JPS63155110A - Optical coupling device and its manufacture - Google Patents

Optical coupling device and its manufacture

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Publication number
JPS63155110A
JPS63155110A JP30171086A JP30171086A JPS63155110A JP S63155110 A JPS63155110 A JP S63155110A JP 30171086 A JP30171086 A JP 30171086A JP 30171086 A JP30171086 A JP 30171086A JP S63155110 A JPS63155110 A JP S63155110A
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JP
Japan
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optical fiber
semiconductor laser
pipe
metal
header
Prior art date
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Application number
JP30171086A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Nagai
長井 清
Shigehiro Kusumoto
楠本 茂宏
Keisuke Watanabe
敬介 渡辺
Takahisa Baba
馬場 隆久
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a device with a high optical coupling rate at high yield by fixing an optical fiber and a metallic or metal-plated pipe to each other while sheathing the outer periphery of the optical fiber nearby its end surface with the pipe, and fixing the pipe part to an optical fiber header part by using metallic sealing materials. CONSTITUTION:The optical coupling device is equipped with a semiconductor laser header part 14a, an optical fiber header 14b, a semiconductor laser 16 mounted on the semiconductor laser header part 14a across a heat sink 15, and the optical fiber 11 which is fixed on the optical fiber header part 14b and further has the end surface worked into a lens surface and positioned relatively to the light projection part of the semiconductor laser 16. Then the outer periphery of the optical fiber 11 nearby the end surface 11a is covered with the metallic or metal-plated pipe 12, the both are fixed mutually, and the pipe part is fixed to the optical fiber head part 14b by using the metallic sealing materials 13 and 19. Consequently, the degree of the position shifting of the optical fiber at the time of the solidification of the metal sealing materials is small and no position shift is caused by a mechanical force, so a high optical coupling rate is obtained between the semiconductor laser and optical fiber.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は端面をレンズ加工した光ファイバと半導体レー
ザとを備え、両者を精度良く位置合せした光結合装置及
びその製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an optical coupling device that includes an optical fiber whose end face is processed into a lens and a semiconductor laser, and that aligns the two with high precision, and a method for manufacturing the same.

(従来の技術) 従来、この種の技術として特開昭60−26909号公
報に記載されるものがある。
(Prior Art) Conventionally, there is a technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 60-26909 as this type of technique.

以下、第2図を参照して従来の光結合装置の製造方法に
ついて説明する。
Hereinafter, a method of manufacturing a conventional optical coupling device will be described with reference to FIG.

まず、金属ステム1の半導体レーザヘッダ部la上にヒ
ートシンク2を介して半導体レーザ3が予めマウントさ
れる。次いで端面がレンズ加工され且つ外周がメタライ
ズされた光ファイノぐ4をチャック5を用いて保持し、
半導体レーザ3を発光させながら光ファイバ4からの光
出力が大きくなるようにチャック5を移動させつつ、半
導体レーザ3の光出射部と光ファイバ4の端面との位置
合せを行ない、最大の光出力が得られる位置でチャック
5を固定する。そして半田ごて6により溶かされた金属
融着材料7を光ファイバ4及び金属ステム1の光ファイ
バヘッダ部1bに付着させた後、半田とて6を引き離す
First, the semiconductor laser 3 is mounted in advance on the semiconductor laser header portion la of the metal stem 1 via the heat sink 2. Next, the optical fiber rod 4 whose end face is processed into a lens and whose outer periphery is metallized is held using a chuck 5,
While causing the semiconductor laser 3 to emit light, the chuck 5 is moved so that the light output from the optical fiber 4 increases, and the light emitting part of the semiconductor laser 3 and the end face of the optical fiber 4 are aligned to achieve the maximum light output. The chuck 5 is fixed at a position where . After the metal fusion material 7 melted with the soldering iron 6 is attached to the optical fiber 4 and the optical fiber header portion 1b of the metal stem 1, the soldering iron 6 is separated.

これにより光ファイバ4は金属ステム1の光ファイバヘ
ッダ部lb上に金属融着材料7により固着される。
As a result, the optical fiber 4 is fixed onto the optical fiber header portion lb of the metal stem 1 with the metal fusion material 7.

