JPH0459800B2 - - Google Patents
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- JPH0459800B2 JPH0459800B2 JP56128588A JP12858881A JPH0459800B2 JP H0459800 B2 JPH0459800 B2 JP H0459800B2 JP 56128588 A JP56128588 A JP 56128588A JP 12858881 A JP12858881 A JP 12858881A JP H0459800 B2 JPH0459800 B2 JP H0459800B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- semiconductor laser
- optical axis
- laser
- offset
- Prior art date
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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
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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。
従来のこの種の装置は、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。
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。
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、光学部品が同一の光軸上
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
レンズの光軸を半導体レーザビームの光軸に対し
特定の方向にオフセツトさせたもので、その目的
は第１のレンズの光軸のオフセツト量を最小にし
て結合効率の劣化を最小に抑えながら半導体レー
ザへの反射光の影響を効果的に抑圧するにある。
レンズの光軸を半導体レーザビームの光軸に対し
特定の方向にオフセツトさせたもので、その目的
は第１のレンズの光軸のオフセツト量を最小にし
て結合効率の劣化を最小に抑えながら半導体レー
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２１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、第１のレンズ
２の光軸AA′は半導体レーザ１のダブルヘテロ接
合面に垂直でかつ半導体レーザ出射ビームの光軸
００′を含む面内（ｘ−ｚ平面）で半導体レーザ
出射ビームの光軸に対し△ｘだけオフセツトされ
ている。半導体レーザ１よりの出射ビームはオフ
セツトして設置された第１のレンズ２によつて平
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。さて第１のレンズ２はレーザビーム
光軸に対し△ｘだけオフセツトされているので、
平行光束１１第１のレンズ２の光軸に対し鋭角θ
をなす。この結果、第１のレンズ２の光軸に対し
垂直な平面を有するレーザパツケージ窓３に平行
光束は鋭角θで入射する。したがつてレーザパツ
ケージ窓３による反射光束１２は入射光束に対し
2θの角をなし、この反射光束１２は再び第１のレ
ンズ２に入射し、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第１のレンズ２のオフセ
ツト量の２倍即ち２△ｘ離れた位置となる。そて
半導体レーザへの反射光の影響を小さく抑えるに
は、必ずしも反射光をレーザチツプ外にそらせる
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
実験結果により明確にされた。このことは第１の
レンズ２のオフセツト量△ｘを大きくすることに
よつて実現されるが一方第１のレンズ２のオフセ
ツト量△ｘを大きくすれば半導体レーザよりの出
射ビームが第１のレンズ２の端を通る。一般にレ
ンズにおいては画像上で１点に集まるべき光線が
散らばるという収差が存在するため、光束の軸が
レンズ光軸から離れるほどレンズの収差の影響を
強く受け結合効率の低下をまねく。特に、単一モ
ード光フアイバ用の場合には低下は著しい。ま
た、半導体レーザよりの出射ビームは発散光束で
あるので、光束の軸がレンズ光軸から離れるほど
第１のレンズ２をSpillover（あふれ出ること）す
る量が大きくなる。従つて、第１のレンズ２のオ
フセツト量△ｘを大きくすると結合効率の低下を
まねく。このため最小のオフセツト量△ｘで最大
の反射光の影響の抑制の効果をあげることが効率
の高いかつ安定した結合器の製作の必要不可欠で
ある。
接合２１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、第１のレンズ
２の光軸AA′は半導体レーザ１のダブルヘテロ接
合面に垂直でかつ半導体レーザ出射ビームの光軸
００′を含む面内（ｘ−ｚ平面）で半導体レーザ
出射ビームの光軸に対し△ｘだけオフセツトされ
ている。半導体レーザ１よりの出射ビームはオフ
セツトして設置された第１のレンズ２によつて平
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。さて第１のレンズ２はレーザビーム
