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JP2004233468A - Optical ferrule, optical device and optical module using the same - Google Patents

Optical ferrule, optical device and optical module using the same Download PDF

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Publication number
JP2004233468A
JP2004233468A JP2003019494A JP2003019494A JP2004233468A JP 2004233468 A JP2004233468 A JP 2004233468A JP 2003019494 A JP2003019494 A JP 2003019494A JP 2003019494 A JP2003019494 A JP 2003019494A JP 2004233468 A JP2004233468 A JP 2004233468A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
ferrule
optical fiber
hole
optical ferrule
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003019494A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiro Kobayashi
善宏 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP2003019494A priority Critical patent/JP2004233468A/en
Publication of JP2004233468A publication Critical patent/JP2004233468A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical ferrule which is easily manufactured, has greatly increased anti-breaking strength and does not deteriorate optical coupling efficiency at a joint surface. <P>SOLUTION: Equal to or more than one notched part, which reaches a through-hole, is arranged in the middle section of the optical ferrule which has the through-hole and has an approximately cylindrical shape and a boundary section between the bottom surface of the notched part and the both side surfaces is made into a curved shape or a chamfering shape. Moreover, the corner section of an optical element or an optical ferrule fixing means is made into the curved shape or the chamfering shape to fit with the above boundary section. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信に用いる光フェルール及びそれを用いた光デバイス及び光モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】
光フェルール及びそれを用いた光デバイスは、光半導体素子(発光素子または受光素子)及び光コネクタとの光接合部品として使用される。光コネクタと接続される面は、PC研磨されており最適な光結合を得るために光学研磨が施されている。
【0003】
また、光コネクタ接続面側にはシングルモード光ファイバを一定長備えたFCコネクタ、SCコネクタ、MUコネクタ、LCコネクタ等が用いられた光コネクタを有した構造のものもある。
【0004】
さらに、一端に光半導体素子を光接続させるためのレンズ部を備えた光ファイバを突出させた構造のものもある。
【0005】
さらにまた、基体である光フェルールに光アイソレータ、減衰器、フィルタ、レンズ等の光学素子を配設できる少なくとも1つの切欠部を有するものがある。
【0006】
図7に示すように上記従来の光ファイバスタブ20を用いた光デバイス10の一例を示す。従来の光ファイバスタブ20を用いた光デバイス10は、一端に光半導体素子(発光素子または受光素子)を光接続させるためのレンズ形状の先球3gを備えた第1シングルモード光ファイバ3aの他端に、第1マルチモード光ファイバ3b、コアレス光ファイバ3c、3d、第2マルチモード光ファイバ3e、及び第2シングルモード光ファイバ3fを順次一列に接続して基体である光フェルール1の貫通孔1aに挿入固定して成るとともに、コアレス光ファイバ3c、3dの間に形成した切欠部1bに、偏光子、ファラデー回転子等からなる光学素子4を載置し、コアレス光ファイバ3c、3dの一端部との間に、屈折率をコアレス光ファイバ3c、3dに整合させた透光性の屈折率整合接着剤を設けたものがある。
【0007】
また、図8(a)、(b)に示すように、光モジュール30はPLC(平面光導波回路)31と光ファイバスタブ20とから構成される(特許文献1参照)。
【0008】
PLC31はシリコン基板32上に形成された光導波構造33を有している。
【0009】
光導波構造33は光導波路コア部34と該光導波路コア部34を覆った光導波路クラッド部37を含んでいる。光導波路コア部34はその断面の一辺が約8μmの矩形をしており、光信号は屈折率が高い光導波路コア部34を伝搬する。
【0010】
