JPS6124965Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、基板上に設けた半導体結晶の表面に
本質的ランバート放出源を有し、その放出源から
放出した放射線を受光端で受けるようにした少な
くとも１本のオプテイカル・フアイバを、上述の
基板と組合わせてオプテイカル・フアイバを通す
同軸孔通路を有する気密の保護筐を構成した金属
スリーブ内の空胴に取付けたそれぞれ円錐形部分
を有する２個の可撓リングの助けによりその位置
を固定して支持するようにしたオプテイカル・フ
アイバに結合した光放出素子に関するものであ
る。

（従来の技術） 適切な外套管内に配置して発光源と受光器とを
連結するオプテイカル・フアイバを用いた光通信
線をもつてある種の電気的同軸通信線に置換する
ことは遠隔通信の技術分野における周知の事実で
ある。しかして、かかるオプテイカル・フアイバ
は、円筒形状のコアと、そのコアとは屈折率の異
なるシースとからなつており、実際に不所望の外
乱に対して不感であつて、従来の同軸ケーブルよ
り減衰が少なく、したがつて、ギガヘルツ程度の
高い周波数域で使用し得るという利点を有してい
る。

かかる構成のオプテイカル・フアイバを方向性
が極めて強いコヒーレント光源と組合わせるとき
には単一のオプテイカル・フアイバをシングルモ
ードで使用し、光源が単色性でないときには単一
のオプテイカル・フアイバをマルチモードで使用
するのが一般的であるが、場合によつては、特に
伝送の確実性を保証するために、多数本のオプテ
イカル・フアイバを外套管内で束にして使用する
こともある。

（考案が解決しようとする問題点） しかして、単一で使用しても、束にして使用し
ても、オプテイカル・フアイバの使用には、幾多
の問題、特に、光放出源との結合に関する問題が
ある。

オプテイカル・フアイバに対する光の入射角は
10度を超えないのが通例であることが知られてい
る。したがつて、光放出源が、例えばレーザのよ
うに、高度の方向性を有しておれば、そのオプテ
イカル・フアイバとの結合は満足に行われるが、
光放出源がランバートの法則にほぼ従つて空間に
光を放出する場合には、ランバート放出源と称さ
れているように、その放出源から放出した光の小
部分のみがオプテイカル・フアイバに入射し得る
に過ぎない。しかして、大抵の使用例において
は、使用する光源が半導体結晶の表面に形成し
て、その表面から直接に外部に光を放出し、ある
いは、ランバートの法則に匹敵する法則に従つて
その結晶を構成する物質を通過した後に間接に外
部に光を放出するようにした光放出ダイオードを
もつて構成してあるので、最良のデータ伝送を確
保するためには、単一の、あるいは、束にしたオ
プテイカル・フアイバに最大量の光を入射するの
が望ましく、したがつて、単一の、あるいは、束
にしたオプテイカル・フアイバの受光面に対する
光放出源の心合わせに最大の注意を払うのが望ま
しいが、かかる芯合わせの問題は、単一の、ある
いは、束にしたオプテイカル・フアイバの受光面
の断面積が光放出源の面積より小さくなる程重大
となる。

光放出源とオプテイカル・フアイバもしくはオ
プテイカル・フアイバ束との位置の芯合わせおよ
びその保持は、原理的には、光放出源を基板上に
固定して、例えば少なくとも１個の可撓性および
弾性を有するリングの助けによりオプテイカル・
フアイバもしくはオプテイカル・フアイバ束に半
径方向の押圧力を加えるようにした周知の方法に
よつて達成することができる。

しかして、上述したリングに半径方向の押圧力
を加える周知の最良の方法には種々のものがあ
り、最も簡単な方法の一つは、そのリングを、そ
のリングの外形寸法とほぼ同一の形状寸法を有す
る形状不変の筐体内に挿入してその筐体に軸方向
の押圧力を加えることである。その筐体が形状不
変であるから、その中に挿入したリングは、必然
的に求心的変形を受けることになる。

