WO2007057974A1 - 発光素子・光ファイバ結合モジュール及び発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品 - Google Patents

発光素子・光ファイバ結合モジュール及び発光素子・光ファイバ結合モジュール用部品 Download PDF

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light
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hole
casing
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Tomoyuki Satoh
Taro Suzuki
Sadao Ueda
Naoki Misu
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Toyo Glass Co., Ltd.
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms

Definitions

  • the present invention manufactures a light emitting element / optical fiber coupling module in which a light emitting element such as a semiconductor laser used in optical communication and an optical fiber are coupled with high efficiency, and the light emitting element / optical fiber coupling module.
  • the light-emitting element for the optical fiber coupling module component is not limited to a light emitting element / optical fiber coupling module.
  • FIG. 5 is a cross-sectional explanatory view of a conventional light emitting element / optical fiber coupling module 22.
  • This module comprises a casing 23 containing a semiconductor laser L and an aspherical lens 24, and a frame 30 containing a spherical lens 25 and an end of an optical fiber 4.
  • the casing 23 and the frame 30 are joined together.
  • a semiconductor laser L is fixed in the casing 23 by a fixing mechanism 26, and an aspheric lens 24 is fixed in front of the semiconductor laser L by adjusting an axial position, a distance and an angle by an adjusting mechanism 27.
  • the front end is sealed with a window glass 31, the rear end is sealed with a lid 32, and the inside of the casing is filled with vacuum or an inert gas.
  • the spherical lens 25 is fixed to the frame 30 by adjusting the axial position, distance and angle of the optical fiber 4 by the adjusting mechanism 28 and the optical fiber 4 by the adjusting mechanism 29, respectively.
  • the light emitted from the semiconductor laser L is collected by the aspherical lens 24 and the spherical lens 25 and is incident on the core 4a of the optical fiber 4 as indicated by a broken line in FIG.
  • the conventional light emitting element / optical fiber coupling module has the above-described configuration, when assembling, the axial position, distance, and angle of the three parts of the aspheric lens 24, the spherical lens 25, and the optical fiber 4 are determined. I had to adjust it.
  • Patent Document 1 discloses an optical fiber component in which a second GRIN lens is fused to the tip of an optical fiber and the first GRIN lens is fused to the tip. This is because a second GRIN lens having a numerical aperture NA2 is fused and connected to one end of an optical fiber having a numerical aperture NAf, and the first GRIN having a numerical aperture NA1 larger than NA2 is connected to the other end of the second GRIN lens.
  • lens Are fusion spliced.
  • a GRIN lens Gramded Index lens
  • a GRIN lens is an optical fiber that acts as a lens by having a refractive index distribution from the center to the radial direction. The refractive index distribution is close to a square distribution or a square distribution, and a distribution is desired.
  • the numerical aperture of an optical fiber or GRIN lens is the critical angle (when light enters the optical fiber or GRIN lens at an angle with respect to its axis, the maximum angle with respect to the axis that allows light to enter the optical fiber or GRIN lens) ) Is a sine function.
  • Light source power The emitted light sequentially enters the optical fiber via the first GRIN lens and the second GRIN lens.
  • the numerical aperture NA of the first GRIN lens NA1 is the numerical aperture NA2 of the second GRIN lens Therefore, the first GRIN lens with a large aperture (preferably larger than the numerical aperture NAs of the light source) is used, and the light emitted from the light source power is efficiently contained in the first GRIN lens. Can enter.
  • NA2 of the second GRIN lens is smaller than NA1
  • a sufficiently small numerical aperture can be selected, thereby reducing the critical angle of light from the second GRIN lens to the optical fiber (numerical aperture). Is small, the meandering period of light meandering through the GRIN lens becomes longer and the angle with respect to the axis of the light coming out of the second GRIN lens also becomes smaller), so light from the second GR IN lens to the optical fiber Enters efficiently.
  • This optical fiber component consists of an optical fiber numerical aperture (NAf), a first GRIN lens numerical aperture (NA1), a second GRIN lens numerical aperture (NA2), and a light source numerical aperture (NAs).
  • NAf optical fiber numerical aperture
  • NA1 first GRIN lens numerical aperture
  • NA2 second GRIN lens numerical aperture
  • NAs light source numerical aperture
  • n is the refractive index of the glass at the center
  • d is the radius of lens 1.
