JPS61239209A - 半導体レ−ザ・光フアイバ結合装置の製造方法 - Google Patents
半導体レ−ザ・光フアイバ結合装置の製造方法Info
- Publication number
- JPS61239209A JPS61239209A JP8053685A JP8053685A JPS61239209A JP S61239209 A JPS61239209 A JP S61239209A JP 8053685 A JP8053685 A JP 8053685A JP 8053685 A JP8053685 A JP 8053685A JP S61239209 A JPS61239209 A JP S61239209A
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- semiconductor laser
- fixing member
- laser
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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。
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
本発明は半導体レーザを光ファイバに結合する装置の製
造方法に関するものである。
造方法に関するものである。
従来の技術
従来、半導体レーザと光ファイバを結合する装置として
は種々のものが考えられておシ、代表的なものの構造の
縦断面図を第３図に示す。第３図において１はパッケー
ジステム、２は半導体レーザ、３はモニタ用受光素子、
４は電極、６は球レンズ、６はレンズホルダ、７はフェ
ルールホルダ、８はフェル−！、９は光ファイバ素線、
１ｏは光ファイバジャケットである。この構造は光軸を
中心とした同心円筒形を基本としている。この結合装置
の製造方法としては、まず球レンズ６をレンズホルダ６
に固定し、このレンズ付ホルダをあらかじめ半導体レー
ザ２が固定されたパッケージステム１にはめ込み固定す
る。球レンズ５のレンズホルダ６への固定は樹脂接着、
ロウ付、ハンダ付等のいずれかによる。またレンズホル
ダ６のパッケージステム１への固定は樹脂接着、抵抗溶
接等のいずれかによるものである。球レンズ６の光軸ず
れにｇ集光ビームの角度ずれが起こり、結合効率が劣化
するが、半導体レーザ２の発光中心の位置精度が±１０
０μｍ以内ならば、パッケージステム１．レンズホルダ
６の機械的加工精度で劣化は充分抑えられている。一方
、光ファイバ素線９はフェル−／Ｌ／８に樹脂接着剤で
固定されており、７エルールホルダ７に２μｍ程度のク
リアランスを設けてガイドされている。ここでフェル−
／Ｌ／８を光軸平向方向（２方向）および光軸垂直方向
Ｃｘ、！方向）にマニュピレータで微調整を行って最大
の結合効率となるところで第３図中のムおよびＢの部分
を樹脂接着剤で完全固定するか、あるいは樹脂接着剤で
仮固定した後に抵抗溶接で固定していた（例えば、立川
、猿渡：昭和６８年電子通信学会半導体、材料部門全国
大会２９１）。
は種々のものが考えられておシ、代表的なものの構造の
縦断面図を第３図に示す。第３図において１はパッケー
ジステム、２は半導体レーザ、３はモニタ用受光素子、
４は電極、６は球レンズ、６はレンズホルダ、７はフェ
ルールホルダ、８はフェル−！、９は光ファイバ素線、
１ｏは光ファイバジャケットである。この構造は光軸を
中心とした同心円筒形を基本としている。この結合装置
の製造方法としては、まず球レンズ６をレンズホルダ６
に固定し、このレンズ付ホルダをあらかじめ半導体レー
ザ２が固定されたパッケージステム１にはめ込み固定す
る。球レンズ５のレンズホルダ６への固定は樹脂接着、
ロウ付、ハンダ付等のいずれかによる。またレンズホル
ダ６のパッケージステム１への固定は樹脂接着、抵抗溶
接等のいずれかによるものである。球レンズ６の光軸ず
れにｇ集光ビームの角度ずれが起こり、結合効率が劣化
するが、半導体レーザ２の発光中心の位置精度が±１０
０μｍ以内ならば、パッケージステム１．レンズホルダ
６の機械的加工精度で劣化は充分抑えられている。一方
、光ファイバ素線９はフェル−／Ｌ／８に樹脂接着剤で
固定されており、７エルールホルダ７に２μｍ程度のク
リアランスを設けてガイドされている。ここでフェル−
／Ｌ／８を光軸平向方向（２方向）および光軸垂直方向
Ｃｘ、！方向）にマニュピレータで微調整を行って最大
の結合効率となるところで第３図中のムおよびＢの部分
を樹脂接着剤で完全固定するか、あるいは樹脂接着剤で
仮固定した後に抵抗溶接で固定していた（例えば、立川
