(57)【要約】      （修正有）【課題】安価で小型の密閉型の光半導体装置の組み立てを可能とする光レセプタクルの提供。【解決手段】光ファイバをその中心部に装着したキャピラリーと、中空スリーブと、スリーブケースと、ホルダーと窓材とからなり、ホルダーがその中心にキャピラリーが貫通しうる孔を有し、その両側に前記孔と同心円状に凹部を有し、片側の凹部の内径がスリーブケースの外径と同じであり、ホルダーの孔に挿入されたキャピラリーの外側に中空スリーブが設けられ、その外側にスリーブケースがホルダーの凹部に差し込まれて、その内部に中空スリーブが位置するようにされており、反対側の凹部の内径が前記孔の径より大きく、ここに窓材が気密封止可能にとりつけられている光レセプタクル。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ２０をその中心部に装着したキャピラリー２１と、中空スリーブ２２と、スリーブケース２３と、ホルダー２４と窓材２５とからなり、ホルダー２４がその中心にキャピラリー２１が貫通しうる孔２６を有し、その両側に前記孔２６と同心円状に凹部２７，２８を有する形状で片側の凹部２７の内径がスリーブケース２３の外径と同じであり、反対側の凹部２８の内径が前記孔２６の径より大きいものであり、ホルダー２４の孔に挿入されたキャピラリー２１の外側に中空スリーブ２２が設けられ、その外側にスリーブケース２３がホルダー２４の凹部２７に差し込まれて、その内部に中空スリーブ２２が位置するようにされており、ホルダー２４の凹部２８に窓材２５が気密封止可能にとりつけられていることを特徴としている光レセプタクル。
【請求項２】
請求項１記載の光レセプタクルにおいて、窓材２５がはんだ、接着剤、あるいは低融点ガラスのいずれかでホルダー２４の凹部２８に気密封止可能に取り付けられていることを特徴としている光レセプタクル。
【請求項３】
光ファイバの光入射側面２９が斜めに加工されており、窓材２５が、光ファイバ先端の傾斜方向とは逆方向に傾斜した光入射面を有する断面楔状の窓材２５により構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の光レセプタクル。
【請求項４】
また、本発明の第４の態様は、前記光レセプタクルにおいては、前記窓材２５が集光レンズであることを特徴とする請求項１〜３記載のいずれかの光レセプタクル。
【請求項５】
また、本発明の第５の態様は、前記光レセプタクルにおいて、窓材２５がホルダー端面より突出することがないように、凹部２８にザグリ加工がなされていることを特徴とする請求項１〜４記載のいずれかの光レセプタクル。
【請求項６】
前記光レセプタクルにおいて、窓材２５の外形が円形であることを特徴とする請求項１〜５記載のいずれかの光レセプタクル。
【請求項７】
ホルダー２４に窓材２５を設けるに際し、金型加工された窓枠を用いてこれに窓材を設けることを特徴とする請求項１〜６記載のいずれかの光レセプタクル。
【請求項８】
ホルダー２４の外周部に金がコーティングされていることを特徴とする請求項１〜７記載のいずれかの光レセプタクル。
【請求項９】
光ファイバ２０と窓材２５との間に光アイソレータが設けられているものであることを特徴とする請求項１〜８記載のいずれかの光レセプタクル。
【請求項１０】
窓材２５が、少なくとも使用する光に対して透明であることを特徴とする請求項１〜８記載のいずれかの光レセプタクル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザ素子、半導体受光素子、半導体アンプなどの半導体素子と集光レンズを備えた光半導体装置に組込まれて光ファイバーコネクタを接続する用途に用いられる光レセプタクルに係り、とくに気密が必要な場合に、小型化、低コスト化が図れる光レセプタクルに係る。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザ素子、半導体受光素子、半導体アンプなどの半導体素子が組み込まれた光半導体装置では、通常、光レセプタクルを介して光ファイバーが接続され、使用される。
【０００３】
