JPH06201921A - 光学部品およびその固定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光モジュールにおける光学部品、特に垂直方
向の光軸合わせが可能な光学部品およびその固定方法を
提供する。 【構成】 パッケージに溶接固定される光学素子とそれ
を支持する支持台からなる光学部品において、この光学
部品の垂直方向の光軸を任意な位置に調整するための弾
性板を支持台に取り付け、上記光学部品の任意な位置で
の垂直方向の光軸合わせと固定が高精度で行うことがで
きるようにした。また、光学部品をパッケージに固定す
る方法において、上記光学部品の両脇に取り付けられた
弾性板を変形させ、上記光学部品の垂直方向の光軸を任
意の位置で調整し、溶接固定または半田固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は光モジュールにおける
光学部品、特に垂直方向の光軸合わせが可能な光学部品
およびその光学部品の固定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の光モジュールにおける光学部品の
固定方法は、光学素子を支持台に固定した後、パッケー
ジにその支持台を接着剤あるいはレーザ溶接等で固定す
る方法や光学素子を直接パッケージに固定する方法等で
行っている。以下、光導波路型モジュールを例にとり、
従来の技術を図面を参照して説明する。

【０００３】図３は、従来の光学部品の固定方法を説明
するための光導波路型モジュールの一例を示す斜視図で
ある。まず、受光素子側の光学部品は、光導波路５とそ
れを支持する支持台６を接着剤あるいはＡｕ／Ｓｎ等の
半田で固定する。支持台６の両端には、光導波路５と高
精度に光軸が調整された第２レンズ７および受光素子８
が固定されている。これらの光導波路５、支持台６、第
２レンズ７および受光素子８をまとめて第１光学部品と
呼ぶ。

【０００４】次に、発光素子側について説明する。半導
体レーザ１０は半導体レーザ（ＬＤ）システム１１に搭
載されている。なお、上記ＬＤシステム１１は熱伝導率
が高い銅でできている。この半導体レーザ１０の射出側
には第１レンズ９が半導体レーザ１０と高精度に光軸が
調整されて固定されている。このような半導体レーザ１
０、ＬＤシステム１１および第１レンズ９をまとめて第
２光学部品と呼ぶ。

【０００５】これらの受光素子および発光素子を含む光
学部品からなる光導波路型モジュールの実装方法とし
て、まず、上記第１光学部品を水平方向（Ｘ軸，Ｙ軸）
において位置決めを行い、パッケージ１３に溶接により
固定する。その後で、上記第１光学部品と垂直方向およ
び水平方向の一軸において光軸合せを行った上記第２光
学部品をパッケージ１３側面に半田で固定する。ここで
半田を用いる理由は熱伝導性が優れているためである。
なお、１２はパッケージ１３に取付られたリードピン，
１４は第１光学部品に接続された光ファイバである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の固定方法では、光学素子およびそれを支持する
支持台にはそれ自体水平方向（Ｘ軸，Ｙ軸方向）に光軸
合せができたとしても、垂直方向（Ｚ軸方向）の光軸合
わせはできない欠点がある。その結果、先の従来技術で
説明したように最終工程で半導体レーザの搭載している
第２光学部品によって垂直方向（Ｚ軸）の光軸合わせを
行い、半田で固定している。しかし、この半田により数
μｍ以内の高精度に固定することは非常に困難である。
それは、半田が凝固するときに一様に凝固せず、最終的
に約２０〜５０μｍズレてしまうからである。

【０００７】以上のことから、垂直方向の光軸合わせが
可能で、なおかつ、高精度に固定することができる技術
が求められていた。また、従来の固定方法では、パッケ
ージへの外力が直接光学部品に伝わり、光学素子のひび
割れ等の問題も生じていた。

【０００８】この発明の目的は、上述した従来技術の欠
点を解消し、半導体レーザと光学部品の光結合におい
て、高効率で結合可能になるような、また、光学部品の
信頼性を高めるための光学部品の固定方法を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、パッケージ
に溶接固定される光学素子とそれを支持する支持台から
なる光学部品において、この光学部品の垂直方向の光軸
を任意な位置に調整するための弾性板を支持台に取り付
け、上記光学部品の任意な位置での垂直方向の光軸合わ
せと固定が高精度で行うことができるようにしたことを
特徴とする光学部品である。また、この発明は、光学部
品をパッケージに固定する方法において、上記光学部品
の両脇に取り付けられた弾性板を変形させ、上記光学部
品の垂直方向の光軸を任意の位置で調整し、溶接固定ま
たは半田固定することを特徴とする光学部品の固定方法
である。さらに、この発明は、光学部品および発光・受
光素子を同一のパッケージ内に搭載したことを特徴とす
る光モジュールである。

【００１０】

【作用】光モジュールにおける光学部品の固定方法とし
て、光学素子を支持する支持台の両脇に弾性板を用いた
ので、光学部品の任意の位置での垂直方向の光軸合わせ
および固定が高精度で行うことが可能になり、また、光
学部品の信頼性を大幅に向上させることができる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の光学部品お
よびその固定方法の実施例を説明する。図１（Ａ），
（Ｂ）は、光学部品をパッケージに固定するときの方法
を説明するための要部の断面図、図２は光学素子，支持
台および弾性板全体を構成を示す斜視図である。

【００１２】図１（Ａ）において、光学素子１はこれを
支持する支持台２に接着剤で固定されている。この固定
方法は接着剤に限らず、Ａｕ／ＳｎおよびＡｇ／Ｓｎ等
のダイボンディングによる方法であってもよい。この支
持台２の両脇には弾性板３がＹＡＧレーザ溶接あるいは
ＣＯ₂ レーザ溶接等で強力に固定されている。

