JPH11160581A - 光半導体モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光半導体素子と光ファイバとの光結合精度が
高く、長期信頼性の高い光半導体モジュールを提供す
る。 【解決手段】 光半導体素子３を素子載置台２に固定
し、その近傍側にフェルール固定部品６を設ける。フェ
ルール固定部品６にはフェルール４の先端側を光半導体
素子３側に向けて配設し、フェルール４にはレンズ５を
固定して成るレンズドファイバ８をフェルール先端から
突出させて固定する。フェルール４の先端側両側面には
溝１３を形成し、フェルール固定部品６には先端側が細
くなった突起部１４をフェルール４側に向けて突出形成
し、突起部１４を溝１３に嵌合させて突起部１４により
フェルール４を挟持してフェルール４の先端側をフェル
ール固定部品６に固定し、フェルール後端側はフェルー
ル固定部品６に溶接固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に光通信に用い
られる光半導体モジュールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、光を発信する光半導体素子と、光
半導体素子からの光を伝播する光ファイバとを、予め光
結合してモジュール化した光半導体モジュールが用いら
れている。図６には、この光半導体モジュールの一例が
示されており、同図に示す光半導体モジュールは、例え
ば金属製のベース１を有し、ベース１の上部側には固定
部としての素子載置台２が設けられており、素子載置台
２には光半導体素子３が固定配設されている。光半導体
素子３の近傍側には金属製のフェルール固定部品６が設
けられており、フェルール固定部品６は、固定部１１，
１２でＹＡＧレーザ等によって溶接固定されている。

【０００３】フェルール固定部品６には、金属等により
形成されたフェルール４がその先端側を光半導体素子３
側に向けて配設されており、フェルール４には、レンズ
ドファイバ８が固定されている。このレンズドファイバ
８は光ファイバの先端側にレンズ５が固定されて成る光
ファイバであり、レンズ５の先端側は細く形成され、光
半導体素子３と光結合し易いように加工されている。フ
ェルール４は、その先端側を固定部９でＹＡＧレーザ等
によりフェルール固定部品６に溶接固定され、さらに、
固定部９よりも後端側の固定部１０で、同様に、ＹＡＧ
レーザ等によりフェルール固定部品６に溶接固定されて
いる。

【０００４】このような光半導体モジュールを作製する
ときには、まず、光半導体素子３を素子載置台２に配設
固定し、フェルール４をフェルール固定部品６上に配設
し、フェルール４の先端側のフェルール側面を、固定部
９でＹＡＧレーザ等により溶接固定する。なお、固定部
９の大きさは、例えば０．５mmφ程度である。そして、
フェルール固定部品６を図６のＸ軸方向に移動させるこ
とにより、光半導体素子３の光軸とレンズドファイバ８
の光軸をＸ軸方向において位置合わせした後、光ファイ
バ固定部品６を固定部１１，１２でＹＡＧレーザ等によ
りベース１に固定する。

【０００５】なお、フェルール４をフェルール固定部品
６に配設したときに、光半導体素子３の光軸とレンズフ
ァイバ８の光軸とがＸ軸方向にて位置合わせされるよう
に、予めフェルール固定部品６をベース１に配置して、
固定部１１，１２でＹＡＧレーザ等により固定してお
き、その後、フェルール固定部品６にフェルール４を配
設して固定部９にてフェルール４フェルール固定部品６
に固定しても良い。

【０００６】次に、図７に示すように、フェルール４の
後端側を、固定部９を支点として同図の矢印Ａのように
傾動させることにより、レンズドファイバ８のレンズ５
の先端側を同図のＹ軸方向に微動させ、光半導体素子３
の光軸とレンズドファイバ８の光軸とをＹ軸方向にて位
置合わせし、その状態で、図６に示したように固定部１
０にてフェルール４をフェルール固定部品６に溶接固定
する。このようにすることで、光半導体素子３の光軸と
レンズドファイバ８の光軸とがＸ軸およびＹ軸方向にて
位置合わせされることになり、それにより、光半導体素
子３とレンズドファイバ８とが調心される。

