(57)【要約】【課題】精密スリーブを用いた光レセプタクルにおいて、ファイバスタブ３を短くした光レセプタクルは、ファイバスタブ３の位置変動による接続損失変動が発生しないように精密スリーブへ高強度固定される理由から、市場の小型化要求に対応することが難しいという問題点があった。【解決手段】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保持してなるファイバスタブと、該ファイバスタブの先端部を圧入固定する精密スリーブとを有する光レセプタクルにおいて、上記ファイバスタブと精密スリーブの両方の後端面に、互いにほぼ同一面となる傾斜面と平坦面を備える。【選択図】図１
2004294585.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保持してなるファイバスタブと、該ファイバスタブの先端部を圧入固定する精密スリーブとを有する光レセプタクルにおいて、上記ファイバスタブと精密スリーブの両方の後端面に、互いにほぼ同一面となる傾斜面と平坦面を備えたことを特徴とする光レセプタクル。
【請求項２】
上記ファイバスタブに保持した光ファイバの後端面が傾斜面からなる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】
上記精密スリーブの外周にホルダを圧入固定し、該ホルダに備えた係止部に上記ファイバスタブと精密スリーブの平坦面を当接させたことを特徴とする請求項１または２記載の光レセプタクル。
【請求項４】
請求項１記載の光レセプタクルの製造方法であって、上記ファイバスタブと精密スリーブの後端面を同時に研磨して傾斜面を形成する工程を含む光レセプタクルの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜３に記載された光レセプタクルの後端側に光素子を収納したケースを備え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、光通信に使用される、送受信光モジュールの光学的接続部である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】
光通信用に使用される光モジュールは、光送信用のＬＤモジュール、及び受信用のＰＤモジュールがあり、それぞれ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と光学的に結合する構造となっている。そして光コネクタ付きファイバが離着脱可能な形態のモジュールであるレセプタクル型と、上記光コネクタ付きファイバが一体化され離着脱不可能な形態のモジュールであるピグテール型の２種類がある。
【０００３】
図４は、レセプタクル型光モジュールを示す縦断面図である。フェルール１の貫通孔に光ファイバ２を接着剤にて固定してファイバスタブ３を形成し、このファイバスタブ３をホルダ６で圧入または接着で固定し、ファイバスタブ３の周囲にスリーブ４を被せてシェル８をホルダ６に圧入または接着で固定し、光レセプタクルを構成してある。そして、光レセプタクルのファイバスタブ３側の端面に、光素子１１とレンズ１２を収納したケース１３を接合して光モジュールを構成してある。
【０００４】
一方、光コネクタ２０側には光ファイバ２２を内蔵したフェルール２１を備えており、このフェルール２１を上記光モジュールのスリーブ４内に挿入しフェルール２１の端面をファイバスタブ３の端面に当接させることによって、光モジュールへの光信号の導出導入を行うようになっている（特許文献１〜３参照）。
【０００５】
また、精密スリーブ４の内径は、フェルール１及びフェルール２１の外径とほぼ同じ寸法にし、摺り合わせで挿入することで、フェルール１とフェルール２１の外径を保持している。
【０００６】
また、フェルール１、２１は円柱形状であり、中心部に光ファイバ２、２２が接着固定されており、フェルール１、２１の端面は光ファイバと同時に鏡面研磨されている。フェルール１、２１の外径公差は＋／−０．５μｍ以下で、光ファイバの貫通孔の同心度は１μｍ程度の非常に精密な部品である。中心部の光ファイバには光信号が伝播する直径１０μｍ程度のコアがあり、コアとコアを接続し、接続損失の少ない接続状態を実現するため、精密スリーブ４によるファイバスタブ３及び光コネクタ２０の保持状態は、安定且つ高精度に設計されている。
【０００７】
図３は上記の光レセプタクルのみを示す縦断面図である。図３（ａ）はファイバスタブ３を精密スリーブ４に圧入または接着で固定し、精密スリーブ４をホルダ６で圧入または接着で固定してある。
【０００８】
