JPH0459799B2 - - Google Patents
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- JPH0459799B2 JPH0459799B2 JP56128587A JP12858781A JPH0459799B2 JP H0459799 B2 JPH0459799 B2 JP H0459799B2 JP 56128587 A JP56128587 A JP 56128587A JP 12858781 A JP12858781 A JP 12858781A JP H0459799 B2 JPH0459799 B2 JP H0459799B2
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- JP
- Japan
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- semiconductor laser
- lens
- optical component
- optical
- double heterojunction
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-
- 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
- G02B6/4206—Optical features
-
- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、半導体レーザと光フアイバを光学
的に結合する半導体レーザ結合器に関するもので
ある。
的に結合する半導体レーザ結合器に関するもので
ある。
従来のこの種装置は、第１図のように構成され
ていた。即ちダブルヘテロ接合２１を有する半導
体レーザ１からの出射ビームは第１のレンズ２に
よつて平行光束１１に変換され、半導体レーザパ
ツケージ窓等の光学部品３を経て第２のレンズ４
によつて集光され光フアイバ５へ結合される。半
導体レーザ１、第１のレンズ２、第２のレンズ４
は結合効率を最大に保つためすべての光軸を一致
させて配設されている。
ていた。即ちダブルヘテロ接合２１を有する半導
体レーザ１からの出射ビームは第１のレンズ２に
よつて平行光束１１に変換され、半導体レーザパ
ツケージ窓等の光学部品３を経て第２のレンズ４
によつて集光され光フアイバ５へ結合される。半
導体レーザ１、第１のレンズ２、第２のレンズ４
は結合効率を最大に保つためすべての光軸を一致
させて配設されている。
さて、ダブルヘテロ接合を有する半導体レーザ
の特性は半導体レーザ活性層近傍への外部からの
光の注入に対し、きわめて敏感に変化することは
良く知られている。第１図に示したような従来の
半導体レーザ結合器では、第１のレンズ１と第２
のレンズ２の間に挿入された光学部品３から生じ
るフレネル反射等による反射光束１２が再び第１
のレンズに入射し半導体レーザ１の活性層に集光
されるため、半導体レーザ１の特性が不安定に変
化する欠点があつた。なお第１図では平行光束１
１は矢印付の実線で、また反射光束１２は矢印付
の破線で示してある。
の特性は半導体レーザ活性層近傍への外部からの
光の注入に対し、きわめて敏感に変化することは
良く知られている。第１図に示したような従来の
半導体レーザ結合器では、第１のレンズ１と第２
のレンズ２の間に挿入された光学部品３から生じ
るフレネル反射等による反射光束１２が再び第１
のレンズに入射し半導体レーザ１の活性層に集光
されるため、半導体レーザ１の特性が不安定に変
化する欠点があつた。なお第１図では平行光束１
１は矢印付の実線で、また反射光束１２は矢印付
の破線で示してある。
また、すべての素子、光学部品の同一が光軸上
にあることを示すため共通の光軸００′が一点鎖
線で示されている。
にあることを示すため共通の光軸００′が一点鎖
線で示されている。
この発明は、この欠点を除去するため、第１の
レンズと第２のレンズの間に挿入された光学部品
の端面を半導体レーザビームの光軸に対し特定の
方向に傾むけたもので、その目的は、上記端面の
傾むきを最小に抑えて結合効率の低下を抑圧しな
がら半導体レーザへの反射光の影響を効果的に抑
圧することにある。
レンズと第２のレンズの間に挿入された光学部品
の端面を半導体レーザビームの光軸に対し特定の
方向に傾むけたもので、その目的は、上記端面の
傾むきを最小に抑えて結合効率の低下を抑圧しな
がら半導体レーザへの反射光の影響を効果的に抑
圧することにある。
第２図はこの発明の一実施例で、ダブルヘテロ
接合１２を有する半導体レーザ１、第１のレンズ
