(57)【要約】【課題】光コネクタの挿入時のフェルールとファイバスタブとの衝突によって生じる衝撃波を緩和させ、実装部品に対するダメージの発生を低減させた光モジュールを提供する。【解決手段】光素子が搭載されたパッケージ本体部と光コネクタのフェルール４１が挿入されるスリーブ部３を備えた光モジュールにおいて、スリーブ部３のスリーブシェル（ハウジング）２１の開口部内側にフェルール４１の挿入によってスリーブ３内部を密閉する密閉部材としてリング状部材３０を設けている。また、スリーブ内部から外部に通じる空気抜き部として、リング状部材３０に孔３１を設けている。フェルール４１の挿入速度が速い場合には、スリーブ内の空気の圧力が高まることでフェルール４１の挿入にブレーキがかかり、フェルール４１とファイバスタブ１９との衝突による衝撃が緩和される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子等の光素子が搭載されたパッケージ本体部と光コネクタのフェルールが挿入されるスリーブ部を備えた光モジュールであって、スリーブ部の開口部内側にフェルールの挿入によってスリーブ部内の空間を密閉する密閉部材を設けるとともに、該密閉された空間から外部に通じる空気抜き部を設けたことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記密閉部材が、リング状部材であることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記空気抜き部が前記リング状部材に軸方向に設けた貫通孔であることを特徴とする請求項２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記空気抜き部が前記リング状部材の内周に軸方向に設けた溝であることを特徴とする請求項２に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記空気抜き部が前記リング状部材の外周に軸方向に設けた溝であることを特徴とする請求項２に記載の光モジュール。
【請求項６】
前記空気抜き部が前記スリーブ部のハウジングに設けた貫通孔であることを特徴とする請求項１または２に記載の光モジュール。
【請求項７】
前記リング状部材が弾性体からなることを特徴とする請求項１から６のいずれか１に記載の光モジュール。
【請求項８】
前記リング状部材の内径が前記フェルールの外径と同じかわずかに小さいことを特徴とする請求項１から７のいずれか１に記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子等の光素子が搭載されたパッケージ本体部と光コネクタのフェルールが挿入されるスリーブ部を備えた光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信に用いられる光モジュールとしては、信号光を送信する光送信モジュール、信号光を受信する光受信モジュール、または、信号光の送信と受信の両方の機能を持つ光送受信モジュールがある。これらの光モジュールは、小型のプラガブル光トランシーバ等に搭載されて、高速（例えば、１０Ｇｂｐｓ）の光通信に用いられている。
【０００３】
図９（Ａ）は、例えば、特許文献１に開示されている光モジュール（光送信モジュール）の一例を示した図で、図９（Ｂ）はその内部構造の概略を示した図である。光送信モジュール１は、レーザダイオード等の発光素子が搭載されたパッケージ本体部２と、光伝送路となる光ファイバケーブルの光コネクタと光結合を形成するためのスリーブ部３とから成っている。パッケージ本体部２は、箱型の筐体４内に、光送信器を構成するレーザダイオード（ＬＤ）５、モニタ用のフォトダイオード（ＰＤ）６がキャリア部材７、８により実装されている。
【０００４】
発熱源となるＬＤ５が実装されるキャリア部材７は、電子冷却器９を介して搭載され、冷却制御のための測温素子１０が実装されている。この他、キャリア部材７上には、ＬＤ５を高周波で駆動する回路素子１１等が実装され、また、ＬＤ５からの信号光をコリメート光としてスリーブ部３に出射させるコリメートレンズ１２が搭載されている。筐体４の外側面あるいは外端面には、外部回路の信号源や電源に接続するためのリードピン１３が設けられている。
【０００５】
