JPS63193112A - 光半導体素子と光フアイバとの光結合構造 - 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】 〔概要〕 受光素子１発光素子等の光半導体素子の受光端面、或い
は発光端面と、ファイバ端面とをコアの屈折率にほぼ等
しい屈折率を備えた光学接着剤を介して接着させ、光結
合させることにより、光結合度が高く、且つ光半導体素
子端面、或いはファイバ端面が損傷する恐れのない、光
半導体素子と光ファイバとの光結合構造を提供する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は受光素子９発光素子等の光半導体素子と光ファ
イバとの光結合構造に関する。

受光素子１発光素子等の光半導体素子を光通信システム
に用いる場合、伝送路である光ファイバを光半導体素子
に光結合させることが不可欠である。

この際、光半導体素子と光ファイバとの光結合を高効率
で行わせるために、ファイバ端面を光半導体素子端面（
受光端面または発光端面を言う）に、極めて近く近接さ
せることが要求される。

〔従来の技術〕

第４図に示す光半導体素子は受光素子ＩＡであって、半
導体Ｓ層３と半導体２層２とを層状に設け、半導体２層
２の上面の受光面５Ａに、リング状に電極４を設けであ
る。

このような受光素子ＩＡは、受光面５＾を上面にして、
筐体の底板部材等の基台に取着されている。

一方、光ファイバｌＯは、クラッド１２が裸出されるよ
うに端末部分の被覆を剥離して、金属材よりなる円筒形
のファイバホルダ１３の軸心に設けた細孔に、挿入し貫
通させ、接着剤等により固着することにより、端末部に
ファイバホルダ１３を装着しである。

光ファイバ１０の光軸を受光素子ＩＡの受光面５Ａに垂
直して所定の位置で保持固定するために、ファイバホル
ダ１３の外径よりも大きい内径の中空孔１４＾を有する
支持金具１４を、中空孔１４Ａが軸心が受光面５Ａに垂
直になるように、筐体の側壁等に小ねじ１６を用いて固
着しである。

光ファイバ１０を受光素子ｌ＾に光結合させるには、光
ファイバ１０に光源を接続し、受光素子ＩＡにパワーメ
ータ等、受光素子に入射する光パワーを観測できる測定
器を接続した後に、ファイバホルダ１３の外周面に接着
剤１５を塗布して、ファイバホルダ１３を支持金具１４
の中空孔１４Ａに挿入し、ファイバホルダ１３を微動台
のアーム（図示せず）で把持し、ファイバ端面１０Ａを
目視しながら受光面５＾に近接させる。

ファイバ端面１０Ａを受光面５Ａに所望に近く近接した
状態で、パワーメータを観測しながら、微動台を操作し
て、光結合度が最大になるようにファイバホルダ１３を
水平面内で移動調整する。

光結合度が最高になるように調整したその位置で、ファ
イバホルダ１３を保持し接着剤１５を硬化させて、ファ
イバホルダ１３を支持金具１４に固定し、光ファイバ１
０と受光素子ＩＡを光結合させている。

なお、光ファイバ１０の外径が１２５μｍ１コア１１の
直径が１０ＩＩＩ１１、受光素子ＩＡの受光部分の直径
が１０μＩ１１〜１００μｍの場合に、光ファイバ１０
からの出射光のすべてを、受光素子１＾が受光させるた
めには、受光素子ＩＡの受光面５＾とファイバ端面１０
Ａとの間隙ｄは、０〜数十μｍと非常に小さい値である
。

光半導体素子が発光素子の場合においても、上述のよう
に、ファイバ端面１０Ａを発光素子の発光面に極めて近
接させることが要求されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記従来例の光半導体素子と光ファイバと
の光結合構造は、光結合効率を高めるために、ファイバ
端面１０Ａを光半導体素子端面に極めて近く近接させる
際、確認手段が間隙ｄの目視であるので、誤って光ファ
イバｌＯを光素子に衝き当て、光半導体素子端面、或い
はファイバ端面１０＾を損傷させるという問題点がある
。

