JP2011066402A - Optical transmitter module and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光通信に用いられるセラミックパッケージ型の光送信モジュールとその製造方法に関する。 The present invention relates to a ceramic package type optical transmission module used for optical communication and a method for manufacturing the same.
光通信に用いられる光送信モジュールは、レーザダイオード(LD:Laser Diode)からの光を信号光として用いており、この信号光をレンズにより集光してパッケージの光学窓を通して通信用の光ファイバに結合している。温度調整装置(以下、TECという)を搭載した光送信モジュールでは、パッケージのベース上にTECを固定し、該TEC上にキャリアを介してレーザダイオード(以下、LDという)を実装している。また、信号光は、必要に応じてプリズムや光学フィルタを用いることにより光軸の方向が曲げられ、所定の方向に出射される。 An optical transmission module used for optical communication uses light from a laser diode (LD) as signal light. The signal light is collected by a lens and is transmitted to an optical fiber for communication through an optical window of a package. Are connected. In an optical transmission module equipped with a temperature adjustment device (hereinafter referred to as TEC), a TEC is fixed on the base of a package, and a laser diode (hereinafter referred to as LD) is mounted on the TEC via a carrier. Further, the signal light is emitted in a predetermined direction by bending the direction of the optical axis by using a prism or an optical filter as necessary.
光送信モジュールの形態として、CANパッケージ型とバタフライ型と呼ばれているものがある。CANパッケージ型の光送信モジュールは、例えば、LDを収容する円形状の金属製パッケージの上端側に光学窓が設けられ、下端側からリードピンが伸びる形態のものである(例えば、特許文献1参照)。バタフライ型の光送信モジュールは、形状的にはCANパッケージ型より一回り大きく、直方体形状の前端部に光学窓が設けられ、側部および後端部からリードピンが伸びる形態のものである(例えば、特許文献2参照)。 As a form of the optical transmission module, there are those called a CAN package type and a butterfly type. The CAN package type optical transmission module has, for example, a configuration in which an optical window is provided on the upper end side of a circular metal package that accommodates an LD, and lead pins extend from the lower end side (see, for example, Patent Document 1). . The butterfly type optical transmission module is one size larger than the CAN package type, and has an optical window provided at the front end portion of the rectangular parallelepiped shape, and lead pins extend from the side portion and the rear end portion (for example, Patent Document 2).
着脱式小型光トランシーバの標準規格であるXFPやSFPplusに示されるように、光トランシーバの小型化、低電力化、低コスト化が進む中で、TECを備えたものについても、その対応が必要とされている。
最近は、上記の特許文献1,2に示すような形態の光モジュールに加えて、より小さくて安価なセラミックパッケージ型の光送信モジュールが考えられている。この場合、パッケージ内のスペースは、上記のものに比べて大きく制限される。このため、LDの配置に関連して実装されるレンズの設置、光軸を所定の方向に曲げるための光学フィルタあるいは反射面の配置、光学系の調心、実装の容易性、コストなど、種々の観点からの検討が求められている。
As shown in XFP and SFPplus, which are standards for removable optical transceivers, optical transceivers are becoming smaller, lower power, and lower in cost. Has been.
Recently, in addition to the optical modules having the forms shown in
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、セラミックパッケージ型の光送信モジュールで、レンズ、光学フィルタの設置、調心を容易に行うことができ、低コスト化が可能な光送信モジュールとその製造方法の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described points, and is a ceramic package type optical transmission module, in which a lens and an optical filter can be easily installed and aligned, and the cost can be reduced. And its manufacturing method.
本発明による光送信モジュールは、レーザダイオードから出力された信号光を、光学レンズで集光した後に光学フィルタで反射させて、光ファイバを接続するスリーブ内に出射する光送信モジュールであって、光学レンズと光学フィルタは単一体のフィルタレンズキャリアに実装されて、レーザダイオードと共にセラミックパッケージ内に搭載されていることを特徴とする。 An optical transmission module according to the present invention is an optical transmission module in which signal light output from a laser diode is collected by an optical lens, reflected by an optical filter, and emitted into a sleeve connecting optical fibers. The lens and the optical filter are mounted on a single filter lens carrier and mounted in a ceramic package together with a laser diode.
