JPS63167311A - 光素子と光フアイバとの結合器 - 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、例えば半導体レーザと光ファイバとを光結
合するための光素子と光ファイバとの結合器に関する。

（従来の技術） 従来より、例えば光通信で発光源として用いられる半導
体レーザと、この半導体レーザより出射されたレーザ光
を伝送するための光ファイバとを結合するための、種々
の構造の光素子と光ファイバとの結合器が提案されてい
る。この結合器は、例えばＬＤモジュールと称される半
導体レーザ装置において半導体レーザと光ファイバとの
光結合を行なうために用いられる。以下、図面を参照し
て従来の光素子と光ファイバとの結合器（以下、単に結
合器と称する）につき説明する。

第３図及び第４図は従来の結合器の説明図であり、第３
図は従来の結合器の構成を概略的に示す斜視図及び第４
図は第３図におけるＩＶ−ＩＶ線に沿って示す断面図で
ある。

これら図において、１１は光素子例えば半導体レーザ、
及び１３は半導体レーザ１１を固定するための素子固定
部を示す、また１５は半導体レーザ１１から出射された
レーザ光を伝送するための光ファイバ、及び１７は固着
材によって光ファイバ１５が固定された光ファイバ固定
部を示す。

図示例では、素子固定部１３及び光ファイバ固定部１７
を一体に構成しており、光ファイバ固定部１７の上面側
には溝１９が設けである。半導体ル−ザ１１は素子固定
部１３の上面にヒートシンク２１を介して固定され、及
び光ファイバ１５は溝ｌｓ内に配置された状態で固着材
例えば半田２３を介して光ファイバ固定部１７に固定さ
れる。また光ファイバ１５の先端部は半導体レーザｌエ
フの結合効率を高めるために球状に加工されている。

さらに図において、２５は半導体レーザ１１のレーザ光
出射面に対して光ファイバ１５を位置決めするための治
具を示す。

治具２５を例えばマニピュレータ（図示せず）に装着す
ると共に、治具２５で光ファイバ１５を保持しこの治具
２５をマニピュレータによって操作して光ファイバ１５
をＸ、Ｙ或はＺ方向に移動させ、よって半導体レーザ１
１から出射されたレーザ光を光ファイバ１５で効率良く
受光することが出来るように、これら半導体レーザ１１
及び光ファイバ１５の光軸の位置合せを行なう。

さらに図において、２７は半田２３を加熱溶融するため
の加熱具例えばヒータチップ（ごて）を示しており、前
述の光軸合せの後、ヒータチップ２７で半田２３を加熱
溶融して、溶融状態の半田２３をヒータチップ２７に付
着させる。その後、ヒータチップ２７を光ファイバ１５
及び溝１９に接近させて、半田２３を溝１９及びこの溝
１９内に配設された光ファイバ１５の部分に付着させる
。然る後半導体レーザ１１及び光ファイバの光軸合せを
再度行なってからヒータチップ２７を光ファイバ１５及
び溝１８から引き離す。

この引き難しの際、ヒータチップ２７を介して半田２３
に超音波振動を与えると、光ファイバ１５を溝１９に良
好なろう付は状態で固定することが出来る（参考文献Ｉ
：特開昭６０−２６９０９号公報）。

尚、光ファイバ及び光素子の光軸の位置合せ精度は、理
想的には±０　、５　ｇｍ及び実用的には±Ｉｇｍの位
置合せ精度が要求される。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら従来の結合器では、光ファイバ先端部が自
由端と成っている。

これがため溶融状態の固着材例えば半田を光ファイバに
接触させた際に、固着材の表面張力によって光ファイバ
の光軸の位置ずれが生じ、よって光素子と光ファイバと
の結合効率が悪化する。

これがため、光素子及び光ファイバの光軸合せを再度行
なわなければならず面倒であった。

また、固着材と接触させて固着材の加熱溶融を行なう加
熱具例えばヒータチップを用いた場合、固着材を光ファ
イバに付着させた後、光ファイバから加熱具を引き離す
際にも、固着材の表面張力によって光ファイバの光軸ず
れが生じてしまう。

