JPH07199002A

JPH07199002A - 半導体レーザアレイモジュール

Info

Publication number: JPH07199002A
Application number: JP33458993A
Authority: JP
Inventors: Hiroo Furuichi; 浩朗古市; Hiroaki Shishido; 弘明宍戸; Masataka Shiba; 正孝芝; Toshihiko Sakai; 俊彦酒井; Kunio Matsumoto; 邦夫松本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1995-08-04

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体レーザアレイからの出射光を単一モー
ド光ファイバアレイへ入射させる結合効率のばらつきを
抑え、熱膨張による結合損失を小さくすることを可能と
する半導体レーザアレイモジュール。【構成】半導体レーザアレイからの出射光を単一モー
ド光ファイバアレイに入射させるよう構成した半導体レ
ーザアレイモジュールにおいて、前記の単一モード光フ
ァイバアレイの先端に集束形多モード光ファイバアレイ
を接続し、これを介して前記の出射光を単一モード光フ
ァイバアレイに入射させる半導体レーザアレイモジュー
ル。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザアレイ、
単一モード光ファイバアレイ、光接続アレイを一体化
し、半導体レーザアレイからの出射光を効率良く単一モ
ード光ファイバアレイに結合させるための半導体レーザ
アレイモジュール、その製造方法及びその構成部品に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】１ヶの半導体レーザ（以下、ＬＤと略
す）から出射した光を単芯の単一モード光ファイバ（以
下、ＳＭＦと略す）に結合する方式としては、従来、端
面直接結合、レンズ結合、ファイバ中継結合等の各方式
がある。

【０００３】このうち端面直接結合方式は、ＬＤのレー
ザ光出射面とＳＭＦの入射面どうしを精密に突き合わせ
て位置合わせするもので、部品点数が少なく、位置合わ
せの調整が１回で済むが、ＬＤの出射光の広がり角がＳ
ＭＦの受光角に比べて大きいため、結合効率は一般に低
い。

【０００４】また、レンズ結合方式は、通常１枚以上の
レンズをＬＤとＳＭＦの間に挿入して、ＬＤの出射光の
スポットサイズとＳＭＦのスポットサイズとを一致させ
て、もしくは、ＳＭＦの先端を半球状や円錐状に加工
し、先端部にレンズと同等の効果を持たせて、高効率で
結合するものなどがある。

【０００５】さらに、ファイバ中継結合方式は、ＳＭＦ
の先端に集束形多モード光ファイバ（以下、ＧＭＭＦと
略す）を配置し、ＳＭＦとＧＭＭＦを一体化してＳＭＦ
のスポットサイズをＧＭＭＦ先端で数倍に拡大すること
により、ＬＤからの出射光を高効率に結合する構成（例
えば、特開平２−２１６１１１号公報の半導体レーザモ
ジュール）である。ここで、ＳＭＦにＧＭＭＦを一体化
し中継するかわりに、ＳＭＦのスポット径を局所的に拡
大したファイバを用いて、ＬＤからの出射光を高効率に
結合する構成（例えば、「レンズフリー・アラインメン
トフリー集積化光デバイス」光技術コンタクトＶｏｌ.
３１.Ｎｏ.３(１９９３)Ｐ.１０〜１５）にすることも
可能である。

【０００６】これらの結合方式を基に、半導体レーザア
レイモジュールの半導体レーザアレイ（以下、ＬＤＡと
略す）の各ＬＤから出射した光を単一モード光ファイバ
アレイ（以下、ＳＭＦＡと略す）の各ＳＭＦに結合する
方式として、端面直接結合方式、レンズ結合方式等が開
発されている。

【０００７】上記端面直接結合方式は、ＬＤとＳＭＦの
端面直接結合方式と同様にＬＤＡの各レーザ光の出射面
とＳＭＦＡの各入射面どうしを精密に突き合わせて位置
合わせするものである。また、ＬＤＡの出射光ピッチ及
びＳＭＦＡの各ＳＭＦ間のピッチは、通常２５０μｍと
狭いため、ＬＤとＳＭＦのレンズ結合方式のように、個
別のレンズをＬＤとＳＭＦの間に挿入することは困難で
ある。そのため、レンズ結合方式にはガラス基板上に微
小なレンズをモノリシックに集積化したマイクロレンズ
アレイを、ＬＤＡとＳＭＦＡの間に挿入して、高効率で
結合する構成（例えば、「ＬＤアレー用高ＮＡ平板マイ
クロレンズ」信学技報ＯＣＳ９２−４２(１９９２−１
０)）のものや、ＳＭＦＡの各ＳＭＦの先端部にレンズ
を形成して結合するもの等が知られている。

【０００８】一方、ＬＤＡとＳＭＦＡの結合と類似の構
成で、ＳＭＦＡ同士を着脱可能に接続する光コネクタの
場合には、ＳＭＦとＳＭＦのままの結合では、各ＳＭＦ
毎の結合損失のばらつきが大きくなるため、各ＳＭＦの
先端に同一外径のＧＭＭＦをあらかじめ結合しておき、
このＧＭＭＦを介して接続する構成の光コネクタ（例え
ば、特開平４−１３０３０４号公報）等も提案されてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の半導体レーザアレイモジュールは、端面直接結
合方式により構成された場合、ＬＤの出射光の広がり角
がＳＭＦの受光角に比べて大きいため結合効率が低い欠
点を有し、その上、ＳＭＦのスポットサイズが一般に１
０μｍ程度と小さいため光軸に対する位置ずれの許容量
が小さく、ＬＤＡの各レーザ光出射面とＳＭＦＡの各Ｓ
ＭＦの入射面の突き合わせ精度を高精度にする必要があ
り、ＳＭＦＡの各ＳＭＦ間のピッチ精度を高精度に組立
しなければ、各ＬＤと各ＳＭＦ間（以下、一対のＬＤと
ＳＭＦの組をチャンネルと呼ぶ）の結合効率のばらつき
が問題となる。

【００１０】また、ＳＭＦＡの各ＳＭＦを固定する部材
の材質の熱膨張率をＬＤＡの熱膨張率に近いものにしな
ければ、使用温度の変化により各チャンネル間の結合効
率のばらつきが発生しやすくなる。マイクロレンズアレ
イを用いたレンズ結合方式により構成された場合、マイ
クロレンズアレイは、ガラス板より製造され、ＬＤＡは
Ｓｉ等の半導体で製造されているため、ガラスと半導体
との間に熱膨張率の差があり、半導体レーザアレイモジ
ュールの使用環境の温度変化により、アレイ方向に、各
ＬＤとそれに対応するレンズとの位置関係が変化し、各
チャンネル間の結合効率のばらつきが発生する。

【００１１】さらに、ＳＭＦＡの各ＳＭＦの先端部にレ
ンズを形成して結合する場合、通常、ＳＭＦＡは、複数
本のＳＭＦをテープ状に束ねた状態で製造されているこ
とから、テープ状の末端部の各ＳＭＦを１本ずつ研磨
し、放電により溶融して先端部に球状もしくは円錐状の
レンズを形成する際に、各ＳＭＦの溶融状態の差により
各ＳＭＦの長さや先端形状のばらつきが生じやすい。こ
のため、各チャンネル間の結合効率がばらつきやすい問
題点を有していた。

【００１２】そしていずれの結合方式の場合でも、ＬＤ
ＡとＳＭＦＡのアレイ同士の結合では、単芯の場合と違
い、ＬＤＡとＳＭＦＡ間の角度のばらつきにより、各チ
ャンネル間の結合効率のばらつきが発生しやすい欠点を
有していた。

【００１３】一方、前記したＳＭＦＡ同士の接続に使用
される光コネクタは、同一材質の部材同士の接続のた
め、使用環境の温度変化による熱膨張の影響を受けにく
く、さらに、光コネクタでは電気的な回路を含まないた
め、半導体レーザアレイモジュールの場合において必要
とされた半導体素子や端子等の酸化防止の気密封止を行
う必要がなく、ＬＤＡとＳＭＦＡの接続よりも容易で、
大きな問題はない。

