JP4898640B2 - Optical device package and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、光素子パッケージおよびその製造方法に係り、特に、光ファイバを気密にパッケージ外に引き出す光素子パッケージおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to an optical element package and a method for manufacturing the same, and more particularly to an optical element package for drawing an optical fiber out of the package airtightly and a method for manufacturing the same.
近年、高速かつ大容量の光通信システムが実用化されており、このような光通信システムに組み込むための発光素子、受光素子、変調素子などの高速かつ小型な光素子の開発が盛んに進められている。光通信システムにおいては、光素子は20年を超える期間に渡って安定に動作することが要求される。このため、光素子の劣化を抑制するために、光素子は気密封止される必要がある。 In recent years, high-speed and large-capacity optical communication systems have been put into practical use, and development of high-speed and small-sized optical elements such as light-emitting elements, light-receiving elements, and modulation elements to be incorporated into such optical communication systems has been actively promoted. ing. In an optical communication system, an optical element is required to operate stably over a period exceeding 20 years. For this reason, in order to suppress deterioration of the optical element, the optical element needs to be hermetically sealed.
光素子を収容する筐体を有し、光素子と結合された光ファイバを光ファイバ挿通パイプを介して筐体内から引き出す(または内に引き込む)従来の光素子パッケージとしては、光ファイバ挿通パイプの内部で光ファイバを含めてパッケージ内部を気密に封止するものがある(例えば、特許文献1参照)。従来の光素子パッケージの光ファイバ引出し封止部の構造を図9に示す。 A conventional optical element package having a housing for accommodating an optical element and drawing out (or drawing into) the optical fiber coupled with the optical element from the inside of the casing through the optical fiber insertion pipe includes an optical fiber insertion pipe There is one that hermetically seals the inside of a package including an optical fiber inside (for example, see Patent Document 1). FIG. 9 shows the structure of the optical fiber lead-out sealing portion of the conventional optical element package.
図9(a)に示すように、封止部は、(1)予め溶接等によって光ファイバ挿通パイプ104が固定された筐体102の内部に光素子101を接着固定する工程と、(2)一部に金属コート103aが施された光ファイバ素線103bからなる光ファイバ素線部と、光ファイバ素線103bに被覆103cが施されてなる光ファイバ被覆部とを備えた光ファイバ103を、光ファイバ挿通パイプ104に挿通させ、光ファイバ調芯装置上で、光ファイバ103の光ファイバ素線103bと光素子101とを接着剤105で接着する工程と、(3)光ファイバ調芯装置上で、光ファイバ挿通パイプ104と金属コート103aとの間で半田106によって筐体102を気密封止する工程と、(4)光ファイバ調芯装置上で、光ファイバ103の引っ張りや曲げなどに対する強度を補強するために、外側パイプ107を光ファイバ挿通パイプ104に嵌め込み、補強用接着剤108で固定する工程と、(5)蓋部材(図示しない)をシーム溶接等により筐体102に固定する工程を経て形成される。
As shown in FIG. 9A, the sealing portion includes (1) a step of bonding and fixing the
また、例えば光素子101として、導波路型電気光学素子であるLN変調器を採用する場合には、光素子表面に形成された光導波路と光ファイバの光結合効率を上げる(即ち、光導波路と光ファイバの結合部での光反射量を低減させる)ために、図9(b)に示すように、光素子101に形成された光導波路101bと光ファイバ103の端面が角度を持って光結合する斜め入射結合方式を採用することが一般に行われる。この場合、図9(c)に示すように、光ファイバは光ファイバ挿通パイプ104の軸に対して斜めに挿通することになる。
For example, when an LN modulator that is a waveguide type electro-optic element is adopted as the
そして、従来は、光ファイバと光素子との光結合に必要となる光ファイバ結合角度を得るために、光ファイバ挿通パイプ104の位置を所定角度に設定するような方法が採られてきた(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、特許文献1に開示された従来の光素子パッケージにおいては、光ファイバと光素子の接着後の気密封止作業(上記作業(3))、さらには気密封止箇所の外側の強度を補強するための外側パイプを嵌め込んで接着する作業(上記作業(4))を光ファイバ調芯装置上で1つの筐体ごとに行うことにより製造されるため、作業性が悪く、例えば、調芯作業と封止作業を複数の筐体に対してまとめて行うことができないという課題があった。
However, in the conventional optical element package disclosed in
また、特許文献2に開示された従来の光素子パッケージにおいては、光ファイバと光素子の光結合に必要となる光ファイバ結合角度を得るために、光素子パッケージ自体の設計変更が必要となり実用的でないばかりでなく、光素子パッケージを搭載する外部装置の部品配置設計の自由度が低くなるという課題があった。
Further, in the conventional optical element package disclosed in
本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであって、気密封止作業の作業性を向上させることができるとともに、簡易に光ファイバ結合角度を調整することが可能な光素子パッケージおよびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the conventional problems, and can improve the workability of the hermetic sealing operation and can easily adjust the optical fiber coupling angle. And it aims at providing the manufacturing method.
