JPH09105839A - Semiconductor optical coupling device and its assembling method - Google Patents

Semiconductor optical coupling device and its assembling method

Info

Publication number
JPH09105839A
JPH09105839A JP26122595A JP26122595A JPH09105839A JP H09105839 A JPH09105839 A JP H09105839A JP 26122595 A JP26122595 A JP 26122595A JP 26122595 A JP26122595 A JP 26122595A JP H09105839 A JPH09105839 A JP H09105839A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
semiconductor laser
coupling device
semiconductor
ferrule
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP26122595A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Makoto Shimaoka
誠 嶋岡
Kazuyuki Fukuda
和之 福田
Tadaaki Ishikawa
忠明 石川
Shoichi Takahashi
正一 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP26122595A priority Critical patent/JPH09105839A/en
Publication of JPH09105839A publication Critical patent/JPH09105839A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor coupling device which is easily handled and high in reliability by previously fixing an optical fiber in a stepped cylindrical ferrule, and then adjusting the optical axis to the projection light from a semiconductor laser joined to the same substrate and joining and fixing the optical fiber. SOLUTION: The semiconductor laser 1 is joined to the Si substrate 2 at a specific position and the stepped ferrule 3 where the optical fiber is fixed to a V groove formed previously in the Si substrate 2. A frame 4 is provided previously from the reverse surface to a lateral side of the Si substrate 2. The optical fiber is fixed in the stepped ferrule 3 and a thin-diameter part of the stepped ferrule 3 is fixed to the V groove of the Si substrate 2. A large-diameter part is fixed abutting against the frame 4. The semiconductor laser 1 and optical fiber are fixed at the specific position of the Si substrate 2 and optically coupled together. The fiber is neither flawed nor damaged with external humidity at the time of the assembly, and the device is easily assembled in a short time to improve the yield.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバを介して
光の結合をさせる半導体光結合装置に係わり、特に、光
ファイバを光結合装置に接合固定し、外部とのコネクタ
接続を行うに好適な半導体光結合装置及びその組立方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor optical coupling device for coupling light through an optical fiber, and more particularly, it is suitable for joining and fixing the optical fiber to the optical coupling device and connecting to the outside with a connector. The present invention relates to a semiconductor optical coupling device and a method for assembling the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、半導体レーザから発振した光を光
ファイバに光結合する装置において、例えば、1994
年NEC技報、Vol.47,No.12“表面実装型LD
/PDモジュール”に記載のように、LD素子発振光を
効率よくファイバに光結合できるように、LD素子をS
i基板に搭載し、単一モードファイバは同一Si基板の
V溝に固定している。また、外部のファイバとの接続の
ために、蓋の外側にのびたファイバをフェルール内に固
定した後、コネクタと結合する構造となっていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a device for optically coupling light emitted from a semiconductor laser to an optical fiber, for example, 1994.
NEC Technical Report, Vol.47, No.12 "Surface Mount LD
As described in "/ PD module", the LD element is S-coupled so that the oscillation light of the LD element can be efficiently optically coupled to the fiber.
It is mounted on the i substrate and the single mode fiber is fixed in the V groove of the same Si substrate. Further, in order to connect to an external fiber, the fiber extending to the outside of the lid is fixed in the ferrule and then coupled to the connector.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、図4
に示すようにLD素子から出射した光ビームを加熱先球
レンズにより集光し、光ファイバ内に取り込む。光ファ
イバの位置は、Si基板に設けたV溝によって位置決め
されている。V溝で固定したファイバは、蓋22の外側
まで延長されフェルール内に固定される。フェルール2
3は、モジュール本体に固定されている。モジュールに
設けたフェルール23は、割スリーブ24を介して外部
のコネクタと接続する構造である。
The above conventional technique is shown in FIG.
As shown in, the light beam emitted from the LD element is condensed by the heated spherical lens and is taken into the optical fiber. The position of the optical fiber is positioned by the V groove provided on the Si substrate. The fiber fixed by the V groove is extended to the outside of the lid 22 and fixed in the ferrule. Ferrule 2
3 is fixed to the module body. The ferrule 23 provided in the module has a structure in which it is connected to an external connector via a split sleeve 24.

【0004】ところで、モジュールの機能として、LD
素子からの出射光をできるだけ効率よくファイバ内に結
合させるとともに、入射した光を外部のファイバに容易
につなげる機能がある。すなわち、モジュールに取り付
けられたファイバの入射端と出射端の固定状況をみる
と、光ファイバの入射ファイバ先端は、Si基板に設け
たV溝で固定されており、光ファイバの出射ファイバ先
端は、フェルール内さらにはモジュール本体に固定され
ている。しかし、光ファイバは、一方がV溝への固定、
他方がフェルール内への固定さらに途中部分では、蓋の
下部での固定と少なくとも3カ所の固定となり、ファイ
バ固定作業が困難な問題があった。また、少なくとも3
カ所の固定時にファイバを痛める可能性もあった。さら
には、公知例ではファイバ組み込みについてなんら開示
されていない。また、外部コネクタからは、フェルール
23に常にばね力が加わるが、フェルール23の本体モ
ジュール30への固定について、ばね力が加わった時の
安定性についてなんら説明されていない問題があった。
また、ファイバ26をV溝に固定後、蓋22をつけ、樹
脂気密した状態で長期間使用した場合、樹脂部から湿気
が進入し、ファイバ固定などに影響が出る可能性がある
が、信頼性についてなんら説明されていない。
By the way, as the function of the module, LD
It has a function of coupling the emitted light from the element into the fiber as efficiently as possible and easily connecting the incident light to an external fiber. That is, looking at the fixing state of the entrance end and the exit end of the fiber attached to the module, the entrance fiber tip of the optical fiber is fixed by the V groove provided on the Si substrate, and the exit fiber tip of the optical fiber is It is fixed inside the ferrule and on the module body. However, one of the optical fibers is fixed to the V groove,
The other is fixing in the ferrule, and in the middle part, fixing at the lower part of the lid and fixing at at least 3 places, there is a problem that the fiber fixing work is difficult. Also at least 3
There was also a possibility of damaging the fiber when fixing the place. Furthermore, there is no disclosure of fiber incorporation in the known example. Further, although the spring force is always applied to the ferrule 23 from the external connector, there is a problem that the stability of the ferrule 23 to the main body module 30 is not explained when the spring force is applied.
Further, when the fiber 26 is fixed to the V groove and then the lid 22 is attached and the resin is hermetically used for a long period of time, moisture may enter from the resin portion, which may affect the fixing of the fiber. Is not explained at all.

