JPH0943459A

JPH0943459A - 光モジュール及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0943459A
Application number: JP21542195A
Authority: JP
Inventors: Makoto Ogusu; 誠小楠
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-08-01
Filing date: 1995-08-01
Publication date: 1997-02-14

Abstract

(57)【要約】【課題】光結合系の位置調整と固定を容易に確実に行な
うことが出来る少なくとも１つの独立な光結合系を構成
する光モジュール、その製造法等である。【解決手段】光モジュールは少なくとも１組の光結合系
１、２、３を有する。中心軸に垂直な断面が多角形から
なる多角柱形状のサブキャリア５、６、７の側面ないし
端面に光部品１、２、３を搭載している。中心軸上の自
らの位置・姿勢を決める為の手段を有するサブキャリア
５、６、７を順次中心軸に沿って整列して組み立ててい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光部品及び光デバイス
が少なくとも１つの独立な光結合系を構成する光通信装
置等の光モジュールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】並列伝送においては、基本のコンポーネ
ンツとして複数の送信デバイス及び受信デバイスが各々
対となり、ネットワークを構成している。この様な通信
方式に用いられる光モジュール内では、例えば、送信デ
バイスあるいは受信デバイスが一定のピッチで並べら
れ、同様に等しい一定のピッチで並べられた光ファイバ
と相い対して配置され、モジュール化されている。

【０００３】このような従来技術として特開平４−２２
１９１２によって開示されたものがある。図１４に示さ
れた本従来例においては、アレイ状に複数個配列された
発光素子５５あるいは受光素子を配置したサブマウント
５４と、光軸を一致させて光素子５５と向き合わせに配
置された光ファイバアレイ５７端末とが、同一パッケー
ジ内で、互いの中間に配置した窓付きスペーサ５２を介
して、一体接合される。ここで、スペーサ５２によって
発光素子５５あるいは受光素子と光ファイバ５７との間
隔が規定され、光軸方向には組立時の調整が必要ない構
造としている。組立時において、位置調整は、光軸と直
角な残る２軸について行なわれ、各部品が固定される。
図１４において、５１は基板であり、５３は光ファイバ
端末であり、５６はファイバ用フェルールである。

【０００４】また、別の従来技術としては特開平５−３
０３０２３に開示されたものがある。図１５に示された
本従来技術によれば、光軸に対して垂直方向の位置調整
を半田バンプ６６を介して行なうことで、半田の表面張
力を利用したセルフアライメント作用で位置調整／固定
を実施している。図１５において、６１は光導波路素子
であり、６２は基板であり、６３は光導波路であり、６
４は光ファイバ端末であり、６５は光ファイバであり、
６７、６８は円形金属パッドである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては以下の問題点があった。第１の従来技術
（特開平４−２２１９１２）におけるアレイタイプのモ
ジュール構成では、素子５５の配列方向に素子の全幅が
長くなるために、素子アレイの実装時に半田箔の厚み誤
差／反り等が発生し、光結合系の各チャンネル間のばら
つきを抑え切れない。また、温度特性等を考慮した場合
には、素子５５を搭載するサブマウント５４などの材質
選定において、素子と比較し熱膨張係数の整合を考慮し
なければならなかった。ここで、チップを分割して個々
に実装する場合は、アレイタイプの素子で発生する問題
は抑えられる。しかし、光結合系の数だけ調整組立を繰
り返すこととなり、実装が困難であった。

【０００６】また、第２の従来例（特開平５−３０３０
２３）によれば、半田バンプ６６の表面張力を利用して
位置合わせを行なうために部品相互の配置は精度良く行
なわれる。しかし、一体化したブロックをモジュールの
ケース等の筺体に組み立てる際は、機械的な強度不足や
筺体との接触面における部品間の段差によって、一体化
したブロックについて、ずれ、歪の発生／残留が問題で
あった。

【０００７】従って、本発明の目的は、上記の課題に鑑
み、たとえ複数であっても光結合系の位置調整と固定を
容易に確実に行なうことが出来る少なくとも１つの独立
な光結合系を構成する光モジュール等を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
する本発明の光モジュールは、少なくとも１組の光結合
系を有する光モジュールにおいて、中心軸に垂直な断面
が多角形からなる多角柱形状のサブキャリアの側面ない
し端面に光部品ないし光デバイスを搭載して、中心軸上
に自らの位置・姿勢を決める為の手段を有したサブキャ
リアを順次中心軸に沿って整列して組み立てたことを特
徴とする。

