(57)【要約】【課題】  容易かつ確実に光レセプタクルやファイバスタブの気密封止を実現するとともに、長期信頼性に優れた光モジュールを提供する。【解決手段】  第１の貫通孔５ａが形成されたホルダ５と、フェルール２の中央に形成した第２の貫通孔２ａに光ファイバ３を挿入固定するとともに、後端側から第１の貫通孔５ａに一部を挿入固定してなるファイバスタブ１と、ファイバスタブ１の一部を先端側から挿入保持するとともに、ファイバスタブ１の先端面１ａと当接するプラグフェルール１１を保持するためのスリーブ４とからな、ファイバスタブ１の後端面１ｂと第１の貫通孔５ａとで凹部空間７を形成するとともに、ファイバスタブ１の光ファイバ３を後端面１ｂから凹部空間７内に延出形成してなり、凹部空間７に気密封止材料８を充填させた光レセプタクル１０である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の貫通孔が形成されたホルダと、フェルールの中央に形成した第２の貫通孔に光ファイバを挿入固定するとともに、後端側から上記第１の貫通孔に一部を挿入固定してなるファイバスタブと、該ファイバスタブの一部を先端側から挿入保持するとともに、上記ファイバスタブの先端面と当接するプラグフェルールを保持するためのスリーブとからなる光レセプタクルにおいて、上記ファイバスタブの後端面と上記ホルダの貫通孔とで凹部空間を形成するとともに、上記ファイバスタブの後端面から上記光ファイバを上記凹部空間内に延出形成してなり、上記凹部空間に気密封止材料を充填させ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の光ファイバ延出部に半田濡れ性がよい材料でメタライズを施すとともに、上記気密封止材料として、半田を充填した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】
上記気密封止材料が低融点ガラスであ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４】
請求項１〜３の何れかに記載の光レセプタクルに光素子を有する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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信に用いられる光レセプタクルおよび光モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光レセプタクル等を用いた光伝送モジュールでは、光モジュール等に組み込まれている受光もしくは発光素子の駆動安定性の点から、外界から密封されることが望ましいとされている。光モジュールに結合される光レセプタクル等には、上述の理由より気密封止構造が求められている。
【０００３】
図３に従来の光モジュールに結合される光レセプタクル２０の気密封止構造を示す。この従来の光モジュールに結合される光レセプタクル２０の気密封止構造は、中央に光ファイバ２５を有したファイバスタブ２１の側面を利用して気密封止を実現させるために、光レセプタクル２０のファイバスタブ２１をホルダ２２から突き出せるとともに、光レセプタクル２０のファイバスタブ２１を突き出させた側のホルダ２２の一部に掘り込み状に形成したダム２３を設け、そのダム２３内に封止材２４として樹脂を充填するか、あるいはファイバスタブのフェルール外周にメタライズを施し封止材２４として半田を該ダム２３内に充填することにより、ファイバスタブ２１の側面とダム２３の底面を封止材にて密着させて、ファイバスタブ２１とダム２３の内壁間を外気から遮断し気密封止を実現している（特許文献１参照）。
【０００４】
上記の気密封止構造は、光レセプタクル２０のファイバスタブ２１とファイバスタブ２１を固定するホルダ２２の間に存在する、寸法精度や表面粗さ等に起因する微小なすき間を通って浸入してくる外気を遮断しようとするものである。
【特許文献１】特開平１０−２３９５６７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図６に示すような従来の気密封止構造の場合、ダム２３内に均一に封止材２４となる樹脂や半田を充填することは、ファイバスタブ２１が突き出ている構造上非常に難しいため、実際には封止材２４が充填されない部分が存在して、ファイバスタブ２１の側面とダム２３の底面が封止材により十分密着されず、必要な気密封止効果が得られないことがある。
【０００６】
また、封止材２４として樹脂を充填する場合は充填作業時に樹脂中に気泡が混入してしまい、樹脂が硬化した際にこの気泡が抜けることにより空気の通り道が形成されるため、気密が得られないという問題があった。
【０００７】
さらに、ファイバスタブ２１が突き出ている構造のため、封止材２４を充填する作業の際にファイバスタブ２１が作業の妨げとなり作業を複雑で難しいものにしてしまい、結果として光学特性に重大な影響を与えるファイバスタブ２１端面の光ファイバ２５に封止材２４が付着し、光学特性を劣化させてしまうという問題があった。
