JP2627900B2 - オプトエレクトロニクスパッケージ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、オプトエレクトロニクス・パッケージに
関し、特に、密閉状態に閉鎖された包囲体を有するパッ
ケージに関し、該当包囲体内では、半導体レーザが、レ
ンズと、光ファイバーと、同レーザの放射光のモニター
とに光学的に連結されている。

オプトエレクトロニクス（光電子工学）の分野におい
て、レーザダイオードとも呼ばれる半導体レーザは、加
えられた電流に応じて、反対向きの各エッジもしくは切
削面からコヒーレント光を放出する半導体装置である。
正面切削面からの光もしくは放射光は、通信信号のため
の光搬送波として有用なものである。半導体レーザの構
造は、種々な後報から知られ、それらの幾つかは米国特
許第3,840,889号において確認される。同特許は、半導
体レーザを収容するための密閉状態に閉鎖された包囲体
も開示している。電気端子が、与えられる電流を供給す
る電気回路への接続のために、前記包囲体の内部から外
部まで突出している。

米国特許第4,000,074号は、半導体レーザと、同半導
体レーザの後部切削面からの放射光のモニターとを収容
する密閉状態に閉鎖された包囲体を有するオプトエレク
トロニクス・パッケージを開示している。例えばPINダ
イオードであるモニターは、前記放射光に応じて、前記
半導体レーザへ加えられる電流を制御する電気回路へ供
給するための出力電圧を発生する。前記包囲体は、放射
光線を前記包囲体の外部の狭いコース内に向けるための
光学レンズを併有している。

レーザからの出力光を光ファイバーと連結または結合
しなければならない多くの用途がある。しかし、光ファ
イバーと半導体レーザ間の連結には難題があり、製造に
は最高の注意が必要となる。前記レーザへの光ファイバ
ーの直接の取付けは分断される可能性がある。なぜな
ら、前記レーザの作動温度は変動することにより、そし
て前記ファイバーおよび前記レーザのそれぞれにおいて
異なる寸法的変化を生じさせることになるからである。
温度の変動に応答する前記寸法的変化は、前記ファイバ
ーが前記レーザに対する位置を変えるようにさせること
になり、あるいは前記レーザから分離状態になるように
させる。

直接の連結は一般に不充分である。なぜなら、前記レ
ーザにおける、および前記ファイバーにおける案内され
るモードの寸法に広く不均衡があるからである。これ
は、モードの寸法を合致させるためのレンズの使用によ
り克服されることができる。

光学的連結は、レーザからの放射光を光ファイバー上
で焦点を結ぶようにさせるために、レンズを使用するこ
とから生じる一層の不利に帰する。前記レンズおよび前
記レーザの精密な光学的整列を達成することは困難であ
る。前記ファイバーは、温度の変動による寸法的変化が
原因で誤整列されるようになる可能性がある。

本発明の一つの特徴によると、密閉状態に閉鎖された
包囲体を持つオプトエレクトロニクス・パッケージは、
半導体レーザを収容し、この半導体レーザは、レンズ
と、当該レーザの放射光を前記包囲体の外部へ伝達する
光ファイバーへ光学的に連結される。

本発明の他の特徴によると、前記レンズは、かなりの
精度を以て前記光学的軸心に沿うように整列され、且つ
前記正面切削面上に焦点を合わされる。前記レンズは、
前記正面切削面の放射光を、前記光学的軸心に沿って整
列されている前記光ファイバーの端部内へ伝達する。

本発明の他の特徴によると、前記レンズには、光学的
ダイアフラムと、前記レンズに当接して前記ダイアフラ
ムを支持する脚台と、前記光学的ベンチ上に取付け状態
に設置されるように構成されたホルダーとを備える位置
決め手段が組付けられる。

本発明の他の特徴によると、前記光ファイバーの一部
は、前記光学的ベンチへ止着され、同ファイバーの他の
部分は口論による保持され、の口論は、前記包囲体の開
口を密閉状態に閉鎖し、当該包囲体の開口を通して前記
ファイバーが突出し、また前記口論は前記ファイバー上
に縦負荷を与え、その結果、前記ファイバーの端部は、
所定のストレスを与えられ、そして前記レーザの動作温
度の範囲に亘り、それの止着点からの移動またはそれの
止着点からの破損に抗して安定される。

