JPS61165710A - 多端子受光素子モジユ−ル - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光ファイバを用いた複数の伝送路からの光
信号を光電変換素子で受けて電気信号に変換する多端子
受光素子モジュールに関するものである。

〔従来の技術〕

第５図は従来の多端子受光素子モジュールを示す斜視図
である。図において、１は入力ファイバ。

２はバンドル、３はミクサ、４はロッドレンズ。

５は受光素子、１０は受光素子５の内部にマウントされ
た光電変換素子、１１は接着剤である。

以上のように構成された従来の多端子受光素子モジュー
ルでは、複数本の入力ファイバ１は一端がそれぞれ伝送
路（図示しない）Ｋ接続されておシ、このため、バンド
ル２には複数の光信号が入力される。この光信号はバン
ドル２を通過してミクサ３との接介意面に到達する。こ
こで、第６図に示すように、バンドル２は複数本のファ
イバが直径りの円形に束ねられたファイババンドル６と
バンドルホルダ７とから構成されている。これに対し、
第７図に示すように、バンドル２と接合するミクサ３は
上記直径り以上のコア径Ｄ”（Ｄ’≧Ｄ）を持つミクシ
ングファイバ８とミクサホルダ９とから構成されている
。したがって、ファイババンドル６とミクシングファイ
バ８を精度良く突き合わせて固定することにより、ファ
イババンドル６を構成する個々のファイバの光信号をミ
クシングファイバ８のコア部に入射させることができる
。

このようにしてミクシングファイバ８のコア部に入射し
た光信号はミクシング７アイバ８を伝搬中に混ぜられ、
ミクサ３の他端に到達する。その後。

光信号はミクサ３の直後に設けられたロッドレンズ４に
入射し、このロッドレンズ４によって収３ｆＥされて受
光素子５の光電変換素子１０に入射する。

ここで、この光電変換素子１０によシ光信号は電気信号
に変換される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の多端子受光素子モジュールでは、第
５図に示すように、バンドル２とミクサ　　　３、ミク
サ３とロッドレンズ４．及びロッドレンズ４と受光素子
５とのそれぞれの接合には、エポキシ系樹脂や紫外線硬
化樹脂などの接着剤１１を使用していた。ところが、こ
れらの接着剤１１は高分子化合物であり、接着力が保証
されている温度範囲が−ｌＯ℃〜６０℃と狭く、この究
め１周囲源度が上記温度範囲外になるような場所では用
いることができないという問題点があった。

また、接着剤１１は上記温度範囲内においても急激な温
度変化を受けると劣化していき、温度変化に伴つバンド
ル２．ミクサ３．ロッドレンズ４及び受光素子５の熱膨
張と収縮により、接着剤１１が引つ張りカや圧縮力を繰
り返して受け、やがて接着力が弱くなっていき、ついに
は剥離を起し、受光素子５に到達する光信号レベルが温
度変化に伴って変動するという問題点があった。

さらに、上記のような構成では、バンドル２の他にミク
サ３Ａびロッドレンズ４を必要とするため１部品点数が
多く、価格が高く、組み立てに時間を要し、また、上記
した接合箇所が多いために（ｉ！傾性に乏しいという問
題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、部品点数が少なく１価格が安く、組み宜てが容易
となり、信頼性が高くなると共に、温度特性の改善を図
ることができる多端子受光素子モジュールを得ることを
目的とする。

〔問題点を解決するだめの手段〕

この発明に係る多端子受光素子モジュールは、バンドル
を通った光信号をミクサ及びロッドレンズを介さずに、
直接受光素子に入射させるようにするために、入力ファ
イバを密に束ねたファイババンドルの端面を光電変換素
子の光電変換面に近接して配置させると共に、バンドル
ホルダと光電変換素子を保持するパッケージとの接合を
溶接によシ固定したものである。

〔作用〕

この発明の多端子受光素子モジュールにおいては、従来
例で用いたミクシングファイバ及ヒロッドレンズが無く
なったため、価格が安く、組み宜てが容易となり、信頼
性を向上できる。また、従来例と比べて接合箇所が減っ
たため、フレネル反射による損失も減少し、温度変動に
よる損失変動も低減される。さらに、バンドホルダとパ
ッケージとの接合を溶接によって固定するため、従来例
の接着剤を使用した場合に問題となった劣化や剥離がな
くなシ温度特性の改善が達成される。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例である多端子受光素子モジ
ュールを示す斜視図、第２図は、第１図の多端子受光素
子モジュールの組み立て構成を示す斜視図で、各符号１
．２．５〜７及び１０は上記従来例のものと全く同一の
構成要素である。各図において、１２はビーム溶接機（
図示しない）によって溶接した溶接部であシ、第１図中
に斜線を施して示すように４ケ所設けられている。５ａ
は受光素子５のパッケージである。

