JPH0621892B2 - 光ファイバ付き半導体レ−ザ装置の製造方法及びそのパッケ−ジ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、光通信等を用いて好適な光ファイバ付き半
導体レーザを製造するための方法と、この製造方法を実
施するに好適なパッケージとに関するものである。

（従来の技術） 例えば光通信等においては、情報用光源としての半導体
レーザと、情報伝達媒体としての光ファイバとを光学的
に結合させた光ファイバ付き半導体レーザ装置が用いら
れている。このような装置においては、半導体レーザ
と、光ファイバとの結合が高効率で行なわれ、然も、経
時変化が少いように成されることが重要な要件になる。
従って、半導体レーザと、光ファイバとの光学的結合を
良好に成し得る光ファイバ付き半導体レーザ装置の製造
方法が従来から提案されている。

このような製造方法の従来例としては例えば特開昭60-2
6909号公報に開示されたものがある。第３図は、この公
報に開示された方法を説明するため、光ファイバ付き半
導体レーザの製造の様子をこの装置の一部を側面方向か
ら見て示した図である。

第３図において、11は光ファイバ付き半導体レーザ装置
ののパッケージを示す。このパッケージ内には13で示さ
れる金属ステムが設けられており、又、この金属ステム
13の一部領域上には15で示されるヒートシンクが設けら
れており、さらに、このヒートシンク15上には17で示さ
れる半導体レーザが設けられている。又、金属ステム13
の他の部分領域、第３図中19で示す領域が光ファイバ固
定台（支持具）とされている。

21は光ファイバをパッケージ内に導入するためパッケー
ジ11に設けられた貫通部を示す。又、23は光ファイバを
示し、25は光ファイバ23用のスリーブ（フェルール）を
示し、27は光ファイバ23用のチャックを示す。又、29は
光ファイバ23を光ファイバ固定台19に固定する際に使用
されるヒータチップを示し、これには、31で示される金
属融着材料が溶融状態で付着している。

この従来方法においては、その先端が予め球面加工さ
れ、かつ、その先端から離間したある領域部分が予め金
属メッキされている光ファイバ23を、貫通部21を経由さ
せてパッケージ内に導入させ、パッケージ内部でチャッ
ク27によってこの光ファイバ23を直接保持している。そ
して、半導体レーザ17を発振させながら、この半導体レ
ーザ17と光ファイバ23との結合効率が最大となるよう
に、チャック27を動かして、光ファイバを移動させる。
その後、ヒータチップ29を光ファイバ23に接近させこれ
に付着している金属融着材料31によって、光ファイバ23
を光ファイバ固定台19に固定させていた。

上述の方法は、先端が球状の光ファイバを用いているこ
とから集光作用が得られるため、レンズ等の光学系を設
けなくとも高い結合効率が得られ、然も、小型化が図れ
るという特徴を有している。さらに、光ファイバを光フ
ァイバ固定台に固定させるための材料を金属融着材料と
しているため、固定が終了した後の経年変化がなく、従
って、信頼性の高い光ファイバ付き半導体レーザが得ら
れる等の特徴をも有していた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述した従来の光ファイバ付き半導体レ
ーザ装置の製造方法では、以下に説明するような問題点
があった。

…光ファイバをチャックで直接保持するため、光ファ
イバを保持しようとする時や光ファイバの固定が終了し
た後でチャックをはずす時に、光ファイバに対しこれを
曲げようとする等の応力が加わり、光ファイバを破損さ
せる場合が生じる。

…ヒータチップを用いてこれに付着している金属融着
材料を光ファイバ及び光ファイバ固定台に供給するた
め、ヒータチップを光ファイバから遠ざけようとする時
に、光ファイバ側に供給しようとしていた金属融着材料
がヒータチップ側に引っ張られることになる。従って、
この際生じる力によって光ファイバが位置合せされた位
置から動いてしまう。

…パッケージ内部において光ファイバをチャックで保
持することがなされるため、パッケージ内に在る半導体
レーザや光ファイバにチャックをぶつけ易くなり、この
ため、半導体−ザ、光ファイバ等を破損させ易くなる。
又、このような破損を生じさせないようにするためには
細心の注意を払って作業を行なわなければならず、これ
がため、作業性の低下を来す。

この発明の目的は、上述した問題点を解決し、光ファイ
バ付き半導体レーザ装置を歩留まり良く製造することが
出来る方法と、この製造方法の実施に用いて好適なこの
装置のパッケージとを提供することにある。

