适配器以及使用该适配器的光学插头及光通信用模块的制作方法

本发明涉及在光纤彼此的连接部中使用的连接结构，且涉及能够与光学插座连接的适配器以及使用该适配器的光学插头及光通信用模块。

背景技术：

在使用光纤的光通信中，使用有光通信用模块。光通信用模块具备光学插座以及光元件单元。光元件单元在光元件收纳用封装体的框体内收容ld(laserdiode)等发光元件或者pd(photodiode)等受光元件等光元件。在光元件单元经由调芯适配器而固定光学插座的保持件。

专利第5279820号公报所公开的光学插座的光纤插针以及套筒被用于保护这些构件的套筒壳体覆盖。另外，光学插头收容在用于保护插头套管的壳体内。而且，在将插头套管和光纤插针连接时，壳体覆盖套筒壳体的外侧。

此外，还需要在外侧设置用于维持光学插座与光学插头的嵌合的锁片机构等。这样，由于插头套管和光纤插针是被套筒壳体以及壳体覆盖的结构，因此小型化存在极限。

技术实现要素：

本发明的一实施方式所涉及的适配器具有第一槽和卡定结构。第一槽具有圆筒形状，并设于所述适配器的一端部的内周面侧且从轴向朝周向弯折。卡定结构具有供要结合的光连接器用的光学插头卡定的凸凹，并且沿周向设于所述适配器的另一端部的外周面。

另外，本发明的一实施方式所涉及的光通信用模块具有光通信用封装体、光部件组装体、上述任一者所记载的适配器、以及光学插头。光通信用封装体在内部收纳有光元件。光部件组装体具备与该光通信用封装体的射出端接合的导光构件、在贯通孔内保持该导光构件的筒构件、以及在该筒构件的一端比外周面突出的突起。适配器通过将所述第一槽与所述光部件组装体的所述突起卡合进行固定。光学插头卡定于该适配器的所述卡定结构。

附图说明

图1是本发明的实施方式的一例所涉及的光通信用模块的立体图。

图2是示出图1的光通信用模块的包括中心轴的剖面的剖视图。

图3是将图1所示的光通信用模块分解成各部分进行示出的分解立体图。

图4是将图3所示的光通信用模块的一部分扩大示出的分解立体图。

图5是将图3所示的光通信用模块的限位器部扩大示出的立体图。

图6是将图1所示的光通信用模块的光学插头部分分解示出的分解立体图。

图7是示出带有光学插座的光通信用模块的一例的立体图。

图8是将图7的带有光学插座的光通信用模块的光学插座部分分解示出的分解立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式的各例进行说明。需要说明的是，在各附图中示出分别对应的部位的情况下，使用相同的名称并且标注相同的附图标记。

图1是示出本发明的一实施方式所涉及的光通信用模块11的实施方式的一例的立体图。图2是穿过光通信用模块11的中心轴的剖面中的剖视图。另外，图3是将图1的光通信用模块分解为各部分的分解立体图。需要说明的是，在图2中，光元件收纳用封装体7a的内部详情省略而标注阴影线。图4是放大显示图3的筒构件8至适配器1部分的分解立体图。

光通信用模块11通过组合光元件单元7、光学插头支座12、适配器1以及光学插头13而成。光单元7包括光元件收纳用封装体7a以及调芯适配器7b。光学插头支座12包括筒构件8、导光构件9以及套筒10。光学插头13包括插头套管3、保持件4、弹性构件5以及限位器6。以下，依次进行说明。

光学插头支座12的筒构件8经由调芯适配器7b而与收纳有ld或者pd等光元件的光元件收纳用封装体7a接合。参照图4对筒构件8进行说明。

筒构件8是在中心轴部分形成有贯通孔的整体呈圆筒形状的构件。筒构件8在一端8a具备比外周面8c向外侧突出的突起8d。另外，有时在另一端8b侧设有增大外径而成的凸缘部分。突起8d也可以设为从筒构件8的一端8a的外周面8c突出。另外，突起8d也可以在筒构件8的一端8a的端面设置沿筒构件8的轴向突出的突出部8e，且设为从该突出部8e的侧面向外侧突出。突出部8e的侧面与外周面8c连续。

