JPH0497305A - 光半導体結合器 - 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、光通信装置等に使用する発光素子と光ファイ
バとを結合する光半導体結合器に関する。

［従来の技術］ 光通信装置に於いては、発光、受光素子と先ファイバと
を結合するデバイスが重要である。近年、長距離、大容
量、高速通信の発展とその需要に伴い、安価になりつつ
あるシングルモードファイバ（比較的容量が小さく短距
離用）の加入者が主流になり、光半導体結合器やそれを
用いたモジュールをいかに安偏にかつ小形化させるかが
重要な課題であった。又、最近では、小形のコンパクト
ディスク用のパッケージに半導体レーザが搭載され使用
されている。

第３図は従来の光半導体結合器の断面図である。

図に於いて、（１）は発光素子で、主に端面放射形の半
導体レーザ（ＬＤ）又は発光ダイオード（Ｅ−ＥＬＤ）
を用いる。（２）はコンパクトディスク用のパッケージ
で、上部の突出部に発光素子（１）を取り付け、発光素
子（１）を駆動するための電流の供給を受ける端子を有
する。（３）はキャップで、光通過窓を備え、パッケー
ジ（２）の上部に取り付けられた発光素子（１）の気密
を保持する。

（４）は素子ホルダで、中央部にレンズホルダ（後述説
明）を嵌合する円筒状の貫通穴を有すると共に、その下
部には大径の円筒状の貫通穴を有し、その大径の貫通穴
にパッケージ（２）が装着される。又、下部には光通信
装置への取り付けと放熱を兼ねたフランジ部（４ａ）を
有する。

（５）はレンズホルダで、ヤング率が低い黄銅などの材
料で筒状に形成され、その内部にレンズ（後述説明）を
圧入し、接着材でレンズを固定している。尚、レンズを
レンズホルダ（５）に圧入する場合、レンズホルダ（５
）がステンレスやコーバルなどヤング率の高い材料を用
いるよりも、黄銅などのヤング率の低い材料を用いて圧
入するほうがレンズの圧入しろを大きくとることができ
る。

又、直接、素子ホルダ（４）にレンズを圧入するよりも
、レンズホルダ（５）を介して圧入した方が歩留まりが
よくなり安砺にすることができる。

（６）はレンズで、図には球レンズが示されているが屈
折分布形等のレンズを用いてもよ（、発光素子（１）か
らの光を集光して光ファイバ（後述説明）に伝搬させる
。（７）は光ファイバ（９）が固定されたフェルール（
８）を嵌合するスリーブである。

この光ファイバ（９）はフェルール（８）に接着固定し
たのち、その端面を光学的に研磨する。

従来の光半導体結合器は上記のように構成されており、
素子ホルダ（４）の小径の貫通穴にレンズホルダ（５）
を圧入後、レンズ（６）をレンズホルダ（５）に圧入し
、レンズ（６）の位置を調整後、素子ホルダ（４）とレ
ンズホルダ（５）とを溶接等で固定する。次に、発光素
子（１）を気密封止したパッケジ（２）をレンズホルダ
（５）の貫通穴に圧入する。

その際、発光素子（１）から出射された光はレンズ（６
）によりａ点に絞られる。

一方、光ファイバ（９〉を接着固定したフェルール（８
）をスリーブ（７）内に挿入し、上記ａ点の位置に光フ
ァイバ（９）が設定されるように、フェルル（８）を設
置し、３軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸）方向の光学的位置合わせを
行い、ｂ点及び０点をＹＡＧレーザ溶接等により固定す
る。この様にして光半導体結合器は組立てられ、素子ホ
ルダ（４）のフランジ部を光通信装置（図示せず）にね
じ等で接続する。

この場合、光ファイバの軸ずれ感度は２μｍ（結合効率
変化１０％）と厳しい為、クリープの大きい半田や接着
材を使用するよりも、金属同志の結合が可能なＹＡＧレ
ーザ溶接で固定する方が、組立時の変動や経時的な変化
に強く優れている面がある。その為、ＹＡＧレーザ溶接
が一般的に行われており、溶接材料としては、溶接性が
よく（溶接時の割れを防止する）、熱伝導率が低くかつ
リン及び硫黄などの不純物が少ないステンレス又はコー
バルなどが用いられていた。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の光半導体結合器では、発光素子から
の放熱は素子ホルダの下部に設けたフランジ部を介して
行われるが、発光素子を搭載するパッケージが小さい為
に放熱量が少なく、かつ、素子ホルダが熱伝導の低い材
料を用いているので放熱量が更に少なくなり、その為、
発光する光を低出力にし、かつ、使用する光通信装置の
伝送距離及び伝送速度を制限しなくてはならないという
問題があった。