【0005】本発明の目的は、光ファイバを介して光の
結合をさせる半導体光結合装置において、光ファイバを
光結合装置に接合固定し、外部とのコネクタ接続を行う
に好適な半導体光結合装置及びその組立方法を提供する
ことにある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor optical coupling device for coupling light through an optical fiber, which is suitable for joining and fixing the optical fiber to the optical coupling device and for connector connection to the outside. And a method of assembling the same.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的は、例えば、図
1にその断面図を示すように、半導体レーザ1をSi基
板2の所定位置に接合し、予めSi基板2に設けたV溝
に、光ファイバを固定した段付フェルール3を固定す
る。Si基板2の裏面から横側面にわたってフレーム4
が予め設けられている。光ファイバは、段付フェルール
3内に固定されており、段付フェルール3の細い径の部
分をSi基板2のV溝に固定する。太い径の部分はフレ
ーム4に突き当たるように固定される。半導体レーザ1
及び光ファイバはSi基板2の所定の位置に固定して光
結合を行う。一方、外部のコネクタとの接続は、段付フ
ェルール3の太い径の部分で接続することにより達成さ
れる。
The above-mentioned object is, for example, as shown in the sectional view of FIG. 1, a semiconductor laser 1 is bonded to a predetermined position of a Si substrate 2, and a V groove formed in the Si substrate 2 in advance is connected to the semiconductor laser 1. , The stepped ferrule 3 to which the optical fiber is fixed is fixed. The frame 4 extends from the rear surface of the Si substrate 2 to the lateral side surface.
Is provided in advance. The optical fiber is fixed in the stepped ferrule 3, and the small diameter portion of the stepped ferrule 3 is fixed in the V groove of the Si substrate 2. The thick diameter portion is fixed so as to hit the frame 4. Semiconductor laser 1
Also, the optical fiber is fixed at a predetermined position on the Si substrate 2 to perform optical coupling. On the other hand, the connection with the external connector is achieved by connecting with the thick diameter portion of the stepped ferrule 3.

【0007】すなわち、本発明は、半導体レーザとモニ
タ用フォトダイオードと光ファイバとを同一基板上に実
装し、前記基板を収納するように取り付けたケースから
なる半導体光結合装置において、光ファイバを予め段付
円筒フェルール内に固定後、同一基板に接合した半導体
レーザからの出射光と光軸調整し、基板上に円筒フェル
ール付ファイバを接合固定したものである。
That is, according to the present invention, in a semiconductor optical coupling device comprising a semiconductor laser, a monitor photodiode, and an optical fiber mounted on the same substrate, and a case mounted so as to accommodate the substrate, the optical fiber is previously provided. After being fixed in the stepped cylindrical ferrule, the optical axis of the light emitted from the semiconductor laser bonded to the same substrate is adjusted, and the fiber with the cylindrical ferrule is bonded and fixed onto the substrate.

【0008】また、本発明は、半導体レーザとモニタ用
フォトダイオードと光ファイバとを同一基板上に実装
し、基板を収納するように取り付けたケースからなる半
導体光結合装置において、光ファイバを予め段付円筒フ
ェルール内に固定後、同一基板に接合した半導体レーザ
からの出射光と光軸調整し、前記基板上の所定位置に形
成しておいた段付溝に円筒フェルール付ファイバを接合
固定したものである。
Further, the present invention is a semiconductor optical coupling device comprising a case in which a semiconductor laser, a monitoring photodiode, and an optical fiber are mounted on the same substrate, and the substrate is mounted so as to be housed therein. After being fixed in the attached cylindrical ferrule, the optical axis of the light emitted from the semiconductor laser joined to the same substrate is adjusted, and the fiber with the cylindrical ferrule is joined and fixed in the stepped groove formed at a predetermined position on the substrate. Is.

【0009】また、本発明は、半導体レーザとモニタ用
フォトダイオードと光ファイバとを同一基板上に実装
し、基板を収納するように取り付けたケースからなる半
導体光結合装置において、基板の所定位置に設けた半導
体レーザ接合用マーカに半導体レーザを接合し、次に、
前記基板の所定位置に形成しておいた段付溝に、予め段
付円筒フェルール内に固定しておいた光ファイバを固定
したものである。
Further, according to the present invention, in a semiconductor optical coupling device comprising a case in which a semiconductor laser, a monitoring photodiode and an optical fiber are mounted on the same substrate and attached so as to house the substrate, a semiconductor optical coupling device is provided at a predetermined position on the substrate. Join the semiconductor laser to the provided semiconductor laser bonding marker, then
The optical fiber previously fixed in the stepped cylindrical ferrule is fixed to the stepped groove formed at a predetermined position of the substrate.

