(57)【要約】  【課題】光レセプタクルにおいて、ウイグル特性を向上させ、かつスリーブの割れを防ぎ信頼性向上を実現する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を固定してなるファイバスタブ１の後端部をホルダ５に圧入固定するとともにファイバスタブ１の先端面に接続されるプラグフェルール１０を保持するためのスリーブ４を上記ファイバスタブ１の先端部に保持し、上記スリーブ６の外周をスリーブケース６で保持するとともにスリーブケース６外周の後端側をホルダ５で保持してなる光レセプタクル７であって、上記スリーブケース６外周の後端側とホルダとの間にクリアランスＡを有する。【選択図】図１
2005099493.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の後端部をホルダに圧入固定するとともに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するためのスリーブを上記ファイバスタブの先端部に保持し、上記スリーブの外周をスリーブケースで保持するとともにスリーブケース外周の後端側をホルダで保持してなる光レセプタクルであって、上記スリーブケース外周の後端側とホルダとの間にクリアランスを有することを特徴とする光レセプタクル。
【請求項２】
上記スリーブケース外周の後端側に上記ホルダの外周側の先端面と接合するツバ部を有することを特徴とする請求項1に記載の光レセプタクル。
【請求項３】
請求項1又は２に記載の光レセプタクルの組立方法であって、上記スリーブケースに予めプラグフェルールと同等の外径を有する調整ピンを挿入するとともに、上記スリーブに調整ピンを挿入した後、上記スリーブにファイバスタブの先端部を挿入して位置決めして固定することを特徴とする光レセプタクルの組立方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載の光レセプタクルにプラグフェルールを接続してなることを特徴とする光コネクタ。
【請求項５】
請求項４に記載の光コネクタの後端側に、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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信用モジュール等に使用される光レセプタクルおよび光コネクタと、その製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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（特許文献１参照）。
【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４に示すような光レセプタクル１４の一端に光素子２２を備えるとともに、他端に光コネクタ（ＳＣコネクタ等）のプラグフェルール１５を接続するものである。
【０００４】
上記光レセプタクル１４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１７と、該フェルール１７の貫通孔に石英ガラス等からなる光ファイバ１８を挿入固定して得られたファイバスタブ１６の後端部をホルダ２０に圧入により固定し、先端部をスリーブ１９の内孔に挿入するとともに、それらをスリーブケース２１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】
また、上記スリーブケース２１はその後端側をホルダ２０に圧入して固定しており、そのため、スリーブケース２１のうちプラグフェルール１５をスリーブ１９へ導く挿入部１９ａの内径Ｄ２は、スリーブ１９内径Ｄ１よりも大きく設定されており、スリーブ１９内径Ｄ１に干渉しないように圧入または接着固定されている。
【０００６】
このときフェルール１７の外径は、ＳＣコネクタを接続するタイプのものがφ２．５ｍｍ程度、ＬＣコネクタを接続する小型タイプのものがφ１．２５ｍｍ程度で、外径公差は±１μｍ以下で、その貫通孔に備えられた光ファイバ１８の外径は１２５μｍ程度で、外径公差は±１μｍ程度とＪＩＳ規格やＩＥＣ規格等で規定されているが、従来から、光ファイバ１８の中心に形成された光信号を伝搬する直径１０μｍ程度のコア（不図示）同士を損失の少ない接続とするため、スリーブ１９、フェルール１７等は高精度に加工されており、スリーブ１９によってファイバスタブ１６及びプラグフェルール１５を安定且つ高精度に保持する構造となっている。
【０００７】
さらに、上記ファイバスタブ１６における光ファイバ１８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、反対側の端面は、ＬＤ等の光素子２２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、光ファイバ１８を挿通するフェルール１７とともに４〜１０°程度の傾斜面に鏡面研磨されている。
