(57)【要約】光ファイバ４１と、光素子５１とを光学的に接続させるための光接続用スリーブ１を、フェルール４０が挿入される側の端部１０を含む樹脂スリーブ１５と、光素子５１が配置される側の端部１２を含み、樹脂スリーブ１５にインサートモールドされて固定された金属スリーブ１６とから構成する。これにより、スリーブ１と、光素子部５０等との間の位置ずれの発生を防止して、光ファイバ４１と光素子５１とを確実に光接続することができる。また、円筒状に伸びるスリーブ部分が電磁ノイズに対するアンテナとして機能することが防止される。したがって、光ファイバと光素子などの光学要素とが高精度で光学的に接続されるとともに、電磁ノイズの影響が充分に低減される光接続用スリーブ、それを用いた光モジュール、及び光通信モジュールが実現される。
2003052479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光接続の光軸を中心軸として形成され、前記中心軸に対して一方の端部側から挿入される光ファイバを、他方の端部側に配置される光学要素に対して光学的に接続させるためのスリーブであって、
前記一方の端部を含んで形成され、光接続の対象となる前記光ファイバの先端に設けられたフェルールが挿入されるフェルール挿入部を有する樹脂製の第１スリーブと、
前記他方の端部を含んで形成され、前記光学要素を位置決めして固定するための固定部を有するとともに、前記第１スリーブに固定された金属製の第２スリーブと
を備えることを特徴とする光接続用スリーブ。
【請求項２】
前記第２スリーブは、前記第１スリーブに４０Ｎの荷重に耐えるように固定されていることを特徴とする請求項１記載の光接続用スリーブ。
【請求項３】
前記第２スリーブは、前記第１スリーブにインサートモールドされていることを特徴とする請求項１記載の光接続用スリーブ。
【請求項４】
前記第２スリーブは、前記第１スリーブとの固着強度を補強する固着補強部を有することを特徴とする請求項１記載の光接続用スリーブ。
【請求項５】
前記固着補強部は、前記第２スリーブの外周面上に、前記第１スリーブの樹脂内に突出するように環状に設けられた突出部であることを特徴とする請求項４記載の光接続用スリーブ。
【請求項６】
前記フェルール挿入部の内周面の少なくとも一部は、挿入される前記フェルールを位置決めして固定するフェルール固定面であり、
前記フェルール固定面の前記光軸に垂直な面での断面形状は、挿入される前記フェルールを囲む多角形状であるとともに、前記フェルール固定面の全体での面形状は、多角形状の前記断面形状でのＮ個（Ｎは３以上の整数）の辺が前記光軸に沿って伸びたＮ個の面から構成された多面形状となっていることを特徴とする請求項１記載の光接続用スリーブ。
【請求項７】
請求項１記載の光接続用スリーブと、
前記光接続用スリーブの前記他方の端部側に設置される光素子部とを備え、
前記光素子部は、前記一方の端部側から挿入される前記光ファイバに対して光学的に接続される前記光学要素として、光信号とそれに対応する電気信号とでいずれか一方の信号を他方の信号に変換する光素子を有するとともに、前記光接続用スリーブの前記第２スリーブに設けられた前記固定部に対して位置決めして固定されていることを特徴とする光モジュール。
【請求項８】
前記光素子として前記光ファイバからの光信号を受光する受光素子を有する請求項７記載の光モジュールである受光モジュールと、
前記受光素子から出力される電気信号を処理する電子回路と、
前記受光モジュール及び前記電子回路を一体に保持する筐体と
を備えることを特徴とする光通信モジュール。
【請求項９】
前記光素子として前記光ファイバへと光信号を送出する発光素子を有する請求項７記載の光モジュールである発光モジュールと、
前記発光素子へと入力される電気信号を供給する電子回路と、
前記発光モジュール及び前記電子回路を一体に保持する筐体と
を備えることを特徴とする光通信モジュール。
【請求項１０】
前記光素子として前記光ファイバからの光信号を受光する受光素子を有する請求項７記載の光モジュールである受光モジュールと、
前記受光素子から出力される電気信号を処理する受信用電子回路と、
前記光素子として前記光ファイバへと光信号を送出する発光素子を有する請求項７記載の光モジュールである発光モジュールと、
前記発光素子へと入力される電気信号を供給する送信用電子回路と、
前記受光モジュール、前記受信用電子回路、前記発光モジュール、及び前記送信用電子回路を一体に保持する筐体と
を備えることを特徴とする光通信モジュール。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、光ファイバと光学要素との光接続に用いられる光接続用スリーブ、それを用いた光モジュール、及び光通信モジュールに関するものである。
背景技術
光を情報伝達媒体として用いる光データリンクや光ＬＡＮなどの光通信システムにおいては、光ファイバ伝送路などの光伝送路を介して光信号を伝送することによって情報を伝達する。このような光通信システムでは、伝送される光信号を受信または送信するため、光信号と電気信号とを相互に変換する光素子を備える光通信モジュールが用いられる。
上記した光通信モジュールなどの光モジュールでは、光伝送路に用いられている光ファイバと、光モジュールに備えられている光素子などの光学要素とを光学的に接続させるため、光接続用のスリーブが設けられている。光接続用スリーブを有する光モジュールでは、通常、光素子などの光学要素は、スリーブに対してあらかじめ位置決めして固定される。そして、光接続の対象となる光ファイバの先端に設けられたフェルールをスリーブに挿入することによって、光ファイバと光素子とを光学的に接続する。
