JPH0974248A - 光半導体モジュール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、溶接時に発生する応力がパッケージ
側面を歪ませ、キャップの封止前の最適光結合に対し
て、封止後光結合劣化を生じてしまう現象を防ぐ光半導
体モジュール装置を提供することを目的とする。 【解決手段】発光素子3 と、発光素子3 からの発光光を
受光するファイバ9 を保持するファイバフォルダ7 と、
発光素子3 を内部に設置するパッケージと、パッケージ
を封止するキャップ10とを有する光半導体モジュール装
置において、パッケージ6 のファイバホルダ7 よりキャ
ップ側の領域15に、ファイバホルダ7 部分への応力を吸
収する手段を有することを特徴とする。応力を吸収する
手段を有するため、キャップの封止時に光ファイバへの
発光光の結合を弱めることがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムに
用いる、光半導体モジュール装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバ通信は、可視光または近赤外
の光の伝送を目的とする、誘電体線路、光導波路の一つ
である。光ファイバは円形断面を持ち、中心部の屈折率
が周辺より大きく、光をファイバ内に閉じ込めるように
設計されている。中心部の直径が数μｍの単芯モードフ
ァイバと、数十μｍの多芯モードファイバがあり、石英
硝子を主成分とすることが多い。光通信やレーザ計測の
伝送経路として使用され、温度、圧力、音波などのセン
サとして使用される。

【０００３】光ファイバ通信の光源としては半導体レー
ザが使用される。半導体レーザとは、半導体の再結合発
光を利用したレーザで、主として可視から近赤外の領域
で発振する。電子と正孔の対を作る方法は、PN接合に順
電圧をかけて、担体を注入する注入型レーザが一般に用
いられ、光勃起や電子衝撃などもある。レーザダイオー
ドの順方向に電流を流すと、ある電流値以上になるとレ
ーザ光が放出される。このレーザ発振開始電流はしきい
値電流である。

【０００４】さらにチップの一対の端面が鏡面状になっ
ており、レーザ共振器が構成されている。光はこの共振
器内を往復する過程で増幅され、チップ外部に取り出さ
れる。 レーザダイオードは、誘導放出と呼ばれる発光
過程が主体となっているため、波長や位相がきれいにそ
ろった光が得られる。このため指向性やエネルギ集中に
優れている。

【０００５】従来の光半導体モジュール装置を図5 に示
す。設置台101 上に発光半導体装置103 を設置した冷却
装置102 及び発光半導体装置103 の発光光をモニタする
受光半導体装置104 を搭載する。次に発光半導体装置10
3 の発光光を集光する、集光装置例えばレンズ105 を設
置台101 上に搭載し、内部系光学装置とする。

【０００６】次にパッケージ106(材質コバール、ヤング
率14E3ｋｇ/mm2) に接続する光ファイバ109 を保持する
ためのファイバホルダ107 及びファイバホルダ107 中に
設置した光ファイバ109 中への光結合のための第2 レン
ズ108 、光ファイバ109 により外部系光学装置を形成す
る。

【０００７】これらの内部系光学装置及び外部系光学装
置は、レンズ105 、発光半導体装置103 及び受光半導体
装置104 の表面の汚れを防ぐために、パッケージ内光学
系と、外部光学系を最適位置に調芯固定後、キャップ11
0 を溶接し、気密にする。

【０００８】従来の光半導体モジュール装置は、パッケ
ージ内部光学系と、外部光学系を最適位置に調芯固定
後、キャップを溶接した際、溶接により生じる応力によ
りパッケージ106 とファイバホルダ107 の接続部分に歪
みが生じ、位置がずれてしまう。その結果光ファイバに
入る光が弱くなってしまう。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】光半導体モジュール装
置は、パッケージの内部光学系と、光ファイバからなる
外部光学系がパッケージを介して支持されている。その
ため、外部光学系を支持するファイバホルダ部分に応力
が加わった場合、単芯の光ファイバの直径が数μｍしか
ないため、応力によるパッケージ側面の歪みが光軸をず
らし、発光光と光ファイバの光結合が弱くなってしま
う。

【００１０】従来の半導体モジュール装置は、パッケー
ジ内部光学系と、外部光学系を最適位置に調芯固定後、
キャップを溶接するため、溶接時に発生する応力がパッ
ケージ側面を歪ませ、キャップの封止前の最適光結合に
対して、封止後、光結合劣化を生じてしまう。