突起8d优选在筒构件8的一端8a处设置在关于筒构件8的轴对称的两处位置以上。另外，在设置多个突起8d的情况下，优选设置在将外周面8c等分的旋转对称的位置。例如，在设置于三处位置的情况下，优选设置于相互成为120°的角度的、内接于外周面8c的正三角形的顶点位置。图4示出关于筒构件8的中心轴而在两处位置配置有突起8d的例子。这样，突起8d优选设于至少两处位置，在该情况下使适配器1的固定稳定。另外，能够以不易产生轴的倾斜的方式固定适配器1。

在筒构件8的贯通孔的内侧固定导光构件9而成为光部件组装体。导光构件9具有供光透过的功能。在图4中，虽然示出使用光纤插针9a的例子，但也可以是例如玻璃板、玻璃成形体、其他的透明晶体等。光纤插针9a供光纤从圆筒形状的套管的中心孔的后端穿过至前端。然后，光纤插针9a的包括后端面在内的后端部通过压入或粘结等而固定于筒构件8的内孔，由此保持于筒构件8。

有时在光纤插针9a的后端面配置光隔离器元件。光隔离器元件例如通过使偏振器、法拉第旋转器以及检偏器依次贴合而成。以使偏振器与检偏器的透过偏波面的角度成为45°的方式进行旋转调芯，利用粘结剂使它们分别贴合。然后，剪裁为收容于光纤插针9a的后端面的外周内侧的大小的长方体形状进行制作。剪裁出的光隔离器元件通过粘结等方法固定于光纤插针9a的后端面。

如此组合的筒构件8以及导光构件9通过利用yag焊接等经由调芯适配器7b而与收纳有光元件的光元件收纳用封装体7a接合，由此完成具备光学插头支座12的光元件单元7。在该接合时，以使光元件和导光构件9光结合的方式进行位置调整。

而且，在光纤插针9a的前端侧以覆盖光纤插针9a的方式插入并固定套筒10。套筒10具有圆筒形状，使后端(在图4中为左端)部覆盖光纤插针9a的前端(在图4中为右端)部进行固定。向套筒10的前端(在图4中为右端)侧的筒的内侧插入供光纤2穿过的插头套管3的前端部，其前端面与光纤插针9a的前端面对接。由此，光纤插针9a内的光纤与插头套管3内的光纤2同芯对接，由此将光纤彼此连接。

套筒10优选使用沿轴向设有狭缝的开缝套筒10。开缝套筒10设为比光纤插针9a或者插头套管3的外径略小的内径。当从其两端插入光纤插针9a或者插头套管3时，狭缝扩张而使开缝套筒10的内径变大，并且借助开缝套筒10的弹力而将光纤插针9a以及插头套管3把持为成为同轴。由于借助套筒10的弹力使套筒10的内周面紧贴于光纤插针9a以及插头套管3的外周面，并且以较小的空隙把持光纤插针9a以及插头套管3，因此能够使在穿过光纤插针9a以及插头套管3的光纤2内传播的光高效地结合。

在套筒10的外侧覆盖适配器1，以便保护套筒10并且避免套筒10从光纤插针9a脱落。适配器1被安装于筒构件8。适配器1通过加工金属、陶瓷或者树脂等来制作。由于树脂是成形性好且廉价的绝缘物，因此适用于本实施方式的适配器1。参照图4对适配器1进行说明。

适配器1与光连接器用的光学插头结合而使用。适配器1是在中心轴部分形成有贯通孔且整体呈圆筒形状的构件。适配器1具备由设于一端1a的内周面侧的轴向的槽和从该槽的末端沿适配器1的周向设置的槽构成的l字状弯折的第一槽1c。使筒构件8的突起8d与该槽1c卡合而将适配器1安装于筒构件8。

