(57)【要約】【課題】ファイバスタブ外径とシェル内径の同芯度劣化に起因するファイバスタブと光コネクタ付ファイバのフェルール間で接続損失や反射特性が劣化するという問題があった。【解決手段】ファイバスタブ１１とスタブホルダ１２有する光モジュール用レセプタクルにおいて、上記ファイバスタブ１１の外周側面１１ａに、該ファイバスタブ１１を固定するスタブホルダ１２の貫通孔１２ａの縁部１２ｂとを当接して係合する段差部１１ｄが形成されていることとした。【選択図】図１
2004325607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファイバスタブとスタブホルダを有する光モジュール用レセプタクルにおいて、上記ファイバスタブの外周側面に、該ファイバスタブを固定するスタブホルダの貫通孔の縁部とを当接して係合する段差部が形成されていることを特徴とする光モジュール用レセプタクル。
【請求項２】
上記スタブホルダの貫通孔の縁部がＣ面形状であることを特徴とする請求項１記載の光モジュール用レセプタクル。
【請求項３】
上記スタブホルダの外側端面にアイソレータ素子および磁石が配置されていることを特徴とする請求項１、２記載の光モジュール用レセプタクル。
【請求項４】
上記アイソレータ素子が上記ファイバスタブに直接固定されていることを特徴とする請求項１〜３記載の光モジュール用レセプタクル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信に使用する送受信光モジュールの光学的接続部であるレセプタクルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信用に使用される光モジュールには、光送信用のＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）モジュール、及び受信用のＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）モジュールがあり、発光素子もしくは受光素子が集光用レンズを介して光ファイバへ光学的に結合する構造であり、さらに光コネクタ付きファイバが着脱可能な形態のモジュールをレセプタクル型と称し、上記光コネクタ付きファイバとのインタフェイス部となるレセプタクル部を有する構造形態である。
【０００３】
図３は従来のレセプタクル２を示す図であって、光ファイバ２６が接着固定されているファイバスタブ２１が金属製のスタブホルダ２２へ圧入保持されており、金属またはセラミック製の弾性スリーブ２３がファイバスタブ２１へ装着された後、シェル２４がスタブホルダ２２へ圧入され、シェル２４の内孔部２４ａを通って挿入される光コネクタ付ファイバ（不図示）のフェルール２５は、弾性スリーブ２３によって精度良くファイバスタブ２１の光ファイバ２６と光学的に結合することができる。（特許文献１参照）
また、上述したレセプタクル２は、図４で示したように発光素子３５を内蔵したＣＡＮ型パッケージ３１へ、スリーブ３２、リング３３を介し、光軸方向および光軸垂直面内にて光学的に最も効率良く結合するよう調芯を行い、所定の光出力が得られた状態にて上記部材を固定保持することにより、光モジュール３の機能である電気―光変換を行うものである。
【０００４】
上記光モジュール３への市場要求は小型、低コスト化であり、特に小型化に関してはＣＡＮ型パッケージ３１に用いられるＴＯステム３１ａの小径化や、光軸寸法を短くするために、ＣＡＮ型パッケージ３１に内蔵される光学素子３５とレセプタクル２の間に使用される光学レンズ３４の短焦点距離化、さらにレセプタクル２の小型化が非常に重要である。
【０００５】
さらに、レセプタクル２の小型化に着目した場合には、シェル２４の内孔部２４ａを通って挿入されるフェルール２５が、ファイバスタブ２１に対して規定の押圧力を負荷することにより、フェルール２５とファイバスタブ２１の接続部で発生する接続損失や反射特性を向上させているため、規定の押圧力を得るためにコネクタの種類によって図３中に示したＬ１寸法は決定される。このため、レセプタクル２の小型化を行うためには、ファイバスタブ２１の短尺化が必要不可欠である。
【０００６】
