(57)【要約】【課題】カバーが絶縁体からなる従来構造の光レセプタクルの場合、スリーブの内径の中心とカバーのプラグフェルール挿入側の内径の中心にズレが生じやすく、プラグフェルールを光レセプタクルに接続し、プラグフェルールに対して横方向に大きな加重がかかった場合、カバーでスリーブを保持することが出来ず損失が大きくなってしまったり、スリーブが割れてしまう問題が発生した。【解決手段】本発明の光レセプタクルはカバーはスリーブに当接することがないため、着脱の際にスリーブが変形して損失が大きくなることがなく、カバーのプラグフェルール挿入側の内径中心とスリーブの内径中心をピンゲージにより合わせて位置決めしておくことで、プラグフェルールを接続し、プラグフェルールに対して横方向の荷重がかかってしまった場合に、カバーの内径で抑えて荷重が低減可能となる為、過剰な損失や割れを防止出来る。【選択図】図１
2006091735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェルールの貫通孔に光ファイバを有するファイバスタブの後端部を金属のホルダに固定し、上記ファイバスタブの先端部にプラグフェルールを保持するスリーブを配設し、該スリーブを覆うカバーを有してなる光レセプタクルにおいて、上記カバーの端面にカバー側フランジを備え、上記ホルダの端面にホルダ側フランジを備え、両フランジの端面同士を当接して接合したことを特徴とする光レセプタクル。
【請求項２】
上記カバー側フランジとホルダ側フランジの接合部は、上記ホルダがファイバスタブを固定する位置よりもカバー側に位置していることを特徴とする請求項１の光レセプタクル。
【請求項３】
上記カバーが絶縁体であることを特徴とする請求項１または２に記載の光レセプタクル。
【請求項４】
上記カバーのプラグフェルールを挿入する側の内周面と上記スリーブの内周面をピンゲージにより位置決め固定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光レセプタクルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信用モジュール等に使用されるレセプタクル及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光信号を電気信号に変換するための光モジュールは、半導体レーザーやフォトダイオード等の光素子をケース内に収納し、レンズ等を介して、光ファイバに光信号を導入又は導出するような構造となっている。この様な光モジュールのうちコネクタを接続するようにした光モジュールを図６に示す。
【０００３】
図６に示すレセプタクル型の光モジュールは光レセプタクルに光素子２１を備えるとともに、もう一方にプラグフェルール６を接続するものである。
【０００４】
上記、図６に示した光レセプタクル８は、ステンレス鋼の母材を切削加工もしくは射出成形したホルダ３の内側に、ファイバ２を接着固定したファイバスタブ１の後端部を圧入により固定され、ファイバスタブ１の先端部をセラミック等からなる割スリットの入ったスリーブ４により把持し、スリーブ４の抜け防止の為、ステンレス鋼の母材を切削加工もしくは射出成形したカバー５をホルダ３の内径にて接着又は圧入固定して構成されている。
【０００５】
近年、インターネット等の普及に伴い、データ通信においても光伝送が一般的になり、そのキーデバイスである光通信用送受信器は高速化と、小型化、低コスト化を同時に実現することが求められている。この光通信用送受信器の小型化に伴い、使用される光ファイバも送信用受信用が対になった２芯の光コネクタを用いて勘合させる光レセプタクルタイプが一般的となった。
【０００６】
このとき、図５の様に送信用の光レセプタクル８ａと受信用の光レセプタクル８ｂを樹脂等の絶縁体のハウジング２２で固定したとしても、静電気や外部電磁波等が金属の光レセプタクル８ａ、８ｂから光素子に伝わり、外部雑音を拾ってしまう問題が発生した。
【０００７】
そこで特許文献１で説明されている図７に示すような光レセプタクル８が考案された。
【０００８】
