JPH075647Y2 - 光半導体結合器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、光通信等において半導体発光素子と光ファイ
バを結合する光半導体結合器、特にそのレンズホルダの
構造に関するものである。

（従来の技術） 従来、このような分野の技術としては、第２図（ａ），
（ｂ）及び第３図に示すようなものがあった。以下、そ
の構成を図を用いて説明する。

第２図（ａ），（ｂ）は従来の光半導体結合器のレンズ
ホルダの構造図であり、同図（ａ）はその平面図及び同
図（ｂ）はその断面図、第３図は第２図（ａ），（ｂ）
のレンズホルダの取付け方法を示す断面図である。

第２図（ａ），（ｂ）において、レンズホルダ１はコバ
ール材等が加工されて円筒状の筒体をなすもので、その
内部には球状のボールレンズ２が収容されている。ボー
ルレンズ２はレンズホルダ１内に圧入することにより固
定されており、レンズホルダ１のＡ側端面を基準として
このＡ側端面とボールレンズ２の端面が一致するように
設定されている。ボールレンズ２がレンズホルダ１内に
収容された後、その全表面に無反射コートのコーティン
グが施される。

このようにボールレンズ２を収容したレンズホルダ１
は、第３図に示すように結合器基台部３に取付けられ、
光半導体結合器を構成する。

結合器基台部３は、基台４と基台４に固定されたヘッダ
５とを有しており、ヘツダ５には例えばレーザダイオー
ド等から成る半導体発光素子６が固定されている。

この結合器基台３のヘッダ５に前記レンズホルダ１を取
付けるために、レンズホルダ１のＢ側端部把持部にＶ溝
が形成された保持治具７で挾持する。この状態におい
て、半導体発光素子６の光軸に対するボールレンズ２の
調整を行なった後に、円筒状のスリーブ８を介してレン
ズホルダ１をヘッダ５に固定する。この際、半導体発光
素子６とボールレンズ２の間、即ちレンズホルダ１のＡ
側端面とヘツダ５表面の間には、例えば50μｍ程度の間
隙部９が形成される。また、前記ヘッダ５とスリーブ
８、及びスリーブ８とレンズホルダ１の固定は、一般に
はYAGレーザ等を用いたスポット溶接により行なわれ
る。例えば、スリーブ８とレンズホルダ１とを固定する
場合には、矢印Ｃの如くYAGレーザを照射する。

（考案が解決しようする問題点） しかしながら、上記構成の光半導体結合器においては、
次のような問題があった。

（１）レンズホルダ１のＡ側端面とボールレンズ２の端
面が一致するように設定されているが、完全に双方の端
面を一致させることは難しい。そのため極く僅かでもＡ
側端面がボールレンズ２より突出すれば、ボールレンズ
２と半導体発光素子６との間隙部９の寸法が極めて小さ
いために、光軸調整が不可能になる。また、Ａ側端面の
表面処理が粗雑であったり、Ａ側端面に傾斜を生じてい
る場合においても、光軸調整が不可能になるおそれがあ
る。

（２）前記（１）の如くＡ側端面がボールレンズ２より
突出すれば、光軸調整時にＡ側端面が半導体発光素子６
に接触し、これを傷つけるおそれがある。

（３）光軸調整時にレンズホルダ１のＢ側端部の外周を
保持治具７で挾持すること、及びレンズホルダ１とスリ
ーブ８とを固定する際にYAGレーザの照射経路を確保す
ること等のために、レンズホルダ１の長さＬを十分長く
しなければならない。それ故、光半導体結合器の小型化
が難しい。

（４）レンズホルダ１の長さＬが長いため、ボールレン
ズ２のＢ側に対する無反射コートのコーティングが難し
い。

（５）レンズホルダ１はそのＢ側端部において保持治具
７により挾持されるので、Ａ側端面のボールレンズ２近
傍は動き易い。そのため、光軸調整及びレンズホルダ１
の固定を精度良く行なうことが難しい。

本考案は、前記従来技術がもっていた問題点として、光
軸調整が不可能になるおそれがある点、半導体発光素子
を傷つけるおそれがある点、光半導体結合器の小型化が
難しい点、無反射コートのコーティングが難しい点、及
び高精度の光軸調整とレンズホルダ取付けが困難な点に
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、ヘッダに固定
された半導体発光素子と、筒体の内部にレンズを収容す
るレンズホルダと、前記レンズが前記半導体発光素子の
光軸上に位置するように前記レンズホルダを前記ヘッダ
に溶接で固定するスリーブとを備え、前記レンズホルダ
内に収容されたレンズの全表面に無反射コートのコーテ
ィングが施された光半導体結合器において、前記レンズ
ホルダを次のように構成している。即ち、前記レンズホ
ルダは、前記レンズの外径より大きな内径を有し、内側
に保持治具によって保持可能な保持部が形成された筒体
本体と、前記筒体本体の端部に設けられ前記レンズを前
記半導体発光素子側の外方に突出させて固定するレンズ
固定部とで、構成している。

