(57)【要約】【課題】接続損失特性に優れた光トランシーバ用レセプタクル構造を提供する。【解決手段】レセプタクル部７の２つの結合部５０ａ、５０ｂに並列に配置された２つの割りスリーブ５ａ、５ｂのスリットを、互いに内側に対向して配置した。【選択図】図１
2005049406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェルールの中心に光ファイバを有したファイバスタブと、該ファイバスタブの先端部を一方の開口端部から挿入固定するとともに、他方の開口端部から挿入された光コネクタを上記ファイバスタブの先端面に当接させる割りスリーブとからなる結合部を有し、該結合部を複数並べて配置してなる光レセプタクルにおいて、上記結合部のうち、少なくとも一対の割りスリーブのスリット同士が互いに対向するよう配置していることを特徴とする光レセプタクル。
【請求項２】
上記一対の結合部は、互いに隣り合う結合部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３】
上記一対の結合部の割りスリーブに形成されるスリットの向きは、該スリットの対向位置を０°として割りスリーブの軸を中心に同じ回転方向で０〜４５°の範囲としていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光レセプタクル。
【請求項４】
上記結合部を４以上の偶数並べてなる光レセプタクルであって、上記結合部のうち、互いに隣接する中央の一対の割りスリーブ同士のスリットが対向し、かつ、他の互いに隣接する結合部同士は互いに同じ側にスリットが形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光レセプタクル。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載した光レセプタクルの上記一対の結合部の一端側に受光素子及び発光素子のいずれかを配置したことを特徴とする光送受信モジュール。
【請求項６】
フェルールの中心に光ファイバを有したファイバスタブと、該ファイバスタブの先端部を一方の開口端部から挿入固定するとともに、他方の開口端部から挿入された光コネクタを上記ファイバスタブの先端面に当接させる割りスリーブとからなる結合部を有し、該結合部を複数並べて配置してなる光レセプタクル、
上記一対の結合部の一端側に受光素子及び発光素子のいずれか配置して収容するケース、上記光レセプタクルを搭載固定する基板からなる光送受信モジュールにおいて、上記光レセプタクルに用いる割りスリーブのスリットを上記基板と対向させたことを特徴とする光送受信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術】
本発明は、光レセプタクル及びこれを用いた光送受信モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、光信号を電気信号に変換するために、半導体レーザーやフォトダイオード等の受発光素子をケース内に収納し、このケースを光ファイバの端面に対向して設け、光信号を光ファイバの端面に入射または出射し、光ファイバを通じて光信号を導入又は導出するような光モジュールが開示されている。
【０００３】
ここで、半導体レーザー等の発光素子をケース内に収容し光信号を導出する光送信モジュールと呼び、フォトダイオード等の受光素子をケース内に収容し光信号を導入する光受信モジュールと呼び、さらに光送信および光受信の両方の機能を搭載し一体化したものを光送受信モジュールと呼ばれている。
【０００４】
上記光送受信モジュールのうち、光コネクタを接続するようにした光レセプタクル型の光送受信モジュールは、送信側および受信側の２つの伝送信号を同時に接続するため、２個の光コネクタ付光ファイバと嵌合するスリーブを有するレセプタクル部を持ち、さらには送信側、受信側の受発光素子とそれを駆動する電子部品を搭載したプリント基板とを収容するようになっている。
【０００５】
このレセプタクル部に用いられるスリーブとしては円筒形状を有する剛体スリーブを使ったタイプ、または円筒面の一部にスリットがはいった割りスリーブを使ったタイプが用いられている。
【０００６】