また、他の光レセプタクルとして図５に示したように、中空筒状でフェルール挿入用の内孔を有し、径方向に弾性変形可能な割スリーブと、該割スリーブの内孔の一端部に挿入した光ファイバ内蔵フェルールとからなる光レセプタクルであって、上記割スリーブの光ファイバ内蔵フェルールを挿入した一端部外周に光ファイバ内蔵フェルールの軸方向の位置ずれを防止するストッパを備えた把持リングを嵌合したことものもある。（特許文献２参照）
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−３３２９８８号公報
【特許文献２】特開２００３−４３３１３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の特許文献１のレセプタクル２では、短尺化したファイバスタブ２１を用いる場合、ファイバスタブ２１をファイバスタブホルダ２２へ圧入する構造であるため、圧入長さＬ２が短くなってくることから、ファイバスタブ２１が斜めに圧入されやすく、よってファイバスタブ２１とシェル２４内孔部の同芯度が劣化するため、ファイバスタブ２１と光コネクタ付ファイバのフェルール２５間で接続損失や反射特性が劣化するという問題点があった。
【０００９】
更に、圧入長さＬ２が短くなると、圧入後のファイバスタブ２１保持強度が低下するため、ファイバスタブ２１がフェルール２５より押圧力を受けた場合、フェルール２５からファイバスタブ２１へ向かう押圧方向Ｆへファイバスタブ２１の位置が変動し、よって光学素子３５とファイバスタブ２１の距離が変動してしまうため、光学素子３５とレセプタクル２の光学的結合効率が変動してしまうという問題点があった。
【００１０】
また、従来の特許文献２のレセプタクル４では、設計上ストッパ５の肉厚を薄くしなければならない場合、押圧方向Ｆの負荷に耐え切れず変形してしまい、やはり光学素子３５とファイバスタブ２１の距離が変動する可能性があった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこで上記問題を解決するために、本発明の光モジュール用レセプタクルは、ファイバスタブとスタブホルダを有する光モジュール用レセプタクルにおいて
上記ファイバスタブの外周側面に、該ファイバスタブを固定するスタブホルダの貫通孔の縁部とを当接して係合する段差部が形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、上記スタブホルダの貫通孔の縁部がＣ面形状であることを特徴とするものである。
【００１３】
さらに、本発明の光モジュール用レセプタクルは、上記スタブホルダの外側端面にアイソレータ素子および磁石が配置されていることを特徴とするものである。
【００１４】
さらに、本発明の光モジュール用レセプタクルは、上記アイソレータ素子が上記ファイバスタブに直接固定されていることを特徴とするものである。
【００１５】
以上説明した本発明の光モジュール用レセプタクルによれば、ファイバスタブへ段差部を形成し、ファイバスタブの圧入部と段差部の直角度を管理することによって、ファイバスタブの斜め圧入を防止することが可能になることから、ファイバスタブの外径とシェルの内径の同芯度劣化に起因するファイバスタブと光コネクタ付ファイバのフェルール間で接続損失や反射特性が劣化するという問題を改善することが可能となった。
【００１６】
さらに、ファイバスタブの段差部とスタブホルダが完全に当接するまで圧入する構造とすることによって、ファイバスタブは圧入によるスタブホルダの保持力に加え、構造的に止まり部分を有する構造になることから、光コネクタ付ファイバのフェルールからの押圧力によって押圧方向へファイバスタブの位置が変動し、光学素子とファイバスタブの距離が変動してしまうことに起因する光学素子とレセプタクルの光学的結合効率変動という問題を改善することが可能となった。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態につき、図面を用いて説明する。図１（ａ）は本発明の光モジュール用レセプタクルの一実施形態を示す側面断面図であって、レセプタクル１は、ファイバスタブ１１をスタブホルダ１２の端面１２ｄに対し垂直にスタブホルダ１２の貫通孔１２ａへ圧入して貫通孔１２ａの縁部１２ｂにファイバスタブ１１の段差部１１ｄを当接して係合させた後、弾性スリーブ１３をファイバスタブ１１へ装着し、シェル１４をスタブホルダ１２の孔部１２ｃへ圧入して成る。
