(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピグテール形状の光モジュールの製造方法であって、
前記光モジュールが、光電変換素子を内蔵し外壁を構成するパッケージフランジを有するモジュール本体部と、光ファイバケーブルを終端する金属フェルールと、該金属フェルールが挿入固定されるフェルールホルダと、該フェルールホルダと前記モジュール本体部との間に介在するフランジホルダとを備え、
前記フランジホルダを、前記パッケージフランジを覆うように前記モジュール本体部に溶接するステップと、
前記金属フェルールと前記フェルールホルダとを溶接するステップと、
前記光電変換素子と前記金属フェルール内の光ファイバとの間で所定の光結合効率を得るようにする調心を行うステップと、
前記フェルールホルダと前記フランジホルダとを溶接するステップと、
前記フェルールホルダと前記フランジホルダとの間の溶接による調心ズレの補償を、少なくとも前記フランジホルダと前記パッケージフランジとの貫通溶接により行うステップと、を有することを特徴とする光モジュールの製造方法。
【請求項２】
溶接による調心ズレの補償を、前記フェルールホルダと前記金属フェルールとの再度の貫通溶接により行うステップを有することを特徴とする請求項１に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項３】
前記フランジホルダと前記パッケージフランジとの貫通溶接による補償は、前記フェルールホルダと前記金属フェルールとの再度の貫通溶接による補償の後に行うことを特徴とする請求項２に記載の光モジュールの製造方法。
【請求項４】
前記フランジホルダと前記パッケージフランジとの貫通溶接による補償は、前記フェルールホルダと前記金属フェルールとの再度の貫通溶接による補償の前に行うことを特徴とする請求項２に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信に用いられるピグテール形状の光モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信に用いられる光モジュールは、発光素子等の光電変換素子を内蔵するモジュール本体部と、光ファイバケーブルを終端するフェルールが挿入固定されたスリーブ部材と、を備える。この光モジュールの組み立ての際、光電変換素子とフェルールの光ファイバとの光結合のため、調心が行われ、その後固定される。この固定にはＹＡＧレーザによる溶接が用いられることが一般的である。しかし、ＹＡＧ溶接後に、予め行った調心状態が変化し、光電変換素子と光ファイバとの結合効率が低下することがままある。このような溶接による調心のズレを解消するための技術として様々なものが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
図２は、上記調心のズレの発生原因及び従来のその補償方法の一例を説明する図である。
まず、通常の調心固定方法を説明する。まずフェルールホルダ１３の略中央部Ｘ１２と金属フェルール１４を貫通溶接し、ついでフェルールホルダ１３のフランジ１３ａと金属フェルール１４との間Ｘ１３を隈肉溶接し両者を組立てる。この時、金属フェルール１４のフェルールホルダ１３内での光軸方向の位置（Ｚ）は、あらかじめ設計で決定された値とし、後続する工程での調芯は行わない。光ファイバとの光結合に関する限り、Ｚ軸の調芯はＸＹ面内での調芯に比較し鈍感なためである。次いで、光モジュール１０のパッケージ１１内に搭載されている光電変換素子１２がレーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）の場合には、実際にＬＤを発光させ光ファイバ１５を介して発光をモニタしつつ、一体化されたフェルールホルダ１３と金属フェルール１４について、フェルールホルダ１３の根元のフランジ１３ａをパッケージ１１の外壁を構成するパッケージフランジ１１ａ上でスライドさせて光軸に垂直な面内での調心（ＸＹ軸調心）を行う。
【０００４】
このような調心後に、ＹＡＧレーザにより、パッケージフランジ部１１ａとフェルールホルダ１３のフランジ１３ａとの間Ｘ１１を隅肉溶接し固定する。
【０００５】
上記の調心固定方法で、予め行った部材間の調心状態がＹＡＧ溶接後に変化し、光電変換素子と光ファイバとの光結合効率が低下することがままある。フェルールホルダ１３とパッケージフランジ部１１ａとをＹＡＧ溶接により隈肉溶接する際、ＹＡＧレーザから出射するパルスレーザ光を三分割し、フェルールホルダ１３の外周上の３点（１２０°間隔）を同時に溶接する。しかし、三分割光の強度不均一、部材間の物理的寸法のばらつき等で３点の均一な溶接が果たされないのが光結合効率低下の原因である。
