JPH0933769A

JPH0933769A - 光モジュール及びその製法

Info

Publication number: JPH0933769A
Application number: JP20831595A
Authority: JP
Inventors: Makoto Ogusu; 誠小楠
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-07-24
Filing date: 1995-07-24
Publication date: 1997-02-07

Abstract

(57)【要約】【目的】複数の光部品の調整可能な軸を所望の方向に設
定できる光モジュール、その製法及び光モジュールケー
スである。【構成】光素子１が光ファイバ２ａに光学的に結合して
いる光モジュールである。モジュールケース底面３に対
して平行である第１部品固定用の第１平面５とモジュー
ルケース底面３に対して垂直である第２部品固定用の第
２平面４が設けられている。両平面４、５に含まれる直
線に平行である理想的な光軸へ、各平面４、５に固定さ
れる光素子１、光ファイバ２ａが各平面４、５上で移
動、調整されて固定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザと単一モ
ード光ファイバ等との結合装置及び方法に関するもので
あり、特に、光通信等に使われる光素子がレンズ等を介
して光ファイバ等に光学的に結合している光モジュー
ル、その製法及び光モジュールケースに関する

【０００２】

【従来の技術】例えば、光通信においては、光源、受信
器、光増幅器などといった光導波路素子と情報伝達媒体
としての光ファイバとを光学的に結合させた光モジュー
ルが用いられている。このような光モジュールにおいて
は、光導波路と光ファイバの光結合が高効率で行なわ
れ、しかも経時変化が少ない様に形成されることが重要
である。したがって、光モジュールの組み立て工程では
熱接着剤やレーザ溶接などにより部品がモジュールケー
スに固定される。

【０００３】図３は従来技術を説明する為の図である。
図３（ａ）は斜視図であり、モジュールケース５０と、
ロッドレンズ５１、光ファイバ５３、フェルール５２が
一体化した部品とに分けて示している。同図（ｂ）は組
み立てられた状態の断面図を示す。ロッドレンズ５１と
光ファイバ５３は、ファイバ固定部品５４に接着剤を用
いて組み立てられ、一体化される。図３（ａ）に示す様
に、モジュールケース５０側面には中空の円柱状の突起
５５が形成されており、その端面５５ａにおいて光軸と
は垂直な面内での位置調整が可能である。ロッドレンズ
５１と光ファイバ５３を組み立てたファイバ固定部品５
４は、モジュールケース５０内の半導体レーザ（不図
示）を発光させた状態で、光ファイバ５３への入射光強
度が最大になる様に位置調整され、レーザ溶接等により
モジュールケース５０に固定される。

【０００４】また、その他の従来例としては図４に示し
たものがある。モジュールケース１５０に設けられた部
品固定用の平面Ａ１５６、Ｂ１５７に、半導体レーザ１
５５と、光ファイバ１５３が保持されているフェルール
５２とを固定している。このとき、固定用平面Ａ１５
６、Ｂ１５７からの両者１５５、１５３の光軸の高さ
は、理想の光軸で一致する様に、平面Ａ１５６、Ｂ１５
７のラッピングによって調整されている。半導体レーザ
１５５はモジュールケース１５０の固定用平面Ａ１５６
の所望の位置に熱接着剤等により固定される。光ファイ
バ１５３は、上面からの観察によって半導体レーザ１５
５に対して所望の位置関係になる様に部品固定用平面Ｂ
１５７上において調整され、やはり熱接着剤等によって
固定される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来技術
においては以下の様な問題点があった。実際に光モジュ
ールを組み立てる工程としては、半導体レーザをステム
に固定する工程と光ファイバをモジュールケースに固定
する工程と言う別々の組み立て工程がある。

【０００６】図３の第１の従来技術においては、光軸に
対して垂直な平面内で、ロッドレンズ５１と光ファイバ
５３を組み立てたファイバ固定部品５４を調整できるこ
とから、モジュールケース５０に半導体レーザを固定す
る工程で光軸方向について半導体レーザを所望の位置に
調整することで、光軸を含む直交する３軸について調整
することが可能である。しかし、肉厚の薄いモジュール
ケース端面５５ａに部品を固定するため、接触面積には
限りがあり、調整の範囲が狭く、固定した部分の強度も
低くなる。

