JPH0414004A - 光結合器 - 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］ 本発明は光通信装置等にて使用されるものであり、受光
あるいは発光素子と光ファイバとを結合して接続するた
めの光結合器に関するものであり、伝送されてきた光信
号を集光して結合相手方に結像するため光ファイバと受
発光素子間に配置するレンズの固定構造に関するもので
ある。

（従来の技術〕 第２図は光通信用装置における従来の光結合器の一構成
例を示す要部側断面間であり、図は光ファイバを具備し
たピッグテールタイプの受光モジュールを示している。

第２図においてｌは例えばＰＤ素子やＡＰＤ素子等の受
光素子、２はこの受光素子１を搭載し、かつこの受光素
子１を動作させるために電流を供給する端子を有するヘ
ッダ、３はこの受光素子１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、光を透過する光透過窓３ａ
を有している。

４はこのキャップ３の周囲を囲むようにしてヘッド２に
取りつけられている円筒状のポスト、５は後述する光フ
ァイバからの光信号を前記受光素子１に集光させるため
のレンズであり、ここでは球面レンズ等の凸レンズを用
いている。

６はこのレンズ５を前記発光素子１に対して所定の位置
に支持している円筒状のレンズホルダであり、その外周
面の一部をレンズホルダ６の端面とが一致して同一面と
なるようにレンズ固定穴６ａ内に圧入等により固定され
ている。

７は後述する光コネクタを接続するための略円筒形の光
コネクタ接続部であり、一端側に結合相手となる光コネ
クタ８のフェルール９と嵌合して支持する光コネクタ支
持穴７ａを、また他端側に前記レンズホルダ６と嵌合す
るレンズホルダ嵌合穴７ｂを有しており、かつこの両穴
７ａ、７ｂ間には、レンズホルダ６とフェルール９との
位置決め用の張出部７Ｃが所定の寸法Ｆで形成されてい
る。そして、この光コネクタ接続部７は前記ポスト４の
一端面に、該ポスト４と同軸となるように溶接等により
固定される。なお、前記光コネクタ接続部７における光
コネクタ支持穴７ａ、及びレンズホルダ嵌合穴７ｂは、
それぞれ精密穴加工により成形されている。

８はこの光コネクタ接続部７に接続する相手方の光コネ
クタで、前記光コネクタ支持穴７ａ内に嵌合するフェル
ール９と、このフェルール９によりその先端を周囲を覆
われて保護され、受光素子１に光信号を伝送するだめの
光ファイバ１０とより成っており、前記フェルール９は
もちろんその外形が精密加工となっている。

以上により光結合器における受光モジュールが構成され
ており、各部品を精密成形することにより光軸方向の調
整を無くすことを目的とした構造となっている。

つまり、光軸方向の調整を無くすためには、図中に示す
各部品を固定した時のそれぞれの寸法Ａ〜Ｊまでを部品
精度により確保するようにしている。

例えば光ファイバ１０を０５０μｍのマルチモードファ
イバ、受光素子１をＰＤ素子とした場合における光軸方
向の軸ズレの特性を第３図に示す。

この図に見られるように変化のない範囲は８０μｍであ
ることから、上記各部品１〜１０における固定精度は、
第２図に示す最終固定側のＡ幅の精度を８０μｍ±４０
μｍ程度になるようにしていた。

［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技術によれば、以下に示す
ような問題点がある。

一般的に第２図に示したような構造によればＡ幅の精度
は次のように算出される。まず、レンズ５と光ファイバ
１０との光学距離であるＣの寸法は、Ｃ＝Ｊ−Ｅ＋Ｂ＋
Ｆ　（個々が±５μｍ）となる。

この時、ポスト４．レンズ５．レンズホルダ６゜光コネ
クタ接続部７の各部品全ての精度を±５μｍで加工し、
かつレンズ５の像倍率を１：１で考えると、Ａ側のレン
ズ焦点は、Ｃの変動量とほぼ一致し、上記の場合は最悪
計算で±２０μｍズレることになる。

