JP2002258114A - レセプタクル型光モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】レセプタクル型光モジュールにおいて、近端反
射を低減し、光コネクタ着脱に伴う信頼性に優れ、かつ
低コストを実現する。 【解決手段】該発光素子１からの出射光２を所定の位置
に集光するための光学的手段を有し、外部から光ファイ
バを保持したフェルール２２を着脱可能とするレセプタ
クル型光モジュールにおいて、一方の面に反射防止膜５
を形成し、他方の面に透明樹脂１０を固着した透明板９
を、前記透明樹脂１０が前記光ファイバの先端面と接触
するように配置し、かつ前記透明樹脂１０によって前記
透明板９を固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムに
適用され、光コネクタが着脱可能なレセプタクル構造を
有する光モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】情報の高度化やマルチメディア化に伴う
公衆通信網やＬＡＮ等における情報伝送容量の肥大化が
深刻な問題となっている。これを解決する手段として、
光伝送技術を応用した各種光通信システムが注目されて
おり、ネットワークの光化は急速に広まっている。

【０００３】発光素子とその出射光を所定の位置に集光
するレンズ等の光学的手段を有し、光コネクタを着脱可
能な状態で嵌合することができるレセプタクル型光モジ
ュールは、小型かつ汎用性に富み、取り扱いの作業性も
良いことから近年ますますその重要性を増してきてい
る。しかしながら、レセプタクル型光モジュールは、光
コネクタを自在に着脱できるという利便性を有する反
面、より安定した光出力を得ることが困難であるという
問題を有していた。

【０００４】図６は従来のレセプタクル型光モジュール
を示す断面図である。光ファイバ２３を保持したフェル
ール２２は、ハウジング２１内に挿入され、保持部材４
に当接して位置決めされる。また、発光素子１からの出
射光２はレンズ３によって光ファイバ２３の端面近傍に
集光される。この際、光ファイバ２３と空気層との屈折
率差により光ファイバ２３の端面にて反射が生じ、その
反射光６が発光素子１の方向に戻ることになる。

【０００５】このように、発光素子の出射光が光ファイ
バに結合する際に、光ファイバの端面にて生じる反射を
近端反射といい、この近端反射による戻り光は、素子内
部で光の共振原理を利用する類の発光素子、例えば半導
体レーザ等の動作を不安定にさせる極めて重大な要因と
なる。また、周囲温度等の変化により部品が熱膨張、収
縮することによって反射点間の距離が変化すると、光の
干渉効果によって光出力が不安定になることもある。レ
セプタクル型光モジュールの場合、外部から挿入される
光ファイバの端面で反射を防止することが必要となるた
め、対策が極めて困難であり、その手段も複雑で高価な
ものが必要とされていた。

【０００６】このような近端反射をより簡易的に防止す
る工夫も従来から色々試みられている。図７は従来のレ
セプタクル型光モジュールにおける反射防止例を示す断
面図である。発光素子１からの出射光２はレンズ３によ
って集光され、ガラス板７を透過して光ファイバ２３に
結合する。ガラス板７には発光素子１側の面に反射防止
膜５が形成されており、保持部材４の凹部４ａに組み込
まれている。また、光ファイバ２３を保持したフェルー
ル２２は、ハウジング２１内に挿入され、ガラス板７に
当接して位置決めされる。本例において空気層からガラ
ス板７への入射に際しては、反射防止膜５により反射は
生じない。また、ガラス板７は光ファイバ２３に近い、
若しくは同一の屈折率を有するため光ファイバ２３の端
面による近端反射も低減できる（特開昭６４−５２１０
３号公報参照）。

【０００７】しかしながら本例による場合、保持部材４
やガラス板７自身の加工精度やそれらの固定精度、さら
にはフェルール２２の挿入角度等がばらつくと、光ファ
イバ２３とガラス板７の間に空気層が生じ、反射防止の
効果が全く失われてしまうという問題が生じていた。

【０００８】そこで、この空気層の発生を防止する技術
が提案されている。図８は従来のレセプタクル型光モジ
ュールにおける第二の反射防止例を示す断面図である。
発光素子１からの出射光２はレンズ３によって集光さ
れ、光学的透明体８を透過して光ファイバ２３端面に結
合する。光ファイバ２３を保持したフェルール２２は、
ハウジング２１内に挿入され、光学的透明体８に当接し
て位置決めされる。保持部材４の凹部４ａに組み込まれ
た光学的透明体８の発光素子１側の面には反射防止膜５
が形成されている。本例によれば、光学的透明体８を弾
力性のある材質にて作製し、フェルール２２押圧力によ
って適度に変形させることによって光ファイバ２３との
密着性が確保できるとするものである（特開平２−５０
１１０号、特開平７−２１８７７７号、特開平９−１０
１４３６号公報参照）。