又、使用環境温度を制限する為に、ベルチェ素子を使用
して冷却を行うが、装置が大きくなるという問題があっ
た。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたもので
、発光素子からの放熱性を向上させると共に、ＹＡＧレ
ーザ溶接の溶接性を良好にして高出力で低コスト化でき
る光半導体結合器を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る光半導体結合器は、銅又は黄銅の熱伝導率
の高い材料からなり、上部に突出した円筒部を有すると
共に、この円筒部の内部がレンズが圧入するレンズ孔を
有し、このレンズ孔の下方に発光素子を取り付けたパッ
ケージを圧入する貫通穴を有し、外部に光通信装置の取
り付けと放熱を兼ねたフランジ部を有した下部ホルダと
、リン及び硫黄の不純物が少ないステンレス又はニッケ
ル系の合金であるコーバルが筒状に形成され、その内部
が前記下部ホルダの突出した円筒部を嵌合する貫通穴を
有した上部ホルダとを備えたものである。又、光半導体
結合器は、銅又は黄銅の熱伝導率の高い材料からなり、
上部に円筒部を有すると共に、この円筒部の内部が発光
素子を取り付けたパッケージを圧入する貫通穴を有し、
外部に光通信装置の取り付けと放熱とを兼ねたフランジ
部を有した下部ホルダと、ステンレス又はコーバルが筒
状に形成され、前記下部ホルダの円筒部に嵌入する溶接
リングと、ステンレス又はコーバルが筒状に形成され、
その上部の内部が光ファイバを固定したフェルールを挿
入する孔を有すると共に、その孔の下部がレンズを固定
するレンズホルダを嵌合する貫通穴を有する上部ホルダ
とを備えたものである。

［作　用コ 本発明に於いては、銅又は黄銅の熱伝導率の高い材料か
らなり発光素子を取り付けたパッケージを圧入しレンズ
を圧入した下部ホルダの突出した円筒部に、リン及び硫
黄の不純物が少ないステンレス又はニッケル系の合金で
あるコーバルからなる上部ホルダの貫通穴を嵌合させ、
その上部ホルダとフェルールを固定するスリーブとを接
合して光結合することにより、発光素子から発生する熱
が熱伝導率の高い下部ホルダを介して放熱され、発光素
子を高出力に駆動することができる。

［実施例］ 第１図は本発明の実施例の断面図であり、（１）〜（３
）　、　（６）〜（９）は従来と同一のものである。

図に於いて、（１０）は下部ホルダで、銅又は黄銅など
の熱伝導率の高い材料からなり、上部には上部ホルダ（
１１）と嵌合する突出した円筒部（１０ａ）が設けられ
、その中心部が貫通され、レンズ（６）を圧入するレン
ズ孔（１０ｂ）が形成され、レンズ孔（１０ｂ）の下部
にはキャップ（３）が収容される光学室（Ｉｎｃ）とパ
ッケージ（２）を圧入する圧入部（１０ｄ）が形成され
ている。又、外周部には光通信装置への取り付けと放熱
を兼ねたフランジ部（１０ｅ）が設けられている。

（１１）は上部ホルダで、リン及び硫黄等の不純物が少
ないＹＡＧレーザ溶接に適したステンレス鋼（ＳＵＳ３
０４，４３０，６３０等）やニッケル系の合金であるコ
ーバル材料からなり、中心部には貫通孔が設けられ、そ
の下部は下部ホルダ（１０）の円筒部（１０ａ）と嵌合
する円筒部（ｌｌａ）が形成され、又、上端面はスリー
ブ（７）とＹＡＧレーザ溶接する為に平坦に形成されて
いる。

上記のように構成した光半導体結合器に於いては、光学
室（１０ｃ）にキャップ（３）を挿入して下部ホルダ（
１０）の圧入部（１０ｃ）にパッケージ（２）を圧入し
、次に、レンズ孔（１０ｂ）の所定の位置にレンズ（６
）を圧入固定する。そして、下部ホルダ（１０）の円筒
部（１０ａ）に上部ホルダ（１１）の円筒部（ｌｌａ）
を嵌合する。この組立順序は逆でもよい。この状態で従
来と同様に光ファイバ（９）を固定したフェルール（８
）と光軸調整を行い、上部ホルダ（１１）とスリーブ（
７）の接合点即ちｂ点及びスリーブ（７）とフェルール
（８）の接合点即ちＣ点をＹＡＧレーザ溶接をして固定
する。

