JPH0365908A - 半導体光素子モジュールの製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、光通信システム、光計測機器に用いられる光
源または受光器に好適な半導体光素子モジュールを製造
する方法の改良に関するものである。

（従来の技術） この種の半導体光素子モジュールは、光ファイバの先端
に取付けられた光ファイバスリーブを保持する光ファイ
バスリーブホルダと、半導体発光素子及び半導体受光素
子を保持する光素子ホルダと、この光素子から光ファイ
バの先端面に結像するように光ファイバスリーブホルダ
と光素子ホルダとを結合するレンズを含む結合光学系ホ
ルダとから或っている。

このような半導体光素子モジュールは、結合光学系、光
ファイバ及び半導体光素子を光素子と光ファイバとが光
結合するように高精度で位置合せした後、３つのホルダ
をＹＡＧレーザ等の局部加熱によって溶接して相互に固
定することによって製造されている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、これらのホルダを溶接によって固定する際に１
局部加熱による溶接部の融解に伴なう膨張と凝固に伴な
う収縮とによってホルダは位置合せした状態からずれて
固定され、その結果、ホルダ相互の結合効率が劣化する
ことが知られている。こ、のような結合効率の劣化を緩
和するために、光結合系の軸ずれに対するトレランス特
性を向上させることが工夫されてきている。溶接に伴な
う結合状態のずれは軸ずれの外に角度ずわがある。

スポットサイズω、ビーム波長λのガウスビームが光軸
からの軸ずれ△Ｘ及び角度ずれΔθを有して結合すると
きの結合効率ηは次式で与えられることが知られている
。

η　＝ ｅｘｐ　　（−△ｘ／ω２−π２ω２Δθ２／入２）−
−−−−一−−−−−−−−−−−−　（１）（１）式
によると、軸ずれのトレランス特性を向上するためには
スポットサイズωを大きくすればよいことが解るが、ス
ポットサイズωを大きくすると、角度ずれ△θに対する
トレランス特性が悪化する欠点があった。溶接前後で結
合効率の劣化を少なくするには単に軸ずれと角度ずれど
のいずれか一方のトレランス特性を向上するだけでは不
充分である。軸ずれ及び角度ずれのトレランス特性は、
光素子モジュールの構造に応じて最適に設計されなけれ
ばならないし、また逆にこれらのトレランス特性に応じ
て光素子モジュールの構造を最適に設計されなければな
らない。

軸ずれに対するトレランスは、非球面レンズや仮想ファ
イバの導入により向上するが、（１）式によれば、それ
は角度ずれに対するトレランス特性が悪化することを示
唆している。このような場合、モジュールの構造を溶接
時に角度ずれが生じ難い形態にする必要があり、逆に１
つのセルフネック・レンズによる光結合系のようじ角度
ずれに強い構造を有する場合にはモジュールの構造を溶
接時に軸ずれが生じ難い形態にする必要がある。しかし
、従来技術では、このような構造の最適化を行なうこと
ができなかった。

本発明の目的は、上記の欠点を回避し、結合光学系を光
ファイバ及び半導体光素子に固定する際に軸ずれ及び角
度ずれによる結合効率の劣化を緩和するように最適化す
ることができる構造を有する半導体光素子モジュールの
製造方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記の課題を解決するために、光ファイバの
先端に取付けられた光ファイバスリーブを保持する光フ
ァイバスリーブホルダと。

半導体発光素子及び半導体受光素子を保持する光素子ホ
ルダと、光素子から光ファイバの先端面に結像するよう
に光ファイバスリーブホルダと光素子ホルダとを結合す
るレンズを含む結合光学系ホルダとから威る半導体光素
子モジュールを製造するに当って、結合光学系、光ファ
イバ及び半導体光素子を光素子と光ファイバとが光結合
するように位置合せした後、３つのホルダを相互に固定
する半導体光素子モジュールの製造方法において、結合
光学系ホルダの両端の結像点がホルダの接合面にほぼ一
致するようにしてホルダを固定することを特徴とする半
導体光素子モジュールの製造方法を提供するものである
。

（作用） このように、結合光学系ホルダの両端の結像点、即ち光
ファイバの先端面の結像点または光素子の結像点がホル
ダの接合面にほぼ一致するようにして結合光学系ホルダ
を光ファイバスリーブホルダまたは光素子ホルダに固定
すると、溶接時にホルダ相互にずれが生じても結像点の
変位が少なく、従って高い結合効率を達成することがで
きる。

（実施例） 次に、本発明に係る半導体光素子モジュールの製造方法
を図面を参照してのべると、第１図は本発明の方法によ
って製造された半導体光素子モジュールｌＯを示し、こ
の半導体光素子モジュールｌＯは、光フアイバ１２の先
端に取付けられた光ファイバスリーブ１４を保持する光
ファイバスリーブホルダ１６と、半導体発光素子１８及
び半導体受光素子２０を保持する光素子ホルダ２２と、
半導体発光素子１８から光フアイバ１２の先端面に結像
するように光ファイバスリーブホルダ１６と光素子ホル
ダ２２とを結合するレンズ２４を含む結合光学系ホルダ
２６とから成っている。レンズ２４は、例えば。

１セルフオツク・レンズ系のような角度、ずれに対する
トレランス特性が良好なものを用いる。

この半導体光素子モジュールを製造するに当って、結合
光学系ホルダ２６と光ファイバスリーブホルダ１６と光
素子ホルダ２２とを半導体発光素子１８と光フアイバ１
２とが光結合するように精度よく位置合せする。

