JPH03137606A - 光軸合わせ方法 - 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】 〔概　要〕 端面に光学系を持つ光ファイバと受発光素子とからなる
光モジュール−に関し、 受発光素子に対する光ファイバの光軸合わせ作業を容易
化して生産性の向上を図ることを目的とし、 受発光素子を搭載する搭載面と該搭載面に対して直交す
る平面とを有する素子搭載台に受発光領域が前記平面側
に位置する如く受発光素子を搭載すると共に、前記素子
搭載台の搭載面に対して平行となる上面に光ファイバ搭
載用の溝を有し、前記上面に対して直交する摺動面を有
する光ファイバ搭載台に先端部が前記摺動面側に位置す
るように光ファイバを搭載し、前記素子搭載台と光ファ
イバ搭載台とを、その平面と摺動面とが接触して受発光
素子の受発光領域と光ファイバの先端部とが向い合うよ
うに配置させ、その後前記平面と摺動面を摺動させて前
記受発光素子の光軸と前記光ファイバの光軸を合致させ
た状態で前記素子搭載台と光ファイバ搭載台とを固定し
て構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は光モジュールにおける受発光素子と端面に光学
系を持つ光ファイバとの光結合系に係り、特に受発光素
子に対する光ファイバの光軸合わせ作業を容易化して生
産性の向上を図った光モジュールに関する。

一般に、フォト・ダイオード（ＰＤ）やレーザ・ダイオ
ード（ＬＤ）のような受発光素子と、光結合特性を上げ
るために端面に凸レンズ状の光学系を持つ光ファイバと
で構成される光モジュールでは、受発光素子の光軸と光
ファイバの光軸すなわちコアとを±１〜２μｍの精度で
合致させる必要があると共に、該受発光素子の受発光面
と光ファイバの対向する端面との間に数１０μｍの隙間
を持たせることが必要であるが、その位置合わせ作業が
容易でないことから効率的に位置合わせできる光モジュ
ールの開発が強く望まれている。

〔従来の技術〕

第２図は従来の光軸合わせ方法を説明する図であり、（
１）は全体を表わす斜視図、（２）は（１）を光ファイ
バの光軸に沿って切断した側断面図である。

なお図では受発光素子に発光素子すなわちレーザ・ダイ
オード（ＬＤ）を使用した場合について説明する。

（１）　、　（２）で　、レーザ・ダイオード（以下Ｌ
Ｄとした）ｌは基盤２上の所定位置にｖｉ１固定された
状態にあり、該ＬＤ１はその上下面に設けた図示されな
い電極の間にそれぞれの電極に繋がるリード線１ａ、ｌ
ｂを介して所要の電気信号を負荷することによって発光
領域面１ｃから所定の光信号が図面右方向に射出するよ
うになっている。

また該基盤２の上記Ｌ　Ｄ　ｌ　’１１重位置の右方す
なわち上記光信号の射出方向には、少なくとも該光信号
の光軸をカバーするに足る高さの二本の柱２ａ。

２ｂが該光軸を挟むように立てられており、該柱２ａ、
２ｂの間には所定（例えば外径が１２５μｍ）の光ファ
イバが余裕を持って貫通できる孔３ａを有する半田チッ
プ３が固定されている。

なお該半田チップ３の孔３ａの中心は上記ＬＤＩからの
光信号の光軸とほぼ合致するようになっている。

一方図の４は外径が１２５μｌの光ファイバを示し円内
拡大図（３）に示すように中心部のコア４ａとその周囲
のクラッド４ｂからなっているが、通常該光ファイバ４
の先端端面４Ｃは光結合特性をよくするため図示のよう
に凸の半球状に形成し凸レンズとしての光学系機能を持
たせるようにしている。

また５は該光ファイバ４をその直径方向で保持するピン
セットであり、該ピンセット５はその他端側すなわち根
本部分で少なくとも上記光信号の光軸方向を一方向とし
た三次元方向にμ剛の精度で移動できる移動台６に固定
されている。

この場合、該ピンセット５で上記光ファイバ４の先端を
除く所定領域を挟持した状態で上記移動台６を動作させ
て該光ファイバ４の先端部を上記半田チップ３の孔３ａ
に貫通させると、該光ファイバ４の先端部４ｃを上記Ｌ
ＤＩの発光領域１ｃに対して所定の隙間δ（例えば数１
０μ１ｌＩ）を確保して対面させることができる。