本発明の他の特徴によると、前記光学的ベンチに沿う
前記光学的軸心は、前記レーザの放射光用正面切削面上
に焦点を合わされるテレビカメラの視線により設定さ
れ、また前記光学的ベンチ上の位置決め手段を有する前
記レンズは、前記視線を使用することにより、および当
該レンズの焦点として前記放射光を使用することによ
り、かなりの正確性を以て整列される。

本発明の１つの特徴によると、光学的ベンチの形態と
なっている整列固定構造が、半導体レーザをレンズおよ
び光ファイバーと光学的ファイバーと光学的に連結させ
る。同レーザ、レンズ、および光ファイバーは、前記光
学的ベンチが包囲体の限界の範囲内に置かれる前に、同
光学的ベンチ上に取り付けられる。前記包囲体の不在
は、各部品に前記光学的ベンチ上で整列させるための邪
魔されない操作を可能にする。

本発明の他の特徴によると、前記光学的ベンチは、前
記レーザの正面切削面に起源を持つ光学的軸心を設定す
る。

本発明の他の特徴によると、前記レンズは、かなりの
精度を以て前記光額的軸心に沿うように整列され、且つ
前記正面切削面上に焦点を合わされる。同レンズは、前
記正面切削面の放射光を、前記光学的軸心に沿って整列
されている前記光ファイバーの端部内へ伝達する。

本発明の他の特徴によると、前記レンズには、光学的
ダイアフラムと、当該レンズに当接して前記ダイアフラ
ムを支持する脚台と、前記光学的ベンチ上への取付け状
態での設置のために構成されたホルダーとを備える位置
込め手段が組付けられる。

本発明の他の特徴によると、前記光ファイバーの一部
が前記光学的ベンチへ止着され、同ファイバーの他の部
分が管により保持され、この管は、前記ファイバーを密
閉状態に閉鎖するとともに、同ファイバー上に縦負荷を
加えられるのに有用であり、その結果、前記ファイバー
の端部は所定のストレスの下に置かれるとともに、前記
レーザの動作温度の範囲に亘り、それの止着点からの移
動、またはそれら止着点からの破損に抗して安定され
る。

本発明の他の特徴によると、前記光学的ベンチに沿う
前記光学的軸心は、前記レーザの放射光用正面切削面上
に焦点を合わされるテレビカメラの視線により設定さ
れ、また前記光学的ベンチ上の位置決め手段を持つ前記
レンズは、前記視線を使用することにより、および当該
レンズの焦点としての前記放射光を使用することによ
り、かなりの正確性を以て整列される。

本発明の１つの特徴によると、半導体レーザ、レン
ズ、および光ファイバーは、光学的に連結されるととも
に、光学的ベンチ上に取り付けられ、この光学的ベンチ
は、前記レーザの放射光用正面切削面に起源を持つ光学
的軸心を設定する。前記光ファイバーの一部は管へ取り
付けられ、この管は、前記光学的ベンチに対する前記光
ファイバーの止着を容易にする。前記ファイバーの他の
部分は管により保持され、この管は、前記ファイバーの
周囲に密閉シールを形成する取付け技術により、前記フ
ァイバーへ固着される。

本発明の他の特徴によると、前記各管は、前記ファイ
バーを例えばオプトエレクトロニクス・パッケージ内に
取り付けることにおいて有用でるとともに、同ファイバ
ー上に縦負荷を加えることにおいて有用であり、その結
果、前記ファイバーの取付け点は、所定のストレス下に
置かれるとともに、温度の変動に起因する前記ファイバ
ー中の寸法的変化の範囲に亘り、それの取付け点からの
移動、またはそれの取付け点からの破損に抗して安定さ
れる。

本発明の他の特徴によると、前記ファイバーの複数の
取付け点間のファイバー長さは、前記加えられたストレ
スの軽減において、滑らかな湾曲された形態まで自由に
折曲げることが可能である。その湾曲された形態は、実
質的に、対応する管の限界の範囲内に収容される。

本発明の他の特徴によると、前記各管との前記ファイ
バー対応する取付け部は、同ファイバーに接着される伝
導材料からなる離間された複数の断片によって作られ、
次に、前記対応する各管へロウ付けにより結合された伝
導材料からなる比較的厚い層が付設される。