レーザダイオードは、温度調整を行う電子冷却器を介して実装することができる。フィルタレンズキャリアは、セラミックパッケージの積層基板上で支持するか、または、電子冷却器上で支持するように搭載される。また、前記の光学レンズは非球面レンズあるいは球レンズが用いられ、前記の光学フィルタは、ガラスまたはセラミック面に全反射膜を蒸着して形成される。また、光学フィルタに代えて、フィルタレンズキャリアの反射面にAuメッキを直接施して形成されていてもよい。 The laser diode can be mounted via an electronic cooler that adjusts the temperature. The filter lens carrier is mounted so as to be supported on the laminated substrate of the ceramic package or to be supported on the electronic cooler. The optical lens is an aspherical lens or a spherical lens, and the optical filter is formed by vapor-depositing a total reflection film on a glass or ceramic surface. Further, instead of the optical filter, the reflecting surface of the filter lens carrier may be directly plated with Au.
また、本発明による光送信モジュールの製造方法は、レーザダイオードから出力された信号光を、光学レンズで集光した後に光学フィルタで反射させて、光ファイバを接続するスリーブ内に出射する光送信モジュールの製造方法であって、
光学レンズと光学フィルタを単一体のフィルタレンズキャリア上に位置決めして実装した後、レーザダイオードとフィルタレンズキャリアとをセラミックパッケージ内に位置決めして搭載することを特徴とする。
Further, the method of manufacturing an optical transmission module according to the present invention includes: an optical transmission module in which signal light output from a laser diode is collected by an optical lens, reflected by an optical filter, and emitted into a sleeve connecting optical fibers. A manufacturing method of
The optical lens and the optical filter are positioned and mounted on a single filter lens carrier, and then the laser diode and the filter lens carrier are positioned and mounted in a ceramic package.
本発明によれば、光学レンズと光学フィルタを単一体からなるフィルタレンズキャリアに自動的に位置決めして固定することができ、製造上でバラツキのあるセラミックパッケージに対しての設置、調心が容易で、小型で精度のよい光送信モジュールを得ることが可能となる。 According to the present invention, an optical lens and an optical filter can be automatically positioned and fixed to a single filter lens carrier, and installation and alignment with respect to a ceramic package having variations in manufacturing is easy. Thus, a small and accurate optical transmission module can be obtained.
本発明による光送信モジュールは、例えば、図1に示すように、セラミックパッケージ1の上面にパッケージ内を封止するリッド2、該リッド2にジョイントスリーブ3を介して、光ファイバが挿入接続されるスリーブ4を連結して構成される。リッド2は、上面側中央にジョイントスリーブ3と嵌合されるホルダ部2aが一体に形成され、また、信号光を透過させる光学窓(図示されず)を有し、セラミックパッケージ1の上面周縁で封止固定されている。
In the optical transmission module according to the present invention, for example, as shown in FIG. 1, an optical fiber is inserted and connected to a lid 2 for sealing the inside of the package on the upper surface of a
