JP4518665B2

JP4518665B2 - 光部品組立て体

Info

Publication number: JP4518665B2
Application number: JP2000390691A
Authority: JP
Inventors: 充章田村; 和人斎藤
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2020-12-22
Also published as: JP2002196149A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜フィルタ、ファイバグテーティング等の光部品をパッケージ内へ収容して光部品から導出されるリードファイバをパッケージ外へ導出させた光部品組立て体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
薄膜フィルタ、ファイバグレーティング、アイソレータ、カプラ、ＬＥＤ、ＰＤ等の光部品は湿度等の環境からの影響による特性劣化を避けるため、通常気密封止したパッケージ内に収容して使用する。その場合、光部品からは１本乃至複数本のリードファイバが導出しているため、そのリードファイバをパッケージ外へ導き出す必要がある。
【０００３】
図６（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ、光部品のパッケージ内への収容方法の例を示す縦断面図であって、図６（Ａ）は１個の光部品の収容例を、図６（Ｂ）は複数個の光部品の収容例を示す。図６において、２１は光部品、２２はリードファイバ、２３、２５はパッケージ、２３ａ、２５ａは導出口、２４、２６は封止材である。図５に示す光部品２１は、それぞれ２本のリードファイバ２２を具えており、それらのリードファイバ２２は通常光部品２１の端面に対して垂直な方向に導出している。
【０００４】
その光部品をパッケージ内に収容するに当たっては、光部品２１及びリードファイバ２２を直線状にして円筒状又は角筒状のパッケージ２３、２５内に光部品２１を収容して、パッケージ２３、２５の端面の壁面に設けた導出口２３ａ、２５ａからリードファイバ２２を引き出し、導出口２３ａ、２５ａの内壁面とリードファイバとの間は接着剤、樹脂等の封止材２４、２６でもって気密封止する。また、パッケージ２３、２５内で光部品２１が自由に移動しないように、通常光部品２１はパッケージ２３、２５の内壁面に接着剤等で固定する。
【０００５】
また、複数個の光部品をパッケージ内に収容するには個別のパッケージを使うこともあるが、図６（Ｂ）に示すように、１つのパッケージ２５内に複数個の光部品２１を平行に配列して収容し、それらの光部品２１から導出されるリードファイバ２２をそれぞれ別の導出口２５ａから導出させることもある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
光部品を収容するパッケージは、一般にステンレス鋼、アルミニウム等の金属あるいはポリプロピレン樹脂、ＡＢＳ樹脂等の成形樹脂で作られるが、これらの材料は光ファイバを構成する石英系ガラスに比して熱膨張係数が大きい。因みに、石英系ガラスの熱膨張係数は、０．４×１０^-6であるのに対し、ステンレス鋼の熱膨張係数は１６．４×１０^-6である。従って、環境温度の変化を受けると光部品の端面と導出口の封止部との間におけるリードファイバの温度のよる長さ変化よりもその間におけるパッケージ部分の長さ変化の方が大きくなる。
【０００７】
従って、高温時にその間のリードファイバを直線状態で張っておいた場合、低温のなるとパッケージの方の収縮がリードファイバの収縮よりも大きくなるため、その間のリードファイバは弛むことになる。逆に、低温時にその間のリードファイバを直線状態に張っておくと、高温時にはパッケージの方の伸びがリードファイバの伸びよりも大きくなるため、その間のリードファイバには更に大きな張力が加わり場合によってはリードファイバが破断することもある。これを防止するため、パッケージの熱膨張係数をリードファイバの熱膨張係数に合わせた材料、例えばセラミックでパッケージを構成することが考えられるが、一般にそのような材料は加工性が悪く、加工コストが高くなるという問題があった。
【０００８】
