(57)【要約】【課題】機械的強度や耐環境性に優れ、製造が容易な光部品を提供する。【解決手段】光ファイバ１３が接続されたレンズ１２と、これらを収容する筒状の筐体１１とを備え、光ファイバ１３が筐体１１の外部に引き出され、かつ、レンズ１２が筐体１１の内部に固定されてなる一対のファイバコリメータ１０、１０が、内部に光学素子２１が設けられている筒状の光学素子ホルダ２０内に挿入され、対向配置されてなる光部品において、ファイバコリメータ１０および光学素子ホルダ２０を熱収縮チューブ３０で被覆する。熱収縮チューブ３０と筐体１１との間にホットメルト接着剤からなる接着剤層４０を介在させる。【選択図】        図１
2005024928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバが接続されたレンズと、これらを収容する筒状の筐体とを備え、前記光ファイバが筐体外部に引き出され、かつ、前記レンズが筐体内部に固定されてなる一対のファイバコリメータが、内部に光学素子が設けられている筒状の光学素子ホルダ内に挿入され、対向配置されてなる光部品において、
前記ファイバコリメータおよび前記光学素子ホルダが熱収縮チューブで被覆されていることを特徴とする光部品。
【請求項２】
前記熱収縮チューブと前記筐体との間にホットメルト接着剤が介在していることを特徴とする請求項１記載の光部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信分野において、各種モジュールに適用される光部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、光部品に適用される光ファイバは、光ファイバ素線であるが、光ファイバ素線は、光ファイバコードに比べると曲げ強さが非常に弱く、急激に曲げたり、曲げ半径を小さくし過ぎたりすると、光ファイバ素線が破断することがあった。そこで、従来、光部品には、光ファイバ素線の破断を防止するための構造が採用されている。
【０００３】
図６は、従来の光部品の一例を示す模式図である。
この光部品においては、円柱状のレンズ１０１の一方の端面１０１ａに、細管１０２が接着剤を介して接合され、細管１０２の細孔１０２ａ内には、光ファイバ素線１０３の先端の被覆層１０３ｂが除去されることにより露出した裸ファイバ部１０３ａが挿入されて、接着剤などで固定されて光部品本体１０５を形成している。そして、光部品本体１０５が円筒状の金属製の筐体１０７に収容されて接着剤層１０８で固定され、光ファイバ素線１０３が筐体１０７の開口端１０７ａから筐体１０７の外部に導出されている。また、筐体１０７の開口端１０７ａにはストレインリリーフ用の弾性接着剤１１０が塗布され、これにより、光ファイバ素線１０３が、開口端１０７ａに固定されている。この光部品では、弾性接着剤１１０を用いることにより、光ファイバ素線１０３が急激に曲げられるのを防ぎ、光部品の信頼性検証手段であるＴｅｌｃｏｒｄｉａ規格の垂直曲げ試験（２３０ｇｆ、５秒間、２方向）に耐えられるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
図７は、従来の光部品の他の例を示す概略断面図である。
この光部品においては、図６に示した光部品本体１０５と同様の構造の光部品本体１１５が、円筒状の金属製の筐体１１７に収容されて接着剤層１１８で固定され、光ファイバ素線１１３が筐体１１７の開口端部１１７ａから筐体１１７の外部に導出されている。また、筐体１１７の開口端部１１７ａにはストレインリリーフ用のゴム製のブーツ１２０が装着され、これにより、光ファイバ素線１１３が、開口端部１１７ａに固定されている。この光部品では、ブーツ１２０を用いることにより、光ファイバ素線１１３が急激に曲げられるのを防ぎ、光部品の信頼性検証手段であるＴｅｌｃｏｒｄｉａ規格の垂直曲げ試験に耐えられるようになっている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
