JPH07294781A - 光素子−光ファイバ接続封止用筐体構造物およびそれを含む光素子−光ファイバ接続封止複合体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ファイバの破断を防止する光素子−光ファ
イバ接続防止筐体構造物およびそれを用いた光素子−光
ファイバ接続封止複合体を提供する。 【構成】 光素子収納用内室筐体部と、それに接続する
１対の外室筐体部とを有し、両筐体部の仕切壁には光フ
ァイバ封止用スリーブが設けられ、外室筐体部に光ファ
イバ用貫通孔又は外室スリーブが設けられ、内室スリー
ブと、外室貫通孔又はスリーブとの中心軸交差角が、０
度より大きく９０度以下である筐体構造物を用い、光フ
ァイバのメタライズされた裸光ファイバ先端面を光素子
端面に接続し、この裸光ファイバ部の反対端部を、内室
スリーブ内にはんだ付けにより接着封止し、光ファイバ
一次被覆部を外室内で湾曲させ、二次被覆部先頭部分
を、外室貫通孔又はスリーブに挿入接着して複合体を形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光素子−光ファイバ接続
封止用筐体構造物、およびそれを含む光素子−光ファイ
バ接続封止複合体に関するものである。本発明は、特に
導波路型電気光学素子を用いる場合に有用なものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の光素子−光ファイバ接続封止用筐
体構造物およびそれを含む従来の光素子−光ファイバ接
続封止複合体を、下記に、図１および図２を用いて具体
的に説明する。図１において、筐体１は、筐体本体２
と、その上面を気密に封止（例えばシーム溶接により）
する蓋体３とからなる六面体である。筐体１の内室４内
に光素子５が収納固定されている。

【０００３】筐体１の対向する２側壁部６ａ，６ｂに
は、貫通孔７ａ，７ｂが形成され、この貫通孔７ａ，７
ｂに、光ファイバ８ａ，８ｂを通すための中空部（図示
されていない）を有するスリーブ９ａ，９ｂが挿入封止
されている。一般に、光ファイバは、裸光ファイバと、
それを被覆する一次被覆層と、さらにそれを被覆する二
次被覆層とを有するものである。図１において光ファイ
バ８ａ，８ｂの先端部分のスリーブ９ａ，９ｂに挿入さ
れた部分は、その二次被覆層１０ａ，１０ｂの周面が、
スリーブ９ａ，９ｂの中空部に接触するように挿入され
ている。

【０００４】光ファイバ８ａ，８ｂの内室４内に導入さ
れた部分においては、その一次および二次被覆層が除去
され、露出した裸光ファイバ１１ａ，１１ｂの周面はＮ
ｉ／Ａｕめっきによりメタライズ処理されている。この
メタライズ処理裸光ファイバ１１ａ，１１ｂのスリーブ
９ａ，９ｂ中空部内にある部分は、はんだ付けにより、
スリーブ９ａ，９ｂ中空部に接合され、それによって、
光ファイバ挿入部は気密に封止されている。一般に、内
室４内のメタライズ処理裸光ファイバ１１ａ，１１ｂ
は、図示されているように、湾曲され、その端面は、光
素子５の端面に接続され、この接続部分は、光ファイバ
接続補強治具１２ａ，１２ｂにより補強されている。

【０００５】図１の筐体構造物のスリーブ部分の拡大図
を図２に示す。図において、光ファイバ８ａは、その二
次被覆部１０ａの先端部分においてスリーブ９ａの中空
部１３内に挿入され、それに連続する先端部において、
一次被覆層が露出している部分（一次被覆部）１４が形
成され、さらにその先に裸光ファイバ部１１ａ（メタラ
イズ処理されたもの）が連続している。この裸光ファイ
バ部１１ａのスリーブ中空部１３内にある部分は、スリ
ーブ９ａの内室側先端部分において、はんだ１５により
封止されている。