このようにして、構成された光結合装置は、光ファイバ
の端面がレンズ加工され、集光作用を有しているため、
レンズ等の光学系を別途持つことなく高い光結合効率が
得られ、装置が小形化でき、また光ファイバの固定材に
金属融着材料を用いるため経年変化が少ないなどの特長
を有している。
In the optical coupling device constructed in this way, the end face of the optical fiber is processed into a lens and has a light condensing effect.
High optical coupling efficiency can be obtained without the need for a separate optical system such as a lens, the device can be made smaller, and because a metal fusion material is used as the fixing material for the optical fiber, there is little deterioration over time. .

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、従来の光結合装置においては、次のよう
な理由で光ファイバの位置ずれを生じる恐れがあった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the conventional optical coupling device, there is a possibility that the positional shift of the optical fiber may occur due to the following reasons.

■ 半田ごてを機械的に接触させるため、半田ごてを金
属融着材料から引き離すとき、金属融着材料に引っばら
れて光ファイバが所定の位置から動いてしまう。
■ When the soldering iron is pulled away from the metal fusion material to bring the soldering iron into mechanical contact, the optical fiber is pulled by the metal fusion material and moves from its predetermined position.

■ 金属融着材料が凝固するとき、収縮するため光ファ
イバが所定の位置から動いてしまう。
■ When the metal fusion material solidifies, it contracts, causing the optical fiber to move from its position.

このような理由で位置ずれを生じると、例えばシングル
モード光ファイバを例にとって説明すると、光ファイバ
の軸に対し垂直な方向への1μmのずれにより光結合効
率は1〜2dB劣化してしまうものであった。
If a positional shift occurs for this reason, for example, taking a single mode optical fiber as an example, a 1 μm shift in the direction perpendicular to the axis of the optical fiber will degrade the optical coupling efficiency by 1 to 2 dB. there were.

上述の如〈従来は光結合効率の高い光結合装置を歩留り
良く得るうえで1種々の問題点があった。
As mentioned above, conventionally there have been various problems in obtaining optical coupling devices with high optical coupling efficiency at a high yield.

本発明は以上述べた問題点を解決し、光結合効率の高い
光結合装置並びにその装置を歩留り良く製造するだめの
方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems and provide an optical coupling device with high optical coupling efficiency and a method for manufacturing the device with high yield.

(問題点を解決するための手段) 本発明は前述の目的を達成するために、半導体レーザヘ
ッダ部と、光ファイバヘッダ部と、前記半導体レーザヘ
ッダ部上にヒートシンクを介して搭載される半導体レー
ザと、前記光ファイバヘッダ部上に固定されるものであ
って、端面がレンズ加工され且つ該端面が前記半導体レ
ーザの光出射部と位置合せされる光ファイバとを備えた
光結合装置において、前記光ファイバの端面近傍の外周
を金属もしくは金属メッキのノfイグで被覆し且つ相互
に固着すると共に、前記パイプ部を前記光ファイ・ぐヘ
ッダ部に金属融着材料を用いて固着してなるようにした
ものである。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above-mentioned object, the present invention includes a semiconductor laser header section, an optical fiber header section, and a semiconductor laser mounted on the semiconductor laser header section via a heat sink. and an optical fiber fixed on the optical fiber header part, the end face of which is processed into a lens, and the end face is aligned with the light emitting part of the semiconductor laser. The outer periphery of the optical fiber near the end face is coated with metal or metal plating and fixed to each other, and the pipe section is fixed to the optical fiber header section using a metal fusion material. This is what I did.

