专利名称：光纤连接元件及应用该元件的光模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤连接元件以及应用该元件的光模块，其被用于将光纤与发光元件 或受光元件等设置在基板上的光电变换模块进行机械式及光学式连接。
背景技术：
近年来，为了在计算机或液晶显示器等机器之间等高速地传输大容量的照片或动 画等，普及了高速地传输大容量的数字信号的技术。为了高速地传输大容量的数字信号，近 年来，对于在计算机、液晶显示器、摄像机以及数据记录仪等的机器之间使用光纤作为传输 线路的光互联(interconnection)方式的开发不断取得进展。例如，将在具有光纤和信号线(金属线)的复合电缆的端部，通过与内部包含光电 变换模块的连接器连接的光缆来连接机器之间的方式作为光互联方式来使用(例如，参照 专利文献1-日本特开2006-310197号公报)。在这样的光缆中，在复合电缆与连接器的连接部分，复合光缆内的光纤的端面通 过光纤连接元件连接设置在光电变换模块内的基板上的发光元件或受光元件等光元件 (例如，参照专利文献2-日本特开2007-256372号公报)。在以往，作为光纤，如图24(a)、图24(b)所示，使用例如将杨氏模量为IOMPa以下 的低杨氏模量层(内侧覆盖层)242和杨氏模量为IOOMPa以上的高杨氏模量层(外侧覆盖 层)243覆盖在芯240、包层241周围的单芯光纤244，或是使用将多根此种单芯光纤244排 成一列(并列)之后，以杨氏模量为IOOMPa以上的高杨氏模量层(覆盖层)245进行覆盖 的多芯光纤(带状光纤)246。将单芯光纤244或多芯光纤246的终端部与金属环(ferrule)(光纤连接元件)接 合从而使其连接器化，被用于将连接器的前端与光元件或与其它的光纤光连接的光模块。在以往的将光纤连接器化的情况下，将光纤插入金属环。如图25所示，通常的金 属环250连通地设有光纤插入孔251和光入射出射孔253，该光纤插入孔251设置在该金 属环250的一端侧，具有比包括单芯光纤244的覆盖层在内的光纤外径大的内径，该光入射 出射孔253具有相当于单芯光纤244的包层241的外径左右(比包层241的外径稍大的程 度)的内径，设置成在金属环的另一端部252的端面处入射及出射光线。该光纤插入孔251 与光入射出射孔253同心。图26表示将单芯光纤244接合在图25的金属环250上。在金属环250的内部，在 将除去覆盖(图24(a)的低杨氏模量层242和高杨氏模量层243)的，由芯240与包层241 构成的光纤插入设置在金属环250的另一端部252的光入射出射孔253之后，以粘接材料 260进行固定。然后，研磨金属环250的光入射出射端面261。此外，作为金属环250的形 状，除了在图25等所表示的圆形之外还有四边形的情况。多芯光纤246的情况也是一样，在除去一并覆盖多芯光纤246的高杨氏模量层245 并将多芯光纤246分离为单芯之后，将其插入进行了单芯光纤244的根数数量的开孔加工 的金属环内部，并进行与图26相同的终端处理。
然而，由于插入有除去了覆盖层的单芯光纤244的金属环250的光入射出射孔253 其内径大于除去了覆盖层的光纤的外径(包层的外径)，如图27所示，每次插入的光纤的 端面相对于面向金属环250的光入射出射端面261的光入射出射孔253的开口的位置不恒 定，从而存在产生偏差的危险。因此，为了高精度地配置光纤(芯、包层)的端面需要繁琐 而耗费工时的作业。即，存在制品的可复制性差的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供能够容易且可复制性良好地在金属环的一端面的 规定位置配置光纤的端面的光纤连接元件以及应用该元件的光模块。