專利名稱：帶光學(xué)元件的光纖接頭、光插口及光模組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及搭載了光隔離器等光學(xué)元件的光纖接頭(fiber stub)、光插口(receptacle)及光模組。
背景技術(shù)：
在用于光通信的光收發(fā)器中被高密度安裝的小型的半導(dǎo)體激光器模組中，為了防止光反射回來，經(jīng)常裝入光隔離器等光學(xué)元件。以往的帶光隔離器的光纖接頭及使用它的光插口及光模組例如被公布于專利文獻(xiàn)1及2中。將其內(nèi)部構(gòu)造用圖8、圖9說明。圖8是以往的帶光隔離器的光纖接頭的要部縱剖面圖。圖9是使用了圖8的帶光隔離器的光纖接頭的光模組的縱剖面圖。
圖9所示的光模組為同軸型的半導(dǎo)體激光器模組，是光纖端部為光插口型的情況。圖9中，監(jiān)視器用PD(光電二極管)及向PD配線用的導(dǎo)線被省略。該光模組由光學(xué)單元100、光隔離器11、光插口17構(gòu)成，其中光學(xué)單元100由半導(dǎo)體激光器12、散熱片13、金屬擋板(stem)14、透鏡15及透鏡保持架16構(gòu)成。
在光學(xué)單元100中，半導(dǎo)體激光器12被釬錫在散熱片13上。散熱片13同樣利用焊錫固定在金屬擋板14上。在金屬擋板14上電阻焊接由金屬制成的透鏡保持架16。在透鏡保持架16的內(nèi)側(cè)，利用低熔點(diǎn)玻璃等固定有透鏡15。
光纖1在中央部具有貫穿孔27，并被粘結(jié)劑保持在由陶瓷或玻璃材料制成的包層(ferrule)2上。利用光纖1和包層2構(gòu)成光纖接頭3。光纖接頭3的頭端被壓入固定在金屬保持架5的貫穿孔28中。另外，為了抑制由向半導(dǎo)體激光器等光元件12的近端反射造成的返回光，光纖接頭3的頭端面4被呈8°傾斜研磨。
在光纖接頭3的頭端面上，固定有用于進(jìn)一步防止向光元件12的返回光的光隔離器元件9。光隔離器元件9由偏光片6、法拉第轉(zhuǎn)子7、檢偏鏡8構(gòu)成，按照使偏光片6和檢偏鏡8的透過偏振面的角度相互達(dá)到45°的方式，被粘結(jié)劑粘合在一起。另外，光隔離器元件9被裁割為收縮在光纖接頭3的頭端面4的外徑內(nèi)，固定粘接在光纖接頭3的頭端面4上。此時(shí)，被按照使偏光片6的透過偏振面與光纖接頭3的頭端面4(呈8°傾斜研磨面)的最大傾斜方向垂直或水平的方式搭載固定。
磁鐵10為圓筒形，向光隔離器元件9內(nèi)的法拉第轉(zhuǎn)子7施加磁場。磁鐵10被粘接固定在金屬保持架5上，使得光纖接頭3的頭端穿過其內(nèi)側(cè)。利用光隔離器元件9和磁鐵10構(gòu)成光隔離器11。
另一方面，光纖接頭3的后端面24為了與未圖示的光連接器的插頭包層頭端嵌合，而被實(shí)施了曲面研磨加工。在光纖接頭3的后端側(cè)，覆蓋有由陶瓷或金屬制成的中空圓筒形的套管18，而且套管18被外殼19覆蓋。外殼19由金屬或塑料等制成，被插入固定在金屬保持架5中。光纖接頭3、金屬保持架5、套管18及外殼19構(gòu)成光插口17。
光模組的組裝大致如下進(jìn)行。首先，準(zhǔn)備光學(xué)單元100、帶光隔離器11的光插口17。其次，按照利用透鏡15使從半導(dǎo)體激光器12中射出的光經(jīng)過光隔離器11而向光纖1聚光的方式，調(diào)整光插口17相對于光學(xué)單元100的位置。然后，光插口17的金屬保持架5被利用激光焊接等方法固定在透鏡保持架16上。而且，在光學(xué)單元100內(nèi)的透鏡保持架16的內(nèi)側(cè)，形成有锪孔部21，從而在對光插口17進(jìn)行位置調(diào)整時(shí)，形成光隔離器11與透鏡保持架16的內(nèi)壁不接觸的空間。
特開2000-162475號公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]特開2002-158389號公報(bào)在光纖接頭3的頭端面4上粘接固定光隔離器元件或法拉第旋轉(zhuǎn)鏡等光學(xué)元件9時(shí)，必須按照使光學(xué)元件9的光學(xué)面與光纖1的端面重合的方式配置。但是，在圖8及圖9所示的以往的構(gòu)造中，特別是在將光學(xué)元件9小型化了的情況下，與光學(xué)元件9相比，頭端面4的面積更大。另外，沒有限制光學(xué)元件9的位置的機(jī)構(gòu)。由此，在用粘結(jié)劑將光學(xué)元件9固定在光纖接頭3的頭端面4上時(shí)，就會(huì)有光學(xué)元件4的位置偏離的情況。當(dāng)光學(xué)元件4的位置偏離時(shí)，就會(huì)有光學(xué)元件9與被貫穿固定于貫穿孔27內(nèi)的光纖1的端面偏離的情況。
由此，考慮到光學(xué)元件9的粘接中的位置偏移，固定在光纖接頭3的頭端面4上的光學(xué)元件9的面積就需要相對較大。例如，當(dāng)向光學(xué)元件9入射的光束直徑約為Φ0.3mm時(shí)，難以使光學(xué)元件9小于縱0.45mm×橫0.45mm。這與光模組整體的大型化有關(guān)。