そしてこの光結合装置を製造する方法は、半導体レーザ
ヘッダ部上にヒート7ンクを介して半導体レーザを搭載
する工程と、端面がレンズ加工され光ファイ・9の端面
近傍の外周を金属もしくは金属メッキの・セイプで被覆
し且つ該光ファイバと該パイプとを固着する工程と、前
記・ぐイブ部分をチャックで保持しつつ、前記半導体レ
ーザの光出射部と前記光ファイバの端面との位置合せを
行なう工程と、該位置合せした状態で、金属融着材料を
前記・ンイプ上に非接触状態で載置した後、該金属融着
材料をYAGレーザにより溶融させることにより前記光
ファイバの79イグ部を光ファイバヘッダ部に固着させ
る工程を具備するものである。
The method for manufacturing this optical coupling device includes the steps of mounting the semiconductor laser on the semiconductor laser header via a heat link, and the end face is processed into a lens, and the outer periphery near the end face of the optical fiber 9 is plated with metal or metal. a process of covering the optical fiber with a pipe and fixing the optical fiber to the pipe, and aligning the light emitting part of the semiconductor laser and the end face of the optical fiber while holding the pipe part with a chuck. In the aligned state, a metal fusion material is placed on the pipe in a non-contact state, and then the metal fusion material is melted by a YAG laser to form the 79-pin part of the optical fiber. The method includes a step of fixing the optical fiber header to the optical fiber header section.

(作用) 本発明に係る光結合装置は、製造する際、■ 光ファイ
バに高い剛性のパイプを取りつけ、固着した後、さらに
この7517部を光ファイバヘッダ部の溝内に固着させ
ているため、従来に比べ剛性が増し、金属融着材料が凝
固するときの光ファイバの位置ずれの度合が小さい。
(Function) When the optical coupling device according to the present invention is manufactured, (1) A highly rigid pipe is attached to the optical fiber and fixed, and then this 7517 part is fixed in the groove of the optical fiber header. The rigidity is increased compared to the conventional method, and the degree of displacement of the optical fiber when the metal fusion material solidifies is reduced.

■ またパイプ部を固定するのに用いる金属融着材料は
パイプ部とは非接触の状態でYAGレーザ光の照射によ
り溶けて、ノJ?イブ付光ファイバの存在する光ファイ
バヘッダ部の溝内に流入、凝固し、パイプ部と光ファイ
バヘッダ部とを固着させているため、従来の場合の半田
とての引き離し時等の機械的な力による光ファイバの位
置ずれは生じない。
■ Also, the metal fusion material used to fix the pipe part melts when irradiated with YAG laser light without contacting the pipe part. It flows into the groove of the optical fiber header where the pipe-equipped optical fiber exists and solidifies, fixing the pipe and the optical fiber header. There is no displacement of the optical fiber due to force.

従ってこのようにして作られた光結合装置は、半導体レ
ーザと光ファイバとの高い光結合効率を有している。
Therefore, the optical coupling device manufactured in this manner has high optical coupling efficiency between the semiconductor laser and the optical fiber.

(実施例) 第1図(a) 、 (b) 、 (e)を参照して、本
発明の光結合装置の一実施例について説明する。
(Embodiment) An embodiment of the optical coupling device of the present invention will be described with reference to FIGS. 1(a), (b), and (e).

第1図(、)は本実施例で用いる光ファイバ11の端部
の構成を示したものである。この光ファイバ11は端面
11mにレンズ加工が施されていると共に、その外周が
金属メッキ等でメタライズされている。この光フアイバ
1ノの端部近傍に、表面に金メッキ等が施されたセラミ
ックあるいはli等の剛性の高い材質で作られた短いパ
イfl、?を図示の如くかぶせ、このノJ?イグ12と
光ファイバ11とを第1の金属融着材料13を用いて固
着する。この固着位置は、光ファイバ11の先端が振動
を起さないように少なくとも光ファイバの先端側は固着
するが、もう1方の後端側は固着しても、しなくてもよ
い。
FIG. 1(,) shows the configuration of the end portion of the optical fiber 11 used in this embodiment. This optical fiber 11 has an end face 11m subjected to lens processing, and its outer periphery is metalized with metal plating or the like. Near the end of this optical fiber 1, there is a short pipe made of a highly rigid material such as ceramic or li whose surface is plated with gold. Cover it as shown in the picture, and put it on this J? The optical fiber 11 and the optical fiber 11 are fixed together using a first metal fusion material 13. In this fixing position, at least the front end side of the optical fiber 11 is fixed so that the tip of the optical fiber 11 does not cause vibration, but the other rear end side may or may not be fixed.