【０００６】
溶接後にＬＤ１２と光ファイバ１５との間の光結合効率が所定値以上であればそのまま完成品となるが、所定値以下に変動した場合には、以下のように補償作業を行う。
まず、１２０°の間隔で同時に３点溶接された状態から（結合効率の低下が現れている）光モジュール１０全体を、例えば６０°回転させ、３点溶接の中間点を試行的１点溶接する。
【０００７】
これにより結合効率が所定値以上に回復すれば調心固定作業は終了である。
また、回復するも所定値に満たない場合には当該１点溶接の角度から光モジュール１０全体を僅かに回転させて再度１点溶接する。
効率が改善はするけれど、なお所定値に満たない場合には、上の回転方向と同方向に僅かに回転させて再度１点溶接、以後、この工程を所定値以上の結合効率が得られるまで継続する。
上記微小回転後の一点溶接において結合効率が逆に低下している場合には、試行的な一点溶接からの回転方向が逆であることを意味しているので、元の試行１点溶接点に戻って僅かに逆方向に回転させて結合効率の改善を図る。以下、所定の結合効率が得られるまで同方向の回転、一点溶接の工程を繰り返す。
【０００８】
一方、最初の試行１点溶接後の結合効率が３点溶接後の結合効率よりもさらに低下した場合には、最初の試行溶接の際の回転方向が逆であることを意味しているので、当該試行溶接個所から１８０°反対側を１点溶接し、次いで効率が所定値に満たない場合には、効率が改善する回転方向を上記手順に従って探索しつつ、１点溶接を所定の効率が得られるまで繰り返す。
以上の手順により、ＹＡＧ溶接による調心ずれの補償作業を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２２６４７４号公報
【特許文献２】特開平５−３７０２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述のように、光結合効率が改善する回転方向を探索しつつ試行１点溶接、効率チェックを繰り返す作業であるが、何度も溶接を繰り返すと、金属フェルールとフェルールホルダとの間の接合が強固になり過ぎて微調整が効かなくなったり、溶接可能な部分が無くなったりして、所定値を満たす調心位置に復帰できなくなる場合がある。
【００１１】
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、調心後に構成部材同士をレーザ溶接して成り、レーザ溶接時に発生した調心ズレをより確実に補償可能な光モジュールの製造方法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】
【００１２】
本発明の光モジュールの製造方法は、ピグテール形状の光モジュールの製造方法であって、光モジュールが、光電変換素子を内蔵し外壁を構成するパッケージフランジを有するモジュール本体部と、光ファイバケーブルを終端する金属フェルールと、該金属フェルールが挿入固定されるフェルールホルダと、該フェルールホルダとモジュール本体部との間に介在するフランジホルダとを備え、フランジホルダを、パッケージフランジを覆うようにモジュール本体部に溶接するステップと、金属フェルールとフェルールホルダとを溶接するステップと、光電変換素子と金属フェルール内の光ファイバとの間で所定の光結合効率を得るようにする調心を行うステップと、フェルールホルダとフランジホルダとを溶接するステップと、フェルールホルダとフランジホルダとの間の溶接による調心ズレの補償を、少なくともフランジホルダとパッケージフランジとの貫通溶接により行うステップと、を有することを特徴とする。
【００１３】
なお、溶接による調心ズレの補償を、フェルールホルダと金属フェルールとの再度の貫通溶接により行うステップを、更に有しても良い。この場合、フランジホルダとパッケージフランジとの貫通溶接による補償は、フェルールホルダと金属フェルールとの再度の貫通溶接による補償の後に行っても良いし、先に行っても良い。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、調心ズレ補償用の溶接シロとなる部材を設けたので、調心ズレをより確実に補償することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の光モジュールの一例を説明する断面図である。
【図２】従来の光モジュールの一例を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１を用いて、本発明の一実施形態であるピグテール形状の光モジュールの一例である送信用の光モジュールを説明する。なお、図では、光モジュールの一部を省略して示している。
