(57)【要約】【課題】光ファイバに対する熱的ダメージを与え難い光ファイバ端末構造体を提供すること。【解決手段】この光ファイバ端末構造体は、半導体レーザモジュールにおける筐体１の開口部に取付けられたノーズパイプ２と、ノーズパイプ２に先端部が嵌入されかつメタライズファイバ３とファイバ樹脂被覆部６とで構成される光ファイバが固定されるシールビーズ４と、嵌入された部位を除くシールビーズ４の外周面を覆う保護管７とでその主要部が構成され、メタライズファイバ３とシールビーズ４間、および、ノーズパイプ２とシールビーズ４間は半田封止される。この光ファイバ端末構造体においては半田封止される面積が狭く、保護管７も接着剤にて固定されるため組立て時における熱容量の低減が図れる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ素線外表面を被覆する樹脂被覆部とこの樹脂被覆部から露出し外表面に金属膜が施された光ファイバ素線露出部を有する光ファイバと、この光ファイバを固定するファイバ固定部とでその主要部が構成される光ファイバフィードスルーを光通信モジュールにおける筐体の開口部に取付けて光ファイバ素線露出部が光通信モジュールの筐体内に導入される光ファイバ端末構造体において、
上記光通信モジュールにおける筐体の開口部に取付けられ光ファイバフィードスルーの先端側が嵌入される円筒状ノーズパイプと、この円筒状ノーズパイプ内に先端側を嵌入して固定された光ファイバフィードスルーと、嵌入された部位を除く光ファイバフィードスルーの外周面を覆う保護管とで光ファイバ端末構造体の主要部が構成され、
上記光ファイバフィードスルーにおけるファイバ固定部が、光ファイバ素線露出部の外径より大きい内径を有し光ファイバ素線露出部が挿通される第一中空部および第一中空部先端側の露出面に設けられた略円錐状凹部とを備えこの凹部内に充填された半田により光ファイバ素線露出部との気密封止がなされかつ円筒状ノーズパイプ内に嵌入される頭部体と、第一中空部と連通しかつ上記樹脂被覆部の外径より大きい内径を有すると共に光ファイバ素線露出部とその基端側の樹脂被覆部の一部が収容される第二中空部を備えるスリーブ体とで構成され、
上記円筒状ノーズパイプは、その長さ寸法がファイバ固定部における頭部体と同一若しくは２ｍｍ以内のより大きな値に設定されその内径寸法が上記頭部体の外径より０．２ｍｍ以内のより大きな値に設定されていると共にその肉厚寸法が２ｍｍ以内の値に設定されており、かつ、上記円筒状ノーズパイプとこのパイプ内に嵌入された光ファイバフィードスルーにおける頭部体との間の気密封止が融点１８０℃以上の半田を用いてなされており、
更に、上記光ファイバフィードスルーに対しその外周面を覆う保護管は接着剤により固定されていることを特徴とする光ファイバ端末構造体。
【請求項２】
上記ファイバ固定部における頭部体は、その外表面に金メッキが施されかつ頭部体の外径寸法が５ｍｍ以下で長さ寸法が４ｍｍ以下に設定されると共に頭部体における第一中空部の内径が１６０μｍ以下に設定され、上記ファイバ固定部におけるスリーブ体は、その肉厚寸法が０．５ｍｍ以下で長さ寸法が１０ｍｍ以下に設定されかつ外周面の一部に熱抵抗を上げるための孔部が開設されていることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ端末構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザモジュール等光通信分野で用いられる各種光通信モジュールの筐体内に光ファイバを導入し接続するための光ファイバ端末構造体に係り、特に、光ファイバに熱的ダメージを与え難い光ファイバ端末構造体の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
【特許文献１】
特開平０７−１９８９９７号公報（請求項１、図１）
【特許文献２】
特開平０８−１５５７２号公報（請求項１、図２）
【０００４】
