JPH02291512A - レンズの調整および固定方法並びに光学的結合装置 - Google Patents
レンズの調整および固定方法並びに光学的結合装置Info
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- JPH02291512A JPH02291512A JP2071773A JP7177390A JPH02291512A JP H02291512 A JPH02291512 A JP H02291512A JP 2071773 A JP2071773 A JP 2071773A JP 7177390 A JP7177390 A JP 7177390A JP H02291512 A JPH02291512 A JP H02291512A
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- G02B6/24—Coupling light guides
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- H01L31/02325—Optical elements or arrangements associated with the device the optical elements not being integrated nor being directly associated with the device
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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。
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、支持体上において互いに光学的に結合された
レンズとオプトエレクトロニク半導体デバイスとを備え
、このオプトエレクトロニク半導体デバイスの前方にお
いてレンズを調整および固定する方法と、この方法によ
って製作された光学的結合装置に関する． 〔従来の技術〕 光通信を行うために光導波路形伝送路を備えたオブトエ
レクトロニク送信モジュールおよび（または）受信モジ
ュールにおいては、オブトエレクトロニク半導体デバイ
スを光導波路に所望の方法で光学的に結合するという問
題がある．オプトエレクトロニク半導体デバイスを単一
モードファイバーまたは多モードファイバーに結合する
ことは、少なくとも１個のレンズを備えたモジュール内
においてフリービーム形光学要素によって行われる．こ
のレンズの使用に際しては、オブトエレクトロニク半導
体デバイス、例えばレーザーダイオードの前方において
レンズはサブマイクロメートルの範囲、すなわち０．
２μｍ以下の調整公差でもって微調整されて固定されな
ければならない．この種の結合装置を製作するために、
例えば半球状接続部を備えた光導波路、またはレンズ（
例えば球形レンズ）を支持体（例えばシリコン）上に配
置して液状はんだ内で調整することは知られている（ヨ
ーロッパ特許出願公開第０２０４２２４号公報）。
レンズとオプトエレクトロニク半導体デバイスとを備え
、このオプトエレクトロニク半導体デバイスの前方にお
いてレンズを調整および固定する方法と、この方法によ
って製作された光学的結合装置に関する． 〔従来の技術〕 光通信を行うために光導波路形伝送路を備えたオブトエ
レクトロニク送信モジュールおよび（または）受信モジ
ュールにおいては、オブトエレクトロニク半導体デバイ
スを光導波路に所望の方法で光学的に結合するという問
題がある．オプトエレクトロニク半導体デバイスを単一
モードファイバーまたは多モードファイバーに結合する
ことは、少なくとも１個のレンズを備えたモジュール内
においてフリービーム形光学要素によって行われる．こ
のレンズの使用に際しては、オブトエレクトロニク半導
体デバイス、例えばレーザーダイオードの前方において
レンズはサブマイクロメートルの範囲、すなわち０．
２μｍ以下の調整公差でもって微調整されて固定されな
ければならない．この種の結合装置を製作するために、
例えば半球状接続部を備えた光導波路、またはレンズ（
例えば球形レンズ）を支持体（例えばシリコン）上に配
置して液状はんだ内で調整することは知られている（ヨ
ーロッパ特許出願公開第０２０４２２４号公報）。
レンズ、同様にこの目的のためにコスト上の理由から特
に使用されている球形レンズを液状金属内で調整するこ
とは実際上困難である．さらに、機械的負荷に対して特
に感応するこの種の光学的結合装置に要求された耐久性
に関して、特に冷却およびはんだ硬化の行われた後では
その結合の強さが保証されない． そこで、本発明は、本発明による方法によって製作され
る光学的結合装置において正確な３１１整により高い光
学的結合効率が保証されるとともに機械的に安定した強
