JPH01319713A - 光ファイバ固定装置 - Google Patents

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） この発明は例えば発光素子及び光ファイバの光結合に用
いる光ファイバの固定装置に関する。

（従来の技術） 従来より、発光素子、モニター用フォトダイオードその
他の光部品を同一容器内に搭載したレーザモジュールと
称する光デバイスが提案されている。通常レーザモジュ
ールには、発光素子の光出力を次段の光回路部品に導く
ため発光素子と効率良く光結合させた光ファイバが、取
付けられでいる。以下、図面を参照し例えば特開昭６０
−２６９０９号公報に開示されている従来のレーザモジ
ュールにあける発光素子及び光ファイバの光結合につき
説明する。

第４図（Ａ）〜（Ｅ）は従来のレーザモジュールにおけ
る光結合の説明に供する図であり、主として光結合に開
運する工程を段階的に示した図である。

第４図（Ａ）に示す状態のレーザモジュールにあっでは
、リード線１８ヲ備える半導体レーザ１０がヒートシン
ク１２ヲ介して金属ステム１４にマウントされ、さらに
ステム１４がレーザモジュールの容器（ケース）１６の
底部にマウントされでいる。半導体レーザ１０の出射端
面前方には側面をメタライズされた光ファイバ２０が導
かれており、光ファイバ２０の先端部は研磨されレンズ
に加工されている。

光ファイバ２０はその保護のためにフェルール２２に収
納保持され、容器１６の軸受け２４を介して容器外側に
導出されている。光ファイバ２０とフェルール２２とは
封止部２６を介して封着され接続されている。

光ファイバ２０は保持具２８によって保持されており、
従って保持具２８ヲ移動させることによって、光ファイ
バ２０の先端部を移動させ位置決めすることが出来る。

位置決めは、半導体レーザ１０から出射され光ファイバ
２０に結合される光のパワーを測定しながら行なわれ、
光のパワーが最大となるような最適位置に光ファイバ２
０の先端部が位置決めされる。

光ファイバ２０の固定に当っては、まず第４図（Ｂ）に
示すように金属融着材料３０をヒータチップ３２に溶か
し付はヒータチップ３２と共に光ファイバ２０に近づけ
る。次いで、第４図（Ｃ）に示すように溶融した融着材
料３０を光ファイバ２０に接触させ付着させる。第４図
（Ｃ）に示す状態では溶融した融着材料３０の表面は酸
化膜で覆われているため、光ファイバ２０と光ファイバ
２０の支持部１４ａとに融着材料３０が完全には融着し
ない。このときヒータチップ３０ヲ介し融着材料３０に
超音波を送り込めば融着材料３０の表面が活性化するの
で、第４図（Ｄ）に示すように融着材料３０が光ファイ
バ２０及び支持部１４ａに完全に融着する。この状態で
光ファイバ２０の先端部の位Ｍを最適位置となるように
再調整し、然る後第４図（Ｅ）に示すようにヒータチッ
プ３２ヲ光ファイバ２０から静かに引き離せば、光ファ
イバ２０ヲ凝固した融着材料３０によって固定すること
が出来る。

上述のようにして光ファイバの固定を行なうことによっ
て信頼度の高いレーザモジュールが得られる。

（発明が解）夫しようとする課題） しかしながら、上述した従来の光ファイバの固定では、
光ファイバの先端部の位Ｍ％再調整したのちヒータチッ
プを光ファイバから引き離す際に、光ファイバの位置ず
れがどうしても生じてしまう。ヒータチップの引き離し
の際、融着材料はヒータチップの動きにひきずられて動
き、この融着材料の動きにともなって光ファイバも動き
、これが光ファイバの位置ずれを招く原因となっていた
。この光ファイバの位置ずれは、光の結合効率の低下を
もたらすものである。

この発明の目的は、上述した従来の問題点を解決するた
め、光ファイバの位置ずれを低減することの出来る光フ
ァイバ固定袋Ｍ８提供することにある。

（課題を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この発明の光ファイバ固定
部＝は、光ファイバを固着材料を介して固定するための
光ファイバ固定部と、固着材料に対して熱を供給するた
め、固定部上に設けられる発熱部とを備えて成ることを
特徴とする。

この発明の実施に当り、発熱部を、発熱抵抗体とこの発
熱抵抗体上に設けられる絶縁層とから構成するのが好適
である。

この発明の実施に当り、光ファイバ固定部を、絶縁性を
有する及び又は熱を伝える性質の小ざい材料を用いて形
成するのが好適である。

（作用） 上述のような構成の光ファイバ固定装置によれば、固着
材料に対する熱の供給及び供給の停止は発熱部が光ファ
イバ固定部上に固定されているので、発熱部を動かすこ
となく行われる。発熱部を動かさないので、光ファイバ
の位置ずれの要因となる力の発生を防止出来る。

