(57)【要約】【課題】光コネクタの挿入時のフェルールとファイバスタブとの衝突によって生じる衝撃波を緩和させ、実装部品に対するダメージの発生を低減させた光モジュールを提供する。【解決手段】光素子が搭載されたパッケージ本体部と光コネクタのフェルール４１が挿入されるスリーブ部３を備えた光モジュールで、スリーブ部３内に光素子とフェルール４１とを光学的に結合するファイバスタブ１９を有し、ファイバスタブ１９に、フェルール結合面より突出する緩衝部材３０を配置している。光コネクタ４０の挿入により、フェルール４１が最初に緩衝部材３０に接触して緩衝部材３０を変形させるため、フェルール４１とファイバスタブ１９との衝突による衝撃が緩和される。緩衝部材３０は、例えばリング状に形成され、高減衰ブチルゴムなどから形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光素子が搭載されたパッケージ本体部と光コネクタのフェルールが挿入されるスリーブ部を備えた光モジュールであって、
前記スリーブ部内に前記光素子と前記フェルールとを光学的に結合するファイバスタブを有し、該ファイバスタブに、フェルール結合面より突出する緩衝部材が配置されていることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記緩衝部材はファイバスタブのフェルール結合面に形成した緩衝部材収納部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記緩衝部材収納部は前記ファイバスタブのフェルール結合面の外周部分に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記緩衝部材がリング状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記緩衝部材の断面が楕円形状であることを特徴とする請求項４に記載の光モジュール。
【請求項６】
前記緩衝部材の断面がくさび形状であることを特徴とする請求項４に記載の光モジュール。
【請求項７】
前記緩衝部材がリング部と該リング部から光軸方向に突出する複数の突起部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光モジュール。
【請求項８】
前記緩衝部材収納部を前記ファイバスタブのフェルール結合面に複数箇所形成したことを特徴とする請求項２または３に記載の光モジュール。
【請求項９】
前記緩衝部材が光軸方向に硬度の異なる２種類以上の高減衰材料から構成されることを特徴とする請求項４または８に記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子等の光素子が搭載されたパッケージ本体部と光コネクタのフェルールが挿入されたスリーブ部を備えた光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信に用いられる光モジュールとしては、信号光を送信する光送信モジュール、信号光を受信する光受信モジュール、または、信号光の送信と受信の両方の機能を持つ光送受信モジュールがある。これらの光モジュールは、小型のプラガブル光トランシーバ等に搭載されて、高速（例えば、１０Ｇｂｐｓ）の光通信に用いられている。
【０００３】
図１０（Ａ）は、例えば、特許文献１に開示されている光モジュール（光送信モジュール）の一例を示した図で、図１０（Ｂ）はその内部構造の概略を示した図である。光送信モジュール１は、レーザダイオード等の発光素子が搭載されたパッケージ本体部２と、光伝送路となる光ファイバケーブルの光コネクタと光結合を形成するためのスリーブ部３とから成っている。パッケージ本体部２は、箱型の筐体４内に、光送信器を構成するレーザダイオード（ＬＤ）５、モニタ用のフォトダイオード（ＰＤ）６がキャリア部材７、８により実装されている。
【０００４】
発熱源となるＬＤ５が実装されるキャリア部材７は、電子冷却器９を介して搭載され、冷却制御のための測温素子１０が実装されている。この他、キャリア部材７上には、ＬＤ５を高周波で駆動する回路素子１１等が実装され、また、ＬＤ５からの信号光をコリメート光としてスリーブ部３に出射させるコリメートレンズ１２が搭載されている。筐体４の外側面あるいは外端面には、外部回路の信号源や電源に接続するためのリードピン１３が設けられている。
【０００５】