以上のように構成されたこの発明の一実施例である多端
子受光素子モジュールでは、ファイババンドル６の端面
を受光素子５の光電変換素子１０の面積よりも小さく製
作し、ファイババンドル６の端面を光電変換素子１０の
光電変換面に十分に近接して配置し固定すれば、各々の
入力ファイバ１の光信号をほとんど損失なく光電変換素
子１０に入射させることができる。このため、上記した
従来例で必要とされていたミクサ３やロッドレンズ４が
無くても多端子受光素子モジュールが構成でき、この結
果、部品点数の削減による低価格化と組み立て性が向上
でき、さらには、接合箇所の減少による信頼性を高める
ことができる。

ここで、第２図には、ファイババンドル６の端面をでき
るだけ受光素子５の光電変換素子１０の光を変換面に近
接させるようにするために必要な、受光素子５のパッケ
ージ５ａとバンドル２の形状の具体例が示されている。

一般に市販されている受光素子５は、この受光素子５の
パッケージ５ａに光電変換素子１０がマウントされ、ノ
くツケージ５ａの前面にサファイア、ガラス等の材質の
窓が設けられているが、第２図に示されるものは窓が無
いか、あるいは窓が光電変換素子１０に近接したもので
ある。また、第２図に示すように、バンドルホルダ７は
先端部分の径がその他の部分の径より細い円筒形をして
おり、この部分の長さは、受光素子５のパンケージ５ａ
における第２図中の斜線部分の面から光電変換素子１０
の光電変換面に至るまでの長さよシもわずかに短かくな
っている。さらに、バンドルホルダ７の先端部分の外径
はパッケージ５ａの内径よりも小さくなっておシ、この
ため、バンドルホルダ７ｔ１″、第２図の矢印で示す方
向に受光素子５のパッケージ５ａの内径部内に挿入する
ことができる。したがって、バンドルホルダ７を受光素
子５のパッケージ５ａの内径部内に挿入後に、ファイバ
バンドル６を構成する各々の入力ファイバ１の光信号が
損失なく光電変換素子１０に入るように、バンドルホル
ダ７とパッケージ５ａとの両者の接合面における位置を
調整し、互いの接合部を固定すれば多端子受光素子モジ
ュールが完成する。

次ニ、パンにルホルダ７とパッケージ５ａとの接合部の
固定方法を変えることにより温度特性が改善できること
について述べる。このことは、上記第５図に示す従来例
のものが接着剤１１を用いて上記接合部を固定していた
のに対し、受光素子５のパッケージ５ａとバンドルホル
ダ７とを溶接可能な金属と成し、両者の接合部をビーム
溶接機によって溶接固定しようとするものである。その
−具体例には、溶接可能な金属としてステンレス鋼ｔｌ
−使用し、ビーム溶接機としてＹＡＧレーザ溶接機を使
用した場合、第１図の４ケ所の溶接部１２で示すように
間単に溶接することができ、この際、上記した接着剤１
１で固定した場合のような温度変動による接着力の劣化
が生じることがなく耐熱性能を大幅に向上させることが
できる。本出願人が実験的に確認したところによれば、
ＹＡＧレーザ溶接機のレーザ出力エネルギーを約５〜６
ジユールとして溶接した場合、溶接部１２の１ケ所当り
約２５に４以上の引っ張り耐力及びせん断耐力を得るこ
とができ、第１図に示すように４ケ所の溶接部１２によ
る溶接を行った場合には、約１００麺以上の引つ張り耐
力及びせん断耐力を得ることができた。この僅は、上記
した従来例のように。

エポキシ系接着剤１１を１吏用した場合に得られる数１
０Ｋｆの引つ張シ耐力及びせん断耐力より非常に大きな
値であり、このような４ケ所の溶接部１２による溶接に
より十分な接合強度が得られることが分かった。また、
実際にヒートサイクル試験を行い、光信号レベルの変動
幅を調べたところ、上記接合部を溶接固定したものの方
が接着剤１１で固定したものの方よりも小さいことが確
認できた。