スリーブ部３は、例えば、集光レンズ１４、アイソレータ１５を収納保持する結合部材１６と、光コネクタのフェルールが挿入されるスリーブ部材１７とで形成されている。スリーブ部材１７には、フェルールが嵌入されるスリーブ１８と光ファイバ素子２０が埋設されたファイバスタブ１９が挿着されている。ファイバスタブ１９の光ファイバ素子２０の内端には、ＬＤ５からの信号光が集光されて入射され、外端は光コネクタフェルールの光ファイバ端と光学的に接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２９４８０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１０に示すように、光コネクタ４０のフェルール４１は、コネクタ筐体４２内にバネ４３により軸方向に可動で弾性的に保持されている。フェルール４１が光モジュールのスリーブ部材１７内に挿入されたとき、フェルール４１の光ファイバ４４がファイバスタブ１９の端面に当接して光ファイバ素子２０と物理的に接触するフィジカルコンタクト（ＰＣ）が成立するように構成されている。
【０００８】
しかし、何らかの理由、例えばフェルール４１とスリーブ部材１７の軸ずれや挿入角度の変化等で、挿入に引っ掛かりが生じることがある。引っ掛かりが生じるとフェルール４１の挿入に対する抑止力が働きスムーズな挿入が抑えられる。このため、光コネクタ４０内でフェルール４１を支えるバネ４３が圧縮されて、フェルール４１には挿入のための押込み力が増加される。
【０００９】
そして、フェルール４１の押込み力が抑止力より大きくなり、フェルールの挿入に対する引っ掛かりが解放されると、バネ４３で付勢状態にあるフェルール４１は勢い良く軸方向に飛び出し、ファイバスタブ１９に衝突する。フェルール４１とファイバスタブ１９は、通常、ジルコニア等の硬いセラミック材で形成されているため、このフェルール４１がファイバスタブ１９に衝突すると、高加速度、高周波振動からなる衝撃波が発生する。この衝撃波は、２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚの超音波周波数の成分をもつパルス波となる。
【００１０】
図９で示したような、高出力の光モジュールでは、光パワーを効率よく集光するために２レンズ系の光学系が必要不可欠とされる。この光学系を構成するためには、同軸円筒構造のレンズ保持構造と光コネクタ用のスリーブ保持構造を必要とする。この構造に由来する構造体の固有振動数は、上記のパルス波の周波数成分とほぼ一致する場合があることが解明されている。
【００１１】
このため、上記のような衝撃波の発生は、スリーブ部を伝搬してパッケージ本体部の筐体等を励振させ、内部の実装部品にダメージを与える恐れがある。例えば、フェルール４１内に保持された光ファイバ４４の端面、ファイバスタブ１９に保持された光ファイバ素子２０の端面、パッケージ本体部２内に内蔵するＬＤ５やＰＤ６の光素子、これら光素子のための電子・電気部品等が破損したり脱落したりする場合がある。
【００１２】
このような、フェルール４１の引っ掛かりをなくすために、スリーブ部材１７の挿入口およびフェルール４１の先端部分をテーパで形成して、挿入を滑らかにする方法があるが、引っ掛かりを完全になくすことはできない。また、実装部品の実装強度を高める方法もあるが限度がある。
【００１３】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、光コネクタの挿入時のフェルールとファイバスタブとの衝突によって生じる衝撃を緩和させ、光モジュールの実装部品に対するダメージの発生を低減させた光モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の光モジュールは、発光素子等の光素子が搭載されたパッケージ本体部と光コネクタのフェルールが挿入されるスリーブ部を備えた光モジュールであって、スリーブ部の開口部内側にフェルールの挿入によってスリーブ部内を密閉するリング状部材を設けるとともに、該密閉された空間から外部に通じる空気抜き部を設けたことを特徴とする。
【００１５】
