(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】フェルールの貫通孔１ａに光ファイバ２を固定してなるファイバスタブ３において、上記光ファイバ２のコア２ａの径Ｘを、上記ファイバスタブ３の先端側３ａに当接する光コネクタ２３に固定した光ファイバ２２のコア２２ａの径Ｚよりも２．０〜１００μｍ大きくしファイバスタブ３のスリーブ挿入長さＬ１がプラグフェルールのスリーブ挿入長さＬ２よりも短くする。【選択図】図１
2004294906.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において、上記光ファイバのコアの径を、上記ファイバスタブの先端側に当接する光コネクタに固定した光ファイバのコアの径よりも２．０〜１００μｍ大きくしたことを特徴とするファイバスタブ。
【請求項２】
後端側における光ファイバのコアの径を、上記ファイバスタブの先端側に当接する光コネクタに固定した光ファイバのコアの径と等しくしたことを特徴とする請求項１記載のファイバスタブ。
【請求項３】
請求項１乃至２のいずれかに記載のファイバスタブの先端側をスリーブケース内に備えられたスリーブに挿入するとともに、後端側をホルダによって固定したことを特徴とする光レセプタクル。
【請求項４】
請求項３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、ファイバスタブ及び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】
半導体レーザーをケース内に収容し、光信号を導出するものを発光モジュール、フォトダイオードをケース内に収容し、光信号を導入するものを受光モジュールと呼んでいる。
【０００４】
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７の一端に光素子８を備えるとともに、他端に光コネクタ２３を接続するものである（特許文献１参照）。
【０００５】
上記光レセプタクル７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１と、該フェルール１の貫通孔１ａに石英ガラス等からなる光ファイバ２を挿入固定して得られたファイバスタブ３の後端側３ｂをホルダ４に圧入により固定し、先端側３ａをスリーブ５の内孔５ａ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。
【０００６】
さらに上述の光レセプタクル７を用いて光モジュール１２を構成する場合は、溶接部１１にて後端側３ｂを備えたホルダ４と、光素子８とレンズ９を備えたケース１０を溶接して光学的に接合し、光レセプタクル７のもう一方の端面側３ａよりスリーブ５内にプラグフェルール２１を挿入し、光ファイバ２２のコア２２ａと光ファイバ２のコア２ａとを当接させ、光信号のやりとりを行うことができる。
【０００７】
フェルール１、２１の外径公差は±１μｍ以下で、その貫通孔１ａ、２１ａに備えられた光ファイバ２、２２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２及び２２のコア同士を損失の少ない接続とするため、スリーブ５によってファイバスタブ３及びプラグフェルール２１を安定且つ高精度に保持されている。
【０００８】
上記ファイバスタブ３における端面３ａ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、後端側３ｂでは、ＬＤ等の光素子８から出射された光が光ファイバ２の端面２ｂで反射して光素子８に戻る反射光を防止するため、フェルール１とともに４〜１０°程度の傾斜面に鏡面研磨されている。
【０００９】
この光レセプタクル７は、高硬度のセラミック材料からなるフェルール１の外周の一端部を溶接に適した金属からなるホルダ４に圧入により高精度に固定されている。
【００１０】
また、ホルダ４は金属であり、セラミック材料からなるフェルール１よりも熱膨張係数が大きいため、圧入強度は、高温時でのホルダ４によるフェルール１の保持強度を十分に確保する目的で、５０Ｎ以上に設定することが多い。
【００１１】
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７も小型化が求められているが、光レセプタクル７の光コネクタ２３との嵌合部となるスリーブケース６の端面側７ａからファイバスタブの先端側３ａの長さは規格化されているため、短くすることが出来ず、ファイバスタブ３の長さを短くする必要が生じている。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００１−６６４６８号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ファイバスタブ３を短くすると、ファイバスタブ３のスリーブ挿入長さＬ１が短くなり、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ため、保持が不安定となり、プラグフェルール２１と当接する際に相互の光ファイバ２、２２が密着せず接続損失を悪くする問題があった。
