(57)【要約】【課題】ファイバスタブを短くして光レセプタクルとこれを用いた光モジュールを小型化することで、スリーブによるファイバスタブの保持長さが十分に確保できなくても低い接続損失を実現する。【解決手段】フェルール１ａの貫通孔に光ファイバ１ｂを固定してなるファイバスタブ３の後端部をホルダ７に圧入固定し、先端部の外周部にスリーブ５を備えてなる光レセプタクル８において、ファイバスタブ３の外径をプラグフェルールの外径よりも０．５〜１０μｍ大きくし、ファイバスタブ３に保持されるスリーブ５の長さＬ１がプラグフェルールのスリーブ５に保持される長さＬ２よりも短くする。【選択図】図１
2004117917.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェルールの貫通孔に光ファイバを固定してなるファイバスタブの後端部をホルダに圧入固定し、ファイバスタブの先端面に接続されるプラグフェルールを保持するためのスリーブを、上記ファイバスタブの先端部に保持してなる光レセプタクルであって、上記ファイバスタブの外径をプラグフェルールの外径よりも０．５〜１０μｍ大きくしたことを特徴とする光レセプタクル。
【請求項２】
フェルールの貫通孔に光ファイバを固定してなるファイバスタブの後端部をホルダに圧入固定し、上記ファイバスタブの先端部にスリーブを保持してなる光レセプタクルであって、上記スリーブのファイバスタブに保持される後端部における外径を他の部位より大きくしたことを特徴とする光レセプタクル。
【請求項３】
フェルールの貫通孔に光ファイバを固定してなるファイバスタブの後端部をホルダに圧入固定し、上記ファイバスタブの先端部にスリーブを保持してなる光レセプタクルであって、上記スリーブのファイバスタブに保持される後端部における内径を他の部位より小さくしたことを特徴とする光レセプタクル。
【請求項４】
上記ファイバスタブにおけるスリーブに保持される長さがプラグフェルールが保持される長さよりも短いことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の光レセプタクル。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載の光レセプタクルの後端側に光素子を収納した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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光レセプタクルとこれを用いた光モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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、光ファイバを通じて光信号を導入又は導出するような構造となっている。
【０００３】
上記光モジュールのうちコネクタを接続するようにしたレセプタクル型の光モジュールは、図５に示すように光レセプタクル２８の一端に光素子２９を備えるとともに、他端に光コネクタ３４を接続するものである（特許文献１参照）。
【０００４】
上記光レセプタクル２８は、図５に示すようにジルコニア、アルミナ等のセラミック材料からなるフェルール２１ａと、該フェルール２１ａの貫通孔に石英ガラス等からなる光ファイバ２１ｂを挿入固定して得られたファイバスタブ２３の後端部をホルダ２７に圧入により固定し、先端部をスリーブ２５の内孔に挿入するとともに、それらをスリーブケース２６に圧入又は接着固定することによって構成されている。
【０００５】
さらに上述の光レセプタクル２８を用いて光モジュール３２を構成する場合は、光レセプタクル２８のファイバスタブ２３を備えた後端面側に、光素子２９とレンズ３０を備えたケース３１を溶接により接合し、光レセプタクル２８のもう一方の端面側よりスリーブ２５内にプラグフェルール３３ａを挿入し、光ファイバ２１ｂの端面と光ファイバ３３ｂの端面とを当接させ、光信号のやりとりを行うことができる。
【０００６】
フェルール２１ａ、３３ａの外径公差は±１μｍ以下で、その内孔に備えられた光ファイバ２１ｂ、３３ｂの中心には光信号が伝搬する直径１０μｍ程度のコアがあり、各光ファイバ２１ｂ及び３３ｂのコア同士を損失の少ない接続とするため、スリーブ２５によってファイバスタブ２３及びプラグフェルール３３ａを安定且つ高精度に保持されている。
【０００７】
