JPS6319610A - 光伝送用組立体 - 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 本発明は光伝送用組立体の￥Ｊ　３９ｉに関し、特に限
定はされないが通信システム及びデータリンク用の単一
モード光ファイバを保持するハーメチックシールされた
注入形レーザ組立体に関する。

従来の技術 出願人による英国特許出願公開第２１２４４０２Ａ号は
、ハーメチックシールされ、レーザを数句けられたヒー
トシンクに溶接された金属支持部材を有し、この金属支
持部材上にモニタ用フォトダイオードが取付けられてな
る副組立体を含む注入形レーザ組立体を開示している。

ヒートシンクは組立体筐体中に固定され、またファイバ
支持管中にハーメチックシールされた状態で支持された
プラスグーツク被覆光ファイバよりなる別の副組立体が
筺体の一の壁中に開口部を介して導入される。この管及
びヒートシンクには固定用構成がレーザビーム溶接され
ており、そのｖＪ宋ファイバの内端がレーク。

とファイバの間に最適な結合が成立するような位置で固
定される。

発明が解決しようとする問題点 かかる構成は信頼性が高いことが立証されてはいるがや
や微妙であり、特に製造費用が高くつくことが大きな問
題点である。すなわち、多数の副組立体を非常に高精度
で製造する必要があり、また最終的な組立体が比較的複
雑な構成を有する問題点がある。

また、光ファイバをレーザに接近して保持するファイバ
支持管には組立体の温度変化及び組立体に外界から加わ
る力に起因する応力がかかることが見出された。勿論、
レーデ組立体中に別にり一ミスタを設けて温度をモニタ
しまた管を支持している副組立体間にヒートポンプを設
けて副組立体の温度を所定範囲内に維持し熱応力を最小
化することはできるがハーメチックシールされた管が組
立体筐体の外側から０１組立体中のファイバとレーザの
境界のすぐ近くまで熱を伝導するため組立体のハーメチ
ックシールされた筐体外側の温度が極端に変化すると局
部的な発熱や冷ＮＩが生じてしまう。その結果副組立体
の一部分に取付けられた會ナーミスタは重要な領域の近
傍の実際の局所温度を感知しなくなってしまう。

本発明の目的は光伝送用組立体の構成を簡素化し同時に
今日市販の装置よりも優れた性能の装置を提供するにあ
る。

問題点を解決するための手段 本発明は光ファイバ用入口を有する筺体と、筐体内の取
付部分と、前記入口から取付部分へ延在する光ファイバ
と、ファイバ端から直接に光を供給される半導体光伝送
装置とよりなり、取（＝１部分は上下に重なって形成さ
れた複数の膜よりなり、ファイバは取イ」部分に接着剤
により固定されていることを特徴とする光伝送用組立体
を提供する。

本発明はまた多層厚膜構成であって、構成中一の居は発
熱要素として使われる抵抗層であり、この発熱要素には
端子が接続されており電流を通すことにより基板構成が
加熱されることを特徴とする構成を提供する。

実施例 以下、本発明を図面を参照しながら説明する。

第１図を参照するに、数層の構造を担持する大きなセラ
ミック基板１（例えば５　ｃｔｘ　Ｘ　５　ｃｍ又は１
０ｃｍＸ１０ｃｍ）の裏側には厚膜の金バッドがスクリ
ーン印刷されている。また、セラミック基板１の表側に
は第１図に示す如き数層の厚膜「パターン」が金でスク
リーン印刷されておりその各々は配線用導体パターン及
び接地面２を形成する。

この印刷は焼成後の厚さが８〜１２ミクロンになるよう
な標準的な金厚膜印刷技術を使って実行される。この印
刷の際接地面２から裏側の接地面へ貫通する２つの穴が
「メッキ」され接地面２が裏側の接地面に接続される。

パターン間のヂャンネルはレーザスタライビングのため
に使われる。最終的な印刷及び分離の後基板の各長子線
上にも金インクが印引されて上側接地面２が下側接地面
にさらに接続される。これは非常に高いビット速度にお
ｔプる動作特性を向上させるためである。