（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、レンズホルダのレンズ固定部はレンズより突出
することはないので、光軸調整を如何なる状態において
も可能にすると共に、半導体発光素子の損傷を防止す
る。

また、レンズの外径より大きな内径を有する筒体本体内
の保持部は、広い開口面積を有するので、そこに保持治
具を挿入することによってレンズホルダを保持すること
を可能にし、該筒体本体の外周を保持治具を挾持するこ
とを不要とする。それ故、例えばYAGレーザの照射経路
を妨げるおそれもなくなり、レンズホルダの長さを短く
することができる。

さらに、大きな内径を有し、しかも長さが短くされたレ
ンズホルダは、レンズ内面側における無反射コートのコ
ーティングを容易にすると共に、レンズホルダをレンズ
近傍で確実に保持することを可能にする。

したがって、前記問題点を除去することができる。

（実施例） 第１図（ａ），（ｂ）は本考案の実施例を示す光半導体
結合器のレンズホルダの構造図であり、同図（ａ）はそ
の平面図、及び同図（ｂ）はその断面図である。また、
第４図（ａ），（ｂ）は本考案の光半導体結合器の構造
を示し、同図（ａ）はその平面図、及び同図（ｂ）はそ
の断面図である。

第１図（ａ），（ｂ）において、このレンズホルダ11は
円筒形状の筒体本体12と、ボールレンズ13を固定するレ
ンズ固定部14により構成されている。

筒体本体12は、ボールレンズ13の外径Ｄより十分大きな
内径Ｅの保持部を有しており、その一端部にはレンズ固
定部14が設けられている。レンズ固定部14には貫通孔15
が開けられ、そこにボールレンズ13が圧入されて固定さ
れている。ボールレンズ13は、その一部がレンズ固定部
14の外面より外方へ寸法Ｆだけ突出するように固定され
ており、その内方端面はレンズ固定部14の内面とほぼ同
一の位置にある。

上記構成のレンズホルダ11は、第４図（ａ），（ｂ）に
示すように結合器基台部16に固定されて光半導体結合器
を成している。

結合器基台部16は、基台17とこれに固定されたヘッダ18
とを有しており、ヘッダ18には例えばレーザダイオード
等から成る半導体発光素子19が設けられている。また、
ヘッダ18には円筒状のスリーブ20が固定されており、そ
の内部に前記レンズホルダ11が嵌入されている。レンズ
ホルダ11のレンズ固定部14外方に突出して設けられたボ
ールレンズ13は、半導体発光素子19の光軸上に位置する
と共に、半導体発光素子19との間に例えば50μｍ程度の
間隙を保っている。

以上のように構成される光半導体結合器において、レン
ズホルダ11のヘッダ18への取付けは第５図（ａ），
（ｂ）に示す保持治具を用いて行なわれる。

第５図（ａ），（ｂ）は保持治具の構造図を示し、同図
（ａ）はその平面図、同図（ｂ）はその正面図である。

図において、保持治具21は治具本体22とホルダ保持部23
とねじ24により構成されている。円筒状の治具本体22の
端部には、これより小さな外径を有する円筒状のホルダ
保持部23が突設されており、これらの治具本体22及びホ
ルダ保持部23の側部には連続するスリット25が形成され
ている。このスリット25により分割された治具本体22の
部分を連結するようにねじ24が設けられており、このね
じ24の回転によりスリット25の間隔が広がったり狭くな
ったりする構造となっている。

このように構成された保持治具21のホルダ保持部23を、
筒体本体12の内側に形成された保持部内に挿入し、ねじ
24を回転させてスリット25の間隔を広げれば、レンズホ
ルダ11は保持治具21に保持される。この状態において、
半導体発光素子19に対するボールレンズ13の光軸調整を
行なうと共に、その後のヘッダ18とスリーブ20及びスリ
ーブ20とレンズホルダ11の固定を行なう。

本実施例では次のような利点を有する。

（ｉ）ボールレンズ13はレンズ固定部14に突出して設け
られているので、光軸調整時においてレンズ固定部14が
ヘッダ18や半導体発光素子19に当接してボールレンズ13
の調整を妨げることはない。

