JP4380287B2 - 光モジュール用レンズホルダ、光モジュールおよび、光モジュールの組立方法 - Google Patents

Description

この発明は、光モジュール用レンズホルダ、光モジュールおよび、光モジュールの組立方法に関するものである。

従来の光モジュールでは、光ファイバの光軸方向の調心を行うことを目的に、レンズ系を容易に高精度で調心する微動機構を設け、これによりレンズを精密調整する技術が知られている。（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−１６７０４７号公報（第２頁、第３図）

前記特許文献１の技術では、第１のホルダに突起を設け、前記突起を第２のホルダのスリット上を移動させることでレンズを精密に調整する技術であるが、前記突起を設けるための製造工程が複雑である。また、前記第２のホルダのスリット部分で強度が弱くなるといった問題点があった。

本発明は、製造工程が簡易であり、強度的に有利な光モジュール用レンズホルダ、光モジュールおよび、光モジュール組立方法を提供することを目的とする。

この発明に係わる光モジュール用レンズホルダは、入射レーザ光を集光するレンズと、前記レンズを内接して保持する筒状の第１のホルダと、側面に周囲が壁面で囲まれた開口部を有するとともに、内筒に前記第１のホルダが挿入される筒状の第２のホルダと、を備え、前記第１のホルダは、外表面の一部が前記第２のホルダの開口部の内側に配置され、前記第１のホルダの外表面に溝が設けられ、前記溝は、前記第２のホルダの円筒中心軸と垂直方向に形成されかつ前記第２のホルダの開口部の内側に配置され、前記第１のホルダを前記第２のホルダの円筒中心軸方向に移動させるための調整機構の突起部を、前記第２のホルダの開口部を通して前記溝と係合させ、前記調整機構を前記円筒中心軸方向に移動させることで、前記第１のホルダを前記円筒中心軸方向に移動させ、前記入射レーザ光が集光される光導波路のレーザ光入射面へ前記入射レーザ光を結合させることができることを特徴とするものである。

この発明に係わる光モジュールは、レーザ光を発するレーザダイオードと、前記レーザダイオードを保持するステムホルダと、光導波路の設けられたフェルールと、前記フェルールを保持するフェルールホルダと、前記レーザ光を集光するためのレンズと、前記レンズを内接して保持する筒状の第１のホルダと、側面に周囲が壁面で囲まれた開口部を有するとともに、内筒に前記第１のホルダが挿入される筒状の第２のホルダと、を備え、前記第１のホルダは、外表面の一部が前記第２のホルダの開口部の内側に配置され、前記第１のホルダの外表面に溝が設けられ、前記溝は、前記第２のホルダの円筒中心軸と垂直方向に形成されかつ前記第２のホルダの開口部の内側に配置され、前記第１のホルダと前記第２のホルダとは少なくとも溶接部で固着され、前記第２のホルダの一端面に前記ステムホルダが固着され、他端面に前記フェルールホルダが固着され、前記第１のホルダを前記第２のホルダの円筒中心軸方向に移動させるための調整機構の突起部を、前記第２のホルダの開口部を通して前記溝と係合させ、前記調整機構を前記円筒中心軸方向に移動させることで、前記第１のホルダを前記円筒中心軸方向に移動させ、前記光導波路のレーザ光入射面へ前記入射レーザ光を結合させることができることを特徴とするものである。

この発明に係わる光モジュールの組立方法は、レーザ光を発するレーザダイオードを保持したステムホルダと、光導波路の設けられたフェルールを保持するフェルールホルダと、レンズを内接して保持する筒状の第１のホルダと、側面に周囲が壁面で囲まれた開口部を有するとともに、内筒に前記第１のホルダが挿入される筒状の第２のホルダとを備え、前記第１のホルダは、外表面の一部が前記第２のホルダの開口部の内側に配置され、前記第１のホルダの外表面に溝が設けられ、前記溝は、前記第２のホルダの円筒中心軸と垂直方向に形成されかつ前記第２のホルダの開口部の内側に配置され、前記第１のホルダを前記第２のホルダの円筒中心軸方向に移動させるための調整機構の突起部を、前記第２のホルダの開口部を通して前記溝と係合させ、前記調整機構を前記円筒中心軸方向に移動させることで、前記第１のホルダを前記円筒中心軸方向に移動させることができることを特徴とする光モジュールについて、以下のステップ（ａ）〜（ｅ）の順序で組立を行うものである。
（ａ）前記第２のホルダの内筒に前記第１のホルダを挿入するステップ、
（ｂ）前記第２のホルダの一端面に前記ステムホルダを溶接するステップ、
（ｃ）その突起部を前記溝に係合させた前記調整機構を前記円筒中心軸方向に移動させることにより、前記第１のホルダを前記円筒中心軸方向に移動させるステップ、
（ｄ）前記第１のホルダの移動により、前記フェルールの通過光が最適なパワーを得た後、前記第１のホルダと前記第２のホルダとを溶接するステップ、
（ｅ）前記第２のホルダと前記フェルールホルダとを相対的に、前記円筒中心軸に垂直な方向に移動させることにより、前記フェルールの通過光が最適なパワーを得た後、前記第２のホルダの他端面に前記フェルールホルダを溶接するステップ。

以上によれば本発明によれば従来よりも製造工程が簡易であり、強度的に有利な光モジュール用レンズホルダおよび、光モジュールを提供することができる。

実施の形態１
図１から図１３は、本発明の実施の形態１を示す図である。図１および図２は光モジュールの外形図であり、図１は上面図、図２は側面図を示す。また、図３は図２の矢印AA矢視断面図である。図１において、紙面表裏方向がＹ軸、円筒軸方向がＺ軸であり、Ｙ軸とＺ軸とに垂直な方向がＸ軸である。