また、光ファイバ、光半導体素子等の損傷を避けるため
に、間隙ｄを大きくとると、光結合効率が低（なるとい
う問題点がある。

本発明はこのような点にかんがみて創作されたもので、
光半導体素子、或いは光ファイバの損傷がなく、且つ光
結合効率の高い、光半導体素子と光ファイバとの光結合
構造を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記従来の問題点を解決するため本発明は、第１図に示
す原理図のように、光信号の入出力を行う光半導体素子
１と光ファイバ１０とを、光結合させるにあたり、光フ
ァイバ１０のコア１１の屈折率にほぼ等しい屈折率を備
えた光学接着剤２０を介して、ファイバ端面１０Ａと光
半導体素子端面５とを、接着固定するようにしたもので
ある。

〔作用〕

上記本発明を組立るには、先ず光半導体素子端面５に光
学接着剤２０を滴下し、光学接着剤２０を光半導体素子
端面５上にドーム形に置く、その後ファイバ端面１０Ａ
を光半導体素子端面５に近接させ、ファイバ端面１０Ａ
が光学接着剤２０の頂上部に当接した状態で、光ファイ
バｌＯを光半導体素子端面５に平行する面内で移動調整
し、調整終了後、光学接着剤２０を硬化させ、光ファイ
バ１０と光半導体素子１との関係位置を固定するもので
ある。

このような組立手段であり、光学接着剤２０は屈折率が
、コア１１の屈折率に殆ど等しいものを選択しである。

したがって、光半導体素子１が受光素子の場合には、光
ファイバ１０を光源に接続し、ファイバ端面１０Ａでの
反射光をモニターしていると、ファイバ端面１０Ａが光
学接着剤２０に当接する前は、反射光が多いが、ファイ
バ端面１０Ａが光学接着剤２０に当接すると、この反射
光が殆ど無くなる。

また、光半導体素子１が発光素子の場合は、ファイバ端
面１０Ａが光学接着剤２０に当接すると、ファイバ端面
１０Ａでの反射光が減少して、光ファイバ１０の出力が
急激に増加する。

したがって、ファイバ端面１０＾が光半導体素子端面５
に極めて近く近接したことが容易に判定でき、ファイバ
端面１０＾を光半導体素子端面５に衝突させる恐れがな
い。

なお、本発明の構造は光学接着剤２０を介してフでの反
射光が発生することがないので、結合損失が少ない。

また、ファイバ端面１０Ａと光半導体素子１との関係位
置が固定されているので、使用中に光学軸がずれる恐れ
がなく、光結合度が安定している。

〔実施例〕

以下図を参照しながら、本発明を具体的に説明する。な
お、全図を通じて同一符号は同一対象物を示す。

第２図は本発明の一実施例の断面図、第３図は本発明の
一実施例の組立時の構成図である。

第２図において、光半導体素子は受光素子ＩＡであって
、半導体Ｓ層３と半導体２層２とを層状に設け、半導体
ＰＪｉ２の上面の受光面５Ａに、リング状に電極４を設
けである。

受光素子ＩＡは受光面５八を上面にして、筐体の底板部
材等の基台に取着されており、受光面５Ａには、光ファ
イバ１０のコアの屈折率にほぼ等しい屈折率を備えた光
学接着剤２０を、ドーム形に固着しである。

一方、光ファイバ１０は、端末部分の被覆を剥離して、
円筒形のファイバホルダ１３の軸心に設けた細孔に、挿
入し貫通させ、接着剤等により固着し、光ファイバ１０
の端末部にファイバホルダ１３を装着しである。

ファイバホルダ１３の外径よりも大きい内径の中空孔１
４Ａを有する支持金具１４は、中空孔１４Ａが軸心が受
光面５八に垂直になるように、筐体の側壁等に小ねじ１
６を用いて固着されている。

ファイバホルダ１３は支持金具１４の中空孔１４八に挿
入され、ファイバホルダ１３の下端面より下方に突出し
た光ファイバ１０の端末のファイバ端面１０Ａは、光学
接着剤２０の頂上部に当接し、所望に位置調整された後
に、光学接着剤２０を介して光素子１に固着されている
。

