(57)【要約】【課題】  光モジュールの光レセプタクルと受発光素子とで形成された空間の気密性を高く保つことができる光レセプタクル及びそれを用いた光モジュールを提供することにある。【解決手段】  本発明の光レセプタクルは、光ファイバが融着固定されたキャピラリからなる光ファイバスタブと、光ファイバスタブ及びプラグフェルールを収納するための内孔を有するスリーブと、スリーブを収納するための貫通孔を有するスリーブケースとを具備する光レセプタクルにおいて、光ファイバスタブとスリーブケースが気密封止されてなることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバが融着固定されたキャピラリからなる光ファイバスタブと、光ファイバスタブ及びプラグフェルールを収納するための内孔を有するスリーブと、スリーブを収納するための貫通孔を有するスリーブケースとを具備する光レセプタクルにおいて、光ファイバスタブとスリーブケースが気密封止されてなることを特徴とする光レセプタクル。
【請求項２】
光ファイバスタブとスリーブケースが低融点ガラスによって接着固定されてなることを特徴とする請求項１に記載の光レセプタクル。
【請求項３】
光ファイバスタブのキャピラリと、スリーブケースと、低融点ガラスとの熱膨張係数差が３０〜２５０℃の温度範囲において３０×１０−７／℃以下であ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】
光ファイバスタブのキャピラリ、スリーブケース及び低融点ガラスの熱膨張係数が、各々３０〜２５０℃の温度範囲において７０×１０−７／℃以下であ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】
光ファイバスタブ、スリーブケース及びスリーブが気密封止されてなることを特徴とする請求項１に記載の光レセプタクル。
【請求項６】
光ファイバスタブ、スリーブケース及びスリーブが低融点ガラスによって接着固定されてなることを特徴とする請求項５に記載の光レセプタクル。
【請求項７】
光ファイバスタブのキャピラリと、スリーブケースと、低融点ガラスと、スリーブとの熱膨張係数差が３０〜２５０℃の温度範囲において３０×１０−７／℃以下であることを特徴とする請求項５又は６に記載の光レセプタクル。
【請求項８】
光ファイバスタブのキャピラリ、スリーブケース、低融点ガラス及びスリーブの熱膨張係数が、各々３０〜２５０℃の温度範囲において７０×１０−７／℃以下であることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の光レセプタクル。
【請求項９】
光ファイバスタブのキャピラリが、ガラス又は結晶化ガラスからなることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光レセプタクル。
【請求項１０】
光ファイバスタブのキャピラリが、ホウケイ酸ガラス又はβ−スポジュメン固溶体が析出した結晶化ガラスからなることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の光レセプタクル。
【請求項１１】
低融点ガラスが、主成分として、ＰｂＯ−Ｂ２Ｏ３系ガラス、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラス又はＢｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３系ガラスのガラスを含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の光レセプタクル。
【請求項１２】
低融点ガラスが、チタン酸鉛、含チタン酸鉛固溶体、ジルコン、ウイレマイト、コージエライト、β−ユークリプタイト及びβ−スポジュメンからなる群から選ばれた少なくとも一種の低膨張フィラーを含むことを特徴とする請求項１１に記載の光レセプタクル。
【請求項１３】
スリーブケースが、コバール又はインバーからなることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の光レセプタクル。
【請求項１４】
スリーブが、ガラス又は結晶化ガラスからなることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の光レセプタクル。
【請求項１５】
スリーブが、ホウケイ酸ガラス又はβ−スポジュメン固溶体が析出した結晶化ガラスからなることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の光レセプタクル。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれかに記載の光レセプタクルを用い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】
