JPH07287149A - Optical semiconductor module and manufacturing method thereof - Google Patents
Optical semiconductor module and manufacturing method thereofInfo
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- JPH07287149A JPH07287149A JP7008286A JP828695A JPH07287149A JP H07287149 A JPH07287149 A JP H07287149A JP 7008286 A JP7008286 A JP 7008286A JP 828695 A JP828695 A JP 828695A JP H07287149 A JPH07287149 A JP H07287149A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高い光結合率が得られる光半導体モジュール
を提供する。
【構成】 半導体レーザ素子101は、発光素子用ベー
ス104の底部に固定されている。発光素子用ベース1
04の壁部105は、半導体レーザ素子101から出射
された光が通過する開口部106を有していると共に、
半導体レーザ素子101と反対側に平滑面が形成されて
いる。第1のホルダー110の端面は壁部105の平滑
面と摺接可能である。第1のホルダー110の内部には
第2のホルダー119が軸方向へ摺動可能に挿入されて
いる。第2のホルダー119の内部には非球面レンズ1
07が固定されている。半導体レーザ素子101から出
射された光は非球面レンズ107により集光され実装用
光ファイバー113の入射部に結合する。発光素子用ベ
ース104、第1のホルダー110及び第2のホルダー
119は、半導体レーザ素子101から出射された光の
実装用光ファイバー113の入射部における結合効率が
最大になるように固定されている。
(57) [Summary] [Objective] To provide an optical semiconductor module capable of obtaining a high optical coupling rate. [Structure] The semiconductor laser device 101 is fixed to the bottom of a light emitting device base 104. Light emitting element base 1
The wall portion 105 of 04 has an opening portion 106 through which the light emitted from the semiconductor laser element 101 passes, and
A smooth surface is formed on the side opposite to the semiconductor laser element 101. The end surface of the first holder 110 can be brought into sliding contact with the smooth surface of the wall portion 105. A second holder 119 is axially slidably inserted into the first holder 110. The aspherical lens 1 is provided inside the second holder 119.
07 is fixed. The light emitted from the semiconductor laser device 101 is condensed by the aspherical lens 107 and coupled to the incident portion of the mounting optical fiber 113. The light emitting element base 104, the first holder 110, and the second holder 119 are fixed so that the coupling efficiency of the light emitted from the semiconductor laser element 101 at the incident portion of the mounting optical fiber 113 is maximized.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザや発光ダ
イオード等の発光素子を備えた光半導体モジュール及び
その製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical semiconductor module having a light emitting element such as a semiconductor laser or a light emitting diode and a method for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】発光素子の光をレンズを介して光ファイ
バーに結合する技術は、光通信やレーザ治療器などの分
野において大変重要である。特に、光通信の場合、シン
グルモード光ファイバーのコア径は8μm程度と小さ
く、発光素子から出射された光を光ファイバーの入射部
に効率良く結合させることは困難な問題である。以下、
従来の光半導体モジュールについて説明する。2. Description of the Related Art A technique for coupling the light of a light emitting element to an optical fiber through a lens is very important in the fields of optical communication and laser therapy. Particularly in the case of optical communication, the core diameter of a single mode optical fiber is as small as about 8 μm, and it is a difficult problem to efficiently couple the light emitted from the light emitting element to the incident portion of the optical fiber. Less than,
A conventional optical semiconductor module will be described.
【0003】図6(a),(b)は、例えば特開平4−
355706号公報に示される従来の第1の光半導体モ
ジュールを示し、図6(a)はその側方断面図であり、
図6(b)は図6(a)のVI−VI線の断面図である。FIGS. 6 (a) and 6 (b) show, for example, Japanese Patent Laid-Open No.
3 shows a conventional first optical semiconductor module disclosed in Japanese Patent No. 355706, and FIG. 6A is a side sectional view thereof,
FIG. 6B is a sectional view taken along line VI-VI of FIG.
【0004】図6(a),(b)において、601は半
導体レーザ素子、602はSiCよりなるサブマウン
ト、603は銅よりなるステムである。ダイスボンダー
によって、半導体レーザ素子601はサブマウント60
2の上に、サブマウント602はステム603の上にそ
れぞれハンダにより固定されている。ステム603は銅
製の第1のベース604の上にハンダにより固定されて
いる。半導体レーザ601とパッケージ605との間に
は図示しない金ワイヤが延びており、外部から半導体レ
ーザ素子601に電流が供給されるようになっている。In FIGS. 6A and 6B, 601 is a semiconductor laser element, 602 is a submount made of SiC, and 603 is a stem made of copper. The semiconductor laser device 601 is mounted on the submount 60 by the die bonder.
2 and the submount 602 is fixed on the stem 603 by solder. The stem 603 is fixed to the first base 604 made of copper by soldering. A gold wire (not shown) extends between the semiconductor laser 601 and the package 605 so that a current is supplied to the semiconductor laser element 601 from the outside.
【0005】図6(a),(b)において、606は
0.5程度の開口数と13mm程度の物像間距離を持つ
非球面レンズであって、非球面レンズ606はステンレ
ス製の円筒状のレンズホルダー607に嵌合されてい
る。また、608はステンレス製の第2のベース、60
9はペルチェ素子よりなる電子クーラーであって、電子
クーラー608はパッケージ605内にハンダにより予
め固定されている。第1のベース604及び第2のベー
ス608は電子クーラー609の上にハンダにより固定
されている。In FIGS. 6A and 6B, reference numeral 606 is an aspherical lens having a numerical aperture of about 0.5 and an object-image distance of about 13 mm, and the aspherical lens 606 has a cylindrical shape made of stainless steel. It is fitted to the lens holder 607. Also, 608 is a second base made of stainless steel, 60
Reference numeral 9 denotes an electronic cooler composed of a Peltier element, and the electronic cooler 608 is fixed in advance inside the package 605 by soldering. The first base 604 and the second base 608 are fixed on the electronic cooler 609 by solder.
【0006】レンズホルダー607はレーザ溶接により
第2のベース608の上に固定されているが、固定され
る前に、非球面レンズ606と半導体レーザ素子601
とをテレビカメラによりモニターしながら、半導体レー
ザ素子601が非球面レンズ606の焦点位置にくるよ
うに、非球面レンズ606の位置が調整される。この
際、位置の調整ができるのは、図6(a),(b)に示
したX,Z方向のみである。Y方向の位置決め精度は前
記の各部品の加工精度とハンダの厚さの精度に依存して
いる。光アイソレータ610はパッケージ605の内部
に予め固定されている。The lens holder 607 is fixed on the second base 608 by laser welding, but before being fixed, the aspherical lens 606 and the semiconductor laser element 601 are fixed.
The positions of the aspherical lens 606 are adjusted so that the semiconductor laser element 601 is at the focal position of the aspherical lens 606 while monitoring and with a television camera. At this time, the position can be adjusted only in the X and Z directions shown in FIGS. 6A and 6B. The positioning accuracy in the Y direction depends on the processing accuracy of each component and the accuracy of the solder thickness. The optical isolator 610 is fixed inside the package 605 in advance.
【0007】図6(a),(b)において、611は光
通信用のシングルモード光ファイバーであり、該シング
ルモード光ファイバー611は、ジルコニア及びステン
レスよりなる円筒状のフェルール612に互いの中心軸
が合うように精度良く固定されている。フェルールホル
ダー613は、パッケージ605との間に擦り合わせ面
を持っていると共に、フェルール612が擦り合わされ
ながら挿入できるように断面円形の穴を有している。シ
ングルモード光ファイバー611の位置は、半導体レー
ザ素子601を発振させ、その光の入射量が最大になる
ように決められる。フェルールホルダー613、パッケ
ージ605及びフェルール612は、レーザ溶接により
互いに固定されている。尚、614はパッケージ605
の蓋、615は受光素子、616は受光素子用マウント
である。In FIGS. 6 (a) and 6 (b), 611 is a single mode optical fiber for optical communication, and the single mode optical fiber 611 has a cylindrical ferrule 612 made of zirconia and stainless steel whose central axes match each other. It is fixed with high accuracy. The ferrule holder 613 has a rubbing surface between the ferrule holder 613 and the package 605, and also has a hole having a circular cross section so that the ferrule 612 can be inserted while being rubbed. The position of the single mode optical fiber 611 is determined so that the semiconductor laser element 601 is oscillated and the incident amount of the light is maximized. The ferrule holder 613, the package 605, and the ferrule 612 are fixed to each other by laser welding. In addition, 614 is a package 605
, 615 is a light receiving element, and 616 is a light receiving element mount.
【0008】図7は、例えば、アンリツテクニカル、N
o.65、48−54頁に示される従来の第2の光半導
体モジュールの側方断面図である。FIG. 7 shows, for example, Anritsu Technical, N.
o. FIG. 65 is a side sectional view of a second conventional optical semiconductor module shown in pages 65 and 48-54.
【0009】図7において、701は半導体レーザ素
子、702は銅よりなるステムであって、ダイスボンダ
ーによって、半導体レーザ素子701はステム702
に、ステム702は銅製のベース703にそれぞれハン
ダにより固定されている。In FIG. 7, 701 is a semiconductor laser device, 702 is a stem made of copper, and the semiconductor laser device 701 has a stem 702 by a die bonder.
The stems 702 are fixed to the copper base 703 by soldering.
【0010】図7において、704は、0.6程度の開
口数と1mm程度のレーザ側の焦点距離を持つ非球面レ
ンズであって、該非球面レンズ704はレンズホルダー
705に嵌合されている。光アイソレータ706は光軸
をレンズホルダー705に合わせた状態でレンズホルダ
ー705に固定されている。突き当てブロック707
は、半導体レーザ素子701と非球面レンズ704との
間隔を非球面レンズ704の焦点距離に合わすために設
けられている。突き当てブロック707は、正面(図7
の左側)から見るとU字状の形状をしており、レンズホ
ルダー705の擦り合わせ面708と左右両面及び下面
の3面で接している。In FIG. 7, 704 is an aspherical lens having a numerical aperture of about 0.6 and a focal length on the laser side of about 1 mm, and the aspherical lens 704 is fitted in a lens holder 705. The optical isolator 706 is fixed to the lens holder 705 with its optical axis aligned with the lens holder 705. Butting block 707
Are provided in order to match the distance between the semiconductor laser element 701 and the aspherical lens 704 with the focal length of the aspherical lens 704. The butting block 707 has a front surface (see FIG. 7).
When viewed from the left side), it has a U-shape, and is in contact with the rubbing surface 708 of the lens holder 705 on both the left and right sides and the lower surface.
【0011】従って、Z方向の位置決め精度に関して
は、突き当てブロック707の長さの加工精度、非球面
レンズ704とレンズホルダー705の嵌合精度及び半
導体レーザ素子701とステム702との位置合わせ精
度の和により決まる。一方、X,Y方向に関しては、レ
ンズホルダー705を突き当てブロック707に擦り合
わせながら移動させることによって調整され、その後、
レンズホルダー705と突き当てブロック707とはレ
ーザ溶接により固定される。Therefore, regarding the positioning accuracy in the Z direction, the processing accuracy of the length of the butting block 707, the fitting accuracy of the aspherical lens 704 and the lens holder 705, and the positioning accuracy of the semiconductor laser element 701 and the stem 702 are considered. Determined by the sum. On the other hand, the X and Y directions are adjusted by moving the lens holder 705 while rubbing it against the butting block 707, and then,
The lens holder 705 and the butting block 707 are fixed by laser welding.
【0012】電子クーラー710はパッケージ709に
ハンダにより固定されており、銅製のベース703は電
子クーラー710にハンダにより固定される。The electronic cooler 710 is fixed to the package 709 by solder, and the copper base 703 is fixed to the electronic cooler 710 by solder.
【0013】図7において、711は光通信用のシング
ルモード光ファイバーであって、該シングルモード光フ
ァイバー711の位置調整の手法は、従来の第1の光半
導体モジュールと同様である。また、712はジルコニ
ア及びステンレスよりなる円筒状のフェルール、713
はフェルールホルダー、714はパッケージ709の蓋
である。In FIG. 7, reference numeral 711 is a single mode optical fiber for optical communication, and the method for adjusting the position of the single mode optical fiber 711 is the same as that of the conventional first optical semiconductor module. 712 is a cylindrical ferrule made of zirconia and stainless steel, 713
Is a ferrule holder, and 714 is a lid of the package 709.
【0014】図8は、例えば、特開平3−61927又
は特開昭55−22968に示される従来の第3の光半
導体モジュールの側方断面図である。第3の光半導体モ
ジュールは、前記の第1又は第2の光半導体モジュール
と異なり、外形が円筒状であって、電子クーラーは半導
体レーザ素子の直下には位置していない。FIG. 8 is a side sectional view of a conventional third optical semiconductor module disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-61927 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-22968. Unlike the first or second optical semiconductor module described above, the third optical semiconductor module has a cylindrical outer shape, and the electronic cooler is not located immediately below the semiconductor laser device.
【0015】図8において、801は半導体レーザ素
子、820は銅よりなるステム、821は銅又は鉄より
なるベースである。半導体レーザ素子801にはリード
線803より電流が供給される。805は球レンズであ
って、該球レンズ805はガラス板826に樹脂により
固定されており、ガラス板826は有底円筒状のキャッ
プ823の底部に固定されている。キャップ823とベ
ース821との間には、リング状の金具822がキャッ
プ823及びベース821の両方に擦り合わさるように
配置されており、該金具822により、半導体レーザ素
子801と球レンズ805との相対的な位置がX,Y,
Z方向に調整できる。824は擦り合わせ面である。In FIG. 8, 801 is a semiconductor laser element, 820 is a stem made of copper, and 821 is a base made of copper or iron. A current is supplied to the semiconductor laser element 801 from a lead wire 803. Reference numeral 805 denotes a spherical lens, and the spherical lens 805 is fixed to a glass plate 826 with a resin, and the glass plate 826 is fixed to the bottom of a cylindrical cap 823 having a bottom. A ring-shaped metal fitting 822 is arranged between the cap 823 and the base 821 so as to rub against both the cap 823 and the base 821, and the metal fitting 822 allows the semiconductor laser element 801 and the ball lens 805 to move relative to each other. Position is X, Y,
Can be adjusted in the Z direction. Reference numeral 824 is a rubbing surface.
【0016】光ファイバー814とキャップ823との
間にはホルダー827が配置されており、該ホルダー8
27により、光ファイバー814とキャップ823との
相対的な位置がX,Y,Z方向に調整できる。尚、81
3は光ファイバーカバー、828は光ファイバーの保持
台である。A holder 827 is arranged between the optical fiber 814 and the cap 823.
With 27, the relative position of the optical fiber 814 and the cap 823 can be adjusted in the X, Y, and Z directions. In addition, 81
Reference numeral 3 is an optical fiber cover, and 828 is an optical fiber holding base.
【0017】[0017]
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
第1〜第3の光半導体モジュールは、以下に示すような
理由により、要求される位置決め精度を満たしておら
ず、高い光結合効率を安定して得るには不十分である。However, the above-mentioned first to third conventional optical semiconductor modules do not satisfy the required positioning accuracy and the high optical coupling efficiency is stable for the following reasons. Is not enough to get.
【0018】図9に示すような半導体レーザ素子90
1、レンズ902及び光ファイバー903を光学的に結
合する場合、相互の位置が最適位置からずれたときのレ
ンズの結合効率とずれ量との関係を説明する。尚、図9
において904はフェルールである。A semiconductor laser device 90 as shown in FIG.
1. When the lens 902 and the optical fiber 903 are optically coupled, the relationship between the coupling efficiency of the lens and the amount of displacement when the mutual positions deviate from the optimum position will be described. Incidentally, FIG.
904 is a ferrule.
【0019】半導体レーザ素子901の放射光の半値全
幅は、Y方向に約30度、X方向に約25度である。レ
ンズ902は非球面レンズであって、該レンズ902に
おいては、レーザ側の開口数が約0.45、ファイバー
側の開口数が約0.1、最高結合効率が得られる物像間
距離が約13mmである。もし理想的な結合が得られれ
ば、75%程度の結合効率が得られる設計である。光フ
ァイバー903は、従来の第1の光半導体モジュールに
示したものと同等である。The full width at half maximum of the emitted light of the semiconductor laser device 901 is about 30 degrees in the Y direction and about 25 degrees in the X direction. The lens 902 is an aspherical lens, and in the lens 902, the numerical aperture on the laser side is about 0.45, the numerical aperture on the fiber side is about 0.1, and the object-image distance at which the highest coupling efficiency is obtained is about. It is 13 mm. If the ideal coupling can be obtained, the coupling efficiency is about 75%. The optical fiber 903 is equivalent to that shown in the conventional first optical semiconductor module.