以下、図面を参照しながら本発明を好ましい実施例に
基づいてさらに詳細に説明する。

図面を参照すると、第１〜３図は、外側包囲体２を有
するオプトエレクトロニクス（光電）パッケージ１を示
し、前記外側包囲体２はボックス３を備え、ボックス３
は、開放上部４とカバー５とを有している。複数の導電
性ピン６が、２つの列内で離間され、且つ、前記包囲体
２の底壁８内に取り付けられた絶縁性セラミック・スリ
ーブ７により囲まれている。金属製の熱吸収体９が、第
４図においてＬ字形状を有する状態で示され、且つ、前
記ピン６の複数の列間で前記底壁８上に、および端壁10
に当接するように固定されている。複数の冷却管により
相互に接続された複数の端プレートを有する熱電気的冷
却装置11が、前記ピンの複数の列間で前記熱吸収体へ伝
導可能にロウ接されている。

熱電気的冷却装置11は既知の装置であって、図示され
ていない熱電気制御回路へ電流を流すことにより制御さ
れることが可能な熱伝達速度を有している。図示されて
いないサーミスタが、前記冷却装置11の温度を監視する
とともに、その温度に比例して出力電圧を発生する。そ
の出力電圧は、サンプルとして採取され、且つ前記冷却
装置へ流される電流を制御するために前記制御回路によ
り使用される。第４図は前記熱吸収体９および冷却装置
11を示し、これらは、前記包囲体２内にロウ接されてい
るとき、光学的ベンチ12の形態となっている台座を受け
るための用意ができている。

第２および５図は、伝熱材料から一体に製造されてい
る長尺の台座13の形態となっている前記光学的ベンチ12
を示している。同光学的ベンチの平坦表面14が、一対の
横方向に離間された柱15,15間に延在し、且つ端壁16上
の外部のデータ表面16′に対して垂直となっており、端
壁16は開口17を有し、開口17は、前記平坦表面14に関し
て上昇され且つ平行となっている軸心を有している。溝
18が、前記端壁16の反対側の端部19に近い前記平坦表面
14中で角度を付けられた状態に陥没されている。ベース
20が、概略的に示されている半導体レーザ21を担持す
る。同ベース20は、電気的に絶縁性を有するセラミック
によりなるプレートから作られ、同セラミックは、前記
光学的ベンチ12の表面14へ接着される金属フィルム表面
を有している。セラミックからなる第２ベース22が、前
記溝18内に取り付けられ、且つ前記平坦表面14に対して
角度をなす状態で同溝18から突出する。同第２ベース22
は、前記半導体レーザ21の光放出を行う後部の切削面と
整列される、概略的に示されたPINダイオード23を担持
する。

動作の既知の原理によると、前記レーザ21は、２つの
エッジまたは切削面からの光放出を発生させる。前記PI
Nダイオード23は、後部の切削面からの光放出を監視す
るとともに、監視されている当該放出光の測定値である
出力電圧を発生する。同ダイオード23は、その放出の軸
心に対して角度をなしており、且つ当該軸心に沿う逆方
向への放出光の反射を回避するために充分に後方に設置
される。前記出力電圧は、サンプルとして採取され、且
つ図示されていない電圧供給回路を制御するために使用
され、この電圧供給回路は、前記レーザ21へ電流を供給
して、光放出を発生させるために同レーザ21を励起す
る。

前記光学的ベンチ12は前記レーザ21を熱的に連結する
ことにおいて特別な利点を有し、それにより、前記半導
体レーザ21自体の中に熱吸収技術を設ける必要性を排除
する。前記柱15,15および前記光学的ベンチ12の底部
は、前記レーザ21を包囲して温度調節器および熱吸収体
を構成している。前記光学的ベンチ12は、充分に厚くし
て、前記レーザ21の動作温度内での変動を伴う熱的膨張
もしくは収縮による曲げ変形を回避する。前記光学的ベ
ンチ12は、その底面12′が前記熱電気的冷却装置11の上
部プレート24へロウ付けされることにより取り付けられ
る。前記冷却装置11の熱伝導の速度は、既知の動作の原
理に従って電気的に制御される。熱は、前記レーザ21か
ら導き出されて、前記光学的ベンチ12へ、前記熱的冷却
装置11へ、前記熱吸収体９へ、そして前記パッケージ１
の壁10へ伝達される。前記パッケージ１と接触する熱伝
導性取付けフランジ25が１つの手段を構成し、この手段
を通して熱が前記パッケージ１から発散され、あるいは
導き出される。