固着材料としては半田その他の任意好適な固着材料を用
いることが出来る。例えば半田を用いる場合には、熱の
供給によって半田を溶融させそののち熱の供給を停止す
れば半田を凝固させることが出来る。或は例えば熱硬化
型の接着剤を用いる場合には、熱の供給によって接着剤
を硬化させることが出来る。

（実施例） 以下、図面ヲ参照しこの発明の実施例につき説明する。

尚、図面はこの発明が理解出来る程度に概略的（こ示さ
れでいる（こすぎず、従って各構成成分の寸法、形状及
び聞直関係は図示例に限定されるものではない。

第１図はこの発明の詳細な説明（こ供する側面図である
。

同図に示すように、この実施例の光ファイバ固定装置４
０は、光ファイバを固着材料を介して固定するための光
ファイバ固定部４２と、固着材料に対して熱を供給する
ため、この固定部４２上に設けられる発熱部４４とを備
え、発熱部４４を、発熱抵抗体４４ａとこの発熱抵抗体
４４ａ上に設けられる絶縁層４４ｂとから構成した構造
を有する。発熱抵抗体４４ａの任意好適箇所例えば左右
の端部には、この抵抗体４４ａに電流を供給するための
リード線４６ａ、４６ｂを電気的に接続しでいる。

さらに詳細に説明すると、この実施例では、固定部４２
ヲ、絶縁性を有する材料であってしかも熱を伝える性質
の小ざい材料、例えばセラミック（例えばアルミナセラ
ミック）を用いて形成し、ざらに固定部４２の下面の任
意好適箇所例えば下面中央部に、発熱抵抗体４４ａが発
した熱が固定部４２を介して固定部４２の支持体（例え
ば第２図（Ａ）に示す基板５６）に逃げるのを防ぐため
の溝４８を設けている。

固定部４２を導電性材料を用いて形成すれば、リード線
４６ａ、４６ｂ間に電流を流したとき固定部４２にも電
流が流れ従って発熱抵抗体４４ａに集中的に電流を流す
ことが出来ず、これがため発熱抵抗体４４ａの発熱温度
を所望の温度とするための電流消費量が多くなる。しか
しながら固定部４２を絶縁性を有する材料を用いて形成
すれば固定部４２に電流が流れないので、発熱抵抗体４
４ａ　％所望の温度で発熱させるために必要な電流ｊｉ
をより少なくすることが出来る。また固定部４２を導電
性材料を用いて形成した場合と固定部４２を絶縁性材料
を用いて形成した場合とにおいで、リード線４６ａ、　
４６ｂ間に供給される電流量を同一として発熱抵抗体４
４ａの発熱温度が所定の温度に達するまでの時間を比較
すれば、絶縁性材料を用いて形成したほうが時間を短縮
することが出来る。

また固定部４２を熱を伝える性質の小さい材料を用いて
形成することによって、発熱抵抗体４４ａから発せられ
た熱が固定部４２を介して放熱される場合の放熱Ｉの低
減を図れる。従って発熱抵抗体４４ａを所望の温度で発
熱させるためｌこ必要な電流量をより少なくすることが
出来、また発熱抵抗体４４ａの発熱温度が所定の温度に
達するまでの時間の短縮を図れる。

またこの溝４８を設けることによって固定部４２の支持
体例えば基板５６と固定部４２との接触面積が減少する
ので支持体に逃げる熱の量を低減することが出来る。

ざらにこの実施例では固定部４２上に、順次に発熱抵抗
体４４ａ、絶縁層４４ｂ及びメタライズ層５０を設けて
いる。

発熱抵抗体４４ａの形成材料としては例えば窒化タンタ
ル（Ｔａ２　Ｎ）、又絶縁層４４ｂの形成材料としては
例えばＳｉＯ２！用いれば良い。

光ファイバの固着材料として導電性を有する材料例えば
半田を用いる場合、半田を発熱抵抗体４４ａと電気的に
接触する状態で発熱抵抗体４４ａ上に載ゴすると、半田
及び発熱抵抗体４４ａの電気的接触部分において電流は
電流抵抗のより低い半田を集中的に流れ、従って電気的
接触部分において発熱抵抗体４４ａを流れる電流の量が
少なくなる。

