JPH03184007A - 光半導体装置の光結合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 概要 光通信幹線等に用いる光半導体装置の光結合装置に関し
、 結合損失が小さくまたその再現性が良好な光半導体装置
の光結合装置を実現することを目的とし、光半導体装置
に固定した固定フェルールと、可動し得るコネクタ付光
ファイバの７エルールとを、割れスリーブで同名に保持
することによって、上記光半導体装置から上記固定フェ
ルールの内部を通って出射する光ビームの結像点を、光
ファイバのコアの位置に調芯した光結合装置において、
上記割れスリーブの上記固定フェルール側の部分の剛性
を上記フェルール側の部分の剛性よりも高くして構成す
る。

産業上の利用分野 本発明は光通信幹線等に用いる光半導体装置の光結合装
置に関する。

ローカルループ／　Ｌ　Ａ　Ｎ　（ｌｏｃａｌ　ａｒｅ
ａ　ｎｅｔｗｏｒｋ）用の光半導体装置としては、光結
合装置を有し、且つ、標準光コネクタ付の光ファイバと
の結合操作が容易にできるものが要求されている。他方
、結合に際しては、結合損失が小さくその再現性が良好
であるこ゛とが要求されている。

従来の技術 （１）光半導体装置の光結合装置の概要第４図は光半導
体装置の光結合装置を説明する図で、光結合装置のみ断
面図で示したものである。

また、第５図はコネクタ付光ファイバを説明する図で、
コネクタのみ断面図で示したものである。

即ち、第４図の光結合装置に第５図のコネクタを挿入し
、光半導体装置１と光ファイバ９とを光学的及び機械的
に結合するものである。

光半導体装置の光結合装置は、光半導体装置１から出射
する集束性の光ビーム２を、光ファイバ９へ効率良く伝
達することを目的としている。

そのためには、光ビーム２の結像点３と光ファイバ９の
コアの位置とを一致させる必要がある。

そこで、光半導体装置１及び固定フェルール４をハウジ
ング６に固定しておき、光半導体装置１の光ビーム２の
結像点３を予め調芯し、他方、固定フェルール４と光フ
ァイバのフェルール１０とを両フェルール４，１０の外
径よりも若干量さい内径の割れスリーブ５を介して同名
に保持することによって、光ビーム２の結像点３と光フ
ァイバ９のコアの位置とを一致させている。

即ち、コネクタ付光ファイバを光半導体装置の光結合装
置に挿入し、締結ねじ１３のねじ部１４とハウジング６
のねじ部８とを嵌め合わせることによって、光ファイバ
のフェルール１０が割れスリーブ５に挿入され、スプリ
ング１１によって押し出される光ファイバのフェルール
１０が、固定フェルール４の先端で位置決めされるとと
もに、割れスリーブ５の弾性力でフェルール４．１０相
互間が同芯線上に保持される仕組みである。

（２）光結合装置と割れスリーブ 割れスリーブ５は、固定フェルール４と光ファイバのフ
ェルール１０とを同名に保持し、光ビーム２の結像点３
と光ファイバ９のコアの位置とを一致させる上で、特に
重要な働きをしている。

第６図は割れスリーブを説明する斜視図である。

割れスリーブ５は例えばリン青銅やジルコニア等の部材
からなり、弾性を有している。そのため、割れスリーブ
５の内径よりもその外径が大きいフェルールを割れスリ
ーブ５に挿入すると、割れスリーブ５のスリット部１５
が開き、割れスリーブ５には収縮力が作用する。そして
、その収縮力が固定フェルールと光ファイバのフェルー
ルとを同名に保持する力として作用するのである。

尚、スリット部のないスリーブを使用することも考えら
れるが、そのようなスリーブでは、スリーブの内径に極
めて高精度が必要であり、フェルール相互間を同名に保
持する精度は、割れスリーブよりも低くなる。