図示するように、光モジュール１は、モジュール本体部２と、金属フェルール３と、フェルールホルダ４と、フランジホルダ５と、を備える。
【００１７】
モジュール本体部２は、光電変換素子としてのＬＤ２ａや光学レンズ２ｂ等を筺体内に有しており、筺体は、その一端に設けられた開口２ｃが、光学窓２ｄ付きのパッケージフランジ２ｅにより塞がれている。なお、パッケージフランジ２ｅは、両端に開口を有する円筒形状の金属製の部材と、光学窓２ｄとを有し、上記金属製の部材の一端に設けられた開口が光学窓２ｄにより塞がれており、筐体の開口２ｃを塞ぐようにフレーム２ｆに取り付けられる。
【００１８】
金属フェルール３は、光ファイバケーブルＣを終端する光ファイバ６の外周をパイプ状の金属製の部材で覆って成る。
フェルールホルダ４は、金属フェルール３を保持する金属製の部材であり、金属フェルール３がＹＡＧレーザ溶接等のレーザ溶接により固定される。フェルールホルダ４自体は、パッケージフランジ２ｅを覆うように光モジュール本体部２にレーザ溶接により固定されたフランジホルダ５上にレーザ溶接により固定される。
【００１９】
フランジホルダ５は、後述の通り、ＹＡＧ溶接による調心ズレを補償するための溶接に用いられるものであり、パッケージフランジ２ｅの筺体から露出している部分を全て覆う形状を有し、また、平坦面に開口５ａが形成された天井部５ｂと、フランジ部５ｃと、を有する。天井部５ｂの外面にフェルールホルダ４がＹＡＧ溶接され、フランジ部５ｃがモジュール本体部２のフレーム２ｆに直接ＹＡＧ溶接される。なお、フランジホルダ５の材料としては、ＳＵＳ等のＹＡＧ溶接可能な材料（熱伝導率が比較的小さく、ＹＡＧレーザによる溶解熱が拡散し難い材料）を用いることができ、また、コバール等のＦｅＮｉＣｏ合金も用いることができる。
【００２０】
調心ズレ補償用の溶接部分となる天井部５ｂからフランジ部５ｃまでの肉薄部の長さは、例えば、１．２〜１．５ｍｍ程度である。図２に示す従来のパッケージホルダ１１のフランジ部１１ａの厚みは０．５ｍｍ程度であるが、光モジュール１では、パッケージホルダ２ｄのフランジ部に相当する部分を厚くし、その全体をフランジホルダ５で覆い、貫通溶接シロとしている。
【００２１】
以上の各部材から成る光モジュール１では、ＬＤ２ａから出射された信号光が、光学レンズ２ｂ及び光学窓２ｄを透過し、金属フェルール３の光ファイバに集光されるよう調心されて組み立てられる。
【００２２】
次に、光モジュール１の組み立て方法の一例を説明する。
まず、パッケージフランジ２ｅを覆うようにフランジホルダ５を被せ、該フランジホルダ５のフランジ部５ｃと光モジュール本体部２フレーム２ｆとの間Ｘ１をＹＡＧレーザにより隅肉溶接する。
次に光ファイバ６の調心を行いつつ各部材をＹＡＧ溶接により固定する。調心の際は、実際にＬＤ２ａを発光させ、その光を、光ファイバケーブルＣを介してモニタする。
【００２３】
具体的には、光軸と垂直なＸＹ平面での調心については、予め金属フェルール３を筒状部Ｘ４での貫通溶接およびその端部Ｘ３での隈肉溶接により一体化したフェルールホルダ４をフランジホルダ５の天井部５ｂ上でスライドさせて所定の光結合効率が得られる箇所を特定する。特定後にフェルールホルダ４のフランジ部４ａとフランジホルダ５との間Ｘ２をＹＡＧレーザにより隅肉溶接する。この際、フェルールホルダ４のフランジ部４ａの端面とフランジホルダ５の天井部５ｂとの両方にレーザ光が照射されるように、ＹＡＧレーザ光を斜め方向から照射する。
【００２４】
光軸方向に平行なＺ軸方向の調心については、金属フェルール３とフェルールホルダ４の設計により決定し、光学調芯は行わない。ＸＹ面内での調芯に比較してＺ方向の光結合効率は調芯に対して遥かに鈍感な為である。
【００２５】
なお、上記隅肉溶接あるいは貫通溶接の際、ＹＡＧレーザから出射するパルスレーザ光を三分割し、フェルールホルダ４の外周上の３点（１２０°間隔）を同時に溶接する。
この溶接後に光結合効率が所定値以上であればそのまま完成品となるが、所定値以下に変動してしまった場合は以下のような補償作業を行う。
【００２６】
まず、従来と同様に、所定値が得られるまで、光モジュール１全体の回転とフェルールホルダ４の１点の貫通溶接を繰り返す。例えば、１２０°の間隔で同時に３点溶接された状態から光モジュール１全体を、６０°回転させ３点溶接の中間点を試行的１点溶接したり、それにより回復するも所定値に満たない場合には当該１点溶接の角度から光モジュール１全体を僅かに回転させて再度１点溶接したりする。