図１から図３において、光モジュール１は、ステムホルダ２、光モジュール用レンズホルダ３および、フェルールホルダ４とを備えている。光モジュール用レンズホルダ３は、第１のホルダ５と第２のホルダ６とを備えている。

第１のホルダ５は、第２のホルダ６の内筒を図１に示すＺ軸方向に摺動可能に挿入されている。つまり、第１のホルダ５の外表面が、第２のホルダ６の内表面を、摺りながら動くように挿入されている。

ステムホルダ２、光モジュール用レンズホルダ３および、フェルールホルダ４は位置ずれしないように溶接または接着などで固着されている。つまり、光モジュール用レンズホルダ３の一端面にステムホルダ２のレーザ出力端面７が面当てして固着されており、他端面にフェルールホルダ４の取り付け面８が面当てして固着されている。

ステムホルダ２、光モジュール用レンズホルダ３および、フェルールホルダ４は、溶接または接着などで固着される。溶接する場合、ステムホルダ２、光モジュール用レンズホルダ３および、フェルールホルダ４の材質は、ステンレスなどが用いられる。

リング５０の一端面には、レーザ出力端面７が設けられている。ステム１２と、リング５０の他端面とは固着されている。ステムホルダ２は、ステム１２とリング５０とを備えている。

図３に示す様に、ステム１２は、レーザダイオード９、ＬＤキャップ１０および、窓１１を保持している。レーザダイオード９は、ステム１２に設けられた舌状の突起部に固定される。レーザダイオード９は、ＬＤキャップ１０および窓１１により気密封止されている。

レーザダイオード９とピン１３とは、電気的に接続されており、ピン１３から入力される高周波電気信号は、レーザダイオード９でレーザ光に変換される。レーザダイオード９から発せられるレーザ光は、窓１１を透過する。

必要に応じて、ステム１２には、レーザダイオード９の出力をモニタするフォトダイオードを設けても良い。

レーザダイオード９、ＬＤキャップ１０および、窓１１のステム１２への保持方法は、外部からの振動などによりレーザダイオード９から発せられるレーザ光にずれが生じないように保持されていればよい。つまり、光モジュールの使用環境を考慮して、レーザダイオード９、ＬＤキャップ１０および、窓１１をステム１２へ固定すればよい。

また、ステム１２とリング５０との固着は、前記と同様に外部からの振動などによりレーザダイオード９から発せられるレーザ光にずれが生じないように固着されていればよい。一例として、ステム１２とリング５０とは溶接により固着される。

フェルール１５は、フェルールホルダ４に保持されている。また、コア１４は、フェルール１５に保持されている。なお、コア１４は、光ファイバのコアと同等の特性を有する。つまり、コア１４は、光導波路である。フェルールホルダ４によるフェルール１５の保持および、フェルール１５によるコア１４の保持方法は、外部からの振動などによりずれが生じないように保持されていればよい。つまり、光モジュールの使用環境を考慮して、それぞれを固着すればよい。

フェルール１５は、図示しない光ファイバの端面を当接する。フェルールホルダ４は、図示しない光ファイバの挿入孔を有し、当該挿入孔内にフェルール１５の端面が配置される。つまり、図示しない光ファイバは、フェルールホルダ４に挿入保持される。

レーザダイオード９から発せられたレーザ光は、レンズ１６で集光されて、フェルール１５に保持されているコア１４の一端面に焦点を結ぶ。

図４は、第２のホルダ６に第１のホルダ５が挿入されている光モジュール用レンズホルダ３の斜視図を示す。図１から図４を用いて光モジュール用レンズホルダ３について説明する。

第２のホルダ６は、レーザ光が通過できるように中空である。つまり、第２のホルダ６は、筒状である。また、第２のホルダ６は、側面に開口部１７を有している。開口部１７は周囲が壁面で囲まれており、第２のホルダ６の外側の外筒面から内側の内筒面に貫通している。つまり、開口部１７は、第２のホルダ６の外側の筒面から内側の筒面に貫通している。図１においては、左右に開口部１７Ａおよび開口部１７Ｂを有している。なお、開口部１７の詳細については、後述する。

第１のホルダ５は、第２のホルダ６の内筒をＺ軸方向に摺動可能に挿入されている。つまり、第１のホルダ５は、第２のホルダ６の円筒軸のＺ方向に、摺りながら動くように挿入されている。言い換えれば、第２のホルダ６の円筒軸のＺ方向に、第１のホルダ５が挿入される。

第１のホルダ５の外表面の一部は、開口部１７の穴内に位置し、開口部１７から露出している。つまり、第１のホルダ５の外表面の一部は、第２のホルダ６の開口部１７に重なるように配置されている。言い換えれば、第１のホルダ５は、表面の一部が開口部１７の内側に配置されている。

第１のホルダ５は、レーザ光が通過できるように第２のホルダ６と同様に中空である。つまり、第１のホルダ５は、レーザ光が通過できるように第２のホルダ６と同様に筒状である。また、第１のホルダ５は、ステム１２に保持されている窓１１を透過したレーザ光を集光するレンズ１６を保持している。

レンズ１６は、第１のホルダ５とレンズ１６とが一体となって、第２のホルダ６の円筒軸のＺ方向に移動できれば良い。つまり、レンズ１６は第１のホルダ５に内接して保持しても良い。また、レンズ１６は保持具によって保持されても良いし、接着材などで保持しても良い。

また、第１のホルダの内筒に段差を設けて、段差にレンズ１６の端面の一部を押し当てる様にして保持しても良い。

次にレンズ１６について説明する。レンズ１６は、ステムホルダ２に保持されている窓１１を透過したレーザ光を集光できればよい。製造工程を簡易にすると共に、コストを抑えるために、光モジュール１内にはレンズ１６のみを単レンズとして配置することが望ましい。もちろん設計に応じてレンズを複数設けても良い。