  • the length Z2 of the second GRIN lens is preferably about 1Z4 or an odd multiple of the meandering period of the propagating light beam.
  • the length of the first GRIN lens is as described above, the parallel light beam incident on the second GRIN lens is focused on the central axis of the optical fiber 4 at the terminal end.
  • the condensing performance of the second GRIN lens is smaller than that of the first GRIN lens (the numerical aperture is small), so that the light is condensed at a gentle angle, and the light efficiently enters the optical fiber.
  • a GRIN lens having a desired numerical aperture for use in this optical fiber component can be manufactured by a sol-gel method as disclosed in Patent Document 1 below.
  • an optical fiber is used, and the center axis of both the optical fiber and the GRIN lens is naturally changed due to the surface tension of the molten glass.
  • the center axis automatically matches each other due to the effect of matching the and ⁇ ⁇ features that require precise axis alignment.
  • Patent Document 1 JP 2005-115097
  • the present invention facilitates light-emitting element-optical fiber coupling module assembly work by facilitating axial alignment up to the light-emitting element force optical fiber, and reduces the size of the light-emitting element 'optical fiber coupling module. It was made as an issue.
  • a through hole is formed in an end surface of a cylindrical casing having a light emitting element attached therein, and a second GRIN lens is fused to the tip of the optical fiber from the through hole into the casing.
  • the light emitting element / optical fiber coupling module is inserted, and the optical fiber component is fixed to the through hole by a fixing means, and the through hole is sealed!
  • the present invention Since the present invention has the above-described configuration, it is only necessary to adjust the position of the light emitting element with respect to the optical fiber component. If you adjust it, the assembly work is very easy. In addition, since it is not necessary to use an aspherical lens or a spherical lens, the whole can be reduced to about lZio, and the light emitting element force and the distance to the tip of the optical fiber can be reduced to about lZio.
  • the present invention provides the light-emitting element / optical fiber coupling module according to claim 1, wherein a metal coating is formed on an outer periphery of a tip portion of the optical fiber component, and a portion where the coating is formed is formed in the through-hole force in the casing.
  • the optical fiber component By forming a metal coating on the outer periphery of the tip end portion of the optical fiber component, the optical fiber component can be securely fixed to the through hole of the casing by solder and the through hole can be sealed.
  • a resin adhesive can be used as a fixing means.
  • solder when filling the casing with an inert gas, a resin adhesive causes the resin adhesive to volatilize. Therefore, it is preferable to use solder.
  • the present invention provides the light emitting element / optical fiber coupling module according to claim 1 or 2, wherein a plurality of the through holes are formed in the end face, and the optical fiber component is fixed to each through hole. It is a featured optical fiber light emitting device 'optical fiber coupling module'.
  • an array of light emitting elements 'optical fiber coupling module' can do.
  • the position adjustment must be performed three times for each light emitting element / optical fiber coupling system, it is practically impossible to manufacture an arrayed light emitting element / optical fiber coupling module. It was.
  • a through hole is formed in an end surface of a cylindrical casing to which a light emitting element can be attached, and the second GRIN lens is fused to the end of the optical fiber in the casing.
  • the tip of the optical fiber component in which the first GRIN lens having a larger numerical aperture than the second GRIN lens is fused is inserted at the tip, and the optical fiber component is inserted into the through hole by a fixing means.
  • the light-emitting element is a component for an optical fiber coupling module, wherein the through-hole is sealed.
  • the light-emitting element is mounted in the casing of the component for the optical fiber coupling module, and the casing is covered with a lid so that the inside is in a vacuum or an inert gas atmosphere.
  • Light emitting device ⁇ Optical fiber coupling module can be manufactured
  • a metal coating is formed on the outer periphery of the tip of the optical fiber component, and the portion where the coating is formed is Through-hole force
  • Light-emitting element 'optical fiber coupling module wherein the light-emitting element is inserted into the casing, the fixing means is solder, and the coating is bonded to the through-hole portion of the casing by solder.
  • the present invention is the light emitting device of claim 4 or 5, wherein the plurality of through holes are formed in the end face, and the optical fiber component is fixed to each through hole.