【００２７】
これにより所定値以上の光結合効率が得られれば完成品となるが、金属フェルール３とフェルールホルダ４との間の接合が強固になり過ぎて微調整が効かなくなったり、フェルールホルダ４の外周に溶接シロが確保できなくなる状態になっても所定値に回復できないことが時折生ずる。そのような場合には、本発明に係るフランジホルダ５とパッケージフランジ２ｅとの間Ｘ５で調心ずれ補償用の１点溶接を行う。手順は以下の通りである。
【００２８】
まず、溶接機に対する光モジュール１の角度を維持したまま、溶接箇所がフランジホルダ５になるよう光モジュール１を移動させて、フランジホルダ５とパッケージフランジ２ｅとの間Ｘ５の部分に対して１点溶接を行う。その結果、所定値以上の光結合効率が得られれば完成品となる。
所定値が得られないものの、直前の状態に比較し改善される場合には、その角度を中心に、フェルールホルダ４での補償用の１点溶接と同様に、光モジュール１全体を回転させてフランジホルダ５の１点溶接を繰り返し、補償作業を行う。
一方、所定値が得られず、また、光結合効率が直前の状態から劣化した場合には、光モジュール１全体を１８０°回した上で、その角度を中心に、上述と同様に、光モジュール１全体を回転させてフランジホルダ５の１点溶接を繰り返し、補償作業を行う。
【００２９】
フランジホルダ５においてもフェルールホルダ４と同様の補償作業を繰り返すのは、すなわち補償１点溶接を最初の手順から繰り返すのは、フェルールホルダ４に対するそれに対して溶接個所が光モジュール本体２に近づいているので、光結合効率変動の変化の様子（回転方向に対する依存具合、及びその変位度）が当然に異なってくるためである。
なお、補償作業は、上述に限られず、例えば、以下の変形例１〜３が考えられる。
【００３０】
（変形例１）
溶接機に対する光モジュール１の角度を維持したまま、溶接箇所がフランジホルダ５になるよう光モジュール１を移動させて１点溶接を行った時に、光結合効率が悪化した場合に、光モジュール１全体を１８０°回転させずに、その角度を中心に、上記と同様に補償作業を行う。
これは、フェルールホルダ４での補償作業で、補償に適した溶接機に対する光モジュール１の角度の大まかな見積もりは為されており、光結合効率が悪化したとしても、それは、貫通溶接をフェルールホルダ４で行っていたのとフランジホルダ５で行なった違いであり、光モジュール１の溶接機に対する角度が全く誤っている故とは考え難いからである。
【００３１】
（変形例２）
フランジホルダ５を１点溶接しても所定値以上の光結合効率が得られない場合に光モジュール１を回転する際の１回の回転角度をフェルールホルダ４でのそれに対して大きくする（例えば倍にする）。これは、フランジホルダ５を貫通溶接する際、当該溶接箇所はフェルールホルダ４を貫通溶接する際に比べファイバ端に近づいており、貫通溶接の影響がファイバ端の位置のシフトにはより鈍感になっているため、回転角度を例えば倍にしないと、その結合効率の変化の度合いは少ないと予想されるからである。
【００３２】
（変形例３）
補償用の１点溶接をフェルールホルダ４と金属フェルール３との間で開始するのではなく、まず、フランジホルダ５とパッケージフランジ２ｅとの間で行い、フランジホルダ５の外周に溶接個所を確保できなくなった場合に、フェルールホルダ４を金属フェルール３に対して貫通溶接による一点溶接を行って調心ずれを補償する。
【００３３】
以上、ＬＤを搭載する送信用光モジュールについて説明したが、フォトダイオード（ＰＤ：Photo Diode）等の受光素子を搭載する受信用光モジュールについても同様の形態、方法を採ることができる。受信用光モジュールにおいては、ファイバから実際に信号光を筺体内のＰＤに入射させ、ＰＤの受信強度をモニタすることにより調心や補償作業を行う。
【００３４】
なお、上述の例では、フランジホルダがモジュール本体の前面と直接ＹＡＧ溶接されているが、パッケージフランジの外部に露出している部分を、光軸と垂直な平面に関して広い鍔部として、該鍔部にフランジホルダをＹＡＧ溶接するようにしてもよい。ＹＡＧ溶接の安定性等を考慮すれば、従来からＹＡＧ溶接に用いられていたパッケージフランジに溶接する方が好ましい。
【符号の説明】
【００３５】
１…光モジュール、２…モジュール本体、２ｅ…パッケージフランジ、３…金属フェルール、４…フェルールホルダ、５…フランジホルダ。
【図１】
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【図２】
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