JP2880765B2 - 光半導体素子モジュールの球レンズ固定方法 - Google Patents
光半導体素子モジュールの球レンズ固定方法Info
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- JP2880765B2 JP2880765B2 JP2139606A JP13960690A JP2880765B2 JP 2880765 B2 JP2880765 B2 JP 2880765B2 JP 2139606 A JP2139606 A JP 2139606A JP 13960690 A JP13960690 A JP 13960690A JP 2880765 B2 JP2880765 B2 JP 2880765B2
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- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/32—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends
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- G—PHYSICS
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光半導体素子と光ファイバとを光学的に結
合させる光半導体素子モジュールの球レンズ固定方法に
係り、特に球レンズの保持状態の確実化が図れる光半導
体素子モジュールの球レンズ固定方法に関する。
合させる光半導体素子モジュールの球レンズ固定方法に
係り、特に球レンズの保持状態の確実化が図れる光半導
体素子モジュールの球レンズ固定方法に関する。
第４図に球レンズを使用した光半導体素子モジュール
の構成を示す。この光半導体素子モジュールは筒状の外
装部材１を有し、この外装部材１の軸方向一端側には嵌
込用円筒穴２と、この嵌込用円筒穴２の内部に同軸に設
けられた球レンズ３保持用の薄肉円筒部４とが形成され
ている。また、外装部材１の他端側には、薄肉円筒部４
と同軸上に配置するフェルール嵌込孔５が形成されてい
る。嵌込用円筒穴２には環状部材６が嵌込まれるように
なっており、この環状部材６は球レンズ３押圧用の受圧
曲面７を有している。そして、球レンズ３の光軸上両側
には、この球レンズ３により光学的に結合される光半導
体素子８と、フェルール９により補強された光ファイバ
10とが対峙して配置している。
の構成を示す。この光半導体素子モジュールは筒状の外
装部材１を有し、この外装部材１の軸方向一端側には嵌
込用円筒穴２と、この嵌込用円筒穴２の内部に同軸に設
けられた球レンズ３保持用の薄肉円筒部４とが形成され
ている。また、外装部材１の他端側には、薄肉円筒部４
と同軸上に配置するフェルール嵌込孔５が形成されてい
る。嵌込用円筒穴２には環状部材６が嵌込まれるように
なっており、この環状部材６は球レンズ３押圧用の受圧
曲面７を有している。そして、球レンズ３の光軸上両側
には、この球レンズ３により光学的に結合される光半導
体素子８と、フェルール９により補強された光ファイバ
10とが対峙して配置している。
このような構成の光半導体素子モジュールを組み立て
る場合、従来では、外装部材１の薄肉円筒部４に何等の
予備的変形加工も行うことなく、一定径の薄肉円筒部４
の先端に直接、球レンズ３を当接させるようにして、嵌
込用円筒穴２に環状部材６を圧入固定している。その
後、フェルール９により補強された光ファイバ10を、外
装部材１のフェルール嵌込孔５に嵌め込んでいる。
る場合、従来では、外装部材１の薄肉円筒部４に何等の
予備的変形加工も行うことなく、一定径の薄肉円筒部４
の先端に直接、球レンズ３を当接させるようにして、嵌
込用円筒穴２に環状部材６を圧入固定している。その
後、フェルール９により補強された光ファイバ10を、外
装部材１のフェルール嵌込孔５に嵌め込んでいる。
ところが上述した従来の光半導体素子モジュールの球
レンズ固定方方においては、一定径の円筒である薄肉円
筒部４の開口部11に対し、球レンズ３の外周面を単に環
状部材６の受圧曲面７による押圧力で接触保持させるに
過ぎない。このため、球レンズ３と薄肉円筒部４との接
触部が一時的に線接触となり、球レンズ３への集中荷重
が発生し易くなり、球レンズ３に高い圧縮応力が生じ
て、球レンズ３が割れる等の問題を生じることがあっ
た。
レンズ固定方方においては、一定径の円筒である薄肉円
筒部４の開口部11に対し、球レンズ３の外周面を単に環
状部材６の受圧曲面７による押圧力で接触保持させるに
過ぎない。このため、球レンズ３と薄肉円筒部４との接
