TWI382211B - 光插座用套圈固定構件及其製造方法以及使用此之光插座 - Google Patents

Description

光插座用套圈固定構件及其製造方法以及使用此之光插座

本發明涉及一種收/發光元件中以光學方式連接光纖連接器作為目的等所用的光插座用套圈固定構件及其製造方法以及使用此之光插座，本發明特別是涉及廉價的無線式光插座用套圈固定構件及其相關的技術。

如眾所周知，先前的光插座中的一例如下記的專利文獻1中所揭示者，此種光插座藉由將圓柱狀的內藏套圈壓入-或接著至套筒(sleeve)之內孔的基端部中而插著，且藉由使套筒固定件(holder)外插至該套筒的基端部外周而構成。然後，將套圈(插頭套圈)插入該套筒的內孔的前端側，該插頭套圈側的光纖和內藏套圈側的光纖藉由在各別的端面上形成接觸而以光學方式相連接。

又，與上述方式不同的先前之光插座例如下記的專利文獻2中所揭示者，在半導體模組的本體中所形成的內孔的基端部中插著玻璃等的光學材料所形成的桿(rod)，其形成方式是使此桿的前端面和上述之內孔的前端側中所插入的套圈的端面相接觸，此種形式已為人所知。然後，與該桿中的套圈的端面相接觸之前端面(同文獻中是B面)進行球面研磨。因此，若對該桿的前端面進行球面研磨此一觀點以及一方面對該球面研磨後的前端面進行保護且另一方面應進行該桿的固定作業此另一觀點來鑑定時，即可理解：該桿亦可藉由壓入-或接著至模組本體的內孔中而被插 著。

專利文獻1：特開平10-332988號公報(圖4)

專利文獻2：特開平4-223412號公報

然而，上述專利文獻1中已揭示的光插座在使用內藏套圈的關係上與插頭套圈的連接是一種PC(Physical Contact)連接，為了抑制最小限的連接損失，則內藏套圈的外徑尺寸，內徑尺寸和同心度不能高精度地加工。例如，其精度是：外徑尺寸1.249毫米±0.5微米，內徑尺寸126.5微米±0.5微米(直徑125微米的光纖使用時)，外徑和內徑的同心度是1.4微米以下，次微米的精度是必要的。此種原因會造成製造成本的增加。又，所謂PC(Physical Contact)連接是指一種連接方法而言，其中在光纖連接器中藉由研磨等使套圈端面形成凸球面等的形狀，光纖的核心部密接至其套圈端面以使菲涅耳(Fresnel)反射減小。

又，內藏套圈的內孔中所插入的光纖雖然需要以接合劑來固定，但該作業應以手來進行，這需要較多的工夫和費用。又，光纖的外徑和內藏套圈的內徑的差(即，間隙(Clearance))是1~2微米(偏芯(offset)量最大是1.0微米)，內藏套圈的內孔中光纖會形成偏芯，且由於外徑和內徑的同心度最大是1.4微米(偏芯量最大是0.7微米)，則連接損失的容許值超過0.5dB時常會發生。

因此，理論上若由偏芯量算出該連接損失，則將如下所示。即，偏芯量與連接損失的關係以連接損失 (dB)=4.34×L/(D/2)² 來表示。又，L是插頭套圈中所裝設的光纖的核心部的中心和內藏套圈中所裝設的光纖的核心部的中心的距離(核心部間的距離)，D是模態場(mode field)直徑。

如上所述，各別的插頭套圈和內藏套圈中，內孔的光纖的偏芯量最大是1微米，由於外徑與內徑的同心度所造成的最大偏芯量是0.7微米，則最大時合計可得1.7微米的偏芯量。因此，理論上最大時核心間的距離會成為3.4微米。若模態場直徑成為10微米，則最大時會發生2.0dB之大的連接損失。

此種情況下，光通信用插座中之連接損失的容許值是0.5dB，由於不能使內藏套圈的尺寸精度較容許值更高，則成本上升的要因必然不能避免。而且，光纖會由於環境變動而對內藏套圈的端面一方面形成突出，一方面形成凹入等二種可能性，這樣容易使連接損失變大，在此種情況下亦不能達成PC連接。

而且，與插頭套圈相接觸側的內藏套圈的端面雖然可像PC連接一樣應高精度地研磨成凸球面，但由於此種作業一次只能對1個或數個內藏套圈進行研磨，則量產性會劣化，這樣亦會成為製造成本上升的要因。另外，內藏套圈的端面容易造成研磨接觸(kiss)，這樣亦會有反射衰減量變小的問題。上述的問題即使在該專利文獻2中已揭示的光插座中對模組本體的內孔中已插著的桿的前端面不可進行球面研磨之情況下進行探討時同樣會發生。

而且，內藏套圈雖然藉由壓入剛體套筒的基端部中或藉由接合劑而固定，但壓入時會由於氣溫的變動而使內藏套圈的接合位置有發生變化的可能。又，藉由接合劑來固定時，在高溫高濕環境下接合劑容易劣化，內藏套圈的接合位置有發生變化的可能。若內藏套圈的接合位置發生變化，則發光元件或受光元件和內藏套圈的距離會發生變化，這樣會有結合效率低下的可能。此種問題在該專利文獻2中對已揭示的光插座不可藉由將該桿壓入模組本體的內孔中或不可藉由接合劑來固定之情況下進行探討時同樣會發生。