光通信に使われる半導体レーザモジュールや半導体アンプモジュール等の光通信モジュールにおいては、筐体内部に格納されている半導体レーザ等の光素子が結露等により劣化するのを防止するため気密性を有する筐体が使われており、上記光素子からの光を外部に取り出すためには筐体の気密性を損なうことなく光ファイバを筐体内に導入する必要がある。
【０００５】
この方法として、樹脂被覆を除去して露出させた光ファイバ素線の外表面に金属膜を施した光ファイバを金属製筒体（ファイバ固定部）に挿入し、金属膜が施された光ファイバ素線と金属製筒体とを半田で固定することにより光ファイバと金属製筒体間の気密性を確保すると共に、上記金属製筒体を筐体壁面に設けられた開口部に嵌入しかつ気密性を確保しながら半田や溶接で固定することにより光ファイバ素線を光通信モジュールの筐体内に導入する方法が知られている。
【０００６】
そして、この方法を用いた従来法として、特許文献１と特許文献２に記載された光ファイバ端末構造体が知られている。
【０００７】
すなわち、特許文献１に記載された光ファイバ端末構造体は、光ファイバ素線の外表面に金属膜を施した光ファイバをパイプ状内側スリーブ中に挿入しかつ樹脂被覆部分を接着固定して一体化し、この内側スリーブを別体の中間スリーブ内に嵌入して組込むと共に、上記筐体壁面の開口部に溶接等で取付けられた外側スリーブ内に内側スリーブが組込まれた中間スリーブを挿入した後、内側スリーブ、中間スリーブおよび外側スリーブ間を半田付けして気密封止がなされた光ファイバ端末構造体を形成している。
【０００８】
他方、特許文献２に記載された光ファイバ端末構造体は、光ファイバ素線の外表面に金属膜を施した光ファイバをパイプ部材（金属製筒体）内に挿入し、パイプ部材内に半田を流し込んで光ファイバ素線間との気密封止を行い、かつ、パイプ部材と樹脂被覆部分間を接着剤にて固定した後、上記筐体壁面の開口部にパイプ部材を取付けかつ溶接して気密封止がなされた光ファイバ端末構造体を形成している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１に記載された前者の光ファイバ端末構造体においては、構造が複雑な上に、内側スリーブ、中間スリーブおよび外側スリーブ間を半田付けする必要があるため熱容量が大きく、実際に鉛錫半田を用いて半田付けをする場合、局所的に加熱できる誘導加熱法を適用しても、上記鉛錫半田の融点である２２０℃以上の温度を封止部分付近に長時間加えることが必要になる。
【００１０】
このため、光ファイバの樹脂被覆部が溶けてしまったり、光ファイバのガラス部分へ熱的ダメージを与え易い問題点を有している。
【００１１】
他方、特許文献２に記載された後者の光ファイバ端末構造体においては、光ファイバをパイプ部材（金属製筒体）内に挿入した後にこのパイプ部材内に半田を流し込む際、熱的ダメージを避けるためにパイプ部材の長さを短くすると、光ファイバにおける樹脂被覆部分を固定する部分が不足し、反対にパイプ部材の長さを長くすると、前者の光ファイバ端末構造体と同様に加熱時間が長くなるため光ファイバに対して熱的ダメージを与え易い問題点を有している。
【００１２】
また、光ファイバに対する熱的ダメージを避けるために半田付けの条件を弱めて光ファイバ端末構造体を形成した場合、機械的強度の劣化を引起こす問題、すなわち、モジュールに光ファイバを固定した際の引っ張り試験強度などの劣化を引起こす別な問題点を有している。
【００１３】
本発明はこの様な問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、光ファイバに対する熱的ダメージを与え難い光ファイバ端末構造体を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明においては、光ファイバ端末構造体の組立て時における熱容量をできるだけ小さくするため、光通信モジュールにおける筐体の開口部に小寸法の円筒状ノーズパイプを取付け、かつ、このノーズパイプに対し半田接続部分を小さく設定した光ファイバフィードスルーの先端を嵌入して組込むと共に、嵌入された部位を除く光ファイバフィードスルーの外周面を覆う保護管を接着剤を用いて取付ける構造を採用することにより上記課題を解決している。
