JPH1031143A - レンズ部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 効率良く光半導体モジュールが製造できるレ
ンズ部品を提供すること。 【解決手段】 本発明のレンズ部品は、頂頭部１ａに貫
通孔１ｂを有し、その頂頭部１ａから延在して一様な外
径の円筒状中空部１ｃを有し、その開口端１ｄに鍔部１
ｅを有する金属製キャップ１と、前記貫通孔１ｂに気密
固着されたレンズ２とからなる光半導体用パッケージの
孔部に嵌入固着されるレンズ部品において、金属製キャ
ップ１の円筒状中空部１ｃの外径を光半導体用パッケー
ジの孔部の内径より小さくして接合位置調整用の間隙が
設けてあり、且つ鍔部１ｅの面に光半導体用パッケージ
の孔部の開口端面に固着するための気密溶接用の微小突
起輪１ｆが形成してあるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光半導体のパッケ
ージに使用される気密構造のレンズ部品に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、光半導体モジュールは、円筒型の
容器内に発光素子または受光素子のみが収納されていた
が、近年、特に光通信用の光半導体モジュールでは取り
扱う光ビームに高い品位が要求されるようになり、その
形態が制御機能等を取り込むことが可能な箱型のものが
多くなっている。図３は、光半導体モジュールの一例の
断面図である。この光半導体モジュールは、光半導体と
して半導体レーザー１０とコリメータレンズ６を光半導
体用パッケージ４（以下パッケージ４と称す）内に備え
ている。半導体レーザー１０は、サブキャリア１１、ベ
ース１２を介してスペーサ１３に固定してあり、このス
ペーサ１３をパッケージ４の底部４ｄに固定してある。
ベース１２にはレンズ系としてコリメータレンズ６を設
けてある。このコリメータレンズ６は、レンズホルダ６
ａに固定してあり、このレンズホルダ６ａを位置および
角度調整して半導体レーザー１０の出射光が平行ビーム
になるようにした後、ベース１２にＹＡＧ溶接などを用
いて固定している。

【０００３】コリメータレンズ６から出射された光ビー
ムは、パッケージ４の側面にある孔部４ａを通して外部
に導かれる。この光ビームは金属製のスリーブ７に挿入
されたレンズ２により集光され、フェルール８に固定さ
れた光ファイバ９に入射される。このフェルール８は、
スリーブ７に挿入されＹＡＧ溶接などを用いて固定され
ている。

【０００４】前記スリーブ７は、その貫通孔７ａに接着
剤３で固着されたレンズ２を備えている。このスリーブ
７は、半田に対して濡れ性のよい金属製のパッケージ４
の孔部４ａに嵌入され、その外面を半田５を使用して気
密固着されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記ス
リーブ７の取付位置には、その外周とその貫通孔７ａと
の偏心精度、レンズ２の取付精度、パッケージ４の孔部
４ａの加工精度、スリーブ７の取付精度などの多くの累
積する位置ずれ要素が存在し、そのどれか一つの要素が
所定の精度から外れると半導体レーザー１０から出射さ
れる光ビームの光軸２０からレンズ２以降の光学系の光
軸が外れて光半導体モジュールの出力が規格から外れて
不良品となる問題があり、一方各部品の加工精度および
取付精度を厳しくするとコストが高くなる問題がある。

【０００６】また、パッケージ４に半導体レーザー１０
等を組みつけた後、蓋４ｆで気密構造にできない場合に
は、光半導体モジュールの組み立て工程は、最後の光フ
ァイバ９の組みつけまでを一貫して行うか、またはパッ
ケージ４の孔部４ａの内側開口面に透明な窓部材４ｅを
設けねばならず、製造工程の自由度に問題がある。

【０００７】本発明は、以上のような従来の光半導体モ
ジュールの製造上の問題点を解決し、効率の良い光半導
体モジュールの製造を可能にするレンズ部品を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願発明に係るレンズ部
品は、頂頭部に貫通孔を有し、その頂頭部から延在して
一様な外径の円筒状中空部を有し、その円筒状中空部の
開口端に鍔部を有する金属製キャップと、その金属製キ
ャップの頂頭部の貫通孔に気密固着されたレンズとから
なる光半導体用パッケージの孔部に嵌入固着されるレン
ズ部品において、前記金属製キャップの円筒状中空部の
外径を光半導体用パッケージの孔部の内径より小さくし
て接合位置調整用の間隙が設けてあり、且つ金属製キャ
ップの鍔部の面に光半導体用パッケージの孔部の開口端
面に固着するための気密溶接用の微小突起輪が形成して
あることを特徴とする。

