(57)【要約】      （修正有）【課題】フィルタのアイソレーション性能を向上する。【解決手段】筒状を成し、外周面に中空部と連通する凹部１ａを有した保持部材１と、前記中空部を分断するように配されたバンドパスフィルタ５と、保持部材１の中空部に挿入され、一端部がバンドパスフィルタ５と接合された光ファイバと、保持部材１が嵌挿された筒状のホルダ７と、を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状を成し、外周面に中空部と連通する凹部を有した保持部材と、
前記中空部を分断するように配されたバンドパスフィルタと、
前記保持部材の中空部に挿入され、一端部が前記バンドパスフィルタと接合された光ファイバと、
前記保持部材が嵌挿された筒状のホルダと、を備えた光レセプタクル。
【請求項２】
前記凹部で分断された中空部のうち、一方側の前記中空部に前記光ファイバが挿入されており、他方側の前記中空部の直径が、前記一方側の前記中空部の直径よりも小さい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】
前記保持部材は、前記凹部が前記ホルダの嵌合孔よりも外側に位置していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光レセプタクル。
【請求項４】
前記保持部材は、前記嵌合孔の周面と当接する大径部と、前記嵌合孔の周面と非接触となる小径部とを有し、該小径部に前記凹部が形成されているとともに、前記凹部が嵌合孔内に位置していることを特徴とする請求項１または２に記載の光レセプタクル。
【請求項５】
前記光ファイバは、シングルモードファイバとグレーデッドインデックスファイバとを接合した部位を含んでなり、該グレーデッドインデックスファイバは前記凹部側に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光レセプタクル。
【請求項６】
前記光ファイバは、前記グレーデッドインデックスファイバと接合され、かつ前記凹部に露出するコアレスファイバをさらに備え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】
前記他方側の前記中空部に、前記光ファイバと同じ屈折率を有する光ファイバを挿入したことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の光レセプタクル。
【請求項８】
前記他方側の前記中空部を空気層としたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光レセプタクル。
【請求項９】
請求項１〜８に記載の光レセプタクルと、
前記ホルダに接合された筐体と、
該筐体の内部に収容された受光素子と、を備えた受光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバを用いた光伝送において、複数の異なる波長の光信号のうち、ある特定の波長を選択して受信するため機能を有する光レセプタクル及び受光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報量の増大に伴い、各情報を光信号で複数の光ファイバに伝送するとともに、該光信号を多重化して伝送する光波長多重化伝送システムが開発されている。図５は、複数の光信号を光ファイバに多重化して伝送する光波長多重伝送システムの受信側の受光系の一例を示したものである。
【０００３】
この受光系では、光ファイバ１００内を伝わる光波長多重信号が光分岐器１０１によって多数に分岐されている。その取り出された波長多重信号の一部は、光ファイバ１０２によって導出され、光分波器１０３を通る。この波長多重信号は、光分波器１０３を通過する際に、内蔵されている光フィルタ１０４によって多重化信号のうちの所定の波長域にある光信号λ１のみが取り出され、その所定の光信号が光ファイバ１０５を経て受光素子１０６に導かれる。このような受光系では、光分岐器１０１、光分波器１０３、および受光素子１０６の間を光コネクタ１０７、１０８、１０９にて接続している。
【０００４】
一方で、光波長多重伝送システムの小型化を実現すべく、光フィルタを内蔵した受光モジュールが提案されている。図６は光フィルタを内蔵した受光モジュールの従来例である。このような受光モジュールは、光ファイバ１１０の光出射面と該光ファイバ１１０を保持するフェルール１１１の端面とを同一平面上に位置させるとともに、所定波長域の光を選択透過する光フィルタ１１２を光ファイバ１１０の光出射面およびフェルール１１１の端面に取着し、光フィルタ１１２を通過して所望の波長を有する光を、レンズ１１３を介して受光素子１１４で受光するものである（たとえば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭６２−２２９２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したような光フィルタを有する受光モジュールでは、多重化される複数の波長が、その波長帯域同士が近接しており、特定の波長だけを取り出す際、阻止する波長帯域（阻止帯）と透過すべき波長帯域（透過帯）とのアイソレーションが重要となっている。