計算上は、レーザダイオード９のレンズ１６側端部のレーザ出射面５１、レンズ１６および、コア１４のレンズ１６側端面であるレーザ光入射面１８を理論位置に配置できれば、レーザ光入射面１８にレーザ光の焦点が合い、効率よく結合することができる。

理論位置とは、以下の関係が成り立つ位置を言う。レーザ出射面５１と、レンズ１６の主点との距離をＳ１とする。また、レンズ１６の主点と、レーザ光入射面１８との距離をＳ２とする。レンズ１６の焦点距離をｆとすると、１／ｆ＝１／Ｓ１＋１／Ｓ２の関係が成り立つ位置が理論位置である。詳細を以下に示す。

図５は、レンズ１６が単レンズの場合の、Ｓ１とＳ２との関係を示した図である。図５において、第１の焦点１９は、レーザ出射面５１であり、第１の焦点１９とレンズ１６の主点との距離がＳ１である。また、第２の焦点２０は、レーザ光入射面１８であり、第２の焦点２０とレンズ１６の主点との距離がＳ２である。Ｓ１：Ｓ２は、好ましくは１：３〜５である。なお、Ｓ１、Ｓ２および、ｆは設計により決定することができる。

図３において、基板１００は、ピン１３と接触している。ピン１３からは、高周波電気信号が入力されるため、基板１００の光モジュール１側端面と、ステム１２側のピン１３の根元との距離Ｋは、通電損失が無いように設計により正確に決まっている。

また、図示しない光ファイバの位置も決まってくる。よって、光モジュール１の寸法は、機械精度の範囲で精度良く決定されている。この様に、精度良く寸法が決まっている光モジュール１において、レーザ光入射面１８に効率よくレーザ光を結合するためには、レーザ出射面５１、レンズ１６および、レーザ光入射面１８の位置を精度良く決定しておく必要がある。

レーザ出射面５１および、レーザ光入射面１８の位置は、レーザダイオード９および、コア１４の位置から一義的に決定できるため、設計上および製造上は、レーザダイオード９および、コア１４の位置を精度良く決定すればよい。

レーザダイオード９はステム１２に精度良く保持されており、ステム１２はステムホルダ２に精度良く保持されている。また、ステムホルダ２と光モジュール用レンズホルダ３とは、レーザ出力端面７で精度良く固着されている。つまり、レーザダイオード９の位置は、レーザ出力端面７の位置から、機械精度の範囲で明確に決定されている。

ステムホルダ２と光モジュール用レンズホルダ３とは予め溶接により固着されていても良い。ステムホルダ２と光モジュール用レンズホルダ３とを予め溶接して一体化した場合、機械的精度の向上、製造工程を簡易にすることができる。

同様に、コア１４は、フェルール１５を介してフェルールホルダ４に精度良く保持されている。フェルールホルダ４と光モジュール用レンズホルダ３とは、取り付け面８で精度良く固着されている。つまり、コア１４の位置は、取り付け面８の位置から、機械精度の範囲で明確に決定されている。

以上より、レーザダイオード９および、コア１４との位置は、機械精度の範囲で精度良く決定される。つまり、レーザ出射面５１および、レーザ光入射面１８との位置は、機械精度の範囲で精度良く決定される。

しかしながら、レーザダイオード９のステムホルダ２に対する取り付け精度、レンズ１６の歪み、コア１４のフェルールホルダ４に対する取り付け精度などの要因により、レーザダイオード９、レンズ１６および、コア１４を理論位置に配置しても、レーザ光入射面１８への結合が最大になるとは限らない。

このため、ステムホルダ２およびフェルールホルダ４のＺ軸方向の位置を設定した後に、レンズ１６を保持している第１のホルダ５を、第２のホルダ６の円筒軸のＺ方向に移動して調整することでレーザ光入射面１８への結合を最大にする。

この調整の詳細を図６にて説明する。図６(a)は、何らかの原因で、第２の焦点２０に焦点が合っていない状態を示す。レンズ１６の焦点距離ｆは、レンズ１６の設計により決定されており、既知の値である。また、レーザ出射面５１から、レーザ光入射面１８までの距離Ｌも設計により決定されており、既知である。

また、第１の焦点１９と第２の焦点２０との距離、つまり、レーザ出射面５１から、レーザ光入射面１８までの距離Ｌも光モジュール１の寸法により決まる。

図６(a)の状態で、レーザ出射面５１と、レンズ１６の主点との距離をＬ１、レンズ１６の主点とレーザ光入射面１８との距離をＬ２とすると、１／ｆ＝１／Ｌ１＋１／Ｌ２の関係が成り立つ。

図６(b)は図６(a)の状態からレンズ１６をΔＬ移動し、レーザ光入射面１８での結合が最大となったときの図である。図６(b)のレーザ出射面５１とレンズ１６の主点との距離をＬ１'、レンズ１６の主点とレーザ光入射面１８との距離をＬ２'とすると、１／ｆ＝１／Ｌ１'＋１／Ｌ２'および、Ｌ１'＋Ｌ２'＝Ｌの関係が成立し、Ｌ１'およびＬ２'を求めることができる。また、レンズ１６の移動量ΔＬは、ΔＬ＝Ｌ１'−Ｌ１により算出することができる。

つまり、レンズ１６を移動することにより、何らかの原因で第２の焦点２０に焦点が合っていない図６(a)の状態から、第１の焦点１９および第２の焦点２０に焦点が合っている図６(b)の状態にすることができる。

このように、第１のホルダ５に保持されているレンズ１６を第２のホルダ６の円筒軸のＺ方向に移動して調整することで、レーザダイオード９のステムホルダ２への取り付け精度、レンズ１６の歪みなどが有っても、Ｚ軸方向のレーザ入射面１８への結合を最大にすることができる。

次に、光モジュール１の組立方法について述べる。図７は、光モジュールの組立手順を示した図である。第１ステップ（Ｓ１）としては、第２のホルダ６に第１のホルダ５を摺動可能に挿入し、光モジュール用レンズホルダ３とする。