本发明就是为实现上述目的而做出的，本发明的光纤连接元件，其具备金属环和 形成为从上述金属环的一端侧贯通至另一端侧的端面，将从上述金属环的一端侧插入的光 纤引导至上述金属环的另一端侧的端面的引导孔，其特征是，上述引导孔包括形成在上述 金属环的一端侧，并将上述光纤插入上述金属环的内部的光纤插入孔；形成在上述金属环 的另一端侧，具有比上述光纤插入孔小的内径，用于在上述金属环的另一端侧的端面处入 射及出射光线的光入射出射孔；以及配置在上述光纤插入孔与上述光入射出射孔之间，以 随着朝向上述光入射出射孔其内径逐渐变小的方式改变形状，并且连通上述光纤插入孔与 上述光入射出射孔的形状变化孔；上述形状变化孔的形状发生变化，从而使上述光入射出 射孔的中心轴位于相对于上述光纤插入孔的中心轴向约束上述光纤的方向偏移的位置。上述形状变化孔的形状也可以发生变化，从而使上述光入射出射孔的中心轴位于 向垂直于上述光纤插入孔的中心轴方向偏移的位置。上述形状变化孔也可以为其内表面相对于上述光纤的插入方向的倾斜角在圆周 方向上不同。上述光纤插入孔也可以具有垂直地引导被插入的上述光纤的垂直面和与上述垂 直面对置的、从上述光入射出射孔至上述金属环的一端侧形成为圆弧状的圆弧面。上述引导孔在与上述光纤的插入方向垂直的方向上的剖面也可以为圆形或矩形。上述金属环也可以在上述另一端侧的端面具有形成为一体的透镜。上述金属环也可以由透过紫外光(UV光)的材料形成。上述金属环也可以在上述另一端侧的端面上形成有用于与基板接合的孔或销。上述金属环也可以形成有多个上述引导孔。此外，本发明的光模块的特征是，其具备光纤连接元件和插入形成于上述光纤连 接元件上的引导孔中的光纤；上述光纤连接元件具备金属环和形成为从上述金属环的一端 侧贯通至另一端侧的端面，将从上述金属环的一端侧插入的光纤引导至上述金属环的另一 端侧的端面的引导孔；上述引导孔包括形成在上述金属环的一端侧，并将上述光纤插入 上述金属环的内部的光纤插入孔；形成在上述金属环的另一端侧，具有比上述光纤插入孔 小的内径，用于在上述金属环的另一端侧的端面处入射及出射光线的光入射出射孔；以及 配置在上述光纤插入孔与上述光入射出射孔之间，以随着朝向上述光入射出射孔其内径逐 渐变小的方式改变形状，并且连通上述光纤插入孔与上述光入射出射孔的形状变化孔；上 述形状变化孔的形状发生变化，从而使上述光入射出射孔的中心轴位于相对于上述光纤插 入孔的中心轴向约束上述光纤的方向偏移的位置。
发明的效果如下。根据本发明，能够提供一种能够容易且可复制性良好地在金属环的一个端面的规定位置配置光纤的端面的光纤连接元件以及应用该元件的光模块。
图1是表示本发明的第一实施方式的光纤连接元件的图，图1(a)为俯视图，图 1(b)为主视图，图1(c)为侧视图，图1(d)为立体图，图1(e)为仰视图。图2是表示将图24(a)的光纤接合在图1的光纤连接元件中的光模块的图，图 2(a)为俯视图，图2(b)为主视图，图2(c)为侧视图，图2(d)为立体图，图2(e)为仰视图， 图2(f)为主要部分放大图。图3是表示将图24(a)的光纤接合在图1的光纤连接元件中的光模块的图，图 3(a)为俯视图，图3(b)为A-A线剖视图，图3(c)为B部放大图。图4是表示本发明所使用的光纤的图，图4(a)为单芯光纤的横剖视图，图4(b)为 多芯光纤的横剖视图。图5是表示将图4 (a)的光纤接合在图1的光纤连接元件中的光模块的图，图5 (a) 为俯视图，图5(b)为主视图，图5 (c)为侧视图，图5(d)为立体图，图5(e)为仰视图，图5(f) 为主要部分放大图。图6是表示将图4 (a)的光纤接合在图1的光纤连接元件中的光模块的图，图6 (a) 为俯视图，图6(b)为A-A线剖视图，图6(c)为B部放大图。图7是说明在将图4(a)的光纤插入图1的光纤连接元件时光纤被金属环约束的 条件的图。