JPH01296204A

JPH01296204A - 光半導体結合器の製造方法

Info

Publication number: JPH01296204A
Application number: JP12598288A
Authority: JP
Inventors: Susumu Nakatani; 晋中谷
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1988-05-25
Filing date: 1988-05-25
Publication date: 1989-11-29

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、光半導体結合器の製造方法に係り、特に、光
半導体素子と光ファイバとの位置決めを正確に行い得る
光半導体結合器の製造方法に関するものである。

（従来の技術）光半導体結合器を製造する一方法として、光半導体素子
の出力をレンズ等を介さずに直接光ファイバに結合する
方法がある。この方法によれば、光ファイバの先端に球
状の加工を施し、レンズ作用をもたらすことにより、ロ
ッドレンズ等を介した場合より数段高い結合効率を得る
ことが可能である。しかし、この場合は、軸ずれ精度は
数段厳しくなり、例えば、シングルモードファイバとの
結合に至っては、±０．５μｍを要求される。

従来、この種の光半導体結合器の製造方法としては第７
図及び第８図に示されるものがあった。

以下、従来の光半導体結合器の製造方法を図を用いて説
明する。

ここで、第７図はその光軸調整工程の説明図であり、第
７図（ａ）はその正面図、第７図（ｂ）は第７図（ａ）
のＡ−Ａ線断面図である。また、第８図はその半田付は
工程の説明図であり、第８図（ａ）はその正面図、第８
図（ｂ）は第８図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

図に示されるように、先端に球状の加工を施された光フ
ァイバ１は光ファイバホルダ２に支持されている。更に
、このファイバホルダ２は光軸調整治具３に把持されて
いる。まず、第７図に示されるように、光半導体素子４
を発光させた状態で光軸調整治具３をｘ、ｙ、ｚの３軸
方向に移動することにより、光ファイバ１と光半導体素
子４の光軸調整を行う。そして、特性が最大となったと
ころで、第８図に示されるように、ファイバホルダ２と
支持台５の間をＹＡＧレーザ６等を使用して半田７によ
り固定していた。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、以上述べた方法によれば、光軸調整後の
固定を半田付けにより行っているため、たとえ光軸調整
工程で最大結合効率が得られたとしても、その後の半田
付は工程によって結合効率が低下することがあった。即
ち、半田付は工程時には、半田７や支持台５等の周辺部
材はレーザ照射によって半田溶融温度以上に加熱される
ため、十分に熱膨張した状態におかれる。そして、半田
付は工程が終了し、半田７が固まった後においても、こ
れら熱膨張した半田７や支持台５等が常温に戻るまで体
積収縮を続ける。その結果、ファイバホルダ２が第８図
（ｂ）に示されるように、矢印Ｃの方向へ引っ張られ、
半田付は後の結合特性が大きく変動するという問題があ
った。

本発明は、以上述べた光ファイバ固定時の変動をなくし
、結合特性の優れた、信頼性の高い光半導体結合器の製
造方法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明は、上記問題点を解決するために、基板上に光半
導体素子と光ファイバ固定用支持台を設け、光ファイバ
を光半導体素子と光軸合わせを行った後、前記支持台に
固定する光半導体結合器の製造方法において、まず、光
ファイバ固定用支持台の光軸方向に溝を形成し、該溝の
中において、光ファイバを支持するファイバホルダを移
動させて前記光半導体素子と光ファイバの先端部との光
軸調整を行う。次に、前記光軸調整が完了した後の状態
を保ったまま、前記ファイバホルダと前記溝表面とを跨
ぐようにスペーサを配置する。そして、最後に光ファイ
バ固定用支持台、スペーサ、ファイバホルダ間の相互に
接触した部分を溶接により固定する。

また、上記方法において、光ファイバ固定用支持台の光
軸方向に形成する溝の形状を■字形とするとよい。

更に、スペーサの形状を三角柱形状とするとよい。

（作用）本発明によれば、上記のように、光ファイバ固定用支持
台、スペーサ、ファイバホルダ間の相互に接触した部分
を溶接により固定するので、固定時に各部材の全体を加
熱する必要がなくなり、各部材又は半田等が熱膨張、収
縮することによる特性変動が少なくなる。

