JPH0611631A

JPH0611631A - 光素子モジュール

Info

Publication number: JPH0611631A
Application number: JP4190099A
Authority: JP
Inventors: Hisao Go; 久雄郷
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1992-06-24
Filing date: 1992-06-24
Publication date: 1994-01-21

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】調整時の光結合効率を長期に渡って維持するこ
とができる信頼性の高い新規な光素子モジュールを提供
する。【構成】円筒状のホルダ12と、該ホルダ12の一端に装着
され光素子23および光学系21を搭載したステム11と、光
ファイバ16の端部に装着されたフェルール15を支持しつ
つホルダ12の他端に装着された円筒状のスリーブ17とを
備える光素子モジュールにおいて、スリーブ17が、その
長さ方向の一部分Ｄにおいて、該フェルール15の外径よ
りもわずかに大きな最小内径を有し、他の部分において
は、該一部分よりも大きな内径を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光素子モジュールに関す
る。より詳細には、本発明は、光／電気変換素子または
電気／光変換素子である光素子と、この光素子に対して
光学的に結合された光ファイバとを含む光素子モジュー
ルの新規な構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】信号伝送媒体として最近急速な進歩を遂
げた光ファイバは、その種々の特質を活かして広範な範
囲で実用化が進められている。しかしながら、現在の技
術では、全ての信号処理を光信号のまま行うことはでき
ないので、あらゆる光システムにおいて、光ファイバと
電子回路とを結合するための光素子モジュールが使用さ
れている。

【０００３】図４は、上述のような光素子モジュールの
典型的な構成を示す図である。

【０００４】同図に示すように、この光モジュール10
は、一端にステム11を装着されたホルダ12により構成さ
れるサブアッセンブリ13と、ステム11とは反対側の端部
に装着されたスリーブ14と、スリーブ14に支持されるフ
ェルール15とから主に構成されている。ここで、フェル
ール15には、光ファイバ16の端部が挿通されている。ま
た、スリーブ14の先端にはフランジ14ａが形成されてお
り、このフランジ14ａはホルダ12の端面と当接する。

【０００５】図５は、図４に示した部材を組み立てて完
成された光素子モジュールの断面図である。

【０００６】同図に示すように、ホルダ12の下端に装着
されたステム11には、キャップ22により支持された球レ
ンズ21と、サブマウント24を介して支持された光素子23
とが搭載され、更に、光素子23と光素子モジュールの外
部とを電気的に結合するためのリードピン25が設けられ
ている。

【０００７】以上のように構成された光素子モジュール
の製造工程において、当初、フェルール15はスリーブ14
に挿通されているだけで固定されていない。また、スリ
ーブ14は、そのフランジ14ａをホルダ12に当接させてい
るだけで、相互に固定されていない。従って、図５中に
矢印Ｘ、ＹおよびＺにより示すように、光ファイバ16に
おける光の伝播方向に直角な方向Ｘおよび方向Ｙと、光
の伝播方向と平行な方向Ｚとにフェルール15を移動させ
ることにより、光ファイバ16と光素子23との光結合効率
を調整することができる。

【０００８】上述のような光結合効率の調整が終了した
後、フェルール15とスリーブ14およびスリーブ14とホル
ダ12は、それぞれレーザ溶接等の方法でそれぞれ互いに
固定されて光素子モジュールが完成する。具体的には、
各溶接箇所ごとに、周上で３〜６箇所でスポット溶接を
行う。

【０００９】尚、光素子としてレーザダイオードを使用
した光素子モジュールでは、光ファイバを保持したフェ
ルールの先端を、光ファイバの伝播光の伝播方向に対し
て直角な面から所定角度を成すように斜めに研磨してい
る。このような加工を行うことにより、フェルールおよ
び光ファイバの端面からの反射戻り光によってレーザダ
イオードの発振状態が不安定になることを防止すること
ができる。

【００１０】ところで、上述のような光素子モジュール
における光ファイバと光素子との光結合効率の調整は非
常に精密な作業で、特にシングルモードファイバとレー
ザダイオードとの組合せの場合ではＸ方向またはＹ方向
の２〜３μｍ程度の変位が、数dBの光結合効率の劣化を
もたらす。