その結果、電気的接触部分の発熱抵抗体４４ａにおいて
所望の発熱温度を得るためすなわち半田の溶融を行なう
に足りる熱を供給するために、リード線４６ａ、　４６
ｂ間に供給する電流ｍｔ非常に大きくしなければならな
くなる。そこで導電性を有する固着材料を用いる場合に
は、絶縁層４４ｂを設けることによって固着材料と発熱
抵抗体４４ａとの電気的接触をなくすようにするのが良
く、このようにすることによってリード線４６ａ、４６
ｂ間に供給する電流ｌをより小ざくすることが出来る。

尚、発熱抵抗体４４ａから固着材料への熱の供給を充分
に行なえるようにするため、絶縁層４４ｂの層厚をなる
べく薄くするようにするのが良い、また絶縁層４４ｂを
設けることによって発熱抵抗体４４ａの酸化防止を図る
ことも出来る。

さらにメタライズ層５０は、光ファイバを固着材料を介
して絶縁層４４ｂに確実に固定出来るようにする目的の
ために、絶縁層４４ｂ及び固着材料の双方に対して実用
上充分な付着性（付着強度）が得られる材料を用いて形
成されでいる０例えば固着材料として半田及び絶縁層４
４ｂとしてＳｉＯ２を用いる場合には、絶縁層４４ｂ上
にこの層４４ｂの側から順次に設けられるＣｒ層、Ｎｉ
層及びＡｕ層を以ってメタライズ層５０ヲ構成すれば良
い。メタライズ層５０は、例えばスパッタ技術や蒸着技
術等の薄膜形成技術によって形成される。

第２図（Ａ）及び（８）は上述した実施例を発光素子及
び光ファイバの光結合器に適用した例の説明に供する図
であり、図の（Ａ）は光結合器を構成しでいる光ファイ
バ固定装Ｗ１４０に光ファイバそ固定していない状態及
び（Ｂ）は光ファイバを固定装置４０に固定した状態を
示す。

第２図に示す発光素子及び光ファイバの結合器は、発光
素子５２ヲ固定するためのヘッダ５４と、上述の光ファ
イバ固定装置４０とを対向させて基板５６上に配設した
構造を有する。ヘッダ５４及び固定装ｍ４０は例えば半
田を用いて基板５６０所定位置に固定されでいる。

この光結合器のヘッダ５４には光ファイバとの光結合の
ために発光素子５２がヒートシンク６０ヲ介して固定さ
れでいる。

発光素子と結合される光ファイバ５８はスリーブ６２に
収納固定されており、その先端はレンズ加工されている
。

そして光ファイバ５８の表面にはメタライズ層６８を設
けでいる。メタライズ層６８は、光ファイバ５８を固着
材料例えば半田を介して発熱部４４の絶縁層４４ａ（第
１図参照）に確実に固定出来るようにするため、光ファ
イバ５８及び固着材料の双方に対して実用上充分な付着
強度が得られる材料を用いて形成され、例えば光ファイ
バ５８の表面側から順次に設けられるＮｉ層及びＡｕ層
を以って構成されている。メタライズ層６８は例えばめ
っき技術によって形成すれば良い。

発光素子５２及び光ファイバ５８の光結合を行なうに当
っては、第２図（Ａ）に示すように、スリーブ６２ヲ把
持具６４ヲ用いて支持し、把持具６４及びスリーブ６２
を介して光ファイバ５８の位百決め調整を行なう、スリ
ーブ６２がら延出された光ファイバ５８の先端部側の部
分を光ファイバ固定装Ｎ４０上に位ゴさせ、このファイ
バ５８をはさむようにして固着材料例えば半田チップ６
６ａ、６６ｂをメタライズ層５゜上にＭ、貫する。

光ファイバ５８の位貫決め調整は、発光素子５２を発光
させ、発光素子５２がら出射され光ファイバ５８に結合
される光のパワーを測定しながら行なわれる。

把持具６４を介して光ファイバ５８を移動させて、光の
パワーが最大となるような最適位盲に光ファイバ５８の
先端部壱位買決めしたら、発熱部４４の発熱抵抗体４４
ａ（第１図参照）にリード線４６ａ２４６ｂを介して電
流を供給し発熱抵抗体４４ａ　％発熱させ（ジュール熱
の発止）、半田チップ６６ａ、６６ｂを溶融させる。

半田チップ６６ａ、６６ｂが溶融すると、第２図（Ｂ）
に示すように、溶融半田が光ファイバ５８のメタライズ
層６８ヲ包み込むようにして発熱部４４上−面に広がる
（第２図（Ｂ）中、−面に広がった状態の半田を符号６
６を付して示す）。溶融状態の半田６６とメタライズ層
５０及び５８との濡れ性は良好なため、半田６６はむら
なくしかも光ファイバ５８の固定を確実に行なえるよう
な良好な状態で、メタライズ層５０及び５８に付着する
。