発明の開示
上記した光接続用スリーブでは、光モジュールに対して光信号を高効率で入出力させるため、スリーブにあらかじめ位置決めして固定される光素子と、スリーブに挿入されて固定される光ファイバとについて、光ファイバ及び光素子の光軸を精密に一致させる必要がある。
図９は、従来用いられている光接続用スリーブの構成を一部破断して示す側面図である。図９に示した光接続用スリーブ９は、光ファイバが挿入される側に位置する一方の端部を含む第１スリーブ９０と、光学要素が配置される側に位置する他方の端部を含む第２スリーブ９５と、第１スリーブ９０及び第２スリーブ９５の内周側に位置する第３スリーブ９６とから構成されている。
第１スリーブ９０は金属スリーブからなり、その内周側には、一方の端部側に設けられた開口９１から光軸Ｃに沿って伸びるように形成され、光接続の対象となる光ファイバを含むフェルール９９が挿入されるフェルール挿入孔９２が設けられている。また、第２スリーブ９５は金属スリーブからなり、同じく金属製の第１スリーブ９０に対して位置決めして固定されている。これにより、第１スリーブ９０と第２スリーブ９５とから、スリーブ９の外周部分となる一体の金属スリーブが構成されている。
第１スリーブ９０及び第２スリーブ９５からなる金属スリーブの内周面のうちの所定範囲には、その内径が大きくされた凹部９３が設けられており、この凹部９３に埋め込まれるように第３スリーブ９６が設置されている。この第３スリーブ９６は、例えば、フェルール９９を高い位置精度で位置決めして固定することが可能なセラミック製の精密スリーブまたは割りスリーブからなる。
また、金属製の第２スリーブ９５には、第１スリーブ９０の反対側となる端面を含むフランジ部９７が設けられている。このフランジ部９７は、光ファイバと光学的に接続される光素子９８ａを有する光素子部９８が位置決めして固定される固定部となっている。光素子部９８は金属製の固定部品９８ｂを有し、光接続用スリーブ９のフランジ部９７と、光素子部９８の固定部品９８ｂとは、ＹＡＧ溶接などによって一体に固定される。
この光接続用スリーブ９においては、金属製の光接続用スリーブと光素子部とで互いに光軸が一致するように、ＹＡＧ溶接によってあらかじめ位置決めして固定している。これにより、光軸合わせ（調心）後におけるスリーブと光素子部との間の位置ずれの発生が防止され、スリーブに挿入される光ファイバと光素子部に含まれる光素子とを確実に光学的に接続することができる。一方、このように金属スリーブからなる光接続用スリーブを光モジュールに適用した場合、光素子部が固定される端部から光ファイバが挿入される端部へと円筒状に伸びる金属スリーブが、外部からの電磁ノイズを受信したり、または、内部からの電磁ノイズを放射するアンテナとして機能してしまうという問題がある。
これに対して、光モジュールでの光接続用スリーブとして、樹脂製のスリーブを用いることが検討されている。光接続用スリーブを樹脂製とすれば、スリーブがアンテナとして機能しなくなるので、光モジュールに対する電磁ノイズの影響を低減することができる。
しかしながら、このような樹脂スリーブでは、スリーブと光素子部とを溶接することができないため、樹脂接着などによって両者を位置決め固定する必要がある。このとき、樹脂接着剤の熱膨張やクリープなどの影響によって、光軸合わせ後においてスリーブと光素子部との間に位置ずれが発生し、充分な精度で光ファイバと光素子とを光学的に接続することができないという問題を生じる。
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、光ファイバと光素子などの光学要素とが高精度で光学的に接続されるとともに、電磁ノイズの影響が充分に低減される光接続用スリーブ、それを用いた光モジュール、及び光通信モジュールを提供することを目的とする。
このような目的を達成するために、本発明による光接続用スリーブは、（１）光接続の光軸を中心軸として形成され、中心軸に対して一方の端部側から挿入される光ファイバを、他方の端部側に配置される光学要素に対して光学的に接続させるためのスリーブであって、（２）一方の端部を含んで形成され、光接続の対象となる光ファイバの先端に設けられたフェルールが挿入されるフェルール挿入部を有する樹脂製の第１スリーブと、（３）他方の端部を含んで形成され、光学要素を位置決めして固定するための固定部を有するとともに、第１スリーブに固定された金属製の第２スリーブとを備えることを特徴とする。
上記した光接続用スリーブにおいては、光学要素が配置される側の端部を含む部分を、金属スリーブによって構成している。これにより、光接続用スリーブを光モジュールに適用した場合に、金属スリーブに設けられた固定部と、光学要素が設置されている筐体（例えば光素子が設置されている光素子部の筐体）での金属製の固定部とをＹＡＧ溶接などによって一体に位置決め固定することが可能となる。このとき、光軸合わせ後におけるスリーブと光素子部等との間の位置ずれの発生が防止され、光接続の対象となる光ファイバと光学要素とを確実に光学的に接続することができる。
また、光接続用スリーブの光ファイバが挿入される側の端部を含む部分を、樹脂スリーブによって構成している。これにより、円筒状に伸びるスリーブ部分が外部からの電磁ノイズを受信したり、または、内部からの電磁ノイズを放射するアンテナとして機能することが防止される。