【０００６】一般に、図２に示されているようにはんだ
付けされたメタライズ処理裸光ファイバ部分１１ａは、
０．５〜１．５kgf 程度の比較的低い引張強度を示す。
ちなみに、裸光ファイバの理想引張強度は約６kgf であ
る。このようにはんだ付けされた裸光ファイバ部分が、
低い強度を示す原因の一つは、光ファイバの被覆除去、
メタライズ処理、およびはんだ付け（局部的加熱が施さ
れる）からなる一連の工程において、裸光ファイバ表面
に不可避的に発生するマイクロクラックが考えられる。
従って、光ファイバと筐体との封止固定強度を、はんだ
付部分のみに依存することには無理がある。このため、
従来技術においては、例えば図２に示されているように
スリーブ９ａの外側端において、それに挿入された光フ
ァイバの二次被覆部１０ａを接着剤１６により接着し、
光ファイバと筐体との固定強度を補強することが試みら
れている。

【０００７】しかしながら、上記のような光ファイバと
筐体との固定手段には、下記のような問題がある。一般
に、光ファイバ中の被覆層と、裸光ファイバとは、それ
らの熱膨張率において、二桁以上の違いがあり、また、
光ファイバの被覆層には製造工程に起因する歪が残留し
ている。このため、光ファイバに熱サイクルが加えられ
ると、被覆層が伸縮する。従って、裸光ファイバと被覆
層との界面接着力が低い場合、裸光ファイバが被覆層か
ら突き出たり、引っ込んだりする現象を生ずる。この現
象による裸光ファイバの突き出し量は、被覆層の材質に
大きく依存するが、ナイロン二次被覆の場合、数百μｍ
に達することがある。また、この現象を皆無にすること
は実際上不可能なことである。

【０００８】図２に示されている従来のスリーブ封止構
造においては、光ファイバが、裸光ファイバ部分のはん
だ付け部分と、二次被覆部分の接着剤接着部分との互い
に離間している２箇所において、スリーブに固定されて
いるため、光ファイバに、上記の突き出し現象が発生す
ると、裸光ファイバ部１１a に応力が作用して、図２に
破線により示されているように、裸光ファイバ部１１ａ
は、スリーブ中空部１３内において屈曲し、この屈曲応
力により、裸光ファイバ部１１ａに座屈破壊を生ずるこ
とがある。また、実装工程において、裸光ファイバ表面
を完全無傷に保つことは、実際上不可能であり、また、
実装後に、使用環境により、裸光ファイバ表面が徐々に
腐食されることがあるから、構造体の使用初期におい
て、裸光ファイバ部に破壊が発生しないような場合でも
裸光ファイバ部１１ａに屈曲応力が負荷されるような状
態のまま使用することは望ましくない。

【０００９】上述のように、従来の光素子−光ファイバ
接合封止構造物において発生する（又は発生し得る）裸
光ファイバ部の破断の原因は、図２に示されているよう
に、光ファイバの固定を、内室スリーブの外側端および
内側端の点に近接した２箇所で施し、このためこの近接
した２箇所の間で発生する応力が、短い裸光ファイバ部
に負荷されることにある。

【００１０】この問題を解決するためには、気密封止を
目的とするはんだ付け部と、接続部の強度の向上を目的
とする接着剤接着部（機械的かしめでもよい）との間隔
距離を十分に大きくとり、裸光ファイバの突き出し現象
による変形を、十分に吸収し得るようにすればよい。し
かしながら、このようにすると、得られる光素子−光フ
ァイバ接続封止構造物の長さが大きくなり、実用上の不
都合を生ずる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、光ファイバ
の突き出し現象による裸ファイバの破断を防止すること
ができ、かつ実用上不都合のない光素子−光ファイバ接
続封止用筐体構造物、およびそれを用いた光素子−光フ
ァイバ接続封止複合体を提供しようとするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光素子−光
ファイバ接続封止用筐体構造物は、光素子を収納するた
めの内室を形成する内室筐体部と、この内室筐体の２個
の側壁部に接続し、その外側に外室を形成する１対の外
室筐体部とを有し、前記内室筐体と、それに接続する前
記外室筐体とを仕切る前記２個の側壁部の各々には、貫
通孔が形成され、この貫通孔には、光ファイバを通すた
めの中空部を有する内室封止スリーブが挿入装着されて
おり、前記１対の外室筐体部の各々の、前記仕切り側壁
部とは異なる壁部に、光ファイバを通すための外室貫通
孔が形成されており、前記内室封止スリーブの中空部の
中心軸方向と、前記外室貫通孔の中心軸方向とが０度よ
り大きく、９０度以下の交差角をもって交差する、こと
を特徴とするものである。