剛体スリーブのタイプでは、構造上剛体スリーブと嵌合する内部に光ファイバを挿入したフェルールを有する光コネクタ（単に光コネクタという）の外径は剛体スリーブの内径より小さくなければ挿入することができず、小さくすると剛体スリーブ内に挿入された光コネクタと剛体スリーブ内壁との間には隙間が生じる。そのため、嵌合させる光コネクタ内の光ファイバの位置は必ずしも剛体スリーブ内の円筒中心の同じ位置に来ないため、予め剛体スリーブに配置されたスタブと呼ぶ光ファイバ内蔵フェルール（以下、スタブと呼ぶときもある）の光ファイバと光コネクタの光ファイバとを接続する際、光ファイバ同士の軸ずれが大きくなり、接続損失が大きくなるという欠点を有している。また着脱を繰り返した時に送信側の発光素子や受信側の受光素子との光の結合の再現性が良く無いという課題もあった。
【０００７】
一方、割りスリーブのタイプでは、割りスリーブの内径はコネクタのフェルールより僅かに小さくなっており、割りスリーブ内に光コネクタのフェルールを挿入した場合、スリットが入っていると割りスリーブの内径は弾性を維持しながら僅かに広がり光コネクタのフェルールが挿入保持されることになる。この時、光コネクタのフェルールと割りスリーブ内径との間には隙間は無く、スタブの光ファイバと光コネクタの光ファイバ同士を接続する際、軸ずれが少なくなり、接続損失が小さくできるという利点を有している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、割りスリーブは剛体スリーブに比較して割りスリーブ内へ光コネクタを挿入接続した状態において、割りスリーブには円筒部にスリットがあるため、レセプタクル部に挿入された光コネクタを弾性力で保持しているものの、光コネクタに横荷重が加わると完全に割りスリーブ内のファイバスタブとの接続状態を保持できずに、軸ズレを生じてしまう。従って、割りスリーブを用いた方式のレセプタクル部は剛体スリーブを用いた方式のレセプタクル部に比較して、光コネクタが挿入保持された状態で光コネクに横荷重が加わると接続損失が大きくなるという問題があった。
【０００９】
さらには、割りスリーブにはスリットがあるため、光軸に対して軸対称の構造になっていない。そのため挿入する光コネクタへの同じ力の横荷重が加わっても、荷重の方向が異なると送信側、受信側で割りスリーブ内のスタブとの接続状態が異なるため接続損失の値が変わり、出力変動や受信光量が異なってしまうという問題があった。
【００１０】
また、レセプタクル部の割りスリーブに対して光コネクタを挿入する場合、完全に割りスリーブ円筒軸方向から挿入できることは実際には殆どなく、わずかながらも斜め方向から挿入作業が行われる。繰り返し挿入した場合の損失ばらつきはスリットの位置に対する挿入方向の向きによって違いが生じてしまうという問題点があった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本願発明者らは鋭意検討の結果、一対の結合部を有する光レセプタクルへ光コネクタを嵌合し接続させた状態で、光コネクタに横荷重を加えた際、荷重方向と接続損失の関係を調べたところ、割りスリーブ中心からスリット位置に向かう方向の横荷重が加わると接続損失が大きく変化しやすいことが明らかになった。
【００１２】
これに対して本発明では、上記問題点を解決するため、フェルールの中心に光ファイバを有したファイバスタブと、該ファイバスタブの先端部を一方の開口端部から挿入固定するとともに、他方の開口端部から挿入された光コネクタを上記ファイバスタブの先端面に当接させる割りスリーブとからなる結合部を有し、該結合部を複数並べて配置してなる光レセプタクルにおいて、上記結合部のうち、少なくとも一対の割りスリーブのスリット同士が互いに対向するよう配置していることを特徴とする。
【００１３】
本発明の構成によれば、上記結合部を複数並べたもののうち、少なくとも一対の割りスリーブのスリット同士が互いに対向するよう配置しているので、挿入する光コネクタ同士が干渉して対向する向きにかかる横加重を低下させることが可能となり挿入損失の低下を防止することが可能となる。
【００１４】
なお、上述によれば、少なくとも一対の割りスリーブのスリット同士が互いに対向するとあるので、隣接するスリーブのスリット同士が対向するだけでなく、離れている場合であっても、離れているスリーブ同士が対向していれば、上述の理由でわずかながらも挿入損失の改善する傾向がみられるので良い。
【００１５】