【００１５】
すなわち、請求項１に係る発明は、
光ファイバ素線外表面を被覆する樹脂被覆部とこの樹脂被覆部から露出し外表面に金属膜が施された光ファイバ素線露出部を有する光ファイバと、この光ファイバを固定するファイバ固定部とでその主要部が構成される光ファイバフィードスルーを光通信モジュールにおける筐体の開口部に取付けて光ファイバ素線露出部が光通信モジュールの筐体内に導入される光ファイバ端末構造体を前提とし、
上記光通信モジュールにおける筐体の開口部に取付けられ光ファイバフィードスルーの先端側が嵌入される円筒状ノーズパイプと、この円筒状ノーズパイプ内に先端側を嵌入して固定された光ファイバフィードスルーと、嵌入された部位を除く光ファイバフィードスルーの外周面を覆う保護管とで光ファイバ端末構造体の主要部が構成され、
上記光ファイバフィードスルーにおけるファイバ固定部が、光ファイバ素線露出部の外径より大きい内径を有し光ファイバ素線露出部が挿通される第一中空部および第一中空部先端側の露出面に設けられた略円錐状凹部とを備えこの凹部内に充填された半田により光ファイバ素線露出部との気密封止がなされかつ円筒状ノーズパイプ内に嵌入される頭部体と、第一中空部と連通しかつ上記樹脂被覆部の外径より大きい内径を有すると共に光ファイバ素線露出部とその基端側の樹脂被覆部の一部が収容される第二中空部を備えるスリーブ体とで構成され、
上記円筒状ノーズパイプは、その長さ寸法がファイバ固定部における頭部体と同一若しくは２ｍｍ以内のより大きな値に設定されその内径寸法が上記頭部体の外径より０．２ｍｍ以内のより大きな値に設定されていると共にその肉厚寸法が２ｍｍ以内の値に設定されており、かつ、上記円筒状ノーズパイプとこのパイプ内に嵌入された光ファイバフィードスルーにおける頭部体との間の気密封止が融点１８０℃以上の半田を用いてなされており、
更に、上記光ファイバフィードスルーに対しその外周面を覆う保護管は接着剤により固定されていることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項２に係る発明は、
請求項１記載の発明に係る光ファイバ端末構造体を前提とし、
上記ファイバ固定部における頭部体は、その外表面に金メッキが施されかつ頭部体の外径寸法が５ｍｍ以下で長さ寸法が４ｍｍ以下に設定されると共に頭部体における第一中空部の内径が１６０μｍ以下に設定され、上記ファイバ固定部におけるスリーブ体は、その肉厚寸法が０．５ｍｍ以下で長さ寸法が１０ｍｍ以下に設定されかつ外周面の一部に熱抵抗を上げるための孔部が開設されていることを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１は、半導体レーザモジュールに組込まれた本発明の実施の形態に係る光ファイバ端末構造体の概略断面図を示している。
【００１９】
すなわち、この光ファイバ端末構造体は、半導体レーザモジュールにおける筐体１の開口部に取付けられた円筒形状を有するノーズパイプ２と、このノーズパイプ２に先端部が嵌入されかつ光ファイバが固定されると共に金メッキが施された金属製シールビーズ（ファイバ固定部）４と、嵌入された部位を除くシールビーズ４の外周面を覆う保護管７とでその主要部が構成されている。
【００２０】
また、上記シールビーズ４に固定された光ファイバは、ファイバ樹脂被覆部６とこのファイバ樹脂被覆部６から露出しファイバ切断面を除く外表面に金属膜が施された光ファイバ素線（メタライズファイバ）３とで構成されており、この光ファイバ素線（メタライズファイバ）３の先端には金属製のフェルール（図示せず）が半田付けされ、かつ、筐体１内に搭載された図示外の半導体レーザ素子からの光と光ファイバ素線（メタライズファイバ）３との結合が最大となるように調整されて上記フェルールは筐体１に固定されている。
【００２１】
