JPH06130254A - 光部品結合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明の目的は、簡単かつ高精度に相対すべ
き光部品を配置決定することができ、しかも位置合わせ
の微調整を可能とする光部品結合装置を提供することに
ある。 【構成】この発明は、相対すべき第１、第２の光部品を
配置決定して光結合させる光部品結合装置において、前
記第１の光部品が位置決め搭載される第１の基板と、こ
の第１の基板上に搭載され、その搭載状態で前記第１の
光部品と所望の相対位置関係となるように前記第２の光
部品が位置決め固定される第２の基板とを具備し、前記
第１、第２の基板の対向面それぞれに断面がＶ字型で平
行に凹凸させた一対の規制部を形成し、第２の基板の第
１の基板搭載時に互いの規制部を嵌合することで基板間
を位置決めするようにしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば多心光ファイ
バアレイと光送信デバイスアレイあるいは光受信デバイ
スアレイとを光結合する光結合装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、通信・放送などの分野にあって
は、伝送信号のデジタル化とその信号速度の向上、通信
ネットワークの広域化、取り扱う信号数の飛躍的な増大
に伴って、光通信システムが急速に実用化されている。
また情報処理などの分野においても処理速度の高速化と
並列コンピュータ等の開発が活発に行われている。

【０００３】このような状況のなかで、最近、装置内の
配線に光伝送路を用いた小型・高密度光配線技術が注目
されている。この技術は信号伝送路に多心光ファイバア
レイを使用し、多心光ファイバアレイと光送信デバイス
アレイあるいは光受信デバイスアレイとの光結合部を小
型・高信頼性・低コストで実現しようとするものであ
る。従来の多心光ファイバアレイと光送信デバイスアレ
イとを光結合する光結合装置を図７に示す。

【０００４】図７において、１は多心光ファイバアレイ
なるリボンファイバであり、複数本のファイバ線１ａが
一列に束ねられている。２は送信デバイスアレイなるレ
ーザチップであり、ここでは一側面に互いに等間隔にか
つ一直線上に複数個のレーザ出射口２ａが設けられてい
る。

【０００５】まず、レーザチップ搭載用基板１１の特定
箇所に予め印されたマーカ位置にレーザチップ１を目測
により固定する。また、ファイバ線固定用基板１２に予
め形成されたファイバ線固定用Ｖ溝群１２ａにそれぞれ
リボンファイバ１の各ファイバ線を固定する。これらの
基板１１，１２を位置固定用基板１３上に光結合パワー
をパワーモニタリングしながら位置合わせして固定す
る。尚、上記光結合に際して、ファイバ線１ａとレーザ
出射口２ａとの間にマイクロレンズアレイ（図示せず）
を挿入して結合効率を改善することもある。

【０００６】しかしながら、上記のような光部品結合装
置では、レーザチップ２の固定、及びレーザチップ搭載
用基板１１、ファイバ線固定用基板１２及び基板上での
位置合わせを目測手作業で行っているため、大変な手間
と時間がかかり、このことがコスト増大の大きな原因と
なっている。さらに、調整箇所が多数あることにより、
光結合精度や信頼性の点でも問題が多い。

【０００７】そこで、従来では、簡単な構成でしかも光
部品間の光軸調整を自己整合で自動的に行えるように、
図８または図９に示すような、市販されている多心光コ
ネクタの雄側部品を利用した光部品結合装置が提案され
ている。

【０００８】図８において、２１は多心光コネクタの雄
側部品であり、リボンファイバ１の端部において、複数
のファイバ線を樹脂モールド２２で一列かつ等間隔に配
置固定し、同時にその両側から一対のガイドピン２３を
平行に突出させて構成される。

【０００９】このような多心光コネクタ部品２１に対し
て、レーザチップ搭載用基板２５は予めエッチングや高
精度機械加工あるいは切削等の手法でレーザチップ２の
幅と等しい幅の溝２６が形成され、さらにその両側面が
光コネクタ部品２１の一対のガイドピン２３の内幅に等
しい幅で切り出され、レーザチップ位置固定用基板２７
に固定される。尚、レーザチップ２の複数個のレーザ出
射口２ａは多心光コネクタ部品２１側のファイバ線数、
間隔と同じであるものとする。