従来のレセプタクル型光モジュール１は、図４に示すように、光レセプタクル２と光信号を受・発光できる受発光素子３とからなる。
【０００２】
フェルール４の貫通孔に光ファイバ５を接着剤にて固定した光ファイバスタブ６をスタブホルダ７に圧入又は接着で固定し、光ファイバスタブ６に、スリット８ａが先端側（プラグフェルール１４が固定される側）にのみ形成された長い中空円筒状のスリーブ８を被せ、さらにその上からシェル９を被せて、シェル９をスタブホルダ７に圧入又は接着で固定し、光レセプタクル２を構成してある。
【０００３】
一方、受発光素子３は、レンズ１０と、光半導体１１と、光半導体１１が取付けられたステム１２と、レンズ１０及びステム１２を低融点ガラス（図示せず）によって固定保持するためのホルダ１３とからなり、この受発光素子３は、光レセプタクル２のスタブホルダ７の端面７ａと、溶着又は半田によって取付けられてある。
【０００４】
以上のように構成された光モジュール１は、プラグフェルール１４をスリーブ８に挿入し、光ファイバスタブ６と各々の端面で突き合わせることによって、光学的に接続される。このことによって、プラグフェルール１４に内蔵された光ファイバ１５と、受発光素子３とが、光ファイバスタブ６に内蔵された光ファイバ５を介して光信号をやり取りすることができる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、この他にも、光信号の伝達損失が低くかつ小型化できることを目的とした光レセプタクルが提案されている。
【０００６】
すなわち、図５に示すように、この光レセプタクル２０は、貫通孔２１ａを有するスリーブケース２１と、長さ方向に全長に亘ってスリット２２ａのある長い中空円筒状の弾性スリーブ（割りスリーブ）２２と、弾性スリーブ２２の基端部２２ｂに、圧入又は接着によって固定された光ファイバスタブ２３と、弾性スリーブ２２の外周２２ｃに圧入により外挿された把持リング２４とからなる。尚、この把持リング２４は、スリーブケース２１と圧入又は接着により固定され、弾性スリーブ２２の基端部２２ｂの弾性収縮を規制するとともに、弾性スリーブ２２をスリーブケース２１の貫通孔２１ａ内で保持する役割を果たす（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
また、従来、上記した光レセプタクル２、２０において使用される光ファイバスタブ６、２３は、その内孔に光ファイバを有機接着剤で接着固定している。このため、光ファイバが偏心しやすく、温度変化によって光ファイバが突き出したり引き込んだりするという問題を有していた。
【０００８】
そこで、この問題を解決できる光ファイバスタブとして、ガラス又は結晶化ガラスからなるプリフォームの内孔に光ファイバを挿入して、プリフォームを延伸成形することによって、内孔に光ファイバが融着固定された光ファイバスタブが開示されている（例えば、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開２００３−１０７２８８号公報
【特許文献２】特開平１０−３３２９８８号公報
【特許文献３】特開２００３−２８７６２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２に示す光レセプタクル２０は、弾性スリーブ２２を用いているため、弾性スリーブ２２のスリット２２ａによって、光レセプタクル２０と受発光素子２６とで形成された空間２７の気密を保てず、空気中の水分、微細な粉塵等がこの空間２７に入り込み、レンズ２８の表面２８ａや光ファイバスタブ２３の端面２３ａに付着して、光損失を大きくする虞があった。
【００１０】
また、特許文献１に記載の光レセプタクル２は、スリット８ａが長さ方向の全長に亘って形成されていないが、スリーブ８と光ファイバスタブ６が、圧入又は有機接着剤による接着により固定されている。そもそも圧入は、これらの部品を単に固定するための方法であり、これらの部品間には極わずかながらも隙間があり、気密性を保つことができない。また、有機接着剤による接着は、圧入よりは気密性を高く保つことができるが、有機接着剤の経時的な劣化等により気密性が損なわれることがある。従って、特許文献１に記載の光レセプタクル２においても、光レセプタクル２と受発光素子３とで形成された空間１６の気密性が問題であった。特に、近年、長距離伝送等でハイパワー光が使用されるようになってきており、特許文献１、２に記載の光レセプタクルにこのハイパワー光を使用すると、光レセプタクルと受発光素子とで形成された空間内で、水分や粉塵等が光損失の原因となるだけでなく、光損失による発熱のために光モジュール自身が損傷する可能性もある。
【００１１】
本発明の目的は、光モジュールの光レセプタクルと受発光素子とで形成された空間の気密性を高く保つことができる光レセプタクル及びそれを用い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】