第２のステップ（Ｓ２）としては、レーザダイオード９を含むステムホルダ２のレーザ出力端面７と、光モジュール用レンズホルダ３の一端面とを面当てした状態で、溶接などにより固着する。ここで、光モジュール用レンズホルダ３の一端面は、第２のレンズホルダの一端面となる。面当てするのは、前記したとおり、レーザダイオード９の位置とコア１４との位置関係が決まっているためである。

第３のステップ（Ｓ３）で、第１のホルダ５を第２のホルダ６の円筒軸のＺ方向に摺動し、第４のステップ（Ｓ４）で、Ｚ軸方向のレーザ光入射面１８への結合が最大になるか確認する。第３のステップ（Ｓ３）と第４のステップ（Ｓ４）を繰り返して、レーザ光入射面１８のＺ軸方向の結合が最大となるように、第１のホルダ５の位置を決める。

なお、結合が最大になるかの確認は、フェルールホルダ４の取り付け面８に、光モジュール用レンズホルダ３の他端面を面当てした状態で、コア１４のレーザ光入射面１８と反対側の面から出力されるレーザ光のパワーを計器により測定することで確認する。つまり、フェルール１５のコア１４の通過光が最適なパワーを得ることを確認する。最適なパワーとは、予め設計により定められたパワーである。

第５のステップ（Ｓ５）としては、第１のホルダ５と第２のホルダ６とを固着するため、溶接を行う。もちろん、第１のホルダ５と第２のホルダ６とは溶接でのみ固着する必要もなく、必要に応じて他の固着手段を併用しても良い。

第６のステップ（Ｓ６）として、レンズ１６の焦点がレーザ光入射面１８に最適位置つまり、最大で結合する様に、フェルールホルダ４を図１または図２に示すＸＹ軸方向に移動し、位置調整を行う。つまり、第２のホルダ６とフェルールホルダ４とを相対的に、第２のホルダ６の円筒軸に垂直な方向に移動させることにより、フェルール１５の通過光が最適なパワーを得るようにする。

ＸＹ軸方向に位置調整が必要な理由は、第１のホルダ５と第２のホルダ６とを固着するために溶接するが、溶接によりＸＹ方向に結合点がずれることが有るためである。第７のステップ（Ｓ７）として、フェルールホルダ４の取り付け面８と、光モジュール用レンズホルダ３の他端面とを面当てした状態で、溶接などにより固着する。ここで、光モジュール用レンズホルダ３の他端面は、第２のレンズホルダの他端面となる。

前記作業手順は、第１のステップ（Ｓ１）と第２のステップ（Ｓ２）とを入れ換えても効果は同じである。

次に、第１のホルダ５について述べる。第１のホルダ５の外表面には、第２のホルダ６の円筒軸と垂直方向に形成される溝２１を有している。溝２１は、第１のホルダ５を第２のホルダ６の内筒を移動させるときに、ツメ２００などを引っかけるために設けられている。つまり、溝２１は少なくとも一部が開口部１７の内側に配置されている。

図８は、第１のホルダ５の溝２１にツメ２００を引っかけている状態を示す。調整機構２０１は、ツメ２００を備えており、調整機構２０１を第１のホルダ５の円筒軸Ｚ方向に移動することで、第１のホルダ５を第２のホルダ６の内筒方向に移動させる事ができる。つまり、開口部１７から溝２１にツメなどを引っかけて、第１のホルダ５を移動させる。図９(a)は、第１のホルダ５を右一杯に動かした状態、図９(b)は第１のホルダ５を左一杯に動かした状態を示す。なお、ツメ２００は調整機構２０１から取り外し可能であり、第１のホルダの移動が完了段階で取り外す。

溝２１は、第１のホルダ５の外表面を周回する様に設けても良いし、外表面の一部分に設けても良い。つまり、溝２１は、第１のホルダ５を第２のホルダ６の内筒を移動させるときに、ツメなどが引っかけられればよい。

更に、第１のホルダ５の外表面に溝を複数本設けても良い。溝を複数本設けた場合は、第１のホルダ５を開口部１７の開口間口と比較して大きく動かすことができる。

また、溝２１の形状は、外部からツメが引っかけられる形状で有ればどの様な形状でも良く、一般的には加工を考慮して、溝２１はＶ字にする場合が多い。

この様に、第１のホルダ５に設けられた溝２１は、スライスなどにより切削することで設けることができ、突起などを設ける場合と比較して、製造工程が簡易でコストを抑えることができる。

場合により、第１のホルダ５の溝２１にツメを引っかけることなく、第１のホルダ５を第２のホルダ６内で移動できれば、溝２１を設ける必要はない。例えば、磁石などによって、第１のホルダ５を移動できるのであれば、溝２１は不要となる。

次に開口部１７について述べる。第２のホルダ６の側面には、周囲が壁面で囲まれた開口部１７を有している。前記したとおり、第１のホルダ５の溝２１は、第２のホルダ６の開口部１７から露出している。開口部２１から露出した溝２１にツメ２００などを引っかけて第１のホルダ５を移動する。レーザ出射面５１からのレーザ光は、レンズ１６により集光されて直径２μｍ程度に絞り込まれるため、レーザ光入射面１８への結合を最大にする最終段階では、第１のホルダ５をミクロン単位で微動させる必要がある。

第１のホルダ５をミクロン単位で微動させるためには、図１の開口部１７Ａまたは、開口部１７Ｂのいずれか１方向から溝２１にツメを引っかけて第１のホルダ５を移動させるより、開口部１７Ａおよび１７Ｂの両方で第１のホルダ５の溝２１を挟み込んで移動させる方が安定し、微動も可能となる。もちろん、３個所以上で挟み込んでも効果は変わらないが、開口部１７の数が増えれば、製造工程も増え、また第２のホルダ６の強度も低下するため、対向する２個所に開口部１７を設ける事が優れる。