另外，在光學(xué)元件為一般的光隔離器時(shí)，就需要用于對光隔離器元件施加磁場的磁鐵。以往的光模組中，由于為將圓筒狀的磁鐵10貫穿固定在光纖接頭上而安裝在金屬保持架5的端面上的構(gòu)造，因此就會(huì)有磁鐵10的外徑增大的問題。為了使磁鐵10小型化，可以考慮使光纖接頭3的頭端收縮在保持架5的貫穿孔28內(nèi)，從而使磁鐵10的內(nèi)徑小于光纖接頭3的外徑。但是，此種構(gòu)造中，會(huì)有磁鐵10的粘接固定力降低或磁鐵10與光隔離器元件9的位置發(fā)生偏移的問題。
另外，在透鏡保持架16的內(nèi)周部分上，有必要設(shè)置專用的锪孔部21，其直徑大于磁鐵10的外徑，并且具有足夠的深度，即，即使在光軸調(diào)整時(shí)將光插口17前后移動(dòng)，也不會(huì)碰到磁鐵10。當(dāng)磁鐵10與锪孔部21的內(nèi)側(cè)接觸時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生磁鐵10的接合部的剝離等。由此，锪孔部21需要達(dá)到足夠的大小，其結(jié)果是，透鏡保持架16的尺寸也大型化。即，光模組大型化。
另外，如果為以往的構(gòu)造，則如果不將光纖接頭3裝入金屬保持架5中，就無法在光纖接頭3的頭端形成光隔離器11。由此，就難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的多樣化，組裝順序也受到限制。即，當(dāng)要使金屬保持架5的形狀不同的產(chǎn)品成為多種多樣時(shí)，就需要對每種產(chǎn)品改變磁鐵10或光隔離器元件9的形狀·尺寸。由此，對于每個(gè)品種不同的部件就會(huì)增多，品種管理變得極為繁瑣。另外，如果金屬保持架5的規(guī)格未被確定，則磁鐵10或光隔離器元件9的大小也無法確定，從而無法實(shí)施將光隔離器11安裝在光纖接頭3上而進(jìn)行的特性檢查。由此，就無法完成帶光隔離器的光纖接頭3的預(yù)制，從而有難以應(yīng)付短交付期的問題。

發(fā)明內(nèi)容
所以，本發(fā)明的目的在于，提供小型、低成本的帶光學(xué)元件的光纖接頭、光插口及光模組。
另外，其目的還在于增加帶光隔離器的光插口的組裝順序的自由度。
另外，其目的還在于實(shí)現(xiàn)由光隔離器部件的統(tǒng)一化帶來的品種管理的簡單化、短交付期化。
鑒于所述課題，本發(fā)明的帶光學(xué)元件的光纖接頭具備包層、被插入固定在所述包層中央部的貫穿孔中的光纖、與所述包層的頭端面接合的光學(xué)元件，其特征是在所述包層的頭端，形成包括所述貫穿孔的突出部，并且在所述突出部的頭端面上接合了光學(xué)元件。
另外，本發(fā)明的光插口由所述帶光學(xué)元件的光纖接頭、從一方側(cè)的開口保持光連接器用的插頭包層并且從另一方側(cè)的開口將所述光纖接頭的包層后端側(cè)插入而成的套管、具有貫穿孔且將所述包層的頭端側(cè)插入所述貫穿孔固定而成的保持架構(gòu)成。
另外，本發(fā)明的光模組的特征是具備設(shè)有發(fā)光元件的光學(xué)單元、所述光插口，所述發(fā)光元件的光可以向所述光插口的光學(xué)元件入射。
根據(jù)本發(fā)明，由于在形成于光纖接頭的頭端的突出部的頭端面上接合光學(xué)元件，因此在將光學(xué)元件用粘結(jié)劑接合時(shí)，就可以利用粘結(jié)劑的表面張力防止光學(xué)元件從突出部的頭端面露出的情況。另外，光學(xué)元件很容易因粘結(jié)劑的表面張力而定位在突出部的頭端面的大致中央位置。由此，就很容易實(shí)現(xiàn)將光學(xué)元件粘接在光纖接頭上時(shí)的位置對正，從而可以實(shí)現(xiàn)工序的材料利用率的提高或簡單化。
另外，即使減小光學(xué)元件的面積，也可以使光學(xué)元件不與光纖錯(cuò)位地接合。所以，與以往構(gòu)造相比，就可以使光學(xué)元件小型化。而且，在與光學(xué)元件的光軸垂直的剖面上，最好使光學(xué)元件的面積與突出部的頭端面的面積相同或在其以下。
作為光學(xué)元件，可以舉出帶磁鐵的光隔離器元件、無磁鐵的光隔離器元件、法拉第旋轉(zhuǎn)鏡、涂覆有AR涂層的透明板等。所述光學(xué)元件的對正的容易、小型化的效果可以不依賴于光學(xué)元件的種類而獲得。但是，對于帶磁鐵的光隔離器的情況，可以獲得特別明顯的效果。
即，可以將光隔離器元件小型化，結(jié)果就可以使對光隔離器元件施加磁場的磁鐵也小型化。所以，光隔離器整體被小型化。其結(jié)果是，帶光隔離器的光纖接頭、裝入其的光插口也小型化。另外，在將該光插口裝入半導(dǎo)體激光器等光模組中時(shí)，由于可以調(diào)整位置地收容納光隔離器，因此锪孔部較小亦可，或者不需要锪孔部也行，因而光模組整體也小型化。
另外，當(dāng)光學(xué)元件為帶磁鐵的光隔離器元件時(shí)，在本發(fā)明中可以在光纖接頭的頭端固定磁鐵。即，可以在光纖接頭的頭端直接形成光隔離器(光隔離器元件+磁鐵)。例如，如果將磁鐵制成圓筒體，并且將光纖接頭頭端的突出部制成圓柱狀，則可以將包層的突出部位貫穿磁鐵而固定保持。
此時(shí)，如果使磁鐵的外徑與包層的外徑相同或比其更小，則在將裝有磁鐵的光纖接頭貫穿固定在光插口的金屬保持架上時(shí)，磁鐵自身也可以貫穿金屬保持架。所以，就可以實(shí)現(xiàn)光插口的小型化及低成本化。
另外，由于可以在光纖接頭的頭端安裝光隔離器，因此就可以不依賴于金屬保持架的形狀，使磁鐵和光隔離器元件的形狀或尺寸一定。所以，就可以使光隔離器的部件統(tǒng)一化，從而容易進(jìn)行品種管理。
