JPH05333247A

JPH05333247A - 光結合装置

Info

Publication number: JPH05333247A
Application number: JP13854292A
Authority: JP
Inventors: Nagataka Ishiguro; 永孝石黒
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-05-29
Filing date: 1992-05-29
Publication date: 1993-12-17

Abstract

(57)【要約】【目的】接合時に生じる光軸に対する垂直方向の光フ
ァイバの位置ずれ量を低減する。【構成】光結合装置は、発光素子となる半導体レーザ
１４を所定位置に設けた発光素子保持部１１と、ファイ
バフェルール１７で覆った光ファイバ１８をスリーブ１
９の所定位置に挿通させ、光ファイバ保持部１３および
レンズ保持部１２の接合面３０と光ファイバ１８の端面
との間に、レンズ保持部１２に向かって突出した光遮蔽
部３１を設けた光ファイバ保持部２３と、集光用レンズ
となるロッドレンズ１６をレンズホルダ１５の所定位置
に設けたレンズ保持部１２とからなり、光ファイバ１８
の端面を、光ファイバ保持部１３およびレンズ保持部１
２の接合面と略同一平面に存在させたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光ファイバ通信など
に用いられる光結合装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】微小な発光部を有する発光素子、特に半
導体レーザは、小型で高効率、かつ長寿命であることか
ら、光ファイバ通信や光信号処理などの広い用途に使用
されている。半導体レーザを光ファイバ通信に利用する
には、半導体レーザからの放射光を光ファイバに効率良
く集光させることが必要であり、これを実現するため
に、半導体レーザ，光ファイバおよびレンズのそれぞれ
を各保持部の所定位置に設け、これら各保持部を接合さ
せて構成した光結合装置がある。

【０００３】従来、このような光結合装置として図３に
示す構造が一般的に用いられている。以下、発光素子と
して半導体レーザを用いた、いわゆる半導体レーザモジ
ュールと呼ばれる従来の光結合装置について図面を参照
しながら説明する。図３に示すように、従来の光結合装
置は、所定位置に半導体レーザ４ａを設けた発光素子保
持部１ａと、レンズホルダ５ａの所定位置にロッドレン
ズ６ａを設けたレンズ保持部２ａと、ファイバフェルー
ル７ａに固定した光ファイバ８ａをスリーブ９ａの所定
位置に挿通させた光ファイバ保持部３ａとの３つの保持
部からなる。これら各保持部１ａ，２ａ，３ａは、半導
体レーザ４ａから放出された光が、ロッドレンズ６ａで
集光され、光ファイバ８ａのコア部に入射されるように
光軸調整して接合される。

【０００４】各保持部１ａ，２ａ，３ａの接合手順は、
まず、半導体レーザ４ａに対しロッドレンズ６ａの光軸
がほぼ一致するように位置決めし、発光素子保持部１ａ
とレンズ保持部２ａとが溶接により接合される。次に、
光ファイバ８ａの端面１０ａをロッドレンズ６ａの焦点
に位置決めした後、スリーブ９ａを介してファイバフェ
ルール７ａおよびレンズ保持部２ａが溶接により固定さ
れる。この際、位置調整を容易とするために、光ファイ
バ保持部３ａおよびレンズ保持部２ａ間には所定の隙間
を設けてある。

【０００５】通常、光ファイバ８ａの端面１０ａは、光
軸調整の妨げにならない程度に接合面１１ａから離すよ
うに設計され、また、溶接時の位置ずれを少なくするた
めに溶接法としてＹＡＧレーザによるポイント溶接法が
用いられる。また、光ファイバ８ａの端面１０ａを接合
面１１ａから離すことで、ＹＡＧレーザによる溶接時
に、ＹＡＧレーザ光が光ファイバ保持部３ａとレンズ保
持部２ａとの隙間を通過して光ファイバ８ａの先端に悪
影響を及ぼすのを防いでいる。

【０００６】このように半導体レーザ４ａ，ロッドレン
ズ６ａおよび光ファイバ８ａを所定位置に設けた各保持
部１ａ，２ａおよび３ａを光軸調整して接合した光結合
装置を得ることで、利用者は厄介な光軸調整作業をする
ことなく、容易に通信伝送機器などに応用することがで
きる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】信号の長距離伝送およ
び高速伝送を実現するためには、光ファイバとして、伝
送速度のモードによる違いなどを避ける目的でコア径約
１０〔μｍ〕のシングルモードファイバが用いられる。
このように光ファイバの径が小さいと、半導体レーザか
らの放射光を効率良く集光して光ファイバに入射させる
ために、各保持部を精度良く接合させることが非常に困
難となる。