【0010】また、本発明は、半導体レーザとモニタ用
フォトダイオードと光ファイバとを同一基板上に実装
し、前記基板を保持するように設けたフレームと、前記
フレーム付基板を収納するように取り付けたケースから
なる半導体光結合装置において、前記フレーム付基板の
所定位置に設けた半導体レーザ接合用マーカに半導体レ
ーザを接合し、次に、前記フレーム付基板の所定位置に
形成しておいた段付溝に、予め段付円筒フェルール内に
固定しておいた光ファイバを設置固定したものである。
Further, according to the present invention, a semiconductor laser, a monitor photodiode, and an optical fiber are mounted on the same substrate, and a frame provided to hold the substrate and a frame-mounted substrate are attached so as to be housed. In a semiconductor optical coupling device including a case, a semiconductor laser is bonded to a semiconductor laser bonding marker provided at a predetermined position of the framed substrate, and then a step is formed at a predetermined position of the framed substrate. The optical fiber previously fixed in the stepped cylindrical ferrule is installed and fixed in the groove.

【0011】また、本発明は、半導体レーザとモニタ用
フォトダイオードと光ファイバとを同一基板上に実装
し、前記基板を保持するように設けたフレームと、前記
フレーム付基板を収納するように取り付けたケースから
なる半導体光結合装置において、前記フレーム付基板の
所定位置に設けた半導体レーザ接合用マーカに半導体レ
ーザを接合し、次に、前記フレーム付基板の所定位置に
形成しておいた段付溝に、予め段付円筒フェルール内に
固定しておいた光ファイバを設置固定し、前記フレーム
付基板を覆うようにキャップを付けた後、収納ケースを
取り付けたものである。
Further, according to the present invention, a semiconductor laser, a monitor photodiode, and an optical fiber are mounted on the same substrate, and a frame provided to hold the substrate and a frame-mounted substrate are attached so as to be housed. In a semiconductor optical coupling device including a case, a semiconductor laser is bonded to a semiconductor laser bonding marker provided at a predetermined position of the framed substrate, and then a step is formed at a predetermined position of the framed substrate. An optical fiber previously fixed in a stepped cylindrical ferrule is installed and fixed in the groove, a cap is attached so as to cover the framed substrate, and then a storage case is attached.

【0012】また、前記半導体光結合装置において、段
付円筒フェルールの材質が、ジルコニア,アルミナ,ホ
ウケイ酸ガラスであり、二段あるいはそれ以上の段状に
形成したものである。
In the semiconductor optical coupling device, the material of the stepped cylindrical ferrule is zirconia, alumina, borosilicate glass, and the stepped cylindrical ferrule is formed in two or more steps.

【0013】また、本発明は、前記半導体光結合装置に
おいて、段付円筒フェルール内全長にわたって光ファイ
バが挿入固定されており、フェルール両端面は球面研磨
あるいは斜め研磨されているものである。
Further, according to the present invention, in the above-mentioned semiconductor optical coupling device, an optical fiber is inserted and fixed over the entire length of the stepped cylindrical ferrule, and both end faces of the ferrule are spherically polished or obliquely polished.

【0014】また、本発明は、前記半導体光結合装置に
おいて、フェルール端面の一方に球面研磨し、外部コネ
クタと密着接合できる構造としたものである。
Further, according to the present invention, in the above-mentioned semiconductor optical coupling device, one of the end faces of the ferrule is spherically polished so that it can be closely joined to an external connector.

【0015】また、本発明は、前記半導体光結合装置に
おいて、フレーム付基板にコネクタガイドが取り付けら
れるように構成したものである。
Further, according to the present invention, in the semiconductor optical coupling device, the connector guide is attached to the substrate with frame.

