JPH01302309A

JPH01302309A - 光学能動素子・光ファイバ結合装置及びその製造方法

Info

Publication number: JPH01302309A
Application number: JP13338888A
Authority: JP
Inventors: Hisao Go; 久雄郷
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1988-05-31
Filing date: 1988-05-31
Publication date: 1989-12-06

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〕この発明は、発光素子や受光素子等の光学能動素子と光
ファイバを結合する光学能動素子・光ファイバ結合装置
及びその製造方法に関するものである。

〔従来技術〕

光学能動素子・光ファイバ結合装置としては、第３図に
示すものが一般的に使用されている。

まず、従来の光学能動素子・光ファイバ結合装置を説明
する。光学能動素子として半導体レーザ１は、パッケー
ジステム２に固定されており、半導体レーザ１の光軸方
向にはフォトダイオード３と球レンズ４が半導体レーザ
１を介し対向して設置されている。フォトダイオード３
はパッケージステム２上に固定されており、球レンズ４
は、上記パッケージステム２上に載置され上記半導体レ
ーザ１とフォトダイオード３を収納するレンズホルダ５
に保持されている。このレンズホルダ５は、パッケージ
ステム２にはめ込まれ、樹脂接着、抵抗溶接等により固
定されている。レンズホルダ５上には、フェルールホル
ダ６が取り付けられており、フェルールホルダ６には、
光ファイバ素線７ａを保持・固定する円筒形フェルール
８が保持されている。なお、レンズホルダ５、フェルー
ル・ホルダ６及び円筒形フェルール８の材質はステンレ
スｍ　（ＳＵＳ３０３）である。光ファイバ７の光軸は
、半導体レーザ１の光軸とほぼ一致するように構成され
、球レンズ４は双方の光軸上に位置し、樹脂接着、ロウ
付、ノ＼ンダ付等でレンズホルダ５に固定されている。

なお、光ファイバ素線７ａは、円筒形フェルール８に樹
脂接着剤等で固定されている。

以上のように光学能動素子・光ファイバ結合装置は、半
導体レーザ１を固定するパッケージステム２、円筒形フ
ェルール８を保持するフェルール・ホルダ６及び光ファ
イバ７を保持する円筒形フェルール８が別個の部材で構
成されているので、光学能動素子・光ファイバ結合装置
を製造する際、光ファイバ７の光軸と半導体レーザ１の
光軸等がずれないようにしな−ければならない。

次に、従来の光学能動素子・光ファイバ結合装置の製造
方法を説明する。従来の光学能動素子・光ファイバ結合
装置の製造方法は、まずフェルールホルダ６に半導体レ
ーザ１と光ファイバ７との結合効率が最大となるように
して円筒形フェルール８のＡ部（第３図（ａ））を溶着
し、光軸に対して平行方向を固定する。その後、フェル
ールホルダ６をレンズホルダ５上で光軸に対して垂直方
向に微調整し、結合効率が最大の位置でまず１カ所９−
ａの位置（第３図（ｂ）参照）を溶接する。

ここで光ファイバ素線７ａはステンレス鋼の溶接後の硬
化収縮により最大結合効率の位置がら９−ａの方向に位
置ずれが起こる。光ファイバ素線７ａをコア径１０μｍ
のシングルモードファイバにすると、溶接ビームの当て
る角度や位置により多少のばらつきはあるが、約１０μ
ｍ程度の位置ずれにより、結合効率は最大結合効率時よ
り約１０ｄＢ劣化する。そのため、次に９−ａと対角線
上にある９−ｂの位置を溶接し結合効率の劣化を緩和さ
せる。このように、従来の製造方法は結合効率を順次緩
和させる方向にスポット溶接を行い、結合効率を最大結
合効率に近づけていくものであった（特開昭６２−６３
９０６）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、従来の光学能動素子・光ファイバ結合装置は、
Ｂ部（第３図参照）が円周上の数点を固定するスポット
溶接で行われており、かつ、レンズを固定している樹脂
接着剤が多孔性であることから十分な気密封止ができず
、受光素子、発光素子等の光学能動素子の劣化が生じた
り、レンズを固定している樹脂の膨潤により結合効率が
低下（レンズの位置ずれ）するという欠点があった。

また、かかる欠点を除去する為に、Ｂ部をスポット溶接
せず、全周にわたって溶接することにより気密封止を図
る方法が提案されている。しかしながら、溶接における
金属の溶融・凝固に伴う収縮によって、著しい位置ずれ
がＢ部で発生し、結合効率が低下するという欠点があっ
た。