  • Optical fiber light emitting device featuring an optical fiber coupling module It is a part for Diurenore.
  • This light-emitting element is mounted inside the casing of the optical fiber coupling module component with the light-emitting element facing the tip of each optical fiber component, and the inside of the casing is covered with vacuum or an inert gas atmosphere by covering the back of the casing.
  • the array-like light emitting element 'optical fiber coupling module of claim 3 can be easily manufactured.
  • the light-emitting element of the present invention 'optical fiber coupling module can be easily assembled and manufactured because the position adjustment of the parts with a small number of parts is small.
  • the size of the light emitting device can be reduced to a significantly smaller size than that of the conventional product, and an array-like light emitting element can be formed as an optical fiber coupling module.
  • the light-emitting element of the present invention is a component for an optical fiber coupling module, which can be easily manufactured by mounting a light-emitting element inside a casing.
  • FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view of a light-emitting element “optical fiber coupling module component 1” in an example.
  • FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view of a light emitting device and an optical fiber coupling module 13 of an example.
  • FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view of a light emitting element and an optical fiber coupling module component 16 of an example.
  • FIG. 4 is a cross-sectional explanatory view of a light emitting device according to an embodiment and an optical fiber coupling module 20.
  • FIG. 5 is a cross-sectional explanatory view of a conventional light emitting device “optical fiber coupling module 22”.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a light-emitting element 1 for an optical fiber coupling module according to an embodiment.
  • Tube The casing 2 is made of a metal such as stainless steel, the front end is closed by the end face 9, and the semiconductor laser L can be accommodated therein.
  • a through hole 10 is formed in the end face 9.
  • the optical fiber component 3 is formed by fusing the second GRIN lens 6 to the tip of the single mode optical fiber 4 and further attaching the first GRIN lens 5 having a larger numerical aperture than the second GRIN lens 6 to the tip. It has been fused.
  • the length of the second GRIN lens 6 is approximately 1Z4, or an odd multiple of the meandering period of the propagating light beam.
  • the portion of the optical fiber 4 except the tip is covered and protected by the optical fiber coating 11.
  • a metal coating 7 is formed on the outer periphery of the tip of the optical fiber component 3.
  • the metal coating can be formed by depositing a metal such as copper or stainless steel on the outer periphery of the tip of the optical fiber component 3.
  • the tip portion of the optical fiber part 3 can be inserted into these metal pipes.
  • the optical fiber component 3 is inserted from the through hole 10 toward the inside of the casing 2 and is fixed to the through hole portion with the solder 8.
  • the melted solder is filled in the gap between the through hole and the tip of the optical fiber component by capillary action, and the metal coating 7 is adhered to the through hole portion, and the through hole is completely sealed.
  • the portion outside the casing 2 at the tip of the optical fiber component 3 is covered with a protective seal 12 for reinforcement and protection.
  • the protective seal is, for example, a resin coating.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the light-emitting element “optical fiber coupling module 13 of the embodiment”.
  • This is a semiconductor laser L mounted inside the casing 2 of the light-emitting element part 1 for an optical fiber coupling module, the back surface is closed with a lid 15, and the inside of the casing is evacuated.
  • the semiconductor laser L is adjusted by the adjustment mechanism 14 so that it is coaxial with the axis of the optical fiber component 3 and the distance Z1 between the semiconductor laser L and the first GRIN lens 5 satisfies the following relational expression. And fixed.
  • the adjustment mechanism is the same as that used in conventional light emitting element / optical fiber coupling modules.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the light emitting device “optical fiber coupling module component 16” of the embodiment. This is different from the light-emitting element 1 for optical fiber coupling module 1 of FIG. 1 in that three through holes 19 are formed in the end face 18 of the casing 17. As in the case of FIG. 1, the optical fiber component 3 is fixed to each through-hole 19 with solder 8, and the through-hole is sealed.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the light emitting element / optical fiber coupling module of the embodiment. This is because the three semiconductor lasers L are attached to the inside of the casing 17 of the above-mentioned light emitting element 'optical fiber coupling module component 16 so as to face each optical fiber component 3, and the back surface is closed with a lid 21. In addition, the inside of the casing is evacuated.
  • the light-emitting element 'optical fiber coupling module of the present invention can be used as a versatile module in optical communication.
