JPH0452636B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は光フアイバ通信システムに用いら
れ、発光素子が、光伝送体としての光フアイバと
光学的に結合された状態で内蔵さているととも
に、パツケージがプリント基板に直接取り付け可
能なデユアルインラインパツケージ形発光素子モ
ジユールおよびその組立方法に関するものであ
る。

なおここではデユアルインラインパツケージ形
レーザダイオードモジユール（以下、DIP形LD
モジユールという。）について説明する。

〔従来の技術〕

第４図は従来のDIP形LDモジユールを示す断
面図である。図において、１はパツケージ、２は
カバー、３はレーザダイオード（単にLDという）
の温度をコントロールするサーモモジユール、４
はヒートシンク、５はLD、６はモニター用フオ
トダイオード（以下PDという）、７はLD，PDを
のせるチツプキヤリア、８はテーパ先球フアイ
バ、９はテーパ先球フアイバを固定するための半
田、１０は温度検出のためのサーミスタ、１１は
フアイバ保護とフアイバシールのためのスリー
ブ、１２はフアイバジヤケツト、１３はパツケー
ジ１とスリーブ１１間の気密のための半田であ
る。なお、図では内部配線を省略している。

第５図は第４図に示したDIP形LDモジユール
の光学系のみを抜き出した図である。ここで、光
フアイバの先端をテーパ状に先球している理由
は、光フアイバの見かけの開口数（N.A.）を上
げて、LDと光フアイバの結合効率を高めるため
になされているものである。当然のことながら、
結合効率がさほど必要のないときは、光フアイバ
先端はフラツトでよいことはいうまでもない。

従来のDIP形LDモジユールは上記のように構
成され、サーモモジユール３の上部にのせられた
チツプキヤリア７にダイボンドされたLD５とテ
ーパ先球フアイバ８を軸合せした後、半田９を用
いてチツプキヤリア７とテーパ先球フアイバ８を
固定する。その後、スリーブ１１とパツケージ１
を半田１３でシールをして、更にカバー２とパツ
ケージ１を溶接、又は半田でシールする。又、周
囲温度が変化してもLD５の温度をほぼ一定に保
つようにチツプキヤリア７に固定されたサーミス
タ１０の抵抗値を検出することによつて、サーモ
モジユール３への供給電流を調整する。一般には
ATC（Aotomatic Tenperature Control）回路
を外付けして自動温度制御を行う。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来のDIP形LDモジユールでは、
LD５とテーパ先球フアイバ８を半田９を溶かし
て軸合せする際、半田９を溶かすために半田９を
100℃以上の高温に晒す必要がある。その時、チ
ツプキヤリア７に熱分布ができ構造的に歪んだ状
態で軸合せを行うため、室温に戻した時、チツプ
キヤリア７の熱歪が解放される。又、半田９も高
温で溶けている状態から室温に戻すと、収縮で半
田９が変形する。即ち、軸合せ状態のときのLD
５とテーパ先球フアイバ８の光学的相対位置と、
軸合せ後の光学的相対位置がずれて結合効率の低
下をまねく、特にフアイバとして、シングルモー
ドフアイバを用いるときは、LD５とテーパ先球
フアイバ８の光軸垂直方向トレランスは約1μmと
小さく、上記のような構造歪みは大きな問題であ
つた。更に、半田９が冷えて固つた後にテーパ先
球フアイバ８の曲げなどの機械的ストレスが半田
９に加わつていると、半田９に内部応力が働き歪
現象（半田クリープ）が生ずる。したがつて、こ
の場合も前述したように、LD５とテーパ先球フ
アイバ８の光学的相対位置関係が削れ（軸ずれを
起し）、結合効率が低下しフアイバ端光出力が低
下するという問題があつた。