【００１１】図６は、光モジュールにおける光結合効率
の調整作業の実施態様を具体的に示す図である。

【００１２】前述のような光結合効率の調整作業はμｍ
オーダの精密な作業なので、図６に示すように、フェル
ール15とサブアッセンブリ13とをそれぞれ把持する１対
のチャック31、32を備えた調整台を使用して相対位置を
変位させる。ここで、チャック31はＸ−Ｙステージによ
り、チャック32はＺステージによりそれぞれ支持されて
いる。従って、フェルール15とサブアッセンブリ13との
相対位置を、Ｘ、ＹおよびＺ方向に調整することができ
る。

【００１３】尚、実際に実施されている調整作業では、
まず、伝播光軸に垂直な方向（Ｘ方向およびＹ方向）の
調整により最大の光結合効率が得られるようにし、続い
て、光軸方向（Ｚ方向）の調整等により適切な光出力が
得られるように調整する。その理由は、Ｘ方向およびＹ
方向では、フェルールの一定の移動量に対する光出力の
変化が急峻なので精密な調整がし難いからである。また
他の観点からみると、フェルールのＸ方向およびＹ方向
のわずかな変位で光素子モジュールの光結合効率が大き
く変化するので、Ｘ方向およびＹ方向の調整により光結
合効率の最終的な調整を行った場合は光結合効率の長期
安定性が劣りがちになるからである。以上のような手順
で、所望の光結合効率を有する光素子モジュールを製造
することが可能になる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
は、図６中の位置Ｃに示すように、ホルダ12の端面とス
リーブ14の端面との間に部分的な間隙が生じてしまうこ
とがある。このような間隙は、調整台やチャックの調整
不良、あるいは、ホルダ12、スリーブ14等の寸法のバラ
ツキにより事実上不可避に生じてしまう。

【００１５】上述のようにホルダ12の端面とスリーブ14
の端面との間に部分的な間隙が生じている場合、この部
分に対してレーザ溶接を行うと、溶接時の急熱、急冷に
より間隙が閉じるあるいは開く場合があり、一旦調整し
た光結合効率が変化してしまう。また、溶接部における
強度にも劣化が生じ、光素子モジュールとしての長期信
頼性が低下する。

【００１６】そこで、本発明は、上記従来技術の問題点
を解決し、調整時の光結合効率を長期に渡って維持する
ことができる信頼性の高い新規な光素子モジュールを提
供することをその目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明に従うと、円筒状
のホルダと、光素子を搭載して該ホルダの一端に装着さ
れたステムと、光ファイバの端部に装着されたフェルー
ルを支持しつつ該ホルダの他端に装着された円筒状のス
リーブとを備え、該光素子と該光ファイバとを光学的に
結合するように構成された光素子モジュールにおいて、
該スリーブが、その長さ方向の一部分である特定の領域
において、該フェルールの外径よりもわずかに大きな最
小内径を有し、他の部分においては、該特定の領域より
も大きな内径を有することを特徴とする光素子モジュー
ルが提供される。

【００１８】

【作用】本発明に係る光素子モジュールは、そのスリー
ブにおけるフェルールの支持部分に独特の形状を有する
点にその主要な特徴がある。

【００１９】即ち、従来の光素子モジュールにおいて、
そのスリーブの内側は、フェルールの外部形状とほぼ相
補的な形状を有していた。そのため、光結合効率の調整
作業においてスリーブを支持しているチャックの調整に
ずれがあると、それがそのままスリーブの位置ズレにつ
ながり、最終的に、スリーブとホルダとの間の間隙を生
じる原因となっていた。

【００２０】これに対して、本発明に係る光素子モジュ
ールでは、スリーブ内径が、その長さ方向の一部分にお
いてフェルールの外径にほぼ等しく、他の部分では内径
がより大きくなっている。従って、フェルールは、スリ
ーブの内径が最も小さい部分で転動自在に支持されてお
り、スリーブとフェルールとが互いに異なる姿勢をとる
ことが可能になる。このような独自の構成により、光結
合効率の調整作業において、ホルダとフェルールとの間
で相対的な姿勢がずれていても、スリーブとホルダとを
完全に当接させることが可能になる。

【００２１】更に、本発明の一態様に従うと、上述のよ
うにフェルールを先端において転動自在に支持するスリ
ーブと、後端においてフェルールを転動自在に支持する
第２のスリーブとを連結して使用することもできる。こ
のような構成とすることにより、最終的な製品におい
て、フェルールとスリーブとの間隙を事実上完全に解消
することができる。