上記ファイバスタブ２３における光ファイバ２１ｂの端面２３ａは、当接時の接続損失を減らすために曲率半径５〜３０ｍｍ程度の曲面に鏡面研磨されており、反対側の端面２３ｂは、ＬＤ等の光素子２９から出射された光が光ファイバ２１ｂ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２１ｂを挿通するフェルール２１ａとともに４〜１０°程度の傾斜面に鏡面研磨されている。
【０００８】
この光レセプタクル２８は、高硬度のセラミック材料からなるフェルール２１ａの外周の一端部を溶接に適した金属からなるホルダ２７に圧入により高精度に固定されている。
【０００９】
また、ホルダ２７は金属であり、セラミック材料からなるフェルールよりも熱膨張係数が大きいため、圧入強度は、高温時にホルダの保持強度を十分に確保する目的で、５Ｋｇｆ以上に設定することが多い。
【００１０】
近年、光モジュールの小型化が求められており、上記光レセプタクル２８も小型化が求められているが、光レセプタクル２８の光コネクタ３４との嵌合部は規格化されているため、スリーブケース２６の端面からファイバスタブ端面２３ａの長さは短くすることが出来ず、ファイバスタブ２３の長さを短くする必要が生じている。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１−６６４６８号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、光モジュールの小型化にともなってファイバスタブ２３の長さを短くすると、ファイバスタブ２３のスリーブ２５に保持される長さＬ１が短くなり、スリーブ２５によるファイバスタブ２３の保持強度が小さくなるため、保持が不安定となり、プラグフェルール３３ａと当接する際に相互の光ファイバが密着せず接続損失を悪くする問題があった。
【００１３】
また、保持状態が不安定であるため、光コネクタ３４を当接する毎にスリーブ２５によるファイバスタブ２３の保持状態が異なり、接続損失の再現性を悪くする問題があった。
【００１４】
更には、保持状態が不安定であるため、相互の光ファイバ接続部にすべりが生じ、光ファイバ２１ｂ及び３３ｂの端面に傷をつけることがあり、光信号の導入導出が不能になる問題があった。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の光レセプタクルは、フェルールの貫通孔に光ファイバを固定してなるファイバスタブの後端部をホルダに圧入固定し、ファイバスタブの先端面に接続されるプラグフェルールを保持するためのスリーブを、上記ファイバスタブの先端部に保持してなる光レセプタクルであって、上記ファイバスタブの外径をプラグフェルールの外径よりも０．５〜１０μｍ大きくしたことを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の光レセプタクルは、フェルールの貫通孔に光ファイバを固定してなるファイバスタブの後端部をホルダに圧入固定し、上記ファイバスタブの先端部にスリーブを保持してなる光レセプタクルであって、上記スリーブのファイバスタブに保持される後端部における外径を他より大きくしたことを特徴とするものである。
【００１７】
さらに、本発明の光レセプタクルは、フェルールの貫通孔に光ファイバを固定してなるファイバスタブの後端部をホルダに圧入固定し、上記ファイバスタブの先端部にスリーブを保持してなる光レセプタクルであって、上記スリーブのファイバスタブに保持される後端部における内径を他の部位より小さくしたことを特徴とするものである。
【００１８】
またさらに、本発明の光レセプタクルは、上記ファイバスタブにおけるスリーブに保持される長さがプラグフェルールが保持される長さよりも短いことを特徴とするものである。
【００１９】
さらにまた、本発明の光モジュールは、光レセプタクルの後端側に光素子を収納したケースを取り付けたことを特徴とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基いて説明する。
【００２１】
図１（ａ）は、本発明の光レセプタクル８の一実施形態を示す断面図であり、フェルール１ａと、該フェルール１ａの貫通孔に光ファイバ１ｂを挿入し、接着剤２で固定して得られたファイバスタブ３の後端部をホルダ７に圧入により固定し、先端部をスリーブ５の内孔に挿入するとともに、それらをスリーブケース６に圧入又は接着固定することによって構成されている。
【００２２】