图8是表示将光纤接合在图1的金属环的底面形成有透镜的光纤连接元件中的 光模块的图，图8(a)为俯视图，图8(b)为主视图，图8(c)为侧视图，图8(d)为立体图，图 8(e)为仰视图。图9是表示将光纤接合在图8的光纤连接元件中的光模块的图，图9(a)为俯视 图，图9(b)为A-A线剖视图。图10是表示本发明的第二实施方式的光纤连接元件的图，图10(a)为俯视图，图 10(b)为立体图，图10(c)为主视图，图10(d)为侧视图，图10(e)为仰视图。图11是表示将光纤接合在图10的光纤连接元件中的光模块的图，图10(a)为俯 视图，图11(b)为立体图，图11(c)为主视图，图11(d)为侧视图，图11(e)为仰视图。图12是表示将光纤接合在图10的光纤连接元件中的光模块的图，图12(a)为仰 视图，图12(b)为B-B线剖视图，图12(c)为A-A线剖视图。图13是表示本发明的第三实施方式的光纤连接元件的图，图13(a)为俯视图，图 13(b)为立体图，图13(c)为主视图，图13(d)为侧视图，图13(e)为仰视图。图14是表示将光纤接合在图13的光纤连接元件中的光模块的图，图14(a)为俯 视图，图14(b)为立体图，图14(c)为主视图，图14(d)为侧视图，图14(e)为仰视图。图15是表示本发明的第四实施方式的光纤连接元件的图，图15(a)为俯视图，图 15(b)为立体图，图15(c)为主视图，图15(d)为侧视图，图15(e)为仰视图。图16是表示将光纤接合在图15的光纤连接元件中的光模块的图，图16(a)为俯视图，图16(b)为立体图，图16(c)为主视图，图16(d)为侧视图，图16(e)为仰视图，图 16(f)为A部放大图。图17是表示将光纤接合在图15的光纤连接元件中的光模块的图，图17(a)为仰 视图，图17(b)为B-B线剖视图，图17(c)为A-A线剖视图。图18是表示将光纤接合在图15的光纤连接元件中的光模块的图，图18(a)为俯 视图，图18(b)为立体图，图18(c)为主视图，图18(d)为侧视图，图18(e)为仰视图，图 18(f)为A部放大图。图19是表示本发明的第五实施方式的光纤连接元件的图，图19(a)为俯视图，图 19(b)为立体图，图19(c)为主视图，图19(d)为侧视图，图19(e)为仰视图。图20是表示本发明的第五实施方式的光纤连接元件的变形例的图，图20 (a)为俯 视图，图20(b)为立体图，图20(c)为主视图，图20(d)为侧视图，图20(e)为仰视图。图21是表示将光纤接合在图19的光纤连接元件中的光模块的图，图21 (a)为俯 视图，图21(b)为立体图，图21 (c)为主视图，图21(d)为侧视图，图21(e)为仰视图。图22是表示将光纤接合在图19的光纤连接元件中的光模块的图，图22(a)为俯 视图，图22(b)为立体图，图22(c)为主视图，图22(d)为侧视图，图22(e)为仰视图。图23是表示将光纤接合在图19的光纤连接元件中的光模块的图，图23(a)为俯 视图，图23(b)为立体图，图23(c)为主视图，图23(d)为侧视图，图23(e)为仰视图。图24是表示以往的光纤的图，图24(a)为单芯光纤的横剖视图，图24(b)为多芯 光纤的横剖视图。图25是表示以往的光纤连接元件的图，图25(a)为俯视图，图25(b)为侧视图，图 25(c)为立体图。图26是表示将图24(a)的单芯光纤接合在图25的光纤连接元件中的光模块的 图。图27是说明图25的光纤连接元件的问题的图，图27(a)为主视图，图27(b)为立 体图，图27(c)为仰视图，图27(d)为主要部分放大图。其中1-光纤连接元件，2-底面，3-金属环，4-引导孔，5-光入射出射孔，6-光纤插入 孔，7-形状变化孔。