このような光部品の中でも、ファイバコネクタにおいては、光ファイバ素線の代わりに光ファイバケーブルが使用されている。このファイバコネクタでは、図７に示したようなゴム製のブーツを蛇腹状にすることによって、光ファイバケーブルを筐体の中心軸と垂直方向に保持するストレインリリーフ部分の最小曲げ半径を確保すると共に、ストレインリリーフ部分の屈曲性を向上させる方法が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２５８４５２号公報
【特許文献２】
特許第３０７００２８号公報
【特許文献３】
特公平６−１００６９８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示したような光部品では、弾性接着剤１１０は外力に対する変位が大きいため、この弾性接着剤１１０によって光ファイバ素線１０３をしっかりと固定することができなかった。そのため、この光部品はＴｅｌｃｏｒｄｉａ規格の光ファイバ引張試験（４５０ｇｆ、５秒間、３回）に耐えられず、光ファイバ素線１１０が破断するか、もしくは抜けてしまうことがあった。
【０００８】
また、このような光部品と他の部品との接合には、光学接着剤やＹＡＧ溶接が用いられてきた。
しかしながら、光学接着剤を用いた場合、光学接着剤が高温高湿度の環境下では劣化してしまうために、信頼性に欠けるという欠点があった。さらに、一般的な光学接着剤は、高温高湿度の環境下では劣化が著しく、長時間、高温高湿度の雰囲気下に曝されると、筐体と光学接着剤との界面部分が剥離するという問題があった。
【０００９】
一方、ＹＡＧ溶接を用いた場合、気密封止ができないという欠点があった。そのため、機械的強度や耐環境性に優れ、気密封止が可能な半田を用いて光部品を組み立てることが求められている。しかし、一般的に弾性接着剤は耐熱性に劣るため、半田封止する際の２５０℃以上の高温下においては、弾性接着剤が分解して焦げてしまうという問題があった。
【００１０】
また、図７に示したような光部品と他の部品との接合に半田を用いる場合には、光部品などには半田の融点を超える程の優れた耐熱性が要求される。そのため、光ファイバ素線１１３を筐体１１７に接続するブーツ１２０や接着剤にも、優れた耐熱性が要求される。しかし、一般的なゴム製のブーツ１２０や弾性接着剤は耐熱性に劣るため、半田固定時の高温で焦げてしまうので、耐熱性に優れるシリコンゴムやフッ素ゴムなどからなるブーツ１２０や、耐熱性が高く、硬化後の硬度が高い接着剤を使用する必要がある。
【００１１】
しかしながら、シリコンゴムは接着性が非常に悪いため、筐体１１７とシリコンゴムからなるブーツ１２０と接合する際には、両者を機械的に接合しなければならない。そのため、筐体１１７には、少なくともブーツ１２０の嵌合部を設けられるだけの厚みが必要となるので、光部品全体が大きくなってしまうという問題点があった。さらに、嵌合部を設けた筐体１１７は、簡易な金属製の筒に比べて製造コストが高くなるために、結果として、光部品の製造コストの増加を引き起こすことになる。
また、フッ素ゴムは、約２３０℃以上の高温雰囲気下においてフッ化水素が発生するため、作業工程上、非常に危険であるという問題点があった。
【００１２】
さらに、硬化後の硬度が高い接着剤を使用すると、光ファイバ素線１１３に筐体１１７の中心軸方向に対して垂直な力が作用すると、接着剤と光ファイバ素線１１３との界面で、光ファイバ素線１１３が破断するという問題があった。
【００１３】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、機械的強度や耐環境性に優れ、製造が容易な光部品を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、光ファイバが接続されたレンズと、これらを収容する筒状の筐体とを備え、前記光ファイバが筐体外部に引き出され、かつ、前記レンズが筐体内部に固定されてなる一対のファイバコリメータが、内部に光学素子が設けられている筒状の光学素子ホルダ内に挿入され、対向配置されてなる光部品において、前記ファイバコリメータおよび前記光学素子ホルダが熱収縮チューブで被覆されている光部品を提供する。
