专利名称：光插座的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于光通信用模块等中的光插座。
背景技术：
将光信号变换为电信号用的光模块构成为将半导体激光器或光电二极管等光元件容纳于壳体内，通过光纤导入或导出光信号(特开平11-240741号公报、特开2001-66468号公报)。
上述光模块中以连接连接器所构成的插座型光模块，在图14所示的光插座70的后方配备光元件20，同时，在前方连接光连接器(SC连接器)的插头金属环PF。
如图14所示，构成上述光插座70，由将氧化锆、氧化铝等陶瓷材料构成的金属环82、和将石英玻璃等构成的光纤83插入固定在该金属环82的通孔中得到的纤维桩81之后端部通过压入夹持器85中来进行固定，并将前端部98插入套筒84的内孔中，同时，将这些部件压入或粘接固定于套筒壳体86中而构成。
近年来，根据高密度安装的要求，要求光模块的小型化，要求光插座的全长也缩短。其中，如图15所示，考虑由如下部件构成的光插座71其由将光纤83插入固定在金属环82的通孔中的纤维桩(stab)81、用于保持连接于纤维桩81的前端部98上的插头金属环PF之套筒84、限制压入套筒84的后端部97之L3外周侧面99中的套筒84的自由变形之把持环94构成。将把持环94压入保持上述纤维桩81的套筒84之外周侧面99中，限制套筒84的自由变形，从而，即便缩短纤维桩81保持在套筒84中的长度L2，也得到足够的纤维桩81之保持力(特开平10-332988号公报)。
另外，如图16所示，考虑通过向图15的把持环94附加止动部94a，防止纤维桩81脱开的构造(特开2003-43313号公报)。
如图16所示，在使用上述光插座72来构成光模块的情况下，利用焊接，在光插座72的纤维桩81之后端部97侧接合配备光元件20与透镜21的壳体22，并从光插座72的前方向套筒84内插入插头金属环PF，使光纤端面彼此抵接，可进行光信号的交换。
此时，插头金属环PF的外径，以JIS标准或IEC标准等规定连接SC连接器的类型之外径为Φ2.5mm左右，连接LC连接器的小型类型之外径为Φ1.25mm左右，外径公差为±1微米以下，其通孔中配备的光纤之外径为125微米左右，外径公差为±1微米左右，但是，以前为了将在光纤中心形成的传播光信号之直径为10微米左右的芯(未图示)彼此形成损耗少的连接，成了高精度地加工各个部件(套筒84、插头金属环PF等)，利用套筒84来稳定且高精度地保持纤维桩81和插头金属环PF的构造。
并且，上述纤维桩81中的前端部98为了减少抵接时的连接损耗而被镜面研磨成曲率半径为5-30mm左右的曲面，后端部97为了防止从LD等光元件20射出的光反射后返回光元件的反射光，与插通光纤83的金属环82一起，将后端部97的端面镜面研磨到4-10°左右。
但是，在图14所示的现有光插座72的情况下，在适用为了对应于小型化的要求，缩短套筒84的长度L1、并缩短纤维桩81的前端部98的尺寸L2的方法时，由于套筒84与纤维桩81的保持强度大大减少，所以在将插头金属环PF连接于纤维桩81上后，施加插头金属环PF倾斜的负荷的情况下，套筒84倾斜，产生连接损耗。
并且，在将尺寸从SC连接器的Φ2.5mm金属环变更为LC连接器的Φ1.25mm金属环的情况下，由于伴随着金属环的外径变小、金属环外径面积减少到约1/2，在原样适用与以前一样的纤维桩固定方法、例如将纤维桩固定在夹持器上的长度L3或纤维桩81的外径D、与夹持器85的纤维桩固定部的内径D1的关系的情况下，由于夹持器85与纤维桩81的接触面积大大减少，所以固定强度非常小，在光连接器连接时，纤维桩81移动，连接损耗的再现性变差。
并且，在图15或图16所示的光插座71、72的情况下，即便在通过使把持环94同时压入套筒84，将插头金属环PF连接于纤维桩81上后，施加插头金属环PF倾斜的负荷的情况下，也由于套筒84难以产生倾斜，所以认为不产生连接损耗。但是，由于插头金属环PF重复拆装或连接时持续施加的插头金属环PF侧的弹簧压，对纤维桩81施加加权，所以把持环94需要对纤维桩81与套筒84具有足够的把持力、和向夹持器85的充分固定。因此，由于套筒84变形，或将插头金属环PF插入套筒84、从中拔除时的套筒84的变形不均匀，插入力、拔除力变得不稳定，是不利于重视拆装再现性的用途的构造。
另外，由于套筒84在构造上薄，若强制压入，则会产生破裂或变形，如图15所示，在把持环94那样无止动器的构造的情况下，尤其是为了防止纤维桩81脱开，需要充分管理利用压入来牢固固定的把持力。
