JPH0728055B2

JPH0728055B2 - 光半導体モジユ−ル

Info

Publication number: JPH0728055B2
Application number: JP14256086A
Authority: JP
Inventors: 裕樹奥島
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1986-06-18
Filing date: 1986-06-18
Publication date: 1995-03-29
Anticipated expiration: 2010-03-29
Also published as: JPS62299091A

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕光伝送路となる光フアイバーと、発光・受光素子とを光
結合する光半導体モジュールにおいて、軸心孔に発光・
受光素子に対向する先端を所望に加工した大開口数光フ
アイバーを、軸心孔に挿着した中間フェルールを介し
て、光フアイバーと発光・受光素子とを光結合させる構
成とすることにより、光結合効率が高く、且つ低コスト
の光半導体モジュールを提供する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、光フアイバーと発光・受光素子とを光結合す
る光半導体モジュールの改良に関する。

通信機器，電子機器等において、電気信号を光信号に変
換して、伝送路として光フアイバーを使用すると、伝送
損失が少なく、且つ高速で、さらに信号が電気的障害を
受けない等の利点がある。

このような通信機器，電子機器には、光−電変換手段、
即ち発光・受光素子と光フアイバーとを光結合させる光
半導体モジュールが必要である。

このような光半導体モジュールには、光結合効率が高
く、且つ低コストことが要望されている。

〔従来の技術〕

第３図は従来の光半導体モジュールの１例の構成図、第
４図は従来の他の１例の構成図である。

第３図において、発光・受高素子１は、熱膨張係数がレ
ンズ，光フアイバー等の光学部品の熱膨張係数にほぼ等
しい金属、例えばコバールよりなるパッケージ３に収容
し、発光・受光素子１の前面には、レンズ２を装着して
ある。

このレンズ２と平行光線を授受するレンズ４は、中空円
筒形の例えばコバールよりなるレンズホルダ５の軸心部
に挿着されている。レンズホルダ５は、軸心が発光・受
光素子１の光軸に一致するごとくに、その一方の端面が
パッケージ３の端面に、例えばレーザー溶接等して固着
してある。

光伝送路となる充分に長い光フアイバー８は、その端末
部が例えばコバールよりなる円筒形のフェルール７の軸
心孔に挿入され、接着剤で固着されている。

このように光フアイバー８を軸心に挿着後、フェルール
端面7Aを、光フアイバー８の端面とともに平坦に研磨す
るものとする。

フェルール端面7Aをレンズ４の焦点位置に設置して、先
端光フアイバー８と発光・受光素子１とを光結合させる
為に、レンズホルダ５のパッケージ３とは反対側の端面
に、例えばコバールよりなるフェルールホルダ６を例え
ばレーザー溶接等して固着してある。

フェルールホルダ６は中空孔の内径が、フェルール７の
外径よりも僅かに大きいフランジ付の円筒形で、その軸
心がレンズ４の光軸に一致する如くに固着されている。

このようなフェルールホルダ６の中空孔に、フェルール
７の挿入し、フェルール端面7Aがレンズ４の焦点距離に
なる如くに、フェルール７を位置調整後、フェルール７
の外周部とフェルールホルダ６の端面部とを、例えばレ
ーザー溶接等して固着している。

従来の光半導体モジュールは、上述の如くに構成されて
いるので、発光・受光素子１が発光素子の場合には、そ
の発した光は、レンズ２により平行光線となり、レンズ
４に投射され、レンズ４により光フアイバー８の端面で
収斂する。

また、発光・受光素子１が受光素子の場合は、光フアイ
バー８より出射した光は、レンズ４で平行光線となり、
レンズ２に投射され、レンズ２により、発光素子の受光
面で収斂する。

即ち、発光・受光素子１と光フアイバー８は光結合す
る。

このような光フアイバー８は、一般に広く使用されてい
る光フアイバーであるので、低コストであるという利点
がある。

第４図に示す従来例は、第３図に示すフェルール７の軸
心孔に、先端がテーパーに加工された先端テーパ光フア
イバー９が挿着されたものである。即ち、フェルール７
の発光・受孔素子１側の端面には、先端テーパ光フアイ
バー９の先端部がテーパー状に突出している。

