(57)【要約】【課題】従来よりもホルダを簡単な構造にでき、かつ、装置を小型化できるとともに、光源から出射される光束を光ファイバに集光するための調整作業を簡単に行える技術を提供することを目的とする。【解決手段】光源装置は、ステム１１に搭載されたＬＤ３と、ＬＤ３を覆うようにステム１１に固定されたキャップ６と、ＬＤ３から出射された光束を集光する集光レンズ２と、集光レンズ２で集光された光束が入力される光ファイバ１を接続する光ファイバ接続部１６と、光ファイバ接続部１６を保持しかつキャップ６に固定されたホルダ７とを備えている。光ファイバ接続部１６は、ホルダ７に対する光ファイバ接続部１６の位置を調整する位置調整部２０を備えている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基台に搭載された光半導体素子と、
前記光半導体素子を覆うように前記支持基台に固定されたキャップと、
前記光半導体素子から出射された光束を集光する集光部と、
前記集光部で集光された光束が入力される光ファイバを接続する光ファイバ接続部と、
前記光ファイバ接続部を保持し、かつ、前記キャップに固定されたホルダと、
を備え、
前記光ファイバ接続部は、前記ホルダに対する前記光ファイバ接続部の位置を調整する位置調整部を備えた、光源装置。
【請求項２】
前記光ファイバ接続部は、前記ホルダにネジ固定され、かつ、前記光ファイバを接続するレセプタクルを備え、
前記位置調整部は、前記ネジ固定のネジが前記レセプタクルと遊嵌することにより構成された、請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記集光部は前記キャップ内に配置された、請求項１または請求項２記載の光源装置。
【請求項４】
前記光半導体素子はマルチエミッタ型であり、
前記集光部は、前記光半導体素子から出射された光束を一点に集光させる、請求項１〜３のいずれか１つに記載の光源装置。
【請求項５】
前記キャップは円筒状に形成され、
前記ホルダは、前記キャップの側面部に接合された、請求項４記載の光源装置。
【請求項６】
前記キャップは円筒状に形成され、
前記ホルダは、前記キャップの上面部に接合された、請求項４記載の光源装置。
【請求項７】
前記光半導体素子から出射された光束の光軸を中心に線対称となる位置に、前記キャップに前記ホルダを接合するための接着剤が配置された、請求項５または請求項６記載の光源装置。
【請求項８】
前記接着剤は、前記集光部で集光された光スポットの短手方向と長手方向にそれぞれ配置され、
前記光スポットの長手方向に配置された接着剤は、前記光スポットの短手方向に配置された接着剤よりも硬化後のヤング率が大きい、請求項７記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源から出射される光束を光ファイバに集光する光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光源から出射される光束を光ファイバに集光する従来の光源装置としては、集光レンズとフェルールホルダがホルダに保持されたものがある。このような光源装置では、光半導体素子とキャップが固定されたステムにホルダを密着させた状態で、ホルダの位置調整を行った後、ホルダとステムが半田等で固定されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平２−３２５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光通信用に用いられる従来の光源装置では、ホルダとステムは、上記の方法を用いて半田等で固定されているため、ホルダとキャップとの間に調整用スペースが必要であり、ホルダの構造が複雑になり、かつ、装置が大型になるという問題があった。
【０００５】