一方、第1図(b)に示す如く金属ステム14の半導体
レーザヘッグ部14h上にはヒートン/りI5を介して
半導体レーザ16が予めマウントされている。この金属
ステム14の光ファイバヘッダ部14bは第1図(b)
のA−A断面図である第1図(c)に示す様に凹状の溝
に加工されている。次に第1図(、)に示す構造のノ?
イグ付き光フアイバ1ノのパイプ部を1つあるいは2つ
のチャック17.11jにより保持して、金属ステム1
4の光ファイバヘッダ部14bの溝に位置させた後、半
導体レーザ16を発光させながら、光フアイバ1ノから
の光出力が大きくなるようにチャック17.ノ8を動か
して半導体レーザ16の光出射部と光ファイノ911の
端面との位置合せを行ない、最大の出力が得られる位置
でチャック17.18を固定する。この位置合せ後、光
ファイバヘッダ部14bの溝の両側壁14c 、14d
間にブリッジ状に第2の金属融着材料19を載置する。
On the other hand, as shown in FIG. 1(b), a semiconductor laser 16 is mounted in advance on the semiconductor laser head portion 14h of the metal stem 14 via a Heaton/I5. The optical fiber header portion 14b of this metal stem 14 is shown in FIG. 1(b).
As shown in FIG. 1(c), which is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. Next, the structure shown in Figure 1 (,) is shown.
The pipe section of the optical fiber 1 with an ignition is held by one or two chucks 17.11j, and the metal stem 1 is
After positioning the optical fiber in the groove of the optical fiber header section 14b of No. 4, the chuck 17. 8 to align the light emitting part of the semiconductor laser 16 with the end face of the optical fiber 911, and fix the chucks 17 and 18 at the position where the maximum output can be obtained. After this alignment, both side walls 14c and 14d of the groove of the optical fiber header part 14b are
A second metal fusion material 19 is placed in between in the form of a bridge.

なお、光ファイバヘッダ部14bの溝の両側壁14c 
、14dの高さは溝内に・!イブ付光ファイバ11を位
置させ、該両側壁14cm14d間にわたって第2の金
属融着材料19を載置したときに、・9イグ12と第2
の金属融着材料19とが接触しない程度の高さを有して
いる。また第2の金属融着材料19は第1の金属融着材
料13よりは融点の低いものを用いる。
Note that both side walls 14c of the groove of the optical fiber header portion 14b
, the height of 14d is in the groove.! When the fiber-equipped optical fiber 11 is positioned and the second metal fusion material 19 is placed across the both side walls 14 cm and 14 d, the
The height is such that it does not come into contact with the metal fusion bonding material 19. The second metal fusion material 19 has a lower melting point than the first metal fusion material 13.

次に第2の金属融着材料19にYAGレーザ光2光合0
射して、溶融させ、この溶融した第2の金属融着材料1
9は溝内に流入し、パイfzzを光ファイバヘッダ部1
4bの溝内に固着させる。
Next, two YAG laser beams are applied to the second metal fusion material 19.
This molten second metal fusion material 1
9 flows into the groove and connects the pi fzz to the optical fiber header part 1.
Fix it in the groove of 4b.

このようにして完成した光結合装置を第3図(a)。The optical coupling device thus completed is shown in FIG. 3(a).

(b)に図示する。第3図(a)は側面図、第3図(b
)は第3図(、)のB−B断面図である。
It is illustrated in (b). Figure 3(a) is a side view, Figure 3(b)
) is a BB sectional view of FIG. 3(,).

