光模块的制作方法

专利名称：光模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及搭载光学元件并把该光学元件与光纤结合的光模块，尤其涉及搭载了 多个光学元件的光模块。
背景技术：
一直以来，已知这样的一种光模块，其中，搭载接收用的光电二极管和发送用的激 光二极管等的多个光学元件，并具有透镜、反射镜等的光学系统，通过光学系统把各光学元 件与一根光纤结合起来。这样的光模块具有例如以下的结构。即，具有在内部收存波长选择性反射镜和多 个光学元件且与从外部延伸的光纤连接的壳体，多个光学元件以反射镜为中心配置在其周 围，把位置调整成例如从光纤入射的光分支成透过反射镜或被反射镜反射、以使各光入射 到各光学元件，或者调整成从各光学元件出射的光透过反射镜或被反射镜反射而入射到光 纤。即，把位置调整成各光学元件分别通过反射镜与光纤光学结合。在上述构成的光模块中，有时为了得到所希望的光信号，在朝向特定的光学元件 的光路中设置滤光器。即，入射的光信号中，特定的波长的光信号被反射镜反射而入射到滤 光器，但由于例如反射镜的安装倾角、光纤相对于壳体的安装倾角等的原因，向滤光器入射 的光线的入射角度倾斜时得不到充分的性能。一般地，由于滤光器通过层叠几十层到几百 层介电体薄膜而构成，且利用层间的干涉来工作，所以滤光器的透射特性很大地依赖于入 射角。尤其对于具有陡峭的波长选择特性的滤光器，入射角必须是垂直方向，对于从垂直方 向以外的意料之外的方向入射的光，透射特性变化。图12示出滤光器的透射损失的曲线 图。与向滤光器垂直入射时的透射特性相比，倾斜入射时的透射特性的透射波段变化。因 此，为了适当地获得所希望的特性，光必须向滤光器垂直入射。即，必须调整向滤光器入射 的光的入射角。另外，一直以来，在具有在内部收存一个光学元件和一组光学系统且与从外部延 伸的光纤连接的壳体的光模块中，提出了在光学系统和光纤之间设置角度调整机构，并利 用它修正角度偏差的技术(例如，参照专利文献1)。<专利文献1>日本特开平7-218775号公报但是，根据上述专利文献1中提出的技术，由于可以变更光纤对壳体的安装角度， 所以对于在搭载多个光学元件的光模块中，调整在朝向特定的光学元件的光路中设置的滤 光器的角度的场合，难以适用。

发明内容
本发明正是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种在搭载多个光学元 件的光模块，在该光模块中，能够不对其它光学元件的光学调整产生任何影响而容易地调 整在朝向特定的光学元件的光路中设置的滤光器的角度。为了解决上述问题，实现上述目的，本发明的光模块，包括连接光纤的壳体；安
3装在壳体上、分别搭载光学元件的多个封装；以及在壳体内收存的光学系统，光学元件分别 通过光学系统与光纤光学结合，其特征在于在至少一个光学元件与光学系统之间设置滤 光器；滤光器由封装支撑；在壳体和封装之间配置在壳体上设置的固定夹具、和在封装上 设置且与固定夹具组合的可动夹具，固定夹具和可动夹具的相对且对顶的端面的形状是球 面的一部分，通过使可动夹具沿端面移动，能够改变角度地由壳体支撑封装。根据本发明，由于是具有分别搭载光学元件的多个封装的光模块，由封装支撑，在 壳体和封装之间配置在壳体上设置的固定夹具、和在封装上设置且与固定夹具组合的可动 夹具，固定夹具和可动夹具的相对且对顶的端面的形状是球面的一部分，通过使可动夹具 沿端面移动，能够改变角度地由壳体支撑封装，所以具有能够不对其它光学元件的光学调 整产生任何影响而容易地调整在朝向特定的光学元件的光路中设置的滤光器的角度的效^ O