リング状部材は弾性体から構成されており、その内径はフェルールの外径と同じかわずかに小さい。また、空気抜き部は、リング状部材に設けた貫通孔、あるいはリング状部材の内周または外周に設けた溝であってよい。さらに、空気抜き部は、スリーブ部のハウジングに設けた貫通孔であってよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の光モジュールによれば、光コネクタの挿入により、フェルールが速い速度で挿入されても、密閉されたスリーブ内の空間の圧力が高まるため、フェルールの挿入にブレーキ力が働き、フェルールとファイバスタブの衝突による衝撃が緩和される。このため、実装部品に対するダメージの発生を緩和することができる。また、既存の光モジュールに対しても、リング状部材と空気抜き部を設けることができるため、簡単で低コストで実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による光モジュールの一例を示す図である。
【図２】本発明におけるリング状部材の一例を示す図である。
【図３】本発明による光モジュールの一例における部分断面を含む斜視図である。
【図４】フェルールとファイバスタブとの結合時における空気圧調整部材の作用について説明するための図である。
【図５】本発明による光モジュールの一例におけるフェルール挿入時の部分断面を含む斜視図である。
【図６】本発明におけるリング状部材の他の例を示す図である。
【図７】本発明による光モジュールの他の例を示す図である。
【図８】本発明によるリング状部材のさらに他の例を示す図である。
【図９】従来の光モジュールの構成例を示す図である。
【図１０】従来の光モジュールの解決すべき課題を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
本発明に係る光モジュールは、基本的な構造は図９で示したものと同様で、例えば、レーザダイオード等の発光素子が搭載されたパッケージ本体部２と、光伝送路となる光ファイバケーブルの光コネクタと光結合を形成するためのスリーブ部３とから成っている。パッケージ本体部２は、箱型の筐体内に、光送信器を構成するレーザダイオード（ＬＤ）、モニタ用のフォトダイオード（ＰＤ）等がキャリア部材により実装される。
【００１９】
（実施形態１）
図１は本発明の一実施態様に係る光モジュールを示す図である。スリーブ部３は、結合部材１６と、光コネクタ４０のフェルール４１が挿入されるスリーブ部材１７とで形成されている。スリーブ部材１７は、スリーブ部材１７のハウジングを形成するスリーブシェル２１を有しており、このスリーブシェル２１の内部に、フェルール４１が嵌入されるスリーブ１８と光ファイバ素子２０が埋設されたファイバスタブ１９が挿着されている。ファイバスタブ１９の光ファイバ素子２０の内端（図面の右側）には、ＬＤからの信号光が集光されて入射され、外端は光コネクタ４０のフェルール４１の光ファイバ４４端と光学的に接続される。
【００２０】
このファイバスタブ１９はフェルール端面を光学基準面に配置するためのストッパーの役割をしている。また、スリーブ１８は、光ファイバ４４を保持したフェルール４１が挿入された際に整列保持する役割を有している。スリーブ１８はフェルール４１の外径よりもごくわずかに大きい外径を有する精密スリーブであってもよく、フェルール外径よりも小さい内径を有する割りスリーブであってもよい。
【００２１】
スリーブ部材１７の開口部内側、すなわちスリーブシェル２１のフェルール４１が挿入される開口部内側には、本発明の密閉部材であるリング状部材３０が設けられる。本実施形態では、スリーブシェル２１の開口部内側に凹部２２を形成し、この凹部２２にリング状部材３０を設けている。このリング状部材３０はゴムなどの弾性材料から形成することが望ましく、その内径はフェルール４１の外径と同じかわずかに小さく形成されている。
【００２２】
そして、フェルール４１がスリーブ部材１７に挿入されると、このリング状部材３０によって、スリーブ部３内の空間、すなわち、リング状部材３０、フェルール４１、スリーブ１８、スリーブシェル２１、ファイバスタブ１９で囲まれた空間が密閉されるようになっている。このため、余分な空気が逃げないように、リング状部材３０の外周部分は接着材等でスリーブシェル２１に固定され、また、ファイバスタブ１９はスリーブ１８の内に密着しており、スリーブ１８やファイバスタブ１９から外部に空気が漏れないように構成されている。
【００２３】
また、本実施形態では、リング状部材３０は、図２（Ａ）の正面図および図２（Ｂ）の断面図で示すように中空円筒状あるいはチューブ状をしており、外形と内径の間に軸方向に本発明の空気抜き部である小さな貫通孔３１を少なくとも１つ以上有している。そして、貫通孔３１を通じて空気の通り道を確保し、リング状部材３０のずれを防止するために、図１のＢに示すように凹部２２のスリーブ１８側の角を斜めにカットしている。このカット部分は、貫通孔３１の部分に形成してもよく、全周にわたって形成してもよい。
