(57)【要約】【課題】ファイバスタブを金属ホルダに圧入固定している光レセプタクルにおいて、ファイバスタブ圧入時に、金属ホルダ外径が変形し、高精度な金属ホルダ外径を有する光レセプタクルを作製することが困難であった。【解決手段】金属ホルダ貫通孔及びファイバスタブの金属ホルダへの挿入部がテーパ部を有しており、該ファイバスタブテーパ部は、該金属ホルダ貫通孔テーパ部により保持する。【選択図】図１
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【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保持するファイバスタブにおいて、一方端側にテーパ部を有することを特徴とするファイバスタブ。
【請求項２】
上記テーパ部が、全長の１５％以上の範囲に渡って形成されていることを特徴とする請求項１記載のファイバスタブ。
【請求項３】
請求項１または２記載のファイバスタブと、該ファイバスタブの上記テーパ部と反対側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、他方開口端側から上記ファイバスタブの先端面に接続するプラグフェルールを挿入して保持するスリーブと、上記ファイバスタブのテーパ部側の後端部を挿入して保持する貫通孔を有する金属ホルダとからなる光レセプタクルにおいて、上記貫通孔の内面がテーパ部を有しており、該貫通孔のテーパ部により上記ファイバスタブのテーパ部が保持されていることを特徴とする光レセプタクル。
【請求項４】
上記金属ホルダの貫通孔内に、上記金属ホルダと上記ファイバスタブの位置を決定するための塑性変形部を有することを特徴とする請求項３記載の光レセプタクル。
【請求項５】
上記ファイバスタブは上記金属ホルダに接着固定されていることを特徴とする請求項３または４記載の光レセプタクル。
【請求項６】
上記金属ホルダは接着剤溜まりを有することを特徴とする請求項５記載の光レセプタクル。
【請求項７】
請求項３〜６のいずれかに記載の光レセプタクルを光素子を有するケースに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、光通信用部品に用いられるファイバスタブとこれを用いた光レセプタクル及び光モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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学装置が開示されている。
【０００３】
ここで、半導体レーザーをケース内に収容し、光信号を導出するものを発光モジュール、フォトダイオードをケース内に収容し、光信号を導入するものを受光モジュールと呼び、これらを総称して光モジュールと呼ばれている。
【０００４】
上記光モジュールのうち光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５に示すように光レセプタクル２７の一端に光素子２９を備えるとともに、他端に光コネクタ２２を接続するものである（特許文献１参照）。
【０００５】
上記光レセプタクル２７は、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２１ａと、該フェルール２１ａの貫通孔２１ｂに石英ガラス等からなる光ファイバ２１ｃを挿入し、接着剤２２により接着固定して得られたファイバスタブ２１の後端部を金属ホルダ２５に圧入により固定し、先端部をスリーブ２４の内孔に挿入するとともに、それらをスリーブケース２６に圧入又は接着固定することによって構成されている。また、上記ファイバスタブ２１の先端面は、光コネクタとの当接時の挿入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、後端面は、ＬＤ等の光素子２９から出射された光が光ファイバ２１ｃの先端面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２１ｃを挿通するフェルール２１ａ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２参照）。
【０００６】
さらに、上記光レセプタクル２７を用いて光モジュール３１を構成する場合は、光レセプタクル２７の先端面側よりスリーブ２４内に光コネクタ３２を挿入し、光ファイバ２１と、光素子２９とレンズ２８を備えたケース３０を最も効率よく光信号が導入、導出される位置に調心し、溶接固定する。光コネクタ３２のプラグフェルール３２ａ外径公差は±１μｍ以下で、その貫通孔３２ｂに備えられた光ファイバ３２ｃの中心には光信号が伝搬する直径１０μｍ程度のコアがある。
