(57)【要約】【課題】簡単な構成で、接続される光ファイバの種類に起因する光結合の差を小さくできる光モジュールを提供する。【解決手段】光モジュール１０は、光コネクタ５０のフェルール５２と嵌合するスリーブ２２と、このスリーブ２２の内孔２４ａに保持され、コア２１ａとクラッド２１ｂを有する光ファイバ２１とを備えており、この光ファイバ２１はシングルモード光ファイバであり、そのクラッド２１ｂの外径は、スリーブ２２の内孔径と等しくなっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シングルモード光ファイバ又はマルチモード光ファイバを保持するフェルールを備えた光コネクタと係合する光モジュールであって、
前記フェルールと嵌合するスリーブと、
前記スリーブの内孔に保持され、コアとクラッドを有する光ファイバと、を備え、
前記スリーブ内孔に保持された光ファイバはシングルモード光ファイバであり、そのクラッド径が前記スリーブの内孔径と等しい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、光通信分野などで使用される光トランシーバ等に内蔵される光モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザなどの発光素子からの光信号を外部の光コネクタに保持される光ファイバに伝達するため、発光素子を搭載した光デバイスと、光コネクタに着脱自在に接続できる光レセプタクルとが一体になった光モジュールが知られている。この光モジュールにおける光レセプタクルは、フェルールの貫通孔に光ファイバを保持したファイバスタブと、光レセプタクルの光ファイバと光コネクタの光ファイバとの間の調心を得るためのスリーブとを備え、光コネクタと光デバイスとを光学的及び機械的に連結する。
【０００３】
このような光モジュールにおいて、光コネクタの光ファイバと光デイバスとの間で所望の伝送特性を得るため、光レセプタクルの光ファイバのモードフィールド径を前端側より後端側で短くしたものや、光レセプタクルの光ファイバ又はそれに相当する光透過部の外径を光コネクタの光ファイバの外径より大きくしたものが知られている（例えば、特許文献１，２，３）。また、同様の目的のため、光減衰性ドーパント領域を光レセプタクルの光ファイバのクラッドに設けたものが知られている（例えば、特許文献４）。
【特許文献１】特開２００６−１１９６３３号公報
【特許文献２】特開２００６−２７６７３４号公報
【特許文献３】特開２００６−１４５９８７号公報
【特許文献４】特開２００６−１８４３４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１〜３記載の光モジュールでは、光コネクタに保持される光ファイバとして、シングルモード光ファイバとマルチモード光ファイバの両者が適宜、選択的に接続され得る用途については考慮されていなかった。そのため、例えば、光コネクタに保持される光ファイバとしてシングルモード光ファイバを想定して伝送特性を最適にするように光出力が調整された光モジュールに、マルチモード光ファイバが光コネクタの光ファイバとして接続されると、光レセプタクルの光ファイバのクラッド内を伝播するクラッドモード伝播光が、光コネクタに保持された光ファイバのコアに入射されてしまい、光出力が強くなりすぎてしまうおそれがあった。
【０００５】
その結果、特許文献１〜３記載の光モジュールでは、光コネクタに保持される光ファイバとして、シングルモード光ファイバが接続された場合と、マルチモード光ファイバが接続された場合との間で光出力（ファイバアウト）の差（ΔＰｆ）が大きくなってしまうおそれがあった。このような光出力の差が大きくなる現象は、特に、光出力を調整する手段であるデフォーカス調心を行うときに顕著に現れてしまっていた。
【０００６】
また、特許文献４記載の光モジュールでは、クラッドモード伝播光の排除手段を設けて上記の光出力の差を低減させることができるものの、クラッド部に光減衰性ドーパントを含有させているため、構成が複雑になっていた。
【０００７】