此外，在將光纖接頭安裝在金屬保持架上之前，可以進(jìn)行對帶光隔離器的光纖接頭的光學(xué)特性的檢查。由此，還可以將帶光隔離器的光纖接頭作為共用部件預(yù)制。這樣，即使在新預(yù)訂了金屬保持架的形狀不同的產(chǎn)品等情況下，也可以在短期內(nèi)進(jìn)行供貨。
另外，本發(fā)明的光插口的制造方法的特征是，具備在光纖接頭上安裝光學(xué)元件而形成帶光學(xué)元件的光纖接頭的工序、將所述帶光學(xué)元件的光纖接頭的頭端固定在保持架上，將后端固定在可以插入光連接器的套管中而形成光插口的工序。
在將光纖接頭安裝在保持架上之前，如果在光纖保持架上安裝光隔離器等光學(xué)元件，就可以與保持架的成形加工工序并行地檢查帶光學(xué)元件的光纖接頭的光學(xué)特性。另外，當(dāng)保持架的規(guī)格有各種各樣時(shí)，通過事先生產(chǎn)帶光學(xué)元件的光纖接頭，就可以實(shí)現(xiàn)光插口的短時(shí)間交貨。
另外，在帶光學(xué)元件的光纖接頭的形成工序后，在光插口的形成工序前，最好具有檢查帶光學(xué)元件的光纖接頭的光學(xué)特性的檢查工序。例如，如果光學(xué)元件為光隔離器，則最好測定插入損失或隔離性(isolation)。
當(dāng)測定插入損失時(shí)，從帶光隔離器的光纖接頭的光隔離器一側(cè)射入光，在使帶光隔離器的光纖接頭繞光軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，測定從光纖接頭后端射出的光的最大輸出P1，可以基于該最大輸出P1來測定插入損失。另一方面，當(dāng)測定隔離性時(shí)，從帶光隔離器的光纖接頭的后端側(cè)射入光，在使帶光隔離器的光纖接頭繞光軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，測定從光隔離器中射出的光的最大輸出P2，可以基于該最大輸出P2來測定隔離性。如果用此種方法來進(jìn)行插入損失或隔離性的測定，則不需要用于使光源的輸出光成為隨機(jī)偏振波的偏光擾頻器。另外，不是使磁鐵的極性翻轉(zhuǎn)，而通過使光纖接頭自身的朝向翻轉(zhuǎn)，即可以測定插入損失和隔離性。所以，就可以使插入損失和隔離性的檢查裝置、檢查工序簡單化。


圖1是本發(fā)明的帶光隔離器的光纖接頭的縱剖面圖。
圖2是本發(fā)明的半導(dǎo)體激光器模組的縱剖面圖。
圖3是本發(fā)明的光隔離器元件9的立體圖。
圖4A～C是表示在光纖接頭的突出部上粘接光隔離器的方法的示意圖。
圖5是表示突出部的端面(階梯差面)和光隔離器的大小的關(guān)系的示意俯視圖。
圖6A及6B是說明帶光隔離器的光插口的光學(xué)特性的測定方法的示意圖。
圖7A～C是說明帶光隔離器的光纖接頭的光學(xué)特性的測定方法的示意圖。
圖8是以往的帶光隔離器的光纖接頭的要部縱剖面圖。
圖9是以往的半導(dǎo)體激光器模組的中央縱剖面圖。
具體實(shí)施例方式
下面將利用附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。而且，對于與以往技術(shù)相同的部分，使用相同的符號。
(帶光隔離器的光纖接頭)圖1是表示本發(fā)明的帶光隔離器的光纖接頭3的縱剖面圖。在由氧化鋯或氧化鋁等陶瓷材料或玻璃材料制成的包層2的中央部的貫穿孔27中貫穿光纖1，再利用粘結(jié)劑保持。由包層2和光纖1構(gòu)成光纖接頭3。
另外，光纖接頭3的頭端被實(shí)施階梯加工部22，設(shè)有外徑在Φ0.5mm以下的圓筒狀的突出部23。突出部23最好按照使光纖1的光軸位于其中心的方式形成。另外，突出部23的外徑需要至少大于從后述的半導(dǎo)體激光器中入射的光束的點(diǎn)徑。光束的點(diǎn)徑一般為Φ0.2～0.25mm。突出部23的高度需要設(shè)為使涂布在突出部的頭端的液狀的粘結(jié)劑可以利用表面張力保持形狀的高度。所以，突出部的階梯差面的中央的高度優(yōu)選至少80μm以上。另外，在使突出部23與環(huán)狀的磁鐵嵌合的情況下，為了使磁鐵的固定強(qiáng)度提高，優(yōu)選設(shè)為150μm以上的高度。另一方面，當(dāng)突出部23過高時(shí)，就會(huì)有突出部23容易缺口的問題。所以，突出部23的高度優(yōu)選為350μm以下。而且，突出部23的剖面形狀并不限定于圓形。例如，突出部23既可以為剖面橢圓形的近似圓筒形、也可以為剖面矩形的方柱形。剖面為矩形的突出部23也可以通過將光纖接頭3的頭端切割加工(dicing)來制作。
另外，突出部23的頭端面29為了抑制由向半導(dǎo)體激光器等的光學(xué)元件12的近端反射造成的返回光，被按照相對于與光軸垂直的面傾斜8°的方式進(jìn)行了研磨加工。在該突出部23的頭端面29(以下稱為“階梯差面29”)上接合有后述的光隔離器元件9。而且，也可以不對階梯差面29進(jìn)行傾斜研磨加工，而使階梯差面成為與光軸垂直的平面。
當(dāng)用于光插口中時(shí)，在光纖接頭3的后端面24上，為了與未圖示的光連接器的插頭包層頭端接觸，實(shí)施了曲面研磨加工。
