(57)【要約】  【課題】  複数の光ファイバと光素子との光信号の結合効率をも良好なものとすることができ、光素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させ得るものとすることができる光素子収納用パッケージおよび光モジュールを提供することにある。  【解決手段】  上面に光素子が載置される載置部１ａを有する基体１と、基体１の上面に載置部１ａを囲繞するように取着され、側部の上面に蓋体がロウ付けされる枠体２とを具備し、枠体２は、側部の上面に光素子と光結合される光ファイバを通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る複数の光ファイバ導入部２ａを有し、各光ファイバ導入部２ａには、１つの光ファイバがそれぞれ通されてロウ付けされる。  【選択図】図３
2007171999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に光素子が載置される載置部を有する基体と、該基体の上面に前記載置部を囲繞するように取着され、側部の上面に蓋体がロウ付けされる枠体とを具備し、
前記枠体は、前記側部の上面に前記光素子と光結合される光ファイバを通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る複数の光ファイバ導入部を有し、該各光ファイバ導入部には、１つの光ファイバがそれぞれ通されてロウ付けされる光素子収納用パッケージ。
【請求項２】
請求項１記載の光素子収納用パッケージと、前記載置部に載置された光素子と、前記光ファイバ導入部のそれぞれに通されてロウ付けされた光ファイバと、前記枠体の上面にロウ付けされた、前記光素子および前記光ファイバ導入部を気密に封止する蓋体とを具備したことを特徴とする光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は異なる波長の光信号を合波あるいは分波する波長合分波器、または光スイッチ等の光パッシブデバイス（以下、光素子という）を収容するための光素子収納用パッケージ、およびこれに光素子を収容した後に光ファイバに光結合させた光モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の光素子収納用パッケージの例をに斜視図で示す。また、この光素子収納用パッケージに波長合分波器等の光素子を収容した後に光ファイバに光結合させた光モジュールの例をに斜視図で示す。
【０００３】
光素子収納用パッケージは、上面に光素子１７が載置される載置部１１ａを有するとともに、外部回路基板（図示せず）にネジ止めされるように外周部に設けられたフランジ部１１ｂを有する基体１１と、基体１１の上面に載置部１１ａを囲繞するように取着され、相対する一両側面の略中央部に光ファイバ１８を導入するための貫通孔から成る光ファイバ導入部（以下、導入部という）１２ａを有し、さらに導入部１２ａの相対する外側側面にパイプ取着部（以下、取着部という）１２ｂを有する枠体１２と、取着部１２ｂを囲繞するように接合されるとともに光ファイバ１８を導入部１２ａに導くためのパイプ１３とから主に構成される。
【０００４】
また、光モジュールは、載置部１１ａの上面に光素子１７，光ファイバ整列器（以下、整列器という）１６が保持台１５を介して載置されるとともに、光ファイバ１８が導入部１２ｃを介してパイプ１３から光素子１７にかけて導入され、光ファイバ１８を整列器１６上面の略Ｖ字状のＶ溝１６ａに沿って前後させることにより光素子１７に光結合される。
【０００５】
さらに、光結合した後にホルダー１３ａをパイプ１３の先端面にＹＡＧ溶接等により溶接するとともに、蓋体１９を枠体１２上面にＹＡＧ溶接またはロウ付けすることにより、光素子収納用パッケージの内部が気密に封止された光モジュールが完成する。この光モジュールは、光素子１７を内部に気密に収容し、高速光通信等に用いられる。
【特許文献１】特開平６−３５６６号公報
【特許文献２】特開平７−１９８９７３号公報
【特許文献３】特開２００１−２１８１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、大容量の情報を光伝送するために複数の光ファイバ１８を光素子収納用パッケージの内部に導入する場合に、複数の光ファイバ１８を光素子収納用パッケージの内部に導入し、さらに光素子１７に光結合させるのは作業上非常に煩雑である。
【０００７】
