(57)【要約】【課題】プラグフェルールへの横荷重がかかったときに、スリーブの挿入端側が広がることで、光ファイバのズレが発生し損失が大きくなり、また、スリーブが内部のクリアランスの分だけ浮いてファイバスタブを十分に保持出来ずに接続損失が大きくなるのを防止する。【解決手段】貫通孔が形成されたホルダと、フェルールの中央に光ファイバを固定するとともに、後端部を上記ホルダの貫通孔に挿入固定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一方の開放端部から挿入するとともに、他方の開放端部から挿入されたプラグフェルールを上記ファイバスタブの先端面に当接し、かつ、把持するためのスリーブとからなる光レセプタクルにおいて、上記スリーブのプラグフェルールが挿入される領域に対応した外周面に弾性部材を当接する。【選択図】図１
2006039334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔が形成されたホルダと、フェルールの中央に光ファイバを固定するとともに、後端部を上記ホルダの貫通孔に挿入固定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一方の開放端部から挿入するとともに、他方の開放端部から挿入されたプラグフェルールを上記ファイバスタブの先端面に当接し、かつ、把持するためのスリーブとからなる光レセプタクルにおいて、上記スリーブのプラグフェルールが挿入される領域に対応した外周面に弾性部材を当接したことを特徴とする光レセプタクル。
【請求項２】
前記弾性部材はリング状に形成されたものであり、その開口部の中心と上記スリーブの中心を、上記ホルダに固定されたファイバスタブの光ファイバコア部中心の延長線上となるように配置したことを特徴とする光レセプタクル。
【請求項３】
上記弾性部材は、他方開口側に配置したことを特徴とする光レセプタクル。
【請求項４】
請求項１〜３の何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】
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の例として図３に示す。図３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１０の後端面に光素子ユニット１２を接続するとともに、光レセプタクルの先端からプラグフェルール１１の先端面が接続するものである。
【０００３】
光レセプタクル１０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有底カップ状のホルダ５の底面中央に、貫通孔５ａを形成するとともに、この貫通孔５ａに中心に光ファイバ２ａが接着保持されたセラミック製のファイバスタブ１の後端側が圧入保持されている。そして、そのファイバスタブ１の先端側をスリーブ４の一方側の開口から嵌め込み、このスリーブ４の抜け防止のためにホルダ５の凹部開口によりスリーブ４を覆う円筒状のスリーブケース６をホルダ５の側壁面に対して圧入する構造となっている。
【０００４】
ここで、シングルモードの光ファイバへの高効率な光結合が要求される光レセプタクル１０において、中心に光ファイバ３が接着保持されたプラグフェルール１１を繰り返してスリーブ４内に着脱しても高精度な位置決めが要求されるため、スリーブ４の材質として高精度加工が可能であり、かつ、耐摩耗性に優れたセラミックを用いることも多い。
【０００５】
ところで、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。
【０００６】
しかしこのままの構造で小型化をすると、プラグフェルール１１の挿入する長さや、ファイバスタブ１の挿入長さが短くなっていくことから、光レセプタクルにおけるスリーブ４の保持力が低下し、プラグフェルール１１に固定されている光ファイバ３のコードの自重や張力による横荷重によってプラグフェルール１１内の光ファイバ３の位置にズレが発生し、光出力が低下したり、着脱再現性が得られなかったりするといった問題が発生していた。
【０００７】
そこで、光レセプタクルの保持力を強化するために、図４の様にスリーブ４内にファイバスタブ１全長を嵌め込み、その嵌め込んだスリーブ４の位置にホルダ５の貫通孔５ａに圧入し、さらに、スリーブケース６の後端側の一段大きく開口させた開口部にホルダ５を圧入することで、シェル４の後端側の開口部がホルダ５を介してスリーブ４、ファイバスタブ１を保持し、ファイバスタブ１の保持をスリーブ４、ホルダ５の共通の位置で保持させてレセプタクルを小型化する技術（特許文献１参照）や、図５の様にホルダ５は、先端側がスリーブ４の一方開口部から挿入保持されたファイバスタブ１の後端側を貫通孔５ａに保持さするように構成し、かつ、その貫通孔５の入口側を少し広めの開口面積にした段部を形成し、この段部にスリーブ４の一方側が圧入されてファイバスタブ１をスリーブ４とともにホルダ５の貫通孔５ａで保持させて小型で把持が安定構造のものを提案したりしていた（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１０−３３２９８８号公報