なお、上記実施例では、溶接可能な金属としてステンレ
ス鋼を用いた場合について説明したが。

この発明はこれに限らず、鉄鋼、ニッケル鋼、アンバー
などの他の溶接可能な金属を用いた場合でも良い。特に
、アンバーを使用した場合は、熱線膨張率が石英ガラス
とほとんど同じ値を示すので、温度変化によるファイバ
バンドル６の長さ変化とバンドルホルダ７の長さ変化の
マツチングをとることができ、これにより、ファイババ
ンドル６に与えるストレスを小さくすることができる。

このため、従来のヒートサイクル試験により繰り返しス
トレスを受けることにより生じていた信頼性の劣化を低
減することができる。

また、上記実施例では、ＹＡＧレーザ溶接機を用いて行
う溶接方法の場合について説明したが、これに限らず、
電子ビーム溶接機やアーク溶接機などによる他の溶接方
法を用いても良い。

第３図及び第４図は、それぞれこの発明の他の実施例で
ある多端子受光素子モジュールの動作態様を示す概念図
である。第３図に示すものは、ファイババンドル６の中
心軸１３に対して光電変換素子１０の光罐変僕向を傾け
て構成してあり、この場合、光１変僕素子１０で反射さ
れた光が再びファイババンドル６に入射することが無い
ので、半導体レーザなどの光源に光がもどることにより
誘起されるもどり光雑音や、再入射光が光フアイバ用コ
ネクタ（図示しない）などで反射され、再度光亀変喚素
子１０に入射するという間４点も合わせて改善される。

このような光電変換素子１０の光寵変換叫の反射光によ
る特性劣化の改善は、第４図に示すように、ファイババ
ンドル６の中心軸１３に対してファイババンドル６の端
面と光電変換素子１０の光電変換面を同じように傾けて
形成することによっても同様に達成できる。この場合に
は、ファイババンドル６の端面と光１変僕素子１０の光
電変換面との間隔を狭くとることができる他に、反射光
の一部がファイババンドル６のファイバ内に入っても、
このファイバ内の全反射条件を満さないので外へ漏れて
いき、このため、ファイバ中を伝搬する光量は低減され
る。このように、第３図及び第４図に示す他の実施例に
よれば、光電変換素子１００光鴫変換面の反射光による
特性劣化が改善される利点がある。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明し九とおり、多端子受光素子モジュ
ールにおいて、入力ファイバを密に束ねたファイババン
ドルの端面を光電変換素子の光電変換面に近接して配置
させると共に、バンドルホルダと光電変換素子を保持す
るパッケージとの接合を溶接により固定したので、簡単
な構造によシ部品点数が少なく、したがって、安価で組
み立てが容易となり、信頼性が高くなると共に、温度特
性の改善を図ることができるなどの優れた効果を奏する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である多端子受光素子モジ
ュールを示す斜視図、第２図は、第１図の多端子受光素
子モジュールの組み立て購成金示す斜視図、第３図及び
第４図は、それぞれこの発明の他の実施例である多端子
受光素子モジュールの動作態様を示す概念図、第５図は
従来の多端子受光素子モジュールを示す斜視図、第６図
及び第７図は、それぞれ第５図の多端子受光素子モジュ
ールの構成部品であるバンドルとミクサの断面図である
。 図において、１・・・入力ファイバ、２・・・バンドル
、３・・・ミクサ、４・・・ロッドレンズ、５・・・受
光素子、５ａ・・・受光素子５のパッケージ、６・・・
ファイババンドル、７・・・バンドルホルダ、８・−・
ミクシングファイバ、９・・・ミクサホルダ、１０・・
・光電変換素子、１１・・・接着剤、１２・・・溶接部
、１３・・・ファイババンドル６の中心軸である。 なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバを信号の伝送路とした通信網に一端が
   結合され、光信号が入力される複数本の入力ファイバと
   、この入力ファイバの他端を密に束ねたファイババンド
   ルと、このファイババンドルを保持する溶接可能な金属
   から成るバンドルホルダと、前記ファイババンドルの端
   面より大きな面積を持つ光電変換素子と、この光電変換
   素子を保持する溶接可能な金属から成るパッケージとか
   ら構成され、前記入力ファイバの各々からの光信号が損
   失なく前記光電変換素子に入射するように、前記ファイ
   ババンドルを前記光電変換素子に近接して配置させると
   共に、前記バンドルホルダと前記パッケージとの接合を
   溶接により固定することを特徴とする多端子受光素子モ
   ジュール。
2. （２）前記ファイババンドルの中心軸に対し、前記光電
   変換素子の光電変換面を傾けて形成したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の多端子受光素子モジュー
   ル。