具体的には、光ファイバ１８を安定して載置固定する部位が整列器１６のＶ溝１６ａの部位のみであるため、光ファイバ１８が複数ある場合には、たとえ１本目の光ファイバ１８が光結合できたとしても他の光ファイバ１８を光結合させる際に１本目の光ファイバ１８の光結合が損なわれるため、すなわち光軸がずれることがあるため全ての光ファイバ１８の光軸を良好に合わせるのは非常に困難であるという問題点があった。
【０００８】
また、作業が非常に煩雑であるため、作業中に光ファイバ１８を折ってしまう可能性も高いという問題点もあった。
【０００９】
また、たとえ複数の光ファイバ１８と光素子１７とを光結合できたとしても、その後にホルダー１３ａをパイプ１３の先端面にＹＡＧ溶接する工程と、蓋体１９を枠体１２の上面に接合する工程との２工程が必要であり、その際の熱履歴により、光ファイバ１８を歪ませる程度の応力が発生し、光素子１７と光ファイバ１８との光結合がわずかながらも劣化するという問題点もあった。
【００１０】
そのため、従来の光素子収納用パッケージおよび光モジュールにおいては、光素子１７の作動性を良好とできず大容量の情報を光伝送できないことがあるという問題点があった。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、複数の光ファイバと光素子との光信号の結合効率をも良好なものとすることができ、光素子を長期にわたり正常かつ安定に作動させ得るものとすることができる光素子収納用パッケージおよび光モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上面に光素子が載置される載置部を有する基体と、該基体の上面に前記載置部を囲繞するように取着され、側部の上面に蓋体がロウ付けされる枠体とを具備し、前記枠体は、前記側部の上面に前記光素子と光結合される光ファイバを通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る複数の光ファイバ導入部を有し、該各光ファイバ導入部には、１つの光ファイバがそれぞれ通されてロウ付けされる。
【００１３】
また、上記光素子収納用パッケージと、前記載置部に載置された光素子と、前記光ファイバ導入部のそれぞれに通されてロウ付けされた光ファイバと、前記枠体の上面にロウ付けされた、前記光素子および前記光ファイバ導入部を気密に封止する蓋体とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、従来のように光ファイバをパイプを介して光素子収納用パッケージの内部に導入する必要がなく、また光ファイバを導入部に仮固定してパッケージの内部に載置される光素子と正確に光結合させることができるので、一本の光ファイバと光素子との光結合の作業性を非常に効率の高いものとできるとともに一本の光ファイバを安定して固定し保持することができる。
【００１５】
本発明によれば、従来のように複数の光ファイバと光素子とを光結合した後、ホルダーをパイプの先端面にＹＡＧ溶接する工程と、蓋体を枠体の上面に接合する工程との２工程が不要となり、その際の熱履歴により、光ファイバを歪ませる程度の応力が発生し、光素子と光ファイバとの光結合が劣化するようなことがないため、光素子の作動性を良好とすることができ、大容量の情報を光伝送することの可能な光モジュールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の光素子収納用パッケージを以下に詳細に説明する。
【００１７】
は本発明の光素子収納用パッケージの実施の形態の一例を示す斜視図であり、はその光ファイバ導入部の周辺部の部分拡大斜視図である。
【００１８】
およびにおいて、１は基体、２は枠体であり、これら基体１，枠体２で、光素子を収容する容器が基本的に構成される。
【００１９】
基体１は、光素子を支持するための支持部材ならびに光素子から発せられる熱を放散するための略四角形の放熱板として機能し、その上面の略中央部に光素子を載置するための載置部１ａを有している。
【００２０】
また、基体１の外周部には、外部回路基板（図示せず）とネジ止めできるように、基体１を枠体２の外側に延出させてネジ穴を設けた、フランジ部１ｂを有していることが好ましい。
【００２１】
