JPH059689Y2 - - 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光学レ
ンズを介して光学的に結合する光結合器の構造に
関するものである。

〔従来の技術〕

光通信装置等においては、光源である発光ダイ
オードやレーザダイオード等の光半導体素子をパ
ツケージ化し、この光半導体素子パツケージをセ
ルフオツクレンズ等の光学レンズ及び光伝送路で
ある光フアイバと一体に組立てることにより、前
記光半導体素子と光フアイバとが光学レンズを介
して光学的に結合するように構成した光結合器を
用いている。

前記光半導体素子パツケージとしては種々の構
造のものがあるが、両端面から光出力する光半導
体素子を光源とする光半導体素子パツケージとし
ては第２図に示す構造のものがある。

すなわち、第２図はこの種の光半導体素子パツ
ケージの断面図で、図において１は光半導体素子
（ここではレーザダイオードであり、従つて以下
LD素子とする）であり、このLD素子１はヒート
シンク２に取付けられ、更にこのヒートシンク２
を介して略筒状のステム３の一端に搭載されてい
る。

このステム３は後述するキヤツプ等と共にLD
素子１を収容して気密封止するためのパツケージ
を成すもので、LD素子１の一方の電極（ここで
はアノード電極）及び放熱器としての役目を兼ね
ており、所定の位置に端子４が取付けられてい
る。

５は前記ステム３の外周に形成されているフラ
ンジ３ａ上に気密封止可能に固着された絶縁板、
６は前記LD素子１の他方の電極（カソード電極）
を兼ねるキヤツプで、このキヤツプ６は前記ステ
ム３の一端を覆うように設けられ、端子となる接
合部材７を介して前記絶縁板５上に気密封止可能
に接合されている。

８は前記LD素子１の一方の端面から出力され
る光を取出すためにキヤツプ６に設けられた透明
なウインド部、９は前記LD素子１と接合部材７
とを接続するようにボンデイングされたワイヤ、
１０は前記ステム３内に気密封止可能に取付けら
れた透明なウインド部材で、前記LD素子１の他
方の端面から出力される光は、このウインド部材
１０を通してステム３の他端から取出されるよう
になつている。

このようにLD素子１をステム３及びキヤツプ
６等で気密封止することによりパツケージ化して
いる。

第３図は上述した構成による光半導体素子パツ
ケージつまりLD素子パツケージを用いて構成し
た従来の光結合器を示す断面図で、図において１
１はLD素子パツケージを示している。

１２は光フアイバ、１３はこの光フアイバ１２
を被覆材で覆つて成る光フアイバコード、１４は
金属製のフエルール、１５は光学レンズ、１６は
金属製のレンズホルダで、このレンズホルダ１６
は一方の端部が前記フエルール１４と螺合により
連結可能な連結部１６ａとして形成され、また他
方の端部は前記LD素子パツケージ１１のキヤツ
プ６を固定する固定部１６ｂとして形成されてい
る。

これを組立てるには、まず光フアイバコード１
３の一端の被覆材を除去して光フアイバ１２を露
出させると共に、これをフエルール１４内に固定
し、また光学レンズ１５をレンズホルダ１６の固
定部１６ｂの中心部に半田等の接合材１７により
固定する。

そしてこのレンズホルダ１６の連結部１６ａに
前記フエルール１４の一端を螺合して連結し、更
に前記LD素子パツケージ１１のキヤツプ６の端
面をレンズホルダ１６の固定部１６ｂの端面に突
合わせて、LD素子１からの光が光学レンズ１５
を介して光フアイバ１２に効率よく結合されるよ
うに光軸調整を行つた後、キヤツプ６を固定部１
６ｂに半田等の接合材１８により固定する。

尚、上述したようにレンズホルダ１６は光学レ
ンズ１５及びLD素子パツケージ１１のキヤツプ
６をそれぞれ半田等の接合材１７，１８により固
定するため、熱膨張係数の小さいコバールやFe
−Ni合金等で形成されている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら上述した従来の構造では、LD素
子の一方の電極例えばアノード電極を兼ねるステ
ムに対して絶縁板で絶縁されたキヤツプ、つまり
LD素子の他方の電極例えばカソード電極を兼ね
るキヤツプがフエルールを連結したレンズホルダ
に半田等の接合材で接続されるため、このレンズ
ホルダ及びフエルールがキヤツプと同様にカソー
ド電極となり、そのためアノードアースとした回
路基板に実装した場合、カソード電極とアノード
アース間の分布容量が大きくなつて駆動回路の動
作を不安定にしたりあるいは光波形を劣化させる
等の悪影響を及ぼすという問題があつた。

