JPH06252499A - 半導体レーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体レーザ装置において、半導体レーザ素
子８と光ファイバ１１との高さ方向の光軸合せ精度を向
上する。 【構成】 パッケージ本体２の一表面上に少なくとも第
１支持体６を介在して半導体レーザ素子８が塔載され、
かつ前記パッケージ本体２に光ファイバ１１がその先端
を前記半導体レーザ素子８に対面して支持され、前記半
導体レーザ素子８から放射されるレーザ光８Ｂが前記光
ファイバ１１に結合される構造を有する半導体レーザ装
置において、前記第１支持体６に前記半導体レーザ素子
８から放射されるレーザ光８Ｂの光軸８Ａに対して鋭角
をなす第１傾斜面６Ａを形成し、前記第１支持体６の第
１傾斜面６Ａ上に、この第１傾斜面６Ａと対向する第２
傾斜面７Ａを有する第２支持体７を設け、前記第１支持
体６に第２支持体７を介在して半導体レーザ素子８を塔
載する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ装置に関
し、特に、半導体レーザ素子から放射されるレーザ光を
光ファイバに結合させる構造を有する半導体レーザ装置
に適用して有効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光通信用光源の一つとして半導体レーザ
装置が使用される。この半導体レーザ装置については、
例えば日立オプトデバイス〔株式会社日立製作所、半導
体事業部発行(１９９１年、９月，第１７頁)に記載され
ている。この頁には、矩形体からなるパッケージから複
数本のリードを突出させた光ファイバ付半導体レーザ装
置が紹介されている。

【０００３】本発明者が開発中の半導体レーザ装置は、
例えば矩形体からなるパッケージで構成され、このパッ
ケージ内に半導体レーザ素子を塔載している。

【０００４】前記パッケージは、上部が開口された箱型
のパッケージ本体と、このパッケージ本体の開口部を覆
うパッケージ蓋とを主体に構成される。つまり、半導体
レーザ素子はパッケージ本体及びパッケージ蓋で形成さ
れるキャビティ内に気密封止される。

【０００５】前記パッケージ本体の底面(一表面上)には
接着層(例えば半田層)を介在して温度調整用の冷却素子
が固定される。冷却素子の主面上には接着層を介在して
支持体(第１支持体)が固定される。この支持体の主面上
には半導体レーザ素子及び平行レンズが固定される。

【０００６】前記パッケージ本体の一端には、パッケー
ジを取り付るためのフランジが設けられ、他端にはパイ
プ形状のファイバガイドが設けられる。ファイバガイド
の一端には、光ファイバがその先端を前記半導体レーザ
素子に対面して支持固定される。ファイバガイドの他端
にはアイソレータが設けられ、このアイソレータと光フ
ァイバとの間には集光レンズが設けられる。つまり、本
発明者が開発中の半導体レーザ装置は、２レンズ式構造
を採用し、半導体レーザ素子から放射されるレーザ光を
光ファイバに結合させる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】半導体レーザ装置を光
通信用機器として、充分な機能を安定に発揮させるため
には、半導体レーザ素子と光ファイバとの光軸合わせを
高精度に行なわなくてはならない。しかしながら、半導
体レーザ装置は、パッケージ本体の底面上に接着層を介
在して冷却素子が固定され、この冷却素子の主面上に接
着層を介在して支持体が固定され、かつ支持体の主面上
に接着層を介在してレーザ素子が固定されているので、
各部品の寸法精度のバラツキや各接着層の膜厚のバラツ
キ等により、半導体レーザ素子の高さ方向(パッケージ
本体の底面に対して垂直方向)の位置精度にバラツキを
生じる。このため、半導体レーザ素子と光ファイバとの
高さ方向の光軸合せ精度が低下するという問題があっ
た。

【０００８】本発明の目的は、半導体レーザ素子と光フ
ァイバとの高さ方向の光軸合せ精度を向上することが可
能な技術を提供することにある。

【０００９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【００１１】パッケージ本体の一表面上に少なくとも第
１支持体を介在して半導体レーザ素子が塔載され、かつ
前記パッケージ本体に光ファイバがその先端を前記半導
体レーザ素子に対面して支持固定され、前記半導体レー
ザ素子から放射されるレーザ光が前記光ファイバに結合
される構造を有する半導体レーザ装置において、前記第
１支持体に前記半導体レーザ素子から放射されるレーザ
光の光軸に対して鋭角をなす第１傾斜面を形成し、前記
第１支持体の第１傾斜面上に、この第１傾斜面と対向す
る第２傾斜面を有する第２支持体を設け、前記第１支持
体に第２支持体を介在して半導体レーザ素子を塔載す
る。