【０００７】なお、レンズドファイバ８に設けられてい
るレンズの先端側は細く加工されており、上記のよう
な、レンズドファイバ８と光半導体素子３との調心は、
先端側にレンズ５が固定されていない一般的な光ファイ
バと光半導体素子３との間に、球レンズや非球面レンズ
等の微小光学レンズを１つ以上設けて、光半導体素子３
からの光を微小光学レンズを介して光ファイバに入射さ
せるタイプの光半導体モジュールにおいて、光半導体素
子３と光ファイバとを調心する場合に比べ、光ファイバ
の位置ずれに対する光結合トレランスが非常に狭いため
に、非常に高い精度で調心を行い、固定することが必要
不可欠であるとされている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示した光半導体モジュールにおいては、光半導体素子３
とフェルール４との調心を行う際に、フェルール４の先
端側を固定部９でフェルール固定部品６にＹＡＧレーザ
等により溶接固定し、この溶接部を支点として図７に示
したように、フェルール４を傾動させており、溶接部
は、ＹＡＧレーザ等により、高温で接着が行われた後
に、例えば室温付近の温度に冷えて固定されているた
め、この傾動により溶接部にひび割れが生じることがあ
った。また、フェルール４を傾動させたときにはひび割
れ等が生じなくても、すでに溶接によりフェルール４と
フェルール固定部品６とが例えば０．５mmφ程度の大き
さの固定部９で固定された後に、フェルール４の後端側
を傾動させるため、この傾動によって固定部９に捻り応
力等の応力が残存し、この残存応力が原因となり、光半
導体モジュールを使用しているうちにフェルール４の固
定部９付近にひび割れが生じることもあった。

【０００９】さらに、上記のように、フェルール４とフ
ェルール固定部品６とを固定部９で溶接固定した状態で
フェルール４を傾動させると、フェルール固定部品６が
変形等を起こすことから、フェルール４を固定部９を支
点として正確に傾動させることができず、したがって、
レンズドファイバ８のレンズ５の先端側を正確に動かす
ことができないために、光半導体素子３とレンズドファ
イバ８との調心を正確に行うことが難しかった。

【００１０】また、上記光半導体モジュールにおいて
は、レンズドファイバ８の先端とフェルール４を動かす
際の支点となる固定部９との距離よりも、固定部９から
フェルール後方側の固定部１０までの距離を長くとるこ
とによって、たとえ固定部１０でフェルール４をフェル
ール固定部品６に固定する際にフェルール４が多少動い
たとしても、テコの原理により、レンズドファイバ８の
先端側は殆ど移動しないようにして、前記調心５にフェ
ルール４が光半導体素子３に対して位置ずれしないよう
に考えて、固定部９にてフェルール４の先端側をフェル
ール固定部品６に固定した後、フェルール４の後端側を
フェルール固定部品に固定するようにしている。

【００１１】しかしながら、前記のようにフェルール４
の先端側を固定部９にてＹＡＧ溶接等により固定する
と、調心の際にフェルール４やフェルール固定部品６に
無理な力が加わった状態となるため、たとえ前記調心が
ほぼ正確に行われたとしても、フェルール４の後方側を
固定部１０にて固定する際に生じる溶接部の微量の凝縮
運動により、フェルール４の先端側も動き、それによ
り、光半導体素子３とレンズドファイバ８の大幅な光結
合劣化が生じることとなった。

【００１２】本発明は上記従来の課題を解決するために
なされたものであり、その目的は、光半導体モジュール
の作製時や使用時にフェルール等の構成部品にひび割れ
等が生じることがなく、光半導体素子とレンズドファイ
バとが正確に調心されて、光結合精度が高く、長期信頼
性が高い光半導体モジュールを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次のような構成をもって課題を解決するた
めの手段としている。すなわち、本発明は、固定部に固
定配設された光半導体素子と該光半導体素子の近傍側に
設けられるフェルール固定部品とを有し、前記フェルー
ル固定部品にはフェルールがその先端側を前記光半導体
素子側に向けて配設され、該フェルールには先端側にレ
ンズが設けられて成るレンズドファイバがその先端側を
フェルール先端から突出させて固定されている光半導体
モジュールであって、前記フェルールの両側面にはフェ
ルール先端側に凹部が形成され、前記フェルール固定部
品には先端側が細くなった突起部が該フェルールの凹部
に対応させて設けられて該フェルール側に突出してお
り、該突出部をフェルールの凹部に嵌合させて該突出部
によってフェルールを挟持することによりフェルールの
先端側をフェルール固定部品に固定した構成をもって課
題を解決するための手段としている。

【００１４】また、フェルールの突起部による挟持部よ
りも後端側はフェルール固定部品に溶接固定されている
ことも本発明の特徴的な構成とされている。

【００１５】上記構成の本発明において、フェルールの
両側面には凹部が形成され、フェルール固定部品には先
端側が細くなった突起部がフェルールの凹部に対応させ
て設けられてフェルール側に突出しており、突起部をフ
ェルールの凹部に嵌合させて突起部によってフェルール
を挟持することによりフェルールの先端側をフェルール
固定部品に固定しているために、フェルールの突起部に
よる挟持部を支点としてフェルール後端側を上下方向に
傾動させると、フェルールは前記支点を中心に自由に動
き、フェルールやフェルール固定部品に無理な力が加わ
ることはない。

