JPH02308209A - 半導体発光装置及びその部品並びにレンズ位置調整方法 - Google Patents
半導体発光装置及びその部品並びにレンズ位置調整方法Info
- Publication number
- JPH02308209A JPH02308209A JP1128855A JP12885589A JPH02308209A JP H02308209 A JPH02308209 A JP H02308209A JP 1128855 A JP1128855 A JP 1128855A JP 12885589 A JP12885589 A JP 12885589A JP H02308209 A JPH02308209 A JP H02308209A
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- Japan
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- lens
- holder
- light
- lens holder
- optical axis
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- Pending
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- Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
- Lens Barrels (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はレンズホルダ、発光装置、並びにレンズ位置調
整方法に係り、特に光通信、光記録装置。
整方法に係り、特に光通信、光記録装置。
光計測に使用される受発光装置とその部品に関する。
マイクロレンズを内蔵する受発光装置は特開昭61−2
0911号、同61−134709号、同63−196
09号公報に示されるようにレンズをブロック上に接着
固定し、或いはキャップに封止していた。これら従来の
レンズ固定はレンズ搭載ブロック取付は位置のばらつき
、或いは接着剤の厚さのばらつきや接着材固着時の収縮
によって発光素子とレンズとの光軸位置が変わってしま
うという問題があった。
0911号、同61−134709号、同63−196
09号公報に示されるようにレンズをブロック上に接着
固定し、或いはキャップに封止していた。これら従来の
レンズ固定はレンズ搭載ブロック取付は位置のばらつき
、或いは接着剤の厚さのばらつきや接着材固着時の収縮
によって発光素子とレンズとの光軸位置が変わってしま
うという問題があった。
またキャップ周囲の固着は汚染源となり易い樹脂を避け
てレーザ溶接、或いは半田ろう付けを行って固定してい
た。しかしながらこの固定作業は熱を伴うために位置ず
れを起こし易い。
てレーザ溶接、或いは半田ろう付けを行って固定してい
た。しかしながらこの固定作業は熱を伴うために位置ず
れを起こし易い。
これら種々な要因によりレーザ素子とレンズとの光軸位
置合わせを所定の設計通りに行うことは極めて難かしい
作業であった。
置合わせを所定の設計通りに行うことは極めて難かしい
作業であった。
光通信用の発光装置の場合設計で要求される光軸に垂直
な方向の位置合わせ精度は数μmである。
な方向の位置合わせ精度は数μmである。
レンズ位置がずれるとレンズ通過光が所定の光軸から傾
斜するためレンズに光が斜めに入ることになり、この斜
め入射によりファイバに取り込まれる光量が著しく低下
する。上記の構造の場合、レンズが強固な搭載台あるい
はレンズケース内にいったん封止されると、これらのレ
ンズ固定は強固であり、固定時に起した光軸ずれを再補
正することは不可能である。
斜するためレンズに光が斜めに入ることになり、この斜
め入射によりファイバに取り込まれる光量が著しく低下
する。上記の構造の場合、レンズが強固な搭載台あるい
はレンズケース内にいったん封止されると、これらのレ
ンズ固定は強固であり、固定時に起した光軸ずれを再補
正することは不可能である。
〔発明が解決しようとする課題〕
レーザ素子を向い合わせてレンズを固定する場合、まず
レーザ素子をパッケージ内に固定する。
レーザ素子をパッケージ内に固定する。
次いで、このレーザ素子から所定の距離を離してレンズ
を固定する0両者の光軸位置合わせ精度にはサブミクロ
ンの精度が必要である。接着固定には樹脂接着剤、半田
などが用いられる。これらの接着固定材料で固定した場
合、硬化収縮や熱変形等によってサブミクロン程度の変
形は容易に起りやすく避けられない問題であった。この
変形はそのまま光軸ずれとなり光結合効率を低下させる
原因となっていた。
を固定する0両者の光軸位置合わせ精度にはサブミクロ
ンの精度が必要である。接着固定には樹脂接着剤、半田
などが用いられる。これらの接着固定材料で固定した場
合、硬化収縮や熱変形等によってサブミクロン程度の変
形は容易に起りやすく避けられない問題であった。この
変形はそのまま光軸ずれとなり光結合効率を低下させる
原因となっていた。
尚、前掲の特開昭61−20911号公報等に示された
装置はレンズホルダをパッケージに組み込み或いは基板
上に固定した後において位置の微調整を行う技術を開示
していない、上記したようにレンズホルダを剛部材たる
本体に位置合わせをして固定したとしても固定後のサブ
ミクロンオーダーの位置ずれは必然的に発生するもので
ある。また特開昭63−19609号公報記載の装置に
してもレンズホルダを光軸に沿って動かし得る構成には
なっていても発光素子と同一の光軸に対してレンズ位置
をいかに微調整するかについての開示はない。
装置はレンズホルダをパッケージに組み込み或いは基板
上に固定した後において位置の微調整を行う技術を開示