スリーブ部３は、例えば、集光レンズ１４、アイソレータ１５を収納保持する結合部材１６と、光コネクタのフェルールが挿入されるスリーブ部材１７とで形成されている。スリーブ部材１７には、フェルールが嵌入される割スリーブ１８と光ファイバ素子２０が埋設されたファイバスタブ１９が挿着されている。ファイバスタブ１９の光ファイバ素子２０の内端には、ＬＤ５からの信号光が集光されて入射され、外端は光コネクタフェルールの光ファイバ端と光学的に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２９４８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１１に示すように、光コネクタ４０のフェルール４１は、コネクタ筐体４２内にバネ４３により軸方向に可動で弾性的に保持されている。フェルール４１が光モジュールのスリーブ部材１７内に挿入されたとき、フェルール４１の光ファイバ４４がファイバスタブ１９の端面に当接して光ファイバ素子２０と物理的に接触するフィジカルコンタクト（ＰＣ）が成立するように構成されている。
【０００８】
しかし、何らかの理由、例えばフェルール４１とスリーブ部材１７の軸ずれや挿入角度の変化等で、挿入に引っ掛かりが生じることがある。引っ掛かりが生じるとフェルール４１の挿入に対する抑止力が働きスムーズな挿入が抑えられる。このため、光コネクタ４０内でフェルール４１を支えるバネ４３が圧縮されて、フェルール４１には挿入のための押込み力が増加される。
【０００９】
そして、フェルール４１の押込み力が抑止力より大きくなり、フェルールの挿入に対する引っ掛かりが解放されると、バネ４３で付勢状態にあるフェルール４１は勢い良く軸方向に飛び出し、ファイバスタブ１９に衝突する。フェルール４１とファイバスタブ１９は、通常、ジルコニア等の硬いセラミック材で形成されているため、このフェルール４１がファイバスタブ１９に衝突すると、高加速度、高周波振動からなる衝撃波が発生する。この衝撃波は、２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚの超音波周波数の成分をもつパルス波となる。
【００１０】
図１０で示したような、高出力の光モジュールでは、光パワーを効率よく集光するために２レンズ系の光学系が必要不可欠とされる。この光学系を構成するためには、同軸円筒構造のレンズ保持構造と光コネクタ用のスリーブ保持構造を必要とする。この構造に由来する構造体の固有振動数は、上記のパルス波の周波数成分とほぼ一致する場合があることが解明されている。
【００１１】
このため、上記のような衝撃波の発生は、スリーブ部を伝搬してパッケージ本体部の筐体等を励振させ、内部の実装部品にダメージを与える恐れがある。例えば、フェルール４１内に保持された光ファイバ４４の端面、ファイバスタブ１９に保持された光ファイバ素子２０の端面、パッケージ本体部２内に内蔵するＬＤ５やＰＤ６の光素子、これら光素子のための電子・電気部品等が破損したり脱落したりする場合がある。
【００１２】
このような、フェルール４１の引っ掛かりをなくすために、スリーブ部材１７の挿入口およびフェルール４１の先端部分をテーパで形成して、挿入を滑らかにする方法があるが、引っ掛かりを完全になくすことはできない。また、実装部品の実装強度を高める方法もあるが限度がある。
【００１３】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、光コネクタの挿入時のフェルールとファイバスタブとの衝突によって生じる衝撃を緩和させ、実装部品に対するダメージの発生を低減させた光モジュールの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の光モジュールは、光素子が搭載されたパッケージ本体部と光コネクタのフェルールが挿入されるスリーブ部を備えた光モジュールで、スリーブ部内に光素子とフェルールとを光学的に結合するファイバスタブを有し、ファイバスタブに、フェルール結合面より突出する緩衝部材が配置されていることを特徴とする。
【００１５】
この緩衝部材はファイバスタブのフェルール結合面の例えば外周面に形成した緩衝部材収納部に配置されおり、断面が楕円形状またはくさび形状をしたリング状に形成されている。また、緩衝部材は、リング部と該リング部から光軸方向に突出する複数の突起部とから構成してもよく、光軸方向に硬度の異なる２種類以上の高減衰材料から構成することもできる。さらに、緩衝部材収納部をファイバスタブのフェルール結合面に複数個所形成してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の光モジュールによれば、光コネクタの挿入により、フェルールが最初に緩衝部材に接触し変形するため、フェルールとファイバスタブの衝突による衝撃が緩和され、実装部品に対するダメージの発生を緩和することができる。また、既存の光モジュールに対しても、緩衝部材を取り付けることができ、簡単で低コストで実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による光モジュールのスリーブ部を示す図である。