図７の光レセプタクル８はジルコニア、アルミナ等のセラミック材料からなる円筒状の貫通孔に石英ガラス等からなる光ファイバ２を挿入固定して得られたファイバスタブ１をホルダ３に圧入により固定し、他端を割スリーブ４の内孔に挿入するとともに、モジュールを取り付けるフランジと一体化した樹脂成形とした割スリーブ１の抜け防止のためのカバー５がホルダ３の外周にある勘合ツメにより、嵌め込み固定することによって構成されている。これはモジュールを取り付けるフランジと一体成形されているカバー５が樹脂である為、雑音特性が改善されていることが報告されている。
【特許文献１】特開２００１−６６４６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特に図５に示す雑音特性を改善した従来の光レセプタクル８の場合、カバー５はホルダ３と勘合するように設計されており、スリーブ４の内径の中心とカバー５のプラグフェルール６の挿入側の内径５ｂの中心にズレが生じやすく、プラグフェルール６を光レセプタクル８に接続した時に、プラグフェルール６に対して横方向に大きな加重がかかった場合、カバー５でスリーブ４を保持することが出来ず損失が大きくなったり、スリーブ４が割れてしまう問題が発生した。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記に鑑みて本発明の光レセプタクルは、フェルールの貫通孔に光ファイバを有するファイバスタブの後端部を金属のホルダに固定し、上記ファイバスタブの先端部にプラグフェルールを保持するスリーブを配設し、該スリーブを覆うカバーを有してなる光レセプタクルにおいて、上記カバーの端面にカバー側フランジを備え、上記ホルダの端面にホルダ側フランジを備え、両フランジの端面同士を当接して接合したことを特徴とする。
【００１１】
又、フェルールの貫通孔に光ファイバを有するファイバスタブの後端部を金属のホルダに固定し、上記ファイバスタブの先端部にプラグフェルールを保持するスリーブを配設してなる光レセプタクルにおいて、フランジの接合部がホルダによりスタブを保持している位置よりもカバー側に位置することを特徴とする。
【００１２】
又、フェルールの貫通孔に光ファイバを有するファイバスタブの後端部を金属のホルダに固定し、上記ファイバスタブの先端部にプラグフェルールを保持するスリーブを配設してなる光レセプタクルにおいて、スリーブを覆うカバーのプラグフェルール挿入側の内径とスリーブの内径をピンゲージにより位置決め固定することを特徴とする。
【００１３】
又、フェルールの貫通孔に光ファイバを有するファイバスタブの後端部を金属のホルダに固定し、上記ファイバスタブの先端部にプラグフェルールを保持するスリーブを配設してなる光レセプタクルにおいて、前記カバーが絶縁体であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の光レセプタクルによれば、フェルールの貫通孔に光ファイバを有するファイバスタブの後端部を金属のホルダに固定し、上記ファイバスタブの先端部にプラグフェルールを保持するスリーブを配設してなる光レセプタクルにおいて、スリーブを覆うカバー側フランジが、ホルダ側フランジと接合され、フランジの接合部がホルダによりスタブを保持している位置よりもカバー側に位置することにより、横荷重に対して接着部が剥離し難い為、カバーの固定強度が増す。
【００１５】
またカバー側フランジとホルダ側フランジの接合部は、上記ホルダがファイバスタブを固定する位置よりもカバー側に位置していることでフランジ固定時のスタブへの影響を軽減することが可能である。
【００１６】
更にカバーが絶縁体であるため光モジュールに対して雑音の発生、静電破壊のない光レセプタクルであって、前記カバーが安価な樹脂で形成された場合においても、カバーの強度の向上が図れ、横方向の荷重に対して優位性がある。
【００１７】
又、スリーブを覆うカバーのプラグフェルール挿入側の内径とスリーブの内径をピンゲージにより位置決め固定することで、プラグフェルールを差し込み横方向に荷重が発生しても、内部のスリーブに対して過度な応力を与えることがなく破壊や損失の増大を防ぐことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の光レセプタクル８の一実施形態を示す断面図である。