图1是根据本发明的光模块的实施方式1的一部分的分解立体图。图2是根据本发明的光模块的实施方式1的纵剖面图。图3是封装侧旋转夹具的正面图。图4是封装侧旋转夹具的侧面图。图5是沿图3的D-D'线的剖面图。图6是壳体侧旋转夹具的正面图。图7是壳体侧旋转夹具的侧面图。图8是沿图6的E-E'线的剖面图。图9是用来说明改变第一光电二极管封装相对于壳体的安装角度的样子的图，是 角度变更前的状态的局部剖面图。图10是用来说明改变第一光电二极管封装相对于壳体的安装角度的样子的图， 是角度变更后的状态的局部剖面图。图11是根据本发明的光模块的实施方式2的纵剖面图。图12是示出滤光器的透射损失的曲线图的图。(附图标记说明)1 壳体；la、lb、lc、ld 安装穴；2 光纤；3 第一光电二极管封装；4 第二光电二 极管封装；5 激光二极管封装；6 反射镜夹具；7、8 反射镜；9 滤光器；10 光纤套圈；11 封装侧滑动夹具12 壳体侧滑动夹具；13 粘接剂；16 过滤器盖；17 封装侧旋转夹具 (可动夹具)；18 壳体侧旋转夹具(固定夹具)；19 过滤器透镜盖；31、41、51 主干；32、 42 光电二极管(光学元件)；33,43,53 引线管脚；34 ；44 ；54 透镜盖；35 ；45 ；55 透镜； 52 激光二极管(光学元件)；101、102 光模块
具体实施例方式下面，基于附图详细说明根据本发明的光模块的实施方式。另外，本发明不受该实 施方式的限制。(实施方式1)
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图1是根据本发明的光模块的实施方式1的一部分的分解立体图。图2是根据本 发明的光模块的实施方式1的纵剖面图。图1和图2中，本实施方式的光模块101具有连 接了光纤2的壳体1 ；以及安装在该壳体1上并搭载各光学元件的三个TO型金属CAN封装 即TO-CAN封装。另外，TO-CAN封装是把元件收存在称为金属CAN的罐状金属内的器件。具体地说，三个TO-CAN封装是搭载作为光学元件的接收用的光电二极管(以下 称为PD) 32的第一光电二极管封装(以下称为第一 PD封装)3、搭载作为光学元件的同样地 接收用的光电二极管(以下称为PD) 42的第二光电二极管封装(以下称为第二 PD封装)4、 以及搭载作为光学元件的发送用的激光二极管(以下称为LD) 52的激光二极管封装(以下 称为LD封装)5。壳体1的内部形成空洞，收存构成光学系统的平板状的两片反射镜7、8。反射镜7 和反射镜8，以主面相互成90度的方式，被配设在壳体1的大致中央的反射镜夹具6支撑。 在壳体1上，以反射镜7、8为中心，每隔大致90度开设四个安装穴Ia Id。然后，把光纤 2和三个封装3、4、5分别安装在该安装穴Ia Id中。光纤2与壳体1连接，使得其在缆线 端上设置的凸缘部与壳体1外表面抵接，且在前端设置的光纤套圈10插入安装穴Ia中。第一 PD封装3具有搭载PD 32的主干31 ；与PD 32电气连接并贯通主干31延 伸到外部的引线管脚33;在从反射镜7到PD 32的光路上紧靠着PD 32配置来会聚光的透 镜35 ；以及形成为大致有底圆筒罐状、覆盖PD 32而在内部形成密闭空间并且支撑透镜35 的透镜盖34。另外，从外部通过引线管脚33向PD 32施加偏压。本实施方式的第一 PD封装3还具有在从反射镜7到透镜35的光路上配置的滤 光器9 ；以及形成比透镜盖34大的有底圆筒状、与透镜盖34同轴地重叠配置、且支撑滤光 器9的过滤器盖16。用例如粘接剂把滤光器9对准固定到在过滤器盖16的底部开设的穴 中。利用凸焊焊接或YAG焊接固定过滤器盖16，使得在其开口缘部形成的凸缘部与透镜盖 34重叠。