【0020】図9は、半導体レーザ素子901、レンズ
902及び光ファイバー903が最高結合効率が得られ
る位置関係に調整された状態を示している。FIG. 9 shows a state in which the semiconductor laser element 901, the lens 902, and the optical fiber 903 are adjusted to have a positional relationship that maximizes the coupling efficiency.
【0021】もし、この状態からレンズ902が動いた
としたら結合効率は激減する。結合効率が最高効率の9
0%にまで落ちてしまう(0.1デシベルの劣化)と不
良であると認定する規格の場合、良品範囲はX,Y方向
で±0.3μm程度、Z方向で±3μm程度である。以
下、この良品範囲を「本来の良品範囲」と称する。いく
ら高効率に設計されたレンズでも、前記の位置決め精度
を実現できなければ、性能を発揮できないということで
ある。If the lens 902 is moved from this state, the coupling efficiency is drastically reduced. Maximum coupling efficiency 9
In the case of a standard that is determined to be defective when it drops to 0% (degradation of 0.1 dB), the non-defective product range is about ± 0.3 μm in the X and Y directions and about ± 3 μm in the Z direction. Hereinafter, this non-defective product range is referred to as "original non-defective product range". No matter how highly efficient the lens is, if the above-mentioned positioning accuracy cannot be achieved, the performance cannot be exhibited.
【0022】さて、前記従来の第1〜第3の光半導体モ
ジュールは、X,Y方向で±15μm程度、Z方向で±
30μm程度に良品の範囲を緩和しても、この良品の範
囲の精度すら満たすことができない。以下、その理由に
ついて順次説明する。In the conventional first to third optical semiconductor modules, about ± 15 μm in the X and Y directions and ± 15 μm in the Z direction.
Even if the range of non-defective products is relaxed to about 30 μm, the accuracy of the range of non-defective products cannot be satisfied. Hereinafter, the reason will be sequentially described.
【0023】まず、従来の第1の光半導体モジュールに
おいては、Y方向の位置決め精度は、半導体レーザ素子
601、サブマウント602、ステム603、第1のベ
ース604、レンズホルダー607及び第2のベース6
08の厚さ方向の寸法公差、非球面レンズ606とレン
ズホルダー607との中心軸合わせ精度、非球面レンズ
606の外観的中心軸と光学的な光軸とのずれ量並びに
ハンダ材の厚さに依存している。銅やステンレスの加工
精度は一般的に±20μmが限度である。これ以上の加
工精度を要求すると加工費が掛り過ぎて、光半導体モジ
ュールの大きなコスト高を招く。また、非球面レンズ6
06とレンズホルダー607との中心軸合わせ精度は±
5μm程度が限度である。また、ハンダ材の膜厚は±3
μm程度のバラツキが避けられない。従って、これらの
寸法誤差を全て合計すると、Y方向で±15μm程度と
いう許容範囲を大きく逸脱してしまう。First, in the conventional first optical semiconductor module, the positioning accuracy in the Y direction is determined by the semiconductor laser element 601, the submount 602, the stem 603, the first base 604, the lens holder 607 and the second base 6.
08 dimensional tolerance in the thickness direction, center axis alignment accuracy between the aspherical lens 606 and the lens holder 607, the amount of deviation between the external center axis of the aspherical lens 606 and the optical optical axis, and the thickness of the solder material. Depends on. The processing accuracy of copper and stainless steel is generally limited to ± 20 μm. If a processing accuracy higher than this is required, the processing cost will be too high, resulting in a large cost increase of the optical semiconductor module. In addition, the aspherical lens 6
The accuracy of center axis alignment between 06 and lens holder 607 is ±
The limit is about 5 μm. The thickness of the solder material is ± 3
Inevitable variation of about μm. Therefore, when all these dimensional errors are summed, the allowable range of about ± 15 μm in the Y direction is greatly deviated.
【0024】次に、従来の第2の光半導体モジュールに
よると、Z方向の位置決め精度は部品公差により決まっ
てくる。具体的には、突き当てブロック707の長さの
加工精度が最小で±20μm、非球面レンズ704とレ
ンズホルダー705とのZ方向の嵌め込み精度が±30
μm、半導体レーザ素子701とステム702との位置
合わせ精度が±10μmである。これらの寸法誤差の和
は±60μmであり、Z方向で±30μm程度という許
容範囲をやはり大きく逸脱している。Next, according to the second conventional optical semiconductor module, the positioning accuracy in the Z direction is determined by the component tolerance. Specifically, the processing accuracy of the length of the butting block 707 is ± 20 μm at the minimum, and the Z-direction fitting accuracy of the aspherical lens 704 and the lens holder 705 is ± 30.
μm, and the alignment accuracy of the semiconductor laser device 701 and the stem 702 is ± 10 μm. The sum of these dimensional errors is ± 60 μm, which is far outside the allowable range of ± 30 μm in the Z direction.
【0025】次に、従来の第3の光半導体モジュールを
示す文献には、球レンズ805の位置を半導体レーザ素
子801に対してX,Y,Zの全方向に調整でき、その
最適位置の決定には光出力をモニターして行なうと記載
されている。球レンズ805と半導体レーザ素子801
との精密な位置合わせには、モニター用の受光部品とし
ては、狭い開口部を持つ受光素子、又は光ファイバー8
14のコア径と同程度か又は小さいコア径を持つモニタ
ー用光ファイバーを使わなければならない。Next, in the literature showing the third conventional optical semiconductor module, the position of the spherical lens 805 can be adjusted in all X, Y, and Z directions with respect to the semiconductor laser element 801, and the optimum position is determined. Describes that the light output is monitored. Ball lens 805 and semiconductor laser device 801
For precise alignment with the light receiving element for the monitor, the light receiving element with a narrow opening or the optical fiber 8
A monitoring optical fiber having a core diameter equal to or smaller than 14 core diameters should be used.
【0026】しかしながら、本発明者らが検証した結
果、モニター用光ファイバーと球レンズ805との位置
が、最適値(理想的な焦点位置)に対してX,Y方向で
±15μm程度以内、Z方向で±30μm程度以内のず
れ量に納まっていない場合には、いくら球レンズ805
と半導体レーザ素子801との精密な位置合わせを行っ
ても、良品値である「最高結合効率の90%以上」を満
足できない。However, as a result of verification by the present inventors, the positions of the optical fiber for monitoring and the spherical lens 805 are within ± 15 μm in the X and Y directions with respect to the optimum value (ideal focus position), and in the Z direction. If the deviation is within ± 30 μm, how much is the spherical lens 805?
Even if the semiconductor laser element 801 and the semiconductor laser element 801 are precisely aligned, the quality value “90% or more of the maximum coupling efficiency” cannot be satisfied.
【0027】ところが、前記文献には、これに関する記
述は全く見当たらない。また、キャップ823がプレス
により成型されているため十分な加工精度が得られな
い。このため、キャップ823の公差が大きくなり、キ
ャップ823と金具822との間の隙間は±50μm程
度以上になってしまう。従って、レーザ溶接等により固
定する際に球レンズ805が動いてしまい、X,Y方向
で±15μm程度という許容範囲をやはり大きく逸脱し
てしまう。However, there is no description related to this in the above document. Further, since the cap 823 is molded by pressing, sufficient processing accuracy cannot be obtained. Therefore, the tolerance of the cap 823 becomes large, and the gap between the cap 823 and the metal fitting 822 becomes about ± 50 μm or more. Therefore, the spherical lens 805 moves when it is fixed by laser welding or the like, and the allowable range of about ± 15 μm in the X and Y directions also largely deviates.
【0028】また、前記のような部品形状の場合、従来
の第1又は第2の光半導体モジュールのように、電子ク
ーラーを半導体レーザ素子の直下に持ってくることが難
しいので、温度の精密な制御が必要とされる場合又は発
熱量が大きい素子を冷却する場合には用いることができ
ない。Further, in the case of the above-mentioned component shape, it is difficult to bring the electronic cooler directly below the semiconductor laser element like the conventional first or second optical semiconductor module, so that the temperature is precise. It cannot be used when control is required or when cooling a device that generates a large amount of heat.
【0029】以上の問題を整理して説明すると、従来の
第1又は第2の光半導体モジュールのように一部を部品
の寸法精度に依存するレンズの位置決め方法によると、
要求される位置精度を満たすことは極めて難しい。ま
た、従来の第3の光半導体モジュールのように結合効率
をモニターする方法においては、本発明者らの検証によ
るとレンズとモニター用受光部品との位置関係を予め精
密に決めておかなければならないが、前記従来の第3の
光半導体モジュールでは、そのような工夫はなされてお
らず、高い光結合効率は得られない。To summarize and explain the above problems, according to the lens positioning method that depends on the dimensional accuracy of the parts, as in the conventional first or second optical semiconductor module,
It is extremely difficult to satisfy the required position accuracy. Further, in the method of monitoring the coupling efficiency as in the conventional third optical semiconductor module, according to the verification by the present inventors, the positional relationship between the lens and the monitor light receiving component must be precisely determined in advance. However, in the conventional third optical semiconductor module described above, such a device is not made, and high optical coupling efficiency cannot be obtained.
【0030】前記に鑑み、本発明は高い光結合率が得ら
れる光半導体モジュール及びその製造方法を提供するこ
とを目的とする。In view of the above, an object of the present invention is to provide an optical semiconductor module which can obtain a high optical coupling rate and a manufacturing method thereof.
【0031】[0031]
【課題を解決するための手段】請求項1の発明が講じた
解決手段は、光半導体モジュールを、発光素子と、底部
と該底部に対して垂直な壁部とからなり、前記底部の表
面において前記発光素子を保持し、前記壁部に前記発光
素子から出射された光が通過する開口部が形成され、前
記壁部における前記発光素子と反対側に平滑面を有する
発光素子用ベースと、前記壁部の平滑面と摺接可能な端
面を有する筒状の第1のホルダーと、前記第1のホルダ
ーの内部に軸方向へ摺動可能に挿入された筒状の第2の
ホルダーと、前記第2のホルダーの内部に保持されてお
り、前記開口部を通過した光を集光するレンズと、前記
レンズにより集光された光が結合する位置に入射部を有
する光ファイバーとを備えており、前記発光素子用ベー
スと前記第1のホルダー、及び前記第1のホルダーと前
記第2のホルダーは、前記発光素子から出射された光の
前記光ファイバーの入射部における結合効率が最大にな
る状態でそれぞれ固定されている構成とするものであ
る。According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical semiconductor module comprising a light emitting element, a bottom portion and a wall portion perpendicular to the bottom portion. An opening for holding the light emitting element, an opening through which light emitted from the light emitting element passes is formed in the wall portion, and a light emitting element base having a smooth surface on the opposite side of the wall portion from the light emitting element; A tubular first holder having an end face slidable with the smooth surface of the wall portion; a tubular second holder inserted axially slidably into the first holder; A lens that is held inside the second holder and that collects the light that has passed through the opening, and an optical fiber that has an incident portion at a position where the light collected by the lens is combined, The light emitting element base and the first ho And the first holder and the second holder are fixed in such a manner that the coupling efficiency of the light emitted from the light emitting element at the incident portion of the optical fiber is maximized. .
【0032】請求項2の発明は、請求項1の構成に、前
記発光素子用ベースの底部の裏面は、電子クーラーと広
い面積で接するよう平坦に形成されているという構成を
付加するものである。According to a second aspect of the present invention, in addition to the structure of the first aspect, the bottom surface of the bottom of the light emitting element base is formed to be flat so as to come into contact with the electronic cooler in a large area. .
【0033】請求項3の発明は、請求項1の構成に、前
記第1のホルダーの内面と前記第2のホルダーの外面と
の隙間は約10μmであるという構成を付加するもので
ある。According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the gap between the inner surface of the first holder and the outer surface of the second holder is about 10 μm.
【0034】請求項4の発明は、請求項1の構成に、内
部において前記光ファイバーの端部を保持している筒状
の光ファイバーホルダーと、前記発光素子から出射され
る光の光軸に対して垂直に設けられ、前記発光素子から
出射された光が通過する開口部を有し、前記光ファイバ
ーホルダーが固定さた光ファイバー用ベースとをさらに
備え、前記光ファイバー用ベースは前記発光素子用ベー
スに固定されているという構成を付加するものである。According to a fourth aspect of the present invention, in the structure of the first aspect, a cylindrical optical fiber holder holding the end portion of the optical fiber therein and an optical axis of light emitted from the light emitting element are provided. The optical fiber base further has an opening through which the light emitted from the light emitting element passes and which is fixed to the optical fiber holder, and the optical fiber base is fixed to the light emitting element base. It adds a configuration that is.
【0035】請求項5の発明は、請求項4の構成に、前
記光ファイバー用ベースは、光アイソレータが載置可能
な底部と該底部に対して垂直な壁部とからなり、前記光
ファイバーベースの開口部は該光ファイバー用ベースの
壁部に形成されており、前記光ファイバー用ベースの底
部の裏面は、電子クーラーと広い面積で接するよう平坦
に形成されているという構成を付加するものである。According to a fifth aspect of the present invention, in the structure of the fourth aspect, the optical fiber base includes a bottom portion on which an optical isolator can be placed and a wall portion perpendicular to the bottom portion, and the opening of the optical fiber base. The part is formed on the wall of the optical fiber base, and the bottom surface of the optical fiber base is flattened so as to contact the electronic cooler in a large area.
【0036】請求項6の発明が講じた解決手段は、光半
導体モジュールを、発光素子と、底部と該底部に対して
垂直な壁部とからなり、前記底部の表面において前記発
光素子を保持し、前記壁部に前記発光素子から出射され
た光が通過する開口部が形成され、前記壁部における前
記発光素子と反対側に平滑面を有する発光素子用ベース
と、前記開口部を通過した光を集光するレンズと、内部
において前記レンズを保持し且つ前記開口部に挿入され
ている筒状部と、該筒状部の外面から突出するように設
けられ前記壁部の平滑面と摺接可能な平滑面を有する顎
部とからなるレンズホルダーと、前記レンズにより集光
された光が結合する位置に入射部を有する光ファイバー
とを備えており、前記発光素子用ベースと前記レンズホ
ルダーとは、前記発光素子から出射された光の前記光フ
ァイバーの入射部における結合効率が最大になる状態で
固定されている構成とするものである。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a solution means, in which an optical semiconductor module includes a light emitting element, a bottom portion and a wall portion perpendicular to the bottom portion, and the light emitting element is held on the surface of the bottom portion. An opening through which the light emitted from the light emitting element passes is formed in the wall portion, a light emitting element base having a smooth surface on the opposite side of the wall portion from the light emitting element, and light passing through the opening portion A lens that collects light, a cylindrical portion that holds the lens inside and is inserted into the opening, and a slidable contact with the smooth surface of the wall that is provided so as to project from the outer surface of the cylindrical portion. A lens holder including a jaw having a possible smooth surface, and an optical fiber having an incident portion at a position where light condensed by the lens is combined, and the light emitting element base and the lens holder are , The above It is an arrangement that the coupling efficiency at the incident portion of the optical fiber of the light emitted from the optical device is fixed in a state of maximum.
【0037】請求項7の発明は、請求項6の構成に、前
記発光素子用ベースの底部の裏面は、電子クーラーと広
い面積で接するよう平坦に形成されているという構成を
付加するものである。According to a seventh aspect of the present invention, in addition to the configuration of the sixth aspect, the bottom surface of the bottom of the light emitting element base is formed flat so as to come into contact with the electronic cooler in a wide area. .
【0038】請求項8の発明は、請求項6の構成に、内
部において前記光ファイバーを保持している筒状の光フ
ァイバーホルダーと、前記発光素子から出射される光の
光軸に対して垂直に設けられ、前記発光素子から出射さ
れた光が通過する開口部を有し、前記光ファイバーホル
ダーが固定さた光ファイバー用ベースとをさらに備え、
前記光ファイバー用ベースは前記発光素子用ベースに固
定されているという構成を付加するものである。According to an eighth aspect of the present invention, in the structure of the sixth aspect, a cylindrical optical fiber holder that holds the optical fiber inside and a vertical optical axis of the light emitted from the light emitting element are provided. And an optical fiber base having an opening through which the light emitted from the light emitting element passes, the optical fiber holder being fixed,
The optical fiber base is added to the light emitting element base.
