JPS6263906A - 半導体レ−ザ・光フアイバ結合装置の製造方法 - Google Patents

半導体レ−ザ・光フアイバ結合装置の製造方法

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JPS6263906A
JPS6263906A JP60204712A JP20471285A JPS6263906A JP S6263906 A JPS6263906 A JP S6263906A JP 60204712 A JP60204712 A JP 60204712A JP 20471285 A JP20471285 A JP 20471285A JP S6263906 A JPS6263906 A JP S6263906A
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JP
Japan
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optical fiber
welding
ferrule
fixing member
laser
Prior art date
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JP60204712A
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English (en)
Inventor
Kazuo Toda
戸田 和郎
Satoshi Ishizuka
石塚 訓
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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 本発明は半導体レーザの出射光を光ファイバに結合する
半導体レーザ・光ファイバ結合装置の製造方法に関する
ものである。
3、− 従来の技術 従来の半導体1/−ザと光ファイバを結合する装置の一
例として第3図にその構造の縦断ltn図を示す。第3
図に1.・いで1はパラゲージステ11.2は半導体1
7−ザ、3はモニタ相愛)Y、素子、4は電極、6 I
:I、球レンズ、el−J、L/7ズポルタ、7 i’
jニア 工/l/ −ルポルダ、8はフェルール、9は
光ファイバ素線、10は光ノアイバジャノrソト−rあ
る。との構造は光学軸を中心と1.た同心円筒1[ニと
な−)でいる。この結合装置の製造方法は、寸ず球レン
ズ6を樹脂接着、ロウ付、ハンダ付等のいずれかにより
レンズホルタ6に固定し、さらにレンズホルダ6をパッ
ケージステム1KI′iめ込み固定する。レンズホルダ
6とパッケージステム1の固定は樹脂接着、抵抗溶接等
のいずれかによるものである。一方、光ファイバ素線9
はフェルール8に樹脂接着剤で固定されでおりフェルー
ルホルダ7に21tm稈Ifのクリアランスを設けてガ
イドさ11ている。ここでフェルール8を光学軸;1t
、行方向(2方向)および光学軸垂直方向(x−y方向
)にマニ、ピ1/−夕で微調整苓11−)で最大の結合
効1・・とA−/:、+!−L”、1て゛?fi3図中
のA ’l+・圭びB 9.)部分く1・1IIll脂
接;?’li’1ll−(固定するかあるい(11(姐
1旨接名i’1−1l−(−仮固定し、/6−後&r7
11u抗n;接−C固定し、−(いた(例えは、立川、
猿7I11:昭f058年it 1′a (「?学会゛
V・111体・(・1本[部門全国入会29j)、、 発明が解決しようとするj!I jljjjj +、’
、丈とのよ一′)な従来の製l′S・ノJ′法、!1′
1にツー丁ルール8のx、y、z方向の微調整後の、ノ
」ルール8とフェルールホルダ7との固定ト・よびフェ
ルールホルダ7とレンズホルタ6との固定の際にO′[
、抵抗浴接ではIt力を7J11える必・汐が9j八光
学軸ずjiを少/i:<してm接置5jでするのが困ガ
[て゛あ、−)A−o一方、樹脂接着剤による固定Q−
1従来から?−■−わItている方法ではあるか長1υ
1的なイt1幀性の点1問題がありさらに、フェルール
ホルダ7がレンズホルダ6にzl;、て傾いて接着固定
さt[/ζ場合it /AI’を度変動に」:る結合効
率の変動かあっl−9 本発明はかかる点に鑑みて7’i檜”、 f’1.、 
A−ものであり、製造方法が容易で製へ中の結合効率の
劣化が少な5・\− く長期的な信頼性に優れた半導体レーザ・光ファイバ結
合装置の製造方法を提供することを目的としている。
問題点を解決するための手段 本発明は上り問題点を解決するため(で、−1−記半導
体レーザとI/ンズを第1の固定部材により固定し、前
記光ファイバを、光学軸に対]〜で平行および垂直方向
への位置調整が可能な第2の固定部材に結合効率が最大
の位置で光学軸に対して平行方向をレーザ溶接により固
定し、さらに光学軸に対して重置方向を微調整(−結合
効率が最大の位置で第2の固定部材を第1の固定部材に
レーザ溶接固定する際に最初の1ノーザン餐接による光