【０００７】
また、フェルール２１ａの外径公差は±１μm以下で、その貫通孔２１ｂに備えられた光ファイバ２１ｃの中心には光信号が伝搬する直径１０μm程度のコアがある。光ファイバ２１ｃ及び３２ｃのコア同士を損失の少ない接続とするため、スリーブ２４によってファイバスタブ２１及び光コネクタ３２は安定且つ高精度に保持される。
【０００８】
また、金属ホルダ２５は、セラミック材料からなるファイバスタブ２１よりも熱膨張係数が大きいため、高温時での金属ホルダ２５によるファイバスタブ２１の保持強度を十分に確保する目的で、常温での保持強度を５０Ｎ以上に設定することが多い。
【特許文献１】特開２００３−４３３１３
【特許文献２】特開２００３−１４９５０２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図５に示すようにファイバスタブ２１は金属ホルダ２５に圧入により固定されるため、ファイバスタブ２１の外径は金属ホルダ２５の貫通孔２５ｂの内径よりも大きく、締め代が存在することとなる。ここで、締め代とは、ファイバスタブ２１の外径と金属ホルダ２５の貫通孔２５ｂの内径の差である。そのため、ファイバスタブ２１を貫通孔２５ｂに圧入すると、貫通孔２５ｂ内径はファイバスタブ２１により押し広げられ変形し、該変形が金属ホルダ２５外径にまで及び金属ホルダ２５外径が、ファイバスタブ２１圧入前と比較して太くなることがある。金属ホルダ２５外径公差は±０．００５ｍｍ程度の高精度が要求されることもあり、金属ホルダ２５外径が太くなると要求精度を満たすことが困難となる。
【００１０】
また、予め金属ホルダ２５外径の変形量を想定し、該想定量だけ予め金属ホルダ２５外径を細くしておき、ファイバスタブ２１を圧入し、金属ホルダ２５が変形した後に要求寸法を満たす方法も考えられる。しかしながら、その場合は変形量を金属ホルダ２５外径要求精度内で制御する必要があり、変形量を左右する締め代の制御が重要となる。通常、ファイバスタブ２１外径は±０．０００７ｍｍ以下の高精度で制御されているため、締め代は実質金属ホルダ２５の貫通孔２５ｂの内径によって決定されることとなり、貫通孔２５ｂ内径の厳しい管理が要求され、金属ホルダ２５のコストがアップすることとなる。
【００１１】
更に、ファイバスタブ２１圧入時の金属ホルダ２５の変形を抑えるには、上記締め代を小さくすることが有効ではあるが、上記締め代を小さくすると、ファイバスタブ２１の金属ホルダ２５に対する保持強度が小さくなる。その結果、プラグフェルール３２ａを光レセプタクル２７に挿入し、プラグフェルール３２ａとファイバスタブ２１を当接させた時の圧力により、ファイバスタブ２１がズレることあった。これにより、プラグフェルール３２ａとファイバスタブ２１が接触しなくなり、光信号のやりとりが不可能となる不具合が発生することがある。
【００１２】
また、更に、プラグフェルール３２ａとファイバスタブ２１が接触が接触してはいても、光ファイバ３２ｃのコアと、光素子２９までの距離が設計値からズレ、レンズ２８を備えたケース３０を最も効率よく光信号が導入、導出される位置に調心することが不可能になることがあった。また更に、近年、光レセプタクルの小型化要求が高まっており、ファイバスタブ２１と金属ホルダ２５の圧入長を短くする必要が生じている。該圧入長が短くなると、金属ホルダ２５とファイバスタブ２１の接触面積が減少することとなり、ファイバスタブ２１の保持強度が小さくなるため、締め代を増して、保持強度を補う必要が生じる。そのため、ファイバスタブ２１圧入時の金属ホルダ２５外径の変形量も増加することとなり、光レセプタクル２７の小型化と金属ホルダ２５外径の高精度化の両立が困難であった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題に鑑みて本発明は、フェルールの貫通孔に光ファイバを保持するファイバスタブにおいて、一方端側にテーパ部を有することを特徴とする。
【００１４】
また、上記テーパ部が、全長の１５％以上の範囲に渡って形成されていることを特徴とする。
【００１５】
更に、上記ファイバスタブと、該ファイバスタブの上記テーパ部と反対側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、他方開口端側から上記ファイバスタブの先端面に接続するプラグフェルールを挿入して保持するスリーブと、上記ファイバスタブのテーパ部側の後端部を挿入して保持する貫通孔を有する金属ホルダとからなる光レセプタクルにおいて、上記貫通孔の内面のテーパ部を有しており、該貫通孔テーパ部により上記ファイバスタブテーパ部が保持されていることを特徴とする。