即，筒构件8和适配器1构成为，通过所谓的卡口安装式的固定方法进行安装。突起8d作为爪或者径向销而发挥功能，槽1c作为l字狭孔而发挥功能。然后，使突起1d与第一槽1c的沿轴向形成的槽部分的端部对齐，使适配器1覆盖光纤插针9a以及套筒10而沿轴向插入。之后，在突起8d到达轴向的槽部分的末端位置时，使适配器1旋转而使突起8d沿着周向的槽部分滑动，旋转至突起8d到达第一槽1c的终端位置。在第一槽1c的终端位置处，第一槽1c朝向适配器1的后端方向略微扩展形成，突起8d以落入此处而留存的方式被固定。

第一槽1c优选为，周向的槽部分形成为越是朝向终端侧、越是朝向远离适配器1的一端1a的方向略微倾斜。由此，随着使适配器1旋转而进行固定，适配器1的一端1a的面按压于筒构件8并牢固地固定。另外，与施加于适配器1的压缩力相反的应力成为弹簧力，从而能够将适配器1固定于筒构件8。

在本实施方式的例子中，在适配器1的一端1a部侧形成有凸缘状的突出部1f。第一槽1c在突出部1f部分中形成为u字槽状且有底的形状。在无突出部1f的部分中，形成为狭孔状的孔。这样，第一槽1c可以形成为从适配器1的内表面贯穿至外表面的狭孔，也可以如本实施方式那样将一部分形成为槽，将剩余部分形成为狭孔。

另外，在适配器1的另一端1b侧的外周面形成有具有凸凹1g的卡定结构。凸凹1g在结合后述的光连接器用的光学插头时使光学插头卡定。凸凹1g通过在外周面具有几个槽而形成凸凹。在图4所示的例子中，卡定结构的凸凹1g中的凹是作为具有轴向的槽1d(或者也称作引导槽1d)以及沿周向设于该轴向的槽1d的一端(前端)侧的卡定槽1e的第二槽而实现的。需要说明的是，凸凹1g表示例如相对于卡定结构的厚度而凹的深度即槽1d以及卡定槽1e的深度为20～70％。此时，凸凹1g中，凹越深、光学插头的钩挂越好，因此获得较大的光学插头的卡定效果。另外，凸凹1g中，凹越浅，能够将适配器1的厚度保持得较厚，从而能够保持适配器1的强度。

引导槽1d与适配器1的中心轴平行地配置。引导槽1d优选多个形成在关于适配器1的中心轴而对称的两处位置以上。在图4中，引导槽1d在四处位置形成有四根。引导槽1d优选尽可能多地配置有设于限位器6的臂部6b的根数的整数倍的根数。

在适配器1处，向贯通孔的内侧的套筒10内插入插头套管3而安装光学插头13。光学插头13固定于光纤2的一端。光纤2的前端穿过插头套管3以及保持件4的沿轴向设置的贯通孔，且利用粘结剂等固定于插头套管3以及保持件4的贯通孔内。插头套管3以及保持件4被适配器1覆盖外侧进行保护。

参照图3对光学插头13的各部分进行说明。插头套管3是圆筒形状的套管，光纤2从中心孔的后端穿过至前端。而且，插头套管3的包括后端面在内的后端(在图3中为右侧)部通过压入或粘结等而固定于保持件4的内孔，从而保持于保持件4。

大致圆筒形状的保持件4沿中心轴方向设有贯通孔，在该贯通孔内保持插头套管3的后端部以及光纤2。保持件4在前端侧设有增粗外径的凸缘部分4a。保持件4大多使用不锈钢等金属来制作。保持件4也可以使用树脂等其他材料来制作。

弹性构件5朝向将保持件4以及插头套管3压入适配器1内的套筒10的方向对保持件4以及插头套管3施加压力。在图3中示出使用螺旋弹簧的例子。弹性构件5被夹在限位器6的环状部6a与保持件4之间而被压缩，由此施力。如图2所示，螺旋弹簧的前端侧与保持件4的凸缘4a相接。弹性构件5并不限于螺旋弹簧，例如也可以使用橡胶等树脂材料以及除此以外的具有弹力性的筒状的构件等。