【０００９】より具体的には、次の様な態様にも出来
る。サブキャリアの中心軸上の自らの位置・姿勢を決め
る構造は、各サブキャリアに形成された円形の穴と、前
記穴を組立時に貫通する別部品の円柱部材である。サブ
キャリアの中心軸上の自らの位置・姿勢を決める構造
は、各サブキャリアに形成された多角形の穴と、前記穴
を組立時に貫通する別部品の対応する断面を有する角柱
部材である。サブキャリアの中心軸上の自らの位置・姿
勢を決める構造の穴と柱状部材は、徐々に断面の大きさ
が変化するテーパー形状を有する。サブキャリアの中心
軸上の自らの位置・姿勢を決める構造は、順番に並ぶサ
ブキャリア同士に対応して設けられた円形断面の凹凸部
である。サブキャリアの中心軸上の自らの位置・姿勢を
決める構造は、順番に並ぶサブキャリア同士に対応して
設けられた多角形断面の凹凸部である。前記凹凸部は光
軸方向の間隔を設定する段差部を有する。前記光結合系
は中心軸の回りに複数組並列的に配置されている。

【００１０】また、上記目的を達成する本発明の光モジ
ュールの製造方法は、上記の光モジュールの製造方法に
おいて、中心軸に垂直な断面が多角形からなる多角柱形
状のサブキャリアの側面に光部品ないし光デバイスを搭
載して、中心軸上の自らの位置・姿勢を決める為の手段
を有したサブキャリアを順次中心軸に沿って整列し、少
なくとも１つの光結合系についてその光軸に沿って光部
品ないし光デバイスを揃えることで光モジュールを組み
立てることを特徴とする。

【００１１】また、上記目的を達成する本発明のサブキ
ャリアは、少なくとも１組の光結合系を有する光モジュ
ールを組み立てる為のサブキャリアにおいて、中心軸に
垂直な断面が多角形からなる多角柱形状を有し、側面に
光部品ないし光デバイスを搭載する為の搭載部を有し、
組み立てられる時に中心軸上の自らの位置・姿勢を決め
る手段を有することを特徴とする。

【００１２】本発明の構成によれば、組み立てる光結合
系の光軸に平行な方向に各光部品／デバイスを搭載した
サブマウントに共通な整列機構、即ち中心軸上の自らの
位置・姿勢を決める為の手段を持たせ、前記複数のサブ
マウントを順次並べることによって、少なくとも１つの
光結合系の正確な組み立てをまとめて容易に行なうこと
ができる。

【００１３】

【実施例】図１は本実施例をもっともよく表わす図面で
あり、１は半導体レーザ、２はロッドレンズ、３はファ
イバフェルール、４は光ファイバ、５は光デバイス用サ
ブマウント、６はロッドレンズ用サブマウント、７はフ
ァイバ用サブマウント、８は基準軸棒である。また、図
２、図３、図４は光デバイス用サブマウント５、ロッド
レンズ用サブマウント６、ファイバ用サブマウント７を
示す斜視図である。図２等に示すブロック５、６、７の
中央に用意された円形の穴９は、図１における基準軸棒
８が貫通するためのもので、位置出し用即ち各光学系を
各光軸に沿って整列させる為の穴である。図２、図３、
図４に示した通り、各ブロック５、６、７の所望の位置
に半導体レーザ１、ロッドレンズ２、ファイバフェルー
ル３は搭載され、ソルダにより固定される。この際、半
導体レーザ１は、マーキングなどを利用して位置調整、
固定が行なわれる。特に、ロッドレンズ２とファイバフ
ェルール３用のサブマウント６、７にはＶ字の溝６ａ、
７ａが形成されており、部品搭載時の位置決めを無調整
としている。これら各素子１、２、３が搭載されたサブ
マウント５、６、７は所望の順番で基準軸棒８に通さ
れ、整列される。このとき、各サブマウント５、６、７
の端面を接触させることで各光部品１、２、３の間隔が
調整される。