【００１４】以上のように、ＬＤＡとＳＭＦＡのアレイ
同士の結合では、各ＬＤ間の出射光ピッチと、各ＳＭＦ
の入射光ピッチ、もしくは、各レンズの入射光ピッチの
製作誤差、あるいは熱膨張量の差、あるいはＬＤＡとＳ
ＭＦＡとの位置決め誤差、特に角度の誤差により、各Ｌ
Ｄと各ＳＭＦの結合効率の低下及びチャンネル間のばら
つきが発生しやすい問題があった。

【００１５】本発明は、前記従来技術の問題点に鑑み、
各ＬＤと各ＳＭＦの結合を高効率でかつ、チャンネル間
のばらつきの低減を図れる、半導体レーザアレイモジュ
ール、その製造方法及びその構成部品を提供することを
目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、ＬＤＡからの出射光をＳＭＦＡに入射さ
せるよう構成した半導体レーザアレイモジュールにおい
て、前記のＳＭＦＡの先端にＧＭＭＦＡを接続し、これ
を介して前記の出射光をＳＭＦＡに入射させることを特
徴とする。

【００１７】また、本発明は、その一形態として、ＧＭ
ＭＦＡの両端を別々の整列部材を用いて、固定したこと
を特徴とする。

【００１８】また、本発明は、その一形態として、半導
体レーザアレイモジュール内の温度の変化範囲におけ
る、ＬＤＡのアレイ方向の出射光ピッチの熱膨張率と、
ＬＤＡからの出射光を入射させる光接続アレイの入射光
ピッチの熱膨張量との差が、光結合損失上の許容値を超
えないように、熱膨張率を選択された材料を用いた、前
記光接続アレイを有することを特徴とする。

【００１９】また、本発明は、他の形態として、ＳＭＦ
Ａの先端に部分的にコア径を拡大した光ファイバアレイ
を接続したことを特徴とする。

【００２０】また、本発明は、他の形態として、ＬＤＡ
からの出射光をＳＭＦＡに、各ファイバに各２個以上の
レンズを介して入射させるように構成したことを特徴と
する。また、本発明は、他の形態として、ＬＤＡの出
射面と正反対の面より、他のレーザ光を入射できるよう
に、前記ＬＤＡの出射面と正反対の面の直前に前記の他
のレーザ光の誘導用の部品を設けたことを特徴とする。

【００２１】また、本発明は、他の形態として、ＬＤＡ
と、ＬＤＡからの出射光を入射させる光接続アレイを局
部的に強度を変えた部材で支持し、そのうち強度の弱い
部分を変形させることにより、前記ＬＤＡと、前記光接
続アレイ間の位置を調整する方法を特徴とする。

【００２２】また、本発明は、他の形態として、ＬＤＡ
と、ＬＤＡからの出射光を入射させる光接続アレイを局
部的に強度を変えた部材で支持し、そのうち強度の弱い
部分に光線や熱を照射して熱エネルギーにより変形させ
ることにより、前記ＬＤＡと前記光接続アレイ間の位置
を調整する方法を特徴とする。

【００２３】また、本発明は、他の形態として、ＬＤＡ
と、ＬＤＡからの出射光を入射させる光接続アレイを局
部的に強度を変えた部材で支持したことを特徴とする。

【００２４】また、本発明は、他の形態として、ＳＭＦ
Ａの各ファイバと同一外径のＧＭＭＦの全長をそろえ
て、ＬＤＡの発光間隔に並べて、アレイ状にした、光接
続部品を特徴とする。

【００２５】また、本発明は、他の形態として、ＳＭＦ
Ａの各ファイバと同一外径のＧＭＭＦを全長がそろうよ
うに、その片端ないしは、両端を、先球ないしは、円錐
状に加工し、その後ＬＤＡの発光間隔に並べて、アレイ
状にした、光接続部品を特徴とする。

【００２６】また、本発明は、他の形態として、ＧＭＭ
Ｆのかわりに部分的にコア径を拡大した光ファイバを用
いて構成した、光接続部品を特徴とする。

【００２７】また、本発明は、他の形態として、ＬＤＡ
とＬＤＡからの出射光を入射させる光接続アレイを気密
封止したことを特徴とする。

【００２８】また、本発明は、他の形態として、ＬＤＡ
のかわりに、受光素子アレイで構成したことを特徴とす
る。

【００２９】また、本発明は、他の形態として、ＬＤＡ
及びＳＭＦＡ及び光接続アレイを１次元アレイ状から２
次元マトリックス状に変更して構成したことを特徴とす
る。

【００３０】また、本発明は、他の形態として、受光素
子アレイ及びＳＭＦＡ及び光接続アレイを１次元アレイ
状から２次元マトリックス状に変更して構成したことを
特徴とする。

【００３１】

【作用】本発明では、ＬＤＡからの出射光をＳＭＦＡに
入射させるよう構成した半導体レーザアレイモジュール
において、前記のＳＭＦＡの各ＳＭＦのコア径よりも大
きいコア径のＧＭＭＦを一定の長さだけあらかじめ各Ｓ
ＭＦの先端に接続しておき、これを介して前記ＬＤＡか
らの出射光を、前記ＳＭＦＡに入射させる構成としたの
で、各ＬＤの出射光をＳＭＦに比べて大きい範囲で受光
可能となり、各ＬＤと各ＧＭＭＦ間の許容位置精度を緩
和することとなり、ＬＤＡとＳＭＦＡの各ＬＤと各ＳＭ
Ｆ間のピッチの製作誤差、熱膨張量の差、位置決め誤差
による結合効率の低下及び、各チャンネル間のばらつき
への影響を抑えることができる。

【００３２】また、本発明では、ＧＭＭＦＡの両端を別
々の整列部材を用いて固定する構成としたので、ＬＤＡ
に近い側の前記整列部材の熱膨張率をＬＤＡの熱膨張率
に近くなるように材質の選択が可能となり、また、ＬＤ
Ａに近い側の前記整列部材のみを高精度のピッチでファ
イバを整列できるように加工すればよくなるため、整列
部材のコストを下げることができる。さらに、ＧＭＭＦ
Ａの両端の整列部材間は、複数のＧＭＭＦのみで接続さ
れており、ＧＭＭＦは多少変形可能のため、ＬＤＡに遠
い側の前記整列部材を固定した状態においても、ＬＤＡ
に近い側の前記整列部材の位置のみを微動してＬＤＡと
の位置が調整可能となり、結合効率の低下及び各チャン
ネル間のばらつきへの影響を抑えることができる。

【００３３】また、本発明では、半導体レーザアレイモ
ジュール内の温度の変化範囲において、ＬＤＡからの出
射光を入射させる光接続アレイの各ファイバ間を保持す
る部材の熱膨張量の差が、光結合損失上の許容値を超え
ないように、ＬＤＡの熱膨張率に近い値の材料を、前記
の保持する部材として選択することにより、各チャンネ
ル間の結合効率の温度変化によるばらつきを許容値以内
とすることができる。

【００３４】また、本発明では、ＳＭＦのコア径を部分
的に拡大した光ファイバを一定の長さだけあらかじめ、
各ＳＭＦの先端に、拡大したコア径の方が各ＬＤ側の方
に面するように接続しておき、これを介して、ＬＤＡか
らの出射光をＳＭＦＡに入射させるように構成したの
で、各ＬＤの出射光をＳＭＦに比べて大きい範囲で受光
可能となり、前述のＧＭＭＦの場合と同様に結合効率の
低下及び各チャンネル間のばらつきへの影響を抑えるこ
とができる。

