JP2804238B2 - Method for manufacturing optical semiconductor module - Google Patents

Method for manufacturing optical semiconductor module

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JP2804238B2
JP2804238B2 JP7008286A JP828695A JP2804238B2 JP 2804238 B2 JP2804238 B2 JP 2804238B2 JP 7008286 A JP7008286 A JP 7008286A JP 828695 A JP828695 A JP 828695A JP 2804238 B2 JP2804238 B2 JP 2804238B2
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light
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真嗣 中村
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザや発光ダ
イオード等の発光素子を備えた光半導体モジュールの製
造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an optical semiconductor module having a light emitting device such as a semiconductor laser or a light emitting diode.

【0002】[0002]

【従来の技術】発光素子の光をレンズを介して光ファイ
バーに結合する技術は、光通信やレーザ治療器などの分
野において大変重要である。特に、光通信の場合、シン
グルモード光ファイバーのコア径は8μm程度と小さ
く、発光素子から出射された光を光ファイバーの入射部
に効率良く結合させることは困難な問題である。以下、
従来の光半導体モジュールについて説明する。
2. Description of the Related Art The technology of coupling light from a light emitting element to an optical fiber via a lens is very important in fields such as optical communication and laser treatment equipment. In particular, in the case of optical communication, the core diameter of the single mode optical fiber is as small as about 8 μm, and it is difficult to efficiently couple the light emitted from the light emitting element to the incident part of the optical fiber. Less than,
A conventional optical semiconductor module will be described.

【0003】図6(a),(b)は、例えば特開平4−
355706号公報に示される従来の第1の光半導体モ
ジュールを示し、図6(a)はその側方断面図であり、
図6(b)は図6(a)のVI−VI線の断面図である。
FIGS. 6A and 6B show, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No.
FIG. 6 (a) is a side sectional view showing a first conventional optical semiconductor module disclosed in Japanese Patent No. 355706,
FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line VI-VI of FIG.

【0004】図6(a),(b)において、601は半
導体レーザ素子、602はSiCよりなるサブマウン
ト、603は銅よりなるステムである。ダイスボンダー
によって、半導体レーザ素子601はサブマウント60
2の上に、サブマウント602はステム603の上にそ
れぞれハンダにより固定されている。ステム603は銅
製の第1のベース604の上にハンダにより固定されて
いる。半導体レーザ601とパッケージ605との間に
は図示しない金ワイヤが延びており、外部から半導体レ
ーザ素子601に電流が供給されるようになっている。
In FIGS. 6A and 6B, 601 is a semiconductor laser device, 602 is a submount made of SiC, and 603 is a stem made of copper. The semiconductor laser device 601 is mounted on the submount 60 by the die bonder.
2 and the submount 602 is fixed on the stem 603 by soldering, respectively. The stem 603 is fixed on a first base 604 made of copper by soldering. A gold wire (not shown) extends between the semiconductor laser 601 and the package 605 so that a current is supplied to the semiconductor laser element 601 from the outside.

【0005】図6(a),(b)において、606は
0.5程度の開口数と13mm程度の物像間距離を持つ
非球面レンズであって、非球面レンズ606はステンレ
ス製の円筒状のレンズホルダー607に嵌合されてい
る。また、608はステンレス製の第2のベース、60
9はペルチェ素子よりなる電子クーラーであって、電子
クーラー608はパッケージ605内にハンダにより予
め固定されている。第1のベース604及び第2のベー
ス608は電子クーラー609の上にハンダにより固定
されている。
In FIGS. 6A and 6B, reference numeral 606 denotes an aspheric lens having a numerical aperture of about 0.5 and an object-image distance of about 13 mm, and the aspheric lens 606 has a cylindrical shape made of stainless steel. Of the lens holder 607. 608 is a second base made of stainless steel;
Reference numeral 9 denotes an electronic cooler made of a Peltier element. The electronic cooler 608 is fixed in the package 605 by soldering in advance. The first base 604 and the second base 608 are fixed on the electronic cooler 609 by soldering.

【0006】レンズホルダー607はレーザ溶接により
第2のベース608の上に固定されているが、固定され
る前に、非球面レンズ606と半導体レーザ素子601
とをテレビカメラによりモニターしながら、半導体レー
ザ素子601が非球面レンズ606の焦点位置にくるよ
うに、非球面レンズ606の位置が調整される。この
際、位置の調整ができるのは、図6(a),(b)に示
したX,Z方向のみである。Y方向の位置決め精度は前
記の各部品の加工精度とハンダの厚さの精度に依存して
いる。光アイソレータ610はパッケージ605の内部
に予め固定されている。
The lens holder 607 is fixed on the second base 608 by laser welding. Before being fixed, the aspheric lens 606 and the semiconductor laser element 601 are fixed.
Is monitored by a television camera, the position of the aspheric lens 606 is adjusted so that the semiconductor laser element 601 comes to the focal position of the aspheric lens 606. At this time, the position can be adjusted only in the X and Z directions shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b). The positioning accuracy in the Y direction depends on the processing accuracy of each component and the accuracy of the thickness of the solder. The optical isolator 610 is fixed inside the package 605 in advance.

【0007】図6(a),(b)において、611は光
通信用のシングルモード光ファイバーであり、該シング
ルモード光ファイバー611は、ジルコニア及びステン
レスよりなる円筒状のフェルール612に互いの中心軸
が合うように精度良く固定されている。フェルールホル
ダー613は、パッケージ605との間に擦り合わせ面
を持っていると共に、フェルール612が擦り合わされ
ながら挿入できるように断面円形の穴を有している。シ
ングルモード光ファイバー611の位置は、半導体レー
ザ素子601を発振させ、その光の入射量が最大になる
ように決められる。フェルールホルダー613、パッケ
ージ605及びフェルール612は、レーザ溶接により
互いに固定されている。尚、614はパッケージ605
の蓋、615は受光素子、616は受光素子用マウント
である。
In FIGS. 6 (a) and 6 (b), reference numeral 611 denotes a single mode optical fiber for optical communication. The single mode optical fiber 611 has a center axis aligned with a cylindrical ferrule 612 made of zirconia and stainless steel. It is fixed with high precision. The ferrule holder 613 has a rubbing surface between the ferrule holder 613 and the package 605, and has a hole having a circular cross section so that the ferrule 612 can be inserted while being rubbed. The position of the single mode optical fiber 611 is determined so that the semiconductor laser element 601 oscillates and the amount of incident light becomes maximum. The ferrule holder 613, the package 605, and the ferrule 612 are fixed to each other by laser welding. 614 is the package 605
615, a light receiving element, and 616, a light receiving element mount.

【0008】図7は、例えば、アンリツテクニカル、N
o.65、48−54頁に示される従来の第2の光半導
体モジュールの側方断面図である。
FIG. 7 shows, for example, Anritsu Technical, N
o. It is a side sectional view of the conventional 2nd optical semiconductor module shown on pages 65 and 48-54.

【0009】図7において、701は半導体レーザ素
子、702は銅よりなるステムであって、ダイスボンダ
ーによって、半導体レーザ素子701はステム702
に、ステム702は銅製のベース703にそれぞれハン
ダにより固定されている。
In FIG. 7, reference numeral 701 denotes a semiconductor laser element, 702 denotes a stem made of copper, and the semiconductor laser element 701 is connected to the stem 702 by a die bonder.
The stem 702 is fixed to a copper base 703 by soldering.

【0010】図7において、704は、0.6程度の開
口数と1mm程度のレーザ側の焦点距離を持つ非球面レ
ンズであって、該非球面レンズ704はレンズホルダー
705に嵌合されている。光アイソレータ706は光軸
をレンズホルダー705に合わせた状態でレンズホルダ
ー705に固定されている。突き当てブロック707
は、半導体レーザ素子701と非球面レンズ704との
間隔を非球面レンズ704の焦点距離に合わすために設
けられている。突き当てブロック707は、正面(図7
の左側)から見るとU字状の形状をしており、レンズホ
ルダー705の擦り合わせ面708と左右両面及び下面
の3面で接している。
In FIG. 7, reference numeral 704 denotes an aspherical lens having a numerical aperture of about 0.6 and a focal length on the laser side of about 1 mm. The aspherical lens 704 is fitted in a lens holder 705. The optical isolator 706 is fixed to the lens holder 705 with the optical axis aligned with the lens holder 705. Butt block 707
Is provided to match the distance between the semiconductor laser element 701 and the aspheric lens 704 with the focal length of the aspheric lens 704. The butting block 707 is located on the front side (FIG. 7).
When viewed from the left side, it has a U-shape, and is in contact with the rubbing surface 708 of the lens holder 705 on the left and right sides and the lower surface.

【0011】従って、Z方向の位置決め精度に関して
は、突き当てブロック707の長さの加工精度、非球面
レンズ704とレンズホルダー705の嵌合精度及び半
導体レーザ素子701とステム702との位置合わせ精
度の和により決まる。一方、X,Y方向に関しては、レ
ンズホルダー705を突き当てブロック707に擦り合
わせながら移動させることによって調整され、その後、
レンズホルダー705と突き当てブロック707とはレ
ーザ溶接により固定される。
Therefore, regarding the positioning accuracy in the Z direction, the processing accuracy of the length of the butting block 707, the fitting accuracy of the aspheric lens 704 and the lens holder 705, and the positioning accuracy of the semiconductor laser element 701 and the stem 702 are considered. Determined by the sum. On the other hand, the X and Y directions are adjusted by moving the lens holder 705 while rubbing against the abutment block 707.
The lens holder 705 and the butting block 707 are fixed by laser welding.

【0012】電子クーラー710はパッケージ709に
ハンダにより固定されており、銅製のベース703は電
子クーラー710にハンダにより固定される。
The electronic cooler 710 is fixed to the package 709 by soldering, and the copper base 703 is fixed to the electronic cooler 710 by soldering.

【0013】図7において、711は光通信用のシング
ルモード光ファイバーであって、該シングルモード光フ
ァイバー711の位置調整の手法は、従来の第1の光半
導体モジュールと同様である。また、712はジルコニ
ア及びステンレスよりなる円筒状のフェルール、713
はフェルールホルダー、714はパッケージ709の蓋
である。
In FIG. 7, reference numeral 711 denotes a single mode optical fiber for optical communication, and the method of adjusting the position of the single mode optical fiber 711 is the same as that of the first conventional optical semiconductor module. 712 is a cylindrical ferrule made of zirconia and stainless steel;
Denotes a ferrule holder, and 714 denotes a lid of the package 709.

【0014】図8は、例えば、特開平3−61927又
は特開昭55−22968に示される従来の第3の光半
導体モジュールの側方断面図である。第3の光半導体モ
ジュールは、前記の第1又は第2の光半導体モジュール
と異なり、外形が円筒状であって、電子クーラーは半導
体レーザ素子の直下には位置していない。
FIG. 8 is a side sectional view of a third conventional optical semiconductor module disclosed in, for example, JP-A-3-61927 or JP-A-55-22968. Unlike the first or second optical semiconductor module, the third optical semiconductor module has a cylindrical outer shape, and the electronic cooler is not located immediately below the semiconductor laser device.

【0015】図8において、801は半導体レーザ素
子、820は銅よりなるステム、821は銅又は鉄より
なるベースである。半導体レーザ素子801にはリード
線803より電流が供給される。805は球レンズであ
って、該球レンズ805はガラス板826に樹脂により
固定されており、ガラス板826は有底円筒状のキャッ
プ823の底部に固定されている。キャップ823とベ
ース821との間には、リング状の金具822がキャッ
プ823及びベース821の両方に擦り合わさるように
配置されており、該金具822により、半導体レーザ素
子801と球レンズ805との相対的な位置がX,Y,
Z方向に調整できる。824は擦り合わせ面である。
In FIG. 8, 801 is a semiconductor laser device, 820 is a stem made of copper, and 821 is a base made of copper or iron. Current is supplied to the semiconductor laser element 801 from the lead wire 803. Reference numeral 805 denotes a spherical lens. The spherical lens 805 is fixed to a glass plate 826 with resin, and the glass plate 826 is fixed to the bottom of a bottomed cylindrical cap 823. A ring-shaped metal member 822 is disposed between the cap 823 and the base 821 so as to rub against both the cap 823 and the base 821. Typical positions are X, Y,
It can be adjusted in the Z direction. 824 is a rubbing surface.

【0016】光ファイバー814とキャップ823との
間にはホルダー827が配置されており、該ホルダー8
27により、光ファイバー814とキャップ823との
相対的な位置がX,Y,Z方向に調整できる。尚、81
3は光ファイバーカバー、828は光ファイバーの保持
台である。
A holder 827 is disposed between the optical fiber 814 and the cap 823.
27, the relative position between the optical fiber 814 and the cap 823 can be adjusted in the X, Y, and Z directions. Incidentally, 81
Reference numeral 3 denotes an optical fiber cover, and 828 denotes an optical fiber holding base.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
第1〜第3の光半導体モジュールは、以下に示すような
理由により、要求される位置決め精度を満たしておら
ず、高い光結合効率を安定して得るには不十分である。
However, the conventional first to third optical semiconductor modules do not satisfy the required positioning accuracy and have high optical coupling efficiency because of the following reasons. Is not enough to get.

【0018】図9に示すような半導体レーザ素子90
1、レンズ902及び光ファイバー903を光学的に結
合する場合、相互の位置が最適位置からずれたときのレ
ンズの結合効率とずれ量との関係を説明する。尚、図9
において904はフェルールである。
A semiconductor laser device 90 as shown in FIG.
1. In the case where the lens 902 and the optical fiber 903 are optically coupled, the relationship between the coupling efficiency of the lens and the amount of displacement when the mutual position deviates from the optimal position will be described. Note that FIG.
904 is a ferrule.

