(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。また、ファイバスタブ圧入固定時の歩留り向上を実現する。【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に固定し、ファイバスタブ３の先端面に接続されるプラグフェルール１３（ａ）を保持し、且つホルダ７に固定したケース６に収納するスリーブ５で、ファイバスタブ３の先端部を保持する光レセプタクル８において、ファイバスタブ３の先端部の外周面をスリーブ５を介してケース６で把持することにより、ファイバスタブ３がスリーブ５に保持される長さが、プラグフェルール１３（ａ）が保持される長さよりも短くする。【選択図】図１
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【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し、且つ上記ホルダに固定したケースに収納するスリーブで、上記ファイバスタブの先端部を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先端部の外周面を上記スリーブを介して上記ケースで把持していることを特徴とする光レセプタクル。
【請求項２】
上記把持領域に対応するケース外周に上記ホルダを当接させたことを特徴とする請求項１記載の光レセプタクル。
【請求項３】
上記ファイバスタブが上記スリーブに保持される長さは、上記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及び２記載の光レセプタクル。
【請求項４】
上記スリーブにファイバスタブを挿入した長さよりも、上記ケースに把持されたスリーブの長さの方が短いことを特徴とする請求項３記載の光レセプタクル。
【請求項５】
請求項１〜３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】
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３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３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、ファイバスタブ２３の後端部の外周を、溶接に適した金属からなるホルダ２７に圧入すること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】
一方、上記光レセプタクル２８には、図４に示す様にホルダを使用しないタイプもある（特許文献２参照）。上記光レセプタクル２８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を、スリーブ２５に挿入把持した状態で、ケース２６に圧入固定する。
【００１１】
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。
【００１２】
また、ファイバスタブ２３は、図３に示すようなホルダ２７が存在せず、スリーブ２５を介してケース２６に圧入固定されるのみであるため、ホルダ２７に直接圧入により固定される場合よりも高い圧入強度が必要であり、１０ｋｇ以上に設定することが多い。
【００１３】
ところで近年、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、ケース２６の端面からファイバスタブ２３の端面２３ａの長さは短くすることが出来ず、ファイバスタブ２３の全長を短くする必要が生じている。
【００１４】
〔特許文献１〕
特開２００１−６６４６８号公報
〔特許文献２〕
特開平１０−３３２９８８号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３に示したホルダ２７を用いたタイプの光レセプタクル２８では、ファイバスタブ２３を短くすると、ファイバスタブ２３のスリーブ挿入長さ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。
【００１６】
このように、保持状態が不安定であると、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だけでなく、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、光信号の導入導出が不能になる問題があった。
【００１７】
また、図４に示したホルダを用いないタイプの光レセプタクル２８では、ファイバスタブ２３はスリーブ２５を介してケース２６に圧入することにより固定されているため、スリーブ２５のみによってファイバスタブ２３を保持する場合と比較して、スリーブ２５にファイバスタブ２３を保持する強度が高まる。光レセプタクル２８の小型化を目的とした場合、上記のように光レセプタクル２８における光コネクタ３４との嵌合部は規格化されているため、ケース２６の端面からファイバスタブ２３の端面２３ａの長さは短くすることができず、ファイバスタブ２３の長さを短くしなければならず、図４に示した光レセプタクル２８では、スリーブ２５にファイバスタブ２３を保持する強度が高まっているため、ファイバスタブ２３の長さを短くできる。
【００１８】
しかしながら、ファイバスタブ２３がスリーブ２５に保持される強度は、ファイバスタブ２３の外径とスリーブ２５の内径の差及び、スリーブ２５の外径とケース２６の内径の差よって決まり、それぞれの差が大きいほどスリーブ２５にファイバスタブ２３が保持される強度は大きく、差が小さいほどスリーブ２５にファイバスタブ２３が保持される強度は小さくなるため、上記の差が過剰となる様なファイバスタブ２３、スリーブ２５、ケース２６の組み合わせが生じたとき、圧入力が過大となりファイバスタブ２３が破損し、使用が不可能になり歩留り悪化する。また、逆に上記の差が過小となる様なファイバスタブ２３、スリーブ２５、ケース２６の組み合わせが生じたときには、スリーブ２５にファイバスタブ２３が保持される強度が小さくなり、プラグフェルール３３ａをファイバ２３に当接した際、ファイバスタブ２３が移動し、相互の光ファイバが密着せず接続損失が増大し、歩留りが悪化するという問題が生じた。