次に開口部１７の形状寸法について述べる。図９(a)および(b)に示すように第２のホルダ６の開口部１７の形状は、第１のホルダ５を微動させるためＺ軸方向に開いている必要がある。図９(a)および(b)において、移動させる方向の長さをＷとする。溝２１が１本の場合、長さＷは、レーザ光のレーザ光入射面１８への結合を最大にするために必要となるレンズ１６の最大移動工程以上の長さにする必要がある。もちろん、溝２１が複数有る場合には、それに応じてＷの長さを決定すればよい。

ただし、むやみに長さＷを大きくすると、第２のホルダ６の強度劣化を招くため、必要最小限にする必要がある。つまり、長さＷは、レンズ１６の最大移動工程程度の長さが優れる。実際の長さＷは、設計に基づき決定すればよい。

次に図９(a)または(b)のＹ軸方向の長さは、第１のホルダ５を移動させるためのツメが引っかかる程度の開口が有れば良く、強度の面で不利にならないように必要最小限に留める必要がある。

以上より開口部１７は、Ｚ方向にＷで、Ｙ軸方向はツメが引っかかる程度の方形が優れる。

開口部１７の加工方法は、第２のホルダ６の側面をスライスで切削加工して開けられる。切削加工によって、開口部１７を加工すれば、前記方形の開口部１７を開けることが可能となる。

加工を簡易にするための一例を図１０に示す。図１０はドリルなどで円形に開口部１７を開けたものである。前記したとおり、方形形状が優れるが、切削加工よりも、ドリルなどで円形加工する方が、製造工程が更に簡易になり、結果としてコストを抑えた第１のホルダ５を製造することが可能となる。

円形開口の加工に当たっては、前記した方形開口の場合と同様に、レンズ１６の最大移動工程を考慮して、ドリルなどの直径を決定すればよい。

この様に、レンズ１６の最大移動工程から開口部１７の形状は方形が優れる。もちろん、製造工程が更に簡易にすることを目的に、開口部１７の形状は円形でも良い。

次に、第１のホルダ５と第２のホルダ６の固定について述べる。以下では一例として、開口部１７が対向した２個の場合について述べる。

図１１は、光モジュール１のＸ方向に力が加わった場合の第２のホルダ６の変形モードを示す図である。図１１に示すように、第２のホルダ６に、Ｘ方向に力Ｆが加わった場合、Ｙ方向に力が加わった場合よりも強度的に劣る。強度的に劣る原因は、開口部１７が設けられているため、力ＦがＸ方向に加わった場合、開口部１７が変形するためである。つまり、Ｘ方向の力Ｆにより開口部１７Ａは広がり、逆に開口部１７Ｂは狭まる。

この強度劣化を抑えると共に、第１のホルダ５と第２のホルダ６とを固着するための溶接構造の詳細を以下で述べる。もちろん、第１のホルダ５と第２のホルダ６とは以下で述べる溶接でのみ固着する必要もなく、必要に応じて他の固着手段を併用すればよい。

図１および、図２で溶接点２２Ａは、第１のホルダ５と第２のホルダ６とを溶接する溶接点である。図１および図２では、第１のホルダ５と第２のホルダ６との溶接点２２Ａが、少なくとも開口部１７の周縁に配置されている。

溶接点２２Ａは、Ｘ方向の力Ｆが加わっても、開口部１７Ａおよび１７Ｂが変形しない様に、第２のホルダ６の開口部１７の端部に設けられている。つまり、第２のホルダ６の開口部１７の端部で、第１のホルダ５と第２のホルダ６とを溶接することで、Ｘ方向の力Ｆが加わっても、開口部１７Ａおよび１７Ｂが変形することが無くなる。

つまり、第２のホルダ６の開口部１７の端部で、第１のホルダ５と第２のホルダ６とを溶接することで、Ｘ方向の力Ｆにより開口部１７Ａは広がり、逆に開口部１７Ｂは狭まることが無くなる。また、溶接点２２Ａで溶接することで、第１のホルダ５と第２のホルダ６とも固着される。

図２においては、一例として溶接点２２Ａは開口部１７Ａの左右２個所ずつ設けているが、開口部１７の変形が抑えられかつ、第１のホルダ５と第２のホルダ６とが固着できれば、どの様な形で溶接しても良い。なお、溶接には、一般的にＹＡＧ溶接が用いられる。

図１０に示す開口部１７が円形の場合も、開口部１７の変形が抑えられかつ、第１のホルダ５と第２のホルダ６とが固着できれば、どの様な形で溶接しても良い。要するに、図１１に示すＸ方向の力Ｆで開口１７が変形しないように第１のホルダ５と第２のホルダ６とが固着できればよい。

必要に応じて溶接点を増やしても良い。図１および、図２において、溶接点２２Ｂにより第２のホルダ６の開口部１７以外の部分で溶接した例を示している。溶接点２２Ｂは、第２のホルダ６から第１のホルダ５へ貫通するように溶接を実施している。

なお、第２のホルダ６と第１のホルダ５とを溶接するため、第１のホルダ５の溝２１部分に溶接点が来ないようにする必要がある。溝２１部分に溶接点が来ないようにする理由は、溝２１が切削されているため、第１のホルダ５と第２のホルダ６との間に空間があり、仮に溶接したとしても第１のホルダ５が充分に第２のホルダ６に固着できないためである。

溶接点２２Ｂは、第２のホルダ６から第１のホルダ５へ貫通するように溶接を実施する必要があり、第２のホルダ６が肉厚の場合、溶接が第２のホルダ６を貫通せずに、第２のホルダ６と第１のホルダ５とを固着できない場合がある。これを避けるため、図１２に示すように第２のホルダ６に薄肉部２３を設けても良い。

