(57)【要約】【課題】  光結合モジュールにおいて、光通信ケーブルのコネクタが着脱可能に接続されるスリーブと、受光素子を装着したホルダとのアライメント測定を極めて高精度に行なえるようにする。【解決手段】  集光レンズ９を組み込んだスリーブ５とフォトダイオード１０を装着したホルダ６との間のアライメントを行なうために、アライメント用測定光照射装置３０をスリーブ５に接続して、そのグレーデッドインデックス型のマルチモード光ファイバ３４から出射される光をフォトダイオード１０の受光面１０ａにおいて、この受光面１０ａより十分大きいスポット径となるように照射して、フォトダイオード１０による最大受光量となるように、スリーブ５とホルダ６との位置を調整し、最大光量となったときに、溶接手段等により固定する。【選択図】  図４
2006276631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光素子を組み込んだホルダと、集光レンズが装着され、光信号伝送用の光ファイバを挿通させた光通信用ケーブルのコネクタが着脱可能に接続されるスリーブとからなる光通信用の光結合モジュールを、そのホルダとスリーブとをアライメントした状態で固定する方法であって、
前記受光素子の受光面より十分広いスポット径であって、光軸中心から周辺部に向かうに応じて光の強度が低下する分布を有する光を照射する光ファイバが装着されたアライメント用測定光照射装置を前記スリーブに接続し、
前記受光素子による最大光量が受光されるように、前記スリーブと前記ホルダとの間の相対位置関係を調整し、
この最大受光量となる位置で、これらスリーブとホルダとを連結・固定する
ことを特徴とする光結合モジュールの調芯方法。
【請求項２】
前記アライメント用測定光照射装置に設けられる光ファイバのスポットの半径は、前記光学素子の受光面の半径の１．２倍以上１．５倍以下であることを特徴とする請求項１記載の光結合モジュールの調芯方法。
【請求項３】
前記アライメント用測定光照射装置に設けられる光ファイバは前記光信号伝送用の光ファイバより大口径のグレーデッドインデックスファイバであることを特徴とする請求項１記載の光結合モジュールの調芯方法。
【請求項４】
前記光信号伝送用の光ファイバと前記アライメント用測定光照射装置に設けられる光ファイバとは、同じ種類の光ファイバである請求項１〜３のいずれか１項に記載の光結合モジュールの調芯方法。
【請求項５】
受光素子を組み込んだホルダと、集光レンズが装着され、光信号伝送用の光ファイバを挿通させた光通信用ケーブルのコネクタが着脱可能に接続されるスリーブとからなる光通信用の光結合モジュールを、そのホルダとスリーブとをアライメントするために用いられるアライメント用測定光照射装置であって、
前記コネクタの前記スリーブへの挿入部分と同じ外径寸法を有し、このコネクタに代えて前記スリーブに挿脱可能に接続される接続部と、
この接続部の内部に挿通させ、前記光信号伝送用の光ファイバより大口径のグレーデッドインデックスファイバ、または光伝送用の光ファイバと同じ種類の光ファイバと
から構成したことを特徴とする光結合モジュールのアライメント用測定光照射装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかの方法によりスリーブとホルダとがアライメントされて、通信機器の受信部に組み込まれるようにした光結合モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信ケーブルが挿脱可能に接続される光結合モジュールにおいて、この光結合モジュールを構成し、コネクタが着脱可能に接続されるスリーブと受光素子が組み込まれたホルダとをアライメントするための光結合モジュールの調芯方法と、この調芯のために用いられる光結合モジュールのアライメント用測定光照射装置に関するものであり、さらにこのようにしてアライメントされた光結合モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信における信号の伝送路として光ファイバが用いられるが、この光ファイバは光通信用ケーブルとして、その一端側には送信側光結合モジュールが、また他端側には受信側光結合モジュールがそれぞれ着脱可能に接続される。送信側光結合モジュールは発光素子として、例えばレーザダイオードが、また受信側光結合モジュールは受光素子として、例えばフォトダイオードがそれぞれケーシングに装着されている。また、これら送信側及び受信側の各光結合モジュールのケーシングには集光レンズが組み込まれている。
【０００３】