そこで、安価な熱膨張係数の比較的大きい材料で構成した場合においても、高温時にリードファイバに過大な張力が加わることのないように、常温時又は低温時には光部品と封止部との間のリードファイバを少し弛ませておくことが考えられる。ところが、元々直線状の区間で光ファイバを弛ませたり直線状にしたりする場合、光ファイバが直線状態から弛み状態に移る寸前では光ファイバに長手方向の圧縮が起こり、その圧縮に耐えられなくなって長手方向のいずれかの個所で折れ曲がるようにして弛みを生じて弛み状態に移行する。一方、光ファイバは許容曲率半径を有しており光ファイバの許容半径（通常の光ファイバでは３０ｍｍ）以下での曲げは避ける必要がある。しかし、上述した光ファイバの弛み状態はその限界よりも小さい曲率半径の局所的な曲げをもたらし、光ファイバの伝送特性を悪化させ、光ファイバが静疲労によって破断する恐れがある。
【０００９】
温度変化をうけてもパッケージ内に収容した光部品と封止部との間のリードファイバに局所的な小さい曲率半径の曲げが生じないようにし、曲げによる伝送特性の悪化を防止することが出来る光部品組立て体を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による光部品組立て体は、リードファイバを有する光部品と該光部品を収容するパッケージとからなる光部品組立て体であって、前記光部品は前記パッケージの内壁面に固定され、前記光部品のリードファイバは前記パッケージの壁面に設けた導出口から外部に導出されており、前記光部品からリードファイバが導出する方向と前記パッケージの導出口から該リードファイバが導出する方向とは傾きを有しており、前記導出口の内壁面とそこに挿通されるリードファイバとの間は気密封止されており、前記光部品と前記気密封止部との間のリードファイバはパッケージの内壁面には固定されておらず曲げを与えた状態で収容されているものである。
【００１１】
これによって、光部品と封止部との間のリードファイバは予め定められた方向に曲げられた状態で収容されているので、環境温度の変化によってその間においてリードファイバの長さ変化とパッケージの長さ変化の割合が異なるために相対的にリードファイバに伸縮が生じても、その間におけるリードファイバの曲げ半径がわずかに大きくなったり小さくなったりするだけで、リードファイバに局所的な小さい曲率半径の曲げを生じる恐れはなく、伝送特性の悪化を生じることもない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ、本発明にかかる光部品組立て体の実施形態を示す縦断面図であって、図１（Ａ）は１個の光部品をパッケージ内に収容する例を、図１（Ｂ）は複数個の光部品をパッケージ内に収容する例を示す。また図１において、１は光部品、２はリードファイバ、３、６はパッケージ、４、７は導出口、４ａ、７ａはガイド部、４ｂ、７ｂは封止部、５、８は封止材である。
【００１３】
光部品１は、薄膜フィルタ、ファイバグレーティング、アイソレータ、カプラ、ＬＥＤ、ＰＤ等の湿度等の環境からの影響による劣化を避ける必要のある部品であって、光部品１からは１本以上のリードファイバ２が導出されている。リードファイバ２の導出方向は、通常光部品１の端面に対して垂直な方向である。導出されるリードファイバ２が２本の場合は、通常それらは入線用及び出線用となるので、図１（Ａ）（Ｂ）に示す通り両端面から反対方向に導出されることが多い。
【００１４】
パッケージ３、６はステンレス鋼、アルミニウム等の金属、ポリプロピレン樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ＡＢＳ樹脂等の成形樹脂で形成し、リードファイバを通すための導出口４、７を設ける。また、図１（Ａ）（Ｂ）の例では、それぞれ２つずつ導出口４、７を設けている。そして、パッケージ３、６内の空洞部に光部品１を収容し、光部品１は自由に移動しないようにパッケージ３、６の空洞部の内壁面に図示しない接着剤等で固定する。またパッケージ３、６の導出口４、７は、その導出方向が、パッケージ３、６内に配置する光部品１の長手方向即ち光部品１からのリードファイバ２の導出方向から傾き角θだけ傾くように配置し、その導出口４、７からリードファイバ２を導出させ、封止材５、８で気密封止する。
【００１５】
パッケージ内に収容される光部品が複数個の場合は、図１（Ｂ）に示すように１つの導出口７に複数本のリードファイバ２を通して導出させることによって、導出口での封止材８による気密封止作業を簡略化することが出来る。勿論、この場合も、それぞれのリードファイバ２は光部品１と封止部との間で予め所定の曲げを与えてパッケージ外へ導出口７から導出させ、接着剤等からなる封止材８で気密封止する。