【００２０】
通常、フェルールに光ファイバ２を挿入固定してなるファイバスタブ１は、金属のホルダ３に固定され、ホルダ３から突き出したファイバスタブ１にスリーブ４が嵌め込まれており、樹脂等の絶縁体のカバー５がスリーブ４の外周に沿ってはめ込まれ、カバー５に形成されたカバー側フランジ５ａがホルダ３に形成されたホルダ側フランジ３ａに接着剤等により固定さている。
【００２１】
本発明の光レセプタクルはフェルールの貫通孔に光ファイバ２を有するファイバスタブ１の後端部を金属のホルダ３に固定し、上記ファイバスタブ１の先端部にプラグフェルール６を保持するスリーブ４を配設し、該スリーブ４を覆うカバー５を有してなる光レセプタクル８において、上記カバー５の端面にカバー側フランジ５ａを備え、上記ホルダ３の端面にホルダ側フランジ３ａを備え、両フランジの端面同士を当接して接合したことが必要である。
【００２２】
カバー側フランジ５ａはホルダ側フランジ３ａと接着剤などで固定され一体型のフランジとして形成している。ここで更に、カバー側フランジ５ａの後端にホルダ３の内径に対して挿入する接着代を設けることにより固定強度を向上させることが望ましい。
【００２３】
前記のフランジはトランシーバ等に組み込まれる際に挟み込む構造等より固定され、プラグフェルール６の繰り返しの着脱負荷が掛るため十分な強度が必要である。従ってフランジの厚みｔは、０．４ｍｍ以上あれば十分固定強度を確保可能であり、小型化や取り付けの安定性を考えれば、フランジ３の厚みｔは０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲であることが望ましい。
【００２４】
また、本発明の光レセプタクルは上記カバー側フランジ５ａとホルダ側フランジ３ａの接合部は、上記ホルダ３がファイバスタブ１を固定する位置よりもカバー５側に位置していることが好ましい。
【００２５】
フランジ３の固定位置はプラグフェルール６の先端を挿入したときに、突き当てられる位置付近にあることが望ましく、すくなくともホルダ３がファイバスタブ１を保持している位置よりも前にすることでフランジ固定時のファイバスタブ１への影響を軽減することが必要である。
【００２６】
また、本発明の光レセプタクルは上記カバー５が絶縁体であることが好ましい。
【００２７】
更に、カバー５は絶縁体を用いることにより、ホルダ３とカバー５が電気的に絶縁されていることで、光送受信器で使用される光モジュールの送信用と受信用の両方の光レセプタクルとして使用した場合、金属のハウジングで同時に固定しても、送信用光モジュールを駆動する電気信号が金属製の光レセプタクルを通じて金属のハウジングへ漏れ、受信用光モジュールに対して雑音を発生することの防止や、送信側や受信側の光レセプタクル７が外部の電磁波や静電気により外部雑音を拾ってしまい、信号不良やサージ劣化することを防止が可能となる。
【００２８】
また、本発明の光レセプタクルは上記カバー５のプラグフェルール６を挿入する側の内周面と上記スリーブの内周面をピンゲージにより位置決め固定することが好ましい。
【００２９】
カバー５とホルダ３の組み立てに関しては、カバー５のプラグフェルール６の挿入側の内径５ｂとスリーブ４の内径をピンゲージにより高精度に位置決めする。
【００３０】
又、ピンゲージを差したままカバー５をホルダ３に接着剤等で固定することで、接着材の収縮によるズレの発生を防止することが可能となる。こうして固定されたカバー５のプラグフェルール挿入側の内径５ｂとスリーブ４の内径の同心度は５０μｍ以下が望ましい。
【００３１】
このピンゲージは割を有するスリーブ４の内径を押し広げても割れない内径より大きい外径と、カバー５のプラグフェルール６の挿入側の内径５ｂより１〜１０μｍ小さい外径を持つ段付きの構造のピンゲージが望ましい。
【００３２】
前述の組み立て方法によりカバー５は、スリーブ４に当接させることが無い位置で位置決めが容易となる。これにより、着脱の際にスリーブ４が変形して損失が大きくなることがない。
【００３３】
