(57)【要約】【課題】  ファイバ（２）と電気光学的構成要素（３）との間の光学的相互接続モジュール（１）を提供する。光学的相互接続モジュール（１）は、ファイバの一端が保持された透明プラスチック材料製の本体（５）を含む。構成要素（３）は、少なくとも一部がモジュールのキャビティ（６）内に配置されている。本体（５）の局所的な加熱によるモジュールの本体（５）の塑性変形によってファイバの端部を構成要素（３）に対して位置決めする。本体（５）の被加熱部分は、本体の変形不能の中央部分の頂部で電気光学的構成要素が位置決めされるキャビティを境界付ける薄い環状壁によって形成される。更に、ファイバの端部と電気光学的構成要素との間のモジュールの本体の中間ゾーンに配置された強磁性体製の挿入体（７）によって、誘導により加熱されたとき、本体（５）を変形させることができる。
2005512149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ（２）と少なくとも一つの電気光学的構成要素（３）との間の光学的相互接続モジュールであって、モジュール（１）は、前記ファイバ（２）の一端が保持された透明プラスチック材料製の本体（５）と、前記ファイバの前記端部を、少なくとも一部が前記モジュールのキャビティ（６、２２）内に配置された前記構成要素（３）に対して位置決めするための手段とを含むモジュールにおいて、前記位置決め手段は、前記モジュール（１）の前記本体（５）を塑性変形するための手段を含むことを特徴とするモジュール。
【請求項２】
前記本体（５）は変形不能の中央部分と、前記本体の頂部で前記電気光学的構成要素（３）が位置決めされるキャビティ（２２）を境界付ける薄い環状壁（２１）とを含み、前記本体（５）を塑性変形するための前記手段は、前記環状壁（２１）を局所的に加熱するための手段を含むことを特徴とする、請求項１に記載のモジュール。
【請求項３】
前記薄い環状壁（２１）は、前記本体（５）を取り囲む環状外要素（２４）の変形自在の部分（２３）と接触していることを特徴とする、請求項２に記載のモジュール。
【請求項４】
前記塑性変形するための前記手段は、前記ファイバ（２）の前記端部と前記電気光学的構成要素（３）との間の前記モジュールの前記本体（５）の中間ゾーンに配置された強磁性体製の挿入体（７）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のモジュール。
【請求項５】
前記挿入体（７）はリング状に形成されていることを特徴とする、請求項４に記載のモジュール。
【請求項６】
前記モジュールの前記本体（５）は、前記中間ゾーンにおいてヒンジを形成する部分（９）を含み、このヒンジは、前記本体の残りを構成するプラスチック材料よりも融点が低い第２プラスチック材料によって形成されていることを特徴とする、請求項４又は５に記載のモジュール。
【請求項７】
前記モジュールの前記本体（５）の周囲に前記挿入体（７）の各側に配置された非磁性体製の支持要素（８）を含むことを特徴とする、請求項４乃至６のうちのいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項８】
前記光ファイバ（２）の前記端部と前記電気光学的構成要素（３）との間にレンズ（１０）を含むことを特徴とする、請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項９】
前記レンズ（１０）は、前記プラスチック製の本体（５）の球面ゾーン、非球面ゾーン又はホログラムゾーンによって形成されていることを特徴とする、請求項８に記載のモジュール。
【請求項１０】
前記レンズ（１０）は、前記プラスチック製の本体（５）にキャスティングによって成形されたジオプターによって形成されていることを特徴とする、請求項８に記載のモジュール。
【請求項１１】
前記光ファイバ（２）の前記端部は、前記プラスチック製の本体（５）にキャスティングによって成形されることを特徴とする、請求項１乃至１０のうちのいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項１２】
前記プラスチック製の本体（５）は光学表面（１２、１３）をその端部に有し、この表面を通して前記ファイバが前記モジュール（１）に挿入されることを特徴とする、請求項１乃至１１のうちのいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項１３】