このような先端テーパ光フアイバー９は、開口数が大き
くて、発光・受光素子１との光結合効率が高いという利
点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記従来例の前者、即ち一般に使用されて
いる先端平面の光フアイバー８を用いた光半導体モジュ
ールは、光フアイバー８の端面が平面であるので、開口
数が小さく、そのため発光・受光素子１との光結合効率
が低いという問題点がある。

後者、即ち先端テーパ光フアイバー９を用いた光半導体
モジュールは、長い光フアイバーの先端をテーパー加工
するので、テーパー加工時の取り扱いが困難のことに起
因して、高精度のテーパー面を得ることが難しく歩留ま
りが悪くて、コスト高になるという問題点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記従来の問題点を解決するため本発明は、第１図の如
くに、光伝送路となる光フアイバー８と、発光・受光素
子１とを光結合する光半導体モジュールにおいて、軸心
孔に光フアイバー８を挿着した後に、そのフェルール端
面21Aを平端面としたフェルール21と、フェルール端面2
1Aに当接する後端面が平坦面で、発光・受光素子１に対
向する先端部を、所望に加工した大開口数光フアイバー
10を、軸心に挿着した中間フェルール20とを備えた構成
にし、発光・受光素子１と光フアイバー８とを中間フェ
ルール20を介して光結合させるようにしたものである。

なお大開口数光フアイバー10の具体的構成は、先端テー
パ光フアイバー、或いは第２図の如くに先端半球面光フ
アイバー12、或いはさらに、先端が平面の光フアイバー
11の端面に、球レンズ11Aを固着したものである。

〔作用〕

上記本発明の手段によれば、中間フェルール20の軸心孔
に挿着した光フアイバーは、発光・受光素子１に対向す
る側が先端部が、先端テーパ，先端半球面，或いは先端
が平面の光フアイバーの端面に球レンズ11Aが固着さ
れ、大開口数光フアイバー10であるので、発光・受光素
子１と中間フェルール20との光結合効率が高い、また、
フェルール端面21Aと中間フェルール端面20Aとが密接し
て当接しているので、光フアイバー８と中間フェルール
20との光結合効率が高い。

一方、中間フェルール20の軸心孔に挿着する大開口数光
フアイバー10は短く、且つ中間フェルール20の軸心孔に
挿入後、所望の先端部の加工をすることができるので、
取り扱いが容易であることに起因して、所望の形状に加
工することが容易で、歩留まりが良く、得られる光半導
体モジュールが低コストである。

〔実施例〕

以下図を参照しながら、本発明を具体的に説明する。以
下図を参照しながら、本発明を具体的に説明する。

第１図は本発明の１実施例の構成図、第２図の（ａ），
（ｂ）はそれぞれ本発明の他の実施例の要部断面図であ
る。

第１図において、発光・受光素子１は、パッケージ３に
収容され、発光・受光素子１の前面には、レンズ２を装
着してある。

このレンズ２と平行光線を授受するレンズ４は、レンズ
ホルダ５の軸心部に挿着され、レンズホルダ５は、軸心
が発光・受光素子１の光軸に一致するごとくに、パッケ
ージ３の端面に、例えばレーザー溶接等して固着してあ
る。

光伝送路となる充分に長い光フアイバー８は、その端末
部が例えばコバールよりなるフェルール21の軸心孔に挿
入され、接着剤で固着され、そのフェルール端面21A
は、光フアイバー８の端面とともに平坦に研磨されてい
る。

外径がフェルール21の外径に等しく、長さが短い、例え
ばコバールよりなる中間フェルール20は、軸心孔に大開
口数光フアイバー10、図では先端テーパ光フアイバーが
挿着されている。中間フェルール20のフェルール端面21
Aに当接する側の中間フェルール端面20Aは、大開口数光
フアイバー10の端面とともに平坦に研磨されている。

また、中間フェルール端面20Aとは反対側の端面には、
大開口数光フアイバー10のテーパ状の先端部が突出して
いる。

中間フェルール20は、例えばコバールよりなるスリーブ
22の中空孔の一方の端に、中間フェルール端面20Aがほ
ぼ中間に位置するように挿入され、例えばレーザー溶接
等して固着されている。

また、スリーブ22の中空孔には、中間フェルール20とは
反対側からフェルール21が挿入され、フェルール端面21
Aが中間フェルール端面20Aに当接した状態で、スリーブ
22に固着されている。

