JPS6043889A - 光ファイバー付レーザーダイオード装置の組立方法 - Google Patents

光ファイバー付レーザーダイオード装置の組立方法

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JPS6043889A
JPS6043889A JP58151575A JP15157583A JPS6043889A JP S6043889 A JPS6043889 A JP S6043889A JP 58151575 A JP58151575 A JP 58151575A JP 15157583 A JP15157583 A JP 15157583A JP S6043889 A JPS6043889 A JP S6043889A
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optical fiber
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暁 石井
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根本　次男
Kunio Aiki
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は発光装置、特に光通信に適用して有効な技術に
関する。
〔背景技術〕
光通信における発振側光通信装置（発光装置）の一つと
して、本出願人は第１図に示すような横進を有する光フ
アイバー付レーザダイオード装置を開発した。
すなわち、この装置はステム１の主面にサブマウント２
を介してレーザダイオードチップ（チップ）３がそれぞ
れ晧１材４，５で固定されるとともに、ステム１の周壁
に貫通固定されたファイ／＜　−ガイド６Ｖｃ、支持さ
れる光ファイバー７の光結合端８を前記テップ３の出射
面に対向させた材令となり、チップ３の出射面から出射
されるレーザー光９を光結合端８から光フアイバー７内
に取り込み、光ファイバー７をレーザー光９の伝８媒体
とじて装置外に伝送するようになっている。また、光フ
たレジンあるいはソルダ等の固定材１２によって固定さ
れている。前記孔１１の中心はチ、ツブ３σ）出射面σ
）中心部に位置するように設ｈ１され、孔１１に挿入さ
れた光ファイバー７は固定材１２が硬化する前の液状態
であるときの粘着力等によって孔１１の中心に位置する
。Ｃうに構成され、光ファイバー７の光取込効率（光結
合効率）がより高くなるように設計さ１している。なお
、ファイ／く−ガイド６は銀鑞１３によってステム１に
気密的に固着されている。１だ、元ファイバー７はファ
イノ（−ガイド６にレジン１４によって固定されている
。
しかし、このＪ：うな技術においては、レーザー光と光
ファイバーとの光軸合せを行なって組立を行なっても製
品状態では光軸がずれてしまうという問題点が生じるこ
とが本発明者によってあきらかとされた。
すなわち、レーザー光と光ファイバーとの光軸合せは、
ファイバーガイド６に挿入した光フアイバニアの光結合
端８を支持体１０の孔１１に挿入した後、孔１１に液状
のレジンからなる固定材１２を充填することによって行
なわれている。光ファイバー７はレジンの粘着力により
均一に周辺方向に引っ張られるため円形の孔１１の中心
に位置するように工夫されている。光軸合せに際しては
、ファイバーガイド６の細い先端部に外力を加えてファ
イバーガイド６の先端部の位置を調整し、固定されたチ
ップ３から出射されるレーザー光が光フアイバー７内に
最大限に取り込める位置を捜す。
したがって、孔１１内のレジンの自然硬化状態ではレー
ザ光と光ファイバーとのブＵｆ＋は光結合効率が最大と
なる状態にある。しかし７光フアイバー固橙 定径にリードと全ワイヤーの持続、気密封止のためのキ
ャップ封着（シームウェルド）等に伴う熱処理（７０℃
で数十分）が施され、この際の熱の影響によって残留応
力を有するファイバーガイド先端部の変動が生じ、光軸
の不一致が発生してしまうことが判明した。前記ベーキ
ング時の元ファイバーのずれは０．２〜０．４μｍ程度