上記課題を解決するために、本発明の光素子パッケージは、光素子を収容する筐体と、光ファイバ素線からなる光ファイバ素線部と、前記光ファイバ素線に被覆が施されてなる光ファイバ被覆部とを備え、前記光素子と光結合する光ファイバと、前記筐体の少なくとも1側面から延伸し、前記筐体内に前記光ファイバを挿通させるための光ファイバ挿通パイプとを含む光素子パッケージであって、前記光ファイバ挿通パイプが、筒状部と、一部が切欠かれた半筒状部とを備え、前記光ファイバの前記光ファイバ被覆部が前記光ファイバ挿通パイプに前記半筒状部にて固定され、前記光ファイバの前記光ファイバ素線部と前記筒状部との間で前記筐体が気密封止されることを特徴とする構成を有している。 In order to solve the above-described problems, an optical element package according to the present invention includes a casing that accommodates an optical element, an optical fiber element portion that includes an optical fiber element, and a coating applied to the optical fiber element. An optical fiber comprising: an optical fiber covering portion; and an optical fiber that is optically coupled to the optical element; and an optical fiber insertion pipe that extends from at least one side surface of the casing and allows the optical fiber to pass through the casing. In the element package, the optical fiber insertion pipe includes a cylindrical part and a semi-cylindrical part partly cut away, and the optical fiber coating part of the optical fiber is connected to the optical fiber insertion pipe. The casing is fixed by a cylindrical portion, and the casing is hermetically sealed between the optical fiber portion and the cylindrical portion of the optical fiber.
この構成により、気密封止作業の作業性を向上させることができるとともに、簡易に光ファイバ結合角度を調整することができる。 With this configuration, the workability of the hermetic sealing operation can be improved, and the optical fiber coupling angle can be easily adjusted.
また、本発明の光素子パッケージは、前記光ファイバ挿通パイプの全長Lと前記半筒状部の長さMとの比M/Lが0.5以上かつ0.9以下である構成を有している。 Further, the optical element package of the present invention has a configuration in which a ratio M / L between the total length L of the optical fiber insertion pipe and the length M of the semi-cylindrical portion is 0.5 or more and 0.9 or less. ing.
この構成により、十分な強度で光ファイバの仮止め固定を行うことができる。 With this configuration, the optical fiber can be temporarily fixed and fixed with sufficient strength.
また、本発明の光素子パッケージは、前記光ファイバ挿通パイプの全長Lと前記半筒状部の長さMとの比M/Lが0.1以上かつ0.5未満である構成を有している。 Further, the optical element package of the present invention has a configuration in which a ratio M / L between the total length L of the optical fiber insertion pipe and the length M of the semi-cylindrical portion is 0.1 or more and less than 0.5. ing.
この構成により、光ファイバ挿通パイプの曲がりや折れなどを抑制することができる。 With this configuration, bending or bending of the optical fiber insertion pipe can be suppressed.
また、本発明の光素子パッケージは、前記半筒状部が、前記光ファイバ挿通パイプの軸に垂直な第1の断面積を有する第1の半筒状部と、前記第1の断面積より広く、前記光ファイバ挿通パイプの軸に垂直な第2の断面積を有する第2の半筒状部とを含む構成を有している。 In the optical element package of the present invention, the semi-cylindrical portion includes a first semi-cylindrical portion having a first cross-sectional area perpendicular to the axis of the optical fiber insertion pipe, and the first cross-sectional area. And a second semi-cylindrical portion having a second cross-sectional area perpendicular to the axis of the optical fiber insertion pipe.
この構成により、第1の半筒状部への熱伝導が抑えられるため、半田融解時の光ファイバ挿通パイプへの加熱を効果的に行うことができるとともに、第2の半筒状部において十分な強度で光ファイバの仮止め固定を行うことができる。 With this configuration, since heat conduction to the first semi-cylindrical portion is suppressed, it is possible to effectively heat the optical fiber insertion pipe during melting of the solder, and the second semi-cylindrical portion is sufficient. The optical fiber can be temporarily fixed with sufficient strength.
また、本発明の光素子パッケージは、前記半筒状部がスリットを有する構成を有している。 Moreover, the optical element package of this invention has the structure where the said semi-cylindrical part has a slit.
