JPS60221713A - 光電モジユ−ルケ−シング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光電モジュールケーシング、例えば受光用のガ
ス密モジュールケーシングに関スる。

その場合この光電モジュールケーシングには、情報で変
調された光を送受信するためのグラスファイバコネクタ
部、例えばグラスファイバスリーブが設けられ、このグ
ラスファイバコネクタ部が、グラスファイバ端部から所
定の間隔だけ離れ、有利にはグラスファイバの軸線に垂
直な調節面を有し、調節面に固定される調節フレームが
設けられ、調節フレームの中に光を送受信する光電素子
が設けられている。

従来技術 このようなモジュールケーシングは、例えば米国特許第
３９５００７５号明細書により公知である。しか、し公
知のモジュールケーシングでＬ＋Ｆ　メＰ　ｓｔ　＋ノ
　ｈｐ　Ｊ＋　４口　―≠　イ　ＶＷｚ　Δ１　醤鋼り
管　＆ｋｑ　Ｊ−を中　ｒ、＝でない場合が多い。この
点に関して、特願昭５９−２１２７７０号（ドイツ連邦
共和国特許出願公開第Ｐ３１３７１３１．８号公報）記
載の発明が提案されている。

発明の解決すべき問題点 本発明の課題は、冒頭で述べた光電モジュールケーシン
グにおいて、光電素子とグラスファイバ端部との間で光
結合度が最大になるような最適調節位置を正確かつ簡単
に見出し、この最適調節位置に光電素子を固定すること
である。

本発明は、例えばグラスファイバ通信系用の２ＤＤＭｂ
ｉｔ／ｓ光電送受信モジュールのために開発された。し
かし本発明は、グラス７アイ／ぐを介して光信号を送受
信するすべての光電モジュールケーシングに適用できな
ければならない。

問題点を解決するための手段 本発明によればこの課題は、特許請求の範囲第１項記載
の発明によって解決される。

゛　本発明によれば、グラスファイ？ｆ端部と光電亭二
４３＋／７″ＩＭ　／ｓ　＃ｌｌｉ　ｈ必６ｈ　４１〜
ツ６ｈすＰＡν魯−自鴛為を錬　藻になり、また１μｍ
以下の極めて高い精度が得られる。従ってグラスファイ
バと光電素子との間に最大の光結合度を得ることができ
る。この場合、光結合度を測定している間と、板を調節
フレームに固定している時および調節フレームを調節面
に固定している時に、グラスファイバ端部が損傷、汚損
することはない。

従来のモジュールケーシング、例えばヨーロッパ特許出
願第ｇ−Ａ２−３１１４６号に記載されているモジュー
ルケーシングは、組立てにかなりの困難がｈつだ。なぜ
なら、モジュールケーシングを組立てている間に、破損
し易いグラスファイバの端部が極めて容易に損傷し、あ
るいは樹脂などによって汚損したからである。

本発明では、グラスファイバは単一モードファイバであ
り、その端部はテーパされて尖っているが、ケーシング
の組立て時に損傷することはない。

実施態様項に記載した構成によって、例えば次のような
利点が得られる； 特許請求の範囲第２項記載の構成によれば、本発明のケ
ーシングは安定に構成され、材料も適切に選んであるの
で、組立て後に障害となるような要因が加わっても、最
適調節位置がくるうことはない。例えば、熱による変形
や振動による曲がりの影響はほとんどない。従って、過
酷な動作条件下でも長い期間にわたって安定である。

特許請求の範囲第６項記載の構成によれば、グラスファ
イバ端部と光電素子の間で入出射する光束が触角状の形
状をしていて損失のない光結合が可能なので、光電素子
を正確かつ簡単に位置調節することができる。

特許請求の範囲第４項記載の構成によれば、光電素子の
光結合を行なう部分が板の方を向いているので、調節時
に光電素子の損傷を防止することができる。

特許請求の範囲第５項記載の構成によれば、板を任意の
形状、大きさに構成することができる。例え、ば、非常
に小さな板を用いることができる。あるいは、光電素子
だけを専用の板に取付けることもできる。従って例えば
、高周波障害を防止するために、光電素子をモジュール
ケーシング内面の電位から遠ざけて配置することができ
る。さらに、光電素子が板の裏面に取付けられても、調
節フレームおよびガイド部材を相応にアースして（必要
があれば両者を金属化して）、光電素子を高周波に対し
て遮蔽することができる。

特許請求の範囲第６項によれば、光結合度を大きくする
、つまり損失を極めて小さくすることができる。

特許請求の範囲第７項記載の構成によれば、接着だけを
用いる場合に比べて板や調節フレームなどを迅速かつ強
固に取付けることができる。

特許請求の範囲第８項記載の構成によれば、線路長が短
くなるので高周波技術上有利である。

特許請求の範囲第９項によれば、効果的な遮蔽によって
、増幅素子と増幅器構成素子、例えば増幅器と後置増幅
器との間の帰還結合を防ぐことができる。

実施例 次に図面を参照しながら実施例について本発明の詳細な
説明する。

第１図は光電素子および増幅素子を有する報板の実施例
を示す平面図、第２図は第１図の細板を使用した本発明
による光電モジュール・ケーシングの断面図である。

第２図に示すガス密のケーシングＧ／Ｗは、匣体Ｇとふ
たＷを有している。ふたＷは一有利には光密およびガス
密に一着脱可能なので、組立て、最終調節および最終検
査のために、ケーシングａ　／　Ｗの内部容易に近づく
ことができる。