具体实施例方式下面，参照附图对本发明的优选的实施方式进行说明。图1是表示本发明的第一实施方式的光纤连接元件的图，图1(a)为俯视图，图 1(b)为主视图，图1(c)为侧视图，图1(d)为立体图，图1(e)为仰视图。如图1所示，第一实施方式的光纤连接元件1是具备金属环3和引导孔的光纤连 接元件1，该引导孔形成为从金属环3的一端侧贯通至另一端侧的端面(底面)2，并引导从 金属环3的一端侧插入的光纤至金属环3的另一端侧的端面2。在金属环3的内部形成的引导孔4形成为连通光纤插入孔6、光入射出射孔5以 及形状变化孔7 ；该光纤插入孔6设置在金属环3的一端侧并使光纤插入金属环3的内部； 该光入射出射孔5设置在金属环3的另一端侧，具有比光纤插入孔6小的内径，在金属环3的另一端侧的端面2入射及出射光线；该形状变化孔7设置在光纤插入孔6与光入射出射 孔5之间，以其内径从光纤插入孔6至光入射出射孔5逐渐变小的方式改变形状。并且，如图1 (b)所示，形状变化孔7改变形状，从而使光入射出射孔5的中心轴位 于相对于光纤插入孔6的中心轴向约束光纤的方向(约束方向)偏移的位置。换句话说， 在光纤连接元件1中，插入光纤的光纤插入孔6的中心位置8与向金属环3外部入射及出 射光纤的光线的光入射出射孔5的中心位置9错开。此外，形状变化孔7也可以改变形状， 从而使光入射出射孔5的中心轴位于相对于光纤插入孔6的中心轴偏移到垂直的方向。此 外，如图1(b) 图1(d)所示，形状变化孔7优选形成为其内表面与光纤的插入方向的倾斜 角在圆周方向上不同。此外，形状变化孔7用于平缓地连接光入射出射孔5与光纤插入孔6。在不设置该 形状变化孔7的情况下，由于光入射出射孔5与光纤插入孔6的大小不同，从而在引导孔4 内产生台阶。若在引导孔4产生台阶，则在将光纤插入引导孔4时光纤的前端被台阶卡住， 从而难以使光纤插入至光入射出射孔5。换句话说，形状变化孔7是用于使光纤易于插入引 导孔4中。此外，使金属环3的另一端侧的底面(光入射出射端面)2与例如图25等所示的 以往的金属环或者未图示的设置在基板上的光元件连接。在与基板连接时，优选为例如通 过透镜基座等部件进行连接。光纤插入孔6的直径朝向插入光纤的一端侧(图示上侧)逐渐扩大，从而使光纤 易于插入光纤插入孔6中。图2、图3表示将图24的单芯光纤244接合在光纤连接元件1的光模块26的单芯 光纤244的约束状态。如图2、图3所示，在将单芯光纤244接合在光纤连接元件1中时，首先除去单芯光 纤244的覆盖层(图24(a)的低杨氏模量层242和高杨氏模量层243)，从而露出包层241。 接下来，对引导孔4填充粘接材料10，然后，将单芯光纤244插入已填充粘接材料10的引导 孔4中。在插入单芯光纤244之后，使填充在引导孔4中的粘接材料10固化。然后，研磨 金属环3的底面2，从而在与底面2相同的面上露出单芯光纤244的芯240与包层241的端 面。通过以上的工序，将单芯光纤244与光纤连接元件1接合。在光纤连接元件1中，由于光入射出射孔5与光纤插入孔6的中心位置8、9错开， 单芯光纤244以在金属环3的内部弯曲的状态固定。换句话说，在光入射出射孔5与光纤 插入孔6的连接部(即形状变化孔7)弯曲单芯光纤244，通过该弯曲应力能够将单芯光纤 244的位置约束在光入射出射孔5所在的方向上。通过以上方法，采用光纤连接元件1能够容易且可复制性良好地将光纤的端面配 置在金属环3的端面2的规定位置。但是，在使用已除去覆盖层的单芯光纤244的情况下，由于没有覆盖层，存在可能 由弯曲导致单芯光纤244断线的危险。这是因为，在除去覆盖层时划伤玻璃面，由弯曲应力 使划伤扩展而导致断线。特别是，如图3(c)所示，在与光入射出射孔5的内表面接触的单 芯光纤244的包层241的接触点11、12处，玻璃与金属环3接触而使弯曲应力集中。因此， 被破坏的可能性变得更高。此外，在将作为通常光纤的单芯光纤244与光纤连接元件1接合的情况下，单芯光纤244的第一层的覆盖层的杨氏模量较低(横跨光纤的长度方向，其目的在于减少因侧压引起的微弯损耗)，因而难以仅除去第二层的覆盖层。因此，为了在金属环3的底面2处不露出光纤的玻璃部(包层部)并且以高精度排列光纤，优选使用如图4所示的光纤。在本发明中使用单芯光纤18或多芯光纤(带状光纤)22 ；该单芯光纤18包括芯