【００３５】また、本発明では、ＬＤＡの各ＬＤからの
出射光を、１個目の球レンズ等を通し、コリメート光も
しくは、ほぼ平行光にし、その後、２個目の球レンズ等
を通して、ＳＭＦＡの各ＳＭＦに入射させるように構成
したので、１個目のレンズと２個目のレンズの間の許容
位置精度を緩和することが可能となり、ＬＤＡと１個目
のレンズ列の間及び、２個目のレンズ列とＳＭＦＡの間
のみをそれぞれ精度よく製作すれば、各ＬＤから各ＳＭ
Ｆまでの光路の製作誤差、熱膨張量の差、位置決め誤差
による結合効率の低下及び各チャンネル間のばらつきへ
の影響を抑えることができる。

【００３６】また、本発明では、ＬＤＡの出射面と正反
対の面より、他のレーザ光を、そのままもしくは、レン
ズ等を用いて、コリメートあるいは集光し、前記ＬＤＡ
の各ＬＤの活性層に入射すると、活性層が導波路とな
り、前記ＬＤＡの発振時の出射面より、前記の他のレー
ザ光がもれ出てくる。これにより、前記ＬＤＡが位置決
め等の途中で配線されておらず、発振できない状態で
も、前記ＬＤＡの発振時の各ＬＤの出射位置を検出する
ことができ、前記ＬＤＡの位置決めが容易となる。

【００３７】また、本発明では、ＬＤＡとＳＭＦＡから
の出射光を入射させる光接続アレイ間を保持する部材を
局部的に強度を変えて構成することにより、前記の保持
する部材上にＬＤＡ及び光接続アレイをはんだ等で粗位
置決めし固定した後、部材の強度の弱い部分をネジなど
を用いて機械的にもしくは、光線や熱を照射して熱エネ
ルギにより変形させて、ＬＤＡと光接続アレイ間の位置
を高精度に調整することができる。

【００３８】また、本発明では、ＬＤＡからの出射光を
光接続アレイを介してＳＭＦＡに入射させる構成とした
ため、ＬＤＡ素子の酸化防止等のための窒素等による気
密封止を行う範囲をＬＤＡと光接続アレイのみとするこ
とができ、ＳＭＦＡの取付・交換を容易にすることがで
きる。

【００３９】また、本発明では、ＬＤＡのかわりに、Ｌ
ＤＡの各ＬＤの出射光ピッチと等しいピッチで受光素子
（以下、ＰＤと略す）を配置された受光素子アレイ（以
下、ＰＤＡと略す）を位置決めできる構成としたため、
ＳＭＦＡの各ＳＭＦからの出射光を光接続アレイを介し
て、ＰＤＡに入射する受光素子アレイモジュールを容易
に構成できる。

【００４０】また、本発明では、ＬＤＡを２次元マトリ
ックス状に発光できる面発光形半導体レーザマトリック
スに変更可能であり、ＳＭＦＡ及び光接続アレイも１次
元アレイを積層する構成で容易に２次元マトリックス状
に変更可能であるため、半導体レーザマトリックスモジ
ュールを容易に構成できる。

【００４１】また、本発明では、面発光形半導体レーザ
マトリックスのかわりに、面形受光素子マトリックスを
位置決めできる構成としたため、受光素子マトリックス
モジュールを容易に構成できる。

【００４２】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１ないし図
６を参照して説明する。図１は半導体レーザアレイモジ
ュールの主要部の構成例を示す斜視図、図２は図１を上
面から一部断面して見た平面図で、各ファイバの光軸面
の一部断面を示す図、図３は図２のIII−III矢視図、図
４は図１の光ファイバテープの先端部を示す斜視図。図
５は図４の光ファイバテープの先端部を固定した状態を
示す図、図６は図１の光接続アレイの組立状態説明図で
ある。

【００４３】図１ないし図３において、１はＬＤＡで、
この場合、ＬＤＡ１より２５０μｍピッチでレーザ光１
１が４ヶ所より出射できる場合を想定する。２は光ファ
イバテープで、ＳＭＦを２５０μｍピッチで４本整列保
持し被覆したものである。５は光接続アレイで、光接続
アレイ５は光ファイバテープ２の先端より突出させた３
１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄの各ＳＭＦと、各ＳＭＦ
３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄにそれぞれ対応して接
続される４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１ＤのＧＭＭＦ
と、それらのファイバを２５０μｍピッチで整列保持す
る上下一対のＶ溝付のファイバ整列部材６３，６４、お
よび６５，６６により構成される。ここで、３０はＳＭ
Ｆ３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄのコア径、４０はＧ
ＭＭＦ４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄのコア径であ
る。

【００４４】図１において、ＬＤＡ１の出射方向および
各ファイバの光軸方向をＺ軸方向、各ファイバのチャン
ネル間の方向、つまり、水平方向をＸ軸方向、半導体レ
ーザアレイモジュールの上面の方向、つまり、垂直方向
をＹ軸方向と座標系を定義する。

【００４５】まず、図４に示すように、光ファイバテー
プ２の先端部の被覆を除去し、各ＳＭＦ３１Ａ、３１
Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄを一定長露出させるか、もしくは、
一定長露出したものを準備する。ここで、露出している
各ＳＭＦの長さが異なる場合には、図５に示すように、
各ＳＭＦのピッチである２５０μｍの等間隔のＶ溝付の
上面側のファイバ整列部材６１と下面側のファイバ整列
部材６２とにより挟んで固定し、端面を研磨して各ＳＭ
Ｆの長さをそろえる。端面を研磨する際、ファイバの端
面での反射防止のため光軸に対して垂直に研磨するので
はなく、微小な角度を付けて研磨することも可能であ
る。

【００４６】ついで、図６に示すようにＳＭＦ３１Ａ、
３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄに接続されるＳＭＦと同一外径
サイズのＧＭＭＦ４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄは、
各ファイバの長さを一定長に揃えるために研磨した後、
その一端をＬＤＡ１の各レーザ光の出射光ピッチである
２５０μｍの等間隔ピッチで並列にＶ溝を製作された上
面側のファイバ整列部材６５と下面側のファイバ整列部
材６６とにより挟んで固定される。これらのファイバ整
列部材６５、６６は、例えば、単結晶シリコンをダイヤ
モンドブレ−ドを用いて研削し、微小Ｖ溝加工を行うこ
とにより、Ｖ溝を高精度に形成することができる。ま
た、単結晶シリコンを異方性エッチングにより、微小Ｖ
溝加工を形成することもできる。

【００４７】次に光ファイバテープ２の先端部に一定長
突出させた、ＳＭＦＡ３の各ＳＭＦ３１Ａ、３１Ｂ、３
１Ｃ、３１Ｄを、他のファイバ整列部材６４上に形成さ
れたＶ溝上に整列する。そして、これら各ＳＭＦの端面
がＧＭＭＦＡ４からの出射光のビームウエスト位置に一
致するように、ファイバ整列部材６５、６６で一端を挟
んで固定されたＧＭＭＦＡ４の他端を整列させ、その上
から、ファイバ整列部材６３をかぶせて、接着剤やはん
だ付等の手段で固定する。ここで、ＳＭＦＡ３とＧＭＭ
ＦＡ４とを整列させるファイバ整列部材６３、６４は、
前述のファイバ整列部材６５、６６と同様の方法で製作
することも可能であるが、各ファイバ間を各ファイバの
外径基準で接続するためのみに用いるため、各ファイバ
アレイ間のピッチ精度は、前述のファイバ整列部材６
５、６６よりも粗くてよく、熱膨張によるピッチずれの
影響を受けないため溝状整列部を樹脂モールドや精密プ
レス等により製作することも可能である。

【００４８】このようにＳＭＦＡ３の各ＳＭＦの先端
に、各ＳＭＦのコア径３０よりも大きいコア径４０を有
するＧＭＭＦを、それぞれファイバ整列部材６３、６４
で接続しておき、これを介してＬＤＡ１からの出射光を
ＳＭＦＡ３に入射させる構成としたので、各ＬＤの出射
光をＳＭＦに比べて大きい範囲で受光可能となり、各Ｌ
Ｄと各ＧＭＭＦ間の許容位置精度を緩和することが可能
となる。これにより、ＬＤＡ１とＳＭＦＡ３の各ＬＤと
各ＳＭＦ間のピッチの製作誤差、熱膨張量の差、位置決
め誤差による結合効率の低下、及び各チャンネル間のば
らつきへの影響を抑制することが可能となる。