【００１３】本発明の筐体構造物において、前記外室貫
通孔に、光ファイバを通すための中空部を有する外室ス
リーブが挿入装着され、前記内室封止スリーブの中空部
の中心軸方向と、前記外室スリーブの中空部の中心軸方
向とが０度より大きく、９０度以下の交差角をもって交
差していてもよい。

【００１４】本発明の筐体構造物において、前記内室筐
体部と、前記１対の外室筐体部とが、接続可能に分離し
ていてもよい。勿論、内室筐体部と、１対の外室筐体部
とは、光素子−光ファイバ接続封止構造体の製造におい
て一体に接続される。

【００１５】本発明の光素子−光ファイバ接続封止複合
体は、前記光素子−光ファイバ接続封止用筐体構造物
と、前記筐体構造物の内室内に収納された光素子と、光
ファイバとを含み、前記光ファイバの先端部分は、裸光
ファイバ、並びに一次および二次被覆層を有する二次被
覆部と、その先頭部分に連続し、一次被覆層が露出して
いる一次被覆部と、その先頭部分に連続し、メタライズ
処理された露出周面を有する裸光ファイバ部とからな
り、前記内室内において、前記１対の裸光ファイバ部の
先端面が前記光素子の端面に接続され、前記裸光ファイ
バ部の各々の他端部分は、各内室封止スリーブの中空部
内において、はんだにより接合され、かつ気密に封止さ
れ、前記一次被覆部の先頭部分の各々は、前記各内室封
止スリーブ中空部中に挿入されており、前記各一次被覆
部の残余の部分は各外室内にあって湾曲しており、前記
二次被覆部の先頭部分の各々は、外室貫通孔又は外室ス
リーブの中空部の各々に挿入されていることを特徴とす
るものである。

【００１６】本発明の上記複合体において、前記外室内
に、軟質樹脂材料が充填されていてもよい。

【００１７】

【作用】本発明の光素子−光ファイバ接続封止用筐体構
造物の一例の正面図が図３に示され、またそれを含む光
素子−光ファイバ接続封止複合体の一例の平面図（蓋体
を除いたとき）が図４に示されている。

【００１８】図３において、本発明の光素子−光ファイ
バ接続封止用筐体構造物２１は、筐体本体２２とその上
面を気密に封止する蓋体２３とからなる。筐体本体２２
は、光素子を収納するための内室２４を形成する内室筐
体部２５と、この内室筐体部２５の２個の側壁部２６
ａ，２６ｂに接続し、その外側に２個の外室２７ａ，２
７ｂを形成する１対の外室筐体部２８ａ，２８ｂとを有
している。内室筐体部２５と２個の外室筐体部２８ａ，
２８ｂは、共通の蓋体２３を有していてもよいが、図３
に示されているように、それぞれ別個の蓋体を有してい
てもよい。すなわち、内室筐体部２５は、蓋体２３ａに
より気密に封止され、外室筐体部２８ａ，２８ｂは蓋体
２３ｂにより開塞（気密でなくてもよい）されている。
内室筐体部２５には、光素子を載置するための台座部２
９が設けられていてもよい。内室筐体部２５と、外室筐
体部との仕切り側壁部２６ａ，２６ｂには、それぞれ、
貫通孔３０ａ，３０ｂが形成され、それには、光ファイ
バを通すための中空部（図示されていない）を有する内
室封止スリーブ３１ａ，３１ｂが挿入装着されている。