本發(fā)明中，向光隔離器元件9的與光軸垂直的面的投影面積最好與所述階梯差面29的向光軸垂直的面的投影面積相同或在其以下。即，光隔離器元件9優(yōu)選可以為設(shè)在被階梯差面29的外周包圍的區(qū)域內(nèi)的大小。這是因?yàn)?，要使與階梯差面29接合的光隔離器元件9不會(huì)從突出部23中橫向露出地收容在外徑內(nèi)。另外，還因?yàn)橐构飧綦x器元件不與磁鐵10的內(nèi)周面沖突。
如圖3所示，光隔離器元件9的光入射面及出射面相對于與光軸垂直的面26以特定角度傾斜。所以，與和包層的階梯差面29的接觸面積相比，垂直于光軸的面26的面積更小。本實(shí)施方式中，按照使該垂直剖面26的外徑與光纖接頭3的突出部23的外徑同等或在其以下的方式，例如制成縱0.35mm×橫0.35mm以下。
光隔離器元件9由偏光片6、法拉第轉(zhuǎn)子7、檢偏鏡8構(gòu)成。在預(yù)先為了使偏光片6和檢偏鏡8的透過偏振面的角度成為45°而進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)調(diào)心，然后分別利用粘結(jié)劑進(jìn)行粘合固定。另外，入出射面被按照與光纖接頭3的研磨角度相同傾斜8°的方式形成。將該光隔離器元件9裁割為可以收容在光纖接頭3的突出部23的外徑內(nèi)的大小。此外，將裁割后的光隔離器9粘接固定在位于光纖接頭3的頭端的階梯差面29上。此時(shí)，偏光片6的透過偏振面就會(huì)相對于被以8°傾斜研磨的光纖接頭3的階梯差面29的最大傾斜方向垂直或水平。
圖4A～圖4C是表示在位于光纖接頭3的頭端的突出部23上粘接固定光隔離器元件9的方法的示意圖。首先，如圖4A所示，將光纖接頭3設(shè)置為形成于其頭端的階梯差面29成為水平，在階梯差面29之上適量涂布粘結(jié)劑32。粘結(jié)劑32優(yōu)選為在硬化前表面張力大的液體。
然后，在涂布于光纖接頭3的突出部23上的液狀粘結(jié)劑32之上靜置光隔離器元件9。此時(shí)，由于存在粘結(jié)劑32的表面張力，因此光隔離器元件9就不會(huì)向突出部23的外側(cè)露出。所以，如果適當(dāng)?shù)卦O(shè)定光隔離器元件9的外徑，則可以利用粘結(jié)劑32的表面張力，使光隔離器元件9的中心與貫穿孔27的中心大致一致。
然后，如圖4C所示，通過推壓光隔離器元件9，抵靠在光纖接頭的階梯差面29上。其后，用烤爐等進(jìn)行加熱等，使粘結(jié)劑32硬化。通過在將光隔離器元件9抵靠在階梯差面29上后將粘結(jié)劑32硬化，就可以防止光隔離器元件9在硬化中滑出而產(chǎn)生位置偏移的情形。
根據(jù)該方法，即使將光隔離器元件9小型化，由于粘結(jié)劑的表面張力，突出部23也不會(huì)從階梯差面29露出，而且能夠近似以貫穿固定有光纖1的貫穿孔27為中心進(jìn)行設(shè)置。而且，為了有效地利用表面張力，在將光隔離器元件9放置在階梯差面29上的狀態(tài)下，光隔離器元件9的與突出部23的接觸面(射出側(cè)端面)9a的外徑優(yōu)選設(shè)為小于階梯差面29的外徑。例如，在圖5中，光隔離器元件9的接觸面9a優(yōu)選小于以虛線34表示的最大尺寸(矩形的接觸面9a的頂點(diǎn)與近似橢圓形的階梯差面29的外周一致的尺寸)。另一方面，光隔離器元件9必須大于半導(dǎo)體激光器的入射光束直徑。半導(dǎo)體激光器的入射光束直徑一般來說為0.2～0.25mmΦ。所以，光隔離器元件9的接觸面9a最好采用內(nèi)包至少Φ0.2mm的圓的大小。另外，當(dāng)光隔離器元件的接觸面9a與階梯差面29相比過小時(shí)，則光纖1就容易與光隔離器元件9偏離。例如，圖5中，光隔離器元件的接觸面9a優(yōu)選大于以單點(diǎn)劃線36表示的最小尺寸(在矩形的接觸面9a的2個(gè)頂點(diǎn)與階梯差面29的外周相接時(shí)，光纖1的外周與接觸面9a的外周相接的尺寸)。
圖1中，用于向法拉第轉(zhuǎn)子7施加磁場的磁鐵10為圓筒形，最好將其外徑設(shè)定為與作為一般使用的光纖接頭3的外徑的最小直徑Φ1.25mm相同或在其以下。這樣，如果將磁鐵10的外徑設(shè)為光纖接頭3的外徑以下，就可以防止磁鐵與包層相比更向包層的直徑方向突出，可以使安裝了光隔離器的光纖接頭整體為近似圓柱狀。所以，在設(shè)計(jì)后述的光模組時(shí)，就能夠如圖2所示，使磁鐵10的一部分與光纖接頭3一起貫穿固定在金屬保持架5的貫穿孔28中。這樣，作為光插口或光模組也可以小型化。
另外，磁鐵10的內(nèi)徑被設(shè)定為與光纖接頭3的突出部23的外徑相同或在其以上的大小。這樣，也可以將磁鐵10壓入光纖接頭3的階梯加工部22。磁鐵10雖然被粘結(jié)劑固定在光纖接頭上，但是如果采用將磁鐵10壓入階梯加工部22，就可以使磁鐵的固定強(qiáng)度進(jìn)一步提高。像這樣，通過在光纖接頭3的突出部23上固定磁鐵10，就可以形成帶光隔離器的光纖接頭25。
(光模組、光插口)圖2是表示作為本發(fā)明的實(shí)施方式的同軸型的半導(dǎo)體激光器模組的縱剖面圖。而且，在圖2中，監(jiān)視器用PD(光電二極管)及向PD(光電二極管)上配線用的導(dǎo)線被省略。圖2的光模組由帶光隔離器的光插口30、安裝在其頭端面上的光學(xué)單元100構(gòu)成。