【００１６】
更に、上記金属ホルダは、貫通孔内に、上記金属ホルダと上記ファイバスタブの位置を決定するための塑性変形部を有することを特徴とする。
【００１７】
また更に、上記ファイバスタブは上記金属ホルダに接着固定されていることを特徴とする。加えて、上記金属ホルダは接着剤溜まりを有することを特徴とする。
【００１８】
また、上記光レセプタクルを用いた光モジュールであって、光レセプタクルを光素子を有するケースに取り付けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、フェルールの貫通孔に光ファイバを保持するファイバスタブと、該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、他方開口端側から上記ファイバスタブの先端面に接続するプラグフェルールを挿入して保持するスリーブと、上記ファイバスタブの後端部を挿入して保持する貫通孔を有する金属ホルダとからなる光レセプタクルにおいて、上記貫通孔及び上記ファイバスタブの上記金属ホルダへの挿入部がテーパ部を有しており、該ファイバスタブのテーパ部は、該貫通孔テーパ部により保持されていることにより、ファイバスタブの金属ホルダへの圧入によって生じる金属ホルダ外径の変形を回避することが可能であり、高精度な金属ホルダ外径を有する光レセプタクルを作製することが出来き、さらに、上記ファイバスタブのテーパ部は上記金属ホルダのテーパ部により保持されているため、プラグフェルールを光レセプタクルに挿入し、プラグフェルールと上記ファイバスタブを当接させた時の圧力により、上記ファイバスタブがズレることも防止可能である。また更に、金属ホルダのファイバスタブの圧入による外径変化を伴わないため、金属ホルダ内径を高精度に管理することにより、ファイバスタブ圧入による金属ホルダ外径の変形量を一定量にコントロールし、ファイバスタブ圧入後の金属ホルダ外径の精度を保証する必要がないことから、安価な金属ホルダを用いることが可能となる。加えて、ファイバスタブと金属ホルダの圧入長を確保する必要がないことから、金属ホルダの外径の高度な精度と光レセプタクルを小型化の両立が可能である。
【００２０】
さらに、ファイバスタブの金属ホルダに対する位置精度は、±０．０３〜±０．１ｍｍ程度の高精度が要求されるが、金属ホルダ貫通孔のテーパ部によりファイバスタブのテーパ部を保持する場合、両テーパ部の角度を合わせることにより、上記の位置精度を確保することは困難であるが、本発明では、上記金属ホルダ貫通孔後端部において、上記金属ホルダと上記ファイバスタブの位置を決定するための塑性変形部を有するため、ファイバスタブと金属ホルダの位置も高精度で合わせることが可能である。また、上記位置合わせ時には、塑性変形部がファイバスタブにより変形する緩衝層の役割を果たすため、金属ホルダ外径が変形することはない。
【００２１】
またさらに、上記ファイバスタブは上記金属ホルダに対して互いのテーパ部により保持されていることに加えて、接着剤により固定されている。これにより、ファイバスタブの金属ホルダに対する固定を行っている。
【００２２】
加えて、上記金属ホルダは、接着剤溜まりを有しており、上記ファイバスタブと上記金属ホルダを接着した際の余剰の接着剤は、該接着剤溜まりに収まる。金属ホルダが接着剤溜まりを有しない場合、余剰な接着剤が生じない様に、接着剤塗布量の精密なコントロールが必要となり、工数が増加する。また、余剰な接着剤がファイバスタブ外周に付着した状態で接着剤が硬化すると、ファイバスタブ外周と、ファイバスタブの一方端を把持しているスリーブの密着が不安定となり、その結果、プラグフェルールを光レセプタクルに挿入した際、プラグフェルールのスリーブによる保持が不安定となり、光学特性が不安定になるということを防止することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。
【００２４】
図１は、本発明のファイバスタブ１を用いた光レセプタクル７の一実施形態を示す断面図であり、図２は本発明の光レセプタクル７を用いた光モジュール１１を示す中央断面図である。
【００２５】