触部が一時的に線接触となり、球レンズ３への集中荷重
が発生し易くなり、球レンズ３に高い圧縮応力が生じ
て、球レンズ３が割れる等の問題を生じることがあっ
た。
また組み立て後は、外装部材１の薄肉円筒部４の開口
部11の弾性変形による広がりを主に利用して、球レンズ
３の固定保持を行っている。このため、薄肉円筒部４の
開口部11の寸法にばらつきがある場合は、球レンズ３の
保持力も大きくばらつくことになっていた。
部11の弾性変形による広がりを主に利用して、球レンズ
３の固定保持を行っている。このため、薄肉円筒部４の
開口部11の寸法にばらつきがある場合は、球レンズ３の
保持力も大きくばらつくことになっていた。
さらに、外装部材１が圧入により固定されているた
め、外力などにより球レンズ３の保持力にばらつきが生
じる。このように、球レンズ３の保持力にばらつきが生
じると、外力などに対して、光半導体素子８と光ファイ
バ10との光学的結合が不安定となる等の不具合を生じ
る。
め、外力などにより球レンズ３の保持力にばらつきが生
じる。このように、球レンズ３の保持力にばらつきが生
じると、外力などに対して、光半導体素子８と光ファイ
バ10との光学的結合が不安定となる等の不具合を生じ
る。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、球
レンズ組立時の球レンズの割れを防止でき、光半導体素
子と光ファイバとの光学的結合の安定化が可能な光半導
体素子モジュールの球レンズ固定方法を提供するもので
ある。
レンズ組立時の球レンズの割れを防止でき、光半導体素
子と光ファイバとの光学的結合の安定化が可能な光半導
体素子モジュールの球レンズ固定方法を提供するもので
ある。
本発明は、軸方向一端部に嵌込用円筒穴を開口させる
とともに、この嵌込用円筒穴の内周部に球レンズ保持用
の薄肉円筒部を同軸的に設けた外装部材と、この外装部
材の嵌込用円筒穴に嵌め込まれ薄肉円筒部に球レンズを
押圧保持する環状部材とにより、光軸上に球レンズを配
置固定する光半導体素子モジュールの球レンズ固定方法
において、あらかじめ薄肉円筒部の開口部を球レンズと
同等の曲率に加圧成形し、その後、嵌込用円筒穴に環状
部材を球レンズと共に嵌め込むことにより球レンズを挟
着し、外装部材と環状部材とを固定することを特徴と
し、もって球レンズ組立時に生じる球レンズへの圧縮応
力を減少させて、球レンズの割れを防止し、かつ、球レ
ンズの保持力のばらつきを抑えて、光半導体素子と光フ
ァイバとの光学的結合の安定化を図り、前記した目的を
達成するものである。
とともに、この嵌込用円筒穴の内周部に球レンズ保持用
の薄肉円筒部を同軸的に設けた外装部材と、この外装部
材の嵌込用円筒穴に嵌め込まれ薄肉円筒部に球レンズを
押圧保持する環状部材とにより、光軸上に球レンズを配
置固定する光半導体素子モジュールの球レンズ固定方法
において、あらかじめ薄肉円筒部の開口部を球レンズと
同等の曲率に加圧成形し、その後、嵌込用円筒穴に環状
部材を球レンズと共に嵌め込むことにより球レンズを挟
着し、外装部材と環状部材とを固定することを特徴と
し、もって球レンズ組立時に生じる球レンズへの圧縮応
力を減少させて、球レンズの割れを防止し、かつ、球レ
ンズの保持力のばらつきを抑えて、光半導体素子と光フ
ァイバとの光学的結合の安定化を図り、前記した目的を
達成するものである。
なお、薄肉円筒部の開口部の加圧成形工程は、薄肉円
筒部固有の降状点に相当する荷重で、球レンズと同径の
綱球を薄肉円筒部の開口部に押圧して、開口部を球レン
ズと同等の曲率に成形することにより容易に行える。
筒部固有の降状点に相当する荷重で、球レンズと同径の
綱球を薄肉円筒部の開口部に押圧して、開口部を球レン
ズと同等の曲率に成形することにより容易に行える。
また、外装部材と環状部材とに金属材料を適用し、こ
れら外装部材と環状部材との嵌め込み後に、これらをYA
Gレーザビームにより溶接すれば、組立て後の球レンズ
の固定がより安定化できる。
れら外装部材と環状部材との嵌め込み後に、これらをYA
Gレーザビームにより溶接すれば、組立て後の球レンズ
の固定がより安定化できる。
以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図を参照して
説明する。
説明する。
第１図は本発明に係る光半導体素子モジュールの球レ
ンズ固定方法の一実施例を示す縦断面図、第２図は第１
図に示した薄肉円筒部の加圧成形前の縦断面図、第３図
は第２図に示した薄肉円筒部の加圧成形後の縦断面図で
ある。
ンズ固定方法の一実施例を示す縦断面図、第２図は第１
図に示した薄肉円筒部の加圧成形前の縦断面図、第３図
は第２図に示した薄肉円筒部の加圧成形後の縦断面図で
