(57)【要約】【課題】安価な光アイソレータ付きレセプタクルを提供する。【解決手段】先端面がプラグフェルールと接続するファイバスタブと、該ファイバスタブの先端部を挿入して保持するスリーブと、貫通孔を有し該貫通孔に上記ファイバスタブの後端部を挿入固定するホルダと、少なくとも偏光子とファラデー回転子とを一体化するとともに上記偏光子が上記ファイバスタブの後端面に接合してなる光アイソレータ素子とからなる光アイソレータ付きレセプタクルにおいて、上記ホルダを磁石で構成する。【選択図】図１
2004325606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端面がプラグフェルールと接続するファイバスタブと、該ファイバスタブの先端部を挿入して保持するスリーブと、貫通孔を有し該貫通孔に上記ファイバスタブの後端部を挿入固定するホルダと、少なくとも偏光子とファラデー回転子とを一体化するとともに上記偏光子が上記ファイバスタブの後端面に接合してなる光アイソレータ素子とからなる光アイソレータ付きレセプタクルにおいて、上記ホルダを磁石で構成したことを特徴とする光アイソレータ付きレセプタクル。
【請求項２】
上記光アイソレータが上記ホルダから突出していることを特徴とする請求項１に記載の光アイソレータ付きレセプタクル。
【請求項３】
上記ファラデー回転子は、Ｔｂ−Ｂｉガーネット又はＨｏ−Ｂｉガーネットが用いられることを特徴とする請求項１又は２に記載の光アイソレータ付きレセプタクル。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の光アイソレータ付きレセプタクルの上記光アイソレータ素子に光信号を出射する光素子を収納したケースを取り付けてなる光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術】
本発明は光通信に用いる光アイソレータ付きレセプタク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４に示すような光レセプタクル１６の一端に光素子（不図示）を備えるとともに、他端に光コネクタのプラグフェルール２３を接続するものである。
【０００４】
上記光レセプタクル１６は、図４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１７と、フェルール１７の貫通孔に石英ガラス等からなる光ファイバ１８を挿入固定して得られたファイバスタブ１９の後端部をホルダ２０に圧入により固定し、先端部をスリーブ２１の内孔に挿入するとともに、ホルダ２０がスリーブケース２２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】
また、光通信において光部品からのレーザー光源への反射戻り光を防止する為に光アイソレータ素子２４を使用する場合は、光アイソレータ素子２４がレセプタクル１６のファイバスタブ１９の後端に固定され、磁石２５がホルダ２０の端面と接合し、光アイソレータ素子２４が磁石２５の貫通孔に配置した構造となっている（特許文献１参照）。
【０００６】
近年、高密度実装の要求から光モジュールの小型化が求められており、レセプタクルの全長短尺化や光アイソレータの磁石全長の短尺化、外径寸法の小型化を求められている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−７５６７９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示す従来の光アイソレータ付きレセプタクル１６の場合、レセプタクル１６の外側に磁石２５を接合する構造のため、外側に磁石２５を接合する作業が必要になるのでコストがかかり、さらに磁石２５の長さ分だけ光アイソレータ付きレセプタクル１６も長くなり、小型化が難しいという問題があった。
【０００９】
また、小型化を実現するためにはサイズが小さい磁石２５を使用する必要があるため、磁石２５の磁界強度も小さくなり十分な飽和磁界強度を得ることが困難になり、温度変化によるファラデー回転角の変動が小さく、広帯域の波長であってもファラデー回転角の変動が小さいという点で優れたＴｂ−ＢｉガーネットやＨｏ−Ｂｉガーネットのようなファラデー回転子９を使用できず、温度特性、波長特性が優れた光アイソレータ付きレセプタクルを提供できないという問題があった。
【００１０】
