JPS6076709A - 光結合装置 - Google Patents
光結合装置Info
- Publication number
- JPS6076709A JPS6076709A JP58185431A JP18543183A JPS6076709A JP S6076709 A JPS6076709 A JP S6076709A JP 58185431 A JP58185431 A JP 58185431A JP 18543183 A JP18543183 A JP 18543183A JP S6076709 A JPS6076709 A JP S6076709A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- holder
- stem
- coupling element
- coupling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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Landscapes
- Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は光結合装置に関し、とくに光情報伝送用の光
電変換素子と光７アイバーとの結合装置に関するもので
ある。
電変換素子と光７アイバーとの結合装置に関するもので
ある。
Ａ Ｉ Ｇａ ＡｓやＩｎＧａＡｓＰを母材とした半導
体レーザや発光ダイオードの開発と相まって、低損失光
ファイバーの開発は、光フアイバー伝送システムの実用
化を著しく加速した。
体レーザや発光ダイオードの開発と相まって、低損失光
ファイバーの開発は、光フアイバー伝送システムの実用
化を著しく加速した。
光フアイバー通信システムにおいて半導体レーザや発光
ダイオードから放射した高品質の光ビームを効率よく、
光ファイバーに結合させる方法を開発する仁とは重要な
課題でちる。このために、光ファイバーの先端を丸めて
レンズ作用をもたせた方式や、発光素子と光ファイバー
の間に球レンズや円柱レンズ等の結合素子を配置する等
の方法が提案されている。仁れらの結合素子は発光素子
から数μｍから数１０μｍ程度の距離まで近接させる必
要があり、各種の保持・固定方法が採用されている。こ
れらの結合素子を用いて、理論値通りの高い光の結合効
率を得るためには、その位置決めを極めて高い精度で行
わなければならない。
ダイオードから放射した高品質の光ビームを効率よく、
光ファイバーに結合させる方法を開発する仁とは重要な
課題でちる。このために、光ファイバーの先端を丸めて
レンズ作用をもたせた方式や、発光素子と光ファイバー
の間に球レンズや円柱レンズ等の結合素子を配置する等
の方法が提案されている。仁れらの結合素子は発光素子
から数μｍから数１０μｍ程度の距離まで近接させる必
要があり、各種の保持・固定方法が採用されている。こ
れらの結合素子を用いて、理論値通りの高い光の結合効
率を得るためには、その位置決めを極めて高い精度で行
わなければならない。
例えば単一モードで発振している半導体レーザ光を、単
一モード光ファイバーに結合させる場合、結合効率の低
下を１ｄＢにおさえるためにはビーム出射方向で±２０
μｍ程度以内、出射方向と垂直な面内では、±２μｍ程
度以内に結合素子を調整−固定しなければならない。
一モード光ファイバーに結合させる場合、結合効率の低
下を１ｄＢにおさえるためにはビーム出射方向で±２０
μｍ程度以内、出射方向と垂直な面内では、±２μｍ程
度以内に結合素子を調整−固定しなければならない。
結合素子を調整２固定する作業は通常、固定された発光
素子に通電して発ブＣさ亡、この発光ビームを赤外テレ
ビ・カメラで監視するか、又は光フアイバ出力を測定し
ながら着脱可能なこ１整治具にと９つけた結合素子をｘ
＋ ）’＋ ｚ三軸方向に調整して、最適位置を決める
。このとき、発光素子と結合素子を半田付や、溶接で固
定可能な金属部材にとりつけて２〈ことにより、最適１
ｉ１１整位置のまま固定できるはずである。しかるに、
実際実験を行なってみると、半田付や溶接で固定する際
、接着時の温度間化のため、最適ｖ１整位置から数／Ｚ
ｌｎ程度の位置ズレが生ずる。
素子に通電して発ブＣさ亡、この発光ビームを赤外テレ
ビ・カメラで監視するか、又は光フアイバ出力を測定し
ながら着脱可能なこ１整治具にと９つけた結合素子をｘ
＋ ）’＋ ｚ三軸方向に調整して、最適位置を決める
。このとき、発光素子と結合素子を半田付や、溶接で固
定可能な金属部材にとりつけて２〈ことにより、最適１
ｉ１１整位置のまま固定できるはずである。しかるに、