シリコン基板32の一端部では基板表面32aが露出しており、V溝35がシリコンの異方性エッチングにより形成されている。直径125μmの円形断面を有する光ファイバ3がV溝35中に搭載されたとき、光ファイバ3のコア部(直径9.5μm)の中心と光導波路コア部34の中心が一致するように、V溝35の位置と寸法が選ばれている。
【0011】
V溝35に直交して断面矩形状の溝36がダイシングソーによりシリコン基板32を切削することにより形成されている。
【0012】
シリコンの異方性エッチングによりV溝35を形成した後、ダイシングソーで機械的にシリコン基板32を切削して溝36を形成することにより、V溝35内に搭載される光ファイバ3を光導波路コア部34に突き当てることができる。
【0013】
光ファイバスタブ20は、貫通孔1aを有する光フェルール1と、貫通孔1a中に挿入され固定された光ファイバ3を含んでいる。光フェルール1は更に、貫通孔1a中に挿入固定された光ファイバ3が半分露出するような切欠部1bを有している。
【0014】
光フェルール1の一端部で光ファイバ3はその全周で光フェルール1により保持されている。更に、一端部には外周平坦部1gが形成されている。外周平坦部1gは、軸方向の長さ約300μm、切欠部1bからの高さ約250μmの寸法を有している。このため、外周平坦部1gはPLC31の溝36に十分な余裕を持って嵌り、光ファイバ3による位置合わせを阻害することはない。
【0015】
光モジュール30を組み立てるには、光ファイバスタブ20を反転して、光ファイバ3の一端が光導波路コア部34の一端に突き当てられるように、光フェルール1の外周平坦部1gを溝36中に挿入するとともに光ファイバ3をV溝35中に挿入し、光ファイバスタブ20を切欠部1bで基板表面32aに接着する。
【0016】
このような構造とすることにより、低コスト化、小型化に適したレセプタクル型光モジュールを得ることができる。
【0017】
【特許文献1】
特開2002−90578号公報
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図7及び図8に示すに示すような従来の光フェルール1及びそれを用いた光デバイス10では、一端を保持し他端に荷重が印加されると光フェルール1の切欠部1bの底面1cとその両側に位置する2個の側面1dとの境界部1fから折れてしまうとう問題点を生じている。
【0019】
例えば、光フェルール1の外径がφ1.25mmの細径フェルールでは、光デバイス10への組立時に光フェルール1の境界部1fから光フェルール1の破断を生じることがあり、また、破断しなくとも光デバイス10や光モジュール30への組立後に発光素子からの光出力が変動することも生じている。これは、組立時に光フェルール1に加えられた応力により、光フェルール1を破断させなくとも変形させ、その変形した状態で光デバイス10や光モジュール30への組立が行われて、その後応力が取り払われると、変形が元に戻り、それによって光出力が変動するという問題を生じている。
【0020】
【課題を解決するための手段】
上記課題を鑑みて本発明は、貫通孔を有する略円筒状の光フェルールの中間部に、貫通孔まで到達する切欠部を1つ以上有し、該切欠部の底面とその両側面との境界部が曲面状または面取形状であることを特徴とする。
【0021】
さらに本発明は、上記切欠部周辺を囲む略円筒状の補強部材を配設したことを特徴とする。
【0022】
またさらに本発明は、上記光フェルールの切欠部に、光学素子または光フェルール固定手段を配設し、上記貫通孔に光ファイバを保持固定したことを特徴とする。
【0023】
さらに本発明は、上記光学素子または光フェルール固定手段の角部が、上記境界部と勘合する曲面状または面取形状であることを特徴とする。
【0024】
またさらに本発明は、上記光デバイスを用いたことを特徴とする。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態について模式的に示した図面に基づき詳細に説明する。なお、各図において同一部材については、同一符号を付し説明を省略するものとする。
【0026】
図1(a)は本発明の光フェルール1の断面図を示し、貫通孔1aを有する略円筒状の光フェルール1の中間部に、貫通孔1aまで到達する切欠部1bを1つ以上有し、該切欠部1bの底面1cとその両側面1dとの境界部1fが曲面状または面取形状であることを特徴とする。
【0027】
即ち、本発明の光フェルール1では、該切欠部1bの底面1cとその両側面1dとの境界部1fが曲面状または面取形状とすることにより、光フェルール1に曲げ荷重がかかった際に、境界部1fにかかる応力が緩和され、抗折強度が強くなるという効果を奏する。
【0028】
本発明の境界部1fの断面形状である面取形状もしくは曲面状の大きさを図1(b)、(c)に示すようにそれぞれC面c、曲率半径rとするとc、rとも0.01mm〜1.0mmの範囲内が望ましい。0.01mm未満では曲げ強度をあげるだけの効果はなくまた、1.0mm以上になると、大きすぎて相手側の光学素子もしくはフェルール固定手段に制約を与えることとなり、光デバイスとして不適当になるからである。ここで、この曲面状もしくは面取形状の大きさは上記範囲内で、相手側部材の材質、形状や光デバイスの構造に応じて適宜選択することが望ましい。
【0029】
境界部1fの断面形状が曲面状もしくは面取形状とするには、光フェルール1の外周と貫通孔1a等を仕上げた後、切欠部1bを研削加工することが望ましく、研削砥石の境界部1fにあたる部分である角部に曲面もしくは面取りを施すことによって、その砥石形状が切欠部1bに転写されるからである。
【0030】
研削砥石の研削する部分はダイヤモンド製であることが望ましい。
【0031】
本発明の光フェルール1はジルコニアやアルミナセラミックスの他、ガラス製や樹脂製も使用可能である。
【0032】
次に、図2(a)〜(d)は本発明の光フェルール1の切欠部1bのさまざまな形状を示す断面図であり、図2(a)は境界部1fが曲面状であり、切欠部1bが貫通孔1aを一部残した形状である。図2(b)は境界部1fが曲面状であり、切欠部1bが貫通孔1aを分断した形状である。
【0033】
また、図2(c)は境界部1fが面取形状であり、切欠部1bが貫通孔1aを一部残した形状である。図2(b)は境界部1fが面取形状であり、切欠部1bが貫通孔1aを分断した形状である。
【0034】
本発明の光フェルール1において、上記切欠部1bが貫通孔1aを一部残した場合であっても、貫通孔1aを分断させた場合でも、該切欠部1bの底面1cとその両側に位置する2個の側面1dとの境界部1fの断面形状が曲面状もしくは面取形状であれば、本発明の効果を奏することができる。
