JPH08130320A - 光半導体素子モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 結合効率が高く、レンズの実装精度が緩く、
安価な光半導体素子モジュールを提供する。 【構成】 光ファイバ１０と光結合される光半導体レー
ザダイオード１と、前記レーザダイオード１を搭載する
ステム６と、前記レーザダイオード１と前記光ファイバ
１０との間に光通過穴を有し、前記ステム６に固定され
たキャップ８と、前記キャップ８の光通過穴部に低融点
硝子１６で取り付けられ、直径が０．８ｍｍ以上、屈折
率が１．９以上であって、かつ表面に反射防止膜を施し
た、重ランタンフリント硝子からなる球レンズ７ｂとを
備えた光半導体素子モジュール。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光半導体素子と光フ
ァイバとをレンズを介して結合する光半導体素子モジュ
ールおよびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバ通信において、半導体レーザ
ダイオードから出射する光を効率よく光ファイバに結合
させる光半導体素子モジュールと、光ファイバから出射
する光を半導体ホトダイオードと結合する光半導体素子
モジュールとが必要である。前記２種類の光半導体素子
モジュールは光半導体素子が異なるが、光学部品と機構
部品とはほぼ同様の構造を有するので、以下、半導体レ
ーザダイオードを搭載した光半導体素子モジュールを示
す。なお、半導体レーザダイオードの前面側光出力に対
する単一モード光ファイバへの光入力の比を結合効率と
いう。現在、電話局間の光ファイバ通信の光源として使
用されている光半導体素子モジュールは、波長１．３μ
ｍの光を発振するファブリペロー型の半導体レーザダイ
オードと単一モード光ファイバとを備え、結合効率が３
０％程度で光ファイバ端の光出力が１．５ｍＷのものと
４％程度で光ファイバ端の光出力が０．２ｍＷのものが
多い。従来、結合効率が高いものは、高価なレンズと、
前記レンズを３軸方向に位置調整できる機構とを有して
いるため高価であり、結合効率が低いものは安価なレン
ズと、前記レンズを位置調整する機構を簡略化している
ため安価に供給されていた。しかし、現在では高い結合
効率であっても安価に提供できる光半導体素子モジュー
ルの需要が高まっている。図６は例えば特開平５−７７
９６４号公報に示された従来の結合効率４％程度の光半
導体素子モジュールを示す断面図であり、１は半導体レ
ーザダイオード、２は半導体レーザダイオード１をハン
ダ付けした第１のマウント、３は第一のマウント２をハ
ンダ付けしたヒートシンク、４は半導体ホトダイオー
ド、５は半導体ホトダイオード４をハンダ付けした第二
のマウント、６はヒートシンク３と第二のマウント５と
をハンダ付けしたステム、７ａは屈折率が１．４８のほ
う珪酸クラウン硝子を一旦融解したあと表面張力で両側
に凸面を形作ったまま凝固させたレンズ、８はレンズ７
ａが固定され、かつステム６とプロジェクション溶接し
て半導体レーザダイオード１と半導体ホトダイオード４
とを気密するキャップ、９はステム６をプロジェクショ
ン溶接して固定する第１の筐体、１０は光ファイバ、１
１は光ファイバ１０を接着固定するフェルール、１２は
ネジ、１３はフェルール１１をネジ１２で固定し、かつ
第一の筐体９とＹＡＧレーザ溶接で固定する第二の筐
体、１４は半導体レーザダイオード１から出射してレン
ズ７ａで収束され光ファイバ１０に入射する光線軌跡で
ある。