一方、レンズホルダ５のパッケージ３とは反対側の端面
に、フェルールホルダ６を例えばレーザー溶接等して固
着してある。このフェルールホルダ６の内径は、スリー
ブ22の外径にほぼ等しく、その軸心がレンズ４の光軸に
一致する如くに固着されている。

このようなフェルールホルダ６の中空孔に、中間フェル
ール20,フェルール21を挿着したスリーブ22を挿入し、
大開口数光フアイバー10の先端部が、ほぼレンズ４の焦
点位置で、結合度が最大の位置に調整した後に、スリー
ブ22とフェルールホルダ６とを、例えばレーザー溶接し
て固着している。

上述のように、大開口数光フアイバー10を挿着した中間
フェルール20を介して、発光・受光素子１と光フアイバ
ー８とを結合しているので、発光・受光素子１と中間フ
ェルール20、中間フェルール20とフェルール21のそれぞ
れ光結合効率が高く、したがって、発光・受光素子１と
光フアイバー８との光結合効率が高い光半導体モジュー
ルである。また、大開口数光フアイバー10が短く、且つ
中間フェルール20の軸心孔に挿入後、所望の先端部の加
工をすることができるので、取り扱いが容易で、歩留ま
りが良く、光半導体モジュールが低コストである。

第２図（ａ）に示す中間フェルール20は、軸心孔に先端
平面の光フアイバー11が挿着され、中間フェルール端面
20Aとは反対側に突出した、先端平面の光フアイバー11
の端面に球レンズ11Aを光学的接着剤で固着したもので
ある。

第２図（ｂ）に示す中間フェルール20は、軸心孔に光フ
アイバーを挿着し、中間フェルール端面20Aとは反対側
に突出した、光フアイバーの先端面を、半球面に加工し
て、光フアイバーを先端半球面光フアイバー12にしたも
のである。

また、中間フェルール20に挿着前に先端を半球面に加工
し、その後中間フェルール20の軸心孔に、先端半球面光
フアイバー12を挿着して良いことは、勿論である。

なお、本発明は図示実施例に限定されるものでなく、例
えばレンズホルタ５とフェルールホルダ６とを螺着す
る、固着構造にしても良い。このような螺着手段による
と、大開口数光フアイバー10の先端の位置調整が容易で
あるというメリットがある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、大開口数光フアイバーを
挿着した中間フェルールを介して、光フアイバーと発光
・受光素子とを光結合させるように構成したもので、光
結合効率が高く、且つ大開口数光フアイバーの加工時の
歩留まりが良くて、低コストである等、実用上で優れた
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の構成図、第２図の（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の他の実施例
の要部断面図、第３図は従来例の構成図、第４図は従来の他の例の構成図である。図において、１は発光・受光素子、３はパッケージ、５はレンズホルダ、６はフェルールホルダ、 7,21はフェルール、 7A,20A,21Aはフェルール端面、８は光フアイバー、９は先端テーパ光フアイバー、 10は大開口数光フアイバー、 11は先端平面の光フアイバー、 12は先端半球面光フアイバー、 20は中間フェルール、 22はスリーブを示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光伝送路となる光フアイバー（８）と、発
光・受光素子（１）とを光結合する光半導体モジュール
であって該光フアイバー（８）の端末を軸心孔に挿着したフェル
ール（21）と、フェルール端面（21）に当接する後端面が、平端面で、
且つ該発光・受光素子（１）に対向する先端部を、所望
に加工した大開口数光フアイバー（10）を、軸心孔に挿
着した中間フェルール（20）とを備え、該光フアイバー（８）と該発光・受光素子（１）とが、
該中間フェルール（20）を介して光結合されてなること
を特徴とする光半導体モジュール。
【請求項２】前記大開口数光フアイバー（10）が、先端
テーパ光フアイバーであることを特徴とする、特許請求
の範囲第１項に記載の光半導体モジュール。
【請求項３】前記大開口数光フアイバー（10）が、先端
平面光フアイバー（11）の端面に、球レンズ（11A）が
固着されてなることを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載の光半導体モジュール。
【請求項４】前記大開口数光フアイバー（10）が、先端
半球面光フアイバー（12）であることを特徴とする、特
許請求の範囲第１項に記載の光半導体モジュール。