【0035】
次に、図3(a)〜(c)に本発明の光フェルール1の他の実施形態を示す。
【0036】
図3(a)は切欠部1bが数箇所ある場合を示す。図3(b)は光フェルール1の外周に外周平坦部1gを設けたものである。光デバイスや光モジュールに載置する際に、曲面状の外周形状では固定しにくいために、このように平坦部を設けることもある。
【0037】
図3(c)は切欠部1bの周囲を覆うように補強部材2を備えており、これによって切欠部1bを有した光フェルール1の抗折強度を容易に強くすることができる。
【0038】
ここで、円筒状の補強部材2の形状は、補強部材2の外周面に少なくとも1つの環状の凸部を有した形状のもの、円筒状の補強部材2の外周面に少なくとも1つの切欠部を有する形状のもの、円筒状の補強部材2の一部に少なくとも1つの孔を有するもの、内周面に少なくとも1つの凹部又は少なくとも2つの凸部を有した形状のもの、又は内周面の長手方向に少なくとも3つ以上の凸部、凹部を有したもの等様々な形状のものを用いることができる。
【0039】
円筒状の補強部材2の材質はステンレス等の金属の他、ジルコニアやアルミナ等のセラミックスやガラス等も使用可能である。この中で、材質をステンレスとすれば光モジュールと補強部材2とをレーザー溶接することが可能となる。レーザー溶接は半田封止よりさらに簡便で短時間の工程であり、また、熱も局所的にしか発生しないため、光デバイス(図示なし)に内蔵されている光学素子やレーザーモジュール内の半導体素子に与える影響が少ない。
【0040】
次に、図4に本発明の実施形態である光ファイバスタブ20とこれを用いた光デバイス10の断面図を示す。
【0041】
光デバイス10は、基体である光フェルール1の貫通孔1a内に、第1シングルモード光ファイバ3a、第1マルチモード光ファイバ3b、コアを持たないコアレス光ファイバ3c、3d、第2マルチモード光ファイバ3e、第2シングルモード光ファイバ3fを順次一列に接続した光ファイバ3を収納してなる。光フェルール1から突出した第1シングルモード光ファイバ3aの一端は、光半導体素子(発光素子または受光素子)と結合するために先球3gが加工されており、第2シングルモード光ファイバ3fの一端は光フェルール1の他端にて研磨加工されている。
【0042】
また、光フェルール1内で分断されたコアレス光ファイバ3c、3dは切欠部1b内に載置した光学素子4(例えば光アイソレータ)を介して光接続させるようにしている。
【0043】
ここで光フェルール1の中間部に少なくとも1以上の貫通孔1aに到達する切欠部1bを有し、該切欠部1bの底面1cとその両側に位置する2個の側面1dとの境界部1fの断面形状が曲面状もしくは面取形状である。
【0044】
また、切欠部1bに固定される部分の光学素子4の角部4aの断面形状が上記切欠部1bの境界部1fの曲面もしくは面取りに勘合した曲面状もしくは面取形状とすることにより、側面1dと光学素子4の光学面とを隙間なく接合することが可能となる。
【0045】
図示はしていないが、光デバイス10の先球1gを備えた第1シングルモード光ファイバ3a側には、不図示の光半導体素子(発光素子または受光素子)を搭載したモジュールが光接続され信号光を伝送できるようになっている。光コネクタとの低接続損失を維持するために光デバイス10の光コネクタ接続側は加工変質層を除去したPC研磨加工、もしくは先端面を傾斜させた斜めPC研磨加工を施すことが望ましい。
【0046】
さらに、また、シングルモード光ファイバを一定長備えたFCコネクタ、SCコネクタ、MUコネクタ、LCコネクタ等が用いられた光コネクタを有した構造のものもある。
【0047】
切欠部1bには光アイソレータの他に、減衰機、フィルタ、レンズ等の様々な光学素子4を載置することが出来る。
【0048】
次に、本発明の光フェルール1を用いた光デバイスの一種である光モジュールについて図5(a)、(b)を用いて説明する。
【0049】
図5(a)、(b)に示すように、光モジュール30はPLC(平面光導波回路)31と光ファイバスタブ20とから構成され、PLC31の光フェルール固定手段38と光ファイバスタブ20の切欠部1bとが勘合して固定されている。
【0050】
PLC31はシリコン基板32上に形成された光導波構造33を有している。
【0051】
光導波構造33は光導波路コア部34と該光導波路コア部34を覆った光導波路クラッド部37を含んでいる。光導波路コア部34はその断面の一辺が約8μmの矩形をしており、光信号は屈折率が高い光導波路コア部34を伝搬する。
【0052】
シリコン基板32の一端部では基板表面32aが露出しており、V溝35がシリコンの異方性エッチングにより形成されている。直径125μmの円形断面を有するベアの光ファイバ3がV溝35中に搭載されたとき、ベアの光ファイバ3のコア部(直径9.5μm)の中心と光導波路コア部34の中心が一致するように、V溝35の位置と寸法が選ばれている。
【0053】
V溝35に直交して断面矩形状の溝36がダイシングソーによりシリコン基板32を切削することにより形成されている。溝36の幅Wは約320μm、深さDは約300μmである。
【0054】
シリコンの異方性エッチングによりV溝35を形成した後、ダイシングソーで機械的にシリコン基板32を切削して溝36を形成することにより、V溝35内に搭載される光ファイバ3を光導波路コア部34に突き当てることができる。
【0055】
光ファイバスタブ20は、貫通孔1aを有する光フェルール1と、貫通孔1a中に挿入され固定された光ファイバ3を含んでいる。光フェルール1は更に、貫通孔1a中に挿入固定された光ファイバ3が半分露出するような切欠部1bを有している。
【0056】
光ファイバ3は光フェルール1の両端部で保持されている。更に、片端部には外周平坦部1gが形成されている。外周平坦部1gはPLC31の溝36に十分な余裕を持って嵌り、光ファイバ3による位置合わせを阻害することはない。
【0057】
光モジュール30を組み立てるには、図5(a)の光ファイバスタブ20を上下反転して、光ファイバ3の一端が光導波路コア部34の一端に突き当てられるように、光フェルール1の外周平坦部1gを溝36中に挿入するとともに光ファイバ3をV溝35中に挿入し、光ファイバスタブ20を切欠部1bでPLC31の光フェルール固定手段38に勘合させて基板表面32aに接着する。
【0058】
このような構造とすることにより、低コスト化、小型化に適したレセプタクル型光モジュールを得ることができる。