光學(xué)單元100由半導(dǎo)體激光器12、散熱片13、金屬擋板14、透鏡15及透鏡保持架16構(gòu)成。半導(dǎo)體激光器12被利用釬錫裝在散熱片13上。散熱片13被同樣地利用焊錫搭載固定于在圓柱狀的平面上使支撐部垂直地突出的金屬擋板14上。透鏡保持架16被按照覆蓋金屬擋板14的圓柱面周圍的方式制成圓筒狀，由可以電阻焊接的材質(zhì)制成。透鏡保持架16為了能夠收納半導(dǎo)體激光器12或散熱片13而被固定。另外，在透鏡保持架16上，透鏡15被利用低熔點(diǎn)玻璃等固定在半導(dǎo)體激光器12的激光光路的下游側(cè)的內(nèi)周20。
另外，帶光隔離器的光插口30由帶光隔離器的光纖接頭25、金屬保持架5、套管18及外殼19構(gòu)成。帶光隔離器的光纖接頭25的后端面為了與未圖示的光連接器的插頭包層頭端嵌合，被實(shí)施了曲面研磨加工。在帶光隔離器的光纖接頭25的后端側(cè)，包覆有由陶瓷或金屬制成的中空圓筒形的套管18，而且套管18被外殼19包覆。外殼19由金屬或塑料等制成，被插入固定在金屬保持架5上。
金屬保持架5一般被制成有底杯狀，具有從其底面中央向厚度方向貫穿的貫穿孔28。帶光隔離器的光纖接頭25的頭端側(cè)被壓入保持在該貫穿孔28中。作為金屬保持架5的材料，雖然可以使用SUS304等耐腐蝕性和焊接性優(yōu)良的不銹鋼材料，但是也可以使用鐵、鎳等可以焊接的材料。
作為套管18，可以使用對由磷青銅或陶瓷材料等制成的圓筒在縱向整體上進(jìn)行了開槽加工的開口套管。在套管18的一方側(cè)的開口中保持光連接器用的插頭包層(未圖示)，并且從套管18的另一方側(cè)的開口插入帶光隔離器的光纖接頭25的包層后端側(cè)。
外殼19被制成圓筒狀，在其內(nèi)部將套管18整體以與金屬保持架5的側(cè)壁分離的狀態(tài)收納。外殼19可以壓入保持在金屬保持架5上。作為外殼19的材質(zhì)，可以使用金屬或塑料。此外，外殼19覆蓋被壓入了光纖接頭3的套管18，該外殼19被貫穿固定在金屬保持架5內(nèi)而構(gòu)成光插口17。
本實(shí)施方式中，光隔離器11的磁鐵10的一部分被貫穿固定在金屬保持架的貫穿孔28中。這樣，磁鐵10和光纖接頭3的接合部就被保護(hù)，并且光插口可以實(shí)現(xiàn)小型化。即，在光插口17的光軸調(diào)心時(shí)，即使磁鐵10與透鏡保持架16的內(nèi)周面20輕微接觸，磁鐵10也不會(huì)剝離，可靠性提高。另外，可以提供小型、低成本的光模組。
另外，根據(jù)本實(shí)施方式，光隔離器11的磁鐵10或光隔離器元件9的尺寸可以與金屬保持架5的尺寸無關(guān)地決定。以往雖然需要對于金屬保持架的每種規(guī)格改變光隔離器11的設(shè)計(jì)，但是本實(shí)施方式中，可以不拘于金屬保持架的規(guī)格，將光隔離器的部件統(tǒng)一。所以，光插口或光模組的品種管理就更加容易。
(光模組的制造順序)下面，對光模組的制造順序進(jìn)行說明。
首先，準(zhǔn)備帶光隔離器的光插口30。在制造帶光隔離器的光插口30時(shí)，也可以如圖9中所示的以往例那樣，在形成了光插口17后安裝光隔離器11。但是，根據(jù)本發(fā)明，可以在將光纖接頭3安裝在金屬保持架5上之前，在光纖接頭3上安裝光隔離器11。所以，就能夠與金屬保持架的成形加工工序并行地檢查帶光隔離器的光纖接頭的隔離特性等。另外，還可以事先生產(chǎn)帶光隔離器的光纖接頭。所以，就可以實(shí)現(xiàn)光插口的短時(shí)間供貨。
然后，將帶隔離器的光插口30和光學(xué)單元100組裝起來。在光模組中，從半導(dǎo)體激光器12中射出的光被透鏡15聚光，經(jīng)過光隔離器11被導(dǎo)入光纖1。所以，為了使被透鏡15聚光的光準(zhǔn)確地向光纖1入射，就需要進(jìn)行光插口17的位置調(diào)整。在將帶隔離器的光插口30的頭端插入光學(xué)單元100的透鏡保持架16中后，通過使光插口30的位置前后移動(dòng)來進(jìn)行位置調(diào)整。此時(shí)，本實(shí)施方式的光插口30中，由于光隔離器11的外徑相對于透鏡保持架16的內(nèi)周20小得多，因此就不需要設(shè)置圖9的以往例中所示那樣的锪孔部21。而且，假使光隔離器11與透鏡保持架16的內(nèi)壁接觸，由于光隔離器11中的磁鐵10被牢固地固定在光纖接頭3上，因此很難產(chǎn)生磁鐵10剝離等不良。當(dāng)光插口17的位置調(diào)整結(jié)束時(shí)，將光插口17的金屬保持架5利用激光焊接等固定在透鏡保持架16上。
(光學(xué)特性的檢查方法)對本實(shí)施方式的光學(xué)特性(插入損失或隔離性)的檢查方法進(jìn)行說明。如上所述，本實(shí)施方式中，既可以在將帶光隔離器的光插口組裝后進(jìn)行檢查，也可以先組裝帶光隔離器的光纖接頭進(jìn)行檢查。如果先組裝帶光隔離器的光纖接頭進(jìn)行檢查后庫存，則有可以實(shí)現(xiàn)光插口或光模組的短時(shí)間供貨的優(yōu)點(diǎn)。
首先，對在將帶光隔離器的光插口組裝后進(jìn)行光學(xué)測定的情況進(jìn)行說明。為了測定插入損失及隔離性，首先要準(zhǔn)備光源40。光源40如圖6A所示，由激光器等光發(fā)生裝置42、偏光擾頻器44、光連接器46構(gòu)成，分別利用光纖連接。這里使用偏光擾頻器44的原因是，為了使光源40的發(fā)出光成為隨機(jī)偏振波。此外，利用檢測器48測定光源40的輸出P0。