これは、特に数100Mb／ｓで動作する高周波
回路の特性を保持する上で重大な問題となつてい
る。

また、このような影響を避けるために、回路基
板における部品搭載位置や導体パターン領域を光
結合器から遠ざけるという処置が取られている
が、この場合基板が大形化するという問題があ
る。

本考案は上述した問題を解決するためになされ
たもので、回路基板の回路に悪影響を及ぼすこと
が少なく、良好な特性を保持することができると
共に、基板の小形化を計ることが可能な光結合器
を実現することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するため、本考案は、光半導体
素子の一方の電極を兼ねるステムに光半導体素子
を取付け、かつ光半導体素子の他方の電極を兼ね
ると共に光半導体素子から出力される光を取出す
ウインド部を有するキヤツプを前記ステムに絶縁
板を介して取付けることにより構成される光半導
体素子パツケージと、内部に光フアイバを固定し
た金属製のフエルールと、一方の端部を金属製の
連結部とし、他方の端部を同じく金属製の固定部
として内部に光学レンズを配置したレンズホルダ
とを備え、このレンズホルダの連結部に前記フエ
ルールを連結すると共に、固定部には前記光半導
体素子をパツケージのキヤツプを固定することに
より光半導体素子から出力される光を光学レンズ
を介して光フアイバに結合する光結合器におい
て、前記レンズホルダの連結部と固定部とを分割
し、この連結部と固定部との間に両者を電気的に
絶縁するセラミツク部材を設けて、このセラミツ
ク部材に前記光学レンズを固定したものである。

〔作用〕

上述した構成を有する本考案は、レンズホルダ
の連結部と固定部とがセラミツク部材で電気的に
絶縁されるため、LD素子の例えばカソード電極
を兼ねるキヤツプに接続されるのはレンズホルダ
の固定部のみとなり、これによつてカソード電極
となる部分は非常に小さくなる。

従つて、例えばアノードアースとした回路基板
に搭載した場合、カソード電極とアノードアース
間の分布容量が大幅に減少して回路基板へ悪影響
を及ぼすことが少なくなると共に、高周波回路に
おいて良好な特性を保持することができ、かつ搭
載部品や導体パターン形成領域を遠ざける必要も
なくなるので、回路基板を小形化することが可能
となる。

また、本考案は、金属製のレンズホルダの連結
部と固定部との間に設けたセラミツク部材に光学
レンズを固定する構成としているため、その固定
をロウ付けにより行つても、セラミツク部材は一
般的に金属より熱膨張係数が小さいので熱の影響
を殆ど受けず、そのため光半導体素子や光フアイ
バに対して光学レンズを高精度に位置決め固定す
ることができる。

〔実施例〕

以下図面を参照して実施例を説明する。

第１図は本考案による光結合器の第１の実施例
を示す断面図で、図において１１はLD素子パツ
ケージであり、第２図及び第３図のものと同一で
ある。つまり、LD素子１、ヒートシンク２（第
２図参照）、ステム３、フランジ３ａ、端子４、
絶縁板５、キヤツプ６、端子７、ウインド部８
（第２図参照）、ワイヤ９（第２図参照）及びウイ
ンド部材１０（第２図参照）により構成されてい
る。

１２は光フアイバ、１３は光フアイバコード、
１４はフエルール、１５は光学レンズで、これら
も第３図のものと同一であるが、本実施例はレン
ズホルダ１６の構造が従来と異つている。

すなわち、本実施例においてレンズホルダ１６
はフエルール１４を連結する金属製の連結部１６
ａと光学レンズ１５及びLD素子パツケージ１１
のキヤツプ６を固定する金属製の固定部１６ｂと
を分割して、この連結部１６ａと固定部１６ｂと
の間にリング状のセラミツク部材１６ｃを設けた
構造となつており、前記セラミツク部材１６ｃの
両端面に金属メタライズを行つた後、この金属メ
タライズ面に連結部１６ａと固定部１６ｂをそれ
ぞれAgロウ材によりロウ付けすることによつて
一体化されている。

光結合器として組立てる場合は、従来と同様で
あり、まず光フアイバコード１３の一端の被覆材
を除去して光フアイバ１２を露出させると共に、
これをフエルール１４内に固定し、また光学レン
ズ１５をレンズホルダ１６の固定部１６ｂの中心
部に半田等の接合材１７により固定する。