さらに、光学要素側の金属スリーブを樹脂スリーブに対して固定することによって、一体化された全体の光接続用スリーブとしている。これにより、金属スリーブと樹脂スリーブとが確実に位置決めして固定される。以上より、光ファイバと光素子などの光学要素とが高精度で光学的に接続されるとともに、電磁ノイズの影響が充分に低減される光接続用スリーブが実現される。
金属製の第２スリーブを樹脂製の第１スリーブに対して固定する構成については、第２スリーブは、第１スリーブにインサートモールドされていることが好ましい。これにより、金属スリーブと樹脂スリーブとを容易かつ確実に位置決めして固定することができる。あるいは、第２スリーブが、第１スリーブに所定の力で、具体的には４０Ｎの荷重に耐えるように固定されていることが好ましい。
また、本発明による光モジュールは、（ａ）上記した光接続用スリーブと、（ｂ）光接続用スリーブの他方の端部側に設置される光素子部とを備え、（ｃ）光素子部は、一方の端部側から挿入される光ファイバに対して光学的に接続される光学要素として、光信号とそれに対応する電気信号とでいずれか一方の信号を他方の信号に変換する光素子を有するとともに、光接続用スリーブの第２スリーブに設けられた固定部に対して位置決めして固定されていることを特徴とする。
これにより、光接続用スリーブに挿入されて保持されるフェルールでの光ファイバと、スリーブに対してあらかじめ位置決め固定された光素子とが高精度で光学的に接続されるとともに、電磁ノイズの影響が充分に低減された光モジュールが得られる。
また、本発明による光通信モジュールは、光素子として光ファイバからの光信号を受光する受光素子を有する上記した光モジュールである受光モジュールと、受光素子から出力される電気信号を処理する電子回路と、受光モジュール及び電子回路を一体に保持する筐体とを備えることを特徴とする。
あるいは、光通信モジュールは、光素子として光ファイバへと光信号を送出する発光素子を有する上記した光モジュールである発光モジュールと、発光素子へと入力される電気信号を供給する電子回路と、発光モジュール及び電子回路を一体に保持する筐体とを備えることを特徴とする。
あるいは、光通信モジュールは、光素子として光ファイバからの光信号を受光する受光素子を有する上記した光モジュールである受光モジュールと、受光素子から出力される電気信号を処理する受信用電子回路と、光素子として光ファイバへと光信号を送出する発光素子を有する上記した光モジュールである発光モジュールと、発光素子へと入力される電気信号を供給する送信用電子回路と、受光モジュール、受信用電子回路、発光モジュール、及び送信用電子回路を一体に保持する筐体とを備えることを特徴とする。
これにより、光ファイバ伝送路を用いた光通信システムに適用した場合に、光信号の受信または送信を、電磁ノイズの影響が充分に低減された状態で高効率に行うことが可能な光通信モジュール（光受信モジュール、光送信モジュール、光トランシーバ）が実現される。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面とともに本発明による光接続用スリーブ、光モジュール、及び光通信モジュールの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
図１は、本発明による光接続用スリーブの一実施形態の構成を示す斜視図である。また、図２は、図１に示した光接続用スリーブの光軸を含む面での断面構造を示す側面断面図である。
光接続用スリーブ１は、光接続の光軸Ａを中心軸として、その全体での基本形状が略円筒形状となるように形成されている。この光接続用スリーブ１は、一方の端部１０側から挿入される光ファイバを、他方の端部１２側に配置される光学要素に対して光学的に接続させるためのスリーブである。
ここで、光接続用スリーブ１における光接続の対象となる光ファイバ４１は、例えば、光を情報伝達媒体として用いる光通信システムにおいて光伝送路として用いられている光ファイバである。この光ファイバ４１には、図１及び図２に示すように、その先端の外周面上にフェルール４０が設けられている。
光接続用スリーブ１は、一方の端部１０を含んで形成された略円筒形状の樹脂製のスリーブ（第１スリーブ）１５と、他方の端部１２を含んで形成された略円筒形状の金属製のスリーブ（第２スリーブ）１６とを備えている。そして、これらの樹脂スリーブ１５及び金属スリーブ１６が一体化されることによって、全体の光接続用スリーブ１が構成されている。
本実施形態においては、光学要素が配置される側の金属スリーブ１６は、光ファイバが挿入される側の樹脂スリーブ１５にインサートモールドされている。これにより、樹脂スリーブ１５及び金属スリーブ１６が、互いに位置決めされた状態で一体化された光接続用スリーブ１が構成されている。
また、金属スリーブ１６の外周面上の所定位置には、光軸Ａを中心として環状（フランジ状）に突出した突出部１７が設けられている。この突出部１７は、金属スリーブ１６をインサートモールドしている樹脂スリーブ１５の樹脂内に突出して、その固着強度を補強する固着補強部となっている。このような構成により、金属スリーブ１６は、樹脂スリーブ１５に対して４０Ｎの荷重に耐えるように固定されている。
また、金属スリーブ１６の端部１２側で、樹脂スリーブ１５の反対側となる端面（図２中の下方の端面）を含む部位には、フランジ部１８が設けられている。このフランジ部１８は、後述するように、光ファイバ４１と光学的に接続される光学要素を、光接続用スリーブ１に対して位置決めして固定するための固定部となっている。
