JPS62278512A - 光半導体装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は光半導体装置に係り、特に半導体発光素子と光
ファイバとの光結合効率の所要値を長期にわたり安定性
良く保持し得るのに好適な光半導体装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の光半導体装置では、例えば特開昭５６−９４３１
６号に記載のように、気密封止型パッケージ内に導入さ
れ密封固定された光ファイバは、その密封固定された位
置と半導体発光素子との間において、前記パッケージに
対して１カ所で固定されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術では、外部からパッケージに加ね・る応力
あるいはパッケージ内部で発生する応力が１ケ所の光フ
ァイバの固定部分に集中的に働くため、弾性変形、塑性
変形、またはクリープ変形が生じ易く、半導体発光素子
と光ファイバとの光結合効率の安定性に関して問題があ
った。

例えば、従来構造のままで温度変化に対する光結合効率
の安定化を図る場合には種々の方法が考えられるが何れ
も欠点を有す。

光ファイバの固定部分の長さを長くとる方法では、その
効果が長さに比例してしか得られない。

また、熱膨張係数の差を補償する様にパッケージをいろ
いろな材料を組み合わせた構造にすることもできるが、
この方法は構造が複雑になる上ある温度範囲でしか有効
ではない。他に、パッケージ全体に低熱膨張性の材料を
用いることも考えられるが、材料が高価である。

以上のように従来構造には問題点があり、また温度変化
以外の要因による応力に対しては上記の方法は解決策と
はならない。

本発明の目的は、外部応力あるいは内部応力による光フ
ァイバの固定部分の変形量を減少させ、半導体発光素子
と光ファイバとの光結合効率の所要値を簡便に安定性良
く保持し得る光半導体装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は、気密封止型パッケージ内に導入され密封
固定された光ファイバを、その密封固定された位置と半
導体発光素子との間において、前記パッケージに対して
少なくとも２ケ所の適切な位置に固定することにより解
決される。

〔作用〕

光ファイバの固定部分が少なくとも２ケ所あるため、該
固定部分にかかる外部応力あるいは内部応力は分散され
る。この分散効果によって、応力による前記固定部分１
ケ所当りの変形量が減少し、半導体発光素子に対して光
結合した光ファイバの位置ずれが減少するので、光結合
効率の所要値は安定性良く保持される。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図は、本発明の光半導体装置の一実施例を示す図で、気
密封止型パッケージ内に導入された光ファイバが半導体
発光素子と光結合している状態を示す。

第１図において、１は気密封止型パッケージ、２はパッ
ケージ１内に導入された光ファイバ、３は半導体発光素
子、４はパッケージ１と一体化した半導体発光素子用サ
ブマウント、５は光ファイバ２がパッケージ１に密封固
定された部分、６と７は３と５の間において光ファイバ
２がパッケージ１に対して固定された部分である。

本実施例では、１の材質はコパールでありその表面には
Ａｕメッキ加工がなされている。２は先端部以外にＮｉ
とＡｕによるメタライズが施された単一モード型光ファ
イバ、３はＩｎＧａＡｓＰ／　Ｉ　ｎ　Ｐｌ、３μｍ帯
埋込み構造型半導体レーザ、４の材質はＳｉＣセラミッ
ク、５と６と７の材質はｐｂ−６，Ｏｗ　ｔ％Ｓｎソル
ダである。

尚１本発明の特徴である光ファイバの回定部にかかる応
力を減少させる効果をより発揮するために光ファイバが
パッケージに対して固定された部分の６と７の間の距ｍ
ｚが以下の式を満たす様にした。

ただし、ΔＴ：温度変化 α工　：光ファイバの熱膨張係数 α２　：パッケージの熱膨張係数 ΔＺ：八Ｔへ対して許容される光フアイバ先端の軸方向
変位量 本実施例で用いた設計値、ΔＴ＝１５０℃、αＬ＝５．
６Ｘ１０−７℃−ｔ、　ａｘ　＝　４　、８　Ｘ　１０
−６℃−”。

