JP2007171999A - Package for housing optical element, and optical module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は異なる波長の光信号を合波あるいは分波する波長合分波器、または光スイッチ等の光パッシブデバイス(以下、光素子という)を収容するための光素子収納用パッケージ、およびこれに光素子を収容した後に光ファイバに光結合させた光モジュールに関するものである。 The present invention relates to a wavelength multiplexer / demultiplexer that multiplexes or demultiplexes optical signals of different wavelengths, or an optical element storage package for accommodating an optical passive device (hereinafter referred to as an optical element) such as an optical switch, and the like. The present invention relates to an optical module that is optically coupled to an optical fiber after accommodating an optical element.
従来の光素子収納用パッケージの例をに斜視図で示す。また、この光素子収納用パッケージに波長合分波器等の光素子を収容した後に光ファイバに光結合させた光モジュールの例をに斜視図で示す。 The example of the conventional package for optical element accommodation is shown with a perspective view. An example of an optical module in which an optical element such as a wavelength multiplexer / demultiplexer is accommodated in this optical element accommodation package and optically coupled to an optical fiber is shown in a perspective view.
光素子収納用パッケージは、上面に光素子17が載置される載置部11aを有するとともに、外部回路基板(図示せず)にネジ止めされるように外周部に設けられたフランジ部11bを有する基体11と、基体11の上面に載置部11aを囲繞するように取着され、相対する一両側面の略中央部に光ファイバ18を導入するための貫通孔から成る光ファイバ導入部(以下、導入部という)12aを有し、さらに導入部12aの相対する外側側面にパイプ取着部(以下、取着部という)12bを有する枠体12と、取着部12bを囲繞するように接合されるとともに光ファイバ18を導入部12aに導くためのパイプ13とから主に構成される。
The optical element storage package has a mounting part 11a on which the
また、光モジュールは、載置部11aの上面に光素子17,光ファイバ整列器(以下、整列器という)16が保持台15を介して載置されるとともに、光ファイバ18が導入部12cを介してパイプ13から光素子17にかけて導入され、光ファイバ18を整列器16上面の略V字状のV溝16aに沿って前後させることにより光素子17に光結合される。
In the optical module, an
さらに、光結合した後にホルダー13aをパイプ13の先端面にYAG溶接等により溶接するとともに、蓋体19を枠体12上面にYAG溶接またはロウ付けすることにより、光素子収納用パッケージの内部が気密に封止された光モジュールが完成する。この光モジュールは、光素子17を内部に気密に収容し、高速光通信等に用いられる。
しかしながら、大容量の情報を光伝送するために複数の光ファイバ18を光素子収納用パッケージの内部に導入する場合に、複数の光ファイバ18を光素子収納用パッケージの内部に導入し、さらに光素子17に光結合させるのは作業上非常に煩雑である。
However, when a plurality of
具体的には、光ファイバ18を安定して載置固定する部位が整列器16のV溝16aの部位のみであるため、光ファイバ18が複数ある場合には、たとえ1本目の光ファイバ18が光結合できたとしても他の光ファイバ18を光結合させる際に1本目の光ファイバ18の光結合が損なわれるため、すなわち光軸がずれることがあるため全ての光ファイバ18の光軸を良好に合わせるのは非常に困難であるという問題点があった。
Specifically, since the part where the
また、作業が非常に煩雑であるため、作業中に光ファイバ18を折ってしまう可能性も高いという問題点もあった。
In addition, since the work is very complicated, there is a problem that the
また、たとえ複数の光ファイバ18と光素子17とを光結合できたとしても、その後にホルダー13aをパイプ13の先端面にYAG溶接する工程と、蓋体19を枠体12の上面に接合する工程との2工程が必要であり、その際の熱履歴により、光ファイバ18を歪ませる程度の応力が発生し、光素子17と光ファイバ18との光結合がわずかながらも劣化するという問題点もあった。
Further, even if the plurality of
そのため、従来の光素子収納用パッケージおよび光モジュールにおいては、光素子17の作動性を良好とできず大容量の情報を光伝送できないことがあるという問題点があった。
Therefore, the conventional optical element storage package and optical module have a problem that the operability of the
本発明は、上記問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、複数の光ファイバと光素子との光信号の結合効率をも良好なものとすることができ、光素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させ得るものとすることができる光素子収納用パッケージおよび光モジュールを提供することにある。 The present invention has been completed in view of the above-described problems, and the object thereof is to improve the optical signal coupling efficiency between a plurality of optical fibers and optical elements. An object of the present invention is to provide an optical element storage package and an optical module that can be operated normally and stably.
