JPS6196424A - 光半導体モジユ−ル構体 - 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〕 本発明は光半導体モジュール構体の改良に関するもので
ある。

近時光ファイバを用いた各種の機器が開発され、この中
に半導体レーザ等の発光素子、ＡＰＤ（アバランシェホ
トダイオード）等の受光素子と光ファイバとを一体形成
した光半導体モジュールがある。

これは、光ファイバのコア径が小さいため、光ファイバ
と光半導体素子とを一体形成して固定することにエリ発
光素子から出力された光を光ファイバに効率良く入射し
、光ファイバから出射した光を受光素子により効率良く
受光することを可能としている。

〔従来の技術〕

この種の従来の光半導体モジュール構体１００ヲ第１２
．１３図に示す。第１２図は正面図、＠１５図は側面図
で、図中、１は外筒、２はレンズホルダ、３は光ファイ
バ、４は光半導体パッケージである。

レンズホルダ２は、中心部に貫通孔５を備えてお　“リ
、該貫通孔５内にはレンズ６が圧入、固定されている。

このレンズホルダ２は、外筒１　ｔＤ　穴７　（Ｄ底部
に装着されている。光ファイバ３は、フェルール８の中
心部に挿着され、フェルール８は外筒１の隔壁９の中心
部の貫通孔１０に挿着されて先端面がレンズホルダ２の
一方の側面ＦＣ接しテイル。

光半導体パッケージ４はＡＰＤや半導体レーザ等の光半
導体素子を内蔵し、外筒１のへ７内に装着されている。

この光半導体パッケージ４は、穴７の入口部に形成され
た雌ねじ１１に蝋付する中空状止めねじ１２ヲ締め付け
ることにより、穴７内に円周方向に係止して装着された
スペーサ１３．穴７内に装着されたアダプタ１４を介し
押圧されてレンズホルダ２の他方の側面に圧接して固定
されている。

このように構成された光半導体モジュール構体１００の
光半導体パッケージ４のｘ、ｙ軸方向（光軸と直交する
面上で互いに直交する方向）の位置調整は次の要領で行
われる。

外ｆ＃ｉ１には、第１６図に詳細を示すように、この位
置調整を行うための４つの穴１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ。

１５Ｄが設けられている。位置調整は、第１４図に示す
ようにこれらの穴に挿入される２つの調整ピン１６１．
１６＊及び２つのマイクロメータ１７ｔ−１７ｇを用い
て行う。すなわち、光半導体パッケージ４を、Ｘ軸方向
ではスプリング１８１に賦勢される調整ピン１６１とマ
イクロメータ１７１のスピンドルにより、Ｙ軸方向では
スプリング１８鵞に賦勢される調整ピン１６！トマイク
ロメータ１７ｚのスピンドルにエリ、それぞれ挟圧、保
持し、マイクロメータ１７．．１７ｍを操作してそれぞ
れのスピンドルを進退させることにより位置調整が行わ
れる。この場曾、光ファイバ３かも光を入れる（受光素
子の場−８−）か、または光ファイバ３から出力光を外
部に取り出しく発光素子の場合）て測定しながら位置調
整を行って最適位置を見つける。この位置調整時（、止
めねじ１２は完全に締め付けずに光半導体パッケージ４
が移動可能な状態としておいて位置調整を行い、その後
止めねじ１２ヲ完全に締め付けて光半導体パッケージ４
を固定することは勿論である。

この止めねじ１２の締め付けに際し、スペーサ１３は円
周方向に係止されていて回転せず光軸方向に移動するだ
けなので、行われた調整が狂うことはなく、光半導体パ
ッケージ４は正確に固定される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の光半導体モジュール構体は上述のように構成され
、Ｘ、Ｙ方向の位置調１１を完了した光半導体パッケー
ジがレンズホルダに押し付けらｔして固定されるように
なっている。従って、光半導体Ｘ’子と光フアイバ間の
間隔はレンズホルダの厚さの寸法精度にＪり左石されて
おり、結合効率を保証するためにはレンズホルダの厚さ
の寸法精Ｗｗきびしく管理するしか方法がなかった。

