JPH0339706A - 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】 〔概　要〕 光ファイバと受発光素子からなる光モジュールに関し、 光ファイバに対する受発光素子の位置合わせ作業の容易
化による生産性の向上を図ることを目的とし、 表面上に少なくとも２個の並列配置された案内突起と該
突起間に形成された光ファイバ端部の案内溝を有する基
板と、受発光領域および前記突起と嵌合する凹部を有す
る受発光素子を具備し、前記光ファイバと前記受発光領
域の光軸が合うように、該光ファイバが前記基板の前記
案内溝に収容固定され、且つ該受発光素子が前記基板上
に前記突起と前記凹部とを嵌合させて搭載して構成する
。

〔産業上の利用分野〕

本発明は光ファイバと受発光素子との光結合系に係り、
特に光ファイバと受発光素子の位置合わせ作業の容易化
と光結合特性の向上を図った光モジュールに関する。

−ｇに、光ファイバとフォト・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で構成
される光モジュールでは、光結合部分で光ファイバの光
軸すなわちコアと受発光素子の光軸とを合致させると共
に両者の対向する面の間にｌＯ〜２０μ−程度の間隙を
持たせて平行に保つ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光軸を合わせるこ
とが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４図は従来の光モジュールの構成例を示した図である
。

なお図では例としてレーザ・ダイオードの場合について
説明する。

第４図で、レーザ・ダイオード（以下ＬＤとする）Ｉは
基盤２上に載置された状態にあり、該ＬＤＩはその上下
面に設けた電極１ａとｌｂの間にそれぞれの電極に繋が
るリート線１ａ’ｌｌｂ’を介して所要の電気信号を付
与することによって、発光領域１ｃから所定の光信号を
射出するようになっている。

また、光ファイバ３は該基盤２上に配設されたガイド４
によって位置決めされた上で接着等の手段で該基盤２に
固定されており、特に該光ファイバ３のコア３ａが露出
する先端端面近傍は光軸すなわちコアが上記ＬＤＩの発
光領域１ｃの該基盤面からの高さと等しくなるように該
基盤２上の所定位置に固定されている。

更に上記ガイド４の光ファイバ３の先端端面３ｂ近傍の
端面４ａは、該光ファイバ３の端面３ｂから図示ｈ（例
えば１０〜２０μｍ）だけ突出した位置に形成されてい
る。

そこで、上記光ファイバ３の図示されない他端側に例え
ば光検知器を接続すると共にノ＆盤２上の上記ＬＤＩの
発光領域１ｃを上述した方法で発光させて、該ＬＤＩを
矢印六方向に移動して該Ｌ　Ｄ　１の発光領域ｌｃ側の
端面１ｄをガイド４の上記端面４ａに接触させた後にＢ
方向にスライド移動させると、上記光検知器が検知する
光景が変化する。

そこで該光検知器が検知する光量の最大位置を知ること
によって上記■、Ｄｉの発光領域１ｃと上記光ファイバ
３の光軸すなわちコア３ａを合致させることができる。

この場合には、ＬＤＩの発光領域ｌｃ側の端面１ｄと光
ファイバ３の端面３ｂとの間には上記ｈ（図では１０〜
２０μｍ）の隙間が生じ、該ＬＤＩが光ファイバ３に接
触して該ＬＤＩの発光領域ｌｃや光ファイバ３のコア３
ａを損なうことがない。

従って、ＬＤｌを一次元方向（図のＢ方向）に移動させ
るだけで光軸を合わせることができて、効率のよい位置
合わせ作業が実施できる。

しかしかかる構成になる光モジ、１−ルでは、基盤２に
対する高さ方向の光軸合わせすなわちアライメントが困
難であるため上記ＬＤＩの発光領域ｌｃが高さ方向にば
らついているとそのアライメント・ができず、またＬＤ
Ｉの発光領域１ｃに対する端面１ｄの切出し精度や光フ
ァイバ３の光軸すなわらコア３ａに対するガイド４の端
面４ａの切出し精度等を上げる必要がある。

