(57)【要約】【課題】挿入損失の繰り返し再現性が優れ、低価格、小型化で高信頼性な光レセプタクルを提供する。【解決手段】軸方向にスリットを形成するとともにプラグフェルールの一端を保持する割りスリーブと、有底カップ状に形成され、かつ、底面に貫通孔を形成した金属ホルダとから構成され、上記貫通孔に光信号を通過させて上記プラグフェルールの先端面に照射可能に構成した光レセプタクルにおいて、上記金属ホルダの底面の略中央を柱状の凸部を形成するとともに、該凸部に上記貫通孔が形成され、かつ、上記割スリーブが上記凸部を覆うように接合されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向にスリットを形成するとともにプラグフェルールの一端を保持する割りスリーブと、有底カップ状に形成され、かつ、底面に貫通孔を形成した金属ホルダとから構成され、上記貫通孔に光信号を通過させて上記プラグフェルールの先端面に照射可能に構成した光レセプタクルにおいて、上記金属ホルダの底面の略中央を柱状の凸部を形成するとともに、該凸部に上記貫通孔が形成され、かつ、上記割スリーブが上記凸部を覆うように接合されていることを特徴とする光レセプタクル。
【請求項２】
上記割スリーブが上記金属ホルダの凸部に圧入されることを特徴とする請求項１に記載の光レセプタクル。
【請求項３】
上記金属ホルダの凸部と側壁との間に上記割スリーブが圧入されることを特徴とする請求項１に記載の光レセプタクル。
【請求項４】
上記割りスリーブは、スリット幅が上記プラグフェルールの挿入側よりもその反対側を広く形成してなることを特徴とする光レセプタクル。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の光レセプタクルに光素子を有するケースを取り付けたことを特徴とする光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信に用いられる光レセプタクルおよび光モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光信号を電気信号に変換するために、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、このケースを光ファイバの端面に対向して設け、光信号を光ファイバの端面に入射または出射し、光ファイバを通じて光信号を導入又は導出するような光学装置が開示されている。
【０００３】
ここで、半導体レーザーをケース内に収容し、光信号を導出するものを発光モジュール、フォトダイオードをケース内に収容し、光信号を導入するものを受光モジュールと呼び、これらを総称して光モジュールと呼ばれている。
【０００４】
上記光モジュールのうち光コネクタを接続するようにしたレセプタクル型の光モジュールは、図５に示すように光レセプタクル１の一端に光素子２を備えるとともに、他端にプラグフェルール３を接続するものである（特許文献１参照）。
【０００５】
上記光レセプタクル１は、アルミナ、ジルコニアなどのセラミック材料からなる精密スリーブ４と、この精密スリーブ４の外周を圧入または接着固定する金属ホルダ５から構成されている。
【０００６】
さらに上記の光レセプタクル１を用いて光モジュール６を構成する場合は、光レセプタクル１の先端側１ａより精密スリーブ４内にプラグフェルール３を挿入し、光ファイバ７のコア７ａと、光素子２とレンズ８を備えたケース９を最も効率よく光信号が導入、導出される位置関係に調心し、溶接部１０で溶接固定する。
【０００７】
また、プラグフェルール３を着脱する度に、突き当たり、プラグフェルール３の端面３ａを再現良く位置決めすることで、挿入損失の再現性を高めるため、ストッパー２３を設けている。
【０００８】
また、プラグフェルール３の外径公差は±１μｍ以下で、その貫通孔に備えられた光ファイバ７の中心には光信号が伝搬する直径１０μｍ程度のコア７ａがある。
【０００９】
コア７ａと、光素子２を精度良く位置決めするため、プラグフェルール３の外径よりも０．５〜２μｍ程度大きい内径を有する精密スリーブ４によってプラグフェルール３を安定且つ高精度に保持されている。
【００１０】
また、金属ホルダ５は、セラミック材料からなる精密スリーブ４よりも熱膨張係数が大きいため、高温時での金属ホルダ５による精密スリーブ４の保持強度を十分に確保する目的で、常温での保持強度を５０Ｎ以上に設定することが多い。
【００１１】
光レセプタクルには、図７に示すようにジルコニア、アルミナ等のセラミック材料からなるフェルール１９と、該フェルール１９の貫通孔に石英ガラス等からなる光ファイバ７を挿入固定して得られたスタブ１８の後端部を金属ホルダ１７に圧入により固定し、先端部を割りスリーブ２０の内孔に挿入する光レセプタクル１６もある。
【００１２】
上記のようなスタブ１８が組み込まれている光レセプタクル１６は、金属ホルダ１７に固定されたスタブ１８の端面１８ａとプラグフェルール３の端面３ａが割スリーブ２０によって保持され、接合することにより光を導入、導出する為、スタブがない光レセプタクル１よりも挿入損失の繰り返し再現性に優れている。