  • the light-emitting device's optical fiber coupling module component of the present invention can be used for optical communication by attaching an arbitrary light-emitting device.

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Abstract

　発光素子から光ファイバに至るまでの軸合わせを容易にして発光素子・光ファイバ結合モジュール組み立て作業を簡便化すると共に、発光素子・光ファイバ結合モジュールを小型化する。 　内部に発光素子を取り付けた筒状のケーシングの端面に貫通孔を形成し、該貫通孔からケーシング内に、光ファイバの先端に第２のＧＲＩＮレンズを融着し更にその先端に前記第２のＧＲＩＮレンズよりも開口数の大きな第１のＧＲＩＮレンズを融着した光ファイバ部品を、その先端がケーシング内の発光素子に対向するように差し込み、固定手段により固定すると共に貫通孔を密封する。

Description

明 細 書
発光素子 ·光ファイバ結合モジュール及び発光素子 ·光ファイバ結合モジ ユール用部品
技術分野
[0001] 本発明は、光通信において使用される半導体レーザ等の発光素子と光ファイバと を高効率で結合した発光素子 ·光ファイバ結合モジュール、及びこの発光素子 ·光フ アイバ結合モジュールを製造するための発光素子'光ファイバ結合モジュール用部 品に関する。
背景技術
[0002] 図 5は従来例の発光素子 ·光ファイバ結合モジュール 22の断面説明図である。この モジュールは、半導体レーザ L及び非球面レンズ 24を内蔵したケーシング 23と、球 面レンズ 25及び光ファイノく 4の端部を内蔵したフレーム 30からなる。ケーシング 23と フレーム 30とは一体に接合されている。ケーシング 23内には半導体レーザ Lが固定 機構 26により固定され、その前方に非球面レンズ 24が調整機構 27により軸位置、距 離及び角度を調整されて固定されている。前端は窓ガラス 31で密封され、後端は蓋 32で密封されており、ケーシング内部は真空又は不活性ガスが充填されている。球 面レンズ 25は調整機構 28により、光ファイバ 4は調整機構 29によりそれぞれ軸位置 、距離及び角度を調整されてフレーム 30に固定されている。半導体レーザ Lから出 た光は、図 5に破線で示すように、非球面レンズ 24及び球面レンズ 25で集光され、 光ファイバ 4のコア 4aに入射する。
[0003] 従来の発光素子 ·光ファイバ結合モジュールは上記の構成であったから、組み立て るに際しては、非球面レンズ 24、球面レンズ 25及び光ファイバ 4の 3つの部品の軸位 置、距離及び角度を調整しなければならな力つた。
[0004] 下記特許文献 1には、光ファイバの先端に第 2の GRINレンズを融着し更にその先 端に第 1の GRINレンズを融着した光ファイバ部品が開示されている。これは、開口 数 NAfの光ファイバの一端に開口数 NA2の第 2の GRINレンズを融着接続し、さらに 前記第 2の GRINレンズの他端に NA2よりも大きな開口数 NA1の第 1の GRINレンズ を融着接続したものである。 GRINレンズ（Graded Indexレンズ）とは、中心から半径 方向にかけて屈折率分布を有することでレンズとして作用する光ファイバであり、屈 折率分布は二乗分布又は二乗分布に近 、分布が望まし ヽ。光ファイバ又は GRINレ ンズの開口数とは、臨界角（光が光ファイバや GRINレンズにその軸線に対して傾い て入射する場合、光が光ファイバや GRINレンズ内に進入可能な軸線に対する最大 角度)の正弦関数である。発光源力 放射された光は順次第 1の GRINレンズ、第 2 の GRINレンズを経て光ファイバに進入していく力 第 1の GRINレンズの開口数 NA 1は第 2の GRINレンズの開口数 NA2よりも大きいので、第 1の GRINレンズとして開 口数の大きな (望ましくは、発光源の開口数 NAsよりも大きな)ものを採用し、発光源 力 放射された光を効率よく第 1の GRINレンズ内に進入させることができる。また、 第 2の GRINレンズの開口数 NA2が NA1よりも小さいので、開口数の十分小さなもの を選択でき、これにより第 2の GRINレンズから光ファイバに至る光の臨界角を小さく できる（開口数が小さいと GRINレンズ内を蛇行して進む光の蛇行周期が長くなり、 第 2の GRINレンズから出ていく光の軸線に対する角度も小さくなる）ので、第 2の GR INレンズから光ファイバへ光が効率よく進入する。
