(57)【要約】【課題】多芯の光コネクタと光接続する光レセプタクルの固定方法では、ファイバスタブを使用するタイプの光モジュールの場合、接続する多芯の光コネクタの各フェルールに対して、各光モジュールのファイバスタブをそれぞれ位置決めする必要があり、ハウジングに対するレセプタクルのクリアランス内での傾き・ズレが必ず発生し、接続損失が発生する問題があった。【解決手段】フェルールの内孔で光ファイバを保持してなるファイバスタブと、該ファイバスタブの先端部を保持するスリーブとからなる光レセプタクルであって、該光レセプタクルを複数配置し、かつ複数の貫通孔を有し、各々の前記貫通孔で前記ファイバスタブの後端部を固定するホルダとから構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェルールの内孔で光ファイバを保持してなるファイバスタブと、該ファイバスタブの先端部を保持するスリーブとからなる光レセプタクルであって、該光レセプタクルを複数配置し、かつ複数の貫通孔を有し、各々の前記貫通孔で前記ファイバスタブの後端部を固定するホルダとからなることを特徴とする多連型光レセプタクル。
【請求項２】
複数の前記光レセプタクルを並列に配置し、前記光レセプタクルが有するファイバスタブの後端部を、前記ホルダから露出させて固定したことを特徴とする請求項１に記載の多連型光レセプタクル。
【請求項３】
前記ファイバスタブの後端部の端面を斜面形状としたことを特徴とする請求項１または２に記載の多連型光レセプタクル。
【請求項４】
複数の前記光レセプタクルが有するファイバスタブの後端部の端面に設けた斜面形状を同一方向に形成したことを特徴とする請求項３に記載の多連型光レセプタクル。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載された多連型光レセプタクルが有するファイバスタブの後端部の端面に対向する位置にレンズを保持し、かつ前記ホルダと固定した筺体と、該筺体の蓋体となるステムに光素子を設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、光通信用モジュール等に使用されるレセプタクル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また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４に示す。図４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８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。
【０００３】
上記、図４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の内径に、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の抜け防止のため、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の内径にて接着または圧入固定して構成されている。
【０００４】
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、小型化、および低コスト化を同時に実現することが求められている。また、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芯の光コネクタ用プラグフェルールを嵌合させる光レセプタクルタイプが一般的となり、図５に示すように、送信用の光ジュールと受信用光モジュールを並列に並べて使用する形態をとっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
その際、２芯の光コネクタ用プラグフェルールに対して、光モジュールを並列に並べるための位置決め方法として、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をハウジング３１の溝３１aにそれぞれ固定することで実施していた。
【特許文献１】特開２００２−８２２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、多芯の光コネクタ用プラグフェルールと光接続する図５に示すような従来の光レセプタクルの固定方法では、図４に示すようなファイバスタブ１を使用するタイプの光モジュールの場合、接続する光コネクタ用プラグフェルール６に対応して、光モジュールのファイバスタブ１をそれぞれ位置決めする必要があり、ホルダ３とファイバスタブ１の固定位置ズレや、図５のハウジング３１の溝３１ａと光レセプタクル８ａ、８ｂのクリアランス内での傾き・ズレが必ず発生し損失が生じてしまうため、各プラグフェルール６と精度よく合わせるためにはそれぞれの部品を高精度に加工・取り付けをしなければならない問題があった。
【０００７】