本発明は、上面に光素子が載置される載置部を有する基体と、該基体の上面に前記載置部を囲繞するように取着され、側部の上面に蓋体がロウ付けされる枠体とを具備し、前記枠体は、前記側部の上面に前記光素子と光結合される光ファイバを通してロウ付けするための断面形状が略U字状の溝から成る複数の光ファイバ導入部を有し、該各光ファイバ導入部には、1つの光ファイバがそれぞれ通されてロウ付けされる。 The present invention includes a base having a mounting portion on which an optical element is mounted on the upper surface, and the upper surface of the base so as to surround the mounting portion, and a lid is brazed to the upper surface of the side portion. A plurality of optical fibers each having a substantially U-shaped cross section for brazing through an optical fiber optically coupled to the optical element on the upper surface of the side portion. Each of the optical fiber introducing portions has an introducing portion, and one optical fiber is passed through and brazed to each of the optical fiber introducing portions.
また、上記光素子収納用パッケージと、前記載置部に載置された光素子と、前記光ファイバ導入部のそれぞれに通されてロウ付けされた光ファイバと、前記枠体の上面にロウ付けされた、前記光素子および前記光ファイバ導入部を気密に封止する蓋体とを具備したことを特徴とする。 Further, the optical element storage package, the optical element placed on the placement portion, the optical fiber brazed through each of the optical fiber introduction portions, and the brazing on the upper surface of the frame body And a lid that hermetically seals the optical element and the optical fiber introduction part.
本発明によれば、従来のように光ファイバをパイプを介して光素子収納用パッケージの内部に導入する必要がなく、また光ファイバを導入部に仮固定してパッケージの内部に載置される光素子と正確に光結合させることができるので、一本の光ファイバと光素子との光結合の作業性を非常に効率の高いものとできるとともに一本の光ファイバを安定して固定し保持することができる。 According to the present invention, it is not necessary to introduce an optical fiber into the optical element housing package via a pipe as in the prior art, and the optical fiber is temporarily fixed to the introduction portion and placed inside the package. Since optical coupling with an optical element can be performed accurately, the workability of optical coupling between a single optical fiber and an optical element can be made extremely efficient, and a single optical fiber can be stably fixed and held. can do.
本発明によれば、従来のように複数の光ファイバと光素子とを光結合した後、ホルダーをパイプの先端面にYAG溶接する工程と、蓋体を枠体の上面に接合する工程との2工程が不要となり、その際の熱履歴により、光ファイバを歪ませる程度の応力が発生し、光素子と光ファイバとの光結合が劣化するようなことがないため、光素子の作動性を良好とすることができ、大容量の情報を光伝送することの可能な光モジュールを提供することができる。 According to the present invention, after optically coupling a plurality of optical fibers and optical elements as in the prior art, a step of YAG welding the holder to the tip surface of the pipe, and a step of joining the lid to the upper surface of the frame Two steps are not required, and the thermal history at that time does not generate stress that distorts the optical fiber, and optical coupling between the optical element and the optical fiber is not deteriorated. It is possible to provide an optical module that can be excellent and capable of optically transmitting a large amount of information.
本発明の光素子収納用パッケージを以下に詳細に説明する。 The optical element storage package of the present invention will be described in detail below.
は本発明の光素子収納用パッケージの実施の形態の一例を示す斜視図であり、はその光ファイバ導入部の周辺部の部分拡大斜視図である。 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view showing an example of an embodiment of an optical element storage package according to the present invention, and FIG.
およびにおいて、1は基体、2は枠体であり、これら基体1,枠体2で、光素子を収容する容器が基本的に構成される。
1 and 2,
基体1は、光素子を支持するための支持部材ならびに光素子から発せられる熱を放散するための略四角形の放熱板として機能し、その上面の略中央部に光素子を載置するための載置部1aを有している。