さらに、ファラデー回転子９が磁石２５から飽和磁界強度を得るために、磁石２５の貫通孔内に光アイソレータ２４を配置する必要あるため、複雑な作業が必要となり安価に製造できないという問題があった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記に鑑みて本発明の光アイソレータ付きレセプタクルは、先端面がプラグフェルールと接続するファイバスタブと、該ファイバスタブの先端部を挿入して保持するスリーブと、貫通孔を有し該貫通孔に上記ファイバスタブの後端部を挿入固定するホルダと、少なくとも偏光子とファラデー回転子とを一体化するとともに上記偏光子が上記ファイバスタブの後端面に接合してなる光アイソレータ素子とからなる光アイソレータ付きレセプタクルにおいて、上記ホルダを磁石で構成したことを特徴とするものである。
【００１２】
また、上記光アイソレータが上記ホルダから突出させたことを特徴とするものである。
【００１３】
さらに、上記光アイソレータ素子のファラデー回転子が、Ｔｂ−Ｂｉガーネット又はＨｏ−Ｂｉガーネットを用いることを特徴とするものである。
【００１４】
またさらに、本発明の光モジュールは、上記光アイソレータ付きレセプタクルの上記光アイソレータ素子に光信号を出射する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。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。
【００１６】
図１は、本発明の光アイソレータ付きレセプタクル１の一実施形態を示す断面図であり、先端面４ａがプラグフェルール１０と接続するファイバスタブ４と、ファイバスタブ４の先端部を挿入して保持するスリーブ６と、貫通孔を有し該貫通孔に上記ファイバスタブ４の後端部４ｂを挿入固定する磁石で構成されたホルダ５と、偏光子７、８とファラデー回転子９とを一体化するとともに偏光子８がファイバスタブ４の後端面４ｂに接合してなる光アイソレータ素子１１とからなる。
【００１７】
ホルダ５は磁石であるため、光レセプタクル１に磁石を取り付ける必要が無くなり、磁石の長さ分だけ小型化できるとともに、磁石取付け作業を省略できるため安価に製造することが可能となる。
【００１８】
ホルダ５はサマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）磁石等の磁性材料で形成されており、ファイバスタブ４の後端面４ｂに光アイソレータ素子１１を接合した後に、着磁作業を行い磁石とすることが好ましい。光アイソレータ素子１１に用いられているファラデー回転子９が磁性体であるため、接合作業を行う際にホルダ５が磁石であるとファラデー回転子９が磁力によって引き寄せられ、作業性が著しく悪くなるためである。
【００１９】
本発明ではホルダ５自身が磁石で構成されているため、磁石サイズを大きくすることが可能となり、それにより磁界強度を大きくすることができる。従来の光アイソレータ付きレセプタクル１６ではファラデー回転子９が磁石２５から飽和磁界強度を得るために、磁石２５の貫通孔内に光アイソレータ２４を配置する必要があり複雑な作業を必要としたが、本発明では磁界強度を大きくすることができるので、磁石外に光アイソレータ素子１１を配置してもファラデー回転子９が磁石から十分な飽和磁界強度を得ることが可能となる。すなわち光アイソレータ素子１１をホルダ５から突出させる構造が実現可能となるので、磁石２５の貫通孔内に光アイソレータ素子１１を配置する作業に比べ、簡単な作業で光アイソレータ付きレセプタクル１を製造することができるので、コストダウンすることが容易となる。
【００２０】
また、磁界強度が大きいため、外部の磁界からの影響を受けにくくなり、安定した特性の光アイソレータ付きレセプタクル１を提供することができる。
【００２１】
なお、図２に示すように、光アイソレータ１１を磁石体であるホルダ５の貫通孔内に配置して、ホルダ５が光アイソレータ素子１１を保護してキズや欠損などの破損を防止する構造にしても良い。この場合ファイバスタブ４の後端面は、フェルール２の外径をＤとしたとき、０．２Ｄ〜１．５Ｄホルダ５端面よりも凹んでいることが好ましい。０．２Ｄよりも凹み量が小さいときは、光アイソレータ１１がホルダ５から外に出る箇所が大きいため、ホルダ５が光アイソレータ素子１１を保護してキズや欠損などの破損を防止する効果を得られない。また、１．５Ｄ以上ホルダ５端面よりも凹んでいる場合は、光アイソレータ１１をファイバスタブ４後端面に接合する作業が非常に難しくなり、大幅なコストアップとなってしまう。
【００２２】
ファイバスタブ４がホルダ５へ固定される固定方法としては、圧入しても良く、接着しても良い。さらに、圧入と接着を併用することによって固定しても構わない。
【００２３】