、猿渡：昭和６８年電子通信学会半導体、材料部門全国
大会２９１）。
発明が解決しようとする問題点
このような従来の半導体レーザ・光ファイバ結合装置で
は、特にフェルール８のｘ、ｙ、ｚ方向の微調整後の抵
抗溶接の際には圧力を加えるため光軸ずれを少くするた
めと溶接強度を保つだめの圧力調整が必要となシ、さら
に仮固定の接着剤の量を少なめにつけなければ抵抗溶接
が困難であった。さらにフェル−／Ｌ／８とフェルール
ホルダ７との固定には形状的に抵抗溶接が困難であった
。また抵抗溶接の場合、ひとつひとつを治具にはさみ圧
力をかけて溶接するため量産性の点で劣っており、一方
樹脂接着による固定は従来から行われている方法ではあ
るが長期的な信頼性の点で問題があった。
は、特にフェルール８のｘ、ｙ、ｚ方向の微調整後の抵
抗溶接の際には圧力を加えるため光軸ずれを少くするた
めと溶接強度を保つだめの圧力調整が必要となシ、さら
に仮固定の接着剤の量を少なめにつけなければ抵抗溶接
が困難であった。さらにフェル−／Ｌ／８とフェルール
ホルダ７との固定には形状的に抵抗溶接が困難であった
。また抵抗溶接の場合、ひとつひとつを治具にはさみ圧
力をかけて溶接するため量産性の点で劣っており、一方
樹脂接着による固定は従来から行われている方法ではあ
るが長期的な信頼性の点で問題があった。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであシ、製造が
容易で製造中の結合効率の劣化が少なく量産性および長
期的な信頼性に優れた半導体レーザ・光ファイバ結合装
置を提供することを目的としている。
容易で製造中の結合効率の劣化が少なく量産性および長
期的な信頼性に優れた半導体レーザ・光ファイバ結合装
置を提供することを目的としている。
問題点を解決するだめの手段
本発明は上記問題点を解決するために、上記半導レーザ
とレンズを第１の固定治具により固定し、上記光ファイ
バを光軸に対して平行および垂直方向への位置調整が可
能な第２の固定治具で前記第１の固定治具に結合効率が
最大となる位置で樹脂接着剤で固着し、さらにレーザ溶
接により固着するものである。
とレンズを第１の固定治具により固定し、上記光ファイ
バを光軸に対して平行および垂直方向への位置調整が可
能な第２の固定治具で前記第１の固定治具に結合効率が
最大となる位置で樹脂接着剤で固着し、さらにレーザ溶
接により固着するものである。
作用
本発明は、上記した構成であり、樹脂接着剤固着後での
レーザによる非接触溶接であるため抵抗溶接のように圧
力は全く加わらず、さらに他の溶接方法に比べて溶接入
熱が非常に少ないことから製造時における結合効率の劣
化は少なく、またメタル固定であることから長期的な信
頼性に優れ、数値制御テーブル等の利用によシ量産性も
向上する。
レーザによる非接触溶接であるため抵抗溶接のように圧
力は全く加わらず、さらに他の溶接方法に比べて溶接入
熱が非常に少ないことから製造時における結合効率の劣
化は少なく、またメタル固定であることから長期的な信
頼性に優れ、数値制御テーブル等の利用によシ量産性も
向上する。
実施例
以下に本発明の一実施例における半導体レーザ・光ファ
イバ結合装置の製造方法について第１図。
イバ結合装置の製造方法について第１図。
第２図とともに説明する。第１図は従来例として示した
第３図のものとほとんど同じ構造のものであるので共通
部分の説明は省略する。１１は樹脂接着剤、α、βはレ
ーザ溶接ビームである。従来例の場合と同様にしてパッ
ケージステム１．半導体レーザ２９球レンズ５．レンズ
ホルダ６は互いに固定されており、光ファイバ素線９は
、フェル−／Ｌ’ ８に固定されている。フェル−／ｌ
／８はフェルールホルダ７に２μｍ程度のクリアランス
でガイドサしておりマニュピレータでフェル−）ｖＢを
持ちｘ、ｙ、Ｚ方に微調整することで最大結合効率の位
置で保持する。ここでＡおよびＢ部分を樹脂接着剤で固
着する。樹脂接着剤が固化した後に、レーザ溶接によシ
固着する。樹脂接着剤がレーザ溶接ビームを吸収しない
ものならば円周上全面に塗布してもかまわず、樹脂接着
剤を介して溶接を行う。
第３図のものとほとんど同じ構造のものであるので共通
部分の説明は省略する。１１は樹脂接着剤、α、βはレ
ーザ溶接ビームである。従来例の場合と同様にしてパッ
ケージステム１．半導体レーザ２９球レンズ５．レンズ
ホルダ６は互いに固定されており、光ファイバ素線９は
、フェル−／Ｌ’ ８に固定されている。フェル−／ｌ
／８はフェルールホルダ７に２μｍ程度のクリアランス
でガイドサしておりマニュピレータでフェル−）ｖＢを
持ちｘ、ｙ、Ｚ方に微調整することで最大結合効率の位
置で保持する。ここでＡおよびＢ部分を樹脂接着剤で固