２、第２のレンズ４、第１のレンズ２と第２のレ
ンズ４との間に挿入されたレーザパツケージ窓３
および光フアイバ５から構成されており、レーザ
パツケージ窓３の法線AA′が半導体レーザ出射ビ
ーム、第１のレンズ２、第２のレンズ４及びフア
イバ５の共通の光軸００′に対して、ｘ−ｚ平面
内で△θの角をなすようレーザパツケージ窓３は
設置されている。ここでｘ−ｚ平面とは、ダブル
ヘテロ接合面（ｙ−ｚ面）に垂直でかつ光軸０
０′を含む面内のことである。
接合１２を有する半導体レーザ１、第１のレンズ
２、第２のレンズ４、第１のレンズ２と第２のレ
ンズ４との間に挿入されたレーザパツケージ窓３
および光フアイバ５から構成されており、レーザ
パツケージ窓３の法線AA′が半導体レーザ出射ビ
ーム、第１のレンズ２、第２のレンズ４及びフア
イバ５の共通の光軸００′に対して、ｘ−ｚ平面
内で△θの角をなすようレーザパツケージ窓３は
設置されている。ここでｘ−ｚ平面とは、ダブル
ヘテロ接合面（ｙ−ｚ面）に垂直でかつ光軸０
０′を含む面内のことである。
さて半導体レーザ１よりの出射ビームは、第１
のレンズ２により平行光束１１に変換されレーザ
パツケージ窓３を経て第２のレンズ４により集光
され光フアイバ５へ伝送される。ところでレーザ
パツケージ窓３の入出射端面では、屈折率の不連
続によつて反射が生じる。この反射光束１２は、
レーザパツケージ窓３が上述した方向に△θに傾
むけて設置されていることから第１のレンズ２へ
その光軸００′に対し２△θの角をなして再入射
する。
のレンズ２により平行光束１１に変換されレーザ
パツケージ窓３を経て第２のレンズ４により集光
され光フアイバ５へ伝送される。ところでレーザ
パツケージ窓３の入出射端面では、屈折率の不連
続によつて反射が生じる。この反射光束１２は、
レーザパツケージ窓３が上述した方向に△θに傾
むけて設置されていることから第１のレンズ２へ
その光軸００′に対し２△θの角をなして再入射
する。
その結果、反射光束１２は第１のレンズ２によ
つて再び集光されるが、その集光の位置は、半導
体レーザ活性層より△ｘだけ離れた位置となる。
△ｘは第１のレンズの焦点距離をｆとすれば、 △ｘ＝ｆ・tan ２△θ (1) で与えられる。さて半導体レーザへの反射光束１
２による半導体レーザ特性の影響を小さく抑える
には、必ずしも反射光束１２をレーザチツプ外へ
逃す必要はなく、上述した反射光束１２の集光位
置と半導体レーザ活性層との距離△ｘをある程度
以上大きくすることによつて達成されることが後
で述べる実験結果より明確にされた。このことは
式(1)よりレーザパツケージ窓３の傾き△θを大き
くすることによつて実現されるが、一方△θを余
り大きくとることはレーザパツケージ窓の反射率
を増やして透過率をそこない、また収着を大きく
して結合効率を悪くすること、第１のレンズと第
２のレンズの間の間隔を大きくとる必要が生じて
大形化するしてしまう等の点で好ましくない。こ
のため最小の傾むき角△θで反射光の影響の抑制
効果を最大にひきだすことが効率の高い小形のか
つ安定した半導体レーザ結合器の製作に必要不可
欠である。
つて再び集光されるが、その集光の位置は、半導
体レーザ活性層より△ｘだけ離れた位置となる。
△ｘは第１のレンズの焦点距離をｆとすれば、 △ｘ＝ｆ・tan ２△θ (1) で与えられる。さて半導体レーザへの反射光束１
２による半導体レーザ特性の影響を小さく抑える
には、必ずしも反射光束１２をレーザチツプ外へ
逃す必要はなく、上述した反射光束１２の集光位
置と半導体レーザ活性層との距離△ｘをある程度
以上大きくすることによつて達成されることが後
で述べる実験結果より明確にされた。このことは
式(1)よりレーザパツケージ窓３の傾き△θを大き
くすることによつて実現されるが、一方△θを余
り大きくとることはレーザパツケージ窓の反射率
を増やして透過率をそこない、また収着を大きく
して結合効率を悪くすること、第１のレンズと第
２のレンズの間の間隔を大きくとる必要が生じて
大形化するしてしまう等の点で好ましくない。こ
のため最小の傾むき角△θで反射光の影響の抑制
効果を最大にひきだすことが効率の高い小形のか
つ安定した半導体レーザ結合器の製作に必要不可
欠である。
この発明は、ダブルヘテロ半導体レーザでは、
レーザパツケージ窓の傾むきの方向によつて、傾
むき角の大きさに対する反射光の影響の抑制効果
が大巾に異なるという実験的に得た知見に基づい
てなされたもので、次にこの実験結果について述
べる。
レーザパツケージ窓の傾むきの方向によつて、傾
むき角の大きさに対する反射光の影響の抑制効果
が大巾に異なるという実験的に得た知見に基づい