実際実験を行なってみると、半田付や溶接で固定する際
、接着時の温度間化のため、最適ｖ１整位置から数／Ｚ
ｌｎ程度の位置ズレが生ずる。
この発明の目的は、以上の欠点を解決するためになされ
たものでるシ発光素子と光ファイバーとの結合装置にお
いて、発光素子と結合素子を最適調整位置からのズレを
１μｎ以下にして固定でき。
たものでるシ発光素子と光ファイバーとの結合装置にお
いて、発光素子と結合素子を最適調整位置からのズレを
１μｎ以下にして固定でき。
高い結合効率會再現性良く実現する結合装置を提供する
ことにある。
ことにある。
この発明によれば、光電変換素子を保持する基台と、光
電変換素子に光学的に結合する結合素子を保持するホル
ダーと、光電変換素子及び結合素子を外気から密封する
窓ガラス付気密容器から成る光結合装置において、前記
結合素子を保持するホルダー材料が可塑性金属から成っ
ていることを特徴とする光結合装置が得られる。
電変換素子に光学的に結合する結合素子を保持するホル
ダーと、光電変換素子及び結合素子を外気から密封する
窓ガラス付気密容器から成る光結合装置において、前記
結合素子を保持するホルダー材料が可塑性金属から成っ
ていることを特徴とする光結合装置が得られる。
この発明は、発光素子の材料によらず、かつ半導体レー
ザや発光ダイオードによらず適用できるが、もっとも大
きな効果を与えると考λ−られる単一モードで発振する
半導体レーザと単一モード光ファイバーの結合の場合を
中心に図面を参照して詳細に説明する。
ザや発光ダイオードによらず適用できるが、もっとも大
きな効果を与えると考λ−られる単一モードで発振する
半導体レーザと単一モード光ファイバーの結合の場合を
中心に図面を参照して詳細に説明する。
第１図は、従来提案されている、結合装置を示す概念的
断面図で、半導体レーザ１はダイヤモンド等からなるヒ
ートシンク２を介して、ステム３に融着固定されている
。結合素子４（この例では球レンズで図示しである〕は
、ホルダー５にハーメチックに固定されている。ステム
３にバーメチ、りに固定されたガイドリング６とホルダ
ー５はゆるい嵌合状態になっている。ステム３とホルダ
ー５は、それぞれ微動台で保持され（図示せず）、半導
体レーザ１の発光パターンを結合素子４を通して赤外テ
レビカメラ等で監視し、所定の光ファイバー（図示せず
）への結合効率が最大になるようにステム３とホルダー
５の位置関係を調整し、そのままの状態で半田材７を加
熱溶融させることによシ、最適状態で固定できるように
なっている０半導体レーザ１等の光半導体素子は、ヘキ
開で形成した反射面や、ｐ”−”接合の露出した部分が
空気中の酸素で酸化し、動作特性を劣化させ、信頼性を
損なうため通常窒素等の不活性ガス雰囲気中でハーメチ
ックシールする必要がある。しかるに従来方法において
は、球レンズ４とホルダー５の固定をハーメチックにか
つ十分な強度で行なうことは容易でない。又、球レンズ
４と半導体レーザ１の位置関係を数μｍｎから数１０μ
ｍの範囲で微調し半田材７でそれらの位置関係を固定し
かつこの時、同時にバーメチ、クシールすることは極め
て困難であゃ、その歩留は著しく小さいという欠点を有
していた。
断面図で、半導体レーザ１はダイヤモンド等からなるヒ
ートシンク２を介して、ステム３に融着固定されている
。結合素子４（この例では球レンズで図示しである〕は
、ホルダー５にハーメチックに固定されている。ステム
３にバーメチ、りに固定されたガイドリング６とホルダ
ー５はゆるい嵌合状態になっている。ステム３とホルダ
ー５は、それぞれ微動台で保持され（図示せず）、半導
体レーザ１の発光パターンを結合素子４を通して赤外テ
レビカメラ等で監視し、所定の光ファイバー（図示せず
）への結合効率が最大になるようにステム３とホルダー
５の位置関係を調整し、そのままの状態で半田材７を加
熱溶融させることによシ、最適状態で固定できるように
なっている０半導体レーザ１等の光半導体素子は、ヘキ
開で形成した反射面や、ｐ”−”接合の露出した部分が
空気中の酸素で酸化し、動作特性を劣化させ、信頼性を
損なうため通常窒素等の不活性ガス雰囲気中でハーメチ
ックシールする必要がある。しかるに従来方法において
は、球レンズ４とホルダー５の固定をハーメチックにか
つ十分な強度で行なうことは容易でない。又、球レンズ
４と半導体レーザ１の位置関係を数μｍｎから数１０μ
ｍの範囲で微調し半田材７でそれらの位置関係を固定し
かつこの時、同時にバーメチ、クシールすることは極め
て困難であゃ、その歩留は著しく小さいという欠点を有
していた。
第２図はこの発明の一実施例を示す概念的断面図であシ
、第１図と同一部材については、同一の番号を附しであ