【０００３】次に動作と結合効率について説明する。波
長１．３μｍ帯の半導体レーザダイオード１から出射す
る光１４は、レンズ７ａで収束され、モードフィールド
径が１０μｍの光ファイバ１０に入射される。半導体レ
ーザダイオード１から出射する光１４の半値全角が活性
層に対する水平方向、垂直方向とも３０°程度である場
合、例えばこの種の代表的なレンズ７ａであるショット
社製の０３タイプのレンズは、横倍率を最適にした場合
でも結合効率は約１５％である。この種のレンズ７ａは
形状が表面張力によって形作られるので、面の形状や面
間隔がある程度ばらつくことは当然であり、焦点距離は
設計値に対し±０．２ｍｍ程度の幅をもつ。半導体レー
ザダイオード１から光ファイバ１０までの間隔のばらつ
きが大きすぎると、第二の筐体１３にフェルール１１が
固定できなくなるため、横倍率を２倍程度にしている。
この横倍率でも平均で約１０％の結合効率が得られる
が、半導体レーザダイオード１ごとに異なる微分効率を
なるべく一定にするように、光ファイバ位置を光軸方向
にデフォーカスする方法で、４％前後の値で結合効率を
調整して使用されている。この種のレンズ付キャップを
使用した光半導体素子モジュールは、レンズ７ａの成形
工程でレンズ７ａがキャップ８に隙間なく固定されるこ
と、キャップ８をステム６にプロジェクション溶接する
工程でレンズ７ａの位置合わせと半導体素子の気密封止
が同時に行われることから非常に安価なものが得られる
特徴があり、低い結合効率かつ安価なものには適したも
のである。なお、半導体レーザダイオード１の背面から
出射した光は、半導体ホトダイオード４でモニタされ、
半導体レーザダイオード１の光出力調整制御に使用され
る。

【０００４】また、特公平３−６１９２７号公報には球
レンズをメタライズした後でキャップにハンダ付けした
ものが示され、かつサファイアを使用することにより結
合効率を高くできることが示されている。一方、この球
レンズはメタライズされた後にハンダ付け固定するの
で、工程数が多い。特公平３−６１９２７号公報では、
多モード光ファイバへの適用について説明されている
が、現在最も多く使用されている単一モード光ファイバ
への適用を考えた場合にも、球レンズは研磨による直径
のばらつきが±１０μｍ程度と小さく安定した焦点距離
のものが得られ、横倍率を３倍から５倍程度にしても光
ファイバの位置のばらつきはあまり大きくならないなど
の利点がある。なお、サファイアは結晶の方向により屈
折率が異なる複屈折率が大きいことと、半導体レーザダ
イオードの光がほぼ直線偏波であることにより偏波によ
る収差の影響が発生するので、これを防ぐためにサファ
イアの複屈折率の方向を制御して組み立てる必要があ
る。その他、特公平３−６１９２７号公報には、一般論
として球レンズ直径を大きくすると結合効率が劣化する
代わりに実装精度が緩くなることが示されている。高い
結合効率と緩い実装精度を得るためには屈折率がなるべ
く高くて直径の大きな球レンズが良く、従来タンタルフ
リント硝子の中でも生産量が比較的多く入手性が良いＨ
ＯＹＡ製のＴａＦ３が多く使われており、その他の研究
例としては重ランタンフリント硝子ＬａＳＦ９を使用し
たものがある。なお、屈折率は波長１．３μｍにおいて
それぞれ１．７８、１．８１である。

【０００５】次に、タンタルフリント硝子ＴａＦ３の球
レンズを使用する場合の結合効率を説明する。図７はＴ
ａＦ３の球レンズを使用して、波長１．３μｍの光を活
性層に垂直方向、水平方向ともに半値全角３０°のガウ
スビームの光を出射する半導体レーザダイオードと、モ
ードフィールド径が１０μｍの単一モード光ファイバと
を結合させた場合の結合効率を示す図であり、横倍率を
４倍にして計算したものである。図において、１５ａ、
１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅはそれぞれ直径が０．
６ｍｍ、０．８ｍｍ、１．０ｍｍ、１．２ｍｍ、１．４
ｍｍの球レンズを使用した場合を示している。なお、上
記の計算では反射防止膜が施され、フレネル反射が十分
に小さいと仮定している。タンタルフリント硝子ＴａＦ
３の屈折率は波長１．３μｍにおいて１．７８であり、
半導体レーザダイオードと単一モードファイバーとを３
０％を越える結合をさせた光半導体素子モジュールを得
るためには、組立による過剰損失を０．５ｄＢとすると
結合効率は約３４％必要である。図より、直径が０．６
ｍｍの球レンズで結合効率が約３５％得られるが、球レ
ンズ径が小さくて取扱いが難しく、特公平３−６１９２
７号公報に示されている構造で光通過穴の開いたキャッ
プにレンズの側面を利用して取りつけることは困難であ
る。