していない、上記したようにレンズホルダを剛部材たる
本体に位置合わせをして固定したとしても固定後のサブ
ミクロンオーダーの位置ずれは必然的に発生するもので
ある。また特開昭63−19609号公報記載の装置に
してもレンズホルダを光軸に沿って動かし得る構成には
なっていても発光素子と同一の光軸に対してレンズ位置
をいかに微調整するかについての開示はない。
本発明はレンズ固定後も固定後に生じた光軸ずれを修正
することができる構造を提供するものであり、また修正
によって光結合効率の低下を回復することを目的とする
。
することができる構造を提供するものであり、また修正
によって光結合効率の低下を回復することを目的とする
。
固定されたレーザ素子に向い合わせてレンズの位置を決
める。位置を決めた状態でレンズをホルダに接着剤で固
定する。このときレーザ素子とレンズの光軸位置決めは
所定の通り行われるが接着剤の硬化収縮、固定治具の取
りはずしによる応力解放などで最適な光結合状態にはな
らないのが普通である。この最適結合状態からの位置ず
れを修正して無くすためにレンズのホルダを曲げ、塑性
変形可能な構造とする。レンズが接着されているホルダ
を曲げて、ホルダの一部に弾性及び塑性変形を起す0曲
げ荷重を除去したとき弾性変形量は元に戻るが塑性変形
量は永久に残る。この塑性変形量で位置ずれを修正し、
最大光結合を得る光軸合わせを達成するようにしたもの
である。
める。位置を決めた状態でレンズをホルダに接着剤で固
定する。このときレーザ素子とレンズの光軸位置決めは
所定の通り行われるが接着剤の硬化収縮、固定治具の取
りはずしによる応力解放などで最適な光結合状態にはな
らないのが普通である。この最適結合状態からの位置ず
れを修正して無くすためにレンズのホルダを曲げ、塑性
変形可能な構造とする。レンズが接着されているホルダ
を曲げて、ホルダの一部に弾性及び塑性変形を起す0曲
げ荷重を除去したとき弾性変形量は元に戻るが塑性変形
量は永久に残る。この塑性変形量で位置ずれを修正し、
最大光結合を得る光軸合わせを達成するようにしたもの
である。
本発明のレンズホルダは、レンズを通過する光路を確保
しつつ該レンズを保持する部材であって、一端にレンズ
を組み込むと共に、該レンズ組み込み位置から離れた箇
所を他の剛性部材への接合位置とすることにより、該接
合位置を支点として■前記レンズを光軸に合わせうるよ
うに構成し、若しくは■光路に対する傾きを調整可能に
したことを特徴とする0本発明のレンズホルダはこの保
持部材における主たる部分がパイプ状若しくは板状又は
これらの併用形状であり、その主たる部分の一部が残余
の部分よりも低剛性となっていることが好ましい、或い
は本発明のレンズホルダはレンズを保持するホルダの一
部を塑性変形させることにより前記レンズを動かしてレ
ンズ位置を調整可能にしたことを特徴とする。
しつつ該レンズを保持する部材であって、一端にレンズ
を組み込むと共に、該レンズ組み込み位置から離れた箇
所を他の剛性部材への接合位置とすることにより、該接
合位置を支点として■前記レンズを光軸に合わせうるよ
うに構成し、若しくは■光路に対する傾きを調整可能に
したことを特徴とする0本発明のレンズホルダはこの保
持部材における主たる部分がパイプ状若しくは板状又は
これらの併用形状であり、その主たる部分の一部が残余
の部分よりも低剛性となっていることが好ましい、或い
は本発明のレンズホルダはレンズを保持するホルダの一
部を塑性変形させることにより前記レンズを動かしてレ
ンズ位置を調整可能にしたことを特徴とする。
以上の本発明のレンズホルダは、保持部材に切り込みを
入れて塑性変形発生ケ所を特定することが調整作業上便
利である。
入れて塑性変形発生ケ所を特定することが調整作業上便
利である。
本発明の発光装置は、上記のレンズホルダと発光素子と
が互いに共通する光路上に配置されると共に両者が同一
基板上に搭載されていることを特徴とする。或いは本発
明の発光装置は、上記のレンズホルダと該レンズホルダ
に保持されるレンズと該レンズの光路上に配置された発
光量子とを一枚の基板上に備え、かつ該基板の一部は前
記レンズホルダを前記レンズから離れた位置で固定され
る第1の凸部と前記発光素子の搭載部位となる第2の凸
部とを形成してなることを特徴とする。いずれにせよ上
記の基板はペルチェ素子を内蔵したもの等のクーラ上に
搭載されていることが好ましい、また上記のレンズホル
ダを抵抗溶接及び/またはろう付けにより上記の基板に
接合してなることが好ましい。
が互いに共通する光路上に配置されると共に両者が同一
基板上に搭載されていることを特徴とする。或いは本発
明の発光装置は、上記のレンズホルダと該レンズホルダ
に保持されるレンズと該レンズの光路上に配置された発
光量子とを一枚の基板上に備え、かつ該基板の一部は前
記レンズホルダを前記レンズから離れた位置で固定され
る第1の凸部と前記発光素子の搭載部位となる第2の凸
部とを形成してなることを特徴とする。いずれにせよ上
記の基板はペルチェ素子を内蔵したもの等のクーラ上に
搭載されていることが好ましい、また上記のレンズホル
ダを抵抗溶接及び/またはろう付けにより上記の基板に
接合してなることが好ましい。
本発明の半導体発光装置は、半導体レーザから射出され
た光を第1のレンズを介して平行光若しくは集束光とし
、アイソレータを通した後、第2のレンズで集光し、光
ファイバに導入するものであって、半導体レーザから第
1のレンズまでを上記の発光装置で構成したものである
。この場合。
た光を第1のレンズを介して平行光若しくは集束光とし
、アイソレータを通した後、第2のレンズで集光し、光
ファイバに導入するものであって、半導体レーザから第
1のレンズまでを上記の発光装置で構成したものである
。この場合。