光通信ケーブル内の光ファイバの端部は、通常、ガイド用の筒体からなるフェルール内に挿通されてコネクタを構成している。一方、光結合モジュールのケーシングは、コネクタが着脱可能に接続されるスリーブと、フォトダイオード等からなる受光素子を装着したホルダとからなり、集光レンズはスリーブに組み込まれる。光通信ケーブルのコネクタがスリーブに接続されると、光ファイバの端面が集光レンズと対面する位置に臨むようになる。光ファイバから出力される光を効率的に受光素子に受光させるために、集光レンズが装着され、コネクタが挿入されるスリーブと受光素子を装着したホルダとは正確にアライメントされている必要がある。
【０００４】
ここで、光ファイバから照射される光の全光量を受光素子に取り込めるようにするのが望ましい。従って、光ファイバからの出力光の受光素子における受光面への投影パターンのサイズをより小さくすれば、全光量が受光素子により受光されることになる。このような使い方は、例えば特許文献１の図４に開示されている。
【特許文献１】特開平６−２７３６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、光通信ケーブは、通信機器の受信部に設けられ、受光素子を備えた受信側光結合モジュールに着脱可能に接続されるものであるから、光通信ケーブルのコネクタがこの光結合モジュールに接続されたときには、光ファイバと受光素子とは正確にアライメントされていなければならない。このために、光結合モジュールを製造した後には、コネクタに設けた光ファイバと受光素子との間でアライメントが取れているか否かの検査が行なわれる。一般的に、光ファイバと受光素子との間でアライメントが取れているか否かの検査は、実際に光通信ケーブルのコネクタを接続して、この受光素子の受光量を測定することにより行なわれることになる。
【０００６】
以上のことから、光結合モジュールの製造後に行なわれる光通信ケーブルとのアライメント測定を行なったときに、たとえそれが合格品であると判定されたものであっても、光ファイバの光軸中心と受光素子の中心とが必ずしも正確に一致しているとは限らない。つまり、光ファイバから照射される光のスポット径が受光素子の受光面から多少ずれていたとしても、受光素子による受光量が殆ど変化することはない。アライメント時における受光素子の受光量は基準レベルとして予め設定されており、光ファイバと受光素子とが多少ずれたとしても、基準レベル以上となり、光通信ケーブルと受光素子とがアライメントされていると判定される可能性がある。
【０００７】
近年においては、近距離伝送用の光通信用ケーブル、例えば光通信システムとしての光ＬＡＮ（Local Area Network）等、通信端末とパーソナルコンピュータやテレビジョン受像機等の機器類との間における情報の授受を光通信ケーブルにより行なうようにしたものが普及されてきており、この場合、光結合モジュールへのコネクタの接続はユーザ側でも行なわれることになる。一般に、部品を製作したり組み立てたりする場合はそれらの精度により、僅かな寸法のバラツキが発生することがあり、嵌合状態にもバラツキが発生する場合がある。従って、前述したアライメント測定時に的確なものであると判定されても、測定誤差が含まれている光結合モジュールに光通信ケーブルのコネクタを接続したときに、この誤差が大きくなる方向に位置ずれして、光ファイバからの光の一部が受光素子から外れてしまうことがあり、その結果受光素子の受光量が低下することになって、信号のＳ／Ｎ比の低下を招くという不都合が生じることになる。
【０００８】
本発明は以上の点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、光結合モジュールにおいて、光通信ケーブルのコネクタが着脱可能に接続されるスリーブと、受光素子を装着したホルダとのアライメント測定を極めて高精度に行なえるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述した目的を達成するために、本発明は、受光素子を組み込んだホルダと、集光レンズが装着され、光信号伝送用の光ファイバを挿通させた光通信用ケーブルのコネクタが着脱可能に接続されるスリーブとからなる光通信用の光結合モジュールを、そのホルダとスリーブとをアライメントした状態で固定する方法であって、前記受光素子の受光面より十分広いスポット径であって、光軸中心から周辺部に向かうに応じて光の強度が低下する分布を有する光を照射する光ファイバが装着されたアライメント用測定光照射装置を前記スリーブに接続し、前記受光素子による最大光量が受光されるように、前記スリーブと前記ホルダとの間の相対位置関係を調整し、この最大受光量となる位置で、これらスリーブとホルダとを連結・固定することをその特徴とするものである。