この光レセプタクルとしては、図５に示されるようなものが使用されていた（特許文献１  参照）。図５は、この光レセプタクルの構造を示す側面断面図である。本例の光レセプタクル１は、長い中空円筒状の弾性スリーブ２を有する。弾性スリーブ２の内孔２ａの基端側には、内蔵フェルール３が挿入されている。弾性スリーブ２と内蔵フェルール３とは圧入により一体化されている。従って、弾性スリーブ２と内蔵フェルール３との間には僅かであるが、間隙ができている。また、光ファイバ４と内蔵フェルール３とはエポキシ樹脂等の有機接着剤を用いて固定されている。
【０００４】
こうした構造の光レセプタクルをパッケージに接続して光半導体装置として用いた場合、装置内部への水分の透過や、装置内部の置換ガスのリークを防止できない。よって、装置内部を気密封止する必要がある場合、図６に示すように、パッケージ５側に封止用の窓構造６を設けるのが常であった（特許文献２参照）。図６の構造は、斜めに配設した封止用窓材７と、封止用窓材７の外側に光アイソレーター８とを具備したものである。封止用窓材７を設けることにより、封止用窓構造６を構成したものである。
【０００５】
ところで、こうした光半導体装置を組み立てるには、封止用窓材７からの反射光と光アイソレーター８からの反射光を最小限とすることが大きな課題であることはよく知られている。図６のものはその点に配慮したものであり、第一のレンズ９の反射と封止用窓材７からの反射を巧妙に避けることを可能としている。しかしながら、パッケージ５に固定した封止用窓材７からの反射と、全く別個に製造された光アイソレーター８ならびに光レセプタクル１のそれぞれの光学面からの反射を第一のレンズ９と光発光素子の相対位置の微妙な調整で避けるためには、それぞれの部材と、組み立てが光学設計の通り高い位置精度で達成される必要が生じる。
【０００６】
こうした光半導体装置の組み立てを順に追って行くと、はじめに半導体素子１０をチップマウント１１に載せ、次にチップマウント１１をサブマウント１２に載せる。さらにモニタ用の受光素子１３を載せて、プローブで半導体素子１０を発光させてレンズ９の位置を光学的に調整して固定する。レンズ９を一体化したサブマウント１２をペルチェ素子１４に載せて、これをパッケージ５の中に固定し、ワイヤーボンディング等により電気的な配線を行う。
【０００７】
ここまでで既に、高価な部材をアッセンブルすることになるが、さらに、光アイソレータ８と第２レンズ１５、レセプタクル１を順次、反射光による半導体素子の特性の劣化を確認しながら付加して行く。なお、この光半導体装置において、発光素子１０は、その出射光の中心軸が、第１レンズ９、光アイソレータ８、第２レンズ１５および光ファイバ（図示せず）からなる光学系の伝播光軸からオフセットされるように位置決めされている。
【０００８】
この方法では、最後に光ファイバーを調節固定するまで、最終的な特性が確認できない。そのため、工程の途中で光学特性に影響するような反射を皆無にするために、それぞれの部品に対する仕様が非常に厳しいものとなりがちであった。また、このことは、光モジュールの製造コストを高くし、大量普及を阻む原因となっていた。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１０−３３２９８８号公報
【特許文献２】
特開平０８−０４３６９２号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記状況を打開するためになされたものであり、その目的とするところは、安価で小型の光半導体装置の組み立てを可能とする光レセプタクルの提供である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の第１の態様は、光ファイバ２０をその中心部に装着したキャピラリー２１と、中空スリーブ２２と、スリーブケース２３と、ホルダー２４と窓材２５とからなり、ホルダー２４がその中心にキャピラリー２１が貫通しうる孔２６を有し、その両側に前記孔２４と同心円状に凹部２７，２８を有する略湯飲み形状で片側の凹部２７の内径がスリーブケース２３の外径と同じであり、反対側の凹部２８の内径が前記孔２６の径より大きいものであり、ホルダー２４の孔に挿入されたキャピラリー２１の外側に中空スリーブ２２が設けられ、その外側にスリーブケース２３がホルダー２４の凹部２７に差し込まれて、その内部で中空スリーブ２２が位置するようにされており、ホルダー２４の凹部２８に窓材２５が気密封止可能にとりつけられていることを特徴としている光レセプタクルである。
