JP2005338408A

JP2005338408A - Optical receptacle and optical module using same

Info

Publication number: JP2005338408A
Application number: JP2004156645A
Authority: JP
Inventors: Toshimichi Yasuda; 俊道安田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2004-05-26
Filing date: 2004-05-26
Publication date: 2005-12-08

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical receptacle having an airtight structure and improved reliability characteristics. <P>SOLUTION: The holder 4 of the optical receptacle holds a cylinder 1 made of a translucent material in the through hole of the receptacle, with the rear end of the cylinder 1 fixed with low melting point glass or solder, and holds a sleeve 2 held at the top end of the cylinder 1. The rear end face 1b of the cylinder 1 is formed as an inclined face or a spherical face, while the top end face 1a is a flat plane making a right angle with respect to the side face of the cylinder 1. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光レセプタクル及びこれを用いた光モジュールに関する。 The present invention relates to an optical receptacle and an optical module using the same.

光信号を電気信号に変換するための光モジュールは、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、光ファイバを通じて光信号を導入又は導出する構造となっている。 An optical module for converting an optical signal into an electrical signal has a structure in which an optical element such as a semiconductor laser or a photodiode is housed in a case, and the optical signal is introduced or derived through an optical fiber.

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３７の一端に光素子３８及びレンズ３９を収容したケース４０を取り付けるとともに、他端に光コネクタ１５を脱着自在に接続するものである。 As shown in FIG. 5, a receptacle-type optical module to which an optical connector is connected is attached to one end of an optical receptacle 37 and a case 40 containing an optical element 38 and a lens 39 as shown in FIG. The connector 15 is detachably connected.

上記光レセプタクル３７は、ジルコニアからなるフェルール３１と、フェルール３１の貫通孔に石英ガラスからなる光ファイバ３２を保持してなるダミーフェルール３３の先端部をスリーブケース３５内に備えられたスリーブ３４に挿入するとともに、後端部をホルダ３６に圧入、または接着などで固定し、上記スリーブケース３５をホルダ３６に嵌合あるいは圧入、または接着などで固定してなる。 The optical receptacle 37 has a ferrule 31 made of zirconia and a dummy ferrule 33 formed by holding an optical fiber 32 made of quartz glass in a through-hole of the ferrule 31 and is inserted into a sleeve 34 provided in a sleeve case 35. In addition, the rear end portion is fixed to the holder 36 by press-fitting or bonding, and the sleeve case 35 is fixed to the holder 36 by fitting, press-fitting, or bonding.

この光レセプタクル３７を用いて光モジュールを構成する場合は、光レセプタクル３７のダミーフェルール３３の後端面側に、ＬＤ等の光素子３８とレンズ３９を収容したケース４０を溶接により接合し、光レセプタクル３７の先端面側よりスリーブ３４内の貫通孔に光ファイバ１３を保持したプラグフェルール１４を挿入し、光ファイバ３２の端面と光ファイバ１３の端面とを当接させ、各光ファイバ１３、３２のコアの部分を光信号が伝搬する仕組みである。 When an optical module is configured using the optical receptacle 37, a case 40 containing an optical element 38 such as an LD and a lens 39 is joined to the rear end surface of the dummy ferrule 33 of the optical receptacle 37 by welding, and the optical receptacle is connected. The plug ferrule 14 holding the optical fiber 13 is inserted into the through hole in the sleeve 34 from the front end surface side of the 37 and the end surface of the optical fiber 32 and the end surface of the optical fiber 13 are brought into contact with each other. This is a mechanism in which an optical signal propagates through the core portion.

上記ダミーフェルール３３及びフェルール１４は、外径がφ１〜３ｍｍ程度で、外径公差は±１μｍ以下、貫通孔に保持された光ファイバ１３、３２の径は１２５μｍ程度、径の公差は±１μｍ程度であり、中心には光信号が伝搬する直径１０μｍ程度のコアが形成されている。各光ファイバ１３及び３２のコア同士を低損失で接続するために、それぞれの部品は高精度に加工されており、スリーブ３４によってダミーフェルール３３及びプラグフェルール１４を安定且つ高精度に保持されている。 The dummy ferrule 33 and the ferrule 14 have an outer diameter of about φ1 to 3 mm, an outer diameter tolerance of ± 1 μm or less, the diameters of the optical fibers 13 and 32 held in the through holes are about 125 μm, and the diameter tolerance is about ± 1 μm. In the center, a core having a diameter of about 10 μm through which an optical signal propagates is formed. In order to connect the cores of the optical fibers 13 and 32 with low loss, the respective parts are processed with high accuracy, and the dummy ferrule 33 and the plug ferrule 14 are held stably and with high accuracy by the sleeve 34. .

また、上記ダミーフェルール３３の先端面とプラグフェルール１４の端面は、当接時の接続損失を低減するため曲率半径５〜３０ｍｍ程度の曲面に鏡面研磨されている場合があり、またダミーフェルール３３の後端面は、光素子３８から出射された光が光ファイバ３２の後端面で反射して光素子３８に戻る反射光を防止するため、４〜１０°程度の傾斜面に鏡面研磨されている（特許文献１参照）。
特開２００１−６６４６８号公報 Further, the end face of the dummy ferrule 33 and the end face of the plug ferrule 14 may be mirror-polished to a curved surface with a radius of curvature of about 5 to 30 mm in order to reduce connection loss at the time of contact. The rear end surface is mirror-polished to an inclined surface of about 4 to 10 ° in order to prevent the light emitted from the optical element 38 from being reflected by the rear end surface of the optical fiber 32 and returning to the optical element 38 ( Patent Document 1).
JP 2001-66468 A

しかしながら、図５に示すような従来のダミーフェルール３３は、光ファイバ３２をフェルール３１と接着し、またそのダミーフェルール３３をホルダ３６に圧入あるいは接着によって固定していたために気密が取れず、信頼性特性が良くないという問題点を有していた。 However, the conventional dummy ferrule 33 as shown in FIG. 5 is not airtight because the optical fiber 32 is bonded to the ferrule 31 and the dummy ferrule 33 is fixed to the holder 36 by press-fitting or bonding. There was a problem that the characteristics were not good.