ジョイントスリーブ3は、ホルダ部2aとのZ軸方向の位置調整により、光ファイバ端との光路長の調心が行なわれ、スリーブ2との接合面3aでXY方向の位置調整により、光ファイバ端との位置ずれに対する調心が行なわれる。ジョイントスリーブ3を介して、信号光と光ファイバ端との調心が行なわれた後、それぞれの調整部分は接着剤あるいは溶接により固定される。なお、スリーブ4には、光ファイバ端に取付けられた光コネクタが嵌合接続されるレセプタクル部4a、光トランシーバ等に保持固定する支持部4bなどが設けられている。
The
セラミックパッケージ1は、図2に示すように、例えば、矩形状の底部セラミック基板1aと、セラミック製の矩形枠状の複数のパッケージフレーム1bを順次積層し、最上端に金属フレーム1cを配した積層構造のものを用いることができる。なお、図2は、構造を解りやすくするために、パッケージ壁部の一部を除去した図で示してある。また、セラミックパッケージ1は、例えば、図1に示すように( 縦a=5.5mm、横b=4.5mm、高さc=2.5mm)程度の箱型で形成され、その収納室10内には後述する搭載部品が搭載される。
As shown in FIG. 2, the
セラミックパッケージ1の底部セラミック基板1aは、パッケージ内に搭載される電子部品の支持台およびパッケージのベース、外部回路への電気接続口となるステムとしての機能を有している。パッケージフレーム1bは、その積層数によってパッケージ高さcを所望の値に設定することができる。中間に位置するパッケージフレーム1bは、例えば、電源や電気信号のための導体やパッドを形成してパッケージ内に搭載される電子部品の電気接続が行なわれる信号供給基板1dとしたり、また、電子部品を搭載するための領域を設けた部品搭載基板1eとすることができる。金属フレーム1cは、図1に示す金属製のリッド2を溶接や半田により固定するもので、樹脂接着する場合は省略することもある。
The bottom ceramic substrate 1a of the
セラミックパッケージ1の収納室10は矩形状に形成され、例えば、底部セラミック基板1a(または金属製の放熱基板)上に電子冷却器11(以下、TECという)が搭載される。TEC11は、ペルチェ素子等の電子冷却素子11aの上面側に吸熱板11bを有し、下面側に放熱板11cを有し、放熱板11cが底部セラミック基板1aに接するようにして配設される。吸熱板11b上には、LDキャリア12(サブマウントとも言う)を介してLD13が搭載される。なお、LDの温度制御を行わない無温調タイプの光送信モジュールでは、TEC11が搭載されない形態とされる。
The
なお、LD13からの信号光は、搭載面と平行な方向に出射された後、直交方向に反射されて光ファイバに結合され、信号光の出射側と反対の背面側からはモニタ光が取り出され、モニタ用のフォトダイオード(以下、モニタPDという)で受光される。モニタPD(図示省略)は、例えば、上述したパッケージフレームに積層により組み込まれている部品搭載基板1eを用いてLD13の背面光を受光できるように搭載される。また、モニタPDやLD13の電源や信号線等の電気回路配線は、信号供給基板1dを用いて形成される。
The signal light from the
LD13からの信号光は、光学レンズ16で集光あるいは平行光にされた後、光学フィルタ15により反射されて、図1のスリーブ4内の光ファイバ端に出射される。光学フィルタ15は、所定の波長の光を反射させ、他の波長の光は透過させるもの(合分波フィルタで、WDMフィルタとも言われている)を用いることができる。なお、信号光を反射させるだけの場合は、光学フィルタ15として、ガラス面上に全反射膜が蒸着したものを用いることもできる。反射膜としては信頼性の高いAgの蒸着膜を使用し、反射率98%以上とすることができる。
The signal light from the
この他、信号光を反射させる光学フィルタ15として、Auメッキが施されたセラミック材を用いることができる。このときのセラミック材としては、LDが実装されるキャリア材として用いるのと同様なセラミック材を用いることができる。また、後述するフィルタレンズキャリアの傾斜した光学フィルタの取付け面に、直接Auメッキを施して、光学フィルタに代えさせることもできる。
In addition, as the
光学レンズ16は、外周の保持部が角形または円形状で、当該保持部の中央側に非球面レンズあるいは球レンズを有する形態のレンズを用いることができる。高出力仕様の光送信モジュールでは非球面レンズが用いられ、低出力仕様の光送信モジュールでは球レンズが用いられる。
また、光学レンズ16は、光学フィルタ15と光ファイバとの間に配する形態のものもあるが、配置スペースの関係からセラミックパッケージ1の高さ寸法が増大する。さらに、開口数(NA)の大きいLDを使用する場合、できるだけLDにレンズを近接する必要があり、また、レンズの高結合効率(−2dB以上)が必要な場合は、LD13と光学フィルタ15との間に光学レンズ16を配置することが望ましい。
The
The
本発明においては、LD13と光学フィルタ15との間に光学レンズ16を配置することにより、結合効率が高くセラミックパッケージ1をより小型化することが可能なものとしている。そして、上記の構成において、光学フィルタ15と光学レンズ16とを単一体からなる共通のキャリア上に実装させることにより、これらの設置および調心を容易にし、小型で精度のよい光モジュールを得ることが可能としている。なお、本発明において、光学フィルタ15と光学レンズ16を実装する共通のキャリアを、フィルタレンズキャリアと称して説明する。