【図２】本発明における緩衝部材の一例を示す図である。
【図３】フェルールとファイバスタブとの結合時における緩衝部材の作用について説明するための図である。
【図４】本発明における緩衝部材の他の例を示す図である。
【図５】フェルールとファイバスタブとの結合時における緩衝部材の作用について説明するための図である。
【図６】本発明における緩衝部材のその他の例を示す図である。
【図７】フェルールとファイバスタブとの結合時における緩衝部材の作用について説明するための図である。
【図８】本発明における緩衝部材のその他の一例を示す図である。
【図９】本発明による光モジュールのスリーブ部を示す図である。
【図１０】従来の光モジュールの構成例を示す図である。
【図１１】従来の解決すべき課題を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
本発明に係る光モジュールは、基本的な構造は図１０で示したものと同様で、例えば、レーザダイオード等の発光素子が搭載されたパッケージ本体部２と、光伝送路となる光ファイバケーブルの光コネクタと光結合を形成するためのスリーブ部とから成っている。パッケージ本体部は、箱型の筐体内に、光送信器を構成するレーザダイオード（ＬＤ）、モニタ用のフォトダイオード（ＰＤ）等がキャリア部材により実装される。
【００１９】
（実施態様１）
図１は本発明の一実施態様に係る光モジュールのスリーブ部を示す図である。スリーブ部３は、結合部材１６と、光コネクタ４０のフェルール４１が挿入されるスリーブ部材１７とで形成されており、スリーブ部材１７には、フェルール４１が嵌入される割スリーブ１８と光ファイバ素子２０が埋設されたファイバスタブ１９が挿着されている。ファイバスタブ１９の光ファイバ素子２０の内端には、ＬＤからの信号光が集光されて入射され、外端は光コネクタ４０のフェルール４１の光ファイバ４４端と光学的に接続される。
【００２０】
ここで、ファイバスタブ１９のフェルール接触側端面（ＰＣ面）の外周部には、緩衝部材３０が配置されている。この緩衝部材３０は、図２（Ａ）の正面図および図２（Ｂ）の断面図で示すようにファイバスタブ１９の直径と略等しいリング形状からなっている。また、緩衝部材の材料としては、高減衰ブチルゴムまたはシリコン製ダンパ材などの、可能な限り高い損失係数とコネクタのバネ力に対し変形が可能な硬度を有する材料が用いられる。
【００２１】
緩衝部材３０の断面形状は、緩衝部材が衝撃を緩和する時間を長くするために光軸方向に長い楕円形状が望ましいが、中空チューブ形状、四角形状であってもよい。また後述するように、緩衝部材３０はファイバスタブ１９のＰＣ面よりもフェルール挿入側に突出している必要がある。さらに、緩衝部材３０はフェルールとファイバスタブとのフィジカルコンタクト（ＰＣ）を阻害しない位置に設ける必要がある。
【００２２】
図３はフェルールとファイバスタブとの結合時における緩衝部材の作用について説明するための図である。図３（Ａ）はフェルール４１の挿入途中を示す図であるが、同図を用いて緩衝部材３０とファイバスタブ１９およびフェルール４１の関係をさらに詳細に説明する。
【００２３】
ファイバスタブ１９のＰＣ面２１の外周部には、緩衝部材３０が入るスペース、すなわち本発明の緩衝部材収納部である環状のスタブ凹み２２が切削等により形成されており、このスタブ凹み２２にリング状の緩衝部材３０が設けられている。緩衝部材３０の固定方法は、スタブ凹み２２と割スリーブ１８との間隙に緩衝部材３０を挟み込むように固定してもよく、スタブ凹み２２に接着材を用いて固定してもよい。
【００２４】
スタブ凹み２２の大きさ（容積）は、フェルール４１とファイバスタブ１９とがＰＣコンタクトをとったときに、このスタブ凹み２２を含む空間内に変形した緩衝部材３０が納まる大きさとなるように形成されている。また、フェルール４１が挿入されたときに、フェルール４１先端のＰＣ面４５がファイバスタブ１９のＰＣ面２１に衝突するより前に緩衝部材３０に接触するように、緩衝部材３０のフェルール挿入方向側はファイバスタブのＰＣ面２１よりも所定の光軸方向長さｄだけ突出している。
【００２５】
したがって、フェルール４１が図３（Ａ）の状態からさらに挿入されると、図３（Ｂ）で示すように、フェルール４１のＰＣ面４５が最初に緩衝部材３０に接触する。さらにフェルール４１を付勢するバネ力によって、フェルール４１が挿入されると、フェルール４１のＰＣ面４５とファイバスタブ１９のＰＣ面２１とが接触するまで緩衝部材３０が圧縮変形されるため、フェルール４１のＰＣ面４５とファイバスタブ１９のＰＣ面２１とが直接衝突することによる衝撃が緩和される。