并且，由于缩短将纤维桩81保持在套筒84上的长度L2，所以纤维桩81的保持状态变得不稳定，每当抵接插头金属环PF时，套筒84对纤维桩81的保持状态都不同，连接损耗的再现性变差。
另外，近年来，重视插头金属环PF中对沿与光轴垂直方向施加的负荷的插入损耗变动、反射衰减量变动的特性(摆动特性)，若缩短将纤维桩81保持在套筒84上的长度L2，则该摆动特性恶化。
并且，由于保持状态不稳定，所以在相互的光纤连接部中产生滑动，损伤光纤83的端面，不能导入导出光信号。
另一方面，如图17所示，还知道一体化套筒与套筒壳体的光插座(特开平8-37461号公报)。
图17所示的光插座74使用切削加工或射出成型不锈钢原料的套筒84那样的一体成型件，在筒状的内径中压入金属环止动器93来构成。
这里，就要求向单一模式的光纤之高效率光结合的光插座而言，由于即便重复插头金属环的拆装也要求高精度的定位，所以上述光插座74通过在不锈钢的套筒84中插入插头金属环PF的内周面，利用CVD法，将由TiC构成的高硬度膜形成1-10微米的厚度，使之具有耐磨性。另外，就需要高精度定位或耐磨性的光插座而言，多使用可高精度加工、耐磨性好的陶瓷套筒。
伴随着光通信用发送接收器的小型化，所用的光纤一般是使用发送用接收用成对的2芯光连接器来核对之光插座类型，光模块也要求进一步小型化，光通信用发送接收器内的光模块的配置也需要使发送用与接收用与2芯的光连接器的间距一致，邻接后固定。
由此，如图18所示，在由金属外壳25同时固定发送用光插座74T与接收用光插座74R的情况下，驱动发光元件20T的电信号通过金属制的光插座74T，泄漏到金属的外壳25，对受光元件20R产生噪声，所以存在接收侧的灵敏度恶化的问题。
另外，由于发送侧的光插座74T之金属套筒变为天线发出电磁波，所以光通信用发送接收器之外周需要通过形成金属的屏蔽盖来防止电磁波泄漏，相反，接收侧的光插座74R的金属套筒会拾取外部噪声，还产生接收侧的灵敏度恶化的问题，需要改善噪声特性。
发明内容
本发明的光插座将在金属环的通孔中具有光纤的纤维桩的后端部固定在夹持器上，在上述纤维桩的前端部配设保持插头金属环的套筒，其中，在上述纤维桩与上述套筒重合的外周侧面上配设着保持环。
在本发明中，优选上述保持环是弹性体。
在本发明中，优选上述保持环被固定在上述夹持器上。
根据本发明，以尺寸L3将在金属环的通孔中插入固定光纤的纤维桩的后端部固定在夹持器上，在用于保持连接于纤维桩的前端部之插头金属环的套筒中，保持上述纤维桩，其中，通过在尺寸L4的范围内于桩的外周具有保持环，即便是纤维桩与套筒重合的尺寸L2比套筒的长度尺寸L1短1/2的构造，套筒也不倾斜，不仅实现对插头金属环的倾斜加权强的构造，而且可实现小型的光插座。
另外，由于该保持环为弹性体，所以即便套筒是弹性体，也不会过多妨碍其形状变化，在套筒变形后插入、拔除插头金属环时，不会产生插入力、拔除力变得不稳定，拆装性变差的问题。
并且，本发明的光插座将在金属环的通孔中插入固定光纤的纤维桩的后端部固定在夹持器上，在保持连接于纤维桩的前端面上的插头金属环用的套筒中，保持上述纤维桩的前端部，其中，在上述套筒的一端形成壁厚部，在该壁厚部侧插入保持上述纤维桩。由此，使纤维桩侧的每单位长度的保持力增加，并且，不会在纤维桩插入产生的应用之外，从外部向套筒施加应力。
在本发明中，优选上述套筒中外径大的部分的梯长度比纤维桩向套筒的插入长度短。
另外，在本发明中，优选利用粘接或压入与粘接的合用来将上述纤维桩固定在夹持器上。
另外，在本发明中，优选使插头金属环插入侧的纤维桩C面或R为0.1mm以下。
根据本发明，将在金属环的通孔中插入固定光纤的纤维桩的后端部固定在夹持器上，在保持连接于纤维桩的前端面上的插头金属环用的套筒中，保持上述纤维桩的前端部，其中，在上述套筒的一端形成壁厚部，在该壁厚部侧插入保持上述纤维桩。由此，使纤维桩侧的每单位长度的保持力增加，并且，将插头金属环插入侧的纤维桩C面或R管理在0.1mm以下，且不会在纤维桩插入产生的应用之外，从外部向套筒施加应力。因此，即便缩短例如纤维桩的套筒构成的保持部，也可将纤维桩保持在稳定的保持状态，所以每当连接插头金属环时，套筒4对纤维桩3的保持状态不会不同，得到高的连接损耗的再现性，并且，由于是稳定的保持状态，所以相互的光纤连接部中不产生滑动，不损伤光纤的端面，可使光信号导入导出的可靠性提高。
并且，本发明的光插座配设保持插头金属环用的陶瓷制精密套筒，其中，在所述精密套筒的后端部具有金属的夹持器，在精密套筒的外周配备了与金属夹持器电绝缘的法兰。
