JPH0538328Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、光半導体素子と光フアイバとを球レ
ンズを介して結合する光半導体結合器に関するも
のである。

（従来の技術） 光通信装置等に用いられる発光ダイオードやフ
オトダイオード等の光半導体素子と、伝送媒体で
ある光フアイバとの結合は、通常レンズを介して
光学的に結合され、このような結合を行うものが
光半導体結合器である。使用するレンズは、微小
な球レンズ、集束性ロツドレンズ等が一般的であ
る。比較的安価な球レンズを用いる場合、球レン
ズのままでは取り扱いにくいため、通常は球レン
ズホルダに固定のうえ、その球レンズに無反射コ
ート等の処理を行つた後、該球レンズホルダを接
着剤ないしネジロツク接着剤を用いたネジ締結に
より光半導体結合器筐体に実装し、光半導体素子
と光フアイバとの光学的調整を行つて固定してい
る。

従来、この種の光半導体結合器として、例えば
実願昭59−58532号（実開昭60−172109号）明細
書に記載されるものがあつた。以下、その構成を
図を用いて説明する。

第２図は従来の光半導体結合器の一構成例を示
す断面図である。

この光半導体結合器は、光半導体素子部材１０
と光フアイバ２０の端末とを球レンズ３０を介し
て結合するものであり、結合器筐体４０と、光半
導体素子部材１０及び球レンズ３０を収容してそ
れらを結合器筐体１０に結合するための固定部材
５０と、光フアイバ２０の端末を結合器筐体４０
に着脱自在に結合するための結合部材６０とで構
成されている。

光半導体素子部材１０は、光半導体素子１１を
有し、その光半導体素子１１がベース１２上に搭
載され、そのベース１２に、光透過部１３ａを有
するキヤン１３が取付けられて半導体素子１１が
密封されている。固定部材５０は内部に第１，第
２の収容部５１，５２を有すると共に、外部に結
合器筐体４０と螺合するネジ部５３を有してお
り、その第１の収容部５１内に球レンズ３０が圧
入固定され、さらにその第２の収容部５２内に光
半導体素子部材１０が固定されている。結合部材
６０は、光フアイバ２０の端末を固定するプラグ
６１と、このプラグ６１を結合器筐体４０と固定
する袋ナツト６２とで構成されている。

以上のように構成される光半導体結合器を用い
て光半導体素子部材１０と光フアイバ２０とを結
合するには、先ず光フアイバ２０の端末をプラグ
６１に固定し、そのプラグ６１を袋ナツト６２を
用いて結合器筐体４０に結合すると共に、球レン
ズ３０を第１の収容部５１内に圧入固定した固定
部材５０のネジ部５３を結合器筐体４０に螺入し
て固定する。この際、予めネジ部５３には、螺合
結合の強度を増して長時間安定的な結合を維持す
るためにネジロツク用接着剤５４が塗布されてい
る。次に、固定部材５０の第２の収容部５２に、
光半導体素子部材１０を挿入し、光フアイバ２０
と光半導体素子１１の光学的位置を調整しながら
その両者の結合度が最高となる所で、例えば
Sn63％−Pb37％からなる半田５５を用いてキヤ
ン１３を固定部材５０に固定すれば、結合作業が
終了する。

このようにして光半導体素子１１と光フアイバ
２０とを結合すれば、例えば発光ダイオードから
なる光半導体素子１１に印加した所定電圧により
その光半導体素子１１が発光し、その光がキヤン
１３の光透過部１３ａを通して球レンズ３０で収
束された後、光フアイバ２０に入射される。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、上記構成の光半導体結合器で
は、次のような問題点があつた。

球レンズ３０を固定した固定部材５０と結合器
筐体４０とをネジ部５３を介して螺合締結し、強
度を増すためにそのネジ部５３に塗布したネジロ
ツク用接着剤５４で固定するようにしているが、
接着剤５４を乾燥させるために以後の工程を行う
までの間、例えば１時間程度の放置時間を必要と
し、それによつて作業時間が長びくという問題点
があつた。さらに、半田５５の溶融温度は例えば
183℃程度あり、そのような半田５５を用いて、
キヤン１３を固定部材５０に固定する場合、固定
部材５０は通常220℃前後に加熱され、それによ
り接着剤５４が劣化して長時間安定に螺合締結を
維持することが困難となり、光半導体素子１１と
光フアイバ２０との結合が不安定となるおそれが
あつた。