【０００８】
またさらに、図３に示すような従来の気密封止構造の場合、光レセプタクル２０のファイバスタブ２１とファイバスタブ２１を固定するホルダ２２の間に存在する、寸法精度や表面粗さ等に起因する微小なすき間を通って浸入してくる外気は遮断されるが、ファイバスタブ２１のフェルールと光ファイバ２５の間は接着されているのみであるため、接着剤が硬化した際に前述した気泡が抜けることによる空気の通り道が形成されており、気密封止が実現されていない。従って、長期間使用を続けるうちにこの部分からわずかながら外気が浸入して、光モジュール等に組み込まれている受光もしくは発光素子の駆動安定性に影響を与えてしまい、長期信頼性に乏しいという欠点を有していた。
【０００９】
本発明は、上述の欠点に鑑み案出されたものであり、その目的は容易かつ確実に光レセプタクルの気密封止を実現するとともに、長期信頼性に優れた光モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記に鑑みて本発明の光レセプタクルは、第１の貫通孔が形成されたホルダと、フェルールの中央に形成した第２の貫通孔に光ファイバを挿入固定するとともに、後端側から上記第１の貫通孔に一部を挿入固定してなるファイバスタブと、該ファイバスタブの一部を先端側から挿入保持するとともに、上記ファイバスタブの先端面と当接するプラグフェルールを保持するためのスリーブとからなる光レセプタクルにおいて、上記ファイバスタブの後端面と上記ホルダの貫通孔とで凹部空間を形成するとともに、上記ファイバスタブの光ファイバを後端面から上記凹部空間内に延出形成してなり、上記凹部空間に気密封止材料を充填させたことを特徴とする。
【００１１】
また、上記ファイバスタブの光ファイバ延出部に半田濡れ性がよい材料でメタライズを施すとともに、上記気密封止材料として、半田を充填したことを特徴とする。
【００１２】
さらに、上記気密封止材料が低融点ガラスであることを特徴とする。
【００１３】
さらにまた、本発明の光モジュールは、上述の光レセプタクルに光素子を有するケースを取り付けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ファイバスタブの光ファイバを後端面から凹部空間内に延出形成し、その凹部空間に気密封止材料を充填させたことにより、第２の貫通孔と光ファイバの間を通って浸入してくる外気の水分を完全に遮断することが可能となり、略完全な気密封止構造を得ることができ、これにより、光レセプタクルや光モジュールの長期信頼性に寄与することが出来る。
【００１５】
また、上記ファイバスタブの光ファイバ延出部に半田濡れ性がよい材料でメタライズを施すとともに、上記気密封止材料として、半田を充填することにより、半田が封止機能として働くだけでなく、ホルダ内壁と光ファイバの延出部とを強く密着させることが可能となり、気密封止材料の密着欠陥による微小な空隙が出来にくくなるため、より確実に気密効果が得られる。
【００１６】
さらに、上記気密封止材料として低融点ガラスを用いることにより、低融点ガラスが封止機能として働くだけでなく、光ファイバの延出部と封止材である低融点ガラスを強く密着させることが可能となり、気密封止材料の密着欠陥による微小な空隙が出来にくくなるため、より確実に気密効果が得られる。
【００１７】
本発明のファイバスタブを用いて、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作成すれば、容易かつ確実に光レセプタクルやファイバスタブの気密封止を実現出来るとともに、長期信頼性に優れた光モジュールを実現することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の第１の実施形態を図面に基いて説明する。
【００１９】
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る。図２は、本発明の光レセプタクルを用いた光モジュールを示す側面断面図である。
【００２０】
図１に示すように、本発明の光レセプタクル１０は底面に第１の貫通孔５ａが形成された有底カップ状のホルダ５と、フェルール２の中央に形成した第２の貫通孔２ａに光ファイバ３を挿入固定するとともに、後端側から第１の貫通孔５ａに一部を挿入固定してなるファイバスタブ１と、ファイバスタブ１の一部を先端側から挿入保持するとともに、ファイバスタブ１の先端面１ａと当接するプラグフェルール１１を保持するためのスリーブ４とからなる。
【００２１】
そして、本発明の特徴的なところは、ファイバスタブ１の後端面１ｂとホルダ５の第１の貫通孔５ａとで凹部空間７を形成するとともに、ファイバスタブ１の光ファイバ３を後端面１ｂから凹部空間７内に延出形成してなり、凹部空間７には気密封止材料８が充填されていることである。
【００２２】
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ス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。
