部6に接続する。
つまり、光コネクタ7のハウジングlOの中央に支持さ
れているフェルール9を、光コネクク接続部6のスリー
ブ部りa内に入り込ませ、前記フェルール9の先端面が
スリーブ部6aの突き当たりのストッパ面6bに突き当
たるまで挿入する。この状態で光コネクタ接続部6の外
周面に設けられたネジ部6Cと、光コネクタ7のハウジ
ング10の内周面に設けられたネジ部10aとを螺合さ
せて締結する。この時、前記レンズ4の焦点であるA点
に、光コネクタ7のフェルール9に保持された光ファイ
バ8の中心が一致するように光学的位置合わせを行う。
この後、図中B点においてYAG溶接等により、光コネ
クタ接続部6とレンズホルダ5とを固定する。これによ
りレセプタクル形の光結合器が槽底されて製造される。
なお、上述した構造において光コネクタ7は、光コネク
タ接続部6のネジ部6cとの螺合を締結及び解除するこ
とにより、光コネクタ接続部6に対して着脱可能となっ
ている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら上述した従来のレセプタクル形の光半導体
結合器の構造においては、次に述べるような問題点があ
る。
つまり、発光素子から出射されレンズにより集光されて
光コネクタの光ファイバへと送られた際の光ファイバの
戻り光が、発光素子に戻って注入してしまうという問題
があった。
発光素子は光ファイバ先端等からの戻り光が注入される
と、レーザ発振が乱れて光伝送装置のS/N劣化を引き
起こしてしまう場合がある。ピッグテール形においては
、この戻り光を発光素子に注入しないようにするために
、光ファイバの先端に斜めに傾斜して研磨した物を組み
込んだり、あるいは光ファイバの先端に反射防止膜を施
したり、あるいは反射防止膜を施したガラスを貼り付け
る等の対策をとっていた。
しかし、レセプタクル形の光結合器は光伝送用に用いら
れているものと同様のものが要求されるのが一般的であ
る。従って、ピッグテール形のような対策はできないこ
とになり、伝送速度の高い領域、たとえば600 M 
b / s以上には使用できなかった。
また、第6図は従来の問題点を説明するための光結合の
概念を示す図であり、この図に示すように発光素子1と
レンズ4と光ファイバ8とは光軸が一致するように配置
されており、この状態において発光素子1から出射され
る光はレンズ4により光ファイバ8の光軸にと絞られる
。ところが、図中の矢印方向に示すように、発光素手工
からの出射光がA点において光軸に対して垂直方向にず
れると光ファイバ8への伝送量は少なくなる。
第7図は発光素子からの出射光の焦点と光ファイバの軸
ずれにより結合損失量を示す図である。
この図に見られるように、光軸に対して垂直方向に軸ず
れした場合の感度は放物線を描き、精度良く結合されれ
ば(たとえば図中X点に結合された時)、1dBの結合
劣化に対して光コネクタ7に設けたフェルール9に支持
されている光ファイバ8の着脱変動は2μmである。そ
のため光コネクタ接続部6にもうけたスリーブ部6aと
フェルール9とのクリアランスは2μm以内で、その時
のスリーブ部6aの穴加工は1から2μm以内、フェル
ール9の外形加工は0.5μm以内に加工できるので、
光コネクタ7の着脱に問題はない。
しかし、組立時において少しでも軸ずれが生じると、た
とえばY点で結合すると1dBの結合劣化はY点から2
点への変動になるため、光ファイバ8の許容変動は0.