【００１８】
次に、レセプタクル１の内部寸法、Ｌ１〜Ｌ４の関係について説明する。Ｌ１はシェル１４の端面１４ｂからファイバスタブ１１のシェル側端面１１ｅまでの距離を示し、シェル１４の内孔部１４ａを通って挿入される光コネクタ付ファイバ（不図示）のフェルール２５が、ファイバスタブ１１に対して規定の押圧力を負荷することにより、フェルール２５とファイバスタブ１１の接続部で発生する接続損失や反射特性を向上させているため、規定の押圧力を得るためにコネクタの種類によって図１（ａ）中に示したＬ１寸法は決定される。Ｌ２はファイバスタブ１１がスタブホルダ１２の貫通孔１２ａへ圧入される際の圧入長さであり、Ｌ３、Ｌ４はそれぞれ弾性スリーブ１３が勘合するファイバスタブ１１部分の長さおよび光コネクタ付ファイバのフェルール２５の部分の長さである。ファイバスタブ１１と光コネクタ付ファイバのフェルール２５が安定して接続状態を保持するための条件として、上記寸法の比率は１：１が最も好ましく、またＬ３、Ｌ４の長さが極端に短い場合、例えばフェルール２５を勘合時に該フェルール２５へ横荷重が負荷されると、ファイバスタブ１１とフェルール２５間で接続損失が変動し易くなる。
【００１９】
よって、レセプタクルを小型化するためにファイバスタブ１１を短尺化した場合、最低限必要なＬ３の寸法によってＬ２が制限されることから、先に説明したファイバスタブ１１の圧入長さＬ２が短くなり、ファイバスタブ１１の外径とシェル１４の内孔部１４ａの同芯度が劣化するという問題や、ファイバスタブ１１がフェルール２５より押圧力を受けた場合、フェルール２５からファイバスタブ２１へ向かう押圧方向Ｆへファイバスタブ１１の位置が変動し、そのため光学素子３５とファイバスタブ１１の距離が変動し、結果的に光学素子３５とレセプタクル２の光学的結合効率が変動してしまうという問題が発生し易くなる。
【００２０】
図１（ｂ）はファイバスタブ１１を詳細に示す側面断面図であって、光ファイバ１７が接着固定されたファイバスタブ１１のシェル側端面１１ｅは、フェルール２５と接続するためＲ２０ｍｍ程度の曲率半径を有するＰＣ研磨処理が施され、一方、光学素子側端面１１ｆは反射防止のため４〜８°程度の斜め研磨処理が施される。また、ファイバスタブ１１の外周側面１１ａには段差部１１ｄが形成されており、圧入部１１ｂと弾性スリーブ１３が保持する保持部１１ｃとに分けられ、ファイバスタブ１１がスタブホルダ１２へ圧入される際に、上記段差部１１ｄがスタブホルダ１２の貫通孔１２ａの縁部１２ｂへ完全に当接されるものである。
【００２１】
このことから、ファイバスタブ１１の圧入部１１ｂと段差部１１ｄの直角度を管理することによって、ファイバスタブ１１の斜め圧入を防止することが可能になることから、一番目の課題であるファイバスタブ１１外径とシェル１４内径の同芯度劣化に起因するファイバスタブ１１とフェルール２５間で接続損失や反射特性が劣化するという問題を改善することが可能になる。
【００２２】
さらに、ファイバスタブ１１の段差部１１ｄとスタブホルダ１２の縁部１２ｂが完全に当接するまで圧入できる構造であることから、ファイバスタブ１１は圧入によるスタブホルダ１２の保持力に加え、構造的に止まり部分を有する構造となり、レセプタクル１の小型化によって発生する二番目の課題、即ちフェルール２５からの押圧力によって、フェルール２５からファイバスタブ２１へ向かう押圧方向Ｆへファイバスタブ１１の位置が変動し、光学素子３５とファイバスタブ１１の距離が変動してしまうことに起因する光学素子３５とレセプタクルの光学的結合効率変動という問題を改善することが可能になる。
【００２３】
尚、ファイバスタブ１１の段差部１１ｄによって分割される圧入部１１ｂと保持部１１ｃの外径寸法を比較すると、圧入部１１ｂが小径側、保持部１１ｃが大径側となり、その差分がスタブホルダ１２の縁部１２ｂで当接する段差部１１ｄの幅ｘであって、貫通孔１２ａに干渉しない範囲で少なくとも０．１ｍｍ以上、好ましくは０．２〜０．９ｍｍ、より好ましくは０．４０〜０．４５ｍｍ程度が好適である。
【００２４】