ある。
第１図に示すように、本実施例の光半導体素子モジュ
ールは筒状の外装部材21を有し、この外装部材21の軸方
向一端側には嵌込用円筒穴22と、この嵌込用円筒穴22の
内部に同軸に設けられた球レンズ23保持用の薄肉円筒部
24とが形成されている。また、外装部材21の他端側に
は、薄肉円筒部24と同軸上に配置するフェルール嵌込孔
25が形成されている、嵌込用円筒穴22には環状部材26が
嵌め込まれるようになっており、この環状部材26は球レ
ンズ23押圧用の受圧曲面27を有している。そして、球レ
ンズ23の光軸上両側には、この球レンズ23により光学的
に結合される光半導体素子28と、フェルール29により補
強された光ファイバ30とが対峙して配置している。な
お、外装部材21および環状部材26は金属材料によって構
成されている。
ールは筒状の外装部材21を有し、この外装部材21の軸方
向一端側には嵌込用円筒穴22と、この嵌込用円筒穴22の
内部に同軸に設けられた球レンズ23保持用の薄肉円筒部
24とが形成されている。また、外装部材21の他端側に
は、薄肉円筒部24と同軸上に配置するフェルール嵌込孔
25が形成されている、嵌込用円筒穴22には環状部材26が
嵌め込まれるようになっており、この環状部材26は球レ
ンズ23押圧用の受圧曲面27を有している。そして、球レ
ンズ23の光軸上両側には、この球レンズ23により光学的
に結合される光半導体素子28と、フェルール29により補
強された光ファイバ30とが対峙して配置している。な
お、外装部材21および環状部材26は金属材料によって構
成されている。
以上のような構成において、加圧成形前の外装部材21
の断面形状は第２図に示すように、薄肉円筒部24の開口
部31は薄肉筒状である。そこで組立前に、第３図に示す
ように、薄肉円筒部24の開口部31を、あらかじめ球レン
ズ23と同等の曲率に加圧成形する。つまり、薄肉円筒部
24の開口部31に面接触部32を設けるため、以下の方法で
加圧成形を行う。この加圧成形は、薄肉円筒部24固有の
降伏点に相当する荷重Ｗでおこなわれる。
の断面形状は第２図に示すように、薄肉円筒部24の開口
部31は薄肉筒状である。そこで組立前に、第３図に示す
ように、薄肉円筒部24の開口部31を、あらかじめ球レン
ズ23と同等の曲率に加圧成形する。つまり、薄肉円筒部
24の開口部31に面接触部32を設けるため、以下の方法で
加圧成形を行う。この加圧成形は、薄肉円筒部24固有の
降伏点に相当する荷重Ｗでおこなわれる。
ここで、降伏現象について簡単に説明する。
降伏現象は、一般に金属材料の引張り試験において、
観測される現象である。これは、応力がほとんど増加す
ることなく、歪みが急激に増加し始める点に相当し、こ
の応力を降伏点といい、塑性変形の始点を示す。
観測される現象である。これは、応力がほとんど増加す
ることなく、歪みが急激に増加し始める点に相当し、こ
の応力を降伏点といい、塑性変形の始点を示す。
第２図に示すように球レンズ23と同径の綱球33を、薄
肉円筒部24の開口部31に押し付けて徐々に加圧する。す
ると、開口部31は綱球33により、開口部31の直径方向に
引張り荷重を受けることになる。荷重が降伏点に相当す
る前述の荷重Ｗになる時点で、開口部31に降伏現象が起
きる。したがって降伏点に相当する荷重Ｗを印加し続け
ると、開口部31が塑性変形を起こし、綱球33の形状が開
口31に転写される。成形前の薄肉円筒部24の開口部31と
の接触初期において、綱球33に集中荷重が発生する。し
かし、綱球33の強度が薄肉円筒部24よりも十分に大きい
ので、綱球33の変形は無視できるほど小さい。以上のよ
うな方法により、薄肉円筒部24の開口部31に、面接触部
32を加圧成形することができる。
肉円筒部24の開口部31に押し付けて徐々に加圧する。す
ると、開口部31は綱球33により、開口部31の直径方向に
引張り荷重を受けることになる。荷重が降伏点に相当す
る前述の荷重Ｗになる時点で、開口部31に降伏現象が起
きる。したがって降伏点に相当する荷重Ｗを印加し続け
ると、開口部31が塑性変形を起こし、綱球33の形状が開
口31に転写される。成形前の薄肉円筒部24の開口部31と
の接触初期において、綱球33に集中荷重が発生する。し
かし、綱球33の強度が薄肉円筒部24よりも十分に大きい
ので、綱球33の変形は無視できるほど小さい。以上のよ
うな方法により、薄肉円筒部24の開口部31に、面接触部
32を加圧成形することができる。
しかるのち、第１図に示すように、薄肉円筒部24の面
接触部32と環状部材26の受圧曲面27との面に球レンズを
保持する。つまり、球レンズ23を開口部31の面接触部32
に乗せて、環状部材21を任意の設定位置まで嵌め込む。