【０００７】固定部分の強度を高め調整領域の拡大を考
えると、平面上に部品を固定する方法が考えられる。図
４の第２の従来技術においては、モジュールケース１５
０に部品固定用の平面１５６、１５７を設けてここに部
品を固定し、光結合を実現している。しかし、この様な
固定手法においては、各光学部品の部品固定用の平面１
５６、１５７からの高さを、理想的に仮定した光軸と一
致させる必要があり、実際にはレーザ１５５の光軸を調
整する為にレーザの底面からその活性層までの厚みをも
厳密に制御し、且つ半田付けの際も半田箔の膜厚を考慮
して安定させる必要があった。また、光ファイバ１５３
を固定するフェルール１５の加工についても同様に、固
定する接触面から光ファイバ１５３の中心軸までの寸法
を精度良く加工する必要があった。

【０００８】固定部分の強度を確保することと作業性を
考えると、平面に部品を固定する方法が望ましい。しか
し、これまではモジュールケースの底面に所望の高さの
平面を設けて、これに部品を固定する為、各部品間で、
調整可能な軸（図４の上記従来例では平面に平行な軸）
と自由度のない軸（図４の上記従来例では平面に垂直な
軸）が互いに一致していた。よって、自由度のない軸に
関しては各部品の精度を厳しくつめることで対処してい
た。

【０００９】従って、本発明の目的は、上記課題に鑑
み、複数の光部品の調整可能な軸を所望の方向に設定で
きる光モジュール、その製法及び光モジュールケースを
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する光モ
ジュールは、光素子が光ファイバ等に光学的に結合して
いる光モジュールであって、モジュールケース底面に対
して平行である第１部品固定用の第１平面とモジュール
ケース底面に対して垂直である第２部品固定用の第２平
面を有するモジュールケースを有し、両平面に含まれる
直線に平行である理想的な光軸へ、各平面に固定される
第１及び第２部品が該各平面上で移動、調整されて固定
されていることを特徴とする。

【００１１】より具体的には、次の様な態様にもでき
る。第１部品がレンズ等を介して第２部品に光学的に結
合している。第１部品が光ファイバであり、第２部品が
半導体レーザである。第１部品が半導体レーザであり、
第２部品が光ファイバである。モジュールケース底面に
平行であるワイヤーボンディング面を持つケース電極が
モジュールケースに設けられ、第２部品の後部に、第２
平面よりワイヤーボンディング面を９０度回転させてモ
ジュールケース底面に平行にした中継電極が設けられ、
両ワイヤーボンディング面がワイヤで接続されている。
第１及び第２平面の少なくとも１つの平面は、モジュー
ルケース底面から立上がったモジュールケース側壁に設
けられた突起部分に形成されている。

【００１２】また、上記目的を達成する光モジュールケ
ースは、光素子が光ファイバ等に光学的に結合している
光モジュール用の光モジュールケースであって、モジュ
ールケース底面に対して平行である第１部品固定用の第
１平面とモジュールケース底面に対して垂直である第２
部品固定用の第２平面を有することを特徴とする。

【００１３】また、上記目的を達成する光モジュールの
製法は、光素子が光ファイバ等に光学的に結合している
光モジュールの製法であって、モジュールケース底面に
対して平行である第１部品固定用の第１平面とモジュー
ルケース底面に対して垂直である第２部品固定用の第２
平面を有するモジュールケースを用い、両平面に含まれ
る直線に平行である理想的な光軸へ、各平面に固定され
る第１及び第２部品が該各平面上で移動、調整されて固
定されることを特徴とする。第１及び第２部品の一方が
半導体レーザであり、他方が光ファイバであり、半導体
レーザを平面上で移動、調整して固定した後に、光ファ
イバを平面上で移動、調整して固定するようにしてもよ
い。

【００１４】本発明では部品を固定する面を直交するよ
うに設けることで、調整可能な軸を所望の方向に設定す
る。そして、部品の相対的な配置によって３軸の調整を
可能にし、部品の寸法公差を組立の調整作業の中で吸収
するものである。