しかし、レンズホルダのレンズ圧入位置にはばらつきが
あり、高い結合効率を得るためにはこのばらつきに曾せ
て上記間隔を変えることが必要になるが、従来の構造で
はこれに対処することができず、改善策が要望されてい
る。そしてこの要望は、近時、受光素子はＳ／Ｎ向上の
ため受光径を小さくすることが要求され、またコア径の
小さい光ファイバ（シングルモード光ファイバ）が使わ
れる（これにより発光素子からの光ファイバに入れにく
くなる）ようになってきたため、更に強いものとなって
いる。

また、これらの問題を解決するため、光半導体パッケー
ジとレンズホルダ間に接着剤を充填し、上記間隔の調整
完了後に該接着剤を硬化させて光半導体パッケージを固
定することも従来試みられているが、接着剤を使用して
いるために温度上昇時の信頼性に問題があり、光半導体
モジュールのアースをとることも難しくリード線が長く
なって電気的特性にも悪影響を与える等の欠点があった
。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明は上述の各種の問題点を解決できる光半導体、、
モジュール構体を提供することを目的としたもので、そ
のための手段として、光ファイバと、レンズを保持する
レンズホルダと、光半導体素子を内蔵する光半導体パッ
ケージとを、該レンズホルダを真中にして光軸をそろえ
て外筒内に装着し、かつ前記外筒内に前記光半導体パッ
ケージと間隙を介して光軸方向に移動可能なスペーサを
設けるとともに、前記間隙内に光半導体パッケージ固定
手段を設けてなり、前記スペーサの外側で前記外筒に螺
合する止めねじを締め付けることにより前記スペーサを
押圧、移動させ、て前記光半導体パッケージ固定手段を
介して前記光半導体パッケージを固定する光半導体モジ
ュール構体において、前記光半導体パッケージ固定手段
が、内面にテーパ円すい面を備えたテーパリングと、外
周が前記テーパリングのテーパ円すい面と係合し、罰記
止めねじ締め付けによる前記スペーサの移動時に前記テ
ーパリングとともに前記スペーサと前記レンズホルダと
にエリ挟圧され内径が減少する方向に弾性変形して前記
光半導体パッケージを半径方向の把持にエリ固定する弾
性リングとよりなる構成を採用している。

〔作用］ 止めねじを締め付けることによりスペーサを押圧、移動
し、これによりテーパリングを今しすり割り付テーパリ
ング等の弾性リングを内側に弾性変形させて光半導体パ
ッケージの外周を半径方向に把持して固定するようにな
っており？光半導体パッケージの光軸方向の位置調整が
可能である。

従って、結合効率が大きくかつそのばらつきの小さい光
半導体モジュール構体ヲ得ることができる。

〔実施例〕

以下、第１図乃至第１１図に関連して本発明の詳細な説
明する。

第１図乃至第６図は第１の実施例を示すもので、従来と
同一構成の部材には同一符号を付している。

第１図は光半導体モジュール構体１０１の正面図、第２
図は第１図のト■断面図で、図中、２１は光半導体パッ
ケージ固定手段である。

光半導体パッケージ固定手段２１は、テーパリング２２
と、すり割り付テーパリング（弾性リング）２６とより
なる。テーパリング２２は、第３図（ａ）。

（ｂ）（第３図（ａ＋は正面図、第３図（ｂ）は側面図
）に詳細を示すように、内面に形成されたテーパ円すい
面２４を備えている。また、すり割り付テーパリング２
３は、＄４図（ａ）　、　（ｂ）　（第４図（＆）は正
面図、第４図（ｂ）は側面図）に詳細を示すように、外
面にテーパ円すい面２４と同一テーパで形成されたテー
パ円すい面２５とすり割り２６とを備えている。テーパ
リング２２は、レンズホルダ２とスペーサ１５の間です
り割り付テーパリング２３の外周に嵌合している。すな
わち、テーパリング２２とすり割り付テーパリング２３
はテーパ円すい面２４　、２５を介し係合している。

また、光半導体パッケージ４は、光軸調整筒２７の先端
にはんだ付は等により固定されており、光半導体パッケ
ージ４を覆うすり割り付テーパリング２５は、この光軸
調整筒２７の先端部の外周に微小間隙を介し対向してい
る。