また、ホルダとステムは高精度に調整された状態で、半田等で固定する必要がある。このため、半田溶融固定の過熱冷却時に構成部材の熱膨張と収縮、および半田の張力などが原因で、半田固定後、ステムは最適位置からミクロンオーダーの位置ズレを生じ、許容以上の結合効率の劣化を起こす可能性があった。さらに、ステムに対するホルダの位置調整作業が難しいという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、従来よりもホルダを簡単な構造にでき、かつ、装置を小型化できるとともに、光源から出射される光束を光ファイバに集光するための調整作業を簡単に行える技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る光源装置は、支持基台に搭載された光半導体素子と、前記光半導体素子を覆うように前記支持基台に固定されたキャップと、前記光半導体素子から出射された光束を集光する集光部と、前記集光部で集光された光束が入力される光ファイバを接続する光ファイバ接続部と、前記光ファイバ接続部を保持し、かつ、前記キャップに固定されたホルダとを備え、前記光ファイバ接続部は、前記ホルダに対する前記光ファイバ接続部の位置を調整する位置調整部を備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光ファイバ接続部は、ホルダに対する光ファイバ接続部の位置を調整する位置調整部を備えたため、ホルダとキャップとの間に調整用スペースが不要となり、ホルダを簡単な構造にでき、ひいては光源装置の小型化が可能となる。
【０００９】
また、位置調整部を用いてホルダに対する光ファイバ接続部の位置を調整できるため、光源から出射される光束を光ファイバに集光するための調整作業を簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る光源装置の斜視図である。
【図２】実施の形態１に係る光源装置の別の方向から視た斜視図である。
【図３】図１のＹＺ断面図である。
【図４】図１のＸＺ断面図である。
【図５】実施の形態１に係る光源装置の光ファイバ上に集光された光スポット形状の説明図である。
【図６】実施の形態２に係る光源装置の斜視図である。
【図７】実施の形態２に係る光源装置の別の方向から視た斜視図である。
【図８】図６のＹＺ断面図である。
【図９】図６のＸＺ断面図である。
【図１０】実施の形態３に係る光源装置の斜視図である。
【図１１】実施の形態３に係る光源装置の別の方向から視た斜視図である。
【図１２】図１０のＹＺ断面図である。
【図１３】図１０のＸＺ断面図である。
【図１４】前提技術に係る光源装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１について、図面を用いて以下に説明する。図１は、実施の形態１に係る光源装置の斜視図であり、図２は、光源装置の別の方向から視た斜視図であり、図３は、図１のＹＺ断面図であり、図４は、図１のＸＺ断面図であり、図５は、光源装置の光ファイバ１上に集光された光スポット１５の形状の説明図である。
【００１２】
図１〜図４に示すように、光源装置は、ステム１１（支持基台）と、ブロック１０と、光半導体素子であるレーザダイオード（以下「ＬＤ」という）３と、キャップ６と、集光レンズ２（集光部）と、光ファイバ１と、光ファイバ接続部１６と、ホルダ７とを備えている。
【００１３】
ステム１１は、キャップ６およびブロック１０を支持する板状部材であり、その表面にＡｕメッキが施されている。ブロック１０は、ステム１１の上面に配置され、集光レンズ２およびＬＤ３を支持している。ＬＤ３は、マルチエミッタ型のレーザダイオードであり、ステム１１に搭載されている。より具体的には、ＬＤ３は、ステム１１上に配置されたブロック１０の側部に搭載されている。ＬＤ３には、ＬＤ３に給電するためのピン１２が外部から接続されている。
【００１４】
集光レンズ２は、ブロック１０においてＬＤ３の上側に搭載され、ＬＤ３から出射された光束を光ファイバ１へ集光する。キャップ６は、Ｆｅ−Ｎｉ合金を用いて円筒状に形成されるとともに、その表面にＮｉメッキが施されている。キャップ６は、ブロック１０に搭載された集光レンズ２およびＬＤ３を覆うようにステム１１の上面に固定されている。キャップ６の下端部は、ステム１１の上面にプロジェクション溶接で接合され、キャップ６内は気密封止されている。キャップ６の上面の中央部分には、ＬＤ３から出射された光を透過させるガラス窓５が配置されている。
【００１５】
次に、ホルダ７について説明する。ホルダ７は、光ファイバ接続部１６を保持する部材であり、キャップ６の側面部に接合されている。ホルダ７は、大径円筒部７ａと、大径円筒部７ａの上側に配置された小径円筒部７ｂとを備えている。大径円筒部７ａの下側部分の内部には、キャップ６の上部が収容される収容部７ｃが形成され、大径円筒部７ａの上側部分の内部には、ガラス窓５が収容される収容部７ｄが形成されている。収容部７ｃと収容部７ｄは連通し、収容部７ｃは収容部７ｄよりも大きな径に形成されている。小径円筒部７ｂの中央部には、収容部７ｄと連通する穴部７ｅが形成されている。