【００１０】すなわち、上記構成の光部品結合装置は、
溝２６上にレーザチップ２を搭載固定した状態で基板２
５を位置固定用基板２７上に固定し、基板２５の側面に
沿って一対のガイドピン２３を合わせて多心光コネクタ
部品２１を配置固定する。これによって、レーザチップ
２の各レーザ出射口２ａと多心光コネクタ部品２１側の
各ファイバ線１ａとの光軸合わせを自動的に行う。

【００１１】一方、図９において、２１は多心光コネク
タの雄側部品であり、図８のものと同じである。このよ
うな多心光コネクタ部品２１に対して、レーザチップ搭
載用基板２８には、予めエッチングや高精度機械加工あ
るいは切削等の手法でレーザチップ２の幅と等しい幅の
溝２９を形成し、同時にその両側に光コネクタ部品２１
の一対のガイドピン２３をその径に等しい幅の位置で案
内する一対のＶ字型溝３０を形成しておく。

【００１２】すなわち、上記構成の光部品結合装置は、
基板２８の溝２９上にレーザチップ２を搭載固定し、同
じ基板２８のＶ字型溝２６にガイドピン２３を合わせて
多心光コネクタ部品２１を配置固定する。これによっ
て、レーザチップ２の各レーザ出射口２ａと多心光コネ
クタ部品２１側の各ファイバ線１ａとの光軸合わせを自
動的に行う。

【００１３】しかしながら、図８に示す装置では、レー
ザチップ搭載用基板２５において、レーザチップ位置決
め用溝２６の形成位置に対して両側面を正確に切り出す
ことが非常に困難であり、さらに一対のガイドピン２３
の加工精度も材質上あまり高くとることができない。よ
って、レーザ出射口２ａとファイバ線１ａとの間の位置
合わせに精度上の問題が残る。

【００１４】一方、図９に示す装置では、レーザチップ
搭載用基板２８にレーザチップ位置決め用溝２９を形成
すると同時に、同じ手法（例えばエッチング）でガイド
ピン案内用のＶ字型溝３０を形成するため、図８の装置
と比較して高い精度を出すことができる。しかしなが
ら、この場合もガイドピン２３の加工精度に依存してお
り、基板２８側の精度を高くすることができても、やは
り位置合わせに精度上の問題が残る。

【００１５】さらに、図８、図９のいずれの装置も、位
置合わせ後の調整が困難であり、例えば径１０μｍのフ
ァイバコア線に対して数μｍオーダーで光軸調整するこ
とはほとんど不可能である。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の光部品結合装置では、相対すべき第１、第２の光部
品の配置決定に精度上の問題があり、しかも微調整が困
難であった。

【００１７】この発明は上記の課題を解決するためにな
されたもので、簡単かつ高精度に相対すべき光部品を配
置決定することができ、しかも位置合わせの微調整を可
能とする光部品結合装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明は、相対すべき第１、第２の光部品を配置決
定して光結合させる光部品結合装置において、前記第１
の光部品が位置決め搭載される第１の基板と、この第１
の基板上に搭載され、その搭載状態で前記第１の光部品
と所望の相対位置関係となるように前記第２の光部品が
位置決め固定される第２の基板とを具備し、前記第１、
第２の基板の対向面それぞれに断面がＶ字型で平行に凹
凸させた一対の規制部を形成し、第２の基板の第１の基
板搭載時に互いの規制部を嵌合することで基板間を位置
決めするようにしたことを特徴とする

【００１９】

【作用】上記構成による光部品結合装置では、第１の基
板の溝部に端部を合わせて第１の光部品３１を配置する
だけで、第１の光部品を位置決めすることができ、第２
の基板の溝部に端部を合わせて配置するだけで第２の光
部品を位置決めすることができ、第２の基板を第１の基
板上に搭載する際に、互いの規制部をそれぞれ嵌合する
ことで基板間の位置決めをすることができる。このた
め、上記規制部をそれぞれエッチングや高精度機械加工
あるいは切削等の手法で形成することで互いに高い精度
で形成すれば、規制部の嵌合で第１、第２の基板を高精
度に位置決めすることができ、これらに搭載される第
１、第２の光部品も結果的に高精度に位置決めすること
ができる。