さらにＡ寸法は、Ａ＝Ｃ；−Ｈ十（Ｊ−Ｅ）となり、Ｈ
の精度は±２５μｍ程度、その他は±５μｍと考えると
、Ａの精度は±４０μｍとなる。

上記の焦点の変動量±２０μｍを含めると、への精度は
±６０μｍとなり、上記の±４０μｍを満足させること
ができなくなり、その結果結合不良を生じることとなる
。

なお、レンズ５のレンズホルダ６への正大精度りは前記
Ｃが増せばＡが減るために、１：１の像倍率のレンズ系
では無視される。

このように、従来の構造では各部品精度の程度により最
悪の場合は、結合不良を生じる可能性があるという問題
点があり、精度を追求すれば高価格化を招いてしまうと
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、光結合器を構成している各部品毎の精度誤差により
生じる結合不良を無くして、精度誤差の要因を少なくし
、安価で常に良好な結合を得ることを可能とした光結合
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、ヘッダに搭載し
た発光あるいは受光素子を光透過窓を有するキャップに
より覆って気密封止し、かつこのキャップの周囲を取り
囲んで円筒状のポストを前記ヘッダに固定すると共に、
レンズを圧入固定した円筒状のレンズホルダを嵌合する
レンズホルダ嵌合穴を一端に、光コネクタを嵌合して保
持する光コネクタ保持穴を他端側に配し、これら互いの
穴を連通させて成る光コネクタ接続部を前記ポストの他
端面に固定して、前記レンズはレンズホルダの素子側の
端面と同一面となるように一致させて圧入固定し、かつ
光コネクタはその先端が突き当たり面に突き当たるまで
光コネクタ保持穴に挿入させて固定した構造の光結合器
において、前記レンズホルダの一端にフランジ部を設け
、このフランジ部の端面を前記ポストの先端面に固定す
ることで、このフランジ部側の端面を、受発光素子側の
位置決め用の突き当て面とする。

かつ、このレンズホルダの他端面を、前記光コネクタ接
続部の光コネクタ保持穴内を貫通してレンズホルダ嵌合
穴内に入り込んだ光コネクタの先端の位置決め用の突き
当て面とするようにしたものである。

〔作　　用〕

上述した構成により、レンズを所定の配置で内部に圧入
固定したレンズホルダを、ポストの先端面に固定するこ
とで、受発光素子とレンズとの位置決めを行う。つまり
、レンズホルダのフランジ部側の端面が、受発光素子と
の位置決め用の突き当て面となる。

また、このレンズホルダの他端面を、対向する光コネク
タ側の位置決め用の突き当て面とする。

つまり、光コネクタを光コネクタ接続部の光コネクタ保
持穴に挿入して、その先端を前記レンズホルダの他端面
に突き当たるまで挿入することで、光コネクタ接続部に
おける光コネクタの固定位置を決める。

これにより、光結合器の部品点数が削減されるので、各
構成部品の精度が従来と同様でも、光軸ずれをおこすこ
となく、安定した結合が得られる光結合器が得られるこ
とになる。

〔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結合器の構造を示す
要部断面図である。

図において１は受光素子、２はヘッダ、３はキヤ、７プ
、３ａは光透過窓、４はポスト、５はレンズであり、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る
ので、従来と同一符号を付しその説明は省略する。

１１は前記レンズ５を所定の位置に保持する略円筒状の
レンズホルダであり、一端面にポスト４の外径と同一と
なるようなフランジ部１１ａを有しており、このフラン
ジ部１１ａによりポスト４の一端面に固定するようにな
っている。また、他端面ば後述する光コネクタの固定位
置の位置決め面としての突き当て面１１ｂとなっている
。そして、中心に前記レンズ５を圧入固定するためのレ
ンズ固定穴１１ｃが貫通形成されており、レンズ５の周
面の一部が、フランジ部１１ａ側の端面と同一面となる
ように精度良く圧入させている。

１２はこのレンズホルダ１１のフランジ部１１ａを前記
ポスト４とで挟持するようにしてレンズホルダ１１に固
定している略円筒状の光コネクタ接続部であり、前記レ
ンズホルダ１１と嵌合するレンズホルダ嵌合穴１２ａと
、後述する光コツフタを嵌合して保持する光コネクタ保
持穴１２ｂとが連通して、精密加工により形成されてい
る。

１３は前記光コネクタ接続部１２の光コネクタ保持穴１
２ｂ内に貫通固定されている光コネクタであり、セラミ
ック等により精密外形加工されたフェルール１４と、そ
の中心に支持されている光ファイバ１５とから成ってい
る。そして、この光コネクタ１３は、フェルール１４が
光コネクタ保持穴１２ｂを貫通してレンズホルダ嵌合穴
１２ａ内まで入り込み、その先端がレンズホルダ嵌合穴
１２ａ内に他端側から入り込んで嵌合しているレンズホ
ルダ１１の端面と突き当たることで位置決めする構造と
なっている。