又、プラグフェルール６を接続してプラグフェルール６に対して大きな横方向の荷重がかかってしまった場合に、カバー５のプラグフェルール６の挿入側の内径５ｂとスリーブ４の内径のズレが小さいため、スリーブ４に差し込まれたプラグフェルール６の円周に対してどの方向から横方向の荷重がかかってもカバー５のプラグフェルール６の挿入側の内径５ｂで抑えて荷重を低減可能に出来、過剰な損失を防止できるだけでなく、スリーブ４の外径とカバー５のクリアランスを均等にかつ小さくしたまま位置決めされているため、円周に対してどの方向に横荷重がかかってもスリーブ４に掛る負荷を均等にカバー５で荷重を吸収することが出来る。
【００３４】
又、カバー側フランジ５ａとホルダ側フランジ３ａを接着等で固定することで、カバー５に対する横荷重耐力が向上する。
【００３５】
ファイバスタブ１を構成するフェルールはステンレス、りん青銅等の金属、エポキシ、液晶ポリマー等のプラスチックス、アルミナ、ジルコニア等のセラミックスからなり、特にジルコニアセラミックで形成することが好ましい。具体的には、ＺｒＯ2を主成分とし、Ｙ2Ｏ3、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＣｅＯ2、Ｄｙ2Ｏ3などの少なくとも一種を安定化剤として含み、正方晶の結晶を主体とする部分安定化ジルコニアセラミックスを用いることが好ましく、このような部分安定化ジルコニアセラミックスは、優れた耐摩耗性を有するとともに、適度に弾性変形することから、圧入によって固定する際に有利である。
【００３６】
上記フェルールの加工方法としては、先ず、フェルールを例えばジルコニアセラミックスから形成する場合、予め射出成形、プレス成形、押出成形等の所定の成形法によってフェルール２となる円柱状もしくは直方体形状の成形体を得、その後、該成形体を１３００〜１５００℃で焼成し、所定の寸法に切削加工または研磨加工を施す。
【００３７】
なお、成形体に切削加工等によって予め所定の形状を形成しておき、その後焼成を行ってもよい。
【００３８】
ファイバスタブ１の端面は、光コネクタとの接続損失を低減させるため曲率半径５〜３０ｍｍ程度の曲面状に加工され、他方の端面はＬＤ等の光素子から出射された光が光ファイバ３の端面で反射して光素子２１に戻る反射光を防止するため４〜１０°程度の傾斜面に鏡面研磨されている。
【００３９】
さらにスリーブ４はジルコニア、アルミナ、銅などの材料からなっている。主には耐摩耗性を考慮して、ジルコニアなどのセラミックス材料からなることが多い。その加工方法としては、たとえばジルコニアなどのセラミックス材料により、形成する場合、予め射出成形、プレス成形、押出成形等の所定の成形法によってスリーブ４となる円筒状もしくは円柱状の成形体を得、その後、該成形体を１３００〜１５００℃で焼成し、所定の寸法に切削加工または研磨加工を施して形成する。
【００４０】
また、スリーブ４の内径の表面粗さは挿入性を考慮して、算術平均粗さ（Ｒａ）０．２μｍ以下が望ましく、ファイバスタブ１の外径とスリーブ４の内径公差は、低い接続損失を得るために±１μｍ以下が望ましく、スリーブ４の内径寸法はファイバスタブ１を確実に保持するために、０．９８Ｎ以上の挿入力になるよう設計することが望ましい。
【００４１】
ファイバスタブ１はプラグフェルール６の脱着の繰り返しや、接続時に掛かり続けるプラグフェルール６側のバネ圧により加重が掛かるため、十分な固定強度が必要である。
【００４２】
このため、ファイバスタブ１はホルダ３に十分な圧入、又は接着、又は圧入と接着を併用する固定方法にすることで、これを達成することが出来る。
【００４３】
さらにホルダ３は光モジュールとして光素子２１と溶接することが多いため、ステンレス、銅、鉄、ニッケルなどの溶接が可能な材料からなっている。主には耐腐食性と溶接性を考慮して、ステンレスが用いられる。
【００４４】
さらにまた、カバー５は絶縁体が望ましいプラスチック、ジルコニア、アルミナなどが用いられる。
【実施例】
【００４５】
本発明の実施例を説明する。
【００４６】
先ず、本発明実施例として図１に示す光レセプタクル８を作製した。なお光レセプタクルに接続される光コネクタはＬＣコネクタとした。ファイバスタブ１となる円筒状のセラミックはジルコニアからなり、押し出し成形によって円筒状のセラミックス成形体を得て焼成工程で焼き固め、切削加工を行った。