【００２３】
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、その成形体を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。
【００２４】
ファイバスタブ１の先端面１ａは、光コネクタプラグフェルール１１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ている。
【００２５】
またファイバスタブ１の後端面１ｂは前述の通り光ファイバ３が延出するように形成されており、光ファイバの後端面３ｂは光素子１２等の結合状態に応じて様々な形状に加工されている。光素子１２としてＬＤ（レーザダイオード）等を使用する場合には、図２に示す光素子１２から出射された光信号が光ファイバ３の後端面３ｂで反射して光素子１２に戻る反射光を防止するため、４〜１０°程度の傾斜面に切断もしくは研磨することが望ましい。また、直角に切断もしくは研磨を施し、先端面にＡＲコート等を施して反射光を防止しても良い。光素子１２としてＰＤ（フォトダイオード）等を使用する場合には、光素子１２との結合を効率良く実現するために、光ファイバ３の後端面３ｂを３０〜６０°程度の傾斜面に切断もしくは研磨を施したり、先端をくさび形状や先球形状等に加工したりすることが望ましい。
【００２６】
凹部空間７の長さＬは、０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下の長さとすることが好ましい。凹部空間７の長さＬが０．２ｍｍよりも小さい場合は、光ファイバ３が凹部空間７に気密封止材料８で埋設される際に、光ファイバ３が露出する長さが小さいために気密封止材料８が凹部空間７に十分充填されず、気密封止材料８によって凹部空間７と光ファイバ３が十分密着されず、気密効果を得ることが出来なくなる。なお、現在使用されている最も小型タイプのＬＣ型のレセプタクルの場合で全長が６．５ｍｍ程度であるが、光学基準面となるファイバスタブ１の先端面１ａまでの距離はコネクタ嵌合上のＪＩＳやＩＥＣ等の規格から約４ｍｍ確保しなければならない。このため凹部空間７の長さＬが２ｍｍよりも大きくなる場合は、凹部空間７が大きくなり過ぎてしまうため、ファイバスタブ１にスリーブ４を挿入する領域がなくなってしまったり、ホルダ５に固定する長さが小さくなってしまったりするので、十分な機械的強度が得られなくなる。
【００２７】
気密封止材料８の材質としては、半田や銀ろうなどのろう材、低融点ガラスなどが好ましい。これらの材料を気密封止材料８として用いた場合、樹脂を気密封止材料８として作業する際に発生する、樹脂中に気泡が混入し樹脂が硬化した際にこの気泡が抜けることにより、空気の通り道が形成されるため、気密が得られないという問題を避けることが出来る。
【００２８】
特に気密封止材料８として、低融点ガラスを用いる場合は、ファイバスタブ１の光ファイバ３の延出部３ａにメタライズ層９を形成しなくても、凹部空間７の内壁５ｂと光ファイバ３の延出部３ａを気密封止材料８によって強く密着させることが可能となるため、安価に気密封止構造が実現できる。
【００２９】
ホルダ５は筒状のスリーブケース６の外周に嵌り込むことが可能な収納部５ｃにより有底カップ状に形成されたものであり、上述の第１の貫通孔５ａは、その収納部５ｃの底面のほぼ中心に形成してなる。ホルダ５は光モジュールとして図２の光素子１２等を収納するケース１４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が用いられるが、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。また、半田との密着性を考慮して金メッキ等を外表面に施しても良い。
【００３０】
スリーブ４は全体がスリーブケース６に完全に収納されており、その材質としてはジルコニア、アルミナ、銅などの材料が用いられるが、主に耐摩耗性を考慮して、ジルコニアセラミックス材料が用いられる。スリーブ４の内径の表面荒さは挿入性を考慮して、Ｒａ０．２μｍ以下が望ましく、ファイバスタブ１のフェルール２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以上の圧入になるよう設計することが望ましい。
【００３１】
さらに、スリーブケース６は、後述のホルダ５と安定して接続させるためのものであり、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が、主にはホルダ５と熱膨張係数を合わせ、信頼性を高めるため、ホルダ５と同様、ステンレスが用いられる。
【００３２】
次に、図１に示す本発明の光レセプタクル１０を用いて光モジュール１５を構成する場合は、図２に示すように光レセプタクル１０のファイバスタブ１を備えた一方側に、光素子１２とレンズ１３を備えたケース１４を溶接等により接合する。
【００３３】