【００１３】上記弾性板３は、光学素子１および支持台
２の重量を支えるだけの剛性をもった形状に形成され
る。例えば、下方に広がった形状とする方が弾性板を変
形させやすく、有効的である。ただし、弾性板３の支持
台２への取付角度θは光学部品の重量と弾性板の剛性お
よび弾性板の厚さで決定される。このとき、光学部品の
重量を一定とし、弾性板も同じ材質のものを使用したと
して、取付角度θが小さくなると弾性板の厚さは薄くて
すみ、逆に、取付角度θが大きくなると弾性板の厚さは
厚くしなければならない。

【００１４】この弾性板３の形状は光学部品を搭載する
パッケージ４の幅と高さの寸法で決定すればよい。ま
た、弾性板３の材質として剛性の高いものを使用した場
合、図１（Ａ）に示すように弾性板３の先端を細く（薄
く）形成するとよい。さらに、図２に示すように弾性板
３の先端部の中央部に切り欠き３´を入れておくとよ
い。

【００１５】次に、図１（Ｂ）を参照して固定方法を説
明する。まず、光学素子１を上から下方に押しつけ、光
学素子１の光軸を半導体レーザ等の光軸と一致させる。
このときの弾性板３の状態は、下方に押しつけられる力
により弾性板３の先端部分がある接地面積を持つように
なる。この弾性板３とパッケージ４との接する部分を矢
印１５で示すＹＡＧレーザ等で溶接固定するのである。
このとき、弾性板３のパッケージ４との接する部分の根
元部分の両側および先端部分両側それぞれ２か所が溶接
される。ＹＡＧレーザは１〜２μｍのオーダで固定する
ことが可能で、ミクロンの光軸合せを必要とする光学部
品の固定によく使用されている。

【００１６】図２では、弾性板を４つ用いるものを示し
たが、この数の制約はない。また、弾性板３の先端に切
り欠き３´を設けたこの例では、この切り欠き３´のパ
ッケージ４に接する根元部分および先端部分の２か所を
溶接して固定される。従って、図１に示す弾性板３では
１つの弾性板３に４か所溶接することが必要だったの
が、図２に示す弾性板３では溶接が２か所で済むことに
なる。なお、強度的に問題がなければ（即ち、光学素子
の押し付け力に対する弾性体の反発力に耐えることがで
きれば）、弾性板３の先端の切り欠き３´の根元部分の
み１か所の溶接だけで固定することもできる。この場合
にはさらに溶接が簡略化されるので、それだけ作業性が
向上する。

【００１７】このように光学部品の支持台２に自由自在
に垂直方向（Ｚ軸方向）の位置を変えることができる機
能を持つ弾性板３を取り付け、それを垂直方向の角度出
しを行いながらＹＡＧレーザ溶接を行うことで高精度な
実装を行うことが可能になる。

【００１８】上記例では、弾性板３が光学素子１を支え
る支持台２と別体のものについて説明したが、これは支
持台２と一体成形構造になっている光学部品であっても
よいことは勿論である。また、弾性板３の支持台２への
取り付け位置が支持台２の両脇ではなく、支持台２の底
面に設けるようにしてもよい。

【００１９】また、上記例では光学部品のパッケージへ
の取り付けが弾性板だけで行っているため、機械的な振
動に対して光学素子の軸ずれが生じるときには、光学素
子を支える支持台の両脇にブロックを当てて溶接等でパ
ッケージとがっちり固定するとよい。

【００２０】従って、例えば、図３に示す光導波路型モ
ジュールの第１光学部品にこの発明の固定方法を採用し
た場合には高精度な実装が可能となり、ひずみ等による
光導波路のひび割れや伝送ロスの増加をなくすことが可
能となった。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したとおり、この発明の光学部
品およびその固定方法によれば、半導体レーザ等の発光
素子と光学素子との光軸合せを支持台の機械加工精度に
頼ることなく、自由自在に光学部品で高精度に調整する
ことが可能であり、また、光学素子を支える支持台とパ
ッケージの間に空間を設けることで、パッケージに働い
た外力が直接光学素子に伝わらない構造となり、光学素
子の信頼性が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ），（Ｂ）は、一実施例の固定方法を説明
するための要部の断面図、

【図２】光学部品全体の斜視図、

【図３】従来の、光導波路型モジュールの構成を示す斜
視図である。

【符号の説明】

１ 光学素子 ２ 支持台 ３ 弾性板 ４ パッケージ ５ 光導波路 ６ 支持台 ７ 受光素子 ８ 第２レンズ ９ 第１レンズ １０ 半導体レーザ １１ ＬＤシステム １２ リードピン １３ パッケージ １４ 光ファイバ １５ ＹＡＧレーザ光

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パッケージに溶接固定される光学素子と
   それを支持する支持台からなる光学部品において、この
   光学部品の垂直方向の光軸を任意な位置に調整するため
   の弾性板を支持台に取り付け、上記光学部品の任意な位
   置での垂直方向の光軸合わせと固定が高精度で行うこと
   ができるようにしたことを特徴とする光学部品。
2. 【請求項２】 光学部品をパッケージに固定する方法に
   おいて、上記光学部品の両脇に取り付けられた弾性板を
   変形させ、上記光学部品の垂直方向の光軸を任意の位置
   で調整し、溶接固定または半田固定することを特徴とす
   る光学部品の固定方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の光学部品および発光・受
   光素子を同一のパッケージ内に搭載したことを特徴とす
   る光モジュール。