なお、前述の如く、第2の金属融着材料19を溶かすと
きに、光ファイバ11と・ぐイブ12とを固着した第1
の金属融着材料13が溶けないように、第2の金属融着
材料19は第1の金属融着材料13より融点が低いもの
を使用するが、その例としては、第1の金属融着材料1
3として融点約300℃の高温半田を用い、第2の金属
融着材料19として融点183℃の鉛−スズ共晶半田を
用いる組合せ、あるいは第1の金属融着材料13として
融点183℃の鉛−スズ共晶半田を用い、第2の金属融
着材料19として融点117℃の低温半田を用いる組合
せ等がある。また前記実施例では半導体レーザヘッダ部
14mと光ファイバヘッダ部14bは1つの金属ステム
14を用いて一体的に形成された例を示したが、これら
の半導体レーザヘッダ部と光ファイバヘッダ部とを別々
に分けて設け、図示しない基材上に併置する構成とする
こともできる。
Note that, as described above, when the second metal fusion material 19 is melted, the first
In order to prevent the metal fusion material 13 from melting, the second metal fusion material 19 has a lower melting point than the first metal fusion material 13. Material 1
A combination of using high temperature solder with a melting point of about 300°C as No. 3 and using lead-tin eutectic solder with a melting point of 183°C as the second metal welding material 19, or using lead with a melting point of 183°C as the first metal welding material 13. - There is a combination of using tin eutectic solder and using low temperature solder with a melting point of 117° C. as the second metal fusion material 19. Further, in the above embodiment, the semiconductor laser header section 14m and the optical fiber header section 14b were integrally formed using one metal stem 14, but these semiconductor laser header section and optical fiber header section may be formed integrally. It is also possible to have a configuration in which they are provided separately and placed side by side on a base material (not shown).

(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明によれば、光ファイ
バに高い剛性の・ぐイブを取りつけ、固着した後、この
・やイブ部を光ファイバヘッダ部に固着させているため
従来の光ファイバを直接光ファイバヘッダ部に固着する
場合に比べ、剛性が増すので、金属融着材料が凝固する
ときの光ファイバの移動量すなわち位置ずれの全が小さ
いという利点がある。またパイプ部を固定するのに用い
る金属融着材料はパイプ部とは非接触の状態でYAGレ
ーザ光を用いて溶かされるため、従来の如き機械的な力
による光ファイバの位置ずれは生じない利点もある。さ
らにパイプ付ファイバーは、光ファイバヘッダの溝内に
金属融着材料により固着されるため、信頼性の高い保持
が可能となる利点もある。
(Effects of the Invention) As described above in detail, according to the present invention, a highly rigid cable is attached to an optical fiber and fixed, and then this cable is fixed to the optical fiber header. Therefore, compared to the conventional case where an optical fiber is directly fixed to an optical fiber header part, the rigidity is increased, so there is an advantage that the amount of movement of the optical fiber when the metal fusion material solidifies, that is, the total displacement of the optical fiber is small. In addition, the metal fusion material used to fix the pipe part is melted using YAG laser light without contacting the pipe part, so there is no misalignment of the optical fiber due to mechanical force as in the case of conventional methods. There is also. Furthermore, since the piped fiber is fixed in the groove of the optical fiber header with a metal fusion material, it has the advantage that it can be held with high reliability.

