JPH03192208A - Optical module - Google Patents
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- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光通信用送受信光モジュールに関する。[Detailed description of the invention] (Industrial application field) The present invention relates to a transmitting/receiving optical module for optical communication.
(従来の技術)
光通信の高速化、大容量の要求に伴い、その構成要素で
ある発光、受光等各種光モジュールの高性能、高信頼化
が望まれている。第2図(a)、(b)は、通常の半導
体レーザ(LD)モジュールの一例である。第2図(a
)は上面図、第2図(b)はB−B’に沿って切断した
断面を示している。箱型パッケージ2はインライン状の
複数のリード金属棒属榛3で構成されている。金属棒3
では中央部の切り欠は部にヒートシンク5上にマウント
されたLD、中空部にはレンズが位置し、先端ではリン
グ状接続部材(スライドリング)9を介して金属(フェ
ルール)で被覆された光ファイバ7を保持している。こ
こでLD6からの放射光はレンズ4を介して拡大結像さ
れ、結像位置に端面を配置した光ファイバに効率良く結
合する。光ファイバは、最初に光軸方向(Z)の位置合
わせを行ってスライドリング9と固定され、次にxy力
方向位置合わせを行った後にスライドリング9とパッケ
ージ2を固定することによりパッケージに保持されてい
る。固定は、信頼性が高いとされているYAGレーザに
よるスポット溶接や半田接合が一般に用いられている。(Prior Art) With the demand for higher speed and larger capacity of optical communications, there is a desire for higher performance and higher reliability of various optical modules such as light emitting and light receiving components, which are the components thereof. FIGS. 2(a) and 2(b) show an example of a normal semiconductor laser (LD) module. Figure 2 (a
) shows a top view, and FIG. 2(b) shows a cross section cut along BB'. The box-shaped package 2 is composed of a plurality of inline metal lead rods 3. metal rod 3
In the notch in the center, there is an LD mounted on a heat sink 5, a lens is located in the hollow part, and a light beam coated with metal (ferrule) is placed at the tip via a ring-shaped connecting member (slide ring) 9. It holds fiber 7. Here, the emitted light from the LD 6 is magnified and imaged through the lens 4, and is efficiently coupled to an optical fiber whose end face is located at the image formation position. The optical fiber is first aligned in the optical axis direction (Z) and fixed to the slide ring 9, then aligned in the xy force direction, and then fixed to the slide ring 9 and the package 2 to be held in the package. has been done. For fixing, spot welding using a YAG laser or soldering, which is considered to be highly reliable, is generally used.
(発明が解決しようとする課題)
上記のごとく、スライドリング9と光ファイバ7、そし
てスライドリング9とパッケージ2との接合はYAGレ
ーザ溶接や半田接合が用いられる。YAGレーザ溶接の
場合、3点や6点のスポット溶接で行われるが、複数の
レーザビーム間のパワーの不均衡による接合面内の光軸
ずれ、(横ずれ)や、接合面の面精度や平行度の不具合
等によるファイバ光軸傾きが生じ、光結合効率が劣化す
ることがある。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, the slide ring 9 and the optical fiber 7, and the slide ring 9 and the package 2 are bonded together by YAG laser welding or solder bonding. In the case of YAG laser welding, spot welding is performed at 3 or 6 points, but optical axis deviation (lateral deviation) within the joint surface due to power imbalance between multiple laser beams, surface accuracy and parallelism of the joint surface may occur. The optical axis of the fiber may be tilted due to a problem with the optical fiber angle, and the optical coupling efficiency may deteriorate.
第3図(aXb)は、接合部におけるファイバ光軸の横
ずれ(Δy)、傾き(Δe)を示したもので、接合部の
断面を拡大して示している。光軸の傾きΔθによる軸ず
れΔγ量は接合部10とファイバ先端の距離dに比例す
る。半田接合の場合にも半田の量の不均一のために同様
なことが生じる。また、経時変化や外力によっても接合
部にずれが生じ、光結合効率が劣化する。FIG. 3 (aXb) shows the lateral deviation (Δy) and inclination (Δe) of the fiber optical axis at the joint, and shows an enlarged cross-section of the joint. The amount of axis deviation Δγ due to the optical axis inclination Δθ is proportional to the distance d between the joint 10 and the fiber tip. A similar problem occurs in solder joints due to non-uniformity in the amount of solder. In addition, changes over time and external forces may cause displacement in the bonded portion, deteriorating the optical coupling efficiency.