着する。樹脂接着剤が固化した後に、レーザ溶接によシ
固着する。樹脂接着剤がレーザ溶接ビームを吸収しない
ものならば円周上全面に塗布してもかまわず、樹脂接着
剤を介して溶接を行う。
樹脂接着剤がレーザ溶接ビームを吸収するものならば適
度な間隔で塗布し、樹脂接着剤のない部分を溶接する。
度な間隔で塗布し、樹脂接着剤のない部分を溶接する。
レーザ溶接機としてはＹＡＧレーザ（λ＝１．０６ａｍ
）の方がＣＯ２１ｚ−ザ（λ＝ １０．６ μｍ ）
に比べ金属表面での反射が少なく溶接が容易である。例
えばステンレス鋼の場合、表面のあらさや加工ひずみに
よっても異なるが、λ−１．０６μｍに対しては反射率
ＦＪｅｏ％、λ＝ １０．６μｍに対してのそれはＦＩ
９０％とＹＡＧレーザのほうが適している。
）の方がＣＯ２１ｚ−ザ（λ＝ １０．６ μｍ ）
に比べ金属表面での反射が少なく溶接が容易である。例
えばステンレス鋼の場合、表面のあらさや加工ひずみに
よっても異なるが、λ−１．０６μｍに対しては反射率
ＦＪｅｏ％、λ＝ １０．６μｍに対してのそれはＦＩ
９０％とＹＡＧレーザのほうが適している。
反射率、温度変化による結合効率の劣化を引き起こす原
因となる熱膨張係数、および加工のしやすさ、さび等の
ことを考え合わせるとレンズホルダ６、フェルールホル
ダ７等の固定治具はステンレス鋼が適している。
因となる熱膨張係数、および加工のしやすさ、さび等の
ことを考え合わせるとレンズホルダ６、フェルールホル
ダ７等の固定治具はステンレス鋼が適している。
樹脂接着剤としては、例えば紫外線硬化性接着剤は紫外
線の光量によシ固化程度を制御が可能で、硬化による樹
脂の収縮からくる光軸ずれをマニュピレータで補正しな
がら最終硬化させることができるため結合条件のきびし
いシングルモード光ファイバと半導体レーザとの結合の
際に有利である。
線の光量によシ固化程度を制御が可能で、硬化による樹
脂の収縮からくる光軸ずれをマニュピレータで補正しな
がら最終硬化させることができるため結合条件のきびし
いシングルモード光ファイバと半導体レーザとの結合の
際に有利である。
フェルールホルダ７の溶接部の厚さがｏ、４ｍｍのステ
ンレス鋼（５ＵＳ３０３ ）を用い、樹脂接着剤として
通常の紫外線硬化性接着剤を円周上全面に塗布し、ＹＡ
（ｒレーザでレンズホルダ６との溶接を等間隔に８ケ所
行った場合で引っばり強度は、９５０ ｋｇである。こ
こでＹＡＧレーザはパルス発振のものを使用し、条件と
してはパルス輻５ｍ５ｅｃ。
ンレス鋼（５ＵＳ３０３ ）を用い、樹脂接着剤として
通常の紫外線硬化性接着剤を円周上全面に塗布し、ＹＡ
（ｒレーザでレンズホルダ６との溶接を等間隔に８ケ所
行った場合で引っばり強度は、９５０ ｋｇである。こ
こでＹＡＧレーザはパルス発振のものを使用し、条件と
してはパルス輻５ｍ５ｅｃ。
繰シ返し１０ ｐｐ８ 、レンズ：ｆ５Ｑｍｍ、１シＥ
１７ト当りのエネルギー約４５で行っている。円周上全
面をシーム溶接すれば機械的強度はさらに上げることが
できる。
１７ト当りのエネルギー約４５で行っている。円周上全
面をシーム溶接すれば機械的強度はさらに上げることが
できる。
フェル−）ｖｓとフェルールホルダ７との溶接モ同様に
行いコア径１０μｍのシングルモード光ファイバを結合
した場合で結合効率−ｓ、ｓｄＢ程度、出力変動は０〜
５０°Ｃで±０．５ｄＢ程度である。
行いコア径１０μｍのシングルモード光ファイバを結合
した場合で結合効率−ｓ、ｓｄＢ程度、出力変動は０〜
５０°Ｃで±０．５ｄＢ程度である。
フェルールホルダ７とレンズホルダ６との接触面にすき
間がある場合は溶接ができないのでよシ確実に溶接を行
うため、フェルール８に第１図に示すような突起部を設
け、まず最大結合効率の位置で２方向、すなわちＡ部分
だけを樹脂接着剤で固着し、あらかじめ溶接した後に突
起部をバネでレンズホルダ６に押さえつけてフェルール
ホルダ７が完全に密着した状態で樹脂接着剤で固着した
後で行うと良い。また第２図はフェルールホルダ７の厚
さによるレーザ溶接ビームの方向を示す縦断面図である
。レーザ溶接ビームのエネルギーにもよるが薄い場合、
あるいはエネルギーが高い場合にはｅ）のように溶接す
ることが可能であるが、厚い場合あるいは（＆）の方法
で溶接が困難な場合は（ｂ）のように溶接できる。一般
的に（ｂ）の方法が強度的には強いが、必要な強度を一
得ることができればいずれの方法でもかまわない。黒い
部分が溶接されている部分である。
間がある場合は溶接ができないのでよシ確実に溶接を行
うため、フェルール８に第１図に示すような突起部を設
け、まず最大結合効率の位置で２方向、すなわちＡ部分
だけを樹脂接着剤で固着し、あらかじめ溶接した後に突
