JPH08278430A - 光素子モジュールおよびその組立方法 - Google Patents

光素子モジュールおよびその組立方法

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JPH08278430A
JPH08278430A JP7082904A JP8290495A JPH08278430A JP H08278430 A JPH08278430 A JP H08278430A JP 7082904 A JP7082904 A JP 7082904A JP 8290495 A JP8290495 A JP 8290495A JP H08278430 A JPH08278430 A JP H08278430A
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JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
optical element
optical
element module
fixed
Prior art date
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Pending
Application number
JP7082904A
Other languages
English (en)
Inventor
Tomoyuki Nishio
友幸 西尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH08278430A publication Critical patent/JPH08278430A/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/4236Fixing or mounting methods of the aligned elements
    • G02B6/4237Welding

Landscapes

  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光素子と光ファイバの結合効率および組立歩
留りの向上を図り、部品点数の減少およびコストの低減
を図り、モジュールの組立作業の簡素化を図る。 【構成】 光ファイバ2がピンホール板3,4のピンホ
ール3’,4’で支持され、光ファイバ2が貫通したピ
ンホール板3の調整により光ファイバ2の位置を調整
し、光ファイバ2が貫通したピンホール板4の調整によ
り光ファイバ2の光軸を整合する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信等に利用される
光素子モジュールおよびその組立方法に関し、特に、簡
易かつ低コストで光ファイバの位置決め精度の向上を図
ることができる光素子モジュールおよびその組立方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】光素子モジュール、例えば、半導体レー
ザモジュールにおいて、半導体レーザの光出力を効率よ
く光ファイバに結合するためには、半導体レーザと光フ
ァイバの位置決めにおいて極めて高い精度、即ち、サブ
ミクロンの精度で光軸を整合させることが要求される。
この要求を実現するために、従来、いくつかの提案がな
されている。
【0003】図4は従来の半導体レーザモジュールを示
す図である。この半導体レーザモジュールにおいては、
半導体レーザと光ファイバの間にレンズを用いている。
一般に、半導体レーザの発光点のスポット径は約1μm
であり、これに対する光ファイバ(ここでは、シングル
モード光ファイバ)のコア径は約10μmである。この
ため、低損失で半導体レーザと光ファイバを結合させる
ためには、モード整合を行なう必要がある。このモード
整合を行なうために、半導体レーザと光ファイバの間に
レンズが用いられる。即ち、半導体レーザ1をベース8
に、レンズ11をレンズホルダ12に、それぞれ任意の
位置でハンダで固定し、その後、ファイバホルダ13で
保持される光ファイバ2をXYZの3軸方向(X,Yは
光軸に対して垂直方向、Zは光軸方向)で調整してファ
イバホルダ13を固定台5に固定する。この場合の位置
決め精度は±約2μmである。この半導体レーザモジュ
ールによると、半導体レーザと光ファイバの結合効率お
よび組立性の向上を図ることができる。
【0004】図5は従来の他の半導体レーザモジュール
を示す図である。この半導体レーザモジュールにおいて
