JPS5932768B2 - 光フアイバ導波管を発光デバイスに堅く結合させる方法 - Google Patents

光フアイバ導波管を発光デバイスに堅く結合させる方法

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JPS5932768B2
JPS5932768B2 JP55177323A JP17732380A JPS5932768B2 JP S5932768 B2 JPS5932768 B2 JP S5932768B2 JP 55177323 A JP55177323 A JP 55177323A JP 17732380 A JP17732380 A JP 17732380A JP S5932768 B2 JPS5932768 B2 JP S5932768B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光通信、更に特にファイバ導波管をジャンクシ
ョンレーザ等の半導体発光デバイスに結合させるカプセ
ル化光源に係る。
結合されたフアイバ導波管を含むレーザカプセル内でフ
アイバ導波管をレーザチツプと整合するように保持し、
それによつて使用時に生じる得る結合の変化を最小化し
、かつ伝送システムへの光出力を確実に最適化すること
は重要である。
光フアイバをレーザの出力に結合するために従来用いら
れていた一つの技術はレーザに整合する精密に機械加工
された溝内にフアイバ導波管の端部を取り付けることで
ある。この型の装置は米国特許第３７７４９８７号で開
示されている。米国特許第４０６５２０３号で開示され
ている別の技術は２個のフアイバ導波管結合器を用いる
ことと、エポキシ接着剤を用いてフアイバ導波管の一番
奥の部分の位置をレーザチツプに対して固定することで
ある。前記の従来技術による装置は製造の容易さ及び経
済性、均一性、安定性並びに信頼性の観点において、あ
る欠点を有する。
フアイバ導波管を溝内に取り付ける構成は、実験室用に
は適するが、この構成は野外の光通信システム内で用い
た場合に安定性を維持し、かつ容易に製造できる構成で
はない。この２つの光結合器はまた正確な整合について
必換とされる確実性もまた欠乏している。更にその２つ
の結合器には長期間の安定性及び信頼性がない。なぜな
らばフアイバ導波管を固定するのに用いられる有機物質
が常温においてさえも非常にクリープを生じやすく、こ
のクリープによつて時間の経過と共に寸法が変化する。
更に、密封カプセル化するためにそのような有機物接着
剤を用いた場合、そのような有機物接着剤の高い蒸気圧
により、レーザの重要な表面上に好ましくない被着物が
形成される。本発明の実施例によると、半導体ジヤンク
シヨンレーザチツプが密封カプセル内の中央に取り付け
られる。
フアイバ導波管はその端部をレーザチツプの光出力面に
極めて接近させてカプセル内に密封される。レーザチツ
プ付近にあるフアイバ導波管の部分は、ハンダ部又は他
の適切なな低融点金属内に埋め込むことによつてレーザ
チツブに対して位置を固定する。このハンダ部は通常の
動作温度領域ではほとんど又は全くクリープを生じない
し、またハンダ部の蒸気圧は十分低いので、カプセル内
で有害な蒸気は発生しない。本発明によるカプセル化光
源は、密封していないカプセル中でレーザを付勢し、フ
アイバ導波管部分を操作してフアイバ導波管の外側の端
部で光出力を観測し得るようにすることによつて容易に
組立てられる。
カプセル内のフアイバ部分はハンダ部の過大寸法の開口
内で操作する。最適の位置を決定した時、ハンダを溶か
しそのハンダがフアイバ導波管のまわりに流れるように
する。冷却した後ハンダは凝固し、フアイバ導波管をそ
の位置に拘束する。次にカプセルを完全密封して真空に
するか又は例えば窒素等の適正な雰囲気と入れ替える。
第１図は、カプセル化光源の半完成品を示す。
この光源は、このカプセルを取り付けるための六角ナツ
ト部１２とねじが切られたスタツド部１３とを有する取
り付けスタツド１４を含む。スタツド１４はハウジング
１１によつて取り囲まれ、かつ脚部１５を有する。この