光半導体素子（光半導体パッケージ４）の位置調整は次
の要領で行われる。

Ｘ、Ｙ軸方向のｉｉ！ｌ整は、第１４図で説明した従来
方法と同様に調整ビン、マイクロメータにより行う。但
し、従来は調整ビン、マイクロメータにより光半導体パ
ッケージを直接挾持して調整を行うのに対し、本発明の
場合は光半導体パッケージ固定手段２１を介して光半導
体パッケージを挾持する。第５図ではＹ軸方向の調整要
領を示しており、穴１５Ｃに挿入されてスプリングによ
り賦勢される調整ビン１６暑と、穴１５Ｄにスピンドル
が挿入されるマイクロメータ１７！とにより調整が行わ
れる。

第５図の紙面と直交するＸ軸方向については、図示を省
略したが同様に！！ｌ整ビンとマイクロメータにより１
瞥が行われる。

２軸（光軸）方向の調整は、＠５図に示す固設マイクロ
メ−８夕２８を操作することにより行われる。マイクロ
メータ２８のスピンドルに接続される微動台２９は、マ
イクロメータ２８を操作することにより２軸方向に移動
するよう罠なっており、微動台２９は微動台３０を介し
アーム５１に接続されている。アーム６１はねじ３２に
より光軸調整筒２７に固定され、微動台３０は、アーム
３１に固定され微動台２９に対しＸ、Ｙ軸方向に相対移
動可能になっている。すなわち、微動台２９　、５０は
２軸方向に対してのみ結合されており、Ｘ、Ｙ軸方向の
調整を妨げない工５になっている。２軸方向の調整に際
しマイクロメータ２８を操作すると、微動台２９は２軸
方向に移動し、これによりアーム３１が光軸調整筒２７
とともに２軸方向に微動して調整が行われる。なお、こ
れらの位置調整は、止めねじ１２１に完全に締め付けず
に行い、最適位置の決定は、光ファイバ６から光を入れ
る（受光素子の場合）かまたは光ファイバ５から出力光
な外部に取り出しく発光素子の場合）て測定しながら行
う。そして、位置調整が完了した後、止めねじ１２　ｆ
ｊｔ完全に締め付けるが、この場合、この締め付けによ
り押圧されて第５図の左方に移動するスペーサ１３とレ
ンズホルダ２とによりテーバリング２２とすり割り付チ
ーパリ／グ２３が挾圧されてテーバリング２２が左方に
移動する。これにエリ、すり割り２６を有するすり割り
付テーパリング２３が半径が減少する方向に弾性変形し
て光軸調整筒２７の外周を半径方向に把持し、光半導体
パッケージ４が固定される。

このように、光半導体パッケージは半径方向に把持、固
定されるようになっているため、該光半導体パッケージ
を光軸方向に位置調整することが可能になり、高性能の
光半導体モジュール構体な得ることができる。

なお、すり割り付テーバリング２５０代りに第６図に示
す切り込み付テーパリング（弾性リング）３３を用いて
も同様の効果を奏することができる。

このすり割り付テーパリング３３は、コレットチック式
構造のもので、外面にテーバ円すい面２４と同テーパで
形成されたテーバ円すい面３４と切り込み３５とを備え
ている。切り込み５５は、円周方向に等間隔に４個形成
され、軸線方向の途中までで止めである。

第７図に第２の実施例を示す。

本例の光半導体モジュール構体１０２の場合は、テーバ
リング２２とすり割り付テーパリング２６の配置を前例
と逆にしたもので、テーバリング２２がレンズホルダ２
側に配置され、すり割り付テーパリング２３がスペーサ
１３側に配置されている。

本例の場６合も、スペーサ１３の左方への移動により両
リング２２．２３が挾圧され、すり割り付テーパリング
２５が弾性変形して光軸調整筒２７を把持する。

第８図乃至第１１図に第３の実施例を示す。

第８図は光半導体モジュール構体１０３の正面図である
０図中、４１．４１は１対のテーバリング、４２はすり
割り付テーパリング（弾性リング）で、これらは光半導
体パッケージ固定手段４７を構成する。

テーバリング４１は、第９図（ａ）　＋　（ｂ）　（第
９図（ａ）は正面図、第９図（ｂ）は側面図）に詳細を
示すように、内面に形成されたテーバ円すい面４３を備
えている。