薄肉部２３は、第２のホルダ６から第１のホルダ５へ貫通するように溶接できるように、第２のホルダ６の開口部１７を含む領域を他の部分と比較して薄肉にしたものである。薄肉にするため切削などの製造工程は増えるものの、溶接点２２Ａ以外で溶接できるため、溶接点２２Ａ部分で溶接したときよりも、第１のホルダ５と第２のホルダ６との固着を強化することが可能となる。

この様に、第２のホルダ６の開口部１７の端部で溶接することにより、外部からの力Ｆが加わっても開口部１７は変形することなく、第１のホルダ５と第２のホルダ６とを固着できる。更に、開口部１７以外の部分での溶接を加えることにより更に強固に第１のホルダ５と第２のホルダ６とを固着できる。

次に、第１のホルダ５に保持されているレンズ１６について説明する。レンズ１６は、屈折率などを考慮して任意に材質を選定すればよいが、一般的には石英ガラスが用いられる。第１のホルダ５を溶接したときの熱で、レンズ１６の一部分のみが急激に加熱された場合、熱膨張によりレンズ１６が破損する場合がある。また、第１のホルダ５が加熱された事による応力によりレンズ１６が破損する場合がある。

このため、溶接時の熱でレンズ１６が破損しないようにする必要がある。図１３は、第１のホルダ５の断面図である。図１３において、第１のホルダ５の外表面の溶接予定エリア２４Ａ、２４Ｂは、第１のホルダ５と第２のホルダ６とを固着するときに溶接が予定されるエリアを示す。つまり、後に溶接部となる。

溶接エリア２４Ａは溝２１を挟んで左側、溶接エリア２４Ｂは溝２１を挟んで右側である。また、溶接予定エリア２４Ａおよび２４Ｂの内表面がそれぞれ溶接内面２５Ａおよび２５Ｂである。場合により、溶接内面２５Ａおよび溶接内面２５Ｂは、点となる。Ｂ溶接予定エリア２４Ａと溶接内面２５Ａまたは、溶接予定エリア２４Ｂと溶接内面２５Ｂとは、最短の距離にある。

図１３では、レンズ１６に溶接時の熱が伝わり破損することを避けるため、溶接内面２５Ｂから離れた位置にレンズ１６を配置している。溶接内面２５Ｂからレンズ１６までの距離は、第１のホルダ５の熱伝導を考慮して、レンズ１６が破損しない位置を決定すればよい。もちろん、溶接内面２５Ａと２５Ｂとの間でも、溶接時の熱でレンズ１６が破損しないのであれば、溶接内面２５Ａと２５Ｂとの間にレンズ１６を配置しても良い。

この様に、レンズ１６を溶接予定エリア２４Ｂの溶接内面２５Ｂから離すことにより、レンズ１６に溶接時の熱による破損を避けることができる。

上述のように構成されるこの実施の形態の光モジュールは、下記の効果を奏することができる。

光モジュール用レンズホルダは、入射レーザ光を集光するレンズ１６と、レンズ１６を内接して保持する筒状の第１のホルダ５と、側面に周囲が壁面で囲まれた開口部を有するとともに、内筒に前記第１のホルダ５が挿入される筒状の第２のホルダ６と、を備え、第１のホルダ５は、外表面の一部が前記第２のホルダ６の開口部１７の内側に配置され、第１のホルダ５と前記第２のホルダ６とは溶接部で固着され、溶接部は、第２のホルダ６の開口部１７の周縁に配されるため、製造工程が簡易になると共に、強度的にも有利となる。

第１のホルダ５の外表面に第２のホルダ６の円筒軸中心軸と垂直方向に形成された溝２１を有し、第２のホルダ６の開口部１７の内側に当該溝が配置されるため、容易にツメ２００を引っかけることができ、第１のホルダ５を容易に移動することができる。

垂直方向に形成された溝２１が第１のホルダ５の外表面を周回するため、第１のホルダ５が回転しても、開口部１７から溝２１が露出する。

第２のホルダ６の開口部１７が、対向する２個所に配置されているため、溝２１を挟み込んで第１のホルダ５を移動できるため、安定して移動できる。

前記第２のホルダ６の開口部１７が方形であるため、スライスで切削加工して容易に開口が開けられる。

光モジュールは、レーザ光を発するレーザダイオード９と、レーザダイオード９を保持するステムホルダ２と、光導波路の設けられたフェルール１５と、フェルール１５を保持するフェルールホルダ２と、レーザ光を集光するためのレンズ１６と、レンズ１６を内接して保持する筒状の第１のホルダ５と、側面に周囲が壁面で囲まれた開口部を有するとともに、内筒に第１のホルダ５が挿入される筒状の第２のホルダ６と、を備え、第１のホルダ５は、外表面の一部が第２のホルダ６の開口部１７の内側に配置され、第１のホルダ５と第２のホルダ６とは少なくとも溶接部で固着され、前記溶接部は、少なくとも開口部１７の周縁に配されるとともに、第２のホルダ６の一端面にステムホルダ２が固着され、他端面にフェルールホルダ４が固着されるため、製造工程が簡易になると共に、強度的にも有利となる。

レーザ光を発するレーザダイオード９を保持したステムホルダ２と、光導波路の設けられたフェルール１５を保持するフェルールホルダ４と、レンズ１６を内接して保持する筒状の第１のホルダ５と、側面に周囲が壁面で囲まれた開口部１７を有するとともに、内筒に第１のホルダ５が挿入される筒状の第２のホルダ６とを備え、以下のステップ（ａ）〜（ｅ）の順序で組立を行う。
（ａ）第２のホルダ６に第１のホルダ５を円筒軸方向に挿入するステップ、
（ｂ）第２のホルダ６の一端面に前記ステムホルダ２を溶接するステップ、
（ｃ）第１のホルダ５を第２のホルダ６の円筒軸方向に移動させるステップ、
（ｄ）第１のホルダ５の移動により、フェルール１５の通過光が最適なパワーを得た後、第１のホルダ５と第２のホルダ６とを溶接するステップ、
（ｅ）第２のホルダ６とフェルールホルダ４とを相対的に、円筒軸に垂直な方向に移動させることにより、フェルール１５の通過光が最適なパワーを得た後、第２のホルダ６の他端面にフェルールホルダ４を溶接するステップ。
これにより、製造工程が容易であり、光が効率よく結合し、強度的に有利な光モジュールを組み立てる事ができる。