【特許文献１】特開２００１−６６４６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら近年、光軸と垂直方向にプラグフェルールにかかる荷重に対する光通信用モジュールの出力安定性（ウイグル特性）が重要視されてきており、図４に示す従来構造であるとその荷重がスリーブ１９に直接かかる構造となっている。
【０００９】
これは、従来の図４に示すような光レセプタクル１４は、スリーブケース２１の後端側の外周をホルダ２０で覆うように圧入固定や接着固定しているため、これらの内・外径同芯の加工精度のため、スリーブケース２１の内径Ｄ２とスリーブ１９の内径Ｄ１の干渉を防ぐためにＤ２をＤ１よりかなり大きく設定しなければならなかった。
【００１０】
そのため、プラグフェルール１５に光軸と垂直方向にかかる荷重による力がスリーブ１９に直接かかり、上記のスリーブケース２１の内径Ｄ２に接するまでスリーブ１９は容易に変形する。このことにより、光ファイバ１８とプラグフェルール１５に固定された光ファイバのＰＣ接合が、容易に外れやすく、接合部の反射あるいは接続損失が悪化するという問題があった。その荷重によりスリーブが割れるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記に鑑みて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固定してなるファイバスタブの後端部をホルダに圧入固定するとともに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するためのスリーブを上記ファイバスタブの先端部に保持し、上記スリーブの外周をスリーブケースで保持するとともにスリーブケース外周の後端側をホルダで保持してなる光レセプタクルであって、上記スリーブケース外周の後端側とホルダとの間にクリアランスを有することを特徴とする光レセプタクルであり、スリーブケースの内径とスリーブの内径の差を小さくし、かつスリーブケースの内径が、スリーブの内径に干渉しないように調整後、接着材・半田または溶接により固定されていることを特徴とする光レセプタクルである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の光レセプタクルによれば、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するためのスリーブに、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において、プラグフェルール導入のためのスリーブケース内径位置をスリーブ内径に干渉しないように光軸と垂直方向に移動調整後、固定できるため、図４のＤ２とＤ１の差が５０um以下のものであってもそれぞれの内径が互いに干渉しないため、ウイグル特性を大幅に改善することができる。
【００１３】
また同時にスリーブの変形量を抑えることができ、スリーブの割れを防ぎ、信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。
【００１５】
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の貫通孔に光ファイバ３を固定してなるファイバスタブ１の後端部をホルダ５に圧入固定するとともにファイバスタブ１の先端面に接続されるプラグフェルール１０を保持するためのスリーブ４を上記ファイバスタブ１の先端部に保持し、上記スリーブ４の外周をスリーブケース６で保持するとともにスリーブケース６外周の後端側をホルダ５で保持してなるものである。
【００１６】
ここで、本発明の光レセプタクル７は、スリーブケース６外周の後端側とホルダ５との間にクリアランスＡを有することを特徴とするものである。
【００１７】
このクリアランスＡによって、光ファイバ３の光軸と垂直方向にスリーブケース６とホルダ５を移動させ、位置調整できる構造とすることができる。そのため、ファイバスタブ１に挿入固定したスリーブ４とスリーブケース６の内径中心が合致しなくてもスリーブケース６の位置をクリアランスＡの範囲で移動させて調整することで両者の内径中心を一致させることができ、この光レセプタクル７を用いて光コネクタ、光モジュールを作製した際に光ファイバ同士を高精度に接続することができる。
【００１８】
また、この位置調整は、例えばプラグフェルール１０側からカメラでスリーブ４の内径とスリーブケース６の内径を観察しながらそれらの内径同士が干渉しないように調整を行い、その後、接着固定、または半田、溶接固定を行うことができる。
【００１９】
また、このようにクリアランスＡを有する光レセプタクル７の組立方法として、図２に示すように、上記スリーブケース６に予めプラグフェルール１０と同等または大きい外径を有する調整ピン８を挿入するとともに、上記スリーブ４に調整ピン８を挿入し、その状態でスリーブ４にファイバスタブ１の先端部を挿入して位置決めして固定することが好ましい。
【００２０】
この方法により、スリーブケース６の内径とスリーブ４の内径の寸法に干渉することなく容易に固定することができる。
【００２１】