【００４９】また、本実施例では、ＧＭＭＦＡ４の両端
を別々のファイバ整列部材を用いて固定する構成とした
ので、ＬＤＡ１に近い側のファイバ整列部材（本実施例
では６５，６６）の熱膨張率を、ＬＤＡ１の熱膨張率に
近くなるように材質の選択が可能となり、また、該ファ
イバ整列部材６５，６６のみを高精度のピッチでファイ
バが整列できるように加工すれば足りるため、ファイバ
整列部材全体としてコストを低減することができる。さ
らに、ＧＭＭＦＡ４を整列固定する両ファイバ整列部材
間は、複数のＧＭＭＦのみで接続されており、各ＧＭＭ
Ｆ４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄは多少の変形が可能
であるため、ＬＤＡ１に遠い側のファイバ整列部材６
３，６４を固定した状態においても、ＬＤＡ１に近いフ
ァイバ整列部材６５，６６の位置のみを微動させてＬＤ
Ａ１との間の位置調整を行うことが可能となり、ＬＤＡ
１とＳＭＦＡ３との間の結合効率の低下、及び各チャン
ネル間のばらつきへの影響を抑制することが可能にる。

【００５０】次に、本発明の第２の実施例を図７を参照
して説明する。図７は半導体レーザアレイモジュールの
主要部の構成例を示す一部断面した平面図で、コア径サ
イズの変化するファイバを使用した光接続アレイを有す
る例である。

【００５１】本実施例は、前記第１の実施例のＧＭＭＦ
Ａ４に変えて、各ＳＭＦのコア径を部分的に拡大した光
ファイバを使用した例である。４２Ａ、４２Ｂ、４２
Ｃ、４２Ｄは、各ＳＭＦのコア径を部分的に拡大（図示
の如くレーザ光１１の入射側になるほどラッパ状に拡
大）した光ファイバを、一定の長さにそろえたコア径サ
イズ変化ファイバである。その他の構成は、上記第１の
実施例と同一の構成である。これらコア径サイズ変化フ
ァイバ４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄは、ファイバ中
に存在する屈折率分布制御用ドーパントを電気炉による
熱処理で拡散させる方法や、マイクロ・ヒータによる方
法等により製作可能である。

【００５２】このように、ＳＭＦＡ３のＳＭＦ３１Ａ、
３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄの先端に、ＳＭＦ３１Ａ、３１
Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄと同一外径サイズのＳＭＦのコア径
を部分的に拡大したコア径サイズ変化ファイバ４２Ａ、
４２Ｂ、４２Ｃ、４２Ｄを、ファイバ整列部材６３、６
４で接続しておき、これを介してＬＤＡ１からの出射光
をＳＭＦＡ３に入射させる構成としたので、各ＬＤの出
射光を通常の細い等径のコア径を有するＳＭＦに比べて
大きい範囲で受光可能となる。このため、各ＬＤと各コ
ア径サイズ変化ファイバ４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ、４２
Ｄとの間の許容位置精度を緩和することが可能となり、
前記第１の実施例と同様の効果を奏することができる。

【００５３】つぎに図８は、前記図２に示す光接続アレ
イ５のうち、ＧＭＭＦ４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄ
と、ファイバ整列部材６５ａ，６６ａとからなる光接続
部品５ａを示す平面図である。

【００５４】図８において、ＧＭＭＦ４１Ａ、４１Ｂ、
４１Ｃ、４１Ｄは、前記図２に示すＳＭＦＡ３の各ＳＭ
Ｆ３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄと同一外径サイズ
で、一定長に揃えられた後、ＬＤＡ１の各レーザ光の出
射光ピッチで並列にＶ溝を製作されたファイバ整列部材
６５ａ，６６ａにより挟まれてアレイ状に固定される。
このようにＬＤＡ１の出射光ピッチ及び出射光数に合わ
せて光接続部品５ａを各種準備することにより、前記第
１の実施例と同様の方法により半導体レーザアレイモジ
ュールを構成することが可能となる。これにより、各Ｌ
Ｄの出射光をＳＭＦに比べて大きい範囲で受光可能とな
り、各ＬＤと各ＧＭＭＦ４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１
Ｄとの間の許容位置精度を緩和することが可能となる。

【００５５】図９は、前記図８に示す光接続部品の変形
例を示す図である。図９に示す各ＧＭＭＦ４３Ａ、４３
Ｂ、４３Ｃ、４３Ｄは、ＬＤＡ１側の端面が半球状に加
工形成されているほかは前記図８に示す各ＧＭＭＦの構
成と同じである（以下、この端面形状を先球状とい
う）。

【００５６】図９に示す各ＧＭＭＦの先端を先球状にす
ることにより、そのレンズ効果により各ＬＤの出射光を
大きい範囲で受光可能にし、チャンネル間の結合効率を
上げることができる。その場合、先球状のレンズ形成
は、通常各ＧＭＭＦの先端部分を放電により溶融して形
成する。このため、各ＧＭＭＦ毎の溶融状態の差によ
り、各ＳＭＦの長さの長短や先端形状のばらつき、たと
えば、レンズ径の大小、コアの曲がり・軸ずれ等が発生
しやすく、これらの発生していない良品の選別が必要で
ある。しかし、先球状のＧＭＭＦ４３Ａ、４３Ｂ、４３
Ｃ、４３Ｄは、テープ状に束ねた状態の各ＳＭＦの先端
にレンズを形成する場合とは異なり、各チャンネル間の
結合効率のばらつきを抑えるために良品を選別後、ＬＤ
Ａ１の各レーザ光の出射光ピッチで並列にＶ溝を製作さ
れたファイバ整列部材６５ａ、６６ａにより挟み、アレ
イ状に固定した光接続部品５ｂとすることができ、前記
第１の実施例と同様の方法により結合効率のよい半導体
レーザアレイモジュールを構成することが可能となる。

【００５７】図１０は、前記図８に示す光接続部品の他
の変形例を示す図である。図１０に示す各ＧＭＭＦ４４
Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄは、ＬＤＡ１側の端面がレ
ンズ効果を持たせるように円錐状に加工形成されている
ほかは前記図８に示す各ＧＭＭＦの構成と同じである。
ただし、円錐状の先端部は尖らさず半球状にする。

【００５８】図１０に示す各ＧＭＭＦの先端を円錐状に
することにより、そのレンズ効果により各ＬＤの出射光
を大きい範囲で受光可能にし、チャンネル間の結合効率
を上げることができる。本例においても前記図９の場合
と同様に、良品を選別後、ＬＤＡ１の各レーザ光の出射
光ピッチで並列にＶ溝を製作されたファイバ整列部材６
５ａ、６６ａにより挟み、アレイ状に固定した光接続部
品５ｃとすることができ、前記第１の実施例と同様の方
法により結合効率のよい半導体レーザアレイモジュール
を構成することが可能となる。

【００５９】図１１は、前記図９に示す先球状のＧＭＭ
Ｆに変えて、前記図７に示すように各ＳＭＦのコア径を
部分的に拡大したコア径サイズ変化ファイバを使用した
光接続部品５ｄの例である。光ファイバ４５Ａ、４５
Ｂ、４５Ｃ、４５Ｄは、ＬＤＡ１側の端面を先球状に加
工されており、前記図９，図１０の場合と同様に、良品
を選別後、ＬＤＡ１の各レーザ光の出射光ピッチで並列
にＶ溝を製作されたファイバ整列部材６５ａ、６６ａに
より挟み、アレイ状に固定した光接続部品５ｄとするこ
とができ、前記第１の実施例と同様の方法により結合効
率のよい半導体レーザアレイモジュールを構成すること
が可能となる。