【0039】請求項9の発明は、請求項8の構成に、前
記光ファイバー用ベースは、光アイソレータが載置可能
な底部と該底部に対して垂直な壁部とからなり、前記光
ファイバーベースの開口部は該光ファイバー用ベースの
壁部に形成されており、前記光ファイバー用ベースの底
部の裏面は、電子クーラーと広い面積で接するよう平坦
に形成されているという構成を付加するものである。According to a ninth aspect of the present invention, in the structure of the eighth aspect, the optical fiber base comprises a bottom portion on which an optical isolator can be placed and a wall portion perpendicular to the bottom portion, and the opening of the optical fiber base. The part is formed on the wall of the optical fiber base, and the bottom surface of the optical fiber base is flattened so as to contact the electronic cooler in a large area.
【0040】本発明に係る光半導体モジュールの製造方
法は、レンズの位置ずれの状態において光ファイバーの
位置を再調整して結合効率を最大にすると、良品の範囲
が広がることを見出だし、該知見に基づいてなされたも
のである。従来は、レンズ位置決定後に光ファイバーの
位置を調整し、この状態で発光素子とレンズと光ファイ
バーとを固定していたが、本発明は、レンズ位置を精密
に決定した後発光素子とレンズを固定し、その後、光フ
ァイバーの最適位置を探し、この状態で光ファイバーを
レンズに固定するというものである。In the method of manufacturing an optical semiconductor module according to the present invention, it was found that if the optical fiber position is readjusted to maximize the coupling efficiency in the state where the lens is displaced, the range of non-defective products expands. It was made based on. Conventionally, the position of the optical fiber is adjusted after the lens position is determined, and the light emitting element, the lens, and the optical fiber are fixed in this state, but the present invention determines the lens position precisely and then fixes the light emitting element and the lens. After that, the optimum position of the optical fiber is searched and the optical fiber is fixed to the lens in this state.
【0041】図1は、レンズの位置ずれ量と結合効率と
の関係を示している。この場合、良品範囲はX,Y方向
で±15μm程度、Z方向で±30μm程度である(以
下、この良品範囲を「改善されたの良品範囲」と称す
る)。もちろん、これらの値は、異なるレンズや光ファ
イバーを使うと変わってくる。一般的にNA(開口数)
の大きなレンズを使えば使うほど良品範囲は狭くなる。
近時の傾向として、より高い結合効率を得るため、NA
が0.5以上のレンズを使うことが常識化してきてい
る。このため本来の良品範囲は徐々に狭くなっていくも
のと思われる。FIG. 1 shows the relationship between the displacement of the lens and the coupling efficiency. In this case, the non-defective product range is about ± 15 μm in the X and Y directions and about ± 30 μm in the Z direction (hereinafter, this non-defective product range is referred to as “improved non-defective product range”). Of course, these values will change with different lenses and optical fibers. Generally NA (numerical aperture)
The larger the lens, the narrower the range of non-defective products.
As a recent trend, in order to obtain higher coupling efficiency, NA
However, it is becoming common knowledge to use a lens of 0.5 or more. For this reason, the range of original non-defective products is expected to gradually narrow.
【0042】ところが、本発明の解決原理である、「レ
ンズ位置を精密に決定した後に、発光素子とレンズとを
固定し、その後、光ファイバーの最適位置を探し、この
状態で光ファイバーをレンズに固定する」という手法に
よると、改善された良品範囲は本来の良品範囲と比べ
て、X,Y方向で50倍、Z方向で10倍に広がるとい
う結果は不変である。However, according to the solution principle of the present invention, "after the lens position is precisely determined, the light emitting element and the lens are fixed, then the optimum position of the optical fiber is searched, and the optical fiber is fixed to the lens in this state. According to the method, the result that the improved non-defective product range is 50 times larger in the X and Y directions and 10 times larger in the Z direction than the original non-defective product range is unchanged.
【0043】具体的に請求項10の発明が講じた解決手
段は、光半導体モジュールの製造方法を、レンズホルダ
ーに保持されたレンズに対して最大の光結合効率が得ら
れる状態で、調芯用光ファイバーを保持した調芯用光フ
ァイバーホルダーを前記レンズホルダーに仮に固定し
て、前記レンズホルダーと前記調芯用光ファイバーホル
ダーとからなる複合部品を得る第1の工程と、前記レン
ズが、ベースに保持された発光素子の出射部と対向する
ように前記複合部品を配置する第2の工程と、前記発光
素子から光を出射させると共に出射された光を前記調芯
用光ファイバーの入射部に導き、前記調芯用光ファイバ
ーに入射する光の光量が最大になるように前記複合部品
を前記発光素子に対して3次元的に移動する第3の工程
と、前記調芯用光ファイバーに入射する光の光量が最大
になる状態で前記レンズホルダーを前記ベースに固定す
る第4の工程と、前記調芯用光ファイバーホルダーを前
記レンズホルダーから取り外す第5の工程と、前記発光
素子から光を出射させると共に出射された光を実装用光
ファイバーホルダーに保持された実装用光ファイバーの
入射部に導き、前記実装用光ファイバーに入射する光の
光量が最大になるように前記実装用光ファイバーホルダ
ーを前記発光素子に対して3次元的に移動する第6の工
程と、前記実装用光ファイバーに入射する光の光量が最
大になる状態で前記実装用光ファイバーホルダーを前記
レンズホルダーに固定する第7の工程とを備えている構
成とするものである。Specifically, the means for solving the problems according to the tenth aspect of the invention is to use the method for manufacturing an optical semiconductor module for aligning a lens held by a lens holder in a state where the maximum optical coupling efficiency is obtained. A first step of temporarily fixing an optical fiber holder for aligning holding an optical fiber to the lens holder to obtain a composite part including the lens holder and the optical fiber holder for aligning, and the lens being held by a base. And a second step of arranging the composite component so as to face the emitting portion of the light emitting element, and emitting the light from the light emitting element and guiding the emitted light to the incident portion of the optical fiber for alignment, A third step of moving the composite component three-dimensionally with respect to the light emitting element so that the amount of light incident on the core optical fiber is maximized; A fourth step of fixing the lens holder to the base in a state in which the amount of light incident on the aver is maximum, a fifth step of removing the optical fiber holder for alignment from the lens holder, and a step of removing the light emitting element from the light emitting element. The mounting optical fiber holder is configured to emit light and guide the emitted light to the incident portion of the mounting optical fiber held by the mounting optical fiber holder so that the amount of light incident on the mounting optical fiber is maximized. A sixth step of three-dimensionally moving with respect to the light emitting element, and a seventh step of fixing the mounting optical fiber holder to the lens holder in a state where the amount of light incident on the mounting optical fiber is maximized. Is provided.
【0044】請求項11の発明は、請求項10の構成
に、前記調芯用光ファイバーのコア径は、前記実装用光
ファイバーのコア径以下であるという構成を付加するも
のである。The invention of claim 11 is the addition of the structure of claim 10 in which the core diameter of the optical fiber for alignment is equal to or smaller than the core diameter of the optical fiber for mounting.
【0045】請求項12の発明は、請求項10の構成
に、前記第2工程におけるベースは、該ベースに保持さ
れた発光素子から出射される光の光軸と垂直な壁部を有
しており、前記第4の工程は、前記レンズホルダーを前
記ベースの壁部に固定する工程を含むという構成を付加
するものである。According to a twelfth aspect of the invention, in the structure of the tenth aspect, the base in the second step has a wall portion perpendicular to the optical axis of the light emitted from the light emitting element held by the base. The fourth step is to add a configuration including a step of fixing the lens holder to the wall portion of the base.
【0046】請求項13の発明が講じた解決手段は、光
半導体モジュールを、レンズホルダーに保持されたレン
ズに対して最大の光結合効率が得られる状態で、調芯用
光ファイバーを保持した調芯用光ファイバーホルダーを
前記レンズホルダーに仮に固定して、前記レンズホルダ
ーと前記調芯用光ファイバーホルダーとからなる複合部
品を得る第1の工程と、発光素子を該発光素子から出射
される光の光軸と垂直な壁部を有するベースに保持し、
前記レンズが前記ベースに保持された発光素子の出射部
と対向し且つ前記レンズホルダーが前記壁部に接するよ
うに前記複合部品を配置する第2の工程と、前記発光素
子から光を出射させると共に出射された光を前記調芯用
光ファイバーの入射部に導き、前記調芯用光ファイバー
に入射する光の光量が最大になるように前記複合部品を
前記発光素子から出射された光の光軸と垂直な面内で2
次元的に移動する第3の工程と、前記調芯用光ファイバ
ーに入射する光の光量が最大になる状態で前記レンズホ
ルダーを前記ベースに固定する第4の工程と、前記調芯
用光ファイバーホルダーを前記レンズホルダーから取り
外す第5の工程と、前記発光素子から光を出射させると
共に出射された光を実装用光ファイバーホルダーに保持
された実装用光ファイバーの入射部に導き、前記実装用
光ファイバーに入射する光の光量が最大になるように前
記実装用光ファイバーホルダーを前記発光素子に対して
3次元的に移動する第6の工程と、前記実装用光ファイ
バーの入射部が前記レンズの焦点に位置する状態で前記
実装用光ファイバーホルダーを前記レンズホルダーに固
定する第7の工程とを備えている構成とするものであ
る。According to a thirteenth aspect of the invention, the optical semiconductor module is arranged such that the optical semiconductor module holds the optical fiber for centering while the maximum optical coupling efficiency is obtained with respect to the lens held by the lens holder. First step of temporarily fixing the optical fiber holder for the lens to the lens holder to obtain a composite component including the lens holder and the optical fiber holder for alignment, and an optical axis of light emitted from the light emitting element. And hold it on the base with a vertical wall,
A second step of arranging the composite component so that the lens faces the emitting portion of the light emitting element held by the base and the lens holder contacts the wall portion; and emitting light from the light emitting element. The emitted light is guided to the incident part of the alignment optical fiber, and the composite component is perpendicular to the optical axis of the light emitted from the light emitting element so that the amount of light incident on the alignment optical fiber is maximized. 2 in the plane
A third step of moving dimensionally, a fourth step of fixing the lens holder to the base in a state where the amount of light incident on the optical fiber for alignment is maximized, and the optical fiber holder for alignment. Fifth step of removing from the lens holder, and light to be emitted from the light emitting element and to guide the emitted light to an incident portion of the mounting optical fiber held by the mounting optical fiber holder to enter the mounting optical fiber. The third step of moving the mounting optical fiber holder three-dimensionally with respect to the light emitting element so that the amount of light of the mounting optical fiber is maximized, and the incident portion of the mounting optical fiber is positioned at the focal point of the lens. And a seventh step of fixing the mounting optical fiber holder to the lens holder.
【0047】請求項14の発明は、請求項13の構成
に、前記調芯用光ファイバーのコア径は、前記実装用光
ファイバーのコア径以下であるという構成を付加するも
のである。According to a fourteenth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the thirteenth aspect, the core diameter of the alignment optical fiber is equal to or smaller than the core diameter of the mounting optical fiber.
【0048】[0048]
【作用】請求項1の構成により、第1のホルダーの端面
は発光素子用ベースの壁部の平滑面と摺接可能であるた
め、第2のホルダーひいてはレンズを保持している第1
のホルダーの端面を発光素子用ベースの壁部の平滑面と
摺接させることにより、レンズを発光素子から出射され
た光の光軸に対して垂直な面内で2次元に移動させるこ
とができる。また、レンズを保持している第2のホルダ
ーは第1のホルダーの内部に軸方向へ摺動可能に挿入さ
れているため、第1のホルダーと第2のホルダーとを軸
方向に相対的に移動させることにより、レンズを発光素
子から出射された光の光軸の方向に移動させることがで
きる。これらにより、レンズを発光素子に対して3次元
に移動させることができる。According to the structure of claim 1, since the end surface of the first holder can be slidably contacted with the smooth surface of the wall portion of the light emitting element base, the first holder holding the second holder and thus the lens.
By sliding the end surface of the holder on the smooth surface of the wall of the light emitting element base, the lens can be moved two-dimensionally in a plane perpendicular to the optical axis of the light emitted from the light emitting element. . Further, since the second holder holding the lens is slidably inserted in the first holder in the axial direction, the first holder and the second holder are relatively moved in the axial direction. By moving the lens, the lens can be moved in the direction of the optical axis of the light emitted from the light emitting element. With these, the lens can be moved three-dimensionally with respect to the light emitting element.
【0049】請求項2又は7の構成により、発光素子用
ベースの底部の裏面は、電子クーラーと広い面積で接す
るよう平坦に形成されているため、発光素子用ベースと
電子クーラーとの間で良好な熱交換が行なわれる。According to the second or seventh aspect of the invention, since the bottom surface of the bottom of the light emitting element base is formed flat so as to come into contact with the electronic cooler in a large area, the light emitting element base and the electronic cooler are favorably arranged. Heat exchange is performed.
【0050】請求項3の構成により、第1のホルダーの
内面と第2のホルダーの外面との隙間は約10μmであ
るため、第1のホルダーと第2のホルダーとの軸方向の
相対移動がスムーズにできると共に、第1のホルダーと
第2のホルダーとを溶接やハンダにより固定した際の両
者の軸心がずれる事態を最小限に抑制できる。According to the structure of claim 3, since the gap between the inner surface of the first holder and the outer surface of the second holder is about 10 μm, the relative movement of the first holder and the second holder in the axial direction can be prevented. In addition to smoothing, it is possible to minimize the situation where the axes of the first holder and the second holder deviate from each other when they are fixed by welding or soldering.
【0051】請求項4又は8の構成により、光ファイバ
ーを保持している光ファイバーホルダーが光ファイバー
用ベースに固定されているため、発光素子、レンズ及び
光ファイバーが一体化されている。According to the structure of claim 4 or 8, the optical fiber holder holding the optical fiber is fixed to the optical fiber base, so that the light emitting element, the lens and the optical fiber are integrated.
【0052】請求項5又は9の構成により、光ファイバ
ー用ベースは、光アイソレータが載置可能で且つ裏面が
電子クーラーと広い面積で接するよう平坦に形成された
底部を有しているため、該底部と電子クーラーとの間で
良好な熱交換が行なわれる。According to the fifth or ninth aspect of the invention, the optical fiber base has a bottom portion on which the optical isolator can be placed and the back surface of which is formed flat so as to come into contact with the electronic cooler in a large area. Good heat exchange between the air conditioner and the electronic cooler.
【0053】請求項6の構成により、レンズを保持して
いる筒状部の外面から突出する顎部の平滑面と、発光素
子を保持している発光素子用ベースの壁部の平滑面とを
摺接状態で相対移動させることにより、レンズを発光素
子から出射された光の光軸に対して垂直な面内で2次元
に移動させることができる。According to the structure of claim 6, the smooth surface of the jaw protruding from the outer surface of the cylindrical portion holding the lens and the smooth surface of the wall portion of the light emitting element base holding the light emitting element are provided. By relatively moving in a sliding contact state, the lens can be moved two-dimensionally in a plane perpendicular to the optical axis of the light emitted from the light emitting element.
【0054】請求項10の構成により、発光素子から出
射され調芯用光ファイバーに入射する光の光量が最大に
なるように複合部品を発光素子に対して3次元的に移動
し、この状態で、レンズを保持したレンズホルダーを発
光素子を保持したベースに固定すると、溶接やハンダ付
けによって発光素子とレンズとの間に光軸のずれが生じ
るが、発光素子から出射され実装用光ファイバーに入射
する光の光量が最大になるように実装用光ファイバーを
保持した実装用光ファイバーホルダーを発光素子に対し
て3次元的に移動するので、発光素子とレンズとの間の
光軸のずれは補正される。この状態で実装用光ファイバ
ーホルダーをレンズホルダーに固定すると、レンズと実
装用光ファイバーとの間に若干の光軸のずれが生じる
が、この光軸のずれは最高の結合効率の1割程度の劣化
に抑えられる。According to the structure of claim 10, the composite component is three-dimensionally moved with respect to the light emitting element so that the amount of light emitted from the light emitting element and incident on the optical fiber for alignment becomes maximum, and in this state, When the lens holder holding the lens is fixed to the base holding the light emitting element, the optical axis shifts between the light emitting element and the lens due to welding or soldering, but the light emitted from the light emitting element is incident on the mounting optical fiber. Since the mounting optical fiber holder holding the mounting optical fiber is moved three-dimensionally with respect to the light emitting element so that the amount of light is maximized, the deviation of the optical axis between the light emitting element and the lens is corrected. If the mounting optical fiber holder is fixed to the lens holder in this state, a slight deviation of the optical axis will occur between the lens and the mounting optical fiber. However, this deviation of the optical axis causes deterioration of about 10% of the maximum coupling efficiency. It can be suppressed.