また、フェルール３１とその貫通孔に保持された光ファイバ３２からなるため、円筒状のフェルール３１の外径と内径の精度は±１μｍ程度、内径と外径の同心度は１μｍ程度、及び光ファイバ３２の外径と光ファイバ３２のコアの精度も±１μｍ程度と寸法精度が非常に高いことが要求されるため高価なものとなっていた。 Further, since the ferrule 31 and the optical fiber 32 held in the through-hole, the accuracy of the outer diameter and the inner diameter of the cylindrical ferrule 31 is about ± 1 μm, the concentricity of the inner diameter and the outer diameter is about 1 μm, and the optical fiber The accuracy of the outer diameter of the optical fiber 32 and the core of the optical fiber 32 is also expensive because it is required to have a very high dimensional accuracy of about ± 1 μm.

また、それぞれの寸法バラツキの累積によって光ファイバ３２のコアの位置精度は２μｍを超えるものとなり、光ファイバ３２及び１３のコア同士の接続損失が０．３ｄＢ程度になるという欠点を有していた。 Further, the positional accuracy of the core of the optical fiber 32 exceeds 2 μm due to the accumulation of dimensional variations, and the connection loss between the cores of the optical fibers 32 and 13 is about 0.3 dB.

また、ダミーフェルール３３の先端面とフェルール１４の端面は、当接時の接続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いるが、フェルール３１はジルコニアで形成されているため、鏡面研磨するにはジルコニアより高硬度のダイヤモンドを用いることから加工コストが非常に高いという欠点を有していた。 Further, the tip surface of the dummy ferrule 33 and the end surface of the ferrule 14 are mirror-polished to a curved surface having a curvature radius of about 5 to 30 mm in order to reduce connection loss at the time of contact, but the ferrule 31 is made of zirconia. For this reason, diamond having a hardness higher than that of zirconia is used for mirror polishing, which has a disadvantage that the processing cost is very high.

さらに、フェルール３１はジルコニアで形成されているのに対し、光ファイバ３２は石英ガラスから形成されているため、異なる材質からなる端面を同時に研磨することから、ジルコニアの加工時の研磨くずによって、石英ガラスからなる光ファイバ３２の端面に傷を付けやすいという欠点を有していた。 Furthermore, since the ferrule 31 is made of zirconia, the optical fiber 32 is made of quartz glass, and therefore, end faces made of different materials are polished simultaneously. There was a defect that the end face of the optical fiber 32 made of glass was easily damaged.

本発明のレセプタクルは、透光性材料からなる円柱体の後端部を貫通孔を有するホルダに低融点ガラスあるいは半田によって固定し、上記円柱体の先端部にスリーブを保持してなり、上記円柱体の後端面が斜面又は球面であり、先端面が円柱体の側面と直角をなす平面であることを特徴とするものである。 The receptacle of the present invention is formed by fixing the rear end portion of a cylindrical body made of a light-transmitting material to a holder having a through hole with low melting glass or solder, and holding a sleeve at the front end portion of the cylindrical body. The rear end surface of the body is a slope or a spherical surface, and the front end surface is a plane perpendicular to the side surface of the cylindrical body.

上記円柱体の透過率が波長０．４〜１．６μｍにおいて８０％以上であることを特徴とする。 The cylindrical body has a transmittance of 80% or more at a wavelength of 0.4 to 1.6 μm.

上記円柱体の屈折率が１．３５〜１．６であることを特徴とするものである。 The cylindrical body has a refractive index of 1.35 to 1.6.

上記円柱体の径が１〜３ｍｍであることを特徴とするものである。 The cylindrical body has a diameter of 1 to 3 mm.

上記円柱体のヤング率が０．１〜２００ＧＰａであることを特徴とするものである。 The cylindrical body has a Young's modulus of 0.1 to 200 GPa.

上記円柱体が石英ガラス、ほうけい酸ガラス、樹脂または強化スガラスまたは結晶化ガラスの何れかよりなることを特徴とするものである。 The cylindrical body is made of any one of quartz glass, borosilicate glass, resin, tempered glass, or crystallized glass.

上記光レセプタクルの後端部側に光素子を収容したケースを取り付けたことを特徴とするものである。 A case containing an optical element is attached to the rear end side of the optical receptacle.

本発明の光レセプタクルによれば、円柱体とホルダの固定を低融点ガラスあるいは半田で行っているため、気密をとることができ、環境が悪い状態でも安定した特性が得られ信頼性特性が向上する。 According to the optical receptacle of the present invention, the cylindrical body and the holder are fixed with low-melting glass or solder, so that airtightness can be obtained, stable characteristics can be obtained even in a bad environment, and reliability characteristics can be improved. To do.