【００６０】前記図９、図１０、図１１に示した光接続
部品の実施例では、光接続用の光ファイバのＬＤＡ１側
の端面を先球状、もしくは円錐状としたが、ＳＭＦ側の
端面も、必要に応じ、先球状もしくは円錐状としてレン
ズ効果を持たせることも可能であり、これによりさらに
結合効率の改善を図ることも可能である。

【００６１】次に、本発明の第３の実施例を図１２を参
照して説明する。図１２は半導体レーザアレイモジュー
ルの主要部の構成例を示す一部光軸面を断面した平面図
で、各ＧＭＭＦを２個のレンズに置き換えた光接続アレ
イを有する例である。

【００６２】前述までの実施例では、ＬＤＡ１からの出
射光をＳＭＦＡ３に入射させる際、各ＳＭＦと同一外径
サイズの一定長さに切断された光ファイバを介して入射
させていたが、本実施例は、各ＳＭＦに２個以上のレン
ズを使用し、該複数のレンズを介してＳＭＦＡ３に入射
させる構成である。その他の構成は、上記第１の実施例
と同一の構成である。

【００６３】図１２において、４６Ａ、４６Ｂ、４６
Ｃ、４６Ｄは、ＬＤＡ１の各ＬＤからの出射光を受け、
コリメート光もしくは、ほぼ平行光にする集光レンズ
で、ＬＤＡ１との距離により、焦点距離の異なる球レン
ズ、凸レンズ、非球面凸レンズ等が選択して使用され
る。また、集光レンズ４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ、４６Ｄ
は、ＬＤＡ１の各ＬＤからの出射光のピッチと一致する
ように、前記第１の実施例と同様に出射光と同一ピッチ
のＶ溝付のファイバ整列部材６５，６６により固定され
る。一方、光ファイバテープ２の先端部に一定長突出さ
せられたＳＭＦＡ３の各ＳＭＦ３１Ａ、３１Ｂ、３１
Ｃ、３１Ｄを、前記第１の実施例と同様に、ファイバ整
列部材６４上に形成されたＶ溝上に整列する。その後、
同一溝上のＬＤＡ１側に、集光レンズ４６Ａ、４６Ｂ、
４６Ｃ、４６Ｄと対応させて集光レンズ４７Ａ、４７
Ｂ、４７Ｃ、４７Ｄを、該各集光レンズ４７Ａ、４７
Ｂ、４７Ｃ、４７Ｄのほぼ焦点距離分だけ各ＳＭＦの端
面より離して固定する。これにより、ＬＤＡ１の各ＬＤ
からの出射光は、１個目の集光レンズ４６Ａ、４６Ｂ、
４６Ｃ、４６Ｄを通してコリメート光もしくは、ほぼ平
行光となり、その後、２個目の集光レンズ４７Ａ、４７
Ｂ、４７Ｃ、４７Ｄを通して集光され、ＳＭＦＡ３の各
ＳＭＦの端面に入射される。

【００６４】このように、最初の集光レンズと最終の集
光レンズとの間の光路は、コリメート光もしくは、ほぼ
平行光であるため、これらのレンズ間の許容位置精度を
緩和することができる。したがって、ＬＤＡ１と１個目
の集光レンズ４６Ａ、４６Ｂ、４６Ｃ、４６Ｄとの間、
及び、２個目の集光レンズ４７Ａ、４７Ｂ、４７Ｃ、４
７ＤとＳＭＦＡ３との間を、各ＬＤから各ＳＭＦまでの
光路の製作誤差、熱膨張の差、位置決め誤差による結合
効率の低下及び各チャンネル間のばらつきへの影響を抑
えることができる。

【００６５】つぎに、図１３を参照して本発明の第４の
実施例を説明する。図１３は半導体レーザアレイモジュ
ール内の温度の変化範囲において、各チャンネル間の結
合効率の温度変化によるばらつきの影響を抑える例で、
前記第１の実施例と同構成で、図２に対応する平面図で
ある。すなわち、光ファイバテープ２の先端部に突出さ
せた各ＳＭＦ３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄの先端
に、ＧＭＭＦ４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１Ｄをファイ
バ整列部材６３，６４および６５，６６で整列固定し、
ＬＤＡ１の出射光を入射する様にした構成である。

【００６６】通常、ＬＤとコア径が数１０μｍ程度の大
径のＧＭＭＦとの接続では、ＬＤの出射光中心とＧＭＭ
Ｆのコア中心との位置ずれが３μｍ前後の場合に、１dB
程度の結合損失があり、また、ＬＤと１０μｍ程度のコ
ア径のＳＭＦとの接続では、ＬＤの出射光中心とＳＭＦ
のコア中心との位置ずれが１μｍ前後の場合に、１dB程
度の結合損失がある。

【００６７】一方、半導体レーザアレイモジュールの使
用環境温度は、−４０℃〜＋８０℃と幅が広く、ＬＤＡ
１及びファイバ整列部材６５，６６を同一熱膨張率の材
料で構成しない限り両者の熱膨張量の差により、組立後
に結合損失が各チャンネル間で変動することになる。通
常ＬＤＡ１の各ＬＤ間のピッチは２５０μｍで、Ｓｉ製
のＬＤＡ１の熱膨張係数は０．０００００２５／℃のた
め、半導体レーザアレイモジュール内の１００℃の温度
変化によるチャンネル１，２間の熱膨張量Ｌ₁₂は、Ｌ₁₂＝２５０×０．０００００２５×１００＝０．０６(μｍ) …(1) となる。チャンネル２，３間、チャンネル３，４間の熱
膨張量Ｌ₂₃、Ｌ₃₄も同様の値である。

【００６８】また、ファイバ整列部材６５，６６の熱膨
張係数をα／℃とし、１００℃の温度変化によるチャン
ネル１，２間の熱膨張量Ｆ₁₂は、Ｆ₁₂＝２５０×α×１００(μｍ) ……(2) となる。Ｆ₂₃、Ｆ₃₄も同様の値となる。ここで、ファイ
バ整列部材６５，６６をＳｉ以外の材質、例えば、セラ
ミック等を研削加工で製作した場合は、熱膨張係数α＝
０．０００００７／℃程度のため、前記熱膨張量Ｆ₁₂はＦ₁₂＝２５０×０．０００００７×１００＝０．１８(μｍ) ……(3) となる。通常ＬＤＡ１とファイバ整列部材６５，６６
は、Ｙ軸方向（各チャンネル方向）で左右対称に全体が
膨張すると仮定できるため、図１３のように４チャンネ
ルの場合は、左右端のチャンネルのＧＭＭＦ４１Ａ、４
１ＤとＬＤとの位置ずれが最大となる。その位置ずれ量
Ｓは、ＬＤ側の全熱膨張量Ｌの１／２と、ＧＭＭＦ側の
全熱膨張量Ｆの１／２との差となり、以下の式で示すこ
とができる。

【００６９】Ｌ＝Ｌ₁₂＋Ｌ₂₃＋Ｌ₃₄ ……(4) Ｆ＝Ｆ₁₂＋Ｆ₂₃＋Ｆ₃₄ ……(5) Ｓ＝｜Ｆ／２−Ｌ／２｜ ……(6) 本例では、チャンネル数が４チャンネルと少ないことか
ら、位置ずれ量Ｓの値は０．１８μｍと小さいが、チャ
ンネル数が１０チャンネルの場合には、位置ずれ量Ｓは
０．５４μｍとなり、チャンネル数が多くなるにつれて
アレイ中心部とアレイ周辺部での結合損失の差に影響す
るようになることが分かる。

【００７０】そこで、本発明では、半導体レーザアレイ
モジュールの使用環境温度の変化範囲内において、ＬＤ
Ａ１の両端のＬＤ間の熱膨張量Ｌの１／２と、ＬＤＡ１
からの出射光を入射させる光接続アレイ５の各ファイバ
間を保持するファイバ整列部材の両端のファイバ間の熱
膨張量Ｆの１／２との差が、光結合損失上の許容値を超
えないように、ファイバ整列部材の熱膨張係数αを選択
する。この熱膨張係数αの選択により、アレイ中心部と
アレイ周辺部とにおける各チャンネル間の結合効率の温
度変化によるばらつきを、許容値以内とすることができ
る。