在本发明中，优选在上述精密套筒的外周面形成梯部，将上述法兰抵接于该梯部上，固定在所述精密套筒中。
在本发明中，优选上述法兰是电绝缘材料。
在本发明中，优选上述法兰隔着电绝缘材料的隔板，固定在上述金属夹持器上。
在本发明中，优选将把光纤插入、保持在材料与上述精密套筒相同的陶瓷制金属环中的桩压入固定在上述精密套筒中。
根据本发明，在由金属外壳同时固定发送用和接收用双方的光插座时，不会产生如下问题等，即驱动发送用光模块的电信号通过金属制的光插座，泄漏到金属的外壳，对接收用光模块产生噪声，或发送侧的套筒1变为天线发出电磁波，或接收侧的套筒1拾取外部噪声，接收侧的灵敏度恶化。结果，可提供噪声特性好、耐磨性好的、可高精度定位之横向负荷特性好的小型光插座。
图1A是表示本发明的第1实施方式的截面图。图1B是弹性变形时产生缝隙的裂纹套筒之立体图。
图2A是表示有、无保持环下对横向加权之连接损耗的曲线。图2B是表示对横向加权的连接损耗之测定方法的说明图。
图3是表示本发明的第2实施方式的截面图。
图4A～图4C是表示套筒的壁厚部各种实例的截面图。
图5是表示在插头金属环连接侧形成0.3～0.4mm左右倒角的比较例的截面图。
图6A、图6B是表示光模块的负荷与连接损耗的关系曲线。
图7是表示本发明的第3实施方式的截面图。
图8是表示对图7的精密套筒实施梯加工的实例之截面图。
图9是表示向图7的精密套筒压入由电绝缘材料构成的法兰的实例之截面图。
图10是表示使电绝缘材料构成的隔板8介有图7的精密套筒中的实例之截面图。
图11是表示本发明的光插座7的其它构造例的截面图。
图12是表示具体实施例的截面图。
图13A是表示裂纹套筒与精密套筒对横向加权的连接损耗的曲线。图13B是表示对横向加权的连接损耗之测定方法的说明图。
图14是表示现有光模块一例的截面图。
图15是表示现有光模块另一例的截面图。
图16是表示现有光模块再一例的截面图。
图17是表示一体化套筒与套筒壳体的光插座现有例的截面图。
图18是表示2芯光连接器用光插座的现有例的截面图。
具体实施例方式
下面，参照附图来说明本发明的实施方式。
(第1实施方式)图1A是表示本发明的第1实施方式的截面图，由如下部件将光纤插入固定在金属环2中的纤维桩1；固定纤维桩1的后端部17的夹持器5和套筒壳体6；和用于保持连接于纤维桩1的前端部18上的插头金属环PF之套筒4构成，并该套筒4被插入保持在纤维桩1的前端部18上。
这里，通过在上述套筒4的纤维桩1之重合的外周侧面19中填充树脂，形成保持环11。由此，上述套筒4不会倾斜，并且，由于是弹性体，所以具有降低倾斜的效果。
下面，将套筒4的长度设为L1、将套筒4与纤维桩1的重合长度设为L2、将夹持器5与纤维桩1的重合长度设为L3、将纤维桩1与保持环11的重合长度设为L4进行说明。
通过在尺寸L4的范围内在套筒4的外周具有保持环11，纤维桩1与套筒4的重合尺寸L2即便为套筒的长度尺寸L1的1/2以下，套筒4也不会剧烈变形或倾斜，但优选是1/3以上的长度。
作为套筒4的材质，只要是弹性体即可，使用不锈钢、铜、铁、镍、塑料等很多材料。
也可代替保持环11填充树脂，将树脂或金属的产生裂纹缝隙的弹性环嵌入、固定在夹持器5中，由此防止套筒4的倾斜。
另外，也可在套筒壳体6的夹持器插入侧，产生缝隙等，与保持环11一体化。
构成纤维桩1的金属环2由不锈钢、磷青铜等金属、环氧树脂、液晶聚合物等塑料、氧化铝、氧化锆等陶瓷构成，尤其是优选由氧化锆陶瓷来形成。具体而言，优选使用以ZrO2为主要成分，包含Y2O3、CaO、MgO、CeO2、Dy2O3等中的至少之一种作为稳定化剂，以正方晶的结晶为主体的部分稳定化氧化锆陶瓷，这种部分稳定化氧化锆陶瓷在具有好的耐磨性的同时，适当弹性变形，所以在利用压入固定时有利。
作为上述金属环2的加工方法，首先，在例如由氧化锆陶瓷来形成金属环2的情况下，事先利用射出成型、加压成型、挤压成型等规定的成型法，得到构成金属环2的圆柱状或长方体形状的成型体，之后，在1300～1500度下烧成该成型体，实施切削加工或研磨加工至规定尺寸。另外，也可对成型体利用切削加工等事先形成规定形状，之后进行烧成。
为了使与光连接器的连接损耗降低，将纤维桩1的前端部18之端面8加工成曲率半径为5～30mm左右的曲面状，为了防止从LD等光元件射出的光被光纤3的端面反射后返回光元件20的反射光，将后端部17的端面9镜面研磨成4～10°左右的倾斜面。