【0055】また、複合部品は、レンズホルダーに保持
されたレンズに対して最大の光結合効率が得られ状態
で、調芯用光ファイバーを保持している調芯用光ファイ
バーホルダーをレンズホルダーに仮に固定することによ
り得られるため、複合部品を移動すると、レンズと調芯
用光ファイバーとが同時に移動するので、第3工程にお
いては、レンズつまりレンズホルダーを3方向に移動す
るだけで、調芯用光ファイバーに入射する光の光量が最
大になる状態が得られる。Further, in the composite component, the optical fiber holder for alignment which holds the optical fiber for alignment is temporarily fixed to the lens holder in a state where the maximum optical coupling efficiency is obtained for the lens held by the lens holder. Since the lens and the optical fiber for alignment are moved at the same time when the composite component is moved, in the third step, the lens, that is, the lens holder is simply moved in three directions. A state in which the amount of incident light is maximized is obtained.
【0056】請求項11又は14の構成により、調芯用
光ファイバーのコア径は実装用光ファイバーのコア径以
下であるため、実装用光ファイバーに要求される結合効
率以上の精度を持ってレンズを発光素子に対して固定す
ることができる。According to the eleventh or fourteenth aspect of the present invention, the core diameter of the alignment optical fiber is equal to or smaller than the core diameter of the mounting optical fiber. Therefore, the lens is used as the light emitting element with accuracy higher than the coupling efficiency required for the mounting optical fiber. Can be fixed against.
【0057】請求項12の構成により、発光素子を保持
するベースが発光素子から出射された光の光軸と垂直な
壁部を有しているため、レンズホルダーをベースの壁部
に固定することにより、レンズホルダーをベースに容易
に固定することができる。According to the twelfth aspect, since the base holding the light emitting element has a wall portion perpendicular to the optical axis of the light emitted from the light emitting element, the lens holder should be fixed to the wall portion of the base. With this, the lens holder can be easily fixed to the base.
【0058】請求項13の構成により、発光素子から出
射され調芯用光ファイバーに入射する光の光量が最大に
なるように複合部品を発光素子から出射された光の光軸
と垂直な面内で2次元的に移動し、この状態で、レンズ
を保持したレンズホルダーを発光素子を保持したベース
に固定すると、溶接やハンダ付けによって発光素子とレ
ンズとの間に光軸のずれが生じるが、発光素子から出射
され実装用光ファイバーに入射する光の光量が最大にな
るように実装用光ファイバーを保持した実装用光ファイ
バーホルダーを発光素子に対して3次元的に移動するの
で、発光素子とレンズとの間の光軸のずれは補正され
る。この状態で実装用光ファイバーホルダーをレンズホ
ルダーに固定すると、レンズと実装用光ファイバーとの
間に若干の光軸のずれが生じるが、この光軸のずれは最
高の結合効率の1割程度の劣化に抑えられる。According to the structure of claim 13, the composite component is arranged in a plane perpendicular to the optical axis of the light emitted from the light emitting element so that the amount of light emitted from the light emitting element and incident on the optical fiber for alignment is maximized. If the lens holder holding the lens is fixed to the base holding the light emitting element in this state after moving two-dimensionally, the optical axis shifts between the light emitting element and the lens due to welding or soldering. Since the mounting optical fiber holder holding the mounting optical fiber is moved three-dimensionally with respect to the light emitting element so that the amount of light emitted from the element and incident on the mounting optical fiber is maximized, the distance between the light emitting element and the lens is increased. The deviation of the optical axis of is corrected. If the mounting optical fiber holder is fixed to the lens holder in this state, a slight deviation of the optical axis will occur between the lens and the mounting optical fiber. However, this deviation of the optical axis causes deterioration of about 10% of the maximum coupling efficiency. It can be suppressed.
【0059】また、複合部品は、レンズホルダーに保持
されたレンズに対して最大の光結合効率が得られ状態で
調芯用光ファイバーを保持している調芯用光ファイバー
ホルダーをレンズホルダーに仮に固定することにより得
られるため、複合部品を移動すると、レンズと調芯用光
ファイバーとが同時に移動するので、第3工程において
は、レンズつまりレンズホルダーを2方向に移動するだ
けで、調芯用光ファイバーに入射する光の光量が最大に
なる状態が得られる。Further, in the composite part, the optical fiber holder for alignment which temporarily holds the optical fiber for alignment is temporarily fixed to the lens holder in a state where the maximum optical coupling efficiency is obtained with respect to the lens held by the lens holder. Therefore, when the composite part is moved, the lens and the optical fiber for aligning move simultaneously. Therefore, in the third step, the lens, that is, the lens holder is simply moved in two directions, and the optical fiber for aligning is incident. It is possible to obtain a state in which the amount of light emitted is maximum.
【0060】[0060]
【実施例】以下、本発明に係る第1の光半導体モジュー
ル及びその製造方法について図2及び図3を参照しなが
ら説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first optical semiconductor module according to the present invention and a method of manufacturing the same will be described below with reference to FIGS.
【0061】図2及び図3において、101は半導体レ
ーザ素子、102はSiC製のサブマウント、103は
金メッキされた銅製のステムであり、半導体レーザ10
1はサブマウント102上に、サブマウント102はス
テム103上にそれぞれハンダにより固定されている。
104はステンレス製の第1のベースであって、該第1
のベース104の底面は平坦に形成されていると共に、
第1のベース104における少なくとも底面及びステム
103との接触面は金により覆われている。第1のベー
ス104はその上面から垂直に上方に延びる壁部105
を有し、該壁部105は半導体レーザ素子101が出射
するレーザ光を通すための開口部106を有している。2 and 3, 101 is a semiconductor laser element, 102 is a submount made of SiC, and 103 is a stem made of gold-plated copper.
1 is fixed on the submount 102, and the submount 102 is fixed on the stem 103 by solder.
Reference numeral 104 denotes a first base made of stainless steel.
The bottom surface of the base 104 of is formed flat and
At least the bottom surface of the first base 104 and the contact surface with the stem 103 are covered with gold. The first base 104 has a wall 105 extending vertically upward from its upper surface.
The wall 105 has an opening 106 for passing the laser light emitted from the semiconductor laser element 101.
【0062】半導体レーザ素子101から出射されるレ
ーザ光の光軸が壁部105に対して垂直になるようにス
テム103の角度を調整した後、ステム103を第1の
ベース104に固定する。前記のように第1のベース1
04の底面が平坦であり且つ金で覆われているのは、第
1のベース104の底面がペルチエ素子等からなる電子
クーラーと広い面積で接触し、良好な熱交換が行なわれ
るようにするためである。After adjusting the angle of the stem 103 so that the optical axis of the laser light emitted from the semiconductor laser element 101 is perpendicular to the wall portion 105, the stem 103 is fixed to the first base 104. First base 1 as described above
The bottom surface of 04 is flat and covered with gold so that the bottom surface of the first base 104 contacts with an electronic cooler composed of a Peltier element or the like in a large area and good heat exchange is performed. Is.
【0063】図2及び図3において、107は非球面レ
ンズであって、該非球面レンズ107は、半導体レーザ
素子101の発振波長に対して収差が最小になるように
設計されている。非球面レンズ107の代表的な値とし
ては、直径が約3mmであり、半導体レーザ素子側及び
光ファイバー側の開口数はそれぞれ約0.5及び約0.
1であり、半導体レーザ素子101側の焦点距離は約
1.3mmであり、光ファイバー側の焦点距離は約9m
mである。ここで、焦点距離とは非球面レンズ107の
端面からの距離であるとする。In FIGS. 2 and 3, reference numeral 107 denotes an aspherical lens, and the aspherical lens 107 is designed so that the aberration with respect to the oscillation wavelength of the semiconductor laser element 101 is minimized. As a typical value of the aspherical lens 107, the diameter is about 3 mm, and the numerical apertures on the semiconductor laser device side and the optical fiber side are about 0.5 and about 0.
1, the focal length on the semiconductor laser device 101 side is about 1.3 mm, and the focal length on the optical fiber side is about 9 m.
m. Here, the focal length is assumed to be the distance from the end surface of the aspherical lens 107.
【0064】図2及び図3において、110は円筒状の
第1のホルダー、108は第1のホルダー110の内部
に挿入された第2のホルダーであって、非球面レンズ1
07は第2のホルダー108に精度良く嵌合されてい
る。この嵌合方法としては、第2のホルダー108を加
熱した状態で非球面レンズ107を第2のホルダー10
8に挿入し、両者の熱膨張係数の差を利用し、冷えたと
きに固定される方法、又は非球面レンズ107の成型時
に第2のホルダー108を予め金型に入れておく方法等
がある。これらの方法により、非球面レンズ107と第
2のホルダー108との位置関係及び両者の光軸は精度
良く合う。第2のホルダー108の外壁面109は円形
で滑らかである。このような円形の削り出し加工は精度
が出易いので厳しい公差の加工に向いている。もっと
も、第2のホルダー108の内外面に平面的な加工を施
し、角筒状に形成しても同等の精度が得られる。In FIGS. 2 and 3, 110 is a cylindrical first holder, 108 is a second holder inserted into the first holder 110, and the aspherical lens 1
07 is accurately fitted into the second holder 108. As this fitting method, the aspherical lens 107 is attached to the second holder 10 while the second holder 108 is heated.
8 and use the difference in coefficient of thermal expansion between the two to fix them when cooled, or to place the second holder 108 in a mold in advance when molding the aspherical lens 107. . By these methods, the positional relationship between the aspherical lens 107 and the second holder 108 and the optical axes of the two are accurately matched. The outer wall surface 109 of the second holder 108 is circular and smooth. Since such a circular shaving process is highly accurate, it is suitable for machining with strict tolerances. However, even if the inner and outer surfaces of the second holder 108 are subjected to planar processing and formed into a rectangular tube shape, the same accuracy can be obtained.
【0065】第1のホルダー110の内壁面111は第
1のホルダー108の外壁面109に合わせて滑らかな
円形に加工されている。第1のホルダー110の内壁面
111と第2のホルダー108の外壁面109との嵌合
寸法の余裕は通常±20μm程度であるが、精度をさら
に上げれば嵌合寸法の余裕を±10μm程度にすること
が可能である。これにより、第2のホルダー108は第
1のホルダー110に対して滑らかに摺動する。第2の
ホルダー108が角筒状の場合、第1のホルダー110
の内壁面111をワイヤー加工等により平面状に形成す
ると、同等の精度を得ることができる。第1のホルダー
110の端面112は、平滑に形成され、第1のベース
104の壁部105に接している。The inner wall surface 111 of the first holder 110 is machined into a smooth circular shape to match the outer wall surface 109 of the first holder 108. The fitting dimension margin between the inner wall surface 111 of the first holder 110 and the outer wall surface 109 of the second holder 108 is usually about ± 20 μm, but if the accuracy is further improved, the fitting dimension margin will be about ± 10 μm. It is possible to As a result, the second holder 108 slides smoothly on the first holder 110. When the second holder 108 has a rectangular tube shape, the first holder 110
If the inner wall surface 111 is formed in a flat shape by wire processing or the like, the same accuracy can be obtained. The end surface 112 of the first holder 110 is formed smoothly and is in contact with the wall portion 105 of the first base 104.
【0066】図2において、113は実装用光ファイバ
ーのコア径と同じか又は小さいコア径を持つ調芯用光フ
ァイバーである。114はステンレス及びジルコニアの
二重構造からなり調芯用光ファイバー113を補強する
ための円筒状のフェルールである。該フェルール114
の外径は2.5mmであるので、該外径と同じ内径を持
つ支持用円筒115をフェルール114に嵌合すること
ができる。支持用円筒115は、例えばステンレスによ
りできており、径方向に若干の伸縮が可能である。伸縮
の方法としては、暖めて膨張させたり、又は円周の一部
を切り欠いておき外部からバネで押す等の方法がある。
これにより、フェルール114を支持用円筒115に差
し込むだけで、フェルール114は支持用円筒115に
保持され且つ両者の中心は精度良く合っている。In FIG. 2, reference numeral 113 denotes an alignment optical fiber having a core diameter equal to or smaller than that of the mounting optical fiber. Reference numeral 114 is a cylindrical ferrule having a double structure of stainless steel and zirconia for reinforcing the optical fiber 113 for alignment. The ferrule 114
Since the outer diameter of is 2.5 mm, the supporting cylinder 115 having the same inner diameter as the outer diameter can be fitted into the ferrule 114. The supporting cylinder 115 is made of stainless steel, for example, and can be slightly expanded and contracted in the radial direction. As a method of expansion and contraction, there are methods such as warming and expanding, or notching a part of the circumference and pushing from the outside with a spring.
As a result, the ferrule 114 is held by the supporting cylinder 115 and the centers of the two are accurately aligned by simply inserting the ferrule 114 into the supporting cylinder 115.
【0067】フェルール114と同じ外径を持つ円筒状
のスペーサ116が支持用円筒115内に嵌め込まれて
いる。第2のホルダー108における図2の右側の端部
はフェルール114と同じ外径を持つように削られてお
り、フェルール114、スペーサ116及び第2のホル
ダー108は、互いの間に隙間ができないようにして支
持用円筒115に押し込まれている。この場合、調芯用
光ファイバー116が非球面レンズ107の焦点に精度
良く位置するよう、スペーサ116の長さは予め決めら
れている。寸法精度を上げるため、スペーサ116はジ
ルコニア等の加工精度が高いセラミックにより作ること
が望ましい。第2のホルダー108及びスペーサ116
は支持用円筒115に差し込まれるだけで保持されてい
る。A cylindrical spacer 116 having the same outer diameter as the ferrule 114 is fitted in the supporting cylinder 115. The end portion of the second holder 108 on the right side in FIG. 2 is cut so as to have the same outer diameter as the ferrule 114, and the ferrule 114, the spacer 116, and the second holder 108 have no gap between them. And is pushed into the supporting cylinder 115. In this case, the length of the spacer 116 is predetermined so that the optical fiber 116 for alignment is accurately positioned at the focal point of the aspherical lens 107. In order to improve the dimensional accuracy, it is desirable that the spacer 116 be made of ceramic such as zirconia having high processing accuracy. Second holder 108 and spacer 116
Is held only by being inserted into the supporting cylinder 115.
【0068】図2及び図3に示すように、光軸方向にZ
軸、第1のベース104の上面と平行で光軸と直交する
方向にX軸、第1のベース104の上面と垂直な方向に
Y軸にとることにする。調芯工程はZ軸方向を鉛直方向
にとって行われる。As shown in FIGS. 2 and 3, Z in the optical axis direction
The axis is parallel to the upper surface of the first base 104 and is orthogonal to the optical axis, the X axis, and the direction perpendicular to the upper surface of the first base 104 is the Y axis. The alignment process is performed with the Z-axis direction as the vertical direction.
【0069】以下、図2を参照しながら、調芯用光ファ
イバー113と非球面レンズ107と半導体レーザ素子
101との間の調芯及び固定の工程について説明する。The steps of aligning and fixing the optical fiber 113 for alignment, the aspherical lens 107 and the semiconductor laser element 101 will be described below with reference to FIG.
【0070】まず、第1のベース104を図示しない台
に固定した後、電流供給線117,118により半導体
レーザ素子101に電流を供給する。支持用円筒115
は調芯用の精密3軸ステージに取り付けられる。このと
き、第1のホルダー110は重力により第1のベース1
04の壁部105に接している。First, after fixing the first base 104 to a table (not shown), current is supplied to the semiconductor laser element 101 by the current supply lines 117 and 118. Supporting cylinder 115
Is attached to a precision 3-axis stage for alignment. At this time, the first holder 110 causes the first base 1 to move due to gravity.
It is in contact with the wall 105 of 04.
【0071】半導体レーザ素子101に一定の電流を流
してレーザ発振させながら、調芯用光ファイバー113
に入る光量が最大になるように精密3軸ステージにより
支持用円筒115をX,Y,Z方向に移動する。この
際、非球面レンズ107の調芯精度は精密3軸ステージ
の精度により決定されるが、±0.5μm程度の精度以
内に調芯できる。また、調芯用光ファイバー113のコ
ア径は、実装用光ファイバーのコア径と同じか又は小さ
いため、調芯用光ファイバー113の半導体レーザ素子
101に対する位置ずれは光量の変化として敏感に現れ
るので、精密な調芯が可能である。この調芯方法の特徴
は、半導体レーザ素子101と非球面レンズ107と調
芯用光ファイバー113とよりなる3体の位置合わせで
あるにも拘らず、あたかも2体間の位置合わせのように
X,Y,Z方向の1回の移動のみで調芯ができる点であ
る。これは、差し込み方式により調芯用光ファイバー1
13の入射部を予め非球面レンズ107の焦点に位置さ
せておくことができるからである。もし、差し込み方式
を採用しないならば、調芯用光ファイバー113も独立
して調芯しなければならないので、3軸×3軸=9軸の
調芯になり、膨大な時間が必要になる。While the semiconductor laser element 101 is supplied with a constant current for laser oscillation, the optical fiber 113 for alignment is aligned.