本発明の課題は、簡単な構成で、接続される光ファイバの種類に起因する光結合の差を小さくできる光モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係る光モジュールは、シングルモード光ファイバ又はマルチモード光ファイバを保持するフェルールを備えた光コネクタと係合する光モジュールであって、フェルールと嵌合するスリーブと、スリーブの内孔に保持され、コアとクラッドを有する光ファイバとを備え、スリーブ内孔に保持された光ファイバはシングルモード光ファイバであり、そのクラッド径がスリーブの内孔径と等しいことを特徴とする。
【０００９】
この光モジュールでは、光ファイバのクラッド径がスリーブの内孔径と等しくなっている。このため、この光ファイバのクラッド容積は、通常のクラッド容積に比べ格段に大きくなり、クラッドを伝播するクラッドモード伝播光の光密度を大幅に小さくすることができる。その結果、光コネクタのフェルールに保持される光ファイバがマルチモード光ファイバである場合、そのコアに進入するクラッドモード伝播光の総量が著しく低減され、接続される光ファイバの種類に起因する光結合の差を小さくできる。
【００１０】
また、この光モジュールでは、光ファイバのクラッド径がスリーブの内孔径と等しくなっている。このため、ジルコニアフェルールなどを使用しなくてもスリーブに対して直接光ファイバを保持させることが可能となる。その結果、構成が簡単化され、部品点数を削減することが可能となるので、光モジュールの低コスト化を実現できる。
【００１１】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る光送信モジュールは、上記の光モジュールと、光ファイバに光接続される発光素子とを備えたことを特徴とする。このようにすると、簡単な構成で、接続される光ファイバの種類に起因する光結合の差を小さくして、光信号を送信することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る光モジュールによれば、簡単な構成で、接続されるファイバの種類に起因する光結合の差を小さくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る光モジュールの構成を示す断面図である。また、図２は、図１に示す光モジュールに光コネクタが係合された場合の拡大断面図である。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。
【００１４】
光モジュール１０は、図１に示すように、光レセプタクル２０、光デバイス３０、ジョイントスリーブ４０を備えている。この光モジュール１０は、光ファイバ５１とフェルール５２とを有する光コネクタ５０と、着脱自在に係合されるようになっている。
【００１５】
光レセプタクル２０は、図１に示すように、光ファイバ２１とスリーブ２２とを備えている。光レセプタクル２０の前端２０ａ側には、光コネクタ５０を挿入又は排出できる開口が形成されており、光レセプタクル２０の後端２０ｂ側には、光デバイス３０が接続されている。このような光レセプタクル２０に、光コネクタ５０が挿入されると、光レセプタクル２０を介して、光デバイス３０と光コネクタ５０とが光学的及び機械的に連結されるようになっている。
【００１６】
光ファイバ２１は、所定の長さを有するシングルモード光ファイバであって、図１及び図２に示すように、コア２１ａとクラッド２１ｂとを備えている。光ファイバ２１は、光デバイス３０からの光を光コネクタ５０内の光ファイバ５１に伝達する。なお、光ファイバ２１の詳細については後述する。
【００１７】
スリーブ２２は、内孔を有する略円筒形状からなり、外スリーブ２３、内スリーブ２４、ブッシュ２５を備えている。このスリーブ２２の内径は、光ファイバ２１の外径及び光コネクタ５０の外径と等しくなっている。また、スリーブ２２の内孔の後端２０ｂ側には、スリーブ２２と同軸状になるように光ファイバ２１が配置かつ固定されている。このような配置により、光ファイバ２１の光軸とスリーブ２２の中心軸とが一致するようになっている。
【００１８】
外スリーブ２３は、前端２０ａから後端２０ｂに向かって、挿入部２３ａ、小内径部２３ｂ、中内径部２３ｃ、大内径部２３ｄを有している。挿入部２３ａは、テーパ形状を有し、光コネクタ５０を挿入し易い形状になっている。小内径部２３ｂは、光コネクタ５０の外径と等しい内径を有している。中内径部２３ｃは、内スリーブ２４の外径と等しい内径を有し、内スリーブ２４の一部を保持するようになっている。大内径部２３ｄは、ブッシュ２５の外径と等しい内径を有している。