保護シース（２０）を含むことを特徴とする、請求項１乃至１２のうちのいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項１４】
独立した塑性変形手段を各々備えた幾つかの枝部を含むことを特徴とする、請求項１乃至１２のうちのいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項１５】
実質的にＹ形状に配置された三つの枝部を含み、第１枝部は前記ファイバ（２）の前記端部が保持されたプラスチック材料製の第１本体（５ａ）を含み、第２枝部は前記ファイバの前記端部の前記軸線に対して傾斜した入力面（１６）を有するプラスチック材料製の第２本体（５ｂ）を含み、電気光学的光受信構成要素（３ｂ）が前記第２枝部の前記自由端に配置されており、第３枝部は出力面（１７）がプラスチック材料製の第２本体（５ｂ）の前記入力面（１６）に対して及び前記ファイバ（２）の前記端部の前記軸線に対して傾斜したプラスチック材料製の第３本体（５ｃ）を含み、電気光学的発光構成要素（３ｃ）がデュプレクサーを形成するように前記第３枝部の自由端に配置されており、各プラスチック製本体（５ａ、５ｂ、５ｃ）は、塑性変形のための独立した手段（７ａ、７ｂ、７ｃ、９ａ、９ｂ、９ｃ）を含むことを特徴とする、請求項１４に記載のモジュール。
【請求項１６】
二つの隣接した枝部の前記本体は、非磁性体製の共通の支持要素（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ）によって連結されていることを特徴とする、請求項１５に記載のモジュール。
【請求項１７】
実質的にＴ形状で配置された三つの枝部を含み、各枝部は本体（５）を含み、半反射性ブレード（２６）が三つの枝部の前記本体間の自由空間内に前記本体（５）の長さ方向軸線に対して４５°の角度で配置されていることを特徴とする、請求項１４に記載のモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバと少なくとも一つの電気光学的構成要素との間の光学的相互接続モジュールであって、ファイバの一端が保持される透明プラスチック材料製の本体と、少なくとも一部がモジュールのキャビティ内に配置される構成要素に対してファイバの端部を位置決めするための手段とを含むモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ伝送ネットワークの費用は、その大分部が、光ファイバと電気光学的発光構成要素又は電気光学的光受信構成要素との間の接続にかかる費用で決まる。従来の技術では、光ファイバはコネクタに固定され、接続されるべき電気光学的構成要素、例えばレーザーダイオードを、コネクタに対して横方向に及び場合によっては長さ方向に移動させ、コネクタに固着する前にファイバの端部と整合させる。このような整合プロセスには時間がかかり、従って費用がかかる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、光ファイバと少なくとも一つの電気光学的構成要素との間の相互接続の費用を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によれば、この目的は、従属項に記載のモジュールによっても達成され、更に詳細には、モジュールの本体を塑性変形させるための手段を位置決め手段が含むモジュールによって達成される。
【０００５】
かくして、非常に正確な位置決めを可能にし、更に詳細には、光ファイバの端部と電気光学的構成要素とを容易に整合させる相互接続モジュールが得られる。
【０００６】
実質的にＹ形状又はＴ形状に配置された三つの枝部を有するモジュールからデュプレクサーを形成することができる。
【０００７】
その他の利点及び特徴は、単なる比較的且つ限定的な例として添付図面に示す本発明の特定の実施の形態についての以下の説明から更に明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
光学的相互接続モジュール１は、光ファイバ２と電気光学的発光構成要素（例えばレーザーダイオード）又は電気光学的光受信構成要素（例えば検出器）３とを接続するように設計されている。構成要素３は、例えば、同軸型等の電気ケーブル４を備えた既製品の被封入構成要素によって構成することができる。
