JPS62169110A - 光結合装置 - Google Patents
光結合装置Info
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- JPS62169110A JPS62169110A JP1053486A JP1053486A JPS62169110A JP S62169110 A JPS62169110 A JP S62169110A JP 1053486 A JP1053486 A JP 1053486A JP 1053486 A JP1053486 A JP 1053486A JP S62169110 A JPS62169110 A JP S62169110A
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- optical
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- fiber
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Landscapes
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
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。
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〕
本発明は、例えば光通信機器に使用して好適な光結合装
置に関する。
置に関する。
従来、この種の光結合装置は第２図に示すように構成さ
れている。これを同図に基づいて説明すると、同図にお
いて、１は気密性を有するパフケージ、２はこのパッケ
ージ１内のチップキャリア３上に固定された発光素子と
しての半導体レーザ素子、４はその受光端が前記パッケ
ージ１内に臨み前記半導体レーザ素子２と光学的に結合
する光ファイバ、５はこの光ファイバ４を前記チップキ
ャリア３上に固定する半田である。
れている。これを同図に基づいて説明すると、同図にお
いて、１は気密性を有するパフケージ、２はこのパッケ
ージ１内のチップキャリア３上に固定された発光素子と
しての半導体レーザ素子、４はその受光端が前記パッケ
ージ１内に臨み前記半導体レーザ素子２と光学的に結合
する光ファイバ、５はこの光ファイバ４を前記チップキ
ャリア３上に固定する半田である。
なお、前記光ファイバ４は、前記半田５との接合度を高
くするために表面が金属薄膜で被覆されており、その受
光端面が前記発光素子２による出射光Ｓを効率良く受光
するために球面加工されている。
くするために表面が金属薄膜で被覆されており、その受
光端面が前記発光素子２による出射光Ｓを効率良く受光
するために球面加工されている。
このように構成された光結合装置の光ファイバ４をチッ
プキャリア３上に固定するには、光ファイバ４を溶融し
た半田５内に保持し、半導体装置ザ素子２との軸合わせ
調整した後、半田５を冷却・固化させることにより行う
。
プキャリア３上に固定するには、光ファイバ４を溶融し
た半田５内に保持し、半導体装置ザ素子２との軸合わせ
調整した後、半田５を冷却・固化させることにより行う
。
ところが、従来の光結合装置においては、パッケージ１
．チップキャリア３．光ファイバ４および半田５の熱膨
張率が各々異なるため、光ファイバ４の固定位置が半導
体レーザ素子２との光結合を最良とする位置からずれて
しまうという問題があった。
．チップキャリア３．光ファイバ４および半田５の熱膨
張率が各々異なるため、光ファイバ４の固定位置が半導
体レーザ素子２との光結合を最良とする位置からずれて
しまうという問題があった。
すなわち、光ファイバ４に作用する光軸に垂直な方向（
以下、光軸垂直方向とする）および平行な方向（以下、
光軸方向とする）の応力によって半田５が変形するから
である。
以下、光軸垂直方向とする）および平行な方向（以下、
光軸方向とする）の応力によって半田５が変形するから
である。
これら両心力による光結合効率の変動について第３図を
用い説明すると、前者にあっては、同図に実線で示すよ
うに３μｍの位置ずれに対して約−８ｄＢと大きな結合
効率の変動が起こる。このときの熱応力は光ファイバ４
の半田固定部とパッケージ固定部との間で曲がりを生じ
ることにより殆どが吸収されるため、光ファイバ４と半