【0016】また、本発明は、半導体レーザとモニタ用
フォトダイオードと光ファイバとを同一基板上に実装
し、前記基板を保持するように設けたフレームと、前記
フレーム付基板を収納するように取り付けたケースから
なる半導体光結合装置において、前記基板の所定位置に
設けた半導体レーザ接合用マーカに半導体レーザを位置
合わせ後接合し、次に、前記基板にフレームを固定する
とともに、所定位置に形成しておいた段付溝に、予め段
付円筒フェルール内に固定しておいた光ファイバを設置
固定し、前記フレーム付基板の半導体レーザを覆うよう
にキャップ付けした後、収納ケースを取り付けるように
組み立てたものである。
Further, according to the present invention, a semiconductor laser, a monitor photodiode, and an optical fiber are mounted on the same substrate, and a frame provided to hold the substrate, and a frame-mounted substrate are attached so as to be housed. In a semiconductor optical coupling device including a case, a semiconductor laser is aligned and bonded to a semiconductor laser bonding marker provided at a predetermined position on the substrate, and then a frame is fixed to the substrate and formed at a predetermined position. Install and fix the optical fiber that was previously fixed in the stepped cylindrical ferrule in the stepped groove that was set, cap it so as to cover the semiconductor laser of the framed substrate, and then assemble it to attach the storage case It is a thing.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図1,
図2により説明する。図1は段付円筒フェルールを使っ
た半導体光結合装置を説明する横断面図、図2は平面図
である。図1によると、半導体レーザ1は、Si基板2
上に位置合わせし固定する。位置合わせにあたっては、
半導体レーザ1上面にマーカを設けておき、Si基板2
に設けたマーカとの位置合わせをして接合する。半導体
レーザ1は端面発光するが、発光点である活性層は、上
面近くにフォトレジスト,化合物単結晶のエピタキシャ
ル成長などを使って形成されており、上面からの寸法精
度が高い。半導体レーザ1を形成する基板の化合物単結
晶の板厚はばらつきがあるため、半導体レーザ1を通常
のようにSi基板2に接合すると、活性層の高さをSi
基板面から常に一定にすることは難しい。そこで、半導
体レーザ1は活性層がSi基板上に近接するように、通
常の上面になる面を下側として接合する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will now be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross sectional view for explaining a semiconductor optical coupling device using a stepped cylindrical ferrule, and FIG. 2 is a plan view. According to FIG. 1, the semiconductor laser 1 has a Si substrate 2
Align and fix on top. When aligning,
A marker is provided on the upper surface of the semiconductor laser 1 and the Si substrate 2
Align with the marker provided on the surface and join. Although the semiconductor laser 1 emits light from the edge surface, the active layer, which is a light emitting point, is formed near the upper surface by using a photoresist, epitaxial growth of a compound single crystal, and the like, and the dimensional accuracy from the upper surface is high. Since the plate thickness of the compound single crystal of the substrate forming the semiconductor laser 1 varies, when the semiconductor laser 1 is bonded to the Si substrate 2 as usual, the height of the active layer becomes Si.
It is difficult to keep constant from the substrate surface. Therefore, the semiconductor laser 1 is bonded so that the normal upper surface is the lower side so that the active layer is close to the Si substrate.

【0018】Si基板2には、半導体レーザ1の発光部
にファイバ先端が位置決めできるようにV溝を予め加工
しておく。V溝形成の方法は、Siの異方性エッチング
を使って加工する方法、あるいは溝の部分だけ機械加工
する方法がある。Si基板2の材料は、Si単結晶がコ
スト的に廉価で適しているが、例えば、Si粉末を固め
て成形する方法、あるいは、熱伝導性の良いAgの金属
粉末,Si粉末,樹脂とを混合して成形した基板でも良
い。
A V-groove is previously processed on the Si substrate 2 so that the tip of the fiber can be positioned at the light emitting portion of the semiconductor laser 1. As a method of forming the V groove, there is a method of processing using anisotropic etching of Si, or a method of machining only the groove portion. As the material of the Si substrate 2, Si single crystal is inexpensive and suitable, but for example, a method of solidifying and molding Si powder, or a metal powder of Ag having good thermal conductivity, Si powder, and resin is used. A mixed and molded substrate may be used.

【0019】Si基板2の裏面および側面にはフレーム
4を設けておく。フレームの材質は、Fe,軟鋼材(S
PCC),Fe−50Ni,Fe−29Ni−17C
o,Cu,ステンレスなどの金属あるいはエン化ビニ
ル,ポリフェニレンサルファイドなどの樹脂が適してい
る。フレーム4は、図2に示すように、側面から延びた
フレーム41があり、外部コネクタケースとの締結を行
い、フェルール3の先端と外部コネクタのフェルール先
端との接続を確実なものとしている。外部コネクタをフ
ェルール3の先端と締結すると、フェルール3には1kg
のばね力荷重を外部コネクタから受けることになるが、
この荷重がフレーム4側面にかかることになり、フェル
ール3のV溝接合部に荷重がかかることはない。したが
って、フェルール3の固定部が安定し、半導体レーザ1
との光結合劣化を起こすことはない。外部コネクタは、
例えば、FC,SC,MUタイプコネクタがある。
Frames 4 are provided on the back and side surfaces of the Si substrate 2. The material of the frame is Fe, mild steel (S
PCC), Fe-50Ni, Fe-29Ni-17C
Metals such as o, Cu and stainless steel, or resins such as vinylenated and polyphenylene sulfide are suitable. As shown in FIG. 2, the frame 4 has a frame 41 extending from the side surface, and is fastened to the external connector case to ensure the connection between the tip of the ferrule 3 and the ferrule tip of the external connector. When the external connector is fastened to the tip of ferrule 3, 1 kg will be attached to ferrule 3.
Although the spring force load of will be received from the external connector,
This load is applied to the side surface of the frame 4, and no load is applied to the V-groove joint portion of the ferrule 3. Therefore, the fixed portion of the ferrule 3 becomes stable, and the semiconductor laser 1
It does not cause optical coupling deterioration with. The external connector is
For example, there are FC, SC and MU type connectors.

【0020】フレーム4には、半導体レーザ1あるいは
フォトダイオード6などへの電源接続用にリード9を仮
接続しておき、ケース8を取り付け後、仮接続を分離す
る。
Leads 9 are temporarily connected to the frame 4 for power supply connection to the semiconductor laser 1 or the photodiode 6, and after the case 8 is attached, the temporary connection is separated.