【００１６】
光ファイバ接続部１６は、レセプタクル４と、ホルダ７に対する光ファイバ接続部１６の位置を調整する位置調整部２０とを備えている。レセプタクル４は、ネジ９を用いてホルダ７にネジ固定される円板部４ａと、光ファイバ１が接続される接続部４ｂとを備えている。接続部４ｂは、円板部４ａの中央部に配置されている。また、位置調整部２０の詳細については後述する。
【００１７】
キャップ６内において、ブロック１０に搭載されたＬＤ３から発散光が出射され、発散光は、ブロック１０に搭載された集光レンズ２によって集光される。集光レンズ２によって集光された光束は、図３と図４における光路１４に示すように、キャップ６に配置されたガラス窓５を透過した後、光ファイバ１の端面１ａに集光される。
【００１８】
大径円筒部７ａの下端部には、接着剤８ａ，８ｂが塗布される切り欠き部７ｆが複数（例えば４つ）形成されている。接着剤８ａ，８ｂは、ホルダ７とキャップ６とを接着固定（接合）するための部材であり、接着剤８ａは、接着剤８ｂよりも硬化後のヤング率が大きい接着剤である。
【００１９】
ホルダ７をキャップ６に接着固定することで、Ａｕメッキが施されたステム１１にホルダ７を接着するよりも信頼性の高い接着強度が得られる。ここで、ＬＤ３はマルチエミッタ型であるため、光ファイバ１の端面１ａに集光する光スポット１５は、図５のようになる。このため、光ファイバ１における透過率の変化は、光スポット１５の長手方向では影響を受けやすく、短手方向では影響を受けにくくなっている。
【００２０】
切り欠き部７ｆは、ＬＤ３から出射された光束の光軸１３を中心に線対称となる位置に配置されている。換言すると、接着剤８ａ，８ｂは、ＬＤ３から出射された光束の光軸１３を中心に線対称となる位置に配置されている。光スポット１５の長手方向の切り欠き部７ｆには、接着剤８ａがそれぞれ塗布されている。接着剤８ａは、接着剤８ｂよりも硬化後のヤング率が大きいため、接着剤８ａによるホルダ７の位置ズレが発生しにくくなり、光ファイバ１上の光スポット１５の位置ズレが小さくなり、信頼性の高い光源装置が実現できる。
【００２１】
また、光スポット１５の短手方向の切り欠き部７ｆには、接着剤８ａよりも硬化後のヤング率が小さい接着剤８ｂがそれぞれ塗布されている。接着剤８ｂは予め定められた柔軟性を有するため、ヒートサイクル等が加わった場合にも接着剤８ｂが破断することなく、確実な接着強度が得られる。
【００２２】
次に、ホルダ７に対する光ファイバ接続部１６（より具体的には、レセプタクル４）の位置を調整する位置調整部２０について説明する。位置調整部２０は、ネジ９と大径穴４ｃとを備え、ネジ９がレセプタクル４と遊嵌することにより構成されている。
【００２３】
ホルダ７の小径円筒部７ｂとレセプタクル４の円板部４ａは、複数（例えば３つ）のネジ９を用いて固定されている。小径円筒部７ｂの外周部に、複数（例えば３つ）のネジ穴７ｇが形成され、円板部４ａの外周部に、ネジ穴７ｇよりも大径（換言すると、ネジ９の軸部の直径よりも大径）の大径穴４ｃが複数（例えば３つ）形成されている。大径穴４ｃにネジ９を挿入した状態で、大径穴４ｃとネジ９の軸部との間に予め定められた隙間が形成されている。このため、レセプタクル４は、大径穴４ｃの直径とネジ９の軸部との間の隙間の分だけ水平方向に移動可能である。
【００２４】
次に、位置調整部２０によるレセプタクル４の位置調整方法について説明する。先ず、小径円筒部７ｂのネジ穴７ｇに円板部４ａの大径穴４ｃを位置合わせし、この状態で、大径穴４ｃを介してネジ穴７ｇにネジ９を途中まで締付ける。この状態では、ネジ９の頭部が円板部４ａの上面に当接していないため、ホルダ７に対するレセプタクル４の位置を、大径穴４ｃの直径とネジ９の軸部との間の隙間の分だけ水平方向に移動させることで、調整することができる。
【００２５】
集光レンズ２は、予め定められたターゲットに集光するようにブロック１０に高精度に接着剤で固定されているため、ホルダ７に対するレセプタクル４の位置調整を行うだけで所要の透過率が得られる。レセプタクル４の位置調整後、ネジ９をネジ穴７ｇに最後まで締付ける。この状態では、ネジ９の頭部が円板部４ａの上面に当接しているため、レセプタクル４を水平方向に移動させることができない。すなわち、レセプタクル４はホルダ７に固定されている。