また、片側が斜面あるいは球面になっているため、この部分での反射が光学素子に直接戻らず影響を及ぼさない。 In addition, since one side is an inclined surface or a spherical surface, the reflection at this portion does not return directly to the optical element and does not affect it.

また、本発明の光レセプタクルによれば、円柱体の屈折率が１．３５〜１．６であることから、光コネクタと低損失で、反射の少ない接続が行える。 Further, according to the optical receptacle of the present invention, since the cylindrical body has a refractive index of 1.35 to 1.6, it can be connected to the optical connector with low loss and low reflection.

さらに、本発明の光レセプタクルによれば、光コネクタのフェルールと同径となるよう円柱体の径が１〜３ｍｍであることから、スリーブと円柱体あるいはフェルールの隙間を極力小さくすることができ、低損失な接続が行える。 Furthermore, according to the optical receptacle of the present invention, since the diameter of the cylindrical body is 1 to 3 mm so as to be the same diameter as the ferrule of the optical connector, the gap between the sleeve and the cylindrical body or the ferrule can be minimized. Low loss connection can be made.

またさらに、本発明の光レセプタクルによれば、ヤング率が０．１〜２００ＧＰａであることから、光コネクタと当接させて光信号を伝搬させる際、円柱体の端面が変形して当接面を完全に密着させ、低損失な接続が行える。 Furthermore, according to the optical receptacle of the present invention, since the Young's modulus is 0.1 to 200 GPa, when the optical signal is propagated by contacting the optical connector, the end surface of the cylindrical body is deformed and the contacting surface Can be connected closely and with low loss.

また、本発明の光レセプタクルによれば、石英ガラス、ほうけい酸ガラス、樹脂、強化ガラス、結晶化ガラスの何れかよりなることから、上記ヤング率、屈折率を容易に得ることができ、高精度の円柱体を得ることができる。 Further, according to the optical receptacle of the present invention, since it consists of any one of quartz glass, borosilicate glass, resin, tempered glass, and crystallized glass, the above Young's modulus and refractive index can be easily obtained. A precision cylinder can be obtained.

さらに、本発明の光モジュールによれば、上記光レセプタクルの後端側に光素子を収容したケースを取り付けたことから、接続損失の低い、高品質な光モジュールを得ることができる。 Furthermore, according to the optical module of the present invention, since the case accommodating the optical element is attached to the rear end side of the optical receptacle, a high-quality optical module with low connection loss can be obtained.

先ず、本発明の光レセプタクルの実施形態を図面に基いて説明する。 First, an embodiment of an optical receptacle of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の光レセプタクルの一実施形態を示す断面図であり、円柱体１の先端部をスリーブケース３内に備えられたスリーブ２に挿入するとともに、後端部をホルダ４によって固定してなり、上記ホルダ４とスリーブケース３とが脱着自在に固定されている。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of an optical receptacle according to the present invention, in which a front end portion of a cylindrical body 1 is inserted into a sleeve 2 provided in a sleeve case 3 and a rear end portion is fixed by a holder 4. Thus, the holder 4 and the sleeve case 3 are detachably fixed.

この円柱体１は、先端面１ａは平坦な面とし、後端面１ｂは光素子から出射された光がこの後端面１ｂで反射して光素子に戻る反射光を防止するため４〜１０°程度の傾斜面に鏡面研磨されている。 The cylindrical body 1 has a front end surface 1a that is flat, and a rear end surface 1b that is about 4 to 10 ° in order to prevent the light emitted from the optical element from being reflected by the rear end surface 1b and returning to the optical element. The inclined surface is mirror-polished.

一般に、この円柱体１はフェルール及びその貫通孔に接着された光ファイバから構成されるが、本発明の円柱体１は屈折率の均一な一つの材質からなる。 In general, the cylindrical body 1 is composed of a ferrule and an optical fiber bonded to the through hole, but the cylindrical body 1 of the present invention is made of one material having a uniform refractive index.

また、上記円柱体１の後端部を固定するホルダ４は、光モジュールとして用いる際に光素子を収容したケースと溶接するため、ステンレス、銅、鉄、ニッケル等の溶接が可能な材料から成り、耐腐食性と溶接性の高いステンレスが多用される。このホルダ４と円柱体１は低融点ガラスあるいは半田によって固定され、半田固定の場合は、半田部にメタライズ加工を施す。その先端部をスリーブに挿入して光レセプタクル等として用いた際、接着部がないため、１×１０^−３Ｐａ・ｃｍ^３／ｓｅｃ以下の気密を得ることができる。 In addition, the holder 4 for fixing the rear end portion of the cylindrical body 1 is made of a material that can be welded, such as stainless steel, copper, iron, nickel, etc., in order to be welded to a case housing an optical element when used as an optical module. Stainless steel with high corrosion resistance and weldability is often used. The holder 4 and the cylindrical body 1 are fixed by low melting point glass or solder, and in the case of solder fixing, the solder portion is subjected to metallization. When the tip portion is inserted into the sleeve and used as an optical receptacle or the like, since there is no adhesive portion, an airtightness of 1 × 10 ⁻³ Pa · cm ³ / sec or less can be obtained.

また、波長０．４〜１．６μｍにおいて透過率が８０％以上である円柱体１を用いる。これは、透過率が低ければ低いほど円柱体１を透過する際の損失が大きくなるので、できるだけ透過率は高い方が良く、８０％以上が望ましい。 Moreover, the cylindrical body 1 whose transmittance | permeability is 80% or more in wavelength 0.4-1.6 micrometers is used. This is because the lower the transmittance, the greater the loss when passing through the cylindrical body 1, so that the transmittance should be as high as possible, preferably 80% or more.