【００１４】
また、保持状態が不安定であるため、光コネクタ２３を当接する毎にスリーブ５によるファイバスタブ３の保持状態が異なり、接続損失の再現性を悪くする問題があった。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、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において、上記光ファイバのコアの径を、上記ファイバスタブの先端側に当接する光コネクタに固定した光ファイバのコアの径よりも２．０〜１００μｍ大きくしたことを特徴とする。
【００１６】
また、上記ファイバスタブの後端側における光ファイバのコアの径を、上記ファイバスタブの先端側に当接する光コネクタに固定した光ファイバのコアの径と等しくしたことを特徴とする。
【００１７】
また、光レセプタクルは、上記ファイバスタブの先端側をスリーブケース内に備えられたスリーブに挿入するとともに、後端側をホルダによって固定したことを特徴とする。
【００１８】
また、上記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。
【００１９】
【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。
【００２０】
図１（ａ）（ｂ）は、本発明の光レセプタクル７の一実施形態を示す断面図であり、フェルール１と、該フェルール１の貫通孔１ａに光ファイバ２を挿入し、接着剤で固定して得られたファイバスタブ３の後端部３ｂをホルダ４に圧入により固定し、先端部３ａをスリーブ５の内孔５ａ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。
【００２１】
また、図３に示すように、上記ファイバスタブ３の先端側３ａは、光コネクタ２３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、後端側３ｂではＬＤ等の光素子８から出射された光が光ファイバ２の端面２ｂで反射して光素子８に戻る反射光を防止するため４〜１０°程度の傾斜をつけて鏡面研磨されている。
【００２２】
上記フェルール１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。
【００２３】
主には耐摩耗性を考慮して、フェルール１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４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４と熱膨張係数を合わせ、信頼性を高めるため、ホルダ４と同様、ステンレスを用いられることが多い。
【００２６】
ここで、図１（ｂ）、（ｃ）に示すように本発明の光レセプタクル７は、フェルール１の貫通孔１ａに光ファイバ２を固定してなるファイバスタブ３において、光ファイバ２のコア２ａの径Ｘを、光コネクタ２３に固定されている光ファイバ２２のコア２２ａの径Ｚよりも２．０〜１００μｍ大きくしていることが必要である。
【００２７】
これにより、スリーブ５によるファイバスタブ３の保持状態が不安定であっても、コア２ａの径Ｘが、コア２２ａの径Ｚよりも、大きいため、コア同士の軸ずれが発生しても、光の導入に影響を与えること無く、低い接続損失が得られる。上記光コネクタ２３とは、この光レセプタクル７を用いて光信号をやりとりする際に、スリーブ５に挿入することによって、光ファイバ２２と光ファイバ２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。
【００２８】
上記ファイバスタブ３のファイバ２のコア２ａの径Ｘが、光コネクタ２３のファイバ２２のコア２２ａの径Ｚよりも、大きくすることで、光レセプタクル７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７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の保持強度が小さくなり、コア２ａとコア２２ａとの間に軸ずれが発生しても、安定した接続が可能となり、プラグフェルール２１と当接する際に、光ファイバ２２から光ファイバ２へ光信号が伝送され、低い接続損失を実現できる。
【００２９】
また、コア２ａとコア２２ａとの間の軸ずれの影響が少ない状態であるため、光コネクタ２３を当接する毎にスリーブ５によるファイバスタブ３の保持状態が異なっても、高い接続損失の再現性が得られる。
