JPH02284106A - レーザダィオードと光ファイバとを結合する方法とそれに用いる固定金具 - 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］ この発明はレーザダイオードと光ファイバとを結合する
方法とそれに用いる固定金具に関する。より詳細に述べ
ると、レーザダイオードチップの発光領域の軸心、すな
わち光軸を光ファイバの軸心と整列させて両者を結合す
る方法とそれに用いる固定金具に関する。

［発明の背景］ 光を用いた情報伝送、すなわち光伝送技術においては、
発光源にレーザダイオードを用い、これに光ファイバを
結合して光を取り出して伝送する。

レーザダイオードと光ファイバとの光結合には微妙な調
整を必要とするために、ユーザがその使用を容易にする
ために、両者を結合したビグテイル形モジュールを構成
することが望ましい。

ところで、そのモジュールの形成のためには、あらかじ
めレーザダイオードと光ファイバとを光結合する必要が
ある。

とくに、レーザダイオードと光ファイバとの結合には多
くの問題があって、その結合効率を上げるために種々の
提案がなされており、その好ましい手段の一つとして、
レーザダイオードに結合する光ファイバの先端を球状に
してレンズ効果を持たせる、いわゆるｒ先球ファイバ」
が使用されている。

さらに、光ファイバをレーザダイオードと結合する場合
に、光ファイバの軸心とレーザダイオードの光軸とが少
しでも調心していると、結合損失をまねいて、光の伝送
に不利益を生ずる。

従来、レーザダイオードパッケージのレーザダイオード
を光ファイバと結合するには、光ファイバの先球側をＵ
字形の固定金具のＵ字状の腕の間に保持し、この固定金
具をパッケージに直に固定するか、あるいはパッケージ
のベースに溶接して固定していた。この場合、レーザダ
イオードをあらかじめパッケージに固定しておき、固定
金具に先球光ファイバを溶接した後、光ファイバの軸心
が正しく結合すべきレーザダイオードの発光領域の軸心
すなわち光軸と整列するように調心して、固定金具をベ
ースに溶接して移動することのないように固定した。

この従来の操作によると、すべての構造が固定されてい
るために、固定金具をベースに溶接固定後においては、
固定金具に固着しである先球光ファイバの軸心をレーザ
ダイオードの光軸について再度修正および調整すること
ができなかった。

ところが、通常、固定金具に取りつけた先球光ファイバ
の軸線をレーザダイオードの光軸と一致させてから、把
持装置でこれを支持しながら固定金具をパッケージのベ
ースに溶接して固定し、把持装置を除去すると、その溶
接工程における熱応力あるいは機械的間隙の変動その他
によって、折角、光軸と整列して固定した光ファイバが
、光軸について移動することが少くない、しかも、固着
後はこのずれを再度修正あるいは調整することができな
い。

したがって、固定金具、光ファイバを固定金具に固定す
るための保護パイプ、あるいはベースなどを、ミクロン
またはサブミクロン精度にきわめて精密に仕上げて、溶
接時の熱による影響をできる限り小さくするように、そ
の溶接条件を選定する必要があった。

しかし、実用上、前記調心後の固定金具のベースに対す
る溶接固定を、何らの支障なく安定して実施することは
困難で、それに用いる部品なども、精度その他の関係か
ら経済的に多大の問題を含んでいた。

［発明の目的］ 以上に述べた従来技術における解決すべき問題点を考慮
して、この発明の主目的は先球光ファイバを固定金具に
固定し、この固定金具を把持装置で支持して、レーザダ
イオードの光軸と光ファイバの軸線とを整列するよう調
心して、固定金具をパッケージのベースに溶着固定した
後、その把持装置を取りはずしても、調心されたレーザ
ダイオードの光軸と光ファイバの軸線に、溶接による影
響をまねくことのない両者の結合法を提供することにあ
る。

この発明の目的は、構造がすこぶる簡単で前記結合に当
って溶接時の温度による影響を補償する固定金具を提供
することにある。

［発明の構成］ この発明の好ましい実施態様を図面について詳述する。

第１図に示すように、レーザダイオード１０はパッケー
ジ１２の平坦な底あるいは底に取りつける平坦なベース
１４に、このベース１４の上面がらレーザダイオード１
０の光軸の中心までの高さＨをとるようにして固定しで
ある。このレーザダイオード１０の光軸と整列するよう
に先球光ファイバ１６の軸線を調心して結合するのであ
るが、先球光ファイバ１６はその先端、すなわち先球部
１８が外部に露出するようにして保護パイプ２０に装入
する。従来は、この保護パイプ２０を専用の工具で保持
して、固定金具に取りつける臀の作業をおこなっている
。