【0059】
ここで光フェルール1の境界部1fの断面形状を曲面状もしくは面取形状としていることにより、光モジュール30を組み立てたあとにおいても、光フェルール1にかかる曲応力にたいしての強度が向上するために、光出力の変動がなく、安定した光モジュール特性を得ることができる。
【0060】
また、切欠部1bに固定される部分の光フェルール固定手段である基板表面32aの両角部4aの断面形状が上記切欠部1bの境界部1fの曲面もしくは面取りに対応した曲面状もしくは面取形状とすることにより、側面1dとコア34の光学面とを隙間なく接合することが可能となるために、接合面における光結合効率を悪化させることがなくなる。
【0061】
以上説明してきたように、本発明によれば、切欠部1bの底面1cとその両側に位置する2個の側面1dとの境界部1fの断面形状を曲面状もしくは面取形状とすることにより、作製容易で曲げ強度が大幅に強い光フェルール1及びそれを用いた光デバイス10を提供することができる。
【0062】
【実施例】
ここで、本発明における光フェルールと従来の光フェルールを用いての破壊強度の比較を行った。
【0063】
図6に光フェルール1の破壊強度測定方法を模式的に示した。光フェルール1の一端から3mmの位置をチャック等の固定治具により強固に保持し、他端の端面から2mmの位置にプッシュプルゲージ40によって上方から基体である光フェルール1へ荷重を加え、破断するまでの荷重をプッシュプルゲージ40で測定し抗折強度を測定した。
【0064】
測定に用いた光フェルール1は外径がφ2.500mm、長さが16mm、貫通孔1aの内径がφ0.126mmで材質がジルコニア製のものを用い、切欠部1bの幅1.5mm、深さを1.300mmとした。
【0065】
また、従来例では該切欠部1bの底面1cとその両側に位置する2個の側面1dとの境界部1fをシャープコーナーとしており、また本発明の境界部1fを曲面状として曲率半径0.1mmとした。
【0066】
測定サンプルを各10個作成し、その測定結果を表1に示す。
【0067】
【表1】

Figure 2004233468
【0068】
ここで表1より、従来の光フェルールでは破壊荷重の平均値、ばらつきが7.63N、0.24Nという結果に対して、本発明の光フェルール1での平均値、ばらつきが8.85N、0.10Nという値を示し、平均値で約16%向上し、ばらつきも大幅に小さくすることができた。
【0069】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、貫通孔を有する略円筒状の光フェルールの中間部に、貫通孔まで到達する切欠部を1つ以上有し、該切欠部の底面とその両側面との境界部が曲面状または面取形状であることにより、作製容易で抗折強度が大幅に強い光フェルール及びそれを用いた光デバイスを提供することができる。
【0070】
また、光学素子または光フェルール固定手段の角部が、上記境界部と勘合する曲面状または面取形状であることにより、側面と光学素子の光学面または光フェルール固定手段とを隙間なく接合することが可能となり、接合面における光結合効率を悪化させることがなくなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の光フェルールを示す断面図であり、(b)、(c)は(a)の境界部1fにおける断面詳細図である。
【図2】(a)〜(d)は本発明の光フェルールの切欠部のさまざまな形状を示す断面図である。
【図3】(a)〜(c)本発明の光フェルールを示す断面図である。
【図4】本発明の光デバイスを示す断面図である。
【図5】本発明の光デバイスを示す図であり、(a)は斜視図であり、(b)は側面図である。
【図6】本発明の光フェルールの抗折強度測定方法を示す断面図である。
【図7】従来の光デバイスを示す断面図である。
【図8】従来の光デバイスを示す図であり、(a)は斜視図であり、(b)は側面図である。光デバイスを示す断面図である。
【符号の説明】
1 光フェルール
1a 貫通孔
1b 切欠部
1c 底面
1d 側面
1f 境界部
1g 外周平坦部
2 補強部材
3 光ファイバ
3a 第1シングルモード光ファイバ
3b 第1マルチモード光ファイバ
3c コアレス光ファイバ
3d コアレス光ファイバ
3e 第2マルチモード光ファイバ
3f 第2シングルモード光ファイバ
3g 先球
4 光学素子
4a 角部
10 光デバイス
20 光ファイバスタブ
30 光モジュール
31 PLC
32 シリコン基板
32a 基板表面
33 光導波構造
34 光導波路コア部
35 V溝
36 溝
37 光導波路フラット部
38 光フェルール固定手段
40 プッシュプルゲージ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical ferrule used for optical communication, and an optical device and an optical module using the same.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART An optical ferrule and an optical device using the same are used as an optical bonding part with an optical semiconductor element (light emitting element or light receiving element) and an optical connector. The surface to be connected to the optical connector is PC-polished and optically polished to obtain optimal optical coupling.
[0003]
Further, there is also a structure having an optical connector using an FC connector, an SC connector, an MU connector, an LC connector, or the like having a fixed length of a single mode optical fiber on the optical connector connection surface side.