また、高結合が要求される光モジュールでは光レセプタクルと光素子の組み立てにおいて、光の高結合化のためにレセプタクルの斜面形状の研磨面と光素子の光軸の傾き方向を最適位置に合わせる必要があり、光素子は光レセプタクルのファイバスタブの中心軸に対して垂直方向へずらして固定されている。そのため、光モジュールを複数設ける場合には、各光モジュールの光素子のズレを一方向に合わせる必要があり、光モジュール内の光レセプタクルの固定が煩雑となる問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記に鑑みて本発明の多連型光レセプタクルは、フェルールの内孔で光ファイバを保持してなるファイバスタブと、該ファイバスタブの先端部を保持するスリーブとからなる光レセプタクルであって、該光レセプタクルを複数配置し、かつ複数の貫通孔を有し、各々の前記貫通孔で前記ファイバスタブの後端部を固定するホルダとからなることを特徴とする。
【０００９】
また、複数の前記光レセプタクルを並列に配置し、前記光レセプタクルが有するファイバスタブの後端部を、前記ホルダから露出させて固定したことを特徴とする。
【００１０】
また、前記ファイバスタブの後端部の端面を斜面形状としたことを特徴とする。
【００１１】
また、複数の前記光レセプタクルが有するファイバスタブの後端部の端面に設けた斜面形状を同一方向に形成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項１〜４のいずれかに記載された多連型光レセプタクルが有するファイバスタブの後端部の端面に対向する位置にレンズを保持し、かつ前記ホルダと固定した筺体と、該筺体の蓋体となるステムに光素子を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の多連型光レセプタクルによれば、光レセプタクルを複数配置し、かつ複数の貫通孔を有し、各々の前記貫通孔で前記ファイバスタブの後端部を固定するホルダとから構成したことにより、送信用、受信用に限らず、複数の光レセプタクルがそれぞれ有するフェルールを複数の貫通孔で１つのホルダで固定可能になるため、各々の光レセプタクルを多芯の光コネクタ用プラグフェルールに対して高精度に配置して固定することができる。これにより、各光レセプタクルのファイバスタブと多芯の光コネクタ用プラグフェルールの位置ズレによる接続損失を防止することができるとともに、部品点数が削減されるため、低価格な光レセプタクルが提供可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。
【００１５】
図１は、本発明の多連型光レセプタクル８の実施形態を示す断面図である。なお、以下の実施形態では、受信用、および送信用光レセプタクルの２つにより構成してなる多連型光レセプタクルについて説明する。
【００１６】
まず、受信用、および送信用に使用される各フェルール１ａに光ファイバ２を挿入固定して保持する各ファイバスタブ１の先端部にそれぞれスリーブ４を嵌めこむ。一方で、各ファイバスタブ１を同時に固定するために、ファイバスタブ１が挿入固定される複数の貫通孔を並列に形成した金属製のホルダ３を作製する。そして、スリーブ４を設けた各ファイバスタブ１を互いに並列に配置し、各ファイバスタブ１の後端部をホルダ３の貫通孔にそれぞれ圧入固定することにより、本発明の多連型光レセプタクル８が構成される。ここで、ホルダ３の貫通孔で固定される各ファイバスタブ１は、多芯の光コネクタ用プラグフェルール６同士の間隔に合わせて配置されている。さらに、防錆性の優れたステンレス若しくは樹脂等のカバー５をスリーブ４の外周に沿って嵌合や接着、若しくは両方併用により固定して設ければ、スリーブ４や、プラグフェルール６との光結合部分を保護することが可能になる。また、各ファイバスタブ１の後端部は同一方向に斜め研磨されている。ここで、ファイバスタブ１の先端部とは光コネクタ用プラグフェルール６を接続する側の端部であり、スリーブ４と当接している部分である。一方、ファイバスタブ１の後端部とは光素子２１と光結合をする側の端部であり、ホルダ３の貫通孔で固定された部分と、後述するように、ファイバスタブ１がホルダ３の光素子２１と光結合をする側の端面から露出している場合には、その露出した部分も含まれる。
【００１７】
上記のような構成とすることにより、各光レセプタクルの相対的な位置ズレを防止し、複数の光レセプタクルを高精度に配置して固定することができる。これにより、各光レセプタクルのファイバスタブ１と多芯の光コネクタ用プラグフェルールの位置ズレによる接続損失を防止することができる。
【００１８】
また、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、スリーブ４内やホルダ３の貫通孔に圧入固定する際に有利である。
【００１９】
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て、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。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。
【００２０】
