本發(fā)明的形態(tài)通常涉及光通信用的光收發(fā)器、模塊，尤其涉及適合高速通信用模塊的光插座。

背景技術：

光插座被用作在光通信用收發(fā)器的光模塊中用于使光纖連接器與受光元件、發(fā)光元件等光元件光學連接的零件。

近年，伴隨著ip通信的增加而要求光通信用收發(fā)器的高速化。通常，采用有插座型光模塊的收發(fā)器等形狀已被標準化，因而當對從光學元件之一的半導體激光器射出的光信號的調(diào)制速度進行高速化時，則電路所需的空間變大，從而要求光模塊的小型化。

半導體激光器元件的模場直徑通常比用作光信號傳輸線的光纖的芯線直徑10μm更小。

近年，為了使光收發(fā)器的通信速度更加高速化，還使用有下述光模塊，即，在單一的模塊內(nèi)具有多個半導體激光器，在將從各半導體激光器射出的光在形成于板狀部件的內(nèi)部的光波導路內(nèi)合波成1個波導路后，與光插座的光纖光學結(jié)合的結(jié)構的光模塊。在這些光模塊中，為了實現(xiàn)小型化而需要使具有前述的光波導路的板狀部件小型化，從而存在有光波導路的芯線直徑變小的趨勢。

在代替發(fā)光元件而使用有受光元件的光模塊中，為了用于更加高速、更加遠程通信用途，也存在有減少受光元件的受光直徑的趨勢。

雖然在光學元件的模場直徑和光纖芯線直徑存在有差的情況下，透鏡需要具有倍率功能，所述透鏡用于使從半導體激光器元件射出的光聚光到光纖芯線或使從光纖芯線射出的光聚光到受光元件，但存在有差越大則透鏡的焦距變得越長或所需透鏡片數(shù)變多而導致光學系統(tǒng)變得復雜且高價的問題。

為了防止模塊全長變長或光學系統(tǒng)的復雜化，已知有下述方法，即，將透鏡的倍率抑制在較小，取而代之在光纖的光學元件側(cè)端面的一部分的光纖頂端上形成透鏡，并通過熱粘gi光纖來放大射入的光的模場直徑，以便使最適合于光纖的模場直徑射入到光纖端面的方法(例如參考文獻1)。

然而，由于先行文獻1的方法使用有模場直徑周期性改變的gi光纖，因此存在有下述這樣的課題，即，為了得到最適當?shù)哪鲋睆?，必須對gi光纖的長度進行嚴格的管理，從而制造上的管理較困難。

此外，存在有下述這樣的課題，即，在對如gi光纖那樣相對于徑向而從芯線中心起至外周部為止折射率階段性不同的光纖進行熱粘時，由于在使光纖端面融化而一體化的熱粘技術中，導致折射率的不同的芯線溶出而混雜，因此難以對熱粘部周圍的折射率進行管理，導致光損失變大。

專利文獻1：日本特開2006-154243號

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的形態(tài)是為了解決上述問題而進行的，所要解決的技術問題是提供一種光插座及光收發(fā)器，一邊可通過減小光纖的光學元件側(cè)端面的芯線，并熱粘與通常用于傳輸線的光纖相比，芯線與包層的折射率差更大的光纖，來對光模塊全長的縮短做出貢獻，一邊可通過在通常用于傳輸線的光纖、芯線及包層的折射率差大的光纖的熱粘部分上形成折射率及芯線直徑緩慢推移的部分，來抑制模場的轉(zhuǎn)換效率，其結(jié)果能夠抑制從光學元件起至插頭套管為止的結(jié)合效率的降低。

根據(jù)本發(fā)明的一個形態(tài)，可提供一種光插座，其具備：短光纖插芯，包含具有用于導通光的芯線以及包層的光纖、具有固定所述光纖的通孔的套管、將所述光纖固定于所述通孔的彈性部件；及保持件，對所述短光纖插芯進行保持，其特征在于，所述短光纖插芯具有所述套管的與插頭套管光學連接側(cè)的一個端面、與所述一個端面相反側(cè)的另一個端面，所述光纖具有所述另一個端面?zhèn)鹊牡?部分、所述一個端面?zhèn)鹊牡?部分、所述第1部分和所述第3部分之間的第2部分，所述第1部分上的芯線直徑比所述第3部分上的芯線直徑更小，所述第2部分上的芯線直徑從所述第1部分側(cè)朝向所述第3部分側(cè)變大，所述彈性部件被填充在所述光纖和所述通孔的內(nèi)壁之間的空間中。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的第一實施方式的光插座的模式剖視圖。