滤光器9配置成与从反射镜7到透镜35的光路垂直，被反射镜7反射的光以直角 入射到滤光器9(图2中角度B)。另外，在第一 PD封装3与壳体1之间，设置可以改变第一 PD封装3相对于壳体1 的安装角度的安装角可变单元。该安装角可变单元由以下部件构成利用YAG焊接固定在 壳体1的安装穴周围的环状的壳体侧旋转夹具(固定夹具)18;以及利用YAG焊接固定在 过滤器盖16的外周面上的圆筒状的封装侧旋转夹具(可动夹具)17。图3是封装侧旋转夹具17的正面图。图4是封装侧旋转夹具17的侧面图。图5 是沿图3的D-D'线的剖面图。图6是壳体侧旋转夹具18的正面图。图7是壳体侧旋转夹 具18的侧面图。图8是沿图6的E-E'线的剖面图。图9和图10是用来说明改变第一 PD 封装3相对于壳体1的安装角度的样子的图，图9是角度变更前的状态的局部剖面图，图10 是角度变更后的状态的局部剖面图。在图3 图10中，壳体侧旋转夹具18和封装侧旋转夹具17的相对且对顶的端面 的形状是球面的一部分，封装侧旋转夹具17通过沿端面摆动，能够改变角度地由壳体1支 撑第一 PD封装3。即，在圆筒状的封装侧旋转夹具17的一侧的开口缘部外侧形成与壳体侧 旋转夹具18对顶的端面(开口缘部外侧)17a，而在形成环状的壳体侧旋转夹具18的内周 形成与封装侧旋转夹具17对顶的端面(内周面)18a,端面17a是向外侧凸出的球面F的一 部分，端面18a是向内侧凹入的球面F的一部分，两端面17a、18a可以在球面F上滑动(图9、10)。由此，可以改变第一 PD封装3相对于壳体1的安装角度。回到图2，第二 PD封装4形成与第一 PD封装3大致相同的形状，具有搭载PD 42 的主干41 ；与PD 42电气连接并贯通主干41延伸到外部的引线管脚43 ；在从反射镜8到PD 42的光路上配置的透镜45 ；以及形成为大致有底圆筒罐状、覆盖PD 42而在内部形成密闭 空间并且支撑透镜45的透镜盖44。另外，从外部通过引线管脚43向PD 42施加偏压。对 第二 PD封装4进行位置调整并用粘接剂13将其固定在壳体1的安装穴Ic中。另外，LD封装5具有搭载LD 52的主干51 ；与LD 52电气连接并贯通主干51而 延伸到外部的引线管脚53 ；在从反射镜8到LD 52的光路上配置的透镜55 ；以及形成为大 致有底圆筒罐状、覆盖LD 52而在内部形成密闭空间并且支撑透镜55的透镜盖54。在LD封装5与壳体1之间，设置可以使LD封装5相对于壳体1在轴方向(光轴 方向)上移动可变的安装位置可变单元。该安装位置可变单元由以下部件构成通过焊接 固定在壳体1的安装位置上的圆筒状的壳体侧滑动夹具12 ；以及围绕LD封装5的外周设置 的圆筒状的封装侧滑动夹具11。封装侧滑动夹具11嵌入壳体侧滑动夹具12内，封装侧滑 动夹具11的外周面可滑动地与壳体侧滑动夹具12的内周面相接，通过使封装侧滑动夹具 11沿壳体侧滑动夹具12的内周面滑动，在轴方向上可以移动地由壳体1支撑LD封装5。另外，本实施方式的第一 PD封装3，利用上述封装侧旋转夹具17和壳体侧旋转夹 具18的作用，可以沿球面改变安装角度，但也可以例如，像封装侧滑动夹具11和壳体侧滑 动夹具12之间那样，在封装侧旋转夹具17和过滤器盖16之间可以滑动，进而可以使安装 位置在轴方向上移动。下面，说明动作。从光纤2入射的光，如图2中单点划线C所示，被反射镜7反射， 向PD元件32入射。另外，透过反射镜7并被反射镜8反射的光向PD元件42入射。另一 方面，从LD 52出射的光透过反射镜8和反射镜7，向光纤2入射。被反射镜7反射的光，通过滤光器9而被透镜35会聚，向PD元件32入射。