【０００８】例えば、集光用レンズとしてロッドレンズ
を用いて、コア径約１０〔μｍ〕の光ファイバから高光
出力が得られる光結合装置を構成するには、レンズ保持
部と光ファイバ保持部との位置ずれ量を光軸に対して垂
直な横方向に約２〔μｍ〕以下に抑えることが必要とな
り、高精度な位置合わせが要求されることとなる。しか
しながら、従来の光結合装置では、接合時に用いるＹＡ
Ｇレーザ等のレーザ光の集光度のばらつきにより、溶接
時にレンズ保持部２ａおよび光ファイバ保持部３ａの隙
間が不均一に収縮することにより、図４に示すように、
レンズ保持部２ａに対して光ファイバ保持部３ａが僅か
に傾斜するのに伴って、光ファイバ８ａの先端が光軸Ａ
に対して垂直方向に大きくずれてしまうという問題があ
った。

【０００９】このような光軸に対する光ファイバ８ａの
位置ずれΔＸは、光ファイバ８ａの光出力低下の要因と
なり、また、位置修正のための作業を必要とし、量産上
の大きな問題となっている。この発明の目的は、接合時
に生じる光軸に対する垂直方向の光ファイバの位置ずれ
量を低減した光結合装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の光結合装
置は、光ファイバ保持部およびレンズ保持部の接合面
と、光ファイバの端面とを略同一平面としたものであ
る。請求項２記載の光結合装置は、請求項１記載の光結
合装置において、光ファイバ保持部およびレンズ保持部
の接合面と、光ファイバの端面との間に突出した光遮蔽
部を設けたものである。

【００１１】

【作用】この発明の構成によれば、光ファイバ保持部お
よびレンズ保持部の接合面と、光ファイバの端面とを略
同一平面としたことにより、接合時にレンズ保持部およ
び光ファイバ保持部の隙間が不均一に収縮し、光ファイ
バ保持部がレンズ保持部に対して傾斜することによる光
軸に対する垂直方向の光ファイバの位置ずれ量を低減す
ることができる。

【００１２】また、光ファイバ保持部およびレンズ保持
部の接合面と、光ファイバの端面との間に突出した光遮
蔽部を設けることで、接合時に溶接のために用いるレー
ザ光が、光ファイバの先端に照射されることを防ぐこと
ができ、レーザ光の照射による光ファイバへの悪影響を
完全になくすことができる。

【００１３】

【実施例】図１は、この発明の第１の実施例の光結合装
置の構成を示す要部断面図である。図１に示すように、
光結合装置は、発光素子となる半導体レーザ１４を所定
位置に設けた発光素子保持部１１と、ファイバフェルー
ル１７で覆った光ファイバ１８をスリーブ１９の所定位
置に挿通させた光ファイバ保持部１３と、集光用レンズ
となるロッドレンズ１６をレンズホルダ１５の所定位置
に設けたレンズ保持部１２とからなり、これら発光素子
保持部１１，レンズ保持部１２および光ファイバ保持部
１３は、半導体レーザ１４からの放射光をロッドレンズ
１６で集光し、光ファイバ１８のコア部に入射するよう
に光軸調整して接合したものである。そして、光ファイ
バ１８の端面は、光ファイバ保持部１３およびレンズ保
持部１２の接合面と略同一平面に存在させてある。

【００１４】また、半導体レーザ１４は、発振波長域が
長波長帯のものである。また、ロッドレンズ１６は、グ
レーデッドインデックス形であり、レンズホルダ１５に
固定したものである。また、光ファイバ１８は、コア径
１０〔μｍ〕でシングルモードであり、ファイバフェル
ール１７で覆ったものである。ここで、このような光結
合装置を構成した発光素子保持部１１，レンズ保持部１
２および光ファイバ保持部１３の接合について説明す
る。なお、接合時の溶接は、ＹＡＧレーザを用いた。

