JPH04273206A - 半導体レーザアレイモジュール - Google Patents
半導体レーザアレイモジュールInfo
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- JPH04273206A JPH04273206A JP5547991A JP5547991A JPH04273206A JP H04273206 A JPH04273206 A JP H04273206A JP 5547991 A JP5547991 A JP 5547991A JP 5547991 A JP5547991 A JP 5547991A JP H04273206 A JPH04273206 A JP H04273206A
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- laser array
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 24
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- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 12
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
- G02B6/4207—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms with optical elements reducing the sensitivity to optical feedback
- G02B6/4208—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms with optical elements reducing the sensitivity to optical feedback using non-reciprocal elements or birefringent plates, i.e. quasi-isolators
- G02B6/4209—Optical features
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Semiconductor Lasers (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザアレイモジ
ュールに関し、特に光周波数分割多重通信に使用して好
適な半導体レーザアレイモジュールに関する。
ュールに関し、特に光周波数分割多重通信に使用して好
適な半導体レーザアレイモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】光周波数分割多重通信は将来の大容量光
通信方式として研究が進められているが、その送信装置
では各チャネル毎に波長の異なった複数の光源が必要と
なる。この場合、複数の半導体レーザを集積した半導体
レーザアレイを使用することは、送信装置の小型化、省
電力化に非常に重要である。また、光周波数多重通信で
は光源の波長安定性が非常に重要であるため、光アイソ
レータの使用が不可欠である。
通信方式として研究が進められているが、その送信装置
では各チャネル毎に波長の異なった複数の光源が必要と
なる。この場合、複数の半導体レーザを集積した半導体
レーザアレイを使用することは、送信装置の小型化、省
電力化に非常に重要である。また、光周波数多重通信で
は光源の波長安定性が非常に重要であるため、光アイソ
レータの使用が不可欠である。
【０００３】このような光アイソレータ付き半導体レー
ザアレイモジュールの報告としては、電子情報通信学会
ＯＣＳ８９−６７（関根、佐藤）がある。今、図２にこ
の半導体レーザアレイモジュールの構成を示す。この半
導体レーザアレイモジュールは、等間隔に配置された４
つの半導体レーザ（チャネル１Ａ〜１Ｄ）から成る半導
体レーザアレイ１と、アレイ状に並んだ４本の単一モー
ドファイバアレイ２と、前記半導体レーザアレイ１と単
一モードファイバアレイ２との間に配置されたコリメー
トレンズ３、光アイソレータ４、集光レンズ５とを備え
た構成となっている。
ザアレイモジュールの報告としては、電子情報通信学会
ＯＣＳ８９−６７（関根、佐藤）がある。今、図２にこ
の半導体レーザアレイモジュールの構成を示す。この半
導体レーザアレイモジュールは、等間隔に配置された４
つの半導体レーザ（チャネル１Ａ〜１Ｄ）から成る半導
体レーザアレイ１と、アレイ状に並んだ４本の単一モー
ドファイバアレイ２と、前記半導体レーザアレイ１と単