そしてこのレンズホルダ１６の連結部に前記フ
エルール１４の一端を螺合して連結し、更に固定
部１６ｂの端面に予じめ組立てられたLD素子パ
ツケージ１１のキヤツプ６の端面を突合わせて、
LD素子１からの光が光学レンズ１５を介して光
フアイバ１２に効率よく結合されるように光軸調
整を行つた後、キヤツプ６を固定部１６ｂに半田
等の接合材１８により固定する。

以上の構成による光結合器では、レンズホルダ
１６の連結部１６ａと固定部１６ｂとがセラミツ
ク部材１６ｃによつて電気的に絶縁されるため、
LD素子１の電極例えばカソード電極を兼ねるキ
ヤツプ６と電気的に接続される部分は固定部１６
ｂのみとなり、これによつてカソード電極が非常
に小さくなるという作用が得られる。

尚、上述した実施例はフエルール１４をレンズ
ホルダ１６の連結部１６ａに螺合させる構造とし
ているが、圧入や半田付け、あるいは溶接等によ
り連結させる構造としてもよい。

第４図は本考案による光結合器の第２の実施例
を示す要部断面図である。

この第２の実施例は、光学レンズ１５をレンズ
ホルダ１６の固定部１６ｂに固定せず、代りにセ
ラミツク部材１６ｃに接合材１７により固定した
もので、第１の実施例と同様の作用が得られる。

また、この第２の実施例では前記のように光学
レンズ１５をセラミツク部材１６ｃに固定するこ
とから、連結部１６ａ及び固定部１６ｂは熱膨張
係数の小さいコバールやFe−Ni合金で形成する
必要はなく、加工性のよい黄銅等の銅合金で形成
することが可能となる。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案は、レンズホルダを
金属製の連結部と固定部との間にセラミツク部材
を介在させて、このセラミツク部材により連結部
と固定部とを電気的に絶縁した構造としているた
め、LD素子の他方の電極例えばカソード電極を
兼ねるキヤツプには前記固定部のみが接続される
ことになり、従来に比べてカソード電極となる部
分は非常に小さくなる。

従つて、例えばアノードアースとした回路基板
に搭載した場合、カソード電極とアノードアース
間の分布容量が大幅に減少して回路基板へ悪影響
を及ぼすことも少なくなり、特に高周波回路にお
いて良好な特性を保持できると共に、光結合器の
近傍に部品を実装したり導体パターン領域を形成
できるので回路基板の小形化を計ることができる
という効果が得られる。

無論、ステムをカソード電極、キヤツプをアノ
ード電極とする場合も同様の効果が得られる。

また、本考案は、金属製のレンズホルダの連結
部と固定部との間に設けたセラミツク部材に光学
レンズを固定する構成としているため、その固定
をロウ付けにより行つても、セラミツク部材は一
般的に金属より熱膨張係数が小さいので熱の影響
を殆ど受けず、そのため光半導体素子や光フアイ
バに対して光学レンズを高精度に位置決め固定す
ることができるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による光結合器の第１の実施例
を示す断面図、第２図は光半導体素子パツケージ
の構造を示す断面図、第３図は従来の光結合器を
示す断面図、第４図は第２の実施例を示す要部断
面図である。 １……光半導体素子（LD素子）、３……ステ
ム、６……キヤツプ、８……ウインド部、１１…
…光半導体素子パツケージ（LD素子パツケー
ジ）、１２……光フアイバ、１４……フエルール、
１５……光学レンズ、１６……レンズホルダ、１
６ａ……連結部、１６ｂ……固定部、１６ｃ……
セラミツク部杞、１７，１８……接合材。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 光半導体素子の一方の電極を兼ねるステムに光
   半導体素子を取付け、かつ光半導体素子の他方の
   電極を兼ねると共に光半導体素子から出力される
   光を取出すウインド部を有するキヤツプを前記ス
   テムに絶縁板を介して取付けることにより構成さ
   れる光半導体素子パツケージと、 内部に光フアイバを固定した金属製のフエルー
   ルと、 一方の端部を金属製の連結部とし、他方の端部
   と同じく金属製の固定部として内部に光学レンズ
   を配置したレンズホルダとを備え、 このレンズホルダの連結部に前記フエルールを
   連結すると共に、固定部には前記光半導体素子を
   パツケージのキヤツプを固定することにより光半
   導体素子から出力される光を光学レンズを介して
   光フアイバに結合する光結合器において、 前記レンズホルダの連結部と固定部とを分割
   し、この連結部と固定部との間に両者を電気的に
   絶縁するセラミツク部材を設けて、このセラミツ
   ク部材に前記光学レンズを固定したことを特徴と
   する光結合器。