JPH0652819B2 - 光結合装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、光通信に用いられる、例えば半導体レーザ
の出射光を光フアイバに結合する光結合装置に関するも
のである。

〔従来の技術〕

第３図および第４図は従来の半導体レーザと光フアイバ
の光結合装置を示すものである。半導体レーザ素子１は
チツプキヤリア２の上に固定されている。光フアイバ３
の周囲には半田ａ４が充てんされ、チツプキヤリア２の
上に上記光フアイバ３の先端が半導体レーザ素子１の発
光部５に対向するように軸合わせ固定されて、レーザ結
合部６が構成されている。このレーザ結合部６は第３図
に示すように、パッケージ７内に気密封じされ、光フア
イバ３はパッケージ７側面を通じて、半導体レーザ素子
１に対向した側とは反対側の端がパッケージ７の外に取
り出され、パッケージ７の側面に光フアイバ３が固定さ
れている。

次に光フアイバ３の固定方法について説明する。まず半
田ａ４を半田ゴテ８で半田ａ４の融点以上に加熱して融
かし、光フアイバ３が半田ａ４の中で自由に移動できる
状態にする。この状態で光フアイバ３を保持して、光フ
アイバ３と半導体レーザ素子１の出射光９を効率良く結
合するために、光フアイバ３の軸合わせ調整を行う。結
合効率が最大となつた位置で調整作業を終了し、半田ゴ
テ８を半田ａ４から引き離す。半田ａ４の温度が低下
し、硬化して、光フアイバ３はチツプキヤリア２上に固
定される。

ここで、光フアイバ３の表面は、半田ａ４との接着力を
増すために、金属薄膜のコーテイングが施されている場
合が多い。また、光フアイバ３の先端は、半導体レーザ
素子１の出射光９を効率良く結合するために、球面状に
加工されている場合が多い。

上記のようにして、チツプキヤリア２上に半導体レーザ
素子１と光フアイバ３を光学的に結合して固定されたレ
ーザ結合部６は、パッケージ７内に気密封じされてい
る。パッケージ７内で光フアイバ３とチツプキヤリア２
及び光フアイバ３とパッケージ７の間はそれぞれ固定さ
れているために、パッケージ７の外において光フアイバ
３に加えられた外力は、光フアイバ３の剛性率が小さい
ので、パッケージ７とチツプキヤリア２の間で光フアイ
バ３が曲がりや変形を生ずることによつて吸収される。
従つて、パッケージ７の外において光フアイバ３に加え
られた外力は、光フアイバ３とチツプキヤリア２の半田
ａ４による固定部に加わることはなく、上記外力によっ
て光フアイバ３が軸合わせ調整を終了した位置からズレ
ることはない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の半導体レーザ素子と光フアイバとの光結合装置は
上記のように構成されているので、光フアイバ３のチツ
プキヤリア２への固定にあたつて半田ａ４を冷却するた
めに半田ゴテ８を半田ａ４から引き離す際に、図４に示
したように半田ａ４が半田ゴテ８に引きずられてしま
い、このため軸合わせ調整が終了した光フアイバ３は半
田ａ４の応力によつて曲がり、変形が生じて、光フアイ
バ３の位置が結合効率が最大となる位置からズレた状態
で半田ａ４が硬化して、光フアイバ３がチツプキヤリア
２上に固定されてしまうという問題点があつた。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、半田の引きずられによる光フアイバの曲が
り、変形を解消して発光性半導体素子と光フアイバを効
率良く結合するとともに、パツケージの外において光フ
アイバに加えられた外力に対しては従来装置と同様に、
光フアイバの曲がり、変形を利用して上記外力を吸収し
て光フアイバとチツプキヤリアの固定部に外力が加わら
ない構造にして、光フアイバと半導体レーザ素子の結合
効率を良好に保つことができる光結合装置を得ることを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る光結合装置は、この発明に係る光結合装
置は、パッケージ内に気密封じされた光ファイバを固定
する際に光ファイバが半田から加わる応力に対して曲が
り、変形を生じないように、光ファイバが半田と接する
部分の被半田付け部分に上記光ファイバを被うように剛
性率の高い材料を用いたカバーを半田を用いて固定する
とともに上記カバーが固定された光ファイバの軸合わせ
調整、光ファイバのチップキャリアへの固定及び光ファ
イバのパッケージの固定を行うようししたものである 〔作用〕 この発明に係る光結合装置は、半田から加わる応力に対
して曲がり、変形を生じないような剛性率の高い材料を
用いて作られたカバーを設けて、光フアイバの周囲を被
う構造にして、このカバーを保持して光フアイバの軸合
わせ調整及びチツプキヤリアへの固定を行うようにして
あるため、光フアイバをチツプキヤリアへ半田で固定す
る際に、半田ゴテを引き離すことによつて生じた半田か
ら光フアイバに加わる応力に対してカバー及び光フアイ
バは曲がりや変形を生じない。従つて、光フアイバの軸
合わせ調整が終了した位置を保つたまま、光フアイバを
チツプキヤリアに固定することができる。