The
また、基体1の外周部には、外部回路基板(図示せず)とネジ止めできるように、基体1を枠体2の外側に延出させてネジ穴を設けた、フランジ部1bを有していることが好ましい。
Further, the outer periphery of the
基体1は、鉄(Fe)−ニッケル(Ni)−コバルト(Co)合金や銅(Cu)−タングステン(W)合金等の金属材料から成る板状体であり、例えばFe−Ni−Co合金から成る場合は、そのインゴットに圧延加工や打ち抜き加工等の金属加工法を施すことによって所定の形状に製作される。
The
なお、基体1の表面には、耐蝕性に優れかつロウ材との濡れ性に優れる金属、具体的には厚さ0.5μm乃至9μmのNi層と、厚さ0.5μm乃至5μmのAu層とを順次メッキ法により被着させておくのが良く、これにより、基体1が酸化腐食するのを有効に防止できるとともに、基体1の上面に光素子および枠体2をロウ材により強固に接着固定することができるものとなる。
The surface of the
また、基体1は、その上面に光素子が載置される載置部1aを囲繞するように四角形等の枠形状の枠体2が接合されており、枠体2の内側に光素子を収容するための空所が形成される。
The
この枠体2は、基体1と同様に金属材料から成り、基体1と同様の加工法で側部の上面の略中央部に光ファイバを通してロウ付けするための断面形状が略U字状の溝から成る少なくとも1つの光ファイバ導入部2aを有するものに加工される。
The
枠体2は、例えばFe−Ni−Co合金から成る場合は、そのインゴットに圧延加工や打ち抜き加工等の金属加工法を施すことによって所定の枠形状に製作される。
When the
また、枠体2の基体1への取着は、基体1の上面と枠体2の下面とを、基体1の上面に敷設した、適度な体積を有するプリフォームとされた銀(Ag)ロウ等のロウ材を介してロウ付け接合することによって行なわれる。
In addition, the
さらに、基体1と同様に、枠体2の表面に厚さ0.5μm乃至9μmのNi層と厚さ0.5μm乃至5μmのAu層とを順次メッキ法により被着させておくのが良い。
Further, similarly to the
本発明の光素子収納用パッケージにおける光ファイバ導入部2aは、一本の光ファイバを通してロウ付けするための断面形状が略U字状の溝から成る。
The optical
この光ファイバ導入部2aは、光ファイバを安定して固定し保持する機能を有するとともに、基体1をフランジ部1bにより外部回路基板にネジ止めする場合においても、ネジ止めによりフランジ部1bに発生して光ファイバに伝わる応力を非常に小さくし得る機能を有する。
This optical
さらに、光ファイバ導入部2aは、その内側に光ファイバを通してロウ付けすることによって固定した際に光ファイバの外周面を略均一にロウ材で覆うことが可能な形状であるため、ロウ材が溶融して光ファイバの外周面と光ファイバ導入部2aとの間を封止する際に発生するロウ材中のボイドの原因となる光ファイバ導入部2aに存在している空気を外部へ抜けやすくする作用があるので、そのロウ材中のボイドの発生を皆無とし、光ファイバ導入部2aにおける気密封止を良好とする機能も有するものである。
Furthermore, since the optical
この光ファイバ導入部2aは、に部分拡大斜視図で示すように、この光ファイバ導入部2aを通して導入される光ファイバの直径をr(μm)とした場合に、その開口の幅Aがr+5μm乃至r+200μmであり、深さBがr+5μm乃至r+200μmであることが好ましい。
As shown in the partially enlarged perspective view of the optical
開口の幅Aがr+5μm未満の場合は、光ファイバの外周面を略均一に覆うようにロウ付けできなくなり、ロウ材中のボイドの発生を皆無とできなくなって、光ファイバ導入部2aにおける気密封止を良好なものとできなくなり、光素子を気密封止することが困難となる。 When the width A of the opening is less than r + 5 μm, it is impossible to braze so as to cover the outer peripheral surface of the optical fiber substantially uniformly, and it becomes impossible to eliminate voids in the brazing material. It becomes difficult to stop the optical element, and it becomes difficult to hermetically seal the optical element.
一方、開口の幅Aがr+200μmを超える場合は、光ファイバを光ファイバ導入部2aの略中央部に安定して固定することが困難となるため、光ファイバ導入部2aにおける光ファイバの断面の中心点と、光軸調整用として機能する、載置部1aに保持台を介して光素子とともに載置される光ファイバの整列器のV溝に載置固定された光ファイバの断面の中心点とが位置ずれを起こすようになる。
On the other hand, when the width A of the opening exceeds r + 200 μm, it is difficult to stably fix the optical fiber to the substantially central portion of the optical
そのため、光ファイバに応力が発生して折れ易くなり、この光素子収納用パッケージを用いた光モジュールの信頼性が非常に低くなるという問題点を生じることとなる。 For this reason, stress is easily generated in the optical fiber, and the optical fiber is easily broken. This causes a problem that the reliability of the optical module using the optical element storage package becomes very low.
また、深さBがr+5μm未満の場合は、光ファイバの外周面を略均一に覆うようにロウ付けできなくなり、ロウ材中のボイドの発生を皆無とできなくなって、光ファイバ導入部2aにおける気密封止を良好なものとできなくなり、光素子を気密封止することが困難となる。 Further, when the depth B is less than r + 5 μm, it is impossible to braze so as to cover the outer peripheral surface of the optical fiber substantially uniformly, and it becomes impossible to eliminate voids in the brazing material. It becomes impossible to make the hermetic seal good, and it becomes difficult to hermetically seal the optical element.