樹脂スリーブ１５及び金属スリーブ１６が一体化された光接続用スリーブ１は、光軸Ａに対して一方の端部１０側に設けられた開口１１を含むフェルール挿入部２と、他方の端部１２側に設けられた開口１３を含む光接続部３とからなる。本実施形態においては、樹脂スリーブ１５の端部１０側の部分が、フェルール挿入部２となっている。また、樹脂スリーブ１５の端部１２側の部分及び金属スリーブ１６が、光接続部３となっている。
フェルール挿入部２の内周側には、開口１１から光軸Ａに沿って伸びるフェルール挿入孔２０が設けられている。フェルール挿入孔２０に面するフェルール挿入部２の内周面の大部分は、略円筒形状のフェルール固定面２１となっている。このフェルール固定面２１は、フェルール挿入孔２０に挿入される光ファイバ４１の先端に設けられたフェルール４０を、スリーブ１に対して位置決めして固定するためのものである。
フェルール固定面２１においては、その内径が、挿入されるフェルール４０の外径よりもやや小さくなるように設定されている。これにより、光接続の対象となる光ファイバ４１を含むフェルール４０は、フェルール挿入孔２０に挿入したときに、樹脂の弾性変形を利用した締りばめによって位置決めして固定される。また、フェルール挿入部２の内周面のうちで、開口１１の近傍に位置する一部分は、開口１１から挿入されるフェルール４０をフェルール挿入孔２０内へとガイドするためのテーパ部２２となっている。
一方、光接続部３内には、光軸Ａに沿って伸びる光導波路として、光ファイバ４６が設けられている。この光ファイバ４６は、光接続の対象として端部１０側の開口１１から挿入される光ファイバ４１と、端部１２側の開口１３近傍に配置される光学要素とを光学的に接続させるために設けられた光接続用の光導波路である。
本実施形態においては、光接続部３の内周側には、開口１３から光軸Ａに沿って伸びるフェルール収容孔３０が設けられている。このフェルール収容孔３０は、フェルール挿入部２のフェルール挿入孔２０と連通した構成となっている。また、フェルール収容孔３０に面する光接続部３の内周面は、フェルール固定面３１となっている。このフェルール固定面３１は、フェルール挿入部２のフェルール固定面２１と連続した略円筒形状の面となっている。
フェルール収容孔３０の内部には、上記した光接続用の光ファイバ４６が、その外周面上に設けられたフェルール４５とともにあらかじめ収容されている。光接続用光ファイバ４６は、このような構成により、フェルール４５及びフェルール固定面３１を介して、光接続用スリーブ１に対して位置決めして固定されている。
以上の構成において、光ファイバ４１を含むフェルール４０が開口１１からフェルール挿入部２のフェルール挿入孔２０内へと挿入されると、フェルール４０の中心軸上にある光ファイバ４１の端面である接続面４２と、光接続部３に設けられているフェルール４５の中心軸上にある光ファイバ４６の一方の端面４７とが物理的に接触する。これにより、光接続の対象である光ファイバ４１と、光接続用光ファイバ４６とが光学的に接続される。
ここで、光接続部３の開口１３側で、光ファイバ４６の他方の端面４８に対して光軸に沿って対面する所定の位置に、光学要素を配置することを考える。このとき、スリーブ１の開口１１側から挿入された光ファイバ４１と、光接続用光ファイバ４６と、開口１３側に配置された光学要素とが光軸Ａに沿って配置されることとなる。これにより、光ファイバ４１と光学要素とが、光接続用の光導波路である光ファイバ４６を介して光学的に接続される。
上記した構成を有する光接続用スリーブ１の効果について説明する。
本実施形態の光接続用スリーブ１においては、光ファイバ４１に対して光接続する光素子などの光学要素が配置される側の端部１２を含む部分を、金属製の第２スリーブ１６によって構成している。これにより、光接続用スリーブ１を光モジュールに適用した場合に、金属スリーブ１６に固定部として設けられたフランジ部１８と、光学要素が設置されている筐体での金属製の固定部とをＹＡＧ溶接などによって一体に位置決め固定することが可能となる。このとき、光軸合わせ後におけるスリーブ１と光学要素等との間の位置ずれの発生が防止され、光接続の対象となる光ファイバ４１と光素子などの光学要素とを確実に光学的に接続することができる。
また、光接続用スリーブ１のうち、光ファイバ４１を含むフェルール４０が挿入される側の端部１０を含む部分を、樹脂製の第１スリーブ１５によって構成している。ここで、光接続用スリーブの全体を金属スリーブとした場合、スリーブと光学要素が設置されている筐体とをＹＡＧ溶接などによって確実に位置決め固定することができる一方で、金属スリーブがアンテナとして機能することによる電磁ノイズの影響が問題となる。
例えば、光信号を受信する光受信モジュールと、光信号を送信する光送信モジュールとが設置されている場合を考える。このとき、光受信モジュールに設けられた光接続用スリーブが金属スリーブであると、金属スリーブは、外部からの電磁ノイズを受信するアンテナとして機能してしまう。このため、このような光受信モジュールでは、光ファイバから入力される光信号に対する受信効率が劣化する。
また、光送信モジュールに設けられた光接続用スリーブが金属スリーブであると、金属スリーブは、内部の電子回路からの電気信号などを電磁ノイズとして外部へと放射するアンテナとして機能してしまう。このため、このような光送信モジュールでは、その近くに設置されている光受信モジュールや他の光モジュールなどに対して、悪影響を与えることとなる。
これに対して、上述した光接続用スリーブ１においては、固定部であるフランジ部１８を含む金属スリーブ１６と、フェルール挿入部２を含む樹脂スリーブ１５とを組み合わせて全体の光接続用スリーブ１としている。これにより、光学要素が配置される端部１２から光ファイバ４１が挿入される端部１０へと円筒状に伸びるスリーブ部分が、外部からの電磁ノイズを受信したり、内部からの電磁ノイズを放射するアンテナとして機能することが防止される。