匣体Ｇの底部には−この場合も有利には光密およびガス
密に−グラスファイバコネクタ部が設けられている。こ
の場合グラスファイバコネグラスファイバスリーブであ
り、ジャケラ）Ｍは外被ＸおよびストッパＹによってス
リーブ、Ｓにねじ止めすることができる。受信モジュー
ルケーシングである場合、このグラスファイバコネクタ
部は、情報で変調された光を外部からケーシング匣体Ｇ
へ導くために、また送信モジュールケーシングである場
合には光を導出するために用いられる。グラスファイバ
ジャケットＭの中を通るグラスファイバから成る光導体
りの軸線方向に光電素子りが設けられている。光電素子
りは、例えばＧａＡｓ−ＰＩＮホトダイオードまたはレ
ーｆダイオードであり、光を受信または送信する。

この実施例では、外部ケーシングＧ／Ｗの中に本来のモ
ジュールケーシングｓ　／　Ｅ　／　Ｐが収容されてお
り、それはグラスファイバコネクタ部、調節フレームＥ
および板Ｐから成っている。

原理的には、外部ケーシングＯ／　Ｗの中に他の素子、
例えば前置増幅器や後置増幅器を収容することもできる
。

第２図に断面図で示す板Ｐの平面図は第１図に図示され
ている。実際には、位置調節された後で板Ｐは少くとも
部分的に調節フレームＥ、９中にはめ込まれるので、面
ＨとＣの少くとも一部分が接することになる。つまり第
２図は、調節前の状態、あるいは調節済みの板Ｐと調節
フレームＥを引離した状態で示しているのである。

また調節フレームＥの表面Ｂの少くとも一部分は、調節
後にグラスファイバコネクタ部の調節面Ａと接触する。

ただし、この場合のグラスファイバコネクタ部は、グラ
スファイバスリーブＳ１グラスフアイバジヤケツトＭお
よびグラスファイバＬから成っている。

板ＰはグラスファイバＬの軸線方向で自由に動かすこと
ができる。また調節フレームＥも調節面Ａ上で軸線方向
と垂直な他の２方向に動かすことができる。従って板Ｐ
と取付けられた光電素子りは、グラスファイバ端部Ｎに
対して、すべての３つの方向に任意かつ正確に調節する
ことができる。この調節が終れば、調節フレームＥはグ
ラスファイバスリーブの調節面Ａに、従って匣体Ａに、
最終的かつ持続的に取付けられる。この取付けの前また
は後で（有利には取付けに引続いて）板Ｐと調節フレー
ムＥの表面Ｈ，Ｃを接触させて両者を固定することがで
きる。従って光電素子りは、例えばクラレゾ、接着、゛
溶接、ろう付は等によって、その最適調節位置に固定す
ることができる。この調節過程およ紗調節面Ａないし匣
体Ｇへの取付は過程は、有利には、グラスファイバ端部
Ｎと光電素子りとの光結合度を継続的に観察ないし測定
しながら行なわれる。従って、光学的調節位置を繰返し
て探し出し、この位置へ取付けを行なうことによって、
モジュールケーシングｓ／Ｅ／ｐの中で光電素子りとグ
ラスファイバＬとの間に最大の光結合度を得る、つまり
最適に光結合させることができる。

図示のようにグラスファイバスリーブＳとこの中に挿入
されるグラスファイバジャケラ）Ｍを用いる代わりに、
そして例えば部材Ｘ、Ｙによるねじ止めにより着脱可能
とする代わｂに、グラスファイバＬを有するグラスファ
イバコネ〃り部シモジュールケーシングＳ／Ｅ／Ｐ、″
つまり調節画人に固定的に取付けることもできる。

そうすれば、着脱による公差が回避されるので、グラス
ファイバの端部Ｎをモジュールケーシングないし調節面
Ａを有する部材に近接して固定的に取付けることができ
るので、光電素子りに対してグラスファイバ端部Ｎの位
置を正確に、かつ長期間にわたって安定なように調節す
ることができる。

第２図に示す調節フレームＥは実質的に円形のリングで
あり、第１図に示す円形の板Ｐがその中に挿入される。

ただし、板Ｐおよび調節フレームＥが相互に整合する他
の形状を有するようにしてもよい。例えば調節フレーム
Ｅの内部開口Ｃの形が正方形であれば、板Ｐの形も円形
ではなく正方形にすればよい。

調節面Ａに対するグラスファイア々端部Ｎの位置を長期
間にわたって安定化するためには、両者の間にあるすべ
ての部材を、障害となるほどの熱膨張をしない安定な材
料から相応に構成すればよい。

第２図に示す実施例では、光電素子りの位置を調節する
ために調節フレームＥの中で板Ｐが動く第１の方向は、
グラスファイバＬの軸線方向、および光電素子りが光学
的に最も活性な方向と実質的に一致する。従って、他の
２つの方向に移動可能な調節フレームＥが少くとも近似
的に調節されている時、つまり最適位置に達している時
、そして例えばケーシングａ　／　Ｗ内で調節面Ａに最
終的に固定されている場合に、最適な光学結合を簡単に
得ることができる。つまり、板Ｐの最終的人位置調節が
容易になる。そして、グラスファイバＬの軸線と光電素
子りがほぼ軸合わせされるので、板Ｐを最終的に動かし
て調節フレームＥに取付ける過程は比較的後の段階で行
なうことができる。＆Ｐが調節フレームＥに取付けられ
るのは、フレームＥを動かして調節面Ａに固定し、それ
によって板Ｐ上の′光電素子りとグラスファイバＬどの
光結合度を一時的に最適化させた後になる。単一モード
グラスファイバでよく起ることであるが、グラスファイ
バＬの軸線に垂直な方向における光電素子りの最終的な
位置公差が、軸線方向における公差（例えば＋−０，５
μｍ）の１０分の１（例えば１０．０５μｍ）である時
、調節フレームＥと板Ｐを上述のような順序で調節面Ａ
に取付けると非常に有利である。