なおかかる方法以外に、例えばインジューム・燐（Ｉｎ
Ｐ）の如き結晶基板に形成した半導体レーザ等の発光領
域に光ファイバを効率よく且つ正確に結合させる手段と
して、該結晶基板の上記発光領域に対応する部分に通常
の異方性エツチング法によってＶ溝を形成し該■溝を光
ファイバのガイドとして使用する方法等がある。

しかしこの場合には、発光素子に制約があることと結晶
基板を使用しているため高価になる等の点から適用範囲
に制限が生じて一般的でない欠点がある。

〔発明が解決しようとする課題］ 従来の光モジュールでは、基盤に固定した光ファイバに
受発光素子を、アライメントするのに基盤に対する高さ
方向のアライメントに困難を伴うと言う問題があり、ま
た受発光素子の受発光領域側の端面の該受発光領域に対
する切出し精度やガイド端面の光ファイバ光軸に対する
切出し精度等を上げなければならないと言う問題があっ
た。

〔課題を解決するための手段］ 上記問題点は、表面−ヒに少なくとも２個の並列配置さ
れた案内突起と該突起間に形成された光ファイバ端部の
案内溝を有する基板と、 受発光領域および前記突起と嵌合する凹部を有する受発
光素子を具備し、 前記光ファイバと前記受発光？ｉＪｆ域の光軸が合うよ
うに、該光ファイバが前記基板の前記案内ｉｔＩ￥に収
容固定され、且つ該受発光素子が前記基板上に前記突起
と前記凹部とを嵌合させ°ζ搭載されζいる光モジュー
ルによって解決される。

〔作　用］ 一般に、■溝の様な案内溝を鍛えた部品と該案内溝に嵌
合する案内突起を備えた部品を該案内部分で嵌合させる
と該２個の部品は該案内部分に沿う一次元方向の相対的
な動きに風調される。

本発明では、少なくとも２個の並列配置された案内突起
を備えた基板の該突起間の凹部所定領域に光ファイバを
その端部と共に固定すると共に、受発光素子の受発光領
域に近接する電極面側の面上に上記案内突起と嵌合し１
１つ該案内突起と嵌合した状態で該受発光領域の光軸が
上記光ファイバの光軸と合致するような案内溝を該受発
光領域の光軸と平行する方向に形成した後、該受発光素
子の案内ｉｔ４と上記基板の案内突起を嵌合させるよう
にしている。

従って、受発光素子を上記基板の案内突起に沿って移動
させるだけで該受発光素子を位置決めできることから、
光ファイバと受発光素子の位置合わせ作業の容易化が実
現できる光モジュールを構成することができる。

〔実施例Ｊ 第１図は本発明の一実施例を示す分解斜視図であり、第
２図は本発明の一実施例による光結合構造を示す斜視図
と側断面図、また第３図は他の実施例を示す図である。

なお図ではいずれも受発光素子が発光素子である場合に
ついて説明する。

以下図に従って本発明を説明する。

第１図で、１１はコアｌｌａの径が５０μ輸で外径が１
２５μ−の光ファイバであり、該光ファイバ１１の端面
１１ｂは該光ファイバ１１の光軸に対して垂直に形成さ
れているため、該端面１１ｂには上記コア１１ａが露出
した状態にある。

また１２で示す基板は、例えば厚さ０．５ｍｍ程度のガ
ラス板片面に通常のダイシング・ソーを使用してピッチ
ルが２５０／／ＩＩ＋、深さｄが１７７７／−の平行す
る２個の案内突起１２ａ、　１２ｂを形成したもので、
特に該案内突起１２ａ、　１２ｂおよび該案内突起１２
ａ、１２ｂ間の谷部の断面形状が二等辺三角形をなすよ
うになっている。この場合該案内突起１２ａ、１２ｂ間
の谷部分が上記光ファイバ１１を収容する所要のＶ？Ｍ
１２Ｃとなる。

そこで該■溝１２ｃに上記光ファイバ１１を搭載固定す
るが、この際光ファイバ１１の端面１１ｂを該基板１２
の発光素子搭載側の端面１２ｄから距離ａだけ退けるよ
うに設定し、その状態で該光ファイバ１１を上部から図
示されない抑え板で押圧しなから該光ファイバ１１と上
記Ｖ７ｆ４１２ｃの隙間に樹脂または低融点ガラス等の
固定剤を注入し゛ζ上記光ファイバ１１を固定するよう
にしている。

