JP5287243B2 - 光送信モジュール及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明を好適に実施した第1の実施形態について説明する。図1は、本実施形態にかかる光送信モジュールの断面図である。また、図2は、本実施形態に係る光送信ユニットの斜視図である。
光送信モジュール1は、パッケージ111、ペルチェ素子112、光送信ユニット2、ファイバサポート113、フェルール114、光ファイバ115及び結合レンズ116を有する。
ペルチェ素子112は、パッケージ111内に設置され、光送信ユニット2の温度を制御する。光送信ユニット2は、ペルチェ素子112の上に設置される。ファイバサポート113は、パッケージ111の開口部に取り付けられる。フェルール114は、ファイバサポート113によって支持される。光ファイバ115は、フェルール114によって保持される。結合レンズ116は、フェルール114の先端に設置される。
第1のキャリア117は、ベースの一部となる。第1の光デバイス118は、第1のキャリア117上に第1のサブキャリア119を介して設置される。レンズ120は、第1のキャリア117上に固定される。第2のキャリア121は、ベースの一部となる。第2の光デバイス122は、第2のキャリア121上に固定される。
レンズ120は、第1のキャリア117上に接着などの方法によって固定されている。
溶接の場合には、第1の光デバイス118及び第2の光デバイス122の光軸に垂直な面に対し対称となる点同士を少なくとも2点づつ、少なくとも合計4点を同時に溶接して第1の光デバイス118と前記第2の光デバイス122とを固定したり、光軸を通る第1のキャリア117の主面と垂直な面に対し面対称となる2点を同時に溶接したりすることにより、溶接に伴う位置ズレの影響を最小限に抑えられる。
接着、溶接及びロウ付けのいずれの手法を用いる場合でも、第1のキャリア118を第2のキャリア122に押圧しつつ、これらを固定すると良い。
まず、第1の光デバイス118を有する第1の光デバイスユニット3を組み立てる。第1のキャリア117に第1のサブキャリア119をAuSnはんだなどを用いてダイボンディングし、さらに、第1のサブキャリア119上に第1の光デバイス118をAuSnはんだなどを用いて光軸方向に高精度にダイボンディングして固定する。そして、第1のキャリア117上においてレンズ120の位置を調整する。
レンズ120の位置の調整は、第1の光デバイス118を発光させ、レンズ120からの光が出射されるべき箇所に赤外ビジコンカメラを設置し、赤外ビジュアルカメラに接続したモニタを見ながら光出力が最大となるようにすることで行い、第1のキャリア117上に接着するなどして固定する。
これで、第1の光デバイス118を有する第1の光デバイスユニット3が完成する。
接着部の光軸を通る垂直線からの距離a、bは、a=bの関係が成立するようにする。なお、これらの接着部は、図6(a)、(b)に示す開口部(第1キャリア117と第2のキャリア121との隙間)に形成されるものである。
なお、第1のキャリア117の中央の約5μmの段差部分(図7(b)、(c)の最も左の図にハッチングで示す部分)は、接着剤を塗布し、硬化させ、接着強度を高めるためのものである。
その場合、第1のキャリア117及び第2のキャリア121のような、その固定方法に特有の部品形状と組み立て方法を考慮する必要がある場合もある。
ここで説明する構成は、第1の光デバイスとして半導体光増幅器18、第2の光デバイスとしてプレーナ光波回路22、第1のキャリア上に設置するレンズとして角形非球面レンズ20を適用したものである。
角形非球面レンズ20は、第1のキャリア20上に装着によって固定されている。
第2の光デバイスユニット4は、第2のキャリア21とプレーナ光波回路22とからなる。
照射強度を低下させ、かつ照射時間を短縮して接着可能とするために、接着部の肉厚を薄くしている。さらに、紫外線の出力分布は、接着剤の収縮力の急激な変化に起因して残留応力が発生したり、位置ズレが発生したりするのを抑制するために、時間的に徐々に下がるようにしている。これらの紫外線照射条件は、接着部の形状、条件によるところが大きいため、各々の接着部の形状で紫外線照射条件を実験的に調査し、位置ズレと接着強度とから最適化している。
なお、第1のキャリアの中央の約5μmの段差部分(図7(b)、(c)の最も左の図にハッチングで示す部分)は、接着剤を塗布し、硬化させ、接着強度を高めるためのものである。