なお、この透過率は、光レセプタクルで使用する円柱体１の長さを厚みとして有する同材質のモニタ板を用い分光器にて測定する。 This transmittance is measured with a spectroscope using a monitor plate of the same material having the length of the cylindrical body 1 used in the optical receptacle as a thickness.

さらに、上記円柱体１の屈折率は１．３５〜１．６０に特定される。一般に光ファイバは石英ガラスで形成されており、石英ガラスの屈折率は１．４６７程度であるため、光ファイバと当接させる場合に接続損失を低減させ、高効率な光信号のやりとりを行うことができる。上記屈折率が１．３５未満もしくは１．６を超えると、接続する光ファイバとの屈折率の差が大きくなり、接続損失が増大し、また反射も増大する。上記円柱体１の屈折率は、接続する光ファイバのコアの屈折率に近いほど接続損失を低減させることができる。 Furthermore, the refractive index of the cylindrical body 1 is specified as 1.35 to 1.60. In general, the optical fiber is made of quartz glass, and the refractive index of quartz glass is about 1.467. Therefore, when contacting with the optical fiber, the connection loss is reduced and highly efficient optical signal exchange is performed. Can do. If the refractive index is less than 1.35 or exceeds 1.6, the difference in refractive index from the optical fiber to be connected increases, the connection loss increases, and the reflection also increases. As the refractive index of the cylindrical body 1 is closer to the refractive index of the core of the optical fiber to be connected, the connection loss can be reduced.

表１に計算による円柱体１の屈折率と反射率、反射減衰量の関係を示す。 Table 1 shows the relationship between the refractive index, reflectance, and return loss of the cylindrical body 1 by calculation.

なお、光ファイバのコアの屈折率は１．４６７としている。

The refractive index of the core of the optical fiber is 1.467.

実際に光モジュールとした場合、反射率としては０．２％以下、反射減衰量としては−２７ｄＢ以下が最低限必要なため、円柱体１の屈折率は１．３５〜１．６０となる。 When an optical module is actually used, the reflectance is 0.2% or less and the reflection attenuation is −27 dB or less. Therefore, the refractive index of the cylindrical body 1 is 1.35 to 1.60.

また、円柱体１の径は１〜３ｍｍであるがこれは、本発明の光レセプタクルでは均一の内径を有したスリーブ２に円柱体を挿入するため、このスリーブ２反対側から挿入し接続されるコネクタ部のフェルール径は１〜３ｍｍを有し、これと円柱体１の径は同一とする必要があるためである。 The cylindrical body 1 has a diameter of 1 to 3 mm. In the optical receptacle of the present invention, since the cylindrical body is inserted into the sleeve 2 having a uniform inner diameter, the cylindrical body 1 is inserted and connected from the opposite side of the sleeve 2. This is because the ferrule diameter of the connector portion is 1 to 3 mm, and the diameter of the cylindrical body 1 needs to be the same.

さらに、上記円柱体１は、ヤング率が０．１〜２００ＧＰａであることが好ましい。 Furthermore, the cylindrical body 1 preferably has a Young's modulus of 0.1 to 200 GPa.

これは、円柱体１にプラグフェルールを当接させる際、一般にプラグフェルールはフェルールの貫通孔に光ファイバが保持されてなり、プラグフェルールはヤング率が２０６ＧＰａ程度のジルコニアからなるため、円柱体１のヤング率がジルコニアより小さいと、円柱体１の先端面１ａが平坦であっても、ジルコニアからなるプラグフェルールは曲面に鏡面研磨されているため、その端面が変形して他のダミーフェルール３３の光ファイバ３２と円柱体１の先端面１ａが完全に密着し、接続損失の少ない光信号のやりとりを行うことができる。 This is because when the plug ferrule is brought into contact with the cylindrical body 1, the optical fiber is generally held in the through hole of the ferrule, and the plug ferrule is made of zirconia having a Young's modulus of about 206 GPa. If the Young's modulus is smaller than zirconia, the plug ferrule made of zirconia is mirror-polished into a curved surface even if the tip surface 1a of the cylindrical body 1 is flat. The fiber 32 and the front end surface 1a of the cylindrical body 1 are completely in close contact with each other, and an optical signal with little connection loss can be exchanged.

なお、上記円柱体１のヤング率は、７０〜８０ＧＰａ程度がより好ましく、プラグフェルールの光ファイバを形成する石英ガラスのヤング率と同等の値とすることによって当接させた際の接続損失をより小さくすることができる。 Note that the Young's modulus of the cylindrical body 1 is more preferably about 70 to 80 GPa, and the connection loss at the time of contact is further increased by setting the Young's modulus equal to that of the quartz glass forming the optical fiber of the plug ferrule. Can be small.

上記円柱体１のヤング率が２００ＧＰａより大きいと、プラグフェルールと当接させた際に接続損失が大きくなり、また接続損失の低減のため当接する円柱体１の端面を曲率半径５〜３０ｍｍ程度の曲面に鏡面研磨する必要が生じ、加工コストが高くなる。 When the Young's modulus of the cylindrical body 1 is greater than 200 GPa, the connection loss increases when the cylindrical body 1 abuts against the plug ferrule, and the end surface of the cylindrical body 1 that abuts for reducing the connection loss has a curvature radius of about 5 to 30 mm. It becomes necessary to mirror-polish the curved surface, which increases the processing cost.