光軸に対し△ｘだけオフセツトされているので、
平行光束１１第１のレンズ２の光軸に対し鋭角θ
をなす。この結果、第１のレンズ２の光軸に対し
垂直な平面を有するレーザパツケージ窓３に平行
光束は鋭角θで入射する。したがつてレーザパツ
ケージ窓３による反射光束１２は入射光束に対し
2θの角をなし、この反射光束１２は再び第１のレ
ンズ２に入射し、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第１のレンズ２のオフセ
ツト量の２倍即ち２△ｘ離れた位置となる。そて
半導体レーザへの反射光の影響を小さく抑えるに
は、必ずしも反射光をレーザチツプ外にそらせる
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
実験結果により明確にされた。このことは第１の
レンズ２のオフセツト量△ｘを大きくすることに
よつて実現されるが一方第１のレンズ２のオフセ
ツト量△ｘを大きくすれば半導体レーザよりの出
射ビームが第１のレンズ２の端を通る。一般にレ
ンズにおいては画像上で１点に集まるべき光線が
散らばるという収差が存在するため、光束の軸が
レンズ光軸から離れるほどレンズの収差の影響を
強く受け結合効率の低下をまねく。特に、単一モ
ード光フアイバ用の場合には低下は著しい。ま
た、半導体レーザよりの出射ビームは発散光束で
あるので、光束の軸がレンズ光軸から離れるほど
第１のレンズ２をSpillover（あふれ出ること）す
る量が大きくなる。従つて、第１のレンズ２のオ
フセツト量△ｘを大きくすると結合効率の低下を
まねく。このため最小のオフセツト量△ｘで最大
の反射光の影響の抑制の効果をあげることが効率
の高いかつ安定した結合器の製作の必要不可欠で
ある。
この発明は、ダブルヘテロ半導体レーザでは、
第１のレンズ２のオフセツトの方向によつて、オ
フセツトによ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１のレンズ２のオフセツトの方向によつて、オ
フセツトによ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よりの出射ビーム１１を第１
のレンズ２によつて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、第１のレンズ２のオフセ
ツト△ｘによるレーザ後側出力の変化をXYレコ
ーダ８で測定する。反射光の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、横軸は第１のレンズ２のオフセツト量、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としては単
一モード光フアイバ用の半導体レーザ結合器で一
般的に用いられる直径800μｍの球レンズを用い
ている。第４図の実線は第１のレンズのオフセツ
トの方向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）にとつた場合
で第４図の破線はオフセツトの方向を半導体レー
ザのダブルヘテロ接合面に垂直で半導体レーザ出
射ビームの光軸を含む面内（以下垂直面内と呼
ぶ）にとつた場合を示す。いずれもオフセツト量
が０あるいは微小な範囲で、レーザ後側出力がな
い場合に比し異常に増加しており、このことから
この範囲で反射光の影響が顕著であることがわか
る。
で、半導体レーザ１よりの出射ビーム１１を第１
のレンズ２によつて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、第１のレンズ２のオフセ
ツト△ｘによるレーザ後側出力の変化をXYレコ
ーダ８で測定する。反射光の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、横軸は第１のレンズ２のオフセツト量、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としては単
一モード光フアイバ用の半導体レーザ結合器で一
般的に用いられる直径800μｍの球レンズを用い
ている。第４図の実線は第１のレンズのオフセツ
トの方向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）にとつた場合
で第４図の破線はオフセツトの方向を半導体レー
ザのダブルヘテロ接合面に垂直で半導体レーザ出
射ビームの光軸を含む面内（以下垂直面内と呼
ぶ）にとつた場合を示す。いずれもオフセツト量
が０あるいは微小な範囲で、レーザ後側出力がな
い場合に比し異常に増加しており、このことから
この範囲で反射光の影響が顕著であることがわか
る。
さて、この測定結果より第１のレンズの上記平
行面内でのオフセツトによつて反射の影響を抑制
するには50μｍ以上のオフセツトが必要とされる
のに対し、垂直面内でのオフセツトによつて反射
の影響を抑制するには10μｍ以上のオフセツトが
あれば良いことが判明する。即ち垂直面内に第１
のレンズをオフセツトすることによつて最小のオ
フセツト量で最大の効果が得られるのである。こ
のようにオフセツトの方向が垂直面内と平行面内
とによつて反射の影響の抑制の効果が異なるの
は、ダブルヘテロ接合半導体レーザの活性領域が
垂直面内では高々0.2〜0.3μｍであるのに平行面
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。
行面内でのオフセツトによつて反射の影響を抑制
するには50μｍ以上のオフセツトが必要とされる