【特許文献２】特開平２００２−３５０６９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図４に示すような従来の構造の光レセプタクル１０の場合、プラグフェルール１１へ横荷重がかかった場合に、スリーブ４の挿入端側が広がることがあり、ファイバスタブ１の保持側が同じ位置で保持されているので、光ファイバのズレが発生しやすく、その場合は損失が大きくなる問題があった。
【０００９】
また、図５に示すようなホルダ５側がスリーブ４の端部を保持する構造においても、プラグフェルール１１への横荷重によってスリーブ４の挿入端側が広がってしまい、光ファイバのズレが発生しやすく損失が大きくなる問題があった。
【００１０】
また、図４の従来の光レセプタクルの様にファイバスタブ１をスリーブ４とホルダ５との共通の位置で保持する構造の光レセプタクル１０の場合、ファイバスタブ１に対して、プラグフェルール１１は、光学損失なく接続するには、継続的な荷重をかけたり、脱着の際の瞬間的な荷重がかかったりしても、これに耐えうる圧入力にする必要がある一方、高すぎる圧入力はスリーブ４を変形又は破壊されるので、ファイバスタブ１を保持するスリーブ４、ホルダ５、スリーブケース６の後端側の開口部の径を高精度に加工する必要がある。
【００１１】
即ち、スリーブケース６の内径をスリーブ４と同等とするか小さくすることでスリーブ４をスリーブケース６の内径に密着させて傾きを制限しようとした場合、ホルダ５のファイバスタブ１を挿入する貫通孔５ａとスリーブケース６を嵌め込む外形、若しくは貫通孔５ａの同軸度、スリーブ４の内径と外形の同軸度、スリーブケース６内径と外形の同軸度、スリーブケース６内径のホルダ５を嵌め合う内径とスリーブケース６のスリーブ４嵌め合う内径の偏芯量を全て高精度に加工するだけでなく、ファイバスタブ１の外形中心とスリーブケース６の内径中心を高精度に、又傾き無く合わせる必要があり、部品コストが上がるだけでなく歩留まりが悪いという問題点を有している。
【００１２】
また、光レセプタクル１０では良好な特性を得るために、プラグフェルール１１とファイバスタブ１の中心が一致することが理想とされており、そのためにスリーブの中心を、ファイバスタブ１に固定された光ファイバ３のコア部中心の延長線上になるように配置することが要求されている。
【００１３】
図４の従来構造の光レセプタクルの場合、スリーブ４内にファイバスタブ１全長を嵌め込み、その嵌め込んだスリーブ４の位置にホルダ５の貫通孔５ａに圧入し、さらに、スリーブケース６の後端側の開口部にホルダ５を圧入されるために、各部品公差の積み重ねにより、スリーブ４の中心とファイバスタブ１の光ファイバのコア部中心がずれてしまい、良好な特性を得られないという問題点を有している。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記に鑑みて本発明の光レセプタクルは、貫通孔が形成されたホルダと、フェルールの中央に光ファイバを固定するとともに、後端部を上記ホルダの貫通孔に挿入固定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一方の開放端部から挿入するとともに、他方の開放端部から挿入されたプラグフェルールを上記ファイバスタブの先端面に当接し、かつ、把持するためのスリーブとからなる光レセプタクルにおいて、上記スリーブのプラグフェルールが挿入される領域に対応した外周面に弾性部材を当接したことを特徴とするものである。
【００１５】
また、前記弾性部材はリング状に形成されたものであり、その開口部の中心と上記スリーブの中心を、上記ホルダに固定されたファイバスタブの光ファイバコア部中心の延長線上になるように配置したことを特徴とするものである。
【００１６】
さらに、上記弾性部材は、他方開口側に配置したことを特徴とするものである。
【００１７】
そして、本発明の光モジュールは、上記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ものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、上記スリーブのプラグフェルールが挿入される領域に対応した外周面に弾性部材を当接したことにより、プラグフェルールへ横荷重がかかった場合に、スリーブのプラグフェルールを挿入する挿入端側が広がることを弾性部材が押さえることができるため、光ファイバのズレが発生せずに、損失が大きくなることを防止できる。
【００１９】
また、この弾性部材はリング状に形成されたものであり、リング開口部の中心と上記スリーブの中心を、上記ファイバスタブに固定された光ファイバのコア部中心の延長線上になるように配置したため、横荷重がかかった場合でも常にプラグフェルールとファイバスタブの中心が一致するように修復させることができ、良好な特性の光レセプタクルを安価に実現出来る。
【００２０】
さらに、上記弾性部材は、一方開口側に配置したため、プラグフェルールへ横荷重がかかった場合に、スリーブの挿入端側が広がることをスリーブの入口側で押さえるため、光ファイバのズレが発生しにくくなり、損失が大きくなることを防止できる。
【００２１】
以上のように、本発明の光レセプタクルを用いて光モジュールを作成すれば、容易かつ確実にプラグフェルールへ横荷重がかかった場合にスリーブの挿入端側が広がることを弾性部材が押さえる効果が得られるとともに、高精度な光モジュールを安価に実現することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の第１の実施形態を図面に基いて説明する。
【００２３】