またその段差部１１ｄにおける直角度αの公差は、＋／−１度であることが好ましい。
【００２５】
ここで段差部１１ｄの加工方法は、予め段差部１１ｄを形成可能な金型により成形してもよいが、センタレス加工などによる後加工でもよい。
【００２６】
本発明のレセプタクル１に使用される好適な材料として、ファイバスタブ１１にはジルコニアセラミックや結晶化ガラスなど、スタブホルダ１２には光モジュール３の実装工程を考慮しＹＡＧ溶接性が良好なＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌなど、弾性スリーブ１３にはジルコニアセラミックやリン青銅など、シェル１４にはスタブホルダ１２への圧入性を考慮しＳＵＳ３０３やリン青銅へＮｉメッキ処理するなどが代表的に列挙される。しかしながら、これは特に材料を限定するものではなく、量産性やコストを考慮しながら自由に材料選択が可能である。
【００２７】
図１（ｃ）は貫通孔１２ａの縁部１２ｂのその他の形状を示す図であって、ファイバスタブ１１の挿入性を向上するため、Ｃ面１８を有している。これにより、ファイバスタブ１１をスタブホルダ１２へ圧入する際に、精度良くスムーズに圧入できるという効果がある。
【００２８】
ここで、Ｃ面１８はファイバスタブ１１がスタブホルダ１２と係合可能な範囲であればよいが、直角部１１ｇがＲ形状であったりすると貫通孔１２ａの縁部１２ｂと干渉してしまい、ファイバスタブ１１がスタブホルダ１２に対して傾いてしまい直角度が悪くなる。そのためＣ面１８は、段差部１１ｄの幅ｘより大きくすることが好ましい。
【００２９】
図２は本発明の光モジュール用レセプタクル１の他の実施形態を示す側面断面図であって、光学結合位置であるファイバスタブ１１の光学素子側端面１１ｆへ、光学素子側への反射戻り光を防止することが可能なアイソレータ素子１９１と、該アイソレータ素子１９１へ磁界印可を行う磁石１９２を配置して成る。
【００３０】
上記アイソレータ素子１９１は、偏光子１９１ａ、ファラデー回転子１９１ｂ、検光子１９１ｃから成り、各々接着剤などで固定されており、光学素子側からファイバスタブ１１への光信号は通過するが、その逆方向からの反射戻り光は遮断する不可逆的なふるまいを示すものである。
【００３１】
また、図示していないが、アイソレータ素子１９１は光軸方向に対して４〜８°程度の傾斜することによってアイソレーションが向上し、さらに偏光子１９１ａと空気層が接する面には反射防止のためＡＲコートが施される。アイソレータ素子１９１はファイバスタブ１１の光学素子側端面１１ｆへ直接接着剤などを用いて固定され、同じく磁石１９２はスタブホルダ１２へ接着固定される。
【００３２】
これにより、アイソレータ素子１９１と磁石１９２がレセプタクル１と一体化するため、光モジュール３が小型、低コスト化できるという効果がある。
【００３３】
【実施例】
次いで、本発明の実施例を具体的に説明する。外径φ０．８ｍｍ、光軸方向長さ０．５ｍｍ、算術平均表面粗さ３．２μｍの圧入部１１ｂと、外径φ１．２５ｍｍ、光軸方向長さ２．０ｍｍの保持部１１ｃを有するジルコニアセラミック製フェルールの内径に、シングルモード光ファイバ１７を接着剤で保持固定した後、シェル側端面１１ｅにはＲ２０ｍｍのＰＣ研磨処理、光学素子側端面１１ｆには８°斜め研磨処理を行って、全長約２．５ｍｍとしたファイバスタブ１１と、切削にてＳＵＳ３０４を加工したスタブホルダ１２を用意した後、ファイバスタブ１１を光学素子側端面１１ｆからスタブホルダ１２の貫通孔１２ａへ圧入し、ファイバスタブ１１の段差部１１ｄとスタブホルダ１２の縁部１２ｂを完全に当接させる。次に、内径φ１．２４５ｍｍ、外径１．６９ｍｍ、長さ４．０ｍｍのジルコニアセラミック製の弾性スリーブ１３をファイバスタブ１１へ装着した後、シェル１４をスタブホルダ１２の孔部１２ｃへ圧入固定し、端面１２ｄと面一とした。
【００３４】
本実施例による光モジュール用レセプタクル１の適用コネクタはＬＣタイプとし、シェル１４の端面１４ｂからファイバスタブ１１のシェル側端面１１ｅまでの距離Ｌ１は４．０５ｍｍ、Ｌ３、Ｌ４はそれぞれ２．０ｍｍ、ファイバスタブ１１の圧入長さＬ２は０．５ｍｍとした。
【００３５】