このずれを小さくするには、部材精度の管理や組立を丁
寧に行ったり、温度変化の小さい環境でモジュールを使
用する等の゛対策があるが、製造コストやユーザの使用
条件を考慮すると抜本的な解決ではない。光フアイバ入
力端をスライドリング9とパッケージ2との接合面とほ
ぼ同一面に配置すればd#0となるから傾きΔθによっ
て生じるファイバ光軸の横ずれは小さくできるが、部材
の寸法誤差例えばレンズ4の焦点距離のバラツキ、パッ
ケージ2の寸法誤差、レーザ6とレンズ4の間の距離の
わずかな誤差等のため、やはりファイバ端面に結像され
ることは難しい、端面に結像させるには部材精度を厳密
に管理等を行なえばよいのであるがきわめてコストが高
くなってしまう。There are countermeasures to reduce this deviation, such as controlling component accuracy, carefully assembling, and using the module in an environment with small temperature changes, but considering manufacturing costs and user usage conditions, it is not necessary to take drastic measures. It's not a solution. If the optical fiber input end is arranged on the same plane as the joint surface between the slide ring 9 and the package 2, d#0 will be obtained, so the lateral deviation of the fiber optical axis caused by the inclination Δθ can be reduced, but dimensional errors of the members, such as the lens 4 Due to variations in the focal length, dimensional errors in the package 2, slight errors in the distance between the laser 6 and the lens 4, etc., it is difficult to focus the image on the end face of the fiber. Although it would be possible to strictly manage this, the cost would be extremely high.
本発明の目的は上記の問題点を解決し、光結合損失が小
さく、かつ低コストで信頼性の高いモジュールを提供す
ることにある。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and provide a module with low optical coupling loss, low cost, and high reliability.
(問題を解決するための手段)
パッケージ内に設置された発光あるいは受光素子、結合
レンズ、及び嵌合したリングを介して前記パッケージに
固定されたフェルールで保護された光ファイバからなる
光モジュールにおいて、前記結合用レンズと前記光ファ
゛イバの間に光透過率の高い材料から成る平行平板を設
け、前記光ファイバの端面が前記嵌合リングと前記パッ
ケージとの接合面と略同一面になるようにしたことを特
徴とする。(Means for Solving the Problem) An optical module comprising a light emitting or light receiving element installed in a package, a coupling lens, and an optical fiber protected by a ferrule fixed to the package via a fitted ring, A parallel flat plate made of a material with high light transmittance is provided between the coupling lens and the optical fiber, so that the end surface of the optical fiber is substantially flush with the joining surface of the fitting ring and the package. It is characterized by the following.
(作用)
厚みt、屈折率nの平行平板を透過した光線の幾何学長
は、空気中に比べ約t(1−1/n)だけ長くなる。(Function) The geometric length of a ray transmitted through a parallel flat plate having a thickness t and a refractive index n becomes longer by about t(1-1/n) than in air.
そこで、平行平板を設ける前は結像位置が光フアイバ端
面に対しである程度レンズ側にくるようにしておいて結
合用レンズと光ファイバとの間に所望の厚みと屈折率を
有する平行平板を設ける。すると結合用レンズと光フア
イバ端面との間の幾何学長が長くなりレンズの光学定数
のバラツキ、部材寸法のバラツキ等があったとしてもフ
ァイバ入力端モジュールパッケージの接合面に一致する
ようになる。ファイバ傾きに対する光軸のずれは、ファ
イバとパッケージの接合面と、ファイバ入力端との距離
にほぼ比例するが、本発明では接合面とファイバ入力端
面が略同一面となるようにしたのでファイバ傾きによる
光軸ずれはほとんど無視できる。Therefore, before installing the parallel plate, the image formation position should be placed on the lens side to some extent with respect to the end face of the optical fiber, and then a parallel plate having the desired thickness and refractive index is provided between the coupling lens and the optical fiber. . Then, the geometric length between the coupling lens and the end face of the optical fiber becomes longer, and even if there are variations in the optical constants of the lens, variations in component dimensions, etc., it will coincide with the joint surface of the fiber input end module package. The deviation of the optical axis relative to the fiber inclination is approximately proportional to the distance between the joint surface of the fiber and the package and the fiber input end. However, in the present invention, since the joint surface and the fiber input end surface are made to be approximately on the same plane, the fiber tilt The optical axis shift due to this can be almost ignored.
このように、所望の厚みと屈折率を有する平行平板を設
けることにより、部材の寸法誤差等がある場合において
も、ファイバ入力端をモジュールパッケージの接合面に
一致させることができる。In this manner, by providing a parallel plate having a desired thickness and refractive index, the fiber input end can be made to coincide with the bonding surface of the module package even if there is a dimensional error in the member.