本發明的第1技術上的目的是提供一種光插座用套圈固定構件及其製造方法以及使用此之光插座，其能廉價地製造，連接損失小且與前端側的套圈的端面相連接的凸曲面可容易地形成且具有適當的形狀和特性。

又，本發明的第2技術上的目的是提供一種光插座用套圈固定構件及其製造方法以及使用此之光插座，其能廉價地製造，連接損失小且不會造成結合效率低下的問題。

為了達成上述第1技術上的目的，本發明中所屬的光插座用套圈固定構件具備：套筒，其具有使套圈插入用的內孔；以及透明體，其配設在該套筒的內孔中且具有一種在該套筒的軸方向途中位置處作為與該套圈的端面相接觸用的第1端面，同時其特徵為該透明體的第1端面是由熱處理所得到的凸曲面所構成。此種情況下，透明體在套筒 的軸方向途中位置(理想情況下是軸方向中央部位置)處具有第1端面，此透明體使套圈(插頭套圈)和光元件(發光元件或受光元件)之間的光透過。又，透明體較佳是一種中實的單一構件所構成的柱狀體。

依據上述的構成方式，光插座用套圈固定構件是由套筒和透明體所構成。與套圈(插頭套圈)的端面相接觸的透明體的第1端面由於是藉由熱處理而成為凸曲面，則可廉價地製成且使連接損失變小。即，透明體與內藏套圈一樣可使插頭套圈和受光元件或發光元件之間的光透過，而且由於可使光纖成為不必要，則使光纖插入．接合用的時間或工夫以及費用成為不必要。又，該透明體由於像內藏套圈一樣未具備光纖等的導波路構造，則與對向的插頭套圈的光纖的核心的軸偏差不會形成，若進行PC連接時亦可，偏芯不會造成上述之連接損失。此連接損失若只對PC連接面的表面部位和通信波長所在之透明體的光透過率造成問題時是適當的，此種連接損失不能超過0.5dB。而且，透明體的第1端面由於藉由熱處理軟化變形後固化，則第1端面藉由表面張力而成為適當形狀的凸曲面，同時其特性或性狀適合作為鏡面或近似鏡面。又，透明體前驅體的尺寸精度即使惡化，仍可藉由熱處理使透明體前驅體軟化變形，這樣可使第1端面成為適當形態的凸曲面。因此，透明體前驅體的尺寸精度的容許範圍變大，成品率可向上提升，於是可廉價地製成透明體前驅體。又，透明體的第1端面由於是藉由熱處理而形成，則透明體前驅體的表面 即使付著有機物等的污物，仍可使熱淨化、污物等所造成的光損失受到抑制。

在上述的構成中，透明體的第1端面較佳是未研磨面。

依據上述的方式，如上所述，由於是藉由熱處理使透明體的第1端面成為鏡面或近似於鏡面，則成為成本上升要因的研磨過程可省略，且端面不易造成研磨接觸，不只使”反射衰減量變小受到抑制”，亦可使第1端面在光學上成為較研磨面的性狀更優的面。

在上述的構成中，透明體的第1端面中的套筒的軸中心線作為中心的半徑75微米以上的區域較佳是形成凸球狀面。在此種情況下，凸球狀面在其全區域中延伸，具有單一的曲率半徑之凸球狀面即無必要。具有不同曲率半徑的凸球狀面若是成為平滑連續式之連接面時亦可。

依據上述的構成，以套筒的軸中心線作為中心的半徑75微米以上的區域由於是一種凸球狀面，則該透明體的第1端面和套圈(插頭套圈)的端面的PC連接可達成一種安定效果。

在以上的構成中，凸球狀面的曲率半徑ρ和套筒的內徑d較佳是具有ρ>d/2的關係。

若具有以上的關係，則如上所述在與該凸球狀面的設定相結合時，使PC連接成為較容易。

在以上的構成中，凸球狀面的曲率半徑ρ較佳是3~50毫米。

依據以上的形式，透明體的第1端面和套圈的端面達 成PC連接時，套圈側的光纖前端部不易集中應力，所謂”該前端部中有缺陷時光的通過會受到阻礙”之不方便的發生機率會變低。即，凸球狀面的曲率半徑若小於3毫米，則PC連接時套圈側的光纖前端部容易集中應力，或凸球狀面的曲率半徑若大於50毫米時，反射回來的光變多，此時會有PC連接不能達成的可能。因此，曲率半徑ρ若在上述的數值範圍內時，上述的不方便性可有效地避免。凸球狀面的曲率半徑ρ的較佳範圍是7~25毫米。

為了達成上述第2技術上的目的，本發明中所屬的光插座用套圈固定構件具備：套筒，其具有使套圈插入用的內孔；以及透明體，其配設在該套筒的內孔中且具有一種在該套筒的軸方向途中位置處作為與該套圈的端面相接觸用的第1端面，同時其特徵為該透明體藉由直接的熱處理以固定在該套筒的內表面。