レンズのホルダの一部を塑性変形させることにより、ア
イソレータを通った光をレンズで集光し、ファイバに導
入する装置として、集光した光をファイバ端面に垂直に
導入させることが好ましい。
イソレータを通った光をレンズで集光し、ファイバに導
入する装置として、集光した光をファイバ端面に垂直に
導入させることが好ましい。
本発明の光モジュールは、ファイバ、プリズム。
ミラー、スイッチ等の光学機能素子を搭載したホルダの
一部を塑性変形させることにより光軸微調整を行いうる
構成にしたことを特徴とする。
一部を塑性変形させることにより光軸微調整を行いうる
構成にしたことを特徴とする。
本発明のレンズ位置調整方法は、上記のレンズホルダを
光軸上に概略的に位置決めした後、該レンズホルダの一
部を剛部材に同定し、しかる後に前記レンズホルダの傾
きを微調させることにより及び/または該レンズホルダ
の一部を塑性変形させることによって、レンズを光軸に
位置合わせすることを特徴とする。或いは本発明のレン
ズ位置調整方法は、上記のレンズホルダを光軸上に概略
的に位置決めした後、該レンズホルダの一部を剛部材に
固定し、しかる後、発光素子を駆動して発光させながら
レンズ通過後の光出力をモニターしつつ光出力が増大す
る方向にレンズホルダ自体を曲げることにより、レンズ
を光軸に位置合わせすることを特徴とする。
光軸上に概略的に位置決めした後、該レンズホルダの一
部を剛部材に同定し、しかる後に前記レンズホルダの傾
きを微調させることにより及び/または該レンズホルダ
の一部を塑性変形させることによって、レンズを光軸に
位置合わせすることを特徴とする。或いは本発明のレン
ズ位置調整方法は、上記のレンズホルダを光軸上に概略
的に位置決めした後、該レンズホルダの一部を剛部材に
固定し、しかる後、発光素子を駆動して発光させながら
レンズ通過後の光出力をモニターしつつ光出力が増大す
る方向にレンズホルダ自体を曲げることにより、レンズ
を光軸に位置合わせすることを特徴とする。
レンズを接着し、固定した後の光軸ずれには。
レーザ素子とレンズとを結ぶ光#(Z)方向と。
この光軸に垂直なX+3’方向の三成分である。2方向
の軸ずれはX+3’方向の位置ずれに比べ、光軸方向に
光が伝播されるので50〜100倍の余裕度がある。こ
のため2方向の位置ずれは初期の位置合わせで十分であ
り、修正する必要はない。
の軸ずれはX+3’方向の位置ずれに比べ、光軸方向に
光が伝播されるので50〜100倍の余裕度がある。こ
のため2方向の位置ずれは初期の位置合わせで十分であ
り、修正する必要はない。
これに対し−Xy y方向の光軸ずれは光軸から離れる
(off−axial)変位であるため光出力の低下に
大きく影響する。このためx、y方向の光軸ずれを修正
することが重要であり、本発明は、このx、y方向のず
れをレンズホルダ固定後に修正可能とするものである。
(off−axial)変位であるため光出力の低下に
大きく影響する。このためx、y方向の光軸ずれを修正
することが重要であり、本発明は、このx、y方向のず
れをレンズホルダ固定後に修正可能とするものである。
XtV方向の光軸ずれを修正するには、曲げ変形が可能
なレンズホルダをX、或いはy方向に強制変形させてレ
ンズ位置を修正する。まず、レーザ素子を駆動し発光さ
せながら、レンズ通過後の光出力をモニタする。光出力
が増大するX、あるいはy方向へ曲げる。−回の曲げ変
形で光出力が最大である最適位置に到達できなかった場
合には2回、3回と繰り返し曲げ変形量を調節して行う
。
なレンズホルダをX、或いはy方向に強制変形させてレ
ンズ位置を修正する。まず、レーザ素子を駆動し発光さ
せながら、レンズ通過後の光出力をモニタする。光出力
が増大するX、あるいはy方向へ曲げる。−回の曲げ変
形で光出力が最大である最適位置に到達できなかった場
合には2回、3回と繰り返し曲げ変形量を調節して行う
。
またX、あるいはy方向に位置をずらし過ぎた場合には
、位置ずれを減らす方向に戻す曲げ変形を加える。この
ようにレンズを接着したホルダを塑性変形させて永久変
位を残すことによって最大の光出力を得る位置にレンズ
を設定することができる。
、位置ずれを減らす方向に戻す曲げ変形を加える。この
ようにレンズを接着したホルダを塑性変形させて永久変
位を残すことによって最大の光出力を得る位置にレンズ
を設定することができる。
以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。
第1図は本発明に係る発光装置の一例を示す断面図であ
る。基板となるキャリア1は2箇所が上方に突出してお
り、中央の突出部にはマウント2を介して発光素子たる
レーザダイオード素子(以下レーザ素子という)3を搭
載している。レーザ素子3はその発光により前後両方向
ヘレーザが射出するように上記の突出部に半田接合にて
マウントされている。もう一方の突出部はレーザ素子3
搭載用突出部よりも高さがあり中央にはレンズホルダ5
を取り付ける為の穴をあけである。
る。基板となるキャリア1は2箇所が上方に突出してお
り、中央の突出部にはマウント2を介して発光素子たる
レーザダイオード素子(以下レーザ素子という)3を搭
載している。レーザ素子3はその発光により前後両方向
ヘレーザが射出するように上記の突出部に半田接合にて
マウントされている。もう一方の突出部はレーザ素子3
搭載用突出部よりも高さがあり中央にはレンズホルダ5
を取り付ける為の穴をあけである。
レンズホルダ5は外径21m、厚さ0.11IlllI
の鉄合金製薄肉パイプ材を一部フランジ型にプレス成形
して作製されており、キャリア1の突出部に裏から接合
する箇所5aを有している。レンズホルダ5のパイプ中
心をレーザ素子3の発光ケ所(設計位置)に位置合わせ
した後、キャリア1とレンズホルダ5とを接合箇所5a