【００２０】

【実施例】以下、図１を参照してこの発明の実施例を詳
細に説明する。

【００２１】図１はこの発明に係る第１の実施例の構成
を示すもので、３１は第１の光部品、３２は第２の光部
品である。ここでは光部品３１，３２を互いに相対位置
に配置して光軸合わせを行うことで両者を光結合する光
部品結合装置を示している。

【００２２】この光部品結合装置は、第１の光部品３１
が位置決め搭載される第１の基板３３と、この第１の基
板３３上に搭載され、その搭載状態で第１の光部品３１
と所望の相対位置関係となるように第２の光部品３２が
位置決め固定される第２の基板３４とで構成される。

【００２３】第１の基板３３には、上面中央に第１の光
部品３１の幅に相当する底面と適度な深さの溝部３３ａ
が図中Ｙ軸方向（第１、第２の光部品３１，３２の光軸
方向）に形成される。すなわち、この溝部３３ａに端部
を合わせて第１の光部品３１を配置するだけで、第１の
光部品３１を位置決めすることができる。

【００２４】一方、第２の基板３４にも、第１の基板３
３との対向面中央に第２の光部品３２の幅に相当する底
面と適度な深さの溝部３４ａが図中Ｙ軸方向に形成され
る。すなわち、この溝部３４ａに端部を合わせて第２の
光部品３２を配置するだけで、第２の光部品３２を位置
決めすることができる。

【００２５】第１、第２の基板３３，３４には、さらに
対向面の溝部３３ａ，３４ａ両側にそれぞれ断面がＶ字
型で平行に凹凸させた一対の規制部３３ｂと３４ｂ，３
３ｃと３４ｃが図中Ｙ軸方向に形成される。すなわち、
第２の基板３４を第１の基板３３上に搭載する際に、互
いの規制部３３ｂと３４ｂ，３３ｃと３４ｃをそれぞれ
嵌合することで基板３３，３４間の図中Ｘ軸方向（Ｙ軸
に直交しかつ基板３３，３４に水平な方向）の位置決め
をすることができる。

【００２６】上記規制部３３ｂと３４ｂ，３３ｃと３４
ｃは、それぞれエッチングや高精度機械加工あるいは切
削等の手法で形成される。よって、互いに高い精度で形
成可能であり、規制部３３ｂと３４ｂ，３３ｃと３４ｃ
の嵌合で第１、第２の基板３３，３４を高精度に位置決
めすることができ、これらに搭載される第１、第２の光
部品３１，３２も結果的に高精度に位置決めすることが
できる。

【００２７】図２はこの発明に係る第２の実施例を示す
ものである。但し、図２において、図１と同一部分には
同一符号を付して示し、ここでは異なる部分について説
明する。

【００２８】第１の実施例ではＸ軸方向の位置決めを自
己整合で行えるようにした場合を説明したが、Ｙ軸方向
の位置決めにも応用可能である。そこで、第２の基板３
４をコ字状に形成し、第１、第２の基板３３，３４にそ
れぞれＹ軸に平行する規制部３３ｂと３４ｂ，３３ｃと
３４ｃを溝部３３ａ，３４ａの両側に設けると共に、Ｘ
軸に平行し断面がＶ字型で平行に凹凸させた一対の規制
部３３ｄと３４ｄ，３３ｅと３４ｅをそれぞれ増設部分
両側に設ける。

【００２９】この構成によれば、第２の基板３４を第１
の基板３３上に搭載する際に、互いの規制部３３ｂと３
４ｂ，３３ｃと３４ｃ，３３ｄと３４ｄ，３３ｅと３４
ｅをそれぞれ嵌合することで、基板３３，３４間の位置
決めを、図中Ｘ軸方向のみならずＹ軸方向も自己整合で
行うことができる。

【００３０】図３はこの発明に係る第３の実施例を示す
ものである。但し、図３において、図１と同一部分には
同一符号を付して示し、ここでは異なる部分について説
明する。