そこで、上記光ファイバ４の図示されない他端側に例え
ば光検知器を接続し、上記ＬＤＩの発光領域１ｃを上記
方法で発光させて該ＬＤＩを移動台６で上記三次元方向
に微動させると、光検知器の検知する光量が変化する。

この場合該光検知器の検知光量の最大位置が発光領域１
ｃの光軸と光ファイバ４の光軸が合致した位置であるこ
とを示している。

そこで、該光量最大位置で光ファイバ４を維持したまま
上記半田チップ３の上面露出部にレーザ・ガン７からレ
ーザ光りを照射すると、該半田チップ３が融けて上記光
ファイバ４を基盤２０所定位置に固定することができる
。

かかる光モジュールの構成方法では、ピンセット５を含
む移動台６が該光モジュールから自由に着脱できるため
、特に複雑な装置を使用することなく容易に所要の光モ
ジュールを構成することができる。

しかし、光軸を合致させるのに光ファイバ４を三次元方
向に微動させなければならず工数がかかる欠点があり、
更に半田が融解し光ファイバを巻き込んだ状態で該光フ
ァイバが固定される間に該半田の体積が変動すると共に
該半田は基盤に接した部分から固化するため、上記光フ
ァイバには微妙な位置ズレが生じて所定の固定領域例え
ば±１〜２μｍの範囲から逸脱することがある。

〔発明が解決しようとした課題〕

従来の光モジュールの構成方法では、受発光素子と光フ
ァイバの光軸を合致させるのに多くの工数を必要とした
と言う問題があり、また所定の光結合特性を備えた光モ
ジュールが構成できない場合があると言う問題があった
。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点は、受発光素子を搭載する搭載面と該搭載面
に対して直交する平面とを有する素子搭載台に受発光領
域が前記平面側に位置する如く受発光素子を搭載すると
共に、 前記素子搭載台の搭載面に対して平行となる上面に光フ
ァイバ搭載用の溝を有し、前記上面に対して直交する摺
動面を有する光ファイバ搭載台に先端部が前記摺動面側
に位置するように光ファイバを搭載し、 前記素子搭載台と光ファイバ搭載台とを、その平面と摺
動面とが接触して受発光素子の受発光領域と光ファイバ
の先端部とが向い合うように配置させ、 その後前記平面と摺動面を摺動させて前記受発光素子の
光軸と前記光ファイバの光軸を合致させた状態で前記素
子搭載台と光ファイバ搭載台とを固定する光軸合わせ方
法によって解決される。

〔作　用〕

受発光素子と光ファイバの光軸合わせ作業が二次元の移
動で実現できれば、該作業の効率化を図ることができる
。

また受発光素子に対する光ファイバの固定を該光ファイ
バ固定部分を除く他の領域で行えば、従来発生していた
光ファイバの微妙な位置ズレを抑制することができる。

本発明では、搭載されている受発光素子の光軸に対して
直交する擦り合わせ面を備えた素子搭載部と、該擦り合
わせ面に対応する擦り合わせ面を備え且つ該擦り合わせ
面に直交して該擦り合わせ面側の所定位置に端面が来る
ように光ファイバを固定した光ファイバ搭載部とで光モ
ジュールを構成し、両擦り合わせ面で接触させながら光
ファイバ搭載部を微動させて両者の光軸を合致させた後
、光ファイバ搭載部の少な（とも光ファイバ固定部分を
除く他の領域で該光ファイバ搭載部を上記素子搭載部に
固定するようにしている。

従って、光結合特性を落とすことなく受発光素子と光フ
ァイバの光軸の合致作業を容易に行うことができる。

〔実施例〕

第１図は本発明の光軸合わせ方法を説明する図であり、
（Ａ）は構成を示す概念図、（Ｂ）は構成途中を示す断
面図、（Ｃ）は完成状態を示す断面図である。

なお図では第２図同様に受発光素子をレーザ・ダイオー
ドとし、また光ファイバは第２図同様にその先端が凸レ
ンズ状に形成されているものを使用している。

図（Ａ）で、素子搭載台１０は、例えばインバーやコバ
ールの如く熱膨張係数の小さい材料で形成された段差を
持つ部品台１１とレーザ・ダイオード（以下ＬＤとした
）ｌが固定されているチップキャリア１２とからなって
いるものであるが、特に該チップキャリア１２は上記部
品台１１と同じ材料からなりまた厚さは上記部品台１１
の段差量とほぼ等しい厚さを持って形成されており、該
部品台１１の凹の段差面である搭載面１１ａに上記チッ
プキャリア１２を接着等の手段で固定することによって
該素子搭載台１０が構成されるようになっている。