當(dāng)測定插入損失及隔離性時(shí)，將光源40的光連接器46插入帶光隔離器的光插口30，使光從光插口30的輸入側(cè)入射。此后，用檢測器48測定從光隔離器9中射出的光的輸出。此時(shí)，如果將以反極性測定磁鐵10時(shí)的最大輸出設(shè)為P1，則插入損失就為(P0-P1)。另一方面，如果將用正極性測定磁鐵10時(shí)的最大輸出設(shè)為P2，則隔離性就為(P0-P2)。像這樣當(dāng)測定帶光隔離器的光插口30的光學(xué)特性時(shí)，由于需要偏光擾頻器，另外需要對每次測定使磁鐵10的極性翻轉(zhuǎn)，因此測定十分繁瑣。
下面，對本實(shí)施方式的帶光隔離器的光纖接頭25的插入損失及隔離器的測定法進(jìn)行說明。根據(jù)本實(shí)施方式，可以用如下的簡易的方法進(jìn)行測定。
首先，如圖7A所示，作為測定光源50，準(zhǔn)備將帶透鏡的激光器單元(LD-CAN)52和驅(qū)動(dòng)用驅(qū)動(dòng)器51組合起來的裝置。作為帶透鏡的激光器單元52，也可以使用光學(xué)模組的光學(xué)單元100自身。此時(shí)，有可以更準(zhǔn)確地檢查最終的光學(xué)模組的光隔離器的特性的優(yōu)點(diǎn)。先利用檢測器48對測定光源50的輸出P0進(jìn)行測定。
然后，測定插入損失。如圖7B所示，將帶光隔離器的光纖接頭25設(shè)置在可以繞測定系統(tǒng)的光軸旋轉(zhuǎn)的XYZθ臺架上，從光隔離器11側(cè)射入光源50的光。此后，利用檢測器48測定從光纖接頭25的后端面(PC端面)中射出的光的輸出。如果在使光纖接頭25旋轉(zhuǎn)的同時(shí)測定輸出，并將所得的光輸出最大值設(shè)為P1，則插入損失就為(P0-P1)。
下面，隔離性是在與插入損失相同的測定系統(tǒng)中，使帶光隔離器的光纖接頭25的朝向翻轉(zhuǎn)而進(jìn)行測定即可。即，如圖7C所示，從光纖接頭的后端面(PC端面)射入光，利用檢測器48測定從光隔離器11側(cè)射出的光的輸出。如果在使光纖接頭25旋轉(zhuǎn)的同時(shí)測定輸出，并將所得的光輸出最大值設(shè)為P2，則插入損失就為(P0-P2)。
像這樣，根據(jù)本實(shí)施方式的檢查方法，由于在使帶光隔離器的光纖接頭25旋轉(zhuǎn)的同時(shí)測定輸出，因此就不需要用于使光源的輸出光成為隨機(jī)偏振波的偏光擾頻器。另外，不用使磁鐵的極性翻轉(zhuǎn)，而僅通過使光纖接頭25自身的朝向翻轉(zhuǎn)，就可以測定插入損失和隔離性。所以，就可以使插入損失和隔離性的檢查裝置、檢查工序簡單化。
而且，此種檢查方法可以利用光纖接頭25的外徑規(guī)格已經(jīng)大致確定而外徑精度高的情況而實(shí)現(xiàn)。即，對于光插口的情況，金屬保持架的形狀大多要根據(jù)用途或用戶而涉及很多種類，而且大多在金屬保持架上安裝凸緣。由此，就需要準(zhǔn)備多種用于使光插口旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)臺架，測定裝置的準(zhǔn)備變得極為繁瑣。而且，金屬保持架的外徑精度差、為±50μm以上，由旋轉(zhuǎn)造成的偏心也很大。由此，難以在使光插口旋轉(zhuǎn)的同時(shí)穩(wěn)定地測定光輸出。與之相反，由于光纖接頭25的外徑規(guī)格已經(jīng)大致確定，因此旋轉(zhuǎn)臺架準(zhǔn)備幾種即可。另外，由于由氧化鋯等制成的光纖接頭的外徑精度高、為±1～2μm，因此基本上沒有旋轉(zhuǎn)時(shí)的偏心。所以，即使在使光插口旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，也可以穩(wěn)定地測定光輸出。
圖1～7所示的實(shí)施方式中，雖然對固定于光纖接頭的頭端的光學(xué)元件為帶磁鐵的光隔離器的情況進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明并不限定于此。只要是固定于光纖接頭的頭端的光學(xué)元件，并且是需要與光纖接頭中的光纖對正的元件，可以是任意的元件。
例如，光學(xué)元件也可以是不需要磁鐵的光隔離器。閉合石榴石(latchinggarnet)由于其自身也具有磁性，因此通過將閉合石榴石用作法拉第轉(zhuǎn)子，就可以構(gòu)成沒有磁鐵的光隔離器。如果是沒有磁鐵的光隔離器，則在設(shè)于光纖接頭的頭端上的突出部上粘接了光隔離器元件后，就不需要在其周圍固定磁鐵。所以，光纖接頭3的頭端的外徑與主體部分完全沒有不同。另外，由于光隔離器被粘接固定在光纖接頭頭端的突出部上，因此就處于與光纖接頭的外周相當(dāng)遠(yuǎn)的內(nèi)側(cè)。所以，即使在半導(dǎo)體激光器模組的透鏡保持架上插入光纖接頭而進(jìn)行對正的情況下，也不需要設(shè)置用于防止與透鏡保持架的內(nèi)側(cè)接觸的锪孔。所以，半導(dǎo)體激光器模組就可以小型化。