また、上記ファイバスタブ３の端面３ａ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、端面３ｂはＬＤ等の光素子から出射された光が光ファイバ１ｂ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ている。
【００２３】
上記フェルール１ａはジルコニア、アルミナなどのセラミック材料からなっており、スリーブ５はジルコニア、アルミナ、銅などの材料からなっている。主には耐摩耗性を考慮して、フェルール１ａ及びスリーブ５は共にジルコニアなどのセラミック材料からなることが好ましい。
【００２４】
さらに、ホルダ７は光モジュールとしてケース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からなっている。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。
【００２５】
またさらに、スリーブケース６は耐摩耗性、溶接性を配慮する必要がないため、ステンレス、銅、鉄、ニッケル、プラスチック、ジルコニア、アルミナなどの幅広い材料が用いられる。主にはホルダ７と熱膨張係数を合わせ、信頼性を高めるため、ホルダ７と同様、ステンレスを用いられることが多い。
【００２６】
ここで、本発明の光レセプタクル８は、上記ファイバスタブ３の外径をプラグフェルールの外径よりも０．５〜１０μｍ大きくしていることが重要である。
【００２７】
これにより、スリーブ５によるファイバスタブ３の保持強度を大きくすることができる。
【００２８】
上記プラグフェルールとは、図１（ｂ）に示すように、この光レセプタクル８を用いて光信号をやりとりする際に、ファイバスタブ３の反対側からスリーブ５に挿入され、このプラグフェルール１３ａに保持された光ファイバ１３ｂとファイバスタブ３の光ファイバ１ｂを接続するものであり、一般的にその径はφ２．４９９±０．０００５ｍｍまたはφ１．２４９±０．０００５ｍｍである。
【００２９】
上記ファイバスタブ３の外径をプラグフェルール１３ａの外径よりも０．５〜１０μｍ大きくすることで、スリーブ５による保持強度を向上させることができ、光レセプタクル８の小型化を実現することができる。ファイバスタブ３のスリーブ５に保持される長さＬ１が短くなってもスリーブ５によるファイバスタブ３の保持強度が小さくすることなく、安定した保持が可能となり、プラグフェルール１３ａと当接する際に相互の光ファイバ１ｂ及び１３ｂが密着し、低い接続損失となり、光レセプタクル８の小型化を実現できる。
【００３０】
また、安定した保持状態であるため、光コネクタ１４を当接する毎にスリーブ５によるファイバスタブ３の保持状態が異なることなく、高い接続損失の再現性が得られる。
【００３１】
更には、相互の光ファイバ１ｂ及び１３ｂの接続部にすべりが生じることなく、光ファイバ１ｂ及び１３ｂの端面を痛めず、光信号の導入導出に於ける信頼性を向上させることができる。
【００３２】
上記ファイバスタブ３の外径をプラグフェルール１３ａの外径より大きくする下限値を０．５μｍとするのは、スリーブ５によるファイバスタブ３の保持強度を保つために必要な寸法であり、０．５μｍ未満の場合、保持強度が不足し接続損失が増大する。一方、上限値１０μｍを越えると、スリーブ５の内径が過度に広げられ、プラグフェルール１３ａを挿入する側のスリーブ５の内径が大きくなり、プラグフェルール１３ａの保持強度が不足し接続損失が増大する。
【００３３】
上述と同様にファイアスタブ３の保持強度を向上させるための他の実施形態として、図２に示すように、スリーブ５のファイバスタブ３に保持される後端部における外径を他の部位より大きくすることによって、ファイバスタブ３を保持するスリーブ５の肉厚が大きくなり、保持強度を大きくすることができるため、ファイバスタブ３がスリーブ５に保持される長さＬ１が短くなっても、スリーブ５によるファイバスタブ３の保持強度が小さくなることはなく、安定した保持が可能となり、プラグフェルール１３ａと当接する際に相互の光ファイバ１ｂ及び１３ｂが密着し、低い接続損失を実現できる。これは、スリーブ５の外径を大きくすることで、肉厚が大きくなり、スリーブ５の内径が弾性変形しにくくなるため、保持強度を大きくすることができる。
【００３４】
なお、スリーブ５のファイバスタブ３を保持する後端部の肉厚は他より１０％以上厚くすることが好ましい。
【００３５】