まず、金メッキが施されたシールビーズ４を筐体１の開口部に嵌入しかつ正しい方向に半田付けするには筐体１の肉厚が十分でないため、上記ノーズパイプ２が筐体１の開口部に嵌入され溶接またはろう付け等で取付けられている。また、上記光ファイバ素線（メタライズファイバ）３とファイバ樹脂被覆部６の一部は図１に示すように金属製シールビーズ４の中空部内に収容され、かつ、シールビーズ４の先端側において光ファイバ素線（メタライズファイバ）３は金属製シールビーズ４に対し金すず半田４ａにより予め固定されている。また、光ファイバ素線（メタライズファイバ）３が半田付けされた後において上記中空部内に収容されたファイバ樹脂被覆部６は図示外の接着剤により固定され、固定された光ファイバと金属製シールビーズ（ファイバ固定部）４とで構成される光ファイバフィードスルーの取扱いの際に光ファイバが破損されないようになっており、この光ファイバフィードスルーの先端部が上記ノーズパイプ２に嵌入されている。
【００２２】
次に、金属製シールビーズ（ファイバ固定部）４の構造を図２に具体的に示す。すなわち、金属製シールビーズ（ファイバ固定部）４は、互いに円筒形状を有する頭部体１０とこれに連接されたスリーブ体１１とで構成され、上記頭部体１０には、光ファイバ素線（メタライズファイバ）３が挿通されるように内径１６０μｍ以下の第一中空部が設けられており、かつ、第一中空部先端側の露出面には略円錐状凹部１２が設けられている。
【００２３】
また、上記スリーブ体１１は、第一中空部と連通しかつファイバ樹脂被覆部６の外径より大きい内径を有すると共に光ファイバ素線（メタライズファイバ）３とファイバ樹脂被覆部６の一部が収容される第二中空部を備えている。また、スリーブ部分の熱抵抗を大きくするため、スリーブ体１１の肉厚は薄く設定されており、熱がファイバ部分に伝わることを抑える構造になっている。また、同様の理由から、上記スリーブ体１１にはその外周面の一部に熱抵抗を上げるための孔部１３が開設されていることが望ましい。尚、図２において金属製シールビーズ（ファイバ固定部）４の頭部体１０の外径がスリーブ体１１の外径より大きく設定されているが、頭部体１０の外径とスリーブ体１１の外径を同一に設定してもよく任意である。
【００２４】
ここで、上記金属製シールビーズ（ファイバ固定部）４を構成する頭部体１０とスリーブ体１１の大きさは任意であり、組込まれる光ファイバの寸法を考慮して適宜設定される。例えば、頭部体１０の外径寸法は５ｍｍ以下、長さ寸法は４ｍｍ以下、スリーブ体１１の肉厚寸法は０．５ｍｍ以下、長さ寸法は１０ｍｍ以下に設定するとよい。また、スリーブ体１１の第二中空部の内径は、ファイバ樹脂被覆部６の外径より大きい、例えば、１．５ｍｍ以下に設定するとよい。尚、第二中空部の内径が１．５ｍｍを超える場合、熱容量が大きくなり、例えば、頭部体１０の略円錐状凹部１２に金錫半田を充填して光ファイバ素線（メタライズファイバ）３の固定を行う際、熱でファイバ樹脂被覆部が溶けたりファイバにダメージを与えてしまうことがある。従って、好ましくは１．５ｍｍ以下に設定するとよい。
【００２５】
次に、円筒形状を有する上記ノーズパイプ２についてその内径は上記頭部体１０の外径より０．２ｍｍ以内のより大きな値に設定（すなわち、頭部体１０との外径差が０．２ｍｍ以内）され、かつ、その肉厚は２ｍｍ以内に設定することを要する。頭部体１０との外径差が０．２ｍｍを超えて隙間ができたりノーズパイプ２の肉厚が２ｍｍを超えると、上記ノーズパイプ２の外側から加熱しても頭部体１０に熱が伝わり難くなり、この結果、ノーズパイプ２と頭部体１０間に介在する半田を溶かすために多くの熱量を供給する必要が生ずるためファイバ部分に熱的ダメージを与えてしまうからである。また、上記ノーズパイプ２の長さ寸法は、上記頭部体１０と同一若しくは２ｍｍ以内のより大きな値に設定されることを要する。ノーズパイプ２の長さが頭部体１０より２ｍｍを超えて大きくなると、半田付けの際に熱がノーズパイプ２全体に伝わってしまい、この結果、頭部体１０に効率よく熱が伝わり難くなり多くの熱量を供給する必要が生ずるためである。
【００２６】