は、先端を先球加工してレンズ効果を持たせた光ファイ
バをファイバホルダで固定しこのファイバホルダをハン
ダで固定している。即ち、予め光ファイバ2を保持した
ファイバホルダ13と、このファイバホルダ13を固定
する固定台5とが、ハンダ14によって固定される。そ
の際、光ファイバ2はハンダ14の層を調整しろとして
XYZの3軸方向で軸調整して固定される。この半導体
レーザモジュールによると、光ファイバが先球加工され
ており、半導体レーザと直接結合するために、部品点数
の減少およびコストの低減を図ることができる。
【0005】また、上記した例の他に、金属の塑性変形
を利用して、最適位置へ固定する半導体レーザモジュー
ルも提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図4に
示す半導体レーザモジュールによれば、レンズを用いる
ことにより、結合効率および組立性の向上を図ることが
できるが、部品点数が多くなりコストが高くなるという
問題がある。また、レンズの固定にはハンダが用いられ
るが、ハンダのクリープ現象等によってレンズの軸ずれ
が発生し、その結果、光ファイバの出力が変動してモジ
ュールの信頼性に悪影響を及ぼすという問題がある。
【0007】図5に示す半導体レーザモジュールによれ
ば、部品点数の減少およびコストの低減を図ることがで
きるが、ハンダによる光ファイバの固定をもってして
は、サブミクロンの位置決め精度の要求に応えることは
困難である。このため、組立性が悪くなり高い歩留りが
期待できないという問題がある。また、ハンダで固定す
る場合には、前述と同様に、ハンダのクリープ現象等に
よって結合系に変動をきたす恐れがある。
【0008】また、金属の塑性変形を利用した半導体レ
ーザモジュールによれば、調整,再調整といった複数の
調整が必要となり、作業が煩雑になるという問題があ
る。
【0009】
【発明の目的】従って、本発明の目的は、光素子と光フ
ァイバの結合効率および組立歩留りの向上を図ることが
できる光素子モジュールおよびその組立方法を提供する
ことにある。
【0010】本発明の他の目的は、部品点数の減少およ
びコストの低減を図ることができる光素子モジュールお
よびその組立方法を提供することにある。
【0011】本発明の更に他の目的は、組立作業を簡素
化できる光素子モジュールおよびその組立方法を提供す
ることにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は上記に鑑みてな
されたものであり、光素子と光ファイバの結合効率およ
び組立歩留りを向上し、部品点数およびコストを低減
し、組立作業を簡素化するために、ベース上に置かれた
光素子と固定台上に固定された光ファイバを光軸整合さ
せた光素子モジュールにおいて、前記光ファイバは、第
1の支持部材および第2の支持部材により2点で支持さ
れることを特徴とする光素子モジュールを提供するもの
である。以上の構成において、前記第1の支持部材およ
び前記第2の支持部材は前記光ファイバが貫通する貫通
孔を有した板状部材で構成され、前記光ファイバは前記
第1の支持部材の支持点を第1の支持点とし,前記第2
の支持部材の支持点を第2の支持点とし,前記第1の支
持点から光ファイバ先端間の距離をaとし,前記第1の
支持点と前記第2の支持点間の距離をbとしたとき,a
<bの関係で支持され、前記貫通孔は表面が所定の曲面
を有するように加工されている。また、本発明は上記の
目的を実現するために、ベース上に置かれた光素子と固
定台上に固定された光ファイバを光軸整合させた光素子
モジュールの組立方法において、前記光ファイバを第1
の支持部材の貫通孔に通し、前記第1の支持部材を前記
固定台に固定して前記光ファイバの先端を前記光素子に
対向させ、前記光ファイバを前記第1の支持部材の背後
に位置する第2の支持部材の貫通孔に通し、前記第2の
支持部材を移動させて前記光ファイバを前記第1の支持
部材を支点として変移させることにより光素子と光ファ
イバの光軸を整合させ、前記第2の支持部材を固定台に
固定することを特徴とする光素子モジュールの組立方法
を提供するものである。
【0013】
【作用】第1の支持部材に設けられた第1のピンホール
と第2の支持部材に設けられた第2のピンホールに光フ
ァイバを挿通し、第1の支持部材で光ファイバの位置調
整を行なって第1の支持部材を固定台に固定し、第2の
支持部材で光ファイバの光軸整合を行なって第2の支持
部材を固定台に固定する。
【0014】
【実施例】以下、本発明の光素子モジュールおよびその