学軸ず′i1を尾に戻す位置を順次レーザ溶接固定する
ものである。
作用 本発明は上記しA二構成であり、レーザ溶接による非接
触溶接固定であるため抵抗溶接のようにfE力は全く加
わらず、他の淫I接方法に比べて溶接入熱が非常に少な
く半導体1)−ザ素子の劣化もなく、6/、−1 さらにレーザ/i−i:IS固定の際に光学軸ずf1合
一 Jeに戻すように順次溶接を進めていくA−め製l
f工中の結合効率の劣化が少なく、1にメタル固定であ
/)ととから長期的な信頼性に俊才1A−ものである。
、実櫂例 以下に本発明の一実施例に1、・ける半導体1/−ザ・
光ファイバ結合装置の製J貴カフノコについて第1図。
第2図とともに説明する。第1図は従来例とり、て示し
/C第3図のものとほとんど同じ構造のものであるので
共通部分の説明は省略する1、第2図はレーザ溶接の方
法を説明する図である1、第1図でα。
βはシー4月容接ビーノ・であ、イ、1.従来例の場合
と同様に1、でパッケ−ジステム、1、)1′心体1ノ
ーザ2、球レンズ6、レンズホルダ61l−t−n、い
固定さノ1ており、光ファイバ素線9は、フ丁ルール8
に固定されでいる。肋許請求の範囲に1・・ける第1の
固定部材とぐ−1、こ0ではレンズホルダ6のことであ
l)、)ν′1ファイバはフェルール8に固定された光
−ファイバ素線9のことであり、第2の固定部材とはノ
コルールホルダ7のことである。l/ンズホルグ6、フ
7へ−。
エルールホルダ7、およびフェルール8の材質ハステン
レス1(SUSsos)である。フェルール8はフェル
ールホルダ7に21tm程度のクリアランスでガイドさ
れておりマニュピレータでフェルール8を持ちx、y、
z方向に微調整することで最大結合効率の位置で保持す
る。通常約−+dB程度の結合効率である。ここでます
2方向の固定スナワチフエルール8とフェルールホルダ
7のレーザ溶接固定を行う。第1図においてA部をα方
向あるいはβ方向からレーザ溶接を行う。α、β方向の
選択はレーザ溶接のパワーや、フェルールホルダ7の厚
みにもよるが、フェルールホルダ7の強度を考えるとo
、4fi以上の厚みが必要とされα方向からの溶接では
3〜4J以上のレーザ溶接パワーが必要となる。一方β
方向からのレーザ溶接では1〜2J程度のパワーで溶接
が可能となり、同程度のレーザ溶接パワーではβ方向か
ら溶接した場合が機械的強度は強くなる。これは、フェ
ルールホルダ7とレンズホルダ6との溶接すなわちB部
の溶接の場合でも同じである。フェルール8とフェルー
ルホルダアの溶接固定にし、8ケ所程度行なえば機械的
強度は充分である。レーザ溶接機としてはYAGレーザ
のパルス発振のものを使用し、条件としてはパルス幅2
m5ec、  レンズ二f40mm、スポットサイズφ
0.4 mm、1ソヨツト2Jでβ方向よりレーザ溶接
を行っている1、溶接の際、ステンレス鋼が溶けて固ま
る時にフェルールホルダ7が10〜20 ltm程度2
方向に引き上けられるため、後にフェルールホルダ7と
レンズホルダ6を溶接すると最大結合時の位置J:す2
方向が10′〜20μm引き下けられ結合効率が劣化す
るので、あらかじめフェルール8を最大結合効率の得ら
れる位置よりも2方向に10〜207zf11下げてA
部を溶接すると良い。A部の溶接後、X。
y、z方向のわずかな光学軸ずれが発生するため、再び
x、y、z方向の微調整を行い、最大結合効率の位置で
保持する。B部すなわちフェルールホルダ7とレンズボ
ルダ6との溶接の際、両者の間に約100μm以−Lの
隙間がある場合や、傾いて接触している場合には溶接不
可能となったり、結9ベーノ 合効率劣化の原因となるので、あおり調整機能を付加し
たマニュピレータで全面が接触するように調整する必要
がある。
次に第2図を用いてB部の溶接固定について説明する。
図中の斜線部がフェルールホルダ7であり、11はレー
ザ溶接部である。まず始めに、11−aの位置を溶接す
る。ここで光ファイバ素線9はステンレス鋼の溶融後の
硬化収縮により最大結合効率の位置から11−2Lの方
向に位置ずれが起こる。光ファイバ素線9をコア径10
μmのシングルモードファイバとするとレーザ溶接ビー
ムの当てる角度や位置によって多少のばらつきはあるが
、約10μm程度の位置ずれにより結合効率は最大結合
効率時より約10dB劣化する。次に11−aとは対角
線上にある11−bの位置を溶接すると光ファイバ素線
9は最大結合効率の位置に近づき結合効率の劣化は約3
dB程度となる。
次に11−0.1l−(1,1l−el、11−fのう
ちいずれか一ケ所を溶接し結合効率の劣化の状態を見る
。1l−CNfの位置は光ファイバ素線1o・\−/ 9を中心に11−a、bから釣上45°の角度をなす位
置としているがこれに限ってはいない。
例えば11−dを溶接し結合効率が11−bを溶接した
時よりも劣化した場合は、11−d′f:溶接すること
によりさらに位置ずれが発生したとみなすことができ、
それを戻すためにその対角線上の11−fを溶接する。
11−fの溶接ににり戻りがない場合すなわち結合効率