【００７１】なお、ここで、本実施例のように光接続ア
レイ５の両端を、６３，６４および６５，６６のように
別々のファイバ整列部材を用いた場合には、結合効率の
温度変化によるばらつきは光ファイバテープ２側のファ
イバ整列部材６３，６４までは及ばないため、ＬＤＡ１
に近い側のファイバ整列部材６５，６６のみを上記の熱
膨張係数αの材質で構成すれば足りる。

【００７２】さらに次に、ＬＤＡの発振時のレーザ光の
出射位置を検出できるように構成した半導体レーザアレ
イモジュールの他の実施例を示す。図１４は、本実施例
の半導体レーザアレイモジュールの平面図を、図１５は
部分断面を含んだ側面図を示す。通常ＬＤＡ１の各ＬＤ
のレーザ光の出射位置は、ＬＤＡ１に配線し、電源を供
給して発振させてレーザ光を出射させた状態でないと正
確な位置が検出できない。このため、ＬＤＡ１と、光接
続アレイ５との位置決めは、ＬＤＡ１がレーザ光を発振
できるようにしてから行うため、組立手順及びモジュー
ルの構造に制約が多かった。サブマウント１２上のＬＤ
Ａ１の出射面１３と正反対の面１４の直前で中継端子１
５の間の空間に他のレーザ光を誘導できる部品を設け
る。例えば、この空間に４５°の傾斜角を持つ反射ミラ
ー１０１を設置し上面よりレーザ光１０２を出射させ、
反射ミラー１０１で９０°光軸を曲げて、その光をＬＤ
Ａ１のレーザ光の出射面１３と正反対の面１４の各ＬＤ
の活性層（不図示）に入射させると、活性層がレーザ光
１０２の導波路となり、ＬＤＡ１の発振時のレーザ光出
射面１３よりレーザ光１１’がもれ出てくる。このもれ
出てきたレーザ光１１’を用いて、ＬＤＡ１の発振時の
各ＬＤの出射位置を検出することができ、ＬＤＡ１が発
振できない状態でも、ＬＤＡ１と光接続アレイ５との位
置決めが容易となり、ＬＤＡ１の発振前に位置決めが可
能となる。

【００７３】また、反射ミラー１０１のかわりにプリズ
ム等を使用することも可能である。また、反射ミラーや
プリズム等の部品を設置せずに、図１５に示すレーザ光
１０３を直接ＬＤＡ１の面１４に入射できるようにすれ
ば、ＬＤＡ１のレーザ光の出射面１３よりもれでて来る
レーザ１１’で前記同様に位置決めに利用できる。

【００７４】また、ＬＤＡ１に電源を供給して発振させ
てから、モジュール底板７８の光接続アレイ接続面７９
にファイバ整列部材６５、６６を押し当てながらＬＤＡ
１と光接続アレイ５との位置決めは本構成でも可能なこ
とは言うまでもない。

【００７５】また、次にＬＤＡと光接続アレイ間の位置
を調整する方法及び調整用の部材について、実施例を示
す。図１６は、位置調整用の部材を用いた半導体レーザ
アレイモジュールの平面図を、図１７は図１６のＡ−Ａ
面での断面矢視図を示す。

【００７６】ＬＤＡ１は、サブマウント１２を介して、
モジュール底板７８の上に、光接続アレイ５は、光接続
アレイ支持部材７の上に図１５に示した方法等で位置決
めされている。また、ＬＤＡ１は端子１５を介して、Ｌ
ＤＡ駆動用ＩＣ８は、端子８１にワイヤボンディングに
て接続され、電源の供給によりレーザ光が出射可能であ
る。一方、ＧＭＭＦＡ４は、ファイバ整列部材６３、６
４及び６５、６６を用いて、光ファイバテープ２の先端
に出ているＳＭＦＡ３に接続され、ファイバ整列部材６
４及び６６は、光接続アレイ支持部材７の上に固定され
ている。光接続アレイ支持部材７はヒンジ７２で部材を
切り欠くことにより局部的に強度を変えた構造をとり、
光接続アレイ支持部材７の底面７３でモジュール底抜７
８と接合される。ＬＤＡ１とＧＭＭＦＡ４との間の位置
決めは、Ｘ軸方向（アレイ方向）のずれ、Ｙ軸方向のず
れ及び光軸（Ｚ方向）まわりのθ_Zの回転ずれが各チャ
ンネル間の結合損失のばらつきの主な要因となるため、
特に精度が必要である。

【００７７】まず、Ｘ軸方向には、ＬＤＡ１からレーザ
光を出射させ、光ファイバテープ２側で出力をモニタし
ながら、モジュール底抜７８の光接続アレイ接続面７９
に、ファイバ整列部材６５、６６を押し当てながら、底
面７３をずらしてＬＤＡ１とＧＭＭＦＡ４とのピッチ方
向の位置の微調整を行い、底面７３をはんだ付け等によ
り固定する。また、Ｙ軸方向及び光軸まわりのθ_Z方向
には、ヒンジ７２が他の部分に比して変形しやすいた
め、ファイバ整列部材６６の両端の下部にある位置調整
ねじ７７Ａ、７７Ｂを同量だけねじ込むことにより機械
的にヒンジ７２を曲げて、もしくは必要に応じて位置調
整ねじ７７Ａ、７７Ｂを不均等にねじ込むことによりね
じりながら曲げることができる。これにより、ＬＤＡ１
とＧＭＭＦＡ４とのＹ軸方向及びθ_Z方向の位置の微調
整が可能となる。必要に応じ、Ｘ軸方向の位置調整とＹ
軸、θ_Z方向の位置調整を交互に繰り返して、位置調整
精度を高めることも可能である。位置調整用ねじ７７
Ａ、７７Ｂは位置調整後ゆるみ防止のために接着剤、は
んだ付け等により固定する。

【００７８】また、前記実施例では、位置調整ねじを用
いて部材の弱い部分を変形させて位置を調整したが、光
線や熱を照射して熱エネルギにより変形させることによ
り、ＬＤＡと光接続アレイ間の位置を調整する実施例を
示す。図１６及び図１７において、Ｙ軸方向及びθ_Z方
向の調整を位置調整ねじ７７Ａ、７７Ｂのかわりに、レ
ーザ光の熱エネルギによりヒンジ７２を変形させて調整
する構成を示す。

【００７９】一般に板材の曲げ加工技術の一つとして、
溶接変形にみられる熱変形による曲がりを使うことが可
能で、局所的に加熱する方法として、光エネルギを用い
たレーザ光の照射を利用する場合を示す。ヒンジ７２を
変形させて、ヒンジ先端の部材７９及びＧＭＭＦＡ４を
Ｙ軸方向に上面方向１１３Ｕに位置調整するには、ヒン
ジ７２の上面７２ＵのＸ方向の両端に、上面用レーザ光
照射装置１１１Ａと１１１Ｂから同量のレーザ光を照射
し、その熱エネルギで変形させる。同様に下面方向１１
３Ｄに位置調整するには、ヒンジ７２の下面７２ＤのＸ
方向の両端に下面用レーザ光照射装置１１２Ａと１１２
Ｂから同量レーザ光を照射し、変形させる。この際、Ｌ
ＤＡ１はレーザ光を出射させ、ＧＭＭＦＡ４を介し、光
ファイバテープ２側で出力をモニタしながら上面方向１
１３Ｕと下面方向１１３Ｄへの変形を組み合わせて、結
合損失の最も少ない位置へ調整することができる。ま
た、ヒンジ７２を変形させて、ＧＭＭＦＡ４をθ_Z方向
に位置調整するには、ヒンジ７２の上面７２ＵのＸ方向
の片端部に、それぞれ、上面用レーザ光照射装置１１１
Ａからと、下面用１１２Ｂから交互に照射しその熱エネ
ルギで変形させ、θ_Z方向に回転させることができる。
θ_Zの逆方向への回転は、ヒンジ７２の表面での上下と
もレーザの照射装置を１１１Ｂと１１２ＡのＸ方向の反
対の片端部に変更するだけで可能である。これより、θ
_Z方向に対しても結合損失の最も少ない位置へ調整する
ことができる。また、前述の位置調整ねじを用いた機械
的調整方法と熱エネルギによる調整方法を組み合わせ位
置調整できることは言うまでもない。このように局部的
に強度を変えた部材で、構成した光接続アレイ支持部材
を準備することにより、ＬＤＡと光接続アレイ間の位置
を高精度に調整することが可能となる。