【０００９】また、図９は従来のレセプタクル型光モジ
ュールにおける第三の反射防止例を示す断面図である。
本例によれば、光学的透明体８自身を変形させる必要は
なく、光学的透明体８のフェルール２２と当接する面を
球面加工することによって光ファイバ２３との密着性が
確保できるとするものである（特開平２−５０１１０
号、特開平５−１０７４３１号公報参照）。なお、図８
及び図９いずれの光学的透明体８も光ファイバ２３に近
い、若しくは同一の屈折率を有するものであることは言
うまでもない。

【００１０】

【発明の解決しようとする課題】ところが、図８に示す
従来例では、光学的透明体８自身が変形すると、裏面に
形成した反射防止膜５にも変形に伴う歪力が付加される
ことになる。通常、反射防止膜５は真空蒸着等の方法に
よって成膜され、極めて薄く歪力に対して非常にもろ
い。そのため、光コネクタの着脱を繰り返すうちに反射
防止膜５に亀裂が生じる、若しくは剥離するといった問
題が生じていた。

【００１１】一方、図９に示す従来例では、光学的透明
体８のフェルール２２と当接する面の形状を予め特殊加
工する必要が生じるため、各部品毎に追加工が必要とな
り、膨大な作製コストがかかってしまうといった問題が
生じていた。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記問題に鑑み、本発明
は、発光素子及び該発光素子からの出射光を所定の位置
に集光するための光学的手段を有し、外部から光ファイ
バを保持したフェルールを着脱可能とするレセプタクル
型光モジュールにおいて、一方の面に反射防止膜を形成
し他方の面に透明樹脂を固着した透明板を、前記透明樹
脂が前記光ファイバの先端面と接触するように配置し、
かつ前記透明樹脂によって前記透明板を固定したことを
特徴とする。

【００１３】また、前記透明板が中央に凹部を有する保
持部材に固定され、該保持部材の周縁部端面を前記フェ
ルール先端面に当接して位置決めしたことを特徴とす
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を図によっ
て説明する。

【００１５】図１は本発明によるレセプタクル型光モジ
ュールを示す断面図である。本発明によるレセプタクル
型光モジュールは、発光素子１、該発光素子１からの出
射光を集光する光学的手段であるレンズ３、ハウジング
２１、該ハウジング２１内に取り付けられた保持部材
４、該保持部材４に保持された透明板９によって構成さ
れる。

【００１６】透明板９の一方の面には反射防止膜５が形
成されており、他方の面及び側面には透明樹脂１０が固
着されている。また透明板９は中央に凹部４ａを有する
保持部材４内に保持され、上記透明樹脂１０によって固
定されている。なお、透明板９および透明樹脂１０はい
ずれも光ファイバ２３に近い、もしくは同一の屈折率を
有するものである。

【００１７】光ファイバ２３を保持したフェルール２２
はハウジング２１内に挿入され保持部材４の周縁部端面
４ｂ及び透明樹脂１０に当接する。透明樹脂１０は適度
な弾力性を有しており、フェルール２２の押圧力に応じ
て変形することによって光ファイバ２３の先端面と密着
する。

【００１８】一方、発光素子１からの出射光２はレンズ
３により透明板９を透過して光ファイバ２３に結合す
る。空気層から透明板９への入射に際しては、反射防止
膜５により反射が生じることはない。また、透明板９お
よび透明樹脂１０は光ファイバに近い、若しくは同一の
屈折率を有するため光ファイバ２３の端面による近端反
射を防ぐこともできる。

【００１９】本発明によれば変形する透明樹脂１０自身
に反射防止膜５を形成する必要はなく、透明樹脂１０の
変形に伴う歪力が直接反射防止膜５に及ぶことはない。
したがって、光ファイバ２３との密着性を確保できると
同時に反射防止膜５の損傷も防ぐことができる。しかも
透明樹脂１０は透明板９を保持部材４の凹部４ａ内に固
定する作用もなすため、組込は透明板９の光ファイバ２
３側の面および側面に透明樹脂を固着するのみの簡素な
工程であり、接着剤を用いる必要もない。

【００２０】保持部材４、若しくは透明板９および透明
樹脂１０の厚みはフェルール２２の先端面２２ａが保持
部材４の周縁部端面４ｂに機械的に当接して位置決めさ
れ、このときかかるフェルール２２の押圧力により透明
樹脂１０が適度に変形できるように調節することで、フ
ェルール２２の押圧力のばらつきによって生じる光ファ
イバ２３の端面位置すなわち光結合点のばらつきを防ぐ
ことができる。