依據此種構成，光插座用套圈固定構件是由套筒和透明體所構成，由於透明體直接以熱的方式固定在套筒的內表面，則能夠廉價地製造，使連接損失小，且結合效率不會有低下的可能。然後，透明體中由於未安裝光纖，可得到上述方式所伴隨的優點。而且，即使透明體前驅體的尺寸精度惡化，透明體前驅體軟化變形，但由於透明體以熱的方式固著在套筒的內表面，則透明體前驅體的尺寸精度的容許範圍會變大，產品率可向上增加，於是可廉價地製造該透明體前驅體。而且，由於透明體以熱的方式接合至套筒內表面，則即使在氣溫變動或高溫高濕環境下曝光， 透明體的接合位置亦不會變化，不會發生上述結合效率低下的問題。

在上述的構成中，套筒和透明體的固著強度較佳是49牛頓(N)以上。

依據上述的方式，即使在任何環境下，光插座的特性都不易變化，受環境所成的惡劣影響的機率可大大地減小。

在上述的構成中，透明體和套筒較佳是以氣密方式來封閉。

依據上述方式，光模組中光插座和受/發光元件之間所形成的空間的氣密性高，具體而言，可保持1×10^-9 Pa．m³ /sec以下的高氣密性。

在以上的構成中，進行熱處理的方法較佳是電弧放電、雷射、火焰或熱處理爐之其它間接加熱方式。

又，此處所述的熱處理包含：透明體的第1端面作成凸曲面時所用的熱處理；以及使透明體固著在套筒的內表面所用的熱處理此二種。然後，這些熱處理較佳是藉由同一的熱處理而同時地進行。又，以雷射來進行時，可使用二氧化碳(CO₂ )雷射(波長10微米)，可使用電氣爐作為熱處理爐。

在上述的構成中，透明體的折射率是nb，套圈的內孔中所安裝的光纖的核心部的折射率是nf時，較佳是能滿足-10Log{(nf-nb)² /(nf+nb)² }≧37之關係。

依據上述方式，藉由使-10Log{(nf-nb)² /(nf+nb)² }成為37以上，則可抑制反射回來的光，這樣可避免光學特性受 到不良的影響。

此時，若-10Log{(nf-nb)² /(nf+nb)² }成為40以上則更好。

在以上的構成中，套筒和透明體之30~380℃之平均熱膨脹係數差較佳是在8ppm/℃以下。

依據以上的方式，使用溫度條件下的套筒和透明體的平均熱膨脹係數差由於不會不恰當地變大，則套筒或透明體中的切割或被裂的發生即可適當地防止。

在上述的構成中，套筒和透明體之30~380℃之平均熱膨脹係數差在1ppm/℃以下時更好。

依據以上的方式，使用溫度條件下的套筒和透明體的平均熱膨脹係數差由於成為更適當的值，則可抑制透明體中的應力。因此，不必擔心PDL(Polarization dependent loss)或PMD(Polarization mode dispersion)的增大。

在上述的構成中，透明體厚度1毫米時的波長800~1700奈米之紅外線區域的光透過率較佳是85%以上。

依據以上的方式，透明體使光通信波長透過時是有利的，這樣可適用於光通信的用途。

在以上的構成中，透明體和套筒中至少任一個的一部份或全部在厚度1毫米時的波長300~450奈米之紫外線區域的光透過率較佳是75%以上。

依據以上的方式，透明體及/或套筒使紫外線透過時是有利的。例如，使用紫外線硬化型接合劑使一隔離晶片固著至透明體的端面上時是便利的。

在上述的構成中，透明體較佳是由玻璃所構成。

因此，若透明體由玻璃所構成，則可得到耐氣候性較佳的優點。

在上述的構成中，透明體較佳是由硼矽酸玻璃所構成。

因此，若透明體是由硼矽酸玻璃所構成，則具有一種與套筒材質近似或相同的熱膨脹係數，與光纖的核心部的折射率差亦變小，由於耐氣候性特別優良而較有利。

在上述的構成中，具體而言硼矽酸玻璃較佳是在質量%上所含有的SiO₂ 是65~85%，B₂ O₃ 是8~25%，Li₂ O+Na₂ O+K₂ O是1.5~10%，Al₂ O₃ 是0~10%，MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO是0~5%。又，硼矽酸玻璃特別好的情況是在質量%上所含有的SiO₂ 是67~80%，B₂ O₃ 是12~19%，Li₂ O+Na₂ O+K₂ O是2~9.5%，Al₂ O₃ 是0~6%，MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO是0~3%，Fe₂ O₃ 是0~0.05%。

又，除了上述成份以外，亦可含有少量的PbO、ZrO₂ 、TiO₂ 、As₂ O₃ 、Sb₂ O₃ 、Cl₂ 等成份。

依據以上的形式，透明體由硼矽酸玻璃所構成時所得到的上述優點可更進一步。

在上述的構成中，與透明體的第1端面成相對側的第2端面上較佳是形成一種對該套筒的軸直角面成傾斜的平面。

依據上述的形式，透明體的第2端面上反射回來的光可被中斷，藉由反射回來的光，則可有效地迴避光學的不 良影響。特別是上述的平面若對該套筒的軸直角具有4~15°的角度，則如上所述其優點是透明體的第1端面和相對側的第2端面上會形成一種對該套筒的軸直角成傾斜的平面，亦可得到上述”結合效率保持著較高”的優點。

在上述的構成中，套筒較佳是由陶瓷、結晶化玻璃、金屬或樹脂所構成。

依據以上的方式，覆蓋該透明體的外周之套筒的作用可適當地達成。特別是若由陶瓷或結晶化玻璃所構成時由於耐熱性較高，則透明體的原材即使軟化變形時，所得到的優點是套筒的尺寸一方面不會變化，另一方面不會劣化，或即使是耐氣候性亦較優。