しかしながら、光フィルタ１１２は、光フィルタへの光の入射角度により、透過帯がシフトする性質を有している。それ故、特許文献１に開示された受光モジュールでは、光ファイバ１１０から出射される光を集光するような手段が配されていないので、光ファイバから出射される光は発散し、さまざまな入射角度で光フィルタ１１２に光が入射されることとなる。このような場合、透過すべき波長帯域の光（透過光）の周辺にある波長帯域における光が迷光となって透過すべき光と合わさって受光素子に伝送されるため、アイソレーション特性が低下していた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のフィルタ付光レセプタクルは、上記問題点に鑑みてなされたものであり、筒状を成し、外周面に中空部と連通する凹部を有した保持部材と、前記中空部を分断するように配されたバンドパスフィルタと、前記保持部材の中空部に挿入され、一端部が前記バンドパスフィルタと接合された光ファイバと、前記保持部材が嵌挿された筒状のホルダと、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明において、前記凹部で分断された中空部のうち、一方側の前記中空部に前記光ファイバが挿入されており、他方側の前記中空部の直径が、前記一方側の前記中空部の直径よりも小さいことが好ましい。
【０００８】
また、本発明において、前記保持部材は、前記凹部が前記ホルダの嵌合孔よりも外側に位置していることが好ましい。
【０００９】
また、本発明において、前記保持部材は、前記嵌合孔の周面と当接する大径部と、前記嵌合孔の周面と非接触となる小径部とを有し、該小径部に前記凹部が形成されているとともに、前記凹部が嵌合孔内に位置していることが好ましい。
【００１０】
また、本発明において、前記光ファイバは、シングルモードファイバとグレーデッドインデックスファイバとを接合した部位を含んでなり、該グレーデッドインデックスファイバは前記凹部側に配置されていることが好ましい。
【００１１】
さらに、本発明において、前記光ファイバは、前記グレーデッドインデックスファイバと接合され、かつ前記凹部に露出するコアレスファイバをさらに備えることが好ましい。
【００１２】
また、本発明において、前記他方側の前記中空部に、前記光ファイバと同じ屈折率を有する光ファイバを挿入したことが好ましい。
【００１３】
さらに、本発明において、前記他方側の前記中空部を空気層とすることが好ましい。
【００１４】
本発明の受光モジュールは、本発明の光レセプタクルと、前記ホルダに接合された筐体と、該筐体の内部に収容された受光素子と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、バンドパスフィルタを通過した光に含まれる迷光を、他方側の中空部が開口する凹部の側面で制限する、いわゆるピンホール効果によって、透過すべき信号光の周辺の波長帯域にある不要な光信号の受光素子等への伝送を低減することができるため、アイソレーション特性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下においては、本発明の光レセプタクルについて、図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１は、本発明の光レセプタクルの第１の実施形態を示す断面図である。本発明の第１の実施形態に係る光レセプタクルＸ１は、凹部１ａ、一方側の中空部（以下、第１中空部１ｂとする）、および他方側の中空部（以下、第２中空部１ｃ）を有する保持部材１と、グレーテッドインデックスファイバ２の両端部に、それぞれ接続されたシングルモードファイバ３およびコアレスファイバ４を有してなる光ファイバと、凹部１ａ内に配されたバンドパスフィルタ５と、保持部材１の先端部（他端部）に挿入されたスリーブ６と、保持部材１の後端部（一端部）を保持する嵌合孔７ａを有する筒状のホルダ７と、スリーブ６の外周側に、ホルダ７の一部に圧入されたシェル８と、を備えている。
【００１８】
保持部材１は、中空部と連通し、かつ外周面の一部に開口する凹部１ａでバンドパスフィルタ５を保持する機能を有する筒状部材である。さらに、保持部材１は、一端面から凹部１ａの一側面に連通する第１中空部１ｂ内に配された光ファイバを保持する機能を担うとともに、スリーブ６の一端側から挿入されるプラグ１０の端面と当接することにより、プラグ１０が保持する光ファイバと光学的に結合させる機能を有する。また、保持部材１は、他端面から凹部１ａの他側面に連通する第２中空部１ｃを有している。光レセプタクルＸ１において、第２中空部１ｃは、第１中空部１ｂと同等の径を有している。なお、光レセプタクルＸ１では、第２中空部１ｃ内を空気層としている。このように、第２中空部１ｃ内を空気層とすれば、バンドパスフィルタ５から出射される光が進行する経路において、屈折率が変化する部位を少なくすることができるため、屈折率差による光の反射を著しく低減することができる。