【０００９】
光学的相互接続モジュール１は、直径が約１ｃｍで長さが約１５ｍｍの光学的マイクロシステムを構成する。例えば赤外線や可視光等が伝送されるべき波長で透明なプラスチック材料製の本体５を含む。光ファイバ２の一端は本体５に固定されている。本体５の屈折率は、好ましくはファイバの屈折率と同程度であり、代表的には１．４５乃至１．４７である。好ましい実施の形態では、光ファイバ２の端部をプラスチック本体５内でキャスティング（ｃａｓｔｉｎｇ）によって成形し、これにより、ファイバとモジュール１との間のコネクタをなくすことができ、相互接続の費用がかなり低減される。光ファイバの端部を本体５内にキャスティングによって成形することにより、良好な光伝送特性が得られ、ファイバの出力部での迷反射がなくなる。
【００１０】
光ファイバ２と構成要素３との間の連結を最適にするためには、これらを互いに対して高精度で位置決めしなければならない。本発明によれば、位置決め、更に詳細には整合を本体５の塑性変形によって正確に行うことができる。
【００１１】
図１乃至図８の特定の実施の形態では、電気光学的構成要素３は、任意の適当な手段によって、例えば固着やクリンプ止めによってモジュールのキャビティ６に固定される。強磁性体製の挿入体７をファイバ２の端部と構成要素３との間の本体５の中間ゾーンに配置する。挿入体７は、好ましくは、鉄、ニッケル又は鉄−ニッケル合金でできた環状リングによって形成されている。本体５は、挿入体７を例えば誘導によって、従って接触なしに加熱したときに、当該本体５を、ファイバ２の端部が構成要素３と非常に正確に整合するようにプラスチック材料のクリープによって変形させることができるような塑性を備えている。本体５は、次いで、冷却後、選択された位置に保持される。かくして、挿入体７の局所的な加熱によるプラスチック本体の相変化（局所的な溶融）によって光ファイバ２と構成要素３との間で相対的な移動を実現することができる。ファイバ２と構成要素３との間の相対位置は、プラスチック本体の再凝固によって固定される。
【００１２】
挿入体７の各側に配置された本体５の部分を互いから独立して取り扱うのを容易にするため、モジュール１は、好ましくは、挿入体７の各側でモジュールの本体の周囲に配置された非磁性体製の支持要素８を含む。支持要素８は、好ましくは、ステンレス鋼、アルミニウム又はセラミック、非磁性体でできており、従って、誘導加熱はされない。支持要素は、更に、冷却要素として作用できる。
【００１３】
図２に示す特定の実施の形態では、本体５は、融点が異なる二つのプラスチック材料から形成されている。かくして、本体は、挿入体７が配置された中間ゾーンに、ヒンジを形成する部分９が設けられる。このヒンジは、本体の残りを形成するプラスチック材料よりも融点が低い第２プラスチック材料によって形成されている。本体５を形成するプラスチック材料の選択は、それらの融点のため、予め設定された期間中に挿入体７の誘導による加熱によって本体５の中間ゾーンで十分な塑性を得ることができるように行われる。本体５は、例えば、射出成形によって形成することができる。本体５（図１参照）又は部品９（図２参照）は、例えば、ポリカーボネート又はポリスルホンによって形成することができる。
【００１４】
図１及び図２では、支持要素８は円筒形である。本体５と接触したこれらの支持要素の内壁の形状は、例えば、図３に示す方法で、挿入体７からの熱拡散を考慮して変更することができる。図３の特定の実施の形態では、支持要素８は、かくして、挿入体７の近くに配置された内方に突出した部分を端部に含む。選択された特定の形状は、モジュールの熱モデリングから決定することができる。
【００１５】
図３のモジュールは、更に、本体５のヒンジを形成する部品９の形状によって図２のモジュールから区別される。確かに、図２では、部品９が挿入体７全体を取り囲んでいるが、これに対し、図３のモジュールでは、部品９から挿入体７が僅かに突出している。
【００１６】