かかる求心的変形はオプテイカル・フアイバの
位置を保持するのに充分であるが、オプテイカ
ル・フアイバにひび割れや破損をおこさせるもの
であつてはならない。

かかる係止の問題は、単一のリングを使用した
だけでも複雑であるので、複数個のリングをオプ
テイカル・フアイバの受光端に配置してその芯合
わせを確保する場合には、その解決が一層困難と
なる。

実際に、複数の係止点が存在することは、オプ
テイカル・フアイバに加わる半径方向の押圧力が
それら複数の係止点に均等に分布して、オプテイ
カル・フアイバの結晶構造に内部変形が生じ、あ
るいは、破損するのを避けるようになすべきこと
を意味しているので、この係止の問題は、オプテ
イカル・フアイバの直径が小さくなるのに従つて
一層厳しい問題となる。

一方、フランス特許出願第7911451号の出願人
が最近提案した解決方法は、オプテイカル・フア
イバの受光端を、前述した可撓性および弾性を有
するリングによつて加えた半径方向の押圧力を直
接に受けるようにした固いスリーブ内に係止する
ようにしたものであり、この解決方法は、スリー
ブの位置決めと、そのスリーブとオプテイカル・
フアイバとの組立体を、金属スリーブの内部に形
成した筐体内にあらかじめ挿入してあるリング内
に挿入する際とに、細心の注意と精密さとを要す
る。

さらに、ある種の使用例においては、光放出素
子を周囲の雰囲気もしくは化学薬品に対して完全
に密封することが必要となる場合がある。しかし
ながら、種々異なる性質を有する環体や管体の縦
続接続は、多数の接続点が存在するが故に、わず
かでも欠陥があれば、漏洩が生じ兼ねないことを
意味する。

本考案の目的は、上述した従来の欠点を除去
し、急速に組立てることができて、各種のオプテ
イカル・フアイバ、特に直径の小さいオプテイカ
ル・フアイバに組合わせるに好適な簡単で効果的
な光放出素子を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） すなわち、本考案光放出素子は、基板上に設け
た半導体結晶の表面に本質的ランバート放出源を
有し、その放出源から放出した放射線を一端で受
けるよにした少なくとも１本のオプテイカル・フ
アイバを、前記基板と組合わせて前記オプテイカ
ル・フアイバを通す同軸孔通路を有する気密の保
護筐を構成した金属スリーブ内の空胴に取付けた
それぞれ円錐形部分を有する２個の可撓リングの
助けによりその位置を固定して支持し、一方の前
記可撓リングを前記空胴のほぼ同形にした一端部
取付けるとともに、他方の前記可撓リングを前記
金属スリーブの空胴内を自由に滑動する可動端部
取付部材に形成した対応する円錐形凹所に取付
け、それら２個の可撓リングの非円錐形部分を互
いに対向させて硬いブツシユにより形成した離隔
片により離隔するとともに、前記金属スリーブ内
に挿入して前記可動端部取付部材を押圧するよう
にした係止リングにより前記２個の可撓リングを
前記金属スリーブの空胴の前記一端部に押圧し
て、前記オプテイカル・フアイバを適切な位置に
固定し、前記可動端部取付部材を押圧する前記係
止リングを前記金属スリーブの空胴の壁面と係合
するねじ付リングとしたことを特徴とするもので
ある。

（作 用） しかして、２個の可撓リング、離隔片および係
止リングよりなる組立体は、オプテイカル・フア
イバを金属スリーブとほぼ同軸に配置するととも
に、オプテイカル・フアイバを金属スリーブ内に
ほぼ気密に封止するためのものであり、したがつ
て、オプテイカル・フアイバは、光放出源に対し
て縦続配置されるとともに、その他の手段によつ
て相互間の距離を正確に調整される。