さらに、半導体光増幅器18とプレーナ光波回路22の光が通る箇所に接着剤が流れないように、幅0.5mm、深さ0.1mmの溝を第1のキャリア17に設け、接着剤の流れを防いでいる。
まず、AuSnはんだを用いて第1のキャリア17に第1のサブキャリア19をダイボンディングし、さらに、AuSnはんだを用いて第1のサブキャリア19上に半導体光増幅器18を光軸方向に高精度に(ミクロンオーダーで)ダイボンディングして固定した。そして、第1のキャリア17において角形非球面レンズ20の位置を調整した。レンズ20の位置の調整は、半導体光増幅器18を発光させ、角形非球面レンズ20からの光が出射されるべき箇所に赤外ビジュアルカメラを設置し、赤外ビジュアルカメラに接続されたモニタを見ながら光出力が最大となるようすることで行った。調整終了後、第1のキャリア17上に角形非球面レンズ20を接着して固定した。
その調整の際には、プッシャ35による第2のキャリア21への押圧力を徐々に高めた。プッシャ35による第2のキャリア21の押さえ込みは、図5に示した状態と同様に、3カ所の押さえ領域35aにて行った。その際、押さえの重心と光軸とをできる限り一致させている。
さらに、半導体光増幅器18とプレーナ光波回路22の光が通る箇所に接着剤が流れないように、幅0.5mm、深さ0.1mmの溝を第1のキャリア17に設け、接着剤の流れを防いでいる。
また、低価格化が可能となり、製造効率が向上し、さらには、製造歩留まりが向上する。これは、構成部品を最小限の点数に抑えることができ、その結果、製造工程を短く、製造原価を低くできるためである。
また、小型化、軽量化及び集積化が可能である。これは、構成部品を最小限の点数に抑えることができ、それらを設置するのに要するスペースが縮小されるためである。
また、光出力の損失が最小限に抑えられる。これは、ミラーなどの光部品を最小限に使用しているため、光部品を通過する際の光の減衰、ケラレ損の発生が最小限に抑えられるためである。
本発明を好適に実施した第2の実施形態について説明する。図10は、本実施形態に係る光送信モジュールの断面図、図11は、光送信ユニットの斜視図である。
本実施形態に係る光送信モジュールは、ペルチェ素子が二つに分割されており、第1のキャリア117と第2のキャリア121とのそれぞれ固着された構成である点で第1の実施形態と相違する。
(1)第1の光デバイスユニット3と第2の光デバイスユニット4とを、それぞれ個別に温度制御できる。
(2)第1の光デバイスユニット3と第2の光デバイスユニット4との底面の高さの差をそれぞれペルチェ素子112、ペルチェ素子112aで吸収できる。
という利点がある。
本発明を好適に実施した第3の実施形態について説明する。図12は、本実施形態に係る光送信モジュールの断面図、図13は、光送信ユニットの斜視図である。
本実施形態に係る光送信モジュールは、第2の実施形態にかかる光送信モジュールとほぼ同様の構成であるが、第1のキャリア117と第2のキャリア121との接触面積が広くなっている点で相違する。
(1)第1のキャリア117と第2のキャリア121との接着面積を大きくとることができ、接着強度を向上させることができる。
(2)プッシャ35で第2のキャリア121を押さえる際の安定性を高められる。
(3)第1の光デバイス118と第2の光デバイス122との光軸調芯をスムーズに行える。
という利点がある。
本発明を好適に実施した第4の実施形態について説明する。図14は、本実施形態に係る光送信ユニットの斜視図である。
本実施形態に係る光送信ユニットは、第1の実施形態とほぼ同様であるが、第1のキャリア117と第2のキャリア121との上方に接着面積が拡大されている点で相違する。
第1のキャリア17と第2のキャリア21との接着面を光送信モジュール2の上方へ拡大したことにより、第1のキャリア17と第2のキャリア21との接着面積が大きくなり、接着強度が高められている。また、プッシャ35で第2のキャリア21を押さえる際の安定性がさらに高まる。しかも、半導体光増幅器18とプレーナ光波回路22との光軸調芯をスムーズに行える。
本発明を好適に実施した第5の実施形態について説明する。図15は、本実施形態に係る光送信ユニットの斜視図である。
本実施形態に係る光送信ユニットは、第3の実施形態とほぼ同様であるが、第3のキャリア117と第2のキャリア121との接着面積が上下両方向に拡大されている点で相違する。