【０００９】本発明のレンズ部品によれば、金属製キャ
ップの円筒状中空部の外径を光半導体用パッケージの孔
部の内径より小さくして接合位置調整用の間隙が設けて
あり、且つ金属製キャップの鍔部の面に光半導体用パッ
ケージの孔部の開口端面に固着するための気密溶接用の
微小突起輪が形成してあるので、レンズ部品の金属製キ
ャップの円筒状中空部を光半導体用パッケージの孔部に
嵌入してレンズ部品を光半導体の光軸と直交する方向の
所定範囲内の位置に調整した後、その鍔部の面に形成さ
れた微小突起輪を光半導体用パッケージの孔部の開口端
面に当接させ光半導体用パッケージとレンズ部品との間
に所定の電流を流すだけで微小突起輪を溶かして所定の
取付位置に気密固着できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明のレンズ部品は、その金属
製キャップの頂頭部に貫通孔を有し、その貫通孔にレン
ズが気密固着されており、その頂頭部から延在して一様
な外径の円筒状中空部を有しており、その一様な外径は
光半導体用パッケージ（以下再びパッケージと称す）の
孔部の内径より小さく、孔部の内径との間隙を接合位置
調整用として使用できる。その円筒状中空部の開口端に
設けられた鍔部の面には、パッケージの孔部の開口端面
に固着するための気密溶接用の微小突起輪が形成してあ
り、パッケージの孔部に嵌入されパッケージに収納され
る光半導体の光軸と直交する方向の位置が調整された
後、微小突起輪がパッケージの孔部の開口端面に当接さ
れ通電されて所定の取付位置に気密固着されるものであ
る。

【００１１】金属製キャップとしては、通電により溶接
可能な金属材料であればステンレス等の材料も使用可能
であり、特に、レンズに使用される光学ガラス材料と膨
張係数が近く、金属製の薄板からプレス成形などにより
安価に大量生産可能な鉄−ニッケル合金、鉄−ニッケル
−コバルト合金（所謂コバール合金）などの材料が好ま
しい。金属製キャップの頂頭部の貫通孔としては、気密
固着されるレンズよりも僅かに大きい口径のもの、レン
ズよりも僅かに小さい口径のもの、円筒状中空部の内径
とほぼ同じ口径のものなどがある。この金属製キャップ
の頂頭部から延在して一様な外径の円筒状中空部は、そ
の長さがレンズの焦点距離、パッケージへのレンズ部品
の取付形態などに従って決められ、その外径が嵌入され
る光半導体用パッケージの孔部の内径に対して接合位置
調整用の間隙を設けた値に決められる。円筒状中空部の
開口端の鍔部は、パッケージの孔部よりも大きい直径を
有しており、そのパッケージ側の面には、パッケージの
孔部の開口端面に固着するため溶接の際に切れ目の生じ
ない気密溶接用の微小突起輪が形成してあり、その断面
形状は、開口端面に当接する部分が尖った三角形や楔形
などの形状をしていて、通電によりその先端に電流が集
中して当接部が溶け易いものであることが好ましい。

【００１２】レンズとしては、ＢＫ−７、ＴａＦ−３な
どの光学ガラスを球形に加工した球レンズ、球レンズを
研削して金属製キャップとの接合部を円筒状に加工した
ドラム状レンズなどが使用可能であり、そのレンズは金
属製キャップの貫通孔に低融点ガラスなどを用いた接着
剤を使用して加熱処理されて気密固着される。このレン
ズの表面には目的に応じて反射防止膜、フィルタ等を設
けてもよい。

【００１３】光半導体用パッケージとしては、溶接に適
した金属製の場合には、その所定の位置に孔部と平滑な
開口端面を設けるだけでよいが、それ以外の場合、光半
導体用パッケージの孔部の開口端面には、溶接に適した
金属製のリング状部材をインサート射出成形や蝋着けな
どにより取付けておき、リングの表面に当接したレンズ
部品の微小突起輪を通電して溶かした際、レンズ部品を
気密固着可能なものにしておく。

【００１４】

【実施例】図１及び図２は、本発明に係るレンズ部品の
説明図であって、１は金属製キャップを示しており、前
記で説明した図３と同一部分には同一符号を付してそれ
ぞれ示している。

【００１５】本発明のレンズ部品は、図１に示すよう
に、コバール合金製の金属製キャップ１の頂頭部１ａの
中央に直径が１．６ｍｍの貫通孔１ｂが明けられてお
り、その頂頭部１ａから延在してレンズ２の光軸方向の
固定位置に応じた長さ４．０ｍｍの一様な外径３．６ｍ
ｍの円筒状中空部１ｃを有し、その円筒状中空部１ｃの
開口端１ｄに直径８ｍｍで厚さ１．０ｍｍの鍔部１ｅを
有している。この鍔部１ｅのパッケージの孔部の開口端
面に当接する側の面に気密溶接用の高さ０．１ｍｍの断
面形状が楔形をした微小突起輪１ｆを形成してある。こ
の金属製キャップ１の頂頭部１ａの貫通孔１ｂには光学
ガラス材料のＢＫ−７からなる直径１．５ｍｍの球レン
ズ２が、低融点ガラスを主成分とする接着剤３により気
密固着されている。