また、基板と金属スリーブとによつて構成した
保護筐内に封入した光放出源とオプテイカル・フ
アイバの受光端とは、プリセツトして固定した準
組立体を構成し、接続部材として使用し得る利点
を有している。

光伝送効率をさらに改善するために、本考案に
よる組立方法の好適な実施の態様によれば、半導
体結晶とオプテイカル・フアイバの受光端との間
の距りを、オプテイカル・フアイバの屈折率に等
しい屈折率を有する透明な合成樹脂材によつて占
めるようにする。

前述した可撓リングおよび金属スリーブ内の保
護筐の寸法、並びに、硬いブツシユの寸法はあら
かじめ適切に選定されており、さらに、オプテイ
カル・フアイバの受光端の光放出源に対する軸方
向に適切な距離を置いた横方向の位置決めは、精
度の充分な余裕をもつて簡単な操作により確保す
ることができる。

また、光放出源を支持する基板および金属スリ
ーブは、一般に円筒形状をなしており、さらに好
都合なことに、前述した準組立体の主要構成要素
も、すべて円筒形状とすることができる。

さらに、可動端部取付部材に作用する係止リン
グを金属スリーブの空胴壁にねじ込むようにした
ねじ付リングとすれば有利である。

本考案光放出素子における光放出源は、−
族化合物からなる光放出ダイオードとすることが
できる。

本考案の第１の実施例においては、可撓リング
をポリアミド、テトラフルオロエチレンもしくは
アセタールのような重合合成樹脂材をもつて構成
することができ、また、ブツシユは、鉄−ニツケ
ル材を以つて形成するのが好適であり、さらに、
金属スリーブはニツケル材をもつて形成するのが
好適である。

本考案の第２の実施例においては、可撓リング
を錫、鉛、インジウムもしくは金、あるいは、そ
れらの合金のような変形可能の金属材、就中、そ
れらの金属材の少なくとも１種類をもつて形成す
ることができる。

金属スリーブ内におけるオプテイカル・フアイ
バの軸方向の位置調整は、オプテイカル・フアイ
バの受光端と光放出源との間の距離を精密に設定
するためにオプテイカル・フアイバの受光端に平
坦に当てがつたゲージの助けによつて行なうよう
にする。

また、可撓リングを係止したときにオプテイカ
ル・フアイバと金属スリーブとの芯合わせによつ
てすでに部分的には行なわれた光放出源とオプテ
イカル・フアイバの受光端との整合は、その受光
端の位置を固定する前に基板と金属スリーブとの
間の位置調整によつてさらに改善するようにす
る。

さらに、例えば、オプテイカル・フアイバに結
合して、動作時に光放出源からの光を受光する受
光器を使用することができ、その最良の調整状態
は受光量が最大となる状態に対応する。

また、オプテイカル・フアイバの受光端の光放
出源を構成する半導体結晶に対する整合を調整す
るに先立つて、オプテイカル・フアイバのコアの
屈折率に等しい屈折率を有する透明な重合可能の
合成樹脂の滴をオプテイカル・フアイバの受光端
に付着させると有利である。

しかして、オプテイカル・フアイバは、とも
に、硝子のような透明な材料よりなるが屈折率の
異なるコアと被覆層とからなつており、さらに、
不透明な合成樹脂材よりなる保護層により被覆さ
れている。また、可撓リングは合成樹脂材もしく
は軟らかい金属材のいずれかによつて形成するこ
とができる。

（実施例） 以下に図面を参照して実施例につき本考案を詳
細に説明する。

なお、図面は、明瞭に記載するために、寸法を
実物に比例させず、かなり誇張して示してある点
に注意を要する。

しかして、第１図に示すように、光学素子に対
する保護筐の一部なす金属スリーブ１は空胴２を
内蔵しており、その空胴２のオプテイカル・フア
イバを通すための軸方向通路を設けた端部３は円
錐形状を呈している。なお、空胴２は一般に円筒
形状をなしており、円錐形状端部３に対向する他
端部５には、所定の距離に亘つてねじ歯を切つて
あ。その他端部５と同じ側における金属スリーブ
１の端部には肩部６が設けてあり、その表面６ａ
には、断面がほぼ三角形状をなす連続した畝６ｂ
が設けてある。