【００１１】本発明では、溶接時に発生する応力がパッ
ケージ側面を歪ませ、キャップの封止前の最適光結合に
対して、封止後、光結合劣化を生じてしまう現象を防ぐ
光半導体モジュール装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明に示す光半導体モジュール装置は、発光素子
と、発光素子からの発光光を受光するファイバを保持す
るファイバフォルダと、発光素子を内部に設置するパッ
ケージと、パッケージを封止するキャップとを有する光
半導体モジュール装置において、パッケージのファイバ
ホルダよりキャップ側の領域に、ファイバホルダ部分へ
の応力を吸収する手段を有する。

【００１３】パッケージまたはキャップのファイバホル
ダよりキャップ側の領域に、ファイバホルダ部分への応
力を吸収する手段を有するため、キャップのパッケージ
への溶接時にファイバホルダ部分へ発生する応力を防ぐ
ことが出来る。

【００１４】

【発明の実施の形態】

（実施例）図１に本発明に示す第１の実施例を示す。パ
ッケージ6(材質コバール、ヤング率14E3ｋｇ/mm2) の底
面上に冷却装置を設置し、冷却装置1 上に発光半導体装
置3 と発光半導体装置3 の発光光をモニタする受光半導
体装置4 と発光半導体装置3 の発光光を集光する、集光
装置例えばレンズ5 を設置し、内部系光学装置を構成す
る。

【００１５】次にパッケージ6 に接続する光ファイバを
保持するためのファイバホルダ7 及びファイバホルダ7
中に設置した光ファイバ中への光結合のための第2 レン
ズ8、光ファイバ9 を含む外部系光学装置を構成する。

【００１６】これらの内部系光学装置及び外部系光学装
置は、レンズ5 、発光半導体装置3及び受光半導体装置4
の汚れを防ぐために、パッケージ内部光学系と、外部
光学系を最適位置に調芯固定後、キャップ10をパッケー
ジ6 に溶接し、気密にする。

【００１７】本実施例に示す光半導体モジュール装置は
パッケージ6 のファイバホルダ7 よりキャップ10側の領
域に、溝15を形成したため、溶接による応力が溝により
吸収されてしまう。その結果、パッケージ内部光学系
と、外部光学系を最適位置に調芯固定後、パッケージ6
にキャップ10を溶接した際、位置がずれることがなくな
る。

【００１８】また、図2 に示すのは本発明に示す第２の
実施例であり、パッケージ6 のファイバホルダ7 よりキ
ャップ10側の領域に、パッケージを形成する物質より硬
い物質20( 例えばセラミック、ヤング率27E3ｋｇ/mm2）
を入れた場合である。この場合、物質20は金属に比べ硬
いため、溶接時の応力による歪みが小さくなる。その結
果、パッケージ内部光学系と、外部光学系を最適位置に
調芯固定後、キャップを溶接した際、位置がずれること
がなくなる。

【００１９】また、物質20の代わりに、溶接時の応力に
よる歪みを吸収する手段として弾性体、例えばゴムを用
いることも出来る。弾性体を用いた場合は、溝を形成し
たときと同様の効果が得られる。

【００２０】図3 は本発明に示す第3 の実施例であり、
第１及び第２の実施例はパッケージのファイバホルダよ
りキャップ側の領域にファイバホルダへの応力を吸収す
る手段を有したのに対し、第３の実施例ではパッケージ
のファイバホルダよりキャップに対して下側に応力を吸
収する手段を有する。この光半導体モジュール装置はパ
ッケージ6 のファイバホルダ7 よりキャップ10側に対し
て下側の領域に、パッケージを形成する物質より硬い物
質( 例えばセラミック、ヤング率27E3ｋｇ/mm2）を入れ
た場合である。硬い物質を形成したため、溶接による応
力によりパッケージの変形は少なくなる。その結果、パ
ッケージ内部光学系と、外部光学系を最適位置に調芯固
定後、キャップを溶接した際、位置がずれることがなく
なる。

【００２１】図4 に本発明に示す第4 の実施例を示す。
第４の実施例はキャップに溶接時の応力を吸収する手段
を有する。パッケージ6(材質コバール、ヤング率14E3ｋ
ｇ/mm2) の底面上に冷却装置を設置し、冷却装置1 上に
発光半導体装置3 と発光半導体装置3 の発光光をモニタ
する受光半導体装置4 と発光半導体装置3 の発光光を集
光する、集光装置例えばレンズ5 を設置し、内部系光学
装置を構成する。