【００１２】
本発明の光レセプタクルは、光ファイバが融着固定されたキャピラリからなる光ファイバスタブと、光ファイバスタブ及びプラグフェルールを収納するための内孔を有するスリーブと、スリーブを収納するための貫通孔を有するスリーブケースとを具備する光レセプタクルにおいて、光ファイバスタブとスリーブケースが気密封止されてなることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の光モジュールは、光ファイバが融着固定されたキャピラリからなる光ファイバスタブと、光ファイバスタブ及びプラグフェルールを収納するための内孔を有するスリーブと、スリーブを収納するための貫通孔を有するスリーブケースとを具備する光レセプタクルを用いた光モジュールにおいて、光ファイバスタブとスリーブケースが気密封止されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の光レセプタクルは、光ファイバが融着固定されたキャピラリからなる光ファイバスタブと、光ファイバスタブ及びプラグフェルールを収納するための内孔を有するスリーブと、スリーブを収納するための貫通孔を有するスリーブケースとを具備する光レセプタクルにおいて、光ファイバスタブとスリーブケースが気密封止されてなるため、光モジュールにおいて、光レセプタクルと受発光素子とで形成された空間の気密性を高く保つことができる。すなわち、光ファイバスタブと、スリーブと、スリーブケースとから構成された光レセプタクルでは、少なくとも光ファイバスタブとスリーブケースとを気密に封止できれば、光レセプタクルと受発光素子とで形成された空間の気密性が確保される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の光レセプタクルは、光ファイバスタブとスリーブケースが低融点ガラスによって接着固定されてなると、光モジュールにおいて、光レセプタクルと受発光素子とで形成された空間の気密性を高く保つことができる。すなわち、低融点ガラスは、経時的な劣化がなく、環境の変動が大きくなっても膨潤したり剥れたりすることがないからである。また、光ファイバスタブが、内孔に光ファイバを融着固定したキャピラリからなるため、光ファイバスタブとスリーブケースとを、低融点ガラスを高温で溶かして接着固定しても、光ファイバが緩んで、ファイバスタブの先端から突き出したり引き込んだりすることがない。
【００１６】
本発明の光レセプタクルは、光ファイバスタブのキャピラリと、スリーブケースと、低融点ガラスとの熱膨張係数差が３０〜２５０℃の温度範囲において３０×１０−７／℃以下であると、低融点ガラスに加わる熱膨張差に起因する熱応力が小さくなる。その結果、低融点ガラスが剥れたり、低融点ガラスにクラックが入ったりしにくく、気密性が損なわれにくいため好ましい。熱膨張係数差の好ましい範囲は、２５×１０−７／℃以下である。尚、スリーブケースは、スリーブを保護するためのシェルと、スタブを固定するためのスタブホルダとの２個のパーツから構成されてもよい。
【００１７】
また、光ファイバスタブのキャピラリの熱膨張係数が３０〜２５０℃の温度範囲において７０×１０−７／℃以下であると、光ファイバとキャピラリとの熱膨張差に起因する熱応力が小さくなるため好ましい。キャピラリの熱膨張係数の好ましい範囲は、５５×１０−７／℃以下であり、特に好ましい範囲は、３５×１０−７／℃以下である。
【００１８】
以上のことから、スリーブケース及び低融点ガラスの熱膨張係数も、光ファイバスタブのキャピラリの熱膨張係数と同様に、３０〜２５０℃の温度範囲において７０×１０−７／℃以下であると好ましい。
【００１９】
光ファイバスタブのキャピラリが、ガラス又は結晶化ガラス、特にホウケイ酸ガラス又はβ−スポジュメン固溶体が析出した結晶化ガラスからなると、熱膨張係数が３０〜２５０℃の温度範囲において７０×１０−７／℃以下になりやすく、延伸成形によって成形でき、寸法精度の高いキャピラリにすることができるため好ましい。また、耐環境性にも優れている。
【００２０】
光ファイバスタブとスリーブケースを接着固定する温度、いわゆる封止温度は、光ファイバスタブのキャピラリやスリーブケース（スタブホルダ）の変形が起こらない温度であれば問題ないが、生産性を考慮すれば、より低温であることが好ましい。従って、低融点ガラスは、できる限り低温で接着固定（封止）できることが望ましいが、低温で接着固定（封止）するためには、軟化点が低いガラスを用いると良いが、軟化点が低くなるほど、耐候性が低くなったり、熱膨張係数が高くなる。
【００２１】
そこで、本発明に用いる低融点ガラスが、主成分として、ＰｂＯ−Ｂ２Ｏ３系ガラス、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラス又はＢｉ２Ｏ３−Ｂ２Ｏ３系ガラスを含むと好ましい。特に、低融点ガラスが、チタン酸鉛、含チタン酸鉛固溶体、ジルコン、ウイレマイト、コージエライト、β−ユークリプタイト及びβ−スポジュメンからなる群から選ばれた少なくとも一種の低膨張フィラーを含むと、熱膨張係数を３０〜２５０℃の温度範囲において７０×１０−７／℃以下にでき、封止温度を５００℃以下にでき、さらに機械的強度も高くなるため好ましい。