一モードファイバアレイ２との間に配置されたコリメー
トレンズ３、光アイソレータ４、集光レンズ５とを備え
た構成となっている。
【０００４】このような構成にあっては、半導体レーザ
アレイ１からの各チャネル１Ａ〜１Ｄの出射光を、１つ
のコリメートレンズ３で一括して平行ビームに変換した
後、光アイソレータ４に入射する。次に、この光アイソ
レータ４からの出射光を１つの集光レンズ５により単一
モードファイバアレイ２に各チャネル１Ａ〜１Ｄ毎に結
合している。
アレイ１からの各チャネル１Ａ〜１Ｄの出射光を、１つ
のコリメートレンズ３で一括して平行ビームに変換した
後、光アイソレータ４に入射する。次に、この光アイソ
レータ４からの出射光を１つの集光レンズ５により単一
モードファイバアレイ２に各チャネル１Ａ〜１Ｄ毎に結
合している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
半導体レーザアレイモジュールにあっては、半導体レー
ザアレイ１の全てのチャネル１Ａ〜１Ｄからの出射光を
１つのコリメートレンズ３で一括して平行ビームに変換
しているため、図２に示すようにコリメートレンズ３の
中心部を通過せずに周辺部を通過するチャネルの光が存
在する。しかるに、コリメートレンズ３の周辺部を通過
するチャネルの光はレンズの収差の影響を受けるため、
中心部を通過するチャネルの光に比べて単一モードファ
イバアレイ２との結合効率は劣化する。
半導体レーザアレイモジュールにあっては、半導体レー
ザアレイ１の全てのチャネル１Ａ〜１Ｄからの出射光を
１つのコリメートレンズ３で一括して平行ビームに変換
しているため、図２に示すようにコリメートレンズ３の
中心部を通過せずに周辺部を通過するチャネルの光が存
在する。しかるに、コリメートレンズ３の周辺部を通過
するチャネルの光はレンズの収差の影響を受けるため、
中心部を通過するチャネルの光に比べて単一モードファ
イバアレイ２との結合効率は劣化する。
【０００６】上述した報告では、半導体レーザの間隔が
１２５μｍの場合には、４個のアレイまでは結合効率の
ばらつきを０．５ ｄｂ以内にすることができるが、６
個のアレイになると、レンズ収差の影響でばらつきが２
ｄｂ程度になると述べられている。このように１つのコ
リメートレンズ３、集光レンズ５で半導体レーザアレイ
１の複数の半導体レーザと単一モードファイバアレイ２
の光学的結合を行おうとする場合には、レンズ収差の影
響によりチャネル１Ａ〜１Ｄ間の結合損失ばらつきが存
在するため、アレイ化できるチャネル数はかなり限定さ
れるという問題があった。
１２５μｍの場合には、４個のアレイまでは結合効率の
ばらつきを０．５ ｄｂ以内にすることができるが、６
個のアレイになると、レンズ収差の影響でばらつきが２
ｄｂ程度になると述べられている。このように１つのコ
リメートレンズ３、集光レンズ５で半導体レーザアレイ
１の複数の半導体レーザと単一モードファイバアレイ２
の光学的結合を行おうとする場合には、レンズ収差の影
響によりチャネル１Ａ〜１Ｄ間の結合損失ばらつきが存
在するため、アレイ化できるチャネル数はかなり限定さ
れるという問題があった。
【０００７】本発明の目的は上述した問題に鑑みなされ
たもので、レンズ収差の影響による特性ばらつきを抑制
することのできる半導体レーザアレイモジュールを提供
するにある。
たもので、レンズ収差の影響による特性ばらつきを抑制
することのできる半導体レーザアレイモジュールを提供
するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
ある規則的な間隔で配置された複数の半導体レーザと、
非球面上に作製されたレンズを前記間隔で複数個配置し
たレンズアレイと、前記間隔で配置された複数の光ファ
イバと、前記レンズアレイと光ファイバとの間に配置さ
れた光アイソレータを備えた構成としたものである。
ある規則的な間隔で配置された複数の半導体レーザと、
非球面上に作製されたレンズを前記間隔で複数個配置し
たレンズアレイと、前記間隔で配置された複数の光ファ
イバと、前記レンズアレイと光ファイバとの間に配置さ
れた光アイソレータを備えた構成としたものである。
【０００９】請求項２記載の発明は、レンズアレイのレ
ンズの曲面は、レンズ中心軸からの距離をＸ、高さをＹ
、定数をＲ、Ｋ、Ａ〜Ｄとした場合、次の（１）式で与
えられる構成としたものである。
ンズの曲面は、レンズ中心軸からの距離をＸ、高さをＹ
、定数をＲ、Ｋ、Ａ〜Ｄとした場合、次の（１）式で与
えられる構成としたものである。
【数２】
【００１０】請求項３記載の発明は、光アイソレータと
光ファイバとの間に、レンズがある規則的な間隔で複数
配置された集光レンズアレイを設けた構成としたもので