【0019】半導体レーザ素子901の放射光の半値全
幅は、Y方向に約30度、X方向に約25度である。レ
ンズ902は非球面レンズであって、該レンズ902に
おいては、レーザ側の開口数が約0.45、ファイバー
側の開口数が約0.1、最高結合効率が得られる物像間
距離が約13mmである。もし理想的な結合が得られれ
ば、75%程度の結合効率が得られる設計である。光フ
ァイバー903は、従来の第1の光半導体モジュールに
示したものと同等である。
The full width at half maximum of the emitted light of the semiconductor laser element 901 is about 30 degrees in the Y direction and about 25 degrees in the X direction. The lens 902 is an aspherical lens. In the lens 902, the numerical aperture on the laser side is about 0.45, the numerical aperture on the fiber side is about 0.1, and the object-image distance at which the maximum coupling efficiency is obtained is about 13 mm. If an ideal coupling is obtained, the design is such that a coupling efficiency of about 75% can be obtained. The optical fiber 903 is equivalent to that shown in the first conventional optical semiconductor module.

【0020】図9は、半導体レーザ素子901、レンズ
902及び光ファイバー903が最高結合効率が得られ
る位置関係に調整された状態を示している。
FIG. 9 shows a state in which the semiconductor laser element 901, the lens 902, and the optical fiber 903 are adjusted to a positional relationship at which the maximum coupling efficiency is obtained.

【0021】もし、この状態からレンズ902が動いた
としたら結合効率は激減する。結合効率が最高効率の9
0%にまで落ちてしまう(0.1デシベルの劣化)と不
良であると認定する規格の場合、良品範囲はX,Y方向
で±0.3μm程度、Z方向で±3μm程度である。以
下、この良品範囲を「本来の良品範囲」と称する。いく
ら高効率に設計されたレンズでも、前記の位置決め精度
を実現できなければ、性能を発揮できないということで
ある。
If the lens 902 moves from this state, the coupling efficiency is drastically reduced. The coupling efficiency is the highest efficiency 9
In the case of a standard which is judged to be defective when it falls to 0% (deterioration of 0.1 dB), the non-defective range is about ± 0.3 μm in the X and Y directions and about ± 3 μm in the Z direction. Hereinafter, this non-defective range will be referred to as "original non-defective range". No matter how highly efficient the lens is, if the above positioning accuracy cannot be realized, the performance cannot be exhibited.

【0022】さて、前記従来の第1〜第3の光半導体モ
ジュールは、X,Y方向で±15μm程度、Z方向で±
30μm程度に良品の範囲を緩和しても、この良品の範
囲の精度すら満たすことができない。以下、その理由に
ついて順次説明する。
The first to third conventional optical semiconductor modules are about ± 15 μm in the X and Y directions and ± 15 μm in the Z direction.
Even if the range of non-defective products is relaxed to about 30 μm, even the accuracy of the range of non-defective products cannot be satisfied. Hereinafter, the reason will be sequentially described.

【0023】まず、従来の第1の光半導体モジュールに
おいては、Y方向の位置決め精度は、半導体レーザ素子
601、サブマウント602、ステム603、第1のベ
ース604、レンズホルダー607及び第2のベース6
08の厚さ方向の寸法公差、非球面レンズ606とレン
ズホルダー607との中心軸合わせ精度、非球面レンズ
606の外観的中心軸と光学的な光軸とのずれ量並びに
ハンダ材の厚さに依存している。銅やステンレスの加工
精度は一般的に±20μmが限度である。これ以上の加
工精度を要求すると加工費が掛り過ぎて、光半導体モジ
ュールの大きなコスト高を招く。また、非球面レンズ6
06とレンズホルダー607との中心軸合わせ精度は±
5μm程度が限度である。また、ハンダ材の膜厚は±3
μm程度のバラツキが避けられない。従って、これらの
寸法誤差を全て合計すると、Y方向で±15μm程度と
いう許容範囲を大きく逸脱してしまう。
First, in the conventional first optical semiconductor module, the positioning accuracy in the Y direction is determined by the semiconductor laser element 601, the submount 602, the stem 603, the first base 604, the lens holder 607, and the second base 6.
08 in the thickness direction, the accuracy of center axis alignment between the aspherical lens 606 and the lens holder 607, the amount of deviation between the optical axis of the aspherical lens 606 and the optical axis, and the thickness of the solder material. Depends. The processing accuracy of copper and stainless steel is generally limited to ± 20 μm. If a higher processing accuracy is required, the processing cost becomes too high, resulting in a large increase in the cost of the optical semiconductor module. Also, the aspheric lens 6
06 and the lens holder 607 are aligned ±
The limit is about 5 μm. The thickness of the solder material is ± 3.
A variation of about μm is inevitable. Therefore, when all of these dimensional errors are summed, the allowable range of about ± 15 μm in the Y direction greatly deviates.

【0024】次に、従来の第2の光半導体モジュールに
よると、Z方向の位置決め精度は部品公差により決まっ
てくる。具体的には、突き当てブロック707の長さの
加工精度が最小で±20μm、非球面レンズ704とレ
ンズホルダー705とのZ方向の嵌め込み精度が±30
μm、半導体レーザ素子701とステム702との位置
合わせ精度が±10μmである。これらの寸法誤差の和
は±60μmであり、Z方向で±30μm程度という許
容範囲をやはり大きく逸脱している。
Next, according to the second conventional optical semiconductor module, the positioning accuracy in the Z direction is determined by component tolerance. Specifically, the processing accuracy of the length of the butting block 707 is at least ± 20 μm, and the fitting accuracy of the aspheric lens 704 and the lens holder 705 in the Z direction is ± 30.
μm, and the alignment accuracy between the semiconductor laser element 701 and the stem 702 is ± 10 μm. The sum of these dimensional errors is ± 60 μm, which also greatly deviates from the allowable range of about ± 30 μm in the Z direction.

【0025】次に、従来の第3の光半導体モジュールを
示す文献には、球レンズ805の位置を半導体レーザ素
子801に対してX,Y,Zの全方向に調整でき、その
最適位置の決定には光出力をモニターして行なうと記載
されている。球レンズ805と半導体レーザ素子801
との精密な位置合わせには、モニター用の受光部品とし
ては、狭い開口部を持つ受光素子、又は光ファイバー8
14のコア径と同程度か又は小さいコア径を持つモニタ
ー用光ファイバーを使わなければならない。
Next, in the document showing the third conventional optical semiconductor module, the position of the spherical lens 805 can be adjusted in all directions of X, Y and Z with respect to the semiconductor laser element 801 and the optimum position is determined. Describes that the light output is monitored. Spherical lens 805 and semiconductor laser element 801
For precise alignment with the light receiving element for monitoring, a light receiving element having a narrow opening or an optical fiber 8
A monitoring optical fiber having a core diameter equal to or smaller than the core diameter of 14 must be used.

【0026】しかしながら、本発明者らが検証した結
果、モニター用光ファイバーと球レンズ805との位置
が、最適値(理想的な焦点位置)に対してX,Y方向で
±15μm程度以内、Z方向で±30μm程度以内のず
れ量に納まっていない場合には、いくら球レンズ805
と半導体レーザ素子801との精密な位置合わせを行っ
ても、良品値である「最高結合効率の90%以上」を満
足できない。
However, as a result of verification by the present inventors, the positions of the monitoring optical fiber and the spherical lens 805 are within ± 15 μm in the X and Y directions with respect to the optimum value (ideal focus position), and If the deviation is not within the range of ± 30 μm,
Even if the semiconductor laser element 801 and the semiconductor laser element 801 are precisely aligned, a good product value of “90% or more of the maximum coupling efficiency” cannot be satisfied.

【0027】ところが、前記文献には、これに関する記
述は全く見当たらない。また、キャップ823がプレス
により成型されているため十分な加工精度が得られな
い。このため、キャップ823の公差が大きくなり、キ
ャップ823と金具822との間の隙間は±50μm程
度以上になってしまう。従って、レーザ溶接等により固
定する際に球レンズ805が動いてしまい、X,Y方向
で±15μm程度という許容範囲をやはり大きく逸脱し
てしまう。
However, there is no description in the above document at all. Further, since the cap 823 is formed by pressing, sufficient processing accuracy cannot be obtained. For this reason, the tolerance of the cap 823 becomes large, and the gap between the cap 823 and the metal fitting 822 becomes about ± 50 μm or more. Therefore, the spherical lens 805 moves when it is fixed by laser welding or the like, which also greatly deviates from the allowable range of about ± 15 μm in the X and Y directions.

【0028】また、前記のような部品形状の場合、従来
の第1又は第2の光半導体モジュールのように、電子ク
ーラーを半導体レーザ素子の直下に持ってくることが難
しいので、温度の精密な制御が必要とされる場合又は発
熱量が大きい素子を冷却する場合には用いることができ
ない。
In the case of the above-mentioned component shape, it is difficult to bring the electronic cooler directly below the semiconductor laser device as in the case of the conventional first or second optical semiconductor module. It cannot be used when control is required or when an element that generates a large amount of heat is cooled.

【0029】以上の問題を整理して説明すると、従来の
第1又は第2の光半導体モジュールのように一部を部品
の寸法精度に依存するレンズの位置決め方法によると、
要求される位置精度を満たすことは極めて難しい。ま
た、従来の第3の光半導体モジュールのように結合効率
をモニターする方法においては、本発明者らの検証によ
るとレンズとモニター用受光部品との位置関係を予め精
密に決めておかなければならないが、前記従来の第3の
光半導体モジュールでは、そのような工夫はなされてお
らず、高い光結合効率は得られない。
The above problems can be summarized and explained. According to a method of positioning a lens which partially depends on the dimensional accuracy of components like the first or second optical semiconductor module in the related art,
It is extremely difficult to satisfy the required positional accuracy. Further, in the method of monitoring the coupling efficiency as in the third conventional optical semiconductor module, according to the verification of the present inventors, the positional relationship between the lens and the monitoring light receiving component must be precisely determined in advance. However, in the conventional third optical semiconductor module, such a device is not devised, and high optical coupling efficiency cannot be obtained.

【0030】前記に鑑み、本発明は高い光結合率が得ら
れる光半導体モジュールの製造方法を提供することを目
的とする。
In view of the above, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an optical semiconductor module capable of obtaining a high optical coupling rate.

【0031】[0031]

【課題を解決するための手段】本発明に係る光半導体モ
ジュールの製造方法は、レンズの位置ずれの状態におい
て光ファイバーの位置を再調整して結合効率を最大にす
ると、良品の範囲が広がることを見出だし、該知見に基
づいてなされたものである。従来は、レンズ位置決定後
に光ファイバーの位置を調整し、この状態で発光素子と
レンズと光ファイバーとを固定していたが、本発明は、
レンズ位置を精密に決定した後発光素子とレンズを固定
し、その後、光ファイバーの最適位置を探し、この状態
で光ファイバーをレンズに固定するというものである。
According to the method of manufacturing an optical semiconductor module according to the present invention, if the position of the optical fiber is readjusted to maximize the coupling efficiency in a state where the lens is misaligned, the range of non-defective products is expanded. It has been found and made based on the findings. Conventionally, the position of the optical fiber is adjusted after the lens position is determined, and the light emitting element, the lens, and the optical fiber are fixed in this state.
After the lens position is determined precisely, the light emitting element and the lens are fixed, then the optimum position of the optical fiber is searched, and the optical fiber is fixed to the lens in this state.

【0032】図1は、レンズの位置ずれ量と結合効率と
の関係を示している。この場合、良品範囲はX,Y方向
で±15μm程度、Z方向で±30μm程度である(以
下、この良品範囲を「改善されたの良品範囲」と称す
る)。もちろん、これらの値は、異なるレンズや光ファ
イバーを使うと変わってくる。一般的にNA(開口数)
の大きなレンズを使えば使うほど良品範囲は狭くなる。
近時の傾向として、より高い結合効率を得るため、NA
が0.5以上のレンズを使うことが常識化してきてい
る。このため本来の良品範囲は徐々に狭くなっていくも
のと思われる。
FIG. 1 shows the relationship between the displacement of the lens and the coupling efficiency. In this case, the non-defective range is about ± 15 μm in the X and Y directions and about ± 30 μm in the Z direction (hereinafter, this non-defective range is referred to as “improved non-defective range”). Of course, these values will vary with different lenses and fiber optics. Generally NA (numerical aperture)
The larger the lens used, the narrower the quality range.
Recently, to obtain higher coupling efficiency, NA
However, it has become common sense to use a lens of 0.5 or more. For this reason, the original good product range seems to be gradually narrowing.

【0033】ところが、本発明の解決原理である、「レ
ンズ位置を精密に決定した後に、発光素子とレンズとを
固定し、その後、光ファイバーの最適位置を探し、この
状態で光ファイバーをレンズに固定する」という手法に
よると、改善された良品範囲は本来の良品範囲と比べ
て、X,Y方向で50倍、Z方向で10倍に広がるとい
う結果は不変である。
However, the solution principle of the present invention is that "after accurately determining the lens position, the light emitting element and the lens are fixed, then the optimum position of the optical fiber is searched, and the optical fiber is fixed to the lens in this state. According to the method described above, the result that the improved non-defective range expands 50 times in the X and Y directions and 10 times in the Z direction as compared with the original non-defective range is unchanged.