【０００６】また、従来の結合効率が３０％程度の単一
モード光ファイバ付きの光半導体素子モジュールには、
円筒形の分布屈折率型レンズ、前記分布屈折率型レンズ
の一方の面を半球加工したもの、非球面モールドレンズ
を使用したものなどがあるが、一般的に特開平５−７７
９６４号公報に示されたレンズや特公平３−６１９２７
号公報に示された球レンズに比較するとレンズが高価で
あり、レンズを保持する機構部品も複雑であることから
光半導体素子モジュールが高価なものになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の光半導体素子モ
ジュールは以上のように構成されているので、特開平５
−７７９６４号公報に示されたものは、安価なものが得
られるが、一方半導体レーザダイオードと光ファイバと
の結合効率が低いという問題があった。また、特公平３
−６１９２７号公報に示されたものは球レンズを固定す
るためにメタライズ工程とハンダ付け工程が必要であ
り、製造工程が複雑であるという問題があった。また、
サファイアの球レンズでは屈折率による収差が発生して
組立性が悪いという問題があった。さらに、タンタルフ
リント硝子ＴａＦ３の球レンズでは高い結合が得られる
が、球レンズ径が約０．６ｍｍと小さくなり取扱いが難
しく、光通過穴の開いたキャップに側面で取りつけるこ
とは困難であるなどの問題があった。一方、円筒形の分
布屈折率型レンズ、および分布屈折率型レンズの一方の
面を半球加工したもの、および非球面モールドレンズは
高価であるなどの問題があった。

【０００８】この発明は上記のような課題点を解消する
ためになされたもので、気密封止用の窓を兼ねた比較的
外径寸法の大きな球レンズを備えたキャップを使用し
て、高い結合効率が得られ、製造方法が簡単で、安価な
光半導体素子モジュール、およびその製造方法を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る光半導体
素子モジュールは、波長１．３μｍにおける屈折率が約
１．９８で直径が０．８ｍｍ以上の重ランタンフリント
硝子の球レンズに反射防止膜を施すとともに、前記球レ
ンズをキャップの光通過穴に低融点硝子で取りつけ、キ
ャップはステムより小さい外径を有し、前記ステムにプ
ロジェクション溶接したものである。

【００１０】また、この発明に係る光半導体素子モジュ
ールは、反射防止膜として二酸化珪素の表面層を有する
誘電体多層膜、または二酸化珪素の単層膜としたもので
ある。

【００１１】この発明に係る製造方法は、球レンズは貫
通穴を有する治具に取りつけられて反射防止膜を施さ
れ、治具の貫通穴とキャップの光通過穴を密着させて移
動して取り付けられるものである。

【００１２】また、この発明に係る製造方法は、キャッ
プの光通過穴の直径が球レンズの外径よりもわずかに小
さく、光通過穴に球レンズを圧入し、球レンズの周囲に
低融点硝子を配置して加熱溶解し、隙間なく取り付ける
ものである。

【００１３】

【作用】この発明は、研磨装置にもよるが一般的に一回
の工程で三千個から一万個程度の生産ができ、安価な球
レンズを使用するので、部品コストが削減される。ま
た、屈折率が１．９以上であるので球面収差と波面収差
とが小さくでき、かつ重ランタンフリント硝子であるの
で硬くて球レンズ加工の際の傷が付きにくく、ランダム
波面収差による結合損失も小さいので、比較的大きな直
径にしても、半導体レーザダイオードと光ファイバとの
高い結合効率を得ることができる。また、重ランタンフ
リント硝子であるので、軟化温度が高く低融点硝子で取
りつける工程での形状変化や、屈折率の変化も少ない。
さらに、球レンズの直径を０．８ｍｍ以上としたので、
低融点硝子でキャップの光通過穴に取り付ける際に低融
点硝子の付く面積が広く気密構造が得られやすく、かつ
光学的な有効面に低融点硝子が回り込む不具合を少なく
することができる。また、反射防止膜を施すのでフレネ
ル反射を少なくすることができる。また、キャップはス
テムより小さい外径であるので、ステム上面にプロジェ
クション溶接することができる。

【００１４】また、この発明は、蒸着された膜の分子構
造がアモルファス状になる二酸化珪素膜を表面層とする
誘電体多層膜、または二酸化珪素膜の単層膜からなる反
射防止膜を使用するので、水分が浸透しにくく、空気中
の水分が二酸化炭素を吸着して酸性となり、この酸性の
水分が反射防止膜を浸透し硝子面に触れて白いやけをつ
くる現象を防ぐことができる。