[0004]
Further, there is also a structure in which an optical fiber having a lens portion for optically connecting an optical semiconductor element to one end is projected.
[0005]
Still further, some optical ferrules have at least one cutout in which optical elements such as an optical isolator, an attenuator, a filter, and a lens can be disposed.
[0006]
FIG. 7 shows an example of the optical device 10 using the above-mentioned conventional optical fiber stub 20. The optical device 10 using the conventional optical fiber stub 20 is different from the first single mode optical fiber 3a provided with a lens-shaped tip 3g at one end for optically connecting an optical semiconductor element (light emitting element or light receiving element). At the end, a first multimode optical fiber 3b, a coreless optical fiber 3c, 3d, a second multimode optical fiber 3e, and a second single mode optical fiber 3f are sequentially connected in a line to form a through hole of an optical ferrule 1 as a base. An optical element 4 such as a polarizer or a Faraday rotator is placed in a cutout 1b formed between the coreless optical fibers 3c and 3d. In some cases, a light-transmitting refractive index matching adhesive whose refractive index is matched with that of the coreless optical fibers 3c and 3d is provided between the optical fibers 3c and 3d.
[0007]
As shown in FIGS. 8A and 8B, the optical module 30 includes a PLC (planar optical waveguide circuit) 31 and an optical fiber stub 20 (see Patent Document 1).
[0008]
The PLC 31 has an optical waveguide structure 33 formed on a silicon substrate 32.
[0009]
The optical waveguide structure 33 includes an optical waveguide core 34 and an optical waveguide clad 37 covering the optical waveguide core 34. The optical waveguide core section 34 has a rectangular shape with one side of about 8 μm in cross section, and an optical signal propagates through the optical waveguide core section 34 having a high refractive index.
[0010]
At one end of the silicon substrate 32, the substrate surface 32a is exposed, and a V groove 35 is formed by anisotropic etching of silicon. When the optical fiber 3 having a circular cross section with a diameter of 125 μm is mounted in the V-groove 35, the center of the optical fiber 3 core (the diameter of 9.5 μm) and the center of the optical waveguide core 34 coincide with each other. The position and size of the groove 35 are selected.
[0011]
A groove 36 having a rectangular cross section orthogonal to the V groove 35 is formed by cutting the silicon substrate 32 with a dicing saw.
[0012]
After the V-groove 35 is formed by anisotropic etching of silicon, the silicon substrate 32 is mechanically cut with a dicing saw to form the groove 36, so that the optical fiber 3 mounted in the V-groove 35 is formed into an optical waveguide. It can be abutted against the core part 34.
[0013]
The optical fiber stub 20 includes an optical ferrule 1 having a through hole 1a and an optical fiber 3 inserted and fixed in the through hole 1a. The optical ferrule 1 further has a cutout 1b such that the optical fiber 3 inserted and fixed in the through hole 1a is half exposed.
[0014]
At one end of the optical ferrule 1, the optical fiber 3 is held by the optical ferrule 1 all around. Further, an outer peripheral flat portion 1g is formed at one end. The outer peripheral flat portion 1g has a length of about 300 μm in the axial direction and a height of about 250 μm from the notch 1b. For this reason, the outer peripheral flat portion 1g fits into the groove 36 of the PLC 31 with a sufficient margin, and does not hinder the alignment by the optical fiber 3.
[0015]
To assemble the optical module 30, the optical fiber stub 20 is turned over, and the outer flat portion 1g of the optical ferrule 1 is inserted into the groove 36 so that one end of the optical fiber 3 abuts against one end of the optical waveguide core 34. At the same time, the optical fiber 3 is inserted into the V-shaped groove 35, and the optical fiber stub 20 is bonded to the substrate surface 32a by the cutout 1b.
[0016]
With such a structure, a receptacle-type optical module suitable for cost reduction and miniaturization can be obtained.
[0017]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-90578
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional optical ferrule 1 and the optical device 10 using the same as shown in FIGS. 7 and 8, when one end is held and a load is applied to the other end, the bottom surface of the cutout 1b of the optical ferrule 1 is formed. There is a problem in that it breaks at the boundary 1f between the side face 1d and the two side faces 1d located on both sides of the side face 1c.
[0019]
For example, in the case of a small-diameter ferrule having an outer diameter of φ1.25 mm of the optical ferrule 1, the optical ferrule 1 may be broken from the boundary 1 f of the optical ferrule 1 during assembly into the optical device 10. The light output from the light emitting element may fluctuate after being assembled into the optical device 10 or the optical module 30. This is because the optical ferrule 1 is deformed without being broken by the stress applied to the optical ferrule 1 during assembly, and the optical ferrule 1 is assembled into the optical device 10 or the optical module 30 in the deformed state, and then the stress is removed. Then, the deformation returns to the original state, which causes a problem that the light output fluctuates.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In view of the above problem, the present invention has at least one notch reaching the through hole in the middle of a substantially cylindrical optical ferrule having a through hole, and has a boundary between a bottom surface of the notch and both side surfaces thereof. The portion is characterized by a curved surface or a chamfered shape.
[0021]
Further, the present invention is characterized in that a substantially cylindrical reinforcing member surrounding the periphery of the notch is provided.
[0022]
Further, the present invention is characterized in that an optical element or an optical ferrule fixing means is provided in a cutout portion of the optical ferrule, and an optical fiber is held and fixed in the through hole.
[0023]
Further, the present invention is characterized in that a corner of the optical element or the optical ferrule fixing means has a curved surface or a chamfered shape to be fitted with the boundary.