てなされたもので、次にこの実験結果について述
べる。
第３図は実験の測定系ブロツク図を示すもの
で、半導体レーザ１より入射ビーム１１を第１の
レンズ２により平行光束に変換し、あらかじめ設
置された反射面３によつて反射せしめる。一方半
導体レーザ１よりの後側出射ビーム１３を光検出
器７によつて検出し、反射面３の傾むき角△θに
よるレーザ後側出力の変化を測定する。反射光に
よつて半導体レーザ１の特性が変化すればレーザ
後側出力も変化するのでこの測定によつて反射光
の影響の有無が確認できる。
で、半導体レーザ１より入射ビーム１１を第１の
レンズ２により平行光束に変換し、あらかじめ設
置された反射面３によつて反射せしめる。一方半
導体レーザ１よりの後側出射ビーム１３を光検出
器７によつて検出し、反射面３の傾むき角△θに
よるレーザ後側出力の変化を測定する。反射光に
よつて半導体レーザ１の特性が変化すればレーザ
後側出力も変化するのでこの測定によつて反射光
の影響の有無が確認できる。
第４図はこの測定系による測定結果の一例であ
り、横軸は反射面３の傾むき角△θ、縦軸はレー
ザ後側出力を示す。なおレーザ後側出力は反射面
３がない場合の同出力で規格化して示している。
り、横軸は反射面３の傾むき角△θ、縦軸はレー
ザ後側出力を示す。なおレーザ後側出力は反射面
３がない場合の同出力で規格化して示している。
なお、ここで第１のレンズ２としては直径
800μｍの球レンズを用いている。
800μｍの球レンズを用いている。
第４図の実線は、反射面３の法線の光軸００′
に対する傾むき△θを半導体レーザのダブルヘテ
ロ接合面に平行な面内（以下平行面内と呼ぶ）で
とつた場合を示し、また第４図の破線は上記傾む
き△θを、半導体レーザのダブルヘテロ接合面に
垂直で半導体レーザビームの光軸００′を含む面
内（以下垂直面内と呼ぶ）にとつた場合を示す。
いずれも傾むき△θが微小な範囲でレーザ後側出
力が反射面３がない場合に比し異常に増加してお
り、このことらこの範囲で反射面３により反射光
の半導体レーザへの影響が顕著であることがわか
る。さてこの測定結果より、平行平面内での反射
面の傾むき△θをとることによつて反射の影響を
抑制するには反射面を８〜9°以上傾けることが必
要であるのに対し、垂直面内で反射面の傾むき△
θをとる場合は反射面を３〜4°以上傾けるだけで
十分反射の影響が抑制できることが判明する。即
ち垂直面内で反射面の傾むきをとることによつて
最小の傾け角で最大の効果が得られるのである。
また、式(1)より傾むき△θを4°および9°としたと
きの△ｘを計算する。ここで一例とする単一モー
ド光フアイバ用半導体レーザ結合器では第１のレ
ンズの焦点距離は444μｍであるので△ｘはそれ
ぞれ62μｍ、144μｍとなる。このように反射面の
傾むきの方向によつて反射の影響の抑制効果が異
なるのは、ダブルヘテロ接合半導体レーザの活性
領域が垂直面内では高だか0.2〜0.3μｍであるの
に対し平行面内では通常２〜3μｍあることに起
因していると推定される。したがつてこの測定の
結果は単なる一例としてではなくダブルヘテロ接
合を有する半導体レーザを用いた場合の一般的特
性をあらわしていると考えられる。このことから
この発明はダブルヘテロ接合半導体レーザを用い
た半導体レーザ結合器一般に対して有効なもので
ある。
に対する傾むき△θを半導体レーザのダブルヘテ
ロ接合面に平行な面内（以下平行面内と呼ぶ）で
とつた場合を示し、また第４図の破線は上記傾む
き△θを、半導体レーザのダブルヘテロ接合面に
垂直で半導体レーザビームの光軸００′を含む面
内（以下垂直面内と呼ぶ）にとつた場合を示す。
いずれも傾むき△θが微小な範囲でレーザ後側出
力が反射面３がない場合に比し異常に増加してお
り、このことらこの範囲で反射面３により反射光
の半導体レーザへの影響が顕著であることがわか
る。さてこの測定結果より、平行平面内での反射
面の傾むき△θをとることによつて反射の影響を
抑制するには反射面を８〜9°以上傾けることが必
要であるのに対し、垂直面内で反射面の傾むき△
θをとる場合は反射面を３〜4°以上傾けるだけで
十分反射の影響が抑制できることが判明する。即
ち垂直面内で反射面の傾むきをとることによつて
最小の傾け角で最大の効果が得られるのである。
また、式(1)より傾むき△θを4°および9°としたと
きの△ｘを計算する。ここで一例とする単一モー
ド光フアイバ用半導体レーザ結合器では第１のレ
ンズの焦点距離は444μｍであるので△ｘはそれ
ぞれ62μｍ、144μｍとなる。このように反射面の
傾むきの方向によつて反射の影響の抑制効果が異
なるのは、ダブルヘテロ接合半導体レーザの活性
領域が垂直面内では高だか0.2〜0.3μｍであるの