発明が解決しようとする課題 以上のように、割れスリーブ５はスリット部１５がある
が故にフェルール相互間を高精度で同芯保持することが
できる。しかし、スリット部１５があるが故の短所もあ
る。即ち、光ファイバのフェルールを挿入する際に、光
ファイバのフェルールに曲げ・ねじれ等の力が作用する
と、フェルール相互間の同芯保持精度が低下するのであ
る。その結果、光半導体装置と光ファイバとの間の結合
損失が増大し、結合効率が低下するのである。

第７図は割れスリーブ５によって同芯保持されり固定フ
ェルール４及び光ファイバのフェルールＩＯをフェルー
ル軸方向から見た図であり、割れスリーブ５の変形の様
子が誇張されて図示されている。発明者らの実験及び観
察によると、弾性変形した割れスリーブ５は、そのスリ
ット部に相当する２本の線分位置と、これらの線分とフ
ェルール中心に対して対称の位置に位置する１本乃至２
本の線分位置においてフェルールに当接しているのであ
って、円周方向に均一な保持力がフェルールに作用して
いる訳ではないことが明らかとなった。従っテ、固定フ
ェルール４とフェルール１０は第７図中の上下方向には
位置ずれしにくいが、同横方向には位置ずれしやすいこ
とになる。例えば、フェルールを割れスリーブ５に挿入
する際に、挿入スる側のフェルール１０が固定フェルー
ル４に対して同図中のＡ−Ａ断面内で傾斜していると、
割れスリーブ５にその長手方向に不均一な力が作用して
、フェルール１０が固定フェルール４に当接するときに
、第８図に示すように、芯ずれが生じることがある。尚
、第８図は、芯ずれが生じた場合におけるＡ−Ａ断面図
である。ちなみに、例えば２〜３μｍ程度の芯ずれで約
１０％程度の結合損失が生じる。

このような同芯保持精度の低下は、一方のフェルールを
固定している光半導体装置の光結合装置の場合に特に著
しい。即ち、光フアイバ相互間を結合する光結合装置に
おいては、両光ファイバのフェルールを割れスリーブの
両側から挿入し、スプリングによって突き当てているた
め、両光ファイバのフェルールは自由度の高い状態で保
持することが可能であり、第７図及び第８図により説明
したような芯ずれが生じにくいからである。

本発明はこのような技術的課題に鑑みて創作されたもの
で、結合損失が小さく且つその再現性が良好な光半導体
装置の光結合装置を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段 第１図は本発明の基本原理を説明する図で、（ａ）は固
定フェルールと光ファイバのフェルールとを割れスリー
ブで保持している状態を示す図、（５）は（ａ）におけ
るＡ−Ａ断面図である。尚、（ａ）は割れスリーブのみ
断面図で示しである。

本発明は割れスリーブの剛性に位置による変化を与えた
ところに特徴がある。

即ち、光半導体装置１ａに固定した固定フェルール４ａ
と、可動し得るコネクタ付光ファイバのフェルール１０
ａとを、割れスリーブ５ａで同芯に保持することによっ
て、光半導体装置１ａから固定フェルール４ａの内部を
通って出射する光ビーム２の結像点３を、光ファイバ９
ａのコアの位置に調芯した光結合装置において、割れス
リーブ５ａの固定フェルール４ａ側の部分１６の剛性を
フェルール１０ａ側の部分１７の剛性よりも高くしたも
のである。

作　　　用 本発明の構成によると、割れスリーブ５ａの固定フェル
ール４ａ側の部分１６の剛性をフェルール１０ａ側の部
分１７の剛性よりも高くしているので、相対的に、割れ
スリーブ５ａは固定フェルール４ａを強固に同芯保持し
、他方、光ファイバのフェルール１０ａをしなやかに同
芯保持する。