在图3中，示出弹性构件5为圆锥螺旋弹簧的例子。即，弹性构件5具有螺旋弹簧的前端侧(与保持件4相接的一侧)的线圈直径小、后端侧(与限位器6的环状部6a相接的一侧)的线圈直径变大的圆锥形状。当弹性构件5使用圆锥螺旋弹簧时，由于能够缩短螺旋弹簧的长度，因此能够使光学插头13小型化。

图5示出限位器6的放大图。以下，参照图5对限位器6进行说明。

限位器6由在中央部具有孔的环状部6a以及与该环状部6a的外周连接的臂部6b构成。图5示出设置两根臂部6b的例子。臂部6b从环状部6a的外周向外侧扩展，之后，朝向光学插头13的前端侧弯折。两根臂部6b不平行，以在前端侧间隔稍微接近的方式弯折。在臂部6b的前端设有钩6c。

钩6c的宽度比臂部6b的其他部分宽，且侧面向两侧突出。需要说明的是，钩6c经由宽度稍窄的颈部而形成。另外，钩6c形成为从颈部起的开角θ为小于180°的角度。开角θ°优选为120～175°，例如，在本实施例中为170°。

限位器6通过夹着弹性构件5而安装于适配器1，由此对弹性构件5进行施力。从弹性构件5的后方压入并固定限位器6，直至钩6c卡定于适配器1的卡定槽1e为止。当固定结束时，臂部6b的一部分收纳于轴向的引导槽1d以及卡定槽1e的内侧。由于臂部6b被引导槽1d的内壁约束，因此能够减少轴向的晃动。

限位器6优选先将适配器1固定于光学插头支座12，然后固定于适配器1。也可以先将限位器6固定于适配器1而后固定于光学插头支座12，但在该情况下，由于在固定适配器1时需要使适配器1朝周向旋转的动作，因此对插头套管3内的光纤2也施加旋转方向的动作。此时，光纤2的前端面在旋转方向上摩擦。当对光纤2的前端面施加摩擦的动作时，可能对光纤2的表面造成伤痕。

另一方面，当将适配器1固定于光学插头支座12之后固定限位器6时，能够避免使光纤2的前端面摩擦的动作。因此，光学插头13的连接损失变大的可能性小。

另外，若将适配器1的引导槽1d沿周向设有多个，则在向适配器1安装光学插头13时，能够减少使光学插头13旋转而调整方向的必要性。因此，能够成为安装自由度高的光学插头13。因此，臂部6b优选在关于环状部6a的中心轴(限位器6的中心轴)旋转对称的位置设有多个。当在旋转对称的位置设有多个臂部6b时，也能够成为不易产生轴向的倾斜的限位器6。

此外，由于引导槽1d以及臂部6b沿适配器1的轴向设置，因此利用弹性构件5对插头套管3的前端面施加垂直方向的负载。因此，插头套管3与导光构件9的接触稳定。而且，由于钩6c形成为从颈部起开角不足180°，因此在呈直角交叉的引导槽1d与卡定槽1e的角部以点接触的方式固定。由于钩6c以点的方式固定，因此若适配器1由具有弹力性的构件制作，则钩6c咬入适配器1而难以脱落。而且，能够成为可耐受振动、冲击且难以脱落的光学插头13。

若使钩6c从卡定槽1e脱落，则能够从适配器1容易地拆卸光学插头13。这样，光学插头13具有容易装拆这样的特征。

此外，如图7以及图8所示，也能够向光学插头支座12固定套筒10以及套筒壳体21而用作带有光学插座的光通信用模块14。如图8所示，套筒壳体21在后端21a侧的部分具有由套筒壳体21的轴向的槽和从该轴向的槽的末端沿套筒壳体21的周向设置的槽构成的l字状的槽21c。槽21c具有与设于适配器1的第一槽1c相同的形状。能够使筒构件8的突起8d与该槽21c卡合而将套筒壳体21固定于筒构件8。作为套筒壳体21，与适配器1同样地使用对树脂或者金属进行成形而成的构件。

套筒壳体21的前端21b侧是与在通常的光学插座中使用的套筒壳体相同的筒形状。而且，若向光纤插针9a等导光构件9覆盖套筒10并固定套筒壳体21，则能够用作安装有通常的光学插座的光通信用模块11。这样，光通信用模块11是不仅可安装光学插头13还能够直接用作以往用途的通用性高的光通信用模块11。