【００３０】
ここで、基となる光ファイバのコアの径は、屈折率を変化させる添加物のドープ領域の設定で容易に変更できる
上記光ファイバ２のコア２ａの径Ｘを、光ファイバ２２のコア２２ａの径Ｚよりも、大きくする下限値を２μｍとするのは、コア同士の軸ずれが発生しても、光の導出に影響を与えること無く、接続損失を小さくするために、必要な寸法であり、２μｍ未満の場合、接続損失が増大する。
【００３１】
より好ましくは、５〜６０μｍで制御するのが望ましい。
【００３２】
一方、上限値１００μｍを越えると、光ファイバのクラッド２ｄの径Ｅである１２５μｍとほぼ同じ寸法になるため、光ファイバとして機能しなくなり、接続損失が増大する。
【００３３】
上述と同様に接続損失を低下させるための他の実施形態として、図２に示すように、ファイバスタブ３の先端側３ａの光ファイバ２のコア２ａの径Ｘのみを大きくして、後端側３ｂの光ファイバ２のコア２ｃの径Ｙを、光コネクタ２３に固定されている光ファイバ２２のコア２２ａの径Ｚと同じにしても、同様の効果が得られる。
【００３４】
これは、ファイバスタブ３の先端側３ａの光ファイバ２のコア２ａを６００℃程度の高温で加熱することにより、コアを形成するドープ材を拡散させることで製作することができる。
【００３５】
接続損失を低下させる上で重要なのは、光コネクタ２３の光ファイバ２２のコア２２ａが当接する光ファイバ２のコア２ａの径Ｘが、コア２２ａの径Ｚよりも２μｍ〜１００μｍ大きくすることである。これは、当接する相互のコアに軸ずれが生じても、コア２ａの径Ｘが、コア２２ａの径Ｚよりも大きい為、コア２２ａから出た光信号が、コア２ａに入りやすく、低い接続損失を得ることが出来る。図１〜２の何れの実施形態においても、光レセプタクル７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７における光コネクタ２３との嵌合部となるスリーブケース６の端面側６ａからファイバスタブ３の先端側３ａの長さは規格化されているため、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２１がスリーブ５に保持される長さＬ２よりも短くすることができる。
【００３６】
なお、上記ファイバスタブ３がスリーブ５に保持される長さＬ１は、プラグフェルール２１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。
【００３７】
また、プラグフェルール２１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２１の保持強度と同じか、または大きい方が望ましい。
【００３８】
更に、フェルール１の外径１ｂとスリーブ５の内径５ｂ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以下とするのが望ましく、フェルール１の外径１ｂとスリーブ５の内径５ｂの各々の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５ｂはフェルール１を確実に保持するために、１０Ｎ以下の圧入になるよう設計することが望ましい。
【００３９】
接続損失とは、図４に示すように、安定化光源３１に測定用ファイバ３２を取り付け、レセプタクル７のファイバスタブ３の先端側３ａを測定用ファイバ３２に接続し、後端側３ｂをパワーメータ３３に接続し、レセプタクル７を挿入することにより発生する光の減衰量を測定するものである。
【００４０】
【実施例】
本発明の実施例を説明する。
【００４１】
図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す本発明の光レセプタクルを作製した。
図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すようにフェルール１の貫通孔１ａに光ファイバ２を接着剤により固定してなるファイバスタブ３において、光ファイバ２のコア２ａの径Ｘを１２μｍとしたファイバスタブ３をホルダ４に圧入により固定し、先端部３ａをスリーブ５の内孔５ａ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。
【００４２】
フェルール１とスリーブ５はジルコニアで形成し、ホルダ４、スリーブケース６はステンレスで形成している。
【００４３】
フェルール１の外径１ｂと、プラグフェルール２１の外径２１ｂ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がスリーブ５に保持される長さＬ１を２ｍｍ、プラグフェルール２１がスリーブ５に保持される長さＬ２を４ｍｍのものを用意した。
【００４４】