【００１５】この発明は貫通穴を設けた治具に球レンズ
を取り付け、前記球レンズに反射防止膜を施し、治具の
貫通穴とキャップの光通過穴とを密着させ、前記球レン
ズを前面キャップの光通過穴に移動して取り付けるよう
にしたので、移動するときに発生する球レンズの回転を
小さくでき、光学的な有効面に反射防止膜が施されてい
ない部分が出てくる頻度を少なくできる。

【００１６】また、この発明は、重ランタンフリント硝
子の球レンズが硬いので、キャップの光通過穴に球レン
ズを圧入したときの歪みが小さく、レンズがキャップの
光通過穴に圧入されているので、低融点硝子の配置が簡
単で、また低融点硝子がキャップの反対側への回り込む
ことを防ぐことができる。

【００１７】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１において、波長１．３μｍの光を発振するフ
ァブリペロー型の半導体レーザダイオード１は炭化珪素
にメタライズした第一のマウント２と、メッキをした銅
のヒートシンク３とを介して、メッキをした鉄のステム
６に金錫ハンダで固定されている。一方、半導体ホトダ
イオード４はメタライズしたアルミナの第二のマウント
５を介して円板型のステム６に金錫ハンダで固定されて
おり、この部分は従来例と同一である。７ｂはショット
社が市販する重ランタンフリント硝子なかで屈折率が最
も高いＬａＳＦ３５の表面に反射防止膜を有する球レン
ズ、１６はキャップ８の光通過穴に球レンズ７ｂを固定
し、かつ気密シールをする低融点硝子であり、この部分
がこの発明の特徴的な部分である。ステム６と第一の筐
体９はプロジェクション溶接により固定される。光ファ
イバ１０は波長１．３μｍで零分散となる単一モードフ
ァイバーであり、ナイロンジャケットとシリコーン被覆
を除去したのちフェルール１１と接着固定される。第二
の筐体１３はフェルール１１を貫通させ、第一の筐体９
と平面で接するので、半導体レーザダイオード１から出
て球レンズ７ｂで集光した位置に３次元的に調整され、
まずフェルール１１が第二の筐体１３にネジ１２で固定
され、つぎに、第一の筐体９と第二の筐体１３とがＹＡ
Ｇレーザ溶接で固定される。なお、この部分も従来例と
同一である。

【００１８】つぎに、構造の詳細を説明する。この球レ
ンズ７ｂの屈折率は１．３μｍ帯では１．９８、直径は
１．２ｍｍ、ヤング率が１．３２×１０⁵ Ｎ／ｍｍ² 、
ポアソン比が０．３０３、ヌープ硬度がＩＳＯ９３８５
の測定方法で８１０である。この重ランタンフリント硝
子ＬａＳＦ３５は、硝子のなかでも比較的硬いものであ
るが通常の研磨装置で研磨できる範囲である。球レンズ
７ｂは研磨加工のあと、ザイゴ干渉計で波面収差や物像
点間距離を確認し、貫通穴の開いた治具に取り付けら
れ、中性洗剤と純水とで洗浄して、電子線ビーム蒸着装
置に装着され、半導体レーザダイオードと対向する面と
光ファイバと対向する面の両面にフッ化マグネシウムの
反射防止膜を施される。次に、この球レンズ７ｂは、キ
ャップ８の光通過穴に配置され、鉛硝子からなる低融点
硝子１６で取りつけられる。ここで、球レンズ７ｂの直
径が０．８ｍｍ以下のものは光学的有効径を０．５ｍｍ
程度確保したまま低融点硝子１６のフィレットを形成す
ることが難しく、また接着面積が少ないので気密試験に
よる歩留まりが悪くなる。なお、重ランタンフリント硝
子ＬａＳＦ３５の転移点は７７４°Ｃと高いので、低融
点硝子１６を取り付けるときの４００°Ｃ程度の作業温
度では屈折率の変化などの問題は少ない。

【００１９】キャップ８の材質は、温度ストレスによる
低融点硝子１６の割れを防止するため、球レンズ７ｂの
熱膨張係数７．４×１０^-6／°Ｃと熱膨張係数がほぼ等
しい鉄ニッケル合金を使用している。さらに、キャップ
８は厚さ０．２５ｍｍの板材をプレス加工により筒の外
形が約３．５ｍｍで、プロジェクション溶接に使用され
る底の部分の外形が約４．２ｍｍとして作られており、
直径５．６ｍｍのステム６上面にプロジェクション溶接
することができる。なお、プロジェクション溶接用にキ
ャップの底の部分に円周状に設けられる突起は、断面が
三角で高さが５０μｍ程度のものをプレス加工時に成形
すればよく、プロジェクション溶接時に突起の部分がほ
とんどつぶされるので、半導体レーザダイオード１端面
と球レンズ７ｂ端面との間隔のばらつきを少なくでき
る。

