(57)【要約】【課題】光レセプタクルにおいて、部品点数を減らし安価な光レセプタクルを提供する。【解決手段】フェルール２の貫通孔に光ファイバ３を挿入固定したファイバスタブ１の後端部を金具５に固定し、先端部をスリーブ４の内孔に挿入する光レセプタクルにおいて、上記ファイバスタブ１に使用するフェルール２が一方端に小径部６を、他方端に大径部７をそれぞれ有するものとする。【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挿入固定したファイバスタブにおいて、上記フェルールは一方端に小径部を、他方端に大径部をそれぞれ有することを特徴とするファイバスタブ。
【請求項２】
上記小径部の直径をｄ（ｍｍ）、大径部の直径をＤ（ｍｍ）としたとき、
ｄ＋０．３≦Ｄ≦６ｄ
０．５ｍｍ≦ｄ≦４ｍｍ
を満足することを特徴とする請求項１に記載のファイバスタブ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のファイバスタブの小径部にスリーブを取付け、大径部を金具に取付けてなる光レセプタクル。
【請求項４】
請求項３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シング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、ファイバスタブおよびこれを用いた光レセプタクルおよび光モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気信号を光信号に変換するための光モジュールは、半導体レーザー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光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に示すように光レセプタクル１５の一端に光素子１６を備えるとともに、他端に光コネクタを着脱自在に接続するものである。
【０００４】
上記光レセプタクル１５は、ジルコニアからなるフェルール１７と、フェルール１７の内径に光ファイバ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、または接着などで固定し、先端部をスリーブ２１の内径に挿入するとともに、ホルダ２０とスリーブケース２２を圧入、または接着、もしくは溶接等で固定することによって構成されている（特許文献１参照）。
【０００５】
さらに上述の光レセプタクル１５を用いて光モジュールを構成する場合は、光レセプタクル１５のファイバスタブ１９を備えた後端面側に、光素子１６とレンズ２３を備えたケース２４を溶接により接合し、光レセプタクル１５のもう一方の端面側よりスリーブ２１内にプラグフェルール８を挿入し、光ファイバ９の端面と光ファイバ１８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８、１７の外径はφ１〜３ｍｍ程度で、外径公差は±１μｍ以下で、その内径に備えられた光ファイバ９、１８の外径は１２５μｍ程度で、外径公差は±１μｍ程度で中心には光信号が伝搬する直径１０μｍ程度のコアがあり、該光ファイバ９及び１８のコア同士を損失の少ない接続とするため、それぞれの部品は高精度に加工されており、スリーブ２１によってファイバスタブ１９及びプラグフェルール８を安定且つ高精度に保持されている。
【０００７】
さらに、上記ファイバスタブ１９の端面とプラグフェルール８の端面は、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、ファイバスタブ１９の反対側の後端傾斜部は、ＬＤ等の光素子１６から出射された光が光ファイバ１８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、４〜１０°程度の傾斜面に鏡面研磨されている。
【０００８】
また、上記ファイバスタブ１９の該後端傾斜部には、レーザー光源への反射戻り光を防止する為、光アイソレータ２５を貼り付けている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１０−３１９２７４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示すような光レセプタクルの場合、ファイバスタブ１９の後端部をホルダ２０に圧入または接着などで固定したのち、ホルダ２０をファイバスタブ１９ごとスリーブケース２２に圧入、または接着、もしくは溶接等で固定する必要があるため、スリーブケース２２の製作費用分コストが大きくなり、作業時間が多くなるという課題を有していた。
【００１１】
また、ファイバスタブ１９、ホルダ２０、スリーブケース２２はそれぞれ寸法公差を持っているため、これらの部品を組立てることによって公差が累積して光軸がずれて結合効率が悪くなるという課題を有していた。
【００１２】
さらに、光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において、光レセプタクル１５に光コネクタのプラグフェルール８を挿入した際に光コネクタのバネ力によりファイバスタブ１５が光素子側に動いて、結合効率が悪化してしまうという課題を有していた。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記に鑑みて本発明のファイバスタブは、フェルールの貫通孔に光ファイバを挿入固定したファイバスタブにおいて、上記フェルールは一方端に小径部を、他方端に大径部をそれぞれ有することを特徴とするものである。
【００１４】
また本発明のファイバスタブは、上記小径部の直径をｄ（ｍｍ）、大径部の直径をＤ（ｍｍ）としたとき、
ｄ＋０．３≦Ｄ≦６ｄ
０．５ｍｍ≦ｄ≦４ｍｍ
を満足するように形成したことを特徴とするものである。
【００１５】
さらに本発明の光レセプタクルは、上記ファイバスタブの小径部にスリーブを取付け、大径部を金具に取付けてなることを特徴とするものである。