【００１２】

【作用】上述した手段によれば、半導体レーザ素子の高
さ方向（パッケージ本体の一表面に対して垂直方向）の
位置精度を第１支持体と第２支持体とで微調整し、第１
支持体等の部品精度のバラツキや各部品を固定するため
の接着層の膜厚のバラツキ等による半導体レーザ素子の
高さ方向の位置精度のバラツキを吸収できるので、半導
体レーザ素子と光ファイバとの光軸合せ精度を向上する
ことができる。

【００１３】以下、本発明の構成について、半導体レー
ザ装置に本発明を適用した一実施例とともに説明する。

【００１４】なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り
返しの説明は省略する。

【００１５】

【実施例】本発明の一実施例である半導体レーザ装置の
概略構成を図３（側面図）、図２（平面図）及び図１
（図２に示すＡ−Ａ切断線で切った要部断面図）で示
す。

【００１６】図３、図２及び図１に示すように、本発明
の一実施例である半導体レーザ装置は、例えば矩形体か
らなるパッケージ１で半導体レーザ素子８を封止した構
成になっている。

【００１７】前記パッケージ１は、上部が開口された箱
型のパッケージ本体２と、このパッケージ本体２の開口
部を気密的に覆うパッケージ蓋３とを主体に構成され
る。パッケージ本体の一端には、パッケージ１を取り付
けるためのフランジ２Ａが設けられ、パッケージ本体２
の他端には例えばパイプ形状からなるファイバガイド１
０が設けられる。また、パッケージ本体２の外部には複
数本のリード２Ｂが配列される。つまり、半導体レーザ
素子８は、パッケージ本体２及びパッケージ蓋３で形成
されるキャビティ内に気密封止される。このキャビティ
内には例えばチッソ(Ｎ₂ )ガスが充填される。パッケー
ジ本体２、パッケージ蓋３、フランジ２Ａの夫々は、例
えば鉄−ニッケル−コバール(Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ)合金か
らなるコバールで形成される。ファイバガイド１０は例
えばステンレスで形成される。

【００１８】前記パッケージ本体２の底面(一表面)上に
は、接着層(例えば半田層)４を介在して温度調整用の冷
却素子５が固定される。冷却素子５の主面上には接着層
４を介在して支持体(第１支持体)６が固定される。支持
体６は例えばコバールで形成される。

【００１９】前記支持体６には支持体(第２支持体)７を
介在して半導体レーザ素子８、平行レンズ９の夫々が塔
載される。半導体レーザ素子８は、例えばＧａＡｓから
なる半導体基板の主面上にレーザ光８Ｂを放射する結晶
成長層が形成された半導体チップで構成される。つま
り、半導体レーザ素子８は、半導体チップの互いに対向
する両端面の夫々の面からレーザ光８Ｂを放射する。平
行レンズ９は、半導体レーザ素子８から放射されたレー
ザ光８Ｂを発散光から平行光に変える。

【００２０】前記ファイバガイド１０の一端には、光フ
ァイバ１１がその先端を前記半導体レーザ素子８に対面
して支持固定される。光ファイバ１１はファイバガイド
１０に例えば抵抗溶接やＹＡＧ(Ｙttrium Ａluminum Ｇ
arnet)レーザ溶接により支持固定される。つまり、光フ
ァイバ１１はファイバガイド１０を介在してパッケージ
本体２に支持固定される。即ち、本実施例の半導体レー
ザ装置は、パッケージ１に光ファイバ１１が設けられた
構造で構成される。

【００２１】前記ファイバガイド１０の他端にはアイソ
レータ１２が設けられ、このアイソレータ１２と光ファ
イバ１１との間には集光レンズ１３が設けられる。集光
レンズ１３は、アイソレータ１２を透過して来たレーザ
光８Ｂを光ファイバ１１の先端に集光する。つまり、半
導体レーザ素子８から放射されたレーザ光８Ｂは、平行
レンズ９、アイソレータ１２、集光レンズ１３の夫々を
透過して光ファイバ１１の先端に導かれ結合される。即
ち、本実施例の半導体レーザ装置は２レンズ式の光学系
構造で構成される。

【００２２】前記支持体６にはレーザ光１０Ｂの光軸１
０Ａに対して鋭角をなす傾斜面６Ａが形成される。この
傾斜面６Ａは、レーザ光１０Ｂの光軸１０Ａに対して例
えば光ファイバ１１側に傾斜した構成になっている。