圖2是本發(fā)明的第一實施方式的短光纖插芯的放大剖視圖。

圖3是本發(fā)明的第一實施方式的第2部分進行線性放大的狀態(tài)的放大剖視圖。

圖4是本發(fā)明的第一實施方式的光束傳播的模式圖。

圖5是本發(fā)明的第一實施方式的第2部分進行非線性放大的狀態(tài)的放大剖視圖。

圖6是本發(fā)明的第一實施方式的在第2部分上具有級差的狀態(tài)的放大剖視圖。

圖7是例示本發(fā)明的第一實施方式的第2部分的模式剖視圖。

圖8是本發(fā)明的第二實施方式的短光纖插芯的放大剖視圖。

圖9是例示與第二部分的轉(zhuǎn)換部長度相關的分析的一個例子的模式圖。

圖10是表示與第二部分的轉(zhuǎn)換部長度相關的分析結(jié)果的曲線圖。

圖11是表示與第二部分的轉(zhuǎn)換部長度相關的分析結(jié)果的光強度分布的輪廓圖和曲線圖。

圖12(a)～圖12(c)是例示與第一部分的長度相關的分析的模式圖。

圖13是例示本發(fā)明的第三實施方式的短光纖插芯的模式剖視圖。

圖14(a)及圖14(b)是例示本發(fā)明的第四實施方式的光收發(fā)器的模式圖。

符號說明

1-光插座；2-光纖；2a-光纖的端面；3-套管；3a-與光學元件光學連接的端面；3b-與插頭套管光學連接的端面；3c-通孔；4-短光纖插芯；5-保持件；6-套筒；7a-第一部分包層；7b-第二部分包層；7c-第三部分包層；8a-第一部分芯線；8b-第二部分芯線；8c-第三部分芯線；9、19-彈性部件；21-第1部分；21a-內(nèi)側(cè)部；21b-突出部；22-第2部分；23-第3部分、29-光纖；31-光學元件的一部分；39-套管；39a-與光學元件光學連接的端面；39b-與插頭套管光學連接的端面；49-短光纖插芯；50-插頭套管；110-光學元件；111-激光二極管；112-透鏡；113-元件；120-控制基板；229-第二部分；239-第三部分；d1-第一部分的芯線直徑；d2-第二部分的芯線直徑；d3-第二部分的芯線直徑；d4-第一部分的光纖外徑；d5-第二部分的光纖外徑；d6-第三部分的光纖外徑；d7-光束腰直徑；c1-短光纖插芯4的中心軸；l1-彈性部件的長度；l2-突出部的長度；s1-部分；α-發(fā)散角；α’-第二部分的邊界和光束所組成的角度。

具體實施方式

第1發(fā)明為一種光插座，其具備：短光纖插芯，包含具有用于導通光的芯線以及包層的光纖、具有固定所述光纖的通孔的套管、將所述光纖固定于所述通孔的彈性部件；及保持件，對所述短光纖插芯進行保持，其特征在于，所述短光纖插芯具有所述套管的與插頭套管光學連接側(cè)的一個端面、與所述一個端面相反側(cè)的另一個端面，所述光纖具有所述另一個端面?zhèn)鹊牡?部分、所述一個端面?zhèn)鹊牡?部分、所述第1部分和所述第3部分之間的第2部分，所述第1部分上的芯線直徑比所述第3部分上的芯線直徑更小，所述第2部分上的芯線直徑從所述第1部分側(cè)朝向所述第3部分側(cè)變大，所述彈性部件被填充在所述光纖和所述通孔的內(nèi)壁之間的空間中。

根據(jù)該光插座，由于套管的與插頭套管光學連接側(cè)相反側(cè)的端面上的芯線直徑比套管的與插頭套管光學連接側(cè)的端面上的芯線直徑更小，因此能夠減小光模塊的長度。

此外，通過形成有第2部分，由于在從第1部分向第3部分推移時，能夠抑制芯線形狀的急劇的改變，因此能夠抑制第2部分上的光學損失。

并且，由于第1部分和第3部分的形狀相對于軸向而不發(fā)生改變，且光的損失也小，因此即使第2部分處于光套管內(nèi)徑部的任何位置都沒有問題。由此，能夠經(jīng)濟地制造插座，而無需光纖的精密的長度管理。

第2的發(fā)明為一種光插座，其特征在于，在第1發(fā)明中，所述第1部分的芯線的折射率、所述第2部分的芯線的折射率及所述第3部分上的芯線的折射率相互相等，所述第1部分的包層的折射率比所述第3部分的包層的折射率更小，所述第2部分的包層的折射率從所述第1部分側(cè)朝向所述第3部分側(cè)變大。

根據(jù)該光插座，通過使用折射率差大的光纖，即使是較小的芯線直徑，也能夠?qū)⒐夥忾]而不使其散射，從而能夠抑制光射入光纖時的損失。此外，通過形成第2部分，由于在從第1部分向第3部分推移時，能夠抑制折射率差的急劇的改變，因此能夠抑制第2部分上的光學損失。此外，由于能夠使芯線的原材料通用化，從而不存在第1部分、第2部分、第3部分的連接部上的芯線彼此的折射率差，因此能夠抑制連接部的反射所導致的損失。

第3的發(fā)明為一種光插座，其特征在于，在第1發(fā)明中，所述第1部分的包層的折射率、所述第2部分的包層的折射率及所述第3部分上的包層的折射率相互相等，所述第1部分的芯線的折射率比所述第3部分的芯線的折射率更大，所述第2部分的芯線的折射率從所述第1部分側(cè)朝向所述第3部分側(cè)變小。

根據(jù)該光插座，由于能夠用相同原材料來形成包層，因此包層能夠具有相同的物性。由此，由于熔點也相同，因此能夠容易地進行熱粘時的包層外徑的成形。

第4的發(fā)明為一種光插座，其特征在于，在第1～3任意1項發(fā)明中，所述第2部分的芯線直徑從所述第1部分側(cè)朝向所述第3部分側(cè)呈線性變大。

根據(jù)該光插座，即使進入到第2部分的激光呈放射狀發(fā)散，也可以在包層與芯線的邊界上以較小的角度射入，從而能夠通過光的全反射來防止光向包層側(cè)逃逸。

第5的發(fā)明為一種光插座，其特征在于，在第1～3的任意1項發(fā)明中，所述第2部分的芯線直徑從所述第1部分側(cè)朝向所述第3部分側(cè)呈非線性變大。

根據(jù)該光插座，由于無需對形成第2部分時的熱粘光纖拉伸速度、熱粘放電時間或功率進行高精度控制，因此能夠使制造可變得比較容易。

第6的發(fā)明為一種光插座，其特征在于，在第1～3的任意1項發(fā)明中，所述第2部分的芯線在所述第1部分側(cè)至所述第3部分側(cè)的跨度上，在所述第2部分的芯線直徑變大的區(qū)域的一部分上具有級差。

根據(jù)該光插座，由于無需對形成第2部分時的熱粘光纖拉伸速度、熱粘放電時間或功率進行高精度控制，因此可使制造變得比較容易。此外，由于如果采取該形狀，則即使是熔點不同的光纖也能夠進行連接，因此能夠擴大熱粘所使用的光纖的選擇。