これは、図１に示すようにスリーブケース６の先端部に、プラグフェルール１０をスリーブ４へ導くための挿入部６ａの内径Ｄ２と、スリーブ４の内径Ｄ１の差を５０μｍ以下の小さな値として高精度な位置調整が可能となる。したがって、プラグフェルール１０に光軸と垂直方向にかかる荷重による力がスリーブ４にかかった場合でも、プラグフェルール１０の外径とスリーブケース６の内径Ｄ２の差が小さいため、プラグフェルール１０がスリーブケース６の挿入部６ａに接触し、スリーブ４に挿入されていてもスリーブ４の変形は非常に小さなものとなり、光ファイバ３とプラグフェルール１０の光ファイバ同士のＰＣ接合を保持し、接合面での反射、また接続損失の変動を抑制することができる。また、荷重によってスリーブ４が変形し、割れが生じることを有効に防止することができる。
【００２２】
また、調整ピン８はスリーブ４への挿入性と加工精度の面でセラミックからなることが好ましい。その外径寸法については、スリーブ４への挿入性も考慮し、ＳＣコネクタを接続するタイプのものには、φ２．５００〜２．５１０mm程度、ＭＵまたはＬＣコネクタを接続するタイプのものには、φ１．２５０〜１．２６０mm程度のものが好ましい。
【００２３】
このような光レセプタクル７に用いられるスリーブケース６の形状として、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、スリーブケース６の外周の後端側にホルダ５の外周側の先端面と接合するツバ部２５を形成することが好ましい。
【００２４】
このツバ部２５は、例えば図３（ａ）、（ｂ）に示すように、スリーブケース６の後端面から所定距離の位置にその外周上に突出するツバ部２５を形成し、スリーブケース６のツバ部２５の後端側の外周とホルダ５との間にクリアランスＡを設けたたものや、図３（ｃ）に示すようにスリーブケース６の後端面をその外周上に突出するツバ部２５を設けたものによって、スリーブケース６の後端面とホルダ５の内周側の先端面との間にクリアランスＡを設けたもにによって、スリーブ４とスリーブケース６との同心度を調整できるとともに、スリーブケース６とホルダ５との接合面積を十分に保持し、安定した接合を行うことができる。
【００２５】
なお、ツバ部２５の最外径は、ホルダ５の外径と同等程度としておくことで、スリーブケース６をクリアランスＡの範囲で調整しても十分に接合することができる。
【００２６】
また、ツバ部２５を有する場合には、ホルダ５との接合面が容易に確認できかつ面接触となっているため、レーザー溶接または半田付けに適している。レーザー溶接の場合、スリーブケース６の材質についてはＳＵＳ３０４などの材質が好ましく、半田付けの場合には、スリーブケース６、ホルダ５上にニッケルメッキ、金メッキ等が施されていることが好ましい。
【００２７】
ここで、上記ファイバスタブ１を構成するフェルール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。
【００２８】
上記フェルール２の加工方法としては、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、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所定の形状を形成しておき、その後焼成を行ってもよい。
【００２９】
ファイバスタブ３の先端部の端面８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９はＬＤ等の光素子から出射された光が光ファイバ３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。
【００３０】
さらにスリーブ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。その加工方法としては、たとえばジルコニアなどのセラミックス材料により、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スリーブ４となる円筒状もしくは円柱状の成形体を得、その後、該成形体を１３００〜１５００℃で焼成し、所定の寸法に切削加工または研磨加工を施こす。なお、成形体に切削加工等によって予め所定の形状を形成しておき、その後焼成を行ってもよい。
【００３１】
また、スリーブ４の内径の表面荒さは挿入性を考慮して、算術平均粗さ（Ｒａ）０．２μｍ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以上の挿入力になるよう設計することが望ましい。
【００３２】
さらに、ホルダ５は、光モジュールとしてケース２４（図４参照）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。
【００３３】
さらにまた、スリーブケース６は、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。本発明では挿入ピンを通して固定するため、Ｄ２の大きさを高精度に加工制御できるセラミックなどが好ましい。またスリーブケース６をホルダ５へ溶接固定する場合は、ＳＵＳ３０４などのステンレス材料が好ましく、半田固定の場合は、ホルダと同材質の金属が好ましい。