【００２６】
図３（Ｃ）はフェルール４１の挿入が完了した状態を示す図であり、フェルール４１のＰＣ面４５とファイバスタブ１９のＰＣ面２１とが接触した状態で、リング状の緩衝部材３０は変形し、スタブ凹み２２と割スリーブ１８とがなす空間、および、フェルール４１の先端にテーパを設けている場合は、このテーパ部分と割スリーブ１８とがなす空間を含めた空間内に、変形後の緩衝部材３０が収まるようにしている。
【００２７】
（実施態様２）
図４は本発明の他の実施態様に係る光モジュールの緩衝部材を示す図である。本実施態様では、緩衝部材３１は、実施態様１と同様に、図４（Ａ）の正面図で示すようにファイバスタブ直径と略等しい外形のリング形状をしているが、図４（Ｂ）の側面図で示すように硬度の低い高減衰材料からなる第１リング状部３１ａと硬度の高い高減衰材料からなる第２リング状部３１ｂを接着することによって構成されている。換言すれば、緩衝部材３１は光軸方向に硬度の異なる２種類の高減衰材料から構成される。
【００２８】
図５はフェルールとファイバスタブとの結合時における緩衝部材の作用について説明するための図である。
図５（Ａ）で示すように、ファイバスタブ１９のＰＣ面２１の外周部には、緩衝部材３１が入るスペースとして環状のスタブ凹み２２が形成されており、このスタブ凹み２２にリング状の緩衝部材３１が設けられている。緩衝部材３１の固定方法は、スタブ凹み２２と割スリーブ１８との間隙に緩衝部材３１を挟み込むように固定してもよく、スタブ凹み２２に接着材を用いて固定してもよい。
【００２９】
スタブ凹み２２の大きさ（容積）は、フェルール４１とファイバスタブとがＰＣコンタクトをとったときに、このスタブ凹み２２を含む空間内に緩衝部材３１が変形して納まる大きさとなるように形成されている。また、フェルール４１が挿入されたときに、フェルール４１のＰＣ面４５がファイバスタブ１９のＰＣ面に衝突するより前に緩衝部材３１に接触するように、緩衝部材３１のフェルール挿入方向側はファイバスタブのＰＣ面２１よりも所定の光軸方向長さｄだけ突出している。
【００３０】
フェルール４１が図５（Ａ）の状態からさらに挿入されると、図５（Ｂ）で示すように、フェルール４１のＰＣ面４５が最初に緩衝部材３１に接触する。フェルール４１と緩衝部材３１との接触直後は、緩衝部材３１の硬度の低い高減衰材料からなる第１リング部材３１ａがまず変形し、バネで付勢されたフェルール４１の挿入速度を減速させる。さらにフェルール４１の進入にともなって、緩衝部材３１の硬度の高い高減衰材料からなる第２リング部材３１ｂが変形することによって、フェルール４１の進入を受け止めて、フェルール４１とファイバスタブ１９とをゆっくりと接触させる。
【００３１】
図５（Ｃ）はフェルール４１の挿入が完了した状態を示す図であり、フェルール４１のＰＣ面４５とファイバスタブ１９のＰＣ面２１とが接触した状態で、リング状の緩衝部材３１は変形し、スタブ凹み２２と割スリーブ１８とがなす空間、および、フェルール４１の先端にテーパを設けている場合は、このテーパ部分と割スリーブ１８とがなす空間を含めた空間内に、変形後の緩衝部材３１が収まるようになっている。
【００３２】
（実施態様３）
図６は本発明のさらに他の実施態様に係る光モジュールの緩衝部材を示す図である。本実施態様では、緩衝部材３２は、図６（Ａ）の正面図で示すようにファイバスタブ直径と略等しい外形のリング形状を有するリング部３２ａと、図６（Ｂ）の側面図および図６（Ｃ）の斜視図で示すように、このリング部から光軸方向に延びる複数の突起部３２ｂから構成される。この突起部３２ｂは、フェルールとファイバスタブとの衝撃吸収時間を長くとるためのものである。
【００３３】
図７はフェルールとファイバスタブとの結合時における緩衝部材の作用について説明するための図である。
図７（Ａ）で示すように、ファイバスタブ１９のＰＣ面２１の外周部には、緩衝部材３２が入るスペースとして環状のスタブ凹み２２が形成されるており、このスタブ凹み２２に緩衝部材３２が接着材を用いて固定される。
【００３４】
スタブ凹み２２の大きさ（容積）は、フェルール４１とファイバスタブとがＰＣコンタクトをとったときに、このスタブ凹み２２を含む空間内に緩衝部材３２が変形して納まる大きさとなるように形成されている。また、フェルール４１が挿入されたときに、フェルール４１のＰＣ面４５がファイバスタブ１９のＰＣ面に衝突するより前に緩衝部材３２に接触するように、緩衝部材３２のフェルール挿入方向側はファイバスタブのＰＣ面２１よりも所定の光軸方向長さｄだけ突出している。
【００３５】