この構成により、半田融解時の光ファイバ挿通パイプへの加熱を効果的に行うことができる。 With this configuration, it is possible to effectively heat the optical fiber insertion pipe when melting the solder.
また、本発明の光素子パッケージの製造方法は、筐体の少なくとも1側面から延伸し、筒状部と、一部が切欠かれた半筒状の半筒状部とを備えた光ファイバ挿通パイプに、光ファイバ素線からなる光ファイバ素線部と、前記光ファイバ素線に被覆が施されてなる光ファイバ被覆部とを備えた光ファイバを挿通させ、前記光ファイバの前記光ファイバ素線部と前記筐体に収容された光素子とを接着する光ファイバ接着工程と、前記光ファイバの前記光ファイバ被覆部を前記光ファイバ挿通パイプの前記半筒状部に仮止め固定する仮止め工程と、前記光ファイバの前記光ファイバ素線部と前記光ファイバ挿通パイプの前記筒状部との間で前記筐体を気密封止する封止工程と、前記光ファイバ挿通パイプおよび前記光ファイバを外側パイプで包み込んで接着する外側パイプ接着工程とを含む構成を有している。 The optical element package manufacturing method of the present invention includes an optical fiber insertion pipe that includes a cylindrical portion and a semi-cylindrical semi-cylindrical portion that is partially cut out, extending from at least one side surface of the housing. An optical fiber including an optical fiber strand portion made of an optical fiber strand and an optical fiber coating portion formed by coating the optical fiber strand, and the optical fiber strand of the optical fiber is inserted. Optical fiber adhering step for adhering the optical element housed in the housing and the optical element, and a temporary fixing step for temporarily fixing and fixing the optical fiber coating portion of the optical fiber to the semi-cylindrical portion of the optical fiber insertion pipe A sealing step of hermetically sealing the housing between the optical fiber strand portion of the optical fiber and the cylindrical portion of the optical fiber insertion pipe, and the optical fiber insertion pipe and the optical fiber. Wrapped with outer pipe In has a structure comprising an outer pipe bonding step of bonding.
この方法により、気密封止作業の作業性を向上させることができるとともに、簡易に光ファイバ結合角度を調整することが可能な光素子パッケージを製造することができる。 By this method, it is possible to improve the workability of the hermetic sealing work and to manufacture an optical element package that can easily adjust the optical fiber coupling angle.
また、本発明の光素子パッケージの製造方法は、前記光ファイバ接着工程および前記仮止め工程を光ファイバ調芯装置上で行い、前記封止工程および前記外側パイプ接着工程を前記光ファイバ調芯装置外で行うものである。 In the method of manufacturing an optical element package according to the present invention, the optical fiber bonding step and the temporary fixing step are performed on an optical fiber alignment device, and the sealing step and the outer pipe bonding step are performed on the optical fiber alignment device. It's something you do outside.
この方法により、気密封止作業の作業性を向上させることが可能な光素子パッケージを製造することができる。 By this method, an optical element package capable of improving the workability of the hermetic sealing work can be manufactured.
本発明は、光ファイバ挿通パイプが、光ファイバの光ファイバ素線部との間で筐体を気密封止するための筒状部と、光ファイバの光ファイバ被覆部を固定するための半筒状部との多段構成であることにより、外側パイプを嵌め込んで接着する作業までを光ファイバ調芯装置上で行う必要がなく、気密封止作業の作業性を向上させることができる。さらに、光ファイバ結合角度を大きくすることができるため、光素子と光ファイバとの結合角度を容易に好適な角度に調整することができる。 The present invention relates to a cylindrical portion for hermetically sealing a housing between an optical fiber insertion pipe and an optical fiber strand portion of the optical fiber, and a half tube for fixing the optical fiber coating portion of the optical fiber. By having a multi-stage configuration with the shape portion, it is not necessary to perform the work of fitting and bonding the outer pipe on the optical fiber aligning device, and the workability of the hermetic sealing work can be improved. Furthermore, since the optical fiber coupling angle can be increased, the coupling angle between the optical element and the optical fiber can be easily adjusted to a suitable angle.
以下、本発明に係る光素子パッケージの実施形態について、図面を用いて説明する。
(第1の実施形態)
本発明に係る光素子パッケージの第1の実施形態を図1に示す。図1(a)は光素子パッケージの断面図、図1(b)は光素子パッケージの構成を示す分解斜視図である。
Hereinafter, embodiments of an optical element package according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 shows a first embodiment of an optical element package according to the present invention. 1A is a cross-sectional view of the optical element package, and FIG. 1B is an exploded perspective view showing the configuration of the optical element package.