【００１９】外室筐体部２８ａ，２８ｂの、前記仕切り
側壁部とは異なる壁部（図３においては、正面壁部のコ
ーナー）に、光ファイバを通るための外室貫通孔３２
ａ，３２ｂが形成されている。この外室貫通孔３２ａ，
３２ｂは、図３に示されているように、蓋体２３が装着
される前は、筐体本体２２の外室筐体部２８ａ，２８ｂ
の上記壁部に、その上端から切り込まれた溝状透孔であ
ってもよい。

【００２０】本発明の筐体構造物において、内室封止ス
リーブの中空部の中心軸方向と、外室貫通孔の中心軸方
向は、０度より大きく、９０度以下の交差角で交差す
る。この交差角が０度の場合、外室内にある光ファイバ
部分の長さが短く、光ファイバの突き出し現像に起因す
る裸光ファイバの破断防止効果が不十分になる。また、
外室内の光ファイバ部分が十分に長くても、外室貫通孔
の中心軸方向が、内室封止スリーブの中空部の中心軸方
向とが互いに平行であって、交差しない場合、外室内の
光ファイバ部分を２度屈曲させる必要があるから、当該
光ファイバ部分に過度の変形を与え、かつその形状が不
安定になる。

【００２１】図４は、図３の光素子−光ファイバ接続封
止筐体構造物に光素子を収納し、これに光ファイバを接
続封止して得られた光素子−光ファイバ接続封止複合体
の平面説明図（但し、筐体構造物の蓋体を外した場合）
である。光ファイバは、裸光ファイバと、それを被覆し
ている一次被覆層と、さらにそれを被覆する二次被覆層
とを有する。この光ファイバの先端部分は、二次被覆層
を有する二次被覆部と、その先頭部分に連続し、一次被
覆層が露出している一次被覆部と、その先頭部分に連続
し、メタライズ処理された露出周面を有する裸光ファイ
バ部とからなる。

【００２２】図３および４において、内室２４内に収納
された光素子３３は、台座２９上に載置固定されてい
る。２本の光ファイバ３４ａ，３４ｂの先端部が、外室
筐体部の貫通孔３２ａ，３２ｂ、外室２７ａ，２７ｂ、
内室封止スリーブ２６ａ，２６ｂの中空部３５ａ，３５
ｂを経て、内室２４に達するように挿入されている。図
４において、内室封止スリーブ２６ａ，２６ｂはその断
面により示されている挿入された光ファイバ３４ａ，３
４ｂのメタライズ処理裸光ファイバ部３６ａ，３６ｂの
先端面は、光素子３３の端面に接続されている。

【００２３】光ファイバ３４ａ，３４ｂの一次被覆部分
３７ａ，３７ｂは、外室２７ａ，２７ｂ内にあり、その
先頭部分は、内室封止スリーブ３１ａ，３１ｂの中空部
３５ａ，３５ｂ中に挿入されており、この先頭部分に連
続しているメタライズ処理裸光ファイバ部の、内室封止
スリーブ中空部３５ａ，３５ｂ内にある部分は、この中
空部３５ａ，３５ｂの内側端部分において、はんだ３８
ａ，３８ｂにより気密に接合封止されている。

【００２４】図３，４において外室貫通孔３２ａ，３２
ｂの中心軸方向と、内室封止スリーブ中空部３５ａ，３
５ｂの中心軸とは、９０度の交差角をもって交差してい
る。光ファイバ３４ａ，３４ｂの二次被覆部３９ａ，３
９ｂの先頭部分は、内室貫通孔３２ａ，３２ｂに挿入さ
れ、接着剤４０ａ，４０ｂにより接着されている（機械
的にかしめられていてもよい）。外室２７ａ，２７ｂ内
にある光ファイバ一次被覆部３７ａ，３７ｂは図４に示
されているように、ゆるやかに湾曲している。一般に外
室内にある一次被覆部の長さは２０〜５０mm程度である
ことが好ましい。

【００２５】内室筐体部については、その開放上面を蓋
体（図示されていない）により、気密に封止される。こ
のようにすると、内室は、蓋体の封止と、内室封止スリ
ーブ３１ａ，３１ｂのはんだ付け封止により気密に封止
される。外室筐体部については、その開放上面を、蓋体
により、上記と同様に気密に封止してもよいが、必ずし
も気密にする必要はない。