前記光学的ベンチ12は、前記レーザ21を光学的に連結
するための手段を有利に用意する。第６および７図を参
照すると、レンズ組立体26が半球形のレンズ27を備え、
レンズ27は、約２ミリメートルの直径を有するととも
に、光学質のシリコンから作られ、且つ既知の反射防止
用光学的コーティングで被覆されている。同レンズ27に
は位置決め手段28が組付けられ、この位置決め手段28
は、光学的ダイアフラム29と、前記レンズ27および前記
ダイアフラム29に当接する脚台30と、前記光学的ベンチ
上に取付け状態に設置されるように構成されたホルダー
31とを包含している。金属からなる前記光学的ダイアフ
ラム29は、前記レンズ27の球形表面に整列されるダイア
フラム開口32を有している。前記脚台30は、３本の脚3
3,33,33を持つように薄い金属から形成され、当該３本
の脚は、前記薄い金属の平面外へ折曲げられ、且つ、前
記ダイアフラム開口32と整列する中央開口34の周りで半
径方向に離間されている。当該脚33,33,33は、前記球形
表面に係合するとともに、前記ダイアフラム29を前記レ
ンズ27から或る距離に保持する。

前記レンズ27、脚台30、およびダイアフラム29は前記
レンズ・ホルダー31内に取り付けられ、同レンズ・ホル
ダー31は、銅から作られ、且つニッケルでめっきされ次
の金の層でめっきされている。同レンズ・ホルダー31は
壁35を有し、壁35は、前記レンズ27を受ける円筒状開口
36を有している。同レンズ・ホルダー31は、外部を前記
壁35へ接着されるプレート37を有している。同プレート
37は、前記開口36の周囲に円形リップを設けるために、
前記開口36の直径よりも小さい開口38を有し、前記円形
リップに前記レンズ27の平面が当接する。前記ダイアフ
ラム29は、前記レンズ27側へ凸面となっている。前記湾
曲したダイアフラム29の後続エッジ39は、前記レンズ・
ホルダー31の二股に分かれた後壁40に着座する。この湾
曲したダイアフラム29は、前記レンズ27を前記プレート
37へ着座させるように付勢する板バネを構成している。
前記レンズ27は、前記レンズ組立体26上で一定の位置に
位置する。前記レンズ・ホルダー31は、平坦な底41を有
するとともに、前記光学的ベンチ12上へ精密に取り付け
られるように適合されている。

第８図に示されているように、前記光学的ベンチ12は
未だ前記冷却装置11へ取り付けられていない。ビディコ
ン42が、前記データ表面16′に対して垂直な前記光学的
ベンチ12に沿う光学的軸心43に沿い、且つ前記レーザ21
の正面の放射用切削面から、前記光学的ベンチの開口17
を通して照準する。前記レーザ21は、光発射を発生する
ために一時的に励起される。前記ビディコン42の焦点
は、前記正面の光発射用切削面の上に向けられ、そして
その発射の像をCRTモニター44へ伝達する。同ビディコ
ン42は、十字線を電子的に発生させることができるとと
もに、その十字線を前記焦点に重ねることができるタイ
プのものである。前記十字線の像は前記CRT44上に現れ
る。次に、前記レンズ組立体26が、前記光学的ベンチ12
上に置かれ、且つ、前記半球形のレンズ27を前記データ
表面16′に対して平行に保ちながら、光学的ベンチ12上
の所望位置へ調節される。当該所望位置は、前記レンズ
27が前記正面の発射用切削面上に焦点を合わされたとき
に設定され、そしてレンズ27は前記発射光を前記光学的
軸心43に沿って精密に伝達する。当該所望の位置は、前
記CRTモニター44上の発射光の像を見るとともに、前記
レンズ組立体26が前記光学的ベンチ12上で適所に調節さ
れる際に前記発射光の変位の像を注視することにより知
られるようになる。前記CRTモニター44上の発射光の像
が同CRTモニター44の十字線像と一致するとき、前記レ
ンズ組立体26の所望の位置が達成される。同レンズ組立
体26は所定位置に締め付けられる。同レンズ組立体26
は、レーザの発射ビームとの直接の整列からゼロ傾斜に
整列される。その傾斜位置は、レンズ組立体26がその最
終位置に締め付けられる前に調節されてもよい。その締
め付けられたレンズ組立体26はロウ接により前記光学的
ベンチ12に対して固定される。