上述した構造により、光ファイノ＼１５内を伝送されて
きた光信号が、光コネクタ１３のフェルール１４により
保護された先端から出射すると、レンズ５に入り込み、
このレンズ５により集光されて所定の距離でヘッダ２に
固定されて対向配置されている受光素子ｌに、キヤ・ン
ブ３の光透過窓３ａを通過して焦点が絞られ、これによ
り光ファイバ１５からの光信号は、受光素子１に伝送さ
れることになる。

上述した構造における各部材の光学的な位置決め精度は
、次のように計算される。

レンズ５と光ファイバ１５の光学距離であるＣの寸法は
、図に見られるようにＣ＝Ｅ−Ｂとなり、各部材寸法の
精度誤差を±５μｍとすると、Ｃの精度は最大で±１０
μｍとなり、Ａ側の焦点の変動もレンズ５の像倍率が１
＝１とすると同しく±１０μｍとなる。

次にレンズ５と受光素子１との距離を示す図中Ａの寸法
は、Ａ＝Ｇ−Ｈであり、Ｈの精度が±２５μｍ程度、Ｇ
（ポスト４の軸方向長さ）が±５μｍとすると、Ａ寸法
の精度は±３０μｍで、上記焦点の変動を含めると±４
０μｍとなるので、Ａ寸法の最大誤差±４０μｍを満足
することができることになる。

なお、この時レンズ５のレンズホルダ６への圧入精度り
は従来と同様、前記Ｃが増せばＡが減るために、１：１
の像倍率のレンズ系では無視する。

なお、上述した実施例においては受光素子１を搭載し、
球面体のレンズ５を備えた受光モジュールを例に説明し
たが、光結合器はこれに限るものではなく、例えば光フ
ァイバ１５からの出射光を集光するレンズを円柱状とし
ても良く、また受光素子１を発光素子とすれば、発光モ
ジュールとすることも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、レンズホルダの一
端外周面にフランジ部を設け、レンズをこのフランジ部
の端面とレンズの外周面の一部と同一面となるように一
致させて圧入固定させて受発光素子側における突き当て
面とすると共に、他端側を光コネクタのフェルール先端
面との突き当て面とするようにしたものである。

これにより光ファイバと受発光素子との結合精度は、光
結合器における部品点数が削減されたことから、従来と
同等の精度誤差によりそれぞれの各構成部品を成形して
も、削減された部品骨の誤差が無くなるために、各部品
毎の合計の誤差も少なくなり、光軸ズレによる光量変化
のない範囲で結合できることになる。

従って、従来のように製造誤差により不良品の発生を防
止でき、かつ安価で安定した結合を実現することが可能
な光結合器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構造を示す光結合器の要部
断面図、第２図は従来の構造を示す要部断面図、第３図
は受発光素子と光ファイバとの光軸ズレ特性を示す図で
ある。 １ａ ２ａ ２ｂ ・・・受光素子　　　　２・・・ヘッダ・・・キャップ
　　　　４・・・ポスト・・・レンズ　　　　１１・・
・レンズホルダ・・・フランジ部　　１２・・・光コネ
クタ接続部・・・レンズホルダ嵌合穴 ・・・光コネクタ保持穴 ・・・光コネクタ　　１４・・・フェルール・・・光フ
ァイバ 特許出願人　　沖電気工業株式会社 代　　理　　人　　弁理士　金倉喬二 ・・・受九ｇ、子 ２・・へ７り′ ３・・・ヘイツフー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ヘッダに搭載した発光あるいは受光素子を光透過窓
   を有するキャップにより覆って気密封止し、かつこのキ
   ャップの周囲を取り囲んで円筒状のポストを前記ヘッダ
   に固定すると共に、 レンズを圧入固定した円筒状のレンズホルダを嵌合する
   レンズホルダ嵌合穴を一端に、光コネクタを嵌合して保
   持する光コネクタ保持穴を他端側に配し、これら互いの
   穴を連通させて成る光コネクタ接続部を前記ポストの他
   端面に固定して、前記レンズはレンズホルダの素子側の
   端面と同一面となるように一致させて圧入固定し、かつ
   光コネクタはその先端が突き当たり面に突き当たるまで
   光コネクタ保持穴に挿入させて固定した構造の光結合器
   において、 前記レンズホルダの一端にフランジ部を設け、このフラ
   ンジ部の端面を前記ポストの先端面に固定すると共に、
   他端面を前記光コネクタ保持穴内を貫通してレンズホル
   ダ嵌合穴内に入り込んだ光コネクタ先端の突き当て面と
   したことを特徴とする光結合器。