このように本発明によれば、高い光結合効率を有する光
結合装置を歩留り、信頼性共に良く実現することができ
る。
As described above, according to the present invention, an optical coupling device having high optical coupling efficiency can be realized with good yield and reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(、)は本発明の一実施例に用いる・ンイプ付光
ファイバの構成を示した図、第1図(b)は本発明の一
実施例の製造法を説明するための図、第1図(C)は第
1図(b)のA−A断面図、第2図は従来の光結合装置
の製造法を説明するための図、第3図(、)は本発明の
一実施例の構成を示す側面図、第3図(b)は第3図(
−)のB−B断面図。 11・・・光ファイバ、12・・・パイプ、13・・・
第1の金属融着材料、14・・・金属ステム、14m・
・・半導体レーザヘッダ部、14b・・・光ファイバヘ
ッダ部、14c 、14d・・・光ファイノ9ヘッダ部
側壁、15・・・ヒートシンク、16・・・半4体v−
f、1v、zs・・・チャック、19・・・第2の金属
融着材料、20・・−YAGレーザ光。 特許出願人  沖電気工業株式会社 本発明じイ丞る尤鮎台A1製1法の5氾明薦第1図 オ是未、7C,耗合駿!、講へ 第2図 本シバへイh 尤7や占舎表5r ・才澤rl拶第3図
FIG. 1(,) is a diagram showing the configuration of an optical fiber with a pipe used in an embodiment of the present invention, FIG. 1(b) is a diagram for explaining the manufacturing method of an embodiment of the present invention, FIG. 1(C) is a sectional view taken along the line A-A in FIG. 1(b), FIG. 2 is a diagram for explaining the conventional method of manufacturing an optical coupling device, and FIG. A side view showing the configuration of the embodiment, FIG. 3(b) is a side view showing the configuration of the embodiment.
BB sectional view of -). 11... Optical fiber, 12... Pipe, 13...
First metal fusion material, 14... Metal stem, 14m.
...Semiconductor laser header part, 14b...Optical fiber header part, 14c, 14d...Optical fiber 9 header part side wall, 15...Heat sink, 16...Half 4 body v-
f, 1v, zs...Chuck, 19...Second metal fusion material, 20...-YAG laser beam. Patent Applicant: Oki Electric Industry Co., Ltd. This invention is carried out by Ayudai A1. , to the lecture, Figure 2, Book Shibaheih, Yu 7 and Zhansha table 5r, Saizawa rl greeting, Figure 3

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体レーザヘッダ部と、光ファイバヘッダ部と
、前記半導体レーザヘッダ部上にヒートシンクを介して
搭載される半導体レーザと、前記光ファイバヘッダ部上
に固定されるものであって、端面がレンズ加工され且つ
該端面が前記半導体レーザの光出射部と位置合せされる
光ファイバとを備えた光結合装置において、 前記光ファイバの端面近傍の外周を金属もしくは金属メ
ッキのパイプで被覆し且つ相互に固着すると共に、前記
パイプ部を前記光ファイバヘッダ部に金属融着材料を用
いて固着してなることを特徴とする光結合装置。
(1) A semiconductor laser header section, an optical fiber header section, a semiconductor laser mounted on the semiconductor laser header section via a heat sink, and a semiconductor laser fixed on the optical fiber header section, the end face of which is fixed to the optical fiber header section. In an optical coupling device comprising an optical fiber whose end face is processed into a lens and aligned with the light emitting part of the semiconductor laser, the outer periphery of the optical fiber near the end face is covered with a metal or metal-plated pipe, and the end face is aligned with the light emitting part of the semiconductor laser. An optical coupling device characterized in that the pipe portion is fixed to the optical fiber header portion using a metal fusion material.
(2)半導体レーザヘッダ部上にヒートシンクを介して
半導体レーザを搭載する工程と、 端面がレンズ加工され光ファイバの端面近傍の外周を金
属もしくは金属メッキのパイプで被覆し且つ該光ファイ
バと該パイプとを固着する工程と、前記パイプ部をチャ
ックで保持しつつ、前記半導体レーザの光出射部と前記
光ファイバの端面との位置合せを行なう工程と、 該位置合せした状態で、金属融着材料を前記パイプ上に
非接触状態で載置した後、 該金属融着材料をYAGレーザにより溶融させることに
より前記光ファイバのパイプ部を光ファイバヘッダ部に
固着させる工程とを具備することを特徴とする光結合装
置の製造方法。
(2) A step of mounting a semiconductor laser on a semiconductor laser header via a heat sink, and covering the outer periphery of the optical fiber near the end surface with a lens-processed end surface with a metal or metal-plated pipe, and connecting the optical fiber with the pipe. a step of aligning the light emitting section of the semiconductor laser and the end face of the optical fiber while holding the pipe section with a chuck; is placed on the pipe in a non-contact state, and then the pipe portion of the optical fiber is fixed to the optical fiber header portion by melting the metal fusion material with a YAG laser. A method for manufacturing an optical coupling device.
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JPH02106706A (en) * 1988-10-17 1990-04-18 Fujitsu Ltd Production of optical circuit parts
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