第２図の実施例では、グラスファイバコネクタ部と光電
素子りとの間にレンズ系Ｋが設けられている。レンズ系
には、収束レンズである少くとも１つの単一レンズから
成っている。この収束レンズは、例えば、極めて簡単に
製造できる球形レンズ、あるいは円柱レンズとすること
ができる。これらのレンズによって、光電素子りの光学
的に活性な部分とグラスファイバ端部Ｎとを光学的に結
合することができる。光を収束するために、従ってグラ
スファイバ端部における光結合度を改善するためにグラ
スファイバの端部と結合される球形または円柱形の収束
レンズは、次のような文献から公知である：米国特許第
３９５００７５号明細書、 ドイツ連邦共和国特許出願公開筒３０１２１１８号公報
、 英国特許第２００２１３６号明細書、 ドイツ連邦共和国特許出願公開筒２８３１９３５号公報
、 ドイツ連邦共和国特許出願公開第２７０３８８７号公報
。

本発明においては、光電素子りとグラスファイバ端部Ｎ
との間に、収束レンズである単一レンズ、または複数レ
ンズからなる光学系を配置することによって、次のよう
な大きな利点が得られる；まず光電素子りは、その送受
信する光が比較的幅の広い光束となるという光学特性を
有している。つまり、光電素子りは幅が広く末広がりの
光束を放射し、同じく幅広の光束を受光する。これに対
して、グラスファイバ端部Ｎに入射し、あるいはそれか
ら放射される光は、極めて細く、指向性の鋭い光束とな
る。２つの部材Ｎ、Ｄのこのような光学特性の違い、さ
らには両者における光学活性面の大きさの相違は、上述
のレンズ系Ｋによって（レンズの表面がコーティングさ
れることもある）、あるいは単なる球形レンズによって
、相互に整合させることができる。従って、最適調節位
置の公差がかなり大きい場合でも、光電素子りとグラス
ファイバ端部Ｎを、損失および反射を少くして光結合す
ることが可能となる。しかもこの場合、理想調節位置か
ら２つの部材Ｎ、Ｄの位置までの許容偏差に対する裕度
は大きくなる。

従って、光電素子りが例えばＧａ、Ａｓ　−ＰＩＮダイ
オードのような受光素子である場合、グラスファイバジ
ャケラ）Ｍの挿入深さが不正確で時間とともに変化して
も、障害が生じるおそれはほとんどない。なぜなら、グ
ラスファイバ端部Ｎから放射される細い光束は、ケーシ
ングに取付けられた相応のレンズＫによって、その焦点
面に位置するダイオードＤの広い光活性面に常に入射す
るからである。この場合、レンズ系にの直径、（あるい
はレンズとして球レンズが使われている場合その直径）
がグラスファイ？ぐ径よりも相当に大きければ、グラス
ファイバ端部Ｎと固定調節されたレンズにとの間隔は、
光学系に対して極めて大きな裕度な有している。この原
理は単一モードグラスファイバとマルチモートクラスフ
ァイバの両方に適用される。

これに対して、ケーシング内で調節された光電素子りが
光を放射する場合、つまり例えば広幅の光束を放射する
レーずダイオードである場合には、光電素子りのすぐ近
く妊レンズＫが配置される（ただしレンズの屈折率は相
応（選定する）。そうすれば、光電素子りから出たすべ
ての光束がレンズにの入射面に入射し、レンズによって
収束され、細い光束となって出射面から放射される。こ
うして、発光素子りの幅の広い光束も球レンズＫによっ
てグラスファイｌ量端部Ｎの細い口径に整合されるので
、反射率および結像歪みは減少する。また、レンズを適
切に選定すれば、グラスファイバ端部Ｎと、それに最も
近いレンズ系にのレンズ面との間の間隔は任意の大きさ
とすることができ、光学系に対して大きな裕度が許容さ
れる。

Ｍ１図および第２図から分るように板ＰＫは光電素子り
以外にいくつかの素子が取付けられている。まず光電素
子りの近くに、少くとも１つの増幅素子Ｖ１例えば前置
増幅器が設けられている。増幅素子■は、高周波を伝え
るように光電素子りと接続されている。この接続は、例
えば容量ないしインダクタンスの小さな極めて短いボー
デンワイヤによって行なわれているが、簡単のため図に
は示していない。また画素子が載置されている担体Ｔに
ついては、ドイツ連邦共和国特許出願公開第３４０９１
４６号公報に記載されている。また、例えばＧａＡｓ　
−ＰＩＮ受光ダイオードである光電素子りと前置増幅器
りのそばに、例えばＧａＡｓ−’ＦＥＴである別の高周
波素子Ｆが配置されている。高周波素子Ｆはダイオード
Ｄの電圧レベルを前置増幅器■の電圧ないし電流レベル
に整合させるために用いられる。