第２図は本発明の他の実施例の断面図であり、（１）〜
（３）、　（５）　、　（１３）　、　（８）、　（９
）は従来と同一のものである。図に於いて、（１２）は
下部ホルダで、銅又は黄銅の熱伝導率の高い材料からな
り、上部には溶接リング（１３）が嵌入する円筒部（１
２ａ）が設けられ、円筒部（１２ａ）の内部にはキャッ
プ（３）が収容される光学室（１２ｂ）とパッケージ（
２）を圧入する圧入部（１２ｃ）が形成されている。又
、外周部には光通信装置（図示せず）への取り付けと放
熱を兼ねたフランジ部（１２ｄ）が設けられている。

（１３）は溶接リングで、ステンレス又はコーバルの材
料で筒状に形成され、下部ホルダ（１２）の円筒部に嵌
入する。

（１４）は上部ホルダで、リン及び硫黄等の不純物が少
ないＹＡＧレーザ溶接に適したステンレス綱（ＳＵＳ３
０４，４３０，６３０等）やニッケル系の合金であるコ
ーバルの材料で筒状に形成され、その筒の上部の中心部
には光ファイバ（９）を固定したフェルール（８）を挿
入すると共に、その孔の下部にはレンズ（６）を固定す
るレンズホルダ（５）を嵌合する貫通孔（１４ａ）が設
けられている。

上記のように構成された光半導体結合器に於いては、発
光素子（１）を搭載したパッケージ（２）が下部ホルダ
（１２）に圧入固定され、溶接リング（１３）が下部ホ
ルダ（１２）の円筒部に嵌入されて固定される。一方、
レンズ（６）を固定したレンズホルダ（６）と所定寸法
で光ファイバ（９）を固定したフェルール（８）とが上
部ホルダに固定され、下部ホルダ（１２）と上部ホルダ
（１４）とを光軸に対して垂直な２軸（Ｘ、Ｙ軸）の位
置で調整し、上部ホルダ（１４）と溶接リング（１３）
の接合点であるｄ点をＹＡＧレーザ溶接して固定する。

この様にして、銅又は黄銅の熱伝導率の高い材料を下部
ホルダ（１０）、（１２）に用いたことにより、発光素
子（１）から発生する熱を容易に放熱することができる
。又、リン及び硫黄の不純物が少ないステンレス又はニ
ッケル系の合金であるコーバルの材料を上部ホルダ（１
１）、（１４）及び溶接リング（１３）に用いたことに
より、ＹＡＧレーザ溶接の溶接性が向上する。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、銅又は黄銅の熱伝導率の
高い材料を光半導体結合器のホルダに用いたことにより
、放熱性が高くなり、制限されていた発光素子の出力を
高くすることができ、長距離及び大容量の光通信装置に
高密度に実装することができる。

又、ホルダがレンズホルダを兼ねることにより、部品点
数が少なくなり、安価な光半導体結合器が提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の断面図、第２図は本発明の他
の実施例の断面図、第３図は従来の光半導体結合器の断
面図である。 図に於いて、（１）は発光素子、（２）はパッケージ、
（３）はキャップ、（６）はレンズ、（７）はスリーブ
、（８）はフェルール、（９）は光ファイバ、（１０）
は下部ホルダ、（１１）は上部ホルダである。 特許出願人　　　沖電気工業株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバを固定したフェルールをスリーブに圧
   入固定する光半導体結合器に於いて、銅又は黄銅の熱伝
   導率の高い材料からなり、上部に突出した円筒部を有す
   ると共に、この円筒部の内部がレンズを圧入するレンズ
   孔を有し、このレンズ孔の下方に発光素子を取り付けた
   パッケージを圧入する貫通穴を有し、外部に光通信装置
   の取り付けと放熱を兼ねたフランジ部を有した下部ホル
   ダと、 リン及び硫黄の不純物が少ないステンレス又はニッケル
   系の合金であるコーバルが筒状に形成され、その内部が
   前記下部ホルダの突出した円筒部を嵌合する貫通穴を有
   した上部ホルダと を備えたことを特徴とする光半導体結合器。
2. （２）銅又は黄銅の熱伝導率の高い材料からなり、上部
   に円筒部を有すると共に、この円筒部の内部が発光素子
   を取り付けたパッケージを圧入する貫通穴を有し、外部
   に光通信装置の取り付けと放熱とを兼ねたフランジ部を
   有した下部ホルダと、ステンレス又はコーバルが筒状に
   形成され、前記下部ホルダの円筒部に嵌入する溶接リン
   グと、ステンレス又はコーバルが筒状に形成され、その
   上部の内部が光ファイバを固定したフェルールを挿入す
   る孔を有すると共に、その孔の下部がレンズを固定する
   レンズホルダを嵌合する貫通孔を有する上部ホルダと を備えたことを特徴とする光半導体結合器。