外部からパッケージ内に挿入されている光フアイバはカ
バーとの固定部及びパツケージ側面との固定部の２点で
固定されているため、パツケージの外において光フアイ
バに加えられた外力は、従来装置と同様に光フアイバが
カバーとの固定部とパツケージ側面との固定部の間で曲
がりや変形を生じることによつて吸収される。従つて光
フアイバとカバーの固定部及びカバーとチツプキヤリア
の固定部に対して、パツケージの外から光フアイバを伝
わつて外力が伝えられることはなく、パツケージの外に
おける光フアイバに対する外力によつて、光フアイバと
発光性半導体素子の軸合わせ調整が終了した位置から光
フアイバが位置ズレをすることはない。

〔実施例〕

この発明の実施例として、以下カバーとしてステンレス
製円筒状カバーを用いた（以下、ＳＵＳカバーと略
す。）場合について説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す斜視図、第２図はこ
の発明の一実施例のレーザ結合部を示す断面図である。
図中、１〜９は従来装置と同様のものである。

発光性半導体素子としての半導体レーザ素子１は予めチ
ツプキヤリア２に固定されている。また、ＳＵＳカバー
１０は、従来装置において光フアイバ３と半田ａ４が接
していた部分に、光フアイバ３の周囲を被うような構造
で、半田ｂ１１を用いて予め固定されたもので、ＳＵＳ
カバー１０とパッケージ７とは分離している 半田ｂ１１の融点は半田ａ４の融点より高く、また半田
ゴテ８は、半田ｂ１１の融点より低く、半田ａ４の融点
より高い温度であることは言うまでもない。

次に、光フアイバ３をチツプキヤリア２に固定する方法
について説明する。まず半田ゴテ８を半田ａ４に接触さ
せ、半田ａ４を融かし、ＳＵＳカバー１０及び光フアイ
バ３は半田ａ４の中で自由に移動できるようにする。こ
の状態でＳＵＳカバー１０を保持して、光フアイバ３の
位置を調整して、半導体レーザ素子１の出射光９と光フ
アイバ３の結合が最も良くなる位置で止める。その後、
半田ゴテ８を半田ａ４から引き離して半田ａ４を硬化さ
せるが、この際に、半田ａ４は半田ゴテ８に引きずら
れ、同時に半田ａ４による応力がＳＵＳカバー１０に加
わる。しかし、ＳＵＳカバー１０はこの半田ａ４からの
応力に対して曲がりや変形を生じないような高い剛性率
を持つた材質であるので、光ファイバ３が曲がったり、
変形を生じない。従つて、光フアイバ３の位置は、上記
軸合わせ調整を終了した位置を保つたままで、半田ａ４
が硬化して、光フアイバ３をチツプキヤリア２に固定で
きる。

上記のようにしてチツプキヤリア２上において半導体レ
ーザ素子１と光フアイバ３が光学的に結合され固定され
たレーザ結合部６はパツケージ７内に気密封じされ、パ
ツケージ７の側面を通して光フアイバ３のレーザ結合部
６と反対側の端がパツケージ７の外に取り出され、光フ
アイバ３はパツケージ７の側面に固定される。パツケー
ジ７内において光フアイバ３はＳＵＳカバー１０との固
定部及びパツケージ７側面との固定部の２点で固定され
ているため、パツケージ７の外において光フアイバ３に
外力が加えられた場合に、上記外力はＳＵＳカバー１０
及びパツケージ７側面との間の光フアイバ３の曲がりや
変形によつて吸収されて、光フアイバ３とＳＵＳカバー
１０の固定部及びＳＵＳカバー１０とチツプキヤリア２
の固定部に対して上記外力は伝わらない。従つて、パツ
ケージ７の内における光フアイバ３に対する外力によつ
て、光フアイバ３の半導体レーザ素子１に対する位置
が、光フアイバ３の軸合わせが終了した位置からズレる
ことはない。