接触部32と環状部材26の受圧曲面27との面に球レンズを
保持する。つまり、球レンズ23を開口部31の面接触部32
に乗せて、環状部材21を任意の設定位置まで嵌め込む。
なお、環状部材21の嵌込時には、球レンズ23に圧縮荷
重が作用する。しかし、この圧縮荷重の作用する球レン
ズ23に表面積は、面接触部32の面積と同等である。この
ため、作用する荷重に対してその面積が十分に大きく、
球レンズ23に生じる圧縮応力は小さく押さえることがで
きる。環状部材26の設定位置までの嵌め込みは、塑性変
形部である面接触部32を除く薄肉円筒部24の弾性変形を
利用できる位置までの嵌め込みである。このため、挟着
された球レンズ23は弾性変形により生じる反力で軸方向
に弾性的に保持される。
重が作用する。しかし、この圧縮荷重の作用する球レン
ズ23に表面積は、面接触部32の面積と同等である。この
ため、作用する荷重に対してその面積が十分に大きく、
球レンズ23に生じる圧縮応力は小さく押さえることがで
きる。環状部材26の設定位置までの嵌め込みは、塑性変
形部である面接触部32を除く薄肉円筒部24の弾性変形を
利用できる位置までの嵌め込みである。このため、挟着
された球レンズ23は弾性変形により生じる反力で軸方向
に弾性的に保持される。
さらに、外装部材21と環状部材26とを固定させるた
め、図示しないYAGレーザビームにより外装部材21と環
状部材26とを溶接し、一体化する。
め、図示しないYAGレーザビームにより外装部材21と環
状部材26とを溶接し、一体化する。
そして、フェルール29により補強された光ファイバ30
をフェルール嵌込孔25に嵌込む。最終的に、光半導体素
子28と、光ファイバ30とが球レンズ23を挟んで対向し、
光学的に結合される。
をフェルール嵌込孔25に嵌込む。最終的に、光半導体素
子28と、光ファイバ30とが球レンズ23を挟んで対向し、
光学的に結合される。
以上のような実施例によれば、外装部材21の薄肉円筒
部24の開口部31を、球レンズ23と同径の綱球によりあら
かじめ加圧成形し、面接触部32を設けている。このた
め、球レンズ23組立時に生じる球レンズ23への圧縮応力
を、従来例と比較して約30％以下程度に抑えることがで
きる。さらに、外装部材21と環状部材26とをYAGレーザ
ビームにより溶接し、固定させているため、球レンズ23
の保持力のばらつきがない。このため、光半導体素子28
と光ファイバ30との安定な光学的結合を得ることができ
る。
部24の開口部31を、球レンズ23と同径の綱球によりあら
かじめ加圧成形し、面接触部32を設けている。このた
め、球レンズ23組立時に生じる球レンズ23への圧縮応力
を、従来例と比較して約30％以下程度に抑えることがで
きる。さらに、外装部材21と環状部材26とをYAGレーザ
ビームにより溶接し、固定させているため、球レンズ23
の保持力のばらつきがない。このため、光半導体素子28
と光ファイバ30との安定な光学的結合を得ることができ
る。
以上のように本発明によれば、球レンズ組立時に生じ
る球レンズへの圧縮応力を減少させることができるの
で、球レンズの割れを防止でき、かつ、球レンズの保持
力のばらつきを防止できるので、光半導体素子と光ファ
イバとの安定な光学的結合を得ることができる等の優れ
た効果が奏される。
る球レンズへの圧縮応力を減少させることができるの
で、球レンズの割れを防止でき、かつ、球レンズの保持
力のばらつきを防止できるので、光半導体素子と光ファ
イバとの安定な光学的結合を得ることができる等の優れ
た効果が奏される。
第１図は本発明に係る光半導体素子モジュールの球レン
ズ固定方法の一実施例を説明するための縦断面図、第２
図は第１図に示した薄肉円筒部の加圧成形前の縦断面
図、第３図は第２図に示した薄肉円筒部の加圧成形後の
縦断面図、第４図は従来例を説明するための縦断面図で
ある。 21……外装部材 22……嵌込用円筒穴 23……球レンズ 24……薄肉円筒部 26……環状部材 28……光半導体素子 31……開口部 32……面接触部 33……綱球
ズ固定方法の一実施例を説明するための縦断面図、第２
図は第１図に示した薄肉円筒部の加圧成形前の縦断面
図、第３図は第２図に示した薄肉円筒部の加圧成形後の
縦断面図、第４図は従来例を説明するための縦断面図で
ある。 21……外装部材 22……嵌込用円筒穴 23……球レンズ 24……薄肉円筒部 26……環状部材 28……光半導体素子 31……開口部 32……面接触部 33……綱球