【００１９】
内スリーブ２４は、内孔２４ａを有する略円筒形状からなる割りスリーブであって、中心軸と平行な方向にスリットが形成されている。この内孔２４ａは、前端２０ａ側から後端２０ｂ側にかけて等しい内径（内孔径）を有し、内スリーブ２４の内孔径は、光ファイバ２１の外径及び光コネクタ５０の外径と等しくなっている。この内スリーブ２４は、スリーブ２２の長手方向の略中央付近に配置されている。また、内スリーブ２４は、上述した外スリーブ２３の内部に、外スリーブ２３の中心軸と内スリーブ２４の中心軸とが一致した状態で配置されている。このような内スリーブ２４の内孔径は、例えば、１．２５ｍｍ程度である。
【００２０】
内スリーブ２４の内孔２４ａの後端２０ｂ側には、光ファイバ２１の前端部が嵌合し、光ファイバ２１の光軸と内スリーブ２４の中心軸とが一致した状態となっている。また、光コネクタ５０がスリーブ２２に挿入された場合、内スリーブ２４の内孔２４ａの前端２０ａ側には、光コネクタ５０が軸ずれなく保持され、光コネクタ５０の中心軸と内スリーブ２４の中心軸とが一致した状態となっている。この内スリーブ２４により、光ファイバ２１の光軸と光コネクタ５０に保持される光ファイバ５１の光軸とが一致するようになっている。
【００２１】
ブッシュ２５は、外周面の一部に鍔部２５ａを有する略円筒形状からなるストッパ部材であり、大内径部２５ｂと小内径部２５ｃとを有している。大内径部２５ｂにより、外スリーブ２３と内スリーブ２４の配置が固定されている。また、光ファイバ２１の外径と等しい内径を有する小内径部２５ｃにより、内スリーブ２４に保持されていない光ファイバ２１の後端部分が保持される。
【００２２】
一方、光レセプタクル２０の後端２０ｂに接続される光デバイス３０は、発光素子３１、受光素子３２、ステム３３、レンズ３４、レンズホルダ３５を備えている。発光素子３１は、光コネクタ５０に保持されている光ファイバ５１へ送信する光信号を生成するための発光部材であって、例えば、半導体レーザ素子（ＬＤ）から構成されている。
【００２３】
受光素子３２は、発光素子３１が発した光を受け、図示省略した制御装置に受光強度を示す信号を送信するための受光部材であって、例えば、フォトダイオード（ＰＤ）から構成されている。この受光素子３２からの受光強度を示す信号を受信した制御装置により、発光素子３１は、光強度が適切な強さになるように制御される。
【００２４】
ステム３３は、略円板形状を有する保持部材である。このステム３３により、発光素子３１と受光素子３２とが所定の位置に保持されるようになっている。また、ステム３３には、複数のピン３６が取り付けられている。これらのピン３６を介して、発光素子３１と制御装置との間及び受光素子３２と制御装置との間で信号のやり取りが行われる。
【００２５】
レンズ３４は、発光素子３１から照射された光を結合させて増幅させるものであり、例えば、球面レンズから構成されている。レンズホルダ３５は、内孔を有する略円筒形状を有し、レンズ３４を保持固定するための部材を内孔内に有している。レンズホルダ３５の一端は、ステム３３に接合されている。
【００２６】
ジョイントスリーブ４０は、中心軸と垂直な平面内において、光レセプタクル２０と光デバイス３０との位置決めを行ってから両者を接続させるための接続部材である。このジョイントスリーブ４０の前端側には、スリーブ２２のブッシュ２５が接合され、ジョイントスリーブ４０の後端側には、レンズホルダ３５が接合される。ジョイントスリーブ４０は、光デバイス３０からの光を光レセプタクル２０側へ通す内孔を有している。
【００２７】
光コネクタ５０は、上述したように、光ファイバ５１とフェルール５２とを備え、光ファイバ５１がフェルール５２の貫通孔内に保持されている。光ファイバ５１は、図２に示すように、コア５１ａとクラッド５１ｂとを備えている。また、この光ファイバ５１は、シングルモード光ファイバ又はマルチモード光ファイバのどちらか一方からなっており、用途に応じて適宜選択される。
【００２８】
次に、スリーブ２２に保持されている光ファイバ２１について、図１を用いて、更に詳細に説明する。
【００２９】