即ち、図1(a)および(b)に示すように、第1の実施形態の光素子パッケージ1は、光素子11を収容する筐体12と、一部に金属コート13aが施された光ファイバ素線13bからなる光ファイバ素線部と、光ファイバ素線13bに被覆13cが施されてなる光ファイバ被覆部とを備え、光素子11と光結合する光ファイバ13と、筐体12の少なくとも1側面から延伸し、筐体12内に光ファイバ13を挿通させるための光ファイバ挿通パイプ14とを備える。
That is, as shown in FIGS. 1A and 1B, the
さらに、図2に示すように、光ファイバ挿通パイプ14は、筒状部14aと、一部が切欠かれた半筒状部14bとを備える。そして、詳細は後述するが、筒状部14aと光ファイバ13の金属コート13aとの間で、半田15によって筐体12が気密封止され、光ファイバ13の被覆13cが半筒状部14bにおいて仮止め固定される。
Furthermore, as shown in FIG. 2, the optical
図1に示した光素子11は、例えば導波路型LN光変調器チップである。LN光変調器チップは、電気光学効果を有する強誘電体であるLiNbO3(ニオブ酸リチウム)基板にTi等を熱拡散させて基板表面に相対的に高屈折率の光導波路を形成し、さらに基板上にマイクロ波を伝播させるマイクロ波伝播導波路(例えばコプレーナ線路)を形成し、光導波路を伝播する光波にマイクロ波による電界を作用させて、電気光学効果によって変調を行う光素子である。
The
筐体12は、ステンレス(SUS)やコバール等の金属材料などで構成され、例えば導波路型LN光変調器チップなどの光素子11を内部に固定するものである。
The
光ファイバ13は、光波を閉じ込め伝播させるコアを有する光ファイバ素線13bと、光ファイバ素線13bを包み込んで素線への傷を保護するとともに、光ファイバ自体の強度を補強するためのナイロンなどの被覆13cを含む。被覆13cは、光ファイバ13において半田によって気密封止される箇所の強度を補強するために、光ファイバ挿通パイプ14および外側パイプ16と補強用接着剤17によって接着される。
The
また、光ファイバ13の金属コート13aとしては、半田の濡れ性を向上させるためにメッキ法や蒸着法によって形成されるAuなどの金属コートが用いられる。
Further, as the
以下、本発明に係る光素子パッケージの製造方法について、図面を用いて説明する。 A method for manufacturing an optical element package according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明に係る光素子パッケージの製造方法は、図3〜図5に示すように、(1)光素子11を筐体12の内部に接着固定する光素子接着工程と、(2)光ファイバ調芯装置上で光ファイバ13を筐体12に固定された光ファイバ挿通パイプ14内に挿通させ、光ファイバ13の光ファイバ素線13bと筐体12に固定された光素子11とを接着剤18によって接着する光ファイバ接着工程と、(3)光ファイバ13の被覆13cを光ファイバ挿通パイプ14の半筒状部14bに仮止め固定する仮止め工程と、(4)光ファイバ挿通パイプ14の筒状部14aと光ファイバ13の金属コート13aとの間に融解した半田を流し込んで筐体12を気密封止する封止工程と、(5)光ファイバ挿通パイプ14および光ファイバ13を外側パイプ16で包み込んで接着する外側パイプ接着工程とを含む。
As shown in FIGS. 3 to 5, the method for manufacturing an optical element package according to the present invention includes (1) an optical element bonding step for bonding and fixing the
即ち、上記の光素子接着工程(1)においては、光ファイバ挿通パイプ14が予め溶接等によって固定された筐体12の内部に光素子11を接着固定する(図3(1))。
That is, in the optical element bonding step (1), the
光ファイバ接着工程(2)においては、光素子11が接着固定された筐体12を光ファイバ調芯装置に固定し、光ファイバ13を光ファイバ挿通パイプ14に挿通させて筐体12内に引き込んで光素子11の端面11aに近接させる。光軸調芯を行い端面11aと光ファイバ13の光ファイバ素線13bとを十分な光結合が得られる位置に調整し、この状態で光ファイバ素線13bと端面11aとを接着剤18で接着固定する(図3(2))。
In the optical fiber bonding step (2), the
なお、通常は光ファイバ素線13bと端面11aとの接続面積を増やすために、光ファイバ素線13bの先端にガラス製のビーズ形状の補強部材(図示しない)が取り付けられる。また、光ファイバ挿通パイプ14の筒状部14aの内部で、後述の封止工程(4)において半田によって気密封止される箇所に予めAuなどの金属コートを施しておいてもよい。
Usually, in order to increase the connection area between the
仮止め工程(3)においては、光ファイバ13の被覆13cを光ファイバ挿通パイプ14の半筒状部14bにUV硬化接着剤などの接着剤19で仮止め固定する(図4(3))。筐体12が光ファイバ挿通パイプを複数有する場合は、それぞれの光ファイバ挿通パイプに対して光ファイバ接着工程(2)および仮止め工程(3)を繰り返す。そして、光ファイバ接着工程(2)および仮止め工程(3)を全て経た後の筐体12を光ファイバ調芯装置から取り外す。
In the temporary fixing step (3), the
なお、光素子11の端面11aと光ファイバ13の光ファイバ素線13bとの接続点と、光ファイバ挿通パイプ14の半筒状部14bと光ファイバ13の被覆13cとの仮止め固定箇所との間で、光ファイバ13に余長を持たせることも可能である。この場合、光素子11と光ファイバ13の結合特性が環境温度の変化の影響を受けないように光素子11と光ファイバ13とを結合させることができ、光素子パッケージの使用可能な環境温度範囲が制限されることがなくなる。