【００１４】各サブマウント５、６、７は光軸方向のト
レランス以内の精度を保証していれば良いのであるが、
より作業が簡便な方法としては、図５に示したような位
置調整法がある。図５において、１例として導波型の光
デバイス１とロッドレンズ２との光結合を示した。この
方法では、サブマウント６に固定されたロッドレンズ２
の精度は高精度の加工法により形成されているため、非
常に精度が良い。位置決めの基準にサブマウント６の一
部ではなく光部品２の一部を利用することで、より高精
度な位置決めが期待される。組み立てにこの利点を生か
す為に、光デバイス用サブマウント５の端面にロッドレ
ンズ２の端面を突き当てて位置決めを行なう。ここで、
光軸方向の位置決め精度として問題になるのは、各部品
の加工精度に加え光デバイス１の搭載位置である。しか
し、各部品を搭載する際の相対精度が等しければ、光デ
バイス１用のチップを搭載する際の精度は、それ程小さ
くならないので絶対精度として有利となる。実際に微細
加工として光デバイス１の搭載位置にマーカーを形成し
た場合、搭載精度はサブミクロンとなり十分な精度を確
保できる。

【００１５】また、光軸方向のトレランスが緩く、光軸
に垂直な面内においてトレランスが厳しい場合には、位
置出し用穴９と基準軸棒８とのクリアランスが問題とな
る。このような場合には、図６に示したように各サブマ
ウント１０の位置出し用の穴１１をテーパー形状とする
方法がある。もちろん基準軸８もこれに合わせてデーパ
ー形状とする。図６では強調するために角度を大きく付
けているが、実際の角度は微量である。このテーパー角
は、光部品１、２、３同士の位置合わせにおいて光軸方
向のトレランスによって決まる。つまり、光軸方向のト
レランスが緩いほど角度も緩く、トレランスが比較的厳
しい場合には設計する角度も大きなものとなる。

【００１６】以上のように、各光部品１、２、３を各サ
ブマウント５、６、７に正確に搭載した後に、各サブマ
ウント５、６、７が所望の順番で基準軸棒８に通され、
各サブマウント５、６、７を微量回転することで各光部
品１、２、３が整列され、各サブマウント５、６、７が
ソルダなどによって固定されて複数の光結合系が形成さ
れる。この際、１つの半導体レーザ１を発振させた状態
で光ファイバ４側でモニターしながら１つの光結合系を
整列させれば、他の光結合系も自動的に整列させられる
ようになっている。即ち、これを実現する様な精度で、
各光部品１、２、３は各サブマウント５、６、７に正確
に搭載され得るようになっている。尚、サブマウント
５、６、７がソルダなどによって固定された後に、支障
がなければ基準軸棒８を抜いてもよい。

【００１７】

【他の実施例】第２の実施例として、図７に示したよう
なものがある。この状態を詳述するために図８を参照す
る。ここで描かれているのは各光部品用のサブマウント
１５、１６、１７であるが、特に位置出し用の穴１９に
視点を置いている。ここで分かるように位置出し用の穴
１９の断面は多角形状の三角形となっている。このよう
に多角形状の断面を基準軸棒１８および位置出し用の穴
１９に採用することで、中心位置のみならず基準軸棒１
８の回りの回転を制限することが可能となる。つまり、
光軸に垂直な平面において一点を決めることができる。

【００１８】また、図８では三角形の断面形状を採用し
たが、図９に示すように四角形の多角形断面の穴２０を
採用した場合でも、位置決めの機構は変わらない。同様
に多角形であれば、機能としては変わらないのである
が、構成する面／頂点が増える程、加工に対する負荷が
増加する。また。加工精度／加工性を考えると、多角形
の頂点は鈍角であることが望ましい。

【００１９】第２実施例の場合、各光部品１、２、３を
各サブマウント１５、１６、１７に正確に搭載した後
に、各サブマウント１５、１６、１７が所望の順番で基
準軸棒１８に通されると、自動的に各光部品１、２、３
が整列されて複数の光結合系が形成される様になってい
る。即ち、これを実現する様な精度で、各光部品１、
２、３は各サブマウント１５、１６、１７に正確に搭載
され、そして基準軸棒１８及び位置出し用の穴１９で光
軸に垂直な平面において正確に各サブマウント１５、１
６、１７の位置と向きを決めることができる様になって
いる。