図３（ｂ）はファイバスタブ３を精密スリーブ４に圧入または接着で固定し、精密スリーブ４をホルダ６で圧入または接着で固定した後、シェル８をホルダ６に圧入または接着で固定してある。光コネクタ２０と当接するファイバスタブ端面３ａは当接時の接続損失を減らすために曲率半径５〜３０ｍｍ程度の曲面状になっており、反対側のファイバスタブ端面３ｂは反射光が光素子に戻ることを防止するために４〜１０°程度の傾斜面にしてある。
【０００９】
近年、高密度実装を目的として、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を小型化するために、ファイバスタブ３の全長を短くすることが行われている。
【００１０】
〔特許文献１〕特開２０００−２４９８７２号公報
〔特許文献２〕特開２００２−３５０６９３号公報
〔特許文献３〕特開２００３−４３３１３号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図３に示す従来例では、ファイバスタブ３と精密スリーブ４の後端面が同一面とはなっておらず、ファイバスタブ３後端面の一部が突出していたため、ファイバスタブ３を短くした場合、精密スリーブ４との接触長さが短くなり保持力が小さくなる問題があった。そのため、光コネクタ２０と当接する際に押圧力によりファイバスタブ３が位置変動することにより相互の光ファイバが完全に密着せず接続損失を悪くする問題があった。
【００１２】
また、保持状態が不安定であるため、光コネクタ２０を当接するごとに精密スリーブ４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。
【００１３】
また、製造方法としてファイバスタブ３の両端面３ａ、３ｂを研磨処理した後に精密スリーブ４に圧入固定している為、ファイバスタブの３ａ面に大きなＣ面加工を施す必要がある為、圧入強度が低くなる問題があった。
【００１４】
更には、ファイバスタブ３を精密スリーブ４に圧入固定する場合に、ファイバスタブ斜め面３ｂを押して圧入する為、圧入強度が安定せず、保持強度にバラツキが発生するため、接続損失の安定性に問題があった。
【００１５】
このように、光レセプタクルの小型化要求に対して、ファイバスタブ３の固定長さＬを極力短くする必要があるが、Ｌを短くすることにより、精密スリーブとファイバスタブの保持強度が低下し、接続損失が変動するという問題点があった。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の問題に鑑みて本発明は、フェルールの貫通孔に光ファイバを保持してなるファイバスタブと、該ファイバスタブの先端部を圧入固定する精密スリーブとを有する光レセプタクルにおいて、上記ファイバスタブと精密スリーブの両方の後端面に、互いにほぼ同一面となる傾斜面と平坦面を備えたことを特徴とする。
【００１７】
また、上記ファイバスタブに保持した光ファイバの後端面が傾斜面からなることを特徴とする。
【００１８】
また、上記精密スリーブの外周にホルダを圧入固定し、該ホルダに備えた係止部に上記ファイバスタブと精密スリーブの平坦面を当接させたことを特徴とする。
【００１９】
さらに、本発明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スを備えたことを特徴とする。
【００２０】
【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。
【００２１】
図１（ａ）は本発明のレセプタクルの一実施形態を示す縦断面図であって、フェルール１の貫通孔に光ファイバ２を保持してなるファイバスタブ３と、該ファイバスタブ３の先端部３ａを圧入固定する精密スリーブ４とを有する光レセプタクルにおいて、上記ファイバスタブ３と精密スリーブ４の両方の後端面に、互いにほぼ同一面となる傾斜面３ｂと平坦面３ｄを備えて、光レセプタクルを構成してある。即ち、ファイバスタブ３と精密スリーブ４の両方の後端面にはそれぞれ傾斜面と平坦面を備えており、ファイバスタブ３と精密スリーブ４の平坦面同士、傾斜面同士がほぼ同一面となっている。
【００２２】
ファイバスタブ３と精密スリーブ４の後端面をほぼ同一面とすることで、保持長さＬを最大限にすることができ、保持力を向上できる。さらに、平坦面３ｄを備えることで後述するホルダ７に係止させてさらに保持力向上ができ、傾斜面３ｂを備えて光ファイバ２の端面は傾斜面３内に位置させることで反射防止できる。
【００２３】
