JPH07234341A - 半導体レーザと光ファイバの結合構造 - Google Patents
半導体レーザと光ファイバの結合構造Info
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- JPH07234341A JPH07234341A JP6024614A JP2461494A JPH07234341A JP H07234341 A JPH07234341 A JP H07234341A JP 6024614 A JP6024614 A JP 6024614A JP 2461494 A JP2461494 A JP 2461494A JP H07234341 A JPH07234341 A JP H07234341A
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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
- G02B6/25—Preparing the ends of light guides for coupling, e.g. cutting
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B19/00—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group
- B24B19/22—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground
- B24B19/226—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground of the ends of optical fibres
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- G02—OPTICS
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体レーザと光ファイバをレンズを介さず
直接的に結合させる結合構造において、生産性に優れ、
低結合損失であり、しかも光ファイバ端面からのフレネ
ル反射による戻り光の影響を除去し、半導体レーザの安
定動作を可能にする結合構造を提供する。 【構成】 光ファイバの端面の面粗さＲｚが、０．０４
μｍ以上０．０６μｍ以下にし、積極的に粗くして端面
での反射光を散乱させて、半導体レーザの活性層への再
結合を防ぐ。また、端面が＃２０００以下で指定される
砥粒のブレードソーで切断して形成された光ファイバを
用いる。これとは別に端面が＃２０００以下の砥粒を用
いて研磨される光ファイバを用いる。
直接的に結合させる結合構造において、生産性に優れ、
低結合損失であり、しかも光ファイバ端面からのフレネ
ル反射による戻り光の影響を除去し、半導体レーザの安
定動作を可能にする結合構造を提供する。 【構成】 光ファイバの端面の面粗さＲｚが、０．０４
μｍ以上０．０６μｍ以下にし、積極的に粗くして端面
での反射光を散乱させて、半導体レーザの活性層への再
結合を防ぐ。また、端面が＃２０００以下で指定される
砥粒のブレードソーで切断して形成された光ファイバを
用いる。これとは別に端面が＃２０００以下の砥粒を用
いて研磨される光ファイバを用いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザと光ファ
イバの光学的結合に関し、特に半導体レーザと光ファイ
バをレンズ等による集光手段を介さずに直接的に結合さ
せる結合構造に関する。
イバの光学的結合に関し、特に半導体レーザと光ファイ
バをレンズ等による集光手段を介さずに直接的に結合さ
せる結合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザからの出射光を光ファイバ
に光学的に結合させる方法として、出射光をレンズ等の
集光手段を用いて集光して光ファイバに結合させる構造
がある。また、これとは別に図５に示されるように、光
ファイバの端面を半導体レーザの出射端面近傍に近接さ
せて、レンズ等を介さず直接的に結合させる構造があ
る。従来、いずれの構造においても結合時の損失を低減
するために鏡面状に研磨された光ファイバが用いられて
いる。光ファイバの端面が鏡面研磨仕上げされるのは、
従来、光ファイバの端面に微小凹凸があると散乱により
大きな損失を招くと考えられていたからである（例え
ば、特開昭６１−２２１７０５号公報）。
に光学的に結合させる方法として、出射光をレンズ等の
集光手段を用いて集光して光ファイバに結合させる構造
がある。また、これとは別に図５に示されるように、光
ファイバの端面を半導体レーザの出射端面近傍に近接さ