ある。
光ファイバとの間に、レンズがある規則的な間隔で複数
配置された集光レンズアレイを設けた構成としたもので
ある。
【００１１】
【作用】このように本発明によれば、半導体レーザアレ
イモジュールで使用するレンズとして、非球面状に作製
された複数のレンズから成るレンズアレイを使用したこ
とにより、レンズ収差による結合損失のばらつきを抑制
することが可能となり、これによってアレイ化できるチ
ャネル数を増加させることが可能となった。
イモジュールで使用するレンズとして、非球面状に作製
された複数のレンズから成るレンズアレイを使用したこ
とにより、レンズ収差による結合損失のばらつきを抑制
することが可能となり、これによってアレイ化できるチ
ャネル数を増加させることが可能となった。
【００１２】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００１３】図１は本発明に係わる半導体レーザアレイ
モジュールの一実施例を示す概略構成図である。本半導
体レーザアレイモジュールは、等間隔に配置された複数
の半導体レーザ（チャネル１０Ａ〜１０Ｎ）より成る半
導体レーザアレイ１０と、この半導体レーザアレイ１０
と同じ間隔に並設された複数のレンズより成るレンズア
レイ１１と、光伝送方向には光を透過するが逆方向には
光を透過しないといういわゆる非相反する伝搬機能を有
する光アイソレータ１２と、レンズ間隔が半導体レーザ
アレイ１０のレーザ間隔と一致して成る集光レンズアレ
イ１３と、単一モードファイバ間隔が半導体レーザアレ
イ１０のレーザ間隔と一致して成る単一モードファイバ
アレイ１４とを備えた構成となっている。
モジュールの一実施例を示す概略構成図である。本半導
体レーザアレイモジュールは、等間隔に配置された複数
の半導体レーザ（チャネル１０Ａ〜１０Ｎ）より成る半
導体レーザアレイ１０と、この半導体レーザアレイ１０
と同じ間隔に並設された複数のレンズより成るレンズア
レイ１１と、光伝送方向には光を透過するが逆方向には
光を透過しないといういわゆる非相反する伝搬機能を有
する光アイソレータ１２と、レンズ間隔が半導体レーザ
アレイ１０のレーザ間隔と一致して成る集光レンズアレ
イ１３と、単一モードファイバ間隔が半導体レーザアレ
イ１０のレーザ間隔と一致して成る単一モードファイバ
アレイ１４とを備えた構成となっている。
【００１４】レンズアレイ１１の各レンズは、高い結合
損失を実現するためにレンズ収差を極力低減できるよう
、レンズ表面が非球面状になっている。その曲面はレン
ズ中心軸からの距離をＸ、高さをＹとした時に前記した
（１）式で与えられる。
損失を実現するためにレンズ収差を極力低減できるよう
、レンズ表面が非球面状になっている。その曲面はレン
ズ中心軸からの距離をＸ、高さをＹとした時に前記した
（１）式で与えられる。
【００１５】なお、定数Ｒ、Ｋ、Ａ〜Ｄは収差が小さく
なるよう決定されている。
なるよう決定されている。
【００１６】また、レンズアレイ１１のレンズの材料と
してはプラスチックやガラスが考えられるが、ここでは
ガラスを使用しており、等間隔に並んだ複数の非球面状
の凹部を有する金型を用いて成形される。一般に、非球
面レンズは成形技術で作製できるためアレイ化に適して
いる。
してはプラスチックやガラスが考えられるが、ここでは
ガラスを使用しており、等間隔に並んだ複数の非球面状
の凹部を有する金型を用いて成形される。一般に、非球
面レンズは成形技術で作製できるためアレイ化に適して
いる。
【００１７】一方、集光レンズアレイ１３としてはレン
ズアレイ１１と同じ非球面ガラスレンズを用いることも
可能であるが、本実施例では多成分ガラスに選択的にイ
オン交換することで形成したレンズアレイを用いた。
ズアレイ１１と同じ非球面ガラスレンズを用いることも
可能であるが、本実施例では多成分ガラスに選択的にイ
オン交換することで形成したレンズアレイを用いた。
【００１８】今、以上のような構成において、半導体レ
ーザアレイ１０より出射された各チャネル１０Ａ〜１０
Ｎの光は、半導体レーザアレイ１０と同じ間隔に並ぶ複
数のレンズより成るレンズアレイ１１に入射する。この
ように、半導体レーザアレイ１０における半導体レーザ
間隔とレンズアレイ１１のレンズ間隔を一致させること
により、かくチャネル１０Ａ〜１０Ｎの光は対応する各
レンズの中心に入射することができるため、レンズ収差
による結合損失ばらつきは殆どない。
ーザアレイ１０より出射された各チャネル１０Ａ〜１０
Ｎの光は、半導体レーザアレイ１０と同じ間隔に並ぶ複
数のレンズより成るレンズアレイ１１に入射する。この
ように、半導体レーザアレイ１０における半導体レーザ
間隔とレンズアレイ１１のレンズ間隔を一致させること