【0034】具体的に請求項1の発明が講じた解決手段
は、光半導体モジュールの製造方法を、支持用円筒部材
の一端部側に、レンズを保持した筒状のレンズホルダー
を嵌入し、且つ前記支持用円筒部材の他端部側に、調芯
用光ファイバーを保持していると共に前記支持用円筒部
材の内径とほぼ等しい外径を有する円筒状の調芯用光フ
ァイバーホルダーを嵌入すると共に、前記支持用円筒部
材の内部における前記レンズホルダーと前記調芯用光フ
ァイバホルダーとの間に、前記調芯用光ファイバの入射
部が前記レンズの焦点に位置するように前記レンズホル
ダーと前記調芯用光ファイバホルダーとの距離を規制す
る長さを有し且つ前記支持用円筒部材の内径とほぼ等し
い外径を有する円筒状のスペーサーを嵌入することによ
り、前記調芯用光ファイバが前記レンズに対して最大の
結合効率を得られる状態で前記調芯用光ファイバホルダ
ーを前記レンズホルダーに仮に固定して、前記支持用円
筒部材、レンズホルダー、調芯用光ファイバホルダー及
びスペーサーからなる複合部品を得る第1の工程と、前
記レンズが、ベースに保持された発光素子の出射部と対
向するように前記複合部品を配置する第2の工程と、前
記発光素子から光を出射させると共に出射された光を前
記調芯用光ファイバーの入射部に導き、前記調芯用光フ
ァイバーに入射する光の光量が最大になるように前記複
合部品を前記発光素子に対して3次元的に移動する第3
の工程と、前記調芯用光ファイバーに入射する光の光量
が最大になる状態で前記レンズホルダーを前記ベースに
固定する第4の工程と、前記調芯用光ファイバーホルダ
ーを前記レンズホルダーから取り外す第5の工程と、前
記発光素子から光を出射させると共に出射された光を実
装用光ファイバーホルダーに保持された実装用光ファイ
バーの入射部に導き、前記実装用光ファイバーに入射す
る光の光量が最大になるように前記実装用光ファイバー
ホルダーを前記発光素子に対して3次元的に移動する第
6の工程と、前記実装用光ファイバーに入射する光の光
量が最大になる状態で前記実装用光ファイバーホルダー
を前記レンズホルダーに固定する第7の工程とを備えて
いる構成とするものである。
Specifically, a solution according to the first aspect of the present invention is to provide a method for manufacturing an optical semiconductor module, which comprises fitting a cylindrical lens holder holding a lens into one end of a supporting cylindrical member, and At the other end of the supporting cylindrical member, a cylindrical aligning optical fiber holder having an outer diameter substantially equal to the inner diameter of the supporting cylindrical member while holding the aligning optical fiber is fitted, and Between the lens holder and the centering optical fiber holder inside the supporting cylindrical member, the lens holder and the centering optical fiber are positioned such that the incident portion of the centering optical fiber is located at the focal point of the lens. By inserting a cylindrical spacer having a length that regulates the distance from the optical fiber holder and having an outer diameter substantially equal to the inner diameter of the supporting cylindrical member, the alignment light is inserted. The alignment optical fiber holder is temporarily fixed to the lens holder in a state where the fiber can obtain the maximum coupling efficiency with respect to the lens, and the supporting cylindrical member, the lens holder, the alignment optical fiber holder, and the spacer are provided. A first step of obtaining a composite part consisting of: a second step of arranging the composite part such that the lens faces an emission part of a light emitting element held by a base; and emitting light from the light emitting element. And the emitted light is guided to the entrance of the alignment optical fiber, and the composite component is three-dimensionally moved with respect to the light emitting element such that the amount of light incident on the alignment optical fiber is maximized. Third
A fourth step of fixing the lens holder to the base in a state where the amount of light incident on the alignment optical fiber is maximized; and a fifth step of removing the alignment optical fiber holder from the lens holder. And emitting the light from the light emitting element and guiding the emitted light to the incident portion of the mounting optical fiber held by the mounting optical fiber holder so that the amount of light incident on the mounting optical fiber is maximized. A sixth step of moving the mounting optical fiber holder three-dimensionally with respect to the light emitting element; and mounting the mounting optical fiber holder in a state where the amount of light incident on the mounting optical fiber is maximized. And a seventh step of fixing to

【0035】請求項2の発明は、請求項1の構成に、前
記調芯用光ファイバーのコア径は、前記実装用光ファイ
バーのコア径以下である構成を付加するものである。
According to a second aspect of the present invention, a configuration is provided in which the core diameter of the optical fiber for alignment is smaller than the core diameter of the optical fiber for mounting to the configuration of the first aspect.

【0036】請求項3の発明は、請求項1の構成に、前
記第2工程におけるベースは、該ベースに保持された発
光素子から出射される光の光軸と垂直な壁部を有してお
り、前記第4の工程は、前記レンズホルダーを前記ベー
スの壁部に固定する工程を含む構成を付加するものであ
る。
According to a third aspect of the present invention, in the configuration of the first aspect, the base in the second step has a wall perpendicular to an optical axis of light emitted from the light emitting element held by the base. The fourth step adds a configuration including a step of fixing the lens holder to the wall of the base.

【0037】具体的に請求項4の発明が講じた解決手段
は、光半導体モジュールの製造方法を、支持用円筒部材
の一端部側に、レンズを保持した筒状のレンズホルダー
を嵌入し、且つ前記支持用円筒部材の他端部側に、調芯
用光ファイバーを保持していると共に前記支持用円筒部
材の内径とほぼ等しい外径を有する円筒状の調芯用光フ
ァイバーホルダーを嵌入すると共に、前記支持用円筒部
材の内部における前記レンズホルダーと前記調芯用光フ
ァイバホルダーとの間に、前記調芯用光ファイバの入射
部が前記レンズの焦点に位置するように前記レンズホル
ダーと前記調芯用光ファイバホルダーとの距離を規制す
る長さを有し且つ前記支持用円筒部材の内径とほぼ等し
い外径を有する円筒状のスペーサーを嵌入することによ
り、前記調芯用光ファイバが前記レンズに対して最大の
結合効率を得られる状態で前記調芯用光ファイバホルダ
ーを前記レンズホルダーに仮に固定して、前記支持用円
筒部材、レンズホルダー、調芯用光ファイバホルダー及
びスペーサーからなる複合部品を得る第1の工程と、発
光素子を該発光素子から出射される光の光軸と垂直な壁
部を有するベースに保持し、前記レンズが前記ベースに
保持された発光素子の出射部と対向し且つ前記レンズホ
ルダーが前記壁部に接するように前記複合部品を配置す
る第2の工程と、前記発光素子から光を出射させると共
に出射された光を前記調芯用光ファイバーの入射部に導
き、前記調芯用光ファイバーに入射する光の光量が最大
になるように前記複合部品を前記発光素子から出射され
た光の光軸と垂直な面内で2次元的に移動する第3の工
程と、前記調芯用光ファイバーに入射する光の光量が最
大になる状態で前記レンズホルダーを前記ベースに固定
する第4の工程と、前記調芯用光ファイバーホルダーを
前記レンズホルダーから取り外す第5の工程と、前記発
光素子から光を出射させると共に出射された光を実装用
光ファイバーホルダーに保持された実装用光ファイバー
の入射部に導き、前記実装用光ファイバーに入射する光
の光量が最大になるように前記実装用光ファイバーホル
ダーを前記発光素子に対して3次元的に移動する第6の
工程と、前記実装用光ファイバーの入射部が前記レンズ
の焦点に位置する状態で前記実装用光ファイバーホルダ
ーを前記レンズホルダーに固定する第7の工程とを備え
ている構成とするものである。
In a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an optical semiconductor module, comprising the steps of: fitting a cylindrical lens holder holding a lens into one end of a supporting cylindrical member; At the other end of the supporting cylindrical member, a cylindrical aligning optical fiber holder having an outer diameter substantially equal to the inner diameter of the supporting cylindrical member while holding the aligning optical fiber is fitted, and Between the lens holder and the centering optical fiber holder inside the supporting cylindrical member, the lens holder and the centering optical fiber are positioned such that the incident portion of the centering optical fiber is located at the focal point of the lens. By inserting a cylindrical spacer having a length that regulates the distance from the optical fiber holder and having an outer diameter substantially equal to the inner diameter of the supporting cylindrical member, the alignment light is inserted. The alignment optical fiber holder is temporarily fixed to the lens holder in a state where the fiber can obtain the maximum coupling efficiency with respect to the lens, and the supporting cylindrical member, the lens holder, the alignment optical fiber holder, and the spacer are provided. A first step of obtaining a composite part comprising: holding a light-emitting element on a base having a wall portion perpendicular to an optical axis of light emitted from the light-emitting element, wherein the lens is a light-emitting element held by the base. A second step of arranging the composite component so as to face an emission unit and contact the lens holder with the wall, and emit light from the light emitting element and apply the emitted light to the alignment optical fiber. The composite component is two-dimensionally guided in a plane perpendicular to the optical axis of the light emitted from the light emitting element so that the amount of light incident on the alignment optical fiber is maximized. A third step of moving, a fourth step of fixing the lens holder to the base in a state where the amount of light incident on the optical fiber for alignment is maximized, and a step of attaching the optical fiber holder for alignment to the lens holder. And removing the light from the light emitting element and guiding the emitted light to an incident portion of the mounting optical fiber held by the mounting optical fiber holder, and the light amount of the light incident on the mounting optical fiber is reduced. A sixth step of moving the mounting optical fiber holder three-dimensionally with respect to the light emitting element so that the mounting optical fiber holder is maximized, and the mounting optical fiber in a state in which the incident portion of the mounting optical fiber is located at the focal point of the lens. And a seventh step of fixing the holder to the lens holder.

【0038】請求項5の発明は、請求項4の構成に、前
記調芯用光ファイバーのコア径は、前記実装用光ファイ
バーのコア径以下であること構成を付加するものであ
る。
According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the fourth aspect, a configuration is provided in which the core diameter of the alignment optical fiber is equal to or less than the core diameter of the mounting optical fiber.

【0039】[0039]

【作用】請求項1の構成により、発光素子から出射され
調芯用光ファイバーに入射する光の光量が最大になるよ
うに複合部品を発光素子に対して3次元的に移動し、こ
の状態で、レンズを保持したレンズホルダーを発光素子
を保持したベースに固定すると、溶接やハンダ付けによ
って発光素子とレンズとの間に光軸のずれが生じるが、
発光素子から出射され実装用光ファイバーに入射する光
の光量が最大になるように実装用光ファイバーを保持し
た実装用光ファイバーホルダーを発光素子に対して3次
元的に移動するので、発光素子とレンズとの間の光軸の
ずれは補正される。この状態で実装用光ファイバーホル
ダーをレンズホルダーに固定すると、レンズと実装用光
ファイバーとの間に若干の光軸のずれが生じるが、この
光軸のずれは最高の結合効率の1割程度の劣化に抑えら
れる。
According to the structure of the first aspect, the composite component is three-dimensionally moved with respect to the light emitting element so that the amount of light emitted from the light emitting element and incident on the optical fiber for alignment is maximized. When the lens holder holding the lens is fixed to the base holding the light emitting element, the optical axis shifts between the light emitting element and the lens due to welding or soldering,
The mounting optical fiber holder holding the mounting optical fiber is moved three-dimensionally with respect to the light emitting element so that the amount of light emitted from the light emitting element and incident on the mounting optical fiber is maximized. The deviation of the optical axis between them is corrected. If the mounting optical fiber holder is fixed to the lens holder in this state, a slight shift of the optical axis will occur between the lens and the mounting optical fiber, but this shift of the optical axis will degrade by about 10% of the maximum coupling efficiency. Can be suppressed.

【0040】また、複合部品は、レンズホルダーに保持
されたレンズに対して最大の光結合効率が得られ状態
で、調芯用光ファイバーを保持している調芯用光ファイ
バーホルダーをレンズホルダーに仮に固定することによ
り得られるため、複合部品を移動すると、レンズと調芯
用光ファイバーとが同時に移動するので、第3工程にお
いては、レンズつまりレンズホルダーを3方向に移動す
るだけで、調芯用光ファイバーに入射する光の光量が最
大になる状態が得られる。
In the composite part, the alignment optical fiber holder holding the alignment optical fiber is temporarily fixed to the lens holder in a state where the maximum optical coupling efficiency is obtained with respect to the lens held by the lens holder. When the composite component is moved, the lens and the optical fiber for alignment move at the same time, so that in the third step, the lens, that is, the lens holder is moved in three directions, and the optical fiber for alignment is obtained. A state in which the amount of incident light is maximized is obtained.

【0041】請求項2又は5の構成により、調芯用光フ
ァイバーのコア径は実装用光ファイバーのコア径以下で
あるため、実装用光ファイバーに要求される結合効率以
上の精度を持ってレンズを発光素子に対して固定するこ
とができる。
According to the second or fifth aspect of the present invention, since the core diameter of the optical fiber for alignment is smaller than the core diameter of the optical fiber for mounting, the lens has a light emitting element with an accuracy higher than the coupling efficiency required for the optical fiber for mounting. Can be fixed against

【0042】請求項3の構成により、発光素子を保持す
るベースが発光素子から出射された光の光軸と垂直な壁
部を有しているため、レンズホルダーをベースの壁部に
固定することにより、レンズホルダーをベースに容易に
固定することができる。
According to the third aspect of the present invention, since the base holding the light emitting element has a wall perpendicular to the optical axis of the light emitted from the light emitting element, the lens holder is fixed to the wall of the base. Thereby, the lens holder can be easily fixed to the base.