実施の形態２
図１４は、本発明の実施の形態２を示す図である。図１４は、第１のホルダ５の断面図である。図１４において、溶接による熱がレンズ１６に伝わらないようにするため、溶接予定エリア２４Ａおよび２４Ｂとレンズ固定面２６との間に熱絶縁層２７を設けている。つまり、第１のホルダ５の内表面と、外表面との間に熱絶縁層２７を設けている。

図１３では、溶接予定エリア２４Ｂから離れた位置でレンズ１６を保持する実施例であったが、第１のホルダ５の寸法が長くなる。本実施の形態による図１４は、第１のホルダ５に寸法制限が有る場合などに適用できる。

第１のレンズホルダ５の内表面は、バンプ２８により外表面とつながっている。バンプ２８から近い位置でレンズ１６を保持する方が、離れた位置でレンズ１６を保持したよりも安定している。このため、図１４では、バンプ２８に近い位置でレンズ１６を保持している。熱絶縁層２７を有しているため、溶接予定エリア２４に近い部分にレンズ１６を配置しても良い。

図１４では、バンプ２８に近い位置でレンズ１６を保持しているため、第１のホルダ５の内側の面を、外側の面よりも短くしている。もちろん第１のホルダ５の内側の面と、外側の面とを同じ長さにしても良い。

図１４において熱絶縁層２７を設けることにより、溶接時に発生する熱の大部分は、熱絶縁層２７で遮断できる。一部の熱は、バンプ２８を伝わりレンズ１６に伝導するが、バンプ２８の幅が狭ければ熱抵抗により、溶接時に発生する熱はほとんどレンズ１６には伝わらなくなる。

熱絶縁層２７には、断熱材により構成されていても良いが、気体であっても良い。つまり、熱絶縁層２７に空気が満たされていても良い。熱絶縁層２７をどの様に構成するかは、溶接時に発生する熱と、レンズ１６の耐温度性および製造工程などを考慮し設定すればよい。

以上のように、溶接予定エリア２４Ａおよび２４Ｂとレンズ固定面２６との間に熱絶縁層２７を設けることにより、レンズ１６が溶接時に発生する熱により破損することを防ぐことができる。

つまり、第１のホルダ５の内表面と、外表面との間に熱絶縁層２７を有するため、溶接時に発生する熱によりレンズ１６が破損することが無くなる。

実施の形態３
図１５は、本発明の実施の形態３を示す図である。図１５は、第１のホルダ５の断面図である。図１５において、溶接による熱がレンズ１６に伝わらないようにするため、レンズ１６は熱絶縁レンズ保持具２９にて保持されている。

図１４では、溶接予定エリア２４とレンズ固定面２６との間に熱絶縁層２７を設けている実施例であったが、第１のホルダ５の製造工程が複雑となる。本実施の形態による図１５は、従来の第１のホルダ５を利用する場合などに適用できる。

熱絶縁レンズ保持具２９は、レンズ１６を保持すると共に、第１のホルダ５に固着されている。レンズ１６は、第１のホルダ５と一体となって、第２のレンズホルダの円筒軸のＺ方向に微動できれば良い。図１５において熱絶縁レンズ保持具２９を設けることにより、溶接時に発生する熱は、熱絶縁レンズ保持具２９で遮断できる。

以上のように、熱絶縁レンズ保持具２９を用いることで、レンズ１６が溶接時に発生する熱により破損することを防ぐことができる。

つまり、レンズ１６を熱絶縁レンズ保持具２９で保持するため、溶接時に発生する熱によりレンズ１６が破損することが無くなる。

本発明に係わる光モジュールの実施の形態１を示す上面図である。 本発明に係わる光モジュールの実施の形態１を示す側面図である。 図１に示されるの光モジュールのAA矢視側面図である。 本発明に係わる光モジュール用レンズホルダの実施の形態１を示す斜視図である。 レンズ１６が単レンズで有る場合の、Ｓ１とＳ２との関係を示しす図である (a)は何らかの原因で焦点が合っていない状態を示す図、(b)はレンズを移動させることで焦点が合っている状態を示す図である。 光モジュール組立ステップを示す図である。 第１のホルダの溝にツメを引っかけている状態を示す図である。 (a)は第１のホルダが右一杯に移動した光モジュール用レンズホルダの斜視図、(b)は第１のホルダが左一杯に移動した光モジュール用レンズホルダの斜視図である。 第１のレンズホルダの開口部が円形の場合の光モジュール用レンズホルダの斜視図である。 光モジュールのＸ方向に力が加わった場合の第２のホルダ６の変形モードを示す図である。 薄肉部分を有している光モジュール用レンズホルダの斜視図である。 レンズ１６を溶接点から離したときの第１のホルダ５の断面図のである。 本発明に係わる第１のホルダの実施の形態２を示す断面図である。 本発明に係わる第１のホルダの実施の形態３を示す断面図である。