【００３１】すなわち、この光部品結合装置は、第１の
基板３３を利用し、第３の基板３５を用いて第３の光部
品３６を搭載するようにしたものである。第３の基板３
５は第２の基板３４と全く同様であり、第１の基板３３
との対向面中央に第３の光部品３６の幅に相当する底面
と適度な深さの溝部３５ａが図中Ｙ軸方向に形成され
る。これにより、溝部３５ａに端部を合わせて第３の光
部品３６を配置するだけで、第３の光部品３６を位置決
めすることができる。

【００３２】また、溝部３５ａの両側に第１の基板３３
の規制部３３ｂ，３３ｃと嵌合するように、それぞれ断
面がＶ字型で平行に凹凸させた一対の規制部３５ｂ，３
５が図中Ｙ軸方向に形成される。すなわち、第３の基板
３５を第１の基板３３上に搭載する際に、互いの規制部
３３ｂと３５ｂ，３３ｃと３５ｃをそれぞれ嵌合するこ
とで基板３３，３５間の図中Ｘ軸方向の位置決めをする
ことができる。

【００３３】上記規制部３５ｂ，３５ｃは、それぞれエ
ッチングや高精度機械加工あるいは切削等の手法で形成
される。よって、第１の基板３３の規制部３３ｂ，３３
ｃと同じく高い精度で形成可能であり、規制部３３ｂと
３５ｂ，３３ｃと３５ｃの嵌合で第１、第３の基板３
３，３５を高精度に位置決めすることができ、第２、第
３の基板３４，３５に搭載される第２、第３の光部品３
２，３６を結果的に高精度に位置決めすることができ
る。

【００３４】尚、この構成によれば、第１の光部品３１
を第１の基板３３に直接搭載するのではなく、第３の基
板３５を用いて間接的に搭載するようにすることもでき
る。図４はこの発明に係る第４の実施例を示すものであ
る。但し、図４において、図１、図３、図７と同一部分
には同一符号を付して示し、ここでは異なる部分につい
て説明する。

【００３５】この実施例の光部品結合装置は、図７に示
したリボンファイバ１、レーザチップ２を光結合するも
ので、リボンファイバ１のファイバ線１ａは第２の基板
３４に取り付けられ、レーザチップ１は第３の基板３５
に取り付けられる。

【００３６】第２の基板３４には、前述の溝部３４ａに
代わって、複数本のファイバ線１ａを光軸方向に所定間
隔で配設するためのＶ溝群３４ｆが形成されており、こ
こにファイバ線１ａを配設した後、固定板３７で固定さ
れる。一方、第３の基板３５の溝部３５ａには端部を合
わせてレーザチップ１が配設される。

【００３７】このようにファイバ線１ａ、レーザチップ
２を配設した第２、第３の基板３４，３５をそれぞれ第
１の基板３３に各規制部３３ｂと３４ｂ，３３ｃと３４
ｃを合わせて搭載することで、自己整合的にファイバ線
１ａとレーザチップ２の図中Ｘ軸方向の位置決めするこ
とができる。

【００３８】ここで、リボンファイバ１のファイバ線直
径が１２５μｍ、そのコアの直径が１０μｍである場合
を想定する。これに対して、上記規制部３３ｂ，３３
ｃ，３４ｂ，３４ｃの凹凸のピッチは、前述の形成手法
によれば数μｍオーダーで実現できる。したがって、初
期設定でレーザ光軸がファイバ線のコア中心からずれた
場合であっても、規制部３３ｂと３４ｂ，３３ｃと３４
ｃの嵌合位置をＸ軸方向にずらすことで数μｍごとに位
置調整でき、これによってレーザ光軸をコア中心に極め
て高い精度で合わせることができる。

【００３９】尚、上記実施例において、さらに第２の実
施例のように、ｙ軸に垂直でかつ基板３３，３４，３５
に対して水平な方向に断面がＶ字型の凹凸を形成してな
る規制部を、基板３３，３４，３５の各対向位置に設け
ることで、自己整合的にＹ軸方向の位置決めをも同時に
行うことができる。また、Ｙ軸方向の数μｍごとの位置
調整も可能である。図５はこの発明に係る第５の実施例
を示すものである。但し、図５において図１と同一部分
には同一符号を付して示し、ここでは特徴部分を中心に
説明する。