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、光ファイバ２のコア２ａの径Ｘを１０μｍ、コア２２ａと同じ径にしたものを１０個用意した。
【００４５】
更に、比較例２として、比較例１と同じ寸法、材質、組み立て方法でファイバスタブ３がスリーブ５に保持される長さＬ１を４ｍｍ、プラグフェルール１３ａがスリーブ５に保持される長さＬ２を４ｍｍとし、レセプタクル７の全長が比較例１よりも２ｍｍ長いものを１０個用意した。
【００４６】
それぞれにおいて、ファイバスタブ３と光ファイバ２２のコア２２ａの径Ｚが１０μｍのプラグフェルール１３ａを当接させ、接続損失を測定した。
【００４７】
その結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
2004294906.tif 000003
【００４９】
その結果、比較例１では接続損失の平均が１．０８７ｄＢであったのに対し、本発明実施例では、０．１７４ｄＢになり、大幅に接続損失を低減できることが確認された。
【００５０】
また、比較例２では０．１８０ｄＢであったのに対し、本発明の実施例では光レセプタクル７の全長Ｌ３が比較例２よりも２ｍｍ短いにも関わらず、０．１７４ｄＢであり、接続損失を増加させずに、光レセプタクル７の小型化が出来ることが確認された。
【００５１】
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。
【００５２】
繰り返し接続損失はプラグフェルール２２のスリーブ５への挿入、離脱を繰り返すことで測定した。
【００５３】
【表２】
2004294906.tif 000004
【００５４】
その結果、比較例１では光コネクタ２３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１．０１ｄＢであったのに対し、本発明実施例では０．０８ｄＢになり、大幅に改善出来ることが確認された。
【００５５】
更に、上記と同じ寸法、材質、組み立て方法で、コア２ａの径Ｘをコア２２ａの径Ｚよりも大きくし、その差が１μｍ、２μｍ、３μｍ、５μｍ、１０μｍ、３０μｍ、７０μｍ、１００μｍ、１１０μｍとしたものを各１個用意した。
【００５６】
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。
【００５７】
【表３】
2004294906.tif 000005
【００５８】
その結果、差が２〜１００μｍのものにおいて、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。
【００５９】
【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先端側をスリーブに挿入し、上記ファイバスタブの後端側をホルダに固定し、先端側をスリーブの内孔に挿入するとともに、それらをスリーブケースに圧入固定することによって構成されており、ファイバスタブに固定された光ファイバのコアの径を、光コネクタに固定された光ファイバのコアの径よりも２〜１００μｍ大きくしたことで、スリーブによるファイバスタブの保持状態が不安定で、コア同士の軸ずれが生じても、安定な接続を実現し、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。
【００６０】
また、スタブに固定された光ファイバのコアの径を光コネクタに固定された光ファイバのコアの径よりも、２〜１００μｍ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。
【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り、同図（ｃ）は接続部分の拡大断面図である。
【図２】本発明の光レセプタクルの他の実施形態を示す側面断面図である。
【図３】従来の光モジュールを示す断面図である。
【図４】接続損失の測定方法を示す図である。
【符号の説明】
１：フェルール
１ａ：貫通孔
１ｂ：外径
２：光ファイバ
２ａ：コア
２ｂ：ファイバ端面
２ｃ：コア
２ｄ：クラッド
３：ファイバスタブ
３ａ：先端側
３ｂ：後端側
４：ホルダ
５：スリーブ
５ａ：内孔
６：スリーブケース
６ａ：端面側
７：光レセプタクル
８：光素子
９：レンズ
１０：ケース
１１：溶接部
１２：光モジュール
２１：プラグフェルール
２１ａ：貫通孔
２１ｂ：外径
２２：光ファイバ
２２ａ：コア
２３：光コネクタ
３１：安定化光源
３２：測定用ファイバ
３３：パワーメーター
Ｅ：径
Ｘ：径
Ｙ：径
Ｚ：径
Ｌ１：長さ
Ｌ２：長さ
Ｌ３：長さ
【図１】
2004294906.tif 000006
【図２】
2004294906.tif 000007
【図３】
2004294906.tif 000008
【図４】
2004294906.tif 000009