【００２２】
スリーブケースは、金属、セラミックス等の無機材料であればよく、特に機械加工しやすい金属であると好ましい。特に、金属としては、コバール、インバー等であると、スリーブケースの熱膨張係数が３０〜２５０℃の温度範囲において７０×１０−７／℃以下になりやすいため好ましい。
【００２３】
スリーブは、スリットのない精密スリーブであっても、スリットが長手方向に形成された弾性スリーブ（割りスリーブ）であってもよい。また、図３のように、スリットが先端側（プラグフェルールが固定される側）にのみ形成されたスリーブであっても構わない。光ファイバスタブとスリーブケースが気密封止される場合、スリーブの材質には、特に制限はない。
【００２４】
また、本発明の光レセプタクルは、光ファイバスタブ、スリーブケース及びスリーブが低融点ガラスによって接着固定されてなると、光レセプタクルを、一度の接着工程で組み立てることができるため好ましい。
【００２５】
この場合、スリーブは、他の部品と熱膨張係数が近い又は同じである材質であることが好ましく、具体的には、光ファイバスタブのキャピラリと、スリーブケースと、低融点ガラスと、スリーブとの熱膨張係数差が３０〜２５０℃の温度範囲において３０×１０−７／℃以下であることが特に好ましい。
【００２６】
従って、スリーブは、ガラス又は結晶化ガラス、特にホウケイ酸ガラスやβ−スポジュメン固溶体が析出した結晶化ガラスであると、熱膨張係数が３０〜２５０℃の温度範囲において７０×１０−７／℃以下にすることができるため好ましい。また、延伸成形で成形可能であるため、高い寸法精度を得る事が可能である。
【００２７】
また、スリーブケースは、シェルとスタブホルダに分割されない一体型であることが好ましい。スリーブケースが一体型であると、部品点数が少なくなり、安価に作製できるからである。
【００２８】
尚、上記したように気密封止する材料としては、低融点ガラスの接着固定が好ましいが、それに限定されず、その他にも、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃｕ等の成分を微量添加したＳｎ系又はＰｂ−Ｓｎ系合金半田等が使用可能である。
【実施例】
【００２９】
以下に、図面を参照して、本発明の光レセプタクル及び光モジュールについて説明する。図１は、本発明の実施例１の光レセプタクルを用いた光モジュールの説明図であり、（Ａ）はその側面断面図であり、（Ｂ）は、光レセプタクルの平面図である。図２は、本発明の実施例２の光レセプタクルを用いた光モジュールの説明図であり、（Ａ）はその側面断面図であり、（Ｂ）は、光レセプタクルの平面図である。図３は、本発明の実施例３の光レセプタクルを用いた光モジュールの説明図であり、（Ａ）はその側面断面図であり、（Ｂ）は、光レセプタクルの平面図である。
【００３０】
（実施例１）
図１に示すように、本発明の実施例１の光モジュール３０は、光レセプタクル３１と光信号を受・発光できる受発光素子３２とからなる。
【００３１】
光レセプタクル３１は、シェル３３とスタブホルダ３４からなるスリーブケース３５と、中空円筒状のスリーブ３６と、光ファイバ３７をキャピラリ３８の内孔に融着固定した光ファイバスタブ３９と、を具備している。尚、シェル３３とスタブホルダ３４は、いずれも３０〜２５０℃の温度範囲における熱膨張係数αが４８×１０−７／℃であるコバール金属からなり、スリーブ３６とキャピラリ３８は、いずれも３０〜２５０℃の温度範囲における熱膨張係数αが２５×１０−７／℃であるβ−スポジュメン固溶体が析出した結晶化ガラスからなる。
【００３２】
スタブホルダ３４の端面３４ａには、低融点ガラス４０を充填するための凹部３４ｂが内孔に沿って全周に亘って形成してある。スタブホルダ３４の内孔には光ファイバスタブ３９が挿置してあり、凹部３４ｂに充填された低融点ガラス４０によって、スタブホルダ３４と光ファイバスタブ３９とを接着固定してある。尚、低融点ガラス４０は、質量％で、５５％のＰｂＯ−Ｂ２Ｏ３系ガラスと、４５％の含チタン酸鉛固溶体からなり、３０〜２５０℃の温度範囲における熱膨張係数αが５２×１０−７／℃であり、封止温度は４５０℃である。また、ＰｂＯ−Ｂ２Ｏ３系ガラスは、質量％で、ＰｂＯ  ８５％、Ｂ２Ｏ３  １３％、ＳｉＯ２  １％、Ａｌ２Ｏ３  １％からなる。
【００３３】
光ファイバスタブ３９には、スリーブ３６を被せてあり、さらにその上からシェル３３を被せてある。シェル３３は、スタブホルダ３４に圧入、接着又は螺入で固定してある。
【００３４】