然后， 在PD元件32中被光电变换，向引线管脚33输出。此时，滤光器9配置在连结透镜35和PD 元件32的光轴的延长线上。因此，向PD元件32入射的光必须通过滤光器9。如图9和图 10所示，封装侧旋转夹具17和壳体侧旋转夹具18的相对且对顶的端面的形状是球面F的 一部分，第一 PD封装3可以沿球面F以任意的角度摇动。因此，即使有反射镜7的安装倾 角或光纤2的安装倾角等，也可以容易地调整以使得光向滤光器9垂直入射。下面，说明光模块101的安装顺序。首先，在反射镜夹具6上用粘接剂(未图示) 等安装反射镜7和反射镜8。然后，把光纤2安装到壳体1上。只要在安装到壳体上后位置 不会随温度变化等变化，对于向壳体1安装的手段就没有特别限制，但一般地是在壳体1与 光纤2的凸缘部之间进行YAG焊接。在把光纤2和反射镜7、8固定到壳体1上的状态下， 用封装侧滑动夹具(以下称“夹具”)11和壳体侧滑动夹具(以下称“夹具”)12把LD封装 5安装到壳体1上。作为使用了透镜55的LD 52与光纤套圈10之间的光学系统，一般是 约4倍左右的倍率。因此，LD封装5相对于光纤套圈10的位置精度要求严格，用YAG焊接 把夹具11、12相互固定。首先，用凸焊焊接等固定LD封装5和夹具11。然后，向LD封装5 施加适当的偏置电流，使LD 52发光，在此基础上，调整LD封装5的位置，使其位于从光纤 2出射的光的水平成为最佳的位置。即，是对于光轴垂直方向成为最大、对于与光轴平行的 方向成为合适的光输出的位置。在该位置上用YAG焊接把夹具11、12之间贯通固定。在此
6基础上，在光轴垂直方向上进一步调整成使来自光纤2的光输出成为最大的位置，用YAG焊 接把夹具12与壳体1之间固定。然后，用封装侧旋转夹具(以下称“夹具”)17、壳体侧旋转夹具(以下称“夹具”)18 和过滤器盖16固定第一 PD封装3。首先，用粘接剂等把滤光器9固定在过滤器盖16上， 把该过滤器盖16覆盖在第一 PD封装3的透镜盖34上，并通过YAG焊接固定。然后用夹具 17、18把第一 PD封装3固定到壳体1上。此时，利用光纤2入射光，并进行位置调整。此 时，光的波长是滤光器9的透射特性内对入射角度依赖性大的波长。在图12所示的曲线图 中选择1561nm附近的波长。在该波长下，透射损失随滤光器9的入射角度变化大。进行如 下调整把夹具17和夹具18的角度设定成预定的角度，在此基础上调整第一 PD封装3的 位置，使其处于PD 32的光接收灵敏度成为最高的位置。然后，把夹具17、18间的角度再次设定成与上述不同的角度，同样地调整第一 PD 封装3的位置以使得光接收灵敏度成为最高。重复多次该操作，找出光接收灵敏度最大的 角度和位置，即透射损失成为最小的条件。然后，在确定了最终的旋转夹具17、18间的角度 的情况下，在第一 PD封装3的光接收灵敏度成为最高的位置再次通过YAG焊接固定。最后 固定第二 PD封装4。由于第二 PD封装4上搭载的PD 42的光接收直径大，所以与LD封装5和第一 PD 封装3不同，即使用粘接剂固定也足够了。第二 PD封装4，从光纤2输入光，一边调整到光 接收灵敏度成为最高的位置一边用紫外线硬化粘接剂等固定。像以上那样，根据本实施方式的光模块101，由于第一 PD封装3，用过滤器盖16支 撑滤光器9，利用夹具17和夹具18相对于壳体1沿球面可以摇动地被支撑，所以可以容易 地修正向滤光器9入射光的入射角度，可以获得最佳的透射特性。另外，本实施方式的滤光器9通过过滤器盖16由第一 PD封装3支撑，但并不限于 过滤器盖16，也可以利用别的形状的例如支柱等由第一 PD封装3支撑。