The connection point between the
封止工程(4)においては、半田ごて、高周波加熱器、レーザなどを用いて半田を融解し、光ファイバ13の金属コート13aと光ファイバ挿通パイプ14の筒状部14aとの間で筐体12を気密封止する(図4(4))。
In the sealing step (4), the solder is melted using a soldering iron, a high-frequency heater, a laser, or the like, and the housing is formed between the
このとき、封止材としての半田を溶融させるために光ファイバ挿通パイプ14を加熱する必要があるが、従来の光素子パッケージにおいては、この加熱によって光ファイバ13の光ファイバ素線13bがダメージを受けたり、ナイロンなどの被覆13cが溶けたりする問題があった。
At this time, it is necessary to heat the optical
しかしながら、本実施形態の光ファイバ挿通パイプ14の構造は、筒状部14aと半筒状部14bの多段構成であるため、筒状部14aに加えた熱は、断面積の比較的小さい半筒状部14bには熱伝導し難い。
However, since the structure of the optical
そのため、半田15によって気密封止される筒状部14aが効果的に加熱され、封止材である半田が溶融し易く、作業性が向上するとともに、光ファイバ素線13bや被覆13cに与えるダメージが従来の構造に比べて少なくてすむという利点を有する。
Therefore, the
さらに、半筒状部14bが溶融された半田の受け皿として作用するために、筒状部14aの端面から内部に半田材を流し込む従来の構造と比較すると、溶融した半田材が垂れるなどの問題がなく、筒状部14aに浸透しやすいため封止を確実に行うことができる。
Furthermore, since the
外側パイプ接着工程(5)においては、光ファイバ13の引っ張りや曲げなどに対する強度を補強するために、外側パイプ16を光ファイバ挿通パイプ14に嵌め込み、補強用接着剤17で固定する(図5(5))。
In the outer pipe bonding step (5), in order to reinforce the strength of the
最後に、図1(b)に示した蓋部材20をシーム溶接等により筐体12に固定して、光素子パッケージ1が完成する。
Finally, the
ここで、光ファイバ挿通パイプ14の筒状部14aと半筒状部14bとの長さを合わせた全長Lに対する半筒状部14bの長さMの比M/Lの設定基準について説明する。M/Lを大きくすることにより光ファイバ13と光素子11との結合角度を大きくすることができるが、M/Lが大きくなりすぎると外側パイプ16を嵌め込む際に十分な強度が取れなくなり、光ファイバ挿通パイプ14の曲がりや折れなどの問題が発生する。
Here, a setting criterion for the ratio M / L of the length M of the
反対にM/Lが小さくなりすぎると、光ファイバ13の被覆13cの仮止め固定の面積が狭くなり、被覆13cと光ファイバ挿通パイプ14の半筒状部14bとの接着強度が低下するため、仮止め固定後に光ファイバ調芯装置から光素子パッケージ1を取り外す際に光ファイバ13が光素子パッケージ1から離脱する問題が発生する。
On the other hand, if M / L is too small, the area for temporarily fixing the
本発明者が行った実験結果によると、通常の内径1.5mm、長さ10mmといった光ファイバ挿通パイプ14を用いた場合は、M/Lが、0.5以上かつ0.9以下であれば、十分な強度で被覆13cにおける仮止め固定が行われ、0.1以上かつ0.5未満であれば光素子パッケージ1の光ファイバ挿通パイプ14として十分な強度が得られることが分かっている。
According to the results of experiments conducted by the present inventors, when an optical
また、光ファイバ挿通パイプ14の筒状部14aは、光素子パッケージ内部と外部とを気密に封止する領域であるために、透湿などの問題を考慮に入れると、この部分の長さは光素子の寿命に影響を与える。そのため、光素子パッケージ内部に収容する光素子と光素子パッケージの実際の使用方法、利用目的に応じて、M/Lを設定するとよい。
Further, since the
次に、光ファイバ13と光素子11の端面11aでの光導波路11bとの光結合において、光ファイバ13と端面11aが角度を持って結合される斜め入射光結合を行う際に、従来構造では必要な光ファイバ結合角度が得られなかった問題点が、本発明によって改善されることを図6を用いて説明する。
Next, in the optical coupling between the
図6(a)は、図3(2)に示した光ファイバ接着工程(2)の段階に相当する図である。図6(a)において、Lは光ファイバ挿通パイプ14の筒状部14aと半筒状部14bとの長さを合わせた全長、Mは半筒状部14bの長さ、Nは筐体12の端から光素子11の端面11aまでの距離、Φは光ファイバ挿通パイプ14の筒状部14aの内径、θは光ファイバ13と光ファイバ挿通パイプ14の中心軸とのなす角度である光ファイバ結合角度を表している。このとき、光ファイバ挿通パイプ14をある長さLに固定して、半筒状部14bの長さMを変化させて、光ファイバ挿通パイプ14の長さに対する半筒状部14bの長さの比M/Lを変化させたときに設定可能な光ファイバ結合角度θの計算結果を図6(b)に示す。
FIG. 6A is a view corresponding to the stage of the optical fiber bonding step (2) shown in FIG. In FIG. 6A, L is the total length of the