【００２６】図４において、内室筐体部と、外室筐体部
とが、接続可能に分離している場合、このような筐体構
造物を用いて複合体を製造するには、先づ、内筐体部本
体（蓋体を外したもの）中に光素子を収納固定し、内室
封止スリーブ中空部に、光ファイバ裸光ファイバ部を通
し、その先端面を光素子端面に接合し、この裸光ファイ
バ部の他端部を内室封止スリーブ中空部にはんだ付けに
より接着封止する。次に、外室筐体部本体（蓋体を外し
たもの）を、内室筐体部本体に接続固定（接着又はねじ
止めなど）し、光ファイバ二次被覆部の先頭部分を、溝
形貫通孔に挿入し、これを接着剤で接着する。最後に内
室および外室筐体部本体の開放上面に蓋体を取りつけ
る。

【００２７】図３および４においては、外室貫通孔３２
ａ，３２ｂが、筐体の同一側面（正面）側に配置されて
いるが、所望複合体の連結方式に応じて、互いに反対の
側面（例えば正面と背面）とに配置されていてもよい。

【００２８】図５には、外室貫通孔の他の配置例が示さ
れている。図５において、実線により示されているよう
に、外室筐体部２８ａの、仕切壁部２６ａに対向する側
壁部４１に外室貫通孔が設けられ、この外室貫通孔に、
外室スリーブ４２（断面で示されている）が挿入装着さ
れている。この外室スリーブ４２の中空部には、光ファ
イバ３４ａの二次被覆部３９ａの先頭部分が挿入され接
着剤４０ａにより接着されている。外室スリーブ４２の
中空部の中心軸方向と、内室封止スリーブ３１ａの中空
部の中心軸方向とのなす交差角Ｒは９０度以下である。

【００２９】図５の点線部分において、外室貫通孔およ
び外室スリーブ４３は、仕切壁部２６に隣接する壁部４
４に配置され、この外室スリーブ４３の中空部の中心軸
方向と、内室封止スリーブ３１ａの中空部の中心軸方向
との交差角は９０度である。

【００３０】図６に示されているように、外室貫通孔お
よび外室スリーブ４５ａ，４５ｂは、外室筐体部のコー
ナーに配置され、その中心軸方向と、内室封止スリーブ
中空部中心軸とのなす交差角が、９０度より小さくした
もの（例えば約４５度）であってもよい。

【００３１】本発明の光素子−光ファイバ接続封止複合
体において、外室内に、軟質樹脂材料、例えばシリコー
ンゴムなどを充填してもよい。このような軟質材料は、
外室内の光ファイバを振動などの機械的衝撃から保護す
るのに有効である。

【００３２】

【発明の効果】本発明により、光ファイバを、破断の可
能性が極めて低い状態で光素子に接合し、この接合部を
気密封入することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は従来の光素子−光ファイバ接続封止用筐
体構造物およびそれを用いて得られる複合物の構成を示
す一部断面正面説明図。