5μ以下となり、スリーブ部6aとフェルール9の加工
は、製造上限界を越えてしまうことになる。
そのため、組立時の製造変動が大きくなってしまった場
合は不良品としなければならず、歩止まりが低下し、精
度をより求めると部材コストが高くなってしまうという
問題があった。
本発明は前記問題点を解決するためになされたものであ
り、光ファイバの先端面からの戻り光を防止して戻り光
の発光素子への注入を防止し、戻り光の注入による発光
素子のレーザ発振の乱れから発生する光伝送装置のS/
N比の劣化を防止すると共に、光コネクタの着脱に対し
てレセプタクル形の光半導体結合器を提供することを目
的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
上述した目的を達成するため本発明は、電流を供給する
ための端子を有するパッケージに発光素子あるいは受光
素子を搭載し、光透過窓を有するキャップにより覆って
気密封止して、さらにこのキャップを取り囲んでホルダ
を設け、このホルダの先端面側に、接続相手の光コネク
タのフェルールを整合保持するためのスリーブ部を有す
る光コネクタ接続部を固定して構成され、かつ前記光コ
ネクタを光コネクタ接続部から着脱自在としたレセプタ
クル形光半導体結合器の構造において、光ファイバ素線
を中心に固定したフェルールの一端面を斜めに研磨して
傾斜端面とすると共に、他端面を球状に研磨して凸球状
端面として形成し、このフェルールの傾斜端面の光ファ
イバの光軸が集光部となるように、該傾斜端面倒を前記
集光部側に、また凸球状端面側を前記光コネクタ側とな
るように、前記光コネクタ接続部のスリーブ部内に固定
したものである。
− 10 〔作  用〕 上述した構成により、光コネクタのフェルールを、光コ
ネクタ接続部のスリーブ部内に入り込むようにして光コ
ネクタ接続部に挿入していくと、スリーブ部内には、一
端を傾斜端面とし他端を凸球状端面とした結合器側のフ
ェルールが所定の位置に固定されているため、このフェ
ルールの凸球状端面に、光コネクタ側のフェルールの先
端面とが突き当たる。
こうして該光コネクタ側のフェルールの先端面が、スリ
ーブ部に固定されている結合器側のフェルールに突き当
たるまで挿入されると、両者は互いの光軸が一致するよ
うに整合され、屈折率が一致した光学接触状態となる。
これにより光は、光コネクタ接続部のスリーブ部に固定
されているフェルールの傾斜端面の光ファイバ素線の光
軸に集光され、この光ファイバ素線を伝送し、他端側の
凸球状端面で光学接触状態となっている光コネクタの光
ファイバへと伝送される。
〔実 施 例〕
以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す光半導体結合器の構造
を示す要部断面図である。
図において1は発光素子、2はパッケージ、3はキャッ
プ、4はレンズ、5はレンズホルダ、8は光ファイバ、
10はハウジング、10aはネジ−であり、これらは従
来において述べたものとほぼ同様のものであり同様に構
成されているので、従来と同一符号を付しその説明は省
略する。
11は略円筒状の光コネクタ接続部で、中央に後述する
フェルールを挿入して保持するためのスリーブ部11a
が精密穴加工により形成されていると共に、一端側外周
面にはネジ部11aを有している。
12はセラミック等により精密外形加工されたフェルー
ルであり、その中心に光ファイバ素線13を接着固定し
ており、一端面側を約4度から8度の角度で傾斜させて
研磨した傾斜端面12aとし、また他端面倒をR20m
mからR60mmで球1 2 面状に加工した凸球状端面12bとしている。
そしてこのフェルール12はその一端の傾斜端面12a
側を発光素子1並びにレンズ4に対向させ、かつ他端側
の凸球状端面12b側を接続相手の光コネクタの挿入側
となるようにして光コネクタ接続部11のスリーブ部り
1a内に、発光素子1側から約半分の位置までに圧入等
により固定する。
この時、フェルール12はその傾斜端面12aの光ファ
イバ素線13の光軸に、発光素子1からの出射光がレン
ズ4により焦点を結ぶA点に位置するように配置される
ように、レンズ4を支持しているレンズホルダ5の端面
である図中B点にてYAG溶接等で固定される。これに
よりレセプタクル形の光半導体結合器が構成される。
また、14はこの光半導体結合器に接続する光コネクタ
で、前記光コネクタ接続部11のネジ部11aと対応す
るネジ部11aを内周面に有するハウジング10の中心
にフェルール15を介して光ファイバ8を支持している
。そして、この光ファイバ8を中心に支持しているフェ
ルール15の先端面を、前記光結合器のフェルール12
と同様、R20mmからR’60+nmで球面状に加工
した凸球状端面15bとしている。
上述した構造により、光コネクタ13を光結合器に接続
する場合は、まず光コネクタ13を、該光コネクタ13
のハウジング10の中央に支持しているフェルール15
が光コネクタ接続部11のスリーブ部り1a内に入り込
むようにして、光コネクタ接続部工1に挿入していく。
こうして、スリーブ部り1a内に挿入した光コネクタ1
3側のフェルール15の先端面、つまり凸球状端面15
aが、光結合器の光コネクタ接続部11内に固定されて
いるフェルール12の先端面と突き当たるまで挿入する
これにより、光ファイバ素線13を固定しているフェル
ール12と、光ファイバ8を固定しているフェルール1
5とは、光コネクタ接続部11のスリーブ部り1a内に
おいてそれぞれの凸球状端面12bと15aとが当接さ
れて互いの光軸が図3 4 CA□ 中C点において一致する。
その結果、光ファイバ素線13と光ファイバ8とは、そ
れぞれその端面同士により屈折率が一致した光学接触状
態となる。
これにより、前記パッケージ2に搭載され、キャップ3
により気密封止されている発光素子1から光が出射され
ると、出射光は広がってキャップ3の光透過窓3aを透
過し、レンズホルダ5に固定されている前記レンズ4に