なお上記の距離ａは、使用する発光素子の共振器長より
も多少短くすることが望ましく、図の場合ではａを約２
００　ｇ　階としている。

一方、発光素子としてのレーザ・ダ・ｆオード（以下Ｌ
Ｄとする）１３には、発光領域１３ａに近接した電極面
１３ｂ側の面上の該発光領域１３ａを中心とする両側に
上記基板１２の案内突起１２ａ、１２ｂと嵌合する案内
１＋Ｍ１３ｅ、１３ｄを発光領域１３ａの光す１１１と
平行する方向に形成している。

寸法的には該１．Ｄ１３は、例えば金（Ａｕ）蒸着膜か
らなる上記電極面１３ｂと直交する一端ｉｈ＋　１３ｅ
上の電極面１３ｂからｄ’（例えば５μｍ）、！ｄｆれ
た所定位置に発光領域１３ａが露出して形成されている
ものを使用しているが、この場合上記案内溝１３ｅ、１
３ｄは電極面１３ｂ上の上記発光領域１３ａを中心とす
るその両側対象のｐ　（１２５μｍ）だけ離れた位置に
、光軸と平行するように深さｄ　１１が７４μ鴎で頂角
αが上記基板１２の案内突起１２ａ、　１２ｂの頂角α
゛と等しくなるようにダイシング・ソーで形成したもの
である。

なおこの場合の上記深さｄ　ＩＩは、発光領域１３ａの
電極面１３ｂからの隔たりｄ’によって左右されるが、
本説明では該ｄ’が上述の如く５μｍの場合を示してい
る。

なお該ＬＤ１３の上記電極面１３ｂと平原する図面下側
の面には電極面１３Ｆが形成されており、該電極面１３
ｂと１３ｆの間にそれぞれの電極に繋がるリード線１３
ｂ”、１３ｆ”を介して所要の電気信号を付与して発光
領域１３ａから所定の光信号を射出させることは第４図
で説明した通りである。

光結合構造を示す第２図で、（＾）は第１図における基
板１２とＬＤ１３を使用したもので、Ｉ、Ｄ１３を第１
図の図示矢印Ｒ方向に１８０度回転して上下反転させた
状態で該ＬＤ１３の案内溝１３ｃ、１３ｄを基板１２の
案内突起１２ａ、１２ｂとそれぞれ対応させて搭載した
ものである。

この時点で、ＬＤ１３の端面１３ｅと基板１２に固定さ
れた光ファイバ１１の図示されない端面１１ｂとが対面
すると共に、該ＬＤ１３は基板１２ひいては光ファイバ
１１に対して図示Ｃ方向にのみ移動できることになる。

そこで上記ＬＤ１３の端面１３ｅと光ファイバ１１の端
面１１ｂとの間に１０ｕ−程度の隙間を保たしめた状態
で該ＬＤ１３を基板１２に接着剤等で固定すると所要の
光結合部を構成することができる。

図（Ｂ）は図（Ａ）を光ファイバの中心軸に沿うＣ〜Ｃ
線上で垂直に切断した側断面図である。

図で、１３ｂ　’　、　１３ｆ　’は該ＬＤ１３の両型
極面１３ｂ。

１３ｆに接続されているリード線であり、また、１４は
光ファイバ１１を基板１２に固定するための樹脂または
低融点ガラスからなる固定剤である。

かかる構成になる光結合部では、ＬＤ１３の発光領域１
３ａの光軸と光ファイバ１１の光軸すなわちコアｌｌａ
の光軸が合致するように各部の寸法を設定しているため
発光領域１３ａから射出する光信号はｌＯμ−程度の隙
間ｅを通過して矢印りのように光ファイバ１１の端面１
１ｂからコアｌｌａに進入することになる。

そこで、上記ＬＤ１３の両型極面１３ｂ、　１３Ｆ間に
リード線１３ｂ　”、１３ｆ’を介して所要の電気信号
を付与して発光領域１３ａを発光させなから該り、Ｄ１
３を上記案内突起１２ａ、１２ｂに沿って移動させて上
記所定位置で該ＬＤ１３を固定することによって所要の
光モジュールを容易に得ることができる。

