JPS63316812A - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、光ファイバ通信システムに用いられる光半導
体装置に関する。

（従来の技術） 光ファイバ通信システムには、光ファイバに対する光信
号送信用または受信用として光半導体装置が用いられる
。従来、光半導体装置としては、第２図で示す同軸形光
半導体装置と、第３図で示寸矩形光半導体装貯の２神が
ある。

始めに、同軸形光半導体装置を説明する。第２図におい
て、１１は円形ステムで、その上面中央部には光半導体
素子１２が、またこれと対向する下部にはモニタ用のフ
ォトダイオード１３がそれぞれダイボンディングされて
おり、さらに下面には電極用リードピン１４が設けられ
ている。１６は球レンズで、円筒形球レンズ保持キャッ
プ１１の中央部に設けられている。この円筒形球レンズ
保持キャップ１７は、上記球レンズ１６が光半導体素子
１２と対向する位置関係で円形ステム１１上に気密シー
ルされている。１９は円筒形ホルダ（以下、フェルール
ホルダと呼ぶ）、で、光ファイバ２０の先端をファイバ
フェルール２１を介して嵌合保持し、この光ファイバ２
０の先端が上記球レンズ１６と対向するように、円筒形
球レンズ保持キャップ１７上に設けられている。

このように、円筒形球レンズ保持キャップ１７の位置調
整および気密シールを行ない、かつ円筒形球レンズ保持
キャップ１７上にフェルールホルダ１９を介して光ファ
イバ２０の光結合が行なわれた侵、ファイバフェルール
２１とフェルールホルダ１９との間および円筒形球レン
ズ保持キャップ１７と７エルールホルダ１９との間をそ
れぞれＹＡＧレーザ溶接する。この後、上述した全体を
覆うように円筒形の外部保護ホルダ２３が装着される。

次に、矩形光半導体Ｉｔを第３図により説明する。

２５は一面を開放した矩形外囲器で、イの内底部上には
光半導体系Ｊ”１２をダイボンドしたチップギヤリア２
６と、モニタ用のフォトダイオード１３をグイボンドし
た：１１１リア２７と、図示右壁を０通して導入された
光ファイバ２０の保持用の台座２８とが、それぞれ固定
されている。そして、これらの光結合が行なわれた後、
光ファイバ２０は台座２８十にはｌυだ２９によって固
定される。

しかしながら、上記２種類の光半導体装置にはそれぞれ
次のような問題がある。

第２図の同軸形光半導体装置は、光学系を構成する各部
材が同心軸を有する円筒形構造であるため、光学系部材
を円周状に固定できる。このため、外部環境にに対して
強く構成１′きる。また、甲−レンズや２群レンズ等、
レンズ構造がとり易く、レーザ光のスポット径を最適倍
率に選ぶことができ、光ファイバ２０に容易に結合でき
る。このように各種の利点を有するものの、プリント基
板への実装性が悪いという大きな問題点を持っていた。

また、第３図の矩形光半導体装置は、その形状からプリ
ント基板への実装性はＱい。しかし、光学系を構成する
部材が各々はんだ固定されており、その保持は−・方向
からのみであるため、各部材の熱膨張の違いにより、温
度変化に対して支軸ずれを起し易く、広い温度範囲で安
定出力を得ることが難しい。また光ファイバ２０として
、先端を球レンズ加工したものを用いなければならず、
このため、サブミクロン精度で光ファイバ２０を最適位
置に固定する必要があり、組立てが難しいという問題も
ある。

（発明が解決しようとする問題点） このように、従来装置は、プリント基板への実装性が悪
かったり、実装性の口いものは温度変化により性能上の
影響を受けたり、組立てが難しい等、それぞれ一長一短
があった。

本発明の目的は、温度変化等、外部環境に強く、プリン
ト基板への実装性にも優れた光半導体ＩＡｔを提供する
ことにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明による光半導体装置は、光ファイバｎ通孔を有す
る矩形外囲器を用いている。この矩形外囲８内の上記光
ファイバ貫通孔と対向１６位置には、光半導体素子を搭
載したステムを設ける。

このステム上には、球レンズを中心部に右する円筒形球
レンズ保持キャップを、上記球レンズが光半導体素子と
対向する位置関係で気密封着する。

さらに、この円筒形球レンズ保持４ヤツプ十には、上記
光ファイバ貫通孔から導入された光ファイバの先端を保
持する円筒形ホルダを設け、上記光ファイバの先端をｔ
＆！球レンズと対向させる。

（ｎ用） 本発明では、光学系ｔま従来の円筒形光半導体装置と同
様に、各部材が同心軸をｈする円筒状構造であり、温度
変化などの外部環境に対して強く構成できる。またこの
光学系を矩形外囲器内に構成したことにより、プリント
基板への実装性ｂｍ効となる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図を参照して説明する。