このため、部材精度の管理や組立を丁寧に行ったりする
こと無く、光軸ずれの主要な原因であるファイバ横ずれ
とファイバ傾きの2つの内1つを解消し結合効率の劣化
を著しく抑制することが可能となる。これにより、組立
工数の削減、生産性、及び信頼性の向上が計れる。尚、
平行平板での光損失は、平行平板の材料として光透過率
の高いものを用いることにより、はとんど無視できる程
度に小さくできる。For this reason, it is possible to eliminate one of the two main causes of optical axis deviation, fiber lateral deviation and fiber inclination, and to significantly suppress the deterioration of coupling efficiency, without having to manage component precision or carefully assemble. becomes possible. This reduces assembly man-hours and improves productivity and reliability. still,
Optical loss in the parallel plates can be reduced to a negligible level by using a material with high light transmittance as the material for the parallel plates.
(実施例) 以下、本発明について図面を参照して詳細に説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.
第1図は本発明を示すモジュールの断面図である。構成
部品は第2図に示した従来例と同様で、パッケージ2は
インライン状の複数のリード1ト金属棒3とで構成され
ている。金属棒3では中央部の切り欠は部にヒートシン
ク5上にマウントされた半導体(LD)6、中空部には
レンズ4が位置し、先端ではスライドリング9を介して
金属(フェルール)で被覆された光ファイバ7を保持し
ている。LD6からの放射光はレンズ4によって集光さ
れ、厚さ約3mm、屈折率1.5の通常の光学ガラスか
ら成る平行平板11を透過して光ファイバ7に結合され
ている。FIG. 1 is a sectional view of a module illustrating the present invention. The components are the same as those of the conventional example shown in FIG. 2, and the package 2 is composed of a plurality of in-line leads and a metal rod 3. In the metal rod 3, a notch in the center has a semiconductor (LD) 6 mounted on a heat sink 5, a lens 4 is located in the hollow part, and the tip is covered with metal (ferrule) via a slide ring 9. It holds an optical fiber 7. The emitted light from the LD 6 is condensed by a lens 4, transmitted through a parallel flat plate 11 made of ordinary optical glass having a thickness of about 3 mm and a refractive index of 1.5, and is coupled to an optical fiber 7.
ここで、レンズ4によって集光された光がパッケージ2
とスライドリング9の接合面とほぼ同じ面内に結像され
るように、平行平板11よってレンズ4と光ファイバ7
の入力端の間の幾何学長を1mm長くしである。仮に、
パッケージ2が製作の不具合等によって、寸法誤差を生
じても平行平板11の厚みを帰ることにより幾何学長を
修正し、ファイバ入力端をパッケージ2の接合面に一致
させることが出来る。Here, the light focused by the lens 4 is transmitted to the package 2.
The parallel plate 11 connects the lens 4 and the optical fiber 7 so that the image is formed in approximately the same plane as the joint surface of the slide ring 9 and the slide ring 9.
The geometric length between the input ends of is lengthened by 1 mm. what if,
Even if the package 2 has a dimensional error due to manufacturing defects, the geometric length can be corrected by adjusting the thickness of the parallel plate 11, and the fiber input end can be made to coincide with the bonding surface of the package 2.
平行平板11は、平行平板11の周辺に金コートヲ施し
、その金コートとパッケージ2の内側を半田で固着し、
固定している。尚、平行平板11の固定方法は、上記の
方法に限らず簡単に接着剤などで固定しても良い。光フ
ァイバ7などの位置固定手順は次のようになる。まず平
行平板11がない状態で結像位置が光フアイバ端面より
レンズ4側に来るようにしておく。次に厚みが異なる何
種類かの平行平板をさしかえて結像位置を光フアイバ端
面に合わせる。光ファイバ7とスライドリング9を固定
し、次にxy方向の位置合わせを行った後にスライドリ
ング9とパッケージ2を固定する。固定はYAGレーザ
によるスポット溶接、あるいは半田接合で行う。The parallel plate 11 is made by applying a gold coat to the periphery of the parallel plate 11, and fixing the gold coat to the inside of the package 2 with solder.
Fixed. Note that the method of fixing the parallel plate 11 is not limited to the above-mentioned method, and may simply be fixed using an adhesive or the like. The procedure for fixing the position of the optical fiber 7, etc. is as follows. First, the image formation position is set to be closer to the lens 4 than the end surface of the optical fiber without the parallel plate 11. Next, several types of parallel flat plates with different thicknesses are replaced to align the imaging position with the end face of the optical fiber. The optical fiber 7 and the slide ring 9 are fixed, and after alignment in the x and y directions, the slide ring 9 and the package 2 are fixed. Fixation is performed by spot welding using a YAG laser or by soldering.