【００２０】図２は、半導体レーザダイオード１端面と
球レンズ７ｂ端面との間隔を横倍率に対して示したもの
である。図において、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７
ｄ、１７ｅはそれぞれそれぞれ直径が０．６ｍｍ、０．
８ｍｍ、１．０ｍｍ、１．２ｍｍ、１．４ｍｍの球レン
ズ７ｂを使用した場合を示しており、横倍率を４倍で設
計すると直径が０．８ｍｍの球レンズ７ｂで半導体レー
ザダイオード１端面と球レンズ７ｂ端面との間隔が約１
１０μｍとなり、これ以上半径の小さい球レンズ７ｂで
は個々の部品の位置精度ばらつき、キャップの溶接工程
における溶接用突起のつぶれ量のばらつきにより半導体
レーザダイオード１端面と球レンズ７ｂ端面をぶつけて
しまう可能性が出てくること、また球レンズ７ｂ端面か
らの反射が半導体レーザダイオード１に影響しやすくな
ることなどから直径を０．８ｍｍ以上とすることが好ま
しい。また、屈折率が２．１と２．２で、直径が１．２
ｍｍの球レンズ７ｂを横倍率４倍として使用する場合
は、半導体レーザダイオード１端面と球レンズ７ｂ端面
との間隔はそれぞれ約１２０μｍ、約９０μｍとなるこ
とから、球レンズ７ｂの屈折率は２．１以下とすること
が好ましい。なお、直径１．２ｍｍの球レンズを使用す
るこの実施例では半導体レーザダイオード１端面と球レ
ンズ７ｂ端面の間隔は約１７０μｍとなる。また、レン
ズ７ｂ表面からのフレネル反射による戻り光が多いと半
導体レーザダイオード１の微分効率の直線性やスペクト
ラムに悪影響がでるので、上記の反射防止膜はできる限
り反射率を低くしておく必要がある。

【００２１】次に、結合効率について説明する。波長
１．３μｍで発光する半導体レーザダイオード１のモー
ドフィールド径は２μｍ程度であり、一方単一モード光
ファイバ１０のモードフィールド径は１０μｍであるの
で、高い結合効率を得るためには横倍率を３倍から５倍
にすることが好ましい。図３は重ランタンフリント硝子
ＬａＳＦ３５の球レンズ７ｂを使用して、波長１．３μ
ｍの光を活性層に垂直方向、水平方向ともに半値全角が
３０°のガウスビームを発光する半導体レーザダイオー
ド１と、モードフィールド径が１０μｍの単一モード光
ファイバ１０と結合する場合の結合効率を示す図であ
り、横倍率は４倍にして計算したものである。図におい
て、１５ｆ、１５ｇ、１５ｈ、１５ｉ、１５ｊはそれぞ
れ直径が０．６ｍｍ、０．８ｍｍ、１．０ｍｍ、１．２
ｍｍ、１．４ｍｍの球レンズ７ｂを使用した場合を示し
ており、直径が１．２ｍｍの球レンズ７ｂでも結合効率
が約３４％あり、組立てによる過剰損失を０．５ｄＢと
しても結合効率３０％のものが得られる。なお、この計
算では反射防止膜が設けられ、フレネル反射は十分に小
さいとものとしている。したがって、屈折率の高い重ラ
ンタンフリント硝子ＬａＳＦ３５を利用することによ
り、従来のタンタルフリント硝子ＴａＦ３を使用した球
レンズと比較して、同程度の結合効率に対して、球レン
ズの直径が約２倍にすることができ、高い結合効率で球
レンズの実装精度が緩いものが得られた。これはキャッ
プ８をステム６に固定する際のプロジェクション溶接の
固定精度が±１０μｍ程度ある現状の技術を考えると好
ましい設計である。

【００２２】実施例２．なお、上記実施例では波長１．
３μｍの半導体レーザダイオード１を搭載したものにつ
いて示したが、光ファイバ通信に使用されているその他
の代表的な波長帯のものでもよく、重ランタンフリント
硝子ＬａＳＦ３５の屈折率は０．７８μｍ帯から０．８
５μｍ帯では約２．００、０．９８μｍ帯では約１．９
９、１．４８μｍ帯では約１．９８、１．５５μｍ帯で
は約１．９７であり、いずれの波長帯でもほぼ同様の効
果が期待できる。