【００１０】
ここで、アライメント用測定光照射装置に使用される光ファイバは、受光素子の受光面において、光軸中心から周辺部に向かうに応じて光の強度が連続的に低下する分布を有する光、つまり実質的にガウス分布となる特性を持つものであることが望ましい。従って、光結合モジュールに接続されるコネクタに設けた光ファイバより大口径のグレーデッドインデックス型のマルチモード光ファイバ、または同じ種類のファイバが好適に使用される。
【００１１】
また、光結合モジュールの調芯性アライメント用測定光照射装置に関する発明としては、受光素子を組み込んだホルダと、集光レンズが装着され、光信号伝送用の光ファイバを挿通させた光通信用ケーブルのコネクタが着脱可能に接続されるスリーブとからなる光通信用の光結合モジュールを、そのホルダとスリーブとをアライメントするために用いられるアライメント用測定光照射装置であって、前記コネクタの前記スリーブへの挿入部分と同じ外径寸法を有し、このコネクタに代えて前記スリーブに挿脱可能に接続される接続部と、  この接続部の内部に挿通させ、前記光信号伝送用の光ファイバより大口径のグレーデッドインデックスファイバまたは前記光信号伝送用の光ファイバと同じ種類のファイバとから構成したことを特徴している。
【発明の効果】
【００１２】
本発明においては、光通信ケーブルのコネクタを接続したときに、光ファイバを受光素子に対して極めて高精度に接続されることになる等の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態では、例えばパーソナルコンピュータ等に装備する通信装置の受信部に設けた光結合コネクタに光通信ケーブルを着脱可能に接続する構成としたものを示す。
【００１４】
図１及び図２において、１は光結合モジュール２を装着した通信機器であり、この通信機器１の光結合モジュール２には光通信ケーブル３が着脱可能に接続される。図１は光通信ケーブル３を光結合モジュール２に接続した状態が、図２には分離した状態が示されている。光結合モジュール２は、接続部材４に固定的に設けられたスリーブ５と、このスリーブ５に連結して設けたホルダ６とから構成される。スリーブ５には、後述する光通信ケーブル３のコネクタ２０に設けたフェルール２３が挿脱される挿通路７が形成されており、この挿通路７の途中に円環状の位置決め壁８が形成されている。また、位置決め壁８より前方位置、つまり通信機器１の内部側の位置に集光レンズ９が装着されている。
【００１５】
ホルダ６には、光信号を受信して電気信号に変換する受光素子として、フォトダイオード１０が装着されて、例えば接着剤等により固定されることになる。従って、このホルダ６はフォトダイオード１０の受光面１０ａを所定の位置に位置決めすると共に、スリーブ５との連結部を構成するものである。そして、フォトダイオード１０には複数の接点ピン１１が延在されており、これらの接点ピン１１は通信機器１に内蔵した回路基板（図示せず）に接続されている。
【００１６】
次に、光通信ケーブル３は可撓性ケーブル２１の端部にコネクタ２０が連結して設けられている。このコネクタ２０は、コネクタ本体２２と、このコネクタ本体２２に固定して設けたフェルール２３及びフェルール２３内に挿通させた光ファイバ２４とから構成される。そして、光ファイバ２４は可撓性ケーブル２１からコネクタ２０内に延在されて、その出射端２４ａはフェルール２３の先端に臨んでいる。
【００１７】
コネクタ２０におけるコネクタ本体２２とフェルール２３との間には、円環状の凹部２５が形成されており、コネクタ２０を光結合モジュール２に接続したときには、この凹部２５内にスリーブ５が所定の長さ分だけ挿入されることになり、このときにフェルール２３はスリーブ５に設けた位置決め壁８に当接することになる。従って、コネクタ２０のスリーブ５への挿入部分はフェルール２３であり、このフェルール２３の端面及び外径寸法は、スリーブ５における位置決め壁８及び挿通路７の寸法と合致しており、これによってコネクタ２０を光結合モジュール２に接続したときに、光ファイバ２４がフォトダイオード１０に対して所定の位置関係となる。なお、図中において、１２は接続部材４に設けたクランプ部であり、コネクタ２０のフェルール２３がスリーブ５内に挿入されて、このフェルール２３の先端が位置決め壁８に当接したときに、コネクタ本体２２に形成した段差部２２ａにクランプ部１２のクランプ爪１２ａが係合するようになっており、これによってコネクタ２０は光結合モジュール２に接続した状態で固定されることになる。
【００１８】