【0021】段付フェルール3の形状は、例えば、図3
に外形形状で示すようなものが適している。同図ではい
ずれも円筒状の外観で、(A)は、細い径と太い径に分
かれた円筒状のものである。細い径として1.249±
0.0005,0.799 ±0.0005,太い径とし
て1.8±0.0005 が適している。このフェルール
は細い径と太い径とが同一単体で加工によって形成する
方法と、太い径側に予め細い径を挿入できる穴あるいは
貫通孔を設けておき、この穴に細い径を挿入して段を形
成する方法がある。フェルール3の内部には、図2に示
すように、外径125μmあるいは90μmの光ファイ
バ7が貫通して入る貫通孔が設けられている。使用する
ファイバは、コア径10μmの単一モードファイバ,コ
ア径50μmのマルチモードファイバ,偏波面保存ファ
イバが適している。
The shape of the stepped ferrule 3 is, for example, as shown in FIG.
What is indicated by the outer shape is suitable. In the figure, all have a cylindrical appearance, and (A) is a cylindrical shape divided into a thin diameter and a large diameter. 1.249 ± as a small diameter
0.0005, 0.799 ± 0.0005, and a large diameter of 1.8 ± 0.0005 are suitable. This ferrule has a method in which a thin diameter and a thick diameter are the same and is formed by processing, and a hole or through hole in which the thin diameter can be inserted is provided in advance on the thick diameter side, and the thin diameter is inserted into this hole to form a step. There is a method of forming. As shown in FIG. 2, the ferrule 3 is provided with a through hole into which the optical fiber 7 having an outer diameter of 125 μm or 90 μm is inserted. Suitable fibers to be used are a single mode fiber with a core diameter of 10 μm, a multimode fiber with a core diameter of 50 μm, and a polarization-maintaining fiber.

【0022】図3(B)はフェルールの中間部に溝を設
ける構造である。形成は、太い径側に細い径が挿入でき
る穴あるいは貫通孔を設けておき、細いフェルールの両
端に太い径を挿入するか同一単体の材料の中心部を加工
して段付とする。また、(C)は、小,中,大の3段のフ
ェルールとした形状である。(D)は、(C)の3段を
小,大,中の順に形成したものである。3段の形成法は
(A)と基本的に同様である。図3の段付フェルール3
の端面3bは直角に対して少なくとも4度あるいは8度
の斜め研磨を行い、段付フェルール3の端面3cは60
mmの球面研磨を行い、光入射端あるいは光出射端での端
面反射を防止する。段付フェルール3の材質は、ジルコ
ニア,アルミナ,ホウケイ酸ガラスが適している。
FIG. 3B shows a structure in which a groove is provided in the middle portion of the ferrule. For formation, a hole or a through hole into which a small diameter can be inserted is provided on the large diameter side, and the large diameter is inserted into both ends of a thin ferrule, or the central portion of the same single material is processed to form a step. Further, (C) has a shape of a ferrule having three stages of small, medium, and large. (D) shows the three stages of (C) formed in the order of small, large, and middle. The three-stage forming method is basically the same as (A). Stepped ferrule 3 of FIG.
The end face 3b of the stepped ferrule 3 is slanted by at least 4 degrees or 8 degrees with respect to a right angle, and the end face 3c of the stepped ferrule 3 is 60 degrees.
mm surface is polished to prevent end face reflection at the light incident end or the light emitting end. Suitable materials for the stepped ferrule 3 are zirconia, alumina, and borosilicate glass.

【0023】フレーム4の側面では、図2に示すよう
に、段付フェルール3が挿入できるように予め貫通孔が
設けられている。したがって、段付フェルール3はフレ
ーム4を通して、Si基板2のV溝2aに接合する。段
付フェルール3の側面3aはフレーム4の側面と密着す
るように固定する。
On the side surface of the frame 4, as shown in FIG. 2, a through hole is provided in advance so that the stepped ferrule 3 can be inserted. Therefore, the stepped ferrule 3 is bonded to the V groove 2 a of the Si substrate 2 through the frame 4. The side surface 3a of the stepped ferrule 3 is fixed so as to be in close contact with the side surface of the frame 4.

【0024】半導体レーザ1からの発振光は、フェルー
ル内に組み込まれた光ファイバへの入射と同時に、半導
体レーザ1の裏面に設けられたフォトダイオード6にも
入射する。フォトダイオード6の入射光をモニタするこ
とにより、ファイバ側の出力を常に一定になるように、
半導体レーザ1の電流を制御している。
The oscillated light from the semiconductor laser 1 also enters the photodiode 6 provided on the back surface of the semiconductor laser 1 at the same time as it enters the optical fiber incorporated in the ferrule. By monitoring the incident light of the photodiode 6, the output on the fiber side is always constant,
The current of the semiconductor laser 1 is controlled.

【0025】半導体レーザ1あるいはフォトダイオード
6は大気中の湿度,温度などの影響をうけて寿命低下を
起こすことがあるため、これらを防止するためにキャッ
プ5あるいはケース8を設ける。キャップ5の材質は、
ホウケイ酸ガラス,BK−7,TAF−3、コバールガ
ラス,Fe−29Ni−17Co,Fe−50Ni,S
iなどが適している。ケース8は、IC樹脂モールドで
行われているような、エポキシレジンモールドでカバー
とする方法、あるいはエポキシレジンモールドで薄肉の
ケースだけを形成しておき、キャップとケースの隙間に
樹脂を充填する方法がある。
The semiconductor laser 1 or the photodiode 6 may have a shortened life due to the influence of humidity and temperature in the atmosphere. Therefore, the cap 5 or the case 8 is provided to prevent them. The material of the cap 5 is
Borosilicate glass, BK-7, TAF-3, Kovar glass, Fe-29Ni-17Co, Fe-50Ni, S
i is suitable. The case 8 is a method of covering with an epoxy resin mold as in the case of IC resin molding, or a method of forming only a thin case with epoxy resin mold and filling the gap between the cap and the case with resin. There is.