本発明のファイバスタブ１は、図１に示すようにジルコニア等のセラミック材料からなるフェルール１ａの貫通孔１ｂに光ファイバ１ｃを接着剤２により保持しており、一方端側にテーパ部１ｄ有し、該テーパ部１ｄが、ファイバスタブ１全長の１５％以上の範囲に渡って形成されている。このファイバスタブ１は、図１に示すような光レセプタクル７として用いられ、ファイバスタブ１のテーパ部１ｄと反対側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、他方開口端側からファイバスタブ１の先端面に接続する光コネクタ１２を挿入して保持するスリーブ４と、ファイバスタブ１のテーパ部１ｄ側の後端部を金属ホルダ５に圧入により固定し、それらをスリーブケース６に圧入又は接着固定することによって構成されている。スリーブ４はジルコニア等のセラミック材料若しくは黄銅等の金属材料からなり、金属ホルダ５はステンレス材からなる。更に、接着剤２はエポキシ系接着剤よりなる。
【００２６】
さらに、図２に示す様に上記光レセプタクル７を用いて光モジュール１１を構成する場合は、光レセプタクル７の先端面側よりスリーブ４内に光コネクタ１２を挿入し、光ファイバ１２ｃと、光素子９とレンズ８を備えたケース１０を最も効率よく光信号が導入、導出される位置に調心し、溶接固定する。
【００２７】
ファイバスタブ１の先端面は、光コネクタ１２との挿入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、後端面にはＬＤ等の光素子から出射された光が光ファイバ１２ｃの端面で反射して光素子９に戻る反射光を防止するため４〜１０°程度の鏡面研磨が施された傾斜面が形成されている。
【００２８】
光コネクタ１２のプラグフェルール１２ａは、図２に示すように、この光レセプタクル７を用いて光信号をやりとりする際に、スリーブ４の反対側より挿入され、その端面をプラグフェルール１２ａの貫通孔１２ｂに保持された光ファイバ１２ｃとファイバスタブ１の先端面の光ファイバ１ｃに接続されるものである。
【００２９】
さらに、上記光レセプタクル７において、ファイバスタブ１の後端部を挿入して保持する金属ホルダ５の貫通孔５ｂがテーパ部５ｃを有しており、上記ファイバスタブ１のテーパ部１ｄは、該貫通孔テーパ部５ｃにより保持されていることが重要である。このとき、ファイバスタブ１のテーパ部１ｄのテーパ角度をθ１、金属ホルダ５のテーパ部５ｃのテーパ角度をθ２としたとき、θ２はθ１より大きくθ２＝θ１＋５°程度であり、θ１は１５〜４５°の範囲、θ２は２０〜５０°の範囲が望ましい。
【００３０】
これにより、ファイバスタブ１圧入による金属ホルダ５外径の変形を防止することが可能となる。さらに、圧入固定部を設けなくてもよいことから、ファイバスタブ１を金属ホルダ５に圧入固定している従来の光レセプタクル２７と比較して小型化が可能となる。
【００３１】
次に、図２に示す様に、上記金属ホルダ５の貫通孔５ｂ内に、上記金属ホルダ５に対する上記ファイバスタブ１の位置を決定するための塑性変形部５ｄを有することが好ましい。上記ファイバスタブ１の上記金属ホルダ５に対する位置決め精度は±０．０３〜±０．１ｍｍ程度が要求されるが、ファイバスタブ１のテーパ部１ｄと金属ホルダ５のテーパ部５ｃによる保持のみでは、テーパ部の加工精度により位置決め精度が左右され、歩留まりが発生する。しかし、本発明では、貫通孔５ｂの内側に向けて若干盛り上がった塑性変形部５ｄを設け、ファイバスタブ１を金属ホルダ５に挿入し、該塑性変形部５ｄに押し当て、所望の位置に来るまで塑性変形部５ｄを変形させて挿入するため、所定の位置にファイバスタブ１を保持することが可能である。また、上記塑性変形部５ｄは、上記ファイバスタブ１により押し潰され、緩衝層の役割を果たすため、ファイバスタブ１を金属ホルダ５に押し当てることによる、金属ホルダ５外周の変形はない。上記塑性変形部５ｄは、上記貫通孔５ｂ内で後端部から１／３〜１／４程度の位置にあることが好ましく、さらにその盛り上がった高さＴは０．０２〜０．１ｍｍ程度が好ましい。また、図３（ａ）〜（ｄ）に塑性変形部５ｄの様々な形態を示す。
【００３２】
加えて、上記ファイバスタブ１は上記金属ホルダ５に接着固定されていることが好ましい。上記ファイバスタブ１は、上記塑性変形部５ｄにより位置決めされてはいるが、これは、圧入ではなく、塑性変形部５ｄはファイバスタブ１を締め付ける力は殆どないため、仮止め状態である。そこで、接着剤により、上記ファイバスタブ１を上記金属ホルダ５に固定する。
【００３３】