第7的發(fā)明為一種光插座，其特征在于，在第1～6的任意1項發(fā)明中，所述第1部分上的芯線直徑為0.5μm以上、8μm以下。

根據(jù)該光插座，由于相對于從細微的光波導路射出的光，光纖側(cè)使mfd減小，因此變得在射入光纖時無需光的變焦。由此在實現(xiàn)了結(jié)合距離的縮短的同時，還能夠?qū)ν哥R的簡化做出貢獻。

第8的發(fā)明為一種光插座，其特征在于，在第1～7的任意1項發(fā)明中，所述第1部分上的芯線的折射率和包層的折射率的差比所述第3部分上的芯線的折射率和包層的折射率的差更大。

根據(jù)該光插座，在第1部分上，在對比第3部分更小的光束腰的光進行傳播時，能夠以單模且損失較少地對光進行傳播。

第9的發(fā)明為一種光插座，其特征在于，在第1～8的任意1項發(fā)明中，所述第1部分上的芯線的折射率和包層的折射率的差比所述第2部分上的芯線的折射率和包層的折射率的差更大。

根據(jù)該光插座，在第1部分中，在對比第2部分更小的光束腰的光進行傳播時，能夠以單模且損失較少地對光進行傳播。

第10的發(fā)明為一種光插座，其特征在于，在第1～9的任意1項發(fā)明中，所述第3部分上的芯線直徑為8μm以上、20μm以下。

根據(jù)該光插座，由于能夠使mfd與現(xiàn)有通常使用的光通信用單模光纖一致，因此能夠抑制起因于與插頭套管結(jié)合時的mfd差而導致的結(jié)合損失。

第11的發(fā)明為一種光插座，其特征在于，在第1～10的任意1項發(fā)明中，所述第3部分上的芯線的折射率和包層的折射率的差比所述第2部分上的芯線的折射率和包層的折射率的差更小。

根據(jù)該光插座，在第3部分中，在對比第2部分更大的光束腰的光進行傳播時，能夠以單模且損失較少地對光進行傳播。

第12的發(fā)明為一種光插座，其特征在于，在第1～11的任意1項發(fā)明中，所述第2部分上的芯線的折射率和包層的折射率的差從所述第1部分側(cè)朝向所述第3部分側(cè)變小。

根據(jù)該光插座，由于折射率從第1部分側(cè)朝向第3部分側(cè)逐漸變小，因此能夠防止第1部分和第3部分的急劇的折射率的改變，從而能夠抑制第1部分和第3部分的結(jié)合位置上的反射、散射所導致的光損失。

第13的發(fā)明為一種光插座，其特征在于，在第1～12的任意1項發(fā)明中，所述第1部分上的所述光纖的外徑與所述第3部分上的所述光纖的外徑相等。

根據(jù)該光插座，由于第1部分和第3部分的外形相等，因此能夠防止第1部分和第3部分的中心軸偏移，從而能夠抑制起因于軸向偏移的熱粘損失。

第14的發(fā)明為一種光插座，其特征在于，在第1～13的任意1項發(fā)明中，所述第2部分上的所述光纖的外徑比所述第1部分上的所述光纖的外徑更小。

根據(jù)該光插座，由于在光纖外徑變細的第2部分的外周呈楔狀存在有彈性部件，因此抑制了光纖比套管更向外側(cè)突出，從而能夠抑制光纖的外周的破碎、裂紋。

第15的發(fā)明為一種光插座，其特征在于，在第1～14的任意1項發(fā)明中，所述第2部分上的所述光纖的外徑比所述第3部分上的所述光纖的外徑更小。

根據(jù)該光插座，由于使第2部分和第3部分的包層外徑具有差，因此能夠使填充于第2部分的包層的外側(cè)的彈性部件所帶來的楔作用更加有效。

第16的發(fā)明為一種光插座，其特征在于，在第1～15的任意1項發(fā)明中，所述第1部分、所述第2部分及所述第3部分整個范圍被配設在所述通孔內(nèi)。

根據(jù)該光插座，由于光纖的整體存在于套管的通孔內(nèi)，因此能夠抑制外力所導致的光纖的折斷、裂紋這樣的不便。

第17的發(fā)明為一種光插座，其特征在于，在第1～15的任意1項發(fā)明中，所述第1部分具有從所述套管突出的部分，所述第2部分及所述第3部分整個范圍被配設在所述通孔內(nèi)。

根據(jù)該光插座，由于使光纖從套管端面突出，因此使光學元件和光插座光學連接時的校準變得容易。

第18的發(fā)明為一種光插座，其特征在于，在第1～17的任意1項發(fā)明中，在所述短光纖插芯的與插頭套管光學連接側(cè)相反側(cè)的端面上，所述套管的端面的一部分和所述光纖的端面從垂直于所述短光纖插芯的中心軸的面起具有規(guī)定的角度。

根據(jù)該光插座，由于以從垂直于短光纖插芯的中心軸而形成的面起具有規(guī)定角度的方式對套管的端面的一部分和光纖的端面進行研磨，因此防止了從與光插座連接的發(fā)光元件射出并射入光纖的光之中，被光纖的端面反射的光返回到發(fā)光元件，從而能夠使光學元件穩(wěn)定地工作。