にて両者相互のスポット溶接をする。
の鉄合金製薄肉パイプ材を一部フランジ型にプレス成形
して作製されており、キャリア1の突出部に裏から接合
する箇所5aを有している。レンズホルダ5のパイプ中
心をレーザ素子3の発光ケ所(設計位置)に位置合わせ
した後、キャリア1とレンズホルダ5とを接合箇所5a
にて両者相互のスポット溶接をする。
レーザ素子を搭載したマウント2はキャリア1に接合す
る。
る。
次いでレーザ素子3には通電用のリード線(図示省略)
をボンディングする。
をボンディングする。
予め開口数(N A ; numerical ape
rture)から計算したレーザ素子3と、レンズ4の
先端との間隔にレンズ4を設置する。この場合、開口数
はレーザ素子3からレンズ4方向へ発光するレーザの広
がり角(これを2αとする)と絶対屈折率nとの関係か
らn sinα で規定される。この状態でレンズ4を
レンズホルダ5に半田接合6をして固定する。
rture)から計算したレーザ素子3と、レンズ4の
先端との間隔にレンズ4を設置する。この場合、開口数
はレーザ素子3からレンズ4方向へ発光するレーザの広
がり角(これを2αとする)と絶対屈折率nとの関係か
らn sinα で規定される。この状態でレンズ4を
レンズホルダ5に半田接合6をして固定する。
尚、受光素子8はキャリア1に接合した取付台7の後方
レーザ光照射位置に取り付ける。受光素子8は後述する
光ファイバから外へ出る出力を−定にするためのモニタ
であり、レーザ素子3の光を受けて適宜レーザ素子3へ
の電流を変えて出力の一定化を図るものである。
レーザ光照射位置に取り付ける。受光素子8は後述する
光ファイバから外へ出る出力を−定にするためのモニタ
であり、レーザ素子3の光を受けて適宜レーザ素子3へ
の電流を変えて出力の一定化を図るものである。
このように組立てたキャリア1を第2図に示すように予
めケース9の底抜上に接合しておいたクーラ10の上部
に低融点ろう材で接合する。クーラ10は例えばペルチ
ェ素子であり、TEC(Thermo Electri
c Cooler)ともいう。このときレーザ素子3−
レンズ4−アイソレータ11−光ファイバ22が一直線
に並び一本の光軸上に配列されるようにレーザ素子3及
びレンズ4を搭載したキャリア1を調節して固定する。
めケース9の底抜上に接合しておいたクーラ10の上部
に低融点ろう材で接合する。クーラ10は例えばペルチ
ェ素子であり、TEC(Thermo Electri
c Cooler)ともいう。このときレーザ素子3−
レンズ4−アイソレータ11−光ファイバ22が一直線
に並び一本の光軸上に配列されるようにレーザ素子3及
びレンズ4を搭載したキャリア1を調節して固定する。
ケース9の下部にはレーザ素子3.受光素子8゜クーラ
10等の駆動又はモニタ用のリード端子14を引き出し
である。このケースはDIL(dual in 1in
e)型パッケージケースである。またこのケースにはパ
ッケージ取付は板15を横付けしである。パッケージ取
付は板はケース9の一端面よりも長く(図面の紙面に垂
直な方向に伸び)。
10等の駆動又はモニタ用のリード端子14を引き出し
である。このケースはDIL(dual in 1in
e)型パッケージケースである。またこのケースにはパ
ッケージ取付は板15を横付けしである。パッケージ取
付は板はケース9の一端面よりも長く(図面の紙面に垂
直な方向に伸び)。
適宜取付は用の孔等で外部の装置壁等に固定されるよう
になっている。キャップ16は蓋である。
になっている。キャップ16は蓋である。
ケース9の側面には円筒形アイソレータ11の収納部1
3を銀ろう付けする。収納部13のLD(レーザ素子)
側端にはケース9内の気密性を保つため窓ガラス12を
ガラス封止する。窓ガラス両面はレーザ光の反射戻り光
を防ぐため反射防止膜を施した。
3を銀ろう付けする。収納部13のLD(レーザ素子)
側端にはケース9内の気密性を保つため窓ガラス12を
ガラス封止する。窓ガラス両面はレーザ光の反射戻り光
を防ぐため反射防止膜を施した。
尚、アイソレータ11の後段側(光フアイバ側)にはレ
ンズ17を配置し、更にその後段側に光ファイバ22を
設けている。
ンズ17を配置し、更にその後段側に光ファイバ22を
設けている。
ファイバ22はフェルール21がフェルールガイド23
によってケース9に固定する。符号18はホルダであり
、符号19はネジ付きリングであり、符号20はガラス
板である。
によってケース9に固定する。符号18はホルダであり
、符号19はネジ付きリングであり、符号20はガラス
板である。
レーザ素子3に通電し、発光させるとレンズ4を通った
後に光は平行ビームとなる。ビーム径は例えば0.8m
mである。ガラス窓12を通過した平行レーザ光をアイ
ソレータ11やファイバ22を取り除いた状態で&1察
する。ケースより1〜2m離れた位置で予め決めておい
た光軸(位りと、平行ビームの円形スポットの中心のず
れを赤外線カメラを使用してCRTに写し出す、ビーム
スポットの中心が光軸位置に近づき、一致するように、
ホルダ5を専用チャックで握み、光の伝播する光軸に対
して直角方向にホルダを曲げる0曲げ変形によってホル
ダ5の根元には塑性変形が残り、レンズ位置は修正され
、その結果、光軸ずれが無くなる。−同の曲げ変形で光
軸ずれが無くならないときは2回、3回、・・・・・・
とくり返して光軸ずれをとる。
後に光は平行ビームとなる。ビーム径は例えば0.8m
mである。ガラス窓12を通過した平行レーザ光をアイ
ソレータ11やファイバ22を取り除いた状態で&1察
する。ケースより1〜2m離れた位置で予め決めておい
た光軸(位りと、平行ビームの円形スポットの中心のず
れを赤外線カメラを使用してCRTに写し出す、ビーム
スポットの中心が光軸位置に近づき、一致するように、