【0043】請求項4の構成により、発光素子から出射
され調芯用光ファイバーに入射する光の光量が最大にな
るように複合部品を発光素子から出射された光の光軸と
垂直な面内で2次元的に移動し、この状態で、レンズを
保持したレンズホルダーを発光素子を保持したベースに
固定すると、溶接やハンダ付けによって発光素子とレン
ズとの間に光軸のずれが生じるが、発光素子から出射さ
れ実装用光ファイバーに入射する光の光量が最大になる
ように実装用光ファイバーを保持した実装用光ファイバ
ーホルダーを発光素子に対して3次元的に移動するの
で、発光素子とレンズとの間の光軸のずれは補正され
る。この状態で実装用光ファイバーホルダーをレンズホ
ルダーに固定すると、レンズと実装用光ファイバーとの
間に若干の光軸のずれが生じるが、この光軸のずれは最
高の結合効率の1割程度の劣化に抑えられる。
According to the fourth aspect of the present invention, the composite component is moved in a plane perpendicular to the optical axis of the light emitted from the light emitting element so that the amount of light emitted from the light emitting element and incident on the optical fiber for alignment is maximized. When the lens moves two-dimensionally and the lens holder holding the lens is fixed to the base holding the light emitting element in this state, the optical axis shifts between the light emitting element and the lens due to welding or soldering. The mounting optical fiber holder holding the mounting optical fiber is moved three-dimensionally with respect to the light emitting element so that the amount of light emitted from the element and incident on the mounting optical fiber is maximized. Is corrected. If the mounting optical fiber holder is fixed to the lens holder in this state, a slight shift of the optical axis will occur between the lens and the mounting optical fiber, but this shift of the optical axis will degrade by about 10% of the maximum coupling efficiency. Can be suppressed.

【0044】また、複合部品は、レンズホルダーに保持
されたレンズに対して最大の光結合効率が得られ状態で
調芯用光ファイバーを保持している調芯用光ファイバー
ホルダーをレンズホルダーに仮に固定することにより得
られるため、複合部品を移動すると、レンズと調芯用光
ファイバーとが同時に移動するので、第3工程において
は、レンズつまりレンズホルダーを2方向に移動するだ
けで、調芯用光ファイバーに入射する光の光量が最大に
なる状態が得られる。
In the composite part, the alignment optical fiber holder holding the alignment optical fiber in a state where the maximum optical coupling efficiency is obtained for the lens held in the lens holder is temporarily fixed to the lens holder. When the composite component is moved, the lens and the optical fiber for alignment move at the same time. Therefore, in the third step, the lens, that is, the lens holder is moved only in two directions, and the light enters the optical fiber for alignment. A state in which the amount of emitted light is maximized is obtained.

【0045】[0045]

【実施例】以下、本発明に係る第1の光半導体モジュー
ル及びその製造方法について図2及び図3を参照しなが
ら説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first optical semiconductor module and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0046】図2及び図3において、101は半導体レ
ーザ素子、102はSiC製のサブマウント、103は
金メッキされた銅製のステムであり、半導体レーザ10
1はサブマウント102上に、サブマウント102はス
テム103上にそれぞれハンダにより固定されている。
104はステンレス製の第1のベースであって、該第1
のベース104の底面は平坦に形成されていると共に、
第1のベース104における少なくとも底面及びステム
103との接触面は金により覆われている。第1のベー
ス104はその上面から垂直に上方に延びる壁部105
を有し、該壁部105は半導体レーザ素子101が出射
するレーザ光を通すための開口部106を有している。
2 and 3, reference numeral 101 denotes a semiconductor laser device; 102, a submount made of SiC; 103, a gold-plated copper stem;
1 is fixed on the submount 102 and the submount 102 is fixed on the stem 103 by soldering.
Reference numeral 104 denotes a first base made of stainless steel.
The bottom surface of the base 104 is formed flat,
At least the bottom surface of the first base 104 and the contact surface with the stem 103 are covered with gold. The first base 104 has a wall 105 extending vertically upward from its upper surface.
The wall 105 has an opening 106 through which the laser light emitted from the semiconductor laser element 101 passes.

【0047】半導体レーザ素子101から出射されるレ
ーザ光の光軸が壁部105に対して垂直になるようにス
テム103の角度を調整した後、ステム103を第1の
ベース104に固定する。前記のように第1のベース1
04の底面が平坦であり且つ金で覆われているのは、第
1のベース104の底面がペルチエ素子等からなる電子
クーラーと広い面積で接触し、良好な熱交換が行なわれ
るようにするためである。
After adjusting the angle of the stem 103 so that the optical axis of the laser beam emitted from the semiconductor laser element 101 is perpendicular to the wall 105, the stem 103 is fixed to the first base 104. First base 1 as described above
The reason why the bottom surface of the first base 104 is flat and covered with gold is that the bottom surface of the first base 104 comes into contact with an electronic cooler made of a Peltier element or the like over a wide area, and good heat exchange is performed. It is.

【0048】図2及び図3において、107は非球面レ
ンズであって、該非球面レンズ107は、半導体レーザ
素子101の発振波長に対して収差が最小になるように
設計されている。非球面レンズ107の代表的な値とし
ては、直径が約3mmであり、半導体レーザ素子側及び
光ファイバー側の開口数はそれぞれ約0.5及び約0.
1であり、半導体レーザ素子101側の焦点距離は約
1.3mmであり、光ファイバー側の焦点距離は約9m
mである。ここで、焦点距離とは非球面レンズ107の
端面からの距離であるとする。
In FIG. 2 and FIG. 3, reference numeral 107 denotes an aspherical lens. The aspherical lens 107 is designed so that aberration is minimized with respect to the oscillation wavelength of the semiconductor laser element 101. A typical value of the aspheric lens 107 is about 3 mm in diameter, and the numerical apertures on the semiconductor laser element side and the optical fiber side are about 0.5 and about 0.5 mm, respectively.
1, the focal length on the semiconductor laser element 101 side is about 1.3 mm, and the focal length on the optical fiber side is about 9 m
m. Here, the focal length is a distance from the end surface of the aspherical lens 107.

【0049】図2及び図3において、110は円筒状の
第1のホルダー、108は第1のホルダー110の内部
に挿入された第2のホルダーであって、非球面レンズ1
07は第2のホルダー108に精度良く嵌合されてい
る。この嵌合方法としては、第2のホルダー108を加
熱した状態で非球面レンズ107を第2のホルダー10
8に挿入し、両者の熱膨張係数の差を利用し、冷えたと
きに固定される方法、又は非球面レンズ107の成型時
に第2のホルダー108を予め金型に入れておく方法等
がある。これらの方法により、非球面レンズ107と第
2のホルダー108との位置関係及び両者の光軸は精度
良く合う。第2のホルダー108の外壁面109は円形
で滑らかである。このような円形の削り出し加工は精度
が出易いので厳しい公差の加工に向いている。もっと
も、第2のホルダー108の内外面に平面的な加工を施
し、角筒状に形成しても同等の精度が得られる。
In FIGS. 2 and 3, reference numeral 110 denotes a cylindrical first holder, and reference numeral 108 denotes a second holder inserted inside the first holder 110.
07 is fitted to the second holder 108 with high precision. As the fitting method, the aspherical lens 107 is attached to the second holder 10 while the second holder 108 is heated.
8 and using a difference in thermal expansion coefficient between the two, there is a method of fixing when cooled, or a method of previously placing the second holder 108 in a mold at the time of molding the aspheric lens 107. . By these methods, the positional relationship between the aspherical lens 107 and the second holder 108 and the optical axes of the two are accurately matched. The outer wall surface 109 of the second holder 108 is circular and smooth. Such a circular shaving process is suitable for working with tight tolerances because the accuracy is easy to obtain. However, the same accuracy can be obtained even if the inner and outer surfaces of the second holder 108 are subjected to planar processing and formed into a rectangular tube shape.

【0050】第1のホルダー110の内壁面111は第
1のホルダー108の外壁面109に合わせて滑らかな
円形に加工されている。第1のホルダー110の内壁面
111と第2のホルダー108の外壁面109との嵌合
寸法の余裕は通常±20μm程度であるが、精度をさら
に上げれば嵌合寸法の余裕を±10μm程度にすること
が可能である。これにより、第2のホルダー108は第
1のホルダー110に対して滑らかに摺動する。第2の
ホルダー108が角筒状の場合、第1のホルダー110
の内壁面111をワイヤー加工等により平面状に形成す
ると、同等の精度を得ることができる。第1のホルダー
110の端面112は、平滑に形成され、第1のベース
104の壁部105に接している。
The inner wall surface 111 of the first holder 110 is formed into a smooth circular shape in accordance with the outer wall surface 109 of the first holder 108. The margin of the fitting dimension between the inner wall surface 111 of the first holder 110 and the outer wall surface 109 of the second holder 108 is usually about ± 20 μm, but if the precision is further increased, the margin of the fitting dimension is reduced to about ± 10 μm. It is possible to Thereby, the second holder 108 slides smoothly with respect to the first holder 110. When the second holder 108 has a rectangular cylindrical shape, the first holder 110
When the inner wall surface 111 is formed in a flat shape by wire processing or the like, the same accuracy can be obtained. The end face 112 of the first holder 110 is formed smoothly and is in contact with the wall 105 of the first base 104.

【0051】図2において、113は実装用光ファイバ
ーのコア径と同じか又は小さいコア径を持つ調芯用光フ
ァイバーである。114はステンレス及びジルコニアの
二重構造からなり調芯用光ファイバー113を補強する
ための円筒状のフェルールである。該フェルール114
の外径は2.5mmであるので、該外径と同じ内径を持
つ支持用円筒115をフェルール114に嵌合すること
ができる。支持用円筒115は、例えばステンレスによ
りできており、径方向に若干の伸縮が可能である。伸縮
の方法としては、暖めて膨張させたり、又は円周の一部
を切り欠いておき外部からバネで押す等の方法がある。
これにより、フェルール114を支持用円筒115に差
し込むだけで、フェルール114は支持用円筒115に
保持され且つ両者の中心は精度良く合っている。
In FIG. 2, reference numeral 113 denotes an alignment optical fiber having a core diameter equal to or smaller than the core diameter of the mounting optical fiber. Reference numeral 114 denotes a cylindrical ferrule having a double structure of stainless steel and zirconia for reinforcing the optical fiber 113 for alignment. The ferrule 114
Is 2.5 mm, the supporting cylinder 115 having the same inner diameter as the outer diameter can be fitted to the ferrule 114. The support cylinder 115 is made of, for example, stainless steel, and can slightly expand and contract in the radial direction. As a method of expansion and contraction, there is a method of warming and expanding, or a method of cutting a part of the circumference and pressing it from the outside with a spring.
As a result, simply inserting the ferrule 114 into the support cylinder 115 allows the ferrule 114 to be held by the support cylinder 115 and the centers of the two to be accurately aligned.

【0052】フェルール114と同じ外径を持つ円筒状
のスペーサ116が支持用円筒115内に嵌め込まれて
いる。第2のホルダー108における図2の右側の端部
はフェルール114と同じ外径を持つように削られてお
り、フェルール114、スペーサ116及び第2のホル
ダー108は、互いの間に隙間ができないようにして支
持用円筒115に押し込まれている。この場合、調芯用
光ファイバー116が非球面レンズ107の焦点に精度
良く位置するよう、スペーサ116の長さは予め決めら
れている。寸法精度を上げるため、スペーサ116はジ
ルコニア等の加工精度が高いセラミックにより作ること
が望ましい。第2のホルダー108及びスペーサ116
は支持用円筒115に差し込まれるだけで保持されてい
る。
A cylindrical spacer 116 having the same outer diameter as the ferrule 114 is fitted in the support cylinder 115. The end of the second holder 108 on the right side in FIG. 2 is cut so as to have the same outer diameter as the ferrule 114, and the ferrule 114, the spacer 116, and the second holder 108 have no gap therebetween. And is pushed into the supporting cylinder 115. In this case, the length of the spacer 116 is predetermined so that the alignment optical fiber 116 is accurately positioned at the focal point of the aspheric lens 107. In order to increase the dimensional accuracy, it is desirable that the spacer 116 be made of a ceramic such as zirconia having a high processing accuracy. Second holder 108 and spacer 116
Is held simply by being inserted into the supporting cylinder 115.

【0053】図2及び図3に示すように、光軸方向にZ
軸、第1のベース104の上面と平行で光軸と直交する
方向にX軸、第1のベース104の上面と垂直な方向に
Y軸にとることにする。調芯工程はZ軸方向を鉛直方向
にとって行われる。
As shown in FIG. 2 and FIG. 3, Z
The axis is the X axis in a direction parallel to the upper surface of the first base 104 and perpendicular to the optical axis, and the Y axis is a direction perpendicular to the upper surface of the first base 104. The centering process is performed with the Z-axis direction set in the vertical direction.

【0054】以下、図2を参照しながら、調芯用光ファ
イバー113と非球面レンズ107と半導体レーザ素子
101との間の調芯及び固定の工程について説明する。
Hereinafter, the steps of alignment and fixing between the alignment optical fiber 113, the aspherical lens 107, and the semiconductor laser element 101 will be described with reference to FIG.

【0055】まず、第1のベース104を図示しない台
に固定した後、電流供給線117,118により半導体
レーザ素子101に電流を供給する。支持用円筒115
は調芯用の精密3軸ステージに取り付けられる。このと
き、第1のホルダー110は重力により第1のベース1
04の壁部105に接している。
First, after fixing the first base 104 to a table (not shown), a current is supplied to the semiconductor laser element 101 through the current supply lines 117 and 118. Support cylinder 115
Is mounted on a precision three-axis stage for alignment. At this time, the first holder 110 holds the first base 1 by gravity.
04 is in contact with the wall 105.