【００２１】透明樹脂１０は、光ファイバ２３と同じ
１．４７程度の屈折率を有するエポキシ系やアクリレー
ト系の樹脂からなるものであり、フェルール２２の押圧
力のばらつきを吸収し、光ファイバ２３との密着性を確
保するため、ショアＤ硬度７０以下、伸び率１００％以
上の比較的軟らかい特性を有するものが望ましい。ま
た、信頼性の観点から吸湿率０．２％以下、−４０℃以
下若しくは８５℃以上のガラス転移点（軟化点）を有す
るものであることがのぞましい。

【００２２】また、透明板９も使用波長範囲において光
ファイバと同じ１．４７程度の屈折率を有する光学ガラ
スであることが望ましい。保持部材４については鍛鋼
（ＳＦ２０）、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）などの金
属材料がよい。

【００２３】こうして本発明によるレセプタクル型光モ
ジュールは透明板９の片面に反射防止膜５を形成し、そ
の反対側の面に透明樹脂１０を固着することにより反射
防止膜５を損傷することなく光ファイバ２３との密着性
を確保し、光ファイバ２３との屈折率を整合させること
が可能となるため、信頼性にすぐれた近端反射の抑制を
実現することができる。また本発明によるレセプタクル
型光モジュールは、透明樹脂１０自身が保持部材４の凹
部４ａ内に透明板９を固定する接着剤の役割を兼ねるの
で組込工程が簡素化でき、コストパフォーマンスにも優
れている。

【００２４】次に本発明によるレセプタクル型光モジュ
ールの具体的な構成について説明する。

【００２５】図２は本発明によるレセプタクル型光モジ
ュールの具体的構成を示す断面図である。発光素子１は
モニタ受光素子１２とともに気密封止され、発光素子モ
ジュール１３として提供されるものである。レンズ３は
発光素子モジュール１３の蓋にあらかじめ固定されてお
り、発光素子モジュール１３の周縁にリング２６が抵抗
溶接されている。

【００２６】一方、保持部材４には弾性スリーブ２４が
接着されており、ハウジング２１にあらかじめ圧入、若
しくは溶接固定されている。光ファイバ２３を保持した
フェルール２２は弾性スリーブ２４内に挿入され、保持
部材４の周縁部端面４ｂに機械的に当接して位置決めさ
れている。ストッパ4の凹部４ａ内には一方の面に反射
防止膜５を形成し他方の面に透明樹脂が固着された透明
板９が配置されている。また透明板９は透明樹脂１０自
身により保持部材４に固定されている。透明樹脂１０は
フェルール２２の押圧力によって適度に変形し光ファイ
バ２３に密着する。

【００２７】最終的に本発明によるレセプタクル型光モ
ジュールは、発光素子１から出射した出射光が光ファイ
バ２３に所定量結合されるように、調芯用リング２６を
介して光素子モジュール１３とハウジング２１とを３軸
調芯してＹＡＧ溶接固定することによって完成する。

【００２８】

【実施例】本発明によるレセプタクル型光モジュールと
して図２に示すものを試作した。なお本試作には透明樹
脂１０としてエポキシ系樹脂を、透明板９として光学ガ
ラスを用いた。

【００２９】一方、従来のレセプタクル型光モジュール
としては、図７に示したように、光学的透明体８を使用
せず光ファイバ２３をガラス板７に直接当接させるもの
（タイプＡ）と、図８に示したように、ガラス板７を使
用せず光学的透明体８に直接反射防止膜５を形成するも
の（タイプＢ）の２種類を試作した。なおタイプＡの試
作にはガラス板７として本発明による試作の透明板９と
同じ光学ガラスを、タイプＢの試作には光学的透明体８
として本発明による試作の透明樹脂１０と同じエポキシ
系樹脂を用いた。

【００３０】比較評価に関しては、近端反射特性とその
光コネクタ着脱に伴う信頼性の評価を行った。一般に、
近端反射特性はキンク量と呼ばれる値によって評価する
ことができる。図３はキンク量の測定方法を示す図であ
るが、横軸に発光素子１への注入電流値、縦軸に光出力
値をプロットするとＩＬ曲線３１が得られる。このＩＬ
曲線３１は、近端反射が存在するとうねりを生じ、その
微分曲線３２上でピーク３３を生じる。このピーク３３
の相対的な大きさをキンク量として定義する。キンク量
は近端反射の大きさと相関があり、近端反射が増大すれ
ばキンク量も増大することが知られている。