しかし、この発明においては、光ファイバ１６を装入し
た保護パイプ２０を以上に述べた工具で保持することな
く、固定金具２２に例えばＹＡＧレーザ加工装置を用い
てスポット溶接Ｗして固定する。

この発明において使用する固定金具２２は高剛金属製の
ブロック体で、固定金具２２に光ファイバ１６を固定し
た場合に、固定金具２２の平坦な底面２４から光ファイ
バ１６の軸線までの長さしはベース１４から固定された
光レーザダイオード１０の光軸に至る高さＨよりも短か
くなるようにしである。

ところで、この固定金具２２には光ファイバ１６の軸線
と平行する両側面２６に、底面２４に近接して水平方向
に切り欠いた消２８が形成し、また底面２４には両側面
２６に近接して垂直方向の渭３０が形成してあって、水
平方向の渭２８と底面２４との間の部分は相当に薄い充
実部分３２にしである。なお、前記消２８は水平方向で
なく、内方に傾斜する清とすることができる。また充実
部分３２は第３図に示すように側面２６より幾らか外方
に張り出す突出部分１３２とすることもできる。

以上に述べたように光ファイバ１６を装入した保護パイ
プ２０を固定した固定金具２２の両側面２６を、たとえ
ば産業用ロボットのメカニカルハンドなどの把持装置Ｆ
でつかんで、固定金具２２に取りつけた先球光ファイバ
１６の軸線がレーザダイオード１０の発光領域の軸心と
一致して、先球部１８がレーザダイオード１０と結合す
るように調心作業をおこなう。

この調心作業において、固定金具２２の平坦な底面２４
から、固定金具２２に固着した保護バイブ２０内の先球
光ファイバ１６の軸線までの距＃しは、平坦なベース１
４の上方に固定しであるレーザダイオード１０のベース
１４からその発光領域の中心に至る高さト■よりも短い
ので、固定金具２２の底面２４はベース１４の表面から
離れて把持装置Ｆによって宙吊りにされた状態で自由に
関心できる。

レーザダイオード１０と先球光ファイバ１６とが結合で
きる整列位置をとった場合においても、固定金具２２の
底面２４とベース１４の表面との間には僅かな間隙Ｇを
のこして、固定金具２２は把持装置Ｆでベース１４につ
いて宙吊り状態に保持されている。

次の作業段階として、レーザダイオード１０の発光領域
の中心と光ファイバ１６との調心した結合状態を保った
まま、固定金具２２をベース１４に溶接して固定する。

そのために、固定金具２２の充実部分３２に消２８の側
から、第５図に示すように、ＹＡＧレーザ溶接機など適
当な手段を用いて、充実部分３２のベース１４について
間隙Ｇを取って浮き上っている下面３４をベース１４に
溶着して固定する。

この溶着に当って、第５図に示すように、固定金具２２
の垂直中心軸線Ｘ−Ｘに対して所望の角度をとって溶接
の軸線Ｙ−Ｙを設定する。この溶接作業によって、充実
部分３２または１３２は第５図および第６図に示すよう
に、固定金具２２に設けた消２８および３０の部分から
屈折して、充実部分３２の下面３４がベース１４に溶接
点Ｓにて固着し、固定金具２２の底面２４の残余の部分
はベース１４について間隙Ｇを保持する。

この溶着作業が終了した時点で、把持装置Ｆを固定金具
２２から解除して、すべての作業を完了する。

［発明の作用と効果］ この発明によれば、以上に述べた通りの方法に従ってレ
ーザダイオード１０と光ファイバ１６とを調心して結合
するのであって、その方法に使用する固定金具２２には
剛性金属ブロック体であって、その底面２４に近接して
両側面２６に水平方向の湧２８が形成してあり、またそ
の底面２４には両側面２６に近接して垂直方向の溝３０
が形成しであるために、充実部分３２はこれら消２８．
３０の部分において屈曲変形してベース１４に溶着でき
、その溶接時に生ずる熱による変形は、この充実部分３
２の付は根に当る水平溝２８および垂直溝３０によって
吸収されて、固定金具２２の上面に固着された保護パイ
プ２０には何等の影響を及ぼすことがない、したがって
、レーザダイオード１０の軸線と整列調心された保護パ
イプ２０内の光ファイバ１６はその調心位置を変更する
ことがない。