另外，固定于光纖接頭的頭端的光學(xué)元件也可以是由涂覆了全反射鏡涂層法拉第轉(zhuǎn)子和磁鐵構(gòu)成的法拉第旋轉(zhuǎn)鏡(Faraday Rotator Mirror)。此時(shí)，也可以獲得與所述帶磁鐵的光隔離器的情況相同的效果。而且，裝有法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的光纖接頭適用于光傳感器。另外，光學(xué)元件也可以只是涂覆了AR涂層的玻璃。通過將該玻璃設(shè)置在光纖接頭的頭端，就可以抑制激光的返回光。
實(shí)施例下面，作為本發(fā)明的實(shí)施例，制作了具備圖1及圖2所示的帶光隔離器的光纖接頭和光插口的光模組。光模組采用由同軸型構(gòu)成的光插口型半導(dǎo)體激光器模組。
圖1中，將光纖1粘接固定在由氧化鋯材料制成的外徑Φ1.25mm的包層2的中心部的貫穿孔27中，形成了光纖接頭3。對光纖接頭3的頭端側(cè)實(shí)施階梯加工部22，設(shè)置了外徑Φ0.5mm的突出部23。此后，將該突出部23的階梯差面29傾斜研磨加工為8°。另外，光纖接頭3的后端面被實(shí)施了用于與未圖示的光連接器的插頭包層頭端嵌合的曲面研磨加工。
另一方面，光隔離器元件9如圖3所示，使得其入出射面達(dá)到與光纖接頭3的研磨角度相同的8°。另外，將相對于光軸的垂直的剖面26裁割制成縱0.3mm×橫0.3mm，以收容于光纖接頭3的突出部23的外徑內(nèi)。而且，光隔離器元件9的偏光片6、法拉第轉(zhuǎn)子7及檢偏鏡8在預(yù)先為了使偏光片6和檢偏鏡8的透過偏振面的角度達(dá)到45°而進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)調(diào)心后，利用粘結(jié)劑粘合固定。另外，將偏光片6的透過偏振面設(shè)置成與光纖接頭3的階梯差面29的8°傾斜研磨面垂直。
用于對法拉第轉(zhuǎn)子7施加磁場的圓筒形磁鐵10的外徑為Φ1.2mm，內(nèi)徑為Φ0.6mm，長度為1mm。另外，利用粘結(jié)劑貫穿固定在光纖接頭3的階梯加工部22。利用以上操作，形成了帶光隔離器的光纖接頭25。
圖2中，將半導(dǎo)體激光器12利用焊錫固定在散熱片13上。散熱片13同樣利用焊錫搭載固定在金屬擋板14上。透鏡15被利用低熔點(diǎn)玻璃固定在由不銹鋼材料制成的透鏡保持架16上，透鏡保持架16被電阻焊接在金屬擋板14上。
將帶光隔離器的光纖接頭25的頭端側(cè)壓入固定在使光纖接頭3的階梯加工部22不會(huì)從金屬保持架5的貫穿孔28中飛出的位置上。另外，將光纖接頭3的后端側(cè)插入由氧化鋯材料制成的套管18中，將套管18插入由不銹鋼材料制成的外殼19。此后，將外殼19壓入固定在金屬保持架5上而形成了光插口17。而且，在按照使被透鏡15聚光的光正確地入射光纖1的方式，對光插口17進(jìn)行了位置調(diào)整后，將光插口17的金屬保持架5激光焊接固定在透鏡保持架16上。
表1中表示了以往的半導(dǎo)體激光器模組和本實(shí)施例的半導(dǎo)體激光器模組的比較。關(guān)于光學(xué)接頭的相對于光軸的光入射側(cè)端面垂直的截面積和研磨時(shí)間、光隔離器元件的相對于光軸的垂直的截面積和磁鐵的外徑、透鏡保持架內(nèi)徑的光隔離器專用锪孔部的有無進(jìn)行了比較。


本實(shí)施例的光模組中，通過在光纖接頭3的光入射側(cè)的頭端側(cè)設(shè)置突出部23，對其階梯差面29進(jìn)行了傾斜研磨，研磨面的面積與以往例相比，降低為20％以下。由此，傾斜研磨時(shí)的作業(yè)時(shí)間即使包括階梯加工部22的附加工序，也可以降低約50％。另外，相對于粘接固定在突出部23的階梯差面29上的光隔離器元件9的光軸的垂直剖面26的面積與以往例的約0.2mm2相比，本實(shí)施例中為約0.12mm2，降低了約40％，從而可以增加裁割個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)低成本化。
另外，通過將由圓筒形制成的磁鐵10的外徑設(shè)為與以往例相比降低了40％的Φ1.2mm，并貫穿固定在光纖接頭3的階梯加工部22上，使光隔離器11小型化。另外，由于不必等待保持光纖接頭3的金屬保持架5的加工，就可以形成光隔離器11，因此就可以實(shí)現(xiàn)光隔離器11的尺寸的統(tǒng)一化和品種管理的簡單化及短時(shí)間供貨。
另外，通過使光隔離器11的外徑小于光纖接頭3的外徑，就不需要在光模組的透鏡保持架16的內(nèi)周20上設(shè)置收容光隔離器11的專用的锪孔部21，從而可以使透鏡保持架16也低價(jià)格化，因而能夠提供在與內(nèi)周輕微接觸的程度下磁鐵不會(huì)剝離的小型并且低成本的光模組。
本發(fā)明雖然在參照附圖的同時(shí)對優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行了充分地記述，但是對于熟悉該技術(shù)的人來說，應(yīng)當(dāng)明白可以有各種的變形或修正。應(yīng)當(dāng)理解，此種變形或修正只要不脫離由附加的技術(shù)方案的范圍形成的本發(fā)明的范圍，就都涵蓋于其中。
權(quán)利要求