【００２０】また、第３の実施例としては、図１０に示
したものがある。ここで、２１はレーザ用サブマウント
Ｂ、２２はロッドレンズ用サブマウントＢ、２３はファ
イバ用サブマウントＢ、２４はフォトディテクタ（Ｐ
Ｄ）、２５はＰＤ用サブマウントＢである。ＰＤ２４は
面型の素子であり、光軸とは垂直に配置されている。し
たがって、ＰＤ２４は、ＰＤ用サブマウント２５の光軸
には垂直かつ半導体レーザ１側の面に固定されている。
図１０は断面を示したものである。図１０から分かる通
り、第１、第２の実施例にあるような基準軸棒は無く、
順番に組み合わされるサブマウント２５、２１、２２、
２３間の相い対面する接触面に凹凸が形成されている。
各部品同士の位置合わせはこの凹凸の嵌め込みによって
行なわれる。これにより、各サブマウント連結の中心軸
は決められ、中心軸周りに回転して光軸調整をした後、
サブマウント２５、２１、２２、２３はソルダによって
固定される。複数の光結合系の形成は、第１実施例と実
質的に同様な仕方で行なわれる。尚、サブマウント２
２、２３上での光部品２、３の光軸方向の位置決めは、
突出部２２ａ、２３ａにサブマウント２１、２２、２３
端部及び光部品２、３の端部を当てることで行なわれ
る。

【００２１】また、図１１に示すようにサブマウント連
結部に光軸方向の間隔を調整する構造を設け、光軸方向
の光部品２４、１、２、３の位置関係を調整する方法が
ある。サブマウント連結の為の突起に段差３６ａ、３７
ａを付け、光軸方向の間隔ｄ₁、ｄ₂を決める調整法であ
る。ここでは、前述のＰＤ用サブマウント２５とレーザ
用サブマウント２１が、ＰＤ用サブマウントＣ３７とレ
ーザ用サブマウントＣ３６になっている。またロッドレ
ンズ用サブマウント３１とファイバ用サブマウント３２
との間はファイバ用サブマウント３２に設けた凹部３２
ａの深さｄ₃を調整して、光部品間の位置を調整してい
る。ここで、レーザ用サブマウントＣ３６を斜視図とし
て表わしたものが図１２である。複数の光結合系の形成
は、第３実施例と実質的に同様な仕方で行なわれる。

【００２２】また、サブマウント連結用の凹凸を多角形
形状４０とすることで、回転を制限し、光軸方向だけで
なく光軸に垂直な面内においても位置調整を不要とする
ことができる。この例では、複数の光結合系の形成は、
第２実施例と実質的に同様な仕方で行なわれる。

【００２３】上記実施例では、結合している光部品ない
し光デバイスが半導体レーザと光ファイバであったが、
これに限らない。例えば、光ファイバ同士、光ファイバ
とフォトディテクタ等であってもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
以下の様な効果がある。モジュール内に並列的に構成さ
れる少なくとも１つの光結合系について、個々のデバイ
スを別々に分離して、かつ光結合系の位置調整と固定を
容易にすることが出来る。（例えば、第１、第３実施例
参照）上記効果に加え無調整で光結合系を構成することがで
き、光モジュールの製造が簡便になる。（例えば、第２
実施例参照）光部品の一部を位置決めの基準として利用せずに、各サ
ブマウントの加工精度の範囲内で光軸方向の位置の調整
を行うことが可能となる。（例えば、第４実施例参照）