【００４７】
こうして得られた円筒状のセラミックの貫通孔に光ファイバ２を挿入接着固定し、先端部を曲率半径２０ｍｍ程度の曲面に鏡面研磨し、反対側をＬＤ等の光素子２１から出射された光が、光ファイバ２の先端部で反射して光素子２１に戻る反射光を防止するため、８°の傾斜面に鏡面研磨を行い、ファイバスタブ１とした。
【００４８】
又、防錆性、溶接性に優れたＳＵＳ３０４のホルダ３へのファイバスタブ１の圧入には圧力センサ付きハンドプレスにて、十分な加重を確認しつつ圧入した。このとき、このサンプルの固定位置付近での圧入強度は１２０Ｎ程度あった。
【００４９】
従って、それ以下の加重であればファイバスタブ１が動くことが無いため、プラグフェルール７による押し圧や着脱時の衝撃に対して十分強度があることが明白である。
【００５０】
次に割スリーブ４はジルコニアセラミックス製で全長が５ｍｍとし、ファイバスタブ１に挿入する。そして、絶縁体のプラスチック製で鍔を一体成形したカバー５のプラグフェルール６の挿入側の内径５ｂと割スリーブ４の内径にあわせて作成した段付きの高精度なピンゲージを割スリーブ４に挿入した後、カバー５をこのピンゲージに沿わせて位置決めすることで、カバー５のプラグフェルール６の挿入側の内径５ｂと割スリーブ４の内径の中心がズレがほとんどない状態とし、カバー側フランジ５ａとホルダ側フランジ３ａ同士とカバー側フランジ５ａの後端にホルダ３の内径に対して挿入する接着代を接着材により固定した。このとき、カバー５のプラグフェルール６の挿入側の内径５ｂと割スリーブ４の内径の中心ズレは０．００５ｍｍ程度であった。
【００５１】
これにより長さ寸法７.５ｍｍの光レセプタクルとすることが出来た。
【００５２】
又、比較の為、図６のような従来構造にて、カバー５を同様に絶縁体のプラスチックとしてホルダ３に接着固定し、同等の長さ寸法７.５ｍｍの光レセプタクルとして試作した。
【００５３】
横方向荷重の比較測定としては、それぞれ本発明と従来構造のレセプタクルを図３に示すように光レセプタクルに光素子２１を調芯溶接固定しモジュール化したもので行った。
【００５４】
電源にて一定の光を出力し、プラグフェルール６を差し込みコネクタ接続した後、その光出力を光出力測定器にて測定する。そして、横荷重の加える前の光出力を基準に、横荷重に対する光出力を測定するという方法で実施した。
【００５５】
前記実験方法にて本発明の光レセプタクルと、図６の従来構造の光レセプタクルでの横方向荷重の比較測定をした結果を図６に示す。
【００５６】
横方向荷重の測定は図４に示すように、本発明が優れており、静電気や外部電磁波が金属製の光レセプタクルを通じて、光モジュールに対して雑音を発生させてしまう構造においても、本発明の構造は従来構造に対して優位性があることが確認出来た。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の光レセプタクルの断面図を示す。
【図２】本発明の光レセプタクルを使用した発光素子モジュールの断面図を示す。
【図３】横荷重特性の測定系を示す。
【図４】従来構造の発光素子モジュールと本発明の光レセプタクルを使用した発光素子モジュールの横荷重特性を示したグラフを示す。
【図５】トランシーバとして固定された従来構造の受光素子・発光素子モジュールの断面図を示す。
【図６】従来構造の光レセプタクルを使用した発光素子モジュールの断面図を示す。
【図７】従来構造の絶縁対策を実施した光レセプタクルを使用した発光素子モジュールの断面図を示す。
【符号の説明】
【００５８】
１：ファイバスタブ
２：ファイバ
３：ホルダ
３ａ：ホルダ側フランジ
４：スリーブ
５：カバー
５ａ：カバー側フランジ
５ｂ：プラグフェルール挿入側の内径
６：プラグフェルール
７：ファイバ
８：光レセプタクル
【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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