光ファイバ２１は、上述したように、コア２１ａとクラッド２１ｂとを備えている。コア２１ａは、直径が１０μｍ程度である。また、コア２１ａは、クラッド２１ｂより高い屈折率を有する石英ガラスから形成され、導光部として機能するようになっている。
【００３０】
クラッド２１ｂは、コア２１ａより低い屈折率を有する石英ガラスからなり、コア２１ａを覆うように同軸状に形成された円柱形状を有している。また、クラッド２１ｂは、ファイバスタブとして一般的に使用されているジルコニアフェルールなどと同様の外形を有し、全長が３ｍｍ程度、外径が１．２５ｍｍ程度となっている。
【００３１】
このクラッド２１ｂの外径は、上述したスリーブ２２の内スリーブ２４の内孔径と等しくなっている。このため、光ファイバ２１は、ジルコニアフェルールなどを介さずに、スリーブ２２に直接、保持されるようになっている。なお、このクラッド２１ｂの外径は、一般的なシングルモード光ファイバのクラッド外径である１２５μｍに比べ１０倍程度に拡張されている。
【００３２】
ここで、このような光モジュール１０の製造方法について説明する。
【００３３】
まず、光レセプタクル２０を組み立てる。第１に、外スリーブ２３の内孔に後端２０ｂ側から内スリーブ２４を挿入し、中内径部２３ｃで内スリーブ２４を仮止する。第２に、外スリーブ２３の大内径部２３ｄの内周面と内スリーブ２４の外周面との間にブッシュ２５を挿入し、外スリーブ２３と内スリーブ２４を固定して、スリーブ２２を得る。第３に、このスリーブ２２の内孔に後端２０ｂ側から光ファイバ２１を挿入する。このようにして、光レセプタクル２０を作成する。なお、光ファイバ２１は、既存のＶＡＤ（Vapor Phase Axial Deposition）法などを用い、一般的な光ファイバを製造する場合より遅い速度で線引きすることにより容易に得ることができる。
【００３４】
続いて、光デバイス３０を組み立てる。第１に、発光素子３１をヒートシンクを介してステム３３に半田で固定する。第２に、受光素子３２をサブキャリアを介してステム３３に半田で固定する。第３に、レンズ３４をレンズホルダ３５に固定する。第４に、このレンズホルダ３５を、発光素子３１と受光素子３２とが実装されたステム３３の図示上面にプロジェクション溶接で固定する。このプロジェクション溶接の際、発光素子３１と受光素子３２との部分はハーチメックシールされる。このようにして、ＣＡＮサブアッセンブリである光デバイス３０を作成する。
【００３５】
そして、光レセプタクル２０と光デバイス３０とを、ジョイントスリーブ４０を介して接続する。第１に、光デバイス３０を、ジョイントスリーブ４０を介して、光レセプタクル２０と組み合わせる。第２に、この組み合わせ後、光デバイス３０に含まれる発光素子３１に電流を流して発光させる。第３に、発光素子３１に光接続された光ファイバ２１からの光出力が規定の光出力になるように、光レセプタクル２０、光デバイス３０又はジョイントスリーブ４０を、サブミクロン単位の精度で位置合わせをし、光デバイス３０の光軸と光レセプタクル２０の光軸との調心を行う。
【００３６】
第４に、上述した調心を行って所定の光出力が得られるようになった後、ジョイントスリーブ４０と光デバイス３０のレンズホルダ３５の図示上端部とをＹＡＧ溶接で固定する。この固定により、光軸に沿った方向の位置が固定される。第５に、ジョイントスリーブ４０とスリーブ２２とをＹＡＧ溶接で固定する。この固定により、光軸に垂直な平面内における位置が固定される。ジョイントスリーブ４０とスリーブ２２とのＹＡＧ溶接の前には、必要に応じて、再度スリーブ２２の位置合わせを行う。第６に、規定の出力になるように、スリーブ２２の位置合わせを行う。光軸に垂直な方向に対して、最適位置からずらす（デフォーカス）ことで、光出力を調整する。調整の結果、光出力が所定の範囲内に入れば、調整を終了し、光モジュール１０の組立を終了する。
【００３７】
続いて、上記のように製造された光モジュール１０における光ファイバ２１の作用について、図２を参照して説明する。なお、図２では、シングルモード光ファイバに比べてコア径が一般的に大きいマルチモード光ファイバが光ファイバ５１として選択された場合を示しており、光ファイバ５１のコア５１ａの外径は、光ファイバ２１のコア２１ａの外径に比べて大きくなっている。
【００３８】