る。球レンズ４はホルダー５′を介して、ステム３に熱
圧着されており、さらにその外側に、キャップ８があシ
光の出射方向には、反射防止膜の施された窓ガラス９が
とり付けである。ここでホルダー５′は例えば無酸素銅
等の可塑性金属から成シ、かつ３本足又は５本足状の構
造になっている。この構造において、予しめ１００μｍ
程度の機械精度で、ホルダー５′をステム３に熱圧着等
で固定しておき、その後、第１図の場合と同称に半導体
レーザ１の発光パターンを結合素子４を通して赤外テレ
ビカメラ等で監視しながら、球レンズ４の位置を最適状
態に調整する。この時、ホルダー５′は無酸素銅等の可
塑性金属からなシ、かつ３本足構造になっているため、
足がステム３に固定された後でも球レンズ４の位置は容
易に調整でき、かつ調整した後は加工硬化によって機械
的強度が増えるといった特徴も有している。ｖ！Ｉ整で
きる範囲は、光の出射方向で２０〜３０μｍ１光の出射
方向と垂直な面内方向で１００μｍ程度”まで調整でき
、得られた結合効率は最適状態と比較して、０．５ｄＢ
以下の劣化にすることができた。
、第１図と同一部材については、同一の番号を附しであ
る。球レンズ４はホルダー５′を介して、ステム３に熱
圧着されており、さらにその外側に、キャップ８があシ
光の出射方向には、反射防止膜の施された窓ガラス９が
とり付けである。ここでホルダー５′は例えば無酸素銅
等の可塑性金属から成シ、かつ３本足又は５本足状の構
造になっている。この構造において、予しめ１００μｍ
程度の機械精度で、ホルダー５′をステム３に熱圧着等
で固定しておき、その後、第１図の場合と同称に半導体
レーザ１の発光パターンを結合素子４を通して赤外テレ
ビカメラ等で監視しながら、球レンズ４の位置を最適状
態に調整する。この時、ホルダー５′は無酸素銅等の可
塑性金属からなシ、かつ３本足構造になっているため、
足がステム３に固定された後でも球レンズ４の位置は容
易に調整でき、かつ調整した後は加工硬化によって機械
的強度が増えるといった特徴も有している。ｖ！Ｉ整で
きる範囲は、光の出射方向で２０〜３０μｍ１光の出射
方向と垂直な面内方向で１００μｍ程度”まで調整でき
、得られた結合効率は最適状態と比較して、０．５ｄＢ
以下の劣化にすることができた。
ホルダー５′は、密封ができない構造になっているため
、その外側に、密封用のキャップ８を熱圧着等で、ハー
メチックにステム３に封着する。
、その外側に、密封用のキャップ８を熱圧着等で、ハー
メチックにステム３に封着する。
光の出射方向には、反射防止）摸が施された窓ガラス９
が、密封型でと９付けてあり、窓ガラス９を通して出射
した光ビームを、光ファイバー等の任意の光学翠子（図
示せず）に結合できるようになっている。
が、密封型でと９付けてあり、窓ガラス９を通して出射
した光ビームを、光ファイバー等の任意の光学翠子（図
示せず）に結合できるようになっている。
この構造による結合装置は、機械強度試験においても良
好な結果を示し、例えば１００Ｇの加速試験や１ｍの落
下試験及び０〜１００℃の温度サイクル試験においても
、光ビームの軸ズレは観測されず、結合効率の劣化も生
じなかった。又、０〜５０℃の温度範囲で光ビームのズ
レは極めて小さく実用装置での問題は発生しなかった。
好な結果を示し、例えば１００Ｇの加速試験や１ｍの落
下試験及び０〜１００℃の温度サイクル試験においても
、光ビームの軸ズレは観測されず、結合効率の劣化も生
じなかった。又、０〜５０℃の温度範囲で光ビームのズ
レは極めて小さく実用装置での問題は発生しなかった。
このように、結合素子を＃ｌｌ械的にとシ付けた後で、
材料の可塑性を利用して微調整を行ない、これとは別に
設けたキャップによって、密封する構造にしたことで、
高Ｎ度Ｒ整の工数を著しく短縮できかつ、製造歩留は、
結合素子の無い単品とほぼ同じ値まで高くすることがで
きた。
材料の可塑性を利用して微調整を行ない、これとは別に
設けたキャップによって、密封する構造にしたことで、
高Ｎ度Ｒ整の工数を著しく短縮できかつ、製造歩留は、
結合素子の無い単品とほぼ同じ値まで高くすることがで
きた。
以上発光素子と結合素子を半導体レーザと球レンズと［
７た場合について詳細に説明してきたが、この発明は他
の発光素子、例えば端面発光型及び表面発光型発光ダイ
オードにも適用できるとともに、球レンズの代わりに円
柱レンズ等の他の結合素子にも適用できることはいうま
でもない。
７た場合について詳細に説明してきたが、この発明は他
の発光素子、例えば端面発光型及び表面発光型発光ダイ
オードにも適用できるとともに、球レンズの代わりに円
柱レンズ等の他の結合素子にも適用できることはいうま
でもない。
