JPS61284709A - 光結合部のパツケ−ジ方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ この発明は光ファイバと受・発光素子とを結合する光結
合部のパッケージ方法に係り、特に光ファイバと受・発
光素子とを位置ずれなく高効率で結合することができる
光結合部のパッケージ方法に関する。

［従来の技術］ 従来、光結合部のパッケージにあっては、光ファイバと
受・発光素子との位置合せを調整ねじ等で行なった後、
接着剤・はんだ等を用いて位置固定がなされていた。し
かし、温度差により、あるいは加熱によって光ファイバ
と受・発光素子とに位置ずれが生じたり、有害ガスが光
結合部内に混入して素子寿命が短縮化されるなどの問題
があった。また、抵抗溶接による固定方法では、溶接時
の大電流によって素子がダメージを受けたり、固定時、
に１θミクロン程度の位置ずれが発生し光の結合効率が
低下するなどの問題があった。

これらの問題を解消するために、光結合部をＣＯ２レー
ザーやＹＡＧレーザー等のレーザー溶接により固定する
方法が採用されている（特開昭５９−２２０１８号公報
）。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、光ファイバが支持固定された支持部材と受・
発光素子が取り付けられた取付部材とを備える光結合部
は、長期寿命保持のため、完全に気密状態にする必要が
あり、支持部材と取付部材との環状の突き合せ部ないし
接合部は全周溶接される。この全周溶接のため、支持部
材と取付部材とは、位置合せをしたのち回転駆動される
が、回転時に数ミクロンの位置ずれが発生し結合効率が
低下してしまう。また、仮止めの場合にも、１箇所ずつ
スポット溶接を行なっているため、溶接時の熱歪が１箇
所に集中し、位置ずれや角度折れが発生し結合効率の低
下につながっていた。

特に、レーザーダイオードの発光径は１０ミクロン以下
で、またＩｎＧａＰ受光素子の受光径も１０ミクロン程
度と小さく、これら受・発光素子に結合される光ファイ
バも５〜１０ミクロンの小さなコア径のシングルモード
ファイバあるいは偏波面保存ファイバが用いられる。従
って、これらの光結合において、２ミクロン程度の軸ず
れが生じると、光出力が半減してしまうこととなり、こ
れらの光結合部の場合、１ミクロン以下の光軸合せ精度
が要求される。

［発明の目的］ この発明は以上の従来技術の問題点を解消すべく創案さ
れたものであり、゛この発明の目的は、光ファイバと受
・発光素子とを位置ずれなく高効率で結合することがで
きる光結合部のパッケージ方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成するために、この発明は、発光素子あ
るいは受光素子に結合される光ファイバを支持固定する
支持部材と発光素子あるいは受光素子が取り付けられた
取付部材との位置合せを、発光素子の光出力あるいは受
光素子の受光電流をモニタしながら行なった後、支持部
材と取付部材との環状の接合部に沿ってレーザーからの
複数に分岐された分岐レーザー光を回転照射して接合部
を複数箇所から同時にレーザー溶接するようになしたも
のである。

支持部材と取付部材との接合部に同一のレーザーから分
岐された分岐レーザー光が同時に複数箇所に照射される
ため、溶接による熱歪が分散される。また、支持部材お
よび取付部材は静止状態のままで、レーザー光が回転照
射されるため、回転に伴う振動等によって支持部材と取
付部材とが相対移動することがない。

［実施例］ 以下に、この発明の実施例を添付図面に従って詳述する
。図面は、この発明のパッケージ方法を実施するための
装置を示すもので、発光素子と光ファイバとの光結合部
をパッケージする例である。

図面において、１は発光ダイオード、レーザーダイオー
ド等の発光素子であり、発光素子１は円板状の取付部材
２上に絶縁された状態で固定されている。また、発光素
子１にはワイヤボンディングを介してリード３が接続さ
れ、更にリード３には電源装置４が接続されている。リ
ード３は取付部材２を貫通して設けられており、負通部
のり一ド３は絶縁体で気密に被われて固定されている。

取付部材２は取付部材押え治具５上に固定される。

一方、６は発光素子１に結合される光ファイバである。

光ファイバ６は有底筒体状の支持部材７の肉厚な底壁の
挿通孔に挿入され、接着剤または半田などにより気密性
を保って固定されている。

支持部材７はその先端開口部側が取付部材２上に被せら
れるように設けられ、上方に位置する支持部材７の底壁
側は支持部材押え治具８で保持される。更に、支持部材
押え治具８はｘＹｚ微動装置９に装着されおり、ＸＹＺ
微動装置９の作動により、支持部材７はＸ、Ｙ、Ｚの３
方向に移動できるようになっている。光ファイバ６のも
う一方の端部は光出力をモニタする光パワーメータ１０
のヘッド１１に接続されている。

また、１２は取付部材２と支持部材７との突合せ部ない
し接合部１３を溶接するためのレーザー光を出射するレ
ーザーであり、１４・・・はレーザー１２から出射され
分岐された分岐レーザー光を接合部１３に導くためのレ
ーザー光照射用ファイバである。レーザー光照射用ファ
イバ１４・・・の集合された入射端には、レーザー１２
から出射されたレーザー光を分岐して各レーザー光照射
用フ？イバ１４に等分に分岐して入射する光フアイバ分
岐部１５が形成されている。レーザー光照射用ファイバ
１４・・・の出射端は接合部１３の周方向に沿って等間
隔に配置され且つ接合部１３に臨ませてそれぞれ設けら
れている。また、レーザー光照射用ファイバ１４の出射
端部は光フフイバ保持具１６により保持されている。光
フアイバ保持具１６はほぼ円筒状をなし取付部材２や支
持部材７と同心配置に接合部１３等を包囲するように設
けられると共に、回転駆動装置１７により回転駆動され
るようになっている。なお、１８はレーザー１２により
出射されたレーザー光を光フアイバ分岐部１５に入射す
るためのレンズであり、またレーザー光照射用ファイバ
１４の出射端には出射光を集光するロッドレンズが設け
られている。