となり、光軸許容ずれ値の０．１μｍを大幅に越え、光
軸不良が発生する。
〔発明の目的〕
本発明の目的は発光素子と、この発光素子から発光され
る光線を装置外に伝達する光ファイバとの光結合効率が
高い発光装置を提供することにちる。
また、本発明の他の目的は生産歩留が高くできる発光装
置を提供することにあるＯ 本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう〇 〔発明の概要〕 本願におい℃開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記のとおりであるＯ すなわち、ステムの主面にチップおよび光ファイバーの
光結合端を対向させて固定する惜造の光通信装置におい
て、光ファイバーの光結合端部分をステムに固定した可
撓性の支持体に穿った孔にレジンを介して貫通固定させ
た４′７り造とし、チップと光ファイバーとの光結合状
態を検査し、光結合状態が悪いものに対しては、前記支
持体の頭部に所望方向に外力を加えて光ファイバーの光
結合端の位置修正を行なうことによって、良好な光結合
効率を有する光通信装置の高歩留生産を達成するもので
ある。
〔実施例１〕 第２図は本発明の一実施例による光フアイバー付レーザ
ダイオード装置（光通信装置）の平面図、第３図は同じ
く第２図のＩＩＩ−ｍ’Ｈに沿う断面図、第４図は同じ
く要部拡大断面図、第５図は同じく支持体の調整状態を
示す斜視図である。
レーザダイオード装置は第２図および第３図で示すよう
に、長方形板のステム１を基にして組み立てられている
。すなわち、ステム１は長方彫金Ｌｉ板の一面を切削加
工して中央部にリング状封止壁１５を形成するとともに
、このリング封止壁１５の内側をさら罠深くくり抜きか
つその底面中央部に台座部１６を形作っている。そして
、ｖ、４図に示すように、この台座部１６−ヒにソルダ
ー５を介して固定したサブマウント２上にソルダー４に
、、よってレーザダイオードチップ（チップ）３を固定
してｂる。また、ステム１０両端にはテップ３のレーザ
ー光９を出射する出射面に向かって延在するガイド孔１
７．ｔｓがそれぞれ設けられている。
一方のガイド孔１７には光ファイバー７を中心部に挿嵌
固定したファイバーガイド６が嵌合され、銀鑞１３によ
ってステム１に固定されている。光ファイバー７の先端
し主テ、ノブ３の一方の出射面に対面し、レーザー光９
を光フアイバー７内に取り込むようになっている。この
際、第４図にも示すように、光ファイバー７の先端の光
結合端８はステム１の台座部１６に銀鑞１１ｃで固定し
た九律からなる支持体２０に穿った円形断面の孔２１内
に挿入され、かつ孔２１内に充填された固定材２２によ
って固定されている。
一方、前記他方のガイド孔１８にはモニターファイバー
２３が挿嵌固定されている。このモニターファイバー２
３の先端はチップ３０他方の出射面に対面し、レーザー
光の光強度をモニターするようになっている。また、ス
テムＩＶＣは２本のリード２４．２５が配設されている
。一方のり一ド２４はグランドリードであって、ステム
１に溶接され、ステム１およびサブマウント２を介して
チップ３の下部電極に電気的に繋がっている。また、他
方の１ノード２５はステム１に図示しないガラス（絶縁
体）を介して固定されるとと−もに、内端はステム１の
端面からリング状封正壁１５内の空間部に突出している
。そして、この内端とテップ３の上部電極とは金紗から
なる導綜（ワイヤ）２６で電気的に接続されている。さ
らに、リング状封止壁１５の上面にはシームウェルドに
よって板状のキャップ２７が気密的に取り付けられ、テ
ップ３等な気密的に封止している。寸だ、ステム１の四
隅には実装時に利用する取付孔２８が設けられている。
このようなレーザダイオード装置はつぎのような手ｉに
よって製造される。
すなわち、ステム１を用意した後、ファイバー：／ｊガ
イド　、　支持体２０．モニターファイバー２３を銀鑞
によって固定する。その後、ステム１の台座部１６上に
チップ３を固定したサブマウント２をソルダー５によっ
て位置決め固定する。！１、た、テ、７プ３の上部電極