固な結合により長時間の安定性が保証されるように、冒
頭で述べた種類の調整および固定方法、ならびにこの方
法によって製作される光学的結合装置を改善することを
課題とする。
に使用されている球形レンズを液状金属内で調整するこ
とは実際上困難である．さらに、機械的負荷に対して特
に感応するこの種の光学的結合装置に要求された耐久性
に関して、特に冷却およびはんだ硬化の行われた後では
その結合の強さが保証されない． そこで、本発明は、本発明による方法によって製作され
る光学的結合装置において正確な３１１整により高い光
学的結合効率が保証されるとともに機械的に安定した強
固な結合により長時間の安定性が保証されるように、冒
頭で述べた種類の調整および固定方法、ならびにこの方
法によって製作される光学的結合装置を改善することを
課題とする。
このような課題を解決するために、本発明によるレンズ
の調整および固定方法は、レンズは金属管片の端面に保
持され、金属管片はオブトエレクトロニク半導体デバイ
スの前方において金属留め金其内に最初の調整後に支持
体に固定溶接され、その後金属管片は複数の連続するス
テンプにてそれぞれ他の調整後に点状に金属留め金具に
溶接されるごとを特徴とする． さらに、本発明による光学的結合装置は、オプトエレク
トロニクデバイスとこのオプトエレクトロニクデバイス
の前方において支持体上で調整および固定される光学的
レンズとを光学的に結合するための装置において、レン
ズは金属管片の端面に保持され、レンズを（Ｉｉ＆えた
金属管片はオプトエレクトロニクデバイスの前方におい
て調整されて支持体上に固定溶接され、レンズを備えた
金属管片は最適な光入射結合が得られるように微調整さ
れて金属留め金具に点溶接によって固定されることを特
徴とする。
の調整および固定方法は、レンズは金属管片の端面に保
持され、金属管片はオブトエレクトロニク半導体デバイ
スの前方において金属留め金其内に最初の調整後に支持
体に固定溶接され、その後金属管片は複数の連続するス
テンプにてそれぞれ他の調整後に点状に金属留め金具に
溶接されるごとを特徴とする． さらに、本発明による光学的結合装置は、オプトエレク
トロニクデバイスとこのオプトエレクトロニクデバイス
の前方において支持体上で調整および固定される光学的
レンズとを光学的に結合するための装置において、レン
ズは金属管片の端面に保持され、レンズを（Ｉｉ＆えた
金属管片はオプトエレクトロニクデバイスの前方におい
て調整されて支持体上に固定溶接され、レンズを備えた
金属管片は最適な光入射結合が得られるように微調整さ
れて金属留め金具に点溶接によって固定されることを特
徴とする。
本発明によるレンズの調整および固定方法の有利な実施
態様は特許請求の範囲の請求項２ないし４に記載され、
また、本発明による光学的結合装置の脊利な実施態様は
特許請求の範囲の請求項６ないし１０に記載されている
。
態様は特許請求の範囲の請求項２ないし４に記載され、
また、本発明による光学的結合装置の脊利な実施態様は
特許請求の範囲の請求項６ないし１０に記載されている
。
本発明は、一方では溶接結合は機械的に非常に安定した
固定を行うことができ、しかしながら他方では歪を伴わ
ない溶接は不可能であるという認識に基づいている。こ
のような認識から出発して、本発明による方法において
は、溶接個所は避けることの出来ない歪が常に反対方向
に向くように設けられる。好ましくは金属から形成され
る留め金具は、レンズ保持機能を有して好ましくは金属
から形成される管片が調整の際その周囲に常に金属留め
金具との隙間のない接触個所を形成するように構成され
る．このことは金属留め金具の脚部が半径方向に拡大す
るように金属留め金具を形成することによって達成され
る。
固定を行うことができ、しかしながら他方では歪を伴わ
ない溶接は不可能であるという認識に基づいている。こ
のような認識から出発して、本発明による方法において
は、溶接個所は避けることの出来ない歪が常に反対方向
に向くように設けられる。好ましくは金属から形成され
る留め金具は、レンズ保持機能を有して好ましくは金属
から形成される管片が調整の際その周囲に常に金属留め
金具との隙間のない接触個所を形成するように構成され
る．このことは金属留め金具の脚部が半径方向に拡大す
るように金属留め金具を形成することによって達成され
る。
金属留め金具の熱膨張係数が特に１；４から形成される
を良とする支持体（副支持体）の熱膨張係数に整合する
ことは有利である。支持体はレンズまたはレンズを支持
する金属管片の調整および固定のために据付部材上に据
付けられる。
を良とする支持体（副支持体）の熱膨張係数に整合する
ことは有利である。支持体はレンズまたはレンズを支持
する金属管片の調整および固定のために据付部材上に据
付けられる。
例えばニッケル表面を有する金属留め金具と例えば銅に
金メッキされた支持体との溶接接合は、レーザー光線に
よる金属留め金只の溶接によっ゜ζ行われる。