また、上記一対の結合部は、互いに隣り合う結合部とすることで、確実に横加重を防止して挿入損失の低下を防止することが可能である。
【００１６】
さらに、上記一対の結合部の割りスリーブに形成されるスリットの向きは、該スリットの対向位置を０°として割りスリーブの軸を中心に同じ回転方向で０〜４５°の範囲としている。挿入接続された２つのコネクタフェルールは隣接しているため、横荷重が加わる場合があっても、隣接するスリーブの並列水平方向内側には横荷重は加わり難く、荷重の主たる方向は隣接するスリーブの並列水平外側に加わるか、隣接するスリーブ並列方向に対し垂直方向に加わる場合が生じる。隣接するスリーブの並列水平方向内側に加わった場合があったとしてもコネクタフェルール間の距離が小さいために実質的には横荷重方向は僅かに垂直方向から内側斜めに入る程度である。垂直方向に横荷重が加わった場合及び僅かに垂直方向から内側斜めに横荷重が加わった場合、横荷重の鉛直成分は水平成分より大きくなっており、該スリットの対向位置を０°として割りスリーブの軸を中心に同じ回転方向で０°〜４５°の範囲とすることにより、横荷重の鉛直成分の影響を低減する事が出来る。
【００１７】
また、上記結合部を４以上の偶数並べてなる光レセプタクルであって、上記結合部のうち、互いに隣接する中央の一対の割りスリーブ同士のスリットが対向し、かつ、他の互いに隣接する結合部同士は互いに同じ側にスリットが形成されていることを特徴とする。
【００１８】
これによっても、上記複数の結合部に結合されるコネクタフェルールは、コネクタフェルールどうしが干渉し合って割りスリーブのスリット方向に横荷重が加わる事がなくなるため、挿入損失の低下を防止する構造が可能である。
【００１９】
また上記光レセプタクルの上記一対の結合部の一端側に受光素子及び発光素子を配置して光送受信モジュールを構成することにより、挿入する光コネクタへの同じ力の横荷重が加わっても、送信側、受信側ともに割りスリーブ内のスタブとの接続状態が安定するため接続損失の値の変動が少なくなり、出力変動や受信光量の変動の少ない安定したモジュール特性が得られる。
【００２０】
さらに、フェルールの中心に光ファイバを有したファイバスタブと、該ファイバスタブの先端部を一方の開口端部から挿入固定するとともに、他方の開口端部から挿入された光コネクタを上記ファイバスタブの先端面に当接させる割りスリーブとからなる結合部を有し、該結合部を複数並べて配置してなる光レセプタクル、上記一対の結合部の一端側に受光素子及び発光素子のいずれか配置して収容するケース、上記光レセプタクルを搭載固定する基板からなる光送受信モジュールにおいて、上記光レセプタクルに用いる割りスリーブのスリットを上記基板と対向させたことを特徴とすることにより、基板に光レセプタクルを固定させた場合には、同様にレセプタクルの割りスリーブに挿入接続されたコネクタフェルールには、基板下方に横荷重が加わる事は無いので割りスリーブのスリット側に荷重が加わる事が無く、横荷重に対しての損失変動は少なくなる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１（ａ）は、本発明の光送受信モジュールの一実施形態を示す中央横断面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）はスリットが対向する範囲を示す図である。
【００２３】
この光送受信モジュール２０は、送信側および受信側の２つの伝送信号を接続するための２個の光コネクタ付きのフェルール（図示せず。）と嵌合する光レセプタクル部７と、光レセプタクル部７の後端を覆うケース８とから主に構成されている。光レセプタクル部７は、２個のコネクタと嵌合するための２個の割りスリーブ５ａ、５ｂを収容し、ケース８の本体側には発光素子９及び受光素子１０及び発光素子９と受光素子１０を駆動する電子部品を搭載した回路基板１１を収容するようになっている。
【００２４】
光レセプタクル７はフェルール１の中心に光ファイバ２を有したファイバスタブ３と、上記ファイバスタブ３を一方の開口端部から挿入固定するとともに、他方の開口端部から挿入された光コネクタ（不図示）を上記ファイバスタブ３の先端面に当接する割りスリーブ５ａ、５ｂとからなる結合部５０ａ、５０ｂで構成されており、それらをスリーブケース４に圧入または接着固定することによって完成する。
【００２５】