なお基板１２に形成する案内突起１２ａ、１２ｂ間のピ
ッチルおよび深さｄと、ＬＤ１３に形成する°案内溝１
６ｂ、　１３ｄ間のピッチルおよび深さｄ゛″を適当に
設定すると如何なる光ファイバにも通用できる光モジュ
ールを構成することができる。

他の実施例を示す第３図は複数の発光ｉＩｉ域を備えた
アレイ化されたＬＤに同時に複数の光ファイバを結合さ
せるモジュールを示しているが、図では発光領域が４個
の場合を表わしている。

図で、１１は第１図と等しい光ファイバであり、基板１
５は例えばガラス板の片面にダイシング・ソーを使用し
て第１図で説明したＶ溝１２ｃと等しいＶ７Ｍ１５ａが
２５０　ａ−のピッチ（ｐ）で４個形成できるように例
えばΦ〜■で示す５個の案内突１１５ｂを設けたもので
ある。

一方１６は、第１図で説明した発光領域１３ａが２５０
　ｐ　ｍのピッチ（ｐ）で４個整列して形成されている
レーザ・ダイオード（ＬＤ）を表わしており、該ＬＤ１
６の発光領域１３ａに近接した電極面１６ａ上には上記
各発光領域１３ａに対して第１図で説明した相対関係を
保つように第１図の案内ｊＭ１３ｃ、１３ｄと等しい５
個の案内溝１６ｂがダイシング・ソーで形成されている
。

この場合には、２５０μ−のピッチ間隔で形成された■
°〜■°で示す各案内溝１６ｂの中間に発光領域１３ａ
がそれぞれ位置することになる。

そこで上記基板１５の案内突起１５ｂ間の各Ｖ溝１５ａ
に光ファイバ１１を固定するが、その際該基板１５のＬ
Ｄ１６搭載側搭載面１５ｃから距＃ｆａ（例えば２００
μｓ）だけ引っ込ませた位置に光ファイバ１１の端面１
１ｂを位置せしめて固定することは第１図で説明した通
りである。

次いで該基板１５の各案内突起■〜■に上記発光素子１
６の■”〜■°で示ず各案内１Ｍ１６ｂをそれぞれ対応
させて該ＬＤＩ（ｉを載置固定すると、複数（４個）の
光結合が同時に実現できる所要のアレイ化された光モジ
ュールを得ることができる。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明により、光ファイバと受発光素子の位
置合わせ作業の容易化によって生産性の向上が実現でき
る光モジュールを提供することができる。

なお本発明の説明では、基板および受発光素子に設ける
案内突起や案ｑｉＭをダイシング・ソーで形成している
が、通常の異方性エツチング技術で形成しても同等の効
果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す分解斜視図、第２図は
本発明の一実施例による光結合構造を示す斜視図と側断
面図、 第３図は他の実施例を示す図、 第４図は従来の光モジュールの構成例を示した図、 である０図において、 １１は光ファイバ、　　　ｌｌａはコア、１１ｂ、　１
２ｄ、　１３ｅ、　１５ｃは端面、１２、１５は基板、 １２ａ、　１２ｂ、　１５ｂは案内突起、１２ｃ、１５
ａは■溝、 ｔ３ｃ、　１３ｄ、　１６ｂは案内溝、１３．１６はレ
ーザ・ダイオード、 １３ａは発光領域、 １３ｂ、　１３Ｆ　、　１６ａは電極面、１３ｂ　’　
、　１３ｆ　’はリード線、１４は固定剤、 をそれぞれ表わす。 ち 図 ＄讐ａ７１１の一叉建伊）１：よコを林合構遭とボす糾
呼見ａとり；１萌１削コ第　２　図 弔 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 表面上に少なくとも２個の並列配置された案内突起と該
   突起間に形成された光ファイバ端部の案内溝を有する基
   板と、 受発光領域および前記突起と嵌合する凹部を有する受発
   光素子を具備し、 前記光ファイバと前記受発光領域の光軸が合うように、
   該光ファイバが前記基板の前記案内溝に収容固定され、
   且つ該受発光素子が前記基板上に前記突起と前記凹部と
   を嵌合させて搭載されていることを特徴とした光モジュ
   ール。