基体１は、鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金や銅（Ｃｕ）−タングステン（Ｗ）合金等の金属材料から成る板状体であり、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成る場合は、そのインゴットに圧延加工や打ち抜き加工等の金属加工法を施すことによって所定の形状に製作される。
【００２２】
なお、基体１の表面には、耐蝕性に優れかつロウ材との濡れ性に優れる金属、具体的には厚さ０．５μｍ乃至９μｍのＮｉ層と、厚さ０．５μｍ乃至５μｍのＡｕ層とを順次メッキ法により被着させておくのが良く、これにより、基体１が酸化腐食するのを有効に防止できるとともに、基体１の上面に光素子および枠体２をロウ材により強固に接着固定することができるものとなる。
【００２３】
また、基体１は、その上面に光素子が載置される載置部１ａを囲繞するように四角形等の枠形状の枠体２が接合されており、枠体２の内側に光素子を収容するための空所が形成される。
【００２４】
この枠体２は、基体１と同様に金属材料から成り、基体１と同様の加工法で側部の上面の略中央部に光ファイバを通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る少なくとも１つの光ファイバ導入部２ａを有するものに加工される。
【００２５】
枠体２は、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金から成る場合は、そのインゴットに圧延加工や打ち抜き加工等の金属加工法を施すことによって所定の枠形状に製作される。
【００２６】
また、枠体２の基体１への取着は、基体１の上面と枠体２の下面とを、基体１の上面に敷設した、適度な体積を有するプリフォームとされた銀（Ａｇ）ロウ等のロウ材を介してロウ付け接合することによって行なわれる。
【００２７】
さらに、基体１と同様に、枠体２の表面に厚さ０．５μｍ乃至９μｍのＮｉ層と厚さ０．５μｍ乃至５μｍのＡｕ層とを順次メッキ法により被着させておくのが良い。
【００２８】
本発明の光素子収納用パッケージにおける光ファイバ導入部２ａは、一本の光ファイバを通してロウ付けするための断面形状が略Ｕ字状の溝から成る。
【００２９】
この光ファイバ導入部２ａは、光ファイバを安定して固定し保持する機能を有するとともに、基体１をフランジ部１ｂにより外部回路基板にネジ止めする場合においても、ネジ止めによりフランジ部１ｂに発生して光ファイバに伝わる応力を非常に小さくし得る機能を有する。
【００３０】
さらに、光ファイバ導入部２ａは、その内側に光ファイバを通してロウ付けすることによって固定した際に光ファイバの外周面を略均一にロウ材で覆うことが可能な形状であるため、ロウ材が溶融して光ファイバの外周面と光ファイバ導入部２ａとの間を封止する際に発生するロウ材中のボイドの原因となる光ファイバ導入部２ａに存在している空気を外部へ抜けやすくする作用があるので、そのロウ材中のボイドの発生を皆無とし、光ファイバ導入部２ａにおける気密封止を良好とする機能も有するものである。
【００３１】
この光ファイバ導入部２ａは、に部分拡大斜視図で示すように、この光ファイバ導入部２ａを通して導入される光ファイバの直径をｒ（μｍ）とした場合に、その開口の幅Ａがｒ＋５μｍ乃至ｒ＋２００μｍであり、深さＢがｒ＋５μｍ乃至ｒ＋２００μｍであることが好ましい。
【００３２】
開口の幅Ａがｒ＋５μｍ未満の場合は、光ファイバの外周面を略均一に覆うようにロウ付けできなくなり、ロウ材中のボイドの発生を皆無とできなくなって、光ファイバ導入部２ａにおける気密封止を良好なものとできなくなり、光素子を気密封止することが困難となる。
【００３３】
一方、開口の幅Ａがｒ＋２００μｍを超える場合は、光ファイバを光ファイバ導入部２ａの略中央部に安定して固定することが困難となるため、光ファイバ導入部２ａにおける光ファイバの断面の中心点と、光軸調整用として機能する、載置部１ａに保持台を介して光素子とともに載置される光ファイバの整列器のＶ溝に載置固定された光ファイバの断面の中心点とが位置ずれを起こすようになる。
【００３４】
そのため、光ファイバに応力が発生して折れ易くなり、この光素子収納用パッケージを用いた光モジュールの信頼性が非常に低くなるという問題点を生じることとなる。
【００３５】
また、深さＢがｒ＋５μｍ未満の場合は、光ファイバの外周面を略均一に覆うようにロウ付けできなくなり、ロウ材中のボイドの発生を皆無とできなくなって、光ファイバ導入部２ａにおける気密封止を良好なものとできなくなり、光素子を気密封止することが困難となる。
【００３６】