【００１６】
またさらに、本発明の光モジュールは、上記光レセプタクルの後端側に、光素子を収納したケーシングを取り付けてなることを特徴とするものである。
【００１７】
【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。
【００１８】
図１は、本発明の光レセプタクルの一実施形態を示す断面図であり、フェルール２に光ファイバ３を挿入固定してなるファイバスタブ１と、ファイバスタブ１の先端部を挿入固定するスリーブ４およびこれらを収納する金具５からなる。前記ファイバスタブ１は、先端部にスリーブ４の内径とほぼ同じ径を有する小径部６を有し、小径部よりやや大きな径を有する大径部７を後端部に備えており、この大径部７が金具５に圧入または接着されることにより、ファイバスタブ１自身の金具５への保持固定とスリーブ４が後端部方向へ抜けるのを防止するストッパーの役割をなしている。
【００１９】
本発明の光レセプタクルでは、前記ファイバスタブ１自身が金具への保持固定とスリーブ４が後端部方向へ抜けるのを防止するストッパーの役割をなしていることから、従来使用されてきたホルダ等の金具を使用する必要がなくなり、さらにホルダをスリーブケースに圧入、または接着、もしくは溶接等で固定する工程を削減することが可能となり、低コストで光レセプタクルを実現することが出来る。また部品点数が減ったことにより、各部品の公差の累積が小さくなるため、良好な結合効率を得ることが出来る。
【００２０】
また前記ファイバスタブ１は大径部７を設けたことから金具５との接触面積が大きくなるため、従来のファイバスタブ１よりも強固に固定することが可能となり、光レセプタクル１に光コネクタのプラグフェルール８を挿入した際に光コネクタのバネ力によりファイバスタブ１が動くことを防止することが出来る。
【００２１】
前記ファイバスタブ１の小径部６の表面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）０．１〜１．６μｍ、大径部７は算術平均粗さ（Ｒａ）０．１〜６．３μｍ程度とすることが好ましい。小径部６の表面粗さが１．６μｍを超えると面の凹凸によってスリーブ４の内周面でファイバスタブ１を把持する部分が外周面全体にならず凸の部分で把持することになり接続損失が増大してしまう。大径部７の表面粗さは、小径部６の表面粗さよりわずかに大きくすることにより、前記のファイバスタブ１を強固に固定する効果がより一層期待できる。大径部７の表面粗さが６．３μｍを超えると外周面の凹凸により、ファイバスタブ１と光ファイバ３の中心の同心度が悪くなり、結合効率が悪化してまう。なお算術平均粗さＲａを０．１μｍより小さくすることは加工上非常に困難であり、また加工したとしてもコストが大幅に増大するため表面粗さは０．１μｍ以上あることが好ましい。
【００２２】
前記ファイバスタブ１の小径部６の径は、φ０．５〜４ｍｍ程度であり、特に光コネクタで一般的に使用されているφ１〜３ｍｍ程度がより望ましい。大径部７の径は、小径部６の直径をｄ（ｍｍ）、大径部７の直径をＤ（ｍｍ）としたとき、ｄ＋０．３≦Ｄ≦６ｄ、０．５ｍｍ≦ｄ≦４ｍｍとなることが望ましい。
【００２３】
大径部７はスリーブ４を後端部方向へ抜けるのを防止する役割を付与させる必要があるため、最小でもスリーブ４の肉厚と同寸法以上の０．３ｍｍ以上小径部６より大きいことが必要である。光モジュールとしたときに大径部７の径が６ｄ以上ある場合、光モジュールの寸法が大きくなり過ぎてしまうため、大径部７の径は６ｄ以下とすることが好ましい。
【００２４】
また前記ファイバスタブ１の小径部６の長さは、０．４ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましい。ファイバスタブ１の小径部６はスリーブ４に挿入固定されるため、０．４ｍｍより短い場合は固定する長さが不十分で安定してスリーブ４にファイバスタブ１を固定することが出来ない。小径部６の長さが１０ｍｍより長い場合、小径部６は全てスリーブ４に挿入固定されるためスリーブ４の寸法も長くなり、光レセプタクルの寸法が必要以上に大きくなる上、部材の寸法が大きくなることにより材料費、加工費が高くなってしまう。
【００２５】
さらに、前記ファイバスタブ１の大径部７の長さは、０．４ｍｍ〜１０ｍｍで、金具５への挿入性を考慮して小径部６側に０．０２ｍｍ〜１ｍｍ程度の面取りを設けることが好ましい。大径部７の長さが０．４ｍｍより短い場合は、金具５に固定する長さが不十分であり、特に圧入固定しようとする場合には欠けを生じてしまう恐れがある。また１０ｍｍより長い場合は、固定する金具５の寸法も大きくなるため、前述の小径部６の場合と同じように、光レセプタクルの寸法が必要以上に大きくなる上、部材の寸法が大きくなることにより材料費、加工費が高くなってしまう。面取り部が０．０２ｍｍより小さい場合は、金具５への挿入性を良好にする効果がほとんど得られず、１ｍｍより大きい場合は金具５へ固定する長さが不十分になってしまったり、小径部６と干渉してしまう可能性がある。
【００２６】
ここで、本発明の光レセプタクルに用いるファイバスタブ１に使用するフェルール２の加工方法を説明する。
【００２７】
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、該成形体を１３００〜１５００℃で焼成し、小径部６と大径部７が出来るよう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小径部６と大径部７が出来るような形状を形成しておき、その後焼成を行ってもよい。
【００２８】
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。
【００２９】
また、スリーブ４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、ジルコニアなどのセラミックス材料からなることが多い。