起部をバネでレンズホルダ６に押さえつけてフェルール
ホルダ７が完全に密着した状態で樹脂接着剤で固着した
後で行うと良い。また第２図はフェルールホルダ７の厚
さによるレーザ溶接ビームの方向を示す縦断面図である
。レーザ溶接ビームのエネルギーにもよるが薄い場合、
あるいはエネルギーが高い場合にはｅ）のように溶接す
ることが可能であるが、厚い場合あるいは（＆）の方法
で溶接が困難な場合は（ｂ）のように溶接できる。一般
的に（ｂ）の方法が強度的には強いが、必要な強度を一
得ることができればいずれの方法でもかまわない。黒い
部分が溶接されている部分である。
樹脂接着剤で固着したあとはマニュピレータからはずし
てレーザ溶接できるので数値制御テーブル等を利用すれ
ば量産性も向上できる。レーザ溶接ビームのエネルギー
が高い場合など樹脂接着剤による固着はしであるものの
溶接によるひつげシなどのひずみが起こり結合効率が劣
化する場合もあるが、レーザ溶接ビームを２つあるいは
４つに分割し、円周上の対角線を同時に２ケ所あるいは
４ケ所溶接することにより結合効率の劣化は抑えられる
。
てレーザ溶接できるので数値制御テーブル等を利用すれ
ば量産性も向上できる。レーザ溶接ビームのエネルギー
が高い場合など樹脂接着剤による固着はしであるものの
溶接によるひつげシなどのひずみが起こり結合効率が劣
化する場合もあるが、レーザ溶接ビームを２つあるいは
４つに分割し、円周上の対角線を同時に２ケ所あるいは
４ケ所溶接することにより結合効率の劣化は抑えられる
。
発明の効果
以上述べてきたように、本発明によれば、製造が容易で
製造中の結合効率の劣化が少なく量産性および長期的な
信頼性に優れた半導体レーザ・光ファイバ結合装置が実
現できる。
製造中の結合効率の劣化が少なく量産性および長期的な
信頼性に優れた半導体レーザ・光ファイバ結合装置が実
現できる。
第１図は本発明の一実施例における半導体レーザ・光フ
ァイバ結合装置の製造方法を説明するための半導体レー
ザ・光ファイバ結合装置の縦断面図、第２図は同方法に
よるレーザ溶接部分の縦断面図、第３図は従来の製造方
法を説明するための半導体レーザ・光ファイバ結合装置
の縦断面図である。 ２・・・・・・半導体レーザ、５・・・・・・球レンズ
、６・・・・・・レンズホルダ、７・・・・・・フェル
ールホルダ、８・・・・・・フェルール、９・・・・・
・光ファイバ素線、１１・・・・・・樹脂接着剤。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 ５−一一工東しンス゛第２図 ＣＱ−） （ｂ）
ァイバ結合装置の製造方法を説明するための半導体レー
ザ・光ファイバ結合装置の縦断面図、第２図は同方法に
よるレーザ溶接部分の縦断面図、第３図は従来の製造方
法を説明するための半導体レーザ・光ファイバ結合装置
の縦断面図である。 ２・・・・・・半導体レーザ、５・・・・・・球レンズ
、６・・・・・・レンズホルダ、７・・・・・・フェル
ールホルダ、８・・・・・・フェルール、９・・・・・
・光ファイバ素線、１１・・・・・・樹脂接着剤。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 ５−一一工東しンス゛第２図 ＣＱ−） （ｂ）
Claims (5)
- （１）半導体レーザと、光ファイバと、前記半導体レー
ザからの出射光を前記光ファイバに集光するレンズと、
前記半導体レーザとレンズを固定する第１の固定部材と
、前記光ファイバを、光軸に対して平行および垂直方向
への位置調整が可能なように前記第１の固定部材に固定
する第２の固定部材を備え、前記第２の固定部材を第１
の固定部材に結合効率が最大となる位置で樹脂接着剤で
固着し、さらにレーザ溶接により固着することを特徴と
する半導体レーザ・光ファイバ結合装置の製造方法。 - （２）樹脂接着剤はレーザ溶接のレーザ光の吸収が少な
いものであり、レーザ溶接は樹脂接着剤を透過して行な
われることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半
導体レーザ・光ファイバ結合装置の製造方法。 - （３）樹脂接着剤は紫外線硬化性接着剤であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の半導体
レーザ・光ファイバ結合装置の製造方法。 - （４）レーザ溶接はＹＡＧレーザ溶接であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項記載の
半導体レーザ・光ファイバ結合装置の製造方法。 - （５）第１および第２の固定部材はステンレス鋼である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第３
