JPH04114008U - 光半導体モジユール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】レーザ筒体の小外径部分に集束レンズ２２６を
嵌合させてなる光半導体モジュールにおいて、筒体の一
端に外向きのフランジを有し該筒体の他端まで通った軸
方向の縦溝を刻設した溝付筒体内に集束レンズを弾性的
に保持させ、前記溝付筒体を小外径部分にフランジを当
接させて内嵌めしてなる光半導体モジュール。 【効果】メタライズ処理してない集束レンズを使用する
ことが可能となり、しかも応力集中のない、信頼性のあ
る固定構造が実現できた。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、光通信システム、光計測システムなどに使用される光モジュールの レンズを固定した光半導体モジュールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

まず、光モジュールの一例として光半導体モジュールの中の半導体レーザモジ ュール（以下、「ＬＤモジュール」と略称する）について説明する。 ＬＤモジュールは、半導体レーザ（以下、「ＬＤ」と略称する）、集束レンズ 系、ハウジングなどの光ファイバ取付部分を一体化して組み立てたものである。 従来からレセプタクル形あるいはピッグテール形のＬＤモジュールが知られてい る。レセプタクル形ＬＤモジュールは光ファイバを着脱自在にしたものであり、 ピッグテール形ＬＤモジュールは光ファイバが取付け固定されたもので、モジュ ールに内蔵されているＬＤから射出された光を効率よく光ファイバに結合させる ものである。

【０００３】 ＬＤモジュールの例として、図10にレセプタクル形ＬＤモジュールを、その半 分を軸方向に断面したものを示す。レセプタクル形ＬＤモジュールは、図11に示 すレーザ筒体サブアッシィ102と図12に示すコネクタ結合サブアッシィ101とが相 互の光軸を調心してレーザ溶接103で一体に形成される。 コネクタ結合サブアッシィ101は、ハウジング111にフェルール挿入孔112が穿 設され、光ファイバ端部を保持したフェルール115がこのフェルール挿入孔112に 挿入されたとき端面113で位置決めされてＬＤ128の発光チップ122から射出され たレーザビームがGRINレンズあるいはロッドレンズなどの集束レンズ126を通過 し最小ビーム径となってビーム集束点114と光ファイバを光学的に結合する。

【０００４】 上記の準備ステップとして、まず、図11に示すように、レーザ筒体サブアッシ ィ102において、レーザ筒体121の段部129にスペーサ124を介してリテーナ123を 螺着して取付けられたＬＤ128の発光チップ122より射出されるレーザビームが、 外周をメタライズ処理され、レーザ筒体121の小外径部分の小孔127から注入され た半田145で固定された集束レンズ126を通過して集束された集束点までの当接面 131からの距離Ｌ₁ をビームスポットサイズ測定機などで測定する。

【０００５】 次に、図12に示すように、コネクタ結合サブアッシィ101のハウジング111の先 端側端面132からビーム集束点114までの距離Ｌ₂ に等しくなるような 0.005mmご との厚みの異なるスペーサと前記スペーサ124を交換して最適のスペーサを見出 す。 Ｌ₁＝Ｌ₂となるような一組みのコネクタ結合サブアッシィ101とレーザ筒体サ ブアッシィ102において、当接面131、先端側端面132上で摺動調心し結合パワー 最大の位置でYAGレーザなどを用いてレーザビームスポット溶接103をし、最後に レーザ筒体121基端側の小孔133から半田125を流し込みＬＤ128をレーザ筒体121 へ完全固定して完成する。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

前記集束レンズ126には、半田付性を良くし、しかも発錆、腐食のおそれがな い金属として金Ａu などを集束レンズ126の外周にメタライズ処理しているが、 そのために洗浄工程、真空蒸着工程などの高温加熱工程を経るので、集束レンズ 126の屈折率などの光学特性を劣下させる一つの原因となっており、良品率が安 定しないため、光半導体モジュールの原価高の一因子となっている。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用】