接地面２の一の部分２Ａは取付部分の基部をなす。この
取付部分は厚膜インク及び焼成誘電体のみよりなり正し
いレベルのプラツトフオームを形成する。このプラット
フォーム上にファイバ端部が固定される。

第２図を参照するに、この取付部分の第１の層は誘電体
層３よりなり電気絶縁層を形成する。この誘電体層は例
えばガラスやアルミナよりなり、約８５０℃の温度で焼
成されている。

またＭ　Ｔｓ体層３上には金インクにより一対の厚ｐＨ
導体４Ａ及び４Ｂが相互に離間されてまた接地面から離
間して形成されている。

導体４Ａと４Ｂを架橋するように例えばルテニウム化合
物よりなる電気抵抗を有する厚膜インクが堆積され抵抗
層５が形成される。この抵抗層５は第１図に示す如く導
体４Ａ及び４Ｂのそれぞれ左側及び右側縁を超えてはみ
出さないように、また導体４Ａ及び４Ｂの上面から浮上
らないように形成される。

抵抗層５の上、及び導体４△及び４Ｂの外側縁部の上に
は層３と同様な第２の誘゛、Ｔｉ体層６が形成されてい
る。

さらに、誘電体層６の上には白金金インク化合物により
はんだパッド７が形成される。このパッドの幅はせまく
、はんだ付けされるファイバの径より数侶大きいだけで
ある。ファイバ径は１３０ミクロンでありまたパッドの
幅は約５００ミクロンである。

以上の構成によりファイバ端部を光電変換器に適した正
しい高さで整列させるファイバの取付部分が形成される
。この光電変換器は本実施例では半導体レーザチップで
ある。

セラミック基板１にはファイバの取付部分の使に一対の
サーミスタ要素８及び９がスクリーン印刷されている。

このサーミスタ要素８は第１及び第２の印刷導体１０及
び１１上に印刷形成されておりその上に釉１２が施され
ている。同様に、サーミスタ要素９が第１図に示すよう
に接地面２の一部分とエツチングされた導体１３との間
に印刷形成される。また釉１４が施されてサーミスタ要
素を保護する。

例えばモノモード１．３履注入形レ一ザ組立体など構成
したい組立体の秤類如何により、−又は他のサーミスタ
要素が外部回路を介して組立体中のヒートポンプへ接続
されている。このヒートポンプは基板、特にレーザチッ
プの温度をせまい範囲に維持・制御する。温度制御が不
要の場合はヒートポンプは省略できサーミスタ要素は接
続されない。

上に説明の実施例では注入形レーザ帽立体が使用され、
可視マーカ１５は注入形レーザチップが取付ｉノられて
いる注入形レーザ用ヘッダが設曝プられる位首を概略的
に示す。

同様な可視マーカ１６がモニタ用フォトダイオードを有
するモニタ１０ツクの概略的位置を示す。

このフォトダイオードは注入形レーザから後方へ放射さ
れる光を検出してレーザ動作をモニタする。

このモニタブロックは外部回路によりレーザに加えられ
るバイアス電流をモニタし、レーザ出力が経時変化で低
下した場合にバイアス電流を変化させてレーザ出力を上
昇させレーザの出力を使用期間全体にわたって実質的に
一定に維持する。モニタブロックは符号１７で示す。

印刷された導体パターン１８．１９及び２０はレーザチ
ップ及びモニタブロックにワイヤボンディングにより接
続されさらにＤＩＬ外部接続端子３１の上端にも接続さ
れる。この様子を第３図に示す。

第３図（この図は正しい縮尺にはなっていない）は注入
形レーザ組立体を説明の都合上蓋を除去した状態で示す
。組立体は箱状の筐体３０を有し、その底面（図示せず
）には筺体３０の内部に向って延在する符号３１で示す
１４本の接続用端子が設けられている。

第３図において符号１で一般的に示すセラミッり製取付
用基板は筺体３０中でヒートポンプ３２上に支持されて
いる。このヒートポンプ３２は筺体３０の底面上に固定
されており、従ってヒートポンプ３２は筐体底面と基板
１の間に接続される。