【００１９】
また、本発明ではこのような形態に限定されることなく、たとえば第２中空部１ｃに第１中空部１ｂに配された光ファイバと同等の光ファイバを配置してもよい。このような場合は、例えば挿入する光ファイバと同一もしくはあらかじめ接続しておいたものを保持部材１に熱硬化樹脂等により硬化した後に凹部１ａをダイシング等により加工し、その後
凹部１ａの底部に固定したバンドパスフィルタ５の光の通る両端の部分においてはバンドパスフィルタ５と同程度の屈折率の透光性樹脂等を封入すれば、バンドパスフィルタ５の光出射面における反射を低減することが可能となる。また、凹部１ａに開口する第１中空部１ｂの端面と凹部１ａに開口する第２中空部１ｃの端面とを互いに平行とすれば、第１中空部１ｂに配した光ファイバの光軸に対してほぼ角度が変わらない状態で第２中空部１ｃ内の光ファイバに入射し、かつビームの広がりを小さくできるため、第２中空部１ｃの長さを長くしても光のケラレによる損失を少なくすることができる。
【００２０】
保持部材１を構成する材料としては、たとえば酸化ジルコニウム（ジルコニア）、酸化アルミニウム（アルミナ）、ムライト、窒化ケイ素、炭化ケイ素および窒化アルミニウムなどの単体もしくはこれらを主成分として含むセラミックス、結晶化ガラスなどのガラスセラミックス、燐青銅、ベリリウム銅、黄銅、ステンレスなどの金属、エポキシや液晶ポリマなどのプラスチックスなどが挙げられ、中でも耐候性や靭性に優れたジルコニア系セラミックス（ジルコニアを主成分とするセラミックス）が好適である。ジルコニア系セラミックスの中でも、とりわけ、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）を主成分とし、Ｙ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＣｅＯ２、Ｄｙ２Ｏ３などからなる群より選択される少なくとも一種を安定化剤として含む部分安定化ジルコニアセラミックス（正方晶の結晶が主体）が、耐摩耗性および弾性変形性の観点からより好ましい材料として挙げられる。
【００２１】
光レセプタクルＸ１において、光ファイバは、保持部材１の一端から凹部１ａに向かって、シングルモードファイバ３、グレーテッドインデックスファイバ２、コアレスファイバ４の順で各接続部が融着されている。光ファイバは、たとえばプラグ１０から一端部に入射された光を、バンドパスフィルタ５を介して第２中空部１ｃに導くためのものである。
【００２２】
シングルモードファイバ３は、屈折率の高いコア部と該コア部の外周を被覆するクラッド部からなり、コア部とクラッド部との屈折率差による反射を利用することによってコア部内で光を伝送するものであり、たとえば円柱状の石英等から構成され、クラッド部の外径が１２５μｍ、コア部の径が１０μｍ程度である。
【００２３】
グレーテッドインデックスファイバ２は、その軸対称に屈折率分布を備えていることからレンズ効果を有し、シングルモードファイバ３と接続することで入射する光を集光あるいはコリメートする機能を有する。グレーテッドインデックスファイバ２は、たとえば円柱状の石英等から構成され、クラッド部の外径が１２５μｍ、コア部の径が５０μｍ程度であり、コア部に屈折率分布を有する。そして、グレーテッドインデックスファイバ２は、シングルモードファイバ３と放電による熱融着により接合されている。
【００２４】
コアレスファイバ４は略均一な屈折率分布を備えるファイバであり、その材質はたとえば石英ガラスからなり、屈折率は１．４５程度、透過損失は０．３５×１０−６ｄＢ／ｍｍ以下であり、このように透過損失が比較的低いものが好ましい。そして、コアレスファイバ４は、グレーテッドインデックスファイバ２と放電による熱融着により接合されている。
【００２５】
以上のように構成された光ファイバは、シングルモードファイバ３、グレーテッドインデックスファイバ２、およびコアレスファイバ４を融着接続した後、保持部材１の第１中空部１ｂ内にエポキシ樹脂等の接着剤により固定される。このとき、接着剤の硬化時における収縮によって生じる応力の作用によるグレーテッドインデックスファイバ２の屈折率分布の変化を抑制するという観点から、第１中空部１ｂの径とグレーテッドインデックスファイバ２とのクリアランスは３μｍ以下とするのが好ましい。なお、本発明では、上述したような光ファイバの構成に限定されるものでなく、たとえばシングルモードファイバのみから成るような光ファイバであってもよい。
【００２６】