一方、深さＢがｒ＋２００μｍを超える場合は、枠体２を基体１の上面に接合した際のそれぞれの熱膨張係数差に起因した枠体２および基体１の反りや捻れによって発生した歪みをネジ止めにより平坦に戻そうとする応力が、基体１から枠体２の光ファイバ導入部２ａおよびロウ材を介して光ファイバ８に伝わるようになるので、基体１をフランジ部１ｂにより外部回路基板にネジ止め固定した際に、光ファイバを折れ易くする程度の応力が基体１から光ファイバ導入部２ａ，ロウ材を介して光ファイバ８に伝わることになり、この光素子収納用パッケージを用いた光モジュールの信頼性が非常に低くなるという問題点を生じることとなる。
【００３７】
また、光ファイバ導入部２ａの奥行き、すなわち枠体２の厚さは０．７乃至１．８ｍｍ程度が好ましい。
【００３８】
奥行きが０．７ｍｍ未満の場合は光ファイバを安定して固定し保持することが困難となり、一方、１．８ｍｍを超える場合は、光ファイバが固定され保持される部位のロウ付け面積が広くなるため、光ファイバと光ファイバ導入部２ａとの間にロウ付け後に発生する残留応力が非常に大きいものとなり、光ファイバに外力が加わると光ファイバ導入部２ｃにおける光ファイバの周囲のロウ材にクラック等の機械的な破壊が発生し易くなって、光素子を気密に封止することが困難となる傾向がある。
【００３９】
このような本発明の光素子収納用パッケージを用いて、にその実施の形態の一例を斜視図で示すように、載置部１ａの上面に光素子７，整列器６が保持台５を介して載置されるとともに、光ファイバ８が、光ファイバ導入部２ａを通してロウ付けされることによって外部から光素子７にかけて導入され、その光ファイバ８の端部を整列器６の上面の略Ｖ字状のＶ溝６ａに載置しそれに沿って前後させることにより、光素子７に光結合される。
【００４０】
さらに、その後に下面に金（Ａｕ）−錫（Ｓｎ）ロウ材等の低温ロウ材９ａがクラッドされている蓋体９を、光ファイバ導入部２ａを含む枠体２の上面にロウ付けすることにより、光素子収納用パッケージの内部が気密に封止された本発明の光モジュールが完成する。
【００４１】
なお、この光モジュールにおいて、光ファイバ導入部２ａを介して導入される光ファイバ８の光ファイバ導入部２ａに位置する部位の保護膜（樹脂等）を剥がして石英ガラス（光ファイバ８の芯線）を露出させるとともに、露出させた光ファイバ８の芯線の外周の全面にＮｉ，Ａｕ等のメッキ膜を順次被着させておくことにより、光ファイバ８の外周面がメッキ膜およびロウ材を介して光ファイバ導入部２ａおよび蓋体９に良好にロウ付けされ、光ファイバ導入部２ａが気密封止されることになる。
【００４２】
そして、この光モジュールは、従来のように、複数の光ファイバと光素子とを光結合した後、ホルダーをパイプの先端面にＹＡＧ溶接する工程と、蓋体を枠体の上面に接合する工程との２工程が不要となり、その際の熱履歴により、光ファイバを歪ませる程度の応力が発生して光素子と光ファイバとの光結合が劣化するようなことがないことから、光素子７の作動性を良好とすることができ、大容量の情報を光伝送することが可能なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の光素子収納用パッケージの実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図２】に示す光素子収納用パッケージの光ファイバ導入部の周辺部の部分拡大斜視図である。
【図３】本発明の光モジュールの実施の形態の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の光素子収納用パッケージの実施の形態の他の例を示す斜視図である。
【図５】本発明の光モジュールの実施の形態の他の例を示す斜視図である。
【図６】従来の光素子収納用パッケージの例を示す斜視図である。
【図７】従来の光モジュールの例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４４】
１：基体
１ａ：載置部
１ｂ：フランジ部
２：枠体
２ａ：光ファイバ導入部
７：光素子
８：光ファイバ
９：蓋体 
【図１】
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【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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