【図２】図２は図１の従来の複合体のスリーブ部分の一
部断面拡大説明図。

【図３】図３は、本発明の光素子−光ファイバ接続封止
用筐体構造物の構成を示す正面説明図。

【図４】図４は、図３の筐体構造物を用いて得られる本
発明の光素子−光ファイバ接続封止複合体の一例の構成
を示す平面説明図。

【図５】図５は、本発明の光素子−光ファイバ接続封止
複合体の他の例の外室筐体部の構成を示す平面部分説明
図。

【図６】図６は、本発明の光素子−光ファイバ接続封止
複合体の更に他の例の構成を示す平面説明図。

【符号の説明】

１…筐体 ２…筐体本体 ３…蓋体 ４…内室 ５…光素子 ６ａ，６ｂ…側壁部 ７ａ，７ｂ…貫通孔 ８ａ，８ｂ…光ファイバ ９ａ，９ｂ…スリーブ １０ａ，１０ｂ…二次被覆部分 １１ａ，１１ｂ…裸光ファイバ部分 １２ａ，１２ｂ…光ファイバ接続補強治具 １３…スリーブ中空部 １４…光ファイバ一次被覆部 １５…はんだ １６…接着剤 ２１…筐体構造物 ２２…筐体本体 ２３…蓋体 ２３ａ…内室用蓋体 ２３ｂ…外室用蓋体 ２４…内室 ２５…内室筐体部 ２６ａ，２６ｂ…仕切壁部 ２７ａ，２７ｂ…外室 ２８ａ，２８ｂ…外室筐体部 ２９…光素子台座 ３０ａ，３０ｂ…内室貫通孔 ３１ａ，３１ｂ…内室封止スリーブ ３２ａ，３２ｂ…外室貫通孔 ３３…光素子 ３４ａ，３４ｂ…光ファイバ ３５ａ，３５ｂ…中空部 ３６ａ，３６ｂ…裸光ファイバ部 ３７ａ，３７ｂ…一次被覆部 ３８ａ，３８ｂ…はんだ ３９ａ，３９ｂ…二次被覆部 ４０ａ，４０ｂ…接着剤 ４１，４４…外室壁部 ４２，４３，４５ａ，４５ｂ…外室スリーブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 勉 千葉県船橋市豊富町585番地 住友セメン ト株式会社光電子事業部内 (72)発明者 永田 裕俊 千葉県船橋市豊富町585番地 住友セメン ト株式会社中央研究所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光素子を収納するための内室を形成する
   内室筐体部と、この内室筐体の２個の側壁部に接続し、
   その外側に外室を形成する１対の外室筐体部とを有し、 前記内室筐体と、それに接続する前記外室筐体とを仕切
   る前記２個の側壁部の各々には、貫通孔が形成され、こ
   の貫通孔には、光ファイバを通すための中空部を有する
   内室封止スリーブが挿入装着されており、 前記１対の外室筐体部の各々の、前記仕切り側壁部とは
   異なる壁部に、光ファイバを通すための外室貫通孔が形
   成されており、 前記内室封止スリーブの中空部の中心軸方向と、前記外
   室貫通孔の中心軸方向とが０度より大きく、９０度以下
   の交差角をもって交差する、ことを特徴とする光素子−
   光ファイバ接続封止用筐体構造物。
2. 【請求項２】 前記外室貫通孔に、光ファイバを通すた
   めの中空部を有する外室スリーブが挿入装着され、前記
   内室封止スリーブの中空部の中心軸方向と、前記外室ス
   リーブの中空部の中心軸方向とが０度より大きく、９０
   度以下の交差角をもって交差する、請求項１に記載の筐
   体構造物。
3. 【請求項３】 前記内室筐体部と、前記１対の外室筐体
   部とが、接続可能に分離している請求項１又は２に記載
   の筐体構造物。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の光
   素子−光ファイバ接続封止用筐体構造物と、前記筐体構
   造物の内室内に収納された光素子と、光ファイバとを含
   み、 前記光ファイバの先端部分は、裸光ファイバ、並びに一
   次および二次被覆層を有する二次被覆部と、その先頭部
   分に連続し、一次被覆層が露出している一次被覆部と、
   その先頭部分に連続し、メタライズ処理された露出周面
   を有する裸光ファイバ部とからなり、 前記内室内において、前記１対の裸光ファイバ部の先端
   面が前記光素子の端面に接続され、前記裸光ファイバ部
   の各々の他端部分は、各内室封止スリーブの中空部内に
   おいて、はんだにより接合され、かつ気密に封止され、
   前記一次被覆部の先頭部分の各々は、前記各内室封止ス
   リーブ中空部中に挿入されており、 前記各一次被覆部の残余の部分は各外室内にあって湾曲
   しており、前記二次被覆部の先頭部分の各々は、外室貫
   通孔又は外室スリーブの中空部の各々に挿入されてい
   る、 光素子−光ファイバ接続封止複合体。
5. 【請求項５】 前記１対の外室内に、軟質樹脂材料が充
   填されている、請求項４に記載の複合体。