【００１５】
上記構成の光部品において、前記熱収縮チューブと前記筐体との間にホットメルト接着剤が介在していることが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明の光部品の一実施形態の概略構成を示す模式図である。
この実施形態の光部品は、一対のファイバコリメータ１０、１０と、内部に光学素子２１が設けられている筒状の光学素子ホルダ２０と、これらを被覆している熱収縮チューブ３０とから概略構成されている。
一対のファイバコリメータ１０、１０の一部はそれぞれ、レンズ１２側が光学素子ホルダ２０の両端からその内部に挿入され、光学素子ホルダ２０内部に設けられている光学素子２１を介して対向配置され、半田２５で固定されている。また、熱収縮チューブ３０とファイバコリメータ１０との間には接着剤層４０が介在し、これにより熱収縮チューブ３０とファイバコリメータ１０が接着されている。
【００１７】
ファイバコリメータ１０は、筒状の筐体１１と、レンズ１２と、光ファイバ１３とから概略構成されている。
筐体１１は、各種金属、各種ガラス、セラミックスなどで形成された筒状の部材であり、その外形形状および大きさ、レンズ１２を収容する部分の形状（内部形状）およびその大きさなどは、レンズ１２の形状や大きさに応じて適宜設定される。
【００１８】
また、筐体１１の側壁には、気体抜け用の貫通孔１１ａが設けられており、この貫通孔１１を介して気体がファイバコリメータ１０の内部と外部とを流通できるようになっている。これにより、ファイバコリメータ１０が加熱されて筐体１１内の気体が膨張しても、貫通孔１１ａから筐体１１内の気体が筐体１１の外方に流出するようになっている。よって、ファイバコリメータ１０が加熱されても、筐体１１内の気体の圧力は上昇することが無く、外気とほぼ同じとなる。
【００１９】
レンズ１２としては、石英などからなるロッドレンズ、ＧＲＩＮレンズ、非球面ガラスモールドレンズなど、光ファイバ１３から出射した光をコリメートする機能を有するレンズが用いられる。レンズ１２の外径および長さは、その屈折率分布や材質に応じて適宜設定される。
【００２０】
光ファイバ１３としては、外径２５０μｍのシングルモード光ファイバ素線、偏波保持光ファイバ素線または外径２５０μｍのＧＩファイバ素線が用いられる。
【００２１】
ファイバコリメータ１０では、レンズ１２と光ファイバ１３とが融着接続されている。通常、レンズ１２と光ファイバ１３との融着接続は、光ファイバ１３の先端から２ｍｍ〜３ｍｍ程度にわたって被覆層１３ｂが除去されて裸ファイバ部１３ａが露出した状態で行われる。
この裸ファイバ部１３ａには、レンズ１２と光ファイバ１３の融着接続後、耐熱性に優れた接着剤を被覆してもよい。このような接着剤としては、シリコン系接着剤などが用いられる。
【００２２】
レンズ１２は、筐体１１の一方の端部１１ｂ側で低融点ガラス１４により筐体１１内に固定されている。低融点ガラス１４は、レンズ１２と筐体１１との間の空間を気密封止するように設けられている。このような低融点ガラス１４をレンズ１２と筐体１１との間の空間に設ける方法としては、例えば、レンズと筐体との接合面に低融点ガラスまたは金属ろう材を配し、加熱して低融点ガラスまたは金属ろう材を溶融し、冷却固化してレンズと筐体とを接合する方法を適用できる。
低融点ガラス１４は、鉛（Ｐｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、ホウ素（Ｂ）、ニオブ（Ｎｂ）、チタン（Ｔｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、鉄（Ｆｅ）などの金属の酸化物を含む材料であり、軟化点が半田２５の融点よりも高いガラスである。
【００２３】
光ファイバ１３は、筐体１１の他方の端部１１ｃ側より、筐体１１の外部に引き出されている。この状態で、光ファイバ１３は、接着剤１５により筐体１１に固定されている。接着剤１５は、光ファイバ１３と筐体１１との間の空間を埋めるように設けられている。