ホルダ5を専用チャックで握み、光の伝播する光軸に対
して直角方向にホルダを曲げる0曲げ変形によってホル
ダ5の根元には塑性変形が残り、レンズ位置は修正され
、その結果、光軸ずれが無くなる。−同の曲げ変形で光
軸ずれが無くならないときは2回、3回、・・・・・・
とくり返して光軸ずれをとる。
次いでアイソレータ11を収納部13に挿入する。アイ
ソレータ11を回転し、アイソレータ11の後方の出射
光強度が最大となる位置を探す9レンズ17を内蔵させ
たレンズホルダ18を挿入し、先端をアイソレータ11
に接触させる。この接触によりアイソレータ11の回転
を止める。ネジ付リング19をホルダ18に締結する。
ソレータ11を回転し、アイソレータ11の後方の出射
光強度が最大となる位置を探す9レンズ17を内蔵させ
たレンズホルダ18を挿入し、先端をアイソレータ11
に接触させる。この接触によりアイソレータ11の回転
を止める。ネジ付リング19をホルダ18に締結する。
次に収納部13にリング19を溶接固定する。
アイソレータ11を通過後の光は平行ビームとなってお
りレンズ17で集光される。焦点にファイバ先端を合わ
せるため、ファイバ22を埋込んだフェルール21を用
いる。ファイバ22の先端には反射防止膜付きのガラス
板20を接着する。フェルールガイド23の中でフェル
ール21を光軸方向に微動させ、ファイバ光出力が最大
となる位置をみつけ、フェルールガイド23とフェルー
ル21と固定する。フェルール21を内蔵固定したフェ
ルールガイド23の端面23aを収納部の端面13aと
対向させ、すり合わせながら微動させて最大光出力位置
を探す、最大光出力位置で両者を溶接固定する。このよ
うにして光軸位置合わせを達成し、最大光出力を取り出
す。
りレンズ17で集光される。焦点にファイバ先端を合わ
せるため、ファイバ22を埋込んだフェルール21を用
いる。ファイバ22の先端には反射防止膜付きのガラス
板20を接着する。フェルールガイド23の中でフェル
ール21を光軸方向に微動させ、ファイバ光出力が最大
となる位置をみつけ、フェルールガイド23とフェルー
ル21と固定する。フェルール21を内蔵固定したフェ
ルールガイド23の端面23aを収納部の端面13aと
対向させ、すり合わせながら微動させて最大光出力位置
を探す、最大光出力位置で両者を溶接固定する。このよ
うにして光軸位置合わせを達成し、最大光出力を取り出
す。
第3図に光軸ずれの修正機能をもつホルダに関し、他の
実施例を示す、ロッドレンズ24を保持するレンズホル
ダ25には切り込み部25cを設ける。この切り込み部
から半田を溶融注入させ、レンズ24とレンズホルダ2
5を接合する。レンズホルダ25の他端は十字形のヒレ
25a形状に加工し、直角に曲げる。互いに隣り合うヒ
レ間には切り込み部25bを設ける。ヒレ部においてキ
ヤリア1とレンズホルダ25は抵抗溶接する。キャリア
1及びレンズホルダ25はコバール材料からなる。レン
ズホルダはコバール材料の他に軟鋼を使用してもよい、
軟鋼はコバールより熱膨張係数がレンズの熱膨張係数(
sxtQ−a℃−1)に近い、コバール、軟鋼ともに鉄
系材料であり1両者の抵抗溶接が容易である。
実施例を示す、ロッドレンズ24を保持するレンズホル
ダ25には切り込み部25cを設ける。この切り込み部
から半田を溶融注入させ、レンズ24とレンズホルダ2
5を接合する。レンズホルダ25の他端は十字形のヒレ
25a形状に加工し、直角に曲げる。互いに隣り合うヒ
レ間には切り込み部25bを設ける。ヒレ部においてキ
ヤリア1とレンズホルダ25は抵抗溶接する。キャリア
1及びレンズホルダ25はコバール材料からなる。レン
ズホルダはコバール材料の他に軟鋼を使用してもよい、
軟鋼はコバールより熱膨張係数がレンズの熱膨張係数(
sxtQ−a℃−1)に近い、コバール、軟鋼ともに鉄
系材料であり1両者の抵抗溶接が容易である。
上記は円筒パイプ状のレンズホルダを用いているが、円
筒パイプ状の他に3角、4角或いは6角のパイプ状にし
ても変わらない、また角パイプはヒレ加工が容易であり
加工能率が良い6第4図は球レンズのレンズホルダを示
す1球レンズ27の直径は2mである。レンズホルダ2
8は軟鋼パイプから作る。パイプには円周方向に直径0
.3mの円孔28bを等間隔に8個あける。
筒パイプ状の他に3角、4角或いは6角のパイプ状にし
ても変わらない、また角パイプはヒレ加工が容易であり
加工能率が良い6第4図は球レンズのレンズホルダを示
す1球レンズ27の直径は2mである。レンズホルダ2
8は軟鋼パイプから作る。パイプには円周方向に直径0
.3mの円孔28bを等間隔に8個あける。
パイプ(外径2I、内径1.8mm)に0.9mm深さ
の切り込みを入れる。切り込みにより4個のヒレ28a
を形成する。次にヒレ28aを折り曲げて向い合うヒレ
先端の間隔を1,61Illl+とする。レンズ27を
ヒレ28aを押し開きながら挿入する。
の切り込みを入れる。切り込みにより4個のヒレ28a
を形成する。次にヒレ28aを折り曲げて向い合うヒレ
先端の間隔を1,61Illl+とする。レンズ27を
ヒレ28aを押し開きながら挿入する。
更にレンズ27を安定な位置まで挿入し、ヒレ28aの
バネ性により着座させる。
バネ性により着座させる。
レンズ27の直径はパイプの内径より大きいのでパイプ
の中に球レンズ27が入ることはない。
の中に球レンズ27が入ることはない。
なお、レンズホルダ28の他端は実施例2(第3図)の
ようにキャリア1に溶接する。レンズ27のXyy方向
への微調整はレンズホルダ28のパイプ平行部をつかみ
x、y方向へ曲げることにより、穿孔部、隔部に塑性変
形を与えて行う。
ようにキャリア1に溶接する。レンズ27のXyy方向
への微調整はレンズホルダ28のパイプ平行部をつかみ
x、y方向へ曲げることにより、穿孔部、隔部に塑性変