接下来，以下示出关于在本实施方式的光通信用模块11中使用的各结构的材料以及制造方法的例子。光通信用模块11由筒构件8、光纤插针9a或者插头套管3、套筒10、适配器1、保持件4、弹性构件5、以及限位器6构成。

光纤插针9a的外径由与该光纤插针9a对接的插头套管3的外径的大小决定。在mu型以及lc型的光连接器中，使用外径约1.25mm的插头套管3。另外，在sc型、fc型以及st型的光连接器中，使用外径约2.5mm的插头套管3。而且，在d4型的光连接器中，使用外径约2.0mm的插头套管3。作为光纤插针9a，基本上使用与这些插头套管3相同外径的光纤插针。

光纤插针9a以及插头套管3使用金属、环氧树脂、液晶聚合物树脂等塑料材料、或者氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷等陶瓷材料等。从机械性能的方面出发，套管优选由氧化锆陶瓷形成。具体来说，优选使用以zro2为主要成分且包含y2o3、cao、mgo、ceo2、dy2o3等中的至少一种作为稳定化剂、且以正方晶的结晶为主体的部分稳定化氧化锆陶瓷的套管。上述那样的部分稳定化氧化锆陶瓷具有优异的耐磨损性并且适度地弹性变形，因此对于向筒构件8或者保持件4固定是有利的。

对于光纤插针9a以及插头套管3，首先，若在例如由氧化锆陶瓷形成的情况下，预先使用氧化锆陶瓷原料，通过注塑成形、冲压成形或者挤出成形等规定的成形法而得到圆柱状或长方体形状的成形体。之后，在以1300℃～1500℃烧制成形体之后，以成为光纤插针9a以及插头套管3的规定的尺寸的方式对外周面实施切削加工或者研磨加工，由此进行制作。需要说明的是，也可以先通过切削加工等使烧制前的成形体预先形成规定的形状，之后进行烧制。

光纤插针9a以及插头套管3的前端面为了减少连接损失而被镜面研磨加工为曲率半径5mm～30mm左右的曲面状。光纤插针9a的后端面用于防止从ld(激光二极管)等光元件射出的光被光纤5的端面反射而返回光元件的反射光的产生。因此，将光纤插针9a的后端面研磨为相对于与光纤插针9a的轴垂直的面成为4°～10°左右的倾斜面。

套筒10由氧化锆陶瓷、氧化铝陶瓷、铜等材料构成。主要考虑耐磨损性，大多使用氧化锆陶瓷等陶瓷材料。作为其加工方法，若在例如由氧化锆等陶瓷材料形成的情况下，则与上述光纤插针9a同样地预先通过注塑成形、冲压成形或者挤出成形等规定的成形法而得到成为套筒10的圆筒状或圆柱状的成形体。之后，以1300℃～1500℃烧制该成形体，以成为规定的尺寸的方式实施切削加工或者研磨加工进行制作。需要说明的是，也可以先通过切削加工等使成形体预先形成规定的形状，之后进行烧制。

在套筒10为开缝套筒的情况下，在烧制后进行切削加工而沿轴向加入狭缝。另外，考虑到插入性而套筒10的内径的表面粗糙度优选为算术平均粗糙度(ra)0.2μm以下。另外，为了减少连接损失，光纤插针9a以及插头套管3的外径与套筒10的内径的公差优选为±1μm以下。另外，为了可靠地保持光纤插针9a以及插头套管3，套筒10的内径尺寸优选设计为0.98n以上的插入力。

筒构件6以及保持件4由不锈钢、铜、铁、镍、塑料、氧化锆陶瓷、氧化铝陶瓷等材料构成。从加工性以及弹力性的方面出发，优选使用金属材料，通常使用不锈钢材料。作为其加工方法，例如通过利用车床加工来切削比外径比筒构件6粗的金属线材进行制作。