在上述的構成中，套筒中較佳是形成縫隙(slit)。此時，較佳是形成一種縫隙，使其與沿著套筒的軸芯的方向相平行而延伸。

依據上述的方式，套筒和透明體的平均熱膨脹差即使較大，由於可避免應力，因此可防止該套筒或透明體中切割或裂痕之發生。

上述第1技術上的問題和第2技術上的問題亦可藉由光插座來解決，其使用上述方式構成的光插座用套圈固定構件。

另一方面，本發明中解決上述第1技術上的問題所用的光插座用套圈固定構件的製造方法中，此光插座用套圈固定構件具備：套筒，其具有使套圈插入用的內孔；以及透明體，其配設在該套筒的內孔中且具有一種在該套筒的 軸方向途中位置處作為與該套圈的端面相接觸用的第1端面。在製造此種光插座用套圈固定構件時，其特徵為：以該透明體的第1端面作為凸面的過程時，套筒的內孔中插入透明體前驅體之後，使用熱處理手段以使透明體前驅體軟化。

依據上述的方法，套筒的內孔中插入透明體前驅體，藉由熱處理手段只使透明體前驅體軟化，與套圈(插套圈)的端面相接觸的透明體的第1端面由於可藉由表面張力而作成凸曲面，則可達成製造上的低廉化和使連接損失低下。而且，透明體的第1端面由於藉由熱處理手段而軟化變形後固化，則其特性或性狀可成為鏡面或近似於鏡面。又，即使透明體前驅體的尺寸精度惡化，透明體前驅體仍可藉由熱處理而軟化變形，由於第1端面可作成適當形態的凸曲面，於是透明體前驅體的尺寸精度的容許範圍變大，成品率可增加，可廉價地製造該透明體前驅體。又，透明體的第1端面由於藉由熱處理而形成，透明體前驅體的表面即使付著有機物等的污物，仍可有效地除去熱淨化後的污物且可除去使光損失增大的污物。

又，本發明中解決上述第2技術上的問題所用的光插座用套圈固定構件的製造方法中，此光插座用套圈固定構件具備：套筒，其具有使套圈插入用的內孔；以及透明體，其配設在該套筒的內孔中且具有一種在該套筒的軸方向途中位置處作為與該套圈的端面相接觸用的第1端面。在製造此種光插座用套圈固定構件時，其特徵為：在固定該透 明體與套筒之過程中，套筒的內孔中插入透明體前驅體之後，使用熱處理手段以使透明體前驅體軟化。

依據上述的方法，套筒的內孔中插入透明體前驅體，藉由熱處理手段只使透明體前驅體軟化，由於透明體直接以熱的方式而固定在套筒的內表面上，則可達成製造上的低廉化和使連接損失低下。又，即使透明體前驅體的尺寸精度惡化，由於透明體前驅體仍可軟化變形且透明體可以熱的方式固著至套筒的內表面，於是透明體前驅體的尺寸精度的容許範圍變大，成品率可增加，可廉價地製造該透明體前驅體。又，透明體由於以熱的方式接合至套筒內表面，則即使在氣溫變動或高溫高濕環境下曝光，該透明體的接合位置亦不會變化，因此，結合效率低下的可能性不會發生。

即使在上述的任意一種方法中，熱處理手段較佳是電弧放電、雷射、火焰或熱處理爐的其它的間接加熱方式。

依據上述方式，容易使透明體前驅體軟化變形，藉由表面張力可將透明體的第1端面作成適當的凸曲面。特別是若以雷射或間接加熱(熱處理爐等)作為熱處理手段時，可使凸曲面(凸球狀面)的頂點和套筒內徑的中心之間的偏差變少。例如，間接加熱係使用熱處理爐以對使透明體前驅體進入內孔中所用的全部的套筒進行加熱。此時的熱處理溫度較套筒的軟化點或融點還低，較玻璃桿的軟化點還高的溫度亦可，具體而言，熱處理溫度是在500~800℃之間，較佳是在500~800℃之間。短時間可得到一種具有 所期望的曲率半徑之凸球狀面。透明體的端面亦同時進行熱淨化。此種情況下，若熱處理時間在3小時以內，則可得到”生產效率優良”的優點。又，在藉由雷射所進行的加熱方法中，若所使用的雷射是二氧化碳雷射，則可使透明體前驅體在短時間中軟化。

在上述方法中，透明體前驅體較佳是玻璃桿或樹脂桿。

依據上述方式，藉由熱處理手段使透明體前驅體容易-且確實地軟化．固化在以凸曲面作為第1端面的透明體上，或使透明體前驅體容易-且確實地以熱的方式固著在套筒的內表面上以作為透明體。此時，例如，玻璃桿在質量%上雖然所含有的SiO₂ 是65~85%，B₂ O₃ 是8~25%，Li₂ O+Na₂ O+K₂ O是1.5~10%，Al₂ O₃ 是0~10%，MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO是0~5%，但折射率，熱膨脹係數，軟化變形時的耐失透性等等較理想。又，亦可使用樹脂桿。具體而言，可使用聚碳酸鹽樹脂、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、丙烯酸樹脂、氟樹脂等的熱可塑性樹脂。