（チップ上面に設けられた図示しない７ｄ極）とリード
２５をワイヤ２６で接続する。
つぎに、光ファイバー７なファイバーガイド６内に挿入
するとともに、先端の光結合端８を支持体２０の孔２１
内に挿入し、先端をチップ３の出射面に対面させる。こ
の状態でレジンからなる固定材２９で光ファ１バー７を
ファイバーカイト６の先端部分で固定し、かつファイバ
ーガイド６の孔を塞ぐ。
つぎに、チップ３に所定の電圧を印加して発光させ１光
フアイバーに取り込まれる光出力を検出する。そして、
光出力が最大となるように、ファイバーガイド６の先端
部を上、下、左、右に微動させ、光結合端８が孔２１の
中心に位置す４）ように調整する。設計上、光ファイバ
ー７の光結合端部分が孔２１の中心に位置すると、光結
合効率が最大となるようになっている。
つぎに、支持体２０の孔２１内にレジンからなる液状の
固定材２２を充填する。１ト１定伺２２は粘着力を有し
、光ファイバー７の外径がたとえば１２５　ｔｉｍ　、
孔２１の直径がたとえば４００μｍ’となり両者は近接
していることから、粘着力によって光ファイバー７の周
面と孔２１０周面間には引っ張り力が作用する。また孔
２１は円形であることから光ファイバー７の全周面部に
存在する固定材２２は均一に分布するため、全周面には
半径方向に均一な力で引っ張られ、光ファイバー７は孔
２１の中心に自動的に位置するよう［なる。
つぎに、ベーキングを施して前記孔２１内の固定材２２
を硬化させる。この際、ベーキング温度は光ファイバー
７を被うジャク゛ット３０の劣化防止のために、たとえ
ば７０℃と低い温度で行なう。
つぎに、再度光出力の検出を行ない光出力が低下してい
る場合には、特に限定はされないが、第５図で示すよう
な修正工具３１で支持体２０をわずかに曲げる。修正工
具３１は下端面に支持体２０が入る挿入孔３２が設けら
れていることから、この挿入孔３２に支持体２０の頭部
が入るようにして修正工具３１を支持体２０に挿し込み
、支持体２０をわずかに倒し、光ファイバー７に丸・け
る光出力が最大となるように調整する。支持体２０の頭
部をチップ側に倒せば光結合端８は首を振って下方に移
動し、逆にすれば光結合端８は上方に移動する。−！だ
、支持体２００頭部を左右に動かせば光結合端８はステ
ム１の主面に沿って左右動する。なお、支持体２０の孔
２１の高さＷｌと孔２１から支持体２０の頭部までの長
さＷ２は支持体２０を倒す際、光ファイバー７に修正工
具３１が接触し、光ファイバー７を折ったりしないよう
に長くしておくことが望しい。したがって、ＷＩとＷ２
の関係はこのよう力ことからＷｔ＞Ｗ、となる。また、
支持体２０は頭部に力を加えた場合、何は根部分から曲
がりが生じ、頭部に向かうにしたがってその曲がり具合
（倒れ具合）は大きくなる。このためＷ２を長くすれば
する程、工具３１をわずかな力で動かすだけで、ファイ
バー７の先端の位置調整ができるようになり做調整が楽
になる。また、支持体２０は小さな力でも容易に用性変
形が起きろように、たとえば直径がｌ　ｍｎ１と細い、
１だ、支持体２０は熱によってチップ等との位置関係が
変動しないようにステム１．ファイバーガイド６と同一
な材質（たとえばコバール）とし、熱膨張係数を一致さ
せである。なお、支持体２０は特に限定されないが、孔
２１を有しかつ変形する細い変形部３３と、板状の台部
部３４と、からなり、台座部３４がステム１に固定され
るようになっている。
つぎに、コバールからなるギャップ２７をリング状封止
壁１５に重ね合ぜ、シームウェルドによって気密的に固
定する。
〔実施例２〕 第６図はｔ’ＭｉＪ記支持体の他の例を示す斜視図であ
る。この実施例では前記実施例１の支持体２０において
、変形部３３０台座部３４における伺は根部分で折れ曲
がり易いようにくびれている。このくびれ部３５は支持
体２００頭部に外力を加えた際、応力集中を起こすため
、簡単に曲がる。また、変形部３３には光ファイバー７
を挿入する孔２１が設けられているため・この孔２１が
設けられた部分も光ファイバー７や固定材２２が入って
いても応力集中を起こし、場合によってはこの孔２１の
部分で支持体２０が折れるおそれもあるが、この実施例