のに対し、垂直面内でのオフセツトによつて反射
の影響を抑制するには10μｍ以上のオフセツトが
あれば良いことが判明する。即ち垂直面内に第１
のレンズをオフセツトすることによつて最小のオ
フセツト量で最大の効果が得られるのである。こ
のようにオフセツトの方向が垂直面内と平行面内
とによつて反射の影響の抑制の効果が異なるの
は、ダブルヘテロ接合半導体レーザの活性領域が
垂直面内では高々0.2〜0.3μｍであるのに平行面
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を想定したがこの発明は、これに
限らずその他の化学部品が第１のレンズ２と第２
のレンズ４の間に存在する場合や、第１のレンズ
出射端あるいは第２のレンズ入射端自体が反射光
の生じる原因となる原因にも適用できる。
パツケージ窓３を想定したがこの発明は、これに
限らずその他の化学部品が第１のレンズ２と第２
のレンズ４の間に存在する場合や、第１のレンズ
出射端あるいは第２のレンズ入射端自体が反射光
の生じる原因となる原因にも適用できる。
以上のようにこの発明に係わる半導体レーザ結
合器では、第１のレンズをその光軸が半導体レー
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平
行になるように配置し、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、上記第１のレンズの最小のオフ
セツト量（変位量）で、光フアイバへの結合効率
の低下を最小限に抑圧して、上記光学部品の入射
あるいは出射端面よりのフレラネル反射等による
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い半導体レー
ザ結合器を簡単な構成で実現できる効果がある。
合器では、第１のレンズをその光軸が半導体レー
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平
行になるように配置し、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、上記第１のレンズの最小のオフ
セツト量（変位量）で、光フアイバへの結合効率
の低下を最小限に抑圧して、上記光学部品の入射
あるいは出射端面よりのフレラネル反射等による
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い半導体レー
ザ結合器を簡単な構成で実現できる効果がある。
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に行なつた測定の測定系を
示す構成図、第４図はそ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に行なつた測定の測定系を
示す構成図、第４図はそ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第１のレンズの光
軸が存在し、上記第１のレンズの光軸が上記半導
体レーザの出射ビームの光軸と平行になるように
上記第１のレンズを配置し、 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
側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 |
|---|---|---|---|
| JP12858881A JPS5830185A (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 |
|---|---|---|---|
| JP12858881A JPS5830185A (ja) | 1981-08-17 | 1981-08-17 | 半導体レ−ザ結合器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5830185A JPS5830185A (ja) | 1983-02-22 |
| JPH0459800B2 true JPH0459800B2 (ja) | 1992-09-24 |
Family
ID=14988461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12858881A Granted JPS5830185A (ja) | 1981-08-17 | 1981-08-17 | 半導体レ−ザ結合器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5830185A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7600616B2 (ja) | 2020-10-23 | 2024-12-17 | 住友電気工業株式会社 | 光デバイス |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5916888U (ja) * | 1982-07-24 | 1984-02-01 | 東急車輌製造株式会社 | 通風コンテナ用ボトムレ−ル構造 |
-
1981
- 1981-08-17 JP JP12858881A patent/JPS5830185A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5830185A (ja) | 1983-02-22 |
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