JP3277266B2 - 半導体光学モジュール - Google Patents

半導体光学モジュール

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JP3277266B2 JP34301793A JP34301793A JP3277266B2 JP 3277266 B2 JP3277266 B2 JP 3277266B2 JP 34301793 A JP34301793 A JP 34301793A JP 34301793 A JP34301793 A JP 34301793A JP 3277266 B2 JP3277266 B2 JP 3277266B2
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尚之 峯尾
清 長井
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体光学ユニットと
光ファイバとを接続してなる半導体光学ジュールに関す
る。
【0002】
【従来の技術】半導体光学モジュールは、例えば半導体
レーザチップから出射されるレーザ光を光ファイバを介
して外部に効率よく伝達するため、半導体レーザユニッ
トと光ファイバとが組み合わされたものである。図4
は、実公平4−65303号公報に示された半導体レー
ザモジュールを説明する断面図である。
【0003】すなわち、この半導体レーザモジュール1
は、ケース12内のマウント台13に半導体レーザチッ
プ11を配置するとともに、そこから出射されるレーザ
光を平行光にする第1レンズ14を備えた半導体レーザ
モジュール10と、一端側から光ファイバ20が挿入固
定され他端側に第2レンズ22を備えた筒状のスリーブ
21と、半導体レーザモジュール10のケース12に取
り付けられスリーブ21を固定するためのアダプタ30
とから構成されている。
【0004】この半導体レーザモジュール1を組み立て
るには、半導体レーザユニット10のケース12にアダ
プタ30が取り付けられた状態で、光ファイバ20およ
び第2レンズ22が組み込まれたスリーブ21をアダプ
タ30の挿入口31から挿入する。スリーブ21の先端
部23には曲面が構成されており、この先端部23をア
ダプタ30の内部に設けられた傾斜面33に接触させる
ようにする。また、アダプタ30の内面とスリーブ21
の外面との間にはΔxから成る隙間が設けられており、
このΔxの隙間の範囲内においてスリーブ21の位置お
よび角度調整を行う。
【0005】つまり、スリーブ21の先端部23をアダ
プタ30内部の傾斜面33に線接触させた状態で位置や
角度の微動を行い、半導体レーザチップ11から出射さ
れたレーザ光を第1レンズ14および第2レンズ22を
介して効率良く光ファイバ20に導くようにする。そし
て、レーザ光が最も効率良く光ファイバ20に導かれる
位置でスリーブ21を位置決めし、この状態でアダプタ
30とスリーブ21との隙間Δxを接着剤5で埋めてス
リーブ21をアダプタ30に固定保持する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な半導体光学モジュールにおいては、アダプタとスリー
ブとを固定する接着剤に熱膨張等による変形が生じてス
リーブの位置がずれてしまうことがあり、このずれによ
って結合効率の劣化を招くことになる。結合効率の劣化
は製品の信頼性に重大な影響を与え、半導体光学モジュ
ールにおける大きな問題となる。よって、本発明は確実
な接続を得られる半導体光学モジュールを提供すること
を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するために成された半導体光学モジュールであ
る。すなわち、この半導体光学モジュールは、半導体光
学チップとその光軸上に配置された第1レンズとをケー
ス内部に備えた半導体光学ユニットと、一端側に第2レ
ンズを備えるとともに他端側に第2レンズを介して前記
光軸と係わる光ファイバが挿入されたスリーブと、半導
体光学ユニットのケースに一方の開口端が取り付けら
れ、他方の開口端からスリーブが挿入される筒状のアダ
プタと、スリーブの外形よりもわずかに大きな内径を有
し、スリーブとアダプタの他方の開口端との間に配置さ
れかつスリーブおよびアダプタにそれぞれ溶接されたリ
ングとから構成するものである。
【0008】また、アダプタの他方の開口端を凸状の曲
面にするとともに、この開口端と接触するリングの側面
を開口端の曲面に対応する曲面にし、スリーブの一端に
構成した曲面をアダプタ内の傾斜面に接触させるように
したり、開口端の曲面を第2レンズの中心を曲率中心と
して構成したりする半導体光学モジュールでもある。
【0009】
【作用】スリーブの外形よりもわずかに大きな内径を有
するリングをアダプタの開口端とスリーブとの間に配置
し、アダプタの開口端およびスリーブとリングとの接触
部分を溶接することで、スリーブがアダプタ内に確実に
挿入固定させることになる。
【0010】また、スリーブの開口端に凸状の曲面を構
成し、さらに開口端と接触するリングの側面に開口端の
曲面に対応する曲面を構成することで、スリーブがアダ
プタに対して傾いていてもアダプタの開口端とリングの
側面とが隙間なく接触するようになる。しかも、スリー
ブの一端の曲面とアダプタ内の傾斜面とが接触している
ことで、スリーブ内の第2レンズと光ファイバとの光軸
を維持した状態で、スリーブの角度調整を容易に実現す