金メッキされた支持体との溶接接合は、レーザー光線に
よる金属留め金只の溶接によっ゜ζ行われる。
レンズ、特に球形レンズは金属管片内に圧人、嵌入、接
着、鑞付け、または収縮挿入等により固定される． 金属管片はオブトエレクトロニク半導体デハイスの前方
においてオプトエレクトロニク半導体デバイスの支持体
上で初＃ＪＩｌ整を行った後レーザー溶接方法により複
数の溶接個所にて金属留め金具内に溶接固定される。金
属管片はその際Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に調整可能で
ある締付け挟持ホルダー内に保持される。
着、鑞付け、または収縮挿入等により固定される． 金属管片はオブトエレクトロニク半導体デハイスの前方
においてオプトエレクトロニク半導体デバイスの支持体
上で初＃ＪＩｌ整を行った後レーザー溶接方法により複
数の溶接個所にて金属留め金具内に溶接固定される。金
属管片はその際Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に調整可能で
ある締付け挟持ホルダー内に保持される。
その後、レンズは再び最適に調整され、金属留め金只と
金属管片との接触個所での初期溶接が行われる．その次
に、レンズが新たに最適に調整され、場合によっては溶
接歪が摘出される。次の溶接個所は順番に熔接され、各
溶接後に光入射が修正される。歪は各溶接個所に応じて
段々少なくなり、従って必要な爾後調整も段々少なくな
る。
金属管片との接触個所での初期溶接が行われる．その次
に、レンズが新たに最適に調整され、場合によっては溶
接歪が摘出される。次の溶接個所は順番に熔接され、各
溶接後に光入射が修正される。歪は各溶接個所に応じて
段々少なくなり、従って必要な爾後調整も段々少なくな
る。
さらに、最後の溶接個所での溶接が行われた後、レンズ
の位置は金属管片と金属留め金具とのレバー作用により
再度精密に爾後修正され得る．本発明によって得られる
利点は、特に、本発明による調整方法によって大きな構
造公差が除かれ得ることである．さらに、溶接固定は鑞
付け固定に比較して格段に改善された長時間安定性を有
する．さらに、取扱および固定溶接が開放形モジュール
ケース内で良好に実現可能であるように構造選定がなさ
れる。
の位置は金属管片と金属留め金具とのレバー作用により
再度精密に爾後修正され得る．本発明によって得られる
利点は、特に、本発明による調整方法によって大きな構
造公差が除かれ得ることである．さらに、溶接固定は鑞
付け固定に比較して格段に改善された長時間安定性を有
する．さらに、取扱および固定溶接が開放形モジュール
ケース内で良好に実現可能であるように構造選定がなさ
れる。
さらに、溶接ホルダー（マニピュレータ）ニヨる調整の
際減速させることができ、従って０，１μｍの調整でも
僅かな費用にて行うことが出来る。
際減速させることができ、従って０，１μｍの調整でも
僅かな費用にて行うことが出来る。
本発明によって得られる他の利点は、構成部品支持体、
例えばレーザー支持体を簡単に構成することができ、し
かも従来の構成部品支持体においてさえも本発明による
調整方法を実現することができるという点にある。さら
に、光学的結合装置を製作するために節単かつ安価な部
品を使用することができる． 本発明による方法の別の利点は、レンズとホルダーとし
ての金属管片との純機械的結合を行うことによって、即
ち、金属管片内へレンズを圧大または収縮挿入すること
によって、レンズの光学的動作面が覆われるのを回避す
ることができる。
例えばレーザー支持体を簡単に構成することができ、し
かも従来の構成部品支持体においてさえも本発明による
調整方法を実現することができるという点にある。さら
に、光学的結合装置を製作するために節単かつ安価な部
品を使用することができる． 本発明による方法の別の利点は、レンズとホルダーとし
ての金属管片との純機械的結合を行うことによって、即
ち、金属管片内へレンズを圧大または収縮挿入すること
によって、レンズの光学的動作面が覆われるのを回避す
ることができる。
次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
． 第１図および第２図に図示された光学的結合装置は主と
してレンズ（この実施例では球形レンズ）２によって構
成され、このレンズ２はオプトエレクトロニク半導体デ
バイス（この例ではレーザーダイオード）■の前方にお
いて支持体５上に調整および固定される。支持体５は特
に銅から構成されている。調整および固定を行う際、支
持体５は据付部材９に固定される。本発明による方法を
実施する際、調整装置としてはＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方
向に調整可能な締付け扶持ホルダー６が使用される。固
定すべき個別部品の溶接はレーザービムＳの助けによっ