高周波素子Ｆと他の素子り、■との接続関係も、図を簡
単にするため示していない。さらに他の素子、例えば光
電素子りの前置抵抗Ｒも設けられる。この前置抵抗Ｒは
、Ｔが相応の担体、例えばセラミック担体である場合に
は、例えばプリントされた厚膜抵抗とすることができる
。上述の素子Ｒ，’Ｆ、　Ｖは、光電素子りとともに−
できれば「ステップパイステップ」方式で一担体Ｔ（な
いし板Ｐ　＞、ｌｃ取付けられ、検査され、高周波的に
接続される。また必要な場合には、光電素子りの載置さ
れた担体Ｔを板Ｐに取付ける前に、ないしは板Ｐをモジ
ュールケーシングｓ　／　Ｅ　／　ｐに取付ける前に１
前述の素子Ｒ，Ｆ。

Ｖ、Ｄの位置を調節してもよい。そうすれば、モジュー
ルケーシング製造時の不良品発生率を低く抑えることが
できる。

この場合、光電素子りを板Ｐの中央に、従って担体Ｔの
中央に配置すると有利である。なぜなら、このような回
転稈称の配置構成をとると、後で調節フレームＥを調節
面Ａに取付ける工程、従ってグラスファイバ端部に対し
て光電素子りの位置を最終的に調節する工程が簡単にな
るからである。

板Ｐは、規格化された安価な材料、例えば直径６ＩＩＩ
ＩのＴ’Ｏケーシングのｆンソケットであり、ガラス絶
縁部Ｉの中に融着された導入ピン２を有している。ここ
で素子り、Ｖ、Ｆ、Ｈの外部端子は、給電端子およびア
ース端子と共に通常規格のリード線２を介して板Ｐの裏
側へ導かれている。従ってこれらの端子は、板Ｐの位置
を調節して調節面へ取付けた後で、あるいはケーシング
のふたＷを取りはずした後で、断路試験および外部回路
部分との接続のために利用することができる。そのため
、モジュールケーシング８７’　Ｅ　／　Ｐが極めて小
さくても、調節面Ａへの取付けを終えた後で、上述の素
子り、Ｖ、Ｆ。

Ｒを非常に狭い空間に、低コストで正確に調節しかつ保
護して収容することができる。その場合、これらの素子
に導入ビン２を介して電気的に近づくことができる。

サラに、モジュールケーシングＳ／　Ｅ／’Ｐのほぼ全
体、つまり板Ｐ１調節フレームＥおよびグラスファイバ
コネクタ部は、このコネクタ部と直接または間接に結合
された部材に設けられた調節面Ａと共に、相互に電気接
続されかつアースされた金属材料から形成される。従っ
て、モジュールケーシングＳ／Ｅ／Ｐに収容された、高
周波および漂遊容量の影響を受けやすい部材ないし素子
り、Ｖ、Ｆ、Ｒは、良好に高周波から遮蔽される。また
端子ないし導入ぎンＺに外部から他の素子を接続する時
にこの導入ピンを保護するため、例えば部材Ｇ、　Ｗか
ら成る外部ケーシングが設けられる。この時、外部ケー
シングを構成する金属材料の熱伝導性のために、板Ｐお
よび光電素子りが冷却しやすくなる。この効果は、グラ
スファイバコネクタ部ないしケーシングＧ／Ｗの外側表
面に冷却ひれを設けた場合、特に顕著になる。従って、
熱発生量の大きい光電素子Ｄ１例えばレーザダイオ−Ｐ
のような発光素子を外部から効果的に冷却することがで
きる。本発明においては、次のような文献に記載された
ケーシング冷却法を利用できる；ドイツ連邦共和国特許
出願公開第３４２９２３４号公報、同第３４２９２８１
号公報、同第６４２９２６９号公報。

板Ｐは金属または積層された金属から成っており、アー
スされているが、その表面積は非常に小さい。そのため
、また漂遊容量の影響を避けるためもあって、板Ｐの裏
側、つまり光電素子りと反対側の面に、少くとも増幅器
構成素子Ｕが取付けられる。この増幅器構成素子Ｕは、
少くとも１本の絶縁線路、例えば、板Ｐの導入ぎンＺを
介して光電素子りまたは増幅素子■／Ｆと高周波的に接
続されている。光電素子りが発光素子である場合、増幅
器構成素子Ｕは前置増幅器として用いられる。光電素子
りが受光素子である時には、増幅器構成素子Ｕは後置増
幅器である。従って、増幅器構成素子Ｕと他の面にある
素子り、Ｖ、Ｆ、Ｒとの間の高周波帰還結合は抑圧され
、ないしは減衰する。外部ケーシングａ　／　Ｗも金属
から成り（あるいは金属化され）、かつアースされてい
る場合には、増幅器構成素子Ｕは外部に向って遮蔽され
る。

外部ケーシングＧ／Ｗには、外部端子を取付けることも
できる。第６図はこのような場合の実施例を示しており
、ここでは外部ケーシングＧ／Ｗの下部にあるふたＷに
接続ぎンＺＧが取付けられている。この接続ぎンＺＧは
、図示していない接続線を介して個々の導入ぎンＺに必
要な電位を供給し、ないしは導入ぎンから電位を取出す
。また、この接続ぎンＺＧによってケーシングａ　／　
Ｗを導体板の孔に差込み、ろう付けすることができる。