【００２４】
したがって、先述したスリーブ部３の内部、すなわち、リング状部材３０、フェルール４１、スリーブ１８、スリーブシェル２１、ファイバスタブ１９で囲まれた空間内の空気は、貫通孔３１を通じてのみ外部に逃げることができるようになっている。そして、本実施形態では、リング状部材３０とリング状部材３０に設けた貫通孔３１によって、リング状部材３０、フェルール４１、スリーブ１８、スリーブシェル２１、ファイバスタブ１９で囲まれた空間内の空気圧調整部材が構成される。
【００２５】
本発明の光モジュールの一例における部分断面含む斜視図を図３に示す。上述のように、本実施形態では、密閉部材であるリング状部材３０に空気抜き部としての貫通孔３１を設けることにより、リング状部材３０が空気圧調整部材を兼用しており、図１、図３で示すＡの部分が本発明の空気圧調整部分を構成している。
【００２６】
図４は、フェルールとファイバスタブとの結合時における空気圧調整部材の作用について説明するための図である。図４（Ａ）はフェルールの挿入前、図４（Ｂ）は挿入途中、図４（Ｃ）は挿入完了時をそれぞれ示している。なお、各図において、フェルール４１とスリーブシェル２１との間隙を誇張して大きく記載している。
【００２７】
まず、光コネクタ４０が図４（Ａ）の状態から、さらに右側に移動して、スリーブハウジング２１の開口部へ挿入される際、フェルール４１の外径とリング状部材３０の内径との隙間は無いかあってもきわめて微視的なものでとなっている。また、フェルール４１の先端がリング状部材３０の内径を押し広げながら挿入されてもよい。
したがって、フェルール４１の先端がリング状部材３０に挿入されると、スリーブ部材１７の内部の空間、すなわち、リング状部材３０、フェルール４１、スリーブ１８、スリーブシェル２１、ファイバスタブ１９で囲まれた空間が密閉され、この空間内の空気は、リング状部材３０の貫通孔３１を通じてのみ外部に逃げることができる。
【００２８】
ここで、フェルール４１の挿入速度が遅い場合は、スリーブ部材１７内の空間の空気は徐々に貫通孔３１を通じて外部に放出され、フェルール４１先端とファイバスタブ１９とは遅い速度で接触し、フェルール４１のＰＣ面４５とファイバスタブ１９のＰＣ面２４とは衝撃波を発することなく良好にＰＣコンタクトを取ることができる。
【００２９】
また、フェルール４１の挿入速度が速い場合、あるいは、フェルール４１の引っ掛かりが解放されて勢いよく軸方向に飛び出した場合には、スリーブ３内の空気、すなわちスリーブ部材１７内の空間の空気は急激に圧縮されることになる。しかし、スリーブ部材１７内の空間の空気はリング状部材３０の貫通孔３１を通じてのみ外部に逃げることができるため、空気の外部へ逃げる速度が追い付かず、スリーブ部材１７内の圧力が高まることになる。この空間内の内部圧力の高まりはフェルール４１に対してその挿入を阻止するブレーキ力として作用するため、フェルール４１の挿入速度は減速されることになる。
【００３０】
また、圧力が高まったスリーブ部材１７内の空気は、やがて、リング状部材３０の貫通孔３１を通じて外部へ放出されるため、スリーブ部材１７内の圧力も徐々に低下していく。このため、フェルール４１のＰＣ面４５は減速された速度でファイバスタブ１９のＰＣ面２４と接触することになる。したがって、フェルール４１のＰＣ面４５とファイバスタブ１９のＰＣ面２４とは衝撃波を発することなく良好にＰＣコンタクトを取ることができる。本発明の光モジュールの一例におけるフェルール挿入時の部分断面を示す斜視図を図５に示す。
【００３１】
図６は、本発明におけるリング状部材の他の例を示す図である。
図１に示した光モジュールにおいて、リング状部材３０の代わりに、図６（Ａ）または図（Ｂ）に示すリング状部材３２、３４を用いることで、図１に示した光モジュールと同様の効果を得ることができる。
【００３２】
図６（Ａ）に示すリング状部材３２では、リング状部材３０に設けた貫通孔３１の代わりに外周に軸方向に溝３３を１つ以上設けている。リング状部材３２をスリーブシェル２１の開口部に取り付ける際に、リング状部材３２とスリーブシェル２１との間に、スリーブ部材１７内から外部に連通する溝３３が形成され、フェルール４１が挿入されると、この溝３３を通じてスリーブ部材１７内の空間の空気を外部へ逃がすことができる。したがって、溝３３は図２に示した貫通孔３１と同様の機能を有することになる。