【００１６】
このように導出口４、７のリードファイバ２の導出方向と光部品１からのリードファイバ２の導出方向とを傾けることによって、光部品１と導出口４、７の封止部４ｂ、７ｂとの間におけるリードファイバ２に収容時点で所定の曲げを与えることが出来る。勿論、この時の曲げの曲率半径は光ファイバの許容曲げ半径よりも大きくなるようにする。例えば、リードファイバ中に含まれる光ファイバが外径１２５μｍ、コア径４μｍ〜１０μｍの場合は、光部品１と導出口４、７の封止部４ｂ、７ｂとの間におけるリードファイバ２の曲げ最大部分の曲率半径が３０ｍｍ以上、６０ｍｍ以下となるように光部品の位置と封止部の位置及び傾き角θを決めることが光ファイバの静疲労を小さくする上で好ましい。また、この程度の曲げであると、波長１．３μｍ帯及び１．５５μｍ帯において伝送損失の増加はなく特に問題はない。
【００１７】
また、このように収容時点でリードファイバ２に曲げを与えておくことによって、光部品１と封止部との間でリードファイバ２の伸縮割合とパッケージの伸縮割合が異なっても、その間においてリードファイバ２の曲率半径がわずかに変わるだけなので、リードファイバ２に局所的な小さい曲げが生じることはない。
【００１８】
また導出口４、７は内径が孔の長手方向に一定な貫通孔としても良いが、図１（Ａ）（Ｂ）に示すように導出口４、７をパッケージ３、６の内側に近い側に光部品の長手方向に対して角度をもたせて傾けたガイド部４ａ、７ａとパッケージ３、６の外側に近い側の封止部４ｂ、７ｂとで構成し、封止部４ｂ、７ｂにおいてリードファイバ２と封止部の内壁面間に接着剤等の封止材５、８を満たして気密封止することも出来る。このように傾けたガイド部４ａ、７ａを設けることによって、そこにリードファイバ２を固定せずに挿通させることが出来るので、光部品１の端面と導出口４、７との間を短くしても、光部品と封止部との間に曲げに必要なリードファイバの長さをガイド部によって確保することが出来る。
【００１９】
また、導出口４、７をガイド部４ａ、７ａ及び封止部４ｂ、７ｂで構成しておけば、リードファイバをガイド部４ａ、７ａ及び封止部４ｂ、７ｂに挿通させるだけで、初期の所定曲げを与えてリードファイバをパッケージ外に導出させることが出来るので、リードファイバに所定の初期曲げを与える作業を行い易い。なお、光部品１をパッケージ３、６内に収容したときリードファイバ２とガイド部４ａ、７ａとの間には空隙が出来るようにリードファイバ２の外径よりもガイド部４ａ、７ａの内径を大きくしておく。
【００２０】
また、外径１２５μｍの石英系光ファイバに外径２５０μｍの樹脂被覆を設けたリードファイバを具えた光フィルタからなる光部品を、アルミニウムで形成したパッケージに収容して図１（Ａ）に示す形状の光部品組立て体を１０個製造した。なお、導出口の傾き角θは３０度とし、曲げ最大部分の曲率半径は５０ｍｍとした。それらの光部品組立て体を、温度を０℃から７０℃の範囲で変化させて波長１．５５μｍにて伝送損失を測定したところ、伝送損失の変動量の最大は０．１ｄＢで、十分に満足出来る値であった。
【００２１】
また図１では、リードファイバと導出口の内壁面との間に接着剤等からなる封止材を満たして気密封止する例を示したが、パッケージから導出する部分のリードファイバの被覆を除去して裸のガラスファイバを露出させその上にメタルコートを行い、そのガラスファイバと導出口の内壁面との間に半田を流して固着させて密封することによって、更に気密性の高い気密封止を行うことが出来る。
【００２２】
図２は、複数個の光部品を縦列接続してパッケージ内に収容した光部品組立て体の例を示す縦断面図であって、１ａ、１ｂは光部品、２ａ、２ｂはリードファイバ、９はパッケージ、９ａは導出口である。この場合、光部品１ａの両側にそれぞれリードファイバ２ａを介して光部品１ｂを接続し、両側に配置した光部品１ｂの反対側から導出されるリードファイバ２ｂを使ってパッケージ９の導出口９ａを通して外側に導く。また、導出口９ａ部分では気密封止を行う。なお、光部品１ａ及び１ｂは、それぞれパッケージ９の内壁面に接着剤等で固定する。この場合、光部品１ａからのリードファイバ２ａの導出方向と、光部品１ｂからのリードファイバ２ｂの導出方向（光部品１ｂからのリードファイバ２ａの導出方向とは１８０度異なるだけで同一直線上にある）を角度αだけ傾けると共に、光部品１ｂからのリードファイバ２ｂの導出方向と導出口９ａからのリードファイバ２ｂの導出方向も角度βだけ傾ける。
【００２３】