従って、割れスリーブ５ａがフェルール１０ａ及び固定
フェルール４ａを同芯に保持しようとする力Ｆ、は、割
れスリーブ５ａのフェルール１０ａ側の部分１７の剛性
のみから得られる力よりも大きくなる。その結果、第８
図に示したような芯ずれが生じた場合にも、割れスリー
ブ５ａの剛性が相対的に高い部分１６の復元力の作用に
よって、芯ずれが解消され、結合損失の不所望な増大が
防止される。ここで、割れスリーブ５ａの固定フェルー
ル４ａ側の部分１６の剛性を相対的に高くしているのは
、割れスリーブ５ａ内における固定フェルール４ａの動
きの自由度が小さいからである。

また、割れスリーブ５ａの全体の剛性を高くしていない
のは、割れスリーブ５ａの全体の剛性を高くして同名に
保持する力を増大させようとすると、光ファイバのフェ
ルール１０ａの挿入動作が容易ではなくなり、その上割
れスリーブ５ａが光ファイバのフェルール１０ａに損傷
を与える恐れが生じるからである。

実　　施　　例 以下本発明の詳細な説明する。

（１）実施例−１ 第２図は実施例−１を説明する図で、（ａ）は固定フェ
ルールと光ファイバのフェルールとを割れスリーブで保
持している状態を示す図、ら）は（ａ）におけるＡ−Ａ
断面図、（Ｃ）はハウジングに収めた光半導体装置の光
結合装置を示す図である。尚、（ａ）は割れスリーブの
み断面図で示し、（Ｃ）は光結合装置のみ断面図で示し
ている。

本実施例は、固定フェルール４側の割れスリーブ５上に
、もう一つの割れスリーブ１８を装着したものである。

即ち、補強用割れスリーブ１８を装着することによって
、結合用の割れスリーブ５の固定フェルール４側におけ
る見かけ上の剛性を高めたものである。

この場合、補強用割れスリーブ１８のスリット部１５ｂ
と、結合用の割れスリーブ５のスリット部１５とは、光
ファイバ９を中心として対称位置に設けられていること
が望ましい。このようにしておくことによって、両スリ
ット部１５，１５ｂの余分な動きを、本来の弾性力を損
なうことなく抑制することができる。

また、補強用割れスリーブ１８は、結合用の割れスリー
ブ５本来の弾性力を維持できれば、特に割れている必要
はなく、円筒状のものでも良い。

一方、同図（Ｃ）に示すように、本実施例の光結合装置
は、ハウジング６ａに割れスリーブ１８が入るための段
部を設けるだけで良いので、これによる製造コストの上
昇は殆どない。

本実施例の光結合装置の製造に際しては、まず、固定フ
ェルール４の小径部に割れスリーブ５を装着し、その上
から補強用割れスリーブ１８を装着し、この状態で固定
フェルール４をハウジング６ａ内に例えば圧入により固
定する。しかる後、端子７が電気的に接続される光半導
体素子（図示せず）及び該素子から放射された光を集束
させるためのレンズ（図示せず）が内蔵された光半導体
装置１を、出射ビームの集束点が固定フェルール４の先
端端面上における小孔の中央に位置するように、位置調
整を行って、例えばレーザ溶接により光半導体装置１を
ハウジング６ａに固定する。このようにして光結合装置
を容易に製造することができる。

（２）実施例−２ 第３図は実施例−２を説明する図で、（ａ）は固定フェ
ルールと光ファイバのフェルールトラ割れスリーブで保
持している状態を示す図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−
Ａ断面図である。尚、（ａ）は割れスリーブのみ断面図
で示している。