第1のキャリア17と第2のキャリア21との接着面を光送信モジュール2の上方へ拡大することにより、第1のキャリア17と第2のキャリア21との接着面積が大きく確保され、接着強度がさらに高まる。また、プッシャ35で第2のキャリア21を押さえる際の安定性が高まる。さらに、半導体光増幅器18とプレーナ光波回路22との光軸調芯を一層スムーズに行える。
本発明を好適に実施した第6の実施形態について説明する。図16は、本実施形態にかかる光送信ユニットの斜視図である。
本実施形態にかかる光送信ユニットの構成は、第1の実施形態とほぼ同様であるが、接着部となる形状を第1のキャリア117側に設けている。なお、ペルチェ素子は一つ又は二分割したものを適用できる。
本発明を好適に実施した第7の実施形態について説明する。図17は、本実施形態にかかる光送信ユニットの斜視図である。
本実施形態にかかる光送信ユニットは、第4の実施形態と同様に接触部分を上方向に拡大した構成であるが、接着部となる形状を第1のキャリア117側に設けている。
本発明を好適に実施した第8の実施形態について説明する。図18は、本実施形態にかかる光送信ユニットの斜視図である。
本実施形態にかかる光送信ユニットは、第3の実施形態と同様に接触部分を下側に拡大した構成であるが、接着部となる形状を第1のキャリア117側に設けている。
本発明を好適に実施した第9の実施形態について説明する。図19は、本実施形態にかかる光送信ユニットの斜視図である。
本実施形態にかかる光送信ユニットは、第5の実施形態と同様に接触部分を上下双方に拡大した構成であるが、接着部となる形状を第1のキャリア117側に設けている。
2 光送信ユニット
3 第1の光デバイスユニット
4 第2の光デバイスユニット
11、111 パッケージ
12、12a、112,112a ペルチェ素子
13、113 ファイバサポート
14、114 フェルール
15、33、115 光ファイバ
16、116 結合レンズ
17、117 第1のキャリア
18 半導体光増幅器
19、119 第1のサブキャリア
20 角形非球面レンズ
21、121 第2のキャリア
22 プレーナ光波回路
32 把持具
34 ファイバ結合レンズ
35 プッシャ
35a 押さえ領域
41 紫外線照射部
42 紫外線非照射部
118 第1の光デバイス
120 レンズ
122 第2の光デバイス
Claims (20)
- 出力側に配置される第1の光デバイスと、
前記第1の光デバイスと光軸が合わされて配置される第2の光デバイスと、
前記第1及び第2の光デバイスを収容するパッケージと、
前記第1の光デバイスが出射する光を前記パッケージ外へ導出する光導出手段とを備え、
前記第1の光デバイスが第1のサブキャリアを介して第1のキャリアに固定されており、
前記第2の光デバイスが第2のキャリアに固定されており、
前記第1のキャリアと前記第2のキャリアとは対向して設けられ、
前記第1のキャリアと前記第2のキャリアとが対向する面のうち、少なくとも一方の面に、前記一方の面に延在する突起部を設けることを特徴とする光送信モジュール。 - 前記突起部が設けられているキャリアには、前記突起部を形成するための開口若しくは凹部が形成されていることを特徴とする請求項1記載の光送信モジュール。
- 出力側に配置される第1の光デバイスと、
前記第1の光デバイスと光軸が合わされて配置される第2の光デバイスと、
前記第1及び第2の光デバイスを収容するパッケージと、
前記第1の光デバイスが出射する光を前記パッケージ外へ導出する光導出手段とを備える光送信モジュールであって、
前記第1の光デバイスが第1のサブキャリアを介して第1のキャリアに固定されており、
前記第2の光デバイスが第2のキャリアに固定されており、
前記第1のキャリアと前記第2のキャリアとは対向して設けられ、
前記第1のキャリアと前記第2のキャリアとの対向する面のうち少なくとも一方の面に溝を備え、
前記溝は、前記対向する面に設けられている接着面と、光が通る箇所との間に備えられ、
前記第1のキャリアと前記第2のキャリアとは、前記接着面において固定されていることを特徴とする光送信モジュール。 - 前記第1のキャリアと前記第2のキャリアとの固定が、前記突起部においてなされたことを特徴とする請求項1または2記載の光送信モジュール。
- 前記第1のキャリアと前記第2のキャリアとの固定が接着によってなされたことを特徴とする請求項3または4記載の光送信モジュール。