光レセプタクルＸ１が有する光ファイバでは、グレーテッドインデックスファイバ２によって、光ファイバから出射される光をコリメート光とすることができるため、バンドパスフィルタ５に対する入射角度を略一定することができ、入射角度のバラツキによって生じる透過帯のシフトを低減することができる。また、グレーテッドインデックスファイバ２のレンズ効果を高めるべく、グレーテッドインデックスファイバ２のピッチ長は、０．２５〜０．２７にするのが望ましい。さらに、光レセプタクルＸ１が有する光ファイバでは、端部にコアレスファイバ４が接続されているため、端部を研磨もしくは凹部１ａの形成と同時にダイシングしてもグレーテッドインデックスファイバ２の長さが変わることがないので、光レセプタクルＸ１の組み立てが容易という観点で好適である。
【００２７】
バンドパスフィルタ５は、たとえば透光性部材の一方の主面にフィルタ膜が施されて形成されている。前記フィルタ膜は異なる複数の波長領域の光を含んでなる光を波長領域ごとに選択的に分離（分波）する機能を有する。バンドパスフィルタ５の一部を構成する透光性部材は、たとえば硼珪酸ガラスや白板ガラスやガラスセラミックなどからなり、そのサイズは光の有効径以上あればよく、たとえば０．５ｍｍ角、厚み０．５ｍｍ以上の平板状で構成されている。また、フィルタ膜は、誘電体多層膜から成り、たとえばＳｉＯ２と５酸化タンタル等の屈折率の異なる２種類以上の誘電体を交互に蒸着、スパッタリング等により積層して構成される多層膜で構成されている。この誘電体多層膜は、誘電体膜間の繰り返しの反射干渉により波長選択性を示し、各誘電体膜界面における多重反射において、ある特定の波長の光の位相が一致し、干渉して強めあうことで波長選択性を有している。そして、透過すべき光以外の波長の光を阻止するアイソレーション特性を高めるためには、誘電体多層膜の膜厚精度の向上と積層数の増加が挙げられ、たとえば１００層以上の積層数とすることが好ましい。
【００２８】
バンドパスフィルタ５は、凹部１ａの底部にＵＶ硬化樹脂等により固定される。また、バンドパスフィルタ５は、光ファイバの出射端面（コアレスファイバ４の凹部１ｂに臨む端面）に対して、バンドパスフィルタ５の光入射面が傾斜するように凹部１ａに配置することにより、反射戻り光を低減することができる。
【００２９】
スリーブ６は、保持部材１およびプラグ１０が挿入される中空部を有し、保持部材１の光ファイバの光軸と、プラグ１０の光ファイバの光軸とを一致させる機能を担う部材である。スリーブ６は、長手方向に延びるスリット（図示せず）を有する、いわゆる割スリーブ、もしくはスリットが形成されていない精密スリーブであってもよい。たとえば割スリーブを採用する場合、スリーブ６内に挿入される保持部材１に対する把持力を高めるべく、中空部の孔径は保持部材１１の外径より若干小さく（例えば、中空部への保持部材１挿入時に該保持部材１に作用する圧力が０．９８Ｎ以上となるように）設定することが好ましい。
【００３０】
ホルダ７は、保持部材１の後端部が圧入される嵌合孔７ａを有し、該嵌合孔７ａで保持部材１を保持する機能を担う筒状の部材である。また、ホルダ７には、シェル８が挿入固定される挿入孔も有しており、シェル８も保持することができる。このようなホルダ７は、たとえばステンレスで構成されている。また、ホルダ７には、受光モジュールの一部を構成する筐体が溶接等により接続される。
【００３１】
シェル８は、スリーブ６を収容するための略円筒形状の筒状部材である。シェル８におけるスリーブ６を収容するための空間の孔径は、スリーブ６の外径より若干（例えば６０μｍ）大きく構成されている。また、シェル８に対するプラグ１０の挿入時に該プラグ１０を案内するための孔の先端はテーパ状に構成されることが望ましく、保持部材１１の外径より若干（例えば０．２ｍｍ）大きく構成されている。シェル８を構成する材料としては、合成樹脂（熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂など）、金属（ステンレス、銅、鉄およびニッケルなど）、セラミックス（酸化アルミニウム（アルミナ）および酸化ジルコニウム（ジルコニア）など）、ガラス（石英など）などが挙げられる。この中でもホルダ７との固定を考慮し、熱膨張係数を合わせて信頼性を高めるため、ホルダ７と同様、ステンレスを用いるのが好ましい。
【００３２】
本発明によれば、バンドパスフィルタ５を通過した光に含まれる迷光を、第２中空部１ｃが開口する凹部１ａの側面で制限する、いわゆるピンホール効果によって、透過すべき信号光の周辺の波長帯域にある不要な光信号の受光素子等への伝送を低減することができるため、アイソレーション特性を高めることができる。すなわち、光レセプタクルＸ１では、グレーテッドインデックスファイバ２によって入射角度が制限された光以外の光、たとえば光ファイバのクラッド部を伝送してきた迷光などがバンドパスフィルタ５通過後に拡散されても、第２中空部１ｃが開口する凹部１ａの側面で上記迷光を遮蔽することにより、アイソレーションを確保することできる。このとき、第１中空部１ｂおよび第２中空部１ｃが同軸上に、かつ同径で形成すれば、上述したピンホール効果をより向上させることができる。