の劣化が減少しない場合は11−e、11−0を試みる
。11−fの溶接で結合効率の劣化が減少する場合さら
に11−fの近傍(例えば1l−f−1〜6)を溶接す
ると結合効率は最大結合効率に近づきあるところで変化
しなくなる。次に11−0.11−e等を溶接してさら
に結合効率が最大結合効率に近つく場合その近傍を11
−fで行ったように結合効率の変化がなくなるまで溶接
をつづける。ある時点でいずれの位置を溶接しても結合
効率の変化がなくなり、そこで、溶接間隔の広い所を溶
接して終了となる。杓子数回程度の溶接で最大結合効率
まで戻る。溶接組立後の最大結合効率からの劣化は約0
.5dB以[−Cあ(〕、0〜50℃における出ノJ変
動は−Lo、5dB以7: −c 6る。B部の11−
a、11−bを7餐接1.l(後は、先にも述べたよう
にいす)1の位置を浴接l、でもかまわす結a効率が劣
化1−/1−ら子の位置の対1q線イ・1近を打ち、結
合効率の劣化が減少したらその位置ノ!を傍を集中的に
m接す、#1は良い。
−土た11−a、11−bのkl接は、あらかじめ対角
+tl t−に設置さf’+ 7’こ2つのレーザ溶接
ヘット゛−で2点間時溶接することにより結合効率の劣
化も少なく、最大結合効率に戻るのに少ない溶接回数で
済む。寸だA部の溶接とB部の溶接の順番を逆にすると
B部(フェルールホルダ7とレンズホルダ6)のt餐接
による光学軸す′IlをA部(フェルール8と7エルー
ルホルダ7)の溶接により戻すことが必要となり、A部
のM接用能部分か少ないことと、フェルールホルタ7と
フェルール8のクリアランスが2μm程度しかないとと
から非常に困難である。
発明の効果 以上述べてきたように本発明によノlば、製造が容易で
ゲIJ告中”’) 4.’i A ′≧!+ 4ミの劣
化か少7へ< 、1.、G Itll的に伝相性に# 
:ii ;ケ゛1川り体1・−ザ・光ノア1バ結合装置
か実[t^でペイ1、。
4、図面の筒中−シー説明 第1図は−を発明の一実施例にI、・け;÷>j商17
体I、・−り゛ )v1ファイバ結合装置内1要竜ノj
 l、l:を説明−J゛るA−めの平棉体I/−〜−リ
−・光ファイバ結合装部のl+j+ +Tri図、第2
1ツl kl 17’iiツノ−θ、にJ゛る1/−9
21113部分の概略十Lh1図、第3図は<if:来
の製ii、1lJJ法合説明するための半桿体1/−1
・光ファ・1バ結合装置0′)四面図である3、2  
・半、 、i−j’、’i体レーザ、5・・・・球レン
ズ、6・・・・・レンズホルり、7 ・・・・フェルー
ルホルタフェルール、9・・・・・W;774ハ素線、
11・・・・・[/−ザuf接部,、 代理人の氏名 弁理ト 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 フェル−几 第3図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体レーザと、光ファイバと、前記半導体レー
    ザからの出射光を前記光ファイバに集光するレンズと、
    前記半導体レーザとレンズを固定する第1の固定部材と
    、前記光ファイバを、光学軸に対して平行および垂直方
    向に位置調整が可能なように前記第1の固定部材に固定
    する第2の固定部材を具備し、前記光ファイバを、結合
    効率が最大の位置で光学軸平行方向を前記第2の固定部
    材にレーザ溶接で固定することを第1の工程とし、第2
    の工程として前記光ファイバの光学軸平行方向を固定し
    た前記第2の固定部材を、光学軸垂直方向に位置調整し
    結合効率が最大となる位置で前記第1の固定部材にレー
    ザ溶接で固定することを特徴とする半導体レーザ・光フ
    ァイバ結合装置の製造方法。
  2. (2)第2の工程で第2の固定部材を第1の固定部材に
    レーザ溶接で固定するとき、互いに対角線上にある2点
    を連続して溶接固定した後に、光学軸ずれを戻す位置を
    先に溶接固定することを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の半導体レーザ・光ファイバ結合装置の製造方法
  3. (3)第2の工程で第2の固定部材を第1の固定部材に
    レーザ溶接で固定するとき、互いに対角線上にある2点
    を同時溶接固定した後に、光学軸ずれを戻す位置を先に
    溶接固定することを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の半導体レーザ・光ファイバ結合装置の製造方法。
  4. (4)レーザ溶接はYAGレーザ溶接であることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項または第2項記載の半導体
    レーザ・光ファイバ結合装置の製造方法。
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