尚、光フアイバ３の表面に、半田との接着力を増すため
に金属薄膜コーテイングを施すことが望ましい。そして
また、光フアイバと半導体レーザ素子の出射光を効率良
く結合するために、光フアイバの先端を球面状に加工す
ることが望ましい。

上記実施例では光フアイバとＳＵＳカバーの固定に半田
を用いた場合について説明したが、接着剤を用いて固定
した場合にも同様の発明の効果が得られる。

また、上記実施例ではカバーとしてステンレス製円筒状
カバーを用いた場合について説明したが、ステンレス製
の他の形状のカバーもしくは他の金属製のカバーもしく
はセラミツク製のカバーもしくはガラス製カバーを用い
た場合にも同様の発明の効果が得られる。

上記実施例では半導体レーザ素子を用いた場合について
説明したが、発光ダイオード等の他の発光性半導体素子
を用いた場合にも同様の発明の効果が得られることは言
うまでもない。

また、上記実施例では半導体レーザ素子の出射光を直接
光フアイバに結合する場合について説明したが、半導体
レーザ素子と光フアイバの間にレンズ等の光学系を配置
した場合にも同様の発明の効果が得られることは言うま
でもない。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、光ファイバを、チッ
プキャリア上とパッケージの側面とで固定支持された光
結合装置において、チップキャリアに対する光ファイバ
の被半田付け部はその光ファイバより剛性率の大きなカ
バーで半田付け固定により被われ、光ファイバはチップ
キャリア上で発光性半導体素子と軸合わせされると共
に、カバーは光ファイバに固定した半田よりも融点の低
い半田でチップキャリア上に固定されるように構成した
ので、光ファイバをチップキャリア上とパッケージの側
面とで固定支持することにより、パッケージの外から光
ファイバに加えられた外力は、チップキャリア上とパッ
ケージの側面との２点間の光ファイバで曲がりや変形を
生じることにより吸収することができ、外力による光フ
ァイバのずれを防ぐことができる。また、光ファイバを
その光ファイバよりも剛性率の大きなカバーで被うこと
により、軸合わせ後の半田付けにより光ファイバがずれ
ることはなく、光ファイバとカバーと半田付け固定する
ことにより、軸合わせ後にチップキャリア上で軸方向に
光ファイバがずれることはなく、さらに、光ファイバと
カバーとを固定する半田の融点よりもカバーとチップキ
ャリアとを固定する半田の融点を低くすることにより、
チップキャリア上でカバーを半田付けした時に、光ファ
イバとカバーとを固定した半田が融けだすことを防ぐこ
とができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による光結合装置を示す斜
視図、第２図は同装置のレーザ結合部の断面図、第３図
は従来の光結合装置を示す斜視図、第４図は同従来装置
のレーザ結合部の断面図である。 図において、１は発光性半導体素子、２はチツプキヤリ
ア、３は光フアイバ、４は半田ａ、５は発光部、６はレ
ーザ結合部、７はパツケージ、８は半田ゴテ、１０はカ
バー、１１は半田ｂである。 尚、図中同一あるいは相当部分には同一符号を付して記
してある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三宅 良雄 神奈川県鎌倉市上町屋325番地 三菱電機 株式会社情報電子研究所内 (72)発明者 竹居 敏夫 神奈川県鎌倉市上町屋325番地 三菱電機 株式会社情報電子研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−29482（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−43889（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発光性半導体素子を光ファイバと光学的に
   結合させ、チップキャリア上に固定してなる光結合部が
   パッケージ内に気密封じされ、このパッケージの側面に
   前記光ファイバが貫通状態に固定支持されている光結合
   装置において、前記チップキャリアに対する前記光ファ
   イバの被半田付け部は前記光ファイバより剛性率の大き
   なカバーで半田付け固定により被われ、前記光ファイバ
   は前記発光性半導体素子と軸合わせされると共に、前記
   カバーは前記光ファイバに固定した半田よりも融点の低
   い半田で前記チップキャリア上に固定されることを特徴
   とする光結合装置。
2. 【請求項２】前記カバーはセラミック製であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の光結合装置。
3. 【請求項３】前記カバーはガラス製であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の光結合装置。