また、すり割り付テーパリング４２は、第１０図（ａｌ
　、　（ｂ）　（第１０図ｔｍｌは正面図、第１０１ｇ
（ｂ）は側面図）に詳細を示すように、外周両側にテー
バ円゛すい面４３と同一テーバで形成されたテーバ円す
い面４４とすり割り４５とを備えている。

この場合は、すり割り付テーパリング４２が両側からテ
ーバリング４１．４１に押圧されて弾性変形する点が異
なるだけで、光半導体パッケージ４の位置調整及び固定
要領は前例と同様である。

なお、すり割り付テーパリング４２０代りに、第１１図
（ａ）　、　（ｂ）　（＠　１１図（ａ）は正面図、第
１１図（ｂ）ハ側面図）に示すＣリング（弾性リング）
４６を用いても良い。この場合は、Ｃリング４６は断面
円形の線材を湾曲させるだけで容易に形成できるため、
価格を低減することができる。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成されているので、次の各種の
優れた効果を奏することが可能である。

（１）光半導体パッケージの固定が半径方向の保持によ
り行われるようになっているため、従来のＸ、Ｙ軸方向
の他に２軸（光軸）方向の位置調整も行って固定するこ
とが可能となり、高性能な光半導体モジュール構体な得
ることができる。

（２）接着剤を使用せずに機械的に固定を行うため、温
度特性、信頼性が優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第１１図は本発明の実施例を示すもので、第
１図及び第２図は第１の実施例の光半導体モジ・ニール
構体の正面図及び側面図、第３図（ａ）。 （ｂ）は同テーパリングの正面図及び側面図、＄４図（
ａｌ　、　（ｂｌは同すり割り付テーパリングの正面図
及び側面図、第５図は同光半導体パッケージの位置調整
要領説明図、第６図は同すり割り付テーバリングに代る
切り込み付テーパリングの正面図、第７図は第２の実施
例の光半導体モジュール構体の正面図、第８図は第６の
実施例の光半導体モジュール構体の正面図、第９図（ａ
）　、　（ｂ）は同テーバリングの正面図及び側面図、
第１０因（ａ）　、　（ｂ）は同すり割り付テーパリン
グの正面図及び側面図、第１１図（ａ）。 （ｂ）は同すり割り付テーバリングに代わるＣリングの
正面図及び側面図である。 第１２図は従来の光半導体モジュール構体の正面図、第
１６図は同側面図、第１４図は同光半導体パッケージの
位置調整要領説明図である。 図中、１は外筒、２はレンズホルダ、６は光ファイバ、
４は光半導体パッケージ、６はレンズ、８はフェルール
、１２は中空状止めねじ、１５はスペーサ、１５Ａ、１
５Ｂ、１５Ｃ，１５Ｄは穴、２１．４７は半導体パッケ
ージ固定手段、　２２．４１はテーパリング、２３゜４
２はすり割り付テーパリング（弾性リング）　、　２４
゜２５．５４，４５．４４はテーバ円すい面、２６．４
５はすり割り、２７は光軸調整筒、３３は切り込み付テ
ーパリング（弾性リング）、４６はＣリング（弾性リン
グ）、１０１．１０２，１０３は光半導体モジュール構
体なそれぞれ示す。 特許比・願人　富士通株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　光ファイバと、レンズを保持するレンズホルダと、光
   半導体素子を内蔵する光半導体パッケージとを、該レン
   ズホルダを真中にして外筒内に装着してなり、かつ前記
   外筒内に前記光半導体パッケージと間隙を介して光軸方
   向に移動可能に設けられたスペーサと、前記間隙内に設
   けられた光半導体パッケージ固定手段とを備えた光半導
   体モジュール構体であつて、前記光半導体パッケージ固
   定手段が、内面にテーパ円すい面を備えたテーパリング
   と、外周が前記テーパリングのテーパ円すい面と係合す
   る弾性リングとで構成され、前記スペーサの光軸方向の
   移動とともに前記テーパリングが移動して前記弾性リン
   グの内径が弾性変形して前記光半導体パッケージを半径
   方向の把持により固定することを特徴とする光半導体モ
   ジュール構体。