前記レンズの整列の目的は、前記焦点を合わされたビ
ームの軸心を前記ファイバーの軸心に整列させ、さらに
同ファイバーの切削面から前記レーザ内へ戻る反射を回
避することにある。反射を−50dB以下のレベルに維持す
ることは、スペクトルでの不安定性、および前記レーザ
の光対電流特性における線型性からの変移を避けるため
に、不可欠のものである。これは、光学面とも呼ばれる
前記ファイバーの切削面を、６゜もしくはそれよりも大
きい角度に傾斜させることによって最も良く達成され
る。この角度は、前記ファイバーの開口数により決定さ
れる。水晶から作られる単一モードのファイバーのた
め、結果として得られる開口数は６゜の角度での傾斜を
必要とする。これの意味するところは、連結されるべき
ビームが前記ファイバー切削面の傾斜角度の半分に等し
い傾斜角度を持たねばならないことである。当該特別の
関係は、前記ファイバーの屈折率により決定される。し
たがって、傾斜角度が前記レーザのビームに付加されね
ばならない。これは、前記ビディコン・システムを使用
してゼロ傾斜に整列させ、次に前記ビームを前記ゼロ傾
斜位置から傾斜された位置へ向けるために、所定量だけ
前記レンズを変位させることによってなされる。前記傾
斜角度および前記変位間の結果として生じる関係は、前
記レンズの倍率により設定される。典型的なシステムに
おいて、倍率は５であり、また１ミルの7/10のレンズ変
位が３゜の角度の傾斜を発生させるであろう。

第９および10図は、１本の光ファイバー45を示し、光
ファイバー45は銅からなる比較的厚い層46を有し、層46
は断片46,46に分割され、断片46,46は前記ファイバー45
の長手に沿って接着されている。前記層46は、導電性表
面を設けるために前記ファイバー45上へ電着により着設
される微小な厚さの銅により最初に形成される。前記導
電性表面は、次に、前記比較的厚い層46を形成するため
に、追加の銅の電解堆積を受けることができる。前記断
片46,46は、選択的堆積により、あるいは当該断片46,46
のみを残すように前記銅を食刻することにより形成され
る。１つの断片46は、光学面48を設けるために磨かれた
前記ファイバー45の一端部47に位置している。第１金属
管49の形態となっているファイバー・ホルダーが、前記
ファイバー45の端部47および前記断片46を同心的に包囲
し、且つロウ材50で前記断片46へ固定されている。それ
により、ファイバー45の光学面48に近いファイバー45の
制限された長さ分が、前記管49の内部に固定される。前
記ファイバー45は、前記管49の内部に沿って自由に延在
するとともに、同管49の開放端部51から外側へ突出して
いる。他の断片46は、第２金属管52の形態となっている
ファイバー・ホルダーにより同心的に包囲され、第２金
属管52は前記ファイバー45の長手に沿って前記管49から
離間されている。当該第２管52は、ロウ材53により前記
断片46へ固定されて密閉シールを形成し、且つ、それに
より光ファイバー組立体54を完成する。

即ち光ファイバー組立体54は第１管49、第２管52およ
び光ファイバー45を有する光ファイバー装置を含む。

第９図は前記光ファイバー組立体54を示し、その管49
はスリーブ状ブッシュ55により同心的に包囲され、ブッ
シュ（支持体）55は、前記管49を半径方向から把握する
複数の弾性指と、半径方向外側へ突出したフランジ57と
を有している。第５および11図に示されているように、
前記ブッシュ55は、前記光学的ベンチ12の壁16に当接す
るように置かれ、且つ前記管49および前記光ファイバー
45は前記開口17を通って、前記光学的ベンチ12上に先に
取り付けられている前記レンズ27側へ突出する。初め
に、前記ファイバー45の光学面48が前記開口17に位置す
るとともに、前記ブッシュ55の内部の端部と同一高さに
なる。前記ファイバーの切削面の傾斜は、前記ブッシュ
55と、ならびに前記レーザの発射ビームと整列される。