（問題点を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この出願の第一発明の光フ
ァイバ付き半導体レーザの製造方法によれば、半導体レ
ーザ及び光ファイバ固定台を内部に有するパッケージ
と、このパッケージの貫通部を経てこの半導体レーザに
光学的に結合され前述の光ファイバ固定台に金属融着材
料によって固定されている光ファイバとを具えるファイ
バ付き半導体レーザ装置を製造するに当たり、 光ファイバのスリーブをパッケージ外部で保持して半導
体レーザとの位置合せを行なう工程と、 光ファイバ固定台の上方でかつ前記光ファイバの上方に
金属融着材料を前記光ファイバと非接触状態で載置し、
この金属融着材料をこの金属融着材料とは非接触な熱源
によって溶融させる工程と、 前記の光ファイバのスリーブを貫通部領域、例えば貫通
部のパッケージの内部及び外部の二ヶ所に相当する領域
で前述のパッケージに固定する工程とを含むこと特徴と
する。

この出願の第二発明によれば、半導体レーザと光学的に
結合される光ファイバが金属融着材料によって固定され
る光ファイバ固定台を内部に具えると共に、前述のファ
イバをパッケージ内に導入するための貫通部を具える光
ファイバ付き半導体レーザ装置用のパッケージにおい
て、 前述の光ファイバ固定台は、光ファイバの両側に対応す
る位置に金属融着材料のペレットを支持する突出壁をそ
れぞれ具え、 前述の貫通部を前述の光ファイバのスリーブが挿入され
かつ前述の光ファイバ固定台近傍位置まで延在する筒状
体としたことを特徴とする。

（作用） この出願の第一発明の構成によれば、光ファイバのスリ
ーブをチャックで支持するため、光ファイバをチャック
で直接支持する場合よりも、この光ファイバは堅固に支
持されるようになる。さらに、この支持をパッケージ外
部で行なうから、光ファイバの保持作業及び取り外し作
業が容易になると同時にパッケージ内部の半導体レーザ
等の部品及び光ファイバがチャックで破損されるような
ことがない。

又、光ファイバ固定台の上方でかつ光ファイバの上方位
置に光ファイバに対し非接触状態で置かれた金属融着材
料をこの金属融着材料とは非接触状態の熱源で溶融させ
るから、溶融した金属融着材料は、下方に位置する光フ
ァイバ及び光ファイバ固定台に向つて自然に流れてゆ
く。従って、光ファイバ固定台及び光ファイバ間に金属
融着材料が供給され、その後これが凝固すると、光ファ
イバが光ファイバ固定台に固定される。このように固定
がなされるから、位置合せされた光ファイバを移動させ
るような不要な力が生じない。

又、光ファイバのスリーブを貫通部領域（例えばパッケ
ージの内部及び外部の二ヶ所）でパッケージに固定する
ためスリーブを確実に固定できる。

又、この出願の第二発明の光ファイバ付き半導体レーザ
用パッケージによれば、これの光ファイバ固定台が光フ
ァイバの両側に対応する位置に金属融着材料のペレット
を支持する突出壁をそれぞれ具えているから、光ファイ
バ固定台の上方でかつ光ファイの上方の位置に金属融着
材料を光ファイバと非接触状態で載置することを容易に
行なえる。又、光ファイバのスリーブが挿入される筒状
体のスリーブガイドは、前述の光ファイバ固定台近傍位
置まで延在しているため、スリーブを光ファイバ固定台
の近傍位置まで近接させられるから、光ファイバは光フ
ァイバ固定台の近傍位置までスリーブを介した状態で保
持されるようになり、光ファイバの強固な保持が可能に
なる。

（実施例） 以下、図面を参照して、この発明の光ファイバ付半導体
レーザ装置の製造方法と、この製造方法の実施に用いて
好適なこの装置のパッケージの実施例につきそれぞれ説
明する。尚、以下の説明に用いる各図は、この発明が理
解出来る程度に概略的に示してあるにすぎず、従って、
各構成成分の寸法、形状及び配置関係がこの図示例のみ
に限定されるものでないことは理解されたい。又、各図
において同様な構成成分については同一の符号を付して
示してあると共に、第３図に示した従来の構成成分と同
様な構成成分については従来と同一の符号を付して示し
てある。