13、在芯13的外圆周上形成的包层14、在包层14的外圆周上形成的高杨氏模量层15、在高 杨氏模量层15的外圆周上形成的低杨氏模量层16以及在低杨氏模量层16的外圆周上形 成的高杨氏模量层17 ；该多芯光纤22是将多根包括芯13、在芯13的外圆周上形成的包层
14、在包层14的外圆周上形成的高杨氏模量层15的光纤19排列成一列之后依次覆盖低杨 氏模量层20、高杨氏模量层21而得。考虑到提高金属环3的底面2的研磨性和防止由在金属环3内部的弯曲应力导致 的覆盖层形状的变形，高杨氏模量层15优选具有IOOMPa以上的杨氏模量。出于提高低杨氏模量层16、20的覆盖层的可除去性、在金属环3内部向光纤产生 弯曲时缓和对覆盖层除去部的应力集中以及减少因金属环3外部的侧压引起微弯损耗的 目的，低杨氏模量层16、20优选具有IOMPa以下的杨氏模量。出于保持光纤结构的形状的目的，高杨氏模量层17、21优选具有50MPa以上的杨
氏模量。此外，最外层的覆盖层(即高杨氏模量层17或者高杨氏模量层21)，或者全部这些 覆盖层还优选具有阻燃性。在使用这种结构的光纤(在此作为一个例子的单芯光纤18)时，在除去前端的高 杨氏模量层15以外的覆盖层之后，如图5所示，通过将其插入光纤连接元件1，能够在金属 环3的底面2处约束光纤的设置位置，并且在金属环3内部不露出光纤的玻璃部。此时，如 图6所示，通过第一层的覆盖层(高杨氏模量层15)能够防止单芯光纤18的玻璃部直接与 金属环3接触。此外，在除去了第二层的覆盖层(低杨氏模量层16)，第三层的覆盖层(高 杨氏模量层17)的局部弯曲部23处，虽然由弯曲而使应力集中，但由于第二层的覆盖层是 低杨氏模量，能够缓和应力集中。在本发明的光纤连接元件1中，如图7所示，将光纤被约束在金属环3内部的条件 为Ll > L4并且L2 > L3。在此，Li、L2、L3、L4在图7的结构的情况下如下所述。Ll 最外层覆盖面(高杨氏模量层17)与第一层覆盖面(高杨氏模量层15)的最 大距离L2 最外覆盖面(高杨氏模量层17)与第一层覆盖面(高杨氏模量层15)的最小 距离L3 图中在X轴方向上的光纤插入孔6面与光入射出射孔5面的最短距离L4 :L3+光入射出射孔5的尺寸通过满足以上条件，则光纤被约束在金属环3的内部。在此，如上述那样，在通过光纤插入孔6插入单芯光纤18时，为了使除去了第二层 的覆盖层(低杨氏模量层16)与第三层的覆盖层(高杨氏模量层17)的单芯光纤18易于 插入光纤插入孔6，优选平缓地改变在图中的Y轴方向的光纤插入孔6与光入射出射孔5之 间的形状。
此外，如图8、图9所示，第一实施方式的光纤连接元件1的结构也能适用于在 与引导孔4的端面对置的金属环3的底面2上具有形成为一体的透镜24的结构。此时， 金属环3的材质优选透光材料，例如耐高温复合材料(ultem)等材料。此外，能够使用 热固化性树或脂紫外线(UV)固化性树脂来进行金属环3与光纤25(单芯光纤18、244 或多芯光纤22、246)的固定。在使用紫外线固化性树脂的情况下，金属环3的材料优选 为透过紫外线的材料，例如丙烯酸树脂，聚碳酸酯树脂，丙烯腈_ 丁二烯_苯乙烯共聚物 树脂(ABS树脂=Acrylonitrile Butadiene Styrene)，聚亚苯基硫醚树脂(PPS树脂 polyphenylenesulfide)。