1.一種帶光學(xué)元件的光纖接頭，具備包層、被插入固定在所述包層中央部的貫穿孔中的光纖、與所述包層的頭端面接合的光學(xué)元件，其特征是，在所述包層的頭端面上，形成了包括所述貫穿孔的突出部，并且在所述突出部的端面上接合了光學(xué)元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶光學(xué)元件的光纖接頭，其特征是，與光軸垂直的剖面的所述光學(xué)元件的面積、和與光軸垂直的剖面的所述突出部的端面的面積相同或在該與光軸垂直的剖面的所述突出部的端面的面積以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶光學(xué)元件的光纖接頭，其特征是所述光學(xué)元件具備法拉第轉(zhuǎn)子，對所述法拉第轉(zhuǎn)子施加磁場的磁鐵。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶光學(xué)元件的光纖接頭，其特征是所述光學(xué)元件為光隔離器或法拉第旋轉(zhuǎn)鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶光學(xué)元件的光纖接頭，其特征是將所述磁鐵制成筒狀，并且將所述突出部形成柱狀，將所述磁鐵嵌裝在所述突出部。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶光學(xué)元件的光纖接頭，其特征是使所述磁鐵的外徑與所述包層的外徑相同或在所述包層的外徑以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶光隔離器的光纖接頭，其特征是對所述突出部的端面實(shí)施了傾斜加工。
8.一種帶光學(xué)元件的光插口，其特征是，具有權(quán)利要求1所述的帶光學(xué)元件的光纖接頭；兩端開口的套管，其在一端的開口中保持光連接器用的插頭包層、并且在另一端的開口中插入了所述光纖接頭的包層后端側(cè)；具有貫穿孔的保持架，其將所述包層的頭端側(cè)插入固定在所述貫穿孔中而成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的帶光學(xué)元件的光插口，其特征是所述光學(xué)元件具備法拉第轉(zhuǎn)子、對所述法拉第轉(zhuǎn)子施加磁場的磁鐵，在所述保持架的貫穿孔中貫穿固定所述磁鐵的一部分。
10.一種光模組，具備設(shè)有發(fā)光元件的光學(xué)單元、權(quán)利要求8所述的帶光學(xué)元件的光插口，其特征是所述發(fā)光元件的光被向所述光學(xué)元件入射。
11.一種光插口的制造方法，其特征是，具備在光纖接頭上安裝光學(xué)元件而形成帶光學(xué)元件的光纖接頭的工序；將所述帶光學(xué)元件的光纖接頭的頭端固定在保持架上，將后端固定在可以插入光連接器的套管中而形成光插口的工序。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光插口的制造方法，其特征是所述光學(xué)元件具備法拉第轉(zhuǎn)子、和對所述法拉第轉(zhuǎn)子施加磁場的磁鐵。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光插口的制造方法，其特征是在所述帶光學(xué)元件的光纖接頭的形成工序后、且所述光插口的形成工序前，具有檢查所述帶光學(xué)元件的光纖接頭的光學(xué)特性的檢查工序。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光插口的制造方法，其特征是所述光學(xué)元件為光隔離器，在所述檢查工序中，從帶所述光學(xué)元件的光纖接頭的光學(xué)元件側(cè)射入光，在使所述帶光學(xué)元件的光纖接頭繞光軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)、測定從光纖接頭后端射出的光的最大輸出P1，基于所述最大輸出P1來測定插入損失。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光插口的制造方法，其特征是所述光學(xué)元件為光隔離器，在所述檢查工序中，從所述帶光學(xué)元件的光纖接頭的后端側(cè)射入光，在使所述帶光學(xué)元件的光纖接頭繞光軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)、測定從所述光學(xué)元件中射出的光的最大輸出P2，基于所述最大輸出P2來測定隔離性。
全文摘要
本發(fā)明提供一種帶光學(xué)元件的光纖接頭、光插口及光模組，作為該帶光學(xué)元件即光隔離器的光纖接頭，其特征是在將光纖插入固定在中央部的貫穿孔中的包層的頭端面上，形成了從該頭端面突出的包含所述貫穿孔的階梯差面，并且在該階梯差面上接合了由偏光片和法拉第轉(zhuǎn)子構(gòu)成的光隔離器元件。在這種帶光隔離器的半導(dǎo)體激光器模組中，針對保持光纖接頭的金屬保持架形狀的多樣化，可以實(shí)現(xiàn)由光隔離器部件的小型化和統(tǒng)一化帶來的品種管理的簡單化、短時(shí)間供貨、低成本化。
文檔編號G02B6/42GK1648703SQ20051000586
公開日2005年8月3日 申請日期2005年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月29日
發(fā)明者田中強(qiáng), 廣瀨友幸, 中島嘉一郎, 莊田學(xué)史 申請人:京瓷株式會(huì)社