このグラフにおいて、横軸が0の場合が従来の光ファイバ引出しパイプ構造を用いた場合に設定可能な光ファイバ結合角度θである。ただし、実際には光ファイバ調芯時の光ファイバの稼動範囲が必要なため、本計算結果より設定可能な角度範囲は浅くなる。 In this graph, the case where the horizontal axis is 0 is the optical fiber coupling angle θ that can be set when the conventional optical fiber drawing pipe structure is used. However, since the optical fiber operating range at the time of optical fiber alignment is actually required, the settable angle range is shallower than the calculation result.
本発明に係る光素子パッケージ1の光ファイバ挿通パイプ14は、筒状部14aと半筒状部14bの多段構成であるために、筒状部14aと半筒状部14bとを合わせた全長Lが、上記のように外側パイプ16の嵌め込みを行うために必要なパイプ長(5〜30mm)を有しながら、従来の構造よりも大きな光ファイバ結合角度θを得ることができるため、光ファイバ13と光導波路11bとの光結合部での光反射量を低減させるための斜め入射方式として必要な5〜10°程度の角度を容易に得ることができる。
Since the optical
上記の図6を用いた説明では、光ファイバ結合角度θは紙面に対して水平方向に必要な角度が得られる場合を例にとったが、光ファイバ挿通パイプ14の半筒状部14bの位置を回転させて筐体12に取り付けることにより、紙面に対して任意の方向に必要な角度を得ることも可能である。
In the description using FIG. 6 above, the optical fiber coupling angle θ is taken as an example in which a necessary angle can be obtained in the horizontal direction with respect to the paper surface. However, the position of the
以上説明したように、第1の実施形態の光素子パッケージは、光ファイバ挿通パイプが、光ファイバの光ファイバ素線部との間で筐体を気密封止するための筒状部と、光ファイバの光ファイバ被覆部を固定するための半筒状部との多段構成であることによって、調芯作業を終えた後の筐体を光ファイバ調芯装置から取り外すことができるため、気密封止作業の作業性を向上させることができる。 As described above, in the optical element package of the first embodiment, the optical fiber insertion pipe has a cylindrical portion for hermetically sealing the housing with the optical fiber strand portion of the optical fiber, The multi-stage configuration with the semi-cylindrical part for fixing the optical fiber coating part of the fiber enables the housing after the alignment work to be removed from the optical fiber alignment apparatus, so that hermetic sealing The workability of the work can be improved.
具体的に言えば、例えば複数個の光素子パッケージに対して光ファイバ調芯装置で仮止め工程まで行った後、その仮止め工程を経た複数個の光素子パッケージに対して光ファイバ調芯装置外で封止工程および外側パイプ接着工程をまとめて行うことができ、作業性を向上させることができる。また、当該封止工程および外側パイプ接着工程時には光ファイバ調芯装置は空き状態であるので、別の複数個の光素子パッケージに対して仮止め工程まで上記複数個の光素子パッケージの封止工程等と並行して行うことができ、生産性の効率化も図ることができる。 Specifically, for example, after performing a temporary fixing process on a plurality of optical element packages with an optical fiber alignment device, an optical fiber alignment apparatus is applied to the plurality of optical element packages that have undergone the temporary fixing process. The sealing process and the outer pipe bonding process can be performed together outside, and workability can be improved. In addition, since the optical fiber alignment device is in an empty state during the sealing step and the outer pipe bonding step, the sealing step of the plurality of optical element packages up to a temporary fixing step with respect to another plurality of optical element packages. Etc., and the efficiency of productivity can be improved.