第19的發(fā)明為一種光插座，其特征在于，在第1～18的任意1項發(fā)明中，所述第1部分、所述第2部分及所述第3部分被一體形成。

根據(jù)該光插座，通過一體地形成光纖，由于防止了在第1部分、第2部分、第3部分各自的邊界上產(chǎn)生有空隙，因此能夠抑制光損失。

第20的發(fā)明為一種光插座，其特征在于，在第1～19的任意1項發(fā)明中，沿著所述短光纖插芯的中心軸的所述第1部分的長度為5μm以上。

根據(jù)該光插座，能夠抑制以光纖的長度及研磨的不均為原因的光損失。

第21的發(fā)明為一種光插座，其特征在于，在第1～20的任意1項發(fā)明中，沿著所述短光纖插芯的中心軸的所述第3部分的長度為5μm以上。

根據(jù)該光插座，能夠抑制以光纖的長度及研磨的不均為原因的光損失。

第22的發(fā)明為一種光收發(fā)器，其特征在于，具備第1～21的任意1項的光插座。

根據(jù)該光收發(fā)器，一邊可通過減小光纖的光學元件側(cè)端面的芯線，并熱粘與通常用于傳輸線的光纖相比，芯線與包層的折射率差更大的光纖，來對光模塊全長的縮短做出貢獻，一邊可通過在通常用于傳輸線的光纖同芯線與包層的折射率差大的光纖的熱粘部分上形成折射率及芯線直徑緩慢推移的部分，來抑制模場的轉(zhuǎn)換效率，其結(jié)果能夠抑制從光學元件起至插頭套管為止的結(jié)合效率的降低。

下面，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行例示。另外，對各附圖中相同的構成要素標注相同的符號并適當省略詳細的說明。

(第一實施方式)

圖1是表示本發(fā)明的第一實施方式的光插座的模式剖視圖。

光插座1由下述構成，即：短光纖插芯4，包含光纖2、具有對光纖2進行保持的通孔3c的套管3、彈性部件9；保持件5，對短光纖插芯4進行保持；套筒6，用其中一端保持短光纖插芯4的頂端，用另一端可保持插入于光插座1的插頭套管，且利用彈性部件9將光纖2粘結(jié)固定于套管3的通孔3c。另外，未圖示插入于光插座1的插頭套管。

適合于套管3的材質(zhì)可列舉有陶瓷、玻璃等，但在本實施例中使用了氧化鋯陶瓷，在其中心粘結(jié)固定有光纖2，且將與插頭套管光學連接的一端(端面3b：參照圖1)研磨形成凸球面。此外，在光插座1的組裝中，多是將短光纖插芯4壓入固定到保持件5。

適合于套筒6的材質(zhì)可列舉有樹脂、金屬、陶瓷等，但在本實施例中使用了在全長方向上具有切縫的氧化鋯陶瓷制的開口套筒。套筒6構成為，用其中一端保持短光纖插芯4的研磨成凸球面的頂端部(端面3b)，用另一端保持插入于光插座的插頭套管。

光纖2具有沿著中心軸c1延伸存在的芯線8、包圍芯線8的周圍的包層7。例如，芯線的折射率比包層的折射率更高。作為光纖(芯線8及包層7)的原材料，例如可列舉有石英玻璃。也可以在石英玻璃中添加雜質(zhì)。

短光纖插芯4具有與插頭套管光學連接的一個端面(端面3b)、與該一個端面相反側(cè)的另一個端面(端面3a)。芯線8在端面3a及端面3b上從包層7露出。

例如，在端面3a側(cè)配置有半導體激光元件等光學元件。從半導體激光元件等射出的光從端面3a側(cè)射入光插座1，在芯線8內(nèi)傳播?；蛘邚亩嗣?b射入芯線8的光在芯線8內(nèi)傳播，從端面3a側(cè)朝向光學元件射出。

也可以在端面3a和半導體激光元件等光學元件等之間設置隔離器等光學元件。隔離器例如具有使偏光角度旋轉(zhuǎn)的元件(法拉第元件等)或起偏鏡，從而使光僅向1個方向透過。由此，能夠抑制例如被端面3a反射的返回光所導致的激光元件的損傷、或噪音等。

此外，短光纖插芯4的端面3b也可以被研磨成傾斜于與中心軸c1正交的平面。即，凸球面狀的端面3b也可以是傾斜于與中心軸c1正交的平面的傾斜凸球面。由此，光插座1在端面3b上與apc(angledphysicalcontact角度物理接觸)連接器光學連接，從而能夠抑制連接點上的反射、連接損失。

圖2是本發(fā)明的第一實施方式的短光纖插芯的放大剖視圖。

光纖2是將第一部分(第1部分21)、第二部分(第2部分22)、第三部分(第3部分23)熱粘的一根光纖。光纖2的第一部分由第一部分包層7a和第一部分芯線8a構成，第二部分由第二部分包層7b和第二部分芯線8b構成，第三部分由第三部分包層7c和第三部分芯線8c構成，第三部分被配置在短光纖插芯4的研磨成凸球面的端面3b側(cè)，第二部分被配置在中央，第一部分被配置在與端面3b相反側(cè)的與光學元件光學連接的端面3a側(cè)。另外，在與圖1相關而進行說明的包層7上包含第一部分包層7a、第二部分包層7b及第三部分包層7c。此外，在與圖1相關而進行說明的芯線8上包含第一部分芯線8a、第二部分芯線8b及第三部分芯線8c。

第一部分的芯線直徑d1比第三部分的芯線直徑d3更小，第二部分的芯線直徑d2隨著從第一部分向第三部分推移而逐漸變大(例如參照圖3)。此外，雖然第一部分的光纖外徑d4和第三部分的光纖外徑d6為相同尺寸，但第二部分的光纖外徑d5比上述這些直徑更小(例如參照圖3)。另外，芯線直徑為沿著與光軸(中心軸c1)正交的方向的芯線的長度，即芯線的直徑。此外，光纖外徑為沿著與中心軸c1正交的方向的光纖的長度(包層的長度)，即光纖的直徑。

作為形成第二部分的方法，可列舉有在對第一部分和第三部分進行熱粘時，一邊從熱粘部的外周施加石英的熔點以上的熱一邊對光纖熱粘部進行拉伸的方法等。第二部分的短光纖插芯4的中心軸c1方向的長度需要考慮損失為最少的長度和能夠一邊施加熱一邊進行拉伸的極限長度來進行設計。作為該長度，優(yōu)選為從10微米(μm)以上至1000μm。