In the present invention, by disposing the
図3〜図5は、フィルタレンズキャリア14に光学フィルタと各種の光学レンズを実装する例を示す図で、図3は、保持部が角形のレンズを実装する例を示し、図4は保持部が円形のレンズを実装する例を示し、図5は保持部を省略した球レンズを実装する例を示す。
フィルタレンズキャリア14は、水平部14aと垂直部14bとからなり、金属、セラミック、樹脂を成形・プレスあるいは機械加工で形成することができる。なお、フィルタレンズキャリア14は、例えば、( 縦e=1.6mm、横g=2.2mm、高さf=1.0mm)程度の外形で形成される。
3 to 5 are diagrams showing examples in which an optical filter and various optical lenses are mounted on the
The
水平部14aの下面(裏面)は、第1の面20aとして基準面とされ、フィルタレンズキャリア14をセラミックパッケージ1の搭載面に接合して、後述するようにLDとレンズ間の距離の調心に用いられる。垂直部14bには、第1の面20aに対して、例えば、45°の角度を持たせた第2の面20bが形成される。この第2の面20bには、信号光を反射させる(折り曲げる)光学フィルタ15が、紫外線硬化型(UV)樹脂等により接着固定される。
The lower surface (back surface) of the
なお、光学フィルタ15の基材がセラミックで形成されている場合は、光学フィルタ15の背面にAuSn半田を蒸着しておき、第2の面20bにNi/Auメッキを施しておくことにより、光学フィルタ15をLDと同じように自動ダイボンダを用いて固定することができる。また、この他、専用の治具を用いて、リフロー半田で半田材で固定することもでき、組立てが容易で部品の加工費もかからず、安価に作製することができる。なお、光学フィルタ15は、例えば、( 縦h=1.5mm、横i=1.5mm、)程度の正方形で形成される。
When the base material of the
水平部14aの上面側には、第1の面20と平行な第3の面20cが形成される。この第3の面20cには、後述する各種のレンズ16a〜16cが載せられ、UV樹脂等で接着固定される。この接着固定に際しては、フィルタレンズキャリア14をセラミックパッケージ1に搭載する前に上記の光学フィルタ15と合わせて、オフラインで実施することができる。
A
図3に示すように、保持部が角形のレンズ16aを用いる場合は、第3の面20cに一辺を載せ、その端部を水平部14aの前端縁に平行に揃えて前後方向の位置決めを行い接着固定すればよい。この場合、レンズ16aを中央位置に位置決めするには、レンズの側面方向への移動を阻止するストップ治具を配することで行ってもよく、あるいは、第3の面20cに、溝または突起を設けて中央位置に位置決めするようにしてもよい。なお、レンズ16aは、例えば、( 高さk=1.0mm、幅j=1.0mm、厚さm=0.8mm)程度の外形で形成される。
As shown in FIG. 3, when using a
図4は、保持部が円形のレンズ16bを用いる場合で、水平部14aの第3の面20cの中央部に、例えば、浅いV字状の溝20dを設けることが好ましい。この溝20dにレンズ16bの側面を載せ、端部を水平部14aの前端縁に揃えて接着固定すればよく、溝20dによりレンズ16bは、中央位置に位置決めされる。なお、レンズ16bは、例えば、( 外径p=1.0mmΦ、厚さn=0.8mm)程度の外形で形成される。
FIG. 4 shows a case where a
図5は、保持部が無い球レンズ16cを用いる場合で、図4の場合と同様に、水平部14aの第3の面20cの中央部に、浅いV字状の溝20dを設けることが好ましい。この溝20dにレンズ16bを載せ、前後方向の位置に対しては、水平部14aの前端側にレンズの移動を阻止するストップ治具を配するようにして接着固定すればよい。なお、レンズ16cは、例えば、( 直径q=1.5mmΦ)程度の球体で形成される。
FIG. 5 shows a case where a
図6〜図7は、他の実施例を示し、図6は、角形保持部を有するレンズを用いる例を示し、図7(A)は円形保持部を有するレンズを用いる例を示し、図7(B)は保持部を有しない球レンズを用いる例を示す。本例は、フィルタレンズキャリア17が、図3〜5の例と同様に水平部17aと垂直部17bからなり、金属、セラミック、樹脂を成形・プレスあるいは機械加工で、同程度の外形寸法で形成することができる。本例は、水平部17aを一対のアームで形成する点で図3〜5の例と異なるが、その他の構成は同じにすることができる。
6 to 7 show other embodiments, FIG. 6 shows an example using a lens having a square holding part, FIG. 7A shows an example using a lens having a circular holding part, and FIG. (B) shows an example using a spherical lens having no holding portion. In this example, the