【００１５】

【実施例】図１は本実施例の特徴を最もよく表わす図で
あり、（ａ）は斜視図で、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は夫
々光ファイバ側から、レーザ側から、上面から見た図で
ある。本実施例では、半導体レーザ１と光ファイバ即ち
フェルール２を、直交する固定用平面４、５を設けてそ
こに固定した場合を示している。半導体レーザ固定面４
には、半導体レーザ１の出力をモニターするフォトディ
テクタ（ＰＤ）９が搭載されている。ＰＤ９は、ここで
の反射光が半導体レーザ１に悪影響を与えない様に半導
体レーザ１の真後ではなく光軸から若干ずれた位置にお
いて、中継電極７の側面に固定される。モジュールケー
スに設けられるケース電極８は、ワイヤーボンディング
面８ａがケース底面３に平行であるために、半導体レー
ザ１の後部に用意した中継電極７により中継電極側のボ
ンデイング面を９０度回転させている。これにより、中
継電極７とケース電極８間のワイヤーによる接続が上か
らの作業で容易に出来る様になっている。中継電極７
は、このほかＰＤ９のための配線９ａがプリントされて
おり、半導体レーザ１よりも先に高い融点の熱接着剤等
によって固定面４に固定される。

【００１６】半導体レーザ１の固定はモジュール側面
（図１（ａ）の右方より）より観察モニターを使って行
なう。固定に際しては、半導体レーザ１の電極パターン
或は電極と共に形成されたマークをモニター上で確認
し、これとモジュールケース底面３との２つを基準位置
に調整し、平面４に熱接着剤等によって半導体レーザ１
を固定する。この段階では、ケース底面３に平行な面内
においてデバイス１の出射端は最適な位置に調整されて
いるが、ヒートシンク６から半導体レーザ１の導波層迄
の高さは、ラッピングなどの精度によりチップ間で一定
とはならない。

【００１７】そこで次に、光ファイバ即ちフェルール２
はケース底面３と平行な固定用平面５内に位置調整され
て、半導体レーザ１の固定工程の調整方向（図１（ｂ）
の上下方向）とは直交する軸方向（図１（ｂ）の左右方
向）に調整され、固定される。このとき、半導体レーザ
１を発光させた状態にして光ファイバ２ａを通してモニ
ターで観察しつつ光量が最大になる様に光ファイバ即ち
フェルール２の位置を調整すればよい。また、このと
き、固定平面５から、先程半導体レーザ１を調整固定し
て決定された光軸迄の高さは、光ファイバ即ちフェルー
ル２の半径に調整されている。光ファイバ２ａは、例え
ば、先球加工されたものであってもよい。

【００１８】この様にして、半導体レーザ１と光ファイ
バ２ａの精度が余り厳しくつめられていなくても両者が
適当な位置に容易に固定され、後はモジュールケース底
面３にモジュールケースカバー（不図示）が被せられ光
モジュールが完成する。この様な光モジュールは光通信
などにおいて送信装置、発光装置として用いられる。

【００１９】本実施例において、半導体レーザ固定用平
面４をケース底面３に平行にし、光ファイバ固定用平面
５をケース底面３に垂直にしてもよい。この場合の固定
法は次の他の実施例のやり方に準ずる。この場合は、ボ
ンディング面を９０度回転させる必要がないので、中継
電極７は不要になる。

【００２０】

【他の実施例】図２は他の実施例を説明する為の図で、
（ａ）は斜視図で、（ｂ）は取り付ける穴２５を正面か
ら見た図である。本実施例では、光ファイバフェルール
１２をケース側面の延長平面２０ａに固定した場合を示
している。モジュールケース２１の側壁に加工された開
口２５は一部が直線状の周２５ａを持ち、この直線部分
と一致する側面２０ａを持つ突起２０がケース２１より
延長されている。平面２０ａは、光ファイバフェルール
１２を搭載した際にフェルール１２の中心が半導体レー
ザ１１の光軸上に位置するように設計されている。

【００２１】半導体レーザ１１は、モジュールケース２
１の底面を使って熱融着剤等を用いて固定されている。
半導体レーザ１１の位置の調整は、モジュールケース２
１の上面よりモニターで観察して行なう。半導体レーザ
１１の上面とヒートシンク１６にはあらかじめマーカー
が印されており、両者の相対位置を合わせることで半導
体レーザ１１は所望の位置に固定される。この段階で
は、ケース２１の底面に平行な面内において、デバイス
１１の出射端は最適な位置に調整されているが、ヒート
シンク１６からデバイス１１の導波層までの高さは、ラ
ッピングなどの精度によりチップ間で一定とはならな
い。そこで次に、光ファイバフェルール１２を固定する
平面２０ａ内で調整することで、レーザ１１の活性層と
垂直な方向（図４の上下方向）に光ファイバフェルール
１２の位置を調整することができる。光ファイバフェル
ール１２は止め金具２２で平面２０ａに固定される。他
の点は第１実施例と同じである。