【００２３】前記半導体レーザ素子８は支持体７の主面
上に接着層(例えば半田層)を介在して固定され、前記平
行レンズ９は支持体７の主面から深さ方向に向って形成
された段差部の底面上に接着層を介在して固定される。
支持体７の主面及び支持体７の段差部の底面は半導体レ
ーザ素子８のレーザ光１０Ｂの光軸１０Ａに対して平行
に形成される。

【００２４】前記支持体７の主面と対向する裏面側に
は、前記支持体６の傾斜面６Ａと対向する傾斜面７Ａが
形成される。この支持体７の傾斜面７Ａは、支持体６の
傾斜面６Ａと同一の傾斜角度で形成される。支持体７
は、支持体６の傾斜面６Ａ上に接着層を介在して固定さ
れる。このように構成される支持体６と支持体７とは、
組立工程において、傾斜面６Ａと傾斜面７Ａとの合せ位
置により半導体レーザ素子８の高さ方向(パッケージ本
体２の底面に対して垂直方向)の位置精度を微調整する
ことができるので、冷却素子５、支持体(第１支持体)６
等の部品精度のバラツキや各部品を固定するための接着
層４の膜厚のバラツキ等による半導体レーザ素子８の高
さ方向の位置精度のバラツキを吸収できる。

【００２５】このように、パッケージ本体２の一表面上
に冷却素子５、支持体(第１支持体）６の夫々を介在し
て半導体レーザ素子８が塔載され、かつ前記パッケージ
本体２に光ファイバ１１がその先端を前記半導体レーザ
素子８に対面して支持され、前記半導体レーザ素子８か
ら放射されるレーザ光８Ｂが前記光ファイバ１１に結合
される構造を有する半導体レーザ装置において、前記支
持体６に前記半導体レーザ素子８から放射されるレーザ
光８Ａの光軸１０Ｂに対して鋭角をなす傾斜面６Ａを形
成し、前記支持体６の傾斜面６Ａ上に、この傾斜面６Ａ
に対向する傾斜面７Ａを有する支持体(第２支持体)７を
設け、前記支持体６に支持体７を介在して半導体レーザ
素子８を塔載する。この構成により、半導体レーザ素子
８の高さ方向(パッケージ本体の一表面に対して垂直方
向)の位置精度を支持体６と支持体７とで微調整し、冷
却素子５、支持体６等の部品精度のバラツキや各部品を
固定するための接着層４の膜厚のバラツキ等による半導
体レーザ素子８の高さ方向の位置精度のバラツキを吸収
できるので、半導体レーザ素子８から放射されるレーザ
光８Ｂの光軸８Ａと光ファイバ１１の光軸１１Ａとを一
致させることができる。この結果、半導体レーザ素子８
と光ファイバ１１との高さ方向の光軸合せ精度を向上す
ることができる。

【００２６】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前
記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能であることは勿論であ
る。

【００２７】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。

【００２８】半導体レーザ装置において、半導体レーザ
素子と光ファイバとの高さ方向の光軸合せ精度を向上で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例である半導体レーザ装置の
概略構成を示す要部断面図。

【図２】 前記半導体レーザ装置の平面図。

【図３】 前記半導体レーザ装置の側面図。

【符号の説明】

１…パッケージ、２…パッケージ本体、２Ａ…フラン
ジ、２Ｂ…リード、３…パッケージ蓋、４…接着層、５
…冷却素子、６…支持体(第１支持体)、７…支持体(第
２支持体)、８…半導体レーザ素子、９…平行レンズ、
１０…ファイバガイド、１１…光ファイバ、１２…アイ
ソレータ、１３…集光レンズ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パッケージ本体の一表面上に少なくとも
   第１支持体を介在して半導体レーザ素子が塔載され、か
   つ前記パッケージ本体に光ファイバがその先端を前記半
   導体レーザ素子に対面して支持され、前記半導体レーザ
   素子から放射されるレーザ光が前記光ファイバに結合さ
   れる構造を有する半導体レーザ装置において、前記第１
   支持体に前記半導体レーザ素子から放射されるレーザ光
   の光軸に対して鋭角をなす第１傾斜面が形成され、前記
   第１支持体の第１傾斜面上に、この第１傾斜面と対向す
   る第２傾斜面を有する第２支持体が設けられ、前記第１
   支持体に第２支持体を介在して半導体レーザ素子が塔載
   されていることを特徴とする半導体レーザ装置。