【0056】半導体レーザ素子101に一定の電流を流
してレーザ発振させながら、調芯用光ファイバー113
に入る光量が最大になるように精密3軸ステージにより
支持用円筒115をX,Y,Z方向に移動する。この
際、非球面レンズ107の調芯精度は精密3軸ステージ
の精度により決定されるが、±0.5μm程度の精度以
内に調芯できる。また、調芯用光ファイバー113のコ
ア径は、実装用光ファイバーのコア径と同じか又は小さ
いため、調芯用光ファイバー113の半導体レーザ素子
101に対する位置ずれは光量の変化として敏感に現れ
るので、精密な調芯が可能である。この調芯方法の特徴
は、半導体レーザ素子101と非球面レンズ107と調
芯用光ファイバー113とよりなる3体の位置合わせで
あるにも拘らず、あたかも2体間の位置合わせのように
X,Y,Z方向の1回の移動のみで調芯ができる点であ
る。これは、差し込み方式により調芯用光ファイバー1
13の入射部を予め非球面レンズ107の焦点に位置さ
せておくことができるからである。もし、差し込み方式
を採用しないならば、調芯用光ファイバー113も独立
して調芯しなければならないので、3軸×3軸=9軸の
調芯になり、膨大な時間が必要になる。
While a constant current is applied to the semiconductor laser element 101 to cause laser oscillation, the optical fiber 113 for alignment is used.
The supporting cylinder 115 is moved in the X, Y, and Z directions by a precision three-axis stage so that the amount of light entering the device becomes maximum. At this time, although the alignment accuracy of the aspheric lens 107 is determined by the accuracy of the precision three-axis stage, the alignment can be performed within an accuracy of about ± 0.5 μm. Further, since the core diameter of the optical fiber 113 for alignment is the same as or smaller than the core diameter of the optical fiber for mounting, the displacement of the optical fiber 113 for alignment with respect to the semiconductor laser element 101 appears sensitively as a change in the amount of light. Alignment is possible. The feature of this alignment method is that, although it is a three-member alignment including the semiconductor laser element 101, the aspherical lens 107, and the alignment optical fiber 113, X, The point is that the alignment can be performed only by one movement in the Y and Z directions. This is the optical fiber for alignment 1
This is because the 13 incident portions can be positioned at the focal point of the aspheric lens 107 in advance. If the insertion method is not adopted, the alignment optical fiber 113 must also be independently aligned, so that 3 axes × 3 axes = 9 axes, and an enormous amount of time is required.

【0057】前記の3体の調芯が行なわれた状態を維持
したまま、非球面レンズ107と調芯用光ファイバー1
13とを固定できるならば、最終的な実装用光ファイバ
ーへの結合効率として90%を越える値が得られる。し
かしながら、第1のホルダー110と第2のホルダー1
08とを部位119においてレーザ溶接すると、第2の
ホルダー108が第1のホルダー110に対して最大で
両者の間の間隙の分だけ傾斜してしまう。このため、第
1のホルダー110と第1のベース104の壁部105
との間に傾斜状の隙間ができる。この状態で第1のホル
ダー110と壁部105とを部位121においてレーザ
溶接する。このように、合わせ箇所の端面がほぼ接した
状態で側方からレーザ溶接する方法は、ずれが最も小さ
くなる方法である。しかしながら、溶融箇所の凝縮時の
体積変化の絶対量が異なるため、非球面レンズ107の
位置は調芯時に対して若干ずれる。このずれ量は、第1
のホルダー110と第2のホルダー108との間隙が大
きければ大きいほど大きくなってしまう。図1に基づき
説明したように、X,Y方向のずれ量は±15μm程度
に抑えなければならないので、前記の間隙は10μm程
度以内に抑えなければならない。
The aspherical lens 107 and the optical fiber for alignment 1 are maintained while maintaining the state where the three alignments have been performed.
If 13 can be fixed, a value exceeding 90% can be obtained as the coupling efficiency to the final mounting optical fiber. However, the first holder 110 and the second holder 1
When laser welding is performed at the portion 119, the second holder 108 is inclined with respect to the first holder 110 by at most the amount of the gap therebetween. For this reason, the first holder 110 and the wall 105 of the first base 104
And an inclined gap is formed. In this state, the first holder 110 and the wall 105 are laser-welded at the portion 121. As described above, the method of performing laser welding from the side in a state where the end surfaces of the fitting portions are almost in contact with each other is a method that minimizes the displacement. However, since the absolute amount of volume change at the time of condensation at the melting point is different, the position of the aspherical lens 107 is slightly shifted from that at the time of alignment. This shift amount is the first
The larger the gap between the holder 110 and the second holder 108, the larger the gap. As described with reference to FIG. 1, since the amount of displacement in the X and Y directions must be suppressed to about ± 15 μm, the gap must be suppressed to within about 10 μm.

【0058】前述のようにして、非球面レンズ107を
半導体レーザ素子101に対して固定した後、支持用円
筒115を取り外す。
After the aspheric lens 107 is fixed to the semiconductor laser element 101 as described above, the supporting cylinder 115 is removed.

【0059】以下、図3を参照しながら、実装用光ファ
イバー133と非球面レンズ107との調芯及び固定の
工程について説明する。
Hereinafter, the steps of aligning and fixing the mounting optical fiber 133 and the aspherical lens 107 will be described with reference to FIG.

【0060】図3において130はステンレスよりなる
第2のベースであって、該第2のベース130はレーザ
光が通過する開口部131を有している。第2のベース
130は第2のホルダー110を介して第1のベース1
04にレーザ溶接されている。第2のベース130の上
には光アイソレータ132が固定されている。第2のベ
ース130の底面は平坦であり且つ金により覆われてい
る。このため、第2のベース130の底面がペルチエ素
子等よりなる電子クーラーと広い面積においてハンダに
より固定され、良好な熱交換が行なわれ、これにより光
アイソレータ132は精密に温度制御される。
In FIG. 3, reference numeral 130 denotes a second base made of stainless steel, and the second base 130 has an opening 131 through which laser light passes. The second base 130 is connected to the first base 1 via the second holder 110.
04 is laser welded. An optical isolator 132 is fixed on the second base 130. The bottom surface of the second base 130 is flat and covered with gold. For this reason, the bottom surface of the second base 130 is fixed to an electronic cooler made of a Peltier element or the like by solder over a wide area, and good heat exchange is performed, whereby the temperature of the optical isolator 132 is precisely controlled.

【0061】図3において、134は実装用光ファイバ
ー133を補強するための円筒状のフェルールであっ
て、該フェルール134はステンレスとジルコニアとの
二重構造を有している。135は光ファイバーホルダー
であって、その内壁面136は滑らかな円形状に加工さ
れている。フェルール134と光ファイバーホルダー1
35との間の嵌め込み余裕は、通常±20μm程度であ
るが、精度を更に上げれば嵌め込み余裕を±10μm程
度にすることができる。これにより、フェルール134
は光ファイバーホルダー135に対して滑らかに摺動す
る。
In FIG. 3, reference numeral 134 denotes a cylindrical ferrule for reinforcing the mounting optical fiber 133. The ferrule 134 has a double structure of stainless steel and zirconia. An optical fiber holder 135 has an inner wall surface 136 formed into a smooth circular shape. Ferrule 134 and optical fiber holder 1
The fitting allowance between 35 is usually about ± 20 μm, but if the accuracy is further improved, the fitting allowance can be made about ± 10 μm. Thereby, the ferrule 134
Slides smoothly with respect to the optical fiber holder 135.

【0062】調芯用光ファイバー113の場合と同様、
調芯はZ方向を鉛直方向にとって行われる。第1のベー
ス104は図示しない台に固定されており、電流供給線
117,118により半導体レーザ素子101に電流を
供給する。フェルール134は調芯用の精密3軸ステー
ジに取り付けられる。このとき、光ファイバーホルダー
135は重力により第2のベースの壁部137に接して
いる。
As in the case of the optical fiber 113 for alignment,
Alignment is performed with the Z direction vertical. The first base 104 is fixed to a base (not shown), and supplies a current to the semiconductor laser element 101 through current supply lines 117 and 118. The ferrule 134 is attached to a precision three-axis stage for alignment. At this time, the optical fiber holder 135 is in contact with the second base wall 137 by gravity.

【0063】半導体レーザ素子101に一定の電流を流
してレーザ発振させながら、実装用光ファイバー133
に入る光量が最大になるように精密3軸ステージにより
フェルール134をX,Y,Z方向に移動する。この
際、非球面レンズ107の調芯精度は精密3軸ステージ
の精度により決定されるが、±0.5μm程度の精度以
内に調芯できる。前述したように、非球面レンズ107
は±10μm程度以内のずれ量を持つ。しかしながら、
この程度のずれ量の範囲ならば、前記のようにして実装
用光ファイバー134を調芯することによりずれ量を補
正することができ、その後のレーザ溶接により実装用光
ファイバー133の位置が調芯時に対してずれたとして
も、最高の結合効率の1割程度の劣化に抑えられる。具
体的には80%程度の高光結合効率が得られる。
While a constant current is applied to the semiconductor laser element 101 to cause laser oscillation, the mounting optical fiber 133 is
The ferrule 134 is moved in the X, Y, and Z directions by a precision three-axis stage so that the amount of light entering the device becomes maximum. At this time, although the alignment accuracy of the aspheric lens 107 is determined by the accuracy of the precision three-axis stage, the alignment can be performed within an accuracy of about ± 0.5 μm. As described above, the aspheric lens 107
Has a deviation amount within about ± 10 μm. However,
Within this range of the deviation amount, the deviation amount can be corrected by aligning the mounting optical fiber 134 as described above, and the position of the mounting optical fiber 133 is shifted by laser welding after the alignment. Even if it is deviated, it can be suppressed to about 10% of the maximum coupling efficiency. Specifically, a high optical coupling efficiency of about 80% can be obtained.

【0064】この第1の光半導体モジュールは、パッケ
ージに組み込まれなくても、この状態で半導体レーザ素
子101に通電すれば、パルス駆動による光出力やスペ
クトル等の特性を測定することができ良品検査が可能で
ある。また、電子クーラーの上に仮留めすれば、直流電
流を印加したときの光出力やスペクトル等の特性、温度
サイクル試験における光結合効率の劣化量評価、及び寿
命試験等ができるので、パッケージ及び電子クーラーの
節約ができる。
Even if this first optical semiconductor module is not mounted in a package, if the semiconductor laser element 101 is energized in this state, characteristics such as light output and spectrum by pulse driving can be measured, and a good product inspection can be performed. Is possible. In addition, if it is temporarily fixed on an electronic cooler, characteristics such as optical output and spectrum when a direct current is applied, deterioration of optical coupling efficiency in a temperature cycle test, and a life test can be performed. Cooler can be saved.

【0065】尚、第1の光半導体モジュールにおいて
は、実装用光ファイバー133及び光ファイバーホルダ
ー135は、第2のベース131に固定されていたが、
これに代えて、第1の光半導体モジュールが設置される
パッケージの外壁に取り付けられてもよい。
In the first optical semiconductor module, the mounting optical fiber 133 and the optical fiber holder 135 are fixed to the second base 131.
Alternatively, it may be mounted on the outer wall of the package on which the first optical semiconductor module is installed.

【0066】また、図2に示す調芯が終わった直後に、
光出力やスペクトル等の特性を測定できるほか、アナロ
グやデジタルの信号を入力して動特性評価をすることも
できる。この場合、必要に応じて、フェルール114の
前又は実装用光ファイバー113の途中に光アイソレー
タを入れることができる。
Immediately after the alignment shown in FIG. 2 is completed,
In addition to measuring characteristics such as optical output and spectrum, dynamic characteristics can be evaluated by inputting analog or digital signals. In this case, an optical isolator can be inserted before the ferrule 114 or in the middle of the mounting optical fiber 113 as necessary.

【0067】以下、本発明に係る第2の光半導体モジュ
ール及びその製造方法について図4及び図5を参照しな
がら説明する。
Hereinafter, a second optical semiconductor module and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0068】図4(a)において、201は半導体レー
ザ素子、202はSiC製のサブマウント、203は金
メッキされた銅製のステムであり、半導体レーザ素子2
01はサブマウント202上に、サブマウント202は
ステム203上にそれぞれハンダにより固定されてい
る。204はステンレス製の第1のベースであって、該
第1のベース204における底面及びステム203との
接触面は金により覆われている。第1のベース204は
その上面から垂直に上方へ延びる壁部205を有し、該
壁部205は、非球面レンズ206を保持したレンズホ
ルダー207が挿通される開口部208を有している。
第1のベース204の底面は平坦で且つ金により覆われ
ている。このため、ペルチエ素子等からなる電子クーラ
ーと広い面積で接触し、良好な熱交換が行なわれる。
In FIG. 4A, reference numeral 201 denotes a semiconductor laser device; 202, a submount made of SiC; 203, a gold-plated copper stem;
01 is fixed on the submount 202, and the submount 202 is fixed on the stem 203 by soldering. Reference numeral 204 denotes a first base made of stainless steel, and a bottom surface of the first base 204 and a contact surface with the stem 203 are covered with gold. The first base 204 has a wall 205 extending vertically upward from the upper surface thereof. The wall 205 has an opening 208 through which a lens holder 207 holding an aspheric lens 206 is inserted.
The bottom surface of the first base 204 is flat and covered with gold. For this reason, it comes into contact with an electronic cooler composed of a Peltier element or the like over a wide area, and good heat exchange is performed.