好ましくは、光ファイバ２の端部と構成要素３との間にレンズ１０が配置される。このレンズは、エミッター型の構成要素３が放射した光ビームをファイバ２の端部に集中するように、又はファイバ２から伝送された光ビームを受信器型の構成要素３（図１参照）に集中するように設計されている。レンズは、好ましくは（図１乃至図４及び図９参照）、球面ゾーン又は非球面ゾーンを形成する本体５の凸状の隆起部によって形成され、ファイバ２の成形された端部と向き合う。リング状のレンズは、構成要素３の起こり得る非点収差を補正することができる利点を提供する。レンズ１０は、図５に示すように、本体５内にキャスティングによって形成されたジオプターによっても、本体５内に形成された適当なキャビティ内にクリップ止めされたガラスボールによっても形成することができる。後者の場合、ファイバ２の端部をレンズ１０に近づけることができる。特定の場合には、構成要素３は、例えば、レーザーダイオードのウィンドウ１１にレンズを既に備えていてもよく、この場合、レンズ１０は必須でない。しかしながら、レンズ１０は、必要であれば、幾つかのレンズのアッセンブリによっても形成することができる。レンズ１０は、更に、本体５に成形された又は複製されたホログラムレンズによっても形成することができる。
【００１７】
本体５は、構成要素３とは反対側の端部に光学表面を含み、この光学表面を通してファイバ２をモジュールに挿入し、構成要素の位置決め中に構成要素を光ファイバ２の端部に対して見えるようにすることができる。図１乃至図３及び図６では、この表面は凸状の光学表面１２であり、図４、図５及び図９では平らな光学表面である。光学表面は、凹状であってもよいし、プリズム状であってもよい。整合中の光学表面１２の機能を図６に詳細に示す。ここでは、モジュールは、図２に示す種類のモジュールである。整合作業中、光ビーム（図６に矢印で示す）がファイバ２にその自由端を通して送り込まれる。ファイバ２によって伝送された光ビームは、透明なプラスチック本体５のレンズ１０によって構成要素３に集中する。カメラ１４は、対物レンズ１５によって構成要素３の画像及びファイバから来入する光ビームを同時に見ることができるように配置される。光ビームは、構成要素３のレベルにパッチ即ち光スポットを形成する。次いで、挿入体７を誘導によって加熱し、本体５を変形させ、構成要素３の画像上で光スポットを整合させる。かくして、ファイバ２の端部及び構成要素３の端部を非常に正確に整合させることができる。
【００１８】
更に、特に構成要素３がエミッター、例えばレーザーダイオードである場合、自動的整合を行うことができる。挿入体７に関してファイバと同じ側（図１乃至図６の下側）に配置された支持要素８は固定位置に保持することができ、これに対し、挿入体７に関して構成要素と同じ側（図１乃至図６の上側）に配置された支持要素８は、ファイバの端部の位置とレーザーダイオードが放射した光ビームの位置との間で検出されたエラーによって制御される図示しない手段によって移動することができる。
【００１９】
以上に説明したモジュールは、電気光学的構成要素３がエミッターを構成するのか或いは受信器を構成するのかに拘わらず、光ファイバ２を任意の電気光学的構成要素３に相互接続するのに使用することができる。幾つかの構成要素間の特定の相互接続を形成するため、幾つかのモジュールを組み合わせることができる。全ての場合において、プラスチック材料製のマイクロシステムによるファイバと電気光学的構成要素との接続により、大量の相互接続を低価格で組み立てることができる。本発明は、デュプレクサー、トリプレクサー、クアドリプレクサー等を形成するように設計された幾つかの枝部を有するモジュールでも使用することができる。この場合、各枝部は、独立した塑性変形手段を有する。
【００２０】
例示の目的のため、図７は、実質的にＹ形状に構成された三つの枝部を有するモジュールによって形成されたデュプレクサーを示す。第１枝部は、ファイバ２の端部が保持されたプラスチック材料製の第１本体５ａを含む。第２枝部は、二色性処理を施した入力面１６を有するプラスチック材料製の第２本体５ｂを含む。入力面１６は平らであり、ファイバ２の端部の軸線に対して傾斜している。電気光学的光受信構成要素３ｂが第２枝部の自由端に配置されている。第３枝部は、プラスチック材料製の第２本体５ｂの入力面１６に対して、及びファイバ２の端部の軸線に対して出力面１７が傾斜したプラスチック材料製の第３本体５ｃを含む。電気光学的発光構成要素３ｃが第３枝部の自由端に配置されている。隣接した二つの枝部の本体は、非磁性体製の共通の支持要素によって接合されている。かくして、支持要素１８ａは本体５ａ及び５ｂに対して共通であり、支持要素１８ｂは本体５ｂ及び５ｃに対して共通であり、支持要素１８ｃは本体５ｃ及び５ａに対して共通である。各プラスチック製の本体５ａ、５ｂ及び５ｃは塑性変形するための独立した手段（挿入体７ａ、７ｂ及び７ｃ及び好ましくはヒンジを形成する部品９ａ、９ｂ及び９ｃ）を含む。かくして、受信構成要素３ｂは、発光構成要素３ｃから来入する光ビームを受信することができる。ファイバ端部及び受信構成要素３ｂ及び発光構成要素３ｃの位置は、本体５ａ、５ｂ及び５ｃを関連した挿入体７ａ、７ｂ及び７ｃによって適当に塑性変形することにより、正確に定められる。