により、かくチャネル１０Ａ〜１０Ｎの光は対応する各
レンズの中心に入射することができるため、レンズ収差
による結合損失ばらつきは殆どない。
【００１９】次に、レンズアレイ１１により平行ビーム
となった各チャネル１０Ａ〜１０Ｎの光は、１つの光ア
イソレータ１２に入射する。この光アイソレータ１２か
らの反射戻り光が半導体レーザアレイ１０に再入射する
ことを防止するために、この光アイソレータ１２は光軸
に対し数度傾けて配置されている。そして、この光アイ
ソレータ１２を出射した光は集光レンズアレイ１３によ
り、単一モードファイバアレイ１４にチャネル毎に結合
する。
となった各チャネル１０Ａ〜１０Ｎの光は、１つの光ア
イソレータ１２に入射する。この光アイソレータ１２か
らの反射戻り光が半導体レーザアレイ１０に再入射する
ことを防止するために、この光アイソレータ１２は光軸
に対し数度傾けて配置されている。そして、この光アイ
ソレータ１２を出射した光は集光レンズアレイ１３によ
り、単一モードファイバアレイ１４にチャネル毎に結合
する。
【００２０】また、単一モードファイバアレイ１４の単
一モードファイバ間隔と集光レンズアレイ１３のレンズ
間隔は、レンズアレイ１１と同様半導体レーザアレイ１
０でのレーザ間隔と一致しており、その結果結合損失ば
らつきは抑制されている。このように結合レンズとして
、半導体レーザの間隔と同じ間隔を有したレンズアレイ
１１、集光レンズアレイ１３を用いることにより、結合
損失ばらつきの少ないアレイモジュールを実現すること
ができる。
一モードファイバ間隔と集光レンズアレイ１３のレンズ
間隔は、レンズアレイ１１と同様半導体レーザアレイ１
０でのレーザ間隔と一致しており、その結果結合損失ば
らつきは抑制されている。このように結合レンズとして
、半導体レーザの間隔と同じ間隔を有したレンズアレイ
１１、集光レンズアレイ１３を用いることにより、結合
損失ばらつきの少ないアレイモジュールを実現すること
ができる。
【００２１】本実施例の場合にチャネル数を制限する要
因は光アイソレータ１２の大きさとなるが、現状（１０
ｍｍ×１０ｍｍ）程度の光アイソレータを実現すること
は可能なので、アレイの各素子の間隔を１２５μｍとす
れば、８０チャネル程度のアレイ化が可能となる。
因は光アイソレータ１２の大きさとなるが、現状（１０
ｍｍ×１０ｍｍ）程度の光アイソレータを実現すること
は可能なので、アレイの各素子の間隔を１２５μｍとす
れば、８０チャネル程度のアレイ化が可能となる。
【００２２】また、本実施例ではレンズアレイを２つ（
レンズアレイ１１、集光レンズアレイ１３）使用して平
行ビーム系を構成したが、別にレンズアレイは２つに限
定されるものではなく、また平行ビーム系を用いる必要
もない。素子間隔もここでは等間隔であったが、これに
限るものではない。さらに、半導体レーザアレイ１０と
して１つの基盤上に集積されたものを用いたが、これに
限るものでなく個別の半導体レーザを並べたものでもか
まわない。
レンズアレイ１１、集光レンズアレイ１３）使用して平
行ビーム系を構成したが、別にレンズアレイは２つに限
定されるものではなく、また平行ビーム系を用いる必要
もない。素子間隔もここでは等間隔であったが、これに
限るものではない。さらに、半導体レーザアレイ１０と
して１つの基盤上に集積されたものを用いたが、これに
限るものでなく個別の半導体レーザを並べたものでもか
まわない。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係わる半導
体レーザアレイモジュールによれば、非球面状に作製さ
れたレンズをある規則的な間隔で複数個配置したレンズ
アレイを使用した構成としたことにより、レンズ収差に
よる結合損失のばらつきを抑制することが可能となり、
これによって従来に比べてアレイ化できるチャネル数を
大幅に増加させることができるという優れた効果を奏す
る。
体レーザアレイモジュールによれば、非球面状に作製さ
れたレンズをある規則的な間隔で複数個配置したレンズ
アレイを使用した構成としたことにより、レンズ収差に
よる結合損失のばらつきを抑制することが可能となり、
これによって従来に比べてアレイ化できるチャネル数を
大幅に増加させることができるという優れた効果を奏す
る。
【図１】本発明に係わる半導体レーザアレイモジュール
の一実施例を示す概略構成図である。
の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】従来の半導体レーザアレイモジュールの一例を
示す概略構成図である。
示す概略構成図である。
１０ 半導体レーザアレイ
１１ レンズアレイ
１２ 光アイソレータ
１３ 集光レンズアレイ
１４ 単一モードファイバアレイ
Claims (3)