光コネクタのプラグフェルール６に接続する側のファイバスタブ１の端面、つまりファイバスタブ１の先端部の端面は、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程度の曲面状にファイバスタブ１の軸方向に垂直に鏡面研磨され、一方、他方の端面、つまりファイバスタブ１の後端部の端面はＬＤ等の光素子から出射された光が光ファイバ２の端面で反射して光素子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る。図２は本発明の多連型光レセプタクルを使用した光モジュールを横方向から見たときの断面図である。光素子２１側のファイバスタブ１の後端部の端面は反射戻り光防止のため、斜面形状に４〜１０°に研磨されている。これに対して高結合を実現するには、斜め研磨方向に対して光素子２１の光軸を同方向の傾きにて結合する必要があるため、受発光するチップ２２に対してレンズ２５をずらして固定することで実現する。これにより、光素子２１は光レセプタクル８に対して斜め研磨の頂点の方向にずれた状態で調整固定される。つまり、すべてのファイバスタブ１の後端部を同一方向に研磨できれば、固定される各光素子２１の前述の斜め研磨の頂点の方向のズレを一致させることができるため、各光素子２１の位置決めの高精度化が可能となる。
【００２１】
したがって、本発明では、複数の光レセプタクル８が有する各ファイバスタブ１の後端部を、ホルダ３から露出させて固定することが好ましい。このように、各ファイバスタブ１の後端部がホルダ３の端面から突出するように露出させた状態で固定した構造とすれば、ホルダ３を削ることなくホルダ３に固定した状態で同じ面方向で各ファイバスタブ１を同時に端面研磨することが可能となり、研磨工程の簡素化とともに、各ファイバスタブの斜め研磨の研磨角度、研磨方向が高精度に一致させることができるため、上述したように、固定される各光素子２１の位置決めの高精度化が可能となる。なお、ホルダ３から露出させる長さは、ファイバスタブ１の後端部の研磨面とホルダ３の最短距離が０．０５ｍｍ以上露出させることが望ましい。さらに、例えば、各ファイバスタブ１の両端部をホルダ３の貫通孔の両端面より露出した構造にしておけば、ホルダ３に各フェルール１ａを先に圧入固定し、それぞれのフェルール１ａの内孔にファイバ２を接着固定したファイバスタブ１を作製した後に、該ファイバスタブ１の両端面をホルダ３に研磨加工を施すことなく同時に研磨することが可能となり、フェルール１ａの内孔に光ファイバ２を接着固定して両端面を研磨したファイバスタブ１を作製してから、ホルダ３に圧入固定する工程に比べて圧入時の端面傷等が付きにくくなるだけでなく、ファイバ２と接着部に対して発生する応力が緩和可能されマイクロクラックの発生も抑えることが可能となる。
【００２２】
また、ホルダ３は光モジュールとして光素子２１（図２参照）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が良く、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、切削加工により作製される。さらに、ホルダ３にドリル加工等による穴加工を施してファイバスタブ１を保持するための貫通孔を形成する。また、ホルダ３は、ファイバスタブ１に対してプラグフェルール６の脱着の繰り返しや、接続時にプラグフェルール６側のバネ圧により加重が掛り続けるため、十分な固定強度が必要である。このため、ファイバスタブ１はホルダ３の貫通孔に圧入のみで固定してもよいが、ファイバスタブ１とホルダ３とを強固に固定するために、接着、または圧入と接着を併用する固定方法を用いてもよい。
【００２３】
また、スリーブ４はジルコニア、アルミナ、銅などの材料からなり、円筒にスリット加工したものが望ましい。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た後、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。また、スリーブ４の内径の表面荒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、±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、ファイバスタブ１やフェルール６の外径よりわずかに小さくして０．９８Ｎ以上の挿入力になるよう設計することが望ましい。また、スリーブ４はファイバスタブ１やフェルール６の最外径より、＋１μｍ程度大きい単なる円筒であっても構わない。また、単なる円筒のスリーブ４をそのままカバー５と一体成形したものを用いてもよい。
【００２４】
また、カバー５は耐腐食性からステンレスのインジェクションモールド加工や、静電気や電磁波雑音などの影響を避ける場合にはプラスチック、ジルコニア、アルミナなど絶縁体が用いられ、各スリーブ４に対して、プラグフェルール６より大きく、スリーブ４より小さい穴によって抜けを防止し、各スリーブ４より大きい内径にて各スリーブ４を囲うため、スリットの入った各スリーブ４の広がりを妨げない構造となっており、ホルダ３に対して圧入や接着または併用にて固定される。
【００２５】
このように、多連型光レセプタクル８とすることにより、従来であれば、各々のレセプタクル８をそれぞれに対して高精度な位置決めが必要であり、そのため、図３に示すように、ホルダ３やハウジング３１の取り付け部を高精度化しなければならない問題があったが、ホルダ３やカバー５が１つのみで良くなり、部品点数の削減が可能となるだけでなく、各ファイバスタブ１を固定する貫通孔の位置精度のみで位置決めができるため、多連型光レセプタクル８の各ファイバスタブ１と光コネクタの各プラグフェルール６の位置ズレによる接続損失を防止することが可能となる。