さらに、光ファイバ挿通パイプが、筒状部と、筒状部と比較して断面積の小さい半筒状部との多段構成であることによって、簡易に光ファイバ結合角度を調整することができるとともに、半田による気密封止作業を行う際に、筒状部が効果的に加熱され、光ファイバに与えるダメージを軽減することができる。 Furthermore, since the optical fiber insertion pipe has a multi-stage configuration of a cylindrical portion and a semi-cylindrical portion having a smaller cross-sectional area than the cylindrical portion, the optical fiber coupling angle can be easily adjusted. When performing hermetic sealing with solder, the cylindrical portion is effectively heated, and damage to the optical fiber can be reduced.
(第2の実施形態)
本発明に係る光素子パッケージの第2の実施形態について説明する。本実施形態では、光ファイバ挿通パイプを図7の斜視図に示す構造にする。その他の構成に関しては、第1の実施形態と同様であり、製造工程についても同様である。図7に示した光ファイバ挿通パイプ24は、筒状部24aと、光ファイバ挿通パイプ24の軸に垂直な第1の断面積を有する第1の半筒状部24bと、第1の断面積より広く、光ファイバ挿通パイプ24の軸に垂直な第2の断面積を有する第2の半筒状部24cとを含む構成を有している。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the optical element package according to the present invention will be described. In this embodiment, the optical fiber insertion pipe has a structure shown in the perspective view of FIG. About another structure, it is the same as that of 1st Embodiment, and it is the same also about a manufacturing process. The optical
このように半筒状部をさらに多段に分割し、光ファイバ13の仮止め固定が行われる第2の半筒状部24cの表面積を広くすることによって、仮止め固定の接着固定強度を上昇させ、封止作業中における仮止め接着の離脱をなくすことができるとともに、光ファイバ挿通パイプと外側パイプとの接着面積も広くなるために、光ファイバ挿通パイプと外側パイプとの接着強度も増加する。また、筒状部24aに接続する第1の半筒状部24bの断面積が狭いために、第1の半筒状部24bへの熱伝導が抑えられ、半田融解時の筒状部24aへの加熱がさらに効果的に行われる。
In this way, the semi-cylindrical part is further divided into multiple stages, and the surface area of the second
(第3の実施形態)
本発明に係る光素子パッケージの第3の実施形態について説明する。本実施形態では、光ファイバ挿通パイプを図8の斜視図に示す構造にする。その他の構成に関しては、第1の実施形態と同様であり、製造工程についても同様である。図8に示した光ファイバ挿通パイプ34は、筒状部34aと、スリット34bが設けられた半筒状部34cとを含む構成を有している。
(Third embodiment)
A third embodiment of the optical element package according to the present invention will be described. In this embodiment, the optical fiber insertion pipe has a structure shown in the perspective view of FIG. About another structure, it is the same as that of 1st Embodiment, and it is the same also about a manufacturing process. The optical
したがって、半筒状部34cにスリット34bが設けられているため、半筒状部34cへの熱伝導はさらに低く抑えられ、半田融解時の筒状部34aへの加熱がさらに効果的に行われる。
Therefore, since the
なお、上述の実施形態では、光ファイバ挿通パイプにおける封止方法として半田封止法を例にとって説明したが、本発明は、半田封止法に限定されるものではなく、ガラスなどを用いた気密封止法においても効果は同様である。さらに、エポキシやシリコンなどの樹脂シール材など光ファイバ挿通パイプを加熱する必要のない気密封止方法においても、同様の効果を得ることができる。 In the above-described embodiment, the solder sealing method has been described as an example of the sealing method in the optical fiber insertion pipe. However, the present invention is not limited to the solder sealing method, and the glass is used. The effect is the same in the hermetic sealing method. Furthermore, the same effect can be obtained in an airtight sealing method that does not require heating of the optical fiber insertion pipe, such as a resin sealing material such as epoxy or silicon.
また、光素子として導波路型電気光学素子であるLN変調器を例にとって説明を行ったが、本発明の光素子パッケージが収容する光素子はLN変調器に限定されるものではなく、半導体レーザ(LD)やフォトダイオード(PD)などの光ファイバとの結合を要する光素子全般に適用可能である。 Further, the description has been given by taking the LN modulator, which is a waveguide type electro-optical element, as an optical element, but the optical element accommodated in the optical element package of the present invention is not limited to the LN modulator, and is a semiconductor laser. The present invention can be applied to all optical elements that require coupling with optical fibers such as (LD) and photodiode (PD).