水平部17aを形成する一対のアームの下面(裏面)は、図3〜5の例と同様に、第1の面20aとして基準面とされ、フィルタレンズキャリア17をセラミックパッケージ1の搭載面に接合して、パッケージ内の光学経路の調心に用いられる。垂直部17bには、第1の面20aに対して、例えば、45°の角度を持たせた第2の面20bが形成される。この第2の面20bには、図3〜図5の例と同様に信号光を反射させる(折り曲げる)光学フィルタ15が固定される。
The lower surface (back surface) of the pair of arms forming the
水平部17aは、図6(C)に示すように、治具30に載せて、一対のアームの内側を第4の面20eとする。この第4の面20e間の間隔rは、例えば、レンズ16aの幅よりわずかに大きく(+0.02mm程度)する。レンズ16aは、一対のアームの対向する第4の面20e間で水平部17aの先端にレンズ前端が一致するように入れ、治具30上に載せることにより位置決めされる。この状態で、レンズ16aと第4の面20eとの間に接着材を付与して接着固定する。
As shown in FIG. 6C, the
図7(A)は、円形保持部を有するレンズ16bを用いる場合で、図6と同様に一対のアームからなる水平部17aの下面に治具台を置き、レンズ16bを一対のアーム内側に形成された第4の面20eの間に置く。そして、水平部17aの先端にレンズ前端を一致させて第4の面20eで位置決めし、レンズ16bと第4の面20eとの間に接着材を付与して接着固定する。
FIG. 7A shows a case where a
図7(B)は、保持部を有しない球レンズ16cを用いる場合で、図6と同様に一対のアームからなる水平部17aの下面に治具台を置き、レンズを一対のアーム内側に形成された第4の面20eの間に置く。そして、水平部17aからの先端位置を規制するストップ治具等を用いて、レンズ16cと第4の面20eとの間に接着材を付与して接着固定する。
FIG. 7B shows a case where a
図8〜図9は、その他の実施例を示し、図8は、角形保持部を有するレンズを用いる例を示し、図9(A)は円形保持部を有するレンズを用いる例を示し、図9(B)は保持部を有しない球レンズを用いる例を示す。本例は、フィルタレンズキャリア18が、図6〜7の例と同様に水平部18aと垂直部18bとからなり、金属、セラミック、樹脂を成形・プレスあるいは機械加工で形成することができる。本例は、一対のアームからなる水平部18aに、レンズの軸方向位置を規制する張出部20fを形成する点で図6〜7の例と異なるが、その他の構成は同じにすることができる。
8 to 9 show other examples, FIG. 8 shows an example using a lens having a square holding part, FIG. 9A shows an example using a lens having a circular holding part, and FIG. (B) shows an example using a spherical lens having no holding portion. In this example, the
水平部18aを形成する一対のアームの下面(裏面)は、第1の面20aとして基準面とされ、フィルタレンズキャリア18をセラミックパッケージ1の搭載面に接合して、パッケージ内の光学経路の調心に用いられる。垂直部18bには、第1の面20aに対して、例えば、45°の角度を持たせた第2の面20bが形成される。この第2の面20bには、図3〜図5の例と同様に信号光を反射させる(折り曲げる)光学フィルタ15が、貼付け固定される。
The lower surfaces (back surfaces) of the pair of arms forming the
図8に示すように、水平部18aは、図6(C)の例と同様に治具に載せて、一対のアームの内側を第4の面20eとする。この第4の面20e間の間隔は、図6(A)の例と同様に、レンズ16aの幅より僅かに大きくする。本例では、この第4の面20eから張り出す張出部20fを形成し、一対のアームの対向する第4の面20e間に水平部17aの先端に前端面が一致するように入れる。そして、レンズ16aの背面を張出部20fに当接させることにより位置決めされる。この状態で、レンズ16aと第4の面20eとの間に接着材を付与して接着固定する。
As shown in FIG. 8, the
図9(A)は、円形の保持部を有するレンズ16bである場合で、図8と同様に一対のアームからなる水平部18aの下面に治具台を置き、円柱形レンズを一対のアーム内側に形成された第4の面20eの間に置く。そして、張出部20fに当接させることにより位置決めされる。この状態で、レンズ16cと第4の面20eとの間に接着材を付与して接着固定する。
FIG. 9A shows a case where the