なお、ファイバスタブ３の先端は、光コネクタとの接続損失を減らすために曲率半径５〜３０ｍｍ程度の曲面状にし、後端は反射光が光素子に戻ることを防止するために４〜１０°程度の傾斜面に加工し、ファイバスタブ３と精密スリーブ４の圧入強度を向上させるために一体研磨加工してある。さらに、精密スリーブ４の後端部をホルダ５に圧入または接着で固定してある。そして、傾斜面の境界線部の位置ｗは、反射光が光素子部に戻らない光ファイバクラッド部最外周部２ａとフェルール最外周部３ｃの間に位置するようにし、光レセプタクルを構成してある。
【００２４】
なお、傾斜面の境界線部の位置ｗは、傾斜面の加工時間を短くするためにできるだけファイバクラッド部最外周部に近い方が望ましい。
【００２５】
図１（ｂ）は本発明の他の実施形態を示す縦断面図である。ファイバスタブ圧入体５のフラット部３ｄをホルダ７の係止部７ａに接触させ、圧入または接着で固定し、光レセプタクルを構成してある。
【００２６】
なお、ファイバスタブ圧入体５のファイバスタブ３の傾斜面の境界線部の位置ｗは光ファイバクラッド部最外周部２ａとフェルール最外周部３ｃの間に位置し、ファイバスタブのフラット部がホルダ７の金具底部に接触する構造としている。そのため、フェルール２１のファイバスタブ３への押し圧力による位置変動を抑えることが可能となる。
【００２７】
また、ホルダ７の金具底部厚さＴは、光レセプタクルの小型化のためにできるだけ薄いことが要求されるが、金具の加工性と塑性変形等から考慮して、０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍが望ましい。
【００２８】
また、ホルダ７の金具径Ｄは、ファイバ２とレンズ１２との光路をさえぎらない範囲で、アイソレータを装備することを考えてできるだけ大きな径にすることが必要であると同時に、ファイバスタブ３の位置変動を抑える必要があるため、φ０．５ｍｍ〜２．４ｍｍが望ましい。
【００２９】
なお、ファイバスタブ３をスリーブ４に圧入した圧入体５の状態で端面３ｂを研磨し、さらにホルダ７でファイバスタブ３の位置変動を抑える構造としたことで、ファイバスタブ３の全長を極力短くすることが可能となり、光レセプタクルの小型化が可能となる。
【００３０】
さらに、図２（ａ）、（ｂ）は図１（ａ）、（ｂ）のホルダ６、７にシェル８を圧入または接着にて固定した光レセプタクルの別の形態である。
【００３１】
また、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、精密スリーブ４は、一般的に用いられているジルコニア、リン青銅の他アルミナなどが好適である。主には耐磨耗性を考慮して、フェルール１及びスリーブ４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多い。更に、ホルダ６、７、シェル８へ使用される材料としては、光モジュールとしてケースと溶接することが多いため、ＳＵＳ系材料、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。シェル８は耐磨耗性、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６，７と熱膨張係数を合わせ、信頼性を高めるため、ホルダ６，７と同様、ステンレスを用いることが多い。
【００３２】
更に、フェルール１の外径と精密スリーブ４の内径の表面粗さは挿入性を考慮して、Ｒａ０．２μｍ以下が望ましく、フェルール１の外径と精密スリーブの内径公差は低い接続損失を得るため、＋／−０．５μｍ以下が望ましい。
【００３３】
次に本発明の光レセプタクルの製造方法について説明する。
【００３４】
図１に示すように、フェルール１の貫通孔に光ファイバ２を接着剤と同時に挿入し硬化させた後、先端３ａを曲率半径５〜３０ｍｍ程度の曲面状に仕上げ、先端面に圧入に必要な糸面取りを施しファイバスタブを完成させた後、精密スリーブ３に所定寸法にて圧入固定する。その後、一体化されたファイバスタブと精密スリーブの後端面を所定寸法まで同時研削加工した後、４〜１０°程度の傾斜面を同時研磨加工にて仕上げファイバスタブ圧入体５を完成させる。この時傾斜面の境界線部の位置ｗは光ファイバクラッド部最外周部２ａとフェルール最外周部３ｃの間に位置するように仕上げる。その後、ファイバスタブ圧入体５の後端部に糸面取りをほどこし、ホルダ６に圧入または接着にて固定する。また、ホルダ７のように係止部のあるホルダの場合は、ファイバスタブ圧入体５のフラット面３ｄが係止面７ａに当接するように圧入または接着させる。
【００３５】
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４に示すように光レセプタクルのファイバスタブ３側の端面に、光素子１１とレンズ１２を収納したケース１３を接合して光モジュールを構成してある。