【００２１】
図８では、保護シース２０が、例えば接着剤１９によって、図１におけるのと同じ種類のモジュールに取り付けられる。モジュールは、かくして、例えば金属製の剛性シェルによって形成することができるシース２０内に封入される。このような封入は、要素が経時的に選択された位置に確実に保持されるように、及び従って、光学的接続性能を保存するように設計されている。これは、特に、非常に正確に整合させることを必要とする用途で、及び気象等の自然の力により機械的応力が加わる環境で、重要である。シース２０は、膨張を制御することができる材料によって、又は形状記憶合金によって形成できる。
【００２２】
図９は、本発明による相互接続モジュールの別の実施の形態を示す。この実施の形態では、透明プラスチック材料製の本体５は、光学部品を構成する変形不能の中央部分と、光ファイバ２と電気光学的構成要素３との間での光学的信号の伝送に使用されないが電気光学的構成要素３の支持体として作用する変形自在の部分とを含む。図９では、本体５の変形自在の部分は、本体頂部のところで電気光学的構成要素３が位置決めされるキャビティ２２を境界付ける薄い環状壁２１によって形成される。本体５の環状壁２１の塑性変形は、環状壁２１の加熱によって行われる。
【００２３】
図９に示す特定の実施の形態では、環状壁２１の局所的な加熱は、本体５の側壁と接触したリング又はチューブを形成する環状外要素２４の変形自在の上部分２３によって誘導によって行うことができる。変形自在の上部分２３は、本体５の環状部分２１を取り囲む。環状外要素２４は、好ましくは、本体５が成形されるステンレス鋼のチューブによって形成され、その変形自在の上部分２３は、接触状態に置かれた熱加熱クランプによってジュール効果によって加熱することができる。
【００２４】
電気光学的構成要素３とファイバ２とを整合させるため、構成要素３をモジュールの本体５のキャビティ２２に向かって移動させ、このキャビティに部分的に挿入する。変形自在の上部分２３を例えば熱クランプ（図示せず）によって局所的に加熱し、かくして本体５の環状壁２１を誘導によって加熱する。この壁は、その後、変形される。次いで、光ファイバ２との光学的接続が最適になるように構成要素３を位置決めする。好ましい実施の形態では、次いで、環状壁２１の機械的な変形によって、構成要素３のキャビティ２２での位置を固定する。この機械的な変形は、任意の適当な手段によって、熱クランプの内側に向かって突出した数個の（例えば３個又は４個）スパイクによって、例えば変形自在の上部分２３及び環状壁２１を打ち抜きやクリンプ加工で局所的に機械的に変形することによって行うことができる。次いで、アッセンブリを周囲の温度まで冷却し、かくして最適の接続状態を保持する。
【００２５】
環状部分２１を加熱するときに本体５の光学的部分を形成する変形不能の中央部分を保護するため、本体のこの部分を冷却するのが望ましい。図９に示す実施の形態では、環状外要素２４は、本体５の変形不能の中央部分を取り囲む広幅の環状ベースを含む。この環状ベースは、電気光学的構成要素３の整合中、例えば、環状要素２４を取り囲み且つエネルギ抽出器として作用する第２熱クランプ（図示せず）によって伝導によって冷却される。環状外要素２４及び本体５の異なる部分の寸法及び夫々の位置、及び熱クランプの温度は、環状部分２１を、本体５の残りの部分を変形させずに、局所的に変形させることができるように選択される。例えば、環状部分は、２６０°近くの温度まで加熱することができるのに対し、本体５の中央部分は変形が起こらない温度に、例えば周囲の温度に近い温度に保持される。
【００２６】
環状部分２１の局所的な加熱は、直接的に即ち変形自在の上部分２３によって、任意の適当な手段、例えばレーザーによって行うことができる。
【００２７】