并且，套筒4由氧化锆、氧化铝、铜等材料构成。主要考虑耐磨性，多由氧化锆等陶瓷材料构成。作为其加工方法，例如在由氧化锆等陶瓷材料形成的情况下，事先通过射出成型、加压成型、挤压成型等规定成型法，得到构成套筒4的圆筒状或圆柱状的成型体，之后，在1300～1500度下烧成该成型体，实施切削加工或研磨加工，形成至规定尺寸。
另外，套筒4的内径表面粗糙度考虑插入性，期望算术平均粗糙度(Ra)为0.2以下。为了得到低的连接损耗，期望纤维桩1的外径与套筒4的内径公差为±1微米以下，为了确实保持纤维桩1，期望套筒4的内径尺寸设计成构成0.98N以上的插入力。
由于通过插头金属环PF的重复拆装或连接时持续施加的插头金属环PF侧的弹簧压施加加权，所以纤维桩1需要足够的固定强度。因此，纤维桩1通过利用充分的压入、或粘接、或合用压入与粘接在夹持器5上的固定方法，可实现足够的固定强度。
并且，由于夹持器5作为光模块多与壳体22(参照图15)焊接，所以由不锈钢、铜、铁、镍等可焊接的材料构成。主要考虑耐腐蚀性与焊接性，使用不锈钢。
并且，由于套筒外壳6不必考虑耐磨性、焊接性，所以可使用不锈钢、铜、铁、镍、塑料、氧化锆、氧化铝等很多材料。
在本发明的光插座7中，由于用弹性体来保持套筒4，所以无论施加多大的应力，也不会倾斜，所以就将插头金属环PF插入套筒4、拔除而言，可得到良好的拆装性。另外，为了短尺寸化，也可缩短纤维桩1向套筒4的插入长度，由于可将纤维桩1直接压入或粘接在夹持器5上固定，所以纤维桩1不会因插头金属环PF拆装时等的压入负荷而错位。
下面，说明本实施方式的实施例。
首先，作为实施例，制作图1A所示的光插座7。另外，连接于光插座7上的光连接器是采用了LC连接器。
用于纤维桩1的金属环2由氧化锆陶瓷构成，利用挤压成型，得到圆筒状的陶瓷成型体，利用烧成工序烧成，进行切削加工，得到图1A所示形状的金属环2。
将光纤3插入固定在如此得到的各个金属环2的通孔中，将前端部18镜面研磨成曲率半径为20mm左右的曲面，为了防止从LD等光元件20射出的光被光纤3的前端部18反射后返回光元件20的反射光，对相反侧的后端部17进行镜面研磨，形成8°的倾斜面，作为纤维桩1。
纤维桩1的后端部17在压入夹持器5中，利用带压力传感器的手动加压器，在确认充分的加权的同时，压入。此时，该采样的固定位置附近的压入强度为150N左右。因此，若为150N以下的负荷，则纤维桩1不会移动，所以可知对插头金属环PF的弹簧产生的按压、或拆装时的冲击具有足够的强度。
之后，相对由氧化锆陶瓷构成的金属环2的外形，将内径研磨成具有1微米大的精度的精密套筒4，压入被压入固定在夹持器5中的纤维桩1中，抵接至夹持器5。
此时，为了插座的短尺寸化，设计成纤维桩1的前端部18与套筒4重合的尺寸L2位于精密套筒4的长度尺寸L1的1/3的位置。另外，在精密套筒4与纤维桩1重合的位置的尺寸L4之间，填充树脂，由炉子加热固化，形成保持环11。最后，通过将套筒壳体6压入夹持器5中，制作图1A所示的光插座7。
下面，作为比较例，制作如上述制作的光插座7、和在上述制作步骤内、不填充树脂、不形成保持环11、直接压入套筒壳体6的图14所示的光插座70。
这里，如图2B所示，在该两个插座中设置发光元件并模块化后，使电源驱动发光。另外，在对插座连接插头金属环PF并导出光后，由光输出测定器来测定光输出。之后，向插头金属环PF施加横向负荷Ft，由光输出测定器计测并算出产生倾斜时的连接损耗，进行了测定比较。
图2A中示出横向加权对损耗的比较曲线。从该结果可知，通过由保持环11限制倾斜，从而抑制对横向负荷Ft的损耗。另外，即便就如图1B的套筒4弹性变形那样产生缝隙24的裂纹套筒23而言，通过将保持环11形成不大妨碍产生缝隙24的裂纹套筒23的弹性变形之弹性体，不对会套筒23施加大的应力，变形，对插头金属环PF的倾斜具有效果。
(第2实施方式)图3是表示本发明第2实施方式的截面图，由将光纤3插入固定在金属环2中的纤维桩1；固定纤维桩1的后端部的夹持器5和套筒壳体6；和用于保持连接于纤维桩的前端部上的插头金属环PF之套筒4构成，并在该套筒4中插入保持纤维桩1的前端部18。
此时使用的套筒4如图3所示，形成壁厚部4a，其将插入保持纤维桩1侧的端部外径加工成梯形状，其壁厚比保持插头金属环PF的部分之壁厚大。由此，可提高壁厚部4a的保持力。
另外，壁厚部4a的厚度与其它部分相比，优选为1.5倍～2.5倍的厚度。这是因为若壁厚部4a比上述厚度薄，则不能进行充分的纤维桩保持，另外，若比上述厚度厚，则担心对套筒4的应力增加产生的破坏、或插头金属环PF的插入力使插入变困难。