ることができる。さらに、スリーブの開口端の曲面を第
2レンズの中心を曲率中心とした構成にすることによ
り、スリーブが第2レンズの中心を回転中心として移動
するようになる。
【0011】
【実施例】以下に、本発明の半導体光学モジュールの実
施例を図に基づいて説明する。なお、本実施例の説明を
分かりやすくするために、半導体光学チップとして半導
体レーザチップを例とし、この半導体レーザチップを備
えた半導体レーザモジュールの実施例について説明す
る。図1は、この半導体レーザモジュール1を説明する
断面図である。
【0012】すなわち、この半導体レーザモジュール1
は、半導体レーザチップ11をケース12のマウント台
13上に配置するとともに、この半導体レーザチップ1
1の光軸上に第1レンズ14を配置して成る半導体レー
ザユニット10と、一端側から光ファイバ20の先端が
挿入されかつ他端側に第2レンズ22が組み込まれたス
リーブ21と、半導体レーザユニット10のケース12
に開口部32側が取り付けられ、挿入口31からスリー
ブ21が挿入されるアダプタ30とから構成されるもの
である。
【0013】半導体レーザユニット10は、半導体レー
ザチップ11から出射されるレーザ光を第1レンズ14
を用いて平行ビームにしており、この平行ビームがアダ
プタ30の開口部32に向かうようになっている。ま
た、スリーブ21の先端部23は所定の曲面が構成され
ており、アダプタ30内にスリーブ21を挿入した状態
で先端部23がアダプタ30内に設けられた傾斜面33
に接触する状態となる。
【0014】スリーブ21がアダプタ30内に挿入され
た状態で、アダプタ30の内側面とスリーブ21の外側
面との間には隙間Δxが設けられており、この隙間Δx
の範囲内においてスリーブ21が移動できるようになっ
ている。また、挿入したスリーブ21とアダプタ30の
挿入口31端面との間にはリング4が配置されている。
このリング4は、スリーブ21の外形よりもわずかに大
きな内径を有しており、先の隙間Δxを埋める状態に配
置され、かつ溶接部41にてアダプタ30およびスリー
ブ21とそれぞれ溶接される。
【0015】このような半導体レーザモジュール1を組
み立てるには、先ず、半導体レーザユニット10のケー
ス12にアダプタ30が取り付けられた状態で、光ファ
イバ20および第2レンズ22が組み込まれたスリーブ
21をアダプタ30の挿入口31から挿入する。この状
態でスリーブ21の外面とアダプタ30の内面との間に
隙間Δxが形成される。次に、このスリーブ21の先端
部23をアダプタ30内部に設けられた傾斜面33に接
触させた後、リング4をスリーブ21に挿入してアダプ
タ30との間に配置し、この状態で隙間Δxの範囲内に
おいてスリーブ21の位置および角度調整を行う。
【0016】この調整を行うには、半導体レーザチップ
11からレーザ光を出射した状態で第1レンズ14およ
び第2レンズ22を介してレーザ光を光ファイバ20内
に導き、その光量が最大となるような位置にスリーブ2
1を位置合わせする。この際、スリーブ21の先端部2
3が曲面となっていて傾斜面33との間で線接触するこ
とになるため、角度調整を容易にしかも正確に行うこと
ができる。
【0017】スリーブ21の位置および角度調整を行っ
た後、リング4とアダプタ30およびスリーブ21との
溶接部41を例えばYAGレーザを用いて溶接する。こ
れによりスリーブ21はリング4を介してアダプタ30
と確実に接続固定され、温度等の環境変化に対する結合
効率の劣化が抑制された信頼性の高い半導体レーザモジ
ュール1を製造できる。
【0018】次に、本発明の他の例を図2および図3に
基づいて説明する。図2は半導体レーザモジュール1の
他の例を説明する断面図、図3は他の例の部分拡大断面
図である。すなわちこの半導体レーザモジュール1は、
アダプタ30の挿入口31端面に所定の曲面が構成さ
れ、かつリング4の側面に挿入口31端面側の曲面と対
応する曲面が構成されたものである。例えば、挿入口3
1端面の曲面として第2レンズ22の中心がその曲率中
心となるように設けておく。
【0019】このような半導体レーザモジュール1を組
み立てる場合、先ず、スリーブ21をアダプタ30の挿
入口31から挿入し、その先端部23を傾斜面33に接
触させる。スリーブ21をアダプタ30内に挿入した状
態では、スリーブ21外面とアダプタ30内面との間に
隙間Δx’が設けられている。
【0020】次に、先に説明したリング4をスリーブ2
1に挿入してアダプタ30との間に配置し、曲面を構成
するアダプタ30の挿入口31端面にリング4の側面を
接触させる。この状態で、スリーブ21の位置および角
度調整とアダプタ30とリング4とスリーブ21を同時
に光軸と垂直な方向に移動し調整を行い、半導体レーザ
チップ11からのレーザ光が最も効率良く光ファイバ2
0内に導かれるように位置合わせする。リング4の側面
と挿入口31の端面とがそれぞれ対応する曲面となって
いるため、この角度調整を行う際にスリーブ21が所定
の角度(図3に示すθ)ずれた状態で配置されてもリン
グ4の側面と挿入口31の端面との間に隙間が生じない
ことになる。
【0021】つまり、スリーブ21は、先端部23を支
点としてリング4および挿入口31端面に構成される曲
面に沿った回転移動をするようになり、多少大きな角度
であっても確実に調整できるようになる。このため、図
2に示す半導体レーザモジュール1では、スリーブ21
外面とアダプタ30内面との間の隙間Δx’を、図1で