The supporting cylinder 115 is moved in the X, Y, and Z directions by the precision triaxial stage so that the amount of incident light is maximized. At this time, the alignment accuracy of the aspherical lens 107 is determined by the accuracy of the precision triaxial stage, but the alignment can be performed within an accuracy of about ± 0.5 μm. Further, since the core diameter of the alignment optical fiber 113 is the same as or smaller than the core diameter of the mounting optical fiber, the positional deviation of the alignment optical fiber 113 with respect to the semiconductor laser element 101 appears sensitively as a change in the light amount. Alignment is possible. The feature of this alignment method is that the alignment of the three bodies including the semiconductor laser element 101, the aspherical lens 107, and the alignment optical fiber 113 is performed, but X, The point is that alignment can be performed by only one movement in the Y and Z directions. This is an optical fiber for alignment 1
This is because it is possible to preliminarily position the light-incident portion 13 at the focal point of the aspherical lens 107. If the insertion method is not adopted, the centering optical fiber 113 must also be centered independently, so that the centering of 3 axes × 3 axes = 9 axes is required, and an enormous amount of time is required.
【0072】前記の3体の調芯が行なわれた状態を維持
したまま、非球面レンズ107と調芯用光ファイバー1
13とを固定できるならば、最終的な実装用光ファイバ
ーへの結合効率として90%を越える値が得られる。し
かしながら、第1のホルダー110と第2のホルダー1
08とを部位119においてレーザ溶接すると、第2の
ホルダー108が第1のホルダー110に対して最大で
両者の間の間隙の分だけ傾斜してしまう。このため、第
1のホルダー110と第1のベース104の壁部105
との間に傾斜状の隙間ができる。この状態で第1のホル
ダー110と壁部105とを部位121においてレーザ
溶接する。このように、合わせ箇所の端面がほぼ接した
状態で側方からレーザ溶接する方法は、ずれが最も小さ
くなる方法である。しかしながら、溶融箇所の凝縮時の
体積変化の絶対量が異なるため、非球面レンズ107の
位置は調芯時に対して若干ずれる。このずれ量は、第1
のホルダー110と第2のホルダー108との間隙が大
きければ大きいほど大きくなってしまう。図1に基づき
説明したように、X,Y方向のずれ量は±15μm程度
に抑えなければならないので、前記の間隙は10μm程
度以内に抑えなければならない。The aspherical lens 107 and the optical fiber 1 for alignment are maintained while maintaining the above-mentioned three alignments.
If 13 and 13 can be fixed, a value exceeding 90% can be obtained as the final coupling efficiency to the mounting optical fiber. However, the first holder 110 and the second holder 1
When 08 and 08 are laser-welded at the portion 119, the second holder 108 is inclined with respect to the first holder 110 by a maximum amount of the gap between them. Therefore, the first holder 110 and the wall portion 105 of the first base 104 are
There is an inclined gap between and. In this state, the first holder 110 and the wall 105 are laser-welded at the portion 121. In this way, the method of laser welding from the side in a state where the end faces of the mating points are almost in contact with each other is the method of minimizing the deviation. However, since the absolute amount of volume change at the time of condensation at the melting point is different, the position of the aspherical lens 107 is slightly displaced from that at the time of alignment. This deviation amount is the first
The larger the gap between the holder 110 and the second holder 108, the larger the gap. As described with reference to FIG. 1, the amount of deviation in the X and Y directions must be suppressed to about ± 15 μm, so the gap must be suppressed to within about 10 μm.
【0073】前述のようにして、非球面レンズ107を
半導体レーザ素子101に対して固定した後、支持用円
筒115を取り外す。After fixing the aspherical lens 107 to the semiconductor laser element 101 as described above, the supporting cylinder 115 is removed.
【0074】以下、図3を参照しながら、実装用光ファ
イバー133と非球面レンズ107との調芯及び固定の
工程について説明する。The steps of aligning and fixing the mounting optical fiber 133 and the aspherical lens 107 will be described below with reference to FIG.
【0075】図3において130はステンレスよりなる
第2のベースであって、該第2のベース130はレーザ
光が通過する開口部131を有している。第2のベース
130は第2のホルダー110を介して第1のベース1
04にレーザ溶接されている。第2のベース130の上
には光アイソレータ132が固定されている。第2のベ
ース130の底面は平坦であり且つ金により覆われてい
る。このため、第2のベース130の底面がペルチエ素
子等よりなる電子クーラーと広い面積においてハンダに
より固定され、良好な熱交換が行なわれ、これにより光
アイソレータ132は精密に温度制御される。In FIG. 3, reference numeral 130 denotes a second base made of stainless steel, and the second base 130 has an opening 131 through which laser light passes. The second base 130 is connected to the first base 1 via the second holder 110.
Laser welded to 04. An optical isolator 132 is fixed on the second base 130. The bottom surface of the second base 130 is flat and covered with gold. Therefore, the bottom surface of the second base 130 is fixed to the electronic cooler composed of a Peltier element or the like in a large area by soldering, and good heat exchange is performed, whereby the temperature of the optical isolator 132 is precisely controlled.
【0076】図3において、134は実装用光ファイバ
ー133を補強するための円筒状のフェルールであっ
て、該フェルール134はステンレスとジルコニアとの
二重構造を有している。135は光ファイバーホルダー
であって、その内壁面136は滑らかな円形状に加工さ
れている。フェルール134と光ファイバーホルダー1
35との間の嵌め込み余裕は、通常±20μm程度であ
るが、精度を更に上げれば嵌め込み余裕を±10μm程
度にすることができる。これにより、フェルール134
は光ファイバーホルダー135に対して滑らかに摺動す
る。In FIG. 3, reference numeral 134 denotes a cylindrical ferrule for reinforcing the mounting optical fiber 133, and the ferrule 134 has a double structure of stainless steel and zirconia. Reference numeral 135 denotes an optical fiber holder, the inner wall surface 136 of which is processed into a smooth circular shape. Ferrule 134 and optical fiber holder 1
The fitting allowance with 35 is usually about ± 20 μm, but the fitting allowance can be set to about ± 10 μm if the accuracy is further improved. This allows the ferrule 134
Slides smoothly on the optical fiber holder 135.
【0077】調芯用光ファイバー113の場合と同様、
調芯はZ方向を鉛直方向にとって行われる。第1のベー
ス104は図示しない台に固定されており、電流供給線
117,118により半導体レーザ素子101に電流を
供給する。フェルール134は調芯用の精密3軸ステー
ジに取り付けられる。このとき、光ファイバーホルダー
135は重力により第2のベースの壁部137に接して
いる。Similar to the case of the optical fiber 113 for alignment,
Alignment is performed with the Z direction as the vertical direction. The first base 104 is fixed to a table (not shown), and supplies current to the semiconductor laser element 101 through current supply lines 117 and 118. The ferrule 134 is attached to a precision triaxial stage for centering. At this time, the optical fiber holder 135 is in contact with the wall portion 137 of the second base due to gravity.
【0078】半導体レーザ素子101に一定の電流を流
してレーザ発振させながら、実装用光ファイバー133
に入る光量が最大になるように精密3軸ステージにより
フェルール134をX,Y,Z方向に移動する。この
際、非球面レンズ107の調芯精度は精密3軸ステージ
の精度により決定されるが、±0.5μm程度の精度以
内に調芯できる。前述したように、非球面レンズ107
は±10μm程度以内のずれ量を持つ。しかしながら、
この程度のずれ量の範囲ならば、前記のようにして実装
用光ファイバー134を調芯することによりずれ量を補
正することができ、その後のレーザ溶接により実装用光
ファイバー133の位置が調芯時に対してずれたとして
も、最高の結合効率の1割程度の劣化に抑えられる。具
体的には80%程度の高光結合効率が得られる。While mounting a constant current on the semiconductor laser element 101 to cause laser oscillation, the mounting optical fiber 133 is
The precision triaxial stage moves the ferrule 134 in the X, Y, and Z directions so that the amount of incident light is maximized. At this time, the alignment accuracy of the aspherical lens 107 is determined by the accuracy of the precision triaxial stage, but the alignment can be performed within an accuracy of about ± 0.5 μm. As described above, the aspherical lens 107
Has a deviation amount within about ± 10 μm. However,
If the displacement amount is within this range, the displacement can be corrected by aligning the mounting optical fiber 134 as described above, and the position of the mounting optical fiber 133 can be adjusted by laser welding after that. Even if there is a deviation, the deterioration can be suppressed to about 10% of the maximum coupling efficiency. Specifically, a high optical coupling efficiency of about 80% can be obtained.
【0079】この第1の光半導体モジュールは、パッケ
ージに組み込まれなくても、この状態で半導体レーザ素
子101に通電すれば、パルス駆動による光出力やスペ
クトル等の特性を測定することができ良品検査が可能で
ある。また、電子クーラーの上に仮留めすれば、直流電
流を印加したときの光出力やスペクトル等の特性、温度
サイクル試験における光結合効率の劣化量評価、及び寿
命試験等ができるので、パッケージ及び電子クーラーの
節約ができる。Even if this first optical semiconductor module is not assembled in a package, if the semiconductor laser element 101 is energized in this state, the characteristics such as the optical output and spectrum by pulse driving can be measured and it is a good product inspection. Is possible. Also, if temporarily fixed on the electronic cooler, characteristics such as optical output and spectrum when a direct current is applied, deterioration evaluation of optical coupling efficiency in a temperature cycle test, and life test can be performed. Coolers can be saved.
【0080】尚、第1の光半導体モジュールにおいて
は、実装用光ファイバー133及び光ファイバーホルダ
ー135は、第2のベース131に固定されていたが、
これに代えて、第1の光半導体モジュールが設置される
パッケージの外壁に取り付けられてもよい。In the first optical semiconductor module, the mounting optical fiber 133 and the optical fiber holder 135 are fixed to the second base 131.
Instead of this, it may be attached to the outer wall of the package in which the first optical semiconductor module is installed.
【0081】また、図2に示す調芯が終わった直後に、
光出力やスペクトル等の特性を測定できるほか、アナロ
グやデジタルの信号を入力して動特性評価をすることも
できる。この場合、必要に応じて、フェルール114の
前又は実装用光ファイバー113の途中に光アイソレー
タを入れることができる。Immediately after the alignment shown in FIG. 2 is completed,
In addition to measuring characteristics such as optical output and spectrum, it is also possible to input analog or digital signals to evaluate dynamic characteristics. In this case, an optical isolator can be inserted in front of the ferrule 114 or in the middle of the mounting optical fiber 113, if necessary.
【0082】以下、本発明に係る第2の光半導体モジュ
ール及びその製造方法について図4及び図5を参照しな
がら説明する。The second optical semiconductor module and the method for manufacturing the same according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 4 and 5.
【0083】図4(a)において、201は半導体レー
ザ素子、202はSiC製のサブマウント、203は金
メッキされた銅製のステムであり、半導体レーザ素子2
01はサブマウント202上に、サブマウント202は
ステム203上にそれぞれハンダにより固定されてい
る。204はステンレス製の第1のベースであって、該
第1のベース204における底面及びステム203との
接触面は金により覆われている。第1のベース204は
その上面から垂直に上方へ延びる壁部205を有し、該
壁部205は、非球面レンズ206を保持したレンズホ
ルダー207が挿通される開口部208を有している。
第1のベース204の底面は平坦で且つ金により覆われ
ている。このため、ペルチエ素子等からなる電子クーラ
ーと広い面積で接触し、良好な熱交換が行なわれる。In FIG. 4A, 201 is a semiconductor laser device, 202 is a SiC submount, and 203 is a gold-plated copper stem.
01 is fixed on the submount 202, and the submount 202 is fixed on the stem 203 by solder. Reference numeral 204 denotes a first base made of stainless steel, and a bottom surface of the first base 204 and a contact surface with the stem 203 are covered with gold. The first base 204 has a wall portion 205 extending vertically upward from its upper surface, and the wall portion 205 has an opening portion 208 through which a lens holder 207 holding an aspherical lens 206 is inserted.
The bottom surface of the first base 204 is flat and covered with gold. For this reason, a large area is brought into contact with the electronic cooler composed of the Peltier element or the like, and good heat exchange is performed.
【0084】非球面レンズ206は、半導体レーザ素子
201の発振波長に対して収差が最小になるように設計
されている。非球面レンズ207の代表的な値として
は、直径が約1.9mmであり、半導体レーザ素子20
1側及び光ファイバー側の開口数はそれぞれ約0.6及
び約0.1であり、半導体レーザ素子201側の焦点距
離は約0.4mm、光ファイバー側の焦点距離は約7m
mである。ここで、焦点距離とはレンズの端面からの距
離であるとする。The aspherical lens 206 is designed so that the aberration is minimized with respect to the oscillation wavelength of the semiconductor laser element 201. As a typical value of the aspherical lens 207, the diameter is about 1.9 mm, and the semiconductor laser device 20
The numerical apertures on the first side and the optical fiber side are about 0.6 and about 0.1, respectively, the focal length on the semiconductor laser element 201 side is about 0.4 mm, and the focal length on the optical fiber side is about 7 m.
m. Here, the focal length is assumed to be the distance from the end surface of the lens.
【0085】非球面レンズレンズ206は、円筒状のレ
ンズホルダー207から半導体レーザ素子201側に若
干突出した状態で精度良く嵌合されている。この嵌合方
法は、第1の光半導体モジュールと同様である。これに
より、非球面レンズ206とレンズホルダー207との
位置関係及び両者の光軸は精度良く合う。The aspherical lens lens 206 is fitted with high precision in a state of slightly protruding from the cylindrical lens holder 207 to the semiconductor laser element 201 side. This fitting method is similar to that of the first optical semiconductor module. As a result, the positional relationship between the aspherical lens 206 and the lens holder 207 and the optical axes of both are accurately aligned.
【0086】レンズホルダー207は該レンズホルダー
207に十分な剛性を与える程度の厚さ(2mm程度以
上)を持つ顎部210を有しており、このため、レンズ
ホルダー207はその後の調芯やレーザ溶接によって撓
んだり又は曲がったりしない。壁部205の開口部20
8とレンズホルダー207の間にはX,Y方向に調芯す
るため0.5mm程度以上の隙間がある。顎部210の
広い滑らかな端面209は第1のベース204の壁部2
05と接している。The lens holder 207 has a jaw 210 having a thickness (about 2 mm or more) enough to give the lens holder 207 sufficient rigidity. Therefore, the lens holder 207 is provided with a jaw 210. Does not bend or bend due to welding. Opening 20 of wall 205
There is a gap of about 0.5 mm or more between the lens 8 and the lens holder 207 for aligning in the X and Y directions. The wide smooth end surface 209 of the jaw 210 is the wall 2 of the first base 204.
I am in contact with 05.
【0087】前記のように非球面レンズ206の半導体
レーザ素子201側の焦点距離は約0.4mmである。
これは設計値であり、実際には加工精度の限界により若
干異なっている可能性がある。加工精度が悪いときに
は、焦点位置は非球面レンズ206の幾何的な光軸から
ずれていることも有り得る。そこで、同様の半導体レー
ザ素子と光ファイバーとを使って予備実験を行ない、実
際の焦点位置を求めることができる。このようにして求
めた焦点位置の座標を(X1,Y1,Z1)とする。
尚、原点は非球面レンズ206の端面211とする。As described above, the focal length of the aspherical lens 206 on the semiconductor laser element 201 side is about 0.4 mm.
This is a design value, and may actually be slightly different due to the limit of processing accuracy. When the processing accuracy is low, the focal position may be deviated from the geometrical optical axis of the aspherical lens 206. Therefore, a preliminary experiment can be performed using the same semiconductor laser device and optical fiber to determine the actual focal position. The coordinates of the focus position thus obtained are set to (X1, Y1, Z1).
The origin is the end surface 211 of the aspherical lens 206.
【0088】ところで、図1において明らかにしたよう
に、Z方向(光軸方向)の非球面レンズ206と半導体
レーザ素子201との位置合わせ精度は±30μm程度
に許される。これは機械的な位置合わせにより十分対応
可能な値である。従って、次に説明することが可能にな
る。As is clear from FIG. 1, the alignment accuracy between the aspherical lens 206 in the Z direction (optical axis direction) and the semiconductor laser element 201 is allowed to be about ± 30 μm. This is a value that can be sufficiently dealt with by mechanical alignment. Therefore, it becomes possible to explain next.
