JPH0196610A - 光結合装置 - 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〕 本発明は発光素子と光ファイバとを光結合するための光
結合装置に関し、特に詳細には、レーザダイオードと単
一モード光ファイバとの光結合装置に関する。

〔従来技術〕

一般にレーザダイオードと光ファイバとを光結合する際
、これらの光軸が、わずか数ミクロンメータずれただけ
でも、数ｄＢの結香効率の損失が生じる。この様な結合
効率の損失を防止するため、第５図に示すような構造の
光結合装置が知られている。この第５図に示す構造の光
結合装置は、光ファイバの先端を加工したテーパ先球型
の単一モード光ファイバと、レーザダイオードとを結合
した従来の光結合装置である。

この第５図において、単一モード光ファイバ５１がフェ
ルール５２に挿入固定され、そのフェルール５２は光フ
アイバ固定部材５３に挿入固定されている。また一方レ
ーザダイオードチップ５４がダイオードベース５５上の
チップマウント５５Ａにダイボンデングされ、このダイ
オードベース５５がＣＡＮパッケージ５６に実装されて
いる。そして、このＣＡＮパッケージ５６はＣＡＮパッ
ケージ固定部材５７に固定されている。このように実装
された光ファイバ５１の光′軸Ｏとレーザダイオードの
発光の中心軸を合致させるため、光フアイバ固定部材５
３は、ＣＡＮパッケージ固定部材５７の上部面５８で、
突合わされ、光軸合わせの後、互いに固定される。この
様な構造での光軸合わせは、まず光フアイバ固定部材５
３をＣＡＮパッケージ固定部材５７の上部面５８上を摺
動させて、光ファイバの光軸Ｏに垂直な面に於ける位置
合わせを行い、光軸調整後、ＣＡＮパッケージ固定部材
５７と光フアイバ固定部材５３とを圧着した状態でハン
ダ付け、溶接、又は樹脂状の接希剤等の固定手段で固定
し、次に、光ファイバ５１の光軸に沿った方向の光軸調
整は、この方向に光フアイバ固定部材５３内の貫通穴の
フェルール５２を移動することによって行うが、この様
な構造では、フェルール５２と光フアイバ固定部材５３
との間のクリアランスは通常１ミクロンメータ程度に設
定しであるため、この先軸に沿った方向での光軸合わせ
の際、光軸に垂直な面内での光軸ズレは非常に少なく、
この様な構造では、光軸０に垂直な面内での光軸ズレに
よる大幅な結合効率の劣化は生じ難かった。

〔発明の解決すべき問題点〕

しかし、上述のような従来の結合装置では、光ファイバ
の光軸Ｏに平行な方向及びこの先軸に垂直な平面内の方
向については光軸合わせをすることができるが、第５図
に示す中心軸０１に対して傾いた方向についての光軸合
わせの調整ができなかった。この様な角度ズレは、第６
（ａ）及び（ｂ）図に示すようにレーザダイオードチッ
プ５４がダイオードベース５５上のチップマウント５５
Ａにダイボンデングされる際に、光ファイバの光軸に対
して傾いて取り付けられてしまった場合に生じ、この様
な角度ズレに対しては調整することができなかった。そ
してレーザダイオードチップ５４をチップマウント５５
Ａにそのレーザの発光方向Ｏを正確に中心軸０１と一致
させることがが難しく、通常はこの中心軸０□に対して
数度程度ずれが生じていた。そしてこのように角度ズレ
が生じることにより、第７図に示すように、光の結合効
率が数ｄＢ程度も劣化してしまってい本発明は、上述の
ような従来の問題点を解決し、レーザの発光方向に対し
光ファイバ５１の光軸Ｏの角度ズレを調整でき、高い結
合効率を実現できる光結合装置を提供することを目的と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は光ファイバと発光素子とを結合するための光結
合装置であって、発光素子を保持する素子保持部材と、
光ファイバを保持するファイバ保持部材と、素子保持手
段とファイバ保持部材との間に挿入される調整部材とを
含み、調整部材とファイバ保持部材との係合面が光ファ
イバの光軸に対して傾斜しており、調整部材をファイバ
保持部材に対して相対的に回転させることにより、光フ
ァイバの光軸を発光素子の発光方向に対して調整するこ
とを特徴とする 〔作用〕 本発明に従う光結合装置は、光フアイバ保持部材と発光
素子部材との間に調整部材を挿入し、その調整部材と光
フアイバ保持部材との係合面を光ファイバの光軸に対し
て傾斜させることにより、その調整部材の回転で光ファ
イバの光軸を発光素子の発光方向に対して調整可能とす
ることができる。