[0005] この光ファイバ部品は、光ファイバの開口数 (NAf)、第 1の GRINレンズの開口数（ NA1)、第 2の GRINレンズの開口数（NA2)及び発光源の開口数（NAs)が、 NAf ≤ NA2 < NAs ≤ NA1
を満足するように構成されていることが望ましい。発光源の開口数とは、放射半値全 角 Θの正弦関数である。 NAs≤NA1であるので、発光源から放射された光が全て第 1の GRINレンズ内に進入し、光の損失がなくなる。また、 NAf≤NA2く NAsである ので、第 2の GRINレンズ力も光ファイバに至る光の臨界角が小さくなり、第 2の GRI Nレンズから光ファイバへ光が効率よく進入する。したがって、全体として発光源から 放射された光が効率よく光ファイバへ進入する。なお、通常は NAf=0. 15、 NAs =
0. 43である。
[0006] 第 1の GRINレンズの長さ Z1は、中心部のガラスの屈折率を n、レンズ 1の半径を d
0
1、発光源との距離を Lとしたときに、
Zl = (n *dl/NAl) arctan (dl/ (NA1*L) ) であることが望ましい。これにより、第 1の GRINレンズに進入した光力 その終端に おいて平行光線となり、効率よく第 2の GRINレンズに入射する。また、第 1の GRIN レンズレンズの開口数が大きいことと相俟って、発光源との距離を長くし、組み立て性 を良くすることができる。
[0007] 第 2の GRINレンズの長さ Z2は、伝播する光線の蛇行周期の略 1Z4の長さあるい はその奇数倍の長さであることが望ましい。第 1の GRINレンズの長さを上記のように すると、第 2の GRINレンズに入射した平行光線は終端において、光ファイバ 4の中 心軸に集光する。このとき、第 2の GRINレンズの集光性は第 1の GRINレンズに比べ 小さい（開口数が小さい）ので、緩やかな角度で集光することとなり、光が効率よく光 ファイバに進入する。
[0008] この光ファイバ部品に使用する所望の開口数を有する GRINレンズは、下記特許 文献 1に開示されているように、ゾルゲル法により製造することができる。また、光ファ イノく、第 2の GRINレンズ及び第一の GRINレンズを融着により接続すると、自己配列 効果 (溶けたガラスの表面張力によりにより光ファイバ又は GRINレンズの双方の中 心軸が自然に一致する効果）により、それぞれの中心軸が自動的に一致するので、 精密な軸合わせ作業を行う必要がな ヽと ヽぅ特徴を有する。
特許文献 1：特開 2005 - 115097
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0009] 本発明は、発光素子力 光ファイバに至るまでの軸合わせを容易にして発光素子- 光ファイバ結合モジュール組み立て作業を簡便化すると共に、発光素子 '光ファイバ 結合モジュールを小型化することを課題としてなされたものである。
課題を解決するための手段
[0010] 〔請求項 1〕
本願発明は、内部に発光素子を取り付けた筒状のケーシングの端面に貫通孔を形 成し、該貫通孔から前記ケーシング内に、光ファイバの先端に第 2の GRINレンズを 融着し更にその先端に前記第 2の GRINレンズよりも開口数の大きな第 1の GRINレ ンズを融着した光ファイバ部品の先端がケーシング内の発光素子に対向するように 差し込まれており、固定手段により前記光ファイバ部品が前記貫通孔に固定されると 共に前記貫通孔が密封されて!、ることを特徴とする発光素子 ·光ファイバ結合モジュ ールである。