そして、上記筐体１の開口部に溶接またはろう付け等で取付けられたノーズパイプ２に対し、光ファイバと金属製シールビーズ（ファイバ固定部）４とで構成される光ファイバフィードスルーの先端部（頭部体１０）を嵌入し、ノーズパイプ２の外側に半田ごてを接触させて鉛錫半田５を行う部分を加熱することにより半田付けを行い、これ等間の気密封止を行う。
【００２７】
その後、金属製シールビーズ（ファイバ固定部）４のスリーブ体１１よりも大きな内径を有し上記ノーズパイプ２の内径よりも小さな外径を有する保護管７を挿入し、かつ、接着剤８、９を充填して保護管７を固定し、実施の形態に係る光ファイバ端末構造体は形成される。
【００２８】
尚、この実施の形態においては図１に示すように円筒形状の保護管７が適用されているが、図３に示すようにノーズパイプ２の開口縁部に接触する鍔部が設けられた構造の保護管７を適用してもよい。
【００２９】
そして、図１若しくは図３に示すような光ファイバ端末構造体を採用することにより短時間で鉛錫半田を実行することができる。実際、半田付け後に断面を削って観察したところファイバ樹脂被覆部６に溶けている部分は観察されなかった。このことから、ファイバ樹脂被覆部６が溶けるほどファイバ樹脂被覆部付近の温度が上昇していないことが確認された。また、この構造で気密性も十分満足でき、引っ張り試験においても十分な強度を保つことができた。
【００３０】
【実施例】
以下、本発明の実施例について具体的に説明する。
【００３１】
まずファイバ樹脂被覆部６から露出する光ファイバ素線に対しその先端部（上記切断面）を除いた外表面をメタライズ処理、例えば、Ｎｉを下地にした金メッキを施すことにより、金錫半田を用いた半田封止が可能となる。尚、シールビーズ（ファイバ固定部）４はステンレス製で、表面にＮｉを下地にした金メッキが施されている。
【００３２】
次に、頭部体１０とスリーブ体１１とで構成されるシールビーズ（ファイバ固定部）４に光ファイバ素線（メタライズファイバ）３を挿入し、かつ、光ファイバ素線（メタライズファイバ）３を適当な長さとなるように位置調整した後、頭部体１０の略円錐状凹部１２内に金錫半田４ａを充填した。その際、光ファイバ素線（メタライズファイバ）３の先端には、金メッキを施した図示外のフェルールが金錫半田により固定されている。
【００３３】
次に、筐体１の開口部にろう付けで取付けられたノーズパイプ２に対し、光ファイバ素線（メタライズファイバ）３が半田固定されたシールビーズ４（すなわち、光ファイバフィードスルー）の先端部（頭部体１０）を嵌入し、かつ、鉛錫半田ができるように位置を調整した後、半田ごてを用いてノーズパイプ２を加熱し、局所的に温度を２３０℃程度まで上げて半田付けを行った。
【００３４】
そして、半田付けを行った後、金属製シールビーズ（ファイバ固定部）４のスリーブ体１１よりも大きな内径を有し上記ノーズパイプ２の内径よりも小さな外径を有するステンレス製の保護管７を挿入し、かつ、接着剤８、９を充填して保護管７を固定し、実施例に係る光ファイバ端末構造体を完成させた。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１または２記載の発明に係る係る光ファイバ端末構造体によれば、
光ファイバ端末構造体の組立て時における熱容量を低減できるため、光ファイバに熱的ダメージを与えることなく十分な気密封止が可能となり、かつ、保護管の作用により光ファイバを機械的に保護することも可能となる効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る光ファイバ端末構造体の概略断面図。
【図２】本発明の実施の形態に係るシールビーズ（ファイバ固定部）の構成説明図。
【図３】本発明の他の実施の形態に係る光ファイバ端末構造体の概略断面図。
【符号の説明】
１  筐体
２  ノーズパイプ
３  光ファイバ素線（メタライズファイバ）
４  シールビーズ（ファイバ固定部）
６  ファイバ樹脂被覆部
７  保護管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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