また、同様な効果を得るためのもう１つの他の実施形態として、図３に示すように、スリーブ５のファイバスタブ３に保持される後端部における内径を他の部位より小さくすることによって、ファイバスタブ３を保持するスリーブ５の肉厚が大きくなり、保持強度を大きくすることができる。これは、ファイバスタブ３の外径を大きくすることと同じである。
【００３６】
なお、上記スリーブ５のファイバスタブ３を保持する後端部における内径を他の部位より０．５〜１０μｍ小さくすることが好ましい。
【００３７】
図１〜３の何れの実施形態においても、光レセプタクル８の小型化を目的として、ファイバスタブ３の長さは短くすることができる。一般に光レセプタクル８における光コネクタ１４との嵌合部は規格化されているため、スリーブケース６の端面からファイバスタブ３の端面３ａの長さは短くすることができず、ファイバスタブ３の長さを短くしなければならない。上述の実施形態によればファイバスタブ３のスリーブ５に保持される長さＬ１がプラグフェルール１３ａのスリーブ５に保持される長さＬ２よりも短くすることができる。
【００３８】
なお、上記ファイバスタブ３のスリーブ５に保持される長さＬ１は、プラグフェルール１３ａのスリーブ５に保持される長さＬ２よりも短くし、Ｌ１はスリーブ５の全長の４０％以下にしてある。
【００３９】
また、プラグフェルールの着脱の際、スリーブ５によるファイバスタブ３の保持状態を安定させるために、スリーブ５によるファイバスタブ３の保持強度は、スリーブ５によるプラグフェルール１３ａの保持強度と同じか、または大きい方が望ましい。
【００４０】
更に、フェルール１ａの外径とスリーブ５の内径の表面粗さは挿入性を考慮して、表面を算術平均粗さＲａで０．２μｍ以下が望ましく、フェルール１ａの外径とスリーブ５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５の内径寸法はフェルール１を確実に保持するために、１Ｋｇｆ以下の圧入になるよう設計することが望ましい。
【００４１】
また、図１〜３のそれぞれの実施形態に示す光レセプタクルを用いて光モジュールを構成する場合には、例えば図１の光レセプタクル８を用いて説明すると、図４に示すように光レセプタクル８のファイバスタブ３を備えた端面側に、光素子９とレンズ１０を備えたケース１１を接合部４で溶接により接合し、光レセプタクル８のもう一方の端面側よりスリーブ５内にプラグフェルール１３ａ備えた光コネクタ１４を挿入し、光ファイバ１ｂの端面と光ファイバ１３ｂの端面とを当接させ、光信号のやりとりを行うことができる。また、ケース１１はホルダ５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からなっている。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。
【００４２】
【実施例】
（実施例１）
本発明の実施例を説明する。
【００４３】
図１（ａ）に示すような本発明の光レセプタクル８を作製した。図１に示すようにフェルール１ａの貫通孔に光ファイバ１ｂを接着剤２により固定してファイバスタブ３を形成し、ファイバスタブ３をホルダ７に圧入により固定し、先端部をスリーブ５の内孔に挿入するとともに、それらをスリーブケース６に圧入固定することによって構成されている。
【００４４】
フェルール１ａとスリーブ５はジルコニアで形成し、ホルダ７、スリーブケース６はステンレスで形成している。
【００４５】
ファイバスタブ３の外径は、φ２．５０２±０．０００５ｍｍ、プラグフェルールの外径はＳＣコネクタの標準寸法のφ２．４９９±０．０００５ｍｍとし、ファイバスタブ３のスリーブ５に保持される長さＬ１を２ｍｍ、プラグフェルール１３ａのスリーブに保持される長さＬ２を４ｍｍのもの１０個用意した。
【００４６】
一方、比較例１として、図５に示すような光レセプタクル２８を作製した。上記と同じ寸法、材質、組み立て方法で、ファイバスタブ２３の外径をφ２．４９９±０．０００５ｍｍ、プラグフェルール３３ａの外径をφ２．４９９±０．０００５ｍｍとし、双方ともＳＣコネクタの標準寸法とし、ファイバスタブ２３のスリーブ２５に保持される長さＬ１を２ｍｍ、プラグフェルール３３ａのスリーブ２５に保持される長さＬ２を４ｍｍのものを１０個用意した。
【００４７】
更に、比較例２として、上記比較例１と同様な径のファイバスタブ２３を用意し、スリーブ２５に保持される長さＬ１を４ｍｍ、プラグフェルール３３ａのスリーブ２５に保持される長さＬ２を４ｍｍとし、光レセプタクル２８の全長が２ｍｍのものを１０個用意した。
【００４８】
それぞれにおいて、ファイバスタブとプラグフェルールを当接させ、接続損失を測定した。