【００２６】
次に、実施の形態１に係る光源装置が奏する効果について、前提技術に係る光源装置と対比しながら説明する。先ず、図１４を用いて、前提技術に係る光源装置について簡単に説明する。図１４は、前提技術に係る光源装置の断面図である。
【００２７】
前提技術に係る光源装置は、ステム１０７と、ＬＤ１０３と、キャップ１０９と、集光レンズ１０２と、光ファイバ１０１と、フェルール１０４と、フェルールホルダ１０５と、ホルダ１０６とを備えている。ホルダ１０６は、集光レンズ１０２と、光ファイバ１０１が接続されたフェルールホルダ１０５とを保持している。ホルダ１０６について、ＬＤ１０３とキャップ１０９が固定されたステム１０７に密着させた状態で位置調整を行った後、ホルダ１０６とステム１０７は半田等で固定されている。このため、ホルダ１０６とキャップ１０９との間に調整用スペースが必要であり、ホルダ１０６の構造が複雑になり、かつ、装置が大型になるという問題があった。
【００２８】
また、ホルダ１０６とステム１０７は高精度に調整された状態で、固定箇所１１１において半田等で固定される必要がある。このため、半田溶融固定の過熱冷却時に構成部材の熱膨張と収縮、および半田の張力などが原因で、半田固定後、ステム１０７は最適位置からミクロンオーダーの位置ズレを生じ、許容以上の結合効率の劣化を起こす可能性があった。さらに、ステム１０７に対するホルダ１０６の位置調整作業が難しいという問題があった。
【００２９】
これに対して、実施の形態１に係る光源装置では、光ファイバ接続部１６は、ホルダ７に対する光ファイバ接続部１６の位置を調整する位置調整部２０を備えたため、ホルダ７とキャップ６との間に調整用スペースが不要となり、ホルダ７を簡単な構造にでき、ひいては光源装置の小型化が可能となる。
【００３０】
また、位置調整部２０を用いてホルダ７に対する光ファイバ接続部１６の位置を調整できるため、ＬＤ３から出射される光束を光ファイバ１に集光するための調整作業を簡単に行うことができる。
【００３１】
光ファイバ接続部１６は、ホルダ７にネジ固定され、かつ、光ファイバ１を接続するレセプタクル４を備え、位置調整部２０は、ネジ固定のネジ９がレセプタクル４と遊嵌することにより構成された。したがって、レセプタクル４の位置調整後にレセプタクル４をホルダ７に簡単に固定することができる。また、位置調整部２０を簡単な構成で実現することができる。
【００３２】
集光レンズ２はキャップ６内に配置された。より具体的には、集光レンズ２はブロック１０に接合されたため、前提技術のような集光レンズを保持するためのレンズホルダとしての機能をホルダ７に持たせる必要がなくなり、光源装置の小型化および製造コストの削減を図ることが可能となる。
【００３３】
ＬＤ３はマルチエミッタ型であり、集光レンズ２は、ＬＤ３から出射された光束を一点に集光させるため、複数の発光点を有するＬＤ３の光出力を増大させることができる。
【００３４】
キャップ６は円筒状に形成され、ホルダ７は、キャップ６の側面部に接合された。より具体的には、ＬＤ３から出射された光束の光軸１３を中心に線対称となる位置に、キャップ６にホルダ７を接合するための接着剤８ａ，８ｂが配置されたため、ホルダ７をキャップ６に安定的に固定することができる。
【００３５】
接着剤８ａ，８ｂは、集光レンズ２で集光された光スポット１５の短手方向と長手方向にそれぞれ配置され、光スポット１５の長手方向に配置された接着剤８ａは、光スポット１５の短手方向に配置された接着剤８ｂよりも硬化後のヤング率が大きい。
【００３６】
したがって、接着剤８ａによるホルダ７の位置ズレが発生しにくくなるため、光ファイバ１上の光スポット１５の位置ズレが小さくなり、信頼性の高い光源装置を実現できる。また、接着剤８ｂは、接着剤８ａよりも硬化後のヤング率が小さいため、接着剤８ａよりも柔軟性を有している。このため、ヒートサイクル等が加わった場合にも、接着剤８ｂが破断しにくくなり、高い接着強度が得られる。その結果、光源装置における耐久性の向上を図ることが可能となる。
【００３７】
＜実施の形態２＞
次に、実施の形態２に係る光源装置について説明する。図６は、実施の形態２に係る光源装置の斜視図であり、図７は、実施の形態２に係る光源装置の別の方向から視た斜視図であり、図８は、図６のＹＺ断面図であり、図９は、図６のＸＺ断面図である。なお、実施の形態２において、実施の形態１で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