- 前記第1のキャリアと前記第2のキャリアとが、前記突起部における前記対向する面の領域上の接着剤を介して固定されていることを特徴とする請求項4に記載の光送信モジュール。
- 前記突起部は、紫外線を透過させる材料で構成されており、かつ、前記接着剤が、紫外線硬化型接着剤であることを特徴とする請求項6に記載の光送信モジュール。
- 前記第1のキャリアと前記第2のキャリアとの前記接着面もしくは前記突起部における固定が溶接によってなされたことを特徴とする請求項3または4記載の光送信モジュール。
- 前記第1のキャリアと前記第2のキャリアとの前記接着面もしくは前記突起部における固定がロウ付けによってなされたことを特徴とする請求項3または4記載の光送信モジュール。
- 前記第1のキャリアと前記第2のキャリアとが同じペルチェ素子上に固定されていることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の光送信モジュール。
- 前記第1のキャリアと前記第2のキャリアとがそれぞれ異なるペルチェ素子上に固定されていることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の光送信モジュール。
- 前記第1の光デバイスは、入射された信号光を増幅する半導体光増幅器であることを特徴とする請求項1から11のいずれかに記載の光送信モジュール。
- 前記第2の光デバイスは、プレーナ光波回路であることを特徴とする請求項1から12のいずれかに記載の光送信モジュール。
- 出力側に配置される第1の光デバイスと、
前記第1の光デバイスと光軸が合わされて配置される第2の光デバイスと、
前記第1及び第2の光デバイスを収容するパッケージと、
前記第1の光デバイスが出射する光を前記パッケージ外へ導出する光導出手段とを備え、
前記第1の光デバイスが第1のサブキャリアを介して第1のキャリアに固定されており、
前記第2の光デバイスが第2のキャリアに固定されており、
前記第1のキャリアと前記第2のキャリアとを対向させて設ける光送信モジュールの製造方法であって、
前記第1のキャリアと前記第2のキャリアとが対向する面のうち、少なくとも一方の面に、前記一方の面に延在する突起部を設けることを特徴とする光送信モジュールの製造方法。 - 出力側に配置される第1の光デバイスと、
前記第1の光デバイスと光軸が合わされて配置される第2の光デバイスと、
前記第1及び第2の光デバイスを収容するパッケージと、
前記第1の光デバイスが出射する光を前記パッケージ外へ導出する光導出手段とを備え
前記第1の光デバイスが第1のサブキャリアを介して第1のキャリアに固定されており、
前記第2の光デバイスが第2のキャリアに固定されており、
前記第1のキャリアと前記第2のキャリアとを対向させて設ける光送信モジュールの製造方法であって、
前記第1のキャリアと前記第2のキャリアとが対向する面のうち、少なくとも一方の面に溝を設け、
前記溝は、前記第1のキャリアと前記第2のキャリアとの接着面と、光が通る箇所との間に設け、
前記第1のキャリアと前記第2のキャリアとを、前記接着面において固定することを特徴とする光送信モジュールの製造方法。 - 前記第1及び第2の光デバイスの光軸に垂直な面に対し対称となる点同士を少なくとも2点ずつ、少なくとも合計4点を同時に溶接して前記第1の光デバイスと前記第2の光デバイスとを固定することを特徴とする請求項14または15記載の光送信モジュールの製造方法。
- 光軸を通るキャリアの主面と垂直な面に対し面対称となる2点を同時に溶接することを特徴とする請求項14または15記載の光送信モジュールの製造方法。
- 前記第1及び第2の光デバイスの光軸を通るキャリアの主面と垂直な面に対し面対称となる領域で接着して前記第1の光デバイスと前記第2の光デバイスとを固定することを特徴とする請求項14または15記載の光送信モジュールの製造方法。
- 前記第1及び第2の光デバイスの光軸を通るキャリアの主面と垂直な面に対し面対称となる領域でロウ付けして前記第1の光デバイスと前記第2の光デバイスとを固定することを特徴とする請求項14または15記載の光送信モジュールの製造方法。
- 前記第1の光デバイスを前記第2の光デバイスに押圧しつつ、これらを固定することを特徴とする請求項14から19のいずれかに記載の光送信モジュールの製造方法。
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