【００４９】
その結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
2004117917.tif 000003
【００５１】
その結果、本発明実施例では、接続損失の平均値が０．１８７ｄＢと非常に小さくなった。
【００５２】
これに対し、比較例１では接続損失の平均が１．１０７ｄＢ、また、比較例２では０．１９１ｄＢとなり、本発明実施例では光レセプタクルの全長が短いにも関わらず、接続損失を増加させずに、光レセプタクルの小型化が出来ることが確認された。
【００５３】
（実施例２）
更に、上記本発明実施例、比較例１の試料のうち各１個を用いて、繰り返し接続損失を測定し、最大値と最小値の差を示す繰り返し再現性を評価した。
【００５４】
なお、繰り返し接続損失はプラグフェルールをスリーブに挿入、離脱を繰り返した後に測定した値である。
【００５５】
その結果を表２に示す。
【００５６】
【表２】
2004117917.tif 000004
【００５７】
その結果、本発明実施例では繰り返し再現性が０．０７ｄＢであったのに対し、比較例１では光コネクタを当接する毎にスリーブによるファイバスタブの保持状態が異なるため、繰り返し再現性は１．１０ｄＢと非常に大きいことがわかる。
【００５８】
（実施例３）
更に、上記実施例１と同様な寸法、材質、組み立て方法で、ファイバスタブ３の外径をプラグフェルール１３ａの外径よりも大きくし、その差が０．２μｍ、０．５μｍ、１μｍ、３μｍ、５μｍ、８μｍ、１０μｍ、１３μｍとしたものを各１個用意した。
【００５９】
それぞれにおいて、繰り返し接続損失を測定し、最大値と最小値の差を示す繰り返し再現性を評価した。
【００６０】
その結果を表３に示す。
【００６１】
【表３】
2004117917.tif 000005
【００６２】
その結果、ファイバスタブの径がプラグフェルールの径より０．５〜１０μｍ大きいものにおいては、再現性が０．１ｄＢ以下となりより接続損失を低下させることが確認された。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の光レセプタクルによれば、ファイバスタブの外径をプラグフェルールの外径よりも０．５〜１０μｍ大きくしたことから、スリーブによるファイバスタブの保持力が大きくなり、ファイバスタブのスリーブ挿入長さが、プラグフェルールのスリーブ挿入長さよりも短くても、安定且つ高精度な接続を実現し、低い接続損失で、繰り返し再現性の高い、小型の光レセプタクル及び、光レセプタクルを用いた光モジュールを実現することができる。
【００６４】
また、スタブフェルールの外径をプラグフェルールの外径よりも０．５〜１０μｍ大きくすることは、技術的に容易であり、低価格で小型の光レセプタクルを実現することができる。
【００６５】
また、本発明の光レセプタクルは、スリーブのファイバスタブを保持する後端部における外径を他の部位より大きくする、もしくはスリーブのファイバスタブを保持する後端部における内径を他の部位より小さくしたことから、ファイバスタブのスリーブ挿入長さが、プラグフェルールのスリーブ挿入長さよりも短くても、安定且つ高精度な接続を実現し、低い接続損失で、繰り返し再現性の高く、小型の光レセプタクル及び光モジュールを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の光レセプタクルの一実施形態を示す側面断面図であり、（ｂ）は同図（ａ）のファイバスタブにプラグフェルールを接続させた状態を示す側面断面図である。
【図２】本発明の光レセプタクルの第２の実施形態を示す側面断面図である。
【図３】本発明の光レセプタクルの第３の実施形態を示す側面断面図である。
【図４】図１に示す本発明の光レセプタクルを用いた光モジュールを示す側面断面図である。
【図５】従来の光モジュールを示す側面断面図である。
【符号の説明】
１ａ：フェルール
１ｂ：光ファイバ
２：接着剤
３：ファイバスタブ
４：溶接部
５：スリーブ
６：スリーブケース
７：ホルダ
８：光レセプタクル
９：光素子
１０：レンズ
１１：ケース
１２：光モジュール
１３ａ：プラグフェルール
１３ｂ：光ファイバ
１４：光コネクタ
【図１】
2004117917.tif 000006
【図２】
2004117917.tif 000007
【図３】
2004117917.tif 000008
【図４】
2004117917.tif 000009
【図５】
2004117917.tif 000010