光ファイバ２の端部は、好ましくは、本体５内にキャスティングによって成形される。しかしながら、本発明は、この特定の実施の形態に限定されず、光ファイバ２の端部を本体５に固定する如何なる方法にも適用される。例えば、光ファイバ２の端部は、標準的なコネクタによって、本体５に取り外し自在に固着即ち固定できる。この場合、電気光学的構成要素３及びファイバ２の端部の整合は、標準的なコネクタを装着し、光ファイバをこの標準的なコネクタに接続した後、以上に説明したように行われる。
【００２８】
図９のモジュールは、電気光学的構成要素３がエミッター又は受信器のいずれを構成しようと、光ファイバ２を任意の電気光学的構成要素３に相互接続するために使用することができる。幾つかの構成要素間に特定の相互接続を形成するため、即ちデュプレクサー、トリプレクサー、クアドリプレクサー等を形成するため、幾つかのモジュールを組み合わせ、場合によっては適合させることができる。各枝部には、塑性変形用の独立した手段が設けられている。
【００２９】
例示の目的のため、図１０は三つの枝部が実質的にＴ形態で配置されたデュプレクサーを示す。第１枝部（図１０の左側）には、ファイバ２の端部が固定されるプラスチック材料製の第１本体５が設けられており、ここに環状外要素２４が装着される。第１枝部の連続部として構成された第２枝部（図１０の右側）には、光受信器を構成する電気光学的構成要素３ｂを第２枝部の自由端のところに支承するプラスチック材料製の第２本体５が設けられている。第１及び第２の枝部に対して垂直な第３枝部は、光エミッターを構成する電気光学的構成要素３ｃを第３枝部の自由端のところに支承するプラスチック材料製の第３本体５を含む。
【００３０】
三つの本体５は、それらの環状外要素２４の広幅のベースによって共通のケーシング２５に固定される。半反射性ブレード２６が、第１本体及び第２本体５の間にあり且つ第３本体５の上方にある自由空間内に配置されており、好ましい実施の形態では、エミッター（構成要素３ｃ）が放射した光信号をファイバに向けて反射し、ファイバ２から出た光信号を受信器（構成要素３ｂ）に伝送するように本体５の長さ方向軸線に対して４５°で配置されている。ブレード２６は、ケーシング２５内に正確に位置決めすることができるように、例えば固着又はハンダ付けによって支持体に固定される。
【００３１】
ブレード２６及び環状外要素２４を備えた三つの本体５をケーシング２５に組み立てた後、電気光学的構成要素３ｂ及び３ｃを関連した本体５に連続的に配置し、対応する本体５の環状壁２１を変形させることによって位置決めし、ファイバの端部との接続を最適にする。
【００３２】
受信器及びエミッターを夫々構成する構成要素３ｂ及び３ｃは逆にすることができ、必要であれば、エミッター又は受信器を入力ファイバ又は出力ファイバと交換することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明による相互接続モジュールの実施の形態の断面図である。
【図２】本発明による相互接続モジュールの実施の形態の断面図である。
【図３】本発明による相互接続モジュールの実施の形態の断面図である。
【図４】本発明による相互接続モジュールの実施の形態の断面図である。
【図５】本発明による相互接続モジュールの実施の形態の断面図である。
【図６】図２によるモジュールを含む構成要素の整合を示す概略図である。
【図７】送受切換器の実施の形態の概略図である。
【図８】本発明による相互接続モジュールの実施の形態の断面図である。
【図９】本発明による相互接続モジュールの実施の形態の断面図である。
【図１０】送受切換器の実施の形態の概略図である。
【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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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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2005512149.tif 000014
2005512149.tif 000015
2005512149.tif 000016
2005512149.tif 000017
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