【００２６】
さらに、上記した多連型光レセプタクルのホルダ３に、光レセプタクルの数だけ筺体２５を固定し、各ファイバスタブ１の後端部の端面に対向する位置に筺体２５が有する支持部材でレンズ２５を保持するとともに、光素子を有するとともに、筺体２５の蓋体となるステム２３に光素子２１を設け、筺体２５を光素子２１がレンズ２５に対面するようにステム２３で封止することで光モジュール３０を作製することができる。
【実施例】
【００２７】
以下に本発明の多連型光レセプタクルの実施例を説明する。
【００２８】
本発明実施例として図１に示す受信、および送信用の２連型の光レセプタクル８を作製した。なお光レセプタクル７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のフェルール１ａ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、切削加工を行って作製した。
【００２９】
一方で、防錆性、溶接性に優れたＳＵＳ３０４にてホルダ３を切削加工にて作製した。さらに、ホルダ３にドリル加工を施して６．２５ｍｍの間隔で２個の貫通孔を形成した。
【００３０】
次に、上記製法で形成されたホルダ３の貫通孔に圧力センサ付きハンドプレスにて、上記製法で作製された同じ長さの円筒状のフェルール２個の後端部をそれぞれ十分な加重を確認しつつ圧入して固定した。このとき固定位置付近での圧入強度は両方とも１００Ｎ程度あったため、それ以下の加重であれば各円筒状のセラミックは可動しないため、プラグフェルール６による押し圧や着脱時の衝撃に対して十分強度があるといえる。ここで、２個のフェルール１ａの後端部は、ホルダ３の光素子２１と光結合をする側の端面から０．０５ｍｍ露出した位置で圧入固定されている。そして、フェルール１ａの内孔に光ファイバ２を挿入し接着固定することにより、ファイバスタブ１を作製した。プラグフェルール６側に位置する各ファイバスタブ１の先端部の端面をファイバスタブ１の軸に対して垂直に曲率半径２０ｍｍ程度の曲面に同時に鏡面研磨し、一方、ファイバスタブ１の後端面をＬＤ等の光素子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に戻る反射光を防止するため、各端面を同時に８°の斜面形状に同時に鏡面研磨を行い２個の整列するファイバスタブ１とした。
【００３１】
次に、スリーブ４はジルコニアセラミックス製とし、押出成形等の所定の成形法によってスリーブ４となる円筒状の成形体を得て焼成工程で焼き固め、切削加工にて外形やスリットを加工し、内径を研磨によって作製した。こうして得られた２個のスリット入りのスリーブ４を各ファイバスタブ１の先端部に圧入して固定する。そして、各ファイバスタブ１に嵌め込まれたスリーブ４の抜け防止のために絶縁体であるプラスチックにて一体成形したカバー５を接着固定することで、２連型光レセプタクル８を作製した。
【００３２】
上記のように作製した２連型光レセプタクル８は、並列に並べられた各ファイバスタブ１はホルダ３に形成された貫通孔の間隔と同精度で簡単に位置決めできるとともに、光レセプタクルに対して、２芯のプラグフェルール６の位置決めも容易になるため、各光レセプタクルのファイバスタブ１と多芯の光コネクタ用プラグフェルールの位置ズレによる接続損失を効率よく低減させた光コネクタとすることができた。
【００３３】
さらに、２連型光レセプタクルを作製する上で、必要となる部品点数はファイバスタブ１が２個、ホルダ３が１個、スリーブ４が２個、およびカバー５が１個の６点であるのに対して、図５の様に図４の従来の光レセプタルを使用する場合の部品点数はファイバスタブ１が２個、ホルダ３が２個、スリーブ４が２個、カバー５が２個の８点となり、ホルダ３とカバー５の分だけ部品点数を削減可能であり、光レセプタクル８を固定するハウジング３１の精度に依存することなく、各ファイバスタブ１を高精度に配置可能な光レセプタクルとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【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光モジュール側面から見た断面図を示す。
【図３】本発明の光レセプタクルを使用した光モジュールのトランシーバ固定方法断面図を示す。
【図４】従来構造の光レセプタクルを使用した光モジュールの断面図を示す。
【図５】従来構造の光モジュールのトランシーバ固定方法断面図を示す。
【符号の説明】
【００３５】
１：ファイバスタブ
１ａ：フェルール
２：ファイバ
３：ホルダ
４：スリーブ
５：カバー
６：プラグフェルール
７：ファイバ
８：光レセプタクル
８a：送信用光レセプタクル
８ｂ：受信用光レセプタクル
２１：光素子
２２：チップ
２３：ステム
２４：筐体
２５：レンズ
３０：光モジュール
３１：ハウジング
３１a：溝
【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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