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。
【００２４】
図２は、本発明の光レセプタクルを用いた光モジュールを示す断面図である。
【００２５】
図１（ａ）に示すように、本発明の光レセプタクル１０は、貫通孔５ａが形成されたホルダ５と、フェルール２の中央に光ファイバを固定するとともに、後端部をホルダ５の貫通孔５ａに挿入固定してなるファイバスタブ１と、ファイバスタブ１の先端部を一方の開放端部から挿入するとともに、他方の開放端部から挿入されたプラグフェルール１１をファイバスタブ１の先端面１ａに当接し、かつ、把持するためのスリーブ４と、スリーブ４を収納するスリーブケース６からなり、上記スリーブケース６の一部分には弾性部材１００が挿通できる貫通孔１００ａを形成し、この貫通孔１００ａに弾性部材１００を圧入固定することで、スリーブ４のプラグフェルール１１が挿入される領域に対応した外周面に、当接可能に構成したものである。
【００２６】
このように、弾性部材１００はスリーブ４の外周に当接しているので、プラグフェルール１１に横荷重がかかった場合に、スリーブ４の挿入端側の変形を弾性部材１００が吸収し、スリーブ４の位置を適正な位置に押し戻し、広がることを押さえることができる。
【００２７】
弾性部材１００は、矩形、円筒形等に形成したものを１つ以上配置する方法、リング状部品を配置する方法が考えられ、いずれの場合にも、プラグフェルール１１へ横荷重がかかった場合のスリーブ４の変形、好ましくは挿入側の変形を弾性部材１００が吸収し、広がることを押さえる効果が得られる。しかし、様々な方向からの横荷重に耐え、またスリーブ４の位置を常に適正な位置に保つために、図１（ｂ）に示すようなリング状に形成されたものであることが望ましく、さらには、リング開口部の中心とスリーブ４の中心を、ファイバスタブ１に固定された光ファイバ３のコア部中心の延長線上になるように配置するのが最良である。弾性部材１００が前記位置に配置されることにより、プラグフェルール１１へ横荷重がかかった場合に、スリーブ４の挿入端側の変形を弾性部材が吸収し、スリーブ４の位置を適正な位置に押し戻し、広がることを押さえる効果を得られるだけではなく、常にスリーブ４に均等な荷重を与えてプラグフェルール１１が挿入される他方端のスリーブ４の位置を補正し続けることにより、プラグフェルール１１が挿入された時にプラグフェルール１１とファイバスタブ１の光ファイバ３のコア部中心が一致し、良好な特性を得られ続けることも可能となる。
【００２８】
また、弾性部材１００の配置位置としては、スリーブ４のプラグフェルール１１が挿入される領域の任意の場所に配置出来るが、スリーブ４の他方開口側に配置することが望ましい。プラグフェルールへ横荷重がかかった場合、モーメントにより一方開口側のスリーブ挿入端側の変形量が最も大きくなるため、一方開口側に弾性部材を配置した方が弾性部材がより変形を吸収し、スリーブの位置を適正な位置に押し戻し、広がることを押さえる効果が大きく得られるためである。
【００２９】
リング開口部の中心と上記スリーブの中心を、上記ファイバスタブに固定された光ファイバのコア部中心の延長線上になるように配置するために、スリーブケース６の側面に上述のような貫通孔１００ａを形成するか、もしくは溝（不図示）を設けて、弾性部材１００を配置することができる。スリーブケース６の側面に設けられた貫通孔１００ａもしくは溝に配置する場合、単に挿入するだけであるので複雑な作業を必要とせず、容易かつ安価に配置することが可能となる。
【００３０】
弾性部材１００の固定方法としては、上記貫通孔１００ａを利用した圧入固定、銀ローや半田、スポット溶接、接着固定等が考えられるが、費用や作業の容易さから、貫通孔１００ａを利用した圧入固定が最も望ましい。
【００３１】
上記弾性部材１００はプランジャ、ステンレス、りん青銅等の金属バネ、ゴム、ＰＢＴやＰＰＳ等のプラスチック材料の成形品からなり、特にステンレス、りん青銅等の金属バネであることが望ましい。ステンレス、りん青銅等の金属バネからなる場合、安価に弾性部材１００を製造することが出来るとともに、耐久性や長期信頼性も優れている。
【００３２】
ファイバスタブ１を構成するフェルール２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、ホルダ５にファイバスタブ１を圧入によって固定する際に有利である。
【００３３】
フェルール２の加工方法としては、先ず、フェルール２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、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。
【００３４】
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。
【００３５】
ファイバスタブ１の先端面１ａ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、後端部の端面はＬＤ（レーザダイオード）等の光素子１２から出射された光信号が光ファイバ３の端面で反射して光素子１２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。
【００３６】
ホルダ５はファイバスタブ１の先端部がスリーブケース６に収納されたスリーブ４に挿入固定された状態で、そのスリーブケース６の外周に嵌り込んで収納する円筒状の収納部５ｂと、その収納部５ｂのほぼ中心に形成しファイバスタブ１の後端部が固定される貫通孔５ａから成る。