この発明は、かかる問題点を解決するたえにな
されたもので、軸合せ固定時に軸ずれを起こすこ
となしに、又、経年変化にも安定した光学的特性
を保ことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るDIP形LDモジユールは、LDモ
ジユールおよびその組立方法はLDをステムにダ
イボンドしたものをロツドレンズを保持したレン
ズホルダと溶接するとともに、更に、上記レンズ
ホルダとフアイバを保持・固定しているスリーブ
ホルダを軸合せ後溶接した内部モジユールをパツ
ケージ内に組み込みDIP形LDモジユールを構成
したものである。

〔作用〕

この発明においては、LDとロツドレンズ、及
びロツドレンズとフアイバの軸合せ後の固定を溶
接で行うので、軸合せ及び固定は室温で行うこと
が可能である。そのため熱歪や半田クリープ等を
考慮する必要がない。したがつて、光軸の経年変
化についても不安は無く、安定した光出力を維持
することができる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図であ
り１〜６，１０〜１２は第４図の従来装置と同一
のものである。１４は上記LD５とPD６がダイボ
ンドされているステム、１５はこのステム１４を
保持・固定しているマウント、１６はサーミスタ
１０を取り付けるとともに、上記マウント１５を
固定するための保持材、１７はLD５からの光を
集光させるための先球ロツドレンズ（二乗屈折率
分布形レンズ）、１８はこの先球ロツドレンズ１
７を保持・固定するためのレンズホルダ、１９は
LD５への光の再入射を防ぐために先端を斜めに
研磨した先斜フアイバ、２０は上記スリーブ１１
を保持・固定するためのスリーブホルダ、２１は
上記スリーブを固定するためのネジ、２２はこの
スリーブ１１に取り付けられているフランジ、２
３は気密用半田である。第２図は第１図に示した
DIP形LDモジユールの光学系のみを抜き出した
図である。ここでロツドレンズのLD側端面を球
面に加工しているのは、レンズの実効開口数を上
げてLDとフアイバの結合効率を高めるためであ
る。

上記のように構成されたDIP形LDモジユール
においては、まず基本光学部品であるLD５、先
球ロツドレンズ１７、先斜フアイバ１９の光軸調
整・固定をパツケージ１の外であらかじめ行つて
おき、しかる後にパツケージ内に組み込む。以
下、組立法について具体的に説明する。ヒートシ
ンク４を介してLD５とPD６がダイボンドされて
いるステム１４の周囲にマウント１５を半田付け
等により接合する。次にレンズホルダ１８の中に
先球ロツドレンズ１７を取りつけ、LD５と先球
ロツドレンズ１７の軸合せを行い、マウント１５
とレンズホルダ１８を溶接する。

ここでレンズホルダ１８は第３図に示すよう
に、溶接が可能になるよう両端は金属部材１８ａ
で構成され、内側は熱を遮断するための断熱材１
８ｂが用いられる。断熱材１８ｂの一例としては
フオルステライト（セラミツクの一種）がある。
又断熱材１８ｂは更に熱抵抗を上げるため、第３
図に示すように周上の一部を中心方向に削の込ん
でいる。金属部材１８ａと断熱材１８ｂはロウ付
け等で接合する。すなわちレンズホルダの材質は
その両端には溶接可能な金属は用い、内側は熱伝
導の悪い材質をはさみ込むサンドウイッチ構造に
しているため、パツケーからの熱流入が低く抑え
られる。したがつて、低いサーモジユールへの駆
動電流でLDの温度をコントロールすることが可
能である。