その結果、光軸の位置合せ精”度が低下し、よって光フ
ァイバと光素子との結合効率が悪化するという問題点が
あった。

そこで、このような問題点を有する加熱具を用いずに、
固着材との非接触状態で固着材を加熱溶融する非接触熱
源例えばレーザビームの如きエネルギービームを用いる
方法もある。しかしながら、エネルギービームの如き非
接触熱源では、固着材が急加熱されて飛散することがあ
り、この飛散した固着材が光素子に付着して光素子の機
能を損なうという問題点があった０例えば半導体レーザ
のレーザ光出射面に溶融状態の固着材が付着すれば半導
体レーザと光ファイバとの結合効率の低下を招くし、場
合によっては半導体レーザを著しく５損傷し或は半導体
レーザの機能を著しく劣化させることもある。

この発明の目的は、上述した従来の結合器の問題点を解
決し、固着材の表面張力による光ファイバ及び光素子の
光軸ずれ、及び溶融状態の固着材の飛散による光素子の
機能損傷を防止出来る構造の光素子と光ファイバとの結
合器を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） この目的の達成を図るため、この発明の光素子と光ファ
イバとの結合器は、光素子と、この光素子から出射され
たレーザ光を伝送するための光ファイバと、光素子を固
定するための素子固定部と、固着材によって光ファイバ
が固定された光ファイバ固定部とを具えて成る光素子と
光ファイバとの結合器において、光素子のレーザ光出射
面及び光ファイバの光軸を位置合せした状態に光ファイ
バを保持固定し及び光ファイバの固定のため溶融されて
飛散する固着材を遮るための、保持部を具えた構成と成
っている。この保持部は、光ファイバ固定部と素子固定
部との間に配設される。

（作用） このような構成の光素子と光ファイバとの結合器によれ
ば、固着材を非接触熱源例えばエネルギービームによっ
て加熱した際に、溶融状態の固着材が飛散することがあ
ったとしても、飛散する固着材が保持部によって遮られ
て光素子に付着することがなくなる。

また、溶融された固着材が凝固するまでの間、保持部に
よって光ファイバを保持固定しておくので、光ファイ／
へ及び光素子の光軸を位置合せした状態で維持すること
が出来、よって光軸がずれるのを防止出来る。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明の一実施例につき説明す
る。尚、図面はこの発明が理解出来る程度に概略的に示
しであるにすぎず、従って各構成成分の形状、配置関係
及び寸法は図示例に限定されるものではない、また第３
図及び第４図に示す構成成分と対応する構成成分につい
ては、同一の符号を付して示し、その詳細な説明を省略
する。

第１図（Ａ）〜（Ｃ）はこの発明の結合器の一実施例の
説明図であり、第１図（Ａ）は光ファイバを固定してい
ない状態の結合器を示す斜視図、第１図（Ｂ）は光素子
例えば半導体レーザ及び光ファイバの光軸を位置合せし
ている状態の結合器を示す斜視図、第１図（Ｃ）は光フ
ァイバを光ファイバ固定部に固定した状態の結合器を示
す斜視図である。さらに第２図は第１図（Ｃ）における
■−■線に沿って示す結合器の断面図である。

第１図（Ａ）において、３１は溝を示しており、この実
施例においても従来と同様、素子固定部１３及び光ファ
イバ固定部（以下、ファイバ固定部と称する）１７とを
一体に構成し、これら固定部１３及び１７との間にこの
溝３１を設ける。この溝３１は、光ファイバを、後述す
る保持部に固定した状態で位置合せする際に、保持部の
移動を妨げないように形成されている。

素子固定部１３及びファイバ固定部１７の形成材料は、
半導体レーザ１１及び光ファイバ１５の光軸の位置合せ
精度向上のため、熱膨張係数の小さな材料例えばコバー
ル或はセラミックスとするのが好ましい。

第１図（Ｂ）において、３３は半導体レーザ１１のレー
ザ光出射面及び光ファイバ１５の光軸を位置合せした状
態に光ファイバ１５を保持固定し及び光ファイバ１５の
固定のため溶融されて飛散する固着材を遮るための保持
部を示しており、この保持部３３はファイバ固定部１７
と素子固定部１３との間に配設される。

この実施例では保持部３３を金属材料例えばコバール或
はステンレス鋼から成る平板を以って構成すると共に、
第２図に示すように光ファイバ１５を挿通させた状態で
固定するためのスルーホール（貫通穴）３５を設けてい
る。