形を与えて行う。
上記のレンズホルダによる微mvxはレンズの他に光フ
ァイバ、プリズム等のマイクロ光学部品に対しても応用
し得るものである。
ァイバ、プリズム等のマイクロ光学部品に対しても応用
し得るものである。
第5図はロッドレンズのレンズホルダの一例を示す、レ
ンズホルダ28は、5US304から作り、半田メッキ
のぬれを良くするためNiメッキを行う。レンズホルダ
34は半田たまり部34a。
ンズホルダ28は、5US304から作り、半田メッキ
のぬれを良くするためNiメッキを行う。レンズホルダ
34は半田たまり部34a。
薄肉部34b、ヒレ部34cを形成する。取付台35の
円孔35aに合わせてレンズホルダ34をヒレ部34c
で抵抗溶接する。メッキ付きロッドレンズ33をレンズ
ホルダに入れ半田固定する。
円孔35aに合わせてレンズホルダ34をヒレ部34c
で抵抗溶接する。メッキ付きロッドレンズ33をレンズ
ホルダに入れ半田固定する。
レンズの位置はレンズホルダ34の先端をつかみXp’
!方向へ曲げ、薄肉部に変形を起して行う。
!方向へ曲げ、薄肉部に変形を起して行う。
以上の各実施例によると、レンズを接着し、保持するパ
イプ状レンズホルダに微小な曲げ荷重を加えて変形する
ことができるので、このレンズホルダの変形によりレン
ズ位置を変えることができる。このレンズ位置を変える
とき、半導体素子から出射され、レンズを通過した光の
出力をモニタしていると光出力が最大となるレンズ位置
にレンズを位置合わせすることが可能である。レンズの
位置合わせは例えばピンセット等でもできる。
イプ状レンズホルダに微小な曲げ荷重を加えて変形する
ことができるので、このレンズホルダの変形によりレン
ズ位置を変えることができる。このレンズ位置を変える
とき、半導体素子から出射され、レンズを通過した光の
出力をモニタしていると光出力が最大となるレンズ位置
にレンズを位置合わせすることが可能である。レンズの
位置合わせは例えばピンセット等でもできる。
尚、レンズを通った光の伝播方向をモニタしていると、
レンズ位置を変えると光軸の傾斜が変化するので光軸の
傾きを修正することができる。
レンズ位置を変えると光軸の傾斜が変化するので光軸の
傾きを修正することができる。
従来1発光装置では一旦レンズを接着剤や半田で固定し
た後では光軸がずれていた場合、接着剤や半田を完全に
取り除いて再び接着固定しなければならず、光軸を再度
の作業で最適な光軸合わせができる保障も何もないなど
発光装置の組立て効率が極めて悪かった。しかし上記各
側によると組立て後にも修正ができるため装置の組立て
の効率は極めて高いものになるという効果がある。
た後では光軸がずれていた場合、接着剤や半田を完全に
取り除いて再び接着固定しなければならず、光軸を再度
の作業で最適な光軸合わせができる保障も何もないなど
発光装置の組立て効率が極めて悪かった。しかし上記各
側によると組立て後にも修正ができるため装置の組立て
の効率は極めて高いものになるという効果がある。
反射防止するアイソレータ11を入れたLD発光装置で
はLD(レーザ素子3)から出射された光をレンズ4で
平行光とし、この平行光でアイソレータ11を通過させ
、次のレンズ17で集光してファイバ22に導入する(
第6図)。このアイソレータ11入り発光装置で、LD
3の光#42とレンズ4の光軸41とを合わせ、組立て
をするとき両者の光軸41,42が相互にずれたり、傾
斜するなどのばらつきが必然的に生じる。この光軸ずれ
をΔRとする。光軸ずれΔRがあると後方のレンズを通
過した光は傾斜(角度ψ)してファイバ22に入る。傾
斜角度ψが大きくなるにつれてファイバに取り込まれる
光量は急激に低下する。
はLD(レーザ素子3)から出射された光をレンズ4で
平行光とし、この平行光でアイソレータ11を通過させ
、次のレンズ17で集光してファイバ22に導入する(
第6図)。このアイソレータ11入り発光装置で、LD
3の光#42とレンズ4の光軸41とを合わせ、組立て
をするとき両者の光軸41,42が相互にずれたり、傾
斜するなどのばらつきが必然的に生じる。この光軸ずれ
をΔRとする。光軸ずれΔRがあると後方のレンズを通
過した光は傾斜(角度ψ)してファイバ22に入る。傾
斜角度ψが大きくなるにつれてファイバに取り込まれる
光量は急激に低下する。
数度の角度で取り込まれる光量はほとんで零となってし
まう、そこで本例では微調整角度θをもって上記マを零
にするよう光軸ずれ調整を行う。
まう、そこで本例では微調整角度θをもって上記マを零
にするよう光軸ずれ調整を行う。
さて本例では、光軸方向に沿ったZ軸に対して垂直な面
内つまりX−y面の中でレンズ4の先端面を動かすこと
になるが、*調整角度θ、平行光角度ψ共5例えばX方
向、X方向夫々について各各個別に調整することになる
。従ってX方向に対するθ9.¥/6とX方向に対する
θ°、ψ°とはベクトル成分として個々に存在すること
になるが、実際に調整するときは各方向別にレンズ4を
動かす必要はなく任意方向にレンズ位置を操作して光量
最大位置にくるようにすれば足りる。
内つまりX−y面の中でレンズ4の先端面を動かすこと
になるが、*調整角度θ、平行光角度ψ共5例えばX方
向、X方向夫々について各各個別に調整することになる
。従ってX方向に対するθ9.¥/6とX方向に対する
θ°、ψ°とはベクトル成分として個々に存在すること
になるが、実際に調整するときは各方向別にレンズ4を
動かす必要はなく任意方向にレンズ位置を操作して光量
最大位置にくるようにすれば足りる。
本実施例ではレーザ素子3に隣接するレンズ4の位置を
ずらすことにより傾斜角度マを零、即ち垂直にしてファ
イバに取り込む光量を最大にすることができる。この方
法は第7図において、例えば光軸ずれΔRが30μmあ
った場合、傾斜角度マは1.3° となっている、ホル