ファイバスタブ４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、圧入によって固定する際に有利である。
【００２４】
上記フェルール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。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。
【００２５】
ファイバスタブ４の先端部の端面４ａ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４ｂはＬＤ（レーザダイオード）等の光素子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に戻る反射光を防止するため４〜１２°程度の傾斜面に鏡面研磨されている。
【００２６】
スリーブ６は全体がスリーブケース１２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。また、スリーブケース１２は、ホルダ５と安定して接続させるためのものであり、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。
【００２７】
スリーブ６の内周面の算術平均粗さ（Ｒａ）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４の外径とスリーブ６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６の内径寸法はファイバスタブ４を確実に保持するために、０．９８Ｎ以下の圧入になるよう設計することが望ましい。
【００２８】
本発明に用いる偏光子７、８にはガラス基板に誘電体粒子を内包するタイプや誘電体積層タイプなどの透過偏光方向と直交する偏光方向を吸収する偏光子の他に、複屈折結晶などの偏光を分離して反射戻り光をＬＤの光路からずらす偏光子でも実施可能である。
【００２９】
また、ファラデー回転子９はＴｂ、Ｈｏ、Ｇｄを添加したＢｉ置換ガーネットやＹＩＧガーネットでも実施可能である。特にＴｂ−ＢｉガーネットやＨｏ−Ｂｉガーネット等のファラデー回転子９を使用することが好ましい。本発明では、光アイソレータ付きレセプタクル１を小型化しても大きな磁界強度を確保できるので、高い飽和磁界強度を必要とする温度変化によるファラデー回転角の変動が小さく、広帯域の波長であってもファラデー回転角の変動が小さいＴｂ−ＢｉガーネットやＨｏ−Ｂｉガーネット等のファラデー回転子９を使用することが可能となり、温度特性や波長特性に優れた光アイソレータ付きレセプタクル１を供給することができる。
【００３０】
次に、図１や図２に示す本発明の光レセプタクル１を用いて光モジュールを構成する場合は、図３に示すように光レセプタクル１のファイバスタブ４の後端面４ｂ側に、光素子１３とレンズ１４を備えたケース１５を接合する。
【００３１】
【実施例】
本発明の実施例を説明する。
【００３２】
（実験１）
先ず、図１に示す光アイソレータ付きレセプタクル１と、比較例として図４に示す光アイソレータ付きレセプタクル１６を作製し、ストップウオッチを用いて作業時間の比較を行った。
【００３３】
以下にその作製方法を示す。ガラス基板に金属等の誘電体を内包した厚さ０．２ｍｍの偏光子７または８とファラデー回転子９のウエハーを接着剤で固定し、このアッシーともう一枚偏光子７または８を光学調整した後、接着剤で固定して光アイソレータ用ウエハーを作製した。このとき、ＬＤ出射光が入射する側の偏光子７の光通過面には対空気ＡＲコートが施され、ファラデー回転子９の光通過面の両面には対接着剤ＡＲコートが施されている。
【００３４】
光レセプタクルは、フェルール２の貫通孔に光ファイバ３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３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、８°の傾斜面に鏡面研磨を行いファイバスタブ４とし、ファイバスタブ４の先端側をスリーブ６へ挿入したものをスリーブケース１２へ挿入し、ファイバスタブ４の後端側をホルダ５へ圧入することによって作製した。
【００３５】
作製したウエハーは、ダイシング等で光通過面側が０．５×０．６ｍｍの長方形になるようにカットして作製される。作製した光アイソレータ素子１１の入射側偏光子７の偏光透過方向は０．５ｍｍに対して平行になるよう設定し、ファイバスタブ４の後端面に接着剤で固定した。
【００３６】