好ましくは、光ファイバ１５の固定をしっかりと行なう
ため、ファイバ固定部１７の溝１３及び又はその周辺部
、スルーホール３５に挿通される光ファイバ１５の先端
部側、さらに保持部３３の素子固定部１３と対向する側
の一方の面ａ、ファイバ固定部１７と対向する側の他方
の面す及びスルーホール３５に、メタライズ処理を施す
、このメタライズ処理に当っては、図示せずも、例えば
電解めっきによって溝１９及び又はその周辺部、一方及
び他方の面ａ及びｂ、スルーホール３５に、順次ニッケ
ル（Ｎｉ）層及び金（Ａｕ）層を積層し、同様に例えば
無電解めっきによって光ファイバ１５の先端部側表面に
、順次ニッケル（Ｎｉ）層及び金（Ａ　ｕ）層を積層し
、これらＮｉ層及びＡｕ層から成るメタライズ層を形成
する。尚、メタライズ層の形成方法及び形成材料は設計
に応じて任意好適な形成方法及び形成材料を用いて良い
。

第１図（Ｂ）及び第２図に示すように、この実施例では
光ファイバ１５の先端部をスルーホール３５に挿通させ
た状態でしかも光ファイバ１５の光軸が保持部３３に対
して例えば概略直交するように配置した状態で、固着材
３７で光ファイバ１５を一方の面ａ側に固定する。

光ファイバ１５を保持部３３に固定するための固着材３
７は、好ましくは高い融点例えば１８３６Ｃ〜３１５°
Ｃの融点を有する高融点半田を用いるのが良い。

次にこの実施例における光ファイバ及び半導体レーザの
光軸の位置合せ、光ファイバのファイバ固定部への固定
につき説明する。

第１図（Ｂ）に示すように、保持部３３に固定された光
ファイバ１５は、例えばマニピュレータ（図示せず）に
装着された治具３９によって保持固定される。半導体レ
ーザ１１及び光ファイバ１５の光軸の位置合せは、マニ
ピュレータによって治具３８を操作して、従来と同様に
行なう、尚、図中治具３８を点線で示す。

この位置合せを終えたら、光軸の位置ずれを生じないよ
うに、保持部３３を治具１５によってしっかりと固定し
、以って光ファイバ３９の保持固定を保持部３３を介し
て行なう。

これと共に、溶融状態の固着材４１を光ファイバ１５及
び溝１８に付着させることが出来るようにするため、フ
ァイバ固定部１７の上面に板状の固着材４１（図中固着
材４１を点線で示す）を任意好適な量だけ載置して溝１
９を覆い、よって光ファイバ１５を溝１８と固着材４１
との間に配置した状態にする。

好ましくは固着材４１に、固着材３７よりも低い融点例
えば１２０〜１８０６Ｃ前後の融点を有する低融点半田
を用いるのが良い。

次いで、ファイバ固定部１７に載置した固着材４１を、
例えばレーザビームの如きエネルギービームによって加
熱し溶融する。これと共に保持部３３及びファイバ固定
部１７のメタライズ処理部分も加熱すると、第２図に示
すように、光ファイバ１５、保持部３３及びファイバ固
定部１７に溶融状態の固着材４１が付着する。その後エ
ネルギービームの照射を停止し固着材４１を凝固させる
。その結果、光ファイバ１５及び保持部３３はファイバ
固定部１７にそれぞれ固定される。

図示例の場合、保持部３３をファイバ固定部１７から突
出させて固着材４１の飛散を遮るようにファイバ固定部
１７及びレーザ光出射面の間に設けているので、固着材
４１を加熱した際に固着材４１が飛散することがあった
としても、保持部３３で飛散する固着材４１を遮り、よ
って固着材４１がレーザ光出射面に到達するのを阻止す
ることが出来、従ってレーザ光出射面の汚損防止を図る
ことが出来る。

また固着材４１が凝固するまでの間、光ファイバ１５を
保持部３３を介してしっかりと固定保持しているので、
半導体レーザ１１及び光ファイバ１５の相互の位置関係
が実質的に一定の位置関係に維持されよって光軸の位置
ずれ防止を図ることが出来る。

この発明は上述した実施例にのみ限定されるものではな
く、種々の変更を行なうことが出来る。

また上述した数値条件及び材料は一例にすぎず、従って
この発明は上述の数値条件及び材料に限定されるもので
はない。

例えば光素子は半導体レーザ、レーザダイオード、光電
子集積回路（ＯＥ　Ｉ　Ｃ）その他の光素子を用いて良
い、さらにこの発明はこれら光素子の他例えば光ファイ
バと光ファイバとの光結合に応用しても良い。