ダを持ってレンズを動かし、修正すると甲はΔR=30
μmの線上に乗って減少し、!=0となる位置に到達す
る。
ずらすことにより傾斜角度マを零、即ち垂直にしてファ
イバに取り込む光量を最大にすることができる。この方
法は第7図において、例えば光軸ずれΔRが30μmあ
った場合、傾斜角度マは1.3° となっている、ホル
ダを持ってレンズを動かし、修正すると甲はΔR=30
μmの線上に乗って減少し、!=0となる位置に到達す
る。
このときホルダ(微調整角度θ)は0.88° 傾く。
このこの位置でホルダの変形を止めるとファイバに入る
光はファイバに垂直に入る状態になる。
光はファイバに垂直に入る状態になる。
従って光軸ずれΔRが100μmと大きくずれている場
合でも約3°傾斜させることで容易にファイバに入る入
射光を修正することができる。上記は光軸ずれΔRがあ
った場合であるが、レンズに傾きがあった場合にも同様
に第7図に従い修正できる。
合でも約3°傾斜させることで容易にファイバに入る入
射光を修正することができる。上記は光軸ずれΔRがあ
った場合であるが、レンズに傾きがあった場合にも同様
に第7図に従い修正できる。
レンズのホルダを曲げたとき戻る成分がある。
この成分により光軸ずれが生じることが心配される。こ
の戻りは材料に依存し、本発明の鉄系ホルダ材料では1
0〜20分で戻り量(数%)は飽和する。以後時間が経
っても戻り景は変らないで安定する。このため、上記各
側のホルダ構造をもつ発光装置は安定した高光出力が得
られる装置であるといえる。
の戻りは材料に依存し、本発明の鉄系ホルダ材料では1
0〜20分で戻り量(数%)は飽和する。以後時間が経
っても戻り景は変らないで安定する。このため、上記各
側のホルダ構造をもつ発光装置は安定した高光出力が得
られる装置であるといえる。
第1図は本発明の発光装置の一実施例を示す縦断面図、
第2図は第1図に示した発光装置を内蔵した半導体発光
装置の一例の縦断面図、第3図は他の実施例に係る発光
装置の一部分を示す斜視図、第4図、第5図は夫々更に
他の実施例に係る発光装置の一部分を示す側面図、第6
図は本発明の位゛置合わせ方法を説明するための各構成
部品の位置ずれ関係の定義説明図、第7図は第6図の定
義に従い微調整角度と平行光角度との関係を示した特性
図である。 1・・・キャリア、2・・・マウント、3・・・レーザ
素子、4・・・レンズ、5・・・レンズホルダ、6・・
・半田接合、7・・・取付台、8・・・受光素子、9・
・・ケース、10・・・クーラ、11・・・アイソレー
タ、12・・・窓ガラス。 13・・・収納部、14・・・リード、15・・・取付
は板516・・・キャップ、17・・・レンズ、19・
・・リング。 20・・・ガラス板、21・・・フェルール、22・・
・ファイバ、23・・・フェルールガイド、24・・・
レンズ、25・・・レンズホルダ、26・・・半田、2
7・・・レンズ、第 1 図 1 キャリア 7 ジ呼にイす台 3 金光禦蚤 第 3 図 Z4 Lシスパ 2#i L′/ス゛ホルタ゛ 26 半田 ■ 5 図
第2図は第1図に示した発光装置を内蔵した半導体発光
装置の一例の縦断面図、第3図は他の実施例に係る発光
装置の一部分を示す斜視図、第4図、第5図は夫々更に
他の実施例に係る発光装置の一部分を示す側面図、第6
図は本発明の位゛置合わせ方法を説明するための各構成
部品の位置ずれ関係の定義説明図、第7図は第6図の定
義に従い微調整角度と平行光角度との関係を示した特性
図である。 1・・・キャリア、2・・・マウント、3・・・レーザ
素子、4・・・レンズ、5・・・レンズホルダ、6・・
・半田接合、7・・・取付台、8・・・受光素子、9・
・・ケース、10・・・クーラ、11・・・アイソレー
タ、12・・・窓ガラス。 13・・・収納部、14・・・リード、15・・・取付
は板516・・・キャップ、17・・・レンズ、19・
・・リング。 20・・・ガラス板、21・・・フェルール、22・・
・ファイバ、23・・・フェルールガイド、24・・・
レンズ、25・・・レンズホルダ、26・・・半田、2
7・・・レンズ、第 1 図 1 キャリア 7 ジ呼にイす台 3 金光禦蚤 第 3 図 Z4 Lシスパ 2#i L′/ス゛ホルタ゛ 26 半田 ■ 5 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、レンズを通過する光路を確保しつつ該レンズを保持
する部材であつて、一端にレンズを組み込むと共に、該
レンズ組み込み位置から離れた箇所を他の剛性部材への
接合位置とすることにより、該接合位置を支点として前
記レンズを光軸に合わせうるように構成したことを特徴
とするレンズホルダ。 2、レンズを通過する光路を確保しつつ該レンズを保持
する部材であつて、一端にレンズを組み込むと共に、該
レンズ組み込み位置から離れた箇所を他の剛性部材への
接合位置とすることにより、該接合位置を支点として前
記光路に対する傾きを調整可能にしたことを特徴とする
レンズホルダ。 3、レンズを通過する光路を確保しつつ該レンズを保持
する部材であつて、該保持部材における主たる部分がパ
イプ状若しくは板状又はこれらの併用形状であり、その
主たる部分の一部が残余の部分よりも低剛性となつてい
ることを特徴とするレンズホルダ。 4、レンズを保持するホルダの一部を塑性変形させるこ
とにより前記レンズを動かしてレンズ位置を調整可能に
したことを特徴とするレンズホルダ。 5、請求項1、2、3又は4記載において、前記保持部
材に切り込みを設けて塑性変形発生ケ所を特定したこと
を特徴とするレンズホルダ。 6、請求項1乃至5いずれか記載のレンズホルダと発光
素子とが互いに共通する光路上に配置されると共に両者
が同一基板上に搭載されていることを特徴とする発光装
置。 7、請求項1乃至5いずれか記載のレンズホルダと該レ