接着剤１５としては、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤などの耐熱性に優れ、硬化後の硬度の高い接着剤が用いられる。
【００２４】
光学素子ホルダ２０は、各種金属、各種ガラス、セラミックスなどで形成され、内部に光学素子２１が設けられている筒状の部材であり、その外形形状および大きさや、ファイバコリメータ１０を収容する部分の形状（内部形状）およびその大きさなどは、ファイバコリメータ１０の形状や大きさに応じて適宜設定される。
【００２５】
光学素子２１としては、多層膜フィルタ、アイソレータコアなどが用いられる。また、光学素子２１は、光学素子ホルダ２０内部の長手方向のほぼ中央に設けられており、低融点ガラスなどからなる固定部材２２により光学素子ホルダ２０に固定されている。
【００２６】
熱収縮チューブ３０は、光学素子ホルダ２０全体と、この中から露出しているファイバコリメータ１０の筐体１１および接着剤１５と、光ファイバ１３の一部と密着している。
熱収縮チューブ３０としては、１００〜１６０℃程度の熱を加えると収縮する主成分が難燃性のポリオレフィンである樹脂製のチューブが用いられる。
【００２７】
熱収縮して、ファイバコリメータ１０および光学素子ホルダ２０と密着した状態の熱収縮チューブ３０の両端部３０ａ、３０ａの長さＬ、すなわち、ファイバコリメータ１０における光ファイバ１３の出口部分から熱収縮チューブ３０の端面３０ｂまでの長さＬは、２．５ｍｍ以上であることが望ましく、２．５ｍｍ〜５ｍｍ程度であることがより望ましい。
Ｌが２．５ｍｍ未満では、光ファイバ１３の曲げを抑制することができないため、Ｔｅｌｃｏｒｄｉａ規格のＳｉｄｅ  Ｐｕｌｌ試験に耐えられない。Ｌが５ｍｍを超えて長くなり過ぎると、光部品全体の大きさが大きくなってしまう。
【００２８】
また、熱収縮前の熱収縮チューブ３０の内径は、これによって被覆される光学素子ホルダ２０の外径よりも一回り大きいことが望ましい。例えば、外径１．８ｍｍの光学素子ホルダ２０を被覆する場合、内径１．９ｍｍ〜２．５ｍｍ程度、厚み０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の熱収縮チューブ３０を使用することが望ましい。
熱収縮前の熱収縮チューブ３０の内径が小さ過ぎると、熱収縮チューブ３０をファイバコリメータ１０および光学素子ホルダ２０に被せる際に、これらを熱収縮チューブ３０の内部に収容し難くなるため、光ファイバ１３に無理な力が加えられて折れるおそれがある。また、熱収縮前の熱収縮チューブ３０の内径が大き過ぎると、熱収縮後の熱収縮チューブ３０の内径が大きくなってしまうので、熱収縮チューブ３０と、ファイバコリメータ１０および光学素子ホルダ２０との密着力が弱くなるおそれがある。
【００２９】
接着剤層４０は、熱収縮チューブ３０とファイバコリメータ１０との間に、部分的に僅かに残った隙間を埋めて、これらを接着している。接着剤層４０は、常温では固体のチューブ状をなしているホットメルト接着剤からなるものである。このホットメルト接着剤としては、例えば、融点が１００〜１６０℃程度の接着剤などが用いられる。また、ホットメルト接着剤の融点は、熱収縮チューブ３０の収縮温度と同程度であることが望ましい。ホットメルト接着剤の融点が低過ぎると、光部品の使用中にホットメルト接着剤が溶け出すおそれがある。一方、融点が高過ぎると、ホットメルト接着剤のを溶融する際の高熱が光部品に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００３０】
このチューブ状のホットメルト接着剤をファイバコリメータ１０に被せた後、光部品全体に熱収縮チューブ３０を被せて、その収縮温度以上の熱を加えると、熱収縮チューブ３０の収縮と共にホットメルト接着剤は溶融し、熱収縮チューブ３０とファイバコリメータ１０との間の隙間を埋めるように流動する。この状態で冷却すると、ホットメルト接着剤は熱収縮チューブ３０とファイバコリメータ１０とを接着するように再び固化し、接着剤層４０を形成する。