そして、光ファイバ固定用支持台、スペーサ、ファイバ
ホルダ間は相互に接触しているので、高性能の位置決め
が可能となるだけでなく、軸ずれが少なくなる。

（実施例）以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。

第１図は本発明を実施する光半導体結合器の製造装置の
全体構成図である。

図中、１０は基板、１１は光ファイバ、１２はこの光フ
ァイバを保持するファイバホルダ、１３は光半導体素子
、１４は支持台、１５はスペーサ、１６は光半導体素子
１３の出力をモニタするための受光素子、１７はクラン
プ治具であり、光軸調整治具（図示しない）に連結して
いる。

この図に示されるように、光ファイバ１１は、円筒形状
のファイバホルダ１２に保持され、該ファイバホルダ１
２は図示しない光軸調整治具のクランプ治具１７に把持
されている。

基板１０の上には光半導体素子１３と支持台１４とが固
定されていて、該支持台１４には光軸方向に７字形状の
溝１８が加工形成されている。該溝１８は溝角を直角と
し、また溝の深さは光ファイバ１１を光半導体素子１３
に対して光軸調整する際に、光ファイバ１１が移動する
範囲において、ファイバホルダ１２と■字形溝１８の表
面とが接触しない程度とされる。

第２図はスペーサの構成図である。第２図（ａ）はスペ
ーサの斜視図、第２図（ｂ）は同平面図、第２図（ｃ）
は同正面図、第２図（ｄ）は同側面図である。

スペーサ１５は、第２図（ｄ）に示すようにＦ面、Ｇ面
及びＨ面によって包囲された三角柱形状をしており、該
Ｇ面とＨ面は、前記Ｖ字形溝１８の表面と当接摺動し、
両面が成す角は直角とされる。またＦ面の両端は、後の
溶接工程の際の作業の便のため面取りが施される。

第３図及び第４図は本発明の製造工程を示す図であり、
第３図（ａ）は調整工程の正面図、第３図（ｂ）は第３
図（ａ）のに−に線断面図、第４図（ａ）は溶接工程の
正面図、第４図（ｂ）は第４図（ａ）のＬ−Ｌ線断面図
である。

本発明の製造工程においては、まず第３図（ａ）に示さ
れるように、光軸調整治具によりファイバホルダ１２を
Ｘ−Ｙ−Ｚ方向に移動させ、光ファイバ１１を光半導体
素子１３に対して光軸調整する。

ファイバホルダ１２は前記■字形溝１８内を移動させら
れて適正箇所に配置される。

続いて、光軸調整完了後、第４図に示すように、ファイ
バホルダ１２と支持台１４を跨ぐように、ファイバホル
ダ１２の左右に二個のスペーサ１５が配置される。

第５図はこの時のスペーサの大きさとファイバホルダの
直径及び光ファイバの光軸調整範囲の関係を示す図であ
る。

図中、Ｒはファイバホルダの半径を示す。

第５図（ａ）において、ファイバホルダ１２が最も■字
形溝１８に接近した状態で調整された場合を示す。この
時、スペーサ１５同志が接触しないためにはＦ面の幅を
ファイバホルダ１２の直径のＥ倍とする必要がある。

また、第５図（ｂ）において、ファイバホルダ１２がス
ペーサ１５とＧ面とＨ面で接触できる上限は、ファイバ
ホルダ１２が７字形溝１８の側面からファイバホルダ直
径の１／２倍離れた所である。

また、第５図（ｃ）はファイバホルダ１２が最も右側に
調整された時の状態を示す、ファイバホルダ１２が最も
左側に調整された時はこの反対の状態になる。

以上のような調整限界によって与えられる光軸調整可能
範囲は、第５図（ｄ）の斜線の部分で示される。この斜
線部分の中心を光軸調整の設計中心に設定すると、調整
代はファイバホルダ１２の直径の１／４倍の範囲になる
。

すなわち、光ファイバ１１の中心がこの範囲にある限り
、たとえ７字形溝１８に対して傾いていても、必ず支持
台１４はスペーサ１５のＧ面とＨ面とに面接触すると共
に、ファイバホルダ１２はＧ面とＨ面とに線接触するこ
とになる。