そこで、この発明は気密封止ができる光学能動素子・光
ファイバ結合装置及びその製造方法を提供することによ
り、結合効率の低下を防止し信頼性の向上を目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を達成するため、この発明は光ファイバを固定
するフェルールと、フェルールを保持するフェルールホ
ルダと、フェルールホルダを取り付ける載置部を存する
と共に当該載置部と連通し内部に光学能動素子を収納す
る空洞部を有し光ファイバの光軸上で空洞部と載置部と
の間に光学受動素子を保持する光学受動素子ホルダと、
光学受動素子ホルダを固定する固定ステムとを含んで構
成されている光学能動素子・光ファイバ結合装置におい
て、フェルールホルダが載置部と接触する端部の断面形状を
Ｌ字形に形成し、光学受動素子ホルダが端部と対向して
当該載置部上に外周壁を設けることにより上記端部との
間に円形溝を形成し、円形溝の開口部を加圧リングで封
止することを特徴とする。

また、上記光学能動素子・光ファイバ結合装置の製造方
法は、フェルールをフェルールホルダに挿入し所定の位
置で固定すると共にフェルール及びフェルールホルダ間
の気密封止を行う第１の工程と、フェルールホルダを予
め固定ステム上に位置決めされて固定されている光学受
動素子ホルダの載置部に置き所定の位置で固定する第２
の工程と、加圧リングをリング状接着手段を介して円形
溝の開口部にかぶせ当該加圧リングに圧力及び熱を加え
ることにより開口部を気密封止する第３の工程とを含ん
で構成される。

〔作用〕

この発明は、以上のように構成されているので、フェル
ールホルダ及び光学受動素子ホルダの相互作用により、
外部からの水蒸気や酸素の浸入を防止することができる
。

また、簡単な工程により効率良く外部からの水蒸気や酸
素の浸入を防止することができる光学能動素子・光ファ
イバ結合装置を製造することができる。

〔実施例〕

以下、この発明に係る光学能動素子・光ファイバ結合装
置の一実施例を添付図面に基づき説明する。なお、説明
において同一要素には同一符号を使用し、重複する説明
は省略する。

第１図は、この発明に係る光学能動素子・光ファイバ結
合装置の一実施例を示す要部断面図である。同図（ａ）
は全体の構成を示すものであり、同図（ｂ）は同図（ａ
）における０部の拡大図である。この実施例は、基本的
にはフェルール８、フェルールホルダ６、光学受動素子
ホルダ１０、加圧リング１１及び固定ステム２を備えて
構成されている。光ファイバ７を保持するフェルール８
は、円柱状に形成されておりフェルールホルダ６によっ
て保持されている。フェルールホルダ６は、フェルール
８が挿入される大きさの円筒状に形成されており、端部
６ａの断面形状がＬ字形に形成されている（第１図（ｂ
）参照）。フェルールホルダ６は−１この端部６ａが光
学受動素子ホルダ１０と接触し載置される。光学受動素
子ホルダ１０は、載置部１０ａ１空洞部１０ｂを有し、
球レンズ（光学受動素子）１２を光ファイバの光軸上で
空洞部１０ｂと載置部１０ａとの間に保持している。載
置部１０ａは、フェルールホルダ６の端部６ａを載置す
る為に平面状に形成されており、その周囲には上記端部
６ａと対向するように外周壁１０ｃが設けられている。

その為、載置部１０ａ上にはフェルールホルダ６の端部
６ａ及び外周壁１０ｃとの間には円形溝りが構成されて
いる。この円形溝りの開口部は、加圧リング１１で封止
されている。また、空洞部１０ｂには固定ステム２上に
固定された発光素子（光学能動素子）１３が収納されて
いる。

なお、この実施例では光学受動素子として球レンズを使
用しているが、球レンズに限定されるものではない。

また、発光素子としてはレーザ、発光ダイオード等が使
用できる。

さらに、光学能動素子として発光素子を使用しているが
、例えば受光素子等でもよい。

第２図は、上記光学能動素子・光ファイバ結合装置の製
造方法の一実施例を示す工程図である。

第１工程では、フェルール８をフェルールホルダ６に挿
入し、所定の位置で固定すると共にフェルール８及びフ
ェルールホルダ６間の気密封止を行う。具体的には、フ
ェルール８をフェルールホルダ６に挿入し、あるいは、
フェルールホルダ６の端部６ａと光学受動素子ホルダ１
０の載置部１０ａが接した状態（第１図（ｂ）参照）で
位置調整を行い、最適な結合状態にする。その後、Ｅ方
向から繰り返しパルスレーザ光または連続発振レーザ光
を照射しながら、フェルール８及びフェルールホルダ６
をレーザ溶接により固定する。