光ファイバ付き半導体レーザの製造方法 先ず、第１図（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、この発明の
製造方法につき説明する。尚、以下の説明を光ファイバ
を先端部が球状とされた光ファイバを用いた例で説明す
るが、この発明はこの例に限定されるものではなく、他
の種類の光ファイバの固定に広く用いることが出来る。

第１図（Ａ）は、この発明の製造方法を説明するため、
光ファイバ付き半導体レーザの製造の様子をこの装置の
一部を側面方向から見て示しさ図である。

先ず、製造工程の説明をする前に製造に必要な各部品に
つき説明する。第１図（Ａ）において、41は光ファイバ
付き半導体レーザ装置のパッケージを示す。このパッケ
ージ41内には43で示される半導体レーザ固定台を具え
る。この半導体レーザ固定台43上には、15で示されるヒ
ートシンクを固定することが出来、さらに、このヒート
シング15上には半導体レーザ17を設置出来る。

又、パッケージ41内の半導体レーザ固定台43の近傍に
は、45で示される光ファイバ固定台を具える。この光フ
ァイバ固定台45は、光ファイバを固定するために用いる
金属融着材料のペレットを光ファイバより上方の位置で
かつ光ファイバに接することなく支持出来るように、光
ファイバの両側に対応する部分に突出壁を具えているも
のとするのが好適である。さらに、この光ファイバ固定
台の全表面又は光ファイバが固定される領域表面には、
金属融着材料が融着するような好適な金属メッキを施し
てある。第１図（Ｂ）は、上述の突出壁、光ファイバ及
び金属融着材料のペレット間の互いの位置関係を説明す
るため、第１図（Ａ）中の光ファイバ固定台を図中のＩ
−Ｉ線に沿って切って示した図である。第１図（Ｂ）
中、23は光ファイバ、25はスリーブ、45a 及び45b は突
出壁をそれぞれ示す。尚、上述の半導体レーザ固定部43
及び光ファイバ固定部45は、これらを一体に作製したも
ので構成しても勿論良い。

49は光ファイバをパッケージ外部からパッケージ内部に
導入させるための貫通部を示す。この実施例の場合の貫
通部49は、光ファイバのスリーブの外径寸法より多少大
きな寸法の貫通穴を有する筒状体のスリーブガイド49を
以って構成するのが好適である。このスリーブガイド49
はパッケージ41の所定位置に固設してある。尚、この実
施例のスリーブガイド49は、金属融着材料が融着するよ
う金属メッキを施すと共に、光ファイバ固定台45の近傍
まで延在するように設けるのが好適である。

51はチャックを示し、このチャック51は光ファイバ付き
半導体レーザの製造装置（図示せず）の一部であり、パ
ッケジ41の外側で光ファイバを保持し、このチャックを
移動させることによって光ファイバを移動させて、光フ
ァイバと半導体レーザとの効率的な結合を行なわせるこ
とが出来る。このチャック51は、スリーブ25を確実に保
持することが出来るように、それ自体がたわみや振動を
起こさないような剛性の高い構造及び材料で構成するの
が好適である。

次に、製造工程につき説明する。

先端部が球面加工されていて然も先端部近傍の所定領域
が金属メッキされているスリーブ付き光ファイバ23を用
意する。

光ファイバ23の球面加工されている先端は、スリーブ25
から所定の長さで突出している。尚、この実施例の場合
のスリーブ25は、金属融着材料が融着するような材料で
構成してあるものを用いた。又、このスリーブ25と光フ
ァイバ23とは金属融着材料61を用いて固定されている。

このスリーブ付き光ファイバ23をスリーブガイド49の中
空部を介してパッケージ41内に挿入し、その後、スリー
ブ25のパッケージ41の外側部分をチャック51で保持す
る。

次に、半導体レーザ搭載部43に搭載された半導体レーザ
17を発光させながら、この半導体レーザ17と、光ファイ
バ23との結合効率が最大となる様な位置にこの光ファイ
バ23を位置合せする。この位置合せは、チャック51を移
動させることで光ファイバ付きスリーブを移動させて行
なうが、スリーブガイド49はスリーブ25の外径寸法より
やや大きい寸法の中空部を具えているため、スリーブ25
をこの中空部内で移動させて容易に行なうことが出来
る。

位置合せが終了した後、光ファイバ固定台45の突出壁45
a 及び45の互いの上側リッジ間に橋状に、金属融着材料
のペレット47を載置する（第１図（Ｂ）参照）。尚、ペ
レット47は、半導体レーザ及び光ファイバ間の位置合せ
を行なう前に突出壁上に載置しておいても勿論良い。