光電変換器すなわちレーザＥＬＥＤあるいは他の光送受
信用装置の精密な温度制御が不要である場合はヒートポ
ンプ３２を単なる金属ブロックで巽換えてもよい。

モニタ１７は基板１上のヘッダ３４に取付けられたレー
ザ３３の後方へ放）１される出力をモニタする位置に設
けられる。用途によってはモニタ１７は不要である。

筐体３０には出力ファイバを支持する支持管３５が溶接
・固定され外界と光電変換器とを光学的に結合する光フ
ァイバ３６を剛性的に支持する。

光ファイバ３６の端部３６Ａははんだパッド７上に載っ
ておりまた光ファイバ３６のうち管３５を通るファイバ
部分は管３５に例えばはんだ付けやエポキシ樹脂接着剤
で固定される。

組立体の組立の際光ファイバ３６の端部３６Ａ１よ上記
実施例では注入形レーザであるレーザチップ３３に対し
て整列させられる。光ファイバ３６を通って送られてく
る光をモニタしながらこの整列を正しく設定した後導体
４Ａ及び４Ｂに通電することにより光ファイバ取付部分
中の抵抗層５を発熱させる。この発熱によりはんだパッ
ドが溶融し光ファイバが注入形レーザに対して整列した
状態で取付部分に直接にはんだ何けされる。はんだパッ
ドの高さは製造時に一定にされるがある程度の公差を有
する。また、取付部分上におけるレーザの先出ツノ部分
の高さも台やは／Ｖだの薄板を使って所定の公差範囲内
に調節される。組立体の組立に際しファイバは真空式及
び／又は瀕械式グリッパによってはんだパッドよりも上
の空中に支持され最適の位置に保持される。はんだは固
化する際ファイバを下へ引張るのではんだを充填するに
先立ち、 １、　光ファイバを最適位置に設定し；２、光ファイバ
を最適位置から上方へ既知の所定量だけ変位さＵ： ａ　はんだを固化させてファイバを既知の所定量だけ下
方へ変位させ、ファイバをレーザチップなどの半導体装
蘭の光出力領域にまっすぐ整列した最適位置に復帰させ
る過程が実行される。

はんだ付（プされた光ファイバ端部３６Ａと支持管３５
内端部との間のファイバ部分３６Ｂは可撓性を維持して
おり基板１あるいは筺体３０に固定されている剛性構造
物によって制約されない。このため苛酷な条件下で支持
管３５が動かされることがあっても光ファイバの動きは
その端部３６Ａに伝達されず、従って端部３６Ａは筺体
及び支持管に外部から加わる物叩的な力には影響されな
い。

またチップ近傍の領域の外側筐体３０の間に熱的遮蔽が
形成されるがこれはヒートポンプによってチップの温度
をせまい範囲例えば２５℃±１℃で制御しているような
場合特に重要な利点となる。

塁医１に対して厚膜回路技術を適用することにより注入
形レーザ組立体の構成が著しく簡素化されまた特にファ
イバとレーザデツプの幾何学的整列を６１密に制御する
ことが可能になる。

以上の実施例は単一モードファイバについてのものであ
ったが多モードファイバを使用することも同様に可能で
ある。

また以上の実施例では光伝送用組立体にレーザが用いら
れたがそのかわりに光検出器を使用づ゛ることも可能で
ある。従って本発明の組立体は送信器としても受信器と
しても使用できる。

また上記多層厚膜り板構成は伝送用組立体以外にも用途
を有する。例えば埋設抵抗層は例えば氷点下の環境で使
われる試験様器や回路及び部品の局部内側す制御に使用
できる。

要約すると本発明による注入形レーザ組立体は筐体（３
０）と、基板（１）上の取付部分（２△）に到る光ファ
イバピグテール（３６）とを有し、取付部分（２Ａ）は
抵抗発熱凹累（５）及びエツチングされた導体（４△、
４Ｂ）とを含む複数の厚膜層より形成される。発熱要素
（５）及びエツチングされた導体（４△、４Ｂ）はまた
細長いはんだパッド（７）から層（６）により絶縁され
る。

光ファイバの末端部（３６△）が注入形レーザブツブ（
３３）と整列された後導体（４Ａ、４Ｂ）に電流が通さ
れて取付部分が加熱され、はんだパッド（７）が溶融し
、その結果光ファイバがチップ（３３）と正確に整列し
て保持される。