（ii）レンズ固定部14が半導体発光素子19に当接するこ
とはないので、その損傷が防止される。

（iii）筒体本体12内の保持部は十分大きな内径を有し
ているので、保持治具21の使用が可能となる。保持治具
21は筒体本体12内の保持部でレンズホルダ11を保持し、
レンズホルダ11の側部外方へ大きく突出することはな
い。それ故、レンズホルダ11の固定時にYAGレーザの照
射経路を妨げるおそれはなく、レンズホルダ11の長さを
短くすることができる。したがって光半導体結合器の小
型化を図ることができる。

（iv）保持治具21はボールレンズ13の近傍を含む筒体本
体12内の保持部を保持するので、光軸調整時及びレンズ
ホルダ11固定時等においてボールレンズ13近傍は確実に
保持され、動くことはない。それ故、光軸調整及びレン
ズホルダ11の固定等を精度良く行なうことができる。

（ｖ）筒体本体12内の保持部は十分大きな内径を有し、
しかも筒体本体12の長さを短くすることかできるので、
ボールレンズ13の内面側に無反射コートのコーティング
を容易かつ確実に行なうことができる。

なお、本考案は図示の実施例に限定され種々の変形が可
能であり、例えば次のような変形例が挙げられる。

（イ）第１図（ａ），（ｂ）においては、筒体本体12と
レンズ固定部14は一体構造としたが、これに限定されず
組立て構造としてもよい。

（ロ）第１図（ａ），（ｂ）ではレンズ固定部14の内面
とボールレンズ13の内方端面は一致するものとしたが、
これに限定されない。例えばボールレンズ13の内方端面
をレンズ固定部14内面より筒体本体12側へ突出させて設
けることもできるが、この場合にはホルダ保持部23の内
径をボールレンズ13の外径より十分大きくする等、ボー
ルレンズ13に接触しないようにするための配慮が必要で
ある。

（ハ）ボールレンズ13に限定されず、他の形式のレン
ズ、例えばロッドレンズ等を用いることも可能である。
またレンズを複数個設けることもできる。

（ニ）第５図（ａ），（ｂ）では治具本体22の外径はホ
ルダ保持部23の外径より大きいものとしたが、双方の外
径をほぼ同一寸法とすることもできる。

（ホ）その他、図示の光半導体結合器の構成、形状、寸
法等に限定されない。例えばヘッダ18の形状は従来例に
おけるヘッダと同様な形状としてもよいし、半導体発光
素子19の後方にモニタ用の発光素子を設けることも勿論
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、レンズホ
ルダを、内側にレンズ外径より大きな内径の保持部を有
する筒体本体と、レンズを半導体発光素子側へ突出させ
て固定するレンズ固定部とで構成したので、確実な光軸
調整が可能になり、しかも該半導体発光素子の損傷を防
止できる。また、レンズホルダの長さの縮小が可能とな
り、光半導体結合器の小型化が図れると共に、無反射コ
ートのコーティングを容易かつ確実に施すことができ
る。さらに、光軸調整及びレンズホルダ等の固定を精度
良く行なうことができる。

したがって、光半導体結合器の組立てを容易にし、信頼
性を高め、しかも小型化が図れるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ），（ｂ）は本考案の実施例を示す光半導体
結合器のレンズホルダの構造図であり、同図（ａ）はそ
の平面図及び同図（ｂ）はその断面図、第２図（ａ），
（ｂ）は従来の光半導体結合器のレンズホルダの構造図
で、同図（ａ），（ｂ）はそれぞれその平面図及び断面
図、第３図は従来のレンズホルダの取付け方法を示す断
面図、第４図（ａ），（ｂ）は本考案の光半導体結合器
の構造図で、同図（ａ），（ｂ）はそれぞれその平面図
及び断面図、第５図（ａ），（ｂ）は本考案に係わる保
持治具の構造図で、同図（ａ），（ｂ）はそれぞれその
平面図及び正面図である。 11……レンズホルダ、12……筒体本体、13……ボールレ
ンズ、14……レンズ固定部、18……ヘッダ、19……半導
体発光素子、20……スリーブ、21……保持治具、22……
治具本体、23……ホルダ保持部、24……ねじ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ヘッダに固定された半導体発光素子と、 筒体の内部にレンズを収容するレンズホルダと、 前記レンズが前記半導体発光素子の光軸上に位置するよ
   うに前記レンズホルダを前記ヘッダに溶接で固定するス
   リーブとを備え、 前記レンズホルダ内に収容されたレンズの全表面に無反
   射コートのコーティングが施された光半導体結合器にお
   いて、 前記レンズホルダは、 前記レンズの外径より大きな内径を有し、内側に保持治
   具によって保持可能な保持部が形成された筒体本体と、 前記筒体本体の端部に設けられ前記レンズを前記半導体
   発光素子側の外方に突出させて固定するレンズ固定部と
   で、構成したことを特徴とする光半導体結合器。