このようにして作製したレセプタクル１の挿入損失と反射減衰量および結合効率変動について、従来構造レセプタクル２と比較した。
【００３６】
次に各特性の測定方法を説明する。
【００３７】
挿入損失測定は、光コネクタ付ファイバ側から光源（アドバンテストＱ８１２１１）により波長１３１０μｍの光を入射してこれをＰ１（約３００ｍＷ）とし、ファイバスタブ１１の光学素子側端面１１ｆより出射される光をパワーメータ（アドバンテスト製Ｑ８２２１６、Ｑ８２２０３）で測定してこれをＰ２とし、挿入損失＝１０ｘｌｏｇ（Ｐ２／Ｐ１）で求めた。
【００３８】
反射減衰量測定は、光コネクタ付ファイバ側からの反射光（波長１３１０ｎｍ）を反射減衰量測定器（ＪＤＳ製ＲＭ３７５０Ｂ）にて求めた。
【００３９】
結合効率変動測定は、試作したレセプタクル１および２を光モジュール３まで組立て、ＬＤドライバ（ＤＡＴＡ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＬＰ−７０３３ＣＡ）用いてパワーメータ（アドバンテスト製Ｑ８２２１６、Ｑ８２２０３）で測定して初期のファイバ出力をＰ３、光コネクタ付ファイバを５００回着脱した後のファイバ出力をＰ４とした時、結合効率変動＝１０ｘｌｏｇ（Ｐ４／Ｐ３）で求めた（波長１３１０μｍ、約３００ｍＷ）。
【００４０】
その結果を表１に示し、各特性おいて従来構造レセプタクル２に比較し、本発明のレセプタクル１において良好な特性であることが判った。
【００４１】
【表１】
2004325607.tif 000003
【００４２】
【発明の効果】
本発明の光モジュール用レセプタクルによれば、ファイバスタブへ段差部を形成し、ファイバスタブ圧入部と段差部の直角度を管理することによって、ファイバスタブの斜め圧入を防止することが可能になることから、ファイバスタブ外径とシェル内径の同芯度劣化に起因するファイバスタブと光コネクタ付ファイバのフェルール間で接続損失や反射特性が劣化するという問題を改善することが可能となった。
【００４３】
さらに、ファイバスタブの段差部とスタブホルダが完全に当接するまで圧入する構造とすることによって、ファイバスタブは圧入によるスタブホルダの保持力に加え、構造的に止まり部分を有する構造になることから、光コネクタ付ファイバのフェルールからの押圧力によって押圧方向へファイバスタブの位置が変動し、光学素子とファイバスタブの距離が変動してしまうことに起因する光学素子とレセプタクルの光学的結合効率変動という問題を改善することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の光モジュール用レセプタクルを示す側面断面図であり、（ｂ）は本発明のファイバスタブを示す側面断面図であり、（ｃ）は貫通孔の縁部のその他の形状を示す図であり、（ｄ）は（ｃ）の部分拡大図である。
【図２】本発明のその他実施例を示す側面断面図である。
【図３】従来型の光モジュール用レセプタクルを示す側面断面図である。
【図４】従来型の光モジュール例を示す側面断面図である。
【図５】従来型の他の光モジュール用レセプタクルを示す側面断面図である
【符号の説明】
１：レセプタクル
２：レセプタクル
３：光モジュール
４：レセプタクル
５：ストッパ
１１：ファイバスタブ
１１ａ：外周側面
１１ｂ：圧入部
１１ｃ：保持部
１１ｄ：段差部
１１ｅ：シェル側端面
１１ｆ：光学素子側端面
１１ｇ：直角部
１２：スタブホルダ
１２ａ：貫通孔
１２ｂ：縁部
１２ｃ：孔部
１２ｄ：端面
１３：弾性スリーブ
１４：シェル
１４ａ：内孔部
１４ｂ：端部
１７：光ファイバ
１８：Ｃ面
１９１：アイソレータ素子
１９１ａ：偏光子
１９１ｂ：ファラデー回転子
１９１ｃ：検光子
１９２：磁石
２１：ファイバスタブ
２２：スタブホルダ
２３：弾性スリーブ
２４：シェル
２４ａ：内孔部
２５：フェルール
２６：光ファイバ
３１：ＣＡＮ型パッケージ
３１ａ：ＴＯステム
３２：スリーブ
３３：リング
３４：光学レンズ
３５：発光素子
【図１】
2004325607.tif 000004
【図２】
2004325607.tif 000005
【図３】
2004325607.tif 000006
【図４】
2004325607.tif 000007
【図５】
2004325607.tif 000008