JP2598462B2 - 光結合器のヘンズ固定方法 - Google Patents

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と光ファイバとを光結合する光
結合器、特にレンズ結合系の光結合器のレンズ固定方法
に関するものである。

（従来の技術） 長距離伝送用としてシングルモード光ファイバが用い
られている昨今において、該光ファイバと半導体レーザ
とを高効率にて光結合可能なレンズ結合系の光結合器の
開発が進められている。このレンズ結合系の光結合器に
は単レンズ結合系と、焦点の異なる２種類のレンズを用
いた複合レンズ系等があり、更に使用されるレンズの形
状等によって種々のタイプに分けられている。

以下に前記レンズ結合系の光結合器の一例として球レ
ンズを２個使用した２玉レンズタイプの光結合器につい
て第２図（ａ）を参照して説明する。

同図において、１は半導体レーザ、２は該半導体レー
ザ１が搭載されたLDヘッダ、３は半導体レーザ１の発振
光を集光し平行ビームに変換する球状の第１レンズ、４
は該第１レンズ３を保持する筒状のレンズホルダ、５は
該レンズホルダ４が移動自在に嵌合する筒状のスリー
ブ、６は前記LDヘッダ２に連結され、内部に貫通孔6aを
有するコリメータホルダ、７はシングルモード光ファイ
バ、８は該光ファイバ７の端部に取付けられ、且つ前記
貫通孔6a内に固定されたフェルール、９は前記貫通孔6a
内に固定され、且つ前記平行ビームを光ファイバ７に導
く球状の第２レンズである。前記LDヘッダ２、レンズホ
ルダ４及びスリーブ５は何れも溶接可能な材料から形成
されており、前記第１レンズ３は、LDヘッダ２とレンズ
ホルダ４を、またレンズホルダ４とスリーブ５を夫々溶
接することにより光結合器内に固定されている。

即ち、前記第１レンズ３を固定するに当っては、まず
第１レンズ３を保持したレンズホルダ４をスリーブ５に
挿入した状態で半導体レーザ１と第１レンズ３との光軸
調整を行ない平行ビーム特性が最良になる位置に合わ
せ、そしてスリーブ５をLDヘッダ２の端面に接触させ両
者の境界部分（図中Ａ部分）をYAGレーザで溶接して固
定し、次にレンズホルダ４とスリーブ５の境界部分（図
中Ｂ部分）を前記と同様に溶接して固定している。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来のレンズ固定方法では、第２図
（ｂ）に示すようにレンズホルダ４を光軸方向に動かし
て平行ビーム特性が最良となる位置（図中Ｓ位置）に合
わせた後、該位置Ｓにおいてレンズホルダ４とスリーブ
５とを溶接しているため、溶接時における熱膨張収縮等
を要因としてレンズホルダ４が数十μｍ程度半導体レー
ザ１側に引き込まれて位置ずれを生じ、その結果第１レ
ンズ３によるビーム光が平行にならず、光結合効率が低
下するという問題点があった。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、溶
接技術を利用して集光用のレンズを光結合器内に固定す
る場合においても、該レンズを所望の位置に確実に固定
することができる光結合器のレンズ固定方法を提供する
ことを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は前記目的を達成するために、光軸に対して垂
直方向に移動可能なスリーブと、集光用レンズを保持
し、且つ光軸方向に移動可能なレンズホルダとを備え、
前記スリーブを位置合わせ後に半導体レーザの搭載され
たLDヘッダに溶接により固定するとともに、前記レンズ
ホルダを位置合わせ後に該スリーブに溶接により固定す
るようにした光結合器のレンズ固定方法において、前記
レンズホルダを、位置合わせ後に、溶接によって生じ得
る変動量だけ予め該変動方向と逆方向に同量移動させて
から溶接するようにしたことを特徴としている。

（作 用） 本発明によれば、レンズホルダをビーム特性が最良と
なる位置に位置合わせした後に、該レンズホルダを溶接
によって生じ得る変動量だけ予め該変動方向と逆方向に
同量移動させてから溶接するようにしているので、溶接
時における熱膨張収縮等を要因としてレンズホルダが変
動を生じても該変動量及び方向は溶接前の前記移動分に
吸収されることになる。

（実施例） 以下に本発明の一実施例を第１図を参照して説明す
る。尚、同図において第２図（ａ）に示したものと構成
を同じくする部分については同一符号を用いて重複する
説明を省略する。

本実施例におけるLDヘッダ２は鉄からなり、またレン
ズホルダ４はコバール材からなり、且つ約2.5ψの外径
を有している。また、スリーブ５は鉄からなり、且つ約
2.52ψの内径を有している。