さらに、上記構成において、光学要素側の金属スリーブ１６を光ファイバ側の樹脂スリーブ１５に対して所定の力で固定することによって、一体化された全体の光接続用スリーブ１としている。これにより、金属スリーブ１６を樹脂スリーブ１５に対して確実に位置決めして固定することができる。以上より、端部１０側から挿入される光ファイバ４１と、端部１２側に配置される光素子などの光学要素とが高い位置精度で光学的に接続されるとともに、電磁ノイズの影響が充分に低減される光接続用スリーブ１が実現される。
金属スリーブ１６を樹脂スリーブ１５に対して固定するための構成としては、上記のように、金属スリーブ１６を樹脂スリーブ１５にインサートモールドする構成を用いることができる。これにより、樹脂スリーブ及び金属スリーブを別部品として作製した後に一体化する構成に比べて、金属スリーブ１６を樹脂スリーブ１５に対して容易かつ確実に固定することができる。同時に、光接続用スリーブの単価も低減される。また、インサートモールド以外の固定方法を用いても良い。また、スリーブを固定する構成としては、金属スリーブ１６を樹脂スリーブ１５に４０Ｎの荷重に耐えるように固定することが好ましい。
また、本実施形態の光接続用スリーブ１においては、金属スリーブ１６に、インサートモールドによる樹脂スリーブ１５との固着強度を補強する固着補強部を設けている。これにより、金属スリーブ１６を、樹脂スリーブ１５に対して確実に固着させることができる。また、固着後における金属スリーブ１６と樹脂スリーブ１５との間での位置ずれの発生を抑制することができる。
この固着補強部としては、例えば、上記の実施形態に示したように、金属スリーブ１６の外周面上に環状に突出部１７を設ける構成がある。このような突出部１７によれば、特に、樹脂スリーブ１５と金属スリーブ１６との光軸Ａの方向についての固着強度が確実に補強される。
上述した実施形態の光接続用スリーブ１と光素子部との接続、及び光素子部を接続して得られる光モジュールについて説明する。
図１及び図２に示した光接続用スリーブ１に対し、光接続用に設けられた光ファイバ４６を介して光伝送路の光ファイバ４１と光学的に接続される光学要素として、光信号とそれに対応する電気信号とでいずれか一方の信号を他方の信号に変換する光素子を配置すれば、受光モジュールや発光モジュールなどの光モジュールが得られる。
図２においては、このような光モジュール５の構成例として、光素子５１とレンズ５２とを有する光素子部５０を点線で示してある。本構成例では、この光素子部５０は、光素子５１及びレンズ５２の光軸が光接続用スリーブ１での光軸Ａと精密に一致するように、光接続用スリーブ１の端部１２側にスリーブ１に対して固定に設置されている。
図３は、光接続用スリーブに対して固定される光素子部の光軸を含む面での断面構造を示す側面断面図である。光素子部５０は、光ファイバ４１に対して光接続される光素子５１及びレンズ５２と、それらを内部に収容する筐体とを備えている。
図３に示す構成例の光素子部５０においては、光素子５１及びレンズ５２を収容する筐体は、光接続用スリーブ１側（上側）に位置する金属製のキャップ部５３と、スリーブ１とは反対側（下側）に位置し、全体を支持するとともにその下面に接続端子が設けられているステム部５４とからなる。
また、キャップ部５３の光接続用スリーブ１側となる上方には、固定部品５５が設けられている。この固定部品５５により、光接続用スリーブ１における光接続用の光ファイバ４６と、光素子５１及びレンズ５２との光接続に関して、キャップ部５３及びステム部５４からなる筐体の光軸Ａの方向についての位置が調整可能となっている。また、固定部品５５は金属製であり、固定部品５５とキャップ部５３とは、ＹＡＧ溶接などによって一体に固定される。
固定部品５５の光接続用スリーブ１に面する上面は、スリーブ固定面５６となっている。光素子部５０を光接続用スリーブ１に固定して光モジュールを構成する場合には、光接続用スリーブ１の金属スリーブ１６に固定部として設けられているフランジ部１８の下面と、光素子部５０の固定部品５５に設けられているスリーブ固定面５６とがＹＡＧ溶接などによって固定される。このように、フランジ部１８と固定部品５５とがＹＡＧ溶接によって一体化されることにより、光接続用スリーブ１と光素子部５０とが、互いに光軸が精密に一致するように位置決めして固定される。
このように、上述した構成を有する光接続用スリーブ１と、光素子５１を有する光素子部５０とから光モジュールを構成することにより、良好な光モジュール５が得られる。すなわち、本光モジュール５によれば、光接続用スリーブ１に挿入されて保持されるフェルール４０での光ファイバ４１と、スリーブ１に対してあらかじめ位置決め固定された光素子５１とが高精度で光学的に接続されるとともに、電磁ノイズの影響が充分に低減された光モジュールが得られる。
例えば、光素子５１として、光信号を受光する受光素子を適用すれば、光モジュール５は、光伝送路の光ファイバ４１と、受光素子５１とが光接続用スリーブ１によって高精度で光学的に接続される受光モジュールとなる。この受光モジュール５に光ファイバ４１を接続すれば、光ファイバ４１から受光モジュール５へと入力された光信号は、光接続用の光ファイバ４６を介して、受光素子５１によって高効率で受光される。