に対し平行面内では通常２〜3μｍあることに起
因していると推定される。したがつてこの測定の
結果は単なる一例としてではなくダブルヘテロ接
合を有する半導体レーザを用いた場合の一般的特
性をあらわしていると考えられる。このことから
この発明はダブルヘテロ接合半導体レーザを用い
た半導体レーザ結合器一般に対して有効なもので
ある。
なお、以上は反射光の生じる原因としてレーザ
パツケージ窓３を考えこの窓を傾むける場合につ
いて述べたが、この発明はこれに限らずその他の
入射あるいは出射端面が平面から構成される光学
部品を第１のレンズと第２レンズの間に挿入する
場合についても適用できる。
パツケージ窓３を考えこの窓を傾むける場合につ
いて述べたが、この発明はこれに限らずその他の
入射あるいは出射端面が平面から構成される光学
部品を第１のレンズと第２レンズの間に挿入する
場合についても適用できる。
なお、また上述の実施例では光学部品３の端面
の法線Ａ−A′が第２図中ｘ−ｚ面、すなわち、
ダブルヘテロ接合面に垂直でかつ出射ビームの光
軸を含む平面内で含まれておりｙ軸方向の成分が
ない場合について説明したが、上記法線Ａ−
A′は必ずしもｙ軸方向の成分を持たない構成に
限定されるものではなく、若干のｙ軸方向の成分
を持つ構成でもよく、その成分の大きさは装置全
体の幾何学的寸法或いはフアイバー５への接合効
率等を考慮して適宜選定すればよい。
の法線Ａ−A′が第２図中ｘ−ｚ面、すなわち、
ダブルヘテロ接合面に垂直でかつ出射ビームの光
軸を含む平面内で含まれておりｙ軸方向の成分が
ない場合について説明したが、上記法線Ａ−
A′は必ずしもｙ軸方向の成分を持たない構成に
限定されるものではなく、若干のｙ軸方向の成分
を持つ構成でもよく、その成分の大きさは装置全
体の幾何学的寸法或いはフアイバー５への接合効
率等を考慮して適宜選定すればよい。
換言すれば、法線Ａ−A′をダブルヘテロ接合
面に垂直でかつ出射ビームの光軸を含む平面に射
影して得られた射影線と、半導体レーザ１からの
射出ビームの光軸とのなす角度が鋭角であればよ
い。
面に垂直でかつ出射ビームの光軸を含む平面に射
影して得られた射影線と、半導体レーザ１からの
射出ビームの光軸とのなす角度が鋭角であればよ
い。
以上のようにこの発明に係る半導体レーザ結合
器では、第１のレンズと第２のレンズの間に挿入
する光学部品の入出射平面を、その法線が半導体
レーザよりの出射ビームの光軸をその面に有する
半導体レーザのダブルヘテロ接合面に交差する面
に存在し、上記半導体レーザの出射ビームの光軸
と交わるように形成し、上記光学部品の入射ある
いは出射端面で反射され第１のレンズによつて再
び上記半導体レーザに戻される反射光の集光位置
を上記半導体レーザのダブルヘテロ接合面に垂直
な方向に変位させたので、光学部品の入射あるい
は出射端面で反射され第１のレンズによつて再び
半導体レーザに戻される反射光の集光位置を上記
半導体レーザのダブルヘテロ接合面に平行な方向
に変位させる場合に比べ、光学部品の入射あるい
は出射端面を最小限に傾けることで、光フアイバ
への結合効率の低下を最小限に抑圧して、この端
面よりのフレネル反射等による反射光が半導体レ
ーザの特性に及ぼす影響を除去でき、安定した特
性で結合効率が高くかつ小形の半導体レーザ結合
器を得られる効果がある。
器では、第１のレンズと第２のレンズの間に挿入
する光学部品の入出射平面を、その法線が半導体
レーザよりの出射ビームの光軸をその面に有する
半導体レーザのダブルヘテロ接合面に交差する面
に存在し、上記半導体レーザの出射ビームの光軸
と交わるように形成し、上記光学部品の入射ある
いは出射端面で反射され第１のレンズによつて再
び上記半導体レーザに戻される反射光の集光位置
を上記半導体レーザのダブルヘテロ接合面に垂直
な方向に変位させたので、光学部品の入射あるい
は出射端面で反射され第１のレンズによつて再び
半導体レーザに戻される反射光の集光位置を上記
半導体レーザのダブルヘテロ接合面に平行な方向
に変位させる場合に比べ、光学部品の入射あるい
は出射端面を最小限に傾けることで、光フアイバ
への結合効率の低下を最小限に抑圧して、この端
面よりのフレネル反射等による反射光が半導体レ
ーザの特性に及ぼす影響を除去でき、安定した特
性で結合効率が高くかつ小形の半導体レーザ結合
器を得られる効果がある。
第１図は従来の半導体レーザ結合器の配置を示
す斜視図、第２図はこの発明による半導体レーザ
結合器の配置を示す斜視図、第３図はこの発明の
効果を確認するため行なつた測定の測定系を示す
構成図、第４図はこの測定結果を示す図である。 図中１はダブルヘテロ接合を有する半導体レー