図9(B)は、保持部を有しない球レンズ16cを用いる場合で、図8と同様に一対のアームからなる水平部18aの下面に治具台を置き、球レンズを一対のアーム内側に形成された第4の面20eの間に置く。そして、張出部20fに球レンズを当接させることにより位置決めされる。この状態で、球レンズ16cと第4の面20eとの間に接着材を付与して接着固定する。
FIG. 9B shows a case where a
図10は、さらに別の形態のフィルタレンズキャリアと、当該キャリアに光学フィルタとレンズを用いる例を示す図である。本例のフィルタレンズキャリア19は、図6〜7の例に類似する形状で、図7(A)の円形の保持部を有するレンズ16bを用いる例で示してある。フィルタレンズキャリア19は、図10に示すように、一対の側壁部19aと該側壁部間の中間部19bとからなり、前述の例と同様に金属、セラミック、樹脂を成形・プレスあるいは機械加工で形成することができる。
FIG. 10 is a diagram showing another example of a filter lens carrier and an example in which an optical filter and a lens are used for the carrier. The
フィルタレンズキャリア19の下面は、上述した例と同様にセラミックパッケージへの搭載の基準面とされる第1の面20aとされ、セラミックパッケージの搭載面に載置してパッケージ内の光学経路の調心に用いられる。中間部19bには、第1の面20aに対して、例えば、45°の角度を持たせた第2の面20bが形成され、この第2の面20bには、信号光を反射させる光学フィルタ15が貼り付け固定される。側壁部19aの内壁は、図7(A)のような形態でレンズ16bを接着固定する第4の面20eとされ、この第4の面20eの上方部分は、厚さを薄くされた内壁面21aにより段差部21bが形成されている。
The lower surface of the
本例の第4の面20eは、上記の段差部21bにより区分けされ、レンズ16bの保持部と接する部分に接着材22を付与される。フィルタレンズキャリア19は治具上に載置され、レンズ16bは、図7(A)と同様な形態で、段差部21bから下方の第4の面20eの間で位置決めされ、側壁19aの前端にレンズ前端を一致させるようにして、接着材22により接着される。
The
図11は、図10で説明したフィルタレンズキャリア19に、レンズ16bを実装する方法の一例を示す図である。図11(A)は、第4の面20eに接着剤22を付与する例で、例えば、紫外線硬化樹脂からなる接着材が、ディスペンサ(注射器に類する形態のもの)のノズル31から供給される。ノズル31は、側壁部19aの薄くされた内壁面21aに接するように移動させ、押し下げることで先端を段差部21bに突き当てる。この状態で所定量の接着材22を段差部21bの下方の第4の面20eに付与する。接着材22は、第4の面20eの面に粘性により垂れ下がることなく、付与された位置にとどまらすことができる。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a method of mounting the
続いて、図11(B)に示すように、接着材22が付与されたフィルタレンズキャリア19は、TEC等の搭載面を想定した図6(C)の治具30または次に説明する治具32上に載置され、レンズ16bが側壁部19aの第4の面20e間にセットされる。レンズ16bはその前面が、側壁部19aの前面にほぼ一致するようにしてセットされ、接着材22を押し退けるようにして仮保持される。なお、この段階で接着材22は未硬化状態で、レンズ16bは完全には固定されておらず移動可能である。
Subsequently, as shown in FIG. 11B, the
フィルタレンズキャリア19内に収納されたレンズ16bは、治具上に載置されて光軸と直交する垂直方向(高さ方向位置)の位置決めがなされ、第4の面20e間で光軸と直交する水平方向(横方向位置)の位置決めがなされる。なお、第4の面20eとレンズ16bの保持面との隙間は5μm程度に設定され、この範囲内でのチルトが生じるとしても許容可能な範囲で影響がなく、高精度の位置決めが機械的に行える。
The
レンズ16bは、フィルタレンズキャリア19に収納され仮保持された状態で、図11(C)に示す治具32に軸方向の位置決めがされる。なお、レンズ16bは、フィルタレンズキャリア19を治具32の載置面32aに載置され状態で、収納してセットするようにしてもよい。治具32は、フィルタレンズキャリア19の第1の面(基準面)20aが接する載置面32aと、側壁部19aの前端が接する突き当て面32bを有し、突き当て面32bにはレンズ16bの膨らみ部分が当たらない円形孔32cが設けられている。
The
治具32の載置面32a上に載置されたフィルタレンズキャリア19は、側壁部19aの前端が押圧部材33により突き当て面32bに接するように付勢される。そして、突き当て面32bに形成されている円形孔32cを通して真空引きが行われ、レンズ16bが吸引される。レンズ16bは、中央の膨らみ部分が円形孔32cに入り込み、その周辺の平坦面部分が突き当て面32bに接するように移動し、レンズ周辺の平坦面部分が押圧部材33により付勢され、突き当て面32bに当接しているフィルタレンズキャリア19の前端に位置合わせされ、レンズ16bの軸方向位置が設定される。この位置合わせされた状態で、接着材22に紫外線を照射し固化することで、レンズ16bは接着固定される。