組立方法を、図面を参照しながら詳細に説明する。図1
は、本発明の一実施例に係る光素子モジュールを示す図
である。本発明の光素子モジュールは、半導体レーザ1
と、先球加工が施された光ファイバ2と、光ファイバ2
の第1の支持点となるピンホール板3と、光ファイバ2
の第2の支持点となるピンホール板4と、ピンホール板
3,4を固定する固定台5と、光ファイバ2とピンホー
ル板4を固定する低融点ガラス6と、半導体レーザ1の
光量をモニタする半導体レーザモニタ用フォトダイオー
ド7と、半導体レーザ1および半導体レーザモニタ用フ
ォトダイオード7が固定されるベース8とから構成さ
れ、箱型パッケージ(図示せず)に収容されている。
【0015】以上の構成において、ピンホール板3,4
のピンホール3’,4’の形状は光ファイバ2に損傷を
与えないように曲面を有するように加工されている。ま
た、ピンホール板3,4および固定台5の材質として、
溶接可能な金属(ここではコバール)が用いられてい
る。なお、ピンホール3’,4’の径は125μmであ
り、光ファイバ2の径とほぼ一致している。
【0016】以上の構成を有する本発明の光素子モジュ
ールの組立方法を以下に述べる。 (1)まず、光ファイバ2がピンホール板3,4のピン
ホール3’,4’に挿通される。 (2)ピンホール3’,4’に挿通された光ファイバ2
は、その光出力が最大となる位置まで調芯される。 (3)調芯により光出力が最大となる位置が決まると、
その位置でピンホール板3がYAGレーザ溶接によって
固定台5に固定される。 (4)ピンホール板3が固定台5に固定されると、光フ
ァイバ2は光軸方向で光軸ずれを生じないように位置調
整され、同時に、ピンホール板4の位置も調整される。 (5)光ファイバ2とピンホール板4のそれぞれの位置
調整が終わると、光ファイバ2は低融点ガラス6によっ
てピンホール板4に固定される。 (6)光ファイバ2がピンホール板4に固定されると、
ピンホール板4は光ファイバ2の位置決めを正確に行な
うために再度位置調整される。 (7)最後に、位置調整されたピンホール板4がYAG
レーザ溶接によって固定台5に固定される。
【0017】図2は、光ファイバ2の位置決めの基本原
理を示す図である。説明の便宜上、光ファイバ2がピン
ホール板3によって支持される点を第1の支持点31と
し、光ファイバ2がピンホール板4によって支持される
点を第2の支持点41とし、光ファイバ2の先端と第1
の支持点31との距離をaとし、第1の支持点31から
第2の支持点41までの距離をbとして説明する。
【0018】ここにおいて、光ファイバ2の位置決めの
精度はaとbの距離に比例する。例えば、光ファイバ2
の先端を微小にy1 の量だけ移動させる場合には、第2
の支持点41をy1 の移動方向と逆の方向にy2 だけ移
動させれば良い。この移動量は、aとbの比で決まる。
即ち、y1 :y2 =a:bとなる。また、aとbは、常
にa<bの関係を有する。但し、第1の支持点31は常
に同じ位置に固定され動かないが、光ファイバ2の支持
点では回転自由という条件である。
【0019】以上の関係により、例えば、a=1mm,
b=10mmとした場合、光ファイバ先端移動量1μm
を得るには、第2の支持点41を10μm動かせば良い
ことになる。また、第2の支持点41での変動量±1μ
mが生じた場合、光ファイバ先端の変動量は±0.1μ
mとなり、第2の支持点41の固定精度も緩くなる。
【0020】また、例えば、光素子モジュールの組立の
最終段階、即ち、最後のピンホール板4と固定台5のY
AGレーザ溶接の段階で光ファイバ2の位置が1μmず
れた場合に、a=1mm,b=20mmであれば、光フ
ァイバ先端のずれは0.05μmとなり、良好な固定が
行なえる。このように簡単な構造でサブミクロンの位置
決め固定を行なうことができる。
【0021】図3は、本発明の他の実施例を示す図であ
る。図1で説明した光素子モジュールの組立方法は箱型
パッケージ構造の光素子モジュールに適用されるもので
あるが、この組立方法は、同様に、図3に示す同軸構造
の光素子モジュールにも適用できる。この場合、光ファ
イバ2の軸と同軸的に形成されたピンホール板32,4
2のピンホール32’,42’で光ファイバ2を支持す
る点が第1および第2の支持点を構成し、ピンホール板
42を移動させて光ファイバ2の位置決めを行なう。
【0022】以上の実施例では、光素子として半導体レ
ーザとモニタ用フォトダイオードを使用した光送信モジ
ュールを示したが、本発明は、受光用フォトダイオード