【００３６】
このような光モジュールによれば、ファイバスタブ３を短くしてあることにより、光レセプタクルが短く、全体として小型の光モジュールとすることができる。
【００３７】
【実施例】
次いで、本発明の実施例を具体的に説明する。
【００３８】
図１（ａ）に示すようにフェルール１の貫通孔に光ファイバ２を接着固定してフェルールの端面３ａを研磨加工により曲率半径１４ｍｍに仕上げ、０．０５ｍｍのＣ面加工を施した。その後、フェルールの端面３ａ側から精密スリーブ４に圧入しファイバスタブ３を形成してのち、ファイバスタブ３と精密スリーブ４を同時フラット研磨してファイバスタブ３の全長を２．０ｍｍに仕上げ、６°の斜め研磨をファイバクラッドまでほどこし、ホルダ６に圧入固定して光レセプタクルを構成した。
【００３９】
フェルール１と精密スリーブ４はジルコニアで形成し、ホルダ６はステンレスとした。フェルール１の外径は２．５０１２ｍｍ〜２．５０２２ｍｍ、精密スリーブ４の内径は２．５００２ｍｍ〜２．５０１２ｍｍの寸法精度のものを使用した。
【００４０】
一方、比較例として、フェルール１の貫通孔に光ファイバ２を接着固定してフェルールの端面３ａを研磨加工により曲率半径１４ｍｍに仕上げ、０．３ｍｍのＣ面加工を施した。その後別端面をフラット研磨し全長を２．５ｍｍとし、６°の斜め研磨をファイバクラッドまで施しファイバスタブ３を完成させ、ファイバスタブ３を端面３ａの方向から精密スリーブ４の端面とファイバスタブの端面が同一面になるまで圧入し固定し、ホルダ６に圧入固定して光レセプタクルを用意した。フェルール１及び精密スリーブ４は実施例と同じ材質、寸法のものを使用した。
【００４１】
それぞれについて、ファイバスタブ３と光コネクタ２０を当接させた際の接続損失を評価した。
【００４２】
その結果を表１に示すように、比較例では接続損失が平均０．６２ｄＢであったのに対し、本発明実施例では平均０．２１ｄＢになり、大幅に接続損失を低減できることが確認された。また、接続損失の最大値と最小値の差は、比較例では、２．５６ｄＢであったのに対し、本発明実施例では０．１５ｄＢになり接続損失の安定性が確認された。
【００４３】
【表１】
2004294585.tif 000003
【００４４】
更に同一サンプルを用いてファイバスタブ３の抜き強度を測定した。
【００４５】
その結果を表２に示すように、比較例の抜き強度が平均２１．３Ｎに対し、本発明実施例では３０．７Ｎになり、抜き強度が大幅に改善されていることが確認された。
【００４６】
【表２】
2004294585.tif 000004
【００４７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、フェルールの貫通孔に光ファイバを保持してなるファイバスタブと、該ファイバスタブの先端部を圧入固定する精密スリーブとを有する光レセプタクルにおいて、上記ファイバスタブと精密スリーブの両方の後端面に、互いにほぼ同一面となる傾斜面と平坦面を備えたことによってファイバスタブの位置変動を抑えることができ、ファイバスタブの全長を短くしても接続損失の繰り返し再現性の良い小型の光レセプタクルとこれ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）（ｂ）は本発明の光レセプタクルを示す縦断面図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は本発明の光レセプタクルの他の実施形態を示す縦断面図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は従来の光レセプタクルを示す縦断面図である。
【図４】一般的なレセプタクル型光モジュールを示す縦断面図である。
【符号の説明】
１：フェルール
２：光ファイバ
２ａ：光ファイバクラッド部最外周部
３：ファイバスタブ
３ａ：先端面
３ｂ：傾斜面
３ｃ：フェルール最外周部
３ｄ：平坦面
４：精密スリーブ
５：ファイバスタブ圧入体
６：ホルダ
７：ホルダ
７ａ：係止部
８：シェル
１１：光素子
１２：レンズ
１３：ケース
２０：光コネクタ
２１：フェルール
２２：光ファイバ
Ｌ：固定長さ
Ｔ：金具底部厚さ
Ｄ：金具径
【図１】
2004294585.tif 000005
【図２】
2004294585.tif 000006
【図３】
2004294585.tif 000007
【図４】
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