ΔＺ：１μｍを式（１）に代入すると、Ｚ≦１．６慣と
なる。本実施例では、光ファイバをパッケージに固定す
るときの作業容易性をも考慮し、ｚ＝１．５ｍとした。

以上に、上記の構成の光半導体装置を実現するための具
体的な組立手順について説明する。まず、半導体レーザ
３が予めＰ　ｂ　−Ｓ　ｎ系ソルダで固定されたパッケ
ージ１内に光ファイバ２を導入した。

このとき、光ファイバ２と半導体レーザ３の間隔を約１
０μｍに設定した。この状態において、５の部分をＰｂ
−３ｎソルダで密封固定した。次に、光フ乙イバ２と半
導体レーザ３とが所要の光結合効率で光結合するように
、ファイバチャック治具（図示はしていない）を用いて
光ファイバ２の先端の第１回目の位置合わせを行った。

この状態で６の部分にＹＡＧレーザを局部的に照射し、
６の部分をＰ　ｂ　−Ｓ　ｎソルダによって固定した。

さらに、同様の手順に従って所要の光結合効率が得られ
るように光ファイバ２の第２回目の微調位置合わせを行
ってから、７の部分をＰｂ−３ｎソルダによって固定し
た。

以上の組立手順の後、キャップを取り付けて気密封止が
なされて完成した２０個の光半導体装置を温度サイクル
試験（条件＝１サイクル３０分。

８０’Ｃ１５分、−４５℃１５分）にかけた、この結果
が第２図である。縦軸は光ファイバからの光出力であり
温度サイクルにかけろ前の光呂力をＯｄＢｍとした。横
軸は温度サイクル数である。・点が本実施例の結果のプ
ロットであり、他の点は本実施例との比較のための実験
結果のプロットである。０点は本実施例より更にもう一
ケ所光ファイバを固定した場合、Δ点は本実施例の距ｙ
ａＺを５ｍに変更した場合１口点は従来の光ファイバを
１ケ所で固定した場合である。第２図から１本実施例は
従来の装置と比較して光出力の変化すなわち光結合効率
の変化が半減していることが分った。

すなわち、本実施例によれば、ファイバ固定部分の応力
が低減したため、苛酷な環境温度の変化に対して光結合
効率の安定性がｉ′Ｊｊに向上する効果が確認できた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、半導体発光素子に光結合した光ファイ
バの固定部分における応力を減少でき。

光結合効率を安定性良く保持し得ることから、特に環境
温度変化に対する信頼性向上に顕著な効果がある。

なお、本発明は、前記実施例に示した構成あるいは作製
手順に限定されるものではない。例えば、第１図に示し
た光ファイバの固定部分の形状や寸法を構成材料に応じ
て変えても良い。また、第１図の３と５の間において、
光ファイバの固定部分が２ケ所以上であれば本発明の効
果を発揮できる。

前記実施例では、気密封止型パッケージの材質としてコ
バールを用いたが、他の低熱膨張性及び高熱伝導性を有
する材料を用いてもよい。本発明の効果は、半導体レー
ザに限らず光ファイバとの光結合を必要とする他の発光
素子でも享受できろことは言うまでもない。光ファイバ
の固定順序を作業容易性やファイバ位置のｙ４整方法を
鑑みて変えることも可能である。光ファイバの固定部分
にソルダ以外の固定剤１例えば樹脂やガラス剤を使うこ
ともできる。パッケージ内の構成部品として前記実施例
で用いたちの以外の光学部品、例えばモニタ用のファイ
バや受光素子、素子の駆動回路などを含む場合であって
も、何ら支障なく本発明を有効に実施し得ることは言う
までもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の光半導体装置を示す図であ
る。第２図は本発明の一実施例の温度サイクル試験の結
果を示す図である。 １・・・気密封止型パッケージ、２・・・光ファイバ、
３・・・半導体発光素子、４・・・半導体発光素子用サ
ブマウント、５・・・光ファイバが密封固定された部分
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Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、半導体発光素子と光ファイバを構成要素に含む気密
   封止型パッケージにおいて、該パッケージ内へ前記半導
   体発光素子と光結合するように導入された前記光ファイ
   バが密封固定され、更に該密封固定された位置と前記半
   導体発光素子との間において、前記光ファイバの少なく
   とも２ケ所が前記パッケージに対して固定されているこ
   とを特徴とする光半導体装置。