另外，优选壁厚部4a的长度L5为纤维桩1的插入长度L2的4/5-1/5的范围。这是因为在长度L5比上述范围长的情况下，插头金属环PF的插入变困难，另外，若比上述范围短，则纤维桩的保持力不充分。
通过将壁厚部4a设为上述范围，即便纤维桩1的保持部短，也可得到充分的保持力，另外，可将插头金属环PF侧的插入力管理在适当的水平。
就该壁厚部4a的形成而言，除上述之外，也可是图4A的锥形、或图4B的曲面状、或图4C所示不是一体而是通过盖上其它部件来形成。
构成纤维桩1的金属环2由不锈钢、磷青铜等金属、环氧树脂、液晶聚合物等塑料、氧化铝、氧化锆等陶瓷构成，尤其是优选由氧化锆陶瓷来形成。具体而言，优选使用以ZrO2为主要成分，包含Y2O3、CaO、MgO、CeO2、Dy2O3等的至少之一种作为稳定化剂，以正方晶的结晶为主体的部分稳定化氧化锆陶瓷，这种部分稳定化氧化锆陶瓷在具有好的耐磨性的同时，适当弹性变形，所以在利用压入固定时有利。
作为上述金属环2的加工方法，首先，在例如由氧化锆陶瓷来形成金属环2的情况下，事先利用射出成型、加压成型、挤压成型等规定的成型法，得到构成金属环2的圆柱状或长方体形状的成型体，之后，在1300～1500度下烧成该成型体，实施切削加工或研磨加工至规定尺寸。另外，也可对成型体利用切削加工等事先形成规定形状，之后进行烧成。
为了使与光连接器的连接损耗降低，将纤维桩1的前端部之端面8加工成曲率半径为5～30mm左右的曲面状，为了防止从LD等光元件射出的光被光纤3的端面反射后返回光元件的反射光，将端面9镜面研磨成4～10°左右的倾斜面。另外，就插头金属环侧C面或R而言，或加工为0.1mm以下，或者不进行倒角。
并且，套筒4由氧化锆、氧化铝、铜等材料构成。主要考虑耐磨性，多由氧化锆等陶瓷材料构成。作为其加工方法，例如在由氧化锆等陶瓷材料形成的情况下，事先通过射出成型、加压成型、挤压成型等规定成型法，得到构成套筒4的圆筒状或圆柱状的成型体，之后，在1300～1500度下烧成该成型体，实施切削加工或研磨加工，形成壁厚部4a至规定尺寸。另外，也可利用切削加工等事先将成型体形成为规定形状，之后进行烧成。
另外，套筒4的内径表面粗糙度考虑插入性，期望算术平均粗糙度(Ra)为0.2以下。为了得到低的连接损耗，期望纤维桩1的外径与套筒4的内径公差为±1微米以下，为了确实保持纤维桩1，期望套筒4的内径尺寸设计成构成0.98N以上的插入力。
纤维桩1通过压入、或粘接、或合用压入与粘接来固定在夹持器5上。
并且，由于夹持器5作为光模块多与壳体22(参照图15)焊接，所以由不锈钢、铜、铁、镍等可焊接的材料构成。主要考虑耐腐蚀性与焊接性，使用不锈钢。
进而，由于套筒外壳6不必考虑耐磨性、焊接性，可使用不锈钢、铜、铁、镍、塑料、氧化锆、氧化铝等很多材料。为了主要使热膨胀系数与夹持器5一致，提高可靠性，与夹持器5一样，多使用不锈钢。
在本发明的光插座7中，由于没有限制套筒4自由变形的把持环，所以当将插头金属环PF插入套筒4、从中拔除时，套筒4可自由变形，可使插入力、拔除力稳定，得到良好的拆装性。另外，为了短尺寸化，可缩短纤维桩插入套筒的长度。即，由于增大纤维桩侧的套筒的壁厚，所以即便纤维桩插入套筒的长度缩短，也可得到充分的纤维桩侧的套筒保持力。
另外，为了抑制向插头金属环的对与光轴垂直方向的负荷之连接损耗、反射衰减量变动，对于纤维桩，将插头金属环侧的C面或R管理为0.1mm以下，使摆动特性的稳定性提高。
并且，由于是稳定的保持状态，所以相互的光纤连接部中不产生滑动，不损伤光纤3的端面，可使光信号导入导出的可靠性提高。
说明本实施方式的实施例。
(实验1)首先，制作图3所示的光插座，作为实施例，制作图15所示的光插座，作为比较例。设连接于光插座上的光连接器是采用了LC连接器。
就图3的光插座用套筒而言，制作了使壁厚部4a的厚度为其它部分的2倍，另外，使壁厚部4a的长度L5为纤维桩插入套筒的长度L2的1/3。
用于各纤维桩中的金属环由氧化锆陶瓷构成，通过挤压成型，得到圆筒状的陶瓷成型体，在烧成工序中烧成，进行切削加工，得到图3所示形状的金属环试件与图3所示形状的金属环试件。
将光纤插入固定在如此得到的各个金属环的通孔中，将前端面镜面研磨成曲率半径为20mm左右的曲面，为了防止从LD等光元件射出的光被光纤的前端部反射后返回光元件的反射光，相反侧的后端部进行镜面研磨，形成8°的倾斜面，作为纤维桩。
接着，将得到的纤维桩之前端侧插入套筒中的部件插入夹具中，在图3的本发明试件的情况下，将纤维桩的后端侧压入夹持器中，比较例的试件在将纤维桩插入套筒中后，将把持环压入套筒外侧，最后，将纤维桩、套筒、把持环的组装体压入套筒壳体中，由此制作了光插座。