なお、必要に応じて固定金具２２の両側面２６には、第
３図に示すように、別個の垂直溝１３０を設けることが
できる。また水平溝２８や垂直溝３０および１３０の部
位や、幅あるいは条数は、充実部分３２または１３２を
ベース１４に溶接するときに、これら清から変形してベ
ース１４に固着すると共に、溶接熱による影響を消の部
位で吸収して、他に及ぼすことのないように適宜選択す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法とその方法に使用する固定金具
によってレーザダイオードに先球光ファイバを調心して
結合して構成したレーザダイオードモジュールを示す一
部を切欠いた略斜視図、第２図は先球光ファイバを装入
した保護パイプが固着されたこの発明の方法に使用する
固定金具の第一の実施例を示す略斜視図、第３図は固定
金具の第二の実施例を示ず略斜視図、第４図は固定金具
を把持装置で支持し調心する作業について説明するため
の略図、第５図は固定金具をベースに溶着する作業を説
明するための略図、第６図は固定金具の充実部分の変形
を説明する部分略図である。 添付図面における主な参照文字と数字とを列挙すると、
次り通りである。 ０・・・・・・レーザダイオード ２・・・・・・パッケージ ４・・・・・・平坦なベース ６・・・・・・先球光ファイバ ０・・・・・・保護パイプ ２・・・・・・固定金具 ４・・・・・・固定金具の底面 ６・・・・・・固定金具の側面 ８・・・・・・水平溝 ０．１３０・・・・・・垂直溝 ２．１３２・・・・・・充実部分

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、パッケージの平坦なベースの表面から所定の高さを
   とって固定したレーザダイオードに保護パイプに装入し
   た先球光ファイバを結合するに当って、 前記保護パイプを固定金具に溶着する段階 と、 前記固定金具を把持装置にて前記ベースに 対して間隙をとって宙吊りに保持して前記固定金具に溶
   着された保護パイプ内の前記先球光ファイバの軸線を前
   記レーザダイオードの発光領域の軸線と一致させる調心
   段階と、 前記固定金具を前記把持装置で保持した状 態において、前記固定金具の底の部分を前記平坦なベー
   スの表面に溶着する段階と、 前期平坦なベースに溶着した前記固定金具 を前記把持装置の保持から釈放する段階と、から成るレ
   ーザダイオードと光ファイバと を結合する方法。 ２、前記溶着にＹＡＧレーザを用いる請求項１に記載の
   方法。 ３、前記固定金具の底の前記ベースに溶着した部分以外
   の底面と前記ベースの表面との間に間隙をのこすように
   した請求項１に記載の方法。 ４、前記固定金具を剛性金属製のブロックとし、前記ブ
   ロックに溶着された前記保護パイプ内の前記先球光ファ
   イバの軸線から前記固定金具の底面に至る長さを前記レ
   ーザダイオードが前記ベースに固定された高さよりも小
   寸法とし、前記底面に隣接して前記固定金具に固着した
   前記保護パイプの軸線と平行な両側面に水平方向の溝を
   設けて成るレーザダイオードと光ファイバとを結合する
   のに使用する固定金具。 ５、前記固定金具の両側面の水平方向の溝の下方の側面
   部分を前記溝から変形して前記ベースに溶着する充実部
   分とした請求項４に記載の固定金具。 ６、前記底面に前記固定金具の両側面に近接して垂直方
   向の溝を設けて成る請求項４に記載の固定金具。 ７、前記底面に前記固定金具の両側面に近接して傾斜方
   向の溝を設けて成る請求項４に記載の固定金具。 ８、前記充実部分を前記側面より外方に伸長するものと
   した請求項５に記載の固定金具。 ９、前記両側面にさらに垂直方向の溝を設けて成る請求
   項５に記載の固定金具。