【００１６】そのため、本発明においては、この支点を
中心としたフェルールの傾動によって、フェルールに固
定されているレンズドファイバと光半導体素子とを正確
に調心することが可能となり、また、調心時や調心後に
フェルールやフェルール固定部品に無理な力が加わって
ひび割れや歪み等が生じることもなく、光結合精度が高
い状態を長期に渡り維持することが可能となり、上記課
題が解決される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて説明する。なお、本実施形態例の説明
において、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、
その重複説明は省略する。図１には、本発明に係る光半
導体モジュールの第１実施形態例が示されており、同図
の（ａ）にはその側面図が、（ｂ）にはその平面図がそ
れぞれ示されている。本実施形態例も図６に示した従来
例と同様に光半導体素子３とレンズドファイバ８とが光
結合されて固定されて成る光半導体モジュールであり、
本実施形態例が従来例と異なる特徴的なことは、フェル
ール４の先端側の両側面に凹部としての溝１３を形成
し、フェルール固定部品６には、先端側が細くなった突
起部１４をフェルール４の溝１３に対応させて設けてフ
ェルール４側に突出し、突起部１４をフェルール４の溝
１３に嵌合させて突起部１４によってフェルール４を挟
持することにより、フェルール４の先端側をフェルール
固定部品６に固定したことである。

【００１８】なお、図２には図１のＡ−Ａ断面図が示さ
れており、同図に示すように、本実施形態例ではフェル
ール４の溝１３にフェルール固定部品６の突起部１４の
先端側を嵌合することにより、フェルール４の先端側を
フェルール固定部品６により、点接触状態にて固定して
いる。

【００１９】また、本実施形態例では、フェルール固定
部品６は部品６Ａ，６Ｂを有して構成されており、フェ
ルール４の先端側が部品６Ａにより固定され、フェルー
ル４の前記突起部１４による挟持部よりも後端側は、フ
ェルール固定部品６の部品６Ｂに、固定部１０にてＹＡ
Ｇレーザ等によって溶接固定されている。

【００２０】本実施形態例は以上のように構成されてお
り、本実施形態例でも従来例と同様の作製方法により光
半導体モジュールの作製が行われるが、本実施形態例で
はフェルール４の先端側をフェルール固定部品６に固定
する際に、ＹＡＧレーザ等による溶接固定を行うことな
く、フェルール固定部品６の突起部１４をフェルール４
の溝１３に嵌合し、突起部１４によってフェルール４を
挟持することによりフェルール４の先端側をフェルール
固定部品に固定し、フェルール４の突起部１４による挟
持部、すなわち、突起部１４の先端を支点とし、フェル
ール４の後端側を上下方向（Ｙ軸方向）に傾動させる。

【００２１】そのため、フェルール４は突起部１４の先
端を支点として自由に傾動し、フェルール４やフェルー
ル固定部品６には無理な力が加わることなくフェルール
４の傾動が行われ、それにより、光半導体素子３とレン
ズドファイバ８とがＹ軸方向にて調心される。そして、
この調心後に、フェルール４の突起部１４による挟持部
よりも後端側がＹＡＧレーザ等によりフェルール固定部
品６に溶接固定される。

【００２２】本実施形態例によれば、上記の如く、フェ
ルール固定部品６に設けた突起部１４によってフェルー
ル４を挟持することにより、フェルール４の先端側をフ
ェルール固定部品６に点接触状態で固定したために、突
起部１４を支点として、フェルール４やフェルール固定
部品６に無理な力を加えることなくフェルール４の後端
側を自由に傾動させることができるために、このフェル
ール４の傾動によってレンズドファイバ８と光半導体素
子３とを非常に正確に調心することができる。

【００２３】また、本実施形態例によれば、上記の如
く、フェルール４の先端側はフェルール４とフェルール
固定部品６とが点接触状態で固定されているために、フ
ェルール４の後端側を固定部１０でＹＡＧレーザ等によ
り溶接固定するときにも、前記テコの原理が適用され、
固定部１０をＹＡＧレーザ等によって固定する際に生じ
る溶接部の微量な凝縮運動が多少生じたとしても、それ
によりフェルール４の先端側が大幅に動くことはなく、
光半導体素子３とレンズドファイバ８の光結合劣化を殆
ど生じさせることなく、フェルール４とフェルール固定
部品６とを固定することができる。