次にパッケージ方法をその手順に従って説明する。取付
部材２を取付部材押え治具５で固定し、電源装置４によ
り発光素子１に通電し発光素子１を発光させる。発光素
子１からの光は光ファイバ６を介して光パワーメータ１
０に入りその光出力がモニタされる。光パワーメータ１
０により発光素子１からの光出力をモニタしながら、光
パワーメータ１０の指示が最大となるようにＸＹＺ微動
装置９を操作して支持部材７を移動調整する。これによ
り発光素子１と光ファイバ６との位置合せがなされる。

このとき、次のレーザー溶接が容易なように、ＸＹＺ微
動装置９の２方向の調整は取付部材２と支持部材７とが
完全に密着するように設定する。

位置合せ終了後、レーザー１２を発振させる。

レーザー１２から出射したレーザービームは光フアイバ
分岐部１５で各レーザー光照射用ファイバ１４に等分岐
されて各出射端より接合部１３に照射される。レーザー
光照躬用ファイバ１４が４本の場合には、接合部１３に
その全周を４等分に区画する箇所に同時に照射される。

レーザー光は、まず初めに数パルスを照射し仮固定を行
なう。次いで、回転駆動装置１７により光フアイバ保持
具１６を回転させながらレーザー照射を行なう。光フア
イバ保持具１６に保持されたレーザー光照射用ファイバ
１４の出射端は等間隔を保ちつつ接合部１３に沿って回
転する。これにより、接合部１３の円周溶接が行なわれ
る。レーザー光照射用ファイバ１４が２本の時には光フ
アイバ保持具１６を１８０°回転させ、４本の時には９
０′回転させる。

レーザー溶接法（Ｃ０２レーザー、ＹＡＧレーザー等）
では、レーザー出射光を微小スポットに絞ることにより
、接合部１３への入熱は微弱であり、発光素子１への熱
影響はない。

なお、上記実施例では、発光素子１と光ファイバ６との
光結合部の場合について述べたが、受光素子と光ファイ
バとの光結合部のパッケージの場合にも同様に適用でき
る。この場合には、結合用の光ファイバに標準発光光を
入れ、電源装置４の代りに受光素子に電流計を接続する
ようにする。

また、上記実施例では、レーザー光を分岐して接合部１
３に照射する手段としてレーザー光照射用ファイバ１４
を用いたが、レーザー１２からのレーザービームを、プ
リズム、ミラー、レンズ等の光学部品を用いて分岐して
照射するように構成してもよい。また、上記実施例は、
主にマルチモード光ファイバと発光ダイオードやＰＩＮ
フォトダイオードとの光結合部に用いられる方法であり
、シングルモード光ファイバとレーザーダイオードとの
結合の場合には、受・発光素子と光ファイバとの間にプ
リズム、ボールレンズ等の光学部品を設けて反射による
ノイズを軽減するのが望ましく、このため、これら光学
部品を軸合せ前に予め光ファイバとともに固定しておく
のがよい。

［発明の効果］ 以上要するにこの発明によれば次のような優れた効果を
発揮する。

（１）　　支持部材と取付部材との接合部に同一のレー
ザーから分岐された分岐レーザー光が同時に複数箇所に
照射されるので、接合部の溶接による熱歪が分散される
。このため、熱歪による光ファイバと受・発光素子との
位置ずれは大幅に軽減されると共に、取付部材と支持部
材とが異種材料（例えば、ステンレス鋼とコバールなど
）であっても、位置ずれはほとんど生じない。

（わ　支持部材および取付部材は静止状態で、レーザー
光が回転照射されるので、支持部材および取付部材を回
転させることにより支持部材と取付部材とが相対移動し
て位置ずれが発生することがなくなる。

（３）　　このように、位置ずれが生じないので、光フ
ァイバと受・発光素子とを高効率で結合することができ
、本方法はコア径の小さいシングルモード光ファイバと
発光径の小さいレーザーダイオードあるいは受光径の小
さいＩｎＧａＰ受光素子との光結合部に好適である。

（４）　　更に、本発明方法は、乾燥窒素等の雰囲気中
で常温にてパッケージを行なうことが可能であり、気密
のよい長寿命の光結合部を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明に係るパッケージ方法を実施するための
装置の一例を示す構成図である。 図中、１は発光素子、２は取付部材、３はリード、４は
電源装置、５は取付部材押え治具、６は光ファイバ、７
は支持部材、８は支持部材押え治具、９はＸＹＺ微動装
置、１０は光パワーメータ、１１はヘッド、１２はレー
ザー、１４はレーザー光照射用ファイバ、１５は光フア
イバ分岐部、１６は光フアイバ保持具、１７は回転駆動
装置、１８はレンズである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発光素子あるいは受光素子に結合される光ファイバが支
   持固定された支持部材と、発光素子あるいは受光素子が
   取り付けられた取付部材とを備えた光結合部において、
   上記発光素子の光出力あるいは上記受光素子の受光電流
   をモニタしつつ上記支持部材と上記取付部材との位置合
   せを行なつた後、支持部材と取付部材との環状の接合部
   に沿つてレーザーからの複数に分岐された分岐レーザー
   光を回転照射して接合部を複数箇所から同時にレーザー
   溶接するようにしたことを特徴とする光結合部のパッケ
   ージ方法。