【００２２】以下、実施例を挙げて本発明をより具体的
に説明するが、以下の開示は本発明の一実施例に過ぎ
ず、本発明の技術的範囲を何ら限定するものではない。

【００２３】

【実施例】図１は、本発明に係る光素子モジュールの具
体的な構成例を示す図である。なお、同図において、従
来の光素子モジュールと共通の構成要素には共通の参照
番号を付している。

【００２４】同図に示すように、この光素子モジュール
は、図４および図５に示した従来の光素子モジュールと
基本的には同じ構造を有している。但し、ここで使用さ
れているスリーブ17は、独特の内面形状を有している。

【００２５】すなわち、この光素子モジュールで使用さ
れているスリーブ17の内面17ｂは、その下端においてフ
ェルール15の外径と略同じ最小内径を有しており、上方
に向かって内径が漸増している。従って、フェルール15
をスリーブ17に単純に挿入した状態では、フェルール15
はスリーブ17の下端近傍の位置Ｄでのみ支持されてお
り、この部分を支点としてスリーブ17に対して転動可能
である。このため、フェルール15の位置決めの際にフェ
ルール15とホルダ12との姿勢に相違があっても、スリー
ブ17とホルダ12とを完全に密着させることができる。

【００２６】上述のような光素子モジュールにおいてス
リーブ17の下端における最小内径とフェルール15の外径
との差は５〜10μｍ程度である。また、ホルダ12上でス
リーブ17が安定するようにスリーブ17の下端にはフラン
ジ17ａが形成されている。

【００２７】また、図中の位置Ａの周上で３〜６箇所程
度をレーザ溶接することにより、フェルール15をスリー
ブ17に対して固定することができる。更に、図中の位置
Ｂの周上で３〜６箇所程度をレーザ溶接することによ
り、スリーブ17をホルダ12に対して固定することができ
る。

【００２８】尚、図１に示したような構成とした場合、
特にスリーブ17の上端では、フェルール15とスリーブ17
との間の間隙が大きくなり、このためにフェルール15の
長さ方向で変位が生じ易くなる恐れがある。しかしなが
ら、この方向の変位は、水平方向の変位に比較して光結
合効率に与える影響が小さい。

【００２９】また、フェルール15がスリーブ17の下端の
位置Ｄを支点として転動することにより生じる水平方向
の変位は、スリーブ17の最小内径を有する位置を、ホル
ダ12に対する当接面に近づけていることによって軽減さ
れている。

【００３０】図２は、本発明に係る光素子モジュールの
他の態様を示す図である。尚、同図において、他の図に
示した光素子モジュールと共通の構成要素には共通の参
照番号を付している。

【００３１】同図に示すように、この光素子モジュール
も、そのスリーブの構成に独自の特徴を有している。即
ち、この光素子モジュールでは、スリーブ41が、ホルダ
12に直接当接する第１スリーブ43と、第１スリーブ43に
連結された第２スリーブ42とから構成されている。

【００３２】ここで、第１スリーブ43は、その下端と上
端とにそれぞれフランジ43ａ、43ｂを備えている。ま
た、第１スリーブ43は、下端がフェルール15の外径にほ
ぼ等しい最小内径を有し、上方にいくに従って内径が漸
増するテーパ状の内部形状43ｃを有している。即ち、こ
の第１スリーブ43に対して、フェルール15は、その下端
でのみ支持されている。従って、第１スリーブ43の姿勢
とフェルール15の姿勢とが互いに異なっていても、第１
スリーブ43とホルダ12とを完全に密着させることができ
る。尚、図に示す位置Ｂの周上で３〜６箇所にわたって
レーザ溶接することにより、ホルダ12に対して第１スリ
ーブ43を固定することができる。

【００３３】一方、第２スリーブ42は、上端がフェルー
ル15の外径にほぼ等しい最小内径を有し、下方にいくに
従って内径が漸増するテーパ状の内部形状42ａを有する
円筒状の形状を有している。即ち、この第２スリーブ42
に対して、フェルール15は、その上端でのみ支持されて
いる。従って、第２スリーブ42の姿勢とフェルール15の
姿勢とが互いに異なっていても、第２スリーブ42と第１
スリーブ43とを完全に密着させることができる。尚、図
に示す位置Ｅの周上で３〜６箇所にわたってレーザ溶接
することにより第１スリーブ43に対して第２スリーブ42
を固定することができる。また、図に示す位置Ｆの周上
で３〜６箇所にわたってレーザ溶接することにより第２
スリーブ42に対してフェルール15を固定することができ
る。