更に該部品台１１の上記チップキャリア１２が載置され
る上記搭載面１１ａと段差形成面１１ｂとは直交してい
ると共に、該段差形成面１１ｂ側の平面１１ｃは該段差
形成面１１ｂと平行に形成されている。

なお該平面１１ｃが擦り合わせ面となる面を表わしてい
る。

また上記ＬＤＩのｌａ、　ｌｂは第２図同様に上下面の
各電極に繋がるリード線をまたｌｃが所定の光信号を射
出する受発光領域（図では発光領域）を表わしているが
、該ＬＤＩは発光領域１ｃから射出する光信号の光軸が
該チップキャリア１２の一端面１２ａと直交するように
上記チップキャリア１２上に装着されている。

従って上記チップキャリア１２の端面１２ａが上記部品
台１１の段差形成面１１ｂと接触するように該チップキ
ャリア１２を部品台１１の搭載面１１ａに固定すると、
該チップキャリア１２上のＬＤＩの発光領域ｌｃから射
出する光信号は常に部品台１１の端面１２ａすなわち擦
り合わせ面に対して直交する方向に射出することになる
。

一方光ファイバ搭載台１５は、外径が例えば１２５μｍ
で先端部１６ａが第２図同様に凸レンズ状に形成されて
いる光ファイバ１６と、該光ファイバ１６を搭載固定す
るインバーやコバールからなる基盤１７とで構成される
ものであり、特に該基盤１７の上面１７ａには上記光フ
ァイバＩ６に対応して頂角αが９０度で該上面１７ａか
らの深さｄが１００μ−となるようなＶ形の溝１７ｂが
摺動面１７ｃに対して直交する方向に例えばダイシング
・ソーによって形成されていると共に、政情１７ｂの下
方には政情１７ｂと平行する方向に径が例えば１〜２１
１１１の貫通孔１７ｄが設けられている。

そこで政情１７ｂに上記光ファイバ１６０所定領域を接
着固定することによって該光ファイバ搭載台１５が形成
されるようになっている。

この場合の摺動面１７ｃは上記素子搭載台１０の平面１
１ｃに対応する擦り合わせ面である。

なお上記光ファイバ１６の基盤１７に対する接着固定領
域は、上記平面１１ｃと摺動面１７ｃをほぼ対応して接
触させた時にＬＤＩの発光領域１ｃと光ファイバ１６の
先端部１６ａとの間の隔たりδが第２図で説明した所定
値（例えば数１０μＩＩ＋）になるように上記摺動面１
７ｃよりδ１だけ突出するようにしている。

断面図（Ｂ）はかかる状態を示したもので、図では素子
搭載台１０の平面１１ｃと光ファイバ搭載台１５の摺動
面１７ｃを対応させた位置に配置して表わしている。

ここで、光ファイバ搭載台Ｉ５を矢印伽の如く移動して
平面１１ｃと摺動面１７ｃを接触させると、光ファイバ
搭載台１５は素子搭載台１０に対して上下方向と紙面垂
直方向の二次元の移動方向に規制される。

そこで第２図で説明したように、光ファイバ１６の図示
されない他端側に光検知器を接続し上記しＤＩの発光領
域１ｃから光信号を射出させながら該光ファイバ搭載台
１５を二次元の方向に微動させると、該光検知器の検知
光量の最大位置すなわちＬＤｌの発光領域１ｃの光軸と
光ファイバ１６の光軸との合致位置を知ることができる
。

貫通孔１７ｄに接着剤の如き同者ａ４４１８そ圧入する
ことで該光ファイバ搭載台１５を素子搭載台１０に対し
て固定することができる。

（Ｃ）はこの状態を表わしたもので、特に上・記しＤｌ
の発光領域１ｃと光ファイバ１６の先端部との間には所
定の隙間δが確保されている。

なおこの場合の該光ファイバ搭載台１５の二次元方向の
微動は、第２図で説明した光ファイバ４の微動方法と同
様に、基盤１７の両サイドを挟持するビンセットと該ビ
ンセットを保持し且つ二次元方向に移動できる移動台と
を組み合わせることによって容易に行うことができる。