表1
另外，从各光插座试件的前端侧重复插拔光连接器的插头金属环，利用推挽计(push-pull gauge)进行插入、拔除力的测定，由功率表进行连接损耗的测定。
从表1可知，本发明的光插座之插入、拔除力在1.78～2.10N的范围内稳定，另外，连接损耗在0.02～0.12dB的范围内稳定。相对而言，可知现有光插座之插入、拔除力在0.84～4.15N的范围内，差异大，另外，连接损耗也在0.02～0.67dB的范围内，再现性差。
(实验2)之后，进行与除套筒、纤维桩长度以外、构造相同的图14的光插座之拔除力、插入损耗、横向负荷造成的插入损耗变动的比较。
表2
*使用套筒形状为直线型，且纤维桩长度比本发明的光插座用纤维桩长度长23％。
从表2可知，就这次实验制作的图3的光插座而言，即便将纤维桩长度从图14的纤维桩长度削减23％，也得到与通常品一样的特性。此时，向夹持器中压入纤维桩的力一样。
另外，虽然取得不使用图3的带梯的套筒、在图14的构造下将纤维桩长度削减23％时的插入损耗、横向负荷时的插入损耗变动的数据，但测定值的变动非常大，不能稳定测定。这即表示图14的构造下的短尺寸化的界限。
(实验3)之后，对如图5所示，在纤维桩的插头金属环连接侧上如通常的金属环那样加工C面2a(LC连接器的情况、纤维桩长度方向C面长为0.3～0.4mm左右)，与如图3所示，在C面长为0.1mm以下的纤维桩，对横向负荷时的插入损耗、反射衰减量变动进行比较。
图6A和图6B中示出结果。图6A、图6B中均在横轴表示与光轴垂直方向施加的负荷、即横向负荷值，纵轴表示将初始值(无负荷时)设为“0”时的损耗变动。
从图6A、图6B可知，与将C面同通常的连接器用金属环相同的情况相比，将C面管理为0.1mm以下，横向负荷时的特性大幅度改善。尤其是就反射衰减量而言，将C面设为0.1mm以下时，纤维间可保持良好的PC连接，直到600gf的负荷。
(第3实施方式)图7是表示本发明的第3实施方式的截面图。由氧化锆、氧化铝等陶瓷材料构成的精密套筒4，通过压入固定在SUS304等焊接性好的不锈钢材的夹持器5中。另外，以不接触的方式将金属制的法兰12压入或粘接固定在夹持器5中。并且，在套筒4的内径中压入固定着金属制的金属环止动器13。
这样，通过电绝缘法兰12与夹持器5，在用作光发送接收器中使用的光模块之发送用与接收用双方的光插座7的情况下，即便由金属外壳同时固定，也不会产生如下问题等即驱动发送用光模块的电信号也通过金属制的光插座，泄漏到金属的外壳，对接收用光模块产生噪声，或发送侧的套筒4变为天线，发出电磁波，或接收侧的套筒4拾取外部噪声，接收侧的灵敏度恶化；并噪声特性好。
由上述陶瓷构成的精密套筒4，从拆装的应力缓和或压入固定的适当来看，期望弹性高的氧化锆。作为其加工方法，事先通过射出成型、加压成型、挤压成型等规定成型法，得到构成套筒1的圆筒状或圆柱状的成型体，之后，在1300～1500度下烧成该成型体，实施切削加工或研磨加工，形成至规定尺寸。精密套筒4的内径表面粗糙度考虑插入性，期望算术平均粗糙度(Ra)为0.2以下，为了得到低的连接损耗，期望插头金属环PF的外径与精密套筒1的内径公差为±1微米以下。
上述中，由于通过插头金属环PF的重复拆装或连接时持续施加的插头金属环PF侧的弹簧压施加加权，所以金属环止动器13需要足够的固定强度。因此，金属环止动器13通过利用充分压入、或粘接、或合用压入与粘接在精密套筒1上的固定方法，可实现足够的固定强度。
上述中，由于夹持器5作为光模块，多与壳体22(参照图15)焊接，所以由不锈钢、铜、铁、镍等可焊接的材料构成。主要考虑耐腐蚀性与焊接性，使用不锈钢。从耐腐蚀性的观点看，金属制的法兰3也期望是向表面实施Ni等电镀或不锈钢等材料。
上述中，以夹入金属壳体中的方式固定法兰12，或构造成法兰12夹入壳体的锷部，从而相对壳体固定，需要耐插头金属环PF的重复拆装时施加的负荷的强度。若法兰12为金属，则厚度t为0.2mm以上，就可确保充分的固定强度，若考虑小型化或装配的稳定性，则法兰12的厚度t优选在0.5mm～2mm的范围内，另外，期望法兰12的径向长度d为0.5mm～3mm的范围。另外，当插入插头金属环PF的前端时，期望法兰12的固定位置在冲突的位置附近。
另外，在图7的情况下，插头金属环PF的前端冲突于金属环止动器13上，在该位置施加负荷，所以通过尽可能由法兰12固定在靠近该冲突部的位置，可稳定固定光插座。
另外，若将法兰12装配在插头金属环侧，则不能让插头金属环的外壳形状具有自由度，所以优选尽可能使法兰12位于夹持器5侧。