本実施例は、固定フェルール４側の割れスリーブ１９の
肉厚を、光ファイバのフェルール側Ｏ側の肉厚よりも厚
くしたものである。

即ち、肉厚の厚い分だけ剛性が高くなるので、同芯保持
力も高まる。

（３〉実施結果 一般的に、光結合装置の脱着による結合効率の変動は±
１０％以内程度が要求されている。

もちろん、従来の光半導体装置の光結合装置は、光ファ
イバのフェルールの曲げ・ねじれ等に対し、前記の値を
満足している。

しかし、本実施例−１を実施した結果、従来装置をはる
かに上回り、結合効率の変動を士数％以内程度で再現で
きる性能を確保することができた。

発明の効果 以上のように本発明の光半導体装置の光結合装置によれ
ば、固定フェルール側の割れスリーブの剛性を光ファイ
バのフェルール側よりも高くすることによって、割れス
リーブ本来の弾性力を損なわず、且つ、芯ずれを生じる
原因となる余分な動きを抑制することができる。

従って、結合損失が小さく且つその再現性に優れた光半
導体装置の光結合装置を実現することができる。

また、特に難しいとされていたシングルモード光ファイ
バの着脱が、本発明によって容易になる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の基本原理を説明する図で、（ａ）は固
定フェルールと光ファイバのフェルールとを割れスリー
ブで保持している状態を示す図、わ）は（ａ）における
Ａ−Ａ断面図、 第２図は実施例−１を説明する図で、（ａ）は固定フェ
ルールと光ファイバのフェルールとを割れスリーブで保
持している状態を示す図、わ）は（ａ）におけるＡ−Ａ
断面図、（Ｃ）はハウジングに収めた光半導体装置の光
結合装置を示す図、 第３図は実施例−２を説明する図で、（ａ）は固定フェ
ルールと光ファイバのフェルールとを割れスリーブで保
持している状態を示す図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−
Ａ断面図、 第４図は光半導体装置の光結合装置を説明する図、 第５図はコネクタ付光ファイバを説明する図、第６図は
割れスリーブを説明する斜視図、第７図は割れスリーブ
の変形を説明する図、第８図はフェルールの芯ずれを説
明する図である。 １．１ａ・・・光半導体装置、 ２・・・光ビーム、 ３・・・結像点、 ４．４ａ・・・固定フェルール、 ５．５ａ、１９・・・割れスリーブ、 １８・・・補強用割れスリーブ、 ６．６ａ・・・ハウジング、 ７・・・端子、 ８．１４・・・ねじ部、 ９．９ａ・・・光ファイバ、 ｌＯ・・・光ファイバのフェルール、 １１・・・スプリング、 ２・・・ガイ ド、 ３・・・締結ねじ、 １５゜ ５ａ。 ｂ・・・ス リ ッ ト部、 ０・・・光通過孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光半導体装置（１ａ）に固定した固定フェルール（
   ４ａ）と、可動し得るコネクタ付光ファイバのフェルー
   ル（１０ａ）とを、割れスリーブ（５ａ）で同芯に保持
   することによって、上記光半導体装置（１ａ）から上記
   固定フェルール（４ａ）の内部を通って出射する光ビー
   ム（２）の結像点（３）を、光ファイバ（９ａ）のコア
   の位置に調芯した光結合装置において、上記割れスリー
   ブ（５ａ）の上記固定フェルール（４ａ）側の部分（１
   ６）の剛性を上記フェルール（１０ａ）側の部分（１７
   ）の剛性よりも高くしたことを特徴とする光半導体装置
   の光結合装置。 ２、上記割れスリーブの上記固定フェルール側に補強用
   割れスリーブ（１８）を装着することによって、上記割
   れスリーブの上記固定フェルール側の部分の剛性が上記
   フェルール側の部分の剛性よりも高くなるようにしたこ
   とを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置の光結合
   装置。 ３、上記補強用割れスリーブ（１８）のスリットと上記
   割れスリーブのスリットが上記光ファイバを中心として
   対称位置に設けられていることを特徴とする請求項２に
   記載の光半導体装置の光結合装置。 ４、上記割れスリーブの上記固定フェルール側の肉厚を
   上記フェルール側の肉厚よりも厚くすることによって、
   上記割れスリーブの上記固定フェルール側の部分の剛性
   が上記フェルール側の部分の剛性よりも高くなるように
   したことを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置の
   光結合装置。