ンズホルダに保持されるレンズと該レンズの光路上に配
置された発光素子とを一枚の基板上に備え、かつ該基板
の一部は前記レンズホルダを前記レンズから離れた位置
で固定される第1の凸部と前記発光素子の搭載部位とな
る第2の凸部とを形成してなることを特徴とする発光装
置。 8、請求項6又は7記載の基板がクーラ上に搭載されて
いることを特徴とする発光装置。 9、請求項1乃至5いずれか記載のレンズホルダを抵抗
溶接及び/またはろう付けにより前記基板に接合してな
ることを特徴とする請求項6乃至8いずれかに記載の発
光装置。 10、半導体レーザから射出された光を第1のレンズを
介して平行光若しくは集束光とし、アイソレータを通し
た後第2のレンズで集光し、光ファイバに導入する半導
体発光装置において、前記半導体レーザから第1のレン
ズまでを請求項6乃至9いずれか記載の発光装置で構成
したことを特徴とする半導体発光装置。 11、レンズのホルダの一部を塑性変形させることによ
り、アイソレータを通つた光をレンズで集光し、ファイ
バに導入する装置において、集光した光をファイバ端面
に垂直に導入させたことを特徴とする請求項10に記載
の半導体発光装置。 12、ファイバ、プリズム、ミラー、スイッチ等の光学
機能素子を搭載したホルダの一部を塑性変形させること
により光軸微調整を行いうる構成にしたことを特徴とす
る光学モジュール。 13、請求項1乃至5いずれかに記載のレンズホルダを
光軸上に概略的に位置決めした後、該レンズホルダの一
部を剛部材に固定し、しかる後に前記レンズホルダの傾
きを微調させることにより及び/または該レンズホルダ
の一部を塑性変形させることによつて、レンズを光軸に
位置合わせすることを特徴とするレンズ位置調整方法。 14、請求項1乃至5いずれかに記載のレンズホルダを
光軸上に概略的に位置決めした後、該レンズホルダの一
部を剛部材に固定し、しかる後、発光素子を駆動して発
光させながらレンズ通過後の光出力をモニターしつつ光
出力が増大する方向にレンズホルダ自体を曲げることに
より、レンズを光軸に位置合わせすることを特徴とする
レンズ位置調整方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1128855A JPH02308209A (ja) | 1989-05-24 | 1989-05-24 | 半導体発光装置及びその部品並びにレンズ位置調整方法 |
| KR1019900006452A KR920010947B1 (ko) | 1989-05-24 | 1990-05-08 | 광결합장치와 그 제조방법, 발광장치와 그 조립방법 및 렌즈홀더 |
| US07/525,675 US5195155A (en) | 1989-05-24 | 1990-05-21 | Optical coupling apparatus and manufacturing method of the same, and lens holder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1128855A JPH02308209A (ja) | 1989-05-24 | 1989-05-24 | 半導体発光装置及びその部品並びにレンズ位置調整方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02308209A true JPH02308209A (ja) | 1990-12-21 |
Family
ID=14995039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1128855A Pending JPH02308209A (ja) | 1989-05-24 | 1989-05-24 | 半導体発光装置及びその部品並びにレンズ位置調整方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02308209A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009075343A (ja) * | 2007-09-20 | 2009-04-09 | Anritsu Corp | 光学部品の固定構造および該光学部品の固定構造を備えた光部品モジュール |
| JP2010210808A (ja) * | 2009-03-09 | 2010-09-24 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光学素子及びその調整方法 |
| WO2011151903A1 (ja) * | 2010-06-02 | 2011-12-08 | 三菱電機株式会社 | 光モジュール |
-
1989
- 1989-05-24 JP JP1128855A patent/JPH02308209A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009075343A (ja) * | 2007-09-20 | 2009-04-09 | Anritsu Corp | 光学部品の固定構造および該光学部品の固定構造を備えた光部品モジュール |
| JP2010210808A (ja) * | 2009-03-09 | 2010-09-24 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光学素子及びその調整方法 |
| WO2011151903A1 (ja) * | 2010-06-02 | 2011-12-08 | 三菱電機株式会社 | 光モジュール |
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