脚部１５上には半導体ジヤンクシヨンレーザ１６が取り
付けられている。公知のように、レーザ１６は表・裏両
面から実質的に等しく光を放出する。出力フアイバ導波
管２４はチツプ１６の片方の出力面に整合しているよう
に示され、モニタ・フオトダイオード１９がレーザ１６
の他方の出力面に対向するように位置決めされている。
フオト・ダイオード１９は、リード１８を有する標準的
金属ヘツダ１７内に取り付けられている。ハウジング内
の相互接続ワイヤ・リード２０は、レーザに電力を供給
すると共にフオートダイオード１９がレーザ１６の光出
力の検出器及び監視器としての働きができるようにする
のに必要な相互接続を与える。レーザチツプ１６との相
互接続を好ましく行うために脚部１５の頂部に付加的に
取り付けプロツク２０が備えられている。フアイバ導波
管２４はスリーブ部材２５内に保持され、このフアイバ
導波管２４はハンダ部２６によつてスリーブ部材２５内
に密封されている。
部材２５はハウジング１１の壁に密着している。脚部材
２１はスタツド部１４上に取り付けられ、かつその頂部
にハンダ部２２を有する。そのハンダ部２２には開口２
３が設けられ、フアイバ２４がレーザ１６と整合するよ
うその開口２３内に挿入されている。開口２３はそれよ
り小さいフアイバ導波管をその内で動かすことができる
よう十分に大きい。第２図はフアイバが拘束された状態
を示す。
第２図の要素は第１図で用いられた引用数字と同じ引用
数字によつて示される。フアイバ導波管２４はレーザ１
６に整合するよう・・ンダ部２２内に埋め込まれている
ように示されている。装置の各部分が堅く固定された関
係にあるということが明らかにわかる。第１図のカプセ
ル化は、真空にし、窒素を充填し、そしてハウジング１
１の上部をキヤツプ部材によつて密閉することによつて
達成される。本発明によるカプセル化光源装置は、フオ
トダイオード１９用ヘツダ１７をハウジング１１の一方
の壁に取り付け、他方の壁にスリーブ部材２５を取り付
けるマウントを含む。
一・ンダシール２６とハンダ部２２とは、いずれもそれ
らを貫通する過大な開口を有し、それによつて部材２５
及びハンダ部２２を介してフアイバ導波管２４を送り込
むことができるようにしている。特定の実施例では、フ
アイバ導波管は直径が０．１０１６ｍ７ＩＬでありハン
ダ部２２を貫通する開口２３は直径が０，４０６４ｍｍ
である。
スリーブ部材２５内のハンダシール２６は口径が０．５
０８ｍｍである。フアイバ導波管をその端部がレーザ１
６の付近に至るまで挿入してから、・・ンダシール２６
を十分融解した状態になるまで加熱し、凝固させると水
平方向すなわちＺ方向にカプセルに対するそのフアイバ
導波管の位置が固定される。フアイバの特定の部分への
ハンダの付着性を促進するためには、フアイバ導波管の
それらの部分を金属薄膜で被覆することが有益であるこ
とがわかつた。
特にチタン、白金、及び金を順次被着するのが有用であ
ることがわかつた。ある直径のフアイバ導波管では導波
管２４の端部を通常は加熱によつて丸め、レンズ効果を
与え、それによつて導波管の光結合特性を向上させるこ
ともまた有用である。フアイバ導波管とレーザ１６の光
出力との整合に関しての装置の重要な構成は、破線で示
される工具２７等の適切な手段によつてカプセル内でフ
アイバ導波管２４の部分を操作することによつて完成す
る。
その工具２７はＸ及びＹの両方の運動ができる微調整装
置によつて好ましく制御される。この操作中レーザを付
勢し、シール２６を越え・・ウジングの外側にあるフア
イバ導波管の端部に光検出器を置く。フアイバ導波管が
最適の光出力を示す位置になつたとき、ハンダ部２２を
十分に加熱してハンダの流れをフアイバ導波管２４に付
着させる。次に、加熱するのをやめると、ハンダ部２２
は凝固して、その時埋め込まれているフアイバ導波管の
位置をレーザに対して拘束する。ハンダ部は適切な工具
によるか又は好ましくはガスレーザによつて加熱する。
レーザを用いてハンダ部を加熱することには、周囲の構
体を全体的に加熱することをなくし、したがつて組立プ
ロセス中及びその後の膨張及び収縮を考慮する必要がな
いという利点がある。特定の実施例では、ハンダシール