一方、深さBがr+200μmを超える場合は、枠体2を基体1の上面に接合した際のそれぞれの熱膨張係数差に起因した枠体2および基体1の反りや捻れによって発生した歪みをネジ止めにより平坦に戻そうとする応力が、基体1から枠体2の光ファイバ導入部2aおよびロウ材を介して光ファイバ8に伝わるようになるので、基体1をフランジ部1bにより外部回路基板にネジ止め固定した際に、光ファイバを折れ易くする程度の応力が基体1から光ファイバ導入部2a,ロウ材を介して光ファイバ8に伝わることになり、この光素子収納用パッケージを用いた光モジュールの信頼性が非常に低くなるという問題点を生じることとなる。
On the other hand, when the depth B exceeds r + 200 μm, distortion caused by warping or twisting of the
また、光ファイバ導入部2aの奥行き、すなわち枠体2の厚さは0.7乃至1.8mm程度が好ましい。
The depth of the optical
奥行きが0.7mm未満の場合は光ファイバを安定して固定し保持することが困難となり、一方、1.8mmを超える場合は、光ファイバが固定され保持される部位のロウ付け面積が広くなるため、光ファイバと光ファイバ導入部2aとの間にロウ付け後に発生する残留応力が非常に大きいものとなり、光ファイバに外力が加わると光ファイバ導入部2cにおける光ファイバの周囲のロウ材にクラック等の機械的な破壊が発生し易くなって、光素子を気密に封止することが困難となる傾向がある。
When the depth is less than 0.7 mm, it is difficult to stably fix and hold the optical fiber. On the other hand, when the depth exceeds 1.8 mm, the brazing area of the portion where the optical fiber is fixed and held becomes wide. Therefore, the residual stress generated after brazing between the optical fiber and the optical
このような本発明の光素子収納用パッケージを用いて、にその実施の形態の一例を斜視図で示すように、載置部1aの上面に光素子7,整列器6が保持台5を介して載置されるとともに、光ファイバ8が、光ファイバ導入部2aを通してロウ付けされることによって外部から光素子7にかけて導入され、その光ファイバ8の端部を整列器6の上面の略V字状のV溝6aに載置しそれに沿って前後させることにより、光素子7に光結合される。
Using such an optical element storage package of the present invention, as shown in a perspective view of an example of the embodiment, the
さらに、その後に下面に金(Au)−錫(Sn)ロウ材等の低温ロウ材9aがクラッドされている蓋体9を、光ファイバ導入部2aを含む枠体2の上面にロウ付けすることにより、光素子収納用パッケージの内部が気密に封止された本発明の光モジュールが完成する。
Further, a lid body 9 having a lower surface clad with a low-
なお、この光モジュールにおいて、光ファイバ導入部2aを介して導入される光ファイバ8の光ファイバ導入部2aに位置する部位の保護膜(樹脂等)を剥がして石英ガラス(光ファイバ8の芯線)を露出させるとともに、露出させた光ファイバ8の芯線の外周の全面にNi,Au等のメッキ膜を順次被着させておくことにより、光ファイバ8の外周面がメッキ膜およびロウ材を介して光ファイバ導入部2aおよび蓋体9に良好にロウ付けされ、光ファイバ導入部2aが気密封止されることになる。
In this optical module, the protective film (resin or the like) located at the optical
そして、この光モジュールは、従来のように、複数の光ファイバと光素子とを光結合した後、ホルダーをパイプの先端面にYAG溶接する工程と、蓋体を枠体の上面に接合する工程との2工程が不要となり、その際の熱履歴により、光ファイバを歪ませる程度の応力が発生して光素子と光ファイバとの光結合が劣化するようなことがないことから、光素子7の作動性を良好とすることができ、大容量の情報を光伝送することが可能なものとなる。
In this optical module, as in the prior art, after optically coupling a plurality of optical fibers and optical elements, a step of YAG welding the holder to the tip surface of the pipe, and a step of joining the lid to the upper surface of the
1:基体
1a:載置部
1b:フランジ部
2:枠体
2a:光ファイバ導入部
7:光素子
8:光ファイバ
9:蓋体
1: Base 1a:
Claims (2)
前記枠体は、前記側部の上面に前記光素子と光結合される光ファイバを通してロウ付けするための断面形状が略U字状の溝から成る複数の光ファイバ導入部を有し、該各光ファイバ導入部には、1つの光ファイバがそれぞれ通されてロウ付けされる光素子収納用パッケージ。 A base body having a mounting portion on which an optical element is mounted; and a frame body attached to the upper surface of the base body so as to surround the mounting portion and having a lid brazed on the upper surface of the side portion; Comprising
The frame includes a plurality of optical fiber introduction portions each having a substantially U-shaped cross section for brazing through an optical fiber optically coupled to the optical element on an upper surface of the side portion. An optical element storage package in which one optical fiber is passed through the optical fiber introduction portion and brazed.
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JP2007080163A JP2007171999A (en) | 2007-03-26 | 2007-03-26 | Package for housing optical element, and optical module |
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