JPS63223718A - 光結合部の溶接方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光結合部の溶接方法に関するものである。

［従来の技術］ 光結合部は受光素子或は発光素子等の光素子と光ファイ
バとを結合して一つのパッケージに収納し、光装置の部
品として使用するものであるが、両者を結合する場合は
、以前は光素子と光ファイバとを位置合せしたのち接着
剤や半田で結合する方法が用いられていたが、最近では
光通信における長距離、大容量化に伴って、光素子には
径が数μｍのレーザダイオードやインジウム・ガリウム
・リン（Ｉ　ｎＧａＰ）形ホトダイオード等が用いられ
、光ファイバにはコア径が１０μｍ程度のシングルモー
ドファイバが主流として用いられるようになり、これら
光素子と光ファイバ閤の結合部もＣＯ２レーザ（炭酸ガ
スレーザ）やＹＡＧレーザ（ヤグレーザ）等によるレー
ザ光によって溶接されるようになった。

第２図及び第３図はこの場合の溶接方法を示すもので、
第２図は光結合郡全体の断面図、第３図は溶接部分の拡
大図を示す。

各図において、１は光素子で発光素子或は受光素子を示
す。２は光素子１を取付る台座、３は光素子１の前面に
取付られる集光用球レンズ、４はキャップで球レンズ３
を取付るとともに光素子１の部分を気密封止し、反射光
を防止する。

５は光ファイバ、６は光ファイバ５の支持部材、７は光
ファイバ５の保持部材である。

８はレーザ発信器を示し、９はレーザ光を集光して照射
する集光レンズ、しは照射レーザ光を示す。

１０はキャップ４と支持部材６との間の溶接部を示し、
第３図にはキャップ４の溶接個所及び支持部材６の溶接
個所が夫々４′及び６′で示しである。

溶接部１０を溶接するには台座２、球レンズ３及びキャ
ップ４は予めプロジエクシミン抵抗溶接又はレーザ溶接
により溶接される。又光ファイバ５５球レンズ３との距
離が定められたならば支持部材６と保持部材７との間が
溶接により固定される。即ち、まづ光素子１と光ファイ
バ５の透過光に対する中心位置を合せるため支持部材６
を図に示ＩＹ方向に調節した後、レーザ発信器８からレ
ーザ光を出射してレンズ９で集光し、溶接個所４’　、
６’　の付近に照射して両者間を溶接づ−るのである。

［発明が解決しようとづる問題点］ 上述したように、光素子のキｌＰツブと光フッフィバの
支持部材との結合面をレーザ光で溶接して光結合部を形
成するが、このとき両者の突合ぜ面は第３図のＨに示す
ように必ず段差が生ずるので、突合せ面と直角の方向か
らレーザ光りを照射するときは、溶接個所４′及び６′
は冷却時に熱容量の大きい方にどちらかが引寄せられる
ことになり、光の透過する中心軸に変位、即ち軸ずれを
生ずることになる。この傾向は段差が大きく、照射１ネ
ルギーが大きくなる程大きくなる。

第４図は軸ずれ清Ｓと結合損失りとの関係を示すもので
、コア径９μｍ１クラツド径１２５μｍのシングルモー
ド光ファイバを用いた場合を示す。

図より４μｍの軸ずれを生ずるとｉｄＢの結合１１失が
生ずることを示す。

突合せ部の段差Ｈの大きさは通常５０〜２００μｍであ
るからこの場合の軸ずれｆＢＳは１０μｍ以、Ｆとなり
、結合損失りは非常に大きな値となる。

レーザの照射エネルギーを小さくすれば軸ずれ尽は低下
できるが肝心な溶接が不十分となり、使用することがで
きる。

本発明の目的は、光素子と光ファイバとの間に透過光の
軸ずれが生ぜず結合損失の極めて小さい光結合部の溶接
方法を提供することにある。

［問題点を解決するだめの手段］ 本発明は、光素子を収納するキャップと光ファイバを収
納する支持部材とを結合、溶接して前記光素子と前記光
ファイバとの間に光信号を送受する光結合部の溶接方法
において、前記キャップと前記支持部材とのいづれか一
方の外径を他方の外径より小さくし、その先端をテーパ
ー加工により皿状の頭部に形成してこの皿状の頭部を前
記他方との結合、溶接面に密着させ、この密着部分に斜
め方向よりレーザ光を照射して前記キャップと前記支持
部材とを溶接することを特徴とし、光素子と光ファイバ
との間に軸ずれが生じないようにして目的の達成を計っ
たものである。

［作　　用］ 本発明の光結合部の溶接方法では、光素子と球レンズと
が封入されているキャップと光フッ・イバを収納する支
持部材とを結合させて溶接する場合に、光素子と光ファ
イバを通る透過光の位置が一致するようにするため例え
ば支持部材の径をキｉアップの径よりも小さくするとと
もにその先端部をテーパー加工して皿頭状とし、この叩
頭状先端部とキャップとの結合面に斜め方向よりレーザ
ー光を照射して溶接するようにしであるので、照射エネ
ルギーが小さくてすむとともに結合面の熱容量が小さく
なるので溶接後の歪を少くして透過光の軸ずれを小さく
し、結合損失を低減させることができる。