ファイバ7の入力端はほぼパッケージとの接合面内に位
置させる。前述のごとく光軸ずれはファイバ端面と、パ
ッケージとファイバの接合面との距離に比例するので外
圧や経時変化によってファイバ光軸が傾いても本構成で
は光軸ずれは殆ど無視できる。従って、従来の構成に比
べ結合損の低減のみならず、大幅な調整工数削減、生産
性、信頼性の向上を計れる。The input end of the fiber 7 is positioned approximately within the joining plane with the package. As mentioned above, the optical axis deviation is proportional to the distance between the fiber end face and the bonding surface of the package and the fiber, so even if the fiber optical axis is tilted due to external pressure or changes over time, the optical axis deviation can be almost ignored in this configuration. Therefore, compared to the conventional configuration, it is possible to not only reduce coupling loss but also significantly reduce adjustment man-hours and improve productivity and reliability.
本実施例では発光素子としてLDを示したがLEDでも
よいし、フォトダイオード(PD)等の受光素子でも同
様である。また、1枚のレンズで結像系を構成したが、
2枚以上の結像系でもかまわない。In this embodiment, an LD is shown as a light emitting element, but an LED or a light receiving element such as a photodiode (PD) may also be used. In addition, although the imaging system was constructed with one lens,
An imaging system with two or more lenses may also be used.
また、上記実施例では、光透過率の高い平行平板の材料
としてガラスを用いたがこれに限定されず、光透過率の
高い材料であれば良く、例えばフラスチック等でも良い
。また更に、平行平板の光透過率を良くするために、平
行平板の端面に無反射コーティングを施しても良い。Further, in the above embodiment, glass is used as the material of the parallel plate having high light transmittance, but the material is not limited to this, and any material having high light transmittance may be used, for example, plastic or the like may be used. Furthermore, in order to improve the light transmittance of the parallel plate, an anti-reflection coating may be applied to the end face of the parallel plate.
(発明の効果)
以上説明したように本発明によれば、光結合損が小さく
、生産性、信頼性が高い光モジュールを実現できる。(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, an optical module with low optical coupling loss, high productivity, and high reliability can be realized.
第1図は本発明の実施例を示す構成図、第2図(aXb
)は従来の光モジュールの構成図、第3図(aXb)は
ファイバの光軸ずれを示す図である。
図において、1・・・リード、2・・・パッケージ、3
°°°金属方、4・・レンズ、5・・・ヒートシンク、
6・・・半導体レーザ、7・・・光ファイバ、9・・・
スライドリング、1o・・・接合面、11・・・平行平
板。FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 (aXb
) is a configuration diagram of a conventional optical module, and FIG. 3 (aXb) is a diagram showing optical axis deviation of a fiber. In the figure, 1...Lead, 2...Package, 3
°°°Metal side, 4...Lens, 5...Heat sink,
6... Semiconductor laser, 7... Optical fiber, 9...
Slide ring, 1o...joint surface, 11...parallel flat plate.
Claims (1)
レンズ、及び嵌合したリングを介して前記パッケージに
固定されたフエルールで保護された・光ファイバからな
る光モジュールにおいて、前記結合用レンズと前記光フ
ァイバの前記結合用レンズ側の端面と間に光透過率の高
い材料から成る平行平板を設け、前記光ファイバの端面
が前記嵌合リングと前記パッケージとの接合面と略同一
面になるようにしたことを特徴とする光モジュール。In an optical module comprising a light emitting or light receiving element installed in a package, a coupling lens, and an optical fiber protected by a ferrule fixed to the package via a fitted ring, the coupling lens and the optical fiber A parallel flat plate made of a material with high light transmittance is provided between the end face on the coupling lens side and the end face of the optical fiber so that the end face of the optical fiber is substantially flush with the joining face of the fitting ring and the package. An optical module characterized by:
Priority Applications (1)
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JP33433189A JPH03192208A (en) | 1989-12-21 | 1989-12-21 | Optical module |
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Publications (1)
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JPH03192208A true JPH03192208A (en) | 1991-08-22 |
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ID=18276164
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JP33433189A Pending JPH03192208A (en) | 1989-12-21 | 1989-12-21 | Optical module |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03192208A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO2019167191A1 (en) * | 2018-02-28 | 2019-09-06 | ユニ・チャーム株式会社 | Animal excrement disposal sheet |
-
1989
- 1989-12-21 JP JP33433189A patent/JPH03192208A/en active Pending
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