【００３１】図４に本発明による試作と従来法による試
作におけるキンク量の比較データを示す。評価数量は各
タイプそれぞれ４０個である。図４の結果によると、透
明樹脂１０がなく光ファイバ２３を透明板９に直接当接
させる従来のタイプＡはキンク量が０〜１８０％の間で
大きくばらついた。これは、これは透明板９と光ファイ
バ２３との間に空気層が生じているものがあり、密着性
にばらつきが生じていることを示している。これに対し
て、従来のタイプＢのキンク量は０〜６０％、本発明に
よる試作は０〜４０％であり、従来のタイプＡと比較し
てばらつきが小さく、光ファイバ２３と透明樹脂１０の
密着性が良いことを示している。

【００３２】一方、図５は本発明による試作と従来法に
よる試作におけるキンク量と光コネクタ着脱回数との関
係を示す図である。評価数量は各タイプそれぞれ３個で
あり、光コネクタ着脱は５００回まで行った。図５の結
果によると、透明板９がなく透明樹脂１０に直接反射防
止膜５を形成する従来のタイプＢは、光コネクタ５００
回の着脱で最大１０７％のキンク量の劣化が見られた。
これは、透明樹脂１０に直接形成した反射防止膜５の損
傷による影響を示している。これに対して、従来のタイ
プＡ及び本発明による試作は反射防止膜５が透明板９に
製膜されているため、光コネクタ５００回の着脱後も反
射防止膜５には損傷がなくキンク量は従来のタイプＡで
最大２５％、本発明による試作は最大９％の良好な結果
を得た。

【００３３】本発明によるレセプタクル型光モジュール
は、上記いずれの評価においても従来のレセプタクル型
光モジュールに比べ、近端反射の低減及びその光コネク
タ着脱に伴う信頼性共に格段に優れたものであることが
証明された。なお、本発明によるレセプタクル型光モジ
ュールの試作コストは、上記従来のレセプタクル型光モ
ジュールと同程度であり、コストパフォーマンスにも十
分優れたものであることが証明された。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、本発明は、発光素子及び
該発光素子からの出射光を所定の位置に集光するための
光学的手段を有し、外部から光ファイバを保持したフェ
ルールを着脱可能とするレセプタクル型光モジュールに
おいて、一方の面に反射防止膜を形成し他方の面に透明
樹脂を固着した透明板を、前記透明樹脂が前記光ファイ
バの先端面と接触するように配置し、かつ前記透明樹脂
によって前記透明板を固定したことによって、近端反射
の低減及びその光コネクタ着脱に伴う信頼性共に優れた
モジュールを低コストにて提供することを可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるレセプタクル型光モジュールを示
す断面図である。

【図２】本発明によるレセプタクル型光モジュールの具
体的構成を示す断面図である。

【図３】キンク量の測定方法を示す図である。

【図４】本発明と従来のレセプタクル型光モジュールに
おけるキンク量の比較データを示す図である。

【図５】本発明と従来のレセプタクル型光モジュールに
おけるキンク量と光コネクタ着脱回数の関係を示す図で
ある。

【図６】従来のレセプタクル型光モジュールを示す断面
図である。

【図７】従来のレセプタクル型光モジュールを示す断面
図である。

【図８】従来のレセプタクル型光モジュールを示す断面
図である。

【図９】従来のレセプタクル型光モジュールを示す断面
図である。

【符号の説明】

１：発光素子 ２：出射光 ３：レンズ ４：保持部材 ４ａ：凹部 ４ｂ：周縁部端面 ５：反射防止膜 ６：反射光 ７：ガラス板 ８：光学的透明体 ９：透明板 １０:透明樹脂 １１：接着剤 １２：モニタ受光素子 １３：発光素子モジュール ２１：ハウジング ２２：フェルール ２２ａ：先端面 ２３：光ファイバ ２４：弾性スリーブ ２５：調芯用リング ２６：リング ３１：IL曲線 ３２：微分曲線 ３３：ピーク

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発光素子及び該発光素子からの出射光を所
   定の位置に集光するための光学的手段を有し、外部から
   光ファイバを保持したフェルールを着脱可能とするレセ
   プタクル型光モジュールにおいて、一方の面に反射防止
   膜を形成し、他方の面に透明樹脂を固着した透明板を、
   前記透明樹脂が前記光ファイバの先端面と接触するよう
   に配置し、かつ前記透明樹脂によって前記透明板を固定
   したことを特徴とするレセプタクル型光モジュール。
2. 【請求項２】前記透明板が中央に凹部を有する保持部材
   に固定され、該保持部材の周縁部端面を前記フェルール
   の先端面に当接して位置決めしたことを特徴とする請求
   項１記載のレセプタクル型光モジュール。