【００１５】先ず、ロッドレンズ１６および半導体レー
ザ１４の光軸が略一致するように位置決めした後にレン
ズ保持部１２と発光素子保持部１１とを溶接により接合
する。次に、光ファイバ１８による光出力が最大となる
ようにスリーブ１９とともに光ファイバ１８の位置調整
を行った後、溶接によりファイバフェルール１７をスリ
ーブ１９に固定する。この際、光ファイバ１８の端面
は、レンズ保持部１２および光ファイバ保持部１３の接
合面２０と略同一平面に存在する。予め、ロッドレンズ
１６および半導体レーザ１４の間隔と、ロッドレンズ１
６の焦点距離とは、ロッドレンズ１６による集光位置
が、スリーブ１９の端面と略同一平面に存在するように
設計してあり、したがって、光ファイバ１８の出力を検
知しながら、光出力が最大となるように光ファイバ１８
の位置を調整することで、光ファイバ１８の端面は、レ
ンズ保持部１２および光ファイバ保持部１３の接合面２
０と略同一平面に存在することとなる。

【００１６】そして、再度、光ファイバ保持部１３とレ
ンズ保持部１２との位置調整した後、溶接により、光フ
ァイバ保持部１３とレンズ保持部１２とを接合する。こ
の際、光ファイバ保持部１３およびレンズ保持部１２の
接合面２０に所定の隙間を設けることで、位置調整を容
易に行うことができる。溶接時には、この隙間が不均一
に収縮し、光ファイバ保持部１３がレンズ保持部１２に
対して傾斜することにより、光ファイバ１８の先端が光
軸に対して垂直方向にずれる可能性があるが、光ファイ
バ保持部１３およびレンズ保持部１２の接合面２０と、
光ファイバ１８の端面とを略同一平面としたことによ
り、光軸に対する光ファイバ１８の位置ずれ量は従来と
比較して著しく小さなものとなる。

【００１７】このように構成した第１の実施例の光結合
装置では、光ファイバ１８の光出力の低下は１０〔％〕
以下に抑えられた。従来の光結合装置では、光ファイバ
４ａの光出力が５０〔％〕程度まで低下するという実験
結果が得られており、従来と比較して大きな効果が得ら
れ、修正作業が不必要となり作業能率が著しく改善でき
た。

【００１８】なお、この第１の実施例においては、レン
ズ保持部１２および光ファイバ保持部１３の接合面２０
における隙間は２０〜３０〔μｍ〕以下とすることが好
ましい。これにより、溶接時にＹＡＧレーザ光が隙間を
通ってレンズホルダ１５内に入射することがなくなり、
接合面２０と同一平面に存在する光ファイバ１８の端面
が損傷を受けたり、レンズホルダ材が気化して光ファイ
バ１８の端面に付着することで光ファイバ１８への入射
光が低下することを防止できる。

【００１９】また、レンズ保持部１２および光ファイバ
保持部１３の接合面２０における隙間を２０〜３０〔μ
ｍ〕以下とするためには、スリーブ１９とファイバフェ
ルール１７を固定する工程は、光結合装置の組み立て時
に行う必要がある。この固定方法としては、スリーブ１
９の外側からＹＡＧレーザを照射し貫通溶接する方法が
あるが、この場合、スリーブ１９の肉厚を薄くするなど
の必要があるため、光ファイバ保持部１３とレンズ保持
部１２の接合箇所の機械的強度を考慮することが必要と
なる。

【００２０】図２は、この発明の第２の実施例の光結合
装置の構成を示す要部断面図である。図２において、２
３は光ファイバ保持部であり、ファイバフェルール１７
で覆った光ファイバ１８をスリーブ１９の所定位置に挿
通させ、光ファイバ保持部１３およびレンズ保持部１２
の接合面３０と、光ファイバ１８の端面との間に、レン
ズ保持部１２に向かって突出した光遮蔽部３１を設けた
ものである。なお、図１と同符号の部分は同様の部分を
示す。

【００２１】図２に示すように、図１に示した第１の実
施例と異なる点は、光ファイバ保持部２３およびレンズ
保持部１２の接合面３０と、光ファイバ１８の端面との
間に、レンズ保持部１２に向かって突出した光遮蔽部３
１を設けた点である。このように構成した第２の実施例
の光結合装置は、第１の実施例の光結合装置と同様の効
果を得ることができる。そして、さらに、光遮蔽部３１
を設けたことで、溶接時にＹＡＧレーザ光が接合面３０
における隙間を通ってレンズホルダ１５内に入射して
も、光ファイバ１８の先端に照射されることがなく、Ｙ
ＡＧレーザ光の照射により光ファイバ１８に与える悪影
響を完全になくすことができる。