第１レンズ３を固定するに当っては、まず第１レンズ
３を保持したレンズホルダ４をスリーブ５に挿入した状
態で半導体レーザ１と第１レンズ３との光軸調整を行な
い平行ビーム特性が最良となる位置（図中Ｓ位置）に合
わせ、そしてスリーブ５をLDヘッダ２の端面に接触させ
両者の境界部分（図中Ａ部分）をYAGレーザで溶接して
固定する（第１図（ａ）参照）。

次いで、前記レンズホルダ４を設定位置Ｓから所定長
さＬだけ半導体レーザ１とは反対側に引き出す。前記長
さＬはYAGレーザによる溶接によって生じ得る変動量に
相当するものであり、該変動量は生産前に溶接試験を行
ないこのデータに基づいて予め定めることができる。ち
なみに本実施例における材料及び溶接条件では前記長さ
Ｌとして約10μｍの値が得られた。次に、設定位置Ｓか
ら長さＬだけ引き出した位置において両者の境界部分
（図中Ｂ部分）をYAGレーザで溶接して固定する（第１
図（ｂ）参照）。

以上で第１レンズ３の固定作業が終了する。ところ
で、前記レンズホルダ４は溶接時における熱膨張収縮等
を要因として所定量だけ半導体レーザ１側に引き込まれ
ることになるが、先に述べたようにこの溶接によって生
じ得る変動量だけレンズホルダ４を予め該変動方向と逆
方向に同量（長さＬ）移動させてから溶接しているの
で、溶接終了とともに第１レンズ３は前記変動によって
平行ビーム特性が最良となる位置に固定されることにな
る（第１図（ｃ）参照）。

第３図は従来の固定方法と本発明に係る前記固定方法
における光結合損失の特性図を示すもので、各方法によ
る損失値（ｎ＝10）の分散範囲を矢印で示し、また該矢
印上に夫々の平均値（）を示してある。

同図から明らかなように、従来の固定方法では光結合
損失の平均値（）が6.8dBで損失値が上下に大きくバ
ラツクのに対し、本発明に係る固定方法では光結合損失
の平均値（）が0.6dBと極めて小さくなり、また損失
値の上・下限が接近したバラツキが小さくなったことが
分る。

このように、本発明に係る前記固定方法によれば、第
１レンズ３を平行ビーム特性が最良となる位置（図中Ｓ
位置）に確実に固定することができるので、第１レンズ
３によるビーム光を平行に保ち、高い効率での光結合を
実現することができる。

尚、前記長さＬはレンズホルダ４及びスリーブ５の材
質及び形や溶接方法によって前記値と若干前後するが、
該長さＬは生産前に溶接試験を行ないこのデータに基づ
いて容易に予測することができる。また、前記実施例で
はレンズホルダ４とスリーブ５との境界部分（図中Ｂ部
分）にレーザ光を照射することにより溶接を行なうもの
を示したが、レンズホルダ４の外面から中心に向ってレ
ーザ光を照射して溶接を行なう場合においても、同固定
方法により効果を発揮することができる。更に、前記実
施例では２球レンズタイプの光結合器における半導体レ
ーザ１側の第１レンズ３の固定に本発明を適用したもの
を示したが、他のレンズ結合系の光結合器のレンズ固定
に本発明を用いてもよい。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように本発明によれば、光軸方向
に移動可能なレンズホルダを、位置合わせ後に、溶接に
よって生じ得る変動量だけ予め該変動方向と逆方向に同
量移動させてから溶接するようにしているので、溶接時
における熱膨張収縮等を要因としてレンズホルダが変動
を生じても該変動量及び方向を前記移動分に吸収させて
レンズをビーム特性が最良となる位置に確実に固定する
ことができ、これにより高い効率での光結合が実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至第１図（ｃ）は本発明の一実施例を示
す固定方法の工程図、第２図（ａ）は２球レンズタイプ
の光結合器の断面図、第２図（ｂ）は従来の固定方法に
係る要部断面図、第３図は光結合損失の特性図である。 １……半導体レーザ、２……LDヘッダ、３……第１レン
ズ、４……レンズホルダ、５……スリーブ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光軸に対して垂直方向に移動可能なスリー
   ブと、集光用レンズを保持し、且つ光軸方向に移動可能
   なレンズホルダとを備え、前記スリーブを位置合わせ後
   に半導体レーザの搭載されたLDヘッダに溶接により固定
   するとともに、前記レンズホルダを位置合わせ後に該ス
   リーブに溶接により固定するようにした光結合器のレン
   ズ固定方法において、 前記レンズホルダを、位置合わせ後に、溶接によって生
   じ得る変動量だけ予め該変動方向と逆方向に同量移動さ
   せてから溶接するようにした ことを特徴とする光結合器のレンズ固定方法。