金属融着材料のペレットに対し、これとは非接触な熱
源、例えばＹＡＧレーザの光を照射してこのペレット47
を溶融させ、金属融着材料を光ファイバ23及び光ファイ
バ固定台45上に流れ込ませるる。この流れ込んだ金属融
着材料が凝固する際に光ファイバ23を光ファイバ固定台
45に固定することが出来る。

この固定が終了した後、パッケージの内側及び外側の二
ヶ所でスリーブ25をスリーブガイド49に固定する。この
固定は例えば、ヒータチップ及び62a,62b で示される金
属融着材料を用いて行なうことが出来る。尚、この金属
融着材料62a,62b としては、その融点が、前述した金属
融着材料61より５０〜６０℃程度低いものを用いると好
適である。

スリーブ25をスリーブガイド49に固定し終えたた後、ス
リーブを保持していたチャック51をスリーブ25から外
し、光ファイバ23を光ファイバ固定台45に固定する作業
が終了する。

光ファイバ付き半導体レーザ用パッケージ 次に、第２図を参照して上述した光ファイバ付き半導体
レーザの製造方法の実施に用いて好適な第二発明に係る
パッケージの構造につき説明する。

第２図は、このパッケージの構造を概略的に示した斜視
図である。尚、第２図は、説明の都合上、半導体レーザ
等を既に組み込んだ状態で示してある。又、第１図
（Ａ）及び（Ｂ）に示したと同様な構成成分については
同一の符号を付して示してあり、同様な構成成分につい
ての説明は一部省略している。

この出願の第二発明のパッケージ41は、半導体レーザ17
と光学的に結合される光ファイバ（図示せず）が金属融
着材料（図示せず）によって固定される光ファイバ固定
台45を内部に具えると共に、光ファイバをパッケージ内
に導入するための貫通部49を具える。

この光ファイバ固定台45は、例えばコバール、セラミッ
クス等の材料を用いて構成することが出来る。そして、
この光ファイバ固定台45は、光ファイバが固定される予
定領域の両側に、溶融前の金属融着材料（図示ぜす）を
支持し、かつ、金属融着材料が溶融した後にはこの金属
融着材料の流れる領域を規制するための突出壁45a 及び
45b を具える。突出壁45a 及び45b 間の領域に構成され
る溝53の部分には、溶融した金属融着材料が流れ込み、
さらに、これが凝固した後には金属融着材料はこの溝53
内に収まるようになる。

尚、各突出壁45a 及び45b の高さは、半導体レーザ17の
光軸の位置よりもさらに高い位置まで達する高さとして
ある。さらに、各突出壁45a 及び45b の上側のエッジ上
にはそれぞれ凹部55a 及び55b を具える。これら凹部55
a 及び55b は金属融着材料のペレット（図示せず）を載
置する都合を考慮して設けられたもので、これによっ
て、対向する突出壁45a 及び45b 間にペレットを橋状に
安定に載置することが出来る。

尚、この突出壁45b 及び45b は光ファイバ固定台45と一
体のものでも良いし、別途作製したものを組み込んでも
良いことは明らかである。

さらに、この実施例の場合、光ファイバ固定部45の、突
出壁45a 及び45b の間の領域（即ち溝53内）と、これら
突出壁45a 及び45b のそれぞれの上側エッジの領域とに
互った領域（図中、斜線を付して示した部分）に金属メ
ッキが施してある。この金属メッキの材質は設計に応じ
変更することが出来るが、金属融着材料を例えば半田と
した場合には半導体レーザが汚染されることを防止する
ため、光ファイバ及び支持台間の融着をフラックスなし
で行なえる必要があるから、この金属メッキを例えばニ
ッケル下地の金メッキとするのが好適である。

又、光ファイバをパッケージ内に導入するための貫通部
49を前記光ファイバのスリーブが挿入されかつ前記光フ
ァイバ固定台近傍位置まで延在する筒状体49としてあ
る。この筒状体49は、光ファイバ23のスリーブ25の外形
寸法よりやや大きな寸法の中空部49a を有している。そ
して、この筒状体49は、これの中心軸が半導体レーザ17
の光軸にほぼ一致するように、パッケージ41に設けてあ
る。又、このスリーブガイドには、スリーブを金属融着
材料を用いて固定するため、全面に金属メッキが施して
ある。この金属メッキを例えばニッケル下地の金メッキ
とするのが好適である。