２６とハンダ部２２との両方には、スズが６０％で鉛が
４０％の比率のスズと鉛との合金を用いる。
この合金は融点が１８５℃であり、この合金はそれが通
常の動作温度において実質的に長期間にわたつてクリー
プしないという点で有利である。ハウジングの他の部分
の材料は重要でないが有用で高品質の金属である。特に
、スタツド部材１４は高導電率無酸素銅から成る。ハウ
ジング１１及びスリーブ部材２５は溶接性鋼であり、脚
部材２１はステンレス鋼である。半導体ジャンクシヨン
レーザを含む光源に関して本発明を説明したが、光フア
イバ導波管に対して高度の結合が望まれる集束された光
源を構成する他の半導体デバイスを用いた装置にも本発
明は応用できるということは理解されよう。
こ＼で用いられた用語［光］は、可視領域内の電磁放射
はもちろん可視領域外の電磁放射をも意味する。
以上、本発明を要約すると次のようになる。
（１）半導体発光デバイスと、該発光デバイスからカプ
セルの外に光を伝送するフアイバ導波管を含む光伝送手
段と、発光デバイスに接近して取り付けられた低融点金
属本体とを含み、金属本体は、フアイバ導波管を埋め込
み発光デバイスに対してある位置にフアイバ導波管を拘
束する部分を有することを特徴とするカプセル化光源。
（２）壁を有するハウジングと、光出力面を有する半導
体発光デバイスを含むハウジング内の光発生手段と、発
光デバイスからハウジングの外に光を伝送するためハウ
ジングの壁を貫通するフアイバを含む光伝送手段と、発
光デバイスの出力面に接近して堅く取り付けられた低融
点金属本体とを含み、金属本体は、フアイバ導波管が貫
通して埋め込みかつフアイバ導波管の位置を発光デバイ
スの光出力に対して拘束する部分を有することを特徴と
するカプセル化光源。（３）前記第（２）項に記載のカ
プセル化光源において、カプセルは密封され、発光デバ
イスは半導体ジヤンクシヨンレーザであることを特徴と
するカプセル化光源。
（４）前記第（３）項に記載のカプセル化光源において
、前記低融点金属はハンダであることを特徴とするカプ
セル化光源。
（５）前記第（４）項に記載のカプセル化光源において
、ハンダはスズを６０％及び鉛を４０％含むことを特徴
とするカプセル化光源。
（６）光フアイバ導波管を半導体発光デバイスに堅く結
合させる方法において、（ａ）発光デバイスを取り付け
る工程と、（ｂ）低融点でかつ貫通する開口を有する金
属本体を発光デバイスに接近させて取り付ける工程と、
（ｃ）開口にフアイバ導波管を挿入する工程と、（ｄ）
発光デバイスを付勢して、発光デバイスから光出力を与
える工程と、（ｅ）フアイバ導波管からの光出力を観測
しながら開口内でフアイバ導波管を操作する工程と、（
ｆ）本体を溶かし、それによつて本体を流出させてフア
イバ導波管に接触させる工程と、（ｇ）本体を凝固させ
、フアイバ導波管を本体内に埋め込む工程を含むことを
特徴とする光フアイバ導波管を半導体発光デバイスに堅
く結合させる方法。
（７）光源出力に関してある位置に拘束された結合され
た光フアイバ導波管を含むカプセル化光源の製造方法に
おいて、（ａ）低融点でかつフアイバ導波管の直径の数
倍の大きさの貫通する開口を有する本体をカプセル内に
光源に接近させて取り付ける工程と、（ｂ）前記開口に
フアイバ導波管の一部を挿入する工程と、（ｃ）光源を
付勢して、光出力を与える工程と、（ｄ）フアイバ導波
管からの光出力を観測しながら開口内でフアイバ導波管
を操作し、光源に関してのフアイバ導波管の最適位置を
決定する工程と、（ｅ）本体を十分融解した状態になる
よう加熱し、本体を流出させフアイバ導波管の部分と接
触させる工程と、（ｆ）固体になるよう本体を冷却し、
フアイバ導波管の位置を光源に対して固定する工程とを
含むことを特徴とするカプセル化光源の製造方法。
（８）前記第（７）項に記載の方法において、光源は半
導体ジヤンクシヨンレーザであることを特徴とするカプ
セル化光源の製造方法。
（９）前記第（７）項に記載の方法において、低融点金
属本体を加熱するためにレーザを用いることを特徴とす