【0069】非球面レンズ206は、半導体レーザ素子
201の発振波長に対して収差が最小になるように設計
されている。非球面レンズ207の代表的な値として
は、直径が約1.9mmであり、半導体レーザ素子20
1側及び光ファイバー側の開口数はそれぞれ約0.6及
び約0.1であり、半導体レーザ素子201側の焦点距
離は約0.4mm、光ファイバー側の焦点距離は約7m
mである。ここで、焦点距離とはレンズの端面からの距
離であるとする。
The aspheric lens 206 is designed so that aberration is minimized with respect to the oscillation wavelength of the semiconductor laser element 201. A typical value of the aspheric lens 207 is about 1.9 mm in diameter,
The numerical aperture on the 1 side and the optical fiber side are about 0.6 and about 0.1, respectively, the focal length on the semiconductor laser element 201 side is about 0.4 mm, and the focal length on the optical fiber side is about 7 m.
m. Here, it is assumed that the focal length is a distance from the end face of the lens.

【0070】非球面レンズレンズ206は、円筒状のレ
ンズホルダー207から半導体レーザ素子201側に若
干突出した状態で精度良く嵌合されている。この嵌合方
法は、第1の光半導体モジュールと同様である。これに
より、非球面レンズ206とレンズホルダー207との
位置関係及び両者の光軸は精度良く合う。
The aspherical lens lens 206 is fitted with high accuracy in a state where it slightly projects from the cylindrical lens holder 207 toward the semiconductor laser element 201. This fitting method is the same as that of the first optical semiconductor module. Thereby, the positional relationship between the aspherical lens 206 and the lens holder 207 and the optical axes of both are accurately matched.

【0071】レンズホルダー207は該レンズホルダー
207に十分な剛性を与える程度の厚さ(2mm程度以
上)を持つ顎部210を有しており、このため、レンズ
ホルダー207はその後の調芯やレーザ溶接によって撓
んだり又は曲がったりしない。壁部205の開口部20
8とレンズホルダー207の間にはX,Y方向に調芯す
るため0.5mm程度以上の隙間がある。顎部210の
広い滑らかな端面209は第1のベース204の壁部2
05と接している。
The lens holder 207 has a jaw 210 having a thickness (about 2 mm or more) enough to give sufficient rigidity to the lens holder 207. Therefore, the lens holder 207 is required Does not bend or bend due to welding. Opening 20 of wall 205
There is a gap of about 0.5 mm or more between the lens 8 and the lens holder 207 for centering in the X and Y directions. The wide smooth end face 209 of the jaw 210 is located on the wall 2 of the first base 204.
05.

【0072】前記のように非球面レンズ206の半導体
レーザ素子201側の焦点距離は約0.4mmである。
これは設計値であり、実際には加工精度の限界により若
干異なっている可能性がある。加工精度が悪いときに
は、焦点位置は非球面レンズ206の幾何的な光軸から
ずれていることも有り得る。そこで、同様の半導体レー
ザ素子と光ファイバーとを使って予備実験を行ない、実
際の焦点位置を求めることができる。このようにして求
めた焦点位置の座標を(X1,Y1,Z1)とする。
尚、原点は非球面レンズ206の端面211とする。
As described above, the focal length of the aspheric lens 206 on the semiconductor laser element 201 side is about 0.4 mm.
This is a design value, and may actually be slightly different due to the limit of processing accuracy. When the processing accuracy is poor, the focal position may deviate from the geometrical optical axis of the aspherical lens 206. Therefore, a preliminary experiment can be performed using the same semiconductor laser device and optical fiber to determine the actual focal position. The coordinates of the focal position thus obtained are (X1, Y1, Z1).
The origin is the end surface 211 of the aspheric lens 206.

【0073】ところで、図1において明らかにしたよう
に、Z方向(光軸方向)の非球面レンズ206と半導体
レーザ素子201との位置合わせ精度は±30μm程度
に許される。これは機械的な位置合わせにより十分対応
可能な値である。従って、次に説明することが可能にな
る。
As shown in FIG. 1, the positioning accuracy between the aspheric lens 206 in the Z direction (optical axis direction) and the semiconductor laser element 201 is allowed to be about ± 30 μm. This is a value that can be sufficiently handled by mechanical alignment. Therefore, the following description can be made.

【0074】まず、レンズホルダー207を壁部205
の開口部208に差し込み、この状態を上方から顕微鏡
で観察し、テレビモニターに表示する。次に、真空コレ
ットにより、半導体レーザ素子201が固定されたステ
ム203を吸引して第1のベース204上に持ってい
く。テレビモニターにより、半導体レーザ素子201の
端面のZ座標がZ1に合うようにしてステム203をサ
ブマウント203にハンダにより固定する。この方法に
より±10μm程度の位置合わせ精度を確実に得ること
ができる。この際、同時に半導体レーザ素子201の端
面が光軸に対して垂直になるように角度調整もできる。
X,Y座標方向の調整に関しては、後のレンズ調芯工程
により行なうので、大まかでよい。
First, the lens holder 207 is attached to the wall 205.
, And observed under a microscope from above, and displayed on a television monitor. Next, the stem 203 to which the semiconductor laser element 201 is fixed is sucked by the vacuum collet and brought on the first base 204. Using a television monitor, the stem 203 is fixed to the submount 203 by soldering so that the Z coordinate of the end face of the semiconductor laser element 201 matches Z1. With this method, a positioning accuracy of about ± 10 μm can be reliably obtained. At this time, the angle can also be adjusted so that the end face of the semiconductor laser element 201 is perpendicular to the optical axis.
Since the adjustment in the X and Y coordinate directions is performed in a later lens alignment process, it may be roughly determined.

【0075】図4(b)において、212は実装用光フ
ァイバーのコア径と同じか又は小さいコア径を持つ調芯
用光ファイバー、213はステンレス及びジルコニアの
二重構造からなり調芯用光ファイバー212を補強する
ための円筒状のフェルールである。該フェルール213
の外径は2.5mmであるので、該外径と同じ内径を持
つ支持用円筒214をフェルール213に嵌合すること
ができる。支持用円筒214は、例えばステンレスによ
りできており、径方向に若干の伸縮が可能である。伸縮
の方法としては、暖めて膨張させたり、又は円周の一部
を切り欠いておき外部からバネで押す等の方法がある。
これにより、フェルール213を支持用円筒214に差
し込むだけで、フェルール213は支持用円筒214に
保持され且つ両者の中心は精度良く合っている。
In FIG. 4B, reference numeral 212 denotes an alignment optical fiber having a core diameter equal to or smaller than the core diameter of the mounting optical fiber, and reference numeral 213 denotes a double structure of stainless steel and zirconia and reinforces the alignment optical fiber 212. It is a cylindrical ferrule for performing. The ferrule 213
Is 2.5 mm, the supporting cylinder 214 having the same inner diameter as the outer diameter can be fitted to the ferrule 213. The support cylinder 214 is made of, for example, stainless steel, and can slightly expand and contract in the radial direction. As a method of expansion and contraction, there is a method of warming and expanding, or a method of cutting a part of the circumference and pressing it from the outside with a spring.
Thus, by simply inserting the ferrule 213 into the support cylinder 214, the ferrule 213 is held by the support cylinder 214, and the centers of both ferrules 213 are accurately aligned.

【0076】フェルール213と同じ外径を持つ円筒状
のスペーサ215が支持用円筒214に嵌め込まれてい
る。レンズホルダー207における図4(b)の右側の
端部はフェルール213と同じ外径を持つように削られ
ており、フェルール213、スペーサ215及びレンズ
ホルダー207は、互いの間に隙間ができないようにし
て支持用円筒214に押し込まれている。この場合、調
芯用光ファイバー212が非球面レンズ206の焦点に
精度良く位置するよう、スペーサ215の長さは予め決
められている。寸法精度を上げるため、スペーサ215
はジルコニア等の加工精度が高いセラミックにより作る
ことが望ましい。レンズホルダー207及びスペーサ2
15は支持用円筒214に差し込まれるだけで保持され
ている。
A cylindrical spacer 215 having the same outer diameter as the ferrule 213 is fitted into the supporting cylinder 214. The right end of the lens holder 207 in FIG. 4B is cut so as to have the same outer diameter as the ferrule 213, and the ferrule 213, the spacer 215, and the lens holder 207 are formed so that no gap is formed between them. Into the supporting cylinder 214. In this case, the length of the spacer 215 is predetermined so that the alignment optical fiber 212 is accurately located at the focal point of the aspherical lens 206. Spacers 215 are used to increase dimensional accuracy.
Is preferably made of a ceramic such as zirconia with high processing accuracy. Lens holder 207 and spacer 2
15 is held simply by being inserted into the supporting cylinder 214.

【0077】図4(a),(b)に示すように、光軸方
向にZ軸、第1のベース204の上面と平行で光軸と直
交する方向にX軸、第1のベース204の上面と垂直な
方向にY軸をとることにする。この場合、調芯はZ軸方
向を鉛直方向にとって行なう必要はない。
As shown in FIGS. 4A and 4B, the Z axis is in the optical axis direction, the X axis is in a direction parallel to the upper surface of the first base 204 and perpendicular to the optical axis, and The Y axis is taken in a direction perpendicular to the upper surface. In this case, the alignment does not need to be performed with the Z-axis direction set in the vertical direction.

【0078】以下、図4(b)を参照しながら、調芯用
光ファイバー212と非球面レンズ206と半導体レー
ザ素子201との調芯及び固定の工程について説明す
る。
Hereinafter, the steps of aligning and fixing the alignment optical fiber 212, the aspheric lens 206, and the semiconductor laser element 201 will be described with reference to FIG.

【0079】まず、第1のベース204を図示しない台
に固定した後、電流供給源216,217により半導体
レーザ素子201に電流を供給する。支持用円筒214
は調芯用の精密3軸ステージに取り付けられる。
First, after fixing the first base 204 to a table (not shown), current is supplied to the semiconductor laser element 201 by the current supply sources 216 and 217. Support cylinder 214
Is mounted on a precision three-axis stage for alignment.

【0080】半導体レーザ素子201に一定の電流を流
してレーザ発振させながら、調芯用光ファイバー212
に入る光量が最大になるよう、鍔部210を壁部205
に押し当てたまま精密3軸ステージにより支持用円筒2
14をX,Y方向に移動する。この際、非球面レンズ2
06の調芯精度は精密3軸ステージの精度により決定さ
れるが、±0.5μm程度の精度以内に調芯できる。ま
た、調芯用光ファイバー212のコア径は、実装用光フ
ァイバーのコア径と同じか又は小さいので、調芯用光フ
ァイバー212の半導体レーザ素子201に対する位置
ずれは光量の変化として敏感に現れるので、精密な調芯
が可能である。第1の光半導体モジュールと同様、半導
体レーザ素子201と非球面レンズ206と調芯用光フ
ァイバー212とよりなる3体の位置合わせにも拘ら
ず、あたかも2体間の位置合わせのようにX,Y,Z方
向の1回の移動のみで調芯ができる。
While a constant current is applied to the semiconductor laser element 201 to cause laser oscillation, the alignment optical fiber 212
In order to maximize the amount of light entering, the flange 210 is
With a precision three-axis stage while pressing against
14 in the X and Y directions. At this time, the aspherical lens 2
Although the alignment accuracy of 06 is determined by the accuracy of the precision three-axis stage, alignment can be performed within an accuracy of about ± 0.5 μm. Further, since the core diameter of the optical fiber 212 for alignment is the same as or smaller than the core diameter of the optical fiber for mounting, the positional deviation of the optical fiber 212 for alignment with respect to the semiconductor laser element 201 appears sensitively as a change in the amount of light. Alignment is possible. Similar to the first optical semiconductor module, despite the alignment of the three bodies including the semiconductor laser element 201, the aspherical lens 206, and the optical fiber 212 for alignment, it is as if the X, Y alignment is performed like the alignment between two bodies. , Can be adjusted only by one movement in the Z direction.

【0081】前記の3体の調芯が行なわれた状態を維持
したまま、非球面レンズ206と調芯用光ファイバー2
12とを固定できるならば、最終的な実装用光ファイバ
ーへの結合効率として90%を越える値が得られる。し
かしながら、レンズホルダー207と第1のベース20
4の壁部205とを部位218においてレーザ溶接する
と、溶融箇所の凝縮時の体積変化のため、非球面レンズ
206の位置が調芯時に対して若干ずれる。もっとも、
レンズホルダー207と第1のベース204の壁部20
5都の間には隙間がないため、前記のずれ量は、第1の
光半導体モジュールに比べて格段に小さい。
The aspherical lens 206 and the optical fiber 2 for alignment are maintained while maintaining the state where the three alignments have been performed.
If 12 can be fixed, a value exceeding 90% can be obtained as the coupling efficiency to the final mounting optical fiber. However, the lens holder 207 and the first base 20
When the fourth wall portion 205 is laser-welded at the portion 218, the position of the aspherical lens 206 is slightly shifted from that at the time of alignment due to a change in volume at the time of condensation at the melting point. However,
The lens holder 207 and the wall 20 of the first base 204
Since there is no gap between the five cities, the above-mentioned amount of displacement is much smaller than that of the first optical semiconductor module.

【0082】前述したようにして、非球面レンズ206
を半導体レーザ素子201に対して固定した後、支持用
円筒214を取り外す。
As described above, the aspheric lens 206
Is fixed to the semiconductor laser element 201, and then the support cylinder 214 is removed.

【0083】以下、図5を参照しながら、実装用光ファ
イバー233と非球面レンズ206との調芯及び固定の
工程について説明する。
The steps of aligning and fixing the mounting optical fiber 233 and the aspherical lens 206 will be described below with reference to FIG.