ファイバスタブ３の先端面３ａ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、後端面３ｂではＬＤ等の光素子から出射された光が光ファイバ２の端面２ｂ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２の光軸を法線とする面Ｘに対して４〜１０°程度の傾斜をつけて鏡面研磨されている。
【００２６】
上記フェルール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、割りスリーブ５ａ、５ｂはジルコニア、アルミナ、銅などの材料からなっている。
【００２７】
主には耐摩耗性を考慮して、フェルール１及び割りスリーブ５ａ、５ｂ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好ましい。
【００２８】
またさらに、スリーブケース４は耐摩耗性、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主には、信頼性を高めるため、ステンレスを用いられることが多い。
【００２９】
ここで、図１（ｂ）に示すように、光レセプタクル７内の２つの割りスリーブ５ａ、５ｂにおいて、各々の割りスリーブ５ａ、５ｂに形成されているスリット１２ａ、１２ｂの部分は互いに対向するような位置に配置されている。
【００３０】
このような構成にした場合、レセプタクル部７に２つの光コネクタを嵌合させ接続させると、２つの光コネクタは並列に接続されているので、光コネクタ同士が干渉し合い横方向荷重の方向として、光コネクタ同士の向き合う方向以外、例えば、対向する割りスリーブ５ａ、５ｂの外側の方向へ荷重は加わる可能性はあるが、２つの割りスリーブ５ａ、５ｂのスリット１２ａ、１２ｂの向き合う内側方向に横加重が加わることを抑えることができる。
【００３１】
なお、割りスリーブ５ａ、５を用いたレセプタクル方式の横荷重変動を小さく抑えることが可能であるので、結合部５０ａ、５０ｂをさらに増やした設計とする場合には、互いに隣り合う結合部５０ａ、５０ｂのスリット１２ａ、１２ｂが対向する構造とする。
【００３２】
また、２つの結合部５０ａ、５０ｂのスリット１２ａ、１２ｂの対向する範囲は２つの割りスリーブ５ａ、５ｂの中心同士を結ぶ線上にスリット１２ａ、１２ｂが配置されるのが理想的ではあるが、一対の結合部５０ａ、５０ｂの割りスリーブ５ａ、５ｂに形成されるスリット１２ａ、１２ｂの向きは、図１（ｃ）に示すようにそのスリット１２ａ、１２ｂの対向位置を０°として割りスリーブ１２ａ、１２ｂの軸を中心に同じ回転方向で０〜４５°の範囲としている。ここで、互いの対向位置が０°を越えたり、４５°を越えたりすると
レセプタクルに挿入接続したコネクタフェルールに並列する割りスリーブ５ａ、５ｂの並列方向に対して、垂直方向に横荷重が加わった場合、スリット１２ａ、１２ｂへの横荷重垂直成分が加わりやすくなり、損失変動が生じやすくなってしまう。
【００３３】
さらには、図３に、他の実施の形態である３連以上の光入出力部を持つ多連の光モジュール３０の正面図を示す。このような光モジュール３０のレセプタクル部においては、用いられる光レセプタクル部７の割りスリーブ５のスリット１２ａ、１２ｂ、１２ｃの位置を、割りスリーブが整列する方向に並べる、即ち、結合部（不図示）を４以上の偶数並べてなる光レセプタクル部７であって、上記結合部のうち、互いに隣接する中央の一対の割りスリーブ５ｄ、５ｅ同士のスリット１２ｃ、１２ｄが対向し、かつ、他の互いに隣接する結合部同士は互いに同じ側に例えばスリット１２ｄ、１２ａが形成されている。これにより、各割りスリーブ５に挿入接続されたコネクタフェルールへは配置構成上割りスリーブのスリット方向へ横方向荷重が加わり難くなるため、横荷重特性に対する光コネクタ毎の損失変動量の違いやバラツキを低減できる。なお、スリット１２ａ〜１２ｄの方向はこれに限定されず、更には両外側の割りスリーブ５ｃ、５ｄと割りスリーブ５ｅ、５ｆのスリット１２ｃ、１２ｄの位置を図から１８０°回転させて、互いに対向させるようにモジュール内側に向けて配置することで、一層、横荷重特性に優れた光モジュールを実現することができる。
【００３４】
