JPH03192208A - 光モジュール - 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） 本発明は、光通信用送受信光モジュールに関する。

（従来の技術） 光通信の高速化、大容量の要求に伴い、その構成要素で
ある発光、受光等各種光モジュールの高性能、高信頼化
が望まれている。第２図（ａ）、（ｂ）は、通常の半導
体レーザ（ＬＤ）モジュールの一例である。第２図（ａ
）は上面図、第２図（ｂ）はＢ−Ｂ’に沿って切断した
断面を示している。箱型パッケージ２はインライン状の
複数のリード金属棒属榛３で構成されている。金属棒３
では中央部の切り欠は部にヒートシンク５上にマウント
されたＬＤ、中空部にはレンズが位置し、先端ではリン
グ状接続部材（スライドリング）９を介して金属（フェ
ルール）で被覆された光ファイバ７を保持している。こ
こでＬＤ６からの放射光はレンズ４を介して拡大結像さ
れ、結像位置に端面を配置した光ファイバに効率良く結
合する。光ファイバは、最初に光軸方向（Ｚ）の位置合
わせを行ってスライドリング９と固定され、次にｘｙ力
方向位置合わせを行った後にスライドリング９とパッケ
ージ２を固定することによりパッケージに保持されてい
る。固定は、信頼性が高いとされているＹＡＧレーザに
よるスポット溶接や半田接合が一般に用いられている。

（発明が解決しようとする課題） 上記のごとく、スライドリング９と光ファイバ７、そし
てスライドリング９とパッケージ２との接合はＹＡＧレ
ーザ溶接や半田接合が用いられる。ＹＡＧレーザ溶接の
場合、３点や６点のスポット溶接で行われるが、複数の
レーザビーム間のパワーの不均衡による接合面内の光軸
ずれ、（横ずれ）や、接合面の面精度や平行度の不具合
等によるファイバ光軸傾きが生じ、光結合効率が劣化す
ることがある。

第３図（ａＸｂ）は、接合部におけるファイバ光軸の横
ずれ（Δｙ）、傾き（Δｅ）を示したもので、接合部の
断面を拡大して示している。光軸の傾きΔθによる軸ず
れΔγ量は接合部１０とファイバ先端の距離ｄに比例す
る。半田接合の場合にも半田の量の不均一のために同様
なことが生じる。また、経時変化や外力によっても接合
部にずれが生じ、光結合効率が劣化する。

このずれを小さくするには、部材精度の管理や組立を丁
寧に行ったり、温度変化の小さい環境でモジュールを使
用する等の゛対策があるが、製造コストやユーザの使用
条件を考慮すると抜本的な解決ではない。光フアイバ入
力端をスライドリング９とパッケージ２との接合面とほ
ぼ同一面に配置すればｄ＃０となるから傾きΔθによっ
て生じるファイバ光軸の横ずれは小さくできるが、部材
の寸法誤差例えばレンズ４の焦点距離のバラツキ、パッ
ケージ２の寸法誤差、レーザ６とレンズ４の間の距離の
わずかな誤差等のため、やはりファイバ端面に結像され
ることは難しい、端面に結像させるには部材精度を厳密
に管理等を行なえばよいのであるがきわめてコストが高
くなってしまう。

本発明の目的は上記の問題点を解決し、光結合損失が小
さく、かつ低コストで信頼性の高いモジュールを提供す
ることにある。

（問題を解決するための手段） パッケージ内に設置された発光あるいは受光素子、結合
レンズ、及び嵌合したリングを介して前記パッケージに
固定されたフェルールで保護された光ファイバからなる
光モジュールにおいて、前記結合用レンズと前記光ファ
゛イバの間に光透過率の高い材料から成る平行平板を設
け、前記光ファイバの端面が前記嵌合リングと前記パッ
ケージとの接合面と略同一面になるようにしたことを特
徴とする。

（作用） 厚みｔ、屈折率ｎの平行平板を透過した光線の幾何学長
は、空気中に比べ約ｔ（１−１／ｎ）だけ長くなる。

そこで、平行平板を設ける前は結像位置が光フアイバ端
面に対しである程度レンズ側にくるようにしておいて結
合用レンズと光ファイバとの間に所望の厚みと屈折率を
有する平行平板を設ける。すると結合用レンズと光フア
イバ端面との間の幾何学長が長くなりレンズの光学定数
のバラツキ、部材寸法のバラツキ等があったとしてもフ
ァイバ入力端モジュールパッケージの接合面に一致する
ようになる。ファイバ傾きに対する光軸のずれは、ファ
イバとパッケージの接合面と、ファイバ入力端との距離
にほぼ比例するが、本発明では接合面とファイバ入力端
面が略同一面となるようにしたのでファイバ傾きによる
光軸ずれはほとんど無視できる。