【００２２】また、光ファイバ保持部２３およびレンズ
保持部１２の接合面３０における隙間は、溶接固定する
ことが可能な７０〜９０〔μｍ〕程度まで広げることが
でき、機械加工精度でファイバフェルール１７とスリー
ブ１９を予め固定しておくことが可能となり、作業性を
さらに改善できる。以上のように第１および第２の実施
例によれば、光ファイバ保持部１３，２３およびレンズ
保持部１２の接合面と、光ファイバ１８の端面とを略同
一平面としたことにより、接合時にレンズ保持部１２お
よび光ファイバ保持部１３，２３の接合面２０，３０の
隙間が不均一に収縮し、光ファイバ保持部１３，２３が
レンズ保持部１２に対して傾斜することによる光軸に対
する垂直方向の光ファイバ１８の位置ずれ量（図４に示
した符号ΔＸに相当する。）を低減することができる。

【００２３】その結果、高光出力を得ることができ、従
来では必要であった光ファイバ１８の位置ずれ修正のた
めの作業は不要となり、量産に適した光結合装置を得る
ことができる。さらに、第２の実施例によれば、光ファ
イバ保持部２３およびレンズ保持部１２の接合面３０
と、光ファイバ１８の端面との間にレンズ保持部１２に
向かって突出した光遮蔽部３１を設けることで、接合時
に溶接のために用いるレーザ光が、光ファイバ１８の先
端に照射されることを防止することができ、レーザ光の
照射による光ファイバ１８への悪影響を完全になくすこ
とができる。

【００２４】なお、第１および第２の実施例では、レン
ズ保持部１２を介して発光素子保持部１１と光ファイバ
保持部１３，２３とを接合したが、発光素子保持部１１
に直接、光ファイバ保持部１２，１３を接合しても同様
の効果を得ることができる。この場合、光ファイバ１８
の端面は、発光素子保持部１１および光ファイバ保持部
１３，２３の接合面と略同一平面とすれば良い。

【００２５】

【発明の効果】この発明の光結合装置によれば、光ファ
イバ保持部およびレンズ保持部の接合面と、光ファイバ
の端面とを略同一平面としたことにより、光ファイバ保
持部およびレンズ保持部の接合時に生じる光軸に対する
垂直方向の光ファイバの位置ずれ量を低減することがで
きる。

【００２６】また、光ファイバ保持部およびレンズ保持
部の接合面と、光ファイバの端面との間に突出した光遮
蔽部を設けることで、接合時に溶接のために用いるレー
ザ光が、光ファイバの先端に照射されることを遮ること
ができ、レーザ光の照射による光ファイバへの悪影響を
完全になくすことができる。その結果、高光出力を得
ることでき、従来では必要であった光ファイバの位置ず
れ修正のための作業を不要となり、量産に適した光結合
装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例の光結合装置の構成を
示す要部断面図である。

【図２】この発明の第２の実施例の光結合装置の構成を
示す要部断面図である。

【図３】従来の光結合装置の構成を示す断面図である。

【図４】従来の光結合装置における光軸Ａに対する光フ
ァイバ８ａの位置ずれを説明するための要部断面図であ
る。

【符号の説明】

11 発光素子保持部 12 レンズ保持部 13，23 光ファイバ保持部 14 半導体レーザ（発光素子） 16 ロッドレンズ（集光用レンズ） 18 光ファイバ 20，30 接合面 31 光遮蔽部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光素子を所定位置に設けた発光素子保
持部と、光ファイバを所定位置に挿通させた光ファイバ
保持部と、前記発光素子からの放射光を前記光ファイバ
に集光するための集光用レンズを所定位置に設けたレン
ズ保持部とを備えた光結合装置であって、前記光ファイバ保持部および前記レンズ保持部の接合面
と、光ファイバの端面とを略同一平面とした光結合装
置。
【請求項２】光ファイバ保持部およびレンズ保持部の
接合面と、光ファイバの端面との間に突出した光遮蔽部
を設けた請求項１記載の光結合装置。