板Ｐを最終的に調節フレームＥに取付け、調節フレーム
Ｅを調節面Ａに固定するには、上のような工程を以上の
順序で実行すればよい。

上述のよ５′な取付け、固定作業を行なうには、１／ 硬化性接着物質による接着を行なうのが有利である。一
般的に、接着後の硬化応力によって調節位置がずれる危
険性は小さい。特、に、設定寿命の間はエージングや動
作熱により劣化しない接着物質を用いれば、この危険性
はさらに低くなる。

また、取付けのためにろう付けを使用することもできる
。ただし、不注意なろう付けをすれば、調節位置が大き
くくるってしまうおそれもある。なぜなら、ろう付は時
の熱でモジュールケーシング、少くともその中の調節フ
レームがかなり膨張するので、冷却後に調節位置が変化
する可能性があるからである。ろう付けの材料としては
、急速に再結晶するものが適している。。

ただし、強度と調節位置に与える影響を考えれば、最高
度の精度要求を満たすほど長期間にわたって安定なろう
付は材料はない。

さらに取付けのために、スポット溶接、特にレーデスポ
ット溶接を、単独で、または接着等と併せて利用するこ
とができる。この場合、溶接による歪みが発生しないよ
うにする必要がある。従って、比較的エネルギーの弱い
レーずビー・ムな、取付けに必要な時にのみ使用しなけ
ればならない。過大なレーデビームを長時間使用して溶
接に不必要な部分まで溶解させると、この部分が固化し
た後で調節位置がくるってしまうからである。また第２
図、第６図に示すように接着だけを使用した場合、遮蔽
効果は小さい。

第４．５．６図は、板Ｐを２方向に調節し、調節フレー
ムＥをＸｌ’ｌ’方向に調節した後、レーザビームＬ’
Ｓを用いたスポット溶接により両者を固定箇所ＬＦで固
定する場合の例を示している。スポット溶接により機械
的に結合された各部材Ｐ、Ｅ、Ｓは、それら自体が導電
性である場合、溶接点である固定箇所ＬＦを介して直流
導電的にも接続迭れる。従って、第２．３図の例に比べ
て、高周波障害に対する遮蔽作用は改善され、あるいは
より確実になる。次のような理由から内部モジュールケ
ーシングＳ／Ｅ／Ｐを、その外側の空間に対して良好に
遮蔽する必要がある；増幅器構成素子Ｕないし増幅素子
■の入力端子は外部空間から障害パルスを受信する強力
なアンテナ、ないし障害パルス・を放射する送信アンテ
ナとして作用する。この場合増幅部材Ｕ、Ｖは、例えば
パルス繰返し周波数が数１００　Ｍｂｉｓ／ｓの急峻な
電流パルスによってデジタル的に動作する。スポット溶
接ないしレーデ溶接を使用すれば、上述の作用をする増
幅部材Ｕ、　Ｖをモジュールケーシング内部で遮蔽する
だめの遮蔽板を省略することができる。また、光電素子
りが受光用のホトダイオードではなく、例えばＩＲＥＤ
ダイオードからなる発光ダイオードである場合、発生し
た大きな損失熱は、溶接で生じ、た固定箇所ＬＦを介し
て外部の冷却媒体へ放散して行く。この場合、発生する
損失熱は例えば２００　ｍＷであるが、光電素子りとモ
ジュールケーシングＳ　／　Ｅ　／　Ｐないしケーシン
グＳ　／　ａ　／　Ｗとの間の伝熱抵抗が十分に小さい
ので、良好に外部へ放散する。Ｉ　ＲＥＤ発光ダイオー
ドの寿命は、動作時における空乏層の温度が高いほど短
くなる。従って、スポット溶接によって良好な冷却効率
が得られれば、ダイオードの寿命も延びる。

次に第６図を参照しながら、レーザによる溶接、特にス
ポット溶接の工程を説明する。この場合、回転可能なレ
ーザビーム偏向装置と、０゜０５μｍの精度で調節可能
な圧電マイクロマニピュレータが用いられる。図に示す
ようにマニぎユレータは、板Ｐの位置を調節するアーム
Ｊｕｓ、ｚと、調節フレームＥを調節するアームＪｕｓ
、ｘ−ｙを有している。溶接作業にあたっては、まず相
互に溶接すべき部材Ｐ、Ｅ、Ｓに最初なお液状の接着材
料で濡らして、これらを相互に位置調節する。その後、
レーｆＬｆ１３によって恋人りに、かつ無接触で溶接を
行なう。この間に十分な冷却を行なえば、溶接作業が調
節位置をくるわせるおそれは、はぼ絶無になる。

溶接スポラ）ＬＦの数は任意に選べる。第５図では、板
Ｐと調節フレームＥとの間に直径０゜６龍の溶接スポラ
）ＬＦが、１２個、１６個または２０個投げられる。例
えば２０個の溶接スポラ）ＬＦを設け、それが相互に重
なるようにすれば、最適の熱放散効率を得ると、とがで
きる。

溶接スポットＬＦの数をもつと少くしてもよい。

ただ溶接スポットＬＦの数が多くなるほど、板Ｐと調節
フレームＥの溶接溝および両者の移行部における熱伝導
抵抗が小さくなる。溶接スポットＬＦは、第５図に示す
ように、導入ピンＺのガラス絶縁部工の間に設けるのが
有利である。

つまり、ガラス絶縁部■を保護するために、その近くに
溶接スポットＬＦがないようにするのである。付言すれ
ば、ガラス絶縁部Ｉは電気的な絶縁部材であるだけでな
く、熱も伝導しない。