前記レーザ21は、光放射を発生するよう一時的に励起
される。同放射光は、前記レンズ27により前記光学的軸
心43に沿って伝達され、且つ同レンズ27側へ面している
光ファイバー45の光学面48を通って光ファイバー45の内
部へ伝達される。既知の技術によると、前記ファイバー
45の出力端部58から出現する放射光は相対的強度のため
に連続的に測定される。この測定は、前記ブッシュ55を
所望位置に配置する際に補助を行う利点がある。前記ブ
ッシュ55の所望位置は、同ブッシュ55の位置が調節され
る際に測定された強度の変化を見ることによって知られ
るようになる。測定強度が相対的最大になったとき、前
記ブッシュ55の所望位置が設定される。同ブッシュ55は
ロウ付けにより前記壁16上の所望位置に固定される。

光学的強度の測定は、前記光ファイバー45の光学面48
を前記光学的軸心43に沿う所望位置に配置する際にも、
さらに利点を有する。前記ブッシュ55が適所に固定され
ると、前記管49の位置は、光放射の強度が測定されてい
る間に調節される。さらに詳説すると、前記管49は、前
記固定されたブッシュ55の内部に関して、前記レンズ27
へよう接近するように、あるいは同レンズ27から遠ざか
るように移動され、それにより、光ファイバー45の光学
面48の位置の対応する調節を生じさせるとともに、測定
された強度の対応する変動を生じさせる。その強度の測
定が相対的最大になったとき、前記管49の、および前記
光学面48の所望位置が設定される。所望位置にある管49
は、前記ブッシュ55の内部へロウ付けされる。同ブッシ
ュ55、前記管49、ロウ材50、および層46の対応する断片
は、前記ファイバー45の光学面48を前記光学的軸心43に
沿う所望位置に位置させるとともに、同ファイバー45を
前記光学的ベンチ12へ取り付けるための位置決め手段を
構成する。

前記光学的ベンチ12は、第11図において、前記熱電気
的冷却装置11へ取り付けられる前の状態で示されてい
る。同光学的ベンチ12は、当該光学的ベンチ12が前記包
囲体２内へ挿入され、そして前記冷却装置11のプレート
24へロウ接される前に、前記レーザ21、レンズ27、およ
び光ファイバー45の光学的連結からなる組立体を完成す
るのを可能にするという利点を有する。前記光学的ベン
チ12の底面12′は、前記包囲体２の限界内で前記冷却装
置11の対応する表面へロウ接されることができる。第２
図に示されているように、前記管49,52および前記光フ
ァイバー45は、前記包囲体２の壁60を通る開口59を通っ
て突出する。金属製口論61が、前記壁60に対して係合す
るための半径方向へ突出したフランジ62と、前記管49の
端部および前記光ファイバー45を自由状態に受けるため
の拡大された内部63とを有している。前記口論65の端部
を通る縮小された開口64が、前記管52を包囲し且つ摩擦
力で把握する。前記口論61は、前記管52を把握すること
により所定箇所に締付けられるとともに、光ファイバー
45上に縦負荷を与え、このことは、第２および10図の点
線66により示されているように、光ファイバー45が、与
えられた縦負荷の、および同ファイバーの内部ストレス
の軽減のために、実質的に前記管52の内部の範囲内で、
およびロウ接取付け部50,53の箇所間で、大きい曲率半
径を以て、連続的で滑らかな湾曲形状に曲げられるよう
にする。それにより、所定のストレスが前記各取付け箇
所間に加えられる。前記口論61は、ロウ付けにより前記
管52へ、および前記壁60へ固定される。また、同ロウ付
けは、前記口論61および壁60間、ならびに口論61および
管52間に密閉シールを形成する。精密に測られた幅を持
つようには示されていないロウ接用詰め金が、前記フラ
ンジ62および前記壁60間に介在される。同詰め金は溶解
されて、当該詰め金が幅を減少させるようにし、且つ前
記フランジ62が壁60側へ移動するようにして、そして前
記ロウ材の硬化時に前記壁60へ固定されるようになる。
前記フランジ62のそのような移動には前記管52の対応す
る変位が伴い、軸方向もしくは縦負荷を前記光ファイバ
ー上に加える。