そこで、本考案は、上記の事情に鑑み、図３に示す外周をメタライズ処理しな い集束レンズ226を、まず図２に示すフランジ316を有する溝付筒体310の孔313に 、弾性を有する壁314をピン治具 (図示せず) などを縦溝311にいれて拡げ、集束 レンズ226を嵌合せ、ピン治具を外し、弾性を有する壁314および孔313により溝 付筒体310に集束レンズ226をその端面と溝付筒体310のフランジ316外面とが同一 面になるように押入して弾性的に保持させ一体化せしめる (以下これを「レンズ サブアッシィ350」と略称する)(図４参照) 。次に、このレンズサブアッシィ350 を溝付筒体310の外径315と所定の圧入嵌合公差の設定してあるレーザ筒体121の 小外径部分360の内径部130に圧入嵌合せしめる (図５参照) 。また、筒体に複数 個の縦溝411を有する溝付筒体410に集束レンズ226を保持させて（図８、図９参 照）、これをレーザ筒体121の小外径部分360の内径部130に内嵌めする (図７参 照) 。

【０００８】 このように、脆性材料で構成されている集束レンズ226は局所的な応力集中に より破壊されやすいが、適度のスプリングバック圧により、弾性壁314・414によ り集束レンズ226は破壊することなく、溝付筒体310・410に固定され、また、筒 体121の小外径部分360の内径部130への圧入時にも集束レンズ226に作用する外力 は面当り力のみで、集束レンズ226をカケ、カン、ピリなどの破壊を生ぜずに信 頼性のある取付けができる。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案を図１〜図９により詳細に説明する。 なお、集束レンズ226を、溝付筒体310・410を介して筒体121の小外径部分360 の内径部130へ完全固定する以外は、図10〜図12で従来の技術として説明したＬ Ｄモジュールと全く同一構造である。

【００１０】 まず、図１〜６に示す第１実施例について述べる。 図２に示す溝付筒体310は、金属、セラミックスなどで、図３に示した集束レ ンズ226の外径より所定寸法だけ小さな孔313を有し、一端に軸方向の位置決めを するための外向きフランジ316を突設し、また、集束レンズ226を弾性的に保持す るため、他端まで通った軸方向の縦溝311を刻設し、縦溝311の基端に円周方向の 横溝312を連設する。したがって、溝付筒体310の縦溝311に対向する部分が弾性 的に変化しない非弾性壁 (固定壁)317となり、縦溝311と横溝312との近傍部分が 弾性的に変化する弾性壁314となる。

【００１１】 なお、図３に示す円柱体の集束レンズ226は、外周をメタライズ処理していな いものである。 次に、縦溝311にピン治具 (図示せず) などを差し込み、孔313を溝付筒体310 に使用した金属、セラミックスなどの材料の弾性限界内で拡大し、集束レンズ22 6 を光軸方向位置決め治具 (図示せず)を使用し集束レンズ226の端面とフランジ 316の外面部分318が同一面になるようにして挿入する。しかる後に、ピン治具を 取り外し、弾性壁314のスプリングバック現象および弾性壁314以外の非弾性壁( 固定壁)317により、集束レンズ226を溝付筒体310に弾性的に保持固定する。溝付 筒体310は、弾性壁314が弾性変形して集束レンズ226の嵌合する内径区域以外の 内径部は、逃げ寸法内径319を設定する構造となっている。図４は集束レンズ226 を保持固定した溝付筒体310(レンズサブアッシィ350)の断面図を示している。