【００２２】次にパッケージ6 に接続する光ファイバを
保持するためのファイバホルダ7 及びファイバホルダ7
中に設置した光ファイバ中への光結合のための第2 レン
ズ8、光ファイバ9 により外部系光学装置を構成する。

【００２３】これらの内部系光学装置及び外部系光学装
置は、レンズ5 、発光半導体装置3及び受光半導体装置4
の表面汚れを防ぐために、パッケージ内部光学系と、
外部光学系を最適位置に調芯固定後、パッケージ6 にキ
ャップ10を溶接し、パッケージ6 内部を気密にする。

【００２４】ここで第３の実施例では、キャップ10に溝
25を形成した。溝25を形成したため、ファイバホルダ7
部分への溶接時の応力を吸収することが出来る。その結
果、パッケージ内部光学系と、外部光学系を最適位置に
調芯固定後、キャップを溶接した際、位置がずれること
がなくなる。

【００２５】また、第１から第４に示した実施例は、素
子3 からの発光光をファイバ9 中に伝送する場合を示し
たが、ファイバからの伝送された光を受光素子で受光す
る場合にも適用することが出来る。

【００２６】

【発明の効果】パッケージのファイバホルダよりキャッ
プ側の領域に、ファイバホルダ部分への応力を吸収する
手段を有したために、ファイバホルダ部分へ発生する応
力を防ぐことが出来る。また、キャップに、ファイバホ
ルダ部分への応力を吸収する手段を有したために、ファ
イバホルダ部分へ発生する応力を防ぐことが出来る。

【００２７】その結果、パッケージ内光学系と、外部光
学系を最適位置に調芯固定後、キャップを溶接した際、
位置がずれることがなくなる。これは、パッケージのフ
ァイバホルダよりキャップ側より下の領域領域に、ファ
イバホルダ部分への応力を吸収する手段を有した時も、
同様にファイバホルダ部分へ発生する応力を防ぐことが
出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に示す第１の実施例の断面図であ
る。

【図２】図2 は本発明に示す第2 の実施例の断面図であ
る。

【図３】図3 は本発明に示す第3 の実施例の断面図であ
る。

【図４】図4 は本発明に示す第4 の実施例の断面図であ
る。

【図５】図5 は従来技術を示した断面図である。

【符号の説明】

1 101 冷却装置 2 202 設置台 3 103 発光半導体装置 4 104 受光半導体装置 5 8 105 108 レンズ 6 106 パッケージ 7 107 ファイバホルダ 9 109 光ファイバ 10 110 キャップ 15 30 溝 20 25 40 セラミック

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発光素子と、この発光素子からの発光光を
   受光するファイバを保持するファイバフォルダと、前記
   発光素子を内部に設置するパッケージと、このパッケー
   ジを封止するキャップとを有する光半導体モジュール装
   置において、前記パッケージの前記ファイバホルダより
   前記キャップ側の領域に、前記ファイバホルダ部分への
   応力を吸収する手段を有することを特徴とする光半導体
   モジュール装置。
2. 【請求項２】発光素子と、この発光素子からの発光光を
   受光するファイバを保持するファイバフォルダと、前記
   発光素子を内部に設置するパッケージと、このパッケー
   ジを封止するキャップとを有する光半導体モジュール装
   置において、前記キャップに、前記ファイバホルダ部分
   への応力を吸収する手段を有することを特徴とする光半
   導体モジュール装置。
3. 【請求項３】前記吸収する手段は、前記領域に形成した
   溝であることを特徴とする請求項1 または2 記載の半導
   体モジュール装置。
4. 【請求項４】前記吸収する手段は、前記領域を前記パッ
   ケージを形成する物質より硬い物質であることを特徴と
   する請求項1 または2 記載の光半導体モジュール装置。
5. 【請求項５】前記吸収する手段は、前記領域に形成する
   弾性体であることを特徴とする請求項1 または2 記載の
   光半導体モジュール装置。
6. 【請求項６】発光素子と、前記発光素子からの発光光を
   受光するファイバを保持するファイバフォルダと、前記
   発光素子を内部に設置するパッケージと、このパッケー
   ジを封止するキャップとを有する光半導体モジュール装
   置において、前記パッケージの前記ファイバホルダより
   前記キャップ側に対して下側の領域に、前記ファイバホ
   ルダ部分への応力を吸収する手段を有することを特徴と
   する光半導体モジュール装置。
7. 【請求項７】前記吸収する手段は、前記領域を前記パッ
   ケージを形成する物質より硬い物質であることを特徴と
   する請求項6 記載の光半導体モジュール装置。