在上述方法中，玻璃桿或樹脂桿的端面較佳是形成一種斜面。

依據上述方式，桿的端面不會形成缺陷，凸球面狀不易變形，同時可得到”透明體和套筒界面亦不易發生凸起現象”的優點。

如上所述，依據本發明的光插座用套圈固定構件及其製造方法以及使用此之光插座，套筒的內孔中所插著的透 明體的第1端面由於藉由熱處理而形成凸曲面，則該第1端面的特性或性狀可成為鏡面或近似於鏡面的適當的面，同時可實現製造上的低廉化以及使連接損失下降。又，透明體前驅體的表面即使付著有機物等的污物，透明體的第1端面仍可被淨化而成為清淨的面，可抑制污物等所造成的光損失。

又，依據本發明的光插座用套圈固定構件及其製造方法以及使用此之光插座，套筒的內孔中所插著的透明體由於藉由直接的熱處理而固著在套筒的內表面，則二者可強固地固定著，且可實現製造上的低廉化以及使連接損失下降。同時，透明體前驅體的尺寸精度的容許範圍可變大。又，氣溫的變動或高溫高濕環境下即使進行曝光，透明體的接合位置亦不會變化，可及時地抑制結合效率的下降。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

以下，將參照圖面來說明本發明的實施形式。圖1是本發明的實施形式之已安裝光插座用套圈固定構件(以下簡單地稱為套圈固定構件)之光插座的縱斷正面圖。圖2係本發明的實施形式之套圈固定構件中已插入一插頭套圈後的狀態的縱斷正面圖。

如圖1所示，光插座1在固定件2(其在基端側的端部具有鍔部2a)的內部中安裝著該套圈固定構件3。該套圈固 定構件3的構成要素是：圓筒狀的套筒4，其以內嵌方式固定在該安定件2的嵌插孔內；以及圓柱狀的中實的透明體5，其以熱的方式固定在套筒4的基端側的內表面。此種情況下，透明體5的前端側的第1端面5a定位在套筒4的方向途中(軸方向略中央部)。

如圖1和圖2所示，透明體5的第1端面5a是一種由熱處理所得到的凸曲面且是一種未研磨面，同時以套筒4的軸中心線Z作為中心時的半徑75微米以上的區域作成凸球狀面。此種凸球狀面的曲率半徑ρ和套筒4的內徑d具有ρ>d/2的關係。具體而言，凸球狀面的曲率半徑ρ設定成3~50毫米。然後，由套筒4的前端側所插入的插頭套圈6的端面6a在構成上是與透明體5的第1端面5a中的凸球狀面相接觸。此種情況下，安裝在插頭套圈6的內孔中的光纖7之核心部7a的直徑是10微米大小且其外周側的被覆(clad)部7b的直徑是125微米。透明體5的第1端面5a的凸球面在構成上是與光纖7之核心部7a相接觸。

又，透明體5藉由直接的熱處理而固著在套筒4的內表面上，同時二者的固著強度是49N以上，詳言之，在85℃且85%Rh的高溫高濕下即使靜置2000小時之後，仍能以49N以上的強度固定著。又，透明體5和套筒4以氣密方式來封閉。在此種情況下，使透明體5固著在套筒4的內表面所用的熱處理手段以及使透明體5的第1端面5a成為凸曲面所用的熱處理手段此二手段係共同使用電弧放電、雷射、火焰、熱處理爐的其它間接加熱等的任一手段。又， 使用二氧化碳雷射(波長10微米)作為上述的雷射，且較佳是使用電氣爐作為間接加熱時的熱處理爐。

又，透明體5的折射率(nb)和插頭套圈6的內孔中所安裝的光纖7的核心部7a的折射率(nf)滿足-10Log{(nf-nb)² /(nf+nb)² }≧37之關係。又，套筒4和透明體5之30~380℃之平均熱膨脹係數差在8ppm/℃以下，較佳是在1 ppm/℃以下。又，透明體5在厚度1毫米時的波長800~1700奈米之紅外線區域的光透過率是85%以上，同時，透明體5和套筒4中至少任一個的一部份或全部(此實施形式中只有透明體的全部)在厚度1毫米時的波長300~450奈米之紫外線區域的光透過率較佳是75%以上。然後，透明體5由玻璃或樹脂所構成，較佳是由硼矽酸玻璃所構成。又，硼矽酸玻璃較佳是在質量%上所含有的SiO₂ 是65~85%，B₂ O₃ 是8~25%，Li₂ O+Na₂ O+K₂ O是1.5~10%，Al₂ O₃ 是0~10%，MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO是0~5%。又，硼矽酸玻璃特別好的情況是在質量%上所含有的SiO₂ 是67~80%，B₂ O₃ 是12~19%，Li₂ O+Na₂ O+K₂ O是2~9.5%，Al₂ O₃ 是0~6%，MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO是0~3%，Fe₂ O₃ 是0~0.05%。

另一方面，套筒4是圓筒狀的單一構件，其雖然可由陶瓷、結晶化玻璃、金屬或樹脂所形成，但本實施形式中是由陶瓷(氧化鋯)或結晶化玻璃(Li₂ O-Al₂ O₃ -SiO₂ 系中作為主結晶相的β-鋰輝石固溶體析出用的結晶化玻璃)所構成。特別是套筒4若由Li₂ O-Al₂ O₃ -SiO₂ 系中作為主結晶相 的β-鋰輝石(spodumene)固溶體析出用的結晶化玻璃所構成時，由於可藉由加熱延伸成形來進行製作，則套筒的內外徑的尺寸精度成為很高，一方面使插頭套圈可以插入，且另一方面使插頭套圈可以鬆弛地把持著。