【００３８】
実施の形態２においては、ホルダの構造が実施の形態１の場合と異なる。図６〜図９に示すように、光源装置は、ホルダ７（図１参照）に代えてホルダ２７を備えている。ホルダ２７は、円筒状に形成され、小径円筒部２７ａと、小径円筒部２７ａの上側に配置された大径円筒部２７ｂとを備えている。小径円筒部２７ａの下端がキャップ６の上面部に接合されている。より具体的には、小径円筒部２７ａの下端部に接着剤８ａ，８ｂが塗布されることで、ホルダ２７とキャップ６が接合されている。なお、小径円筒部２７ａにおける接着剤８ａ，８ｂの位置関係は、実施の形態１の場合と同様である。
【００３９】
大径円筒部２７ｂの外周部には、ネジ９が固定されるネジ穴２７ｇが複数（例えば３つ）形成されている。小径円筒部２７ａの内部には、ガラス窓５が収容される収容部２７ｄが形成されている。大径円筒部２７ｂの中央部には、収容部２７ｄと連通する穴部２７ｅが形成されている。
【００４０】
以上のように、実施の形態２に係る光源装置では、キャップ６は円筒状に形成され、ホルダ２７は、キャップ６の上面部に接合されたため、実施の形態１の場合と比較して、ホルダ２７が小型で、かつ簡単な構造となり、ひいては光源装置を小型化できる。
【００４１】
＜実施の形態３＞
次に、実施の形態３に係る光源装置について説明する。図１０は、実施の形態３に係る光源装置の斜視図であり、図１１は、実施の形態３に係る光源装置の別の方向から視た斜視図であり、図１２は、図１０のＹＺ断面図であり、図１３は、図１０のＸＺ断面図である。なお、実施の形態３において、実施の形態１，２で説明したものと同一の構成要素については同一符号を付して説明は省略する。
【００４２】
実施の形態３においては、ホルダの構造が実施の形態１，２の場合と異なる。図１０〜図１３に示すように、光源装置は、ホルダ７（図１参照）に代えてホルダ３７を備えている。ホルダ３７は、大径円筒部３７ａと、大径円筒部３７ａの上側に配置された小径円筒部３７ｂとを備えている。大径円筒部３７ａの内部には、収容部３７ｃが形成されている。収容部３７ｃは、キャップ６を収容可能に形成され、キャップ６にホルダ３７を固定した状態で、大径円筒部３７ａの下端がステム１１の上面に当接している。
【００４３】
小径円筒部３７ｂの中央部には、収容部３７ｃと連通する穴部３７ｄが形成されている。大径円筒部３７ａの側面部には、接着剤８ａ，８ｂが塗布される窓部３７ｆが複数（例えば４つ）形成されている。小径円筒部３７ｂの外周部には、ネジ９が固定されるネジ穴３７ｇが複数（例えば３つ）形成されている。ここで、窓部３７は、実施の形態１における切り欠き７ｆの場合と同様に、ＬＤ３から出射された光束の光軸１３を中心に線対称となる位置に形成されている。また、大径円筒部３７ａにおける接着剤８ａ，８ｂの位置関係は、実施の形態１の場合と同様である。
【００４４】
実施の形態３に係る光源装置では、ホルダ３７の大径円筒部３７ａの下端を、ステム１１の上面に当接させることで、高さ方向に位置決めが行われる。そして、大径円筒部３７ａの窓部３７ｆに接着剤８ａ，８ｂを塗布することで、キャップ６の側面部に大径円筒部３７ａが接合される。したがって、ＬＤ３と光ファイバ１が、一層高精度に位置決めされ、固定箇所が変位した場合の光スポット１５の位置ズレを小さくすることが可能となる。
【００４５】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１  光ファイバ、２  集光レンズ、３  レーザダイオード、４  レセプタクル、６  キャップ、７  ホルダ、８ａ  接着剤（ヤング率大）、８ｂ  接着剤（ヤング率小）、１１  ステム、１３  光軸、１５  光スポット、１６  光ファイバ接続部、２０  位置調整部、２７  ホルダ、３７  ホルダ。
【図１】
2015075632.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2015075632.tif 000013
【図１２】
2015075632.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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