【0084】図5において230はステンレスよりなる
第2のベースであって、該第2のベース230はレーザ
光が通過する開口部231を有している。第2のベース
230はレンズホルダー207の顎部210にレーザ溶
接されている。第2のベース230の内部には光アイソ
レータ232が固定されている。第2のベース230の
底面は平坦であり且つ金により覆われている。このた
め、第2のベース230の底面がペルチエ素子等よりな
る電子クーラーと広い面積においてハンダにより固定さ
れ、良好な熱交換が行なわれ、これにより光アイソレー
タ132は精密に温度制御される。
In FIG. 5, reference numeral 230 denotes a second base made of stainless steel, and the second base 230 has an opening 231 through which laser light passes. The second base 230 is laser-welded to the jaw 210 of the lens holder 207. An optical isolator 232 is fixed inside the second base 230. The bottom surface of the second base 230 is flat and covered with gold. For this reason, the bottom surface of the second base 230 is fixed to the electronic cooler made of a Peltier element or the like by solder over a wide area, and good heat exchange is performed, whereby the temperature of the optical isolator 132 is precisely controlled.

【0085】図5において、234は実装用光ファイバ
ー233を補強するための円筒状のフェルールであっ
て、該フェルール234はステンレスとジルコニアとの
二重構造を有している。235は光ファイバーホルダー
であって、その内壁面236は滑らかな円形に加工され
ている。フェルール234と光ファイバーホルダー23
5との間の嵌め込み余裕は、通常±20μm程度である
が、精度を更に上げれば嵌め込み余裕を±10μm程度
にすることができる。これにより、フェルール234は
光ファイバーホルダー235に対して滑らかに摺動す
る。
In FIG. 5, reference numeral 234 denotes a cylindrical ferrule for reinforcing the mounting optical fiber 233. The ferrule 234 has a double structure of stainless steel and zirconia. An optical fiber holder 235 has an inner wall surface 236 formed into a smooth circular shape. Ferrule 234 and optical fiber holder 23
5 is usually about ± 20 μm, but if the precision is further improved, the fitting margin can be made about ± 10 μm. As a result, the ferrule 234 slides smoothly with respect to the optical fiber holder 235.

【0086】調芯はZ方向を鉛直方向にとって行なわれ
る。第1のベース204は図示しない台に固定されてお
り、電流供給線216,217により半導体レーザ素子
201に電流を供給する。フェルール234は調芯用の
精密3軸ステージに取り付けられる。このとき、光ファ
イバーホルダー235は重力により第2のベース230
の端面237に接している。
The alignment is performed with the Z direction being the vertical direction. The first base 204 is fixed to a base (not shown), and supplies a current to the semiconductor laser element 201 through current supply lines 216 and 217. The ferrule 234 is attached to a precision three-axis stage for alignment. At this time, the optical fiber holder 235 is moved by the second base 230 due to gravity.
Is in contact with the end surface 237 of the

【0087】半導体レーザ素子201に一定の電流を流
してレーザ発振させながら、実装用光ファイバー233
に入る光量が最大になるように精密3軸ステージにより
フェルール234をX,Y,Z方向に移動する。この
際、非球面レンズ206の調芯精度は精密3軸ステージ
の精度により決定されるが、±0.5μm程度の精度以
内に調芯できる。若干の位置ずれ量を持つ非球面レンズ
206に対して実装用光ファイバー233を調芯するこ
とにより、その後のレーザ溶接により実装用光ファイバ
ー233の位置が調芯時に対してずれたとしても、ほぼ
最高の結合効率が維持される。
While a constant current is applied to the semiconductor laser element 201 to cause laser oscillation, the mounting optical fiber 233 is
The ferrule 234 is moved in the X, Y, and Z directions by a precision three-axis stage so that the amount of light entering the light source becomes maximum. At this time, although the alignment accuracy of the aspheric lens 206 is determined by the accuracy of the precision three-axis stage, the alignment can be performed within an accuracy of about ± 0.5 μm. By aligning the mounting optical fiber 233 with respect to the aspherical lens 206 having a slight amount of misalignment, even if the position of the mounting optical fiber 233 is deviated from the time of alignment by subsequent laser welding, almost the highest. Coupling efficiency is maintained.

【0088】この第2の光半導体モジュールも、パッケ
ージに組み込まれなくても、この状態で半導体レーザ素
子201に通電すれば、パルス駆動による光出力やスペ
クトル等の特性を測定することができ良品検査が可能で
ある。また、電子クーラーの上に仮留めすれば、直流電
流を印加したときの光出力やスペクトル等の特性、温度
サイクル試験での光結合効率の劣化量評価、及び寿命試
験等ができるので、パッケージ及び電子クーラーの節約
ができる。
Even if the second optical semiconductor module is not assembled in a package, if the semiconductor laser element 201 is energized in this state, characteristics such as light output and spectrum by pulse driving can be measured, and non-defective products can be inspected. Is possible. Also, if it is temporarily fixed on an electronic cooler, characteristics such as optical output and spectrum when a direct current is applied, evaluation of deterioration of optical coupling efficiency in a temperature cycle test, and a life test can be performed. Electronic cooler can be saved.

【0089】尚、第2の光半導体モジュールにおいて
は、実装用光ファイバー233及び光ファイバーホルダ
ー235は、第2のベース230に固定されていたが、
これに代えて、該第1の光半導体モジュールが設置され
るパッケージの外壁に取り付けられてもよい。
In the second optical semiconductor module, the mounting optical fiber 233 and the optical fiber holder 235 are fixed to the second base 230.
Alternatively, the first optical semiconductor module may be attached to an outer wall of a package in which the first optical semiconductor module is installed.

【0090】また、図4(b)に示す調芯が終った直後
に、光出力やスペクトル等の特性を測定できるほか、ア
ナログやデジタルの信号を入力して動特性を評価するこ
ともできる。この場合、必要に応じて、フェルール21
3の前又は調芯用光ファイバー212の途中に光アイソ
レータを入れることができる。
Immediately after the alignment shown in FIG. 4B, characteristics such as optical output and spectrum can be measured, and dynamic characteristics can be evaluated by inputting analog or digital signals. In this case, if necessary, the ferrule 21
An optical isolator can be inserted before the optical fiber 3 or in the middle of the optical fiber 212 for alignment.

【0091】さらに、前述した精密なレンズと光ファイ
バーとの調芯方法は、高速LED、高速受光素子等のよ
うに、光の入射面又は出射面が小さな光半導体素子に適
用できることは言うまでもない。
Further, it goes without saying that the above-described method of aligning the precision lens and the optical fiber can be applied to an optical semiconductor element having a small light incident surface or light exit surface, such as a high-speed LED or a high-speed light receiving element.

【0092】[0092]

【発明の効果】請求項1の発明に係る光半導体モジュー
ルの製造方法によると、発光素子から出射され実装用光
ファイバーに入射する光の光量が最大になるように、実
装用光ファイバーを保持した実装用光ファイバーホルダ
ーを発光素子に対して3次元的に移動し、この状態で実
装用光ファイバーホルダーをレンズホルダーに固定する
ため、溶接やハンダ付けによって発光素子とレンズとの
間に生じる光軸のずれが補正されるので、光軸のずれは
最高の結合効率の1割程度の劣化に抑えられ、これによ
り高い結合効率が得られる。
According to the method for manufacturing an optical semiconductor module according to the first aspect of the present invention, the mounting optical fiber holding the mounting optical fiber is maximized so that the amount of light emitted from the light emitting element and incident on the mounting optical fiber is maximized. The optical fiber holder is moved three-dimensionally with respect to the light emitting element, and the mounting optical fiber holder is fixed to the lens holder in this state, so that the deviation of the optical axis between the light emitting element and the lens due to welding or soldering is corrected. As a result, the deviation of the optical axis is suppressed to about 10% of the maximum coupling efficiency, whereby a high coupling efficiency can be obtained.

【0093】また、複合部品を移動すると、レンズと調
芯用光ファイバーとが同時に移動するため、第3工程に
おいては、レンズつまりレンズホルダーを3方向に移動
するだけで、調芯用光ファイバーに入射する光の光量が
最大になる状態が得られるので、レンズの移動に合わせ
て調芯用光ファイバーを移動する手間が省け、レンズを
3方向に移動すると共に調芯用光ファイバーを3方向に
移動する作業が不要になり、調芯工程に要する時間を大
幅に短縮できる。
When the composite part is moved, the lens and the optical fiber for alignment are simultaneously moved. Therefore, in the third step, the lens, that is, the lens holder is moved in three directions, and the light enters the optical fiber for alignment. Since the state in which the amount of light is maximized is obtained, it is not necessary to move the optical fiber for alignment in accordance with the movement of the lens, and the operation of moving the optical fiber for alignment in three directions while moving the lens in three directions is possible. This is unnecessary, and the time required for the alignment process can be greatly reduced.

【0094】さらに、発光素子から出射され調芯用光フ
ァイバーに入射する光の光量が最大になる状態でレンズ
ホルダーをベースに固定する前に、発光素子の光出力や
スペクトル等の特性、又は信号伝達特性などの評価試験
を行なえば、後に発光素子の特性評価試験を行なう手間
が省けると共に、発光素子が不良と判明したときには、
レンズの固定を取り止めることができるので、部品の節
約になる。
Further, before fixing the lens holder to the base in a state in which the amount of light emitted from the light emitting element and entering the optical fiber for alignment is maximized, characteristics such as light output and spectrum of the light emitting element, or signal transmission before fixing the lens holder to the base. Performing an evaluation test of characteristics and the like can save the trouble of performing a characteristic evaluation test of the light emitting element later, and when the light emitting element is found to be defective,
Since the fixing of the lens can be stopped, parts can be saved.

【0095】請求項2又は5の発明に係る光半導体モジ
ュールの製造方法によると、調芯用光ファイバーのコア
径は実装用光ファイバーのコア径以下であるため、実装
用光ファイバーに要求される結合効率以上の精度を持っ
てレンズを発光素子に対して固定できるので、実装用光
ファイバーに対する結合効率がより向上する。
According to the method of manufacturing an optical semiconductor module according to the second or fifth aspect of the present invention, the core diameter of the optical fiber for alignment is smaller than the core diameter of the optical fiber for mounting, so that the coupling efficiency required for the optical fiber for mounting is higher than that. Since the lens can be fixed to the light emitting element with the accuracy described above, the coupling efficiency to the mounting optical fiber is further improved.

【0096】請求項3の発明に係る光半導体モジュール
の製造方法によると、発光素子を保持するベースが発光
素子から出射された光の光軸と垂直な壁部を有している
ため、レンズホルダーをベースの壁部に固定することに
より、レンズホルダーをベースに容易に固定することが
できる。
According to the method of manufacturing an optical semiconductor module according to the third aspect of the present invention, since the base holding the light emitting element has the wall perpendicular to the optical axis of the light emitted from the light emitting element, the lens holder By fixing to the wall of the base, the lens holder can be easily fixed to the base.

【0097】請求項4の発明に係る光モジュールの製造
方法によると、請求項1の発明と同様、発光素子から出
射され実装用光ファイバーに入射する光の光量が最大に
なるように実装用光ファイバーを保持した実装用光ファ
イバーホルダーを発光素子に対して3次元的に移動し、
この状態で実装用光ファイバーホルダーをレンズホルダ
ーに固定するため、溶接やハンダ付けによって発光素子
とレンズとの間に生じる光軸のずれが補正されるので、
高い結合効率が得られる。
According to the method of manufacturing an optical module according to the fourth aspect of the present invention, similarly to the first aspect of the present invention, the mounting optical fiber is set so that the amount of light emitted from the light emitting element and incident on the mounting optical fiber is maximized. The held mounting optical fiber holder is moved three-dimensionally with respect to the light emitting element,
In this state, the mounting optical fiber holder is fixed to the lens holder, so that the deviation of the optical axis between the light emitting element and the lens due to welding or soldering is corrected,
High coupling efficiency is obtained.

【0098】また、複合部品を移動すると、レンズと調
芯用光ファイバーとが同時に移動するため、第3工程に
おいては、レンズつまりレンズホルダーを2方向に移動
するだけで、調芯用光ファイバーに入射する光の光量が
最大になる状態が得られるので、レンズの移動に合わせ
て調芯用光ファイバーを移動する手間が省け、レンズを
2方向に移動すると共に調芯用光ファイバーを2方向に
移動する作業が不要になり、調芯工程に要する時間を大
幅に短縮できる。
When the composite component is moved, the lens and the optical fiber for alignment are simultaneously moved. Therefore, in the third step, the lens, that is, the lens holder is moved only in two directions to be incident on the optical fiber for alignment. Since the state in which the amount of light is maximized is obtained, it is not necessary to move the optical fiber for alignment in accordance with the movement of the lens, and it is necessary to move the optical fiber for alignment in two directions while moving the lens in two directions. This is unnecessary, and the time required for the alignment process can be greatly reduced.

【0099】さらに、請求項1の発明と同様に、発光素
子から出射され調芯用光ファイバーに入射する光の光量
が最大になる状態でレンズホルダーをベースに固定する
前に、発光素子の光出力やスペクトル等の特性又は信号
伝達特性などの評価試験を行なうことができる。
Further, similarly to the first aspect of the present invention, before fixing the lens holder to the base in a state where the amount of light emitted from the light emitting element and entering the optical fiber for alignment is maximized, the light output of the light emitting element is adjusted. An evaluation test can be performed on characteristics such as spectrum and spectrum or signal transmission characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】レンズの位置ずれによる光結合効率の劣化を光
ファイバーの位置の再調整で回復させたときの、光結合
効率の変化を示す特性図である。
FIG. 1 is a characteristic diagram showing a change in optical coupling efficiency when the deterioration of optical coupling efficiency due to a displacement of a lens is recovered by readjustment of the position of an optical fiber.

【図2】本発明に係る第1の光半導体モジュールの製造
方法を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a first optical semiconductor module according to the present invention.