よって集光され、光コネクタ接続部11に固定されてい
るフェルール12の傾斜端面12aの光ファイバ素線1
3の光軸、つまり図中A点に絞られる。
こうしてA点に絞られた出射光は光ファイバ素線13を
伝送し、他端側の凸球状端面12bから、光軸が一致し
た光学接触状態となっている光コネクタ14の光ファイ
バ8へと伝送される。
この時、光ファイバ8の端面ばフェルール15の凸球状
端面12bに沿って凸球状となっていることから、発光
素子1からの出射光が光軸からずれても、その凸球状の
形状により他方向に反射され、発光素子1に戻ることは
ない。従って、発光素子1に対する光コネクタ14の光
ファイバ8からの戻り光は防止される。
なお、上述した実施例においては発光素子1を搭載し、
円柱形のレンズ4を備えた光結合器を例に説明したが、
光結合器はこれに限るものではなく以下に示すような構
造にも適用可能である。
第3図は他の実施例を示す光結合器の要部断面図である
。この実施例おいては、発光素子1からの出射光を集光
するレンズを球状の球レンズ16としでおり、これによ
り光結合器の全体の長さが、円柱状のレンズ4を用いた
媒体1と比較して短い形状とすることができる。
また光コネクタ接続部11により支持しているフェルー
ル12との整合を保持するため、スリーブ部り1a内に
、弾性材から成る弾性スリーブ17を配している。そし
て、この弾性スリーブ17内において、図示しない光コ
ネクタ14のフェルール12と互いの端面同士を当接さ
せることにより、より精密な整合が行われるようになっ
て5 6 いる。
第4図は発光素子の代わりに受光素子を備えた光結合器
を示した要部断面図である。この図に示すように光結合
器においては必ずしもレンズ4を必要とすることはなく
、受光素子18は一般に受光面が数十から数百μmと広
いために、レンズ4を配置することなく光ファイバ素線
13と直接結合することができる例である。
もちろん、高速用に使用される受光径の狭い場合は、第
1図や第5図において示したようなレンズ4を使用する
場合もある。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、光ファイバ素線を
中心に固定したフェルールの一端面を斜めに研磨して傾
斜端面とすると共に、他端面を球状に研磨して凸球状端
面として形成し、このフェルールの傾斜端面の光ファイ
バの光軸が集光部となるように、該傾斜端面倒を前記集
光部側に、また凸球状端面側を前記光コネクタ側となる
ように、光結合器の光コネクタ接続部のスリーブ部内に
固定した。これによりスリーブ部において互いのフェル
ールの凸球状端面同士が突き当たって整合し、光学的接
触状態となり結合される。
このため、発光素子からの光は傾斜端面では反射しても
、その戻り光が発光素子に注入してしまうようなことは
ない。
また、凸球状端面は、光コネクタの凸球状端面と光学接
触するために、やはり戻り光の発生は防止される。従っ
て発光素子によるレーザ発振に乱れを生じることはな(
、安定したレセプタクル形光半導体結合器の構造を提供
することができる。
その結果、特に600 M b / sの高速で用いて
も問題ない伝送が可能な光結合器を提供することができ
る。
さらに、光結合器からの光コネクタの着脱も光ファイバ
同士の接続となるので、一般の光コネクタの着脱構造と
同様に設計することにより光コネクタの接続と変わらな
い安定した着脱が可能な得られることから、従来のよう
に製造変動により不良品が多くなって歩止まりの低下を
招いてしまう7 8 こともな(なる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構造を示す要部断面図、第
2図はフェルールの光学的接触状態を示す要部断面図、
第3図は他の実施例を示す要部断面図、第4図も他の実
施例を示す要部断面図、第5図は従来の構造を示す要部
断面図、第6図は光結合の概念を示す説明図、第7図は
光ファイバの軸ずれにより結合損失量を示す図である。 1・・・発光素子    2・・・パッケージ3・・・
キャップ    4・・・レンズ5・・・レンズホルダ
  8・・・光ファイバ10・・・ハウジング  11
・・・光コネクタ接続部11a・・・スリーブ部 12
・・・フェルール12a・・・傾斜端面 12b・・・
凸球状端面13・・・光ファイバ素線 14・・・光コネクタ  15・・・フェルール15a
・・・凸球状端面 19

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、電流を供給するための端子を有するパッケージに発
    光素子あるいは受光素子を搭載し、光透過窓を有するキ
    ャップにより覆って気密封止して、さらにこのキャップ
    を取り囲んでホルダを設け、このホルダの先端面側に、
    接続相手の光コネクタのフェルールを整合保持するため
    のスリーブ部を有する光コネクタ接続部を固定して構成
    され、かつ前記光コネクタを光コネクタ接続部から着脱
    自在としたレセプタクル形光半導体結合器の構造におい
    て、 光ファイバ素線を中心に固定したフェルールの一端面を
    斜めに研磨して傾斜端面とすると共に、他端面を球状に
    研磨して凸球状端面として形成し、このフェルールの傾
    斜端面の光ファイバの光軸が集光部となるように、該傾
    斜端面側を前記集光部側に、また凸球状端面側を前記光
    コネクタ側となるように、前記光コネクタ接続部のスリ
    ーブ部内に固定したことを特徴とするレセプタクル形光
    半導体結合器の構造。
JP9298890A 1990-04-10 1990-04-10 レセプタクル形光半導体結合器の構造 Pending JPH03291608A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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