而して、光ファイバ２４の出射端２４ａから出力される光は発散するが、光結合モジュール２におけるスリーブ５内に装着した集光レンズ９により集光されて、フォトダイオード１０に入射される。そして、このフォトダイオード１０では、その受光量に応じた電気信号（電圧若しくは電流）に変換されることになる。この場合、信号のＳ／Ｎ比を向上させるためには、光ファイバ２４の出射端２４ａからの出力光は集光レンズ９を介してフォトダイオード１０の受光面１０ａへの照射光量を大きくする必要がある。このために、図３（ａ）に示したように、光ファイバ２４からの出力光をフォトダイオード１０の受光面１０ａに投影したときに、この出力光のスポット径（図中に斜線で示した範囲）は受光面１０ａとほぼ同じか、若しくはそれより小さくするのが一般的である。
【００１９】
光結合モジュール２を構成するスリーブ５とホルダ６とはそれぞれ別個に形成された後に、溶接等の手段で連結・固定される。前述のことから、このスリーブ５とホルダ６との連結時に、相互にアライメントする必要がある。このアライメントを行なうに当っては、光通信ケーブル３のコネクタ２０をスリーブ５に接続しておき、このスリーブ５にフォトダイオード１０を組み込んだホルダ６と仮固定した状態で、光ファイバ２４からアライメント測定用の光を出射させる。そして、フォトダイオード１０による受光量を測定して、このフォトダイオード１０の出力が最高になったときに、スリーブ５を構成する集光レンズ９及びコネクタ２０が接続状態で位置決めされている位置決め壁８とが、フォトダイオード１０にアライメントされたとして、この状態でスリーブ５とホルダ６との間を溶接手段等により固定する。これによって、光結合モジュール２において、そのスリーブ５にコネクタ２０が接続されたときに、その光ファイバ２４からフォトダイオード１０までの光軸が調整されたことになる。
【００２０】
ところで、前述したように、光ファイバ２４からの出力光のスポット径は受光面１０ａより小さいものとなっているので、光ファイバ２４からの出力光の全量がフォトダイオード１０に受光されたとしても、光ファイバ２４からフォトダイオード１０までの光軸が必ずしも正確に一致している訳ではない。つまり、図３（ａ）に示したように、フォトダイオード１０の受光面１０ａの中心をＯ１としたときに、同図に実線で示したように、光ファイバ２４の出力光におけるスポットｐの中心がフォトダイオード１０の受光面１０ａの中心と一致していても、また仮想線で示したように、光ファイバ２４の出力光におけるスポット径の中心がＯ２となり、受光面１０ａの中心Ｏ１に対してΔｓだけ偏心していたとしても、フォトダイオード１０の受光面１０ａでの受光量が変化しない。つまり、光強度分布が実線で示したｄ１であっても、仮想線ｄ２であっても、受光面１０ａでの受光量が変化しないので、アライメントが行なわれたと判断される。光通信ケーブル３のコネクタ２０を接続したままで、光結合モジュール２を通信機器１に組み込まれるのであれば、このΔｓの偏心は問題とならない。
【００２１】
しかしながら、通信機器１には予め光結合モジュール２が組み込まれているが、光通信ケーブル３はこの光結合モジュール２に対して着脱されるようになっている。そこで、実際に光通信ケーブル３のコネクタ２０を光結合モジュール２に接続する際に、コネクタ２０と光結合モジュール２との間の寸法誤差等に起因して、さらに前述した偏心Δｓが大きくなる方向、具体的には、図３（ａ）に示したように、光スポットｐの中心がさらに右方に変位すると、光結合モジュール２における受光量に大きなロスが生じることになる。
【００２２】
以上のことから、前述したアライメント測定時には、光通信ケーブル３を用いず、図４に示したように、アライメント用測定光照射装置３０を用いるようにしている。このアライメント用測定光照射装置３０は、その外形形状はコネクタ２０と同じものであり、即ちコネクタ本体２２と同形状のコネクタ本体３２と、フェルール２３と同形状のフェルール３３とを有するものである。コネクタ２０のスリーブ５への挿入部分であるフェルール２３とフェルール３３とは同じ外径寸法となっている。そして、これらコネクタ本体３２及びフェルール２３の形状は調整用として高精度に仕上げられたものとする。従って、光結合モジュール２におけるスリーブ５の挿通路７及び位置決め壁８に対する調芯は極めて高精度に行なわれている。また、このフェルール３３内に挿通されている光ファイバ３４は、コネクタ２０の光ファイバ２４より大口径であり、かつグレーデッドインデックス型のマルチモード光ファイバが用いられる。さらに、このアライメント用測定光照射装置３０には光源からの光を導くための可撓性ケーブル３１が接続されている。
【００２３】