また本発明の装置によれば、発光素子の代わりに受光素
子を配置することも考えられる。したがって光ＩＩ変換
素子と光ファイバーとの光結合装置として本発明は有益
である。
子を配置することも考えられる。したがって光ＩＩ変換
素子と光ファイバーとの光結合装置として本発明は有益
である。
第１図は、従来提案されている結合装置を示す概念的断
面図、第２図は、この発明の一実施例を示す概念的断面
図である。 １・・・・・・半導体レーザ、２・・・・・・ヒートシ
ンク、３・・・・・・ステム、４・・・・・・結合素子
、５．５’・・・・・・ホルダー、６・・・・・・ガイ
ドリング、７・・・・・・半田材、８・・・・・・ギャ
ップ、９・・・・・・窓ガラス。 、・′−゛− 第２ 図
面図、第２図は、この発明の一実施例を示す概念的断面
図である。 １・・・・・・半導体レーザ、２・・・・・・ヒートシ
ンク、３・・・・・・ステム、４・・・・・・結合素子
、５．５’・・・・・・ホルダー、６・・・・・・ガイ
ドリング、７・・・・・・半田材、８・・・・・・ギャ
ップ、９・・・・・・窓ガラス。 、・′−゛− 第２ 図
Claims (1)
- 光電変換素子を保持する基台と、前記光電変換素子に光
学的に結合する結合素子を保持するホルダーと、前記光
電変換素子及び結合素子を外気から密刺する窓ガラス付
気密容器から成る光結合装置において、前記結合素子を
保持するホルダー材料が可塑性金属から成っていること
を特徴とする光結合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18543183A JPH0827422B2 (ja) | 1983-10-04 | 1983-10-04 | 光結合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18543183A JPH0827422B2 (ja) | 1983-10-04 | 1983-10-04 | 光結合装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6076709A true JPS6076709A (ja) | 1985-05-01 |
| JPH0827422B2 JPH0827422B2 (ja) | 1996-03-21 |
Family
ID=16170662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18543183A Expired - Lifetime JPH0827422B2 (ja) | 1983-10-04 | 1983-10-04 | 光結合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0827422B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4811350A (en) * | 1986-08-05 | 1989-03-07 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser apparatus |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5896505U (ja) * | 1981-12-22 | 1983-06-30 | 日立電線株式会社 | 光結合器 |
| JPS58105514U (ja) * | 1982-01-12 | 1983-07-18 | アンリツ株式会社 | 光通信用部品固定装置 |
-
1983
- 1983-10-04 JP JP18543183A patent/JPH0827422B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5896505U (ja) * | 1981-12-22 | 1983-06-30 | 日立電線株式会社 | 光結合器 |
| JPS58105514U (ja) * | 1982-01-12 | 1983-07-18 | アンリツ株式会社 | 光通信用部品固定装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4811350A (en) * | 1986-08-05 | 1989-03-07 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0827422B2 (ja) | 1996-03-21 |
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