一方、ヤング率が０．１ＧＰａ未満となると、円柱体１の先端面１ａが過度に変形し、光信号の伝送損失の原因となる。 On the other hand, when the Young's modulus is less than 0.1 GPa, the tip surface 1a of the cylindrical body 1 is excessively deformed, causing a transmission loss of an optical signal.

上記円柱体１は、石英ガラス、ほうけい酸ガラス、強化ガラス、結晶化ガラス、プラスチックスの何れかからなることが好ましく、上述のように円柱体１の屈折率が１．３５〜１．６０、ヤング率が０．１〜２００ＧＰａを有する材質によって形成することから、光レセプタクル、光モジュールとして用いた際の接続損失を低減することができる。 The cylindrical body 1 is preferably made of any one of quartz glass, borosilicate glass, tempered glass, crystallized glass, and plastics. As described above, the refractive index of the cylindrical body 1 is 1.35 to 1.60. Since it is formed of a material having a Young's modulus of 0.1 to 200 GPa, connection loss when used as an optical receptacle or an optical module can be reduced.

また、円柱体１は石英ガラスから形成することがより好ましく、当接する光ファイバと同じ材質から形成することによって製造が容易で、より接続損失を低減させることができる。 Further, the cylindrical body 1 is more preferably formed from quartz glass. By forming it from the same material as the abutting optical fiber, it is easy to manufacture and the connection loss can be further reduced.

上記円柱体１の先端部を挿入するスリーブ２は、ジルコニア、アルミナ、銅などの材料から成り、主には耐摩耗性が高いジルコニア等のセラミックス材料を用いることが好ましい。 The sleeve 2 into which the tip of the cylindrical body 1 is inserted is preferably made of a material such as zirconia, alumina, or copper, and is mainly made of a ceramic material such as zirconia having high wear resistance.

また、上記スリーブ２の内周面は、表面粗さがＲａ０．２μｍ以下とすることが好ましく、円柱体１の挿入性を高いものとできる。 Further, the inner peripheral surface of the sleeve 2 preferably has a surface roughness Ra of 0.2 μm or less, and the insertability of the cylindrical body 1 can be made high.

さらに、円柱体１の外径とスリーブ２の内径の公差は低い接続損失を得るため±１μｍ以下とすることが好ましく、スリーブ２の内径寸法は円柱体１を確実に保持するため、９．８Ｎ以下の圧入になるよう設計することが好ましい。 Further, the tolerance between the outer diameter of the cylindrical body 1 and the inner diameter of the sleeve 2 is preferably ± 1 μm or less in order to obtain a low connection loss, and the inner diameter dimension of the sleeve 2 is 9.8 N in order to hold the cylindrical body 1 securely. It is preferable to design such that the following press-fitting is performed.

上記スリーブ２の外周を固定するスリーブケース３は、ステンレス、銅、鉄、ニッケル、プラスチックス、ジルコニア、アルミナ等の幅広い材料が用いられ、切削性が良く、低価格である銅を用いることが好ましい。 The sleeve case 3 for fixing the outer periphery of the sleeve 2 is made of a wide range of materials such as stainless steel, copper, iron, nickel, plastics, zirconia, alumina, etc., and it is preferable to use copper which has good cutting properties and is inexpensive. .

図２は、本発明の光レセプタクルの別の実施形態を示す断面図である。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing another embodiment of the optical receptacle of the present invention.

図１で、円柱体１の後端面１ｂは４〜１０°程度の傾斜面に鏡面研磨されているとしたが、円柱体７の後端面７ｂは球面上に加工されている。 In FIG. 1, the rear end surface 1b of the cylindrical body 1 is mirror-polished to an inclined surface of about 4 to 10 °, but the rear end surface 7b of the cylindrical body 7 is processed into a spherical surface.

この後端面７ｂは、屈折率差が生じるため反射が必ず発生する。 Since the rear end surface 7b has a difference in refractive index, reflection always occurs.

図１では後端面１ｂを４〜１０°の斜面とし、ここでの反射光が光素子に戻らないようにしているが、この後端面１ｂを球面にすることにより、光素子方向に光は戻るが、光素子の光入出射部に反射光の焦点を結ばないため、光素子に大きな影響を与えず、結果として光信号を安定させることが可能となる。 In FIG. 1, the rear end face 1b is inclined by 4 to 10 ° so that the reflected light does not return to the optical element. However, by making the rear end face 1b spherical, the light returns to the optical element direction. However, since the reflected light is not focused on the light incident / exit portion of the optical element, the optical element is not greatly affected, and as a result, the optical signal can be stabilized.

上述の図１に示す光レセプタクルを用いて光モジュールを構成する場合は、図３に示すように円柱体１の後端面１ｂ側に、光素子８とレンズ９を備えたケース１０を半田等により接合し、円柱体１の先端面１ａ側よりスリーブ２内に、光ファイバ１３を保持したフェルール１４を備えた光コネクタ１５を脱着自在に挿入し、円柱体１の先端面１ａと光ファイバ１３の端面とを当接させることによって光信号のやりとりを行うことができる。 When an optical module is configured using the optical receptacle shown in FIG. 1, the case 10 provided with the optical element 8 and the lens 9 on the rear end face 1b side of the cylindrical body 1 as shown in FIG. The optical connector 15 including the ferrule 14 holding the optical fiber 13 is detachably inserted into the sleeve 2 from the front end surface 1a side of the cylindrical body 1 so that the front end surface 1a of the cylindrical body 1 and the optical fiber 13 are connected. An optical signal can be exchanged by contacting the end face.