这是因为，若金属环3不透过紫外线，则不能使紫外线固化性树 脂固化。特别是考虑到阻燃性，优选聚碳酸酯树脂、ABS树脂以及PPS树脂。对以上内容进行概括，若采用第一实施方式的光纤连接元件1，由于插入光纤的光 纤插入孔6的中心位置8与向金属环3外部入射及出射光纤的光线的光入射出射孔5的中 心位置9错开，因而能够设置成在金属环3内部强制地使光纤产生弯曲，并将光纤端面约束 在金属环3的底面2上的光入射出射孔5的恒定位置。这样，由于能够设置为将光纤端面 约束在恒定位置，因而能够不依赖于光入射出射孔5的大小，制造可复制性良好的光模块。 因此，能够提高制造成品率，并且对减少制造成本也有所贡献。接下来，对第二实施方式的光纤连接元件进行说明。如图10所示，第二实施方式的光纤连接元件30是被用于使多芯光纤(带状光 纤)22连接器化。第二实施方式的光纤连接元件30与第一的实施方式的光纤连接元件1同样地具 备金属环32，形成为从该金属环32的一端侧(图示上侧)贯通至另一端侧的端面(底 面)31，并将从金属环32的一端侧插入的带状光纤引导至金属环32的另一端侧的端面31 的引导孔33。此外，在金属环32的内部形成的引导孔33形成为连通光纤插入孔36、光入射出射 孔34以及形状变化孔35 ；该光纤插入孔36设置在金属环32的一端侧并让带状光纤插入 金属环32的内部；该光入射出射孔34设置在金属环32的另一端侧，其具有比光纤插入孔 36小的内径，在金属环32的另一端侧的端面31上入射及出射光线；该形状变化孔35设置 在光纤插入孔36与光入射出射孔34之间，其形状改变为其内径从光纤插入孔36至光入射 出射孔34逐渐地变小。并且，如图10(a)所示，形状变化孔35改变其形状，从而使光入射出射孔34的中 心轴位于相对于光纤插入孔36的中心轴向约束带状光纤的方向(约束方向)偏移的位置。更具体地说，具备相对于未图示的基板具有水平的底面31的金属环32和形成在 金属环32并配置带状光纤22的引导孔33，使带状光纤22的端面与基板上的阵列状光元件 连接。为使来自带状光纤22的入射光及出射光向阵列状光元件入射及出射，引导孔33 具备光入射出射孔34、光纤插入孔36以及形状变化孔35 ；该光入射出射孔34的剖面为四 边形，使带状光纤22的端面在与基板对置的金属环32的底面31上与阵列状光元件对置地 保持；该光纤插入孔36形成为比光入射出射孔34大并且其中心位置与光入射出射孔34的 中心位置错开，引导带状光纤22的插入的下端的开口部35的剖面形成为四边形；该形状变 化孔35将从光纤插入孔36插入的带状光纤22平缓地引导至光入射出射孔34。
即，与图1的光纤连接元件1同样地，光纤连接元件30使插入光纤的光纤插入孔 36的中心位置38从向金属环32外部入射及出射光纤的光线的光入射出射孔34的中心位 置39在带状光纤22的厚度方向及宽度方向上错开。此外，与光纤连接元件1同样地，优选使形状变化孔35改变形状，从而使光入射出 射孔34的中心轴位于相对于光纤插入孔36的中心轴向约束插入引导孔33的带状光纤的 方向(约束方向)偏移的位置。此外，如图10(a) 图10(d)所示，形状变化孔35优选形 成为其内表面的倾斜角相对于带状光纤的插入方向在圆周方向上不同。图11表示光纤连接元件30与图4 (b)的带状光纤22接合的光模块40，图12表示 该光模块40的剖面结构。这样，通过使光纤插入孔36的中心与光入射出射孔34的中心错开，若除去带状光 纤22的前端的低杨氏模量层20、高杨氏模量层21，并将其插入光纤连接元件30的引导孔 33，则在金属环32内部带状光纤22产生弯曲，在金属环32的底面31将带状光纤22的各 个芯13的位置约束在光入射出射孔34的角落，从而能够以高精度排列带状光纤22的各个 芯13。