また、光素子５１として、光信号を送出する発光素子を適用すれば、光モジュール５は、光伝送路の光ファイバ４１と、発光素子５１とが光接続用スリーブ１によって高精度で光学的に接続される発光モジュールとなる。この発光モジュール５に光ファイバ４１を接続すれば、発光素子５１から出力された光信号は、光接続用の光ファイバ４６を介して、発光モジュール５から光ファイバ４１へと高効率で送出される。
なお、光信号を受信するための受光モジュールの場合、一般には、送信用の発光モジュールに比べると必要な位置精度が低い。ただし、例えば受光径３０μｍのアバランシェフォトダイオードなどを使用して光モジュールを小型化する場合には、受光モジュールにおいても、発光モジュールと同様に高い位置精度が要求される。したがって、上記構成による光接続用スリーブ１は、受光モジュール及び発光モジュールのいずれに対しても有効である。
次に、上述した実施形態の光接続用スリーブ及び光モジュールを用いた光通信モジュールについて説明する。
図４は、本発明による光通信モジュールの一実施形態の構成を示す斜視図である。また、図５は、図４に示した光通信モジュールの内部構造を一部破断して示す斜視図である。また、図６は、図４に示した光通信モジュールを一部拡大して、光軸を含む面での断面構造を示す側面断面図である。
図４及び図５に示した光通信モジュールは、受光モジュール及び発光モジュールを備える光トランシーバ６であり、光ファイバを接続する方向となる軸Ｂに沿って分割された、第１光通信モジュール部７、及び第２光通信モジュール部８の２つの光通信モジュール部を備えている。以下においては、例として、第１光通信モジュール部７を光受信モジュール部、第２光通信モジュール部８を光送信モジュール部とする。
光トランシーバ６の筐体は、光接続用スリーブを含む光モジュール等を収容するハウジング本体６０と、光接続の対象となる光ファイバ及びその先端に設けられたフェルールを含む光コネクタを着脱自在に嵌合させる光レセプタクル６１とから構成されている。図５においては、これらのハウジング本体６０及び光レセプタクル６１の一部を破断して、第１光通信モジュール部である光受信モジュール部７の内部構造を示している。
ハウジング本体６０のうちで光受信モジュール部７側の部分は、受光モジュール等を収容する第１ハウジング部７０となっている。また、光レセプタクル６１のうちで光通信モジュール部７側の部分は、この光トランシーバ６へと光信号を入力する光ファイバを接続するための光コネクタが着脱される第１レセプタクル部７１となっている。
第１ハウジング部７０内には、図１に示した構成を有する光接続用スリーブ７２と、受光素子を有する受光素子部７３とからなる受光モジュール７４が収容されている。また、光接続用スリーブ７２は、図６に示すように、フェルール挿入部７２ａが光接続の光軸に沿ってレセプタクル部７１内へと突出するように設置されており、スリーブ７２の樹脂スリーブの外周面上に形成されたフランジ部７２ｂによって、光接続用スリーブ７２及びレセプタクル部７１が位置決め固定されている。
これにより、レセプタクル部７１に光コネクタを装着したときに、光コネクタに含まれている光ファイバのフェルールが光接続用スリーブ７２のフェルール挿入部７２ａに挿入され、光ファイバと、受光素子部７３に含まれる受光素子とが光学的に接続される。
また、ハウジング部７０には、受光素子部７３の受光素子から出力される電気信号を処理する受信用電子回路を有する配線基板７５が収容されている。この配線基板７５に設けられた電子回路は、受光素子部７３に対して電気的に接続されている。また、ハウジング部７０の下部には、配線基板７５の受信用電子回路に対する電気信号の入出力などに用いられる外部端子７６と、接地用のものを含むスタッド７７とが設けられている。
以上の光接続用スリーブ７２及び受光素子部７３からなる受光モジュール７４と、受信用電子回路を含む配線基板７５と、それらを一体に保持する筐体である第１ハウジング部７０とによって、第１光通信モジュール部７が構成されている。この光通信モジュール部７は、レセプタクル部７１に装着された光コネクタによって接続された光ファイバからの光信号を、光接続用スリーブ７２を介して、受光素子部７３の受光素子で受光する光受信モジュールである。
また、ハウジング本体６０のうちで光送信モジュール部８側の部分は、発光モジュール等を収容する第２ハウジング部８０となっている。また、光レセプタクル６１のうちで光送信モジュール部８側の部分は、この光トランシーバ６から光信号を出力する光ファイバを接続するための光コネクタが着脱される第２レセプタクル部８１となっている。
第２ハウジング部８０内には、図示していないが、図１に示した構成を有する光接続用スリーブと、発光素子を有する発光素子部とからなる発光モジュールが収容されている。また、光接続用スリーブは、フェルール挿入部が光接続の光軸に沿ってレセプタクル部８１内へと突出するように設置されている。
これにより、レセプタクル部８１に光コネクタを装着したときに、光コネクタに含まれている光ファイバのフェルールが光接続用スリーブのフェルール挿入部に挿入され、光ファイバと、発光素子部に含まれる発光素子とが光学的に接続される。
また、ハウジング部８０には、発光素子部の発光素子へと入力される電気信号を供給する送信用電子回路を有する配線基板が収容されている。この配線基板に設けられた電子回路は、発光素子部に対して電気的に接続されている。また、ハウジング部８０の下部には、配線基板の送信用電子回路に対する電気信号の入出力などに用いられる外部端子と、接地用のものを含むスタッドとが設けられている。