前記光ファイバー45は、所望位置に固定されるととも
に、前記口論61およびブッシュ55、および前記管49,5
2、および前記取付け箇所50,53を含む手段により、なら
びに、以下の説明に従って、予めストレスを与えられた
状態に置かれる。数学のオイラーの公式から、支柱は、
それらの軸心から僅かに曲げられるものと仮定して、当
該支柱の曲がりの増大にもかかわらず、軸方向の圧縮負
荷、もしくは縦負荷の増大に抵抗するよう、計算された
強度を有することが知られている。しかし、前記縦負荷
が増大され且つ前記支柱がさらに曲げられると、前記支
柱は、対応する撓みの範囲を越え、縦負荷における対応
する増大がない状態の範囲で、折り曲げ撓みを行い得る
ようになる点に到達する。前記光学的ベンチ12は、前記
光ファイバー45上に縦負荷を加えると言う利点を有し、
同光ファイバー45を僅かに曲げさせるとともに、同光フ
ァイバー45が、縦負荷における対応する増大がない状態
の範囲で、あるいは前記取付け箇所へ加えられるストレ
スにおける対応する増大がない状態の範囲で、折り曲げ
撓みを行い得る点に到達する。その後、前記光ファイバ
ー45の対応する熱膨脹または収縮を生じさせる前記レー
ザ21の動作温度の変動は、縦負荷における増大がない折
り曲げ撓みの範囲での、光ファイバー45の折り曲げ撓み
における対応する変動を生じさせることになり、当該縦
負荷は、光ファイバー45の取付け箇所50,53へ伝達さ
れ、そして固定箇所もしくは取付け箇所50,53が過度に
緊張され、あるいは破損されるようにし、あるいは、放
射光の相対的最大量が前記レンズ27から前記光学面48へ
伝達される光学面48の所望位置から当該光ファイバー45
の光学面48を変位させることになるものである。前記管
49,52は、光ファイバー45を保持するための手段と、縦
負荷を光ファイバー45上に加えるための他の手段とを構
成する。

前記ピン６は、前記レーザ21および前記PINダイオー
ド23のために前記パッケージ１の内部に電気的接続を設
ける。例えば、既知の技術によると、図示されていない
細い電線がそれぞれ、前記レーザ21およびPINダイオー
ド23へ、ならびに前記底壁８を通って前記パッケージ１
内へ突出する選択されたピン６の部分へ、接着され、あ
るいはそうでなく電気的に結合される。図示されていな
い追加の細い電線がそれぞれ、前記サーミスタおよび前
記冷却装置11の熱電気的制御装置へ、そして次に、前記
底壁８を通って前記パッケージ１内へ突出する選択され
るピン16の部分へ接着され、あるいはそうでなく、電気
的に結合される。前記パッケージ１は、所望のガス雰囲
気に浸漬される。次に、前記カバー５が前記開放上部４
を包囲するようにロウ付けされ、それにより前記パッケ
ージ１を密閉状態に閉鎖する。

前記パッケージ１は、既述のように一連のロウ接作業
に組合わされる。各ロウ接作業は、先のロウ接作業にお
いて使用されたロウ材の溶融温度よりも僅かに低い溶融
温度を持つロウ材を使用する。前記パッケージは、異な
る組立体を組合わされ、このことは、同一の組立体のた
めのロウ接作業の数を限定された数にするのを可能にす
る。例えば、80部のAu、20部のSnからなるロウ接合金
は、280℃の溶融温度を有するとともに、前記熱吸収体
９を前記底壁８へ、および前記冷却装置11へロウ接する
ために第１組立体において使用され、前記管49および52
を前記光ファイバー45へロウ接するために、前記ロウ材
50および53のように他の組立体において使用され、そし
て前記レンズ・ホルダー35を前記光学的ベンチ12へロウ
接するために他の組立体において使用される。前記レー
ザ21、ベース20、ダイオード23、およびベース22は、ロ
ウ接作業に関係する温度により妨害されないセラミック
対金属の接着である高温のために既知の技術に従って、
前記光学的ベンチ上に固定されている。60部のPb、40部
のInからなるロウ接合金は、225℃の溶融温度を有する
とともに、前記ブッシュ55を前記壁16および前記管49へ
ロウ接するために使用される。70のIn、30部のPbからな
るロウ接合金は、174℃の溶融温度を有し、且つ前記光
学的ベンチ12を前記冷却装置11のプレート25へロウ接す
るために使用される。97部のIn、３部のAgを有するロウ
接合金は、143℃の溶融温度を有し、且つ前記口論61を
前記壁60および前記管52へロウ接するために使用され
る。52部のIn、48部のSnからなるロウ接合金は、118℃
の溶融温度を有し、且つ前記カバー５を前記パッケージ
１の開放上部４へロウ接するために使用される。上記特
別の合金は単なる例である。なぜなら、他の合金も前記
ロウ接作業の遂行において有用だからである。前記パッ
ケージを具備する部品の組立の順序は、既述のものと異
なってもよい。但し、当該部品は、各ロウ接作業が、先
のロウ接作業において使用されたロウ材の溶融温度より
も少なくとも15℃低い溶融温度を持つロウ材を使用する
ような手法に従って組立てられるものと仮定してであ
る。