光ファイバ５８が溶融状態の半田６６によって包みこま
れたら、発熱部４４の発熱抵抗体４４ａへの電流の供給
を停止する。電流の供給を停止すると、やがて半田６６
は凝固するので、光ファイバ５８が半田６６及びメタラ
イズ層５０．５８ヲ介して発熱部４４の絶縁層４４ｂに
確実に固定される。

位言決め調整をしたにも拘らず、光ファイバ５８を溶融
状態の半田６６で包み込んだ時点で光ファイバ５８の位
置ずれを生じている場合も考えられるので、光ファイバ
５８ヲ溶融状態の半田６６で包み込んだ後に光ファイバ
５８の位置決め調整を再度行ない、然る後半田６６を凝
固させるようにするのが良い。

このように光ファイバを半田を用いて固定する場合に、
光ファイバ固定部】４０を用いることによって次に述べ
るような種々の利点が生じる。

従来のように熱の供給源としてヒータチップを用いる場
合、半田を凝固させるため半田からヒータチップを引き
離す必要があり、この引き離しに起因する力が光ファイ
バに及び、この力が光ファイバの位置ずれの要因となる
ことがあった。しかしながら光ファイバ固定装置４０を
用いた場合、発熱抵抗体４４ａに対する通電の開始及び
停止によって半田の溶融及び凝固を行なえ、従って半田
の溶融及び凝固を、発熱抵抗体４４ａを半田から引き離
さずにすなわち抵抗体４４ａの位Ｍを固定した状態で行
なうことが出来る。従って、ヒータチップを用いた場合
のような光ファイバの位置ずれの要因となる力の発生を
回避しながら半田の凝固を行なうことが出来、これがた
め光ファイバを半田で固定するときの光ファイバの位置
ずれを従来よりも小ざくすることが出来る。

また光ファイバ固定部４２を熱を伝える性質の小ざな材
料を用いて形成すると共に、その下面側に溝４８ヲ形成
しているので、半田の溶融時に発熱抵抗体４４ａから基
板５６及びヘッダ５４に及ぶ熱の熱量、ざらには発熱抵
抗体４４ａから基板５６及びヘッダ５４を介して発光素
子５２に及ぶ熱の熱ｊｉを効果的に低減することが出来
る。

固定部４２及びヘッダ５４を基板５６に固定するための
固着材料としては通常、半田が用いられるため、熱によ
って半田が溶融すると固定部４２及びヘッダ５４の位置
ずれを生じる。しかしながら、基板５６及びヘッダ５４
に及ぶ熱の熱ｊｉ８低減出来るので、固定部４２及びヘ
ッダ５４の位置ずれを防止することが出来る。

また光ファイバの位１決め調整のため測定している発光
素子５２の光出力が低下することは光ファイバの位置ず
れを生じたと考えられるため、光出力の低下が観測され
ると光ファイバの位置決め調整が再度行なわれる。とこ
ろが、発熱抵抗体４４ａからの熱が発光素子５２に及ぶ
と発光素子５２の発光出力が一時的に低下するため、光
ファイバの位置ずれが起きていない場合にも位置決め調
整を再度行なう場合も生じ、従って作業効率が悪くなる
。

しかしながら、上述のように固定部４２が構成されてい
るので発熱抵抗体４４ａから基板５６及びヘッダ５４ヲ
介して発光素子５２に及ぶ熱の熱量が低減され、従って
熱の影響によって発光素子５２の光出力が低下するのを
回避することが出来、従って位置決め調整の作業効率の
向上を図れる。

また不活性ガス（例えばＮ２ガス）中で光ファイバの固
定作業を行なう場合、ヒータチップを用いると寸法の大
きいヒータチップを動かすに充分なスペースを確保しな
ければならず従って不活性ガス雰囲気形成用の容器の容
積を大きくする必要があるが、光ファイバ固定部Ｍ４０
を用いた場合寸法の小さい発熱部４４を動かさずに半田
の溶融及び凝固を行なえるのでヒータチップを用いる場
合よりも、不活性ガス雰囲気形成用の容器の容積を小さ
くすることが出来る。

第３図は光ファイバ５８の固定の仕方の他の例を示す第
２図（Ａ）と同様の図である。尚、第２図に示した構成
成分と対応する構成成分については同一の符号を付して
示し、その詳細な説明を省略する。