なＪ３、前記第２図および第３図と対応する部分には同
一符号を付して説明する。

九半樽体系：ｆ１２は、第２図で示し、た従来の円筒形
光半導体装６と同様に、ステム１１上の中心部に設けら
れ、この下方に位置するモニタ用のフ第１・ダイオード
１３と共にグイボンディングされており、かつ各々電極
が取ト１けられている。球レンズ１Ｇも従来と同様に円
筒形球レンズ保持ギャップ１７の中央部に保１４されて
おり、この円筒形球レンズ保持キャップ１１は上記ステ
ム１３十で、球レンズ１６の光軸が上記光半導体素子１
２からのレーザ光の光軸と一致するように位ど調整され
、その後気密に封止される。

外囲器２５は、第３図で示したものと同様の一面を開放
した矩形のもので、その−側面（第１図の上面）には光
ファイバ貞通孔２５ａを設けている。

光ファイバ２０は上聞光ファイバ貫通孔２５ａを通って
矩形外囲器２５内に導入される。この光ファイバ２０の
先端はファイバフェルール２１を介してフェルールホル
ダ１つに保持される。このフェルールホルダ１９は円筒
形球レンズ保持キ１タップ１７上にＪ３いて、球レンズ
１Ｇからのレーザ光と光ファイバ２０とが最適結合状態
となるように位置調整される。この位ｉｆｆ　Ｊｌｌ後
後円筒形球レンズ保持キャップ１１とフェルールホルダ
１９との問、光ファイバ２０の先端が装着されたファイ
バフェルール２１とフェルールボルダ１９との問を、そ
れぞれ矩形外囲器２５の外部においてＹＡＧレーザ溶接
によりメタル固定する。

上記組立侵、これら光学系をり５形外囲器２５内に挿入
し、台座３１上にはんだ飼げによって固定する。上記台
座３１はステム１１の固定おＪ：び放熱のために用いら
れる。

上記光ファイバ２０は、矩形外囲器２５の光フンフィバ
１通孔２５ａを６通する部分に、固定用のスリーブ３２
を設けているが、このスリーブ３２とファイパフ１ルー
ル２１との間にはフレキシブルな光ファイバ本線を用い
ている。このようにフレキシブルな部分を設けたことに
より、外部応力が加わっても、これがファイバフェルー
ル２１以降の光結合部に直接影響を与えることはない。

なお、上記スリーブ３２と、これを支持する光ファイバ
貞通孔２５ａとの間ははんだ固定する。

また、ステム１１によって取られた光半導体素子１２の
′ｔｆｉｌｉリードビンやフｔトダイオード１３の電極
リードピンと、矩形外囲器２５に設けた電極り一ドピン
１４との間は、ＹＡＧレーザ溶接またははんだによって
接続する。最少に益３３を矩形外囲器２５の開放面に取
付け、はんだ付けまたはシーム溶接によって気密封止す
る。

上記構成において、前述した光学系は全て温度特性に優
れた同軸構造を有する部材で構成され、しかも各々がメ
タル固定されているので、温度変化に対して従来のよう
に各部材の熱膨張の違いにより光軸ｆれを起したりする
ことはなく、広い温度部間で安定した出力が（９られる
。また光学系に関ケる仝での固定を矩形外囲器２５の外
で行なえるので、組立４業が容易となり、しから恒産性
も向上する。そして、全ての光学系は最終的には矩形外
囲器２５内に収納されるので、その外形からプリント基
板への実装性も白土する。さらに、光ファイバ２０の光
結合部の直前をフレキシブルな部分としたので、矩形外
囲器２５に外部応力が加えられてもこれが光学系に直接
影響を与えることはない。

〔発明の効果〕

以Ｆのように本発明によれば、温度変化専の外部環境に
対して強く、しかしプリント基板への実装性にも優れた
光半導体装置を（９ることができる。

【図面の簡単な説明】

ｙＡ１図は本発明による光゛￥導体Ｐｉ装の一実施例を
示す断面図、第２図は従来の円筒形光半導体装とを示す
断面図、第３図は従来の矩形光１ｙ１１半導体Ｖｔｊを
示す断面図である。 １１・・ステム、１２・・光半導体素子、１６・・球レ
ンズ、１７・・円筒形球レンズ保持ヤトツブ、１９・・
円筒形ホルダ、２０・・光ファイバ、２５・・矩形外囲
器１．２５ａ　・・光ファイバ貞通孔、。 序３ｇ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光ファイバ貫通孔を有する矩形外囲器と、 この矩形外囲器内の上記光ファイバ貫通孔と対向する位
   置に設けられ光半導体素子を搭載したステムと、 球レンズを中心部に有しこの球レンズが上記光半導体素
   子と対向する位置関係で上記ステム上に気密封着された
   円筒形球レンズ保持キャップと、この円筒形球レンズ保
   持キャップ上に設けられ上記光ファイバ貫通孔から導入
   された光ファイバの先端を保持しこの先端を上記球レン
   ズと対向させる円筒形ホルダと、 を備えたことを特徴とする光半導体装置。
2. （２）光ファイバ貫通孔から円筒形ホルダまでの光ファ
   イバとして、フレキシブルな光ファイバ素線を用い、か
   つこの光ファイバ素線は上記光ファイバ貫通孔に気密固
   定されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の光半導体装置。