また、ケース１０はホルダ４と溶接することが多いため、ステンレス、銅、鉄、ニッケルなどの溶接が可能な材料から成り、耐腐食性と溶接性を考慮してステンレス等が用いられる。 Since the case 10 is often welded to the holder 4, it is made of a material that can be welded, such as stainless steel, copper, iron, nickel, etc., and stainless steel or the like is used in consideration of corrosion resistance and weldability.

さらに、金、ニッケル等によりメッキを表面に行い、半田にて固定し、気密を取る。 Further, the surface is plated with gold, nickel, etc., fixed with solder, and airtight.

ここで、本発明の実施例を説明する。 An embodiment of the present invention will now be described.

先ず図１に示すようなレセプタクルを作製した。 First, a receptacle as shown in FIG. 1 was produced.

円柱体１の材質はヤング率７３．１ＧＰａ、屈折率１．４４７の石英で後端面１ｂは８°研磨、スリーブ２はジルコニア、スリーブケース３とホルダ４はＳＵＳ３０４を用い、メッキ５はＮｉとＡｕの無電解メッキを施してあり、円柱体１とホルダ４は低融点ガラスにより固定した。このレセプタクルを用い図３のように光モジュールを組み立てた。 The cylindrical body 1 is made of quartz having a Young's modulus of 73.1 GPa and a refractive index of 1.447, the rear end face 1b is polished by 8 °, the sleeve 2 is made of zirconia, the sleeve case 3 and the holder 4 are made of SUS304, and the plating 5 is made of Ni and Au. The cylindrical body 1 and the holder 4 were fixed with low-melting glass. Using this receptacle, an optical module was assembled as shown in FIG.

なお、光素子８は波長１．３１μｍの半導体レーザーを用いた。その後、光コネクタを図４の（ａ）のように取り付け、光コネクタ１５からの光量をパワーメータを用いて接続損失を測定した。 The optical element 8 was a semiconductor laser having a wavelength of 1.31 μm. Thereafter, the optical connector was attached as shown in FIG. 4A, and the connection loss was measured for the amount of light from the optical connector 15 using a power meter.

比較のため、従来の構成による光モジュールも作製し、これを比較例１とした。 For comparison, an optical module having a conventional configuration was also manufactured and used as Comparative Example 1.

ダミーフェルール３３は、フェルール３１の材質はジルコニアで、光ファイバ３２はコア径１０μｍのクラッド径１２５μｍの石英ファイバから成り、フェルール３１にエポキシ系接着剤にて固定した。 In the dummy ferrule 33, the ferrule 31 is made of zirconia, and the optical fiber 32 is made of a silica fiber having a core diameter of 10 μm and a cladding diameter of 125 μm, and is fixed to the ferrule 31 with an epoxy adhesive.

スリーブ２はジルコニア、スリーブケース３とホルダ４はＳＵＳ３０４を用い、ダミーフェルール３３をホルダ４に圧入固定したものを用い、光モジュールを組み立て、光コネクタを図４の（ｂ）のように取り付け、光コネクタ１５からの光量をパワーメータ（不図示）を用いて接続損失を測定した。 The sleeve 2 is made of zirconia, the sleeve case 3 and the holder 4 are made of SUS304, the dummy ferrule 33 is press-fitted and fixed to the holder 4, an optical module is assembled, and the optical connector is attached as shown in FIG. The connection loss was measured for the amount of light from the connector 15 using a power meter (not shown).

更に、樹脂を用いて気密構造とした従来例（特開２００３−２２７９６８）の技術を用いた光モジュールも作製し、これを比較例２とした。 Furthermore, an optical module using the technique of the conventional example (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-227968) having an airtight structure using a resin was also produced, and this was designated as Comparative Example 2.

図４の（ｃ）のように、シクロオレフィン系樹脂からなるレンズ一体型ストッパー１７を光素子ベース１６に溶着にて固定し、気密をとり光モジュールを組み立て、光コネクタ１５を図４の（ｃ）のように取り付け、光コネクタ１５からの光量をパワーメータを用いて接続損失を測定した。 As shown in FIG. 4C, the lens-integrated stopper 17 made of cycloolefin resin is fixed to the optical element base 16 by welding, and the optical module is assembled by airtightness. The connection loss was measured using a power meter for the amount of light from the optical connector 15.

実施例１と従来の構成による比較例１、樹脂を用いた比較例２を各１１個を用いて、温度８５℃、湿度８５％の高温高湿試験を行い、各サンプルの試験前の接続損失を基準とし、２０００時間と５０００時間後に接続損失の変動量を確認した。 A high temperature and high humidity test at 85 ° C. and a humidity of 85% was conducted using 11 pieces each of Example 1 and Comparative Example 1 having a conventional configuration and Comparative Example 2 using a resin, and connection loss before each sample was tested. As a reference, the fluctuation amount of the connection loss was confirmed after 2000 hours and 5000 hours.

その結果が表２である。

The results are shown in Table 2.