〔実施例〕

以下図面を参照しつつ本発明に従う実施例について説明
する。

各図において、同じ符号で示される要素は同一の要素を
示し重複した説明は省略する・第１図は本発明に従う第
１の実施例を示し、この第１の実施例はテーバ先球型フ
ァイバとレーザダイオードとの光結合に適した光結合装
置である。

この光結合装置は大きく分けて、光ファイバ５１を固定
する光フアイバ固定部材１１とレーザダイオードを有す
るＣＡＭパッケージを固定するダイオード固定部材５７
と、光フアイバ固定部材１１に固定された光ファイバ５
１の光軸方向を調整するための調整部材１２とから構成
される。

光フアイバ固定部材１１はその中心にフェルール５２を
貫通させるための貫通穴５２Ａを有し、この貫通穴５２
Ａにはフェルール５２に挿入固定された光ファイバ５１
が、挿入固定される。

ダイオード固定部材５７は図に示すように段付きの貫通
穴１４を有し、下側段部５７Ｂに、ＣＡＮパッケージ５
６が挿入、固定され、上部段部５７Ａには調整部材１２
が接している。

調整部材１２は、光フアイバ固定部材５７とダイオード
固定部材５７との間に位置している。

光フアイバ固定部材１１の下面１３は、光ファイバの光
軸Ｏに対して、傾斜しており、この傾斜面１３は調整部
材１２の上部傾斜面１２Ａに接し、この調整部材１２の
上部傾斜面１２Ａの光軸Ｏに対しての傾斜角は、光フア
イバ固定部材の傾斜下面１３の傾斜角と同じである。

調整部材１２は、その中心に光ファイバ５１を固定した
フェルール５２を貫通させるための貫通穴１２Ｂが形成
されている。その貫通穴１２Ｂの大きさは、光ファイバ
５１が調整部材１２を回転させたときでも光ファイバ５
１のフェルール５２が貫通穴１２Ｂの内面に接しないよ
うな大きさとする必要がある。また、この調整部材１２
はダイオード固定部材５７の上部に設けた段部５７Ａに
挿入され、その下面１２Ｃは、段部５７Ａの下面５７Ｃ
に接している。この調整部材１２の底面１２Ａと、段部
５７Ａの下面５７Ｃは、貫通穴１４の中心軸Ｏ１に対し
て垂直となるようにしておく。ここで、この段部５７Ａ
の形状は、光軸方向から見て円形であり、且つ、調整部
材１２の外径より大きく形成されている。そして、これ
は調整部材を回転させることにより光ファイバの光軸０
の貫通穴の中心軸０１に対する傾斜角の調整及び、光軸
調整を容易に行い得るようにするためである。このよう
に構成することにより調整部材１２は段部５７Ａ内で回
転可能であり、且つ中心軸Ｏ１に垂直な面に沿って動か
すことができる。

次に上記実施例の光結合装置において光軸合わせ方法に
ついて説明する。

まず、光ファイバ５１をフェルール５２に挿入固定し、
このフェルール５２を光フアイバ固定部材１１に挿入し
、更にその先端を調整部材１２に挿入する。次に光ファ
イバ５１、フェルール５２、光フアイバ固定部材１１及
び調整部材１２を一体的にダイオード固定部材５７の上
部段部５７Ａに挿入する。この状態で、光フアイバ固定
部材１１を調整部材１２に対して相対的に回転させ、光
ファイバ５１の光軸Ｏに対する傾斜角を調整し、かつ、
光ファイバ５１が固定されているフェルール５２を光フ
ァイバの光軸方向に移動し、この先軸方向の位置調整を
し、更に、調整部材１２を段部５７Ａの下面５７Ｂ上を
摺動させて光軸方向に垂直な面の方向の位置調整をする
。そして、結合効率が最大となる位置、すなわち、レー
ザダイオード５４の発光方向に光ファイバ５１の光軸０
が一致する状態、に調整部材１２等を互いに固定する。

この各部材の固定の際は、互いの圧着した状態で固定を
行う。

次にこの様な調整部材１２を用いて光ファイバ５１のの
角度調整ができる原理について第２図を用いて説明する
。

第２図は光フアイバ固定部材１１と調整部Ｍ１２とあ関
係を示す斜視図である。ここで、光フアイバ固定部材の
底面１３は光ファイバの光軸０に垂直な面に対して角度
αだけ傾いており、この底面１３が接触する調整部材１
２の上部傾斜面１２Ａも同様に角度αだけ光軸Ｏに垂直
な面に対して傾いている。ここで、底面１３と上部傾斜
面１２Ａとを突き合わせ接触させた状態で回転角ξを０
度から１８０度の範囲で回転させることにより、光ファ
イバ５１の光軸Ｏを貫通穴の中心軸に対して０度から２
α度まで調整可能である。この角度ξと、光ファイバの
光軸０の中心軸０１に対する角度との対応関係を第３図
に示す。