在圖3、圖4、圖5、圖6及圖7中對第二部分的形狀進行表示。

圖3表示第二部分的芯線直徑d2隨著從第一部分向第三部分推移而線性放大的情況。通過采取該形狀，即使進入到第二部分的激光以發(fā)散角α發(fā)散，如圖4所示，也可相對于壁而以較小的角度α’射入，從而防止光向包層側(cè)逃逸。但是，為了制作該形狀，必須嚴格控制拉伸光纖的速度和用于對光纖施加熱的放電量或放電時機、放電位置，因而形狀形成的難度比較高。

圖5表示第二部分的芯線直徑d2隨著從第一部分向第三部分推移而非線性放大的情況。通過采取該形狀，雖然與以線性放大芯線時相比還存在有轉(zhuǎn)換部(第二部分)上的損失變大的可能性，但由于與上述控制項目相關的容許值擴大，因而存在有即使在無法對放電量、放電時機進行控制的制造儀器上也能夠通過比較簡單的控制來進行制作的優(yōu)點。

圖6表示下述狀態(tài)，即，在第二部分的芯線直徑d2隨著從第一部分向第三部分推移而芯線非線性放大的同時，具有包層7與芯線8交界的一部分形成大致垂直于光纖中心軸c1的部分s1(在本說明書中稱為級差)。通過采取該形狀，存在有下述優(yōu)點，即，即使在熱粘時在第二部分整個范圍上傳熱發(fā)生困難的情況下也能夠制作。

各自部分的包層的折射率與芯線的折射率的差的大小為第一部分最大，其次為第二部分較大，第三部分為最小。由于第二部分是在第一部分和第三部分的熱粘時形成的這樣的原因，因此在第一部分側(cè)折射率差較大，且隨著靠近第三部分側(cè)而折射率差逐漸變小。

在聚光至一定的光束腰直徑d7的狀態(tài)為止時，激光具有以發(fā)散角α度發(fā)散的特性。即，如果發(fā)散角或光束直徑其中任一方確定，則另一方也必然確定。

作為使芯線與包層的折射率差產(chǎn)生的方法，已知有在石英玻璃中添加鉺、鍺等稀土類的方法，添加的對象可列舉芯線、包層、或其雙方。根據(jù)石英玻璃中的添加物質(zhì)、濃度，能夠調(diào)整折射率。在第一部分、第二部分、第三部分各自上，芯線的折射率和包層的折射率分別為1.4以上1.6以下左右。為了確定利用芯線與光纖的折射率的差而可射入的na(開口度)，第一部分所使用的光纖需要使用下述光纖，即，以na與射入第一部分的激光的發(fā)散角α相一致的方式而具有折射率差的光纖。

由于如果發(fā)散角確定則射入直徑也確定，因此需要使用具有與折射率差相匹配且與射入的光束直徑相匹配的mfd(模場直徑)的光纖。

為了確保射入的光在單一的傳輸模中至穩(wěn)定為止的距離，優(yōu)選第一部分、第三部分的中心軸c1方向的長度分別具有100μm以上，且優(yōu)選將第二部分調(diào)整為，配置在套管3的通孔3c的中央附近。

在短光纖插芯4中，使用彈性部件(粘接劑)9將光纖2固定于套管3的通孔3c。在此，雖然作為適合于粘接劑的原材料可列舉環(huán)氧、硅等樹脂類粘接劑，但在本實施例中使用了高溫固化型的環(huán)氧類粘接劑。另外，在套管3的通孔3c內(nèi)，在存在于光纖2和套管3的內(nèi)壁之間的空間中無間隙地填充有相同粘接劑。

在此，在圖1～圖6所表示的例子中，由于第二部分的光纖外徑d5比第一部分的光纖外徑d4更小，且比第三部分的光纖外徑d6更小，因此在通孔3c內(nèi)，在套管3和第二部分的光纖外周之間產(chǎn)生有間隙。彈性部件9作為粘接劑而被無間隙地填充到該間隙中。由此，填充于第二部分的光纖的外側(cè)的彈性部件9相對于光纖形成楔子，短光纖插芯4和插入于光插座1的插頭套管為了進行光學連接而進行接觸，即使作用有平行于軸向的外力，也可抑制短光纖插芯4或光纖2在軸向上移動。

此外，由于第二部分是通過使第一部分和第三部分熱粘而形成的，因此根據(jù)形成條件，存在有第二部分的強度比第一部分的強度或第三部分的強度更低的情況。對此，通過在第二部分的外周填充彈性部件9，能夠補強第二部分。

但是，在實施方式中，如圖7所示，第二部分的光纖外徑d5也可以實質(zhì)上與第一部分的光纖外徑d4或第三部分的光纖外徑d5相同。通過采取該形狀，在通過熱粘來形成光纖2時，能夠使放電量、放電時機的控制比較簡單。

此外，通常，在光插座1中，在使光射入光纖2、或使光由光纖2射出時，為了防止光纖2的端面2a(參照圖2)上的光的反射，在與短光纖插芯4的研磨成凸球面的端面3b相反側(cè)的端面3a上，光纖2的端面2a被研磨成大致垂直于套管3的中心軸c1(與短光纖插芯的中心軸相同)的平面。在此，大致垂直是指，相對于中心軸c1優(yōu)選為85度～95度左右。

在本發(fā)明的第一實施方式中，光纖2的端面2a被研磨成垂直于短光纖插芯4的中心軸c1而成的平面，并且光纖2的端面2a和套管3的端面3a存在于大致相同平面上。在此，大致相同平面上是指優(yōu)選光纖2的端面2a和套管3的端面3a之間的距離為-250nm～+250nm左右。

在與短光纖插芯4的研磨成凸球面的端面3b相反側(cè)的端面3a上，光纖2的芯線8的中心存在于從套管3的中心0.005毫米(mm)的范圍內(nèi)。由此，通過對光纖2的芯線8的位置進行控制，能夠減小光模塊的組裝時的連接損失，并容易對光模塊進行組裝。