The
上述した、図6〜図10の例は、図6(C)に示すように、治具30を用いることが必要になるが、図3〜5の例に比べて、フィルタレンズキャリアの高さf(図3参照)を低減することができる。しかし、治具30を用いる代わりに、図3〜図5の水平部14aの上面に図6〜9の一対のアームからなる水平部17a,18a、図10においては一対の側壁部19aを形成して、レンズの横方向、さらには前後方向に対して一義的に位置決めされるようにしてもよい。
The example of FIGS. 6 to 10 described above requires the use of a
図3〜11に示したように、フィルタレンズキャリア(14,17,18、19)には、光学フィルタ15およびレンズ(16a,16b,16c)を、オフラインで予め位置決めして固定することができる。また、光学フィルタ15は、傾斜した第2の面20bにより自動的に位置決めされて固定することができ、レンズ(16a,16b,16c)も、治具を用いることで機械的に位置決めされて固定することができる。
As shown in FIGS. 3 to 11, the
光学フィルタ15およびレンズ(16a,16b,16c)が実装されたフィルタレンズキャリア(14,17,18,19)は、この後、図2で説明したように、セラミックパッケージ1の収納室10内に搭載される。収納室10内への搭載に際しては、TEC11が搭載されている場合は、その吸熱板11b上にLDキャリア12と共に搭載するようにしてもよい。しかしこの場合、TECの放熱容量が増加し、消費電力も大きくなるので、これを回避するために、フィルタレンズキャリアをTEC11から浮かせて搭載させる。TEC11から浮かせて搭載する方法としては、例えば、適当なパッケージフレーム1bのうちフィルタレンズキャリアを載置する張り出し部を設け、該張り出し部で支持させるようにする。
The filter lens carrier (14, 17, 18, 19) on which the
また、光学フィルタ15およびレンズ(16a,16b,16c)が実装されたフィルタレンズキャリア(14,17,18,19)は、セラミックパッケージ1の直上にCCDカメラ等の観察装置を配し、LD端面とレンズの対向端面との距離を測定する。そして、その距離が所定値になるようにフィルタレンズキャリアの第1の面20aを搭載面に対して移動させ調整する。これにより、セラミックパッケージ1内における光学経路上の調心は終了し、パッケージ上面はリッド2により封止される。
Further, the filter lens carrier (14, 17, 18, 19) on which the
図12は、例えば、光学フィルタ15およびレンズ16bが実装されたフィルタレンズキャリア19を保持し、セラミックパッケージ1内に搭載する治具(コレット)34の一例を示す図である。コレット34は、所定の間隔を開けて形成された一対の支持脚34aとフィルタレンズキャリア19の背面を押圧する押圧部材34bとからなる。支持脚34aには、フィルタレンズキャリア19の側壁部19aの前端が当接する垂直面34cと側壁部19aの上端が当接する水平面34dを有する凹部が設けられている。
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a jig (collet) 34 that holds the
コレット34は、両側の支持脚34aの垂直面34cに、フィルタレンズキャリア19の側壁部19aの前端が当接するように押圧部材34bでフィルタレンズキャリア19の背面を付勢して、フィルタレンズキャリア19を垂直面34cと押圧部材34bで挟むようにして保持する。また、両側の支持脚34aの水平面34dでフィルタレンズキャリア19の側壁部19aの上端に接触させて、フィルタレンズキャリア19の下面(基準面)がセラミックパッケージ1内の搭載面から浮き上がらないようにする。そして、コレット34をX―Yの方向に動かし、光学経路上の調心を行う。
The
なお、図12ではフィルタレンズキャリア19に円形の保持部を有するレンズ16bを実装した例で説明したが、支持脚34aの形状を変えることにより、他のフィルタレンズキャリア(14,17,18)および、平角の保持部を有するレンズ16aや保持部を有しない球レンズ16cを用いる場合にも、使用することができる。
Although the example in which the
また、上記の実施形態では、光学フィルタ15を搭載する第2の面20bの角度を45°で説明したが、これに限定されない。光ファイバの端面は、当該端面で反射された光が再びLDに入射し雑音光となるのを防ぐために、通常その光軸に対し斜め(5〜7°)にカットされている。この斜めカットの端面に対して最適な結合効率を与える光の入射角は約2.8°とされている。搭載面の光学フィルタ15で反射された光の入射角は0°しか与えないため、上記の角度を45°では、LD13の光軸に対しレンズ16の光軸(中心軸)をオフセットさせ、LD13からの光がレンズ16に斜めに入射させレンズ16から出射される光の角度をレンズ16の光軸に対し角度をもたせることで、上記最適入射角を実現している。
In the above-described embodiment, the angle of the