使用将夹持器压入上述精密套筒4中、且将光元件固定在该夹持器中的构造之光插座7的光模块，即便在沿横向对连接的插头金属环PF施加负荷的情况下，插头金属环也仅在精密套筒4的内径之公差范围内错位，不仅具有不产生大的光连接损耗的优点，而且由于上述构造中精密套筒的外形本身为光插座7的外形，所以是可最小型、最短尺寸化的构造。
图8中，将图7的精密套筒4梯加工成梯部4c那样，将金属制的法兰12压入或粘接固定至该梯4c，从而构成定位容易的构造。另外，一旦法兰12与精密套筒4脱离，则即便法兰移动，也不会接触夹持器5，不产生噪声特性的恶化。
图9中，构造成对图7的精密法兰14，压入由陶瓷或树脂等电绝缘材料构成的法兰12，抵接于夹持器5，必要时进行加强。此时，一旦法兰12与精密套筒4脱离，则即便法兰移动，也不会产生噪声特性的恶化。
另外，在金属法兰12的情况下，若强制压入固定，则在低温时，由于热膨胀系数大，所以进一步收缩，担心产生紧固造成的裂纹。
因此，若是热膨胀系数与陶瓷的精密套筒4接近的陶瓷法兰12，则不会产生温度变化引起的裂纹，另外，由于在树脂的法兰12的情况下不会形成产生裂纹的把持力，所以安全性高。
图10中，构造成在图7的法兰12与夹持器5之间，嵌入陶瓷或树脂等电绝缘材料构成的隔板14，抵接于夹持器5后，压入或粘接固定，抵接于隔板14压入或粘接固定法兰12时，定位容易。另外，一旦法兰12与精密套筒4脱离，则即便法兰移动，也不会接触夹持器5，不产生噪声特性的恶化。
图11是表示本发明的光插座7的其它构造例的截面图。
在由氧化锆、氧化铝等陶瓷材料构成的圆筒状通孔中插入固定由石英玻璃等构成的光纤3，得到纤维桩1，将该纤维桩1压入固定在由相同陶瓷材料构成的精密套筒4中。
此时，纤维桩1的外径相对其压入的精密套筒4的内径而言，呈大1～7微米的构造。这里，通过由相同材料形成精密套筒4与纤维桩1，即便周围温度变化，也由于热膨胀系数不改变，所以不使精密套筒1固定纤维桩1的把持力过多变动，把持力下降，纤维桩1因插头金属环PF的拆装而移动，光连接损耗变大，把持力提高，也不产生精密套筒4的变形或裂纹等，使纤维桩1的保持力稳定。
因此，就该精密套筒4的纤维桩1的插入位置而言，通过压入固定在SUS304等焊接性好的不锈钢材的夹持器5中，由此夹持器的保持强度进一步增加。该精密套筒4、纤维桩1、夹持器5的固定构造在图7～图11所示的法兰固定方法下可一样。构成纤维桩1的圆筒状陶瓷由氧化铝、氧化锆等构成，优选由氧化锆陶瓷来形成。
具体而言，优选使用以ZrO2为主要成分，包含Y2O3、CaO、MgO、CeO2、Dy2O3等中的至少之一种作为稳定化剂，以正方晶的结晶为主体的部分稳定化氧化锆陶瓷，这种部分稳定化氧化锆陶瓷在具有好的耐磨性的同时，适当弹性变形，所以在利用压入固定时有利。
作为陶瓷的加工方法，首先，在例如由氧化锆陶瓷形成的情况下，事先利用射出成型、加压成型、挤压成型等规定的成型法，得到圆柱状或长方体形状的成型体，之后，在1300～1500度下烧成该成型体，实施切削加工或研磨加工至规定尺寸。另外，也可对成型体利用切削加工等事先形成规定形状，之后进行烧成。为了使与光连接器的连接损耗降低，将纤维桩4的插头金属环侧端面加工成曲率半径为5～30mm左右的曲面状。另外，为了防止射出的光被光纤的端面反射后返回光元件的反射光，将光元件侧的端面镜面研磨成4～10°左右的倾斜面。
在使用该纤维桩1的构造中，如上所述，由于可进行防止反射用的倾斜研磨，所以尤其是在使用反射弱的光元件的情况下有效，作为采取这种反射对策的光插座的构造，由于将纤维桩1压入精密套筒4中，所以光插座可短尺寸化至极限。
这样，在本实施方式的光插座7中，在将插头金属环PF连接于光插座上之后，即便对插头金属环PF施加横向上大的负荷，插头金属环PF也仅在精密套筒的公差范围内倾斜，结果，不仅不构成大的连接损耗，精密套筒的外形本身也构成光插座的大小。光插座可短尺寸化至极限，并且，即便用作由金属外壳固定的发送用光插座或接收用光插座，也可发送噪声特性。
下面，说明具体的实施例。
首先，制作图12所示的光插座7，作为实施例。另外，设连接于光插座7上的光连接器是LC连接器。构成纤维桩1的圆筒状陶瓷由氧化锆构成，通过挤压成型，得到圆筒状的陶瓷成型体，在烧成工序中烧成，进行切削加工。
将光纤3插入粘接固定在如此得到的圆筒状陶瓷的通孔中，将前端部镜面研磨成曲率半径为20mm左右的曲面，为了防止从LD等光元件20射出的光被光纤3的前端部反射后返回光元件20的反射光，相反侧进行镜面研磨，形成8°的倾斜面，作为纤维桩1。