【００１３】
ところで、近年、光モジュールの低価格化、高性能化が求められており、上記光レセプタクルも同様に低価格化、高性能化が求められている。また、高密度実装の要求から光モジュールの小型化が求められている。
【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】
【００１４】
しかしながら、図４に示すような従来の構造のレセプタクルの場合、精密スリーブ４と金属ホルダ５を圧入せず、精密スリーブ４の外径と金属ホルダ５の内径の公差を大きく設定し、２０μｍ以上の隙間ばめとし、精密スリーブ４と金属ホルダ５を接着剤で固定すると、長期信頼性試験で剥離が生じ、信頼性に問題があった。また、精密スリーブ内径とプラグフェルール外径には、１〜２μｍ程度のクリアランスがある為、挿入損失の繰り返し再現性がないという問題があった。
【００１５】
精密スリーブ４と金属ホルダ５を圧入固定する場合、圧入による金属ホルダ５の締め付け力が精密スリーブ４の外周に働き、精密スリーブ４の内径寸法が、圧入前と比べて、２μｍ以上小さくなり、プラグフェルール３が挿入出来なくなる問題があった。
【００１６】
また、圧入により、精密スリーブ４の内径寸法が小さくなった場合、セラミック材料よりも高硬度であるダイヤモンドパウダーを塗布した、研磨ピンを精密スリーブ４の内径に挿入し、研磨することで、精密スリーブ４の内径を規格寸法に追加工しなければならず、加工コストが高くなる問題があった。
【００１７】
更には、研磨ピンを挿入して研磨する場合、精密スリーブ４の内径に研磨ピンを貫通させる必要があるため、レセプタクル１にはストッパー１１を設けることが出来ず、ピン研磨後に、別部品としてストッパー１１を圧入、溶接、接着などで、取り付ける必要が生じ、部品点数が増え、コストが高くなる問題があった。
【００１８】
また、図７示すようなスタブ１８が組込まれている光レセプタクル１６は、スタブ１８を光レセプタクル１６に組み込む分、光レセプタクルの大きさが大きくなり小型化できないという問題があった。
【００１９】
本発明は、上述の欠点に鑑み案出されたものであり、その目的は繰り返し再現性に優れた光学特性（挿入損失）が得られ、高信頼性、小型化且つ容易に組立て可能な光レセプタクルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記に鑑みて本発明の光レセプタクルは、軸方向にスリットを形成するとともにプラグフェルールの一端を保持する割りスリーブと、有底カップ状に形成され、かつ、底面に貫通孔を形成した金属ホルダとから構成され、上記貫通孔に光信号を通過させて上記プラグフェルールの先端面に照射可能に構成した光レセプタクルにおいて、上記金属ホルダの底面の略中央を柱状の凸部を形成するとともに、該凸部に上記貫通孔が形成され、かつ、上記割スリーブが上記凸部を覆うように接合されていることを特徴とする。
【００２１】
また、上記割スリーブが上記金属ホルダの凸部に圧入されることを特徴とする。
【００２２】
また、上記金属ホルダの凸部と側壁との間に上記割スリーブが圧入されることを特徴とする。
【００２３】
また、上記割りスリーブは、スリット幅が上記プラグフェルールの挿入側よりもその反対側を広く形成してなることを特徴とする。
【００２４】
また、上記光レセプタクルを光素子を有するケースに取り付けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、上記金属ホルダの底面の略中央の凸部を形成して割スリーブが上記凸部を覆うように接合するので、従来のようなスリーブを保持し、かつ、プラグフェルールの先端と当接させていたスタブを省略させることができ、小型化が可能となる。
【００２６】
また、プラグフェルールを保持するスリーブが割りスリーブであり、上記割りスリーブのスリット幅がプラグフェルールの挿入側よりもその反対側を広く形成しており、プラグフェルールの挿入側と反対側の部分を金属ホルダへの圧入部としている為、プラグフェルール挿入側を保持する側のスリットが主に開閉運動可能となる。よって、プラグフェルールを割りスリーブに保持した際に、プラグフェルール挿入側のスリット部がプラグフェルールを締め付ける為、プラグフェルール外径と割りスリーブ内径のクリアランスは存在せず、プラグフェルールの位置が常に安定することになるので、スタブが組み込まれた光レセプタクルと同等の挿入損失の繰り返し再現性が得られ、スタブを組み込む必要が無くなる為、小型の光レセプタクルを実現することができる。
【００２７】
また、割りスリーブは金属ホルダに圧入固定する為、接着固定よりも容易に組立て可能となり、更に接着剤が劣化することで、スリーブの位置が動くという問題が無くなる為、低価格で且つ高信頼性な光レセプタクルを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。