[0024]
Furthermore, the present invention is characterized by using the above optical device.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings schematically showing the embodiments. In the drawings, the same members are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
[0026]
FIG. 1A is a cross-sectional view of an optical ferrule 1 according to the present invention. The optical ferrule 1 has at least one notch 1b reaching the through hole 1a at an intermediate portion of the substantially cylindrical optical ferrule 1 having the through hole 1a. The boundary 1f between the bottom surface 1c of the notch 1b and both side surfaces 1d has a curved or chamfered shape.
[0027]
That is, in the optical ferrule 1 of the present invention, when the boundary portion 1f between the bottom surface 1c of the cutout portion 1b and both side surfaces 1d is curved or chamfered, when the optical ferrule 1 is subjected to a bending load. This has the effect of reducing the stress applied to the boundary 1f and increasing the bending strength.
[0028]
As shown in FIGS. 1 (b) and 1 (c), assuming that the size of the chamfered shape or the curved shape, which is the cross-sectional shape of the boundary portion 1f of the present invention, is a C surface c and a radius of curvature r, respectively, c and r are both 0. It is desirable to be within the range of 01 mm to 1.0 mm. If it is less than 0.01 mm, there is no effect of increasing the bending strength, and if it is more than 1.0 mm, it is too large and restricts the optical element or the ferrule fixing means on the other side and becomes unsuitable as an optical device. It is. Here, it is desirable that the size of the curved or chamfered shape is appropriately selected within the above range according to the material and shape of the mating member and the structure of the optical device.
[0029]
In order to make the cross-sectional shape of the boundary 1f a curved surface or a chamfered shape, it is desirable to finish the outer periphery of the optical ferrule 1 and the through hole 1a and then to grind the notch 1b. This is because the shape of the grindstone is transferred to the notch portion 1b by performing a curved surface or chamfering on the corner portion which is a portion corresponding to the above.
[0030]
The part to be ground of the grinding wheel is desirably made of diamond.
[0031]
The optical ferrule 1 of the present invention can be made of glass or resin besides zirconia and alumina ceramics.
[0032]
Next, FIGS. 2A to 2D are cross-sectional views showing various shapes of the cutout portion 1b of the optical ferrule 1 according to the present invention, and FIG. 2A shows that the boundary portion 1f has a curved surface shape. The portion 1b has a shape in which a part of the through hole 1a is left. In FIG. 2B, the boundary 1f has a curved surface, and the cutout 1b has a shape in which the through hole 1a is divided.
[0033]
In FIG. 2C, the boundary 1f has a chamfered shape, and the cutout 1b has a shape in which a part of the through hole 1a is left. In FIG. 2B, the boundary portion 1f has a chamfered shape, and the cutout portion 1b has a shape obtained by dividing the through hole 1a.
[0034]
In the optical ferrule 1 of the present invention, the cutout 1b is located on the bottom surface 1c of the cutout 1b and on both sides thereof even when the cutout 1b partially leaves the through hole 1a or when the cutout 1a is divided. If the cross-sectional shape of the boundary 1f between the two side surfaces 1d is a curved surface or a chamfered shape, the effects of the present invention can be achieved.
[0035]
Next, FIGS. 3A to 3C show another embodiment of the optical ferrule 1 of the present invention.
[0036]
FIG. 3A shows a case where there are several notches 1b. FIG. 3B shows an optical ferrule 1 in which an outer peripheral flat portion 1g is provided on the outer periphery. When mounting on an optical device or an optical module, a flat portion may be provided as described above, since it is difficult to fix the optical device with a curved outer peripheral shape.
[0037]
FIG. 3 (c) is provided with a reinforcing member 2 so as to cover the periphery of the cutout 1b, whereby the bending strength of the optical ferrule 1 having the cutout 1b can be easily increased.
[0038]
Here, the shape of the cylindrical reinforcing member 2 is a shape having at least one annular protrusion on the outer peripheral surface of the reinforcing member 2, and at least one notch is formed on the outer peripheral surface of the cylindrical reinforcing member 2. Having at least one hole in a part of the cylindrical reinforcing member 2, having at least one concave portion or at least two convex portions on the inner peripheral surface, or having a longitudinal shape of the inner peripheral surface. Various shapes such as those having at least three convex portions and concave portions in the direction can be used.
[0039]
As the material of the cylindrical reinforcing member 2, ceramic such as zirconia or alumina, glass, or the like can be used in addition to metal such as stainless steel. If the material is made of stainless steel, the optical module and the reinforcing member 2 can be laser-welded. Laser welding is a simpler and shorter process than solder encapsulation, and generates heat only locally, so it can be used for optical elements built into optical devices (not shown) and semiconductor elements in laser modules. Has little effect.
[0040]
Next, FIG. 4 shows a cross-sectional view of an optical fiber stub 20 according to an embodiment of the present invention and an optical device 10 using the same.
[0041]
The optical device 10 includes a first single mode optical fiber 3a, a first multimode optical fiber 3b, a coreless optical fibers 3c and 3d having no core, and a second multimode light in a through hole 1a of an optical ferrule 1 serving as a base. An optical fiber 3 in which a fiber 3e and a second single mode optical fiber 3f are sequentially connected in a line is housed. One end of the first single-mode optical fiber 3a protruding from the optical ferrule 1 has a tip sphere 3g processed for coupling with an optical semiconductor element (light-emitting element or light-receiving element), and one end of a second single-mode optical fiber 3f. Is polished at the other end of the optical ferrule 1.