本発明の方法は、結合光学系ホルダ２６の両端の結像点
Ｐ＋またはｐ２がホルダ１６と２２または２２と２６と
の接合面にほぼ一致するようにしてこれらの３つのホル
ダを相互に固定することを特徴としている。第１図の実
施例では、結合光学系ホルダ２６の光フアイバ側の結像
点ｐ、がホルダ１６と２２との接合面Ａに一致するよう
に設定されている。

次に、結合光学系ホルダ２６の結像点ＰＩとホルダ１６
．２２の接合面Ａとがこのように一致していると、結像
点のずれが少なくなる理由を以下にのべる。若し、第２
図に示すように、光フアイバ１２への結像点りがホルダ
１６．２２の接合面Ａから離れていたとすると、これら
のホルダ１６．２２を溶接することによって生ずる位置
ずれは結像点りのずれを起す、溶接ずれによって結像点
りがどの程度ずれるかは構造上の問題である。今、溶接
ずれによる各部のずれを第３図を参照して説明する。接
合面Ａｔｔｘ軸にとり、光軸なｙ軸にとり、接合面Ａの
位置ＯＯを中心に光ファイバスリーブホルダ１６が角度
ずれ一Δθを生じたとする。尚、本発明のように結像点
ｐ、が第２図及びｗ４３図のＯにあったとすると、この
Ｏがどの程度ずれるかを合せて説明する。第３図におい
てΔＸ、△ｙは第２図に示す結像点りが溶接ずれによっ
てＤ′に変位した場合のＸ軸及びｙ軸上のずれの大きさ
をそれぞれ示し、また△ｘ０及び△ｙ０は本発明の結像
点Ｏが溶接ずれ仁よって０′に変位した場合のＸ軸及び
ｙ軸上のずれの大きさを示す、第３図から△Ｘ、Δｙ及
びΔＸｏ、△ｙ０を計算すると、下記の通りとなる。

△ｘ０＝Ｒ（１−ｃｏｓ△θ）−−−−−（２）△’Ｊ
０＝Ｒ−ｓｉｎ△θ−−−−−−−（３）Δｘ　　＝　
Ｒ（１−ｃｏｓ△０　）　−ｒ−ｓｉｎ△θ−−一−−
−−−−−−−−−−−−−−−（４）△ｙ　　＝　Ｒ
−ｓｉｎΔθ＋ｒ（１−ｃｏｓ△θ）−一−−−−−−
−−−−−−−−−−−（５）上記式（３）及び（５）
から １△ｙｏ　ｌ≦１Δｙ１ ば成り立つ、また、式（２）乃至（５）の△θについて
１次まで考慮すると、 Δｘ、＝Ｏ−−−−−−−−−　−（３′　〉△ｙｏ　
＝Ｒ△θ−−−−−−−−　（４’　　）△Ｘ　＝−「
△θ−−−−−−−　（５’　　”）△ｙ　＝ＲΔθ−
−−−−−−−　（６’　”）となり、△θが充分に小
さければ、 １△ｘ０　ｌ≦１△Ｘ１ が成り立つ。

従って、Ｏｏを中心とした角度ずれに対して点Ｏの方が
点りよりも位置ずれが小さく、本発明のように結像点Ｐ
Ｉが点Ｏに位置するようにすると、結像点の変位が少な
くて済むことが解る。

第４図は本発明の他の実施例を示し、この実施例では結
合光学系ホルダ２６の光素子側の結像点ｐ２がホルダ２
２と２６との接合面Ｂに一致するように設定されている
。この場合も、前の実施例と全く同じようにして、溶接
時の結像点ｐ２の変位が小さくて済む。

尚、上記実施例では、結像点Ｐ　Ｉ＊　Ｐ　＊が接合面
Ａ、Ｈにそれぞれ完全に一致していたが、これらは完全
に一致していなくてもよく、はぼ一致していればよい。

（発明の効果） 本発明によれば、上記のように、結合光学系を光ファイ
バ及び半導体光素子に固定する際に軸ずれ及び角度ずれ
による結合効率の劣化を緩和することができ、従っては
半導体光素子モジュールを高い歩留りで製造することが
できる実益がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法によって製造された半導体光素子
モジュールの断面図、第２図は本発明の方法によって結
像点の変位が少なくなる状態を説明する説明図、第３図
は第２図の状態を幾何学的に説明する線図、第４図は本
発明の他の実施例によって製造される半導体光素子モジ
ュールの断面図である。 １０−−−−一半導体光素子モジュール、１２−一一一
一光ファイバ、１４−−−−一光ファイバスリーブ、１
６−−−−−光ファイバスリーブホルダ、１８−−−−
一半導体発光素子、２０−−−−一半導体受光素子、２
２−−−−一光素子ホルダ、２４−−−−−レンズ、２
６−−−−−結合光学系ホルダ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光ファイバの先端に取付けられた光ファイバスリーブを
   保持する光ファイバスリーブホルダと半導体発光素子及
   び半導体受光素子を保持する光素子ホルダと前記光素子
   から前記光ファイバの先端面に結像するように前記光フ
   ァイバスリーブホルダと光素子ホルダとを結合するレン
   ズを含む結合光学系ホルダとから成る半導体光素子モジ
   ュールを製造するに当って、前記結合光学系、光ファイ
   バ及び半導体光素子を前記光素子と光ファイバとが光結
   合するように位置合せした後、前記３つのホルダを相互
   に固定する半導体光素子モジュールの製造方法において
   、前記結合光学系ホルダの両端の結像点が前記ホルダの
   接合面にほぼ一致するようにして前記ホルダを固定する
   ことを特徴とする半導体光素子モジュールの製造方法。