由氧化锆陶瓷构成的精密套筒4在从其纤维桩1的插入口起比纤维桩1短的范围下，对于纤维桩1的外形，将内径研磨小1～7微米左右，此外的部分相对纤维桩1的外形具有1微米以下的公差。
另外，为了压入容易与插头金属环插入时抽真空，精密套筒4使用相对插头金属环插入方向进行沟加工的套筒。在向该精密套筒4压入纤维桩1中，利用带压力传感器的手动加压器，边确认充分的负荷边压入。此时，在该采样的固定位置附近的压入强度为120N左右。
因此，可知，若为120N以下的负荷，则纤维桩1不会移动，对于插头金属环PF的弹簧产生的按压、或拆装时的冲击具有足够的强度。
之后，由焊接性好的SUS304的夹持器5来压入固定精密套筒4的纤维桩1的压入侧。这也利用带压力传感器的手动加压器边确认充分的负荷边压入。该采样的固定位置附近的压入强度为130N左右。之后，压入树脂制的法兰3，进行粘接加强，制作光插座7。
由此，可构成精密套筒4的尺寸为6.35mm的短尺寸的绝缘构造之光插座。此时，从光插座7的前端起至定位插头金属环PF的纤维桩1的前端为止的距离规定为4.05mm，所以纤维桩1为2.3mm。若在现有的绝缘构造中设计该6.35mm短尺寸化，则作为与上述一样的设计条件，在将从光插座7的前端起至定位插头金属环PF的纤维桩1的前端为止的距离规定为4.05mm的情况下，纤维桩1与上述一样，为2.3mm。
这里，纤维桩1相对夹持器5的压入长度若短0.3mm，则纤维桩1的固定强度不够，但若重视横向负荷特性，则尽量将纤维桩1的压入长度设为0.3mm，将插入裂纹套筒4中的长度设为2mm时的横向负荷特性的结果如图13A所示，与本发明的横向负荷特性的结果进行了比较。
横向负荷的测定如图13B所示，进行将LD元件焊接固定于光插座中的光模块化，由电源输出恒定光，插入插头金属环进行连接器连接之后，由光输出测定器测定该光输出。之后，以如下方法实施，即以横向负荷Ft施加前的光输出为基准，测定对横向负荷Ft的光输出。
该实验结果如图13A所示。由此可知，本发明的横向负荷特性好，确认对小型化具有优先性。
产业上的可利用性本发明不仅可用于光通信用模块等中，也可适用于传感器用途的光模块中。
权利要求
1.一种光插座，将在金属环的通孔中具有光纤的纤维桩的后端部固定在夹持器上，在上述纤维桩的前端部配设保持插头金属环的套筒，其特征在于在上述纤维桩与上述套筒重合的外周侧面上配设了保持环。
2.根据权利要求1所述的光插座，其特征在于上述保持环是弹性体。
3.根据权利要求1所述的光插座，其特征在于上述保持环被固定在上述夹持器上。
4.一种光插座，将在金属环的通孔中插入固定光纤的纤维桩的后端部固定在夹持器上，在保持连接于纤维桩的前端面上的插头金属环用的套筒中，保持着上述纤维桩的前端部，其特征在于在上述套筒的一端形成壁厚部，在该壁厚部侧插入了保持上述纤维桩。
5.根据权利要求4所述的光插座，其特征在于上述套筒的壁厚部长度比纤维桩的插入长度短。
6.根据权利要求4所述的光插座，其特征在于上述壁厚部的厚度是其它部分厚度的1.5～2.5倍。
7.根据权利要求6所述的光插座，其特征在于上述壁厚部的内径与其它部分相等，外径比其它部分大。
8.根据权利要求4所述的光插座，其特征在于上述纤维桩的前端部周围之倒角为0.1mm以下。
9.一种光插座，配设保持插头金属环用的陶瓷制精密套筒，其特征在于在所述精密套筒的后端部具有金属的夹持器，在精密套筒的外周配备了与金属夹持器电绝缘的法兰。
10.根据权利要求9所述的光插座，其特征在于在上述精密套筒的外周面形成梯部，将上述法兰抵接于该梯部上，固定在所述精密套筒中。
11.根据权利要求9所述的光插座，其特征在于上述法兰是电绝缘材料。
12.根据权利要求9所述的光插座，其特征在于上述法兰隔着电绝缘材料的隔板，固定在上述金属夹持器上。
13.根据权利要求9所述的光插座，其特征在于将把光纤插入、保持在材料与上述精密套筒相同的陶瓷制金属环中的桩压入固定在上述精密套筒中。
全文摘要
一种光插座，将在金属环的通孔中具有光纤的纤维桩(fiber stub)之后端部固定在夹持器上，在上述纤维桩的前端部配设保持插头金属环的套筒，其中，在上述纤维桩与上述套筒重合的外周侧面上配设保持环。利用这种构成，实现光插座的短尺寸化，改善插头金属环相对倾斜的连接损耗，连接损耗的再现性变好。
文档编号G02B6/38GK1809774SQ20048001761
公开日2006年7月26日 申请日期2004年6月28日 优先权日2003年6月26日
发明者伊藤宏树, 田中强, 松本俊之 申请人:京瓷株式会社