【００１６】上記のレンズ部品をパッケージ４に気密溶
接固着して光半導体モジュールを組み立てる場合を説明
する。図２に示すように、レンズ部品の金属製キャップ
１の円筒状中空部１ｃの外径は３．６ｍｍで、嵌入され
ているパッケージ４の孔部４ａの内径４．０ｍｍより接
合位置調整用の間隙４ｃの０．４ｍｍだけ小さくしてあ
り、この間隙４ｃを利用して半導体レーザー１０の光軸
２０と直交する方向に対してレンズ部品の取付位置が調
整される。この調整の後、図１に示された金属製キャッ
プ１の鍔部１ｅの面に形成された気密溶接用の微小突起
１ｆがパッケージ４の孔部４ａの開口端面４ｂに当接さ
れ通電されて溶けて固着して溶接輪１ｇとなる。この通
電によりレンズ部品の光軸２０方向の位置が所定の規格
範囲内にはいり、最終的にレンズ部品は所定の取付位置
に溶接され気密固着されている。このレンズ２が取り付
けられたパッケージ４に半導体レーザー１０等を組みつ
けて蓋４ｆで密閉して気密構造とした後、半導体レーザ
ー１０から出射される光ビームを光パワーメータを使用
してモニターしながらフェルール８および光ファイバ９
を備えたスリーブ７を光出力が最大になる位置に調整し
て、その位置にＹＡＧ溶接などを用いて固定される。

【００１７】上記のレンズ部品をパッケージ４に固着す
る場合を説明する。先ず、パッケージ４を、その孔部４
ａにレンズ部品が嵌入できる向きで溶接装置のステージ
の所定の位置に精確に固定し、金属製の開口端面４ｂに
パッケージ４側のプラス電極を取付る。次いで、レンズ
部品を、後に取付られる半導体レーザー１０の光軸２０
の方向及び光軸２０と直交する方向に移動調整可能な移
動テーブルに備えられ中央に観察孔が設けられたマイナ
ス電極が接続された取付部に、そのレンズ２が突き出す
方向に向けて鍔部１ｅの開口端１ｄ側の面を当接させて
取付る。移動テーブルを操作してレンズ部品の円筒状中
空部１ｃを孔部４ａに嵌入し、０．４ｍｍの接合位置調
整用の間隙４ｃを利用して光半導体の光軸と直交する方
向の位置を調整する。この位置調整は、レンズの中心位
置を簡単な光ファイバ光学系を使用してモニターしなが
ら行う。光軸２０と直交する方向の位置調整が終われ
ば、移動テーブルを光軸２０方向のパッケージ４側に動
かしてレンズ部品の微小突起輪１ｆを開口端面４ｂに当
接させ鍛圧を加えて微小突起輪１をパッケージ４の開口
端面４ｂに突き刺し、所定の条件でプラス電極とマイナ
ス電極間に通電すると気密溶接されて固着が完了し、図
２に示すような取付状態となる。

【００１８】

【発明の効果】本発明のレンズ部品によれば、気密構造
にすることが可能なレンズ付きの光半導体用パッケージ
が効率良く製造できるので、光半導体モジュールの製造
工程の自由度が広がり、且つ部品コストの低減が可能と
なる実用上優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレンズ部品の説明図

【図２】本発明のレンズ部品が装着された光半導体モジ
ュールの説明図

【図３】従来の光半導体モジュールの説明図

【符号の説明】

１ 金属製キャップ １ａ 頂頭部 １ｂ 貫通孔 １ｃ 円筒状中空部 １ｄ 開口端 １ｅ 鍔部 １ｆ 微小突起輪 １ｇ 溶接輪 ２ レンズ ３ 接着剤 ４ 光半導体用パッケージ ４ａ 孔部 ４ｂ 開口端面 ４ｃ 接合位置調整用の間隙 ４ｄ 底部 ４ｅ 窓部材 ４ｆ 蓋 ２０ 光軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 頂頭部に貫通孔を有し、その頂頭部から
   延在して一様な外径の円筒状中空部を有し、その円筒状
   中空部の開口端に鍔部を有する金属製キャップと、その
   金属製キャップの頂頭部の貫通孔に気密固着されたレン
   ズとからなる光半導体用パッケージの孔部に嵌入固着さ
   れるレンズ部品において、 前記金属製キャップの円筒状中空部の外径を光半導体用
   パッケージの孔部の内径より小さくして接合位置調整用
   の間隙が設けてあり、且つ金属製キャップの鍔部の面に
   光半導体用パッケージの孔部の開口端面に固着するため
   の気密溶接用の微小突起輪が形成してあることを特徴と
   するレンズ部品。