項又は第４項記載の半導体レーザ・光ファイバ結合装置
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8053685A JPS61239209A (ja) | 1985-04-16 | 1985-04-16 | 半導体レ−ザ・光フアイバ結合装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8053685A JPS61239209A (ja) | 1985-04-16 | 1985-04-16 | 半導体レ−ザ・光フアイバ結合装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61239209A true JPS61239209A (ja) | 1986-10-24 |
Family
ID=13721070
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8053685A Pending JPS61239209A (ja) | 1985-04-16 | 1985-04-16 | 半導体レ−ザ・光フアイバ結合装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61239209A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63307410A (ja) * | 1987-06-10 | 1988-12-15 | Nec Corp | 光半導体モジュ−ル |
| EP0369609A2 (en) * | 1988-11-18 | 1990-05-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | A semiconductor laser device and a method of producing same |
| US5107537A (en) * | 1990-01-05 | 1992-04-21 | U.S. Philips Corp. | Optoelectronic device having a coupling comprising a lens and arranged between an optical transmission fiber and a semiconductor laser diode |
| JPH08271766A (ja) * | 1995-03-31 | 1996-10-18 | Nec Corp | 光結合モジュールの製造方法 |
| JP2015045875A (ja) * | 2008-11-24 | 2015-03-12 | コーニング インコーポレイテッド | 溶接接合方法及び溶接接合されたコンポーネントを有するデバイス |
-
1985
- 1985-04-16 JP JP8053685A patent/JPS61239209A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63307410A (ja) * | 1987-06-10 | 1988-12-15 | Nec Corp | 光半導体モジュ−ル |
| EP0369609A2 (en) * | 1988-11-18 | 1990-05-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | A semiconductor laser device and a method of producing same |
| US5107537A (en) * | 1990-01-05 | 1992-04-21 | U.S. Philips Corp. | Optoelectronic device having a coupling comprising a lens and arranged between an optical transmission fiber and a semiconductor laser diode |
| JPH08271766A (ja) * | 1995-03-31 | 1996-10-18 | Nec Corp | 光結合モジュールの製造方法 |
| JP2015045875A (ja) * | 2008-11-24 | 2015-03-12 | コーニング インコーポレイテッド | 溶接接合方法及び溶接接合されたコンポーネントを有するデバイス |
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