このように、所望の厚みと屈折率を有する平行平板を設
けることにより、部材の寸法誤差等がある場合において
も、ファイバ入力端をモジュールパッケージの接合面に
一致させることができる。

このため、部材精度の管理や組立を丁寧に行ったりする
こと無く、光軸ずれの主要な原因であるファイバ横ずれ
とファイバ傾きの２つの内１つを解消し結合効率の劣化
を著しく抑制することが可能となる。これにより、組立
工数の削減、生産性、及び信頼性の向上が計れる。尚、
平行平板での光損失は、平行平板の材料として光透過率
の高いものを用いることにより、はとんど無視できる程
度に小さくできる。

（実施例） 以下、本発明について図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明を示すモジュールの断面図である。構成
部品は第２図に示した従来例と同様で、パッケージ２は
インライン状の複数のリード１ト金属棒３とで構成され
ている。金属棒３では中央部の切り欠は部にヒートシン
ク５上にマウントされた半導体（ＬＤ）６、中空部には
レンズ４が位置し、先端ではスライドリング９を介して
金属（フェルール）で被覆された光ファイバ７を保持し
ている。ＬＤ６からの放射光はレンズ４によって集光さ
れ、厚さ約３ｍｍ、屈折率１．５の通常の光学ガラスか
ら成る平行平板１１を透過して光ファイバ７に結合され
ている。

ここで、レンズ４によって集光された光がパッケージ２
とスライドリング９の接合面とほぼ同じ面内に結像され
るように、平行平板１１よってレンズ４と光ファイバ７
の入力端の間の幾何学長を１ｍｍ長くしである。仮に、
パッケージ２が製作の不具合等によって、寸法誤差を生
じても平行平板１１の厚みを帰ることにより幾何学長を
修正し、ファイバ入力端をパッケージ２の接合面に一致
させることが出来る。

平行平板１１は、平行平板１１の周辺に金コートヲ施し
、その金コートとパッケージ２の内側を半田で固着し、
固定している。尚、平行平板１１の固定方法は、上記の
方法に限らず簡単に接着剤などで固定しても良い。光フ
ァイバ７などの位置固定手順は次のようになる。まず平
行平板１１がない状態で結像位置が光フアイバ端面より
レンズ４側に来るようにしておく。次に厚みが異なる何
種類かの平行平板をさしかえて結像位置を光フアイバ端
面に合わせる。光ファイバ７とスライドリング９を固定
し、次にｘｙ方向の位置合わせを行った後にスライドリ
ング９とパッケージ２を固定する。固定はＹＡＧレーザ
によるスポット溶接、あるいは半田接合で行う。

ファイバ７の入力端はほぼパッケージとの接合面内に位
置させる。前述のごとく光軸ずれはファイバ端面と、パ
ッケージとファイバの接合面との距離に比例するので外
圧や経時変化によってファイバ光軸が傾いても本構成で
は光軸ずれは殆ど無視できる。従って、従来の構成に比
べ結合損の低減のみならず、大幅な調整工数削減、生産
性、信頼性の向上を計れる。

本実施例では発光素子としてＬＤを示したがＬＥＤでも
よいし、フォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子でも同
様である。また、１枚のレンズで結像系を構成したが、
２枚以上の結像系でもかまわない。

また、上記実施例では、光透過率の高い平行平板の材料
としてガラスを用いたがこれに限定されず、光透過率の
高い材料であれば良く、例えばフラスチック等でも良い
。また更に、平行平板の光透過率を良くするために、平
行平板の端面に無反射コーティングを施しても良い。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、光結合損が小さく
、生産性、信頼性が高い光モジュールを実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す構成図、第２図（ａＸｂ
）は従来の光モジュールの構成図、第３図（ａＸｂ）は
ファイバの光軸ずれを示す図である。 図において、１・・・リード、２・・・パッケージ、３
°°°金属方、４・・レンズ、５・・・ヒートシンク、
６・・・半導体レーザ、７・・・光ファイバ、９・・・
スライドリング、１ｏ・・・接合面、１１・・・平行平
板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. パッケージ内に設置された発光あるいは受光素子、結合
   レンズ、及び嵌合したリングを介して前記パッケージに
   固定されたフエルールで保護された・光ファイバからな
   る光モジュールにおいて、前記結合用レンズと前記光フ
   ァイバの前記結合用レンズ側の端面と間に光透過率の高
   い材料から成る平行平板を設け、前記光ファイバの端面
   が前記嵌合リングと前記パッケージとの接合面と略同一
   面になるようにしたことを特徴とする光モジュール。