ザ、２は第１のレンズ、３は反射の原因となる光
学部品、４は第２のレンズ、５は光フアイバであ
る。なお図中同一あるいは相当部分には同一符号
を付して示してある。
す斜視図、第２図はこの発明による半導体レーザ
結合器の配置を示す斜視図、第３図はこの発明の
効果を確認するため行なつた測定の測定系を示す
構成図、第４図はこの測定結果を示す図である。 図中１はダブルヘテロ接合を有する半導体レー
ザ、２は第１のレンズ、３は反射の原因となる光
学部品、４は第２のレンズ、５は光フアイバであ
る。なお図中同一あるいは相当部分には同一符号
を付して示してある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ダブルヘテロ接合を有する半導体レーザより
の出射ビームを第１のレンズによつてほぼ平行光
束に変換し、それを第２のレンズによつて再び集
光し光フアイバへ入射させる結合レンズ系を有
し、かつ上記第１のレンズと第２のレンズの間に
は光の入射あるいは出射端面が平面である光学部
品が挿入されている半導体レーザ結合器におい
て、 上記半導体レーザよりの出射ビームの光軸をそ
の面に有し、かつ、上記半導体レーザのダブルヘ
テロ接合面に交差する面に上記光学部品の入射あ
るいは出射端面の法線が存在し、上記法線が上記
半導体レーザの出射ビームの光軸と交わるように
上記光学部品の入射あるいは出射端面を形成し、 上記光学部品の入射あるいは出射端面で反射さ
れ、第１のレンズによつて再び上記半導体レーザ
側に戻される反射光の集光位置を上記半導体レー
ザのダブルヘテロ接合面に垂直な方向に変位させ
ることにより、 上記集光位置が上記半導体レーザの活性層をは
ずれた位置としたことを特徴とする半導体レーザ
結合器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12858781A JPS5830184A (ja) | 1981-08-17 | 1981-08-17 | 半導体レ−ザ結合器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12858781A JPS5830184A (ja) | 1981-08-17 | 1981-08-17 | 半導体レ−ザ結合器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5830184A JPS5830184A (ja) | 1983-02-22 |
| JPH0459799B2 true JPH0459799B2 (ja) | 1992-09-24 |
Family
ID=14988435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12858781A Granted JPS5830184A (ja) | 1981-08-17 | 1981-08-17 | 半導体レ−ザ結合器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5830184A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3626333C2 (de) * | 1986-08-02 | 1996-01-18 | Teves Gmbh Alfred | Ausgleichsbehälter für eine hydraulische Bremsanlage |
| JP2016157863A (ja) * | 2015-02-25 | 2016-09-01 | 株式会社ミツトヨ | レーザ光源装置およびその調整方法 |
| JP7185867B2 (ja) * | 2018-05-18 | 2022-12-08 | 旭化成株式会社 | レーザダイオード |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5916888Y2 (ja) * | 1979-02-23 | 1984-05-17 | 日本電気株式会社 | 光結合装置 |
| JPS584192Y2 (ja) * | 1979-07-09 | 1983-01-24 | 富士通株式会社 | 光半導体装置 |
-
1981
- 1981-08-17 JP JP12858781A patent/JPS5830184A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5830184A (ja) | 1983-02-22 |
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