田５との接合面に作用する応力はきわめて小さくなり、
この結果半田５の変形量は小さい。
用い説明すると、前者にあっては、同図に実線で示すよ
うに３μｍの位置ずれに対して約−８ｄＢと大きな結合
効率の変動が起こる。このときの熱応力は光ファイバ４
の半田固定部とパッケージ固定部との間で曲がりを生じ
ることにより殆どが吸収されるため、光ファイバ４と半
田５との接合面に作用する応力はきわめて小さくなり、
この結果半田５の変形量は小さい。
因に、光ファイバ４が光軸垂直方向に３μｍの位置ずれ
を生じるには１００万時間以上の時間を必要とする。
を生じるには１００万時間以上の時間を必要とする。
一方、後者にあっては、同図に破線で示すように３μｍ
の位置ずれに対して光結合効率の変動が−０，４ｄＢ程
度と小さい。このときの熱応力は、光ファイバ４の変形
が僅かであるため、光ファイバ４と半田５との接合面に
作用し、この結果半田５が短時間のうちに変形する。
の位置ずれに対して光結合効率の変動が−０，４ｄＢ程
度と小さい。このときの熱応力は、光ファイバ４の変形
が僅かであるため、光ファイバ４と半田５との接合面に
作用し、この結果半田５が短時間のうちに変形する。
なお、実際には光ファイバ４が半田５に固定されている
ため光軸方向に自由に移動することができず、この結果
、光ファイバ４に生じる曲がりやしなりによって光軸方
向の応力が光軸垂直方向の応力に一部変換され、光軸垂
直方向の半田変形が短時間で生じる。
ため光軸方向に自由に移動することができず、この結果
、光ファイバ４に生じる曲がりやしなりによって光軸方
向の応力が光軸垂直方向の応力に一部変換され、光軸垂
直方向の半田変形が短時間で生じる。
したがって、光軸垂直方向に光ファイバ４の位置ずれが
生じ、半導体レーザ素子２との光結合効率が大きく低下
するのである。
生じ、半導体レーザ素子２との光結合効率が大きく低下
するのである。
本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、熱雰囲
気内においても光ファイバと発光素子との光結合効率を
良好に保持することができる光結合装置を提供するもの
である。
気内においても光ファイバと発光素子との光結合効率を
良好に保持することができる光結合装置を提供するもの
である。
本発明に係る光結合装置は、光ファイバの受光側端部を
摺動自在に挿通保持するキャピラリを気密容器内に固定
したものである。
摺動自在に挿通保持するキャピラリを気密容器内に固定
したものである。
本発明においては、光ファイバが光軸方向に移動可能と
なり、しかもファイバ保持面が大きくなるから、熱膨張
の違いによって作用するファイバ保持面に対する応力を
できるだけ小さくすることができ、光ファイバの光軸垂
直方向の位置ずれを小さくすることができる。
なり、しかもファイバ保持面が大きくなるから、熱膨張
の違いによって作用するファイバ保持面に対する応力を
できるだけ小さくすることができ、光ファイバの光軸垂
直方向の位置ずれを小さくすることができる。
第１図は本発明に係る光結合装置を示す断面図で、同図
において第２図と同一の部材については同一の符号を付
し、詳細な説明は省略する。同図において、符号１１で
示すものは前記光ファイバ４の受光側端部を摺動自在に
挿通保持する挿通孔１２を有するセラミック製のキャピ
ラリで、前記バフケージｌ内に収納され、かつ半田５に
よってチップキャリア１３上に固定されており、全体が
円筒状に形成されている。また、このキャピラリ１１は
その表面が半田５との接合度を高くするために金属薄膜
で被覆されている。
において第２図と同一の部材については同一の符号を付
し、詳細な説明は省略する。同図において、符号１１で
示すものは前記光ファイバ４の受光側端部を摺動自在に
挿通保持する挿通孔１２を有するセラミック製のキャピ
ラリで、前記バフケージｌ内に収納され、かつ半田５に
よってチップキャリア１３上に固定されており、全体が
円筒状に形成されている。また、このキャピラリ１１は
その表面が半田５との接合度を高くするために金属薄膜
で被覆されている。
なお、前記挿通孔１２の口径は、前記光ファイバ４の挿
通作業を簡単にするために大きい寸法に設定することが
考えられるが、光ファイバ４の位置ずれに対する光結合
効率の変動が実用上無視することができるように光ファ
イバ４の外径にできるだけ近い寸法に設定することが望
ましい。
通作業を簡単にするために大きい寸法に設定することが