【0026】半導体光結合装置の組み立ては、次のよう
に行う。Si基板2には予めファイバ固定用V溝と半導
体レーザ1を接合するマーカを形成しておく。まず、マ
ーカを使って半導体レーザ1を接合する。接合材は、A
u−Snはんだが適している。Si基板2上にAu,S
nのスパッタ膜を膜厚管理して形成しておき、この上に
半導体レーザ1を接合固定する。Si基板2の裏面及び
側面にフレーム4を接合する。接合材は、例えば、エポ
キシ系の接着材を使用する。Si基板2のV溝に段付フ
ェルール3を組み込む。接着剤は、エポキシ接着剤ある
いはUV接着剤が適している。フレーム4にはリード9
がすでに仮固定されており、リード9と半導体レーザ
1,フォトダイオード6とのワイヤボンディングを行
う。
The semiconductor optical coupling device is assembled as follows. A marker for joining the fiber fixing V groove and the semiconductor laser 1 is formed in advance on the Si substrate 2. First, the semiconductor laser 1 is bonded using a marker. The bonding material is A
u-Sn solder is suitable. Au, S on the Si substrate 2
A sputtered film of n is formed by controlling the film thickness, and the semiconductor laser 1 is bonded and fixed on this. The frame 4 is bonded to the back and side surfaces of the Si substrate 2. As the bonding material, for example, an epoxy adhesive material is used. The stepped ferrule 3 is incorporated in the V groove of the Si substrate 2. An epoxy adhesive or a UV adhesive is suitable as the adhesive. Lead 9 on frame 4
Are already temporarily fixed, and the leads 9 are wire-bonded to the semiconductor laser 1 and the photodiode 6.

【0027】半導体レーザ1,フォトダイオード6,フ
ェルール3先端を覆うキャップ5を取り付ける。キャッ
プ5の取り付け位置がSi基板2上の時、UV接着剤あ
るいはエポキシ接着剤がよく、フレーム4上への接着の
場合は金属キャップで抵抗溶接,YAG溶接,はんだ接
合が適している。キャップ5を接合後、例えば、樹脂モ
ールドで作った薄肉ケースを取り付け、キャップとケー
スとの間隙をシリコーン樹脂,チップコート樹脂を使っ
て充填する。
A cap 5 covering the tip of the semiconductor laser 1, the photodiode 6, and the ferrule 3 is attached. When the mounting position of the cap 5 is on the Si substrate 2, a UV adhesive or an epoxy adhesive is preferable, and in the case of bonding on the frame 4, resistance welding, YAG welding, or soldering is suitable with a metal cap. After the cap 5 is joined, for example, a thin case made of resin mold is attached, and the gap between the cap and the case is filled with silicone resin or chip coat resin.

【0028】本実施例によれば、予めファイバを段付フ
ェルール内に固定し、フレーム付Si基板に固定すると
ともに外部コネクタと締結できる構造としている。この
ように構成すると、ファイバはフェルール内に固定され
ており、半導体光結合装置組立時にファイバ素線をきず
つけたりすることがなく、装置にファイバが飛び出して
いることがなく、装置搬送が容易で、短時間で組み立て
られ自動化も可能になる。また、外部コネクタ締結時、
常に加わる1kgの荷重に対し、フェルールをV溝に固定
しても、段付フェルールとしていることにより、V溝固
定部に直接1kgの荷重が加わることはなく、したがっ
て、固定部が安定して光結合安定性を得ることができ
る。
According to this embodiment, the fiber is previously fixed in the stepped ferrule, fixed to the Si substrate with frame, and can be fastened to the external connector. According to this structure, the fiber is fixed in the ferrule, the fiber strand is not scratched when the semiconductor optical coupling device is assembled, the fiber is not protruding into the device, and the device can be easily transported. It can be assembled in a short time and can be automated. Also, when connecting the external connector,
Even if the ferrule is fixed to the V-groove at a constant load of 1 kg, the stepped ferrule prevents the 1-kg load from being directly applied to the V-groove fixing part, so that the fixing part will stabilize the light. Binding stability can be obtained.

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明によれば、ファイバをフェルール
内に完全固定することにより、半導体光結合装置の組立
時ファイバにきず、外部湿気のダメージを受けることな
く、容易で短時間に組み立てられ、歩留まりが上がる。
また、段付フェルールを採用することにより、光ファイ
バ付フェルールのSi基板V溝での固定部安定性が向上
し、フェルールにたとえ外力がかかったとしても光結合
劣化を起こすことなく、信頼性よく固定できる。もちろ
ん組み立てに樹脂固定を取り入れたこと、ケースに樹脂
モールド材を使用したことにより低価格で量産性に富む
組み立てをできる。また、キャップおよびケース内に半
導体レーザ,フォトダイオードを内蔵したことにより、
大気中の湿気などの影響を受けることはない。
According to the present invention, by completely fixing a fiber in a ferrule, the fiber can be assembled easily and in a short time without being damaged by the external moisture when the fiber is assembled in the semiconductor optical coupling device. Yield goes up.
In addition, by adopting the stepped ferrule, the stability of the fixed part of the ferrule with an optical fiber in the V groove of the Si substrate is improved, and even if an external force is applied to the ferrule, the optical coupling is not deteriorated and the ferrule is reliable. Can be fixed. Of course, by incorporating resin fixing in the assembly and using a resin molding material for the case, it is possible to assemble with high productivity at a low price. Also, by incorporating a semiconductor laser and a photodiode in the cap and case,
It is not affected by atmospheric humidity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の横断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例の平面図。FIG. 2 is a plan view of one embodiment of the present invention.