本発明の光レセプタクル１０では、ファイバスタブ１の光ファイバ３とレセプタクル１０のホルダ５間の凹部空間７に気密封止材料８が充填することにより強く密着することができ気密封止構造を実現できる。従って、光レセプタクル１０のファイバスタブ１とファイバスタブ１を固定するホルダ５の第１の貫通孔５ａに存在する寸法精度や表面粗さ等に起因する微小なすき間を通って浸入してくる外気の水分を遮断するだけではなく、ファイバスタブ１のフェルール２の第２の貫通孔２ａと光ファイバ３の間を通って浸入してくる外気の水分も遮断出来るため、より確実に気密封止を実現することが可能となり、光モジュールの長期信頼性に寄与することが出来る。
【００３４】
また、一般的には気密封止材料８として半田が使用されることが非常に多いため、光ファイバ３の延出部３ａには半田濡れ性がよい材料でメタライズ層９を形成しているので、凹部空間７の内壁５ｂと光ファイバ３の延出部３ａを気密封止材料８によって強く密着させることが可能となり、気密封止材料８の密着欠陥による微小な空隙が出来にくくなるため、より確実に気密効果が得られる。
【００３５】
さらに、本発明の光レセプタクル１０では、気密封止をする箇所がファイバスタブ１の光ファイバ３の延出部３ａとその内壁５ｂになり、気密封止効果を得るために光ファイバ３のみを突き出させれば良いため、気密封止材料８を充填する作業の際、ファイバスタブ１が作業の妨げにならず容易となるため、光ファイバ３の後端面３ｂに気密封止材料８を誤って付着させる可能性が減少するため、結果として光学特性を劣化させる恐れが減少し、より確実で信頼性の高い気密封止が実現できる。
【実施例】
【００３６】
本発明の実施例を説明する。
【００３７】
図１に示す本発明の実施例である光レセプタクル１０と比較例として図３に示す光レセプタクル２０を作製した。
各ファイバスタブに用いたフェルールは、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、切削加工を行って所定の形状のフェルール試料を得た。
【００３８】
こうして得られたそれぞれのフェルールの貫通孔に光ファイバを挿入固定し、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、光ファイバの後端面を６°の傾斜面に切断しファイバスタブとした。
【００３９】
次いで、得られたファイバスタブの後端部をホルダに挿入して固定し、そのファイバスタブの先端部を一方開口端側から挿入して保持するとともに、スリーブにファイバスタブの他方を保持し、光レセプタクルを各１０個作製した。このとき、図１に示す本発明の試料の場合は、ファイバスタブの後端面と上記ホルダの貫通孔とで凹部空間を形成し、気密封止材料として低融点ガラスを該凹部に充填し、気密封止構造とした。一方、図３の比較例の光レセプタクルの場合は、ホルダの一部に掘り込み状に形成したダム内に樹脂を充填して、ファイバスタブとホルダの間を気密封止した。
【００４０】
そして、それぞれの光レセプタクルの気密封止構造のヘリウムリーク試験を行った。
【００４１】
その結果を表１に示す。
【表１】
2005215267.tif 000003
【００４２】
表１から明らかなように、本発明の光レセプタクル９は作製した１０個のサンプル全てで１×１０−９Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ以下の気密度を安定して得られることがわかった。
【００４３】
これに対し、従来の光レセプタクル２０では、作製した１０個のサンプルのうち６個は１×１０−９Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ以下の気密度が得られるものの、他の４個のサンプルは１×１０−６〜１×１０−７Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ程度の気密度しか得られず、気密封止状態に差が出て安定していないことがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の光レセプタクルの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を用いた光モジュールを示す断面図である。
【図３】従来の光モジュールを示す断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１：ファイバスタブ
１ａ：先端面
２：フェルール
２ａ：第２の貫通孔
３：光ファイバ
４：スリーブ
５：ホルダ
５ａ：第１の貫通孔
５ｂ：凹部空間の内壁
６：スリーブケース
７：凹部空間
８：小径部
９：連結部
１０：光レセプタクル
１１：光コネクタプラグフェルール
１２：光素子
１３：レンズ
１４：ケース
１５：光モジュール
【図１】
2005215267.tif 000004
【図２】
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【図３】
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