せて、レンズ等を介さず直接的に結合させる構造があ
る。従来、いずれの構造においても結合時の損失を低減
するために鏡面状に研磨された光ファイバが用いられて
いる。光ファイバの端面が鏡面研磨仕上げされるのは、
従来、光ファイバの端面に微小凹凸があると散乱により
大きな損失を招くと考えられていたからである（例え
ば、特開昭６１−２２１７０５号公報）。
【０００３】上記の各構造のうち、後者の方法はレンズ
等の部品が不要なため、小形化、低価格化が可能なた
め、近年特に実用化が望まれている。しかしながら、半
導体レーザと光ファイバを直接的に結合させる構造の場
合、光ファイバが鏡面上に研磨されていると端面におい
て生じたフレネル反射による戻り光が半導体レーザの発
振部に再結合するため、半導体レーザの発振状態が不安
定になるという問題がある。
等の部品が不要なため、小形化、低価格化が可能なた
め、近年特に実用化が望まれている。しかしながら、半
導体レーザと光ファイバを直接的に結合させる構造の場
合、光ファイバが鏡面上に研磨されていると端面におい
て生じたフレネル反射による戻り光が半導体レーザの発
振部に再結合するため、半導体レーザの発振状態が不安
定になるという問題がある。
【０００４】一般的に、端面からの反射光による影響を
少なくする構造として、光ファイバを傾斜させて配置す
るか、端面を斜めに研磨して、半導体レーザの発振光の
光軸が光ファイバ端面に対して垂直にならないようにす
る構造（例えば、特開昭５８−１３２７０９号公報）
や、光ファイバ端面に反射防止膜を施す構造（特開平２
−９３４１４号）が知られている。
少なくする構造として、光ファイバを傾斜させて配置す
るか、端面を斜めに研磨して、半導体レーザの発振光の
光軸が光ファイバ端面に対して垂直にならないようにす
る構造（例えば、特開昭５８−１３２７０９号公報）
や、光ファイバ端面に反射防止膜を施す構造（特開平２
−９３４１４号）が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の構造のうち、光
軸を傾斜させる構造では光ファイバを斜め研磨する必要
があるが、制度よく角度を決めて端面形成することが困
難である。特に、半導体レーザと光ファイバを直接的に
結合させる構造では、光ファイバを素線の状態で端面形
成する必要があるので生産性に欠けるという問題があ
る。また、光ファイバの配置を斜めにする構造では、配
置の角度設定が困難であり、結合に際する損失も増大す
るという問題がある。
軸を傾斜させる構造では光ファイバを斜め研磨する必要
があるが、制度よく角度を決めて端面形成することが困
難である。特に、半導体レーザと光ファイバを直接的に
結合させる構造では、光ファイバを素線の状態で端面形
成する必要があるので生産性に欠けるという問題があ
る。また、光ファイバの配置を斜めにする構造では、配
置の角度設定が困難であり、結合に際する損失も増大す
るという問題がある。
【０００６】一方の反射防止膜による構造では、光ファ
イバ端面に反射防止膜を貼り付けるか直接蒸着する必要
があり、著しく生産性に欠けるという問題がある。
イバ端面に反射防止膜を貼り付けるか直接蒸着する必要
があり、著しく生産性に欠けるという問題がある。
【０００７】また、上述の構造においては、いずれによ
っても光ファイバの端面からの反射光の影響を有効に除
去することが困難であったため、直接的に結合する構造
においては光ファイバの端面と半導体レーザの発振面の
距離を十分に近接させることができない。この両端面間
の距離が増大するに従って、結合の損失も増大するた
め、結合損失の増大という面からも問題を有している。
っても光ファイバの端面からの反射光の影響を有効に除
去することが困難であったため、直接的に結合する構造
においては光ファイバの端面と半導体レーザの発振面の
距離を十分に近接させることができない。この両端面間
の距離が増大するに従って、結合の損失も増大するた
め、結合損失の増大という面からも問題を有している。
【０００８】本発明は上述の欠点に鑑みて、光ファイバ
の結合時の配置が容易で、しかも反射防止膜を必要とせ
ず、生産性が高く、結合損失の小さい半導体レーザと光
ファイバの結合構造を提供することにある。
の結合時の配置が容易で、しかも反射防止膜を必要とせ
ず、生産性が高く、結合損失の小さい半導体レーザと光
ファイバの結合構造を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上述した問題点を解決す
るため、本発明の半導体レーザと光ファイバの結合構造
は、半導体レーザの出射面の近傍に光ファイバの端面を
配置して、半導体レーザの出射光を光ファイバに光学的
に結合させる半導体レーザと光ファイバの結合構造にお
いて、光ファイバの端面の面粗さＲｚが、０．０４μｍ