その上、上記金属ホルダ５は接着剤溜まり５ａを有することが好ましい。余剰の接着剤３は接着剤溜まり５ａに収まるため、接着剤溜まり５ａを有しない場合よりも接着剤塗布量の精度が緩くて済み、管理工数を削減できる。更に、接着剤溜まり５ａは、貫通孔５ｂの最先端部から、貫通孔５ｂ先端部より１／２程度入り込んだ位置の間にあることが望ましい。これにより、余剰の接着剤がファイバスタブ１のスリーブ把持部に付着することを防止できるため、余剰な接着剤がファイバスタブ１外周に付着した状態で接着剤３が硬化し、ファイバスタブ１外周と、ファイバスタブ１の一方端を把持しているスリーブ４の密着が不安定となり、その結果、プラグフェルール１２ａを光レセプタクル７に挿入した際、プラグフェルール１２ａのスリーブ４による保持が不安定となり、光学特性が不安手になるということを防止できる。更に、接着剤溜まり５ａの大きさは、ファイバスタブテーパ部１ｄと金属ホルダ貫通孔テーパ部５ｃの間に形成される空間の体積の１０％程度が好ましい。また、図４（ａ）、（ｂ）に接着剤溜まり５ａの様々な形態を示す。
【実施例】
【００３４】
本発明の実施例を説明する。
【００３５】
図１に示す本発明の実施例である光レセプタクル７を作製した。光レセプタクル７は、一方端側にテーパ部１ｄを有するフェルール１ａの貫通孔１ｂに光ファイバ１ｃを接着剤２により固定してファイバスタブ１を形成し、該ファイバスタブ１外周部に接着剤３を塗布し、ファイバスタブ１を金属ホルダ５のテーパ部５ｃを有する貫通孔５ｂに挿入し、塑性変形部５ｄに該ファイバスタブ１を押し当てて位置決めをした後、接着剤３の硬化を行い、その後、スリーブ４をファイバスタブ１先端に挿入し、スリーブケース６を金属ホルダ５に圧入固定することにより構成されている。フェルール１ａとスリーブ４はジルコニアで形成し、金属ホルダ５、スリーブケース６はステンレスで形成している。ファイバスタブ１のテーパ角度θ１はおよそ３０°、金属ホルダ５のテーパ角度θ２はおよそ３５°とした。また、ファイバスタブ１のテーパ部１ｄはファイバスタブ１全長の２５％に施した。サンプルは１０個用意した。
【００３６】
さらに、比較例として、上記と同じ材質で、ファイバスタブ２１及び金属ホルダ２５にテーパ部を有さず、ファイバスタブ２１は金属ホルダ２５に圧入により固定されているサンプルを１０個用意した。ファイバスタブ２１と金属ホルダ２５の圧入締め代は保持強度を５０Ｎを得るのに適当な値とした。
【００３７】
上記比較例は、ファイバスタブの固定方法以外、本発明と同じ作製方法である。
【００３８】
本発明のサンプル１０個、比較例のサンプル１０個に対し、組立て前の金属ホルダ外径と組立後の金属ホルダ外径の変形量を評価した。
【００３９】
その結果を表１に示す。
【表１】
2005338516.tif 000003
【００４０】
その結果、本発明では、金属ホルダ２５の外径変化量はゼロであるのに対して、比較例では最低０．００２ｍｍ、最大０．０１５ｍｍ、平均０．００７ｍｍ金属ホルダ外径が増加していた。また、本発明のファイバスタブ１の金属ホルダ５に対する保持強度を測定した所、全数５０Ｎ以上であった。
【００４１】
これより、本発明によれば、金属ホルダの外径を変形させることなく、ファイバスタブを金属ホルダに固定することが可能であることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の光レセプタクルの中央断面図である。
【図２】本発明の光レセプタクルを用いた光モジュールの中央断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は本発明の光レセプタクルにおける金属ホルダの塑性変形部の様々な実施形態を示す断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は本発明の光レセプタクルにおける金属ホルダの接着剤溜まりの様々な実施形態を示す断面図である。
【図５】従来の光レセプタクルを用いた光モジュールの中央断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１：ファイバスタブ
１ａ：フェルール
１ｂ：貫通孔
１ｃ：光ファイバ
１ｄ：テーパ部
２：接着剤
３：接着剤
４：スリーブ
５：金属ホルダ
５ａ：接着剤溜まり
５ｂ：貫通孔
５ｃ：テーパ部
５ｄ：塑性変形部
６：スリーブケース
７：光レセプタクル
８：レンズ
９：光素子
１０：ケース
１１：光モジュール
１２：光コネクタ
１２ａ：プラグフェルール
１２ｂ：貫通孔
１２ｃ：光ファイバ
θ１：テーパ角度
θ２：テーパ角度
Ｔ：高さ
【図１】
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【図２】
2005338516.tif 000005
【図３】
2005338516.tif 000006
【図４】
2005338516.tif 000007
【図５】
2005338516.tif 000008