考えられるが、光ファイバ４の位置ずれに対する光結合
効率の変動が実用上無視することができるように光ファ
イバ４の外径にできるだけ近い寸法に設定することが望
ましい。
因に、本実施例における挿通孔１２の口径は光。
ファイバ４の外径と比較して１μｍ程度大きい寸法に設
定されており、これにより光ファイバ４の位置ずれに対
する結合効率の変動は一１ｄＢ程度に抑制することがで
きる。
定されており、これにより光ファイバ４の位置ずれに対
する結合効率の変動は一１ｄＢ程度に抑制することがで
きる。
このように構成された光結合装置においては、光ファイ
バ４が光軸方向に移動可能となり、しかも挿通孔１２と
の間に間隙が形成される分ファイバ保持面が大きくなる
から、熱膨張の違いによって作用するファイバ保持面に
対する応力をできるだけ小さくすることができ、光ファ
イバ４の光軸垂直方向の位置ずれを小さくすることがで
きる。
バ４が光軸方向に移動可能となり、しかも挿通孔１２と
の間に間隙が形成される分ファイバ保持面が大きくなる
から、熱膨張の違いによって作用するファイバ保持面に
対する応力をできるだけ小さくすることができ、光ファ
イバ４の光軸垂直方向の位置ずれを小さくすることがで
きる。
この場合、光ファイバ４は、キャピラリ１１のファイバ
保持面とパッケージ１のファイバ固定部との間に生じる
曲がりやしなりによって光軸垂直方向に移動するが、そ
の応力は小さいため半田５の変形を小さくすることがで
きる。
保持面とパッケージ１のファイバ固定部との間に生じる
曲がりやしなりによって光軸垂直方向に移動するが、そ
の応力は小さいため半田５の変形を小さくすることがで
きる。
一方、光ファイバ４の光軸方向の移動により、応力が半
田５に作用することがなく、この結果光軸方向の応力が
光軸垂直方向の応力に変換されることがない。
田５に作用することがなく、この結果光軸方向の応力が
光軸垂直方向の応力に変換されることがない。
したがって、前記した構成による光結合装置においては
、外部から加熱してもその熱膨張によって生じる光ファ
イバ４の光軸垂直方向の位置ずれを小さくすることがで
きる。
、外部から加熱してもその熱膨張によって生じる光ファ
イバ４の光軸垂直方向の位置ずれを小さくすることがで
きる。
なお、光結合装置を組み立てるには、光ファイバ４を挿
通孔１２に挿通することにより行われる。
通孔１２に挿通することにより行われる。
すなわら、光ファイバ４およびキャピラリＩｆを別々に
保持し、半導体レーザ素子２と光ファイバ４の光結合効
率が最適となるように調整した後、半田５によってキャ
ピラリ１１をチップキャリア１３上に固定する。
保持し、半導体レーザ素子２と光ファイバ４の光結合効
率が最適となるように調整した後、半田５によってキャ
ピラリ１１をチップキャリア１３上に固定する。
因に、例えばパッケージ１およびチップキャリア１３が
各々コバールと銅で形成された本実施例の光結合装置を
４０℃上昇させた熱雰囲気内に設置すると、光ファイバ
４の受光端部は加熱する前と比較して光軸方向および光
軸垂直方向に各々３μｍと２μｍ程度移動する。
各々コバールと銅で形成された本実施例の光結合装置を
４０℃上昇させた熱雰囲気内に設置すると、光ファイバ
４の受光端部は加熱する前と比較して光軸方向および光
軸垂直方向に各々３μｍと２μｍ程度移動する。
なお、本実施例においては、光ファイバ４の受光端面を
球面状に加工する例を示したが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、例えば偏平に加工しても勿論よい。
球面状に加工する例を示したが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、例えば偏平に加工しても勿論よい。
また、本実施例においては、半導体レーザ素子２力゛）
らの出射光°を直接光ファイバ４に結合する例を示した
が、本発明はこれに限定されず、半導体レーザ素子２と
光ファイバ４との間に配置する例えばレンズ等の光学手
段を介して光結合するものでも実施例と同様の効果を奏
する。
らの出射光°を直接光ファイバ４に結合する例を示した
が、本発明はこれに限定されず、半導体レーザ素子２と
光ファイバ４との間に配置する例えばレンズ等の光学手
段を介して光結合するものでも実施例と同様の効果を奏
する。
さらに、実施例においては発光素子として半導体レーザ
素子２を使用する例を示したが、本発明は発光ダイオー
ド等の他の発光素子でもよいことは勿論である。