【００２３】実施例３．また、上記実施例では、半導体
レーザダイオード１を搭載したものについて示したが、
半導体ホトダイオードを搭載したものでもよく、例えば
コア径５０μｍのグレーテッド型多モード光ファイバか
ら出射した光を受光径５０μｍのホトダイオードにこの
球レンズを使用し、横倍率を約１倍として入射させる場
合でも、重ランタンフリント硝子からなる球レンズ７ｂ
の屈折率が高いので、屈折率の低い硝子と同様の屈折力
を大きな直径の球レンズで達成できる。したがって、球
面収差の発生が少なく、半導体ホトダイオードの受光面
以外に漏れる光が少なくでき、光ファイバからの出射光
を効率よく半導体ホトダイオードの受光面に入射させる
ことができる。

【００２４】実施例４．なお、上記実施例では反射防止
膜としてフッ化マグネシウムの単層膜を施す例を示した
が、二酸化珪素の炭素膜や、二酸化珪素の単層膜を表面
層として二酸化珪素と二酸化チタンを交互に重ねる多層
膜や、二酸化珪素を表面層とし二酸化チタン、アルミナ
を重ねる３層多層膜でもよく、膜厚と屈折率とを最適に
することで上記実施例と同様にフレネル反射を防ぐこと
ができる。例えば、二酸化珪素の単層膜を使用した場
合、フレネル反射は一面あたり軸上光線で０．１４％程
度となる。電子線ビーム蒸着された二酸化珪素の分子構
造はアモルファス状になるので、分子構造が櫛形となる
フッ化マグネシウムと比較すると水分を通しにくい利点
があり、空気中の水分が二酸化炭素を吸着して酸性にな
り球レンズの硝子表面まで浸透して白くやける現象を少
なくすることができる。

【００２５】実施例５．つぎに、この発明の半導体素子
モジュールの製造方法の一実施例を図について説明す
る。図４において、１８はキャップ８と外径を同じくし
た蒸着用の治具であり、治具１８の貫通穴に球レンズ７
ｂが取り付けられ光半導体素子に対向する面と光ファイ
バに対向する面との両面に反射防止膜が施されている。
キャップ８は球レンズ直径よりわずかに小さい光通過穴
を有し、１９はキャップ８の内側と蒸着用治具１８の外
周を使用して治具１８の貫通穴とキャップ８の光通過穴
とを位置精度よく配置し、かつ球レンズ７ｂの挿入深さ
を制御する当たり面のある第一のレンズ取り付け治具、
２０は治具１８の貫通穴に取り付けられた球レンズ７ｂ
を押すための第二のレンズ取り付け治具であり、この治
具１７を押すことにより球レンズ７ｂがキャップ８の光
通過穴に圧入される。この方法によれば、キャップ８の
光通過穴に球レンズ７ｂを移送する際の球レンズ７ｂの
回転を少なくでき、従来実施していたように球レンズの
反射防止膜が施されていない面を見ながらキャップの光
通過穴に注意深く配置する必要がなく、作業が簡単にな
る。

【００２６】実施例６．つぎに、この発明の半導体素子
モジュールの製造方法の一実施例を図について説明す
る。図５において、キャップ８は球レンズ７ｂ直径より
わずかに小さい光通過穴を有しており、球レンズをキャ
ップの光通過穴に圧入固定される。１６は鉛硝子からな
る低融点硝子であり、キャップ８の内側を上向きにし
て、球レンズ７ｂの周囲に低融点硝子１６を配置して加
熱溶解し、前記球レンズ７ｂを前記キャップ８の光通過
穴に隙間なく取り付ける。この方法によれば、従来の球
レンズ７ｂの反射防止膜が施されていない部分を見なが
らの回転方向の調整し、低融点硝子１６を球レンズ７ｂ
ぶつけて回転させないよう注意して配置し、加熱融解、
冷却凝固させ固定する工程が非常に簡単になる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば屈折率
が１．９以上で直径が０．８ｍｍ以上の重ランタンフリ
ント硝子からなる球レンズを光通過穴のあるキャップに
低融点硝子で取りつけたので、光半導体素子と光ファイ
バとの高い結合が得られる効果がある。さらに、球レン
ズの実装精度が緩くなり、キャップのプロジェクション
工程でレンズの位置合わせすると同時に光半導体素子を
簡単に気密構造が得られるので光半導体素子モジュール
の製造工程が非常に簡単になる。さらに、球レンズの製
造コストが安いこと、球レンズが比較的大きいのでキャ
ップの光通過穴に低融点硝子で簡単に取りつけられるな
どにより安価なものが得られる効果がある。