符号の説明

１ 光モジュール、２ ステムホルダ、３ 光モジュール用レンズホルダ、４ フェルールホルダ、５ 第１のホルダ、６ 第２のホルダ、７ レーザ出力端面、８ 取り付け面、９ レーザダイオード、１０ ＬＤキャップ、１１ 窓、１２ ステム、１３ ピン、１４ コア、１５ フェルール、１６ レンズ、１７ 開口部、１７Ａ 開口部、１７Ｂ 開口部、１８ レーザ光入射面、１９ 第１の焦点、２０ 第２の焦点、２１ 溝、２２Ａ 溶接点、２２Ｂ 溶接点、２３ 薄肉部、２４Ａ 溶接予定エリア、２４Ｂ 溶接予定エリア、２５Ａ 溶接内面、２５Ｂ 溶接内面、２６ レンズ固定面、２７ 熱絶縁層、２８ バンプ、２９ 熱絶縁レンズ保持具、５０ リング、５１ レーザ出射面、１００ 基板、２００ ツメ、２０１ 調整機構。

Claims (9)

1. 入射レーザ光を集光するレンズと、
   前記レンズを内接して保持する筒状の第１のホルダと、
   側面に周囲が壁面で囲まれた開口部を有するとともに、内筒に前記第１のホルダが挿入される筒状の第２のホルダと、を備え、
   前記第１のホルダは、外表面の一部が前記第２のホルダの開口部の内側に配置され、
   前記第１のホルダの外表面に溝が設けられ、
   前記溝は、前記第２のホルダの円筒中心軸と垂直方向に形成されかつ前記第２のホルダの開口部の内側に配置され、
   前記第１のホルダを前記第２のホルダの円筒中心軸方向に移動させるための調整機構の突起部を、前記第２のホルダの開口部を通して前記溝と係合させ、前記調整機構を前記円筒中心軸方向に移動させることで、前記第１のホルダを前記円筒中心軸方向に移動させ、前記入射レーザ光が集光される光導波路のレーザ光入射面へ前記入射レーザ光を結合させることができることを特徴とする光モジュール用レンズホルダ。
2. 前記溝が前記第１のホルダの外表面を周回する請求項１に記載の光モジュール用レンズホルダ。
3. 前記第１のホルダの内表面と、外表面との間に熱絶縁層を有する請求項１または請求項２のいずれかに記載の光モジュール用レンズホルダ。
4. 前記レンズを熱絶縁レンズ保持具で保持する請求項１または請求項２のいずれかに記載の光モジュール用レンズホルダ。
5. 前記第２のホルダの開口部が、対向する２個所に配置される請求項１から請求項４のいずれかに記載の光モジュール用レンズホルダ。
6. 前記第２のホルダの開口部が方形である請求項１から請求項５のいずれかに記載の光モジュール用レンズホルダ。
7. 前記第１のホルダと前記第２のホルダとは少なくとも溶接部で固着され、
   前記溶接部は、前記第２のホルダの開口部の周縁に配されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の光モジュール用レンズホルダ。
8. レーザ光を発するレーザダイオードと、
   前記レーザダイオードを保持するステムホルダと、
   光導波路の設けられたフェルールと、
   前記フェルールを保持するフェルールホルダと、
   前記レーザ光を集光するためのレンズと、
   前記レンズを内接して保持する筒状の第１のホルダと、
   側面に周囲が壁面で囲まれた開口部を有するとともに、内筒に前記第１のホルダが挿入される筒状の第２のホルダと、を備え、
   前記第１のホルダは、外表面の一部が前記第２のホルダの開口部の内側に配置され、
   前記第１のホルダの外表面に溝が設けられ、
   前記溝は、前記第２のホルダの円筒中心軸と垂直方向に形成されかつ前記第２のホルダの開口部の内側に配置され、
   前記第１のホルダと前記第２のホルダとは少なくとも溶接部で固着され、
   前記第２のホルダの一端面に前記ステムホルダが固着され、他端面に前記フェルールホルダが固着され、
   前記第１のホルダを前記第２のホルダの円筒中心軸方向に移動させるための調整機構の突起部を、前記第２のホルダの開口部を通して前記溝と係合させ、前記調整機構を前記円筒中心軸方向に移動させることで、前記第１のホルダを前記円筒中心軸方向に移動させ、前記光導波路のレーザ光入射面へ前記入射レーザ光を結合させることができることを特徴とする光モジュール。
9. レーザ光を発するレーザダイオードを保持したステムホルダと、
   光導波路の設けられたフェルールを保持するフェルールホルダと、
   レンズを内接して保持する筒状の第１のホルダと、
   側面に周囲が壁面で囲まれた開口部を有するとともに、内筒に前記第１のホルダが挿入される筒状の第２のホルダとを備え、
   前記第１のホルダは、外表面の一部が前記第２のホルダの開口部の内側に配置され、
   前記第１のホルダの外表面に溝が設けられ、
   前記溝は、前記第２のホルダの円筒中心軸と垂直方向に形成されかつ前記第２のホルダの開口部の内側に配置され、
   前記第１のホルダを前記第２のホルダの円筒中心軸方向に移動させるための調整機構の突起部を、前記第２のホルダの開口部を通して前記溝と係合させ、前記調整機構を前記円筒中心軸方向に移動させることで、前記第１のホルダを前記円筒中心軸方向に移動させることができることを特徴とする光モジュールについて、
   以下のステップ（ａ）〜（ｅ）の順序で組立を行う光モジュールの組立方法。
   （ａ）前記第２のホルダの内筒に前記第１のホルダを挿入するステップ、
   （ｂ）前記第２のホルダの一端面に前記ステムホルダを溶接するステップ、
   （ｃ）その突起部を前記溝に係合させた前記調整機構を前記円筒中心軸方向に移動させることにより、前記第１のホルダを前記円筒中心軸方向に移動させるステップ、
   （ｄ）前記第１のホルダの移動により、前記フェルールの通過光が最適なパワーを得た後、前記第１のホルダと前記第２のホルダとを溶接するステップ、
   （ｅ）前記第２のホルダと前記フェルールホルダとを相対的に、前記円筒中心軸に垂直な方向に移動させることにより、前記フェルールの通過光が最適なパワーを得た後、前記第２のホルダの他端面に前記フェルールホルダを溶接するステップ。

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