素子２を使用する例を示したが、本発明は発光ダイオー
ド等の他の発光素子でもよいことは勿論である。
さらにまた、本発明におけるキャピラリ１１の材料は前
述した実施例に限定されず、例えばガラス、金属等から
なるものでも差し支えなく、その形状も適宜変更するこ
とが自由である。
述した実施例に限定されず、例えばガラス、金属等から
なるものでも差し支えなく、その形状も適宜変更するこ
とが自由である。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、光ファイバの受光
側端部を摺動自在に挿通保持するキャピラリを気密容器
内に固定したので、光ファイバが光軸方向に移動可能と
なり、しがもファイバ保持面が確実に大きくなる。した
がって、熱膨張の違いによって作用するファイバ保持面
に対する応力を従来装置と比較して小さくすることがで
きるがら、光ファイバの光軸垂直方向の位置ずれを小さ
くすることができ、熱雰囲気内においても光ファイバと
発光素子との光結合効率を良好に保持することができる
。
側端部を摺動自在に挿通保持するキャピラリを気密容器
内に固定したので、光ファイバが光軸方向に移動可能と
なり、しがもファイバ保持面が確実に大きくなる。した
がって、熱膨張の違いによって作用するファイバ保持面
に対する応力を従来装置と比較して小さくすることがで
きるがら、光ファイバの光軸垂直方向の位置ずれを小さ
くすることができ、熱雰囲気内においても光ファイバと
発光素子との光結合効率を良好に保持することができる
。
第１図は本発明に係る光結合装置を示す断面図、第２図
は従来の光結合装置を示す断面図、第３図は光ファイバ
の位置ずれに対する光結合効率の変動を示す特性図であ
る。 ■・・・・パッケージ、２・・・・半導体レーザ素子、
４・・・・光ファイバ、ｌｌ・・・・キャピラリ。 代 理 人 大 岩 増 ｂｉｔ第１図 ２：千導体し一デ素ｊ ４：丸７フイＩ（ １１゛大イピラソ 第２図
は従来の光結合装置を示す断面図、第３図は光ファイバ
の位置ずれに対する光結合効率の変動を示す特性図であ
る。 ■・・・・パッケージ、２・・・・半導体レーザ素子、
４・・・・光ファイバ、ｌｌ・・・・キャピラリ。 代 理 人 大 岩 増 ｂｉｔ第１図 ２：千導体し一デ素ｊ ４：丸７フイＩ（ １１゛大イピラソ 第２図
Claims (4)
- （１）気密容器内にその受光端が臨み発光素子と光学的
に結合する光ファイバを備えた光結合装置において、前
記光ファイバの受光側端部を摺動自在に挿通保持するキ
ャピラリを前記気密容器内に固定したことを特徴とする
光結合装置。 - （２）キャピラリが円筒状に形成されている特許請求の
範囲第１項記載の光結合装置。 - （３）キャピラリの表面が金属薄膜で被覆されている特
許請求の範囲第１項または第２項記載の光結合装置。 - （４）キャピラリが金属材料で形成されている特許請求
の範囲第１項または第２項記載の光結合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1053486A JPS62169110A (ja) | 1986-01-21 | 1986-01-21 | 光結合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1053486A JPS62169110A (ja) | 1986-01-21 | 1986-01-21 | 光結合装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62169110A true JPS62169110A (ja) | 1987-07-25 |
Family
ID=11752928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1053486A Pending JPS62169110A (ja) | 1986-01-21 | 1986-01-21 | 光結合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62169110A (ja) |
-
1986
- 1986-01-21 JP JP1053486A patent/JPS62169110A/ja active Pending
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