あるいは受光用フォトトランジスタを有した光受信モジ
ュール、あるいはその他のモジュールにも適用すること
ができる。
【0023】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の光素子モジ
ュールおよびその組立方法によれば、光ファイバを2点
で支持し調整できるようにしたので、光素子と光ファイ
バの位置決め精度の向上および組立歩留りの向上を図る
ことができる。また、レンズ等の高価、かつ、高精度な
装置を不要にできるので、低コスト化を図ることがで
き、部品点数の減少を図ることができる(レンズの使用
を妨げるものではない)。更に、光ファイバを2点で支
持する構成としたので、光素子モジュールの組立作業の
簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る光素子モジュールを示
す図。
【図2】本発明の一実施例に係る光素子モジュールにお
ける光ファイバの位置決めの基本原理を示す図。
【図3】本発明の他の実施例に係る光素子モジュールを
示す図。
【図4】従来の半導体レーザモジュールにおける光ファ
イバの位置決めを示す図。
【図5】従来の半導体レーザモジュールにおける光ファ
イバの位置決めを示す図。
【符号の説明】
1 半導体レーザ 2 光ファイバ 3,4,32,42 ピンホール板 3’,4’,32’,42’ ピンホール 5 固定台 6 低融点ガラス 7 半導体レーザモニタ用フォトダイオード 8 ベース 31 第1の支持点 41 第2の支持点

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ベース上に置かれた光素子と固定台上に固
    定された光ファイバを光軸整合させた光素子モジュール
    において、 前記光ファイバは、第1の支持部材および第2の支持部
    材により2点で支持されることを特徴とする光素子モジ
    ュール。
  2. 【請求項2】前記第1の支持部材および前記第2の支持
    部材は、前記光ファイバが貫通する貫通孔を有した板状
    部材で構成されることを特徴とする請求項第1項記載の
    光素子モジュール。
  3. 【請求項3】前記光ファイバは、前記第1の支持部材の
    支持点を第1の支持点とし、前記第2の支持部材の支持
    点を第2の支持点とし、前記第1の支持点から光ファイ
    バ先端間の距離をaとし、前記第1の支持点と前記第2
    の支持点間の距離をbとしたとき、a<bの関係で支持
    されることを特徴とする請求項第1項記載の光素子モジ
    ュール。
  4. 【請求項4】前記貫通孔は、表面が所定の曲面を有する
    ように加工されていることを特徴とする請求項第1項記
    載の光素子モジュール。
  5. 【請求項5】ベース上に置かれた光素子と固定台上に固
    定された光ファイバを光軸整合させた光素子モジュール
    の組立方法において、 前記光ファイバを第1の支持部材の貫通孔に通し、 前記第1の支持部材を前記固定台に固定して前記光ファ
    イバの先端を前記光素子に対向させ、 前記光ファイバを前記第1の支持部材の背後に位置する
    第2の支持部材の貫通孔に通し、 前記第2の支持部材を移動させて前記光ファイバを前記
    第1の支持部材を支点として変移させることにより光素
    子と光ファイバの光軸を整合させ、 前記第2の支持部材を固定台に固定することを特徴とす
    る光素子モジュールの組立方法。
JP7082904A 1995-04-07 1995-04-07 光素子モジュールおよびその組立方法 Pending JPH08278430A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108681001A (zh) * 2018-03-30 2018-10-19 昂纳信息技术(深圳)有限公司 一种同轴激光器及同轴激光***
CN117666055A (zh) * 2023-11-30 2024-03-08 魅杰光电科技(上海)有限公司 光纤位置调整单元、半导体检测***及光纤位置调整方法

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WO2019184302A1 (zh) * 2018-03-30 2019-10-03 昂纳信息技术(深圳)有限公司 一种同轴激光器及同轴激光***
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