JPS6347990A - 光半導体素子モジユ−ル - 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〕 本発明は光半導体素子モジュールに関し、特に半導体レ
ーザ素子と光伝送ファイバとを結合した半導体レーザモ
ジュールに関する。

〔従来の技術〕

光通信用の基本的な部品として、光伝送ファイバ（以下
、光ファイバと呼称する）に半導体レーザ素子（以下、
レーザ素子と呼称する）の発光を効率良く結合させてパ
ッケージ構造に一体化した半導体レーザモジュール（以
下、モジュールと呼称する）がある。

このようなモジュールの従来例を第２図に示す。

第２図（ａ＞は一部を切開して示した上面図、第２図（
ｂ）は第２図（ａ）のｘ−ｘ’線断面図セある。

インライン状の複数のリード１を具備した箱形容器２の
側壁を貫通して金属製の同軸支持体３が固着され、この
同軸支持体の中空部には集束性ロッドレンズ４（以下、
ロッドレンズと呼称する）が固着されている。さらに容
器内の同軸支持体３の一部を切除してヒートシンク５上
にマウントされたレーザ素子６が、丁度ロッドレンズ４
の焦点位置に固着されている。さらに同軸支持体３の端
面には、光ファイバ７がその先端部位をセラミックキャ
ピラリー８ｂと金属筒８ａで被覆したフェルール８でも
ってスライドリング１１を介して固着されている。

この様な構造から成る従来のモジュールの組立は例えば
Ｙ　Ａ　Ｇレーザ溶接装置を用いた溶接で行われる。

光ファイバ７の出力端に受光素子を取付け（図示してい
ない）、レーザ素子６を駆動し、ロッドレンズ４を通り
光ファイバ７を伝達し前述の受光素子に入射したレーザ
光強度が最大値を示すようにフェルール８の位置を調整
し光軸方向に対する光ファイバ７の入射端面位置を確定
し、フェルール８を嵌合しているスライドリング１１部
位の複数個所にＹＡＧレーザ光を照射して溶接する。（
これを第一溶接と呼称する）。次に再びフェルール８の
位置を調整して前述のようにレーザ光強度の最大値を調
整し、同軸支持体３とスライドリング１１の接触端面の
複数部位を同様に溶接（以下、これを第二溶接と呼称す
る）することで行われる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

半導体レーザモジュールは、レーザ素子の出力光をでき
るだけ良い結合で光ファイバに入射させて低損失である
とともに、長期間にわたり変動がなく信頼性に優れたも
のでなければならない。しかし従来のモジュールにおい
ては、第一溶接を行う時のＹＡＧレーザの出力の大きさ
によって、大き過ぎる時は溶接部位に溶融変形が生じて
結合性が悪化したり、その時の強い熱でフェルールを構
成するセラミックキャピラリーや光ファイバがクラック
により破損して不良になる欠点があった。

またＹＡＧレーザ出力が小さいと、その溶接部位での溶
接力が弱く取り汲い中に位置が変動して結合が悪化して
不良になった。

フェルール８として外形が２．５ｒ＋ｍ、金属筒８ａの
厚みが０．５＋ａｍのステンレス鋼を用いた場合、第一
溶接を７ジユールのＹ　Ａ　Ｇレーザ出力で溶接した時
、フ、エルール８のセラミックキャピラリー８ｂにクラ
ックが入ったり光ファイバが破損した。

この時の溶接部の溶融深さは金属筒８ａの厚みを越えて
いた。次に５ジユールのＹＡＧレーザ出力で行った時、
クラックなどの破損はなかったが組立完了後に結合度が
変動した。これは溶接部位での溶融が不充分で溶接力が
弱いためで、この時の溶融深さは金属筒の厚みより浅い
０．２ｍｍであった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の光半導体素子モジュールは、金属筒とこの金属
筒で包まれたセラミックキャピラリーとからなるフェル
ールで保護された光ファイバが、光半導体素子と結合レ
ンズとを搭載した同軸支持体の一端に前記光半導体素子
と対向しスライドリングを介して固定されてなる光半導
体素子モジュールにおいて、前記金属筒の前記スライド
リングと接触している部分と前記セラミックキャピラリ
ー間に断熱空隙が設けられているというものである。

〔作用〕

本発明によるモジュールでは、第−溶接時のＹＡＧレー
ザによる溶融熱がフェルールのセラミックキャピラリー
に直接に作用しないように、フェルールの金属筒に少な
くも溶接部位の直下で該セラミックキャピラリーに対し
断熱空隙を設けることで、セラミックキャピラリーに過
剰な熱が加わるのを防止する。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図（ａ）は本発明の一実施例の断面図、第１図（ｂ
）は第１図（ａ）のＡ部拡大図である。