【００４０】図５は一つの一対の規制部（例として３３
ｂ，３４ｂとする）を取り出して示す第１、第２の基板
３３，３４の断面図である。ここでは、第１の基板３３
側の規制部３３ｂの凹凸数を第２の基板３４側の規制部
３４ｂの凹凸数より数倍（図では４倍）多くし、規定部
３４ｂと噛み合う個数を１グループとして、グループ単
位で深さを順に浅くするようにしている。他の規制部に
ついても同様に設定する。

【００４１】この構成によれば、第１の基板３３に対す
る第２の基板３４の搭載位置をずらすことで、第１の基
板３３に対する第２の基板３４の高さ（Ｘ，Ｙ軸に垂直
なＺ軸方向）を調整することができる。図４の実施例に
適用すれば、第１の基板３３に対して、第３の基板３５
の高さを調整することができ、図２の実施例の構成を合
わせて適用すれば、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸全ての方向の調整が可
能となる。

【００４２】図６はこの発明に係る第６の実施例を示す
もので、（ａ）は外観を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）図
のＡ−Ａ線断面図である。但し、図６において図１と同
一部分には同一符号を付して示し、ここでは特徴部分を
中心に説明する。

【００４３】図６はリボンファイバ１の各ファイバ線１
ａとフォトダイオードチップアレイ（以下、ＰＤチップ
と称する）３８とを光結合する光部品結合装置の構成を
示すものである。

【００４４】ＰＤチップ３８は第１の基板３３の中央に
形成された溝部３３ａの適当な位置に配設される。ま
た、リボンファイバ１の各ファイバ線１ａはそれぞれ第
２の基板３４の中央に光軸方向に形成されたＶ溝群３４
ｆに配設され、透明の固定板３７で固定される。

【００４５】第１、第２の基板３３，３４にはそれぞれ
Ｘ軸方向の規制部３３ｂと３４ｂ，３３ｃと３４ｃ及び
Ｘ軸方向の規制部３３ｄと３４ｄ，３３ｅと３４ｅが形
成される。第２の基板３４は第１の基板上にＰＤチップ
３８の真上にファイバ線１ａの端部が位置するように載
置固定される。

【００４６】この際、各ファイバ線１ａが取り付けられ
た第２の基板３４は、さらにファイバ線１ａの端部が位
置する側面（ファイバ線１ａ及び固定板３７を含む）が
第１の基板３３との対向面に対して例えば４５°となる
ようにスライスされる。これによってファイバ線１ａの
端面は光軸に対して４５°の反射鏡を配置したと同様の
効果を発揮するようになり、ファイバ線１ａ中を伝送さ
れてきた信号光は端面で第１の基板３３上に配置したＰ
Ｄチップ３８に向けて反射される。

【００４７】したがって、ファイバ線１ａの反射光軸と
ＰＤチップ３８の入射光軸が一致するように第２の基板
３４の配置をＸ，Ｙ軸方向に調整すれば、高精度に光軸
を合わせてファイバ線１ａとＰＤチップ３８とを光結合
することができる。尚、この発明は上記の各実施例に限
定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範
囲で種々変形しても同様に実施可能である。

【００４８】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、簡単か
つ高精度に相対すべき光部品を配置決定することがで
き、しかも位置合わせの微調整を可能とする光部品結合
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る光部品結合装置の第１の実施例
の構成を示す斜視図。