【００３４】
このような光レセプタクル７は、光コネクタとして好適に用いることができる。
【００３５】
光コネクタは、プラグフェルール１０をファイバスタブ１に当接するようにスリーブケース６の挿入部６ａよりスリーブ４へ挿入することで得ることができ、上述のようにスリーブケース６、スリーブ４の内径に関わらず、その中心が一致しているため、接続損失の小さい光コネクタを得ることができ、プラグフェルール１０の外径Ｄ３とスリーブケー
ス６の挿入６ａの内径Ｄ２の寸法差が５０μｍ以下と非常に小さくすることができる。これにより、プラグフェルール１０に光軸と垂直方向に荷重がかかった場合でも、スリーブ４に光軸に垂直な方向の荷重がかかっても位置ズレを生じることはなく、変形をおさえることができ、光ファイバ間の接続を安定させることができる。
【００３６】
また、光レセプタクル７におけるファイバスタブ１の後端側にレンズ、レーザーなどの光素子を備えたレセプタクル型光モジュールにおいても好適に用いることができ、上述と同様にレーザーからの光出力をプラグフェルール１０に光軸と垂直方向に荷重がかかった場合でも安定してファイバ３からプラグフェルール１０へ固定されているファイバへ安定した光出力を伝達することができる。
【実施例】
【００３７】
次いで、本発明の実施例を説明する。
【００３８】
本発明実施例として、図１に示すＬＣ光レセプタクルを作製した。その際、スリーブケース６の挿入部６ａの内径Ｄ２とスリーブ４の内径Ｄ１の差を４０μｍ±１０μｍに設定した。
【００３９】
ファイバスタブ１に用いたフェルール２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を得た。
【００４０】
こうして得られたフェルール２の貫通孔に光ファイバ３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１とした。
【００４１】
そのファイバスタブ１の後端側を金属製のホルダ５へ圧入固定し、そのあとスリーブ４を挿入した。次いで、フランジを有したスリーブケース６を図２のように、ＬＣコネクタのプラグフェルール外径１．２４９±０．０００７ｍｍより大きい外径寸法を有したピン８を挿入した状態でホルダ５へ挿入し、スリーブケース６とホルダ５を接着固定した。
【００４２】
また比較例として、スリーブケース６とホルダ５を圧入固定したレセプタクルを作製した。この場合各部品の同芯度の加工精度のため、スリーブケース６の内径Ｄ２とスリーブ４の内径Ｄ１の差を２００ｕｍとした。
【００４３】
そして、上記により完成した光レセプタクル試料の先端側から光コネクタのプラグフェルールを挿入し、そのプラグフェルール１０に光軸と垂直方向に荷重をかけ、接続損失、反射減衰量の測定を行った。
【００４４】
接続損失の測定結果を表１に示す。なお、表１中、値を▲で示したグラフは本発明実施例の接続損失を、値を■で示したグラフは比較例を示す。
【表１】
2005099493.tif 000003
【００４５】
表１より、本発明実施例の光レセプタクルでは、荷重６００ｇｆまでＰＣ接合が保たれ、挿入損失を０．５ｄＢ以下を保持している。また、反射減衰量については４０ｄＢ以上を保持していることを確認した。
【００４６】
一方、比較例では、荷重が３００ｇｆを越えたあたりから接続損失が急激に増加している。また、荷重３００ｇｆでＰＣ接合が外れ、反射減衰量が急激に低下することを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【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】本発明の光レセプタクルの組立方法を説明するための断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は本発明の光レセプタクルの他の実施形態を示す断面図である。
【図４】従来の光レセプタクルを用いた光モジュールを示す断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
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：ホルダ
６：スリーブケース
６ａ：挿入部
７：光レセプタクル
８：調整ピン
１０：プラグフェルール
１４：光レセプタクル
１５：プラグフェルール
１６：ファイバスタブ
１７：フェルール
１８：光ファイバ
１９：スリーブ
１９ａ：スリーブケース挿入部
２０：ホルダ
２１：スリーブケース
２２：光素子
２３：レンズ
２４：ケース
２５：ツバ部
Ｄ１：スリーブ内径
Ｄ２：スリーブケース挿入部内径
Ｄ３：プラグフェルール外径
Ａ：ホルダとスリーブケース間のクリアランス
【図１】
2005099493.tif 000004
【図２】
2005099493.tif 000005
【図３】
2005099493.tif 000006
【図４】
2005099493.tif 000007