雖然短光纖插芯4的凸球面通常被形成在垂直于套管3的中心軸c1的平面上，但也可以形成在從垂直的面起具有規(guī)定的角度(例如4度～10度)的平面上。

(第二實施方式)

圖8是表示本發(fā)明的第二實施方式的光插座的模式剖視圖。

構成光插座1的部件與第一實施方式相同，在與套管3的研磨成凸球面的端面3b(參照圖8)相反側(cè)的端面3a(參照圖8)上，所述套管3具有光纖2和保持光纖2的通孔3c，光纖2的端面2a和套管3的端面3b的一部分被研磨成，從垂直于套管3的中心軸c1而成的面起具有規(guī)定的角度(例如4度～10度)的平面。

由此，能夠防止從與光插座1連接的發(fā)光元件射出并射入到光纖2的光之中，被光纖2的端面2a反射的光返回到發(fā)光元件，從而使光學元件穩(wěn)定地工作。

通常，為了形成短光纖插芯4上的從垂直于套管3的中心軸c1的面起具有規(guī)定角度的面，而在將光纖2插入到套管3的通孔3c，并用粘接劑進行固定后，同時對套管3和光纖2進行研磨而形成。

在本發(fā)明的第一及第二實施方式中，在第二部分的外徑變細的部分2b的外周，填充有用于將光纖2固定到套管3的通孔3c內(nèi)的彈性部件(粘接劑)9。因此，由于即使作用有與光纖的中心軸c1平行的力，彈性部件也作為楔子而發(fā)揮作用，從而能夠抑制光纖的中心軸向的偏移，因此不容易引起伴隨接觸不良的損失、光纖從套管脫出的現(xiàn)象。

接下來，參照附圖對本發(fā)明者所實施的與第一部分的光纖的芯線直徑、折射率、第二部分的中心軸c1方向的長度相關的研究進行說明。

圖9～圖11是例示研究所使用的分析條件及分析結(jié)果的一個例子的模式圖。

首先，對芯線直徑進行說明。

圖9是表示本研究所使用的光纖的模式剖視圖。

已知在具有直徑w1的光束腰的光束被射入到具有直徑w2的mfd的光纖時，當假設沒有光軸垂直方向的軸向偏移、角度偏差、光軸方向的偏移時，則結(jié)合效率η可由以下的算式求出。

(算式1)

根據(jù)該理論公式，可知在激光的光束腰和光纖的mfd一致的w1＝w2時，效率為1(100％)。此外，可知在芯線直徑為0～10μm的范圍內(nèi)，單模光纖的mfd因波長而發(fā)生改變，但直徑比光纖的芯線直徑更變大0.5～4μm。根據(jù)該事實，優(yōu)選光纖的芯線直徑比射入的光束腰更小0.5～4μm左右。

對折射率差進行說明。優(yōu)選對于光在單模光纖的中傳播，光的發(fā)散角θ1與光纖的受光角θ2一致。另外，已知該θ1可由下式求出。

(算式2)

由該算式，如果知道射入的激光光束的光束腰w1則能夠求出發(fā)散角θ1。此外，如(算式3)

所示，已知可由芯線的折射率ncore和包層的折射率nclad求出光纖的受光角θ2。

由于如果射入的光束腰w1確定，則該光束的發(fā)散角必然確定，因此必須以θ2＝θ1的方式來確定光纖的芯線與包層的折射率差。例如，在芯線和包層上使用有石英玻璃時，芯線和包層的折射率在1.4～1.6左右的范圍內(nèi)推移。

對第二部分的中心軸c1方向的長度進行說明。為了對該長度的不同所導致的效果進行確認，而實施有光cae分析。在本研究中，使第一部分的芯線直徑d1為3μm，第一部分芯線8a的折射率為1.49，第3部分的芯線直徑d3為8.2μm，第三部分芯線8c的折射率為1.4677，光纖全長為1000μm，各部分的包層(7a和7b及7c)的折射率共同為1.4624，射入的光束的光束腰直徑d7為3.2μm。在該條件下，在使第二部分的中心軸c1方向的長度從0μm起至500μm為止以100μm刻度進行改變的情況下，對光強度如何改變進行了計算。另外，使第一部分和第三部分的長度分別為(1000μm-第二部分長度)÷2。

圖10示出對該分析的分析結(jié)果進行了歸納的曲線。其為橫軸為第二部分的中心軸c1方向的長度、縱軸為使射入的光為1時的對光纖射出端上的光的強度進行對數(shù)表示的曲線。根據(jù)該分析結(jié)果，如果第二部分的中心軸c1方向的長度變長，則光纖2的內(nèi)部的損失變小。作為該變化的情況，至0～100μm為止，損失因長度增加而急劇降低，在100μm以上時則損失變得大致平穩(wěn)。由此，考慮優(yōu)選第二部分的長度為100μm以上。

圖11是在本分析條件的一個例子中，用輪廓圖和曲線來表示光纖內(nèi)的光強度分布的圖。曲線的縱軸表示自光纖的射入端的距離，橫軸表示光的強度。在該曲線中應特別強調(diào)的是在第一部分和第三部分中傳播的過程中，光大致不衰減這一點。雖然射入的光因最初光的干涉而強度減少，但其在從射出端一定程度傳播后的地方上實現(xiàn)穩(wěn)定。其后在保持一定值的狀態(tài)下進入第二部分。在第二部分中，由于產(chǎn)生有因mfd的轉(zhuǎn)換及折射率的改變而導致的損失，因此光強度降低，其后向第三部分進入。在第三部分中，大致沒有強度的改變，至射出端為止保持一定的值。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，由于第一部分和第三部分的中心軸c1方向的長度對衰減不產(chǎn)生影響，因此即使其長度發(fā)生改變，也對光纖的功能及光纖整體的損失不產(chǎn)生影響。換言之，除能夠用設計者的任意的長度來對第一部分和第三部分的長度進行設計之外，能夠較大地采用該設計尺寸的尺寸公差。該優(yōu)點不必像gi光纖、帶透鏡的光纖那樣需要嚴格的尺寸精度，從而能夠?qū)α慨a(chǎn)性的提高做出較大貢獻。