表２から明らかなように、接続損失の変動量は比較例１が５０００時間にて平均０．２６８ｄＢに対し、実施例１は平均０．１２３ｄＢと半分以下の変動量となっており、非常に安定している。これは、比較例１では光ファイバを接着剤を用いてダミーフェルール３３に固定しているため、この接着剤が時間を経るに従い膨潤し、光ファイバがダミーフェルール３３に対し動くことによる損失の変動と、気密構造でないため、水蒸気がモジュール内に侵入し、レンズあるいは光ファイバ端面に水分やその水分に含まれる異物等が付着し、損失を大きくしていると考えられる。 As is apparent from Table 2, the variation in connection loss is 0.268 dB on average in 5000 hours in Comparative Example 1 and 0.123 dB on average in Example 1, which is less than half of the variation. stable. In Comparative Example 1, since the optical fiber is fixed to the dummy ferrule 33 using an adhesive, the adhesive swells as time passes, and fluctuations in loss due to the optical fiber moving relative to the dummy ferrule 33 are detected. Since it is not an airtight structure, it is considered that water vapor penetrates into the module, and moisture or foreign matters contained in the moisture adhere to the end face of the lens or optical fiber, thereby increasing the loss.

しかしながら、実施例１を用いた光モジュールではダミーフェルール３３に光ファイバを接着固定した構造を用いず、一体化した円柱体１，７を用いていると共に、更に気密構造としモジュール内に水蒸気等外気が侵入しない構造となっているため、比較例１で起こるような損失は発生しない。 However, the optical module using the first embodiment does not use the structure in which the optical fiber is bonded and fixed to the dummy ferrule 33, but uses the integrated cylinders 1 and 7, and further has an airtight structure so that the outside air such as water vapor is contained in the module. Therefore, the loss that occurs in Comparative Example 1 does not occur.

また、樹脂を用いた比較例２のモジュールは、実施例１と比較例１より更に接続損失の変動が大きくなっている。気密構造となっているため比較例１のようにモジュール内には水蒸気が侵入することはないが、高温と吸湿による塑性変形が起こり、樹脂に構成されているレンズで集光される像点位置がずれることにより、所定の光が光コネクタ内の光ファイバに入射せず損失が大きくなっていると考えられる。 Further, the module of Comparative Example 2 using resin has a larger variation in connection loss than Example 1 and Comparative Example 1. Since it has an airtight structure, water vapor does not enter into the module as in Comparative Example 1, but an image point position that is condensed by a lens formed of resin due to plastic deformation due to high temperature and moisture absorption. It is considered that the predetermined light does not enter the optical fiber in the optical connector and the loss is increased.

次に、円柱体１のヤング率が光モジュールにどのように影響するかを評価した。 Next, it was evaluated how the Young's modulus of the cylindrical body 1 affects the optical module.

円柱体１の材質はヤング率７３．１ＧＰａ、屈折率１．４４７の石英で後端面１ｂは８°研磨、スリーブ２はジルコニア、スリーブケース３とホルダ４はＳＵＳ３０４を用い、メッキ５はＮｉとＡｕの無電解メッキを施してあり、円柱体１とホルダ４は低融点ガラスにより固定した。 The cylindrical body 1 is made of quartz having a Young's modulus of 73.1 GPa and a refractive index of 1.447, the rear end face 1b is polished by 8 °, the sleeve 2 is made of zirconia, the sleeve case 3 and the holder 4 are made of SUS304, and the plating 5 is made of Ni and Au. The cylindrical body 1 and the holder 4 were fixed with low-melting glass.

このレセプタクルを用い図３のように光モジュールを組み立てた。 Using this receptacle, an optical module was assembled as shown in FIG.

なお、光素子８は波長１．３１μｍの半導体レーザーを用い、光コネクタを図４の（ａ）のように取り付け、光コネクタ１５からの光量をパワーメータを用いて接続損失を測定した。 The optical element 8 was a semiconductor laser having a wavelength of 1.31 μm, an optical connector was attached as shown in FIG. 4A, and the connection loss was measured for the amount of light from the optical connector 15 using a power meter.

また、上記石英の円柱体１の代わりにヤング率を０．０５ＧＰａ、屈折率１．５５３の透光性の樹脂を用い、上記と同じように光モジュールを組み立て、接続損失を測定し、それを実施例３とした。 Further, instead of the quartz cylindrical body 1, a translucent resin having a Young's modulus of 0.05 GPa and a refractive index of 1.553 is used, an optical module is assembled in the same manner as described above, and a connection loss is measured. Example 3 was adopted.

さらに、上記石英の円柱体１の代わりにヤング率を２０５ＧＰａ、屈折率１．４５５の透光性のセラミックを用い、上記と同じように光モジュールを組み立て、接続損失を測定し、それを実施例４とした。 Further, instead of the quartz cylinder 1, a translucent ceramic having a Young's modulus of 205 GPa and a refractive index of 1.455 was used, an optical module was assembled in the same manner as described above, and connection loss was measured. It was set to 4.

実施例１と実施例３、実施例４を各１１個を用いて、各サンプルの接続損失を測定した。その結果が表３である。

Using 11 each of Example 1, Example 3 and Example 4, the connection loss of each sample was measured. The results are shown in Table 3.

実施例３のサンプルは実施例１に比較して相対的に接続損失が大きく、またバラツキも大きい。接続損失が相対的に大きいのは屈折率が光ファイバの屈折率１．４６７に対し、実施例３の円柱体の方が差が大きいという原因もあるが、それ以上にヤング率が小さいため、円柱体１が変形し、接続時の最適な位置からずれることにより損失が大きく、さらにバラツキも大きくなっているが使用可能な範囲である。 The sample of Example 3 has a relatively large connection loss and large variation compared to Example 1. The reason why the connection loss is relatively large is that the refractive index is larger than the refractive index of 1.467 of the optical fiber, but the cylindrical body of Example 3 has a larger difference, but because the Young's modulus is smaller than that, Although the cylindrical body 1 is deformed and deviates from the optimum position at the time of connection, the loss is large and the variation is also large, but it is a usable range.