【００２４】さらに、本実施形態例によれば、上記の如
く、レンズドファイバ８と光半導体素子３との調心の際
に、フェルール４やフェルール固定部品６に無理な力が
加わることはないため、従来のように、固定部９でＹＡ
Ｇレーザ等による溶接固定を行ったときに生じるような
捻り応力等が生じることもなく、したがって、光半導体
モジュール作製時にひび割れ等が生じることもないし、
従来のように、この捻り応力等が残存し、光半導体モジ
ュールを使用していくうちに、光半導体素子３とレンズ
ドファイバ８との位置ずれが生じたり、フェルール４や
フェルール固定部品６にひび割れ等が生じたりするとい
ったこともなく、光半導体モジュールの長期信頼性を向
上させることがきる。

【００２５】図３には、本発明に係る光半導体モジュー
ルの第２実施形態例の要部構成が斜視図により示されて
おり、同図において、上記第１実施形態例と同一名称部
分には同一符号が付してある。また、本実施形態例にお
いても、上記第１実施形態例と同様に、ベース１および
素子載置台２、光半導体素子３が設けられているが、同
図においてはこれらが省略して示されている。

【００２６】本実施形態例は上記第１実施形態例とほぼ
同様に構成されており、本実施形態例が上記第１実施形
態例と異なる特徴的なことは、フェルール固定部品６
を、部品６Ｂと部品６Ａの一体化部品により構成したこ
とであり、部品６Ａと部品６Ｂは、固定部１６でＹＡＧ
レーザ等により溶接固定されている。

【００２７】本実施形態例は以上のように構成されてお
り、本実施形態例の光半導体モジュールも上記第１実施
形態例と同様にして作製され、同様の効果を奏すること
ができる。

【００２８】図４には、本発明に係る光半導体モジュー
ルの第３実施形態例の要部構成が斜視図により示されて
いる。同図において、上記第１，第２実施形態例と同一
名称部分には同一符号が付してあり、その重複説明は省
略する。また、本実施形態例でも、ベース１および素子
載置台２、光半導体素子３が設けられているが、同図に
おいてはそれらが省略して示されている。

【００２９】本実施形態例が上記第１、第２実施形態例
と異なる特徴的なことは、フェルール固定部品６を一つ
の部品により構成し、このフェルール固定部品６の先端
側に嵌合ピン穴２０を設け、この嵌合ピン穴２０に嵌合
した嵌合ピン１９の先端側に突起部１４を設けたことで
ある。なお、嵌合ピン１９は固定部１５でＹＡＧレーザ
等によりフェルール固定部品６に溶接固定されている。

【００３０】本実施形態例は以上のように構成されてお
り、本実施形態例も上記第１、第２実施形態例とほぼ同
様にして作製されるが、本実施形態例では、例えば、フ
ェルール４をフェルール固定部品６上に配設した後、嵌
合ピン１９をフェルール固定部品６の嵌合ピン穴２０に
挿入し、その後、嵌合ピン１９をフェルール固定部品６
にＹＡＧレーザ等により溶接固定し、このＹＡＧ溶接に
より嵌合ピン１９をフェルール固定部品６に固定したと
きに発生する金属部品の凝縮力を利用して、突起部１４
からフェルール４への押し付け力を付与している。本実
施形態例も上記第１、第２実施形態例と同様の効果を奏
することができる。

【００３１】なお、本発明は上記実施形態例に限定され
ることはなく様々な実施の態様を採り得る。例えば、上
記実施形態例では、フェルール２の両側面に凹部として
の溝１３を形成したが溝１３の代わりに、例えば図５に
示すように、フェルール４に凹部としての穴１８を形成
しても良い。このように、凹部を穴１８により形成する
と、凹部を溝１３により形成する場合よりも、より一層
凹部形成が容易となる。

【００３２】また、フェルール固定部品６を、上記第１
実施形態では、別個に設けられた２つの部品６Ａ，６Ｂ
により構成し、第２実施形態例では部品６Ａ，６Ｂを一
体化して構成し、上記第３実施形態例では１つの部品に
より構成したが、フェルール固定部品６を構成する部品
の部品点数は特に限定されるものではなく適宜設定され
るものである。また、フェルール固定部品６の形状も特
に限定されるものではなく、適宜設定されるものであ
り、フェルール４に設けられた凹部に嵌合するための、
先端側が細くなった突起部１４をフェルール４側に突出
して設けて構成すれば良い。