【００１２】
なお、「気密封止可能に取り付けられている」とは、当該光レセプタクルを用いて光半導体装置を組み立てた場合に、従来の封止用窓材を用いなくても本発明の窓材２５により気密可能とされるように取り付けられていることをいう。
【００１３】
本態様の光レセプタクルは、光アイソレータを必要としないかもしくは光アイソレータを内蔵したモジュールの組み立てに有効である。すなわち、本発明の基本的な特徴は、光アイソレータの有無とは独立したものであり、少なくとも窓と光ファイバーを同一ホルダーに取り付けて一体化することにより、モジュールの組み立てに用いられた場合、最も安価に反射戻り光を抑制しつつ、気密封止を達成することにある。
【００１４】
また、本発明の第２の態様は前記光レセプタクルにおいて、窓材２５がはんだ、接着剤あるいは低融点ガラスのいずれかでホルダー２４の凹部２８に気密封止可能に取り付けられていることを特徴としているものである。
【００１５】
また、本発明の第３の態様は、前記光レセプタクルにおいて、光ファイバの光入射側面２９が斜めに加工されており、窓剤２５が、光ファイバ先端の傾斜方向とは逆方向に傾斜した光入射面を有する断面楔状の窓材２５により構成されていることを特徴としている。
【００１６】
また、本発明の第４の態様は、前記光レセプタクルにおいては、前記窓材２５が集光レンズであることを特徴としている。
【００１７】
また、本発明の第５の態様は、前記光レセプタクルにおいて、窓材２５がホルダー端面より突出することがないように、凹部２８にザグリ加工がなされていることを特徴とする。本態様によれば、凹部２８にザグリ加工をすることで窓材２５を傷つける危険を低減することが出きる。
【００１８】
また、本発明の第６の態様は、前記光レセプタクルにおいて、窓材２５の外形が円形であることを特徴とする。こうすることにより、窓材２５を取り付ける構造の外形が最も小さく出きる。また、キャピラリーを圧入するときに、窓材２５に不均一な応力が加えられることを避けることが出きるので、気密性の維持がより確実となる。
【００１９】
また、本発明の第７の態様は、前記光レセプタクルにおいて、ホルダー２４に窓材２５を設けるに際し、金型加工された窓枠を用いることを特徴とする光レセプタクルである。
【００２０】
また、本発明の第８の態様は、前記光レセプタクルにおいて、ホルダー２４の外周部に金がコーティングされていることを特徴とする光レセプタクルである。
本態様によれば、ホルダーの外周部に金がコーティングされているため、光レセプタクルをパッケージに固定したとき、ハンダによる気密封止が可能となる。
【００２１】
また、本発明の第９の態様は、前記光レセプタクルにおいて、光ファイバ２０と窓材２５との間に光アイソレータが設けられているものであることを特徴としている。
本態様によれば、光アイソレータ−が必要な場合に、これを実装する事が容易である。
【００２２】
また。本発明の第１０の態様は、前記光レセプタクルにおいて、窓材２５が、少なくとも使用する光に対して透明であることを特徴とする光レセプタクルである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の第１の態様に係る光レセプタクルであり、光ファイバ２０をその中心部に装着したキャピラリー２１と、中空スリーブ２２と、スリーブケース２３と、ホルダー２４と窓材２５とからなり、ホルダー２４がその中心にキャピラリー２１が貫通しうる孔２６を有し、その両側に前記孔２４と同心円状に凹部２７，２８を有する形状で片側の凹部２７の内径がスリーブケース２３の外径と同じであり、反対側の凹部２８の内径が前記孔２６の径より大きいものであり、ホルダー２４の孔２６に挿入されたキャピラリー２１の外側に中空スリーブ２２が設けられ、その外側にスリーブケース２３がホルダー２４の凹部２７に差し込まれて、その内部に中空スリーブ２２が位置するようにされており、ホルダー２４の凹部２８に窓材２５が気密封止可能にとりつけられている。