て行われ、好ましくは点状になされる。球形レンズ２は
、好ましくは薄肉に形成された金属管片３の端面に固定
される。金属管片３には、好ましくは同様に金属から形
成された留め金具４が被せられる。金属留め金具４は、
レンズ２を備えた金属管片３がレーザーダイオードｌの
前方において最適な光入射を得るように調整された後、
支持体５上に複数のレーザー溶接個所７の形態にて溶接
固定される。その後、金属管片３を備えたレンズ２は締
付け挟持ホルダー６の助けによって新たにレーザーダイ
オード１から発せられた先の最適な光入射を得るように
調整され、そして金属管片３はレーザー溶接個所８によ
って金属被覆４に固定される。このような作業は、結合
装五の最適な調整を行う際にレンズ２に要求された耐久
力のある固定が得られるようにするために、何回か繰り
返され、この例では４つのレーザー溶接個所８が設けら
れる．溶接個所８は溶接点に生しる歪がいつも反対方向
となるように設けられる。さらに、留め金具４は、金属
管片３のステップ状の調整を行う際常にその周囲に金属
留め金具４との溶接を行うために隙間のない接触個所が
形成されるように成形されている。このごとは、共通の
突出点から突出する金属留め金具４の脚部が下方の固定
部（この例では支持体５もしくはレーザー溶接個所７）
へ向かって半径方向につまり半径Ｒでもって拡大するよ
うに、金属留め金具４が形成されることによって有利に
行われる。
． 第１図および第２図に図示された光学的結合装置は主と
してレンズ（この実施例では球形レンズ）２によって構
成され、このレンズ２はオプトエレクトロニク半導体デ
バイス（この例ではレーザーダイオード）■の前方にお
いて支持体５上に調整および固定される。支持体５は特
に銅から構成されている。調整および固定を行う際、支
持体５は据付部材９に固定される。本発明による方法を
実施する際、調整装置としてはＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸方
向に調整可能な締付け扶持ホルダー６が使用される。固
定すべき個別部品の溶接はレーザービムＳの助けによっ
て行われ、好ましくは点状になされる。球形レンズ２は
、好ましくは薄肉に形成された金属管片３の端面に固定
される。金属管片３には、好ましくは同様に金属から形
成された留め金具４が被せられる。金属留め金具４は、
レンズ２を備えた金属管片３がレーザーダイオードｌの
前方において最適な光入射を得るように調整された後、
支持体５上に複数のレーザー溶接個所７の形態にて溶接
固定される。その後、金属管片３を備えたレンズ２は締
付け挟持ホルダー６の助けによって新たにレーザーダイ
オード１から発せられた先の最適な光入射を得るように
調整され、そして金属管片３はレーザー溶接個所８によ
って金属被覆４に固定される。このような作業は、結合
装五の最適な調整を行う際にレンズ２に要求された耐久
力のある固定が得られるようにするために、何回か繰り
返され、この例では４つのレーザー溶接個所８が設けら
れる．溶接個所８は溶接点に生しる歪がいつも反対方向
となるように設けられる。さらに、留め金具４は、金属
管片３のステップ状の調整を行う際常にその周囲に金属
留め金具４との溶接を行うために隙間のない接触個所が
形成されるように成形されている。このごとは、共通の
突出点から突出する金属留め金具４の脚部が下方の固定
部（この例では支持体５もしくはレーザー溶接個所７）
へ向かって半径方向につまり半径Ｒでもって拡大するよ
うに、金属留め金具４が形成されることによって有利に
行われる。
本発明は図示された実施例に限定されない。オプトエレ
クトロニク半導体デバイスは光放出デハイスに制約され
ない。光受信器としては例えばホトトランジスタまたは
ホトダイオードがある。さらに、光導波路の構成要素と
してレンズを金属管片３内に固定することは有利である
。
クトロニク半導体デバイスは光放出デハイスに制約され
ない。光受信器としては例えばホトトランジスタまたは
ホトダイオードがある。さらに、光導波路の構成要素と
してレンズを金属管片３内に固定することは有利である
。
本発明による光学的結合装置は特にオブトエレクトロニ
ク送信モジュールおよび（または）受信モジュールにお
ける構成部品として使用される。
ク送信モジュールおよび（または）受信モジュールにお
ける構成部品として使用される。
第１図は本発明による結合装置を示す側面図、第２図は
第１図に示した結合装置の平面図である。 ｌ・・・オプトエレクトロニク半導体デバイス２・・・
レンズ ３・・・金属管片 ４・・・金属留め金具 ５・・・支持体 ６・・・締付け扶持ホルダー ７・・・レーザー溶接個所 ８・・・レーザー溶接個所 ９・・・据付部材 ＦＩＧＩ ＦＩＧ２
第１図に示した結合装置の平面図である。 ｌ・・・オプトエレクトロニク半導体デバイス２・・・
レンズ ３・・・金属管片 ４・・・金属留め金具 ５・・・支持体 ６・・・締付け扶持ホルダー ７・・・レーザー溶接個所 ８・・・レーザー溶接個所 ９・・・据付部材 ＦＩＧＩ ＦＩＧ２