在此，带状光纤22在X轴方向、Y轴方向都被约束在金属环3内部的条件为，如图 12 所示，LlX > L4X,并且 L2X > L3X,并且 LlY > L4Y,并且 L2Y > L3Y。在此，L1X、L2X、L3X、L4X以及L1Y、L2Y、L3Y、L4Y在图12的结构的情况下如下所 述。LlX:在图12的X轴方向上，最外层覆盖面(高杨氏模量层21)与第一层覆盖面 (高杨氏模量层15)的最大距离L2X:在图12的X轴方向上，最外层覆盖面(高杨氏模量层21)与第一层覆盖面 (高杨氏模量层15)的最小距离L3X 在图12的X轴方向上，光纤插入孔36面与光入射出射孔34面的最短距离L4X 在图12的X轴方向上，L3X+光入射出射孔34的尺寸LlY:在图12的Y轴方向上，最外层覆盖面(高杨氏模量层21)与第一层覆盖面 (高杨氏模量层15)的最大距离L2Y:在图12的Y轴方向上，最外层覆盖面(高杨氏模量层21)与第一层覆盖面 (高杨氏模量层15)的最小距离L3Y 在图12的Y轴方向上，光纤插入孔36面与光入射出射孔34面的最短距离L4Y 在图12的Y轴方向上，L3Y+光入射出射孔34的尺寸通过满足该条件，光纤被约束在金属环32内部。采用第二实施方式的光纤连接元件30，与光纤连接元件1同样地，能够设置为在 金属环32的底面31上，在光入射出射孔34的恒定位置约束光纤端面。这样，由于光纤端 面能够设置为约束在恒定位置，因而能够制造不依赖于光入射出射孔34的大小，可复制性 好的光模块。因此，能够提高光模块的制造成品率，还能够对减少制造成本有所贡献。接下来，对第三实施方式的光纤连接元件进行说明。如图13所示，第三实施方式的光纤连接元件50在相对于未图示的基板具有水平 的底面51的金属环52中形成有四个引导孔33，并将四组带状光纤22 —起与基板上的阵列 状光元件分别连接。
图14表示了将带状光纤22接合在该光纤连接元件50的各个引导孔33中的光模 块53。如图14所示，通过将带状光纤22接合在光纤连接元件50中，十六根芯13的排列 能够不依赖底面51的光入射出射孔34的大小，仅通过以高精度做成约束芯13的光入射出 射孔34的顶点位置54(参照图13)就能够以高精度排列芯13。在此，通过将在底面51出 现的各单芯光纤(芯13、包层14、高杨氏模量层15)的高杨氏模量层15的外径做成与排列 芯13的间距相同，从而还能够在底面51上以高精度排列芯13。接下来，对第四实施方式的光纤连接元件进行说明。如图15所示，第四实施方式的光纤连接元件60形成为，在光纤连接元件30中，光 纤插入孔36具有垂直地引导所插入的光纤(带状光纤)的垂直面61和作为与该垂直面61 对置的面的，从光入射出射孔34至金属环62的一端侧(图示上侧)形成为圆弧状的圆弧 面63。垂直面61具有在将带状光纤22插入引导孔64时引导带状光纤22的厚度方向的 功能，圆弧面63具有在将带状光纤22插入引导孔64之后，将带状光纤22弯曲(例如，弯 曲为大致90度)配置的功能。图16表示在该光纤连接元件60的引导孔64中，以沿着圆弧面63的方式接合了 带状光纤的光模块65，图17表示其剖面结构。如图16、图17所示，即使在与金属环62的光入射及出射方向(与底面66垂直的 方向)垂直地取出带状光纤22的情况下，也能够约束位于金属环62的底面66的各芯13 的设置位置。此外，如图18所示，在光纤连接元件60中，通过在引导孔64中以沿着垂直面61 的方式接合带状光纤22，也可以与图10 14的光纤连接元件30、50同样地，与金属环62 的光入射及出射方向平行地取出带状光纤22。接下来，对第五实施方式的光纤连接元件进行说明。如图19所示，第五实施方式的光纤连接元件70，在相对于未图示的基板具有水平 的底面71的金属环72中形成有四个引导孔64，将四组带状光纤22 —起与基板上的阵列状 光元件分别连接。