かかる光軸合わせ方法では、光ファイバ搭載台１５の移
動方向が二次元に規制されているため光軸を合わせる作
業が容易であると共に、該光ファイバ搭載台１５の素子
搭載台１０に対する固定が光ファイバ固定部すなわち溝
部分と離れているため固定時の熱で光ファイバに位置ズ
レが生ずることがなく、また上記の素子搭載台１０や光
ファイバ搭載台１５には特に熱膨張係数の小さいインバ
ーやコバールを使用しているため使用中の熱や接着、固
定時の発熱でも剥離や変形等を起こすことがなく常時安
定した状態で該光モジエールの光軸を合わせることがで
きる。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明により、受発光素子に対する光ファイ
バの光軸合わせ作業を容易化して生産性の向上を図った
光軸合わせ方法を提供することができる。

なお本発明の説明に当たっては発光素子搭載基板上にレ
ーザ・ダイオードを搭載した場合について行っているが
、該レーザ・ダイオードに代えて受光素子としてフォト
・ダイオードを搭載しても全く同様の効果を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光軸合わせ方法を説明する図、第２図
は従来の光軸合わせ方法を説明する図、である。図にお
いて、 １はレーザ・ダイオード、 ｌａ、Ｉｂ＋はり一ド線、 １０は素子搭載台、 １１ａは搭載面、 １１ｃは平面、 １５は光ファイバ搭載台、 １Ｇは光ファイバ、 １７は基盤、 １７ｂは溝、 １７ｄは貫通孔、 をそれぞれ表わす。 １ｃは受発光領域、 １１は部品台、 １１ｂは段差形成面、 １２はチップキャリア、 １６ａは先端部、 １７ａは上面、 １７ｃは摺動面、 １８は固着剤、 本！＠＃Ｉ夾」ｉ合おで右遼Σ訳ツ攻ｒる９第　１　　
口

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）受発光素子（１）を搭載する搭載面（１１ａ）と
   該搭載面（１１ａ）に対して直交する平面（１１ｃ）と
   を有する素子搭載台（１０）に受発光領域（１ｃ）が前
   記平面（１１ｃ）側に位置する如く受発光素子（１）を
   搭載すると共に、 前記素子搭載台（１０）の搭載面（１１ａ）に対して平
   行となる上面（１７ａ）に光ファイバ搭載用の溝（１７
   ｂ）を有し、前記上面（１７ａ）に対して直交する摺動
   面（１７ｃ）を有する光ファイバ搭載台（１５）に先端
   部（１６ａ）が前記摺動面（１７ｃ）側に位置するよう
   に光ファイバ（１６）を搭載し、 前記素子搭載台（１０）と光ファイバ搭載台（１５）と
   を、その平面（１１ｃ）と摺動面（１７ｃ）とが接触し
   て受発光素子（１）の受発光領域（１ｃ）と光ファイバ
   （１６）の先端部（１６ａ）とが向い合うように配置さ
   せ、その後前記平面（１１ｃ）と摺動面（１７ｃ）を摺
   動させて前記受発光素子（１）の光軸と前記光ファイバ
   （１６）の光軸を合致させた状態で前記素子搭載台（１
   ０）と光ファイバ搭載台（１５）とを固定することを特
   徴とした光軸合わせ方法。
2. （２）前記素子搭載台が備える前記平面に受発光素子の
   光軸を直交させる該受発光素子の固定を、該素子搭載台
   上面に設けた該平面と平行する受発光素子ガイド用の搭
   載面で行うことを特徴とした請求項１記載の光軸合わせ
   方法。
3. （３）前記光ファイバ搭載台が備える前記摺動面に光フ
   ァイバの光軸を直交させる該光ファイバの固定を、該光
   ファイバ搭載台上面に設けた該摺動面と直交する光ファ
   イバガイド用のＶ溝で行うことを特徴とした請求項１記
   載の光軸合わせ方法。
4. （４）前記素子搭載台と光ファイバ搭載台との間の固定
   を、光ファイバ搭載台の上記摺動面領域に設けた光ファ
   イバとほぼ平行する貫通孔に接着剤を注入して行うこと
   を特徴とした請求項１記載の光軸合わせ方法。