[0011] 本発明は上記の構成であるので、光ファイバ部品に対して発光素子の位置調整を 行えばよいので、従来 3つの部品の位置調整が必要であったものが 1つの部品の位 置調整をすればよぐ組み立て作業がきわめて簡単となる。また、非球面レンズ、球 面レンズを使用しなくて良いので全体を lZio程度に細くでき、発光素子力も光ファ ィバ先端までの距離も lZio程度に短くできる。
[0012] 〔請求項 2〕
また本願発明は、前記請求項 1の発光素子 ·光ファイバ結合モジュールにおいて、 前記光ファイバ部品の先端部外周に金属被覆が形成され、該被覆が形成された部 分が前記貫通孔力 前記ケーシング内に差し込まれており、前記固定手段がハンダ であり、ハンダによって前記被覆が前記ケーシングの前記貫通孔部分に接着されて V、ることを特徴とする発光素子 ·光ファイバ結合モジュールである。
[0013] 光ファイバ部品の先端部外周に金属被覆を形成することで、ハンダにより、光フアイ バ部品を確実にケーシングの貫通孔に固定し、貫通孔を密封することができる。ケー シング内部に不活性ガスを充填する場合は、固定手段として榭脂接着剤を用いるこ とができるが、ケーシング内部を真空にする場合は、榭脂接着剤を用いると榭脂接着 剤が揮発してケーシング内部に侵入するおそれがあるので、ハンダを用いるのが好 ましい。
[0014] 〔請求項 3〕
また本発明は、前記請求項 1又は 2の発光素子 ·光ファイバ結合モジュールにおい て、前記貫通孔が前記端面に複数形成され、それぞれの貫通孔に前記光ファイバ部 品が固定されていることを特徴とする光ファイバ発光素子'光ファイバ結合モジュール である。
[0015] ケーシング端面の貫通孔を複数設け、それぞれの貫通孔につ!/、て発光素子 ·光フ アイバ結合系を形成することで、アレイ状の発光素子 '光ファイバ結合モジュールとす ることができる。従来は非球面レンズ、球面レンズ、光ファイバなど部品点数が多ぐ また位置調整をそれぞれの発光素子 ·光ファイバ結合系につ 、て 3回ずつ行わなけ ればならな 、ので、アレイ状の発光素子 ·光ファイバ結合モジュールを製造すること は事実上不可能であった。
[0016] 〔請求項 4〕
また本発明は、内部に発光素子を取り付け可能な筒状のケーシングの端面に貫通 孔を形成し、該貫通孔カも前記ケーシング内に、光ファイバの先端に第 2の GRINレ ンズを融着し更にその先端に前記第 2の GRINレンズよりも開口数の大きな第 1の G RINレンズを融着した光ファイバ部品の先端が差し込まれており、固定手段により前 記光ファイバ部品が前記貫通孔に固定されると共に前記貫通孔が密封されているこ とを特徴とする発光素子'光ファイバ結合モジュール用部品である。
[0017] この発光素子 '光ファイバ結合モジュール用部品のケーシング内部に発光素子を 装着し、ケーシング背面に蓋をして内部を真空又は不活性ガス雰囲気とすることで、 容易に前記請求項 1の発光素子 ·光ファイバ結合モジュールを製造することができる
[0018] 〔請求項 5〕
また本発明は、前記請求項 4の発光素子 ·光ファイバ結合モジュール用部品にお!/、 て、前記光ファイバ部品の先端部外周に金属被覆が形成され、該被覆が形成された 部分が前記貫通孔力 前記ケーシング内に差し込まれており、前記固定手段がハン ダであり、ハンダによって前記被覆が前記ケーシングの前記貫通孔部分に接着され ていることを特徴とする発光素子'光ファイバ結合モジュール用部品である。
[0019] この発光素子 '光ファイバ結合モジュール用部品のケーシング内部に発光素子を 装着し、ケーシング背面に蓋をして内部を真空又は不活性ガス雰囲気とすることで、 容易に前記請求項 2の発光素子 ·光ファイバ結合モジュールを製造することができる
[0020] 〔請求項 6〕
また本発明は、前記請求項 4又は 5の発光素子 '光ファイバ結合モジュール用部品 において、前記貫通孔が前記端面に複数形成され、それぞれの貫通孔に前記光フ アイバ部品が固定されていることを特徴とする光ファイバ発光素子 '光ファイバ結合モ ジユーノレ用部品である。