- 【請求項１】 ある規則的な間隔で配置された複数の
半導体レーザと、非球面状に作製されたレンズを前記間
隔で複数個配置したレンズアレイと、前記間隔で配置さ
れた複数の光ファイバと、前記レンズアレイと光ファイ
バとの間に配置された光アイソレータを備えたことを特
徴とする半導体レーザアレイモジュール。 - 【請求項２】 レンズアレイのレンズの曲面は、レン
ズ中心軸からの距離をＸ、高さをＹ、定数をＲ、Ｋ、
Ａ〜Ｄとした場合、 【数１】 の式で与えられて成ることを特徴とする請求項１記載の
半導体レーザアレイモジュール。 - 【請求項３】 光アイソレータと光ファイバとの間に
、レンズがある規則的な間隔で複数配置された集光レン
ズアレイを設けたことを特徴とする請求項１記載の半導
体レーザアレイモジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5547991A JPH04273206A (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | 半導体レーザアレイモジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5547991A JPH04273206A (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | 半導体レーザアレイモジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04273206A true JPH04273206A (ja) | 1992-09-29 |
Family
ID=12999753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5547991A Pending JPH04273206A (ja) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | 半導体レーザアレイモジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04273206A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07221408A (ja) * | 1993-10-18 | 1995-08-18 | Hughes Aircraft Co | マイクロ素子構造 |
| US6956992B2 (en) * | 2002-07-31 | 2005-10-18 | Agilent Technologies, Inc. | Optical fiber coupler having a relaxed alignment tolerance |
| CN103197383A (zh) * | 2013-03-29 | 2013-07-10 | 中国科学院半导体研究所 | 阵列定向光耦合装置 |
| CN105470808A (zh) * | 2016-01-11 | 2016-04-06 | 深圳新飞通光电子技术有限公司 | 一种多光路输出的可调谐激光器系统 |
-
1991
- 1991-02-28 JP JP5547991A patent/JPH04273206A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07221408A (ja) * | 1993-10-18 | 1995-08-18 | Hughes Aircraft Co | マイクロ素子構造 |
| US6956992B2 (en) * | 2002-07-31 | 2005-10-18 | Agilent Technologies, Inc. | Optical fiber coupler having a relaxed alignment tolerance |
| US7308170B2 (en) * | 2002-07-31 | 2007-12-11 | Avago Technologies Fiber Ip (Singapore) Pte Ltd | Optical fiber coupler having a relaxed alignment tolerance |
| CN103197383A (zh) * | 2013-03-29 | 2013-07-10 | 中国科学院半导体研究所 | 阵列定向光耦合装置 |
| CN105470808A (zh) * | 2016-01-11 | 2016-04-06 | 深圳新飞通光电子技术有限公司 | 一种多光路输出的可调谐激光器系统 |
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