【0089】まず、レンズホルダー207を壁部205
の開口部208に差し込み、この状態を上方から顕微鏡
で観察し、テレビモニターに表示する。次に、真空コレ
ットにより、半導体レーザ素子201が固定されたステ
ム203を吸引して第1のベース204上に持ってい
く。テレビモニターにより、半導体レーザ素子201の
端面のZ座標がZ1に合うようにしてステム203をサ
ブマウント203にハンダにより固定する。この方法に
より±10μm程度の位置合わせ精度を確実に得ること
ができる。この際、同時に半導体レーザ素子201の端
面が光軸に対して垂直になるように角度調整もできる。
X,Y座標方向の調整に関しては、後のレンズ調芯工程
により行なうので、大まかでよい。First, the lens holder 207 is attached to the wall 205.
It is inserted into the opening 208 of the above, and this state is observed from above with a microscope and displayed on the television monitor. Next, the stem 203 to which the semiconductor laser device 201 is fixed is sucked by the vacuum collet and brought onto the first base 204. Using a television monitor, the stem 203 is fixed to the submount 203 by soldering so that the Z coordinate of the end face of the semiconductor laser element 201 matches Z1. By this method, the alignment accuracy of about ± 10 μm can be surely obtained. At this time, at the same time, the angle can be adjusted so that the end face of the semiconductor laser device 201 becomes perpendicular to the optical axis.
Since the adjustment of the X and Y coordinate directions is performed in a later lens alignment step, it may be rough.
【0090】図4(b)において、212は実装用光フ
ァイバーのコア径と同じか又は小さいコア径を持つ調芯
用光ファイバー、213はステンレス及びジルコニアの
二重構造からなり調芯用光ファイバー212を補強する
ための円筒状のフェルールである。該フェルール213
の外径は2.5mmであるので、該外径と同じ内径を持
つ支持用円筒214をフェルール213に嵌合すること
ができる。支持用円筒214は、例えばステンレスによ
りできており、径方向に若干の伸縮が可能である。伸縮
の方法としては、暖めて膨張させたり、又は円周の一部
を切り欠いておき外部からバネで押す等の方法がある。
これにより、フェルール213を支持用円筒214に差
し込むだけで、フェルール213は支持用円筒214に
保持され且つ両者の中心は精度良く合っている。In FIG. 4B, reference numeral 212 denotes an optical fiber for alignment having a core diameter equal to or smaller than the core diameter of the optical fiber for mounting, and 213 has a double structure of stainless steel and zirconia to reinforce the optical fiber 212 for alignment. It is a cylindrical ferrule for doing. The ferrule 213
Since the outer diameter of is 2.5 mm, the supporting cylinder 214 having the same inner diameter as the outer diameter can be fitted into the ferrule 213. The supporting cylinder 214 is made of stainless steel, for example, and can be slightly expanded and contracted in the radial direction. As a method of expansion and contraction, there are methods such as warming and expanding, or notching a part of the circumference and pushing from the outside with a spring.
As a result, the ferrule 213 is held by the supporting cylinder 214 and the centers of both are accurately aligned by simply inserting the ferrule 213 into the supporting cylinder 214.
【0091】フェルール213と同じ外径を持つ円筒状
のスペーサ215が支持用円筒214に嵌め込まれてい
る。レンズホルダー207における図4(b)の右側の
端部はフェルール213と同じ外径を持つように削られ
ており、フェルール213、スペーサ215及びレンズ
ホルダー207は、互いの間に隙間ができないようにし
て支持用円筒214に押し込まれている。この場合、調
芯用光ファイバー212が非球面レンズ206の焦点に
精度良く位置するよう、スペーサ215の長さは予め決
められている。寸法精度を上げるため、スペーサ215
はジルコニア等の加工精度が高いセラミックにより作る
ことが望ましい。レンズホルダー207及びスペーサ2
15は支持用円筒214に差し込まれるだけで保持され
ている。A cylindrical spacer 215 having the same outer diameter as the ferrule 213 is fitted in the supporting cylinder 214. The end portion on the right side of FIG. 4B in the lens holder 207 is cut so as to have the same outer diameter as the ferrule 213, and the ferrule 213, the spacer 215, and the lens holder 207 are arranged so that no gap is formed between them. Are pushed into the supporting cylinder 214. In this case, the length of the spacer 215 is determined in advance so that the alignment optical fiber 212 is accurately positioned at the focal point of the aspherical lens 206. Spacer 215 to improve dimensional accuracy
Is preferably made of ceramic, such as zirconia, which has high processing accuracy. Lens holder 207 and spacer 2
15 is retained only by being inserted into the supporting cylinder 214.
【0092】図4(a),(b)に示すように、光軸方
向にZ軸、第1のベース204の上面と平行で光軸と直
交する方向にX軸、第1のベース204の上面と垂直な
方向にY軸をとることにする。この場合、調芯はZ軸方
向を鉛直方向にとって行なう必要はない。As shown in FIGS. 4A and 4B, the Z axis is in the optical axis direction, the X axis is in the direction parallel to the upper surface of the first base 204 and orthogonal to the optical axis, and the first base 204 is The Y axis is taken in the direction perpendicular to the upper surface. In this case, the alignment need not be performed with the Z-axis direction being the vertical direction.
【0093】以下、図4(b)を参照しながら、調芯用
光ファイバー212と非球面レンズ206と半導体レー
ザ素子201との調芯及び固定の工程について説明す
る。The steps for aligning and fixing the optical fiber 212 for alignment, the aspherical lens 206, and the semiconductor laser element 201 will be described below with reference to FIG.
【0094】まず、第1のベース204を図示しない台
に固定した後、電流供給源216,217により半導体
レーザ素子201に電流を供給する。支持用円筒214
は調芯用の精密3軸ステージに取り付けられる。First, after fixing the first base 204 to a base (not shown), current is supplied to the semiconductor laser element 201 by the current supply sources 216 and 217. Supporting cylinder 214
Is attached to a precision 3-axis stage for alignment.
【0095】半導体レーザ素子201に一定の電流を流
してレーザ発振させながら、調芯用光ファイバー212
に入る光量が最大になるよう、鍔部210を壁部205
に押し当てたまま精密3軸ステージにより支持用円筒2
14をX,Y方向に移動する。この際、非球面レンズ2
06の調芯精度は精密3軸ステージの精度により決定さ
れるが、±0.5μm程度の精度以内に調芯できる。ま
た、調芯用光ファイバー212のコア径は、実装用光フ
ァイバーのコア径と同じか又は小さいので、調芯用光フ
ァイバー212の半導体レーザ素子201に対する位置
ずれは光量の変化として敏感に現れるので、精密な調芯
が可能である。第1の光半導体モジュールと同様、半導
体レーザ素子201と非球面レンズ206と調芯用光フ
ァイバー212とよりなる3体の位置合わせにも拘ら
ず、あたかも2体間の位置合わせのようにX,Y,Z方
向の1回の移動のみで調芯ができる。An optical fiber 212 for alignment is performed while a constant current is applied to the semiconductor laser element 201 to cause laser oscillation.
The collar 210 is attached to the wall 205 to maximize the amount of light entering.
Supporting cylinder 2 by a precision 3-axis stage while being pressed against
14 is moved in the X and Y directions. At this time, the aspherical lens 2
Although the centering accuracy of 06 is determined by the accuracy of the precision triaxial stage, the centering can be performed within an accuracy of about ± 0.5 μm. Further, since the core diameter of the optical fiber 212 for alignment is the same as or smaller than the core diameter of the optical fiber for mounting, the positional deviation of the optical fiber 212 for alignment with respect to the semiconductor laser element 201 is sensitive to the change of the light quantity, and therefore is precise. Alignment is possible. As with the first optical semiconductor module, despite the alignment of the three bodies including the semiconductor laser element 201, the aspherical lens 206, and the optical fiber 212 for alignment, it is possible to perform X, Y like alignment between the two bodies. Alignment can be performed by only one movement in the Z direction.
【0096】前記の3体の調芯が行なわれた状態を維持
したまま、非球面レンズ206と調芯用光ファイバー2
12とを固定できるならば、最終的な実装用光ファイバ
ーへの結合効率として90%を越える値が得られる。し
かしながら、レンズホルダー207と第1のベース20
4の壁部205とを部位218においてレーザ溶接する
と、溶融箇所の凝縮時の体積変化のため、非球面レンズ
206の位置が調芯時に対して若干ずれる。もっとも、
レンズホルダー207と第1のベース204の壁部20
5都の間には隙間がないため、前記のずれ量は、第1の
光半導体モジュールに比べて格段に小さい。The aspherical lens 206 and the optical fiber 2 for alignment are maintained while maintaining the alignment of the above-mentioned three bodies.
If 12 and 12 can be fixed, a value exceeding 90% can be obtained as the final coupling efficiency to the mounting optical fiber. However, the lens holder 207 and the first base 20
When the wall portion 205 of No. 4 and the wall portion 205 of No. 4 are laser-welded at the portion 218, the position of the aspherical lens 206 is slightly displaced from that at the time of alignment due to the volume change at the time of condensation of the molten portion. However,
The lens holder 207 and the wall portion 20 of the first base 204
Since there is no gap between the five cities, the amount of deviation is significantly smaller than that of the first optical semiconductor module.
【0097】前述したようにして、非球面レンズ206
を半導体レーザ素子201に対して固定した後、支持用
円筒214を取り外す。As described above, the aspherical lens 206
After being fixed to the semiconductor laser element 201, the supporting cylinder 214 is removed.
【0098】以下、図5を参照しながら、実装用光ファ
イバー233と非球面レンズ206との調芯及び固定の
工程について説明する。The steps of aligning and fixing the mounting optical fiber 233 and the aspherical lens 206 will be described below with reference to FIG.
【0099】図5において230はステンレスよりなる
第2のベースであって、該第2のベース230はレーザ
光が通過する開口部231を有している。第2のベース
230はレンズホルダー207の顎部210にレーザ溶
接されている。第2のベース230の内部には光アイソ
レータ232が固定されている。第2のベース230の
底面は平坦であり且つ金により覆われている。このた
め、第2のベース230の底面がペルチエ素子等よりな
る電子クーラーと広い面積においてハンダにより固定さ
れ、良好な熱交換が行なわれ、これにより光アイソレー
タ132は精密に温度制御される。In FIG. 5, reference numeral 230 denotes a second base made of stainless steel, and the second base 230 has an opening 231 through which laser light passes. The second base 230 is laser-welded to the jaw 210 of the lens holder 207. An optical isolator 232 is fixed inside the second base 230. The bottom surface of the second base 230 is flat and covered with gold. Therefore, the bottom surface of the second base 230 is fixed to the electronic cooler composed of a Peltier element or the like by solder in a large area, and good heat exchange is performed, whereby the temperature of the optical isolator 132 is precisely controlled.
【0100】図5において、234は実装用光ファイバ
ー233を補強するための円筒状のフェルールであっ
て、該フェルール234はステンレスとジルコニアとの
二重構造を有している。235は光ファイバーホルダー
であって、その内壁面236は滑らかな円形に加工され
ている。フェルール234と光ファイバーホルダー23
5との間の嵌め込み余裕は、通常±20μm程度である
が、精度を更に上げれば嵌め込み余裕を±10μm程度
にすることができる。これにより、フェルール234は
光ファイバーホルダー235に対して滑らかに摺動す
る。In FIG. 5, reference numeral 234 is a cylindrical ferrule for reinforcing the mounting optical fiber 233, and the ferrule 234 has a double structure of stainless steel and zirconia. 235 is an optical fiber holder, the inner wall surface 236 of which is processed into a smooth circular shape. Ferrule 234 and optical fiber holder 23
The fitting allowance with respect to No. 5 is usually about ± 20 μm, but if the accuracy is further improved, the fitting allowance can be set to about ± 10 μm. As a result, the ferrule 234 slides smoothly on the optical fiber holder 235.
【0101】調芯はZ方向を鉛直方向にとって行なわれ
る。第1のベース204は図示しない台に固定されてお
り、電流供給線216,217により半導体レーザ素子
201に電流を供給する。フェルール234は調芯用の
精密3軸ステージに取り付けられる。このとき、光ファ
イバーホルダー235は重力により第2のベース230
の端面237に接している。Alignment is performed with the Z direction being the vertical direction. The first base 204 is fixed to a table (not shown), and supplies a current to the semiconductor laser element 201 via current supply lines 216 and 217. The ferrule 234 is attached to a precision 3-axis stage for alignment. At this time, the optical fiber holder 235 moves the second base 230 due to gravity.
Is in contact with the end surface 237.
【0102】半導体レーザ素子201に一定の電流を流
してレーザ発振させながら、実装用光ファイバー233
に入る光量が最大になるように精密3軸ステージにより
フェルール234をX,Y,Z方向に移動する。この
際、非球面レンズ206の調芯精度は精密3軸ステージ
の精度により決定されるが、±0.5μm程度の精度以
内に調芯できる。若干の位置ずれ量を持つ非球面レンズ
206に対して実装用光ファイバー233を調芯するこ
とにより、その後のレーザ溶接により実装用光ファイバ
ー233の位置が調芯時に対してずれたとしても、ほぼ
最高の結合効率が維持される。A mounting optical fiber 233 is produced while a constant current is applied to the semiconductor laser element 201 to cause laser oscillation.
The precision triaxial stage moves the ferrule 234 in the X, Y, and Z directions so that the amount of incident light is maximized. At this time, the alignment accuracy of the aspherical lens 206 is determined by the accuracy of the precision triaxial stage, but the alignment can be performed within an accuracy of about ± 0.5 μm. By aligning the mounting optical fiber 233 with respect to the aspherical lens 206 having a slight amount of positional deviation, even if the position of the mounting optical fiber 233 is deviated due to laser welding after that, it is almost the maximum. Coupling efficiency is maintained.
【0103】この第2の光半導体モジュールも、パッケ
ージに組み込まれなくても、この状態で半導体レーザ素
子201に通電すれば、パルス駆動による光出力やスペ
クトル等の特性を測定することができ良品検査が可能で
ある。また、電子クーラーの上に仮留めすれば、直流電
流を印加したときの光出力やスペクトル等の特性、温度
サイクル試験での光結合効率の劣化量評価、及び寿命試
験等ができるので、パッケージ及び電子クーラーの節約
ができる。Even if this second optical semiconductor module is not incorporated in the package, if the semiconductor laser element 201 is energized in this state, the characteristics such as the optical output and spectrum by pulse driving can be measured, and the good product inspection can be performed. Is possible. Also, if temporarily fixed on the electronic cooler, characteristics such as optical output and spectrum when a direct current is applied, deterioration evaluation of optical coupling efficiency in temperature cycle test, and life test can be performed. The electronic cooler can be saved.
【0104】尚、第2の光半導体モジュールにおいて
は、実装用光ファイバー233及び光ファイバーホルダ
ー235は、第2のベース230に固定されていたが、
これに代えて、該第1の光半導体モジュールが設置され
るパッケージの外壁に取り付けられてもよい。Although the mounting optical fiber 233 and the optical fiber holder 235 are fixed to the second base 230 in the second optical semiconductor module,
Instead of this, it may be attached to the outer wall of the package in which the first optical semiconductor module is installed.
【0105】また、図4(b)に示す調芯が終った直後
に、光出力やスペクトル等の特性を測定できるほか、ア
ナログやデジタルの信号を入力して動特性を評価するこ
ともできる。この場合、必要に応じて、フェルール21
3の前又は調芯用光ファイバー212の途中に光アイソ
レータを入れることができる。Immediately after the alignment shown in FIG. 4B is finished, characteristics such as optical output and spectrum can be measured, and analog or digital signals can be input to evaluate dynamic characteristics. In this case, if necessary, ferrule 21
An optical isolator can be inserted in front of No. 3 or in the middle of the optical fiber 212 for alignment.
【0106】さらに、前述した精密なレンズと光ファイ
バーとの調芯方法は、高速LED、高速受光素子等のよ
うに、光の入射面又は出射面が小さな光半導体素子に適
用できることは言うまでもない。Further, it goes without saying that the above-described method of aligning the precise lens and the optical fiber can be applied to an optical semiconductor element such as a high-speed LED or a high-speed light-receiving element having a small light incident surface or light emitting surface.