従って、光電素子りで発生した熱は、ガラス絶縁部１間
の板Ｐの部分を流れ、溶接スポラ）ＬＦを介して調節フ
レームＥへ放散する。この熱の流れは、板Ｐおよび調節
フレームＥの材質、厚さにより影響を受ける。

第６図に示す例では、２方向用のアームＪｕｓ。

２が、光電素子りに電位を供給するためにも用いられる
。従って、調節を行っている間、つまり溶接工程の間に
、光電素子りおよび増幅部材Ｕ、Ｖに動作電圧を供給す
ることができる。そのため、光電素子りとグラスファイ
バ端部Ｎとの間の光結合度を動作条件下で最適に制御し
ながら、位置調節と溶接が行なわれる。２方向用のアー
ムＪｕｓ’、ｚとｘ−ｙ方向用のアームＪｕｓ、ｘ−ｙ
とは自動制御されるマイクロマニぎユレータの一部であ
る。マイクロマニピュレータは、自動的かつ繰返して、
最適調節位置を探し、取付は作業を監視する。レーず溶
接ではなく、接着等の他の取付は法を用いる時でも、こ
の機能は変わらない。

また本発明の別の実施例によれば、調節フレームＥの中
で２方向に動く板Ｐを、このフレームＥに直接固定する
必要はない。この実施例では、板Ｐが直接または間接に
ガイド部材に固定される。そしてこのガイド部材が調節
フレームＥの中に導かれ最適調節位置をめて２方向に移
動する。ガイド部材が調節された後、つまりこのガイド
部材を例えば繰返して動かすことで光電部材りを最適調
節位置に導いた後、ガイド部材は例えば第６図のレーサ
゛溶接等によって最終的に調節フレームＥに取付けられ
る。それによって、板Ｐおよび光電素子りは最適調節位
置に固定される。

次に第７〜１１図によって、上述のようなガイド部材Ｃ
）Ｋを有するモジュールケーシングの実施例について説
明する。この例では、光電素子りおよび板Ｐは金属製の
ガイド部材ＧＫに直接固定されるのではなく、ある間隔
を置いて、つまり導入ぎンＺを介して、取付けられる。

そのため、光電素子Ｄ（必要なら板Ｐも）の電位とガイ
ド部材ＧＫの電位とは相互に分離される。

この例において光電素子りは、例えば端子Ａｎ＋Ｋａを
有するＰＩＮホトダイオードである。

第７図、第８図から分るように、光電素子りにはその裏
側から光が入射する。第１０図に示す増幅素子■の入力
容量を最小に抑えるためである。

第１０図の例で増幅素子Ｖは、ＰＩＮホトダイオードで
ある光電素子りのそばに配置されている。しかし、例え
ばドイツ連邦共和国特許出願公開筒３４０９１４６号公
報に記載されているように、増幅素子Ｖをダイオードと
一体的に構成してもよい。増幅素子Ｖの入力容量を低減
し、またこの例のように増幅素子と光電素子りとの間の
高周波線路を極めて短くすれば、Ｍｂｉｔ／ｓ単位で測
定されるピットレートを極めて高ぐすることができる。

増幅素子■に作用する入力容量が例えば０．５．、Ｆよ
りできるだけ小さくなるように、ホトダイオードである
光電素子りを構成、配置すれば有利である。アノード側
にポテンシャルのない別の面が設けられていなければ、
ＰＩＮホトダイオード自体はそのｐｎ接合部とコンタク
トパッド住の間に例えば０．３　ｐＦの容量を有する。

このような構成によれば、光電素子りの動作時に５０　
Ｍｂｉ　ｔ　／　ｓ以上のビットレートを得ることがで
きる。

第７．８．１１図から分るように、光電素子りは板Ｐに
設けられた段差のついた孔ＬＯの裏側に配置される。口
径食の現象が生じるのを防ぐためである。ただし、図示
のような段差のついたＬＯＯ代わりに、例えば円型形の
孔とすることもできる。円型形の光束を導く孔り、Ｏを
有する板Ｐは、例えば連続法によって焼結することがで
きる。また光束そのものは、例えば屈折率１．５の球形
レンズＫから出射する際に、光電素子りに対して６０度
の角・度をなしている。また上述の孔ＬＯを形成するに
は、連続法以外の他の方法を用いることかでき、例えば
レーデビーム、超音波、ダイヤモンドドリル等により穿
孔すればよい。この場合、孔ＬＯの形状を円型形とした
時にはその角度が正確になるよう注意しなげればならな
い。また孔軸の傾きや板表面への移行部で陵線が鋭くな
ることを避ける必要がある。いかなる場合でも、孔ＬＯ
は次のように構成しなければならない。つまり、あらゆ
る観点から見て、グラスファイバ端部Ｎと光電素子りの
光活性部分とが最適に光結合し、かつ口径食を起さずに
最適の調節位置が得られるようにするのである。

板Ｐは、焼成されていないセラミック、Ａｌ２Ｏ３＋’
　ＢｅＯなどから例えば焼結、打抜きなどによって製造
される。焼結の場合には例えば連続法が用いられる。あ
るいは厚膜ペーストをプレスして、また第８図に示すよ
うに、例えば厚さ２００μの２枚の層を重ね合わせて製
造することもできる。連続焼結法、プレス技術のどちら
を用いても、形状、寸法の正確な円型形または段差のあ
る孔ＬＯが得られる。このような孔を形成するために、
プレス、レーデビーム穿孔、超音波穿孔、ダイヤモンド
穿孔など複数の方法を組合わせて用いることができ、ま
たそうするとコスト的にも有利である。ただし、プレス
技術のみによって板Ｐを成形することもできる。