このような、ホルダー２４を用いると、窓材の位置合わせが容易となる。
【００２４】
また、窓材２５としては、本例では光学ガラスを用いているが、少なくとも用いる光に対して透明な物質であれば、支障はない。窓材２５の一方の面は、キャピラリーの光入射側と同じく６度の傾斜の加工がなされたいわゆる楔型をしたものであり、また窓材２５の両面にはＡＲコートがなされている。光学ガラス製窓材２５は円筒加工したガラス材料を切断した上で両面を研磨加工して作製される。従って、本例では、窓材２５の外形は円形である。なお、われわれは、窓材２５が円形であると低融点ガラスによる封止が最も確実に達成できることを実験から見出した。
【００２５】
ここで、６度の傾斜加工を行わず、並行平板を窓材２５として用いても気密封止の目的を達することは可能であるが、本例では、入射光線が光ファイバーに平行な場合に最適な結合が得られる様、キャピラリー２１の光入射側と同じ角度６度に調整された光学ガラス製の透明体を窓材２５として用いた。
【００２６】
本例の光レセプターを得るには、まずホルダー２４と窓材２５とを低融点ガラスで融着固定する。光ファイバー２０を内蔵したキャピラリー２１の光入射側面２９は６度の傾斜となる様に加工されており、対向するコネクター接続側面３０はＰＣ研磨加工されている。この様に研磨加工された光ファイバー内蔵キャピラリー２１をホルダー２４の中心の孔に圧入する。次いで、中空スリーブ２２をキャピラリー２１の外側にはめこみ、スリーブケース２３をホルダー２４に圧入することによって本例の光レセプタクルが完成する。
なお、窓材２５をホルダー２４に固定するのに半田や接着剤を用いても良い。半田を用いる場合には、窓材２５の周辺部に金めっきが施されていることが好ましい。
【００２７】
この様に組み立てられた光レセプタクルを用いると、高価な、窓材付きパッケージを使わないでも光半導体装置の気密封止を達成できる。さらに、本例の光レセプタクルでは、キャピラリーの光入射側に、楔加工を施した窓材２５を取り付けているため、光半導体装置の組み立てが容易である。
【００２８】
図２は光アイソレータを組み込んだ光レセプタクルの例である。本例では、積層型光アイソレータ３１と、その周囲に配された円筒状の磁石３２とがキャピラリー２１と窓材２５との間に配されている。本例の光アイソレータを組み立てるには、窓材２５を取り付ける前に、ホルダー２４の凹部内に磁石３２を接着固定し、おのおの１０ｍｍ角ほどの板材状の偏光子と、ＲＩＧファラデー回転子と、同じく偏光子とをこの順で接着材により密着固定した後、０．５ｍｍ角程度に分割して製造された積層型光アイソレータ３１をキャピラリー２１の６度に加工した光入射側面２９上に接着した上で、キャピラリー２１を、窓材２５を設けたホルダー２４に圧入する。その後、スリーブ２２をはめこみスリーブケース２３を圧入することによって本発明のレセプタクルが完成する。
【００２９】
ここで、図１〜２の光レセプタクルを用いて光半導体装置を作成する場合、キャピラリー２１の光入射側面２９の傾斜面と楔加工した窓材２５の傾斜面が反対になる様に調整されていることが望ましい。
【００３０】
図３は、窓材２５を用いて窓構造を実現するために、金型整形された窓枠３３を用いた例（本発明の第７の態様の１例である）である。
【００３１】
図３の光レセプタクルを用いて光半導体装置を作成する場合でも、キャピラリー２１の光入射側面２９と楔加工した窓材２５の傾斜面が反対になる様に調整されていることが望ましい。さらには、光アイソレータ３１には特定の入射偏光方向があるので、これを特定の方位に調整する必要がある。特に、光アイソレータ３１を内蔵する場合、組み立て時にこれらの角度調整が必要となる。これを容易にするため、金型成形された窓枠を採用する方が製造コストを低減できる場合がある。位置合わせが容易になる様に成形された窓枠を用いる場合は、窓材２５を窓枠３３に固定したあと、光アイソレータ３１を窓材２５に固定する。円筒磁石３２は、予めホルダー２４に接着固定しても、窓枠３３に固定してもよい。