るカプセル化光源の製造方法。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施例による半完成品のカプセル
化光源の側断面図、第２図は、レーザチツプと拘束され
たフアイバ導波管とをより詳細に示す第１図の装置の一
部の斜視図である。 〔主要部分の符号の説明〕、発光デバイス・・・・・・
１６、低融点金属本体・・・・・・２２、貫通する開口
．．．・・・２３、ハウジング・・・・・・１１、微調
整装置・・・・・・２７、ハウジングへの堅いマウント
・・・・・・２６。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 発光デバイスが堅く装着されているハウジング上に
    光ファイバ導波管をその自由端が発光デバイスに極めて
    接近する様に堅く装着する工程を含む光ファイバ導波管
    を発光デバイスに精密に整合した状態に堅く結合する方
    法において、前記ファイバ導波管の自由端を、低融点金
    属本体の開口を貫通して発光デバイスに極めて接近する
    様に伸ばす工程、発光デバイスからの光出力が与えられ
    るようにその発光デバイスを付勢する工程、ファイバ導
    波管からの光出力を観測しながら、ファイバ導波管の堅
    く装着された部分を移動させることなく前記開口内でフ
    ァイバ導波管の自由を操作する工程、前記低融点金属本
    体を融解させることによつてファイバ導波管の自由端を
    光源に対して相対的に所望の位置に固定する工程を含む
    ことを特徴とする光ファイバ導波管を発光デバイスに堅
    く結合する方法。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の方法において、前記
    低融点金属本体を加熱するためにレーザを使用すること
    を特徴とする光ファイバ導波管を発光デバイスに堅く結
    合させる方法。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載の方法において、前記
    金属本体はスズを６０％及び鉛を４０％含むハンダであ
    ることを特徴とする光ファイバ導波管を発光デバイスに
    固く結合させる方法。 ４ 特許請求の範囲第１項に記載の方法において、前記
    光源は半導体ジャンクションレーザであることを特徴と
    する光ファイバ導波管を発光デバイスに堅く結合させる
    方法。 ５ 特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかに記載
    の方法において、光源と金属本体内に装着されたファイ
    バ導波管の部分とは密封されていることを特徴とする光
    ファイバ導波管を発光デバイスに堅く結合させる方法。 ６ 特許請求の範囲第２項に記載の方法において、前記
    低融点金属本体は覆いのない本体であり、ハウジング上
    にファイバ導波管を堅く装着する工程では溶接密封を形
    成し、前記操作する工程は、ファイバ導波管の自由端が
    金属本体内に固定された後装置から取り外される微調整
    装置によつて行なわれることを特徴とする光ファイバ導
    波管を発光デバイスに堅く結合する方法。
JP55177323A 1979-12-17 1980-12-17 光フアイバ導波管を発光デバイスに堅く結合させる方法 Expired JPS5932768B2 (ja)

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JPS5694316A JPS5694316A (en) 1981-07-30
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JP (1) JPS5932768B2 (ja)
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GB (1) GB2065918B (ja)
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