【図3】一実施例の段付フェルールの正面図。FIG. 3 is a front view of a stepped ferrule according to an embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体レーザ、2…Si基板、3…段付フェルー
ル、4…フレーム、5…キャップ、6…フォトダイオー
ド、7…ファイバ、8…ケース。
1 ... Semiconductor laser, 2 ... Si substrate, 3 ... Stepped ferrule, 4 ... Frame, 5 ... Cap, 6 ... Photodiode, 7 ... Fiber, 8 ... Case.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 正一 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shoichi Takahashi 5-20-1, Kamisuihonmachi, Kodaira-shi, Tokyo Hitachi, Ltd. Semiconductor Division

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体レーザとモニタ用フォトダイオード
と光ファイバとを同一基板上に実装し、前記基板を収納
するように取り付けたケースからなる半導体光結合装置
において、前記光ファイバを予め段付円筒フェルール内
に固定後、同一基板に接合した前記半導体レーザからの
出射光と光軸調整し、前記基板上に円筒フェルール付フ
ァイバを接合固定することを特徴とする半導体光結合装
置。
1. A semiconductor optical coupling device comprising a case in which a semiconductor laser, a monitor photodiode, and an optical fiber are mounted on the same substrate, and the substrate is mounted so as to be housed therein. After fixing in a ferrule, the optical axis of the light emitted from the semiconductor laser bonded to the same substrate is adjusted, and a fiber with a cylindrical ferrule is bonded and fixed onto the substrate.
【請求項2】半導体レーザとモニタ用フォトダイオード
と光ファイバとを同一基板上に実装し、前記基板を収納
するように取り付けたケースからなる半導体光結合装置
において、前記光ファイバを予め段付円筒フェルール内
に固定後、同一基板に接合した半導体レーザからの出射
光と光軸調整し、前記基板上の所定位置に形成しておい
た段付溝に円筒フェルール付ファイバを接合固定するこ
とを特徴とする半導体光結合装置。
2. A semiconductor optical coupling device comprising a case in which a semiconductor laser, a monitoring photodiode, and an optical fiber are mounted on the same substrate, and the substrate is attached so as to be housed therein. After fixing in the ferrule, the optical axis of the light emitted from the semiconductor laser bonded to the same substrate is adjusted, and the fiber with the cylindrical ferrule is bonded and fixed to the stepped groove formed at the predetermined position on the substrate. Semiconductor optical coupling device.
【請求項3】半導体レーザとモニタ用フォトダイオード
と光ファイバとを同一基板上に実装し、前記基板を収納
するように取り付けたケースからなる半導体光結合装置
において、前記基板の所定位置に設けた半導体レーザ接
合用マーカに半導体レーザを接合し、次に、前記基板の
所定位置に形成しておいた段付溝に、予め段付円筒フェ
ルール内に固定しておいた光ファイバを固定したことを
特徴とする半導体光結合装置。
3. A semiconductor optical coupling device comprising a case in which a semiconductor laser, a monitoring photodiode, and an optical fiber are mounted on the same substrate, and the substrate is mounted so as to be housed in the semiconductor optical coupling device. The semiconductor laser was bonded to the semiconductor laser bonding marker, and then the optical fiber previously fixed in the stepped cylindrical ferrule was fixed to the stepped groove formed at the predetermined position of the substrate. A characteristic semiconductor optical coupling device.
【請求項4】半導体レーザとモニタ用フォトダイオード
と光ファイバとを同一基板上に実装し、前記基板を保持
するように設けたフレームと、前記フレーム付基板を収
納するように取り付けたケースからなる半導体光結合装
置において、前記フレーム付基板の所定位置に設けた半
導体レーザ接合用マーカに半導体レーザを接合し、次
に、前記フレーム付基板の所定位置に形成しておいた段
付溝に、予め段付円筒フェルール内に固定しておいた光
ファイバを設置固定したことを特徴とする半導体光結合
装置。
4. A semiconductor laser, a monitor photodiode, and an optical fiber are mounted on the same substrate, and a frame is provided to hold the substrate, and a case is attached to house the substrate with the frame. In a semiconductor optical coupling device, a semiconductor laser is bonded to a semiconductor laser bonding marker provided at a predetermined position of the framed substrate, and then, in a stepped groove formed at a predetermined position of the framed substrate, in advance. A semiconductor optical coupling device characterized in that an optical fiber fixed in a stepped cylindrical ferrule is installed and fixed.
【請求項5】半導体レーザとモニタ用フォトダイオード
と光ファイバとを同一基板上に実装し、前記基板を保持
するように設けたフレームと、前記フレーム付基板を収
納するように取り付けたケースからなる半導体光結合装
置において、前記フレーム付基板の所定位置に設けた半
導体レーザ接合用マーカに半導体レーザを接合し、次
に、前記フレーム付基板の所定位置に形成しておいた段
付溝に、予め段付円筒フェルール内に固定しておいた光
ファイバを設置固定し、前記フレーム付基板を覆うよう
にキャップを付けた後、収納ケースを取り付けたことを
特徴とする半導体光結合装置。
5. A semiconductor laser, a monitor photodiode, and an optical fiber are mounted on the same substrate, and a frame is provided to hold the substrate, and a case is attached to accommodate the substrate with the frame. In a semiconductor optical coupling device, a semiconductor laser is bonded to a semiconductor laser bonding marker provided at a predetermined position of the framed substrate, and then, in a stepped groove formed at a predetermined position of the framed substrate, in advance. A semiconductor optical coupling device, comprising: mounting and fixing an optical fiber fixed in a stepped cylindrical ferrule, attaching a cap so as to cover the framed substrate, and then attaching a storage case.
【請求項6】請求項1,2,3,4または5において、
前記段付円筒フェルールの材質が、ジルコニア,アルミ
ナ,ホウケイ酸ガラスであり、二段あるいはそれ以上の
段状に形成した半導体光結合装置。
6. The method of claim 1, 2, 3, 4, or 5,
A semiconductor optical coupling device in which the material of the stepped cylindrical ferrule is zirconia, alumina, borosilicate glass, and the stepped cylindrical ferrule is formed in two or more steps.
【請求項7】請求項1,2,3,4,5または6におい
て、前記段付円筒フェルール内全長にわたって光ファイ
バが挿入固定されており、フェルール両端面は球面研磨
あるいは斜め研磨されている半導体光結合装置。
7. A semiconductor according to claim 1, 2, 3, 4, 5 or 6, wherein an optical fiber is inserted and fixed over the entire length of the stepped cylindrical ferrule, and both end faces of the ferrule are spherically polished or obliquely polished. Optical coupling device.
【請求項8】請求項1,2,3,4,5,6または7に
おいて、前記フェルールの端面の一方に球面研磨し、外
部コネクタと密着接合できる構造とした半導体光結合装
置。
8. A semiconductor optical coupling device according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6 or 7, wherein one of the end faces of said ferrule is spherically polished so that it can be closely joined to an external connector.
【請求項9】請求項1,2,3,4,5,6,7または
8において、前記フレーム付基板にコネクタガイドが取
り付けられるように構成した半導体光結合装置。
9. A semiconductor optical coupling device according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8, wherein a connector guide is attached to the framed substrate.
【請求項10】半導体レーザとモニタ用フォトダイオー
ドと光ファイバとを同一基板上に実装し、前記基板を保
持するように設けたフレームと、前記フレーム付基板を
収納するように取り付けたケースからなる半導体光結合
装置において、前記基板の所定位置に設けた半導体レー
ザ接合用マーカに半導体レーザを位置合わせた後、接合
し、次に、前記基板にフレームを固定するとともに、所
定位置に形成しておいた段付溝に、予め段付円筒フェル
ール内に固定しておいた光ファイバを設置固定し、前記
フレーム付基板の半導体レーザを覆うようにキャップ付
けした後、収納ケースを取り付けたことを特徴とする半
導体光結合装置の組立方法。
10. A semiconductor laser, a monitor photodiode, and an optical fiber are mounted on the same substrate, and the frame is provided so as to hold the substrate, and a case is attached so as to house the substrate with the frame. In a semiconductor optical coupling device, a semiconductor laser is aligned with a semiconductor laser bonding marker provided at a predetermined position on the substrate, bonded, and then a frame is fixed to the substrate and formed at a predetermined position. The optical fiber previously fixed in the stepped cylindrical ferrule was set and fixed in the stepped groove, and the storage case was attached after capping the semiconductor laser on the framed substrate. Method for assembling semiconductor optical coupling device.
JP26122595A 1995-10-09 1995-10-09 Semiconductor optical coupling device and its assembling method Pending JPH09105839A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26122595A JPH09105839A (en) 1995-10-09 1995-10-09 Semiconductor optical coupling device and its assembling method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26122595A JPH09105839A (en) 1995-10-09 1995-10-09 Semiconductor optical coupling device and its assembling method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09105839A true JPH09105839A (en) 1997-04-22