【００３３】
また、本発明において、第２中空部１ｃの直径よりも第１中空部１ｂの直径を小さくすれば、第２中空部１ｃが開口する凹部１ａの側面における迷光の遮断しやくすなり、よりアイソレーション効果を高めることができる。このとき、第１中空部１ｂの直径は、グレーテッドインデックスファイバ２より１μｍ程度大きい大きさとして、例えば１２６μｍ、とすると第２中空部１ｃは１００μｍ程度であればアイソレーション効果および光の接続損失の低減という観点から好適である。
【００３４】
また、光レセプタクルＸ１のように、凹部１ａがホルダ７の嵌合孔７ａよりも外側に位置するように、保持部材１をホルダ７で保持するのが好ましい。このような形態によれば、保持部材１を嵌合孔７ａに圧入する際に、凹部１ａに余計な応力が加わるのを防ぐことができるため、凹部１ａ付近の強度劣化を低減することができる。
【００３５】
次に、本発明の第２の実施形態に係る光レセプタクルについて、図面を参照しつつ説明する。図２は、本発明の第２の実施形態に係る光レセプタクルＸ２を示す断面図である。光レセプタクルＸ２は、保持部材１が嵌合孔７ａの周面と当接する大径部と、嵌合孔７ａの周面と非接触となる小径部１ｄを有しており、かつ該小径部１ｄに凹部１ａが形成されているとともに、凹部１ａが嵌合孔７ａ内に位置している点で光レセプタクルＸ１と相違する。光レセプタクルＸ２によれば、フィルタ実装部となる凹部１ａに対して過度な応力を加えることなく、保持部材１とホルダ７の固定をより強固にすることが可能になるとともに、凹部１ａを嵌合孔７ａ内に配置することにより、凹部１ａおよびバンドパスフィルタを保護することができる。
【００３６】
次に、本発明の第３の実施形態に係る光レセプタクルについて、図面を参照しつつ説明する。図３は、本発明の第３の実施形態に係る光レセプタクルＸ３を示す断面図である。光レセプタクルＸ３では、第２中空部１ｃにも、第１中空部１ｂに配された光ファイバと同様の構成からなる光ファイバが配置されている点で光レセプタクルＸ１と相違する。光レセプタクルＸ３では、第２中空部１ｃにグレーテッドインデックスファイバ１２を有することによりバンドパスフィルタ５を通過した後のビームを集光することができるため、所望のビーム系にて受光素子に結合することが可能である。また、グレーテッドインデックスファイバ１２の後にコアレスファイバ１３を付けることにより端部を研磨してもグレーテッドインデックスファイバ１２の長さが変わることなく安定して作製することが可能である。
【００３７】
次に、本発明の受光モジュールについて、図４を参照しつつ説明する。図４は、本発明の受光モジュールの一実施形態を示す断面図である。受光モジュールＹは、光レセプタクルＸ１と、受光素子２１と、金属パッケージ２３、金属キャップ２４、および金属スリーブ２５から構成された筐体２２と、レンズ２５と、を備えてなる。受光モジュールＹは、
受光素子２１を半田等で金属パッケージ２３に実装した後、ワイヤーボンドして金属パッケージ２３のリードに接続したものと、レンズ２５が低融点ガラスで金属製のキャップ２４に固定されたものとを抵抗溶接により窒素置換で気密に溶接固定するとともに、光レセプタクルＸ１のホルダ７と金属スリーブ２６にて溶接してそれぞれを位置決め固定したものである。
【００３８】
このような受光モジュールＹによれば、本発明の光レセプタクルを備えているため、透過すべき信号光の周辺の波長帯域にある不要な光信号の受光素子等への伝送を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の光レセプタクルの第１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の第２の実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明の光レセプタクルの第３の実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明の受光モジュールの実施形態を示す断面図である。
【図５】光波長多重伝送システムの受信側の受光系を示す模式図である。
【図６】従来の受光モジュールを示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
Ｘ１〜Ｘ３：光レセプタクル
Ｙ：受光モジュール
１：保持部材
１ａ：凹部
１ｂ：第１中空部
１ｃ：第２中空部
１ｄ：小径部
２、１２：グレーテッドインデックスファイバ
３、１１：シングルモードファイバ
４、１３：コアレスファイバ
５：バンドパスフィルタ
６：スリーブ
７：ホルダ
８：シェル
１０：プラグ
２１:受光素子
２２：筐体
２３：金属パッケージ
２４：キャップ
２５：レンズ
２６：金属スリーブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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