また、受発光素子３２は、レンズ４１と、光半導体４２と、光半導体４２が取付けられたステム４３と、レンズ４１及びステム４３を低融点ガラス（図示せず）によって固定保持するためのホルダ４４とからなり、光レセプタクル３１のスタブホルダ３４の端面３４ａと、溶着又は半田によって取付けられてある。
【００３５】
以上のように構成された光モジュール３０は、プラグフェルール１４をスリーブ３６に挿入し、光ファイバスタブ３９と各々の端面で突き合わせることによって、光学的に接続される。このことによって、プラグフェルール１４に内蔵された光ファイバ１５と、受発光素子３２とが、光ファイバスタブ３９に内蔵された光ファイバ３７を介して光信号をやり取りすることができる。
【００３６】
（実施例２）
図２に示すように、実施例２の光モジュール５０は、光レセプタクル５１と受発光素子３２とからなり、シェルとスタブホルダを一体化したスリーブケース５２と、スリーブ５３と、光ファイバスタブ５４とを、低融点ガラス５５によって接着固定してある以外は、実施例１と同様に構成してある。
【００３７】
（実施例３）
図３に示すように、実施例３の光モジュール６０は、光レセプタクル６１と受発光素子３２とからなり、スリーブ６２をスリーブケース６３及び光ファイバスタブ６４よりも引き込んだ状態に配置することによって形成された凹部６５に低融点ガラス６６を充填した以外は、実施例２と同様に構成してある。
【００３８】
上記した実施例１〜３の光レセプタクルを用いて、Ｈｅリークテストによる気密性試験を行ったところ、これらの光レセプタクルは、１×１０−９Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ以下という高い気密性を有していることが確認された。
【００３９】
また、実施例１及び３は、低融点ガラスを充填するための凹部を形成することによって、接着時に、低融点ガラスがスタブホルダの端面や光ファイバスタブの端面に流れ出しにくい構造となっている。その結果、低融点ガラスが、光路を塞いだり、スタブホルダと受発光素子との取付け面での取付け不良を防ぐことができる。また、実施例２及び３は、スリーブケースが一体型になっているため、部品点数が少なく、スリーブケースと、スリーブと、光ファイバスタブとを、一度の接着工程で組み立てることができるという利点がある。
【００４０】
尚、上記のＨｅリークテストによる気密性試験は、ＵＬＶＡＣ（株）社製のヘリウムリークディテクタ（ヘリオットＨＥ  ＬＩＯＴ３０４）を用いて行った。
【００４１】
また、各部材の熱膨張係数は、３０〜２５０℃の温度範囲で、マックサイエンス社製ディラトメータ５０００によって測定した。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上説明したように、本発明の光レセプタクルは、これを用いた光モジュールの気密性を高く保持できるため、光ファイバコネクタを受発光素子に光学的に接続する等の用途、特に耐環境性が要求される要求されるデバイスとして、あるいはハイパワー光を使用する場合に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例１の光レセプタクルを用いた光モジュールの説明図であり、（Ａ）はその側面断面図であり、（Ｂ）は、光レセプタクルの平面図である。
【図２】本発明の実施例２の光レセプタクルを用いた光モジュールの説明図であり、（Ａ）はその側面断面図であり、（Ｂ）は、光レセプタクルの平面図である。
【図３】本発明の実施例３の光レセプタクルを用いた光モジュールの説明図であり、（Ａ）はその側面断面図であり、（Ｂ）は、光レセプタクルの平面図である。
【図４】従来の光モジュールの側面断面図である。
【図５】従来の光モジュールの側面断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１、３０、５０、６０  光モジュール
２、２０、３１、５１、６１  光レセプタクル
３、２６、３２  受発光素子
４、３８  キャピラリ
５、１５、２５、３７  光ファイバ
６、２３、３９、５４、６４  光ファイバスタブ
７、３４  スタブホルダ
７ａ  端面
８、２２、３６、５３、６２  スリーブ
８ａ、２２ａ  スリット
９、３３  シェル
１０、２８、４１  レンズ
１１、４２  光半導体
１２、４３  ステム
１３、４４  ホルダ
１４  プラグフェルール
１６、２７  空間
２１、３５、５２、６３  スリーブケース
２１ａ  貫通孔
２２ｂ  基端部
２２ｃ  外周
２３ａ、３９ａ  端面
２４  把持リング
２８ａ  表面
３４ａ  端面
３４ｂ、６５  凹部
４０、５５、６６  低融点ガラス
【図１】
2005227496.tif 000003
【図２】
2005227496.tif 000004
【図３】
2005227496.tif 000005
【図４】
2005227496.tif 000006
【図５】
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