次に、以上の構成を有するアライメント用測定光照射装置３０を用いて、集光レンズ９を組み込んだスリーブ５とフォトダイオード１０を装着したホルダ５との間のアライメントを行なう方法について説明する。即ち、図４から明らかなように、スリーブ５を第１のクランプ部材４０に保持させ、またホルダ６を第２のクランプ部材４１に保持させて、これらスリーブ５とホルダ６とを当接させる。このときに、スリーブ５にはアライメント用測定光照射装置３０を接続しておく。
【００２４】
図３（ｂ）に示したように、アライメント用測定光照射装置３０における光ファイバ３４から出射される光のパターンは、フォトダイオード１０の受光面１０ａにおいて、この受光面１０ａより十分大きいスポット径（同図に斜線で示した範囲）を有するものである。望ましいスポットの半径は、受光面１０ａの半径に対して１．２〜１．５倍程度のものとする。また、この光ファイバ３４はグレーデッドインデックス型のマルチモード光ファイバを用いる。従って、受光面１０ａでの光量分布は、この光ファイバ３４の光軸中心位置から周辺に向けて緩やかに光量が減少するようになっており、実質的にガウス分布乃至それに近い分布特性を有している。
【００２５】
今、図３（ｂ）にあるように、アライメント用測定光照射装置３０の光ファイバ３４とフォトダイオード１０とが正確にアライメントされている場合、つまりフォトダイオード１０の受光面１０ａの中心と光ファイバ３４の出力光におけるスポットの中心とがＯ１で一致ときには、図中に実線で示したパターンＰ１となり、そのときの光強度分布も同図に実線Ｄ１で示したようになる。そして、光ファイバ３４からのスポットがフォトダイオード１０の受光面１０ａの中心Ｏ１からＯ２にずれると、つまり同図に仮想線で示したパターンＰ２の状態になると、光量分布も仮想線Ｄ２のようになり、このフォトダイオード１０の受光面１０ａでの受光量が減少することになる。図３（ａ）において、光ファイバ２４に偏心Δｓがあってもフォトダイオード１０における受光量が変化しないのに対して、図３（ｂ）においては、フォトダイオード１０の受光面１０ａとの間にΔｓの偏心があると受光量が減少することになり、大きな光量差が生じることになり、僅かな偏心があっても、この偏心をフォトダイオード１０の受光量の差として検出することができる。
【００２６】
そこで、第１のクランプ部材４０に保持されているスリーブ５と第２のクランプ部材４１に保持されているホルダ６とを相対的に動かして、フォトダイオード１０の受光量が最大となる位置関係となったときに、その位置でスリーブ５とホルダ６とを溶接等の手段で固定する。なお、集光レンズ９は予めスリーブ５の所定の位置に組み込まれている。
【００２７】
以上により、光結合モジュール２において、光通信ケーブル３のコネクタ２０が装着された状態に位置決めされるスリーブ５の挿通路７及び位置決め壁８と、集光レンズ９と、ホルダ６に装着したフォトダイオード１０との間が極めて正確にアライメントされたことになる。従って、この光結合モジュール２を接続部材４と共に通信機器１に装着することによって、光結合モジュール２に光通信ケーブル３を接続したときに、この光結合モジュール２によって光ファイバ２４からの出力光をフォトダイオード１０の受光面１０ａに有効に受光させることができるようになる。
【００２８】
これによって、パーソナルコンピュータやテレビジョン受像機等といった通信機器１に装着されている光結合モジュール２は極めて高品質なものとなり、通信信号のＳ／Ｎ比が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明における実施の一形態を示す通信端末の光結合モジュールと光通信用ケーブルの受信側コネクタとを連結した状態の断面図である。
【図２】図１における光結合モジュールと受信側コネクタとを分離した状態の断面図である。
【図３】光結合モジュールのアライメントについての原理説明図である。
【図４】光結合モジュールのアライメントを行なっている状態を示す構成説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  通信機器      ２  光結合モジュール
３  光通信ケーブル      ５  スリーブ
６  ホルダ      ７  挿通路
８  位置決め壁      ９  集光レンズ
１０  フォトダイオード      １０ａ  受光面
２０  コネクタ      ２２  コネクタ本体
２３  フェルール      ２４  光ファイバ
３０  アライメント用測定光照射装置      ３２  コネクタ本体
３３  フェルール      ３４  光ファイバ
【図１】
2006276631.tif 000003
【図２】
2006276631.tif 000004
【図３】
2006276631.tif 000005
【図４】
2006276631.tif 000006