【００３０】
さらに金具５は光モジュールとしてケース１３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、スリーブ４の内径の表面荒さ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１の外径とスリーブ４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４の内径寸法はファイバスタブ１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。
【００３２】
次に、図１に示す本発明の光レセプタクルを用いて光モジュールを構成する場合は、図２に示すように光レセプタクルのファイバスタブ１を備えた端面側に、光素子１１とレンズ１２を備えたケース１３を、溶接により接合する。
【００３３】
ここで、上記ファイバスタブ１の該後端傾斜部には、レーザー光源への反射戻り光を防止する為、光アイソレータ１４を貼り付けている。
【００３４】
また、ケース１３は金具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。
【００３５】
なお本発明の光レセプタクルは、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能であり、上述の実施形態では、ファイバスタブ１が小径部６と大径部７の２つの径を有する段付き形状であったが、図３（ａ）、（ｂ）に示す断面図のように、小径部６からテーパ形状や曲面形状で径が大きくなる形状でもよく、また同図（ｃ）に示すように２つ以上の大径部７を設けても上述と同様の効果を奏することができる。
【００３６】
【実施例】
先ず、図１に示す光レセプタクルと、比較例として図４に示す光レセプタクルを作製した。
【００３７】
各ファイバスタブに用いたフェルールは、ジルコニアセラミックスからなり、押し出し成形によって円筒状のセラミックス成形体を得て焼成工程で焼き固め、切削加工を行って図１に示す形状のフェルール試料と図３に示す形状のフェルール試料を得た。
【００３８】
こうして得られたそれぞれのフェルールの貫通孔に光ファイバを挿入固定し、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、ファイバスタブとした。
【００３９】
ついで得られたファイバスタブの先端側をスリーブへ挿入したものを金具へ挿入し、図１の本発明試料の場合はファイバスタブの後端側を金具へ圧入、比較例の試料はファイバスタブの後端側をホルダへ圧入したのちスリーブケースへファイバスタブごと圧入することによって光レセプタクルを作製した。
【００４０】
そして、各光レセプタクル試料の先端側からフェルールを挿入し、フェルール端部に荷重をかけてファイバスタブに負荷がかかるようにし、ファイバスタブの位置ズレをダイヤルゲージによって測定した。
【００４１】
【表１】
2004151126.tif 000003
【００４２】
表１より明らかなように、本発明の光レセプタクルのファイバスタブの位置ズレは０〜０．２μｍ、平均ズレ量は０．０８μｍであったのに対し、従来の光レセプタクルのファイバスタブの位置ズレは１．１〜１６．４μｍ、平均ズレ量は８．３６μｍと大きなズレが生じることがわかる。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明の光レセプタクルは、フェルールの貫通孔に光ファイバを挿入固定したファイバスタブの後端部を金具に固定し、先端部をスリーブの内孔に挿入する光レセプタクルにおいて、上記ファイバスタブに使用するフェルールが先端部が小径部で後端部が大径部となる２種類以上の径を有することから、従来使用されてきたホルダ等の金具を使用する必要がなくなり、さらにホルダをスリーブケースに圧入、または接着、もしくは溶接等で固定する工程を削減することが可能となり、低コストで光レセプタクルを実現することが出来るとともに、部品点数が減ったことにより、各部品の公差の累積が小さくなるため、本発明の光レセプタクルを用いて、結合効率が良好な光モジュールを容易に得ることが出来る。また、大径部を設けたことから金具との接触面積が大きくなるため、従来のファイバスタブよりも強固に固定することが可能となり、光レセプタクルに光コネクタのフェルールを挿入した際に光コネクタのバネ力によりファイバスタブが動くことを防止することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光レセプタクルの一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の光モジュールの一実施形態を示す断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は本発明のファイバスタブの他の実施形態を示す断面図である。
【図４】従来の光モジュールを示す断面図である。
【符号の説明】
１：ファイバスタブ
２：フェルール
３：光ファイバ
４：スリーブ
５：金具
６：小径部
７：大径部
８：プラグフェルール
９：光ファイバ
１０：光レセプタクル
１１：光素子
１２：レンズ
１３：ケース
１４：光アイソレータ
１５：光レセプタクル
１６：光素子
１７：フェルール
１８：光ファイバ
１９：ファイバスタブ
２０：ホルダ
２１：スリーブ
２２：スリーブケース
２３：レンズ
２４：ケース
２５：光アイソレータ
【図１】
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【図２】
2004151126.tif 000005
【図３】
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【図４】
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