【００３３】
図６（Ｂ）に示すリング状部材３４では、リング状部材３０に設けた貫通孔３１の代わりに内周に軸方向に溝３５を１つ以上設けている。リング状部材３４をスリーブシェル２１の開口部に取り付けて、フェルール４１が挿入された場合、リング状部材３４とフェルール４１との間に、スリーブ部材１７内から外部に連通する溝３５が形成され、この溝３５を通じてスリーブ部材１７内の空間の空気を外部へ逃がすことができる。この溝３５は図２に示した貫通孔３１と同様の機能を有することになる。なお、リング状部材３４を用いる場合は、図１のＢで示すようにスリーブシェル２１の凹部２２の角を斜めにカットする必要性はなくなる。
【００３４】
（実施形態２）
図７は本発明の他の実施態様に係る光モジュールを示す図である。
本実施形態２では、実施形態１に比べて、リング状部材３０の代わりにリング状部材３６を設けた点と、スリーブシェル２１に貫通孔２３を設けた点が異なるだけで、その他の構成は実施態様１と同じである。したがって、同じ構成に関しては説明を省略する。
【００３５】
実施形態２では、図８に示すようなリング状部材３６が用いられる。このリング状部材３６は、図８（Ａ）の正面図および図８（Ｂ）の断面図で示すように、図２で示すリング状部材３０と同様に中空円筒状あるいはチューブ状をしているが、軸方向に貫通孔を有していない。したがって、フェルール４１がスリーブ部材１７に挿入された場合に、このリング状部材３６はスリーブ部材１７の内部の空間を密閉する密閉部材としての機能のみ有している。
【００３６】
一方、本実施態様２では、スリーブ部材１７内の空気を外部に逃がすための小さい貫通孔２３をスリーブシェル２１に少なくとも１つ以上設けている。そして、実施形態２では、リング状部材３６とスリーブシェル２１に設けた貫通孔２３とによって、リング状部材３０、フェルール４１、スリーブ１８、スリーブシェル２１、ファイバスタブ１９で囲まれた空間内の空気圧調整部材が構成される。図７のＡで示す部分が本実施形態における空気圧調整部分をなる。
【００３７】
スリーブシェル２１に設けた貫通孔２３は、フェルール４１の挿入時にスリーブ部材１７内の空気を外部に逃がすことにより、実施形態１におけるリング状部材３０に設けた貫通孔３１と同様の機能を有するものである。したがって、フェルール４１の急激な挿入に対してブレーキ力が働き、フェルール４１とファイバスタブ１９との衝突による衝撃を緩和することができる。
【００３８】
このように、本発明では、リング状部材にパッキンのように空気を閉じ込める機能を持たせ、貫通孔や溝などの空気抜き部に所定割合で空気を外部へ逃がすことによるダンパーとしての機能をもたせている。そして、貫通孔３１の大きさや数を調整することにより、フェルール４１の減速度合いを調整することができる。
また、本発明では、ジルコニアやステンレスによって高精度に加工されたスリーブ１８の内面に加工を施す必要がない。そして、スリーブ１８よりも寸法精度が低く、加工がしやすいハウジングであるスリーブシェル２１にリング状部材を保持するための凹部２２を設けるだけで、リング状部材を固定できる。さらに、リング状部材に貫通孔や溝を設けたり、ハウジングに貫通孔を設けるだけであるので加工コストを低く抑えることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１…光モジュール、２…パッケージ本体部、３…スリーブ部、４…筐体、５…レーザダイオード（ＬＤ）、６…フォトダイオード、７、８…キャリア部材、９…電子冷却器、１０…測温素子、１１…回路素子、１２…コリメートレンズ、１３…リードピン、１４…集光レンズ、１５…アイソレータ、１６…結合部材、１７…スリーブ部材、１８…スリーブ、１９…ファイバスタブ、２０…光ファイバ素子、２１…スリーブシェル、２２…凹部、２３…貫通孔、２４，４５…ＰＣ面、３０，３２，３４…リング状部材、３１…貫通孔、３３，３５…溝、４０…光コネクタ、４１…フェルール、４２…コネクタ筐体、４３…バネ、４４…光ファイバ。
【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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