[0042]
The coreless optical fibers 3c and 3d split in the optical ferrule 1 are optically connected via an optical element 4 (for example, an optical isolator) mounted in the cutout 1b.
[0043]
Here, a notch 1b reaching at least one or more through holes 1a is provided at an intermediate portion of the optical ferrule 1, and a boundary 1f between a bottom surface 1c of the notch 1b and two side surfaces 1d located on both sides thereof. The cross-sectional shape is a curved shape or a chamfered shape.
[0044]
Further, the cross-sectional shape of the corner 4a of the optical element 4 at the portion fixed to the notch 1b is a curved surface or a chamfered shape that fits into the curved surface or the chamfer of the boundary 1f of the notch 1b, thereby forming the side surface 1d. And the optical surface of the optical element 4 can be joined without a gap.
[0045]
Although not shown, a module equipped with an optical semiconductor element (light emitting element or light receiving element) (not shown) is optically connected to the first single mode optical fiber 3a provided with the tip sphere 1g of the optical device 10 for signal transmission. Light can be transmitted. In order to maintain a low connection loss with the optical connector, it is desirable that the optical connector connecting side of the optical device 10 be subjected to PC polishing in which a deteriorated layer is removed, or oblique PC polishing in which the tip surface is inclined.
[0046]
Further, there is also a structure having an optical connector using an FC connector, an SC connector, an MU connector, an LC connector, or the like having a fixed length of a single mode optical fiber.
[0047]
In addition to the optical isolator, various optical elements 4 such as an attenuator, a filter, and a lens can be placed in the notch 1b.
[0048]
Next, an optical module which is a kind of an optical device using the optical ferrule 1 of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0049]
As shown in FIGS. 5A and 5B, the optical module 30 includes a PLC (planar optical waveguide circuit) 31 and an optical fiber stub 20, and the optical ferrule fixing means 38 of the PLC 31 and the cutout of the optical fiber stub 20. The portion 1b is fixed by fitting.
[0050]
The PLC 31 has an optical waveguide structure 33 formed on a silicon substrate 32.
[0051]
The optical waveguide structure 33 includes an optical waveguide core 34 and an optical waveguide clad 37 covering the optical waveguide core 34. The optical waveguide core section 34 has a rectangular shape with one side of about 8 μm in cross section, and an optical signal propagates through the optical waveguide core section 34 having a high refractive index.
[0052]
At one end of the silicon substrate 32, the substrate surface 32a is exposed, and a V groove 35 is formed by anisotropic etching of silicon. When the bare optical fiber 3 having a circular cross section with a diameter of 125 μm is mounted in the V-shaped groove 35, the center of the core portion (9.5 μm in diameter) of the bare optical fiber 3 matches the center of the optical waveguide core portion 34. Thus, the position and dimensions of the V-groove 35 are selected.
[0053]
A groove 36 having a rectangular cross section orthogonal to the V groove 35 is formed by cutting the silicon substrate 32 with a dicing saw. The width W of the groove 36 is about 320 μm, and the depth D is about 300 μm.
[0054]
After the V-groove 35 is formed by anisotropic etching of silicon, the silicon substrate 32 is mechanically cut with a dicing saw to form the groove 36, so that the optical fiber 3 mounted in the V-groove 35 is formed into an optical waveguide. It can be abutted against the core part 34.
[0055]
The optical fiber stub 20 includes an optical ferrule 1 having a through hole 1a and an optical fiber 3 inserted and fixed in the through hole 1a. The optical ferrule 1 further has a cutout 1b such that the optical fiber 3 inserted and fixed in the through hole 1a is half exposed.
[0056]
The optical fiber 3 is held at both ends of the optical ferrule 1. Further, an outer peripheral flat portion 1g is formed at one end. The outer peripheral flat portion 1g fits into the groove 36 of the PLC 31 with a sufficient margin, and does not hinder the alignment by the optical fiber 3.
[0057]
To assemble the optical module 30, the optical fiber stub 20 of FIG. 5A is turned upside down and the outer periphery of the optical ferrule 1 is flattened so that one end of the optical fiber 3 abuts against one end of the optical waveguide core 34. The portion 1g is inserted into the groove 36 and the optical fiber 3 is inserted into the V-groove 35, and the optical fiber stub 20 is fitted into the optical ferrule fixing means 38 of the PLC 31 at the notch 1b and is bonded to the substrate surface 32a.
[0058]
With such a structure, a receptacle-type optical module suitable for cost reduction and miniaturization can be obtained.
[0059]
Here, since the cross-sectional shape of the boundary portion 1f of the optical ferrule 1 is a curved surface or a chamfered shape, even after the optical module 30 is assembled, the strength against the bending stress applied to the optical ferrule 1 is improved. There is no fluctuation in optical output, and stable optical module characteristics can be obtained.
[0060]
Also, the cross-sectional shape of both corners 4a of the substrate surface 32a, which is the optical ferrule fixing means of the portion fixed to the notch 1b, is a curved or chamfered shape corresponding to the curved surface or chamfer of the boundary 1f of the notch 1b. By doing so, it is possible to join the side surface 1d and the optical surface of the core 34 without a gap, so that the optical coupling efficiency at the joining surface does not deteriorate.