【００３２】
図４は、窓材２５として半球レンズを用いた例である。この例では、レンズの焦点に光ファイバー端面が位置するように調整されている。すなわちレンズに並行光を入射したときに最適な結合が達成される様に構成されている。このような光レセプタクルを光半導体装置の組み立てに使う場合、入射光線の僅かな傾斜でレンズの像点がずれる。より高い結合効率を達成するためには、光レセプタクルの取り付け角度が調整出きることが望ましい。そこで本例では、ホルダー２４の外周部に金コートを施し、パッケージに対してハンダで接合することを可能としている。つまり、平行な入射光線に対して、レセプタクルの光学軸を並行となる様に角度調整し、最適角度を保持出来る様ハンダで固定することが可能である。
【００３３】
本発明の光レセプタクルは、半導体素子と集光レンズを備えた上パッケージに組込まれて光半導体装置を構成する。ここで、光半導体装置の気密を達成するためには、光レセプタクルのホルダー２４とパッケージの組み立て工程において、何らかの封止が必要となる。これは、ＹＡＧレーザを用いたスポット溶接で固定した後、低融点ハンダで固定しても良く、ＹＡＧレーザで全周溶接しても良い。ハンダで封止する方法に対応するため、にはホルダーの少なくとも必要部に金めっきを施すことが好ましい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、光レセプタクルのホルダー自体に窓構造をとりつけられる構造を持たせる、つまり、光半導体装置を組み立てる上で、最後に組み立てる光レセプタクルの側に、要すれば光アイソレーターなどより多くの機能を盛り込んだ上で、封止用の窓を設ける。よって、本発明の光レセプタクルを用いれば、簡単に気密封止が可能な光半導体装置を組み立てることが可能である。
【００３５】
また、光レセプタクルに光アイソレータ等を組み込むため、全体を小型化できる。
加えて、組み込み前に光レセプタクルの光学特性を確認しておくことにより、パッケージへの組み立てに先立ち、特性不良を発見できることになる。ここで特性不良を発見すれば、レセプタクル部品やパッケージを共に無駄にすることを避けられる、少なくとも特性良好な一方を再使用できるため、気密封止が必要な光半導体装置の製品化において部品の部留まりを高めることができ、光半導体装置の低価格化に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の態様に係る光レセプタクルであり、光アイソレータを内蔵しないものの構造を示す側面断面図である。
【図２】本発明の実施の態様に係る光レセプタクルであり、光アイソレータを内蔵するものの構造を示す側面断面図である。
【図３】本発明の実施の態様に係る光レセプタクルであり、窓材を用いて窓構造を実現するために金型整形された窓枠を用いた例の構造を示す側面断面図である。
【図４】本発明の実施の態様に係る光レセプタクルであり、窓材２７として半球レンズを用いた例の構造を示す側面断面図である。
【図５】従来使用されている光レセプタクルの構造を示す側面断面図である。
【図６】封止用窓構造を有する光半導体装置の構造を示す側面断面図である。
【符号の説明】
１――――光レセプタクル
２――――弾性スリーブ
２ａ―――内孔
３――――内蔵フェルール
４――――光ファイバ
５――――パッケージ
６――――窓構造
７――――封止用窓材
８――――光アイソレータ
９――――第一のレンズ
１０―――チップマウント
１２―――サブマウント
１３―――受光素子
１４―――ペルチェ素子
１５―――第二レンズ
２０―――光ファイバ
２１―――キャピラリー
２２―――中空スリーブ
２３―――スリーブケース
２４―――ホルダー
２５―――窓材
２６―――孔
２７，２８―――凹部
２９―――光入射側面
３０―――コネクター接続側面
３１―――積層型光アイソレータ
３２―――磁石
３３―――窓枠
【図１】
2004361808.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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