接下來，對與沿著中心軸c1方向的第一部分的長度及沿著中心軸c1方向的第三部分的長度相關的研究進行說明。

圖12(a)～圖12(c)是例示參考例的光插座及其分析結(jié)果的一個例子的模式圖，所述參考例用于與第一部分的長度相關的研究。

參考例的光插座具有圖12(a)所示的短光纖插芯49。參考例的短光纖插芯49的結(jié)構與在實施方式所涉及的短光纖插芯4中未設置有第1部分21(第一部分包層7a和第一部分芯線8a)的結(jié)構相同。

即，短光纖插芯49具有光纖29、對光纖29進行保持的套管39。短光纖插芯49具有與插頭套管連接的端面39b、與端面39b相反側(cè)的端面39a。此外，光纖29具有第二部分229(轉(zhuǎn)換部)、第三部分239。第三部分239與第二部分229在軸向上并列，并與第二部分229連接。第二部分229形成端面39a的一部分，第三部分239形成端面39b的一部分。在中心軸c1方向上，第二部分229的芯線直徑朝向第三部分239放大。在中心軸c1方向上，第三部分239的芯線直徑實質(zhì)上一定。另外，在圖12(a)中，方便起見而對彈性部件等一部分要素進行了省略。

通常，端面39a被研磨成鏡面狀。此外，端面39b被研磨成凸球面狀。由此，能夠抑制端面39a、39b上的光的損失。在光插座上，從光學元件和光插座的連接(例如使用有v形的槽)、或去除附著的粘接劑的觀點出發(fā)，優(yōu)選對端面進行研磨。

端面39a的研磨量為例如5μm以上50μm以下。由此，能夠形成鏡面狀的端面。

在此，在圖12(a)所示的短光纖插芯49上，例如當端面39a被研磨5～50μm左右時，則與研磨量相對應，第二部分229的長度變短。換言之，與研磨量相對應，第二部分229的端面位置(第二部分229之中作為端面39a的一部分而露出的部分的位置)產(chǎn)生5～50μm左右改變。即，端面39a上的芯線直徑da產(chǎn)生改變。這在使用如gi光纖等mfd周期性改變的光纖的情況下成為損失的原因。

本發(fā)明發(fā)明者對如上所述的端面39a的研磨和損失的關系進行了分析。圖12(b)及圖12(c)示出分析結(jié)果的一個例子。在該研究中，在端面39a的研磨前，使沿著第二部分229的軸向的長度la為50μm，使端面39a上的芯線直徑da為3μm，使端面39b上的芯線直徑db為9μm。第二部分229上的沿著芯線直徑的軸向的變化率為一定。

圖12(b)表示有在如上所述的短光纖插芯49中，因端面39a的研磨而長度la變短成20％(研磨量10μm)、40％(研磨量20μm)、60％(研磨量30μm)或80％(研磨量40μm)時的損失(db)。圖12(c)是表示圖12(b)的數(shù)據(jù)的曲線圖。在此，損失(db)是由光的強度計算出的，所述光的強度為光(直徑dl＝3μm)從端面39a射入時的射出端(端面39b)上的光的強度。

在進行端面39a的研磨前，損失為-1.06db。由曲線可知，當?shù)诙糠?29因研磨而變短時，則損失變大。例如，當轉(zhuǎn)換部(第二部分229)因研磨而變短50％時，則損失變?yōu)?3db左右。

如此，在未設置第一部分的參考例中，因研磨端面而導致?lián)p失增大。此外，在參考例中，即使預先考慮研磨量而確定研磨前的端面的芯線直徑，與研磨量的不均相對應，損失也會產(chǎn)生不均。因而產(chǎn)生了對研磨量進行嚴格管理的必要，可能會導致使量產(chǎn)性降低。

對此，在實施方式所涉及的光插座中，設置有芯線直徑及折射率沿著中心軸c1實質(zhì)上不改變的第一部分。即使因端面3a的研磨，而沿著中心軸c1的第一部分的長度發(fā)生改變，光學損失的增大或不均的改變也較小。例如，即使端面位置在第一部分的長度范圍內(nèi)發(fā)生改變，光插座的特性實質(zhì)上也不產(chǎn)生劣化。

根據(jù)上述，優(yōu)選沿著第一部分的中心軸c1的長度為端面3a的研磨量以上。如上所述，為了使端面3a形成鏡面狀，而將端面3a研磨5μm以上50μm以下左右。因而，優(yōu)選沿著第一部分的中心軸c1的長度為5μm以上，如果可能則優(yōu)選為50μm以上。如果能夠在短光纖插芯4內(nèi)(套管3的通孔內(nèi))配設第二部分及第三部分，則沿著第一部分的中心軸c1的長度的上限不受特別限制。因此，根據(jù)短光纖插芯4的全長，也可以使第一部分延伸至7～10mm左右為止。由此，能夠使量產(chǎn)性提高。

與圖12(a)～圖12(c)相關的說明在例如未具有第三部分的參考例中也相同。即，此時，與插頭套管連接的端面上的芯線直徑因研磨量而產(chǎn)生改變。因端面上的芯線直徑的改變，而損失增大。對此，在實施方式所涉及的光插座中，設置有芯線直徑及折射率沿著中心軸c1實質(zhì)上不改變的第三部分。即使因端面3b的研磨，而沿著中心軸c1的第三部分的長度產(chǎn)生改變，光學損失的增大或不均的改變也較小。