［実　施　例］ 以下、本発明の一実施例を図を用いて説明する。

第１図は本発明の光結合部の溶接す法になる一実施例の
説明図を示ず。第２図、第３図と同一部分には同一符号
が付けである。

図において１１は支持部材で、１２．１３はその頭部を
示し、図に示すようにテーパー状に切削されている。

ｄｌはキャップ４の外径、ｄｌは支持部１１の先端１１
ａ、１１ｂの外径、ｄ３は支持部材１１のザグリ部分子
の径を示す。

これらの径ｄｘ　、ｄｚ　、ｄ：＋の間にはｄ、＞６２
＞ｄ３の関係があるように製作される。

図より、本実施例では、例えば発光ダイオード又はレー
デダイオード等の発光素子１から出射した光ビームは、
キャップ４に取付られた球レンズ（又はロッドレンズ）
３を通して集光されて光ファイバ５に入射される。この
とき光の透過に対する位置ずれを修正するため支持部材
１１を第２図に示すような×Ｙの方向に微調整して最大
結合効率値を求めて両者の位置を合せる。

位置合せ作業が終了したならばキャップ４の結合部４ａ
、４ｂと支持部材１１の先端１１ａ、１１ｂとを密着さ
せてこの密着部にレーザ光りを照射して両者を溶接させ
ることになる。

支持部材先端１１ａ、１１ｂのテーパー角度をθとする
と、キャップ４の結合部垂直面と支持部材先端１１ａ、
１１ｂとの間の角度α・・（π−θ）は９０”以上とな
り、レーザ光りを斜めから照射させることにより両者を
容易に溶接することができる。溶接部分は熱容Ｍの低減
により溶接歪が減少して軸ずれを生じさせる力は極めて
小さくなる。

キャップ４の外径ｄ１と支持部材１１の外径ｄ２と支持
部材１１のざぐり径ｄ３との間には、例えばｄｔ＝１０
ｍｓ＋のとき、ｄｚ−９ｍ、ｄ３−８ｊＩｓ＋とすると
好結果が得られる。

ｄｚ−９ａｅｗ、ｄ３−５ａＩのとき、角度α−（π−
θ）に切削時に０．５°の誤差を生じたとすると、透過
光に対し、（ｄｚ−ｄ３）／２ｘｔａｎＯ１５°＝　（
９−５）／２ｘｔａｎ　Ｏ０５°−１７，４５μｍの曲
りを生ずることになるが、ｄ３−８ｍｍとすると４．３
６μｍとなり１／４に減少するので、ｄｌとｄ３の差は
小さい方がよいが、ｄｌとｄ３を余り接近させると支持
部材１１の先端１１ａ、１１ｂ加工時にパリやカエリ等
の変形が生じて良好な溶接面が得られなくなるので、ｄ
ｚ＝ｄ３＋１Ｍ程度とするのが最もよい結果が得られる
。

尚、本実施例では支持部材１１の先端を加工する場合に
ついて示したが、これはキャップ４の先端を加工しても
上述と同様の効果が得られる。

以上、本実施例を用いることにより次のような効果が得
られる。

（１）光素子のキャップと光ファイバー支持部材との結
合面をレーザ溶接する場合に、結合面の加工精度が通常
の機械加工程度の精度であっても透過光に対する軸ずれ
が小さく、効率のよい光結合部を得ることができる。

（２）支持部材の先端部をデーバー状とするとにより、
このテーパ一部分へレーザー光を斜め方向により効果的
に照射することができるので、キャップとの溶接部が冷
却する場合にも溶接部の歪を小さくして軸ずれに及ぼす
影響を微少にすることができる。

［発明の効果］ 本発明によれば、光素子と光ファイバとの間に透過光の
軸ずれが生ぜず損失の極めて小さい光結合部の溶接方法
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光結合部の溶接方法の一実施例により
溶接された光結合部の説明図、第２図は従来の光結合部
の説明図、第３図は第２図の部分拡大図、第４図は軸ず
れによる結合損失の説明図である。 １：光　素　子、 ３：球レンズ、 ４：キャップ、 ５：光ファイバ、 ６．１１：支持部材、 １２．１３：頭　　　部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）光素子を収納するキャップと光ファイバを収納す
   る支持部材とを結合、溶接して前記光素子と前記光ファ
   イバ間で光信号を送受信する光結合部の溶接方法におい
   て、前記キャップと前記支持部材とのいづれか一方の外
   径を他方の外径より小さくし、その先端をテーパー加工
   により皿状の頭部に形成して該皿状の頭部を前記他方と
   の結合、溶接面に密着させ、該密着部分に斜め方向より
   レーザ光を照射して前記キャップと前記支持部材とを溶
   接することを特徴とする光結合部の溶接方法。