以上であり、かつ０．０６μｍ以下であることを特徴と
している。
るため、本発明の半導体レーザと光ファイバの結合構造
は、半導体レーザの出射面の近傍に光ファイバの端面を
配置して、半導体レーザの出射光を光ファイバに光学的
に結合させる半導体レーザと光ファイバの結合構造にお
いて、光ファイバの端面の面粗さＲｚが、０．０４μｍ
以上であり、かつ０．０６μｍ以下であることを特徴と
している。
【００１０】特に、光ファイバの端面は、＃２０００以
下で指定される砥粒を有するブレードソーで切断される
ことを最終工程として形成されていることを特徴として
いる。 また、光ファイバの端面は、＃２０００以下で
指定される砥粒を用いて研磨されることを最終工程とし
て形成されていることを特徴としている。
下で指定される砥粒を有するブレードソーで切断される
ことを最終工程として形成されていることを特徴として
いる。 また、光ファイバの端面は、＃２０００以下で
指定される砥粒を用いて研磨されることを最終工程とし
て形成されていることを特徴としている。
【００１１】
【作用】本発明の半導体レーザと光ファイバの結合構造
では、直接的に結合する構造において、光ファイバの端
面を鏡面とせず、粗く仕上げて一定の大きさの凹凸を表
面に設けることを特徴としている。光ファイバの端面に
細かい凹凸があると、フレネル反射光は反射の際に散乱
するので半導体レーザの発振部に戻ることがないので戻
り光による影響を受けることがない。一方、光ファイバ
端面に凹凸があっても面粗さを発振光の波長以下に抑え
ておけば、光ファイバに結合する光のスポットサイズの
歪は小さいため結合損失の増大につながらず、鏡面であ
るときに比べほぼ遜色のない効率で結合が可能となる。
では、直接的に結合する構造において、光ファイバの端
面を鏡面とせず、粗く仕上げて一定の大きさの凹凸を表
面に設けることを特徴としている。光ファイバの端面に
細かい凹凸があると、フレネル反射光は反射の際に散乱
するので半導体レーザの発振部に戻ることがないので戻
り光による影響を受けることがない。一方、光ファイバ
端面に凹凸があっても面粗さを発振光の波長以下に抑え
ておけば、光ファイバに結合する光のスポットサイズの
歪は小さいため結合損失の増大につながらず、鏡面であ
るときに比べほぼ遜色のない効率で結合が可能となる。
【００１２】これにより、従来は直接的に結合させる構
造では、光半導体レーザと光ファイバの端面間の間隔は
５０μｍ以下にすることが困難であったが、５０μｍ以
下としても戻り光の影響を受けることがなく、安定動作
が可能になる。これにより、結合損失の低減を図ること
ができる。
造では、光半導体レーザと光ファイバの端面間の間隔は
５０μｍ以下にすることが困難であったが、５０μｍ以
下としても戻り光の影響を受けることがなく、安定動作
が可能になる。これにより、結合損失の低減を図ること
ができる。
【００１３】
【実施例】次に、本説明について図面を参照して詳細に
説明する。
説明する。
【００１４】図１は、本発明による半導体レーザと光フ
ァイバの結合構造の縦断面図を示している。従来の結合
構造と同様、半導体レーザ１の端面３近傍に光ファイバ
４の端面６を配置して直接的に出射光２を光ファイバ４
のコア５に結合させる。なお、本実施例では半導体レー
ザには波長１．３μｍ、放射角３２度のものが、また光
ファイバにはコア径１０μｍの石英系シングルモードフ
ァイバが用いられている。
ァイバの結合構造の縦断面図を示している。従来の結合
構造と同様、半導体レーザ１の端面３近傍に光ファイバ
４の端面６を配置して直接的に出射光２を光ファイバ４
のコア５に結合させる。なお、本実施例では半導体レー
ザには波長１．３μｍ、放射角３２度のものが、また光
ファイバにはコア径１０μｍの石英系シングルモードフ
ァイバが用いられている。
【００１５】本発明で用いられている光ファイバ１の端
面６は、平均面粗さＲｚが概ね０．０４〜０．０６μｍ
の範囲にある。従来の鏡面研磨仕上げされた端面の面粗
さは概ねＲｚで０．０１μｍ程度であるので、本発明で
用いられる光ファイバの端面は従来の鏡面研磨仕上げの
ものよりも粗い。また、本発明の光ファイバの端面の面
粗さは、出射光の波長である１．３μｍよりも小さい。
面６は、平均面粗さＲｚが概ね０．０４〜０．０６μｍ
の範囲にある。従来の鏡面研磨仕上げされた端面の面粗
さは概ねＲｚで０．０１μｍ程度であるので、本発明で
用いられる光ファイバの端面は従来の鏡面研磨仕上げの
ものよりも粗い。また、本発明の光ファイバの端面の面
粗さは、出射光の波長である１．３μｍよりも小さい。
【００１６】図２は、光ファイバの端面の面粗さと反射
減衰量の関係を示したグラフである。２本の光ファイバ
の端面どうしを約１０μｍに近接させて配置し、一方の
光ファイバから光を出射させ、他方の光ファイバ端面の