以上の光接続用スリーブ及び発光素子部からなる発光モジュールと、送信用電子回路を含む配線基板と、それらを一体に保持する筐体である第２ハウジング部８０とによって、第２光通信モジュール部８が構成されている。この光通信モジュール部８は、発光素子部の発光素子から供給された光信号を、光接続用スリーブを介して、レセプタクル部８１に装着された光コネクタによって接続された光ファイバへと送出する光送信モジュールである。
このように、上述した構成を有する光接続用スリーブを備える受光モジュール及び発光モジュールを用いて光トランシーバ６を構成することにより、良好な光通信モジュールが得られる。本光トランシーバ６によれば、光ファイバ伝送路を用いた光通信システムに適用した場合に、光信号の受信または送信を、電磁ノイズの影響が充分に低減された状態で高効率に行うことが可能となる。
図７は、本発明による光接続用スリーブの他の実施形態の光軸を含む面での断面構造を示す側面断面図である。
図７に示す光接続用スリーブ１は、図１及び図２に示した光接続用スリーブと同様に、一方の端部１０を含む樹脂スリーブ１５と、他方の端部１２を含む金属スリーブ１６とを備えている。そして、これらが一体化されることによって、全体の光接続用スリーブ１が構成されている。
本実施形態においては、金属スリーブ１６は、樹脂スリーブ１５にインサートモールドされている。また、金属スリーブ１６の外周面上の所定位置には、環状に突出した突出部１７が固着補強部として設けられている。このような構成により、金属スリーブ１６は、樹脂スリーブ１５に対して４０Ｎの荷重に耐えるように固定されている。また、金属スリーブ１６の端部１２側には、固定部となるフランジ部１８が設けられている。
光接続用スリーブ１は、一方の端部１０側の開口１１を含み、樹脂スリーブ１５の端部１０側の部分から構成されるフェルール挿入部２と、他方の端部１２側の開口１３を含み、樹脂スリーブ１５の端部１２側の部分及び金属スリーブ１６から構成される光接続部３とからなる。ここで、フェルール挿入孔２０、フェルール固定面２１、及びテーパ部２２を有するフェルール挿入部２の構成については、図１及び図２に示した実施形態と同様である。
一方、光接続部３内には、光軸Ａに沿った光導波路として機能するガラス部材３６が設けられている。このガラス部材３６は、光接続の対象として端部１０側の開口１１から挿入される光ファイバ４１と、端部１２側の開口１３近傍に配置される光学要素とを光学的に接続させるために設けられた光接続用の光導波部材である。
本実施形態においては、光接続部３の内周側には、開口１３から光軸Ａに沿って伸びるガラス部材収容孔３２が設けられている。このガラス部材収容孔３２は、フェルール挿入部２のフェルール挿入孔２０と連通した構成となっている。また、ガラス部材収容孔３２に面する光接続部３の内周面のうち、端部１０側の所定部分は、ガラス部材固定面３３となっている。このガラス部材固定面３３は、フェルール挿入部２のフェルール固定面２１よりも内径が大きくされた凹状の面となっている。
ガラス部材収容孔３２の内部には、上記した光接続用のガラス部材３６があらかじめ収容されている。光接続用ガラス部材３６は、このような構成により、ガラス部材固定面３３を介して、光接続用スリーブ１に対して位置決めして固定されている。
以上の構成において、光ファイバ４１を含むフェルール４０が開口１１からフェルール挿入部２のフェルール挿入孔２０内へと挿入されると、フェルール４０の中心軸上にある光ファイバ４１の端面である接続面４２と、光接続部３に設けられているガラス部材３６の一方の端面３７とが物理的に接触する。これにより、光接続の対象である光ファイバ４１と、光接続用ガラス部材３６とが光学的に接続される。
ここで、光接続部３の開口１３側で、ガラス部材３６の他方の端面３８に対して光軸に沿って対面する所定の位置に、光学要素を配置することを考える。このとき、スリーブ１の開口１１側から挿入された光ファイバ４１と、光接続用ガラス部材３６と、開口１３側に配置された光学要素とが光軸Ａに沿って配置されることとなる。これにより、光ファイバ４１と光学要素とが、光接続用の光導波部材であるガラス部材３６を介して光学的に接続される。
上記した構成を有する光接続用スリーブ１の効果について説明する。
本実施形態の光接続用スリーブ１においては、光学要素側の金属スリーブ１６を光ファイバ側の樹脂スリーブ１５に対して所定の力で固定することによって、一体化された全体の光接続用スリーブ１としている。これにより、端部１０側から挿入される光ファイバ４１と、端部１２側に配置される光素子などの光学要素とが高い位置精度で光学的に接続されるとともに、電磁ノイズの影響が充分に低減される光接続用スリーブ１が実現される。
また、本実施形態においては、光接続用スリーブ１内に設けられる光接続用の光導波路として、ガラス部材３６を用いている。このような構成においても、光ファイバを用いた構成と同様に、スリーブ１の開口１１側から挿入された光ファイバ４１と、開口１３側に配置された光学要素とを、良好に光学的に接続することができる。
このようなガラス部材３６は、光接続用の光導波路での導波路長を短くすることができ、光接続用スリーブ及び光モジュールの小型化が可能である。また、ガラス部材３６は、量産性にも優れている。なお、光学要素とガラス部材３６との間の光接続については、例えばレンズ等によって調整することができる。