これによって、光部品１ａと光部品１ｂとの間のリードファイバ２ａと共に、光部品１ｂと導出口９ａとの間のリードファイバ２ｂも、光部品１ａ、１ｂをパッケージ内９に収容した時点で予め曲げられた状態で収容されるので、温度変化に伴うリードファイバの伸縮程度とパッケージの伸縮程度が異なっても、リードファイバの曲げ半径がわずかに変化するだけで、リードファイバ２ａ、２ｂに局所的な曲率半径の小さい曲げは生じることはない。
【００２４】
図３（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ、本発明にかかる光部品組立て体に使用するパッケージの構造例を示す縦断面図であって、パッケージ１０又は１１を、角筒状のスリーブ１０ａ、１１ａとその両側に嵌め込みスリーブとの間を気密に接合した端面部材１０ｂ、１１ｂとで構成したものである。図３（Ａ）のパッケージ１０の場合、端面部材１０ｂはリードファイバの曲げに沿って導出口１０ｃと共に湾曲した形状をしているのに対し、図３（Ｂ）の場合の端面部材１１ｂはスリーブ１１ａの長手方向に真直ぐに延長した形状をしており、導出口１１ｃのみがリードファイバ２の曲がりに沿って湾曲している。
【００２５】
図３（Ａ）（Ｂ）の例に示すように、パッケージを長手方向に分割して組立てるようにしておけば、スリーブ１０ａ、１１ａ内に光部品１を配置して固定した後、リードファイバ２を端面部材１０ｂ又は１１ｂに通しながら端面部材１０ｂ、１１ｂをスリーブ１０ａ、１０ｂに嵌め込んで気密に接合することが出来る。その後、端面部材１０ｂ、１１ｂの導出口１０ｃ、１１ｃにおいてリードファイバ２と導出口の内壁面間に封止材１２、１３を満たして気密封止を行えば良い。
【００２６】
図４は、パッケージ構造の別の例を示す図であって、図４（Ａ）は縦断面図、図４（Ｂ）は横側面図、図４（Ｃ）は縦側面図である。図４において、１４はパッケージ、１４ａは本体部材、１４ｂは蓋部材、１５ａは空洞部、１５ｂは溝状導出口、１６は封止材である。この場合パッケージ１４は、本体部材１４ａと蓋部材１４ｂとで構成される。本体部材１４ａは両側に湾曲部を有し、その中に湾曲した溝状導出口１５ｂを具え、中央には空洞部１５ａを有している。
【００２７】
このパッケージ１４の場合は、本体部材１４ａの空洞部１５ａ内に光部品１を収容し空洞部の内壁面に接着剤等で固定する。また、光部品１から導出しているリードファイバ２は溝状導出口１５ｂに挿入して湾曲させ、溝状導出口１５ｂの一部分において封止材１６で気密に封止する。そして、本体部材１４ａの上に蓋部材１４ｂを載せて接着剤、半田等で本体部材１４ａと蓋部材１４ｂとの間の気密封止を行う。また、図４の例ではパッケージを凹凸を有する本体部材とほぼ平板状の蓋部材とに分けた例を示しているが、パッケージを縦の対称面に沿って２分割して鏡面対称のパッケージとし、それを合掌させて分割面を接着剤等で気密に接合させる形態とすることも勿論可能である。
【００２８】
また、本発明にかかる光部品組立て体の形状を、図５（Ａ）（Ｂ）に示す形状とすることも出来る。図５（Ａ）の光部品組立て体は、両端にそれぞれ２本のリードファイバ２を有する光部品１をパッケージ１７に収容したものであって、４本のリードファイバ２はそれぞれ別の導出口１７ａから導出され、リードファイバ２と導出口１７ａの内壁面との間は封止材１８にて気密封止されている。また、図５（Ｂ）の光部品組立て体は、直方体状のパッケージ１９にリードファイバ２を有する光部品１を収容した例を示すものであって、直方体状のパッケージの長手方向に対する側面に設けた導出口１９ａからリードファイバ２を導出させ、封止材２０にて気密封止したものである。なお、図５（Ｂ）に示す直方体状パッケージ１９の角部１９ｂはカットすることも出来る。
【００２９】
【発明の効果】
本発明による光部品組立て体は、光部品につながるリードファイバをパッケージの導出口に挿通させてパッケージ外に導くに当たり、光部品からリードファイバが導出する方向とパッケージの導出口から該リードファイバが導出する方向とは傾きを有せしめ、前記導出口の内壁面とそこを挿通するリードファイバとの間は気密封止することによって、光部品と封止部との間のリードファイバは予め曲げられた状態でかつ固定しない状態で収容するものである。従って、環境温度の変化によってその間においてリードファイバの長さ変化とパッケージの長さ変化の割合が異なるために相対的にリードファイバに伸縮が生じても、その間におけるリードファイバの曲げ半径がわずかに大きくなったり小さくなったりするだけで、リードファイバに局所的な小さい曲率半径の曲げを生じる恐れはなく、伝送特性の悪化や繰り返し曲げによる静疲労破断を生じることもない。