[0021] この発光素子 '光ファイバ結合モジュール用部品のケーシング内部に、それぞれの 光ファイバ部品先端に対向させて発光素子を装着し、ケーシング背面に蓋をして内 部を真空又は不活性ガス雰囲気とすることで、容易に前記請求項 3のアレイ状の発 光素子'光ファイバ結合モジュールを製造することができる。
発明の効果
[0022] 本発明の発光素子 '光ファイバ結合モジュールは、部品点数が少なぐ部品の位置 調整も少ないので、容易に組み立て製造することができる。また、従来品に比べて著 しく小型化され、アレイ状の発光素子'光ファイバ結合モジュールとすることも可能で ある。
[0023] 本発明の発光素子 '光ファイバ結合モジュール用部品は、ケーシング内部に発光 素子を装着して容易に本発明の発光素子 ·光ファイバ結合モジュールを製造するこ とがでさる。
図面の簡単な説明
[0024] [図 1]実施例の発光素子 '光ファイバ結合モジュール用部品 1の断面説明図である。
[図 2]実施例の発光素子.光ファイバ結合モジュール 13の断面説明図である。
[図 3]実施例の発光素子，光ファイバ結合モジュール用部品 16の断面説明図である
[図 4]実施例の発光素子.光ファイバ結合モジュール 20の断面説明図である。
[図 5]従来の発光素子 '光ファイバ結合モジュール 22の断面説明図である。
符号の説明
[0025] 1 レーザ'光ファイバ結合系用部品
2 ケーシング
3 光ファイバ部品
4 光ファイバ
5 第 1の GRINレンズ
6 第 2の GRINレンズ 9 端面
10 貫通孔
11 光ファイバ被覆
12 保護シール
13 レーザ'光ファイバ結合系
14 調整機構
15 蓋
16 レーザ'光ファイバ結合系用部品
17 ケーシング
18 端面
19 貫通孔
20 レーザ'光ファイバ結合系
21 蓋
22 レーザ'光ファイバ結合系
23 ケーシング
24 非球面レンズ
25 球面レンズ
26 固定機構
27 調整機構
28 調整機構
29 調整機構
30 フレーム
31 窓ガラス
32 蓋
L レーザ
実施例
図 1は実施例の発光素子'光ファイバ結合モジュール用部品 1の断面図である。筒 状のケーシング 2はステンレスなどの金属製で、前端が端面 9で閉塞され、内部に半 導体レーザ Lを収納できるものである。端面 9には貫通孔 10が形成されている。光フ アイバ部品 3は、単一モード光ファイノく 4の先端に第 2の GRINレンズ 6を融着し更に その先端に第 2の GRINレンズ 6よりも開口数の大きな第 1の GRINレンズ 5を融着し たものである。第 2の GRINレンズ 6の長さは、伝播する光線の蛇行周期の略 1Z4の 長さあるいはその奇数倍の長さとなっている。光ファイバ 4の先端部を除く部分は光フ アイバ被覆 11で覆われ、保護されている。光ファイバ部品 3の先端部外周には金属 被覆 7が形成されている。金属被覆は銅、ステンレスなどの金属を光ファイバ部品 3の 先端部外周に蒸着して形成することができる。また、これらの金属のパイプに光フアイ バ部品 3の先端部を挿入して形成することもできる。貫通孔 10からケーシング 2の内 部に向力つて光ファイバ部品 3が差し込まれ、ハンダ 8で貫通孔部分に固定されてい る。溶けたハンダは毛細管現象で貫通孔と光ファイバ部品先端の間の隙間に充填さ れ、金属被覆 7は貫通孔部分に接着されると共に、貫通孔は完全に密封される。光 ファイバ部品 3の先端部でケーシング 2の外側にある部分は、補強及び保護のため、 保護シール 12で被覆されている。保護シールは、例えば榭脂コーティングなどであ る。
[0027] 図 2は実施例の発光素子 '光ファイバ結合モジュール 13の断面図である。これは、 前記の発光素子 '光ファイバ結合モジュール用部品 1のケーシング 2の内部に半導 体レーザ Lを取り付け、背面を蓋 15で閉塞すると共に、ケーシング内部を真空にした ものである。半導体レーザ Lは、調整機構 14によって、光ファイバ部品 3の軸と同軸 になるように、また、半導体レーザ Lと第 1の GRINレンズ 5との距離 Z1が次の関係式 を満足するように調整され、固定される。