実施例４のサンプルは、円柱体１と光ファイバの屈折率差が実施例１のものより小さいため、この屈折率差による損失は実施例１より小さいはずであるが、実際には表３のように損失は大きくなっている。これは、ヤング率が高いため、光コネクタが接続されてもそれに合わせて端面が変形しないため、円柱体１と光コネクタ端面間に隙間が生じ、そのために損失がやや大きくなっているが使用可能な範囲である。 In the sample of Example 4, since the difference in refractive index between the cylindrical body 1 and the optical fiber is smaller than that in Example 1, the loss due to this difference in refractive index should be smaller than that in Example 1. The loss is getting bigger. This is because the Young's modulus is high, and even if an optical connector is connected, the end face does not deform accordingly. Therefore, a gap is formed between the cylindrical body 1 and the end face of the optical connector. It is a range.

以上のことから、円柱体１のヤング率は０．１〜２００ＧＰａであることが望ましい。 From the above, it is desirable that the Young's modulus of the cylindrical body 1 is 0.1 to 200 GPa.

（ａ）は本発明の光レセプタクルの一実施形態を示す正面図、（ｂ）は断面図である。(A) is a front view which shows one Embodiment of the optical receptacle of this invention, (b) is sectional drawing. （ａ）は本発明の光レセプタクルの別の実施形態を示す正面図、（ｂ）は断面図である。(A) is a front view which shows another embodiment of the optical receptacle of this invention, (b) is sectional drawing. 本発明の光モジュールの一実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one Embodiment of the optical module of this invention. 高温高湿試験時の構成を示す断面図で、（ａ）は本発明、（ｂ）（ｃ）は従来品の図である。It is sectional drawing which shows the structure at the time of a high temperature, high humidity test, (a) is this invention, (b) (c) is a figure of a conventional product. 従来の光モジュールを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional optical module.

符号の説明Explanation of symbols

１、７：円柱体
１ａ、７ａ：先端面
１ｂ、７ｂ：後端面
２：スリーブ
３：スリーブケース
４：ホルダ
５：メッキ
６：低融点ガラス
８：光素子
９：レンズ
１０：ケース
１１、１２：半田
１３：光ファイバ
１４：フェルール
１５：光コネクタ
１６：光素子ベース
１７：レンズ一体型ストッパー
３１：フェルール
３２：光ファイバ
３３：ダミーフェルール
３４：スリーブ
３５：スリーブケース
３６：ホルダ
３７：光レセプタクル
３８：光素子
３９：レンズ
４０：ケース DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 7: Cylindrical body 1a, 7a: Front end surface 1b, 7b: Rear end surface 2: Sleeve 3: Sleeve case 4: Holder 5: Plating 6: Low melting glass 8: Optical element 9: Lens 10: Case 11, 12: Solder 13: Optical fiber 14: Ferrule 15: Optical connector 16: Optical element base 17: Lens integrated stopper 31: Ferrule 32: Optical fiber 33: Dummy ferrule 34: Sleeve 35: Sleeve case 36: Holder 37: Optical receptacle 38: Optical element 39: Lens 40: Case

Claims

透光性材料からなる円柱体の後端部を貫通孔を有するホルダに低融点ガラスあるいは半田によって固定し、上記円柱体の先端部にスリーブを保持してなり、上記円柱体の後端面が斜面又は球面であり、先端面が円柱体の側面と直角をなす平面であることを特徴とする光レセプタクル。 A rear end portion of a cylindrical body made of a light-transmitting material is fixed to a holder having a through hole with low melting point glass or solder, and a sleeve is held at the front end portion of the cylindrical body. Alternatively, the optical receptacle is characterized in that it is a spherical surface and the tip end surface is a plane perpendicular to the side surface of the cylindrical body.

上記円柱体の透過率が波長０．４〜１．６μｍにおいて８０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の光レセプタクル。 2. The optical receptacle according to claim 1, wherein the cylindrical body has a transmittance of 80% or more at a wavelength of 0.4 to 1.6 μm.

上記円柱体の屈折率が１．３５〜１．６であることを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載の光レセプタクル。 The optical receptacle according to claim 1 or 2, wherein the cylindrical body has a refractive index of 1.35 to 1.6.

上記円柱体の径が１〜３ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の光レセプタクル。 4. The optical receptacle according to claim 1, wherein the cylindrical body has a diameter of 1 to 3 mm.

上記円柱体のヤング率が０．１〜２００ＧＰａであることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の光レセプタクル。 The optical receptacle according to any one of claims 1 to 4, wherein the cylindrical body has a Young's modulus of 0.1 to 200 GPa.

上記円柱体が石英ガラス、ほうけい酸ガラス、樹脂または強化スガラスまたは結晶化ガラスの何れかよりなることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の光レセプタクル。 6. The optical receptacle according to claim 1, wherein the cylindrical body is made of any one of quartz glass, borosilicate glass, resin, tempered glass, and crystallized glass.

請求項１乃至６の何れかに記載の光レセプタクルの後端部側に光素子を収容したケースを取り付けたことを特徴とする光モジュール。 An optical module comprising a case housing an optical element attached to a rear end portion side of the optical receptacle according to claim 1.