この実施例は、金属筒８ａとこの金属筒８ａで包まれた
セラミックキャピラリー８ｂとからなるフェルール８で
保護された光ファイバ７が、半導体レーザ素子６とロッ
ドレンズからなる結合レンズ４とを搭載した金属製の同
軸支持体３の一端に半導体レーザ素子６と対向しスライ
ドリング１１を介して固定されてなる光半導体素子モジ
ュールにおいて、金属筒８ａのスライドリング１１と接
触している部分とセラミックキャピラリ−８ｂ間に断熱
空隙１２が設けられているというものである。

詳述す乞と、インライン状の複数のリード１を具備した
箱形の容器２の一側壁を貫通して同軸支持体３が銀ろう
付けで固着され、同軸支持体３の中空部３にはロッドレ
ンズ４が半田付けで固着されている。さらに容器２内の
同軸支持体３の一部を切除して、あらかじめヒートシン
ク５にマウントした半導体レーザ素子６がロッドレンズ
４の焦点位置に取り付けられている。同軸支持体３の端
面側には、光ファイバ７がその先端部位をセラミックキ
ャピラリー８ｂと金属筒８ａで被覆したフェルール８で
もってスライドリング１１を介して固着されている。９
は光ファイバ７を樹脂で被覆して保護するピグテールで
、１０はとグテール９をフェルール８に固定する接着層
である。フェルール８の金属筒８ａにはその先端外径部
の一部を削り落とすとともに、図示した様な断熱空隙１
２が中ぐり旋削加工で円筒状に形成されている。

本モジュールの紹介は前述した従来方法と同様である。

光ファイバ７の出力端に受光素子を取り付はレーザ素子
６を発光して伝達されてきた光強度が最大値を示すよう
にフェルール８の位置を調整して、ＹＡＧレーザ装置に
より第一溶接、次いで第二溶接を行って完成する。本実
施例において第一溶接時のＹＡＧレーザ出力を７ジユー
ルで行ったところ、溶融熱は断熱空隙１２により直接に
１云達されないためにセラミックキャピラリー８ｂはも
ちろんのこと光ファイバ７がクラックにより破損するこ
とも無かった。また溶接強度も充分で組立後に結合度が
変化することも無かった。断熱空隙１２の形状の他の例
として、溶接部位の金属筒の厚み方向に垂直に、マイク
ロドリル加工で小孔を設けたものを用いたところ前述の
実施例と同様な効果が得られた。

以上、半導体レーザ素子モジュールを例にあげて説明し
たが、ＬＥＤを含む発光素子又はｐｉｎホトダイオード
のような受光素子を用いてもよい。

、〔発明の効果〕 以上説明したように本発明は、光半導体素子を光ファイ
バに結合性良くモジュールとして一体化する時の）’　
Ａ　Ｇレーザ溶接固定において、フェルールの金属筒に
断熱空隙を設けることで溶接時の溶融熱からフェルール
と光ファイバの破損を防止し、しかも充分なＹＡＧレー
ザエネルギーで溶接できるので溶接強度が強く、結合性
に優れて低損失で長期間にわたり結合性の変動が無く安
定性に優れた光半導体素子モジュールが実現できる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施例の一部破断図
および部分拡大図、第２図（ａ）、（ｂ）は従来の半導
体レーザモジュールを一部切開した上面図および断面図
である。 １・・・リード、２・・・容器、３・・・同軸支持体、
４・・・集束性ロッドレンズ、５・・・ヒートシンク、
６・・・半導体レーザ索子、７・・・光ファイバ、８・
・・フェルール、８ａ・・・金属筒、８ｂ・・・セラミ
ックキャピラリー、９・・・ピグテール、１０・・・接
着層、１１・・・スライドリング、１２・・・断熱空隙
、１３・・・蓋。　　、−で、υ嗟 代理人亡冑１−！′＋ｉ　百　　皿、！・］ノｊノー小
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Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　金属筒とこの金属筒で包まれたセラミックキャピラリ
   ーからなるフェルールで保護された光ファイバが、光半
   導体素子と結合レンズとを搭載した同軸支持体の一端に
   前記光半導体素子と対向しスライドリングを介して固定
   されてなる光半導体素子モジュールにおいて、前記金属
   筒の前記スライドリングと接触している部分と前記セラ
   ミックキャピラリー間に断熱空隙が設けられていること
   を特徴とする光半導体素子モジュール。