【００８０】次に、ＬＤＡと光接続アレイを気密封止す
る半導体レーザアレイモジュールについて、実施例を示
す。図１８は、半導体レーザアレイモジュールに気密封
止のための封止用ふた９を装着した状態の側方断面図を
示す。

【００８１】ＬＤＡ１と光接続アレイ５との位置関係
を、前述の方法で調整しＬＤＡ１の発振状態を確認した
後、ＬＤＡ１、駆動用ＩＣ８等をおおうことができる封
止用のふた９を用意する。さらに半導体レーザアレイの
使用環境温度範囲、例えば−４０℃〜８０℃において、
気密封止した内部が結露せず、かつ、ＬＤＡ１や駆動用
ＩＣ８の素子が酸化しないように、露点が使用環境温度
以下、この場合、例えば、−５０℃程度のＮ₂気体を充
満させた雰囲気を用意する。そして、この中で、モジュ
ール底板７８と封止用ふた９をシーム溶接する。ここ
で、ＧＭＭＦＡ４とＳＭＦＡ３の接続用のファイバ整列
部材６４をおおうファイバ整列部材６３は気密封止にす
る必要がないため、気密封止後でもＳＭＦＡ３が先端に
付いた光ファイバテープ２の取付・交換が容易となる。

【００８２】以下、詳細な実施例の説明は省略するが、
ＬＤＡのかわりにＬＤＡの各ＬＤの出射光ピッチでか
つ、ＬＤよりも位置決め許容範囲の広いＰＤを有した、
ＰＤＡを位置決めできることは明白なため、ＳＭＦＡの
各ＳＭＦからの出射光を光接続アレイを介して、ＰＤＡ
に入射する受光素子アレイモジュールを容易に構成でき
る。また、前述の、ＬＤＡを面発光形半導体レーザマト
リックスに、ＰＤＡを面形受光素子マトリックスに変更
することは可能であり、ＳＭＦＡ及び光接続アレイを本
発明の１次元のアレイを積層する構成で容易に２次元マ
トリックスモジュール状に変更可能なため、本発明によ
り、半導体レーザマトリックスモジュールもしくは、受
光素子マトリックスモジュールを容易に構成することが
できる。

【００８３】

【発明の効果】以上の実施例で述べたように、本発明に
よれば、次のような効果が得られる。

【００８４】（１）ＳＭＦのコア径よりも大きいコア径
で一定長のＧＭＭＦ、あるいは、ＳＭＦのコア径を部分
的に拡大し、一定長のコア径サイズ変化ファイバを、Ｓ
ＭＦＡの各ＳＭＦに接続し、これを介してＬＤＡからの
出射光をＳＭＦに比べて大きい範囲で受光可能となり、
各ＬＤと各ＧＭＭＦ、あるいは、各コア径サイズ変化フ
ァイバとの間の許容位置精度を緩和することとなる。そ
の結果として、ＬＤＡとＳＭＦＡの各ＬＤと各ＳＭＦ間
のピッチの製作誤差、熱膨張量の差、位置決め誤差によ
る結合効率の低下及び、各チャンネル間のばらつきへの
影響を抑えることができ、各チャンネル間の結合効率が
安定した半導体レーザアレイモジュールの製造が容易と
なる。

【００８５】（２）集束形多モード光ファイバアレイの
両端を別々の整列部材を用いて、固定する構成としたの
で、ＬＤＡに近い側の前記整列部材の熱膨張率をＬＤＡ
の熱膨張率に近くなるように材質の選択が可能となり、
また、ＬＤＡに近い側の前記整列部材のみを高精度のピ
ッチでファイバを整列できるように加工すればよくなる
ため、整列部材のコストをさげることができる。さら
に、ＧＭＭＦＡの両端の整列部材間は、複数のＧＭＭＦ
のみで接続されており、ＧＭＭＦは多少変形可能のた
め、ＬＤＡに遠い側の前記整列部材を固定した状態にお
いても、ＬＤＡに近い側の前記整列部材の位置のみを微
動してＬＤＡとの位置が調整可能となり、結合効率の低
下及び各チャンネル間のばらつきへの影響を抑えること
ができる。

【００８６】（３）一定長のＧＭＭＦ、あるいは、一定
長のコア径サイズ変化ファイバをＬＤＡの出射光間隔に
並べて、アレイ状にした光接続部品としたので、これを
用いることにより、ＬＤＡとＳＭＦＡの組立許容位置精
度が緩和され、半導体レーザアレイモジュールの製造が
容易となる。

【００８７】（４）一定長のＧＭＭＦ、あるいは、一定
長のコア径サイズ変化ファイバの片端ないしは、両端
を、先球ないしは、円錐状に加工して、ＬＤＡの出射光
間隔に並べて、アレイ状にした光接続部品としたので、
これを用いることにより、ＳＭＦＡの先端に直接、先球
ないし円錐状の加工をほどこす場合に比べて歩留りがよ
くなり、かつＬＤＡとＳＭＦＡの組立許容位置精度が緩
和されるため、半導体レーザアレイモジュールの製造が
容易となる。

【００８８】（５）ＬＤＡの各ＬＤからの出射光を、１
個目のレンズ等を通し、コリメート光もしくは、ほぼ平
行光にし、その後、２個目のレンズ等を通して、ＳＭＦ
Ａの各ＳＭＦに入射させるように構成したので、１個目
のレンズと２個目のレンズの間の許容位置精度を緩和す
ることが可能となり、ＬＤＡと１個目のレンズ列の間及
び、２個目のレンズ列とＳＭＦＡの間のみをそれぞれ精
度よく製作すれば各ＬＤと各ＳＭＦとのピッチの製作誤
差、熱膨張量の差、位置決め誤差による結合効率の低下
及び各チャンネル間のばらつきへの影響を抑えることが
できる。

【００８９】（６）半導体レーザアレイモジュール内の
温度の変化範囲において、ＬＤＡからの出射光を入射さ
せる光接続アレイの各アレイ間を保持する部材の熱膨張
率が、光結合損失上の許容値を超えないように、ＬＤＡ
の熱膨張率に近い値の材料を、前記の保持する部材とし
て選択することにより、各チャンネル間の結合効率の温
度変化によるばらつきを許容値以内とすることができ
る。

【００９０】（７）ＬＤＡが位置決め等の途中で配線さ
れておらず、発振できない状態でも、ＬＤＡの出射面と
正反対の面より、他のレーザ光を入射させ、ＬＤＡの出
射面より、もれ出させることにより、ＬＤＡの発振時の
各ＬＤの出射位置を検出することができ、ＬＤＡの位置
決めが容易となり、ＬＤＡの発振前に位置決めが可能と
なり、半導体レーザアレイモジュールの組立調整の効率
を上げることができる。

【００９１】（８）ＬＤＡとＳＭＦＡからの出射光を入
射させる光接続アレイ間を保持する部材を局部的に強度
を変えて構成することにより、前記の保持する部材上に
ＬＤＡ及び光接続アレイをはんだ等で粗位置決めし固定
した後、部材の強度の弱い部分をネジなどを用いて機械
的にもしくは、光線や熱を照射して熱エネルギにより変
形させて、ＬＤＡと光接続アレイ間の位置を高精度に調
整することができる。その結果として、各チャンネル間
の結合効率が安定した半導体レーザアレイモジュールの
製造が容易となる。