又，透明體5的第1端面5a和相對側(基端側)的第2端面5b是一種對套筒4的軸直角面(對該軸中心線Z成直角的面)具有4~15°的角度α之平面。套筒4的基端側的端面4b亦與第2端面5b成同一面且具有同一傾斜角度α。

圖3係本發明的另一實施形式之已安裝套圈固定構件之光插座的縱斷正面圖。如圖3所示，光插座21在具有鍔部22a的固定件22的內部中安裝著套圈固定構件23。此套圈固定構件23由陶瓷、結晶化玻璃、玻璃或樹脂所形成的絕緣材料所構成，而且，套圈固定構件23之構成要素是：圓筒狀的厚的套筒24，其以內嵌方式固定至固定件22的嵌插孔中；以及圓柱狀的中實的透明體5，其以熱學方式固定至套筒24的基端側的內表面。套筒24只有其基端部壓入-或接合固定至固定件22中。此固定件22具有一種使套筒24的前端部不會被覆蓋的形狀。又，套筒24由於較圖1中所示的光插座1中所使用的套筒4更厚，則機械上的強度較優。藉由固定件22，則前端部即使未被覆蓋亦不易破損。光插座21若具有上述的構成，則其前端部一方面不能用作天線以放出電磁波，且另一方面不會接收信號(這是由於套筒24的前端部由於該固定件22而未被覆蓋之故)，安裝著該光插座所用的送受信用電子構件(例如，雷 射二極體)不易受到不良的影響。

具備以上的構成之套圈固定構件3、23藉由以下的方法而製成。

首先，如圖4中的符號A所示，繪出玻璃材料，製作長條形的基本玻璃桿9，已製成的多個基本玻璃桿9結成束狀以後在同圖中以符號B來表示。在其軸方向中切斷成所定的尺寸且藉由在其二端面進行粗研磨以同時得到作為透明前驅體用的多個玻璃桿10，如同一圖中的符號C所示。然後，如同一圖中的符號D所示，各別的玻璃桿的二端面11a中施加一種斜面11b，此種已具有斜面的玻璃桿11如同一圖中的符號E所示，其插入至陶瓷(氧化鋯)或結晶化玻璃(Li₂ O-Al₂ O₃ -SiO₂ 系中作為主結晶相的β-鋰輝石固溶體析出用的結晶化玻璃)所構成的圓筒狀的套筒4的內孔中。

然後，套筒4的基端側的端面4a和玻璃桿11的基端側的端面11a相合後作為組成體12時的狀態下，將該組成體12放入電氣爐中或將雷射光由該套筒4的前端側開口部4c照射至玻璃桿11，使該玻璃桿11軟化變形。因此，玻璃桿11的前端側的端面(第1端面)11a藉由表面張力而成為凸曲面，同時玻璃桿11以熱學方式固著在套筒4的內表面。然後，該組成體12的基端側的端部藉由研磨而使該基端側的端部成為傾斜狀的平面，因此可得到上述形式的套圈固定構件3。又，即使以長條的樹脂材料所構成的基本樹脂桿作為出發物的情況下，以上的製造方法仍能以同樣 的手續來進行。

實施例1

本發明的光插座用固定構件以下將依據實施例來詳細說明。在此種情況下，本發明的實施例中使用不同的玻璃桿11和套筒4，以進行不同的熱處理且進行各種評價。結果，如以下所示。又，表1顯示一種使用電氣爐之實施例1~4，表2顯示一種使用碳酸氣體雷射的實施例5、6。

<玻璃桿A>

硼矽酸玻璃(組成：以質量而言，SiO₂ 70%，Al₂ O₃ 6%，B₂ O₃ 13%，CaO 1%，BaO 2%，Na₂ O 6.5%，K₂ O 1%，Sb₂ O₃ 0.5%，熱膨脹係數5.1ppm/℃，折射率(1310nm)：1.471，折射率(1550 nm)：1.469，具有斜面，高度2mm×外徑1.248mmΦ的圓柱體)

<玻璃桿B>

硼矽酸玻璃(組成：以質量而言，SiO₂ 80%，Al₂ O₃ 3%，B₂ O₃ 13%，Na₂ O 4%，熱膨脹係數3.2ppm/℃，折射率(1310nm)：1.468，折射率(1550 nm)：1.465，具有斜面，高度2mm×外徑1.248mmΦ的圓柱體)

又，光纖(SMF)的核心部的波長1310奈米(nm)時的折射率是1.452，波長1550奈米(nm)時的折射率是1.449。

<套筒A>

ZrO₂ (東陶機器株式會社製，熱膨脹係數8.3ppm/℃，無縫隙，外徑1.60mm×內徑1.25mm)

<套筒B>

Li₂ O-Al₂ O₃ -SiO₂ 系結晶化玻璃(日本電氣硝子社製結晶化玻璃套筒，熱膨脹係數2.7ppm/℃，無縫隙，外徑1.80mm×內徑1.25mm)