製造数量が極めて大きい時はこの方が経済的で有利であ
る。

板Ｐの上には、例えば第９図に示すような回路が設けら
れる。この回路は前置増幅器である増幅素子Ｖを有し、
その出力側Ｑ、Ｑは遮蔽部Ａｓの外側にある後置増幅器
ｖ２と接続されている。この時、第７．８図に示すよう
、に板Ｐが２枚の絶縁された層から成っていれば（この
ような構成は第２．６図の実施例でも原理的には可能で
ある）、板Ｐの内部に付加的な電気遮蔽用金属面ＭＳが
設けられる（第８図参照）。この金属面ＭＳは、必要に
応じて電位を導くためニ例工ばコンデンサの電極として
構成することもできる。金属面ＭＳおよび板Ｐの表面に
設けられた金属化層ＭＬＸ　（第８図）は、他の素子、
例えばコンデンサを取付けるためにも用いることもでき
る。このような素子としては、例えば第７．８．９．１
１図に示したコンデンサＣＫ。

ＣＢや、第９．１０．１１図に示したその電極がある。

従って板Ｐの両面には、それ以外にコンデンサのような
素子を取付ける余地はほとんどない。例えば大きさ数量
２の金属化面ＭＳ。

ＭＬＸを例えば０．２關の間隔で設けると、例えば０．
３　ｐＦの静電容量が生じる。この静電容量は　゛高周
波技術に基いて利用することができる。

板Ｐの両面には、光電素子りの他に、上述のコンデンサ
のような付加的な電子素子やその接続線路が設けられる
（第１０．１１図参照）。

このような構成は、未焼成のセラミックを用いると容易
に実現できる。

板Ｐの裏側には、ガイド部材ＧＫに融着される導入−ン
２の取付は部が、有底孔として構成されている（第７．
　８．　１０図参照）。この有底孔から板Ｐの表面にわ
たって良好な接触部ＭＬが設けられ、この接触部と導入
ぎンＺはロウ付げ、または銀の導電性接着材料り、Ｌに
よって相互に固定される。従って十分な機械的強度が得
られる。このような有底孔を設けずに、導入ぎン２を板
Ｐの表面に直接固定することもできる。しかしそうする
と、電気的には十分な接触関係が得られるが、機械的な
強度は不足する。

つまり、振動試験、あるいはｉ　ｏｏｏｙの機械的衝撃
試験には耐えるだけの強度は得られなし・。

有底孔を用いると、導入ぎン２の軸線に平行な表面も取
付けに利用でき、公差も十分に小さくなる。この場合、
導入ピンの端面、表面の両方が電気接触に用いられる。

板Ｐを導入ぎン２に、従ってガイド部材ＧＫに取付けた
後は、例えばＰＩＮダイオードである光電素子りに機械
的に触れることはほとんどできない。従って、孔ＬＯの
部分を除いて光電素子りは機械的に保護される。ただし
、例えばＰＩＮホトダイオードである光電素子りは、導
入ぎンＺを介して電気的に検査、欠陥分析などをするこ
とができる。このような機能は、例えばダイオードの「
バーンイン」、保持試験、品質試験などのために必要で
ある。その場合必要ならば、増幅素子■の機能と無関係
にこのような検査を行なうことができる。