図２は光レセプタクル部７を持つ光送受信モジュール２０を基板１３上に固定して用いる場合の実施例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。本図は本発明の他の実施の形態であり、割りスリーブ５０ａ、５０ｂを用いた光レセプタクル部７の場合、コネクタ７を挿入した状態で横方向荷重が、割りスリーブ１２のスリット側に加わり難い他の光レセプタクルの構造を実現しようとするものであるので、図のように光送受信モジュール２０に固定ネジ１４を用いて基板１３上に固定する場合には、嵌合して接続した光コネクタへの横荷重は配置構成上の理由で基板１３の方向（図面上で下方向）にかかることがない。従って、割りスリーブ５ａ、５ｂのスリットの１２ａ、１２ｂの位置は、図１における実施の形態のような対向させる方法だけでなく、基板１３の当接面２０ａ側になるように配置することにより、挿入された光コネクタに加わる横荷重は、スリット１２ａ、１２ｂ側に加わることが無くなるため、接続損失の横荷重変動を抑制することができる。
【００３５】
以上本発明は、光送受信モジュール用の光レセプタクルについて説明してきたが、更には２芯以上の光ファイバコネクタ同士を接続する多連のコネクタアダプタにおいてもアダプタ内での同様の割りスリーブのスリットの位置構造を取ることにより、より横荷重に対して安定した接続特性を示すコネクタアダプタを実現することができることはいうまでもない。
【００３６】
【実施例】
本発明の実施例を説明する。
【００３７】
図１に示す本発明の光送受信モジュールを作製した。フェルール１の中心に光ファイバ２を有したファイバスタブ３と、他方の開口端部から挿入された光コネクタを上記ファイバスタブ３の先端面に当接する割りスリーブ５ａ、５ｂと、上記ファイバスタブ３および割りスリーブ５ａ、５ｂを圧入固定してなるホルダ４とにより組み立てた。
【００３８】
フェルール１と割りスリーブ５ａ、５ｂはジルコニアで形成し、ホルダ４はステンレスを材料として用いた。
【００３９】
フェルール１の外径１ｂと、コネクタフェルールの外径はＳＣコネクタの標準寸法のφ２．４９９±０．０００５ｍｍとした。
【００４０】
また、割りスリーブ５ａ、５ｂは、スリット１２ａ、１２ｂの向きが互いに対向するように配置した。ところで割りスリーブ５ａ、５ｂの外径は３．２±０．０２ｍｍ、スリット幅０．５±０．０５ｍｍ、抜去力１．９６〜３．９２Ｎ（２００〜４００ｇ重）の標準的な割りスリーブを用いた。２つのスリット１２ａ、１２ｂの対向精度は、測定したところ、２つの割りスリーブ５ａ、５ｂの外径中心を結ぶ基準線に対して、スリットの中心と割りスリーブの中心を結ぶ線がなす角度は３０度であった。
【００４１】
作製した光送受信モジュールの受信側および送信側のそれぞれの光レセプタクル部７に測定用ファイバのついた光コネクタを接続させた。その時の送信側光出力は−３ｄＢｍであった。また受信側の光受光パワーは−２５ｄＢｍであった。このような状態で送信側の光コネクタの側面に上下及び外側から０．９８Ｎの横荷重を加えたところ、光出力の変動は最大でも０．２ｄＢと安定した特性を示し、損失変動の安定化を図ることが確認できた。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の構成によれば接続したコネクタフェルールに横過重が加わっても割りスリーブ方向に横荷重が加わることが無くなるため、割りスリーブを用いたレセプタクル方式のコネクタフェルール接続時横荷重変動を小さく抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の光レセプタクルの一実施形態を示す中央横断面図、（ｂ）は同図の正面図、（ｃ）はスリットが対向する範囲を示す図である。
【図２】（ａ）は本発明の別の実施の形態を示す上面図であり、（ｂ）は同図の正面図ある。
【図３】本発明の別の実施の形態を示す正面図である。
【符号の説明】
１：フェルール
２：光ファイバ
３：ファイバスタブ
３ａ：ファイバスタブ先端側
３ｂ：ファイバスタブ後端側
４：ホルダ
５ａ、５ｂ：割りスリーブ
５０ａ、５０ｂ：結合部
７：レセプタクル部
８：ケース
９：光発光素子
１０：光受光素子
１１：回路基板
１２ａ、１２ｂ：スリット
１３：基板
１４：固定ネジ
２０：光送受信モジュール
【図１】
2005049406.tif 000003
【図２】
2005049406.tif 000004
【図３】
2005049406.tif 000005