适配器1由聚醚酰亚胺、聚砜、聚苯硫醚等塑料材料、不锈钢、铜、铁、镍等金属材料构成。从成形性的方面出发，优选使用上述聚醚酰亚胺等塑料材料，并对其进行注塑成形。

弹性构件5由奥氏体系不锈钢线、钢琴线(碳钢)、磷青铜线、硬钢线等金属材料构成。通过将这些线材卷绕成螺旋状，能够成为规定的螺旋弹簧。另外，也可以使用苯乙烯系弹性体、聚酯系弹性体、烯烃系弹性体、聚酰胺系弹性体等具有弹力性的树脂管等。

限位器6通过利用冲裁加工等使奥氏体系不锈钢钢板、弹簧用冷轧钢板、磷青铜板等金属板成为规定形状而成。另外，将臂部6b弯折进行制作。也可以通过对聚醚酰亚胺树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯树脂等具有弹力性的树脂进行成形加工而成。

这些构件的组装构成为，首先，一边对光纤插针9a的前端施加压力，一边向筒构件8的内孔压入光纤插针9a的后端而成为光部件组装体。接下来，向光部件组装体的筒构件8接合调芯适配器7b并固定收纳有光元件的光元件收纳用封装体7a，由此制作带有光学插头支座12的光元件单元7。在接合调芯适配器7b之前，使光部件组装体沿xyz方向移动至光元件收纳用封装体7a内的光元件与导光构件9光结合的位置。之后，通过yag焊接等将调芯适配器7b以及筒构件8接合并固定。

此外，之后，向导光构件9的前端插入并固定套筒10。然后，以从其上方覆盖套筒10的方式如上所述地插入适配器1，并固定为卡口安装式。

另一方面，在向保持件4固定有插头套管3而成的构件中固定光纤2。然后，夹着预先在保持件4的后方安装的弹性构件5而将限位器6如上所述压入并安装于适配器1。

光通信用模块11中，假设光学插座为光纤插针以及套筒被套筒壳体覆盖的结构的情况下，针对异物侵入而无法充分地应对，认为存在垃圾等异物进入套筒壳体以及套筒的内侧的情况。在该情况下，插头套管与光纤插针的光轴对齐发生故障而有时对光连接产生妨碍。此外，在插头套管的光纤与光纤插针的光纤之间夹杂异物时，认为还产生光信号的连接困难的事态。另外，在上述那样的结构中，认为光学插座的套筒壳体以及保持件在暂时嵌合时存在难以脱落的情况。

在假设如上述那样夹杂有异物的情况下，吹入压缩空气而吹飞异物、或者利用专用的清洗套件来去除异物均不容易。另外，在因清扫给光纤插针、光纤或者套筒等带来伤痕时，担心难以恢复光学插座的连接性能。

与此相对，本发明的实施方式所涉及的光通信用模块11能够向筒构件8的突起8d固定装卸或者更换容易的适配器1，另外，套筒10的装卸或者更换也是容易的。而且，在除去异物的情况下，拆下适配器1以及套筒10而使导光构件9露出，能够充分地清扫附着于内侧的异物。因此，能够提供一种连接性能的恢复容易的光通信用模块11。

需要说明的是，本发明并不局限于上述的实施方式以及实施例，只要在不脱离本发明的主旨的范围内，则能够加以各种变更。另外，在上述实施方式的说明中上下左右这样的用语仅是为了说明附图中的位置关系而使用的，并非表示实际使用时的位置关系。

附图标记说明：

1：适配器

1a：一端(部)

1b：另一端(部)

1c：第一槽

1d：轴向的槽(引导槽)

1e：卡定槽

1f：突出部

1g：凸凹

2：光纤

3：插头套管

4：保持件

4a：凸缘

5：弹性构件

6：限位器

6a：环状部

6b：臂部

6c：钩

7：光元件单元

7a：光元件收纳用封装体

7b：调芯适配器

8：筒构件

8a：一端

8b：另一端

8c：外周面

8d：突起

8e：突出部

9：导光构件

9a：光纤插针

10：套筒

11：光通信用模块

12：光学插头支座

13：光学插头

14：带有光学插座的光通信用模块

21：套筒壳体