しかし、光学フィルタ15の搭載面の角度を46.4°あるいは43.6°に設定することで、LD13の光軸とレンズ16の光軸を一致させ、レンズ16を出射した光が角度を有しない場合であって、光学フィルタ15で反射された光の光軸を、光ファイバの光軸に対し傾けることが可能となる。光ファイバの光軸を鉛直方向に、LD13、レンズ16の光軸を水平方向に維持したまま、斜めカット端面を有する光ファイバに対する入射角を最適なものとすることができる。
なお、上記搭載面の角度は46.4°、43.6°は、ファイバ端面の角度がその光軸に対し6°傾いている場合に相当する角度であり、端面角度が5〜7°の範囲で調整されている場合には、当該端面角度に従って変更してもよい。
However, by setting the angle of the mounting surface of the
The mounting surface angles of 46.4 ° and 43.6 ° are angles corresponding to the case where the angle of the fiber end surface is inclined 6 ° with respect to the optical axis, and the end surface angle is 5 to 7 °. When it is adjusted within the range, it may be changed according to the end face angle.
1…セラミックパッケージ、1a…底部セラミック基板、1b…パッケージフレーム、1c…金属フレーム、1d…信号供給基板、1e…部品搭載基板、2…リッド、2a…ホルダ部、3…ジョイントスリーブ、3a…接合面、4…スリーブ、4a…レセプタクル部、4b…支持部、10…収納室、11…電子冷却器(TEC)、11a…電子冷却素子、11b…吸熱板、11c…放熱板、12…LDキャリア、13…レーザダイオード(LD)、14,17,18,19…フィルタレンズキャリア、14a,17a,18a…水平部、14b,17b,18b…垂直部、15…光学フィルタ、16…光学レンズ、16a…角形レンズ、16b…円柱レンズ、16c…球レンズ、19a…側壁部、19b…中間部、20a…第1の面、20b…第2の面、20c…第3の面、20d…V字状の溝、20e…第4の面、20f…張出部、21a…内壁面、21b…段差部、22…接着材、30,32…治具、31ノズル、32a…載置面、32b…突き当て面、32c…円形孔、33…押圧部材、34…コレット、34a…支持脚、34b…押圧部材、34c…垂直面、34d…水平面。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記光学レンズと前記光学フィルタは単一体のフィルタレンズキャリアに実装されて、前記レーザダイオードと共にセラミックパッケージ内に搭載されていることを特徴とする光送信モジュール。 An optical transmission module that outputs signal light output from a laser diode, reflected by an optical filter after being collected by an optical lens, and emitted into a sleeve connecting an optical fiber,
The optical transmission module, wherein the optical lens and the optical filter are mounted on a single filter lens carrier and mounted in a ceramic package together with the laser diode.
前記光学レンズと前記光学フィルタを単一体のフィルタレンズキャリア上に位置決めして実装した後、前記レーザダイオードと前記フィルタレンズキャリアとをセラミックパッケージ内に位置決めして搭載することを特徴とする光送信モジュールの製造方法。 A method of manufacturing an optical transmission module in which signal light output from a laser diode is collected by an optical lens, reflected by an optical filter, and emitted into a sleeve connecting an optical fiber,
An optical transmission module comprising: positioning and mounting the optical lens and the optical filter on a single filter lens carrier; and positioning and mounting the laser diode and the filter lens carrier in a ceramic package. Manufacturing method.
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