のように、くびれ部３５を設けておけば、このくびれ部
分での応力集中が大きく、くびれ部３５で曲がるため、
支持体２０の折重１．は生じないという効果が得られる
。
〔実施例３〕 第７図は前記支持体の他の例を示す斜視図でちる。この
実施例では支持体２０の変形部３３および台座部３４を
矩形断面植込とした例であり、前記実施例１と同様な効
果が得られる。すなわち、支持体２０は丸棒以外の他の
断面横進のものでもよい。なお、この実施例では台座部
３４が矩形であることから、ステム１に固着する際、方
向決めがし易い効果が得られる。
〔実施例４〕 第８図に本発明の他の実施例を示す。なお鵬図面におい
て前掲の実施例と同一あるいは相当する部分は同一符号
で示す。この実施例の特徴は支持体２０に設けた孔２１
にファイバーガイド６を貫通し銀鐵３６を介して固定す
ることにちる。ファば′ イバーガイド６の直径はたとえ楼５００μｍとし、孔２
１の直径はたとえば８００μｍとしである。
支持体２０．ファイバーガイド６とステム１は熱によっ
てチップ等との位置関係が変動しないように同一材質（
たとえばコバール）とし・熱膨張係数を一致させである
。前掲の実施例では、支持体２０の孔にＧ計暎よりなる
光ファイバー７が直接に固定されるため、その固定材に
は、銀線は使えなかった。　（銀鐵を用いるとファイバ
ーに加えられる熱ストレスが大となる）しかしこの実施
例によればファイバーガイドを延長し支持体２０の孔２
１に、このファイバーガイドを介して光ファイバー７を
固定するため、固定材として銀鐵を使用することができ
る。銀線はファイバーガイドとの接着性がよく、レジン
に比べ信頼性も高い。このよう部の熱膨張係数がほぼ同
一となり、ファイバーに加わる熱ストレスを非常に小さ
くすることができる。さらにファイバー固定後の光軸微
調整の際に支持体２０から加えられる機械的ストレスが
延長されたファイバーガイドによって、ある程度吸収さ
れ光ファイバーに余分な機械的ストレスが加わらない。
この結果光結合効率の悪化を防止する効果がさらに高ま
り、信頼性も向上する。
〔効　果〕
（１）本発明例よれば、光ファイバー７の固定後に光を
取り込む光結合端部分の位置修正が行なえることから、
光フアイバー固定時等において光フアイバー位置ずれが
生じたとしても、パッケージング前の組立最終段階でチ
ップ３と光ファイバー７との光軸合せができ、光結合効
率の高いレーザダイオード装置を提供することができる
。
（２）上記（１）により、光結合状態を組立の最終段階
で調整できるため、光軸合せ不良の発生を軽減でき、歩
留の向上が図士りろ。
（３）　チップ３に対する光ファイバー７の光軸合せ調
整は光ファイバー７を支持する支持体２ｏを所望方向に
曲げるだけで簡単に行なえることがら、作業性がよい。
（４）　光７アイパー７の光結合端部分は円形の孔２１
に入れられ〜かつ液状の固定材２２によって全周を均一
に引っ張られた状態で支持されるため１孔２１の中心に
自動的に位置するようになり、光結合端８の位置精度も
高く斤り・チップ３との光軸合せ歩留も高くなる。した
がって、支持体２ｏを曲げる光軸合せ修正作業は必ずし
も製品全部に行なう必要もなくなり、組立工数低減化も
図れる。
じ易く・支持体２０の曲げ修正が容易となる。
（６）支持体２０は光ファイバー７を支持するファイバ
ーガイド６およびステム１と同−材質で形成され、熱膨
張係数が同一となるように配慮されていることから、温
度変化が生じても、テップ３と光ファイバー７との位置
関係は変化せず、安定した光通信が維持できる。
（７）　ファイバーガイドをファイバー固定用孔まで延
長シ、ファイバーをこのファイバーガイドを弁体の接触
部の熱膨張係数がζ１は同一となりファイバーに加わる
熱ストレスを低減できる。また、様緘的応力をファイバ
ーガイドがある程度吸収するため光ファイバーに余分な
機緘的応力が加わらない。このため光結合効率の悪化を
防止する効果がさらに高まる。
以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。
たとえば、光ファイバーを支持する支持体は個別部品と