次に先斜フアイバ１９を保持するためのスリー
ブ１１をスリーブホルダ２０の穴の中に入れ、先
に軸合せ固定を行つたLD５、先球ロツドレンズ
１８と軸合せを行う。先斜フアイバ１９の位置が
決つたら、その光軸方向の固定はネジ２１等で行
い、光軸垂直方向の固定はレンズホルダ１８とス
リーブホルダ２０を溶接で固定する。以上で内部
モジユールの製作が完了する。ここで、事前にパ
ツケージ１内にサーモモジユール３及びサーミス
タ１０を取り付けた保持材１６を半田付けで固定
しおく。次に、上記内部モジユールをパツケージ
１内に入れ、スリーブ１１に設けられたフランジ
２２とパツケージ１を半田２３でシールする。
又、保持台１６とマウント１５も同時に半田付け
を行う。最後にカバー２を半田付け、もしくは溶
接でシールする。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、発光素子を取
付けたステム、内部にロツドレンズが固定された
レンズホルダ、光フアイバを保持・固定している
スリーブホルダとを結合してなる内部モジユール
をパツケージ内に組み込むことにより、軸合せ固
定時に軸ずれを起こすことなく、又、経年変化に
も安定した光学的特性を維持することが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すデユアルイ
ンラインパツケージ形レーザダイオードモジユー
ルの断面図、第２図は第１図に示すデユアルイン
ラインパツケージ形レーザダイオードモジユール
の光学系を示す図、第３図はレンズホルダを示す
断面図、第４図は従来のデユアルインラインパツ
ケージ形レーザダイオードモジユールを示す断面
図、第５図は第４図に示すレーザダイオードモジ
ユールの光学系を示す図である。 図において、１はパツケージ、５はレーザダイ
オード、８はテーパ先球フアイバ、９は半田、１
１はスリーブ、１７は先球ロツドレンズ、１８は
レンズホルダ、１９は先斜フアイバである。な
お、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 発光素子、この発光素子を取付けたステム、
   レンズホルダ、このレンズホルダ内に取付けられ
   たロツドレンズ、上記ステムに設けられ、上記発
   光素子とロツドレンズが軸合せされた状態で上記
   レンズホルダの一端と結合されるマウント、光フ
   アイバを保持するためのスリーブ、このスリーブ
   を取付け、かつ上記光フアイバが上記発光素子お
   よびロツドレンズと軸合せされた状態で上記レン
   ズホルダの他端と結合されるスリーブホルダとを
   有する内部モジユールと、上記内部モジユールを
   収納し、上記スリーブのロツドレンズとは反対側
   が外部へ突出するための穴を有するデユアルイン
   ラインパツケージと、上記デユアルインラインパ
   ツケージの上記スリーブが位置する穴をシールす
   るシール部材とを具備したことを特徴とするデユ
   アルインラインパツケージ形発光素子モジユー
   ル。 ２ 上記レンズホルダの長手方向の両端を金属で
   構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のデユアルインラインパツケージ形発光素子
   モジユール。 ３ 上記レンズホルダの両端間の部材は、その周
   上一部が中心方向に削り込んであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項あるいは第２項記載の
   デユアルインラインパツケージ形発光素子モジユ
   ール。 ４ 上記レンズホルダの両端間の部材として断熱
   材を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項あるいは第３項記載のデユアルインラインパツ
   ケージ形発光素子モジユール。 ５ ロツドレンズの発光素子側先端を球面にした
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のデ
   ユアルインラインパツケージ形発光素子モジユー
   ル。 ６ デユアルインラインパツケージ形発光素子モ
   ジユールの組立方法であつて次の順序で組立てる
   ことを特徴とするデユアルインラインパツケージ
   形発光素子モジユールの組立方法。 (a) 発光素子を取付けたステムに設けられたマウ
   ントとロツドレンズを取付けたレンズホルダと
   を、上記発光素子とロツドレンズの軸合せ後に
   結合し、 (b) 光フアイバを保持するためのスリーブをスリ
   ーブホルダ内に位置させた状態で上記光フアイ
   バを上記発光素子およびロツドレンズと軸合せ
   を行つた後に上記レンズホルダとスリーブホル
   ダとを結合し、 (c) 上記(a)(b)の順で組立てられた内部モジユール
   を、デユアルインラインパツケージ内に上記ス
   リーブの上記ロツドレンズの反対側を上記デユ
   アルインラインパツケージ外へ突出させて収納
   し、 (d) 上記デユアルインラインパツケージのスリー
   ブが位置する部分をシール部材でシールするよ
   うにしたデユアルインラインパツケージ形発光
   素子モジユールの組立方法。