【００１９】
以上述べた様に、光レセプタクルの小型化と歩留りを両立させることが困難であった。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑みて、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し、且つ上記ホルダに固定したケースに収納するスリーブで、上記ファイバスタブの先端部を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先端部の外周面を上記スリーブを介して上記ケースで把持していることを特徴とするものである。
【００２１】
更に、上記把持領域に対応するケース外周に上記ホルダを当接させたことを特徴とするものである。
【００２２】
また、上記ファイバスタブが上記スリーブに保持される長さは、上記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。
【００２３】
更にまた、上記スリーブにファイバスタブを挿入した長さよりも、上記ケースに把持されたスリーブの長さの方が短いことを特徴とするものである。
【００２４】
その上、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。
【００２５】
【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。
【００２６】
図１（ａ）は、本発明の光レセプタクル８の実施形態を示す中央縦断面図であり、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に固定し、ファイバスタブ３の先端面に接続されるプラグフェルール１３（ａ）を保持し、且つ上記ホルダ７に固定したケース６に収納するスリーブ５で、上記ファイバスタブ３の先端部を保持することによって構成されている。
【００２７】
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。
【００２８】
更に、プラグフェルール１３（ａ）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、スリーブ５の反対側より挿入され、その端面をプラグフェルール１３ａに保持された光ファイバ１３ｂとファイバスタブ３端面３ａの光ファイバ１ｂに接続されるものである。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
またさらに、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。
【００３２】
ここで、ファイバスタブ３の先端部の外周面をスリーブ５を介してケース６で把持していることが重要である。
【００３３】
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。
【００３４】
また、本発明の光レセプタクル８は、上記把持領域に上記ホルダ７を当接させることも重要である。これにより、例えばファイバスタブ３、スリーブ５、ケース６の各径の差が過小となるような組み合わせであっても、ファイバスタブ３の後端部がホルダ７に圧入保持され、且つ、ファイバスタブ３の先端部がスリーブ５、ケース６、ホルダ７で保持できることから、双方で十分な保持強度が得られる。この場合、ケース６の把持領域をホルダ７で把持するのが好ましい。ここで、把持領域とは、図１（ａ）のＬ３に示すスリーブ５のケース６との当接面である。
【００３５】
また、図１（ａ）に示すＬ１よりも上記ケース６のスリーブ把持長さＬ３の方長い場合、スリーブ５のＬ２部分の内径がケースにより締め付けられ、小さくなることにより、プラグフェルール１３ａのスリーブ５に対する挿入性が悪化する恐れがあるため、Ｌ３はＬ１より短くすることが好ましい。
【００３６】
さらに、ファイバスタブ３の外径をスリーブ５を介してケース６で把持することで、光レセプタクル８の小型化を実現することができる。これは、光レセプタクル８を小型化するためには、ファイバスタブ３を短くする必要があり、ファイバスタブ３のスリーブ挿入長さＬ１が短くなるが、スリーブ５によるファイバスタブ３の保持強度を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が密着し、低い接続損失を実現できる。
【００３７】
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。
【００３８】
更には、安定した保持状態であるため、相互の光ファイバ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。
【００３９】
また更に、図１に示すように、本発明の光レセプタクル８は、上記ファイバスタブ３の後端部をホルダ７にスリーブ５を介することなく圧入固定していることが重要である。
【００４０】
即ち、上記ファイバスタブ３の後端部をホルダ７にスリーブ５を介することなく圧入するため、ファイバスタブ３の圧入力は、ファイバスタブ３の外径とホルダ７の内孔の直径との差によってのみ決まり、前記ファイバスタブ３の外径とホルダ７内孔の直径のみを管理することだけで、圧入力が制御可能となるため、上記の差が過剰となることが極めて少なく、上記の差が過剰となることにより、圧入力が過大となりファイバスタブ３が破損し、使用が不可能になるという問題が回避可能である。また、同様の理由で上記の差が過小となることが極めて少なく、上記の差が過小となりファイバスタブ３の保持強度が小さくなり、プラグフェルール３３ａをファイバ２３に当接した際、ファイバスタブ２３が移動して、相互の光ファイバが密着せず接続損失が増大するという問題を防止することが出来る。
【００４１】