また、光素子の端面と光ファイバ素線との接着固定、被覆と光ファイバ挿通パイプの仮止め固定、外側パイプと光ファイバおよび光ファイバ挿通パイプの補強接着では同一の接着剤を用いてもよいし、適材適所で有効な接着剤を用いてもよいことは言うまでもない。 In addition, the same adhesive may be used for bonding and fixing the end face of the optical element and the optical fiber, temporarily fixing and fixing the coating and the optical fiber insertion pipe, and reinforcing and bonding the outer pipe to the optical fiber and the optical fiber insertion pipe. Needless to say, an effective adhesive may be used in an appropriate place.
1 光素子パッケージ
11 光素子
12 筐体
13 光ファイバ
13b 光ファイバ素線
13c 被覆
14、24、34 光ファイバ挿通パイプ
14a、24a、34a 筒状部
14b、34c 半筒状部
16 外側パイプ
24b 第1の半筒状部
24c 第2の半筒状部
34b スリット
DESCRIPTION OF
Claims (7)
光ファイバ素線からなる光ファイバ素線部と、前記光ファイバ素線に被覆が施されてなる光ファイバ被覆部とを備え、前記光素子と光結合する光ファイバと、
前記筐体の少なくとも1側面から延伸し、前記筐体内に前記光ファイバを挿通させるための光ファイバ挿通パイプとを含む光素子パッケージであって、
前記光ファイバ挿通パイプが、筒状部と、一部が切欠かれた半筒状部とを備え、
前記光ファイバの前記光ファイバ被覆部が前記光ファイバ挿通パイプに前記半筒状部にて固定され、前記光ファイバの前記光ファイバ素線部と前記筒状部との間で前記筐体が気密封止されることを特徴とする光素子パッケージ。 A housing that houses the optical element;
An optical fiber comprising an optical fiber strand portion made of an optical fiber, and an optical fiber coating portion formed by coating the optical fiber strand, and an optical fiber optically coupled to the optical element;
An optical element package that includes an optical fiber insertion pipe that extends from at least one side surface of the casing and allows the optical fiber to pass through the casing;
The optical fiber insertion pipe includes a cylindrical part, and a semi-cylindrical part with a part cut away,
The optical fiber coating portion of the optical fiber is fixed to the optical fiber insertion pipe by the semi-cylindrical portion, and the housing is interposed between the optical fiber strand portion and the cylindrical portion of the optical fiber. An optical element package which is hermetically sealed.
前記光ファイバ挿通パイプの軸に垂直な第1の断面積を有する第1の半筒状部と、
前記第1の断面積より広く、前記光ファイバ挿通パイプの軸に垂直な第2の断面積を有する第2の半筒状部とを含む請求項1に記載の光素子パッケージ。 The semi-cylindrical part is
A first semi-cylindrical portion having a first cross-sectional area perpendicular to the axis of the optical fiber insertion pipe;
The optical element package according to claim 1, further comprising: a second semi-cylindrical portion having a second cross-sectional area that is wider than the first cross-sectional area and perpendicular to the axis of the optical fiber insertion pipe.
前記光ファイバの前記光ファイバ被覆部を前記光ファイバ挿通パイプの前記半筒状部に仮止め固定する仮止め工程と、
前記光ファイバの前記光ファイバ素線部と前記光ファイバ挿通パイプの前記筒状部との間で前記筐体を気密封止する封止工程と、
前記光ファイバ挿通パイプおよび前記光ファイバを外側パイプで包み込んで接着する外側パイプ接着工程とを含む光素子パッケージの製造方法。 An optical fiber strand portion comprising an optical fiber strand in an optical fiber insertion pipe extending from at least one side surface of the housing and having a cylindrical portion and a semi-cylindrical half cylindrical portion with a part cut away And an optical fiber provided with an optical fiber coating portion formed by coating the optical fiber strand, and the optical fiber strand portion of the optical fiber and the optical element accommodated in the housing An optical fiber bonding process for bonding;
A temporary fixing step of temporarily fixing the optical fiber coating portion of the optical fiber to the semi-cylindrical portion of the optical fiber insertion pipe;
A sealing step of hermetically sealing the housing between the optical fiber portion of the optical fiber and the cylindrical portion of the optical fiber insertion pipe;
A method of manufacturing an optical element package, comprising: an optical fiber insertion pipe; and an outer pipe bonding step of wrapping and bonding the optical fiber with an outer pipe.
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