【００３７】
ホルダ５は光モジュールとして図２の光素子１２等を収納するケース１４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用いられるが、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】
スリーブ４は全体がスリーブケース６に完全に収納されており、その材質としてはジルコニア、アルミナ、銅などの材料が用いられるが、主に耐摩耗性を考慮して、ジルコニアセラミックス材料が用いられる。
【００４０】
また、スリーブ４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、０．９８Ｎ以上の圧入になるよう設計することが望ましい。
【００４１】
スリーブケース６の材質としては、ステンレス、銅、黄銅などの銅合金、鉄、ニッケル、アルミニウムなどの幅広い材料を用いることが出来るが、ホルダ５との溶接固定を考慮し、熱膨張係数を合わせて信頼性を高めるため、ホルダ５と同様、ステンレスを用いるのが好ましい。
【００４２】
次に、図１に示す本発明の光レセプタクル１０を用いて光モジュール１５を構成する場合は、図２に示すように光レセプタクル１０のファイバスタブ１を備えた一方側に、光素子１２とレンズ１３を備えたケース１４を溶接等により接合する。
【００４３】
なお、図２に示す実施形態では、ファイバスタブ１を用いた光レセプタクル１０により構成された光モジュール１５を取り上げたが、ファイバスタブ１を用いない場合の光レセプタクル１０により構成された光モジュール１５においても、本発明は有効である。
【実施例】
【００４４】
本発明の実施例を説明する。
【００４５】
図１に本発明の実施例として光レセプタクル１０、図３に比較例として光レセプタクル２０を示した。各ファイバスタブに用いたフェルールは、ジルコニアセラミックスからなり、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、切削加工を行って所定の形状のフェルール試料を得た。
【００４６】
こうして得られたそれぞれのフェルールの貫通孔に光ファイバを挿入固定し、先端面を曲率半径２０ｍｍ程度の曲面に鏡面研磨し、反対側の後端部は、ＬＤ等の光素子から出射された光が光ファイバ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、光ファイバの後端面を６°の傾斜面に切断しファイバスタブとした。
【００４７】
次いで、得られたファイバスタブの後端部をホルダに挿入固定し、スリーブ４をファイバスタブ１の先端部に挿入固定した。
【００４８】
図１に示す本発明の試料の場合は、ステンレス鋼からなるリング状の弾性部材？をステンレスを切削加工して作製したスリーブケース６の溝に圧入固定し、スリーブケース６をホルダ５に圧入して、光レセプタクル１０を１０個作製した。
【００４９】
一方、図６の比較例の光レセプタクル２０の場合は、ステンレスを切削加工して作製したスリーブケース６をホルダ５に圧入して、光レセプタクル１０を１０個作製した。
【００５０】
そして、横荷重の比較測定として、それぞれ本発明と従来構造のレセプタクルを図６に示すように光レセプタクルにＬＤ素子を有する光学ケースを調芯溶接固定したモジュール化したもので行った。電源にて一定の光を出力し、プラグフェルール１１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試験を実施した。
【００５１】
その結果を図６に示す。
【００５２】
図６から明らかなように、本発明の光レセプタクル１０は、横荷重が加わった状態でも光出力の低下がそれほど起きないことがわかった。
【００５３】
これに対し、従来の光レセプタクル２０では、横荷重が加わった状態で、光出力が約３０％程度低下しており、横荷重が加わった状態では特性が安定しないことが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、光通信用モジュール等に使用されるだけでなく、センサー用途の光モジュールにおいても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】（ａ）は本発明の光レセプタクルの一実施形態を示す断面図、（ｂ）は本発明の弾性部材の側面図である。
【図２】本発明の光レセプタクルを用いた光モジュールの一実施形態を示す断面図である。
【図３】従来の光レセプタクルモジュールの一実施形態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】従来の光レセプタクルを示す断面図である。
【図６】本発明と従来例の横荷重に対する接続損失を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５６】
１：ファイバスタブ
１ａ：先端面
２：フェルール
２ａ：貫通孔
３：光ファイバ
４：スリーブ
５：ホルダ
５ａ：貫通孔 
６：スリーブケース
【図１】
2006039334.tif 000003
【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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