【００２８】また、この発明は、反射防止膜として二酸
化珪素の表面層を有する誘電体多層膜、又は二酸化珪素
からなる単層膜を施したので、水分の浸透を防ぐことが
でき、酸による重ランタンフリント硝子の白やけを防止
する効果がある。

【００２９】この発明によれば、蒸着用の治具の貫通穴
とキャップの光通過穴とを密着し、反射防止膜を蒸着し
た球レンズを移動するので、球レンズの反射防止膜の回
転方向の位置合わせが簡単にできる製造方法が得られる
効果がある。

【００３０】この発明は、球レンズをキャップの光通過
穴に圧入して仮止めしているので、球レンズをキャップ
に低融点硝子で取り付ける工程が簡単になる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１による光半導体素子モジ
ュールを示す断面側面図である。

【図２】 この発明の実施例１による半導体レーザダイ
オード端面と球レンズ端面との間隔と横倍率との関係を
示す図である。

【図３】 この発明の実施例１による光半導体素子モジ
ュールの球レンズによる半導体レーザダイオードと単一
モードファイバーとの結合効率を示す図である。

【図４】 この発明の実施例５による光半導体素子モジ
ュールに使用するキャップに球レンズを移動する製造工
程を示す断面側面図である。

【図５】 この発明の実施例６による光半導体素子モジ
ュールに使用するキャップに球レンズを低融点硝子で取
りつける製造工程を示す断面側面図である。

【図６】 従来の光半導体素子モジュールを示す断面側
面図である。

【図７】 従来の光半導体素子モジュールの球レンズに
よる半導体レーザダイオードと単一モードファイバーと
の結合効率を示す図である。

【符号の説明】

１ 半導体レーザダイオード、２ 第一のマウント、３
ヒートシンク、４半導体ホトダイオード、５ 第二の
マウント、６ ステム、７ａ レンズ、７ｂ球レンズ、
８ キャップ、９ 第一の筐体、１０ 光ファイバ、１
１ フェルール、１２ ネジ、１３ 第二の筐体、１４
光線軌跡、１５ 結合効率、１６低融点硝子、１７
半導体レーザダイオードと球レンズ端面との間隔、１８
蒸着用の治具、１９ 第一のレンズ取り付け用治具、２
０ 第二のレンズ取り付け用治具。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 25/18 33/00 Ｍ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバと光結合される光半導体素子
   と、前記光半導体素子を搭載するステムと、前記光半導
   体素子と前記光ファイバとの間に光通過穴を有し、前記
   ステムに固定されたキャップと、前記キャップの光通過
   穴部に低融点硝子により取り付けられ、直径が０．８ｍ
   ｍ以上、屈折率が１．９以上であって、かつ表面に反射
   防止膜を施した、重ランタンフリント硝子からなる球レ
   ンズとを備えたことを特徴とする光半導体素子モジュー
   ル。
2. 【請求項２】 反射防止膜は二酸化珪素の表面層を有す
   る誘電体多層膜、または二酸化珪素の単層膜であること
   を特徴とする請求項１記載の光半導体素子モジュール。
3. 【請求項３】 球レンズを保持するための貫通穴が形成
   された治具に球レンズを取り付け、前記治具と前記球レ
   ンズの径よりも小さい径の光通過穴を有するキャップと
   を、その貫通穴と光通過穴が合うようにし、位置調整し
   対接させる工程、前記治具とキャップとを対接させた状
   態で前記球レンズをキャップの光通過穴に圧入固定させ
   る工程を含む請求項１又は２記載の光半導体素子モジュ
   ールの製造方法。
4. 【請求項４】 キャップの光通過穴径よりもわずかに大
   きい径を有する球レンズが前記光通過穴に圧入される工
   程、球レンズの周囲に配置された低融点硝子が加熱溶解
   され、前記球レンズと前記キャップとが気密構造を持ち
   取り付けられる工程とを含む請求項１又は２記載の光半
   導体素子モジュールの製造方法。