この金属スリーブは、ニツケル材をもつて形成
するのが好適であるが、十分に固くて多孔質では
なく、光放出源を支える基板に密着し得るもので
あれば他の金属材をもつて形成することもでき
る。また、可撓リング７おび８は、ブツシユの形
態をなす離隔片９により離隔されており、第２図
に示すようにして、金属スリーブ１の空胴２内に
挿入するものである。

それらの可撓リング７および８は、截頭円錐形
状をなしており、可撓リング７の円錐角は、金属
スリーブ１の空胴２の端部３のなす円錐角にほぼ
等しい。

なお、それらの可撓リングは、「ナイロン」な
る商品名で知られているようなポリアミド、すな
わち、テトラフルオロ−エチレン、もしくは、寧
ろ好ましくは、特に「デルリン」なる商品名で知
られているようなアセタール合成樹脂をもつて構
成することができる。

また、それらの可撓リングは、錫、鉛、インジ
ウムおよび金よりなる一連の金属から単独で、も
しくは、組合わせて選んだ変形可能の軟らかい金
属をもつて形成することもできる。

さらに、ブツシユ９は、鉄−ニツケル材からな
り、外径ｄが金属スリーブ１の空胴２の円筒形部
分の内径Ｄにほぼ等しい外径を有する筒型に形成
する。

第３図には、本考案光放出素子の構成例を示
す。この光放出素子は、互いに異なる屈折率を有
する透明な物質からなるコアと被覆層とをもつて
構成したオプテイカル・フアイバ１０を有してお
り、そのコアと被覆層とは、オプテイカル・フア
イバ１０内に単一の記号１０ａをもつて示してあ
る。このオプテイカル・フアイバ１０は、不透明
な合成樹脂よりなる保護被覆１０ｂによつて覆わ
れている。

可撓リング７および８を軟い金属材をもつて形
成した構成例においては、オプテイカル・フアイ
バ１０の保護被覆１０ｂを金属スリーブ１内に導
入した部分全体に亘つて除去してある。

通路４に通して金属スリーブ１内に導入したオ
プテイカル・フアイバ１０は、ブツシユ９によつ
て互いに離隔した可撓リング７と９とによつて係
止され、それらの可撓リング７，８に加わる押圧
力は、空胴２の内壁のねじを切つた部分に係止し
たねじ付係止リング１１を締めつけることよつて
得られ、その係止リング１１は、可撓リング８の
円錐角とほぼ等しい円錐角を有する円錐形凹所１
３を設けた可動端部取付部材１２に当てがつてあ
る。

上述の係止リング１１を締め付けると、可撓リ
ング７が空胴２の円錐形端面３から受け、また、
可撓リング８がブツシユ９と可動端部取付部材１
２との間に挟まれて受ける軸方向の押圧力が一部
半径方向の押圧力に変換されて、それらの可撓リ
ング７，８に変形をおこさせる。しかして、可撓
リング７，８のかかる変形は、それらの可撓リン
グ７および８の軸に沿つてそれぞれ設けた同軸孔
７ａおよび８ａの部分のみにおこり得るのである
から、それらの同軸孔７ａ，８ａに通したオプテ
イカル・フアイバ１０を、ゲージの助けによつて
あらかじめ設定した位置に係止し得ることにな
る。

上述のようにして金属スリーブ１内におけるオ
プテイカル・フアイバ１０の位置決めを行つたう
えで、その金属スリーブ１を光放出源１５を載せ
るとともに出力端子１６および１７を設けた金属
基板１４に対して軸方向に当てがう。