【００２９】
図１は、本発明の光レセプタクルの一実施形態を示す断面図である。図２（ａ）は、本発明の一実施形態を示す光レセプタクルにされる割りスリーブを示す正面図であり、（ｂ）は同図の側面図であり、（ｃ）は同図の下面図である。
【００３０】
図１に示すように本発明の光レセプタクル１２は、軸方向にスリットを形成するとともにプラグフェルール３の一端を保持する割りスリーブ１５と、有底カップ状に形成され、かつ、底面に貫通孔２１を形成した金属ホルダ１３とから構成され、上記貫通孔２１に光信号を通過させて上記プラグフェルール３の先端面３ａに照射可能に構成した光レセプタクルにおいて、上記金属ホルダ１３の底面の略中央を柱状の凸部１１を形成するとともに、該凸部１１に上記貫通孔２１が形成され、かつ、上記割スリーブ１５が上記凸部を覆うように接合されていなければならない。
【００３１】
また、上記割りスリーブ１５は、スリット幅が上記プラグフェルールの挿入側よりもその反対側を広く形成してなり、プラグフェルールの挿入側の反対側を圧入部１５ｃとして、上記金属ホルダ１３の凸部１１と側壁との間に圧入固定する為、プラグフェルール挿入側を保持する側のスリット１５ａは開閉運動可能となる。よって、プラグフェルール３を割りスリーブ１５に保持した際に、プラグフェルール挿入側のスリット部１５ａがプラグフェルール３を締め付ける為、プラグフェルール外径と割りスリーブ内径のクリアランスは存在せず、プラグフェルール３の位置が常に安定することになるので、光素子２と、プラグフェルール３との光の導入、導出に影響を与えることが無い。
【００３２】
よって、図７に示すような従来からのスタブ１８が組み込まれた光レセプタクル１６と同等の挿入損失の繰り返し再現性が得られ、スタブ１８を組み込む必要が無くなる為、小型の光レセプタクルを実現することができる。
【００３３】
また、図４に示すような、精密スリーブ４を使用した従来の光レセプタクル１よりも繰り返し再現性に優れた光学特性（挿入損失）が得られる。
【００３４】
上記精密スリーブ４の内径と、プラグフェルール３の外径とのクリアランスは、０．５〜２μｍ程度である。
【００３５】
また、金属ホルダ１３にはプラグフェルール３の端面３ａがプラグフェルール３を着脱する度に、突き当たり、プラグフェルール３の端面３ａを光軸方向に再現良く位置決めすることで、挿入損失の再現性を高める為、凸部１１がストッパーの役割をしている。
【００３６】
上記金属ホルダ１３は、セラミック材料からなる割りスリーブ１５よりも熱膨張係数が大きいため、高温時での金属ホルダ１３による割りスリーブ１５の保持強度を十分に確保する目的で、常温での保持強度を５０Ｎ以上に設定することが多く、５０Ｎ以上の保持強度を満足する為に、割りスリーブ１５の肉厚と金属ホルダ１３の凸部１１と側壁の間の圧入締め代は、５μｍ以上に設定する必要がある。
【００３７】
さらに、金属ホルダ１３は光モジュール１４としてケース９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。
【００３８】
また半田との密着性を考慮して金メッキ等を外表面に施しても良い。
【００３９】
上記プラグフェルール３とは、この光レセプタクル１２を用いて光信号をやりとりする際に、割りスリーブ１５に挿入することによって、光素子２と光ファイバ７を接続するものであり、プラグフェルール３の中心に光ファイバ７を有して構成されている。
【００４０】
一般的にプラグフェルール３の外径は、φ２．４９９±０．０００５ｍｍまたはφ１．２４９±０．０００５ｍｍである。
【００４１】
上記割りスリーブ１５及びプラグフェルール３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ス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、金属ホルダ１３に割りスリーブ１５を圧入によって固定する際に有利である。
【００４２】
上記プラグフェルール３の加工方法としては、先ず、プラグフェルール３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プラグフェルール３となる円柱状もしくは直方体形状の成形体を得、その後、その成形体を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。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。
【００４３】
また、割りスリーブ１５の内径の表面荒さは挿入性を考慮して、Ｒａ０．２μｍ以下が望ましい。
【００４４】
挿入損失とは、図６に示すように、光素子２を駆動させ、プラグフェルール３を取り付け、パワーメーター４０にて光出力を測定するものである。
【００４５】