根據(jù)上述，優(yōu)選沿著第三部分的中心軸c1長度為端面3b的研磨量以上。例如，為了使端面3b形成凸球面狀，將端面3b研磨5μm以上20μm以下左右。因而，優(yōu)選沿著第三部分的中心軸c1的長度為5μm以上，如果可能則優(yōu)選為20μm以上。如果能夠在短光纖插芯4內(nèi)(套管3的通孔內(nèi))配設第一部分及第二部分，則沿著第三部分的中心軸c1的長度的上限不受特別限制。因此，根據(jù)短光纖插芯4的全長，也可以將第三部分延伸至7～10mm左右為止。由此，能夠提高量產(chǎn)性。

如以上說明的那樣，根據(jù)本實施方式，由于芯線直徑d1比研磨成凸球面的端面3b的芯線直徑d2更小，所述芯線直徑d1為與短光纖插芯4的研磨成凸球面的端面3b相反側(cè)的端面3a上的芯線直徑d1，因此能夠減小光模塊的長度。此外，對于第一部分和第三部分的軸向長度，可以不需要高精度的尺寸管理。

由于第二部分的光纖外徑d5比包層的通孔3c更小，因此通過在其間隙中填充彈性部件9，能夠抑制光纖在中心軸方向上移動。

(第三實施方式)

圖13是例示本發(fā)明的第三實施方式所涉及的光插座的一部分的模式化剖視圖。

圖13將本實施方式所涉及的光插座之中短光纖插芯4的部分放大來進行表示。如圖13所示，第一部分(第1部分21)具有配置于套管3的通孔3c內(nèi)的部分(內(nèi)側(cè)部21a)、配置于通孔3c外的部分(突出部21b)。此外，本實施方式所涉及的光插座具有彈性部件19。對于上述以外，本實施方式與第一或第二實施方式相同。

突出部21b自套管3(與端面3b相反側(cè)的套管3的面)向外側(cè)突出。即，突出部21b在與中心軸c1正交的方向上與套管3不并列。內(nèi)側(cè)部21a在與中心軸c1正交的方向上與套管3并列，且在沿著中心軸c1進行觀察時被套管3包圍。

此外，第二部分的整個范圍及第三部分的整個范圍分別被配置在通孔3c內(nèi)。即，第二部分的整個范圍及第三部分的整個范圍在與中心軸c1正交的方向上與套管3并列，且在沿著中心軸c1進行觀察時被套管3包圍。

如已述，在與光插座的端面3b相反側(cè)，設置有半導體激光元件等模塊、光學元件。在圖13中，作為一個例子而表示有光學元件的一部分31。

例如，光學元件的一部分31具有與突出部21b相對應的形狀(槽等)。在對光學元件和光插座進行組裝時，將突出部21b裝載到光學元件的一部分31上等，并直接按壓于光學元件的光射出端。或者，使用透鏡等元件來從光射出端向突出部21射入光。由此，能夠減輕組裝時的校準的操作。此外，能夠使校準的精度提高，從而能夠使光學的連接損失降低。

彈性部件19被設置在突出部21b的第三部分側(cè)的端部。彈性部件19例如與突出部21b及套管3接觸。由此，彈性部件19對第一部分進行保護。彈性部件19的沿著中心軸c1方向的長度l1為例如2mm左右。因此，優(yōu)選突出部21b的沿著中心軸c1方向的長度l2為2mm以上。此外，從確保第一部分的強度及光插座的小型化的觀點出發(fā)，優(yōu)選突出部21b的長度l2為20mm以下。另外，由于第二部分及第三部分被配置在通孔3c的內(nèi)部，因此被套管3保護。

(第四實施方式)

圖14(a)及圖14(b)是例示本發(fā)明的第四實施方式所涉及的光收發(fā)器的模式圖。

如圖14(a)所示，本實施方式所涉及的光收發(fā)器200具有光插座1、光學元件110、控制基板120。

在控制基板120上形成有電路等。控制基板120與光學元件110電連接?？刂苹?20對光學元件110的工作進行控制。

光學元件110例如可使用受光元件或發(fā)光元件。在該例子中，光學元件110為發(fā)光部。光學元件110具有激光二極管111和透鏡112。激光二極管111被控制基板120控制，向光插座1的短光纖插芯4射出光。透鏡112在所射出的光的光路上位于光插座1和激光二極管111之間。

另外，如圖14(b)所示，光學元件110還可以具有元件113。該元件113具有激光二極管、芯線直徑小的光波導路。在波導路的芯線內(nèi)傳播的光介由透鏡112而射入到光插座1。光波導路由例如硅光子形成。此外，光波導路也可以使用石英波導路。另外，在實施方式中，也可以不設置透鏡112，而使從激光二極管、光波導路射出的光直接射入光插座1。

此外，在光插座1中插入有插頭套管50。插頭套管50被套筒6保持。光纖2在端面3b上與插頭套管50光學連接。由此，光學元件110和插頭套管50介由光插座而光學連接，從而可實現(xiàn)光通信。

以上，對本發(fā)明的實施的方式進行了說明。然而，本發(fā)明并不局限于這些記述。對于前述的實施的方式，只要具備本發(fā)明的特征，則本領域技術人員加以適當設計變更的產(chǎn)物也都包含于本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，短光纖插芯4等所具備的各要素的形狀、尺寸、材質(zhì)、配置等或光纖2、套管3的設置方式等并不局限于所例示的內(nèi)容，而可以適當進行變更。

另外，只要在技術上可行，可以對前述的各實施方式所具備的要素進行組合，但只要包含本發(fā)明的特征，則這些要素組合后的產(chǎn)物也都包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

根據(jù)本發(fā)明的形態(tài)，可提供一種光插座及光收發(fā)器，能夠在通過減小光纖的光學元件側(cè)端面的芯線來對縮短光模塊全長做出貢獻的同時，對于光纖的軸向長度無需高精度的尺寸公差，且可通過抑制光纖的軸向移動來防止結(jié)合效率的降低，并可抑制mfd轉(zhuǎn)換的損失。