光モジュール１０に光コネクタ５０が係合された後、発光素子３１によって光が照射されると、光ファイバ２１の後端２１ｃ側からコア２１ａにその光が入射される。コア２１ａに入射された光の多くは、クラッド２１ｂとの境界面で反射しながらコア２１ａ内を前端２１ｄ側へ向かって伝播していく。そして、コア２１ａ内を伝播して前端２１ｄ側から出射した光は、光ファイバ５１のコア５１ａに入射される。
【００３９】
一方、後端２１ｃ側からコア２１ａに入射された光の一部は、上記の境界面で反射せずにクラッド２１ｂ内に進入して、クラッド２１ｂ内を前端２１ｄ側に向かって伝播していく。このようにクラッド２１ｂ内を伝播する光はクラッドモード伝播光といわれる。このクラッドモード伝播光は、前端２１ｄから出射して、クラッド２１ｂの前端２１ｄと接しているコア５１ａに入射される。
【００４０】
本実施形態におけるクラッド２１ｂの外径は、上述したように、一般的なクラッド外径に比べて極めて大きくなるように設定されており、またコア２１ａの外径は本来的に極めて小さい。このため、クラッド２１ｂの容積は、一般的なクラッドの容積に比べ格段に大きくなっている。このような構成により、クラッドモード伝播光は、クラッド２１ｂ内を伝播している間にその中で拡散し、光密度が極めて小さいものとなった後に、光ファイバ５１のコア５１ａに入射される。
【００４１】
したがって、上記構成の光モジュール１０では、光ファイバ５１としてシングルモード光ファイバを想定して光出力を調整した場合に、光ファイバ５１としてマルチモード光ファイバが選択されて接続されたとしても、コア５１ａに入射されるクラッドモード伝播光の総量は著しく低減される。その結果、接続される光ファイバ５１がマルチモード光ファイバの場合とシングルモード光ファイバの場合との間における光結合の差（ΔＰｆ）を小さくすることができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、クラッド２１ｂの外径を１．２５ｍｍとしているが、内スリーブ２４の内孔径を小さくして、クラッド外径を２５０μｍ程度としてもよい。このような場合であっても、図３に示すように、クラッド外径が１２５μｍの光ファイバをファイバスタブに使用した一般的な光モジュールに比べ、光結合の差（ΔＰｆ）を小さくすることができるという効果を得ることができる。
【００４３】
また、上記構成の光モジュール１０では、ジルコニアフェルールなどをファイバスタブとして使用しなくても、スリーブ２２に対して直接、光ファイバ２１を保持させることができる。このため、ジルコニアフェルールの材料費及びジルコニアフェルールに光ファイバ２１を挿入する作業費などが不要となり、光モジュール１０の低コスト化を実現できる。
【００４４】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では、光ファイバ２１をＶＡＤ法で製造する例を示したが、所定の寸法公差のものを得ることができるのであれば、ＭＣＶＤ（Modified Chemical Vapor Deposition）法などで製造されてもよい。また、上記実施形態では、内スリーブ２４として割りスリーブを用いたが、光ファイバ２１と光ファイバ５１とを同時に保持して両者の光軸の調心を高精度に行えるのであれば、入口にテーパ部を有して光ファイバ２１などを挿入しやすくした精密スリーブなどを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態に係る光モジュールの構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す光モジュールに光コネクタが係合された場合の拡大断面図である。
【図３】実施例に係る光モジュールと比較例に係る光モジュールとに、シングルモード光ファイバとマルチモード光ファイバとを夫々接続した場合における光結合の差を比較した図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０…光モジュール、２０…光レセプタクル、２１…光ファイバ、２１ａ…コア、２１ｂ…クラッド、２２…スリーブ、２４…内スリーブ、２４ａ…内孔、３０…光デバイス、３１…発光素子、５０…光コネクタ、５１…光ファイバ、５２…フェルール。
【図１】
2009134143.tif 000003
【図２】
2009134143.tif 000004
【図３】
2009134143.tif 000005