光素子２の出力全てが、パワーメーター４０にて測定されれば、挿入損失はゼロになり、光素子２の出力以下であれば、挿入損失があると見なし、光素子２の出力Ｐ０とプラグフェルール３と光ファイバ７を介して、パワーメーター４０にて測定される光出力Ｐ１から、挿入損失（ｄＢ）＝−１０Ｌｏｇ（Ｐ１／Ｐ０）で算出する。
【実施例】
【００４６】
本発明の実施例を説明する。
【００４７】
図１及び図３に示す本発明の実施例である光レセプタクル及び光モジュールを作製した。図１及び図３に示すように、光レセプタクル１２は、セラミック製の割りスリーブ１５
を金属ホルダ１３に圧入固定されている。
【００４８】
割りスリーブ１５の材質は、ジルコニアを用い、金属ホルダ１３の材質はステンレスを用いた。上記割りスリーブ１５は、幅の狭い方のスリットの幅を０．５±０．１とし、幅の広い方のスリットの幅を１．０±０．１とした。割りスリーブ１５の肉厚と金属ホルダ１３の凸部と側壁の間の圧入締め代は、１０±５μｍとした。
【００４９】
割りスリーブ１５の内径の表面粗さは算術平均荒さＲａで０．２μｍ以下とした。
【００５０】
一方、比較例として、図４及び図５に示す従来の光レセプタクル１は、セラミック製の精密スリーブ４の外周と金属ホルダ５の内周とを接着固定し構成される。精密スリーブ４の材質は、ジルコニアを用い、金属ホルダ５の材質はステンレスを用いた。
【００５１】
精密スリーブ４の内径は、φ２．５±０．０００５ｍｍとし、精密スリーブ４の内径の表面粗さは算術平均荒さＲａで０．２μｍ以下とした。
【００５２】
それぞれにおいて、本発明の光モジュール１４と従来の光モジュール６を１０個ずつ作製し、外径φ２．４９９±０．０００５ｍｍのプラグフェルール３を用いて、挿入損失の繰り返し再現性試験と、高温高湿試験を各５個ずつ行った。
【００５３】
挿入損失の繰り返し再現性試験は、プラグフェルール３を周方向に９０°ずつ回転させて挿入損失値を測定し、最大値と最小値の差を算出した。
【００５４】
その結果を表１に示す。
【表１】
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【００５５】
表１から明らかなように、本発明の光モジュール１４の挿入損失値の最大値と最小値の差の平均値は、１．９３ｄＢとなり、従来の光モジュール６の挿入損失値の最大値と最小値の差の平均値は、０．５６ｄＢとなり、従来の光モジュール６と本発明の光モジュール１４を比較すると、本発明の光モジュール１４の挿入損失が低く光学特性に優れていることが判る。
【００５６】
また、高温高湿試験は８５℃８５％の環境に保った恒温槽に各光モジュールを１０００時間放置し、光出力の変化率を調査した。
【００５７】
その結果を図７に示す。図７より明らかのように、１０００時間の高温高湿試験後の従来モジュール６は、光出力変化率が９０％以下になったものが５個中４個であった。一方、１０００時間の高温高湿試験後の本発明の光モジュール１４は、光出力変化率が９０％以下になったものがなかった。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の光レセプタクルを示す断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の光レセプタクルに使用される割りスリーブの正面図、（ｂ）は本発明の光レセプタクルに使用される割りスリーブの側面図、（ｃ）は本発明の光レセプタクルに使用される割りスリーブの下面図である。
【図３】本発明の光モジュールを示す断面図である。
【図４】従来の光レセプタクルを示す断面図である。
【図５】従来の光モジュールを示す断面図である。
【図６】挿入損失の測定方法を示す概念図である。
【図７】スタブが組み込まれている光レセプタクルを示す断面図である。
【図８】高温高湿試験後の本発明の光モジュールと従来モジュールの光出力変化率を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１：従来の光レセプタクル
１ａ：光レセプタクルの先端側
２：光素子
３：プラグフェルール
３ａ：プラグフェルール端面
４：精密スリーブ
５：従来の金属ホルダ
６：従来の光モジュール
７：光ファイバ
７ａ：光ファイバのコア部
８：レンズ
９：ケース
１０：溶接部
１１：金属ホルダの凸部
１２：本発明の光レセプタクル
１３：本発明の光レセプクルに使用される金属ホルダ
１３ａ：金属ホルダの圧入溝
１４：本発明の光モジュール
１５：本発明の光レセプタクルに使用される割りスリーブ
１５ａ：プラグフェルール挿入側スリット
１５ｂ：プラグフェルール挿入側と反対側のスリット
１５ｃ：金属ホルダへの圧入部
１６：スタブが組み込まれている光レセプタクル
１７：金属ホルダ
１８：スタブ
１８ａ：スタブの端面
１９：フェルール
２０：割スリーブ
２１：貫通孔
２２：側壁
２３：ストッパー
４０：パワーメーター
【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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