発明の効果 本発明の光電モジュールケーシングによれば、光電素子
とグラスファイバ端部との間で光結合度が最大になるよ
うな最適調節位置を正確かつ簡単に見出し、この最適調
節位置に光電素子を固定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は光電素子および増幅素子の設けられた板の実施
例を示す平面図、第２図は第１図の板を用いた本発明に
よる光電モジュールケーシングの実施例の断面図、第６
図は接続ビンを介して導体板に差込まれ、ロウ付けされ
た本発明によるモジュールケーシングの別の実施例を示
す図、第４図は取付けに用いられる溶接部分を拡大して
示す図、第５図は多くのスポット溶接部によって熱伝導
の良い取付けが行なわれた例を示す図、第６図はレーデ
溶接、例えばスポット溶接による取付は法の例を示す図
、第７図は板の他にガイド部材を有し、このガイド部材
が接着ないし溶接によって調節フレームに固定される本
発明によ全モジュールケーシングの別の実施例を示す図
、第８図は第７図の拡大図、第９図は第８図に示す光電
素子を有し、板Ｐに取付けられる回路装置を示す図、第
１０図は第９図に示す回路装置が設けられた板の表側を
示す平面図、第１１図は同じく板の裏側を示す平面図。 Ｇ・・・匣体、Ｗ・・・ふた、Ｓ・・・グラスブアイパ
コネクタ部、Ｍ・・・グラス゛ファイバジャケット、Ｘ
・・・外被、Ｙ・・・ストッパ、Ｌ・・・グラスファイ
／′ｅ１Ｅ・・・調節フレーム、Ｐ・・・板、Ａ・・・
調節面、Ｋ・・・レンズ系、Ｎ・・・グラスファイバ端
部、■・・・増幅素子、Ｔ・・・担体、Ｆ・・・高周波
素子、Ｒ・・・前置抵抗、工・・・ガラス絶縁部、２・
・・導入ぎン、Ｕ・・・増幅器構成素子、ｚＧ・・・接
続ぎン、ＬＳ・・・レーサ゛ビーム、ＬＦ・・・固定箇
所、Ｊｕｓ、ｚ　、　Ｊｕｓ、ｘ−ｙ　−・・アーム、
ＧＫ・・・ガイド部材、ＬＯ・・・孔。 ＩＧ９ １ 曹 １−Ｖ２ 璽 ■ ■ 第１頁の続き 優先権主張　＠１９８４￥−８月８日［相］西トイ＠発
　明　者　ハンスーゲオルグ・ロ ーゼン ［相］発明者　ロタール・シュベータ ＠発明者　ヴエルナー・シュベー ト ０発　明　者　ベルント・ザイベルト ＠発明者　へルムート・ハンチノ ルト ン（ＤＥ）［相］Ｐ３４２９２８２．９ドイツ連邦共和
国ホーヘンシエーフトラーン・ヴアイデンンユトラーセ
７２ ドイツ連邦共和国アンヴアイラー・アム・クリンゲルベ
ルク　２１ ビイソ連邦共和国ホルツキルヘ・ブルクシュターラーシ
ュトラーセ　ｌＯ ジイソ連邦共和国オツトーブルン・プツブルナー・シュ
トラーセ　７８ Ｊイソ連邦共和国ミュンヘン５０・ヴエルナーーフリー
トマ／−ボーゲン　１８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　情報で変調された光を送受信するためのグラスフ
   ァイバコネクタ部（Ｓ）が設けられ、該グラスファイバ
   コネクタ部が、グラスファイバ端部（Ｎ）から所定の間
   隔だけ離れた調節面（Ａ）を有し、 該調節面（Ａ）に固定される調節フレーム（Ｅ）が設け
   られ、 該調節フレーム（Ｅ）の中に光を送受信する光電素子（
   Ｄ）が設けられた、光電モジュールケーシングにおいて
   、 光電素子（Ｄ）が板（Ｐ）上に取付けられており、光電
   素子（、Ｄ）とグラスファイバ（Ｌ）との間の光結合度
   を測定している間に、該光電素子の最適調節位置をめて
   、・前記板（ｐ）が調節フレーム（Ｅ）の内側（ｃ）を
   相互に垂直な３つの立体座標の方向のうち第１の方向＜
   ２＞に自由に可動になっていて、該板（ｐ）は最終的に
   最適調節位置で調節フレーム（Ｅ）に固定されており、 該調節フレーム（Ｅ）も、光結合度を測定している間に
   光電素子（Ｄ）の最適調節位置をめて、調節面（Ａ）上
   を前記第１の方向（、Ｚ’）と垂直な２つの方向（Ｘ＋
   ｙ）に自由に可動になっていて、かつ最適調節位置で該
   調節面（Ａ）に固定されている、ことを特徴とする光電
   モジュールケーシング。 ２、グラスファイバ端部（Ｎ’）から調節面（Ａ）まで
   の間隔が、実質的に、グラスファイバコネクタ部（Ｓ）
   のグラスファイバ端部（Ｎ）と調節面（Ａ）との間にあ
   る１つ又は複数の剛性部分から形成され、該部分は高温
   時にもごく僅かしか膨張しない特許請求の範囲第１項記
   載の光電モジュールケーシング。 ３、　板（Ｐ）の動く立体座標の第１の方向（２）が、
   グラスファイバ（Ｌ）の軸線方向、および光電素子（Ｄ
   ）の光活性方向と少なくとも実質的に一致する、特許請
   求の範囲第１項または第２項記載の光電モジュールケー
   シング。 ４、光電素子（Ｄ）が、グラスファイバ端部（Ｎ）と反
   対側で板（Ｐ）に固定され、かつグラスファイバ端部（
   Ｎ）から見て板（ｐ）の孔（ＬＯ）の後に配置されてい
   る特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１項
   記載の光電モジュールケーシング。 ５、　板（Ｐ）が間接または直接にガイド部材（ＧＫ）
   にしっかりと固定され、調節フレーム（Ｅ）の中で第１
   の立体座標方向（Ｚ）に動くガイド部材（ＧＫ）のみが
   最終的に調節フレーム（Ｅ）に固定される、特許請求の
   範囲第１項から第４項までのいずれか１項記載の光電モ
   ジュールケーシング。 ６、グラスファイバ端部（、Ｎ）と光電素子（Ｄ）の最
   適調節位置との間に少くとも１つのレンズが設けられて
   いる特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１
   項記載の光電そジュールケーシング。 Ｚ　板（ｐ）がレーデ溶接によってその最適位置で直接
   または間接的に調節フレーム（ｇ）内に固定され、該調
   節フレーム（Ｅ）も同じくレーザ溶接によりその最適調
   節位置で調節面（Ａ）に固定される特許請求の範囲第１
   項から第７項までのいずれか１項記載の光電モジュール
   ケーシング。 ８、板（Ｐ）上の光電素子（Ｄ）の近くに少くとも１つ
   の増幅素子（Ｖ）が設けられ、該増幅素子が高周波的に
   光電素子（Ｄ）と接続されている特許請求の範囲第１項
   から第７項までのいずれか１項記載の光電モジュールケ
   ーシング。 ９　板（ｐ）がアースされた金属面を有し、またはそれ
   を形成し、該板の光電素子（Ｄ）と反対の面に少くとも
   １つの増幅器構成素子（Ｕ）が設けられ、該増幅器構成
   素子が少くとも１つの絶縁線路（Ｚ）を介して間接また
   は直接に光電素子（Ｄ）と接続されている、特許請求の
   範囲第１項から第８項までのいずれか１項記載の光電モ
   ジュールケーシング。