【0107】[0107]
【発明の効果】請求項1の発明に係る光半導体モジュー
ルによると、第1のホルダーと第2のホルダーとを軸方
向に相対的に移動させることにより、レンズを発光素子
から出射された光の光軸の方向に移動させることがで
き、また、第1のホルダーの端面を発光素子用ベースの
壁部の平滑面と摺接させることにより、レンズを発光素
子から出射された光の光軸に対して垂直な面内で2次元
に移動させることができるため、レンズを発光素子に対
して3次元に移動させることができるので、発光素子か
ら出射した光の結合効率が最大になる位置にレンズを移
動させることが可能になる。また、発光素子用ベース、
第1のホルダー及び第2のホルダーは、発光素子から出
射された光の光ファイバーの入射部における結合効率が
最大になる状態で互いに固定されているため、発光素子
から出射された光のレンズに対する結合効率を向上させ
ることができる。According to the optical semiconductor module of the first aspect of the present invention, by moving the first holder and the second holder relative to each other in the axial direction, the lens emits the light emitted from the light emitting element. The lens can be moved in the direction of the optical axis, and the end surface of the first holder is brought into sliding contact with the smooth surface of the wall portion of the light emitting element base, so that the lens is aligned with the optical axis of the light emitted from the light emitting element. On the other hand, the lens can be moved three-dimensionally with respect to the light emitting element because it can be moved two-dimensionally in a plane perpendicular to the lens, so that the lens can be moved to a position where the coupling efficiency of light emitted from the light emitting element is maximized. Can be moved. Also, the base for the light emitting device,
Since the first holder and the second holder are fixed to each other in a state where the coupling efficiency of the light emitted from the light emitting element at the incident portion of the optical fiber is maximized, the light emitted from the light emitting element is coupled to the lens. The efficiency can be improved.
【0108】請求項2又は7の発明に係る光半導体モジ
ュールによると、発光素子用ベースと電子クーラーとの
間で良好な熱交換が行なわれるので、発光素子の良好な
放熱が得られると共に発光素子に対する温度制御を容易
に行なうことができる。According to the optical semiconductor module of the second or seventh aspect of the present invention, since good heat exchange is performed between the light emitting element base and the electronic cooler, good heat dissipation of the light emitting element can be obtained and at the same time, the light emitting element. The temperature control can be easily performed.
【0109】請求項3の発明に係る光半導体モジュール
によると、第1のホルダーの内面と第2のホルダーの外
面との隙間は約10μmであるため、第1のホルダーと
第2のホルダーとの軸方向の相対移動がスムーズにでき
ると共に、第1のホルダーと第2のホルダーとを溶接や
ハンダにより固定した際の両者の軸心がずれる事態を最
小限に抑制できる。According to the optical semiconductor module of the third aspect of the present invention, the gap between the inner surface of the first holder and the outer surface of the second holder is about 10 μm, so that the first holder and the second holder are separated from each other. The relative movement in the axial direction can be smoothly performed, and a situation in which the axial center of the first holder and the second holder are deviated when they are fixed by welding or solder can be suppressed to the minimum.
【0110】請求項4又は8の発明に係る光半導体モジ
ュールによると、発光素子、レンズ及び光ファイバーが
一体化されているので、光ファイバー用ベースを電子ク
ーラー等の温度調節手段に仮止めし、発光素子に通電す
るだけで、光半導体モジュールの特性評価、温度サイク
ル試験又は寿命試験等を行なうことができる。このた
め、従来では、発光素子、レンズ及び電子クーラーをパ
ッケージ内に収納し、ワイヤーボンディング及びキャッ
プ封止等の作業を行なった後でなければできなかった前
記の検査を前記の作業を経ることなく行なうことができ
る。According to the optical semiconductor module of the invention of claim 4 or 8, since the light emitting element, the lens and the optical fiber are integrated, the optical fiber base is temporarily fixed to the temperature adjusting means such as an electronic cooler, and the light emitting element. The characteristics of the optical semiconductor module, the temperature cycle test, the life test, and the like can be performed by simply energizing the device. Therefore, conventionally, the light emitting element, the lens, and the electronic cooler are housed in the package, and the above-mentioned inspection, which can be performed only after the work such as the wire bonding and the cap sealing, is performed without the above work. Can be done.
【0111】請求項5又は9の発明に係る光半導体モジ
ュールによると、光ファイバー用ベースは、光アイソレ
ータが載置可能で且つ裏面が電子クーラーと広い面積で
接するよう平坦に形成された底部を有しているため、該
底部と電子クーラーとの間で良好な熱交換が行なわれる
ので、前記底部に載置される光アイソレータに対する精
密な温度制御を行なうことができる。According to the optical semiconductor module of the fifth or ninth aspect of the invention, the optical fiber base has a bottom portion on which the optical isolator can be mounted and whose back surface is formed flat so as to come into contact with the electronic cooler in a large area. Therefore, good heat exchange is performed between the bottom portion and the electronic cooler, so that precise temperature control can be performed on the optical isolator mounted on the bottom portion.
【0112】請求項6の発明に係る光半導体モジュール
によると、レンズを保持している筒状部の外面から突出
する顎部の平滑面と、発光素子を保持している発光素子
用ベースの壁部の平滑面とを摺接状態で相対移動させる
ことにより、レンズを発光素子から出射された光の光軸
に対して垂直な面内で2次元に移動させることができる
ため、発光素子から出射した光の結合効率が最大になる
位置にレンズを移動させることが可能になる。また、発
光素子用ベース、第1のホルダー及び第2のホルダー
は、発光素子から出射された光の光ファイバーの入射部
における結合効率が最大になる状態で互いに固定されて
いるため、発光素子から出射された光のレンズに対する
結合効率を向上させることができる。According to the optical semiconductor module of the sixth aspect, the smooth surface of the jaw protruding from the outer surface of the cylindrical portion holding the lens and the wall of the light emitting element base holding the light emitting element. Since the lens can be moved two-dimensionally in a plane perpendicular to the optical axis of the light emitted from the light emitting element, the lens can be moved in a two-dimensional manner by moving the lens relative to the smooth surface of the light emitting element. It is possible to move the lens to a position where the coupling efficiency of the light is maximized. Further, since the light emitting element base, the first holder, and the second holder are fixed to each other in a state where the coupling efficiency of the light emitted from the light emitting element at the incident part of the optical fiber is maximized, the light emitting element is emitted from the light emitting element. The coupling efficiency of the collected light with respect to the lens can be improved.
【0113】請求項10の発明に係る光半導体モジュー
ルの製造方法によると、発光素子から出射され実装用光
ファイバーに入射する光の光量が最大になるように、実
装用光ファイバーを保持した実装用光ファイバーホルダ
ーを発光素子に対して3次元的に移動し、この状態で実
装用光ファイバーホルダーをレンズホルダーに固定する
ため、溶接やハンダ付けによって発光素子とレンズとの
間に生じる光軸のずれが補正されるので、光軸のずれは
最高の結合効率の1割程度の劣化に抑えられ、これによ
り高い結合効率が得られる。According to the optical semiconductor module manufacturing method of the tenth aspect of the present invention, the mounting optical fiber holder holding the mounting optical fiber so that the amount of light emitted from the light emitting element and incident on the mounting optical fiber is maximized. Is moved three-dimensionally with respect to the light emitting element, and the mounting optical fiber holder is fixed to the lens holder in this state, so that the deviation of the optical axis between the light emitting element and the lens caused by welding or soldering is corrected. Therefore, the deviation of the optical axis is suppressed to a deterioration of about 10% of the maximum coupling efficiency, and thus high coupling efficiency can be obtained.
【0114】また、複合部品を移動すると、レンズと調
芯用光ファイバーとが同時に移動するため、第3工程に
おいては、レンズつまりレンズホルダーを3方向に移動
するだけで、調芯用光ファイバーに入射する光の光量が
最大になる状態が得られるので、レンズの移動に合わせ
て調芯用光ファイバーを移動する手間が省け、レンズを
3方向に移動すると共に調芯用光ファイバーを3方向に
移動する作業が不要になり、調芯工程に要する時間を大
幅に短縮できる。Further, when the composite part is moved, the lens and the optical fiber for alignment move at the same time. Therefore, in the third step, the lens, that is, the lens holder is simply moved in three directions to enter the optical fiber for alignment. Since the maximum amount of light can be obtained, it is possible to save the labor of moving the optical fiber for alignment according to the movement of the lens, and to move the lens in three directions and the optical fiber for alignment in three directions. It becomes unnecessary, and the time required for the centering process can be greatly reduced.
【0115】さらに、発光素子から出射され調芯用光フ
ァイバーに入射する光の光量が最大になる状態でレンズ
ホルダーをベースに固定する前に、発光素子の光出力や
スペクトル等の特性、又は信号伝達特性などの評価試験
を行なえば、後に発光素子の特性評価試験を行なう手間
が省けると共に、発光素子が不良と判明したときには、
レンズの固定を取り止めることができるので、部品の節
約になる。Further, before fixing the lens holder to the base in a state where the amount of light emitted from the light emitting element and incident on the optical fiber for alignment is maximized, characteristics such as light output and spectrum of the light emitting element, or signal transmission. By conducting an evaluation test of characteristics and the like, it is possible to save the trouble of performing a characteristic evaluation test of the light emitting element later, and when the light emitting element is found to be defective,
Since the lens can be unfixed, parts are saved.
【0116】請求項11又は14の発明に係る光半導体
モジュールの製造方法によると、調芯用光ファイバーの
コア径は実装用光ファイバーのコア径以下であるため、
実装用光ファイバーに要求される結合効率以上の精度を
持ってレンズを発光素子に対して固定できるので、実装
用光ファイバーに対する結合効率がより向上する。According to the optical semiconductor module manufacturing method of the invention of claim 11 or 14, the core diameter of the optical fiber for alignment is equal to or smaller than the core diameter of the optical fiber for mounting.
Since the lens can be fixed to the light emitting element with accuracy higher than the coupling efficiency required for the mounting optical fiber, the coupling efficiency with the mounting optical fiber is further improved.
【0117】請求項12の発明に係る光半導体モジュー
ルの製造方法によると、発光素子を保持するベースが発
光素子から出射された光の光軸と垂直な壁部を有してい
るため、レンズホルダーをベースの壁部に固定すること
により、レンズホルダーをベースに容易に固定すること
ができる。According to the optical semiconductor module manufacturing method of the twelfth aspect of the present invention, since the base holding the light emitting element has the wall portion perpendicular to the optical axis of the light emitted from the light emitting element, the lens holder. By fixing the lens holder to the wall portion of the base, the lens holder can be easily fixed to the base.
【0118】請求項13の発明に係る光モジュールの製
造方法によると、請求項10の発明と同様、発光素子か
ら出射され実装用光ファイバーに入射する光の光量が最
大になるように実装用光ファイバーを保持した実装用光
ファイバーホルダーを発光素子に対して3次元的に移動
し、この状態で実装用光ファイバーホルダーをレンズホ
ルダーに固定するため、溶接やハンダ付けによって発光
素子とレンズとの間に生じる光軸のずれが補正されるの
で、高い結合効率が得られる。According to the optical module manufacturing method of the thirteenth aspect of the present invention, as in the tenth aspect of the present invention, the mounting optical fiber is arranged so that the amount of light emitted from the light emitting element and incident on the mounting optical fiber is maximized. The mounting optical fiber holder is moved three-dimensionally with respect to the light emitting element, and in this state the mounting optical fiber holder is fixed to the lens holder. Therefore, the optical axis generated between the light emitting element and the lens by welding or soldering. Since the deviation of is corrected, high coupling efficiency can be obtained.
【0119】また、複合部品を移動すると、レンズと調
芯用光ファイバーとが同時に移動するため、第3工程に
おいては、レンズつまりレンズホルダーを2方向に移動
するだけで、調芯用光ファイバーに入射する光の光量が
最大になる状態が得られるので、レンズの移動に合わせ
て調芯用光ファイバーを移動する手間が省け、レンズを
2方向に移動すると共に調芯用光ファイバーを2方向に
移動する作業が不要になり、調芯工程に要する時間を大
幅に短縮できる。Further, when the composite component is moved, the lens and the optical fiber for alignment are moved at the same time. Therefore, in the third step, the lens, that is, the lens holder is simply moved in two directions to enter the optical fiber for alignment. Since the maximum amount of light can be obtained, it is possible to save the labor of moving the optical fiber for alignment according to the movement of the lens, and to move the lens in two directions and the optical fiber for alignment in two directions. It becomes unnecessary, and the time required for the centering process can be greatly reduced.
【0120】さらに、請求項10の発明と同様に、発光
素子から出射され調芯用光ファイバーに入射する光の光
量が最大になる状態でレンズホルダーをベースに固定す
る前に、発光素子の光出力やスペクトル等の特性又は信
号伝達特性などの評価試験を行なうことができる。Further, as in the tenth aspect of the invention, the light output of the light emitting element is fixed before the lens holder is fixed to the base in a state where the amount of light emitted from the light emitting element and incident on the optical fiber for alignment is maximized. It is possible to perform an evaluation test of characteristics such as spectrum and spectrum or signal transfer characteristics.
【図1】レンズの位置ずれによる光結合効率の劣化を光
ファイバーの位置の再調整で回復させたときの、光結合
効率の変化を示す特性図である。FIG. 1 is a characteristic diagram showing a change in optical coupling efficiency when deterioration of optical coupling efficiency due to displacement of a lens is recovered by readjustment of a position of an optical fiber.
【図2】本発明に係る第1の光半導体モジュールの製造
方法を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the first optical semiconductor module according to the present invention.
【図3】本発明に係る第1の光半導体モジュールの構成
及びその製造方法を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a first optical semiconductor module according to the present invention and a manufacturing method thereof.
【図4】本発明に係る第2の光半導体モジュールの製造
方法を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the second optical semiconductor module according to the present invention.
【図5】本発明に係る第2の光半導体モジュールの構成
及びその製造方法を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of a second optical semiconductor module according to the present invention and a manufacturing method thereof.
【図6】従来の第1の半導体モジュールを示し、(a)
は側方断面図であり、(b)は(a)におけるVI−VI線
の断面図である。FIG. 6 shows a first conventional semiconductor module, (a)
Is a side sectional view, and (b) is a sectional view taken along line VI-VI in (a).
【図7】従来の第2の半導体モジュールを示す側方断面
図である。FIG. 7 is a side sectional view showing a second conventional semiconductor module.
【図8】従来の第3の半導体モジュールを示す側方断面
図である。FIG. 8 is a side sectional view showing a third conventional semiconductor module.
【図9】従来の半導体モジュールの問題点を説明するた
めの概略構成図である。FIG. 9 is a schematic configuration diagram for explaining a problem of a conventional semiconductor module.
101 半導体レーザ素子 102 サブマウント 103 ステム 104 第1のベース 105 壁部 106 開口部 107 非球面レンズ 108 第2のホルダー 109 第2のホルダーの外壁面 110 第1のホルダー 111 第1のホルダーの内壁面 112 第1のホルダーの端面 113 調芯用光ファイバー 114 フェルール 115 支持用円筒 116 スペーサ 117,118 電流供給線 130 第2のベース 131 開口部 132 光アイソレータ 133 実装用光ファイバー 134 フェルール 135 光ファイバーホルダー 136 光ファイバーホルダーの内壁面 137 第2のベースの壁部 201 半導体レーザ素子 202 サブマウント 203 ステム 204 第1のベース 205 第1のベースの壁 206 非球面レンズ 207 レンズホルダー 208 開口部 209 レンズホルダーの顎部の端面 210 レンズホルダーの鍔部 211 非球面レンズの端面(座標原点) 212 調芯用光ファイバー 213 フェルール 214 支持用円筒 215 スペーサ 216,217 電流供給線 230 第2のベース 231 開口部 232 光アイソレータ 233 実装用光ファイバー 234 フェルール 235 光ファイバーホルダー 236 光ファイバーホルダーの内壁面 237 第2のベースの端面 Reference numeral 101 semiconductor laser device 102 submount 103 stem 104 first base 105 wall portion 106 opening 107 aspherical lens 108 second holder 109 second holder outer wall surface 110 first holder 111 inner wall surface of first holder 112 End Face of First Holder 113 Aligning Optical Fiber 114 Ferrule 115 Supporting Cylinder 116 Spacers 117, 118 Current Supply Line 130 Second Base 131 Opening 132 Optical Isolator 133 Mounting Optical Fiber 134 Ferrule 135 Optical Fiber Holder 136 Optical Fiber Holder Inner wall surface 137 Wall portion of second base 201 Semiconductor laser device 202 Submount 203 Stem 204 First base 205 Wall of first base 206 Aspherical lens 207 Lens ho Dar 208 Opening 209 End face of jaw of lens holder 210 Collar part of lens holder 211 End face of aspherical lens (coordinate origin) 212 Aligning optical fiber 213 ferrule 214 supporting cylinder 215 spacer 216, 217 current supply line 230 second Base 231 Opening 232 Optical isolator 233 Mounting optical fiber 234 Ferrule 235 Optical fiber holder 236 Inner wall surface of optical fiber holder 237 End surface of second base
Claims (14)
の表面において前記発光素子を保持し、前記壁部に前記
発光素子から出射された光が通過する開口部が形成さ
れ、前記壁部における前記発光素子と反対側に平滑面を
有する発光素子用ベースと、 前記壁部の平滑面と摺接可能な端面を有する筒状の第1
のホルダーと、 前記第1のホルダーの内部に軸方向へ摺動可能に挿入さ
れた筒状の第2のホルダーと、 前記第2のホルダーの内部に保持されており、前記開口
部を通過した光を集光するレンズと、 前記レンズにより集光された光が結合する位置に入射部
を有する光ファイバーとを備えており、 前記発光素子用ベースと前記第1のホルダー、及び前記
第1のホルダーと前記第2のホルダーは、前記発光素子
から出射された光の前記光ファイバーの入射部における
結合効率が最大になる状態でそれぞれ固定されているこ
とを特徴とする光半導体モジュール。1. A light emitting element, a bottom portion and a wall portion perpendicular to the bottom portion. The light emitting element is held on a surface of the bottom portion, and light emitted from the light emitting element passes through the wall portion. A first cylindrical base having an opening formed therein and having a smooth surface on the side of the wall opposite to the light emitting element, and an end surface slidable with the smooth surface of the wall.