【００３４】以上のような構成とすることにより、フェ
ルール15とスリーブ41との姿勢の差異に対してより広い
範囲で対応することができる。また、フェルール15とス
リーブ41との間に間隙が生じることがなくなり、より信
頼性の高い光モジュールが得られる。更に、フェルール
15は、スリーブ41の上端と下端との２箇所で支持されて
いるので、この点でも信頼性が高い。

【００３５】図３は、本発明に係る光素子モジュールで
使用することができるスリーブの他の態様を示す図であ
る。

【００３６】同図に示すように、このスリーブ51は、全
体としてほぼ円筒状の形状を有し、その下端にはフラン
ジ51ａを備えている。また、その内面は、下端近傍にお
いてのみ、挿通されるフェルールの外径にほぼ等しい小
さな内径の部分51ｃを有しており、他の部分は、それよ
りも大きな内径の部分51ｂを形成している。

【００３７】このような形状を有するスリーブ51は、図
１に示した構成の光素子モジュールにおいて、スリーブ
17と全く同じ機能を果たすことができる。即ち、内径の
小さな部分51ｃの長さが充分に短ければ、フェルール15
は、実質的にスリーブ51の下端を支点として転動可能と
なる。また、図１に示したスリーブ17よりも、実際に作
製する場合の加工が容易である。

【００３８】尚、上記各実施例においては、球レンズ21
をステム11に搭載した構成としているが、この種の光学
系をホルダ12側に搭載する構成もあり得、また、そのよ
うな構成の光モジュールに対しても本発明が有効である
ことはもちろんである。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光素
子モジュールは、そのスリーブの独特の構成により、ス
リーブとホルダとの接合を確実且つ強固に行うことが可
能になる。従って、所望の特性の再現性が高く、且つ長
期信頼性に富む光素子モジュールを、歩留り良く生産し
供給することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光素子モジュールを実施する際に
使用できるサブアッセンブリの構成例を示す図である。

【図２】本発明に係る光素子モジュールの具体的な構成
例を示す断面図である。

【図３】本発明に係る光素子モジュールの他の構成例を
示す断面図である。

【図４】従来の光素子モジュールの典型的な構成を示す
図である。

【図５】図４に示した光素子モジュールの構成をより詳
細に示す断面図である。

【図６】図４および図５に示した従来の光素子モジュー
ルの製造工程において、光ファイバと光素子との光結合
効率を調整する作業を説明するための図である。

【符号の説明】

11・・・ステム、 12・・・ホル
ダ、13・・・サブアッセンブリ、 14、17、4
1、51・・・スリーブ、14ａ・・フランジ、
15・・・フェルール、16・・・光ファイバ、21
・・・球レンズ、 22・・・キャッ
プ、23・・・光素子、 24・・・サ
ブマウント、25・・・リードピン、31・・・チャック
（Ｘ−Ｙ）、 32・・・チャック（Ｚ）、42・・
・第２スリーブ、 43・・・第１スリーブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状のホルダと、光素子を搭載して該ホ
ルダの一端に装着されたステムと、光ファイバの端部に
装着されたフェルールを支持しつつ該ホルダの他端に装
着された円筒状のスリーブとを備え、該光素子と該光フ
ァイバとを光学的に結合するように構成された光素子モ
ジュールにおいて、該スリーブが、その長さ方向の一部分である特定の領域
において、該フェルールの外径よりもわずかに大きな最
小内径を有し、他の部分においては、該特定の領域より
も大きな内径を有することを特徴とする光素子モジュー
ル。
【請求項２】請求項１に記載された光素子モジュールに
おいて、前記スリーブが、前記ホルダに直接当接する側
の端部において前記最小内径を有し、他端に向かってそ
の内径が漸増するようなテーパ状の内面形状を有するこ
とを特徴とする光素子モジュール。
【請求項３】円筒状のホルダと、該ホルダの一端に装着
され光素子を搭載したステムと、光ファイバの端部に装
着されたフェルールを支持しつつ該ホルダの他端に装着
された円筒状のスリーブとを備え、該光素子と該光ファ
イバとを光学的に結合するように構成された光素子モジ
ュールにおいて、該スリーブが、互いに連通した筒体を形成するように連
結された第１および第２のスリーブから構成され、該第１および第２のスリーブのそれぞれが、その長さ方
向の一部分である特定の領域において、該フェルールの
外径よりもわずかに大きな最小内径を有し、他の部分に
おいては、該特定の領域よりも大きな内径を有すること
を特徴とする光素子モジュール。