ここで、調整部材１２の底面１２Ｃ及び、この底面と突
き合わせ接触するレーザ固定部材５７の段部５７Ａの下
面５７Ｃとは貫通穴１４の中心軸に対して垂直としであ
るので、調整部材１２をこの係合面上を摺動させること
により、貫通穴１４の中心軸に垂直な方向の一調整が可
能であり、またこの光軸Ｏに沿った方向の位置調整はフ
ェルール５２を光フアイバ固定部材１１内で、摺動させ
ることにより行う。

第４図に、本発明の光結合装置を集束性ロッドレンズと
ボールレンズを使用する場合に適用した第２の実施例を
例を示す。

この第２の実施例では、光ファイバ５１は、フェルール
５２に挿入固定され、この光ファイバ５１の端面はフェ
ルール５２の端面と同時に研磨され、この両者の端面は
同一面内に位置する。更に、このフェルール５２は光フ
アイバーロッドレンズ固定部材１６に固定され、その先
端には第４図に示すように、集束性のロッドレンズ１５
が設けられ、この集束性のロッドレンズ１５も光フアイ
バーロッドレンズ固定部材１６に固定されている。この
光フアイバーロッドレンズ固定部材１６は光フアイバ保
持部材１７に挿入固定されている。

更に、この光フアイバ保持部材１７は、その中にボール
レンズ１８を保持固定し、更に光ファイバ５１及び集束
性ロッドレンズ１５の光軸Ｏを傾ける調整部材１９が圧
着され、その圧着面は、それぞれ光ファイバ５１の光軸
Ｏに対して傾けである。

ここで、調整部材１９の機能は先に説明した第１の実施
例の調整部材１２と同じであり、また、レーザダイオー
ドチップ５４等については先に説明した第１の実施例の
場合と同じであるので説明は省略する。

また第４図においてＺ方向の位置合わせは、光フアイバ
ーロッドレンズ固定部材１６を光フアイバ保持部材１７
内で摺動させることにより行い、また、このＺ軸に垂直
な方向の位置調整及び中心軸０１に対する角度調整は調
整部材１９の回転及び圧着面での摺動により行う。この
調整原理は、第１の実施例の場合と同じである。

更に、各部材の固定は、付き合わし圧着した状態で行う
ので、先に説明した従来技術の利点を損なうことはない
。

本発明の光結合装置は、単一１モードの光ファイバのみ
ならず多モードの光ファイバにも、更にレーザダイオー
ドのみならず、発光ダイオード（ＬＥＤ）にも適応でき
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明では、光ファイバの光軸を発
光素子の発光方向に対する角度ズレを容易に調整でき、
更に、各部材同志を圧着した状態で固定できるので、固
定の際生じる軸ズレが抑制しやすい。このように、光結
合の際、光ファイバの軸ズレが、容易に修正でき、更に
軸ズレが生じにくい固定方法を採用しているため、高い
結合効率を達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う第１の実施例である光結合装置の
構造断面図、 第２図は本発明の光結合装置に於ける光軸の角度調整原
理の説明図、 第３図は第２図に示す角度調整範囲の説明図、第４図は
本発明に従う第２の実施例の構造断面図、 第５図は従来の光結合装置の構造断面図、第６（ａ）及
び（ｂ）図は光軸ズレの生じる原因を説明する図及び 第７図は光軸の角度ズレ対する結合効率の劣化状況を示
す図である。 １１・・・光フアイバ固定部材、１２・・・調整部材、
５１・・・光ファイバ、５２Ａ・・・フェルール、５７
・・・ダイオード固定部材、５４・・・レーザダイオー
ド。 Ｏｌ 本発明の第１実施例 第１図 調整原理 第２図 　ｉｅｇ 角度調整範囲 第６図 角度ズレと結合効率劣化の対応 第７図 Ｏｌ 本発明の第２の実施例 第４図 Ｏｌ 従来技術 第５図 角度ズレの発生状況 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、発光素子と光ファイバとを光結合するための光結合
   装置であって、 発光素子を保持する素子保持手段と、 光ファイバを保持するファイバ保持手段と、前記素子保
   持手段と前記ファイバ保持手段との間に挿入される調整
   手段とを含み、 前記調整手段と前記ファイバ保持手段との係合面が光フ
   ァイバの光軸に対して傾斜しており、前記調整手段を前
   記ファイバ保持手段に対して相対的に回転させることに
   より、光ファイバの光軸を発光素子の発光方向に対して
   調整することを特徴とする光結合装置。 ２、前記ファイバ保持手段が、光ファイバを保持するフ
   ェルールを含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の光結合装置。 ３、前記ファイバ保持手段が光ファイバを保持するため
   のフェルールと、集束性ロッドレンズとを含み、更に前
   記調整手段がボールレンズを含んでいることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の光結合装置。