Family

ID=17358887

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP26122595A Pending JPH09105839A (en) 1995-10-09 1995-10-09 Semiconductor optical coupling device and its assembling method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09105839A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6181854B1 (en) 1998-09-18 2001-01-30 Fujitsu Limited Optical module packaged with molded resin
US6550981B1 (en) 1999-09-08 2003-04-22 Nec Corporation Optical module having an optical coupling between an optical fiber and a laser diode

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6181854B1 (en) 1998-09-18 2001-01-30 Fujitsu Limited Optical module packaged with molded resin
US6550981B1 (en) 1999-09-08 2003-04-22 Nec Corporation Optical module having an optical coupling between an optical fiber and a laser diode

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5737467A (en) Resin molded optical assembly
CA1309484C (en) Electro-optical transducer module
JP3179743B2 (en) Manufacturing method of photonics device
JP3518491B2 (en) Optical coupling device
JP2907203B1 (en) Optical module
JPH07110420A (en) Semiconductor laser element module and its assembling method
US20040028354A1 (en) Optical isolator module
JPH08338927A (en) Optical coupler and its assembling method
JP3042453B2 (en) Light receiving module
JPH09105839A (en) Semiconductor optical coupling device and its assembling method
JP3809724B2 (en) Optical isolator module and optical isolator parts
JPH0990175A (en) Optical communication module
JP3032376B2 (en) Semiconductor laser device
JP2975813B2 (en) Optical element module and method of assembling the same
JPS61279190A (en) Semiconductor light emitting device with optical fiber
JPH10117043A (en) Light-emitting element
JP3301197B2 (en) Parallel transmission module and manufacturing method thereof
JP2005338374A (en) Optical isolator module with transparent window, and optical element module
JPH11307872A (en) Semiconductor light coupling device
JPH06230236A (en) Optical circuit
JPH0588051A (en) Optical module
JPH06194548A (en) Photoelectronic device
JP2567358Y2 (en) Optical isolator
JPH09138326A (en) Photosemiconductor module
JP2001185753A (en) Optical module