取付部分（２Ａ）と入口支持管（３５）の内端部との間
に延在する光ファイバ部分＜３６８）は支持されず可撓
性を有し、その結果組立体筐体及び管（３５）に外力が
加えられてもひずみがファイバ末端部（３６△）に伝送
されることはなく、従って光ファイバと注入形レーザチ
ップ（３３）との整列は維持される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例により単一モード注入形レー
ザ組立体用基板の平面図、第２図は第１図基板を形成す
る層を示す、第１図中矢印ｘ−Ｘの方向から見た断面図
、第３図は第１図及び第２図の基板を有する注入形レー
ザ組立体の概略的外観図である。 １・・・基板、２・・・接地面、３，６・・・誘電体層
、４Ａ、４Ｂ・・・厚ｇ１導体、５・・・抵抗層、７・
・・はんだパッド、８，９・・・サーミスタ要素、１０
．１１・・・印刷導体、１２．１４・・・釉、１３・・
・エツチングされた導体、１５．１６・・・マーカ、１
７・・・モニタブロック、１８〜２０・・・導体パター
ン、３ｏ・・・筐体、３１・・・端子、３２・・・ヒー
ｉ・ポンプ、３５・・・レーザ、３５・・・支持管、３
６・・・光ファイバ、３６Ａ、３６Ｂ・・・光ファイバ
部分。 特許出願人　エステイ−シー　ビーエルシ−手続ネＦＨ
正書 昭和６２年　６月　５日 昭和６２年　特許願　第９８４９６号 ２、発明の名称 光伝送用組立体 ３、補正をする名 事件との関係　　特許出願人 住　所　イギリス国　ロンドン　ダブリューシー２アー
ル３エイヂエー　マルトラバーズ　ストリート　１０％
地名　称　　エステイ−シー　ピー１ルシ一代表者　マ
ーク　チャールズ　アニス ４、代理人 住　所　〒１０２　　東京都千代田区麹町５丁目７番地
６、補正の対象 図面。 ７、　補正の内容 図面の浄書（内容に変更なし）を別紙のとおり補充する
。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバ用入口を有する筐体と、筐体内の取付
   部分と、該入口から該取付部分へ延在する光ファイバと
   、ファイバ端から直接に光を供給される半導体光伝送装
   置とよりなり、該取付部分は上下に重なって形成された
   複数の膜よりなり、ファイバは該取付部分に接着剤によ
   り固定されていることを特徴とする光伝送用組立体。
2. （２）接着剤は低融点はんだであることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の組立体。
3. （３）該取付部分の一の膜は電気抵抗による発熱要素で
   あり、発熱要素の発熱によりはんだがファイバを取付部
   に固定することを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
   の組立体。
4. （４）該発熱要素は誘電体絶縁膜で覆われていることを
   特徴とする特許請求の範囲第３項記載の組立体。
5. （５）光ファイバは該入口と該取付部分の手前側縁との
   間をわたされ、その間で物理的に支持されないことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の組立体。
6. （６）該取付部分は剛性の絶縁基板上に形成されており
   、少なくとも一のサーミスタ要素が該基板上に厚膜スク
   リーン印刷により形成されており、該要素は基板温度を
   感知して基板に対する温度補償を行なうことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の組立体。
7. （７）光伝送用組立体中において光ファイバの末端を光
   半導体装置に対して整列して担持する基板であつて、上
   下に重なつて形成された複数の膜よりなる取付部分と、
   光ファイバの末端を該取付部分に光半導体装置に対して
   整列するように固定する手段とよりなることを特徴とす
   る基板。
8. （８）明細書中に実質的に説明し第１図及び第２図に図
   示した光伝送用組立体のための基板。
9. （９）第３図に図示しまた実質的に説明した光伝送用組
   立体。
10. （１０）多層厚膜構成を有する基板であつて、構成中一
    の層は発熱要素として使われる抵抗層であり、この発熱
    要素には端子が接続されており電流を通すことにより基
    板が加熱されることを特徴とする基板。