はせずに、ステム形成時ステム素材を切削加工して一体
形としてもよい。この場合にはステムに対する支持体の
位ｆｆｆｆ１ｆｆｆ度は切削加工によるため、より精度
が高くなる効果が得られろ。布だ、光ファイバーは支持
体に穿った孔に固定されているが、この孔は必ずしも円
形でなくともよく例えば四角形でもよい。その例を第９
図に示す。また第１０図に示すように孔３８に細い切り
欠き溝３９を設け、ここから銀線を流し込む横進として
もよい。すだ孔ではなく、支持体に設けたのあるいは突
部で光ファイバーを支持する横進としてもよい。
サラに、光ファイバーを固定する固定材としてはガラス
の接着に用いられている％殊ハンダ（たと青 えばセラソルザなる券品名で市販されているハンダ）を
用いても、ハンダの接着力によって円形孔の中心に光フ
ァイバーを位置決め固定することができる。
〔オＵ用分野〕
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるレ−ザダイオードに
よる光通信技術に適用した場合について説明したが、そ
れに限定さｆするものではなく・たとえば、発光ダ・ｆ
オードによる光通信技術、あるいはレーザダイオードや
発光ダイオード等の発光素子を組み込んだ発光装置にも
適用することができる。本発明は、少なくとも発光素子
と元ファイバーを組み込んだ装置という条件のものには
適用できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本出願人の開発に。［る光ファイバ１付し−リ
′ダイオード装置の要部を示す断面図、第２図は本発明
の一実施例による光ファイバー（−ｊレーザダイオード
装置の平面図、第３図は第２図のｍ−ｍ’線に沿う断面
図、第４図は同じく要部拡大断面図、 第５図は同じく支持体の調整状態を示す斜視図、第６図
は支掲体の他σ）構造を示す斜視図、第７図は支持体の
さらに他の構造を示す余１視図、第８図は本発明の他の
実施例による光フアイバー付レーザダイオード装置の要
部を示す断面図で１・・・ステム、２・・ザブマウント
、３・・チップ（レーザダイオードチップＸ　４，５・
・ｆａ　ＩＪ、６・・・ファイバーガイド、７・・光フ
ァイバー、８・・・光結合端、９・・・レーザー光、１
０・・・支持体、１１・・・孔、１２・・固定材、１３
・・・＠煎、１４・・レジン、１５・・・リング状封止
壁、１６・・・台座部、１７．１８・・・ガイド孔、１
９・・・銀線、２０・・支持体、２１・・孔、２２・・
・固定材、２３・・・モニターファイバー、２４゜２５
・・リード、２６・・ワイヤ、２７・・キャップ、２８
・・・取付孔、２９・・・固定材、３０・・ジャケット
、３１・・修正工具、３２・・・挿入孔、３３°゛変形
部・３４・・・台座部、３５・・・くびれ部、３６・・
・銀線、３７・・・四角形の孔。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、発光素子と該発光素子より発せられる光を取り込む
    光ファイバーとを有し、前記光ファイバーは、可撓性の
    支持体に設けられた孔又は溝において貫通固定されてい
    ることを特徴とする発光装置。 ２、前記光ファイバーは支持体に穿った孔に押入されて
    いるとともに、孔に充填した固定材で固着されているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の発光装置。 ８、前記孔は円形となっていることを特徴とする特許請
    求の範囲第２項記載の発光装置・４、前記支持体の付は
    根部分はくびれていることを特徴とする特許請求の範囲
    第１項記載の発光装置。 ５、前記支持体とステムとは相互に熱膨張係数が一致し
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の発
    光装置。 ６、前記発光素子は半導体レーザー素子であることを特
    徴とする特許請求の範囲第１項記載の発光装置。
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