【００１２】 上記のごとく、拡げた孔313に集束レンズ226を遊嵌合し、弾性壁314および固 定壁317により面当り押えにより固定される集束レンズ226には、応力集中が発生 せず、ワレ、カン、ケン、ピリなどの破壊が生じないように溝付筒体310に集束 レンズ226は光軸方向の寸法精度が決まり、一体化固定される。 上記のレンズサブアッシィ350を、図５に示すように、筒体121の小外径部分36 0 の内径部130へ、溝付筒体310のフランジ316の外面部分318面で加圧をし、圧入 固定する。筒体121のレンズサブアッシィ350の内径部130基端側には、レンズサ ブアッシィ350の先端部分320が挿入しやすいように内径部130の径より所定寸法 だけ大きい内径段差131が設定されている。集束レンズ226には面当り力しか作用 せず、ワレ、カン、カケ、ピリなどの破壊が生ぜずに集束レンズ226が固定され る。

【００１３】 上記のステップの後に、図６に示すように、スペーサ124、ＬＤ128、リテーナ 123が組付け調整され、筒体サブアッシィ202が完成する。以下、従来技術の項で 説明したと同様なステップでＬＤモジュールが完成する (図１参照) 。 次に、図７〜９の第２実施例について述べる。 第２実施例の溝付筒体410は、上記の第１実施例と異なるところは、縦溝を１ 個でなく複数個有し、ピン治具などを使用しないところである。

【００１４】 すなわち、溝付筒体410は、図８に示すように、集束レンズ226の外径より所定 寸法だけ小さな孔413を有し、筒体の一端に軸方向の位置決めをするための外向 きフランジ416を突設し、また、集束レンズ226を弾性的に保持するため、筒体に 他端まで通った軸方向の複数個の本例では４個の縦溝411を刻設する。この溝付 筒体410を小外径部分360の内径部130への圧入を容易にするために、筒体先端外 周面にテーパ面419を形成し、基端内周面には集束レンズ226の圧入を容易にする ために、テーパ面420が形成してある。

【００１５】 図９に示すように、この溝付筒体410に集束レンズ226を挿入し弾性的に保持固 定してレンズサブアッシィ450とする。このレンズサブアッシィ450を、図７に示 すように、その小外径部分360の内径部130に圧入し固定する。

【００１６】

【考案の効果】

以上の説明から明らかなように、本考案によればメタライズ処理してない集束 レンズ226を使用することが可能となり、しかも応力集中のない、信頼性のある 固定構造が実現でき、原価面にも大いに効果があった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す光半導体モジュールの
半縦断面図である。

【図２】本考案の一実施例の溝付筒体310の斜視図であ
る。

【図３】本考案の一実施例の集束レンズ226の斜視図で
ある。

【図４】本考案の一実施例の集束レンズ226を溝付筒体3
10に弾性嵌合したレンズサブアッシィ350の断面図であ
る。

【図５】本考案の一実施例の筒体121にレンズサブアッ
シィ350を圧入した状態の半縦断面図である。

【図６】本考案の一実施例の筒体サブアッシィ202の半
縦断面図である。

【図７】本考案の他の実施例を示す光半導体モジュール
の半縦断面図である。

【図８】本考案の他の実施例の溝付筒体410の斜視図で
ある。

【図９】本考案の他の実施例の集束レンズ226を溝付筒
体410に弾性嵌合したレンズサブアッシィ450の断面図で
ある。

【図10】従来の半導体レーザモジュールの半縦断面図で
ある。

【図11】従来の筒体サブアッシィ102の半縦断面図であ
る。

【図12】従来のコネクタサブアッシィ101の半縦断面図
である。

【符号の説明】

121…レーザ筒体 360…小外径部分 126・226…集束レンズ 316・416…フランジ 311・411…縦溝 310・410…溝付筒体 318…外面部分

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ筒体の小外径部分に集束レンズを
   嵌合させてなる光半導体モジュールにおいて、筒体の一
   端に外向きのフランジを有し該筒体の他端まで通った軸
   方向の縦溝を刻設した溝付筒体内に集束レンズを弾性的
   に保持させ、前記溝付筒体を小外径部分にフランジを当
   接させて内嵌めしてなることを特徴とする光半導体モジ
   ュール。