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新井 康倫 東京都港区西新橋３丁目20番４号 日本 電気エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 渡辺 富男 神奈川県川崎市多摩区東生田１丁目３番 ５号 株式会社川崎製作所 (56)参考文献 特開 昭61−134709（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−32307（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 6/32,6/42,7/02
Claims (3)
- 【請求項１】軸方向一端部に嵌込用円筒穴を開口させる
とともに、この嵌込用円筒穴の内 周部に球レンズ保持用の薄肉円筒部を同軸的に設けた外
装部材と、この外装部材の嵌込用円筒穴に嵌め込まれ前
記薄肉円筒部に球レンズを押圧保持する環状部材とによ
り、光軸上に球レンズを配置固定する光半導体素子モジ
ュールの球レンズ固定方法において、あらかじめ前記薄
肉円筒部の開口部を前記球レンズと同等の曲率に加圧成
形し、その後、前記嵌込用円筒穴に前記環状部材を前記
球レンズと共に嵌め込むことにより球レンズを挟着し、
前記外装部材と前記環状部材とを固定することを特徴と
する光半導体素子モジュールの球レンズ固定方法。 - 【請求項２】薄肉円筒部の開口部の加圧成形は、前記薄
肉円筒部固有の降伏点に相当する荷重で、前記球レンズ
と同径の綱球を前記薄肉円筒部の開口部に押圧して、前
記開口部を前記球レンズと同等の曲率に成形することを
特徴とする請求項１記載の光半導体素子モジュールの球
レンズ固定方法。 - 【請求項３】外装部材と環状部材とに金属材料を適用
し、これら外装部材と環状部材との嵌込み後に、これら
をYAGレーザビームにより溶接することを特徴とする請
求項１記載の光半導体素子モジュールの球レンズ固定方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2139606A JP2880765B2 (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 光半導体素子モジュールの球レンズ固定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2139606A JP2880765B2 (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 光半導体素子モジュールの球レンズ固定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0434404A JPH0434404A (ja) | 1992-02-05 |
| JP2880765B2 true JP2880765B2 (ja) | 1999-04-12 |
Family
ID=15249201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2139606A Expired - Fee Related JP2880765B2 (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 光半導体素子モジュールの球レンズ固定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2880765B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06201962A (ja) * | 1992-12-28 | 1994-07-22 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 光学用レンズ部品 |
| JP3370264B2 (ja) * | 1997-12-11 | 2003-01-27 | 日本板硝子株式会社 | 光モジュール |
| JP2003098407A (ja) * | 2001-09-26 | 2003-04-03 | Nec Compound Semiconductor Devices Ltd | 半導体光結合装置 |
| CN103487900B (zh) * | 2013-09-27 | 2015-08-26 | 武汉锐科光纤激光器技术有限责任公司 | 一种用于大功率激光传输的光纤跳线 |
-
1990
- 1990-05-31 JP JP2139606A patent/JP2880765B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0434404A (ja) | 1992-02-05 |
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