<電氣爐加熱>

玻璃桿插入套筒的內孔中，套筒的基端側的端面和玻璃桿的基端側的端面相合後作為組成體時的狀態下，將該組成體放入表1中所示的熱處理溫度已設定的電氣爐中，保持表1中所示的熱處理時間，使玻璃桿軟化後取出，以得到實施例1~4的套圈固定構件。又，玻璃桿(透明體)和套筒的30~380℃之平均熱膨脹係數差在實施例1~3中是3.2ppm/℃，在實施例4中是0.5ppm/℃。

<雷射>

玻璃桿插入套筒的內孔中，套筒的基端側的端面和玻璃桿的基端側的端面相合後作為組成體時的狀態下，以表2的條件將雷射光由套筒的前端側開口部照射至玻璃桿，使玻璃桿軟化變形後得到實施例5、6的套圈固定構件。 又，玻璃桿(透明體)和套筒的30~380℃之平均熱膨脹係數差在實施例5中是3.2ppm/℃，在實施例6中是2.4ppm/℃。

評價方法

<端部的曲率半徑>

藉由干涉型連接器端面形狀測定器(NORLAND社製ACCIS)來求得。結果，在上記表1中所示的電氣加熱爐所達成的實施例1~4中，透明體的端部(第1端部)的曲率半徑是3.0~20毫米，又，上記的表2中所示的雷射所達成的實施例5、6中，同曲率半徑是3.0毫米，任一個適當的值都已判明。

<固著強度>

如圖5所示，預先測定一種由套筒4之基準面至透明體5為止的距離D，以所定的力在所定的時間(10秒)施加至透明體5的第1端面5a。然後，再度計測該距離D，若該距離在測定誤差範圍內未變化，則可達成一種在已施加 的力以上的固定強度。依據此種技術思想所作的實驗之結果，在上記表1中所示的電氣爐加熱所達成的實施例1~4中或上記的表2中所示的雷射所達成的實施例5、6中，固著強度超過98牛頓(N)，”任一個充份的固著強度”顯然已判明。

<反射衰減量>

由套筒的開口部插入一種與OTDR(Anritsu製MW9070B)相連接的連接套圈，藉由透明體端部與PC連接，以測定該透明體和連接套圈的連接部中的反射衰減量。又，已試作完成的試樣(sample)終端部(連接套圈已插入-且PC連接已完成之此側的相對的端部)相對於光軸的法線方向而傾斜8度以進行平面(flat)研磨，則原理上可忽視該終端部的反射。結果，在上記表1中所示的電氣加熱爐所達成的實施例1~4中，反射衰減量是43~49分貝(dB)，又，上記的表2中所示的雷射所達成的實施例5、6中，反射衰減量是43分貝(dB)，任一個適當的值都已判明。

<結合效率>

上記的表3顯示：以上述的實施例4的套圈固定構件 之第2端面作為一種對該套筒4的軸直角面形成4°、6°、8°、15°的角度(平坦面的傾斜角)的平面時分別構成的6個光插座的結合效率被測定後的結果。如圖6所示，結合效率的測定過程中首先將已實裝著光纖7的套圈6插入光插座1中，然後保持在已施加大約1kgf的下壓力的狀態中。其次，以直流安定化電源13來對雷射二極體12作定電流驅動，由雷射二極體12所放射的光以聚光透鏡14來聚光而由透明體5的第2端面側入射，在與光纖7的光學的結合效率成為最大之情況下，以光功率計15來進行該傳送至光軸已調整時的光纖7中的光功率之測定所得的值來對結合效率作評價。在上記的表3中顯示此種測定後的值。又，在作比較對照之後，在同條件下未經由光插座1而對已實裝在套圈6中的光纖7作直接結合時的光纖7中所傳送的光功率以光功率計15測定後的值(結合效率)是512微瓦特。由以上的表3中可理解的是，平坦面的傾斜角是4~15°時的實施例4的套圈固定構件的結合效率以判明可保持在”高”的狀態。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1、21‧‧‧光插座

2、22‧‧‧固定件

3、23‧‧‧套圈固定構件(光插座用套圈固定構件)

4、14‧‧‧套筒

5‧‧‧透明體

5a‧‧‧第一端面(凸球狀面)

5b‧‧‧第2端面

6‧‧‧套圈(插頭套圈)

6a‧‧‧套圈的端面

7‧‧‧光纖

7a‧‧‧核心部

8‧‧‧套筒的軸直角面

11‧‧‧玻璃桿

11b‧‧‧斜面

12‧‧‧雷射二極體

13‧‧‧直流安定化電源

14‧‧‧聚光透鏡

15‧‧‧光功率計

d‧‧‧套筒的內徑

Z‧‧‧套筒的軸中心線

圖1係本發明的實施形式之已安裝套圈固定構件之光插座的縱斷正面圖。

圖2係本發明的實施形式之套圈固定構件中已插入套圈(插頭套圈)後的狀態的主要部份擴大縱斷正面圖。

圖3係本發明的另一實施形式之已安裝套圈固定構件之光插座的縱斷正面圖。

圖4係本發明的實施形式之套圈固定構件的製造狀況的概略圖。

圖5係本發明的實施例的實驗結果說明用的概略圖。

圖6係本發明的實施例的結合效率測定方法說明用的概略圖。

1‧‧‧光插座

2‧‧‧固定件

3‧‧‧套圈固定構件(光插座用套圈固定構件)