図１の実施形態は、光レセプタクルの小型化を目的として、ファイバスタブ３の長さを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、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がスリーブ５に保持される保持強度が十分得られるので、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をスリーブ５に保持する長さＬ２よりも短くすることができる。また、ファイバスタブ３の固定は、先端部と後端部で異ならせ、特に後端部は、ホルダ７によってのみでなされているため、ファイバスタブ３のホルダ７に対する圧入強度の管理が容易であり、圧入力強度の過大及び過小による歩留り悪化を防止できる。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
また、図１の実施形態に示す光レセプタクル８を用いて光モジュールを構成する場合には、図２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為、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。
【００４６】
【実施例】
本発明の実施例を説明する。
【００４７】
図１（ａ）に示す本発明の光レセプタクルを作製した。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、それらをケース６に圧入固定することによって構成されている。
【００４８】
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、ケース６はステンレスで形成している。
【００４９】
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１３（ａ）のスリーブ５に保持される長さＬ２を４ｍｍのものを用意した。
【００５０】
一方、比較例１として、上記と同じ寸法、材質、組み立て方法で、ケース６により、ファイバスタブ３が把持されず、ファイバスタブのスリーブに保持される長さＬ１を２ｍｍ、プラグフェルールのスリーブに保持される長さＬ２を４ｍｍのものを各１０個用意した。
【００５１】
更に、比較例２として、上記と同じ材質、組み立て方法でスタブスリーブに保持される長さＬ１を４ｍｍ、プラグフェルールのスリーブに保持される長さＬ２を４ｍｍとし、全長が２ｍｍ長い図３に示す従来タイプの光レセプタクル２８を１０個用意した。
【００５２】
それぞれにおいて、ファイバスタブ３とプラグフェルールを当接させ、接続損失を測定した。
【００５３】
その結果を表１に示す。
【００５４】
【表１】
2004258164.tif 000003
その結果、比較例１では接続損失の平均が１．０９７ｄＢであったのに対し、本発明の実施例では、平均が０．１８１ｄＢになり、大幅に接続損失を低減できることが確認された。
【００５５】
また、比較例２では平均が０．１８８ｄＢであったのに対し、本発明の実施例では光レセプタクル８の全長が２ｍｍ短いにも関わらず、平均が０．１８１ｄＢであり、接続損失を増加させずに、光レセプタクル８の小型化が出来ることが確認された。
【００５６】
更に上記サンプルの各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。繰り返し接続損失はプラグフェルールのスリーブ５への挿入、離脱を繰り返すことで測定した。
【００５７】
その結果を表２に示す。
【００５８】
【表２】
2004258164.tif 000004
比較例１では光コネクタ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ため、繰り返し再現性は平均が１．０８ｄＢであったのに対し、本発明の実施例では平均が０．０７ｄＢになり、大幅に改善出来ることが確認された。
【００５９】
また、比較例２では平均が０．０８ｄＢであったのに対し、本発明の実施例では光レセプタクル８の全長が２ｍｍ短いにも関わらず、平均が０．０７ｄＢであり、繰り返し再現性を損なうことなく、光レセプタクル８の小型化が出来ることが確認された。
【００６０】
【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、光レセプタクルとこれを用いた光モジュールにおいて、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し、且つ上記ホルダに固定したケースに収納するスリーブで、上記ファイバスタブの先端部を保持しており、ファイバスタブの外周をスリーブを介しケースにより把持していることで、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。
【００６１】
また、ファイバスタブはホルダに直接圧入固定されている為、圧入強度の管理が容易であることから歩留りが向上し、安価な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。
【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中央縦断面図であり、（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中央縦断面図である。
【図２】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中央縦断面図である。
【図３】従来の光レセプタクルを示す中央縦断面図である。
【図４】従来の光レセプタクルの他の例を示す中央縦断面図である。
【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：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】
2004258164.tif 000005
【図２】
2004258164.tif 000006
【図３】
2004258164.tif 000007
【図４】
2004258164.tif 000008