【００３０】
また、複数個の光部品を１つのパッケージ内へ収容する場合、複数個の光部品からそれぞれ導出されるリードファイバをまとめて１つの導出口から導出させれば、気密封止の作業も容易で、個々に封止を設けるよりも気密封止の信頼性が高くなる。また、パッケージの導出口を光部品からリードファイバが導出される方向に対して傾けたガイド部と封止部で構成し、封止部にてリードファイバとの気密封止を行うことにすれば、ガイド部に通すだけでリードファイバに所定の初期曲げを与えて収容することが出来るので、収容作業が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ、本発明による光部品組立て体の実施形態を示す縦断面図であって、（Ａ）は１個の光部品をパッケージ内に収容する例を、（Ｂ）は複数個の光部品をパッケージ内に収容する例を示す。
【図２】本発明による、複数個の光部品を縦列接続してパッケージ内に収容する例を示す縦断面図である。
【図３】（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ、本発明による光部品組立て体に使用するパッケージの構造例を示す縦断面図である。
【図４】本発明による光部品組立て体に使用するパッケージの別の構造例を示す図であって、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は横側面図、（Ｃ）は縦側面図である。
【図５】（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ、本発明による光部品組立て体の他の例を示す縦断面図である。
【図６】（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ、従来技術による光部品のパッケージ内への収容方法の例を示す縦断面図であって、（Ａ）は１個の光部品の収容例を、（Ｂ）は複数個の光部品の収容例を示す。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ：光部品
２、２ａ、２ｂ：リードファイバ
３、６：パッケージ
４、７：導出口
４ａ、７ａ：ガイド部
４ｂ、７ｂ：封止部
５、８：封止材
９、１０、１１：パッケージ
９ａ：導出口
１０ａ、１１ａ：スリーブ
１０ｂ、１１ｂ：端面部材
１０ｃ、１１ｃ：導出口
１２、１３：封止材
１４：パッケージ
１４ａ：本体部材
１４ｂ：蓋部材
１５ａ：空洞部
１５ｂ：溝状導出口
１６：封止材
１７、１９：パッケージ
１７ａ、１９ａ：導出口
１９ｂ：角部
１８、２０：封止材

Claims

リードファイバを有する光部品と該光部品を収容するパッケージとからなる光部品組立て体において、前記光部品は前記パッケージの内壁面に固定され、前記光部品のリードファイバは前記パッケージの壁面に設けた導出口から外部に導出されており、前記光部品からリードファイバが導出する方向と前記パッケージの導出口から該リードファイバが導出する方向とは傾きを有しており、前記導出口の内壁面とそこに挿通されるリードファイバとの間は気密封止されており、前記光部品と前記気密封止部との間のリードファイバはパッケージの内壁面には固定されておらず曲げを与えた状態で収容されていることを特徴とする光部品組立て体。
前記パッケージの導出口には複数のリードファイバがまとめて挿通され導出されていることを特徴とする請求項１に記載の光部品組立て体。
前記パッケージ壁面に設けた導出口は、パッケージの外側に近い封止部とパッケージの内側に近いガイド部とで構成されており、前記リードファイバは前記導出口のガイド部及び封止部を通って外部に導かれ、該封止部においてリードファイバと導出口の内壁面との間は気密封止されていることを特徴とする請求項１に記載の光部品組立て体。
前記パッケージ内に曲げを与えて収容された部分のリードファイバの曲げ最大部分の曲率半径は、３０ｍｍ以上、６０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の光部品組立て体。
前記導出口を通る部分のリードファイバの被覆を除去して裸のガラスファイバを露出させその上にメタルコートを行い、そのガラスファイバと導出口の内壁面との間に半田を流して固着させて気密封止したことを特徴とする請求項１に記載の光部品組立て体。