【図２】この発明に係る第２の実施例の構成を示す分解
斜視図。

【図３】この発明に係る第３の実施例の構成を示す分解
斜視図。

【図４】この発明に係る第４の実施例の構成を示す分解
斜視図。

【図５】この発明に係る第５の実施例の構成を示す断面
図。

【図６】この発明に係る第６の実施例の構成を示す斜視
図及び断面図。

【図７】従来の光部品結合装置の構成を示す斜視図。

【図８】従来の光部品結合装置の他の構成を示す斜視
図。

【図９】従来の光部品結合装置の他の構成を示す斜視
図。

【符号の説明】

１…リボンファイバ、１ａ…ファイバ線、２…レーザチ
ップ、１１…レーザチップ搭載用基板、１２…ファイバ
線固定用基板、１２ａ…ファイバ線固定用Ｖ溝群、１３
…位置固定用基板、２１…多芯光コネクタ雄側部品、２
２…樹脂モール度、２３…ガイドピン、２５…レーザチ
ップ搭載用基板、２６…レーザチップ位置決め用溝、２
７…位置固定用基板、２８…レーザチップ搭載用基板、
２９…レーザチップ位置決め用溝、３０…ガイドピン案
内用Ｖ字型溝、３１…第１の光部品、３２…第２の光部
品、３３…第１の基板、３３ａ…溝部、３３ｂ，３３ｃ
…Ｘ軸方向規制部、３３ｄ，３３ｅ…Ｙ軸方向規制部、
３４…第２の基板、３４ａ…溝部、３４ｂ，３４ｃ…Ｘ
軸方向規制部、３４ｄ，３４ｅ…Ｙ軸方向規制部、３４
ｆ…Ｖ溝群、３５…第３の基板、３５ａ…溝部、３５
ｂ，３５ｃ…Ｘ軸方向規制部、３６…第３の光部品、３
７…固定板、３８…ＰＤチップ。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相対すべき第１、第２の光部品を配置決定
   して光結合させる光部品結合装置において、前記第１の
   光部品が位置決め搭載される第１の基板と、この第１の
   基板上に搭載され、その搭載状態で前記第１の光部品と
   所望の相対位置関係となるように前記第２の光部品が位
   置決め固定される第２の基板とを具備し、前記第１、第
   ２の基板の対向面それぞれに断面がＶ字型で平行に凹凸
   させた一対の規制部を形成し、第２の基板の第１の基板
   搭載時に互いの規制部を嵌合することで基板間を位置決
   めするようにしたことを特徴とする光部品結合装置。
2. 【請求項２】さらに、前記第１の基板上に搭載され、前
   記第１の光部品が位置決め搭載される第３の基板を備
   え、前記第１、第３の基板の対向面それぞれに断面がＶ
   字型で平行に凹凸させた一対の規制部を形成し、第３の
   基板の第１の基板搭載時に互いの規制部を嵌合すること
   で基板間を位置決めするようにしたことを特徴とする請
   求項１記載の光部品結合装置。
3. 【請求項３】前記一対の規制部は、互いに直交する２方
   向に形成されることを特徴とする請求項１及び２のいず
   れか一方記載の光部品結合装置。
4. 【請求項４】前記一対の規制部は、少なくとも一方の凹
   凸が複数列形成され、他方が任意の一つに嵌合すること
   により位置調整する位置調整機能を有するようにしたこ
   とを特徴とする請求項１及び２のいずれか一方記載の光
   部品結合装置。
5. 【請求項５】前記一対の規制部は、一方の凹凸が複数
   列、かつ互いに深さが異なるように形成され、他方が任
   意の一つに嵌合することにより高さ調整する高さ調整機
   能を有するようにしたことを特徴とする請求項１及び２
   のいずれか一方記載の光部品結合装置。
6. 【請求項６】前記第１の光部品は受光素子であり、前記
   第２の光部品は光ファイバであり、前記光ファイバから
   の信号光を前記受光素子の受光面に導くものであって、
   前記第１の基板は前記受光素子を配置決定する溝部を備
   え、前記第２の基板は前記光ファイバを前記第１の基板
   との対向面側にその面に沿って固定する溝部を備え、さ
   らに前記光ファイバを固定した状態で前記光ファイバの
   端部及び側面を対向面に対して斜めにカットしてなり、
   前記第１の基板に対して前記受光素子を受光面が上方を
   向くように配置した状態で、前記光ファイバの端部が前
   記受光素子の受光面の上方に位置するように前記第１、
   第２の基板にそれぞれ前記一対の規制部を形成するよう
   にしたことを特徴とする請求項１記載の光部品結合装
   置。