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を説明するための図であ
る。

【図２】第１実施例の光デバイス用サブマウントを説明
するための図である。

【図３】第１実施例のロッドレンズ用サプマウントを説
明するための図である。

【図４】第１実施例のファイバ用サブマウントを説明す
るための図である。

【図５】本発明の第１実施例の変更例を説明するための
図である。

【図６】本発明のテーパー形状の位置出し用穴を有する
サブマウントを説明するための図である。

【図７】本発明の第２実施例を説明するための図であ
る。

【図８】本発明の第２実施例のサブマウントの構造を説
明するための図である。

【図９】本発明の第２実施例の変更例のサブマウントの
構造を説明するための図である。

【図１０】本発明の第３の実施例を説明するための図で
ある。

【図１１】本発明の第４の実施例を説明するための図で
ある。

【図１２】本発明の第４実施例のサブマウントの構造を
説明するための図である。

【図１３】本発明の第３、第４実施例の変更例のサブマ
ウントの構造を説明するための図である。

【図１４】第１の従来例を説明するための図である。

【図１５】第２の従来例を説明するための図である。

【符号の説明】

１半導体レーザ２ロッドレンズ３ファイバフェルール４光ファイバ５、１５光デバイス用サブマウント６、１６ロッドレンズ用サブマウント６ａ、７ａＶ溝７、１７ファイバ用サブマウント８、１８基準軸棒９、１９、２０位置出し用穴１０テーパー部有りサブマウント１１テーパー穴２１レーザ用サブマウントＢ２２ロッドレンズ用サブマウントＢ２２ａ、２３ａ光軸方向位置決め用突出部２３ファイバ用サブマウントＢ２４ＰＤ２５ＰＤ用サブマウントＢ３１ロッドレンズ用サブマウントＣ３２ファイバ用サブマウントＣ３２ａファイバ用サブマウントＣの凹部３６レーザ用サブマウントＣ３６ａ、３７サブマウントの段差部３７ＰＤ用サブマウントＣ４０サブマウントの多角形状凸部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも１組の光結合系を有する光モジ
ュールにおいて、中心軸に垂直な断面が多角形からなる
多角柱形状のサブキャリアの側面ないし端面に光部品な
いし光デバイスを搭載して、中心軸上の自らの位置・姿
勢を決める為の手段を有したサブキャリアを順次中心軸
に沿って整列して組み立てたことを特徴とする光モジュ
ール。
【請求項２】サブキャリアの中心軸上の自らの位置・姿
勢を決める構造は、各サブキャリアに形成された円形の
穴と、前記穴を組立時に貫通する別部品の円柱部材であ
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】サブキャリアの中心軸上の自らの位置・姿
勢を決める構造は、各サブキャリアに形成された多角形
の穴と、前記穴を組立時に貫通する別部品の対応する断
面を有する角柱部材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】サブキャリアの中心軸上の自らの位置・姿
勢を決める構造の穴と柱状部材は、徐々に断面の大きさ
が変化するテーパー形状を有することを特徴とする請求
項２又は３記載の光モジュール。
【請求項５】サブキャリアの中心軸上の自らの位置・姿
勢を決める構造は、順番に並ぶサブキャリア同士に対応
して設けられた円形断面の凹凸部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６】サブキャリアの中心軸上の自らの位置・姿
勢を決める構造は、順番に並ぶサブキャリア同士に対応
して設けられた多角形断面の凹凸部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７】前記凹凸部は段差部を有することを特徴と
する請求項５又は６記載の光モジュール。
【請求項８】前記光結合系は中心軸の回りに複数組並列
的に配置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９】請求項１乃至８の何れかに記載の光モジュ
ールの製造方法において、中心軸に垂直な断面が多角形
からなる多角柱形状のサブキャリアの側面ないし端面に
光部品ないし光デバイスを搭載して、中心軸上の自らの
位置・姿勢を決める為の手段を有したサブキャリアを順
次中心軸に沿って整列し、少なくとも１つの光結合系に
ついてその光軸に沿って光部品ないし光デバイスを揃え
ることで光モジュールを組み立てることを特徴とする光
モジュールの製造方法。
【請求項１０】少なくとも１組の光結合系を有する光モ
ジュールを組み立てる為のサブキャリアにおいて、中心
軸に垂直な断面が多角形からなる多角柱形状を有し、側
面ないし端面に光部品ないし光デバイスを搭載する為の
搭載部を有し、組み立てられる時に中心軸上の自らの位
置・姿勢を決める手段を有することを特徴とするサブキ
ャリア。
【請求項１１】サブキャリアの中心軸上の自らの位置・
姿勢を決める手段は、当該穴を組立時に貫通する別部品
の円柱部材と協同して働く円形の穴であることを特徴と
する請求項１０記載のサブキャリア。
【請求項１２】サブキャリアの中心軸上の自らの位置・
姿勢を決める手段は、当該穴を組立時に貫通する別部品
の多角柱部材と協同して働く該別部品に対応する断面を
有する多角形の穴であることを特徴とする請求項１０記
載のサブキャリア。
【請求項１３】サブキャリアの中心軸上の自らの位置・
姿勢を決める手段の穴は、徐々に断面の大きさが変化す
るテーパー形状を有することを特徴とする請求項１１又
は１２記載のサブキャリア。
【請求項１４】サブキャリアの中心軸上の自らの位置・
姿勢を決める手段は、順番に並ぶサブキャリア同士が適
当に位置・姿勢を決められる様に両端面に夫々設けられ
た円形断面の凹凸部であることを特徴とする請求項１０
記載のサブキャリア。
【請求項１５】サブキャリアの中心軸上の自らの位置・
姿勢を決める手段は、順番に並ぶサブキャリア同士が適
当に位置・姿勢を決められる様に両端面に夫々設けられ
た多角形断面の凹凸部であることを特徴とする請求項１
０記載のサブキャリア。
【請求項１６】前記凹凸部は段差部を有することを特徴
とする請求項１４又は１５記載ののサブキャリア。