【００３３】さらに、上記実施形態例ではフェルール４
はいずれも円筒形状としたが、フェルール４の形状は特
に限定されるものではなく適宜設定されるものである。

【００３４】さらに、上記各実施形態例では、フェルー
ル４およびフェルール固定部品６等を金属により形成し
たが、フェルール４やフェルール固定部品６を形成する
材質は特に限定されるものではなく適宜設定されるもの
である。なお、フェルール４等を例えばプラスチック等
により形成した場合には、フェルール４の突起部１４に
よる挟持部よりも後端側をフェルール固定部品６に固定
する際に、ＹＡＧレーザ等による溶接固定の代わりに、
例えば接着剤等を用いて固定することができる。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、光半導体モジュールに
おいて光半導体素子に光結合されるレンズドファイバを
固定したフェルールの先端側の両側面に凹部を形成し、
フェルール固定部品には先端側が細くなった突起部をこ
の凹部に対応させて設けてフェルール側に突出させ、突
起部をフェルールの凹部に嵌合させて突起部によってフ
ェルールを挟持することによりフェルールの先端側をフ
ェルール固定部品に固定したものであるから、フェルー
ル先端側をフェルール固定部品に固定した状態で行われ
るレンズドファイバと光半導体素子との調心の際に、フ
ェルールやフェルール固定部品に無理な力を加えること
なく非常に正確に調心を行うことができる。

【００３６】また、本発明によれば、上記の如く、上記
調心時にフェルールやフェルール固定部品に無理な力が
加えられていないために、例えば調心後にフェルールの
突起部による挟持部よりも後端側をフェルール固定部品
に固定するときにも、このフェルール後端側の固定時に
フェルール先端側が動いてしまうといったこともない
し、フェルール先端側に捻り応力等の応力が残存し、光
半導体モジュールを使用しているうちにフェルールやフ
ェルール固定部品の位置ずれが生じてレンズドファイバ
と光半導体素子との位置ずれが生じたり、フェルールや
フェルール固定部品にひび割れが生じたりするといった
ことを防ぐことができる。

【００３７】以上のことから、本発明の光半導体モジュ
ールは、光半導体モジュール作製時や光半導体モジュー
ルを使用していくうちにフェルールやフェルール固定部
品にひび割れや位置ずれが生じるといったこともなく、
レンズドファイバと光半導体素子とが非常に高精度に調
心された、光結合精度が高く、かつ、長期信頼性が高い
優れた光半導体モジュールとすることができる。

【００３８】また、フェルールの突起部による挟持部よ
りも後端側はフェルール固定部品に溶接固定されている
本発明によれば、上記溶接固定によってフェルールをフ
ェルール固定部品に確実に固定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光半導体モジュールの第１実施形
態例を示す構成図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】本発明に係る光半導体モジュールの第２実施形
態例の要部構成を示す斜視図である。

【図４】本発明に係る光半導体モジュールの第３実施形
態例の要部構成を示す斜視図である。

【図５】本発明に係る光半導体モジュールの他の実施形
態例のフェルールを（ａ）側面図と（ｂ）断面図により
示す説明図である。

【図６】従来の光半導体モジュールの一例を示す説明図
である。

【図７】従来の光半導体モジュールにおけるレンズドフ
ァイバと光半導体素子とのＹ軸方向の調心動作を示す説
明図である。

【符号の説明】

２ 素子載置台 ３ 光半導体素子 ４ フェルール ５ レンズ ６ フェルール固定部品 ８ レンズドファイバ １３ 溝 １４ 突起部 １８ 穴

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定部に固定配設された光半導体素子と
   該光半導体素子の近傍側に設けられるフェルール固定部
   品とを有し、前記フェルール固定部品にはフェルールが
   その先端側を前記光半導体素子側に向けて配設され、該
   フェルールには先端側にレンズが設けられて成るレンズ
   ドファイバがその先端側をフェルール先端から突出させ
   て固定されている光半導体モジュールであって、前記フ
   ェルールの両側面にはフェルール先端側に凹部が形成さ
   れ、前記フェルール固定部品には先端側が細くなった突
   起部が該フェルールの凹部に対応させて設けられて該フ
   ェルール側に突出しており、該突起部をフェルールの凹
   部に嵌合させて該突起部によってフェルールを挟持する
   ことによりフェルールの先端側をフェルール固定部品に
   固定したことを特徴とする光半導体モジュール。
2. 【請求項２】 フェルールの突起部による挟持部よりも
   後端側はフェルール固定部品に溶接固定されていること
   特徴とする請求項１記載の光半導体モジュール。