尚、この出願の第一及び第二発明は上述した実施例に限
定されるものでないことは明らかである。例えば、上述
した光ファイバ固定台の材質、金属メッキの材質、金属
融着材料の種類及び金属融着材料を溶融させるための熱
源等は、実施例中に記載のものに限定されるものではな
く、この発明の目的の範囲内において好適なものに変更
出来ることは明らかである。

（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この出願の第一発
明の光ファイバ付き半導体レーザの製造方法によれば、
光ファイバのスリーブをパッケージの外側でチャックで
保持することで、光ファイバを保持している。

従って、チャックからの力が光ファイバに直接作用する
ことがないから、曲げ等の応力が光ファイバに作用しな
くなるため、光ファイバの破損を防止することが出来
る。

さらに、スリーブを保持しているから、チャックのセッ
トをそれほど慎重に行なわずとも良く、かつ、スリーブ
は光ファイバに比し堅固であるから強固な保持が可能に
なる。

さらに、チャックはパッケージ外部に位置することにな
るから、チャックによってパッケージ内部の部品及び光
ファイバが破損されることがなくなる。

又、光ファイバに対し金属融着材料を非接触状態で準備
し、この金属融着材料をこれに対して非接触な熱源で溶
融させこの溶融物を光ファイバに供給するから、従来問
題となったヒータチップの移動に伴なう金属融着材料の
移動等が起こらなくなる。

又、この出願の第二発明のパッケージによれば、金属融
着材料を光ファイバ上方の位置でこれとは非接触状態で
容易に準備することが出来る。又、筒状体は光ファイバ
用スリーブを光ファイバ固定台近傍にガイド出来るか
ら、光ファイバのパッケージ内に在る部分の長さを必要
最小限のものとすることが出来るようになるから、パッ
ケージ内の光ファイバが確実に保持固定されることにな
る。

これがため、光ファイバ付き半導体レーザ装置を歩留ま
り良く製造することが出来る方法と、この製造方法の実
施に好適なこの装置のパッケージとを提供することが出
来る。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の光ファイバ付き
半導体レーザ装置の製造方法の説明に供する図、 第２図は、この発明の製造方法の実施に好適な光ファイ
バ付き半導体レーザ装置用のパッケージの構造を概略的
に示す斜視図、 第３図は、光ファイバ付き半導体レーザの従来の製造方
法を説明するための図である。 15……ヒートシンク、17……半導体レーザ 23……光ファイバ、25……スリーブ 41……パッケージ、43……半導体レーザ固定台 45……光ファイバ固定台、45a,45b ……突出壁 47……金属融着材料のペレット 49……貫通部（筒状体のスリーブガイド） 51……ペレット 53……溝、55a,55b ……凹部 61……金属融着材料（光ファイバとスリーブとの固定
用） 62a,62b ……金属融着材料（スリーブとスリーブガイド
との固定用）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体レーザ及び光ファイバ固定台を内部
   に有するパッケージと、該パッケージの貫通部を経て該
   半導体レーザに光学的に結合され前記光ファイバ固定台
   に金属融着材料によって固定されている光ファイバとを
   具えるファイバ付き半導体レーザ装置を製造するに当た
   り、 光ファイバのスリーブをパッケージ外部で保持して半導
   体レーザとの位置合せを行なう工程と、 光ファイバ固定台の上方でかつ前記光ファイバの上方に
   金属融着材料を前記光ファイバと非接触状態で載置し、
   該金属融着材料を該金属融着材料とは非接触な熱源によ
   って溶融させる工程と、 前記光ファイバのスリーブを貫通部領域で前記パッケー
   ジに固定する工程と を含むことを特徴とする光ファイバ付き半導体レーザ装
   置の製造方法。
2. 【請求項２】半導体レーザと光学的に結合される光ファ
   イバが金属融着材料によって固定される光ファイバ固定
   台を内部に具えると共に、前記光ファイバをパッケージ
   内に導入するための貫通部を具える光ファイバ付き半導
   体レーザ装置用のパッケージにおいて、 前記光ファイバ固定台は、光ファイバの両側に対応する
   位置に金属融着材料のペレットを支持する突出壁をそれ
   ぞれ具え、 前記貫通部を前記光ファイバのスリーブが挿入されかつ
   前記光ファイバ固定台近傍位置まで延在する筒状体とし
   たこと を特徴とする光ファイバ付き半導体レーザ装置用のパッ
   ケージ。