また素子固定部、ファイバ固定部及び保持部の形状、寸
法、形成材料その他の設計条件も任意好適な設計条件に
変更することが出来る。

例えば素子固定部及びファイバ固定部を個別分離した構
成としても良い、またファイバ固定部の溝の形状は図示
のものに限定されず例えばＶ溝としても良いし、或はフ
ァイバ固定部に溝を設けずに光ファイバの固定を行なう
ようにしても良い。

さらに光軸の位置合せ時に保持部の移動を妨げないので
あれば、必ずしも素子固定部及びファイバ固定部間に溝
を設けなくとも良い。

保持部は、飛散する固着材を光素子及びファイバ固定部
の間で遮って光素子の汚損を防止出来る、任意好適な大
きさ、形状で形成して良い。また光ファイバの保持部へ
の固定は、保持部を複数の構成部材から形成しこれら構
成部材で光ファイバを挾持するようにして光ファイバを
保持部に固定しても良いし、保持部にスルーホールに代
え切溝を設けてこの切溝に光ファイバを挿通させた状態
で光ファイバを保持部に固定するようにしても良い、さ
らに保持部の形成材料は金属に限定されず、例えばセラ
ミックスとしても良い、さらに好ましくは光ファイバを
その先端部分で保持部に固定するのが良いが、光ファイ
バの任意好適な位置の部分で固定するようにして良い。

また、ファイバ固定部へ光ファイバを固定するための固
着材（便宜上、この固着材を固着材Ｉと称する）、及び
保持部へ光ファイバを固定するための固着材（便宜上、
この固着材を固着材■と称する）も設計に応じて任意好
適な固着材を用いて良い。

例えば固着材工及びＨに半田その他のろう材を用いて良
いし、また固着材Ｈに樹脂性接着材を用いても良い。

（発明の効果） 上述した説明からも明らかなように、この発明の光素子
と光ファイバとの結合器によれば、固着材を非接触熱源
例えばエネルギービームによって加熱した際に、溶融状
態の固着材が飛散することがあったとしても、飛散する
固着材が保持部によって遮られて光素子に付着すること
がなくなる。これがため、飛散する固着材が光素子の機
能を損傷或は劣化させたり又は光素子と光ファイバとの
結合効率を低下させたりすることの防止を図れる。

また、その結果非接触型熱源を用いることが出来るので
、従来の結合器のように光軸合せが２度手間に成ること
が無く工程を簡略化することが出来る。

また、溶融された固着材が凝固するまでの間、光ファイ
バと光素子とを光軸合せした状態で、光ファイバを保持
部によって保持固定しておくので、光軸がずれるのを防
止することが出来る。

従って光素子と光ファイバとの光軸合せの精度の向上を
図って、これら光素子と光ファイバとの結合効率の向上
を図ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｃ）はこの発明の光素子と光ファイバ
との結合器の一実施例の説明図、 第２図はこの発明の光素子と光ファイバとの結合器の一
実施例の構成を示す断面図、 第３図は従来の光素子と光ファイバとの結合器の構成を
示す斜視図、 第４図は従来の光素子と光ファイバとの結合器の構成を
示す断面図である。 １１・・・光素子、　　　　１３・・・素子固定部１５
・・・光ファイバ １７・・・光ファイバ固定部 ３３・・・保持部、　　　　４１・・・固着材。 微油」列の説明口 第１図 臭　族４列の説明口 第１図 爽　虎　イ列　の＃ｒｙｒＩ囚 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）光素子と、該光素子から出射されたレーザ光を伝
   送するための光ファイバと、前記光素子を固定するため
   の素子固定部と、固着材によって前記光ファイバが固定
   された光ファイバ固定部とを具えて成る光素子と光ファ
   イバとの結合器において、 前記光ファイバ固定部と前記素子固定部との間に配設さ
   れ、前記光素子のレーザ光出射面及び前記光ファイバの
   光軸を位置合せした状態に前記光ファイバを保持固定し
   及び前記光ファイバの固定のため溶融されて飛散する前
   記固着材を遮るための保持部を具えて成ること を特徴とする光素子と光ファイバとの結合器。