また、光素子１と光ファイバ１０との関係位置が所定に
決定した後に、ファイバホルダ１３の外周面に塗布され
た接着剤１５により、ファイバホルダ１３と支持金具１
４とは固着されている。

第２図に示すような光ファイバ１０と受光素子１Δとの
組立手段を、第３図を参照して説明する。

まず、光ファイバ１０の入力側端末に、光コネクタ３０
ｂ、方向性結合器３０．光コネクタ３０ａを介して、光
源３１に接続する。

また光源３１に並列に、パワーメータ３２を光コネクタ
３０ｃを介して方向性結合器３０に接続する。なお、パ
ワーメータ３２を接続した方向性結合器３０の光導波路
の反対側の端末３０ｅは、無反射端末としておく。

このようにすることにより、光源３１の出射光は方向性
結合器３０を介して、実線で示すうに光ファイバ１０に
伝播され、ファイバ端面１０Ａより出射する。しかし一
部の光は、ファイバ端面１０Ａで反射して、点線で示す
ように光ファイバ１０を逆行して、方向性結合器３０を
経て、光源３１に戻る。

この際、反射光は、方向性結合器３０部分で分岐して、
その一部はパワーメータ３２に入射する。

一方、受光素子ＩＡの出力側に、パワーメータ３５を接
続し、光学接着剤２０を受光素子ＩＡに滴下して、受光
面５Ａ上にドーム形に置く。

ファイバホルダ１３の外周面に接着剤１５を塗布して、
ファイバホルダ１３を支持金具１４の中空孔１４Ａに挿
入し、ファイバホルダ１３を微動台のアームで把持し、
パワーメータ３２会を読みながら、徐々にファイバホル
ダ１３を降下させ、ファイバ端面１０Ａを受光面５Ａに
近接させる。

ファイバ端面１０Ａが光学接着剤２０の頂上部に当接す
ると、ファイバ端面１０Ａでの反射光が殆どなくなるの
で、パワーメータ３２で判定できる。

この状態で、パワーメータ３５を読みながらで、微動台
を操作して光ファイバ１０を光素子端面５に平行する面
内で移動調整し、その光結合度が最高になるように調整
する。そして、その状態で光学接着剤２０を硬化させ、
さらに接着剤１５を硬化させる。

したがって、光ファイバｌＯと光素子１との関係位置は
、光結合度が最高の状態で固着され、その状態を維持す
る。

本発明は、光ファイバと発光素子との光結合構造に適用
できることは勿論であり、受光素子の場合と同様の効果
がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、受光素子９発光素子等の
光半導体素子の受光端面、或いは発光端面と、ファイバ
端面とをコアの屈折率にほぼ等しい屈折率を備えた光学
接着剤を介して接着させたもので、光結合効率が高く、
光結合度が安定しており、且つ光素子端面、或いはファ
イバ端面が損傷する恐れのない等実用上で優れた効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を示す断面図、 第２図は本発明の実施例の断面図、 第３図は本発明の組立時の構成図、 第４図は従来例の断面図である。 図において、 １は光半導体素子、　　ＩＡは受光素子、５は光半導体
素子端面、５Ａは受光面、１０は光ファイバ、　　　１
０Ａはファイバ端面、１１はコア、　　　　　　　１２
はクラッド、１３はファイバホルダ、　１４は支持金具
、２０は光学接着剤、　　　３０は方向性結合器、３２
、３５はパワーメータを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光信号の入出力を行う光半導体素子（１）と、光ファイ
   バ（１０）との光結合構造において、該光ファイバ（１
   ０）のコア（１１）の屈折率にほぼ等しい屈折率を備え
   た光学接着剤（２０）を介して、ファイバ端面（１０Ａ
   ）と光半導体素子端面（５）とが、接着されたことを特
   徴とする光半導体素子と光ファイバとの光結合構造。