另外，根据本实施方式的光模块101，利用作为安装角可变单元的壳体侧旋转夹具 18和封装侧旋转夹具17，相对于壳体1沿球面可以摇动地支撑第一 PD封装3，但也可以利 用同样的安装角可变单元相对于壳体1沿球面可以摇动地支撑第二 PD封装4和LD封装5。(实施方式2)图11是根据本发明的光模块的实施方式2的纵剖面图。本实施方式的目的在于 对实施方式1的光模块减少部件数目、削减成本。根据本实施方式的光模块102，在第一 PD 封装3中，过滤器透镜盖19形成底部有一定厚度的有底圆筒状，透镜35配设在贯通一定厚 度的底部的贯通穴的内部，滤光器9固定在贯通穴的开口端。即，在本实施方式中，利用一 个支撑部件即过滤器透镜盖19兼用地支撑透镜35和滤光器9。另外，把封装侧旋转夹具 17焊接固定在过滤器透镜盖19的外周面上。其它的构成与实施方式1相同。本实施方式的第一 PD封装3，与实施方式1的第一 PD封装3同样地，也是TO型金 属CAN封装，过滤器透镜盖19构成该TO型金属CAN封装的外壳。根据本实施方式的光模块102，由于利用一个支撑部件兼用地支撑透镜35和滤光 器9，所以可以减少部件数目、削减成本。另外，本实施方式中，透镜35和滤光器9由过滤器 透镜盖19支撑，但并不限于过滤器透镜盖19，也可以利用别的形状的例如支柱等由第一PD 封装3支撑。
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(产业上的可利用性)像以上那样，根据本发明的光模块，对于搭载多个光学元件并把各光学元件与光 纤光学结合的光模块是有用的，尤其适合把各光学元件分别封装化的光模块。
权利要求
一种光模块，包括连接有光纤的壳体；安装在上述壳体上、分别搭载光学元件的多个封装；以及在上述壳体内收存的光学系统，上述光学元件分别通过上述光学系统与上述光纤光学结合，其特征在于在至少一个上述光学元件与上述光学系统之间设置滤光器；上述滤光器被上述封装支撑；在上述壳体和上述封装之间配置在上述壳体上设置的固定夹具、和在上述封装上设置且与上述固定夹具组合的可动夹具，上述固定夹具和上述可动夹具的相对且对顶的端面的形状是球面的一部分，通过使上述可动夹具沿上述端面移动，能够改变角度地由上述壳体支撑上述封装。
2.如权利要求1所述的光模块，其特征在于 上述封装分别紧挨着上述光学元件具有会聚光的透镜， 利用一个支撑部件支撑上述滤光器和上述透镜。
3.如权利要求2所述的光模块，其特征在于上述封装是TO型金属CAN封装，上述支撑部件构成上述TO型金属CAN封装的外壳。
4.如权利要求1所述的光模块，其特征在于上述光学系统包含反射镜，上述滤光器透过被上述反射镜反射的光。
5.如权利要求1所述的光模块，其特征在于上述光学元件是通过上述光学系统入射来自上述光纤的光的光电二极管。
6.如权利要求1所述的光模块，其特征在于上述光学元件是通过上述光学系统向上述光纤出射光的激光二极管。
全文摘要
提供一种光模块，可以容易地调整在朝向特定的光学元件的光路中设置的滤光器的角度。在光电二极管(32)与反射镜(7)之间设置滤光器(9)，滤光器(9)被第一光电二极管封装(3)支撑，在壳体(1)和封装(3)之间配置壳体侧旋转夹具(18)和封装侧旋转夹具(17)，夹具(18)和夹具(17)的相对且对顶的端面(17a、18a)的形状是球面的一部分，通过使夹具(17)沿端面(18a)移动，能够改变角度地由壳体(1)支撑封装(3)。
文档编号G02B6/42GK101937118SQ20091022499
公开日2011年1月5日 申请日期2009年11月26日 优先权日2009年6月29日
发明者大畠伸夫, 有贺博 申请人:三菱电机株式会社