上記のように、ファイバホルダ１２と支持台１４を跨ぐ
ように、ファイバホルダ１２の左右に二個のスペーサ１
５が配置され、続いて溶接工程に入る。

第６図は溶接工程を説明する図である。

図において、１９は溶接用レーザヘッドである。

「・」で示される箇所は、上記溶接用レーザヘッド１９
によって溶接される箇所を示す。

即ち、溶接は第６図（ａ）に示すようにスペーサ１５の
両端の三箇所を同時に行う。そして、第６図（ｂ）に示
すように、スペーサ１５と７字形溝１８の左右の表面と
の間においては二点において、スペーサ１５とファイバ
ホルダ１２との間においては一点において、■〜■の順
序で行われる。

溶接はその性質上、被溶接物が完全に密着した状態の場
合、溶接性が非常に安定すると共に、軸ずれも非常に少
なくすることができるので、上記のような製造方法によ
ると、特性変動の少ない光半導体結合器の製造が可能に
なる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。

即ち、上記支持台１４上に形成された溝の形状を必ずし
も■字形にする必要はなく、スペーサ１５も必ずしも三
角形の形状とする必要はない、溝内をスペーサが面接触
しながら摺動して上下左右に移動するものであれば、各
種形状のものが考えられる。

（発明の効果）以上、詳細に説明したように、本発明によれば、次のよ
うな効果を奏することができる。

（１）光軸調整が完了した後の状態を保ったまま、ファ
イバホルダと溝表面とを跨ぐようにスペーサを配置し、
続いて、光ファイバ固定用支持台、スペーサ、ファイバ
ホルダ間の相互に接触した部分を溶接により固定するの
で、従来のようなレーザ半田による固定方法と異なり、
部材全体を加熱する必要がなく、また、半田や支持台等
の周辺部材が加熱によって膨張することもなく、半田付
は工程が終了した後の体積収縮による特性変動が非常に
少なくなる。

（２）光ファイバ固定用支持台、スペーサ、ファイバホ
ルダ間の相互に接触した部分を溶接により固定するので
、光ファイバ側を非接触状態にして半田付けする必要が
なくなり、固定時の軸ずれが少なくなり、特性変動が非
常に少なく信頼性が高くなる。

（３）光ファイバ固定用支持台、スペーサ、ファイバホ
ルダ間の相互に接触した部分を溶接により固定するので
、相互間が完全に密着した状態で溶接することができ、
溶接性が非常に安定する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施する光半導体結合器の製造装置の
全体構成図、第２図はスペーサの構成図、第３図は本発
明の光半導体結合器の調整工程の説明図、第４図はその
溶接工程の説明図、第５図は調整工程時のスペーサの大
きさとファイバホルダの直径及び光ファイバの光軸調整
範囲の関係を示す図、第６図は本発明の溶接工程を説明
する図、第７図は従来の光軸調整工程の説明図、第８図
は従来の半田付は工程の説明図である。１０・・・基板、１１・・・光ファイバ、１２・・・フ
ァイバホルダ、１３・・・光半導体素子、１４・・・支
持台、１５・・・スペーサ、１６・・・受光素子、１７
・・・クランプ治具、１８・・・■字形溝、１９・・・
溶接用レーザヘッド。特許出願人　沖電気工業株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板上に光半導体素子と光ファイバ固定用支持台
を設け、光ファイバを光半導体素子と光軸合わせを行っ
た後、前記支持台に固定する光半導体結合器の製造方法
において、（ａ）光ファイバ固定用支持台の光軸方向に形成した溝
の中において、光ファイバを支持するファイバホルダを
移動させて前記光半導体素子と光ファイバの先端部との
光軸調整を行う工程と、（ｂ）前記光軸調整が完了した後の状態を保ったまま前
記ファイバホルダと前記溝表面とを跨ぐようにスペーサ
を配置する工程と、（ｃ）光ファイバ固定用支持台、スペーサ、ファイバホ
ルダ間の相互に接触した部分を溶接により固定する工程
とを有することを特徴とする光半導体結合器の製造方法
。
（２）前記光ファイバ固定用支持台の光軸方向に形成し
た溝の形状をＶ字形としたことを特徴とする請求項１記
載の光半導体結合器の製造方法。
（３）前記スペーサの形状を三角柱形状としたことを特
徴とする請求項２記載の光半導体結合器の製造方法。