4‧‧‧套筒

5‧‧‧透明體

5a‧‧‧第一端面(凸球狀面)

5b‧‧‧第2端面

Claims (27)

1. 一種光插座用套圈固定構件，包括：套筒，其具有使套圈插入用的內孔；以及透明體，其配設在該套筒的內孔中且具有一種在該套筒的軸方向途中位置處作為與該套圈的端面相接觸用的第1端面，其特徵為：該透明體的第1端面是由熱處理所得到的凸曲面所構成。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光插座用套圈固定構件，其中透明體的第1面是一種未研磨面。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之光插座用套圈固定構件，其中套筒中該透明體的第1端面中的中心線作為中心時的半徑75微米以上的區域形成凸球狀面。
4. 如申請專利範圍第3項所述之光插座用套圈固定構件，其中凸球狀面的曲率半徑ρ和套筒的內徑d具有ρ>d/2的關係。
5. 如申請專利範圍第3項所述之光插座用套圈固定構件，其中凸球狀面的曲率半徑ρ是3~50毫米。
6. 如申請專利範圍第1項所述之光插座用套圈固定構件，其中該透明體藉由直接的熱處理以固定在該套筒的內表面。
7. 如申請專利範圍第6項所述之光插座用套圈固定構件，其中套筒和透明體的固著強度是49牛頓(N)以上。
8. 如申請專利範圍第6或7項所述之光插座用套圈固定構件，其中在85℃且85%Rh的高溫高濕下靜置2000小時之後的該套筒與該透明體的固著強度是49N以上。
9. 如申請專利範圍第6或7項所述之光插座用套圈固定構件，其中透明體與該套筒以氣密方式封閉著。
10. 如申請專利範圍第1或6項所述之光插座用套圈固定構件，其中進行熱處理所用的手段是電弧放電，雷射，火焰或熱處理爐之其它的間接加熱方式。
11. 如申請專利範圍第1或6項所述之光插座用套圈固定構件，其中透明體的折射率是nb，套圈的內孔中所安裝的光纖的核心部的折射率是nf時，此二折射率滿足-10Log{(nf-nb)² /(nf+nb)² }≧37之關係。
12. 如申請專利範圍第1或6項所述之光插座用套圈固定構件，其中套筒和透明體之30~380℃之平均熱膨脹係數差是在8ppm/℃以下。
13. 如申請專利範圍第12項所述之光插座用套圈固定構件，其中套筒和透明體之30~380℃之平均熱膨脹係數差是在1ppm/℃以下。
14. 如申請專利範圍第1或6項所述之光插座用套圈固定構件，其中透明體厚度1毫米時的波長800~1700奈米之紅外線區域的光透過率是85%以上。
15. 如申請專利範圍第1或6項所述之光插座用套圈固定構件，其中透明體和套筒中至少任一個的一部份或全部在厚度1毫米時的波長300~450奈米之紫外線區域的光透過率是75%以上。
16. 如申請專利範圍第1或6項所述之光插座用套圈固定構件，其中透明體由玻璃所構成。
17. 如申請專利範圍第16項所述之光插座用套圈固定構件，其中該玻璃由硼矽酸玻璃所構成。
18. 如申請專利範圍第17項所述之光插座用套圈固定構件，其中硼矽酸玻璃在質量%上所含有的SiO₂ 是65~85%，B₂ O₃ 是8~25%，Li₂ O+Na₂ O+K₂ O是1.5~10%，Al₂ O₃ 是0~10%，MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO是0~5%。
19. 如申請專利範圍第1或6項所述之光插座用套圈固定構件，其中與透明體的第1端面成相對側的第2端面上形成一種對該套筒的軸直角面成傾斜的平面。
20. 如申請專利範圍第1或6項所述之光插座用套圈固定構件，其中套筒是由陶瓷、結晶化玻璃、金屬或樹脂所構成。
21. 如申請專利範圍第1或6項所述之光插座用套圈固定構件，其中該套筒中形成縫隙。
22. 一種光插座，其特徵為：其使用如申請專利範圍第1或6項所述之光插座用套圈固定構件。
23. 一種光插座用套圈固定構件的製造方法，此光插座用套圈固定構件具備：套筒，其具有使套圈插入用的內孔；以及透明體，其配設在該套筒的內孔中且具有一種在該套筒的軸方向途中位置處作為與該套圈的端面相接觸用的第1端面，在製造此種光插座用套圈固定構件時，其特徵為：在作成該透明體的第1端面與凸曲面之過程中，套筒的內孔中插入透明體前驅體之後，使用熱處理手段以使透明體前驅體軟化。
24. 如申請專利範圍第23項所述之光插座用套圈固定構件的製造方法，其中在固定該透明體與套筒之過程中，套筒的內孔中插入透明體前驅體之後，使用熱處理手段以使透明體前驅體軟化。
25. 如申請專利範圍第23或24項所述之光插座用套圈固定構件的製造方法，其中熱處理手段是電弧放電、雷射、火焰或熱處理爐之其它的間接加熱方式。
26. 如申請專利範圍第23或24項所述之光插座用套圈固定構件的製造方法，其中該透明體前驅體是玻璃桿或樹脂桿。
27. 如申請專利範圍第26項所述之光插座用套圈固定構件的製造方法，其中該玻璃桿或樹脂桿的端面形成斜面。