【００３１】
この実施形態の光部品では、一対のファイバコリメータ１０、１０の一部が、半田２５により光学素子ホルダ２０内に固定され、ファイバコリメータ１０の一部、光ファイバ１３の一部および光学素子ホルダ２０全体が熱収縮チューブ３０で被覆されているから、Ｔｅｌｃｏｒｄｉａ規格のＳｉｄｅ  Ｐｕｌｌ試験に対する耐性が向上する。したがって、光部品全体としての機械的強度および信頼性が向上する。
さらに、熱収縮チューブ３０とファイバコリメータ１０との間にホットメルト接着剤からなる接着剤層４０を介在させれば、熱収縮チューブ３０とファイバコリメータ１０との接着力が増して、機械的強度がより向上する。
【００３２】
また、この実施形態の光部品で用いられる熱収縮チューブ３０やホットメルト接着剤は、常温において固体であるため、液体状の物質を使用する場合と比べて使用量の制御をし易く、製品毎の機械的強度のばらつきを小さく抑えることができる。その結果、製品の歩留まりを高い水準で保つことが可能になる。
【００３３】
また、この実施形態の光部品は、光ファイバ１３が筐体１１から外部に引き出されている部分において、両者を耐熱性に優れ、硬化後の硬度の高い接着剤で固定しているため、光ファイバ１３を筐体１１内に引き留める力が大きくなっているので、筐体１１の中心軸方向の光ファイバ引張力に対して十分に高い強度を保ったまま、Ｔｅｌｃｏｒｄｉａ規格のＳｉｄｅ  Ｐｕｌｌ試験に対する耐性も向上する。
【００３４】
さらに、レンズ１２が低融点ガラス１４により筐体１１に固定され、光ファイバ１３が接着剤１５により筐体１１に固定され、ファイバコリメータ１０が半田２５により光学素子ホルダ２０に固定されており、かつ、光学素子２１が低融点ガラスなどの固定部材２２により光学素子ホルダ２０に固定されているから、この実施形態の光部品における光路が完全に気密封止されているので、耐環境信頼性が非常に優れた構造の光部品となっている。
【００３５】
そして、ファイバコリメータ１０の半田耐熱性を向上させるために、筐体１１に貫通孔１１ａを設けた場合、光部品の組み立て後に貫通孔１１ａを熱収縮チューブ３０によって塞ぐことができるため、筐体１１の内部への湿気の侵入を防止できる。したがって、この実施形態の光部品は、耐環境信頼性も向上する。
【００３６】
次に、図２〜図４を用いて、この実施形態の光部品の製造方法の概略を説明する。
まず、ファイバコリメータ１０を光学素子ホルダ２０内に挿入して、半田２５で固定して、図２に示すような光部品を得る。
次いで、図３に示すように、常温で固体のチューブ状となっているホットメルト接着剤４１をファイバコリメータ１０に被せ、続いてこの上から光部品全体に熱収縮チューブ３０を被せる。
次いで、この状態で光部品を熱収縮チューブ３０の収縮温度以上に加熱すると、熱収縮チューブ３０は光部品全体に密着する。この際、ホットメルト接着剤４１は溶融して、熱収縮チューブ３０とファイバコリメータ１０との間の隙間を埋めるように流動する。
この後、この光部品を冷却すると、ホットメルト接着剤４１は熱収縮チューブ３０とファイバコリメータ１０とを接着するように再び固化し、接着剤層４０を形成し、図４に示すような本実施形態の光部品を得る。
【００３７】
以下、実験例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実験例に限定されるものではない。
（実験例１）
図１に示すような光部品を１１個作製し、Ｔｅｌｃｏｒｄｉａ規格のＳｉｄｅ
Ｐｕｌｌ試験に準じた試験を行なった。結果を図５に示す。
図５の結果から、何れの光部品も挿入損失の変動が−０．１〜＋０．１ｄＢ以内であることが確認された。したがって、図１に示すような構造の光部品は、その長手方向と垂直な力（曲げ力）に対して十分な強度を有していることが分かった。
【００３８】
（実験例２）