[0061]
As described above, according to the present invention, the cross-sectional shape of the boundary 1f between the bottom surface 1c of the cutout portion 1b and the two side surfaces 1d located on both sides of the cutout portion 1b is curved or chamfered. It is possible to provide an optical ferrule 1 which is easy to manufacture and has a significantly high bending strength, and an optical device 10 using the same.
[0062]
【Example】
Here, a comparison was made of the breaking strength between the optical ferrule of the present invention and the conventional optical ferrule.
[0063]
FIG. 6 schematically shows a method for measuring the breaking strength of the optical ferrule 1. A position 3 mm from one end of the optical ferrule 1 is firmly held by a fixing jig such as a chuck, and a load is applied to the optical ferrule 1 as a base from above by a push-pull gauge 40 at a position 2 mm from the end surface of the other end. The load up to this point was measured with a push-pull gauge 40, and the bending strength was measured.
[0064]
The optical ferrule 1 used for the measurement has an outer diameter of φ2.500 mm, a length of 16 mm, an inner diameter of the through hole 1a of φ0.126 mm, and is made of zirconia. The width of the cutout 1b is 1.5 mm and the depth is 1.5 mm. Was set to 1.300 mm.
[0065]
In the conventional example, the boundary 1f between the bottom surface 1c of the notch 1b and the two side surfaces 1d located on both sides of the notch 1b is a sharp corner, and the boundary 1f of the present invention is a curved surface having a radius of curvature of 0.1 mm. And
[0066]
Ten measurement samples were prepared, and the measurement results are shown in Table 1.
[0067]
[Table 1]
Figure 2004233468
[0068]
From Table 1, it can be seen from the results that the average value and the variation of the breaking load of the conventional optical ferrule are 7.63N and 0.24N, whereas the average value and the variation of the optical ferrule 1 of the present invention are 8.85N and 0. .10N, which was improved by about 16% on average, and the variation was significantly reduced.
[0069]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the intermediate portion of the substantially cylindrical optical ferrule having the through-hole has one or more notches reaching the through-hole, and the bottom surface of the notch and the both side surfaces thereof Since the boundary portion has a curved surface or a chamfered shape, it is possible to provide an optical ferrule which is easy to manufacture and has a significantly high bending strength and an optical device using the same.
[0070]
Further, since the corners of the optical element or the optical ferrule fixing means have a curved surface or a chamfered shape to be fitted with the above-mentioned boundary portion, the side surface and the optical surface of the optical element or the optical ferrule fixing means can be joined without a gap. And the optical coupling efficiency at the joint surface is not deteriorated.
[Brief description of the drawings]
1A is a cross-sectional view showing an optical ferrule of the present invention, and FIGS. 1B and 1C are detailed cross-sectional views at a boundary 1f of FIG. 1A.
FIGS. 2A to 2D are cross-sectional views showing various shapes of cutout portions of the optical ferrule of the present invention.
3A to 3C are cross-sectional views illustrating an optical ferrule of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view showing an optical device of the present invention.
5A and 5B are diagrams showing the optical device of the present invention, wherein FIG. 5A is a perspective view and FIG. 5B is a side view.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a bending strength measuring method of the optical ferrule of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view showing a conventional optical device.
8A and 8B are views showing a conventional optical device, wherein FIG. 8A is a perspective view and FIG. 8B is a side view. It is sectional drawing which shows an optical device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical ferrule 1a Through hole 1b Notch 1c Bottom 1d Side 1f Boundary part 1g Perimeter flat part 2 Reinforcement member 3 Optical fiber 3a First single mode optical fiber 3b First multimode optical fiber 3c Coreless optical fiber 3d Coreless optical fiber 3e 2 multi-mode optical fiber 3 f second single-mode optical fiber 3 g tip 4 optical element 4 a corner 10 optical device 20 optical fiber stub 30 optical module 31 PLC
32 Silicon substrate 32a Substrate surface 33 Optical waveguide structure 34 Optical waveguide core 35 V-groove 36 Groove 37 Optical waveguide flat 38 Optical ferrule fixing means 40 Push-pull gauge

Claims (5)

貫通孔を有する略円筒状の光フェルールの中間部に、貫通孔まで到達する切欠部を1つ以上有し、該切欠部の底面とその両側面との境界部が曲面状または面取形状であることを特徴とする光フェルール。In the middle of the substantially cylindrical optical ferrule having a through hole, one or more notches reaching the through hole are provided. An optical ferrule, characterized in that: 上記切欠部周辺を囲む略円筒状の補強部材を配設したことを特徴とする請求項1記載の光フェルール。2. An optical ferrule according to claim 1, further comprising a substantially cylindrical reinforcing member surrounding the cutout. 請求項1または2に記載した光フェルールの切欠部に、光学素子または光フェルール固定手段を配設し、上記貫通孔に光ファイバを保持固定したことを特徴とする光デバイス。3. An optical device, wherein an optical element or an optical ferrule fixing means is provided in a cutout portion of the optical ferrule according to claim 1 or 2, and an optical fiber is held and fixed in the through hole. 上記光学素子または光フェルール固定手段の角部が、上記境界部と勘合する曲面状または面取形状であることを特徴とする請求項3記載の光デバイス。The optical device according to claim 3, wherein a corner of the optical element or the optical ferrule fixing means has a curved surface or a chamfered shape to be fitted with the boundary. 請求項3または4に記載した光デバイスを用いたことを特徴とする光モジュール。An optical module using the optical device according to claim 3.
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