第２工程では、フェルールホルダ６を予め固定ステム２
上に位置決めされ固定されている光学受動素子ホルダ１
０の載置部１０ａに置き、所定の位置で固定する。この
固定は、Ｆ　　、Ｆ　　、Ｆの方向からレーザ光パルス
を照射することにより行う。この場合、第１工程と同時
にフェルールホルダ６を光学受動素子ホルダ１０へ固定
してもよい。

第３の工程では、加圧リング１１をリング状半田プリフ
ォーム１４（リング状接着手段）を介して円形溝りの開
口部にかぶせ、加圧・加熱体１５で当該加圧リングに圧
力及び熱を加える（同図（ｂ）参照）。この場合、加圧
することにより半田付強度は一段と増加するので、加圧
・加熱体１５の加熱は加圧された状態で行う。これによ
りフェルール６と光学受動素子ホルダ１０との間でも気
密封止が達成され、最終的には発光素子（光学能動素子
）１３及び球レンズ（光学受動素子）１２は完全に密封
された状態になり、極めて高い信頼性の光学能動素子・
光ファイバ結合装置か得られる（同図（ｃ）参照）。

〔発明の効果〕

この発明に係る光学能動素子・先ファイバ結合装置は、
以上説明したように構成されているので、光学能動素子
及び光学受動素子は完全に密封され、空気中の水蒸気や
酸素が内部に浸入しない為、結合効率の低下刃（防止さ
れ信頼性か高くなる。

また、この発明に係る製造方法によれば、気密封止が達
成され、かつ、製造時の位置ずれによる結合効率の低下
が少ない、高性能で高信頼性の光学能動素子・光ファイ
バ結合装置を得ることができる。

この場合、従来技術に係る製造方法と比較した場合、 ■レンズホルダに円周状の突起部を形成している点、 ■加圧リング及びリング状半田プリフォーム（リング状
接着手段）を追加している点、の２点だけであり、追加
する工程も半田プリフォームを固定する工程だけである
。その為、大幅なコスト増になることもない。従って、
特に高性能で高信頼性が要求される分野に適用すると効
果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る光学能動素子・光ファイバ結
合装置の一実施例を示す要部断面図、第２図は、この発
明に係る光学能動素子・光ファイバ結合装置の製造方法
の一実施例を示す工程図、第３図は、従来技術に係る光
学能動素子・光ファイバ結合装置を説明する為の図であ
る。１・・・半導体レーザ２・・・パッケージステム３・・・フォトダイオード４．１２・・・球レンズ５・・・レンズホルダ６・・・フェルールホルダ７・・・光ファイバ８・・・円筒形フェルール９・・・溶接箇所１０・・・光学受動素子ホルダ１１・・・加圧リング１３・・・発光素子１４・・・リング状半田プリフォーム１５・・・加圧・加熱体光学能＠素子・光ファイバ結合装置第１図従来の製造方法第３図

Claims

【特許請求の範囲】１、光ファイバを固定するフェルールと、前記フェルー
ルを保持するフェルールホルダと、前記フェルールホル
ダを取り付ける載置部を有すると共に、当該載置部と連
通し内部に光学能動素子を収納する空洞部を有し、前記
光ファイバの光軸上で前記空洞部と前記載置部との間に
光学受動素子を保持する光学受動素子ホルダと、前記光学受動素子ホルダを固定する固定ステムとを含ん
で構成されている光学能動素子・光ファイバ結合装置に
おいて、前記フェルールホルダが、前記載置部と接触する端部の
断面形状をＬ字形に形成し、前記光学受動素子ホルダが、前記端部と対向して当該載
置部上に外周壁を設けることにより前記端部との間に円
形溝を形成し、前記円形溝の開口部を加圧リングで封止することを特徴
とする光学能動素子・光ファイバ結合装置。２、前記フェルールを前記フェルールホルダに挿入し、
所定の位置で固定すると共に前記フェルール及び前記フ
ェルールホルダ間の気密封止を行う第１の工程と、前記フェルールホルダを予め前記固定ステム上に位置決
めされて固定されている前記光学受動素子ホルダの載置
部に置き、所定の位置で固定する第２の工程と、前記加圧リングをリング状接着手段を介して前記円形溝
の開口部にかぶせ、当該加圧リングに圧力及び熱を加え
ることにより前記開口部を気密封止する第３の工程とを
含んで構成される請求項１記載の光学能動素子・光ファ
イバ結合装置の製造方法。