図１に示すような光部品を９個作製し、熱収縮チューブ３０の両端部３０ａ、３０ａの長さＬを変えて、Ｔｅｌｃｏｒｄｉａ規格のＳｉｄｅ  Ｐｕｌｌ試験に準じた試験を行なった。結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
2005024928.tif 000003
【００４０】
表１の結果から、収縮後の熱収縮チューブ３０の両端部３０ａ、３０ａの長さＬは、２．５ｍｍ以上必要であることが分かった。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光部品は、一対のファイバコリメータの一部が、半田により光学素子ホルダ内に固定され、ファイバコリメータの一部、光ファイバの一部および光学素子ホルダ全体が熱収縮チューブで被覆されているから、Ｔｅｌｃｏｒｄｉａ規格のＳｉｄｅ  Ｐｕｌｌ試験に対する耐性が向上する。したがって、光部品全体としての機械的強度および信頼性が向上する。さらに、熱収縮チューブとファイバコリメータとの間にホットメルト接着剤からなる接着剤層を介在させれば、熱収縮チューブとファイバコリメータとの接着力が増して、機械的強度がより向上する。
【００４２】
また、本発明の光部品で用いられる熱収縮チューブやホットメルト接着剤は、常温において固体であるため、液体状の物質を使用する場合と比べて使用量の制御をし易く、製品毎の機械的強度のばらつきを小さく抑えることができる。その結果、製品の歩留まりを高い水準で保つことが可能になる。
【００４３】
また、本発明の光部品は、光ファイバが筐体から外部に引き出されている部分において、両者を耐熱性に優れ、硬化後の硬度の高い接着剤で固定しているため、光ファイバを筐体内に引き留める力が大きくなっているので、筐体の中心軸方向の光ファイバ引張力に対して十分に高い強度を保ったまま、Ｔｅｌｃｏｒｄｉａ規格のＳｉｄｅ  Ｐｕｌｌ試験に対する耐性も向上する。
【００４４】
さらに、本発明の光部品は、レンズが低融点ガラスにより筐体に固定され、光ファイバが接着剤により筐体に固定され、ファイバコリメータが半田により光学素子ホルダに固定されており、かつ、光学素子が低融点ガラスなどの固定部材により光学素子ホルダに固定されているから、この実施形態の光部品における光路が完全に気密封止されているので、耐環境信頼性が非常に優れた構造の光部品となっている。
【００４５】
そして、本発明の光部品は、ファイバコリメータの半田耐熱性を向上させるために、筐体に貫通孔を設けた場合、光部品の組み立て後に貫通孔を熱収縮チューブによって塞ぐことができるため、筐体の内部への湿気の侵入を防止できるから、耐環境信頼性にも優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光部品の一実施形態の概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の光部品の製造方法を示す概略図である。
【図３】本発明の光部品の製造方法を示す概略図である。
【図４】本発明の光部品の製造方法を示す概略図である。
【図５】Ｔｅｌｃｏｒｄｉａ規格のＳｉｄｅ  Ｐｕｌｌ試験に準じた試験結果を示すグラフである。
【図６】従来の光部品の一例を示す模式図である。
【図７】従来の光部品の他の例を示す模式図である。
【符号の説明】
１０・・・ファイバコリメータ、１１・・・筐体、１１ａ・・・貫通孔、１２・・・レンズ、１３・・・光ファイバ、１３ａ・・・裸ファイバ部、１４・・・低融点ガラス、１５・・・接着剤、２０・・・光学素子ホルダ、２１・・・光学素子、２２・・・固定部材、２５・・・半田、３０・・・熱収縮チューブ、４０・・・接着剤層、４１・・・ホットメルト接着剤。
【図１】
2005024928.tif 000004
【図２】
2005024928.tif 000005
【図３】
2005024928.tif 000006
【図４】
2005024928.tif 000007
【図５】
2005024928.tif 000008
【図６】
2005024928.tif 000009
【図７】
2005024928.tif 000010