【図3】本発明に係る第1の光半導体モジュールの構成
及びその製造方法を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a first optical semiconductor module according to the present invention and a method for manufacturing the same.

【図4】本発明に係る第2の光半導体モジュールの製造
方法を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view illustrating a method for manufacturing a second optical semiconductor module according to the present invention.

【図5】本発明に係る第2の光半導体モジュールの構成
及びその製造方法を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a second optical semiconductor module according to the present invention and a method for manufacturing the same.

【図6】従来の第1の半導体モジュールを示し、(a)
は側方断面図であり、(b)は(a)におけるVI−VI線
の断面図である。
6A and 6B show a first conventional semiconductor module, and FIG.
FIG. 6 is a side sectional view, and FIG. 6B is a sectional view taken along line VI-VI in FIG.

【図7】従来の第2の半導体モジュールを示す側方断面
図である。
FIG. 7 is a side sectional view showing a second conventional semiconductor module.

【図8】従来の第3の半導体モジュールを示す側方断面
図である。
FIG. 8 is a side sectional view showing a third conventional semiconductor module.

【図9】従来の半導体モジュールの問題点を説明するた
めの概略構成図である。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram for explaining a problem of a conventional semiconductor module.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 半導体レーザ素子 102 サブマウント 103 ステム 104 第1のベース 105 壁部 106 開口部 107 非球面レンズ 108 第2のホルダー 109 第2のホルダーの外壁面 110 第1のホルダー 111 第1のホルダーの内壁面 112 第1のホルダーの端面 113 調芯用光ファイバー 114 フェルール 115 支持用円筒 116 スペーサ 117,118 電流供給線 130 第2のベース 131 開口部 132 光アイソレータ 133 実装用光ファイバー 134 フェルール 135 光ファイバーホルダー 136 光ファイバーホルダーの内壁面 137 第2のベースの壁部 201 半導体レーザ素子 202 サブマウント 203 ステム 204 第1のベース 205 第1のベースの壁 206 非球面レンズ 207 レンズホルダー 208 開口部 209 レンズホルダーの顎部の端面 210 レンズホルダーの鍔部 211 非球面レンズの端面(座標原点) 212 調芯用光ファイバー 213 フェルール 214 支持用円筒 215 スペーサ 216,217 電流供給線 230 第2のベース 231 開口部 232 光アイソレータ 233 実装用光ファイバー 234 フェルール 235 光ファイバーホルダー 236 光ファイバーホルダーの内壁面 237 第2のベースの端面 Reference Signs List 101 semiconductor laser element 102 submount 103 stem 104 first base 105 wall 106 opening 107 aspherical lens 108 second holder 109 outer wall of second holder 110 first holder 111 inner wall of first holder 112 End face of the first holder 113 Optical fiber for alignment 113 Ferrule 115 Cylinder for support 116 Spacer 117, 118 Current supply line 130 Second base 131 Opening 132 Optical isolator 133 Optical fiber for mounting 134 Ferrule 135 Optical fiber holder 136 Optical fiber holder Inner wall surface 137 Second base wall portion 201 Semiconductor laser device 202 Submount 203 Stem 204 First base 205 First base wall 206 Aspherical lens 207 Lens lens Der 208 Opening 209 End face of jaw part of lens holder 210 Flange part of lens holder 211 End face of aspherical lens (coordinate origin) 212 Optical fiber for alignment 213 Ferrule 214 Cylinder for support 215 Spacer 216, 217 Current supply line 230 Second Base 231 Opening 232 Optical isolator 233 Mounting optical fiber 234 Ferrule 235 Optical fiber holder 236 Inner wall surface of optical fiber holder 237 End face of second base

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−313048(JP,A) 特開 平1−310319(JP,A) 実開 平3−10557(JP,U) 実開 昭64−40808(JP,U) 実開 平1−111209(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 6/42──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-5-313048 (JP, A) JP-A-1-310319 (JP, A) JP-A-3-10557 (JP, U) JP-A 64- 40808 (JP, U) JP-A 1-1111209 (JP, U) (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G02B 6/42

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 支持用円筒部材の一端部側に、レンズを
保持した筒状のレンズホルダーを嵌入し、且つ前記支持
用円筒部材の他端部側に、調芯用光ファイバーを保持し
ていると共に前記支持用円筒部材の内径とほぼ等しい外
径を有する円筒状の調芯用光ファイバーホルダーを嵌入
すると共に、前記支持用円筒部材の内部における前記レ
ンズホルダーと前記調芯用光ファイバホルダーとの間
に、前記調芯用光ファイバの入射部が前記レンズの焦点
に位置するように前記レンズホルダーと前記調芯用光フ
ァイバホルダーとの距離を規制する長さを有し且つ前記
支持用円筒部材の内径とほぼ等しい外径を有する円筒状
のスペーサーを嵌入することにより、前記調芯用光ファ
イバが前記レンズに対して最大の結合効率を得られる状
態で前記調芯用光ファイバホルダーを前記レンズホルダ
ーに仮に固定して、前記支持用円筒部材、レンズホルダ
ー、調芯用光ファイバホルダー及びスペーサーからなる
複合部品を得る第1の工程と、 前記レンズが、ベースに保持された発光素子の出射部と
対向するように前記複合部品を配置する第2の工程と、 前記発光素子から光を出射させると共に出射された光を
前記調芯用光ファイバーの入射部に導き、前記調芯用光
ファイバーに入射する光の光量が最大になるように前記
複合部品を前記発光素子に対して3次元的に移動する第
3の工程と、 前記調芯用光ファイバーに入射する光の光量が最大にな
る状態で前記レンズホルダーを前記ベースに固定する第
4の工程と、 前記調芯用光ファイバーホルダーを前記レンズホルダー
から取り外す第5の工程と、 前記発光素子から光を出射させると共に出射された光を
実装用光ファイバーホルダーに保持された実装用光ファ
イバーの入射部に導き、前記実装用光ファイバーに入射
する光の光量が最大になるように前記実装用光ファイバ
ーホルダーを前記発光素子に対して3次元的に移動する
第6の工程と、 前記実装用光ファイバーに入射する光の光量が最大にな
る状態で前記実装用光ファイバーホルダーを前記レンズ
ホルダーに固定する第7の工程とを備えていることを特
徴とする光半導体モジュールの製造方法。
1. A lens is provided at one end of a supporting cylindrical member.
Fit the held cylindrical lens holder and support it
Hold the alignment optical fiber on the other end of the cylindrical member.
And an outer diameter substantially equal to the inner diameter of the supporting cylindrical member.
Fits cylindrical optical fiber holder for alignment with diameter
And the laser inside the supporting cylindrical member.
Between the holder and the optical fiber holder for alignment.
The incident part of the optical fiber for alignment is the focus of the lens.
The lens holder and the alignment optical
Having a length that regulates the distance from the fiber holder, and
Cylindrical with an outer diameter approximately equal to the inner diameter of the supporting cylindrical member
By inserting the spacer of
Iva can obtain the maximum coupling efficiency for the lens
The alignment optical fiber holder in the lens holder
And the support cylindrical member and the lens holder.
A first step of obtaining a composite part comprising an optical fiber holder for alignment and a spacer; and a second step of arranging the composite part such that the lens is opposed to an emission part of a light emitting element held by a base. And emitting the light from the light emitting element and guiding the emitted light to an incident portion of the alignment optical fiber, and setting the composite component so that the amount of light incident on the alignment optical fiber is maximized. A third step of moving three-dimensionally with respect to the light emitting element, a fourth step of fixing the lens holder to the base in a state where the amount of light incident on the alignment optical fiber is maximized, A fifth step of removing the alignment optical fiber holder from the lens holder; and emitting light from the light emitting element and holding the emitted light by the mounting optical fiber holder. A sixth step of three-dimensionally moving the mounting optical fiber holder with respect to the light emitting element so as to guide the mounting optical fiber to the incident portion of the mounting optical fiber and to maximize the amount of light incident on the mounting optical fiber; Fixing the mounting optical fiber holder to the lens holder in a state where the amount of light incident on the mounting optical fiber is maximized. 7. A method for manufacturing an optical semiconductor module, comprising:
【請求項2】 前記調芯用光ファイバーのコア径は、前
記実装用光ファイバーのコア径以下であることを特徴と
する請求項1に記載の光半導体モジュールの製造方法。
2. The method for manufacturing an optical semiconductor module according to claim 1, wherein a core diameter of the optical fiber for alignment is smaller than a core diameter of the optical fiber for mounting.
【請求項3】 前記第2工程におけるベースは、該ベー
スに保持された発光素子から出射される光の光軸と垂直
な壁部を有しており、 前記第4の工程は、前記レンズホルダーを前記ベースの
壁部に固定する工程を含むことを特徴とする請求項1に
記載の光半導体モジュールの製造方法。
3. The base in the second step has a wall perpendicular to an optical axis of light emitted from a light-emitting element held by the base. 2. The method for manufacturing an optical semiconductor module according to claim 1, further comprising a step of fixing the optical semiconductor module to a wall of the base.
【請求項4】 支持用円筒部材の一端部側に、レンズを
保持した筒状のレンズホルダーを嵌入し、且つ前記支持
用円筒部材の他端部側に、調芯用光ファイバーを保持し
ていると共に前記支持用円筒部材の内径とほぼ等しい外
径を有する円筒状の調芯用光ファイバーホルダーを嵌入
すると共に、前記支持用円筒部材の内部における前記レ
ンズホルダーと前記調芯用光ファイバホルダーとの間
に、前記調芯用光ファイバの入射部が前記レンズの焦点
に位置するように前記レンズホルダーと前記調芯用光フ
ァイバホルダーとの距離を規制する長さを有し且つ前記
支持用円筒部材の内径とほぼ等しい外径を有する円筒状
のスペーサーを嵌入することにより、前記調芯用光ファ
イバが前記レンズに対して最大の結合効率を得られる状
態で前記調芯用光ファイバホルダーを前記レンズホルダ
ーに仮に固定して、前記支持用円筒部材、レンズホルダ
ー、調芯用光ファイバホルダー及びスペーサーからなる
複合部品を得る第1の工程と、 発光素子を該発光素子から出射される光の光軸と垂直な
壁部を有するベースに保持し、前記レンズが前記ベース
に保持された発光素子の出射部と対向し且つ前記レンズ
ホルダーが前記壁部に接するように前記複合部品を配置
する第2の工程と、 前記発光素子から光を出射させると共に出射された光を
前記調芯用光ファイバーの入射部に導き、前記調芯用光
ファイバーに入射する光の光量が最大になるように前記
複合部品を前記発光素子から出射された光の光軸と垂直
な面内で2次元的に移動する第3の工程と、 前記調芯用光ファイバーに入射する光の光量が最大にな
る状態で前記レンズホルダーを前記ベースに固定する第
4の工程と、 前記調芯用光ファイバーホルダーを前記レンズホルダー
から取り外す第5の工程と、 前記発光素子から光を出射させると共に出射された光を
実装用光ファイバーホルダーに保持された実装用光ファ
イバーの入射部に導き、前記実装用光ファイバーに入射
する光の光量が最大になるように前記実装用光ファイバ
ーホルダーを前記発光素子に対して3次元的に移動する
第6の工程と、 前記実装用光ファイバーの入射部が前記レンズの焦点に
位置する状態で前記実装用光ファイバーホルダーを前記
レンズホルダーに固定する第7の工程とを備えているこ
とを特徴とする光半導体モジュールの製造方法。
4. A lens is provided at one end of the supporting cylindrical member.
Fit the held cylindrical lens holder and support it
Hold the alignment optical fiber on the other end of the cylindrical member.
And an outer diameter substantially equal to the inner diameter of the supporting cylindrical member.
Fits cylindrical optical fiber holder for alignment with diameter
And the laser inside the supporting cylindrical member.
Between the holder and the optical fiber holder for alignment.
The incident part of the optical fiber for alignment is the focus of the lens.
The lens holder and the alignment optical
Having a length that regulates the distance from the fiber holder, and
Cylindrical with an outer diameter approximately equal to the inner diameter of the supporting cylindrical member
By inserting the spacer of
Iva can obtain the maximum coupling efficiency for the lens
The alignment optical fiber holder in the lens holder
And the support cylindrical member and the lens holder.
A first step of obtaining a composite component comprising an optical fiber holder for alignment and a spacer ; and holding the light emitting element on a base having a wall perpendicular to the optical axis of light emitted from the light emitting element. And a second step of arranging the composite component such that the lens faces an emission portion of the light emitting element held by the base and the lens holder is in contact with the wall, and emits light from the light emitting element. And guiding the emitted light to an incident portion of the alignment optical fiber, and moving the composite component through the optical axis of the light emitted from the light emitting element such that the amount of light incident on the alignment optical fiber is maximized. A third step of moving two-dimensionally in a plane perpendicular to and a fourth step of fixing the lens holder to the base in a state where the amount of light incident on the alignment optical fiber is maximized; The alignment light A fifth step of removing the fiber holder from the lens holder, and emitting light from the light emitting element and guiding the emitted light to an incident portion of the mounting optical fiber held by the mounting optical fiber holder; A sixth step of three-dimensionally moving the mounting optical fiber holder with respect to the light emitting element so that the amount of incident light is maximized; and the incident portion of the mounting optical fiber is located at the focal point of the lens Fixing the mounting optical fiber holder to the lens holder in a state.
【請求項5】 前記調芯用光ファイバーのコア径は、前
記実装用光ファイバーのコア径以下であることを特徴と
する請求項4に記載の光半導体モジュールの製造方法。
5. The method for manufacturing an optical semiconductor module according to claim 4, wherein the core diameter of the optical fiber for alignment is smaller than the core diameter of the optical fiber for mounting.
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