本考案は前記従来技術が持つていた問題点とし
て、作業時間が長くかかる点と、接着剤劣化によ
る結合の不安定性の点について解決した光半導体
結合器を提供するものである。

（問題点を解決するための手段） 本考案は前記問題点を解決するために、光半導
体素子を収容した光半導体素子部材、及び球レン
ズを固定する結合器筐体と、光フアイバの端末を
前記結合器筐体に結合する結合部材とを備えた光
半導体結合器において、前記結合器筐体に、球レ
ンズ固定部材収納用の第２の収容部と光半導体素
子部材収納用の第１収容部とを同軸上に設け、前
記球レンズを圧入固定した球レンズ固定部材を前
記第１の収容部に圧入固定すると共に、前記光半
導体素子部材を前記第２の収容部に固定したもの
である。

（作用） 本考案によれば、以上のように光半導体結合器
を構成したので、内部に球レンズを固定した球レ
ンズ固定部材を第１の収容部に圧入して固定する
ことにより、接着剤を用いることなく、球レンズ
固定部材を結合器筐体に強固に固定しうる。これ
により、結合作業時間の短縮化と、結合状態の安
定性の向上が図れる。従つて前記問題点を除去で
きるのである。

（実施例） 第１図は本考案の実施例を示す光半導体結合器
の断面図である。

この半導体結合器は、従来と同様に光半導体素
子部材１１０と光フアイバ１２０の端末とを球レ
ンズ１３０を介して結合するものであり、結合器
筐体１４０を有し、その結合器筐体１４０内には
同軸上にプラグ挿入孔１４１、高精度に加工され
た球レンズ固定部材収納用の第１の収容部１４
２、及び光半導体素子部材収納用の第２の収容部
１４３が形成されている。第１の収容部１４２内
には、外形が高精度に加工された筒状の球レンズ
固定部材１５０が圧入固定されており、さらにそ
の球レンズ固定部材１５０内に球レンズ１３０が
圧入固定されている。球レンズ１３０の表面に
は、例えば無反射コート１３０ａが蒸着されてい
る。

結合器筐体１４０の第２の収容部１４２内に
は、光半導体素子部材１１０が第１図の矢印Ａ方
向から挿入され、その光半導体素子１１０が例え
ばSn63％−Pb37％からなる半田１５５で第２の
収容部１４２に固定されている。光半導体素子部
材１１０は、従来と同様に、発光ダイオードやフ
オトダイオード等の光半導体素子１１１と、この
光半導体素子１１１を固定するベース１１２と、
光透過部１１３ａを有し光半導体素子１１１を密
封するためにベース１１２に取付けられたキヤン
１１３とで構成されている。

また、結合器筐体１４０のプラグ挿入孔１４１
側には、光フアイバ１２０の端末をその結合器筐
体１４０に着脱自体に結合するための係合部１６
０が取付けられている。この結合部材１６０は、
光フアイバ１２０の端末を固定して一端がプラグ
挿入孔１４１内に挿入されるプラグ１６１と、こ
のプラグ１６１を結合器筐体１４０と固定する袋
ナツト１６２とで構成されている。

以上のような光半導体結合器を用いて光半導体
素子部材１１０と光フアイバ１２０とを結合する
方法について説明する。先ず、表面に無反射コー
ト１３０ａを蒸着した球レンズ１３０を球レンズ
固定部材１５０内に圧入して固定した後、その球
レンズ固定部材１５０を第１図の矢印Ａ方向から
結合器筐体１４０内の第１の収容部１４２へ圧入
して固定する。さらに、光フアイバ１２０の端末
をプラグ１６０に固定し、そのプラグ１６０の一
端を結合器筐体１４０のプラグ挿入孔１４１内に
挿入した後、袋ナツト１６２を結合器筐体１４０
に螺合してプラグ１６０をその結合器筐体１４０
に接続する。次に、予め形成しておいた光半導体
素子部材１１０のキヤン１１３を第１図の矢印Ａ
方向から結合器筐体１４０内の第２の収容部１４
３へ挿入し、光フアイバ１２０と光半導体素子１
１１の光学的位置を調整しながら、その両者の結
合度が最高となるところで、半田１５５を用いて
キヤン１１３を結合器筐体１４０に固定すれば、
接合作業が終了する。