在金属环72中，也可以形成考虑到与安装有阵列状光元件的基板或相同的光纤 连接元件(金属环)的嵌合(接合以及对位)的孔73，或如图20所示的销74。图21 图23表示向光纤连接元件70接合带状光纤22的接合例。如图21所示，既可以是以与光入射及出射方向平行的方式取出全部四组带状光 纤22，也可以如图22所示，以与光入射及出射方向垂直的方式取出全部四组带状光纤22， 还可以如图23所示，以与光入射及出射方向垂直的方式取出两组带状光纤22，而以平行的 方式取出剩余的两组。本发明并不局限于上述实施方式，而是能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行 各种变形。
权利要求
一种光纤连接元件，其具备金属环和形成为从上述金属环的一端侧贯通至另一端侧的端面，将从上述金属环的一端侧插入的光纤引导至上述金属环的另一端侧的端面的引导孔，其特征是，上述引导孔包括形成在上述金属环的一端侧，并将上述光纤插入上述金属环的内部的光纤插入孔；形成在上述金属环的另一端侧，具有比上述光纤插入孔小的内径，用于在上述金属环的另一端侧的端面处入射及出射光线的光入射出射孔；以及配置在上述光纤插入孔与上述光入射出射孔之间，以随着朝向上述光入射出射孔其内径逐渐变小的方式改变形状，并且连通上述光纤插入孔与上述光入射出射孔的形状变化孔；上述形状变化孔的形状发生变化，从而使上述光入射出射孔的中心轴位于相对于上述光纤插入孔的中心轴向约束上述光纤的方向偏移的位置。
2.如权利要求1所述的光纤连接元件，其特征是，上述形状变化孔的形状发生变化，从而使上述光入射出射孔的中心轴位于向垂直于上 述光纤插入孔的中心轴方向偏移的位置。
3.如权利要求1或2所述的光纤连接元件，其特征是，上述形状变化孔其内表面相对于上述光纤的插入方向的倾斜角在圆周方向上不同。
4.如权利要求1或2所述的光纤连接元件，其特征是，上述光纤插入孔具有垂直地引导被插入的上述光纤的垂直面和与上述垂直面对置的、 从上述光入射出射孔至上述金属环的一端侧形成为圆弧状的圆弧面。
5.如权利要求1所述的光纤连接元件，其特征是，上述引导孔在与上述光纤的插入方向垂直的方向上的剖面为圆形或矩形。
6.如权利要求1 5中任意一项所述的光纤连接元件，其特征是，上述金属环在上述另一端侧的端面具有形成为一体的透镜。
7.如权利要求1 6中任意一项所述的光纤连接元件，其特征是，上述金属环由透过紫外光的材料形成。
8.如权利要求1 6中任意一项所述的光纤连接元件，其特征是，上述金属环在上述另一端侧的端面上形成有用于与基板接合的孔或销。
9.如权利要求1 8中任意一项所述的光纤连接元件，其特征是，上述金属环形成有多个上述引导孔。
10.一种光模块，其特征是，具备如权利要求1 9中的任意一项所述的光纤连接元件和插入形成于上述光纤连接 元件的引导孔中的光纤。
全文摘要
本发明提供一种能够在金属环的一个端面的规定位置容易且可复制性良好地配置光纤的端面的光纤连接元件及应用该元件的光模块。其是具备金属环(3)和形成为从金属环的一端侧贯通至另一端侧的端面(2)，并将从金属环的一端侧插入的光纤引导至金属环的另一端侧的端面(2)的引导孔(4)的光纤连接元件(1)。引导孔(4)包括形成于金属环(3)的一端侧，将光纤插入金属环(3)的内部的光纤插入孔(6)；形成于金属环(3)的另一端侧，具有比光纤插入孔(6)小的内径，用于在金属环(3)的另一端侧的端面(2)使光线入射及出射的光入射出射孔(5)；以及连通光纤插入孔(6)与光入射出射孔(5)的形状变化孔(7)。
文档编号G02B6/42GK101988978SQ201010236159
公开日2011年3月23日 申请日期2010年7月21日 优先权日2009年7月30日
发明者大越干夫, 小岛正嗣, 滑川嘉一, 铃木香菜子 申请人:日立电线株式会社