【００２２】本実施例においても、半導体レーザ固定用
平面をケース底面に垂直にし、光ファイバ固定用平面２
０ａをケース底面に平行にしてもよい。この場合の固定
法は第１実施例のやり方に準ずる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、光軸に平行な互いに垂
直な平面上に光部品を固定することで、光軸方向の調整
は特別な機構を必要としない。また、平面に固定する為
に、調整の範囲も広く、固定も確実である。また、光結
合を実施する部品間で、直交する部品固定用の２平面を
設ける為、部品と固定の平面を接触させた状態で光部品
間の光軸調整の２軸を別々に調整することができ、部品
精度が余り厳しくなくても部品が光軸に沿って所望の位
置に固定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明を実施した光モジュールの第１実
施例の図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）
はそれぞれ光ファイバ側から、レーザ側から、上面から
見た図である。

【図２】図２は他の実施例を示した図で、（ａ）は斜視
図、（ｂ）は光ファイバ側より光モジュールを見た図で
ある。

【図３】図３は第１の従来技術を説明するための図で、
（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面を示してぃる。

【図４】図４は第２の従来技術を説明するための斜視図
である。

【符号の説明】

１，１１半導体レーザ２，１２光ファイバフェルール２ａ，１２ａ光ファイバ３モジュ―ルケース底面４半導体レーザ固定面５光ファイバ固定面６，１６ヒートシンク７中継電極８ケース電極８ａケース電極のボンディング面９フォトディテクタ（ＰＤ）９ａフォトディテクタ用配線２０突起２０ａ延長平面２１モジュールケース２２止め金具２５開口２５ａ開口の直線状の周

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光素子が光ファイバ等に光学的に結合して
いる光モジュールであって、モジュールケース底面に対
して平行である第１部品固定用の第１平面とモジュール
ケース底面に対して垂直である第２部品固定用の第２平
面を有するモジュールケースを有し、両平面に含まれる
直線に平行である理想的な光軸へ、各平面に固定される
第１及び第２部品が該各平面上で移動、調整されて固定
されていることを特徴とする光モジュール。
【請求項２】第１部品がレンズ等を介して第２部品に光
学的に結合していることを特徴とする請求項１記載の光
モジュール。
【請求項３】第１部品が光ファイバであり、第２部品が
半導体レーザであることを特徴とする請求項１記載の光
モジュール。【請求項３】第１部品が半導体レーザであり、第２部品
が光ファイバであることを特徴とする請求項１記載の光
モジュール。
【請求項４】モジュールケース底面に平行であるワイヤ
ーボンディング面を持つケース電極がモジュールケース
に設けられ、第２部品の後部に、第２平面よりワイヤー
ボンディング面を９０度回転させてモジュールケース底
面に平行にした中継電極が設けられ、両ワイヤーボンデ
ィング面がワイヤで接続されていることを特徴とする請
求項１記載の光モジュール。
【請求項５】第１及び第２平面の少なくとも１つの平面
は、モジュールケース底面から立上がったモジュールケ
ース側壁に設けられた突起部分に形成されていることを
特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項６】光素子が光ファイバ等に光学的に結合して
いる光モジュール用の光モジュールケースであって、モ
ジュールケース底面に対して平行である第１部品固定用
の第１平面とモジュールケース底面に対して垂直である
第２部品固定用の第２平面を有することを特徴とする光
モジュールケース。
【請求項７】モジュールケース底面に平行であるワイヤ
ーボンディング面を持つケース電極が設けられているこ
とを特徴とする請求項６記載の光モジュールケース。
【請求項８】第１及び第２平面の少なくとも１つの平面
は、モジュールケース底面から立上がったモジュールケ
ース側壁に設けられた突起部分に形成されていることを
特徴とする請求項６記載の光モジュールケース。
【請求項９】光素子が光ファイバ等に光学的に結合して
いる光モジュールの製法であって、モジュールケース底
面に対して平行である第１部品固定用の第１平面とモジ
ュールケース底面に対して垂直である第２部品固定用の
第２平面を有するモジュールケースを用い、両平面に含
まれる直線に平行である理想的な光軸へ、各平面に固定
される第１及び第２部品が該各平面上で移動、調整され
て固定されることを特徴とする光モジュールの製法。
【請求項１０】第１及び第２部品の一方が半導体レーザ
であり、他方が光ファイバであり、半導体レーザを平面
上で移動、調整して固定した後に、光ファイバを平面上
で移動、調整して固定することを特徴とする光モジュー
ルの製法。