説明した半導体レーザモジュール1での隙間Δxよりも
大きく設定することができ、スリーブ21の大きな角度
調整を必要とする場合にも対応できることになる。
【0022】例えば、半導体レーザチップ11をマウン
ト台13へ搭載する際に位置ずれが大きかった場合にお
いては半導体レーザチップ11から出射されるレーザ光
の角度誤差が大きくなり、このレーザ光を光ファイバ2
0に効率良く導くためにはスリーブ21の大きな角度調
整が必要となる。このような場合に対応するため、隙間
Δx’をなるべく大きく設定できることが有効となる。
【0023】そして、この状態でリング4とアダプタ3
0およびスリーブ21とのそれぞれの溶接部41を溶接
し、スリーブ21をアダプタ30内に接続固定する。さ
らに、アダプタ30とケース12とを溶接固定する。な
お、この溶接において、リング4の側面とアダプタ30
の挿入口31端面との間に隙間ができないため確実な溶
接固定が行えるようになる。しかも、この隙間が生じな
いことにより溶接時におけるスリーブ21の位置ずれが
ごく僅かとなり、結合効率を落とすことなくスリーブ2
1の接続を行うことができる。
【0024】また、アダプタ30の挿入口31端面の曲
面として第2レンズ22の中心Oをその曲率中心とする
ことにより、スリーブ21の角度を調整する際、第2レ
ンズ22の中心Oを中心としてスリーブ21が回転移動
することになるため、レーザ光を確実に光ファイバ20
内に導くことができるようになる。しかも、溶接時にス
リーブ21の位置が移動しても結合効率の低下を最小限
に抑えることができるようになる。
【0025】なお、本実施例においては半導体光学チッ
プとして半導体レーザチップ11を例とし、これを備え
た半導体レーザモジュール1の実施例について説明した
が、本発明はこれに限定されない。例えば、半導体光学
チップとしてフォトダイオード等の受光素子を用い、光
ファイバ20から出射される光をこのフォトダイオード
にて受光するような半導体受光モジュールであっても同
様である。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体光
学モジュールによれば次のような効果がある。すなわ
ち、半導体光学チップと光ファイバとの光学的な調整に
おいて光ファイバを保持するスリーブを確実に移動する
ことができ、かつスリーブをリングを介してアダプタに
溶接することによりスリーブの確実な接続固定が可能と
なる。これにより、結合効率の劣化を抑制することがで
き半導体光学モジュールの信頼性向上を図ることが可能
となる。
【0027】また、アダプタの挿入口端面とリングの側
面とを曲面とすることにより、スリーブの大きな角度調
整および確実な溶接固定が行えるため、より信頼性の高
い半導体光学モジュールを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を説明する断面図である。
【図2】本発明の他の例を説明する断面図である。
【図3】他の例の部分拡大断面図である。
【図4】従来例を説明する断面図である。
【符号の説明】
1 半導体レーザモジュール 4 リング 10 半導体レーザユニット 11 半導体レーザチップ 12 ケース 20 光ファイバ 21 スリーブ 23 先端部 30 アダプタ 31 挿入口 33 傾斜面 41 溶接部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−187712(JP,A) 特開 平2−125213(JP,A) 特開 昭61−240209(JP,A) 特開 平1−120515(JP,A) 特開 昭61−134712(JP,A) 特開 昭61−239209(JP,A) 特開 昭63−213806(JP,A) 実開 平4−65303(JP,U) 実開 平5−43106(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/42 - 6/43 H01S 5/02 - 5/026

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体光学チップと該半導体光学チップ
    の光軸上に配置された第1レンズとをケース内部に備え
    た半導体光学ユニットと、 一端側に第2レンズを備えるとともに他端側に該第2レ
    ンズを介して前記光軸と係わる光ファイバが挿入された
    スリーブと、 前記半導体光学ユニットのケースに一方の開口端が取り
    付けられ、他方の開口端から前記スリーブが挿入される
    筒状のアダプタと、 前記スリーブの外形よりもわずかに大きな内径を有し、
    該スリーブと前記アダプタの他方の開口端との間に配置
    されかつ該スリーブおよび該アダプタにそれぞれ溶接さ
    れたリングとを備えている半導体光学モジュールにおい
    て、 前記アダプタの他方の開口端は凸状の曲面を構成し、該
    開口端と接触する前記リングの側面は該開口端の曲面に
    対応する曲面を構成しているとともに、 前記スリーブの一端に構成された曲面が前記アダプタ内
    の傾斜面に接触している ことを特徴とする半導体光学モ
    ジュール。
  2. 【請求項2】 前記開口端の曲面は、前記第2レンズの
    中心を曲率中心とすることを特徴とする請求項1記載の
    半導体光学モジュール。
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