次に本発明の図１に示す光アイソレータ付きレセプタクル１では、ホルダ５に強磁界を与えて着磁を行い、ホルダ５を磁石とした。また、図４に示す従来の光アイソレータ付きレセプタクル１６では、ファイバスタブ１９の外周に円筒型磁石２５を配置し、磁石２５とホルダ２０の端面を接着剤で固定した。
【００３７】
【表１】
2004325606.tif 000003
【００３８】
表１より明らかなように、本発明の光アイソレータ付きレセプタクルでは従来の光アイソレータ付きレセプタクルに比べて、作業時間が約２５％も短縮できることがわかる。
【００３９】
（実験２）
また、光アイソレータ素子１１のファラデー回転子９をＴｂ−Ｂｉガーネットを使用したものと、比較例としてＧｄ−Ｂｉガーネットを使用したものを作製し、これらの光アイソレータ素子１１を様々な温度に設定した恒温槽内で１０００エルステッドの磁場強度の中に入れ、波長１３１０ｎｍの直線偏光を透過させたときの透過光のファラデー回転角を、ファラデー回転角測定装置により測定した。
【００４０】
なお高温槽の温度が２０℃のときのファラデー回転角は、ともに４５．５°であった。
【００４１】
【表２】
2004325606.tif 000004
【００４２】
表２より明らかなように、−４０℃〜１００℃の温度範囲でＴｂ−Ｂｉガーネットを使用した光アイソレータ素子１１のファラデー回転角は４４．４°〜４５．７°と安定したファラデー回転角が得られるのに対し、Ｇｄ−Ｂｉガーネットを使用したものは４１．８°〜４７．７°とファラデー回転角の変動が大きいことがわかる。これにより、Ｔｂ−Ｂｉガーネットを使用した光アイソレータ素子１１を用いた光アイソレータ付きレセプタクルはＧｄ−Ｂｉガーネットを使用した光アイソレータ素子１１を使用した光アイソレータ付きレセプタクルに比べて温度特性及び波長特性が優れていることがわかる。
【００４３】
【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、先端面がプラグフェルールと接続するファイバスタブと、該ファイバスタブの先端部を挿入して保持するスリーブと、貫通孔を有し該貫通孔に上記ファイバスタブの後端部を挿入固定するホルダと、少なくとも偏光子とファラデー回転子とを一体化するとともに上記偏光子が上記ファイバスタブの後端面に接合してなる光アイソレータ素子とからなる光アイソレータ付きレセプタクルにおいて、上記ホルダを磁石で構成したため、光レセプタクルに磁石を取り付ける必要が無くなり、磁石の長さ分だけ小型化ができるとともに、磁石取付け作業を省略できるため安価に製造することが可能となる。
【００４４】
また、上記光アイソレータを上記ホルダから突出させたため、簡単な作業で光アイソレータ付きレセプタクルを製造することができるので、コストダウンすることが可能となり、安価な光アイソレータ付きレセプタクル及び、光アイソレータ付き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。
【００４５】
さらに、上記光アイソレータ素子のファラデー回転子は、温度変化によるファラデー回転角の変動が小さく、広帯域の波長であってもファラデー回転角の変動が小さいＴｂ−Ｂｉガーネット又はＨｏ−Ｂｉガーネットを用いるため、小型化を実現しつつ、温度特性や波長特性に優れた光アイソレータ付きレセプタクルを供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光アイソレータ付きレセプタクルの一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の光アイソレータ付きレセプタクルの他の形状を示す断面図である。
【図３】本発明の光モジュールの一実施形態を示す断面図である。
【図４】従来の光アイソレータ付きレセプタクルを示す断面図である。
【符号の説明】
１：光アイソレータ付きレセプタクル
２：フェルール
３：光ファイバ
４：ファイバスタブ
４ａ：ファイバスタブの先端面
４ｂ：ファイバスタブの後端面
５：ホルダ
６：スリーブ
７：偏光子
８：偏光子
９：ファラデー回転子
１０：プラグフェルール
１１：光アイソレータ素子
１２：スリーブケース
１３：光素子
１４：レンズ
１５：ケース
１６：ファイバスタブ
１７：光アイソレータ付きレセプタクル
１８：フェルール
１９：ファイバスタブ
１９ａ：ファイバスタブの先端面
１９ｂ：ファイバスタブの後端面
２０：ホルダ
２１：スリーブ
２２：スリーブケース
２３：プラグフェルール
２４：光アイソレータ素子
２５：磁石
【図１】
2004325606.tif 000005
【図２】
2004325606.tif 000006
【図３】
2004325606.tif 000007
【図４】
2004325606.tif 000008