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）支持体上において互いに光学的に結合されたレンズ
とオプトエレクトロニク半導体デバイスとを備え、この
オプトエレクトロニク半導体デバイスの前方において前
記レンズを調整および固定する方法において、前記レン
ズ（２）は金属管片（３）の端面に保持され、前記金属
管片（３）は前記オプトエレクトロニク半導体デバイス
（１）の前方において金属留め金具（４）内に最初の調
整後に支持体（５）に固定溶接され、その後前記金属管
片（３）は複数の連続するステップにてそれぞれ他の調
整後に点状に前記金属留め金具（４）に溶接されること
を特徴とするレンズの調整および固定方法。 ２）前記金属留め金具（４）は、前記金属管片（３）の
ステップ状の調整を行う際常にその周囲に前記金属留め
金具（４）との溶接を行うために隙間のない接触個所が
形成されるように成形されていることを特徴とする請求
項１記載の方法。 ３）前記金属留め金具（４）は、共通の突出個所から突
出するその脚部が下方の固定部に向かって半径方向に拡
大されるように成形されていることを特徴とする請求項
１または２記載の方法。 ４）前記金属管片（３）、金属留め金具（４）および支
持体（５）の熱膨張係数は互いに整合することを特徴と
する請求項１ないし３記載の方法。 ５）オプトエレクトロニクデバイスとこのオプトエレク
トロニクデバイスの前方において支持体上で調整および
固定される光学的レンズとを光学的に結合するための装
置において、前記レンズ（２）は金属管片（３）の端面
に保持され、前記レンズ（２）を備えた金属管片（３）
は前記オプトエレクトロニクデバイス（１）の前方にお
いて調整されて前記支持体（５）上に固定溶接され、前
記レンズ（２）を備えた金属管片（３）は最適な光入射
が得られるように微調整されて前記金属留め金具（４）
に点溶接によって固定されること特徴とする光学的結合
装置。 ６）前記光学レンズ（２）は光導波路の構成要素である
ことを特徴とする請求項５記載の装置。 ７）前記光学レンズ（２）は球形レンズであることを特
徴とする請求項５記載の装置。 ８）前記オプトエレクトロニクデバイス（１）はレーザ
ーダイオードであることを特徴とする請求項５ないし７
の１つに記載の装置。 ９）前記オプトエレクトロニクデバイス（１）はホトト
ランジスタであることを特徴とする請求項５ないし７の
１つに記載の装置。 １０）前記光学的結合装置はオプトエレクトロニク送信
モジュールおよび（または）受信モジュールの構成要素
として使用されることを特徴とする請求項５ないし９の
１つに記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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| DE3909552 | 1989-03-22 |
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|---|---|
| JPH02291512A true JPH02291512A (ja) | 1990-12-03 |
Family
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2071773A Pending JPH02291512A (ja) | 1989-03-22 | 1990-03-20 | レンズの調整および固定方法並びに光学的結合装置 |
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| JP (1) | JPH02291512A (ja) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
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-
1990
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- 1990-03-20 JP JP2071773A patent/JPH02291512A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
| JP4514367B2 (ja) * | 2001-06-15 | 2010-07-28 | 古河電気工業株式会社 | 半導体レーザモジュール及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| EP0388679A1 (de) | 1990-09-26 |
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