【００９２】（９）ＬＤＡからの出射光を光接続アレイ
を介してＳＭＦＡに入射させる構成としたため、ＬＤＡ
素子の酸化防止等のための窒素等による気密封止を行う
範囲をＬＤＡのみとすることができ、ＳＭＦＡの取付・
交換を容易にすることができる。（１０）ＬＤＡのかわ
りに、ＬＤＡの各ＬＤの出射光ピッチと等しいピッチで
受光素子（ＰＤ）を配置された受光素子アレイ（以下、
ＰＤＡと略す）を位置決めできる構成としたため、ＳＭ
ＦＡの各ＳＭＦからの出射光を光接続アレイを介して、
ＰＤＡに入射する受光素子アレイモジュールを容易に構
成できる。

【００９３】（１１）ＬＤＡを２次元マトリックス状に
発光できる面発光形半導体レーザマトリックスに変更可
であり、ＳＭＦＡ及び光接続アレイも１次元アレイを積
層する構成で容易に２次元マトリックス状に変更可であ
るため、半導体レーザマトリックスモジュールを容易に
構成できる。

【００９４】（１２）面発光形半導体レーザマトリック
スのかわりに、面形受光素子マトリックスを位置決めで
きる構成としたため、受光素子マトリックスモジュール
を容易に構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による半導体レーザアレイモジュールの
主要部分の構成を示す斜視図である。

【図２】本発明による半導体レーザアレイモジュールの
主要部分の構成を示す平面図である。

【図３】本発明による半導体レーザアレイモジュールの
主要部分の構成を示す側面図である。

【図４】図１の光ファイバテープの先端部を示す斜視図
である。

【図５】図４の光ファイバテープの先端部を固定した状
態を示す斜視図である。

【図６】図１の光接続アレイの組立状態を示す斜視図で
ある。

【図７】コア径サイズ変化ファイバを用いた光接続アレ
イを有する構成例を示す平面図である。

【図８】図２の光接続アレイのみを示す平面図である。

【図９】図８に示す各ＧＭＭＦの端面を先球状に加工し
た光接続アレイを示す平面図である。

【図10】図８に示す各ＧＭＭＦの端面を円錐状に加工し
た光接続アレイを示す平面図である。

【図11】図９に示す各ＧＭＭＦをコア径サイズ変化ファ
イバに置き換えた光接続アレイを示す平面図である。

【図12】図１の各ＧＭＭＦを２個のレンズに置き換えた
半導体レーザアレイモジュールの主要部分の構成を示す
平面図である。

【図13】本発明の実施例における温度変化による熱膨張
量を説明するための平面図である。

【図14】本発明による半導体レーザアレイモジュールを
示す平面図である。

【図15】図14の部分断面を含んだ側面図である。

【図16】ＬＤＡと光接続アレイ間の位置を調整する方法
を示す平面図である。

【図17】図16のＡ−Ａ面での断面矢視図である。

【図18】ＬＤＡを気密封止した半導体レーザアレイモジ
ュールの側方断面図である。

【符号の説明】

１…ＬＤＡ、２…光ファイバテープ、３…ＳＭＦＡ、４
…ＧＭＭＦＡ、５…光接続アレイ、６…ファイバ整列部
材、７…光接続アレイ支持部材、８…ＬＤＡ駆動用Ｉ
Ｃ、９…封止用ふた、11…レーザ出射光、30…コア径、
31Ａ…ＳＭＦ、40…コア、41Ａ…ＧＭＭＦＡ、42…部分
的にコア径を拡大した光ファイバアレイ、43…先球状Ｇ
ＭＭＦＡ、44…先端円錐状ＧＭＭＦＡ、45…先球状で部
分的にコア径を拡大した光ファイバアレイ、46…ＬＤ側
レンズ、47…ファイバ側レンズ、63…ファイバ整列部
材、72…ヒンジ、77Ａ…底面位置調整ねじ、78…モジュ
ール底板、101…反射ミラー、102…レーザ光、103…レ
ーザ光、111A…上面用レーザ光照射装置、112A…下面用
レーザ光照射装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者酒井俊彦神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者松本邦夫神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体レーザアレイからの出射光を単一
モード光ファイバアレイに入射させるよう構成した半導
体レーザアレイモジュールにおいて、前記の単一モード
光ファイバアレイの先端に集束形多モード光ファイバア
レイを接続し、これを介して前記の出射光を単一モード
光ファイバアレイに入射させる半導体レーザアレイモジ
ュール。
【請求項２】集束形多モード光ファイバアレイの両端
を別々の整列部材を用いて固定したことを特徴とする、
請求項第１項記載の半導体レーザアレイモジュール。
【請求項３】半導体レーザアレイモジュール内の温度
の変化範囲における、半導体レーザアレイのアレイ方向
の出射光ピッチの熱膨張量と、半導体レーザアレイから
の出射光を入射させる光接続アレイの入射光ピッチの熱
膨張量との差が、光結合損失上の許容値を超えないよう
に、熱膨張率を選択された材料を用いた、前記光接続ア
レイを有する半導体レーザアレイモジュール。
【請求項４】単一モード光ファイバアレイの先端に、
部分的にコア径を拡大した光ファイバアレイを接続した
ことを特徴とする、請求項第１または２項のいずれかに
記載の半導体レーザアレイモジュール。
【請求項５】半導体レーザアレイからの出射光を単一
モード光ファイバアレイに、各ファイバに各２個以上の
レンズを介して入射させるように構成した半導体レーザ
アレイモジュール。
【請求項６】半導体レーザアレイの出射面と正反対の
面より、他のレーザ光を入射できるように、前記半導体
レーザアレイの出射面と正反対の面の直前に前記の他の
レーザ光の誘導用の部品を設け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７】半導体レーザアレイと、半導体レーザア
レイからの出射光を入射させる光接続アレイを局部的に
強度を変えた部材で支持し、そのうち強度の弱い部分を
変形させることにより、前記半導体レーザアレイと、前
記光接続アレイ間の位置を調整する方法。
【請求項８】強度の弱い部分に光線や熱を照射して熱
エネルギーにより変形させることを特徴とする、請求項
第７項記載の位置調整方法。
【請求項９】半導体レーザアレイと、半導体レーザア
レイからの出射光を入射させる光接続アレイを局部的に
強度を変えた部材で支持し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１０】単一モード光ファイバアレイの各ファ
イバと同一外径の集束形多モード光ファイバの全長をそ
ろえて、半導体レーザアレイの出射光間隔に並べて、ア
レイ状にした、光接続部品。
【請求項１１】集束形多モード光ファイバの片端ない
しは、両端を、先球ないしは、円錐状に加工したことを
特徴とする請求項第１０項の光接続部品。
【請求項１２】集束形多モード光ファイバのかわりに
部分的にコア径を拡大した光ファイバを用いて、構成し
たことを特徴とする、請求項第１０，１１項のいずれか
に記載の光接続部品。
【請求項１３】半導体レーザアレイと半導体レーザア
レイからの出射光を入射させる光接続アレイを気密封止
し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１４】半導体レーザアレイのかわりに、受光
素子アレイで構成し、請求項第１ないし６，１３のいず
れかに記載の特徴を具備した、受光素子アレイモジュー
ル。
【請求項１５】半導体レーザアレイ及び単一モード光
ファイバアレイ及び光接続アレイを１次元アレイ状から
２次元マトリックス状で構成したことを特徴とする、請
求項第１ないし６，１３のいずれかに記載の半導体レー
ザマトリックスモジュール。
【請求項１６】半導体レーザアレイのかわりの受光素
子アレイ及び単一モ−ド光ファイバアレイ及び光接続ア
レイを１次元アレイ状から２次元マトリックス状で構成
したことを特徴とする、請求項第１５記載の特徴を具備
した受光素子マトリックスモジュ−ル。