粗さを変化させたときの光を出射させた側の光ファイバ
への反射減衰量を測定した結果である。なお、光を出射
させた側の光ファイバ端面には、フレネル反射光が生じ
るのを極力さけるため、約３０ｄＢの減衰量の反射防止
膜が直接端面に施されている。
減衰量の関係を示したグラフである。２本の光ファイバ
の端面どうしを約１０μｍに近接させて配置し、一方の
光ファイバから光を出射させ、他方の光ファイバ端面の
粗さを変化させたときの光を出射させた側の光ファイバ
への反射減衰量を測定した結果である。なお、光を出射
させた側の光ファイバ端面には、フレネル反射光が生じ
るのを極力さけるため、約３０ｄＢの減衰量の反射防止
膜が直接端面に施されている。
【００１７】図２より、出射光を受ける側の光ファイバ
の端面が鏡面であるとき、すなわち面粗さがＲｚ＝０．
０１μｍ程度であると、約１５ｄＢの反射光が出射側の
光ファイバに再結合することがわかる。面粗さがＲｚ＝
０．０５μｍ程度にまで粗くなると、しだいに再結合す
る光は減少し、約２６ｄＢ程度となる。さらに面粗さが
Ｒｚ＝０．０６μｍ程度にまで粗くなると３５ｄＢ以下
に減衰することがわかる。
の端面が鏡面であるとき、すなわち面粗さがＲｚ＝０．
０１μｍ程度であると、約１５ｄＢの反射光が出射側の
光ファイバに再結合することがわかる。面粗さがＲｚ＝
０．０５μｍ程度にまで粗くなると、しだいに再結合す
る光は減少し、約２６ｄＢ程度となる。さらに面粗さが
Ｒｚ＝０．０６μｍ程度にまで粗くなると３５ｄＢ以下
に減衰することがわかる。
【００１８】上述の面粗さの端面を有する光ファイバ
は、以下のような方法により形成することができる。
は、以下のような方法により形成することができる。
【００１９】まず、第１の方法としては、特定の大きさ
の砥粒を用いて研磨する方法がある。通常、指定番数の
大きい、すなわち砥粒の大きい方から研磨し順次小さく
していき、鏡面研磨仕上げするためには最後にバフ研磨
する。バフ研磨された端面の面粗さはＲｚ＝０．０１μ
ｍ程度である。また、バフ研磨直前の＃６０００砥粒仕
上げでは、Ｒｚ＝０．０２μｍ程度である。上述のＲｚ
＝０．０５μｍ程度の面粗さを得るためには、＃１００
０〜＃２０００の範囲で指定されるものがよい。実験結
果によれば、＃１０００であればＲｚ＝０．０６μｍ程
度に、また＃２０００であればＲｚ＝０．０４μｍ程度
に仕上げることができる。逆に、さらに大きい砥粒＃５
００程度の仕上げで最終上げとすると、面粗さはＲｚ＝
０．１μｍ程度となり粗すぎることがわかる。このよう
に本方法によれば、最終仕上げの砥粒指定を決めるだけ
で容易に本発明の結合構造に必要な面粗さの光ファイバ
端面を形成することができる。
の砥粒を用いて研磨する方法がある。通常、指定番数の
大きい、すなわち砥粒の大きい方から研磨し順次小さく
していき、鏡面研磨仕上げするためには最後にバフ研磨
する。バフ研磨された端面の面粗さはＲｚ＝０．０１μ
ｍ程度である。また、バフ研磨直前の＃６０００砥粒仕
上げでは、Ｒｚ＝０．０２μｍ程度である。上述のＲｚ
＝０．０５μｍ程度の面粗さを得るためには、＃１００
０〜＃２０００の範囲で指定されるものがよい。実験結
果によれば、＃１０００であればＲｚ＝０．０６μｍ程
度に、また＃２０００であればＲｚ＝０．０４μｍ程度
に仕上げることができる。逆に、さらに大きい砥粒＃５
００程度の仕上げで最終上げとすると、面粗さはＲｚ＝
０．１μｍ程度となり粗すぎることがわかる。このよう
に本方法によれば、最終仕上げの砥粒指定を決めるだけ
で容易に本発明の結合構造に必要な面粗さの光ファイバ
端面を形成することができる。
【００２０】また、別の方法として、特定の大きさの砥
粒を有するブレードソーにより切断する方法である。具
体的な砥粒の大きさの指定としては概ね＃１０００から
＃２０００の範囲で指定されているものが用いられる。
このような範囲にある砥粒をもつブレードソーで光ファ
イバを切断すると、研磨と同様、上記面粗さの端面をも
つ光ファイバを得ることができる。なお、本実施例で
は、＃１２００の砥粒ブレードソーが用いられ、切断条
件として、回転数１５，０００ｒｐｍが採用されてい
る。回転数は、１０，０００〜３０，０００ｒｐｍの範
囲であれば、仕上がった面粗さへの依存は小さくいずれ
の条件でもほぼ上記面粗さを得ることができる。本方法
によれば、研磨による方法と異なり、切断のみで最終仕
上げとなるので、より量産性に優れているといえる。
粒を有するブレードソーにより切断する方法である。具
体的な砥粒の大きさの指定としては概ね＃１０００から
＃２０００の範囲で指定されているものが用いられる。
このような範囲にある砥粒をもつブレードソーで光ファ
イバを切断すると、研磨と同様、上記面粗さの端面をも
つ光ファイバを得ることができる。なお、本実施例で
は、＃１２００の砥粒ブレードソーが用いられ、切断条
件として