第３図に示すように、光ファイバ５８の固定に当り、ス
リーブ６２の外表面（こメタライズ層７０ヲ設け、メタ
ライズ層７０及びスリーブ６２ヲ介して光ファイバ５８
を例えば半田によって発熱部４４上に固定するようにし
ても良い、メタライズ層７０は、例えばメタライズ層７
０の外表面側から順次（こ形成されるＮ１層及びＡｕ層
を以って構成される。

この発明は上述した実施例にのみ限定されるものではな
く、従って各構成成分の形成材料、形成方法、形状、配
薗開係、構成を任意好適に変更することか出来る。

例えば固着材料として導電性を有きない材料を用いる場
合には、発熱部を発熱抵抗体のみを用いて構成するよう
にしでも良い。また固着材料として半田等の金属融着材
料の他、熱硬化型接着剤や熱可塑性樹脂その他の任意好
適な固着材料を用いることが出来る。

また上述した説明では、固着材料によって光ファイバを
確実に固定するため、任意好適な箇所にメタライズ層を
設けた例につき説明したが、メタライズ層を設けなくと
も良い０例えば固着材料特に半田等の金属融着材料に対
して超音波振動を与えることによって、メタライズ層を
設けなくとも光ファイバの固定を確実に行なうことも出
来る。

また光ファイバ固定台と発熱抵抗体との間に熱を伝える
性質の小ざい層（断熱層）例えば層厚の厚い５ｉＯｚ層
を設けるようにしでも良い。

また上述した説明では、この発明の光ファイバ固定装Ｍ
％発光素子及び光ファイバの光結合器に適用した例につ
き説明したが、この発明は発光素子以外の光素子と光フ
ァイバとの光結合器の他、種々の光部品に適用すること
が出来る。

（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この発明の光ファ
イバ固定製画によれば、固着材料に対する熱の供給及び
供給の停止は発熱部が光ファイバ固定部上に固定されて
いるので、発熱部を動かすことなく行われる０発熱部が
動くと発熱部の動きによって固着材料及び光ファイバに
光ファイバの位＝ずれの要因となる力がはたらくことと
なり、従って発熱部の動きは位言ずれの要因となるもの
であるが、上述のように発熱部を動かさないので、光フ
ァイバの位ゴずれの要因となる力の発生を防止出来る。

従って、例えばこの発明の光ファイバの固定装ａｔ用い
て光ファイバと発光素子等の光素子との光結合を行なっ
た場合に、光ファイバの固定作業においで光ファイバの
位ゴずれを小ざ〈抑えることが出来、従って結合効率を
向上することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に光ファイバ固定装雷の実施例の構成
の説明に供する側面図、 第２図（Ａ）及び（Ｂ）はこの発明の実施例を発光素子
及び光ファイバの光結合器に適用した例の説明に供する
斜視図、 第３図は実施例の装胃ヲ用いた光ファイバの固定の仕方
の他の例の説明に供する斜視図、第４図（Ａ）〜（Ｅ）
は従来のレーザモジュールにおける光結合の説明に供す
る図である。 ４０・・・光ファイバ固定製画 ４２・・・光ファイバ固定部 ４４・・・発熱部、　　　　４４ａ・・・発熱抵抗体４
４ｂ・・・絶縁層、　　　４８−・・溝５０・・・メタ
ライズ層。 特許出願人　　　沖電気工業株式会社 ４６ａ　　　　　　　　　　　　　５０　　　　　　　
　　　　　４６ｂＵ ４０、光ファイバ固定製画　４６ａ、４６ｂ：リート線
４２：光ファイバ固定部　　　　４８．溝４４：発熱部
　　　　　　　　　５０：メタライズ層４４ａ：発熱抵
抗体 ４４ｂ・絶縁層 実施例の説明に供する側面図 第１図 く　　　　　　　　　　　　− （）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　＼−ノ＝＝ 千キ売ネ甫ヱＥｌｌ 平成元年９月１日

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバを固着材料を介して固定するための光
   ファイバ固定部と、前記固着材料に対して熱を供給する
   ため、前記固定部上に設けられる発熱部とを備えて成る
   ことを特徴とする光ファイバ固定装置。
2. （２）前記発熱部を、発熱抵抗体と該発熱抵抗体上に設
   けられる絶縁層とから構成することを特徴とする請求項
   １に記載の光ファイバ固定装置。
3. （３）前記固定部を、絶縁性を有する材料を用いて形成
   することを特徴とする請求項１又は２に記載の光ファイ
   バ固定装置。
4. （４）前記固定部を、熱を伝える性質の小さい材料を用
   いて形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか
   一項に記載の光ファイバ固定装置。