上述した光放出源１５とオプテイカル・フアイ
バ１０の受光端１９とは反対側の出力端に接続し
た受光器の助けによつて、金属スリーブ１を基板
１４上の最適位置に設定することができ、このよ
うにして一旦最適位置に設定すると、金属スリー
ブ１は都合よくひだをつけた畝６ｂによつて基板
１４上に恒久的に固定することができる。

好適な構成例としては、光放出源１５を、ラン
バートの法則に従つて活性面１５ａから光を放出
するとともに、導電姿態を異にす２種類の領域を
有する光放出ダイオードにより構成するのが好適
あり、それらの領域の一方は金属基板１４を介し
て直接に出力端子１６に接続し、他方の領域は、
金属基板１４から絶縁して銅線１８を介し出力端
子１７に接続する。

この光放出ダイオードは、例えば、−族化
合物からなる半導体結晶をもつて形成することが
できる。

なお、付言すれば、オプテイカル・フアイバ１
０の受光端１９と光放出源１５との間の光学的接
続は、図示してはないが、オプテイカル・フアイ
バ１０のコアの屈折率に等しい屈折率を有する透
明な重合可能の合成樹脂の滴を介在させることよ
つて一層改善することができる。

なお、この合成樹脂の滴は、その際、光放出源
をなす半導体結晶１５の表面１５ａとの整合を調
整する前に、オプテイカル・フアイバ１０の受光
端１９に付着させるのが好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案光放出素子における金属スリー
ブの構成例を示す縦断面図、第２図は同じくその
金属スリーブに内挿する可撓リングの構成例を示
す縦断面図、第３図は本考案の光放出素子全体の
構成例を示す縦断面図である。 １……金属スリーブ、２……空胴、３，５……
端部、４，７ａ，８ａ……同軸孔、６……肩部、
６ｂ……畝、７，８……可撓リング、９……離隔
片（ブツシユ）、１０……オプテイカル・フアイ
バ、１０ａ……コアおよび被覆層、１０ｂ……保
護被覆、１１……係止リング、１２……可動端部
取付部材、１３……円錐形凹所、１４……金属基
板、１５……光放出源、１５ａ……活性面、１
６，１７……出力端子、１８……導線、１９……
受光端。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 基板上に設けた半導体結晶の表面に本質的ラ
   ンバート放出源を有し、その放出源から放出し
   た放射線を一端で受けるようにしたすとなくと
   も１本のオプテイカル・フアイバを、前記基板
   と組合わせて前記オプテイカル・フアイバを通
   す同軸孔通路を有する気密の保護筐を構成した
   金属スリーブ内の空胴に取付けたそれぞれ円錐
   形部分を有する２個の可撓リングの助けにより
   その位置を固定して支持し、一方の前記可撓リ
   ングを前記空胴のほぼ同形にした一端部に取付
   けるとともに、他方の前記可撓リングを前記金
   属スリーブの空胴内を自由に滑動する可動端部
   取付部材に形成した対応する円錐形凹所に取付
   け、それら２個の可撓リングの非円錐形部分を
   互いに対向させて硬いブツシユにより形成した
   離隔片により離隔するとともに、前記金属スリ
   ーブ内に挿入して前記可動端部取付部材を押圧
   するようにした係止リングにより前記２個の可
   撓リングを前記金属スリーブの空胴の前記一端
   部に押圧して、前記オプテイカル・フアイバを
   適切な位置に固定し、前記可動端部取付部材を
   押圧する前記係止リングを前記金属スリーブの
   空胴の壁面と係合するねじ付リングとしたこと
   を特徴とするオプテイカル・フアイバに結合し
   た光放出素子。 ２ 実用新案登録請求の範囲第１項記載の光放出
   素子において、前記オプテイカル・フアイバの
   受端から前記半導体結晶を離隔した距離を前記
   オプテイカル・フアイバのコアの屈折率とほぼ
   等しい屈折率を有する透明な合成樹脂材により
   占めたことを特徴とするオプテイカル・フアイ
   バに結合した光放出素子。