このため、フェルール４１が図７（Ａ）の状態からさらに挿入されると、図７（Ｂ）で示すように、フェルール４１のＰＣ面４５が最初に緩衝部材３２に接触する。フェルール４１と緩衝部材３２との接触直後は、緩衝部材３２の突起部３２ｂがまず変形し、バネで付勢されたフェルール４１の挿入速度を減速させる。さらにフェルール４１の進入にともなって、リング部３２ａが変形することによって、フェルール４１の進入を受け止めて、フェルール４１とファイバスタブ１９とをゆっくりと接触させる。
【００３６】
図７（Ｃ）はフェルール４１の挿入が完了した状態を示す図である。フェルール４１のＰＣ面４５とファイバスタブ１９のＰＣ面２１とが接触した状態で、リング状の緩衝部材３２は変形し、スタブ凹み２２と割スリーブ１８とがなす空間、および、フェルール４１の先端にテーパを設けている場合は、このテーパ部分と割スリーブ１８とがなす空間を含めた空間内に、変形後の緩衝部材３２が収まるようになっている。
【００３７】
本実施態様では、緩衝部材３２は、リング部３２ａと、このリング部から光軸方向に延びる複数の突起部３２ｂから構成したが、これは光軸方向に変形しやすい部分と変形しにくい部分の２つの性質を緩衝部材３２に持たせて、衝突直後はやわらかく受け止め、その後は徐々に固く受け止めることができるように、その形状を選択したものである。
したがって、本実施態様の変形例としては、例えば、図８で示すように、フェルールの衝突直後はやわらかく受け止め、その後は徐々に固く受け止めることができるように、断面がくさび形状（三角形状）の緩衝部材３３を用いてもよい。
【００３８】
以上のように、実施態様１から３ではリング状の緩衝部材を設けているため、フェルール４１が最初に緩衝部材に接触してこれを変形させるため、フェルールとファイバスタブの直接衝突による衝撃が緩和され、実装部品に対するダメージの発生を緩和することができる。また、緩衝部材をリング状に形成しているため、ファイバスタブ１９への装着も簡単に行うことができる。
【００３９】
なお、実施態様１から３では、スタブ凹み２２をファイバスタブ１９のＰＣ面２１の外周部に形成したが、フェルール４１の光ファイバ４４とファイバスタブ１９の光ファイバ素子２０とのフィジカルコンタクトを阻害しない位置であれば、スタブ凹み２２の位置はＰＣ面２１の外周面に限ることはない。
【００４０】
図９は、本発明のさらに他の実施態様に係る光モジュールのスリーブ部を示す図である。
本実施態様では、ファイバスタブ１９のＰＣ面２１の外周部には、緩衝部材３４が入るスペース、すなわち本発明の緩衝部材収納部であるスタブ凹み２３を複数個所、少なくとも３点以上形成している。そして、この個々のスタブ凹み２３に緩衝部材３４を配置している。緩衝部材３４の固定方法は、スタブ凹み２３と割スリーブ１８との間隙に緩衝部材３４を挟み込むように固定してもよく、スタブ凹み２３に接着材を用いて固定してもよい。
【００４１】
スタブ凹み２３の大きさ（容積）は、フェルール４１とファイバスタブ１９とがＰＣコンタクトをとったときに、このスタブ凹み２３を含む空間内に緩衝部材３４が変形して納まる大きさとなるように形成されている。また、フェルール４１が挿入されたときに、フェルール４１のＰＣ面４５がファイバスタブ１９のＰＣ面２１に衝突するより前に緩衝部材３４に接触するように、緩衝部材３４のフェルール挿入方向側はファイバスタブのＰＣ面２１よりも所定の光軸方向長さｄだけ突出している。
【００４２】
フェルール４１が挿入された際の緩衝部材３４の作用は、実施態様１で説明したものと同様であるため省略する。本実施形態では緩衝部材３４をリング状ではなく個別に設けているため、緩衝部材３４の変形による逃げを実現しやすい。
なお、本実施態様に示すように緩衝部材３４を個別に設ける場合でも、緩衝部材３４を光軸方向に硬度の異なる２種類の高減衰材料から構成してもよく、また、断面がくさび状となるようにピラミッド形（四角錘）に形成してもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１…光モジュール、２…パッケージ本体部、３…スリーブ部、４…筐体、５…レーザダイオード（ＬＤ）、６…フォトダイオード、７、８…キャリア部材、９…電子冷却器、１０…測温素子、１１…回路素子、１２…コリメートレンズ、１３…リードピン、１４…集光レンズ、１５…アイソレータ、１６…結合部材、１７…スリーブ部材、１８…割スリーブ、１９…ファイバスタブ、２０…光ファイバ素子、２１，４５…ＰＣ面、２２…スタブ凹み、３０，３１，３２，３３，３４…緩衝部材、４０…光コネクタ、４１…フェルール、４２…コネクタ筐体、４３…バネ、４４…光ファイバ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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