本発明による光接続用スリーブ、光モジュール、及び光通信モジュールは、上述した実施形態に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、図１に示した光接続用スリーブ１では、端部１０側の光ファイバ４１と、端部１２側の光学要素とを光学的に接続するために、光接続用の光導波路として、スリーブ１にあらかじめ固定された光ファイバ４６を用いている。このような光導波路については、光接続の対象となる光ファイバと光素子とを直接に光学的に接続することが可能な場合には、光接続用の光導波路を設けない構成としても良い。
また、光通信モジュールについては、受光モジュール及び発光モジュールを備える図４に示した光トランシーバ以外にも、様々な光通信モジュールに対して上記構成の光接続用スリーブを適用することが可能である。そのような光通信モジュールとしては、例えば、受光モジュール及び受信用電子回路を筐体によって一体に保持した光受信モジュールや、発光モジュール及び送信用電子回路を筐体によって一体に保持した光送信モジュールなどがある。
また、光接続用スリーブ１の具体的な構成については、図１に示した光接続用スリーブ１では、フェルール挿入部２の内周面に設けられるフェルール固定面２１を略円筒形状に形成している。これに対して、フェルール固定面２１を多面形状とすることによって、光接続用スリーブへのフェルールの着脱性を向上させることができる。
図８に、このような多面形状のフェルール固定面を有する光接続用スリーブの例を示す。この図８は、光接続用スリーブ１を光ファイバフェルール４０の挿入方向からみた平面図となっている。
本光接続用スリーブ１においては、フェルール挿入部２の内周面に設けられるフェルール固定面２１について、図８に示すように、フェルール固定面２１の光軸Ａに垂直な面での断面形状が、フェルール挿入孔２０に挿入される略円筒形状のフェルール４０を囲む正６角形状となっている。そして、フェルール固定面２１の全体での面形状は、この断面形状における正６角形の６個の辺がそれぞれ光軸Ａに沿って伸びた６個の面から構成された６面形状となっている。
このように、フェルール固定面２１を多面形状（面の個数Ｎは３以上の整数）とすることにより、樹脂スリーブ１５のフェルール挿入部２に挿入されるフェルール４０の外周面と、フェルール挿入孔２０の内周面であるフェルール固定面２１とが、多面形状の各面において線接触することとなる。このとき、フェルールの外周面とフェルール固定面とが面接触する場合に比べて接触面積が小さくなるので、光接続用スリーブ１へのフェルール４０の着脱性が向上される。
このような構成においては、その多面形状での面の個数Ｎを３以上８以下（３≦Ｎ≦８）の整数とすることが好ましい。このように、断面形状を３角形〜８角形とした多面形状のフェルール固定面２１を有する光接続用スリーブ１によれば、高精度での光ファイバフェルール４０の保持と、フェルール４０の良好な着脱性とを好適に両立することができる。この場合、特に、上記構成例において示したように、多面形状のフェルール固定面２１での面の個数をＮ＝６として、断面形状を正６角形などの６角形状とすることが好ましい。
また、このフェルール固定面２１については、光軸Ａに垂直な面での多角形の断面形状によって囲まれるフェルール挿入孔２０内の面積が、一方の端部１０側から他方の端部１２側に向かって順次小さくなるテーパ形状に形成されていることが好ましい。これにより、光ファイバフェルール４０をより高精度で良好に締りばめによって保持することができる。ただし、フェルール挿入孔２０内の面積が一定となるようにフェルール固定面２１を形成しても良い。
産業上の利用可能性
本発明による光接続用スリーブ、光モジュール、及び光通信モジュールは、光ファイバと光素子などの光学要素とが高精度で光学的に接続されるとともに、電磁ノイズの影響が充分に低減される光接続用スリーブ、それを用いた光モジュール、及び光通信モジュールとして利用可能である。
すなわち、光ファイバが挿入される側の端部を含む部分を樹脂スリーブとし、光学要素が配置される側の端部を含む部分を、樹脂スリーブに対してインサートモールドなどによって固定された金属スリーブとして構成された光接続用スリーブによれば、光軸合わせ後におけるスリーブと光素子部等との間の位置ずれの発生が抑制される。
同時に、円筒状に伸びるスリーブ部分が外部からの電磁ノイズを受信したり、または、内部からの電磁ノイズを放射するアンテナとして機能することが防止される。以上より、光ファイバと光素子などの光学要素とが高精度で光学的に接続されるとともに、電磁ノイズの影響が充分に低減される光接続用スリーブが実現される。
【図面の簡単な説明】
図１は、光接続用スリーブの一実施形態の構成を示す斜視図である。
図２は、図１に示した光接続用スリーブの光軸を含む面での断面構造を示す側面断面図である。
図３は、光接続用スリーブに対して固定される光素子部の光軸を含む面での断面構造を示す側面断面図である。
図４は、光通信モジュールの一実施形態の構成を示す斜視図である。
図５は、図４に示した光通信モジュールの内部構造を一部破断して示す斜視図である。
図６は、図４に示した光通信モジュールを一部拡大して示す側面断面図である。
図７は、光接続用スリーブの他の実施形態の光軸を含む面での断面構造を示す側面断面図である。
図８は、光接続用スリーブの他の実施形態の構成を示す光ファイバフェルールの挿入方向からみた平面図である。
図９は、従来の光接続用スリーブの構成を一部破断して示す側面図である。
【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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【国際調査報告】
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