Holder, a cylindrical second holder that is slidably inserted in the first holder in the axial direction, and is held inside the second holder, and has passed through the opening. A lens for condensing light, and an optical fiber having an incident portion at a position where the light condensed by the lens is combined are provided, the base for the light emitting element, the first holder, and the first holder. The optical semiconductor module, wherein the second holder and the second holder are fixed in a state in which the coupling efficiency of the light emitted from the light emitting element at the incident portion of the optical fiber is maximized.
電子クーラーと広い面積で接するよう平坦に形成されて
いることを特徴とする請求項1に記載の光半導体モジュ
ール。2. The back surface of the bottom of the light emitting element base is
The optical semiconductor module according to claim 1, wherein the optical semiconductor module is formed flat so as to come into contact with the electronic cooler over a wide area.
ホルダーの外面との隙間は約10μmであることを特徴
とする請求項1に記載の光半導体モジュール。3. The optical semiconductor module according to claim 1, wherein the gap between the inner surface of the first holder and the outer surface of the second holder is about 10 μm.
保持している筒状の光ファイバーホルダーと、 前記発光素子から出射される光の光軸に対して垂直に設
けられ、前記発光素子から出射された光が通過する開口
部を有し、前記光ファイバーホルダーが固定さた光ファ
イバー用ベースとをさらに備え、 前記光ファイバー用ベースは前記発光素子用ベースに固
定されていることを特徴とする請求項1に記載の光半導
体モジュール。4. A cylindrical optical fiber holder that holds the end of the optical fiber inside, and is provided perpendicularly to the optical axis of the light emitted from the light emitting element, and emitted from the light emitting element. The optical fiber base further having an opening through which light passes, and the optical fiber holder fixed to the optical fiber base, wherein the optical fiber base is fixed to the light emitting element base. Optical semiconductor module.
レータが載置可能な底部と該底部に対して垂直な壁部と
からなり、 前記光ファイバー用ベースの開口部は該光ファイバー用
ベースの壁部に形成されており、 前記光ファイバー用ベースの底部の裏面は、電子クーラ
ーと広い面積で接するよう平坦に形成されていることを
特徴とする請求項4に記載の光半導体モジュール。5. The optical fiber base comprises a bottom portion on which an optical isolator can be mounted and a wall portion perpendicular to the bottom portion, and the opening portion of the optical fiber base is formed in the wall portion of the optical fiber base. The optical semiconductor module according to claim 4, wherein the bottom surface of the bottom portion of the optical fiber base is formed flat so as to come into contact with the electronic cooler in a large area.
の表面において前記発光素子を保持し、前記壁部に前記
発光素子から出射された光が通過する開口部が形成さ
れ、前記壁部における前記発光素子と反対側に平滑面を
有する発光素子用ベースと、 前記開口部を通過した光を集光するレンズと、 内部において前記レンズを保持し且つ前記開口部に挿入
されている筒状部と、該筒状部の外面から突出するよう
に設けられ前記壁部の平滑面と摺接可能な平滑面を有す
る顎部とからなるレンズホルダーと、 前記レンズにより集光された光が結合する位置に入射部
を有する光ファイバーとを備えており、 前記発光素子用ベースと前記レンズホルダーとは、前記
発光素子から出射された光の前記光ファイバーの入射部
における結合効率が最大になる状態で固定されているこ
とを特徴とする光半導体モジュール。6. A light emitting element, a bottom portion and a wall portion perpendicular to the bottom portion, the light emitting element being held on a surface of the bottom portion, and light emitted from the light emitting element passing through the wall portion. A base for a light emitting element having an opening formed therein and having a smooth surface on the side opposite to the light emitting element in the wall portion, a lens for condensing light passing through the opening, and holding the lens inside A lens holder comprising a tubular portion inserted into the opening, and a jaw portion provided so as to project from the outer surface of the tubular portion and having a smooth surface capable of sliding contact with the smooth surface of the wall portion, An optical fiber having an incident part at a position where light condensed by the lens is coupled is provided, and the light emitting element base and the lens holder are incident parts of the optical fiber of the light emitted from the light emitting element. To The optical semiconductor module takes the coupling efficiency is characterized in that it is fixed in a state of maximum.
電子クーラーと広い面積で接するよう平坦に形成されて
いることを特徴とする請求項6に記載の光半導体モジュ
ール。7. The bottom surface of the bottom of the light emitting element base is
The optical semiconductor module according to claim 6, wherein the optical semiconductor module is formed flat so as to come into contact with the electronic cooler over a wide area.
ている筒状の光ファイバーホルダーと、 前記発光素子から出射される光の光軸に対して垂直に設
けられ、前記発光素子から出射された光が通過する開口
部を有し、前記光ファイバーホルダーが固定さた光ファ
イバー用ベースとをさらに備え、 前記光ファイバー用ベースは前記発光素子用ベースに固
定されていることを特徴とする請求項6に記載の光半導
体モジュール。8. A cylindrical optical fiber holder that holds the optical fiber therein, and a light emitted from the light emitting element that is provided perpendicular to an optical axis of the light emitted from the light emitting element. The optical semiconductor according to claim 6, further comprising: an optical fiber base to which the optical fiber holder is fixed, the optical fiber base being fixed to the light emitting element base. module.
レータが載置可能な底部と該底部に対して垂直な壁部と
からなり、 前記光ファイバー用ベースの開口部は該光ファイバー用
ベースの壁部に形成されており、 前記光ファイバー用ベースの底部の裏面は、電子クーラ
ーと広い面積で接するよう平坦に形成されていることを
特徴とする請求項8に記載の光半導体モジュール。9. The optical fiber base comprises a bottom portion on which an optical isolator can be mounted and a wall portion perpendicular to the bottom portion, and the opening of the optical fiber base is formed in the wall portion of the optical fiber base. 9. The optical semiconductor module according to claim 8, wherein the bottom surface of the bottom of the optical fiber base is formed flat so as to come into contact with the electronic cooler over a wide area.
対して最大の光結合効率が得られる状態で、調芯用光フ
ァイバーを保持した調芯用光ファイバーホルダーを前記
レンズホルダーに仮に固定して、前記レンズホルダーと
前記調芯用光ファイバーホルダーとからなる複合部品を
得る第1の工程と、 前記レンズが、ベースに保持された発光素子の出射部と
対向するように前記複合部品を配置する第2の工程と、 前記発光素子から光を出射させると共に出射された光を
前記調芯用光ファイバーの入射部に導き、前記調芯用光
ファイバーに入射する光の光量が最大になるように前記
複合部品を前記発光素子に対して3次元的に移動する第
3の工程と、 前記調芯用光ファイバーに入射する光の光量が最大にな
る状態で前記レンズホルダーを前記ベースに固定する第
4の工程と、 前記調芯用光ファイバーホルダーを前記レンズホルダー
から取り外す第5の工程と、 前記発光素子から光を出射させると共に出射された光を
実装用光ファイバーホルダーに保持された実装用光ファ
イバーの入射部に導き、前記実装用光ファイバーに入射
する光の光量が最大になるように前記実装用光ファイバ
ーホルダーを前記発光素子に対して3次元的に移動する
第6の工程と、 前記実装用光ファイバーに入射する光の光量が最大にな
る状態で前記実装用光ファイバーホルダーを前記レンズ
ホルダーに固定する第7の工程とを備えていることを特
徴とする光半導体モジュールの製造方法。10. The optical fiber holder for alignment which holds the optical fiber for alignment is temporarily fixed to the lens holder in a state where the maximum optical coupling efficiency is obtained with respect to the lens held by the lens holder, and the lens A first step of obtaining a composite component including a holder and the optical fiber holder for alignment, and a second step of arranging the composite component so that the lens faces the emitting portion of the light emitting element held by the base. And emitting the light from the light emitting element and guiding the emitted light to the incident portion of the optical fiber for alignment, and causing the composite component to emit the light so that the amount of light incident on the optical fiber for alignment is maximized. The third step of moving the lens holder three-dimensionally with respect to the element, and the lens holder in the state where the amount of light incident on the optical fiber for alignment becomes maximum. A fourth step of fixing the optical fiber holder to the optical fiber holder, a fifth step of removing the optical fiber holder for alignment from the lens holder, and a step of emitting light from the light emitting element and holding the emitted light in a mounting optical fiber holder. A sixth step of moving the mounting optical fiber holder three-dimensionally with respect to the light emitting element so as to maximize the amount of light incident on the mounting optical fiber and entering the mounting optical fiber; A seventh step of fixing the mounting optical fiber holder to the lens holder in a state in which the amount of light incident on the mounting optical fiber is maximized, and a seventh step of manufacturing the optical semiconductor module.
前記実装用光ファイバーのコア径以下であることを特徴
とする請求項10に記載の光半導体モジュールの製造方
法。11. The core diameter of the optical fiber for alignment is
The optical semiconductor module manufacturing method according to claim 10, wherein the core diameter of the mounting optical fiber is equal to or less than the core diameter.
ースに保持された発光素子から出射される光の光軸と垂
直な壁部を有しており、 前記第4の工程は、前記レンズホルダーを前記ベースの
壁部に固定する工程を含むことを特徴とする請求項10
に記載の光半導体モジュールの製造方法。12. The base in the second step has a wall portion perpendicular to the optical axis of the light emitted from the light emitting element held by the base, and the fourth step is the lens holder. 11. The step of fixing a to a wall portion of the base is included.
A method for manufacturing an optical semiconductor module according to item 1.
対して最大の光結合効率が得られる状態で、調芯用光フ
ァイバーを保持した調芯用光ファイバーホルダーを前記
レンズホルダーに仮に固定して、前記レンズホルダーと
前記調芯用光ファイバーホルダーとからなる複合部品を
得る第1の工程と、 発光素子を該発光素子から出射される光の光軸と垂直な
壁部を有するベースに保持し、前記レンズが前記ベース
に保持された発光素子の出射部と対向し且つ前記レンズ
ホルダーが前記壁部に接するように前記複合部品を配置
する第2の工程と、 前記発光素子から光を出射させると共に出射された光を
前記調芯用光ファイバーの入射部に導き、前記調芯用光
ファイバーに入射する光の光量が最大になるように前記
複合部品を前記発光素子から出射された光の光軸と垂直
な面内で2次元的に移動する第3の工程と、 前記調芯用光ファイバーに入射する光の光量が最大にな
る状態で前記レンズホルダーを前記ベースに固定する第
4の工程と、 前記調芯用光ファイバーホルダーを前記レンズホルダー
から取り外す第5の工程と、 前記発光素子から光を出射させると共に出射された光を
実装用光ファイバーホルダーに保持された実装用光ファ
イバーの入射部に導き、前記実装用光ファイバーに入射
する光の光量が最大になるように前記実装用光ファイバ
ーホルダーを前記発光素子に対して3次元的に移動する
第6の工程と、 前記実装用光ファイバーの入射部が前記レンズの焦点に
位置する状態で前記実装用光ファイバーホルダーを前記
レンズホルダーに固定する第7の工程とを備えているこ
とを特徴とする光半導体モジュールの製造方法。13. The optical fiber holder for alignment which holds the optical fiber for alignment is temporarily fixed to the lens holder in a state where the maximum optical coupling efficiency is obtained for the lens held by the lens holder, and the lens A first step of obtaining a composite component comprising a holder and the optical fiber holder for alignment; holding a light emitting element on a base having a wall portion perpendicular to an optical axis of light emitted from the light emitting element, A second step of arranging the composite component so that the lens holder faces the emission part of the light emitting element and is in contact with the wall part, and the light is emitted from the light emitting element and emitted. The light is guided to the incident portion of the optical fiber for alignment, and the composite component is emitted from the light emitting element so that the amount of light incident on the optical fiber for alignment is maximized. A third step of moving two-dimensionally in a plane perpendicular to the optical axis of the reflected light, and fixing the lens holder to the base in a state in which the amount of light incident on the optical fiber for alignment is maximized. A fourth step, a fifth step of removing the optical fiber holder for alignment from the lens holder, and a step of emitting light from the light emitting element and a mounting optical fiber held by the optical fiber holder for mounting. A sixth step of moving the mounting optical fiber holder three-dimensionally with respect to the light emitting element so that the amount of light guided to the incident portion and incident on the mounting optical fiber is maximized; A seventh step of fixing the mounting optical fiber holder to the lens holder in a state where the incident portion is located at the focal point of the lens. Method of manufacturing an optical semiconductor module according to claim.
前記実装用光ファイバーのコア径以下であることを特徴
とする請求項13に記載の光半導体モジュールの製造方
法。14. The core diameter of the optical fiber for alignment is
14. The method for manufacturing an optical semiconductor module according to claim 13, wherein the core diameter of the mounting optical fiber is equal to or smaller than the core diameter.
Priority Applications (1)
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| JP6-23936 | 1994-02-22 | ||
| JP7008286A JP2804238B2 (en) | 1994-02-22 | 1995-01-23 | Method for manufacturing optical semiconductor module |
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003057499A (en) * | 2001-08-10 | 2003-02-26 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Method for manufacturing semiconductor laser module |
| US6678047B1 (en) | 1999-07-09 | 2004-01-13 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Method and apparatus for aligning optical axes of optical components |
| JP2007187774A (en) * | 2006-01-12 | 2007-07-26 | Shinka Jitsugyo Kk | Manufacturing method of multimode optical module |
| JP2011075826A (en) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Fdk Corp | Reflective optical device |
| CN116338366A (en) * | 2023-05-29 | 2023-06-27 | 中久光电产业有限公司 | Semiconductor laser VBG coupling process detection equipment |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6440808U (en) * | 1987-09-04 | 1989-03-10 | ||
| JPH01111209U (en) * | 1988-01-21 | 1989-07-26 | ||
| JPH01310319A (en) * | 1988-06-08 | 1989-12-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Manufacturing method of optical element module |
| JPH05313048A (en) * | 1992-05-14 | 1993-11-26 | Nec Corp | Optical semiconductor module |
| JP3010557U (en) * | 1994-10-25 | 1995-05-02 | アイテック株式会社 | Lens fastening mechanism for two-point glasses |
-
1995
- 1995-01-23 JP JP7008286A patent/JP2804238B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6440808U (en) * | 1987-09-04 | 1989-03-10 | ||
| JPH01111209U (en) * | 1988-01-21 | 1989-07-26 | ||
| JPH01310319A (en) * | 1988-06-08 | 1989-12-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Manufacturing method of optical element module |
| JPH05313048A (en) * | 1992-05-14 | 1993-11-26 | Nec Corp | Optical semiconductor module |
| JP3010557U (en) * | 1994-10-25 | 1995-05-02 | アイテック株式会社 | Lens fastening mechanism for two-point glasses |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6678047B1 (en) | 1999-07-09 | 2004-01-13 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Method and apparatus for aligning optical axes of optical components |
| JP2003057499A (en) * | 2001-08-10 | 2003-02-26 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Method for manufacturing semiconductor laser module |
| JP2007187774A (en) * | 2006-01-12 | 2007-07-26 | Shinka Jitsugyo Kk | Manufacturing method of multimode optical module |
| JP2011075826A (en) * | 2009-09-30 | 2011-04-14 | Fdk Corp | Reflective optical device |
| CN116338366A (en) * | 2023-05-29 | 2023-06-27 | 中久光电产业有限公司 | Semiconductor laser VBG coupling process detection equipment |
| CN116338366B (en) * | 2023-05-29 | 2023-09-29 | 中久光电产业有限公司 | Semiconductor laser VBG coupling process detection equipment |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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