このようにして光半導体素子１１１と光フアイ
バ１２０とを結合すれば、例えば光半導体素子１
１１がホトダイオードで構成される場合、光フア
イバ１２０中を伝播してきた光は、球レンズ１３
０でによつて光半導体素子１１１に集光する光線
に変換された後、キヤン１１３の光透過部１１３
ａを通して光半導体素子１１１で電気信号に変換
される。

本実施例の光半導体結合器において、球レンズ
固定部材１５０を結合器筐体１４０内の第１の収
容部１４２に圧入固定した試料を用いて、−40℃
と80℃の温度に設定された雰囲気に交互に放置す
る熱衝撃試験200サイクルを行つた結果、球レン
ズ固定部材１５０の保持強度に変化がないこと、
さらに球レンズ１３０に異常がないことがそれぞ
れ確認されている。

本実施例の利点をまとめれば、次のようにな
る。

(a) 球レンズ１３０を固定した球レンズ固定部剤
１５０を結合器筐体１４０内の第１の収容部１
４２に圧入して固定したので、従来のような接
着剤の乾燥時間、例えば１時間程度のタクトタ
イムを省略できるため、接合作業の短時間化が
可能になると共に、半田１５５によるキヤン１
１３の固定作業時において接着剤の劣化のおそ
れがなくなり、長時間安定な光フアイバ１２０
と光半導体素子１１１との結合が可能となる。

(b) 従来では球レンズ３０を取付けた固定部材５
０に光半導体素子部材１０を固定するようにし
ているので、固定部材５０は光半導体素子部材
１０が発生する熱に対して放熱効果が大きく、
しかも機械的強度の大きい材料、例えば金属材
料を使用しなければならず、材料面での制約が
あつた。これに対して本実施例では、光半導体
素子部材１１０を結合器筐体１４０に直接固定
するようにしたので、球レンズ固定部材１５０
は球レンズ１３０を確実に保持できる材料であ
ればよく、金属、硬質樹脂、セミツク等の種々
の材料が使用可能となる。

なお、本考案は図示の実施例に限定されず、
種々の変形が可能である。その変形例としては、
例えば次のようなものがある。

(i) 結合器筐体１４０は第１図のような鍔部分を
除去した形状にしたり、その第１の収容部１４
２内に球レンズ固定部材１５０を係止するため
の段部や凹凸等を設けたり、あるいは第２の収
容部１４３に光半導体素子部材１１０に対する
挿入案内用のガイド部等を設けてもよい。同様
に、光半導体素子部材１１０を他の形状や構造
に変形したり、あるいは結合部材１６０を構成
するプラグ１６１及び袋ナツト１６０を他の構
造や形状に変形してもよい。

(ii) 光半導体素子部材１１０と結合器筐体１４０
とを、半田１５５以外に抵抗溶接やレーザ接続
等で結合するようにしてもよい。

(iii) 上記実施例は球レンズ固定装置に関するもの
であるが、同じように球レンズを用いて光学的
結合を行つている光合分波器、光カプラ等の他
の光結合器にも適用可能である。

（考案の効果） 以上詳細に説明したように、本考案によれば、
球レンズを固定した球レンズ固定部材を結合器筐
体の第１の収容部内に圧入して固定するようにし
たので、従来のような接着剤を乾燥するための時
間を省略でき、それによつて接合作業時間を短く
できる。さらに接着剤を用いていないので、接着
剤劣化による結合状態の不安定性を除去でき、そ
れによつて長時間安定した結合状態を保持でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す光半導体結合器
の断面図、第２図は従来の光半導体結合器の断面
図である。 １１０……光半導体素子部材、１１１……光半
導体素子、１２０……光フアイバ、１３０……球
レンズ、１４０……結合器筐体、１４２，１４３
……第１，第２の収容部、１５０……球レンズ固
定部材、１５５……半田、１６０……結合部材、
１６１……プラグ、１６２……袋ナツト。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 光半導体素子を収容した光半導体素子部材、及
   び球レンズを固定する結合器筐体と、光フアイバ
   の端末を前記結合器筐体に結合する結合部材とを
   備えた光半導体結合器において、 前記結合器筐体に、球レンズ固定部材収納用の
   第１の収容部と光半導体素子部材収納用の第２の
   収容部とを同軸上に設け、 前記球レンズを圧入固定した球レンズ固定部材
   を前記第１の収容部に圧入固定すると共に、前記
   光半導体素子部材を前記第２の収容部に固定した
   ことを特徴とする光半導体結合器。