Zl = (n *dl/NAl) arctan (dl/ (NA1*L) )
o
調整機構は、従来の発光素子 ·光ファイバ結合モジュールに用いられて 、るものと 同じ機構を用いることができる。
[0028] 図 2に破線で示すように、半導体レーザ Lから出た光は効率よく第 1の GRINレンズ 5に進入し、その終端において平行光線となり、効率よく第 2の GRINレンズ 6に進入 し、その終端において光ファイバ 4の軸に集光し、効率よくコア 4aに進入する。 [0029] 図 3は実施例の発光素子 '光ファイバ結合モジュール用部品 16の横断面図である 。これが前記図 1の発光素子'光ファイバ結合モジュール用部品 1と異なるのは、ケー シング 17の端面 18に貫通孔 19が 3個形成されている点である。各貫通孔 19には、 図 1の場合と同様に、光ファイバ部品 3がハンダ 8で固定され、貫通孔が密封されて いる。
[0030] 図 4は実施例の発光素子 ·光ファイバ結合モジュールの断面図である。これは、前 記の発光素子 '光ファイバ結合モジュール用部品 16のケーシング 17の内部に、 3個 の半導体レーザ Lを、各光ファイバ部品 3に対向して取り付け、背面を蓋 21で閉塞す ると共に、ケーシング内部を真空にしたものである。
産業上の利用可能性
[0031] 本発明の発光素子 '光ファイバ結合モジュールは、光通信における汎用性のあるモ ジュールとして使用できる。本発明の発光素子'光フアイバ結合モジュール用部品は 、任意の発光素子を取り付け、光通信に使用できる。

Claims

請求の範囲
[1] 内部に発光素子を取り付けた筒状のケーシングの端面に貫通孔を形成し、該貫通 孔カも前記ケーシング内に、光ファイバの先端に第 2の GRINレンズを融着し更にそ の先端に前記第 2の GRINレンズよりも開口数の大きな第 1の GRINレンズを融着し た光ファイバ部品の先端がケーシング内の発光素子に対向するように差し込まれて おり、固定手段により前記光ファイバ部品が前記貫通孔に固定されると共に前記貫 通孔が密封されて!ヽることを特徴とする発光素子 ·光ファイバ結合モジュール。
[2] 請求項 1の発光素子 '光ファイバ結合モジュールにおいて、前記光ファイバ部品の 先端部外周に金属被覆が形成され、該被覆が形成された部分が前記貫通孔から前 記ケーシング内に差し込まれており、前記固定手段がハンダであり、ハンダによって 前記被覆が前記ケーシングの前記貫通孔部分に接着されていることを特徴とする発 光素子 ·光ファイバ結合モジュール。
[3] 請求項 1又は 2の発光素子 '光ファイバ結合モジュールにおいて、前記貫通孔が前 記端面に複数形成され、それぞれの貫通孔に前記光ファイバ部品が固定されている ことを特徴とする光ファイバ発光素子'光ファイバ結合モジュール。
[4] 内部に発光素子を取り付け可能な筒状のケーシングの端面に貫通孔を形成し、該 貫通孔から前記ケーシング内に、光ファイバの先端に第 2の GRINレンズを融着し更 にその先端に前記第 2の GRINレンズよりも開口数の大きな第 1の GRINレンズを融 着した光ファイバ部品の先端が差し込まれており、固定手段により前記光ファイバ部 品が前記貫通孔に固定されると共に前記貫通孔が密封されていることを特徴とする 発光素子'光フアイバ結合モジュール用部品。
[5] 請求項 4の発光素子 '光ファイバ結合モジュール用部品において、前記光ファイバ 部品の先端部外周に金属被覆が形成され、該被覆が形成された部分が前記貫通孔 から前記ケーシング内に差し込まれており、前記固定手段がハンダであり、ハンダに よって前記被覆が前記ケーシングの前記貫通孔部分に接着されていることを特徴と する発光素子'光ファイバ結合モジュール用部品。
[6] 請求項 4又は 5の発光素子 '光ファイバ結合モジュール用部品において、前記貫通 孔が前記端面に複数形成され、それぞれの貫通孔に前記光ファイバ部品が固定さ れていることを特徴とする光ファイバ発光素子'光ファイバ結合モジュール用部品。
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