本発明は、説明および図面に関連して例として開示さ
れている。本発明の他の例は、特許請求の範囲の精神お
よび範囲によりカバーされるように意図されている。

本発明のオプトエレクトロニクスパッケージは、以上
の構成によりその組立が容易となり、組立時にレーザー
と光ファイバーとの光学的整列を容易に且つ正確に行う
ことができる。特に本発明によれば、レンズ組立体を比
較的容易に構成できる。すなわち、本発明のオプトエレ
クトロニクスパッケージが有するレンズ組立体によれば
半球形レンズはホルダに対して正確な位置に簡易な方法
で取り付けられる。更に光学的ベンチはレンズ組立体の
取付け位置に凹部を有し、レンズ組立体は光学的ベンチ
上の正確な位置に配置される。従って、比較的単純な構
成ながら発光素子の発光出力は光ファイバーの光学面に
確実に合焦され得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、半導体レーザ用オプトエレクトロニクス・パ
ッケージの斜視図である。 第２図は、カバーが分解された状態で示されている第１
図に示された前記パッケージの断面の拡大された立面図
である。 第３図は、第１図に示されたパッケージの長手方向断面
の拡大された上面図である。 第４図は、第１図に示されたパッケージの包囲体、熱電
気的冷却措置、および熱吸収体を示すために、一部が破
断され且つ部品が分解されている状態の拡大斜視図であ
る。 第５図は、光学的ベンチ、半導体レーザ、および放射用
切削面のモニターを示すために部品が分解されている状
態の拡大斜視図である。 第６図は、第１図に示されているパッケージのためのレ
ンズ組立体の拡大された上面図である。 第７図は、第６図に示されているレンズ組立体から部品
が分解されている状態の拡大斜視図である。 第８図は、前記光学的ベンチの光学的軸心に沿う前記半
導体レーザおよびレンズ組立体の整列のための技術を示
す概略図である。 第９図は、部品が分解されている状態の光ファイバー組
立体の拡大斜視図である。 第10図は、第８図に示されている光ファイバー組立体の
一部、即ち、本発明の光ファイバー装置の一部を拡大し
た長手方向断面図である。 第11図は、前記パッケージ内に取り付ける前の前記光学
的ベンチの断面の拡大立面図である。 １……オプトエレクトロニクス・パッケージ ２……包囲体 12……光学的ベンチ 14……平坦面 16……端壁 17……開口 21……発光素子（半導体レーザ） 26……レンズ組立体 27……半球形レンズ 29、30……付勢手段 31……ホルダー 36、38……開口 45……光ファイバー 48……光学面 55……ブッシュ（支持体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン ウイリアム スタフォード アメリカ合衆国 ニュージャージー州 07901 サミット ブラックバーン プ レイス 60 (56)参考文献 特開 昭59−47789（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−106513（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−21006（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−151506（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−105517（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−104806（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】閉鎖された包囲体内に配置される発光素子
   の発光出力を光ファイバーを介して前記包囲体の外部に
   導出するオプトエレクトロニクスパッケージにおいて、 前記発光素子を配置する略平坦面と、前記光ファイバー
   の端部を受容する開口および前記平坦面と略直角方向に
   広がる基準面を具える端壁と、前記平坦面と前記端壁と
   の間に形成される凹部とを有する略Ｌ字型の光学的ベン
   チと、 該光学的ベンチの前記凹部に配置され、前記発光素子の
   発光出力を前記光ファイバーの光学面に合焦するレンズ
   組立体と、 前記光学的ベンチの基準面に固定され、前記光ファイバ
   ーを位置決めして支持する支持手段を有し、 前記レンズ組立体は、半球形レンズ、周縁にリップが形
   成される円筒状開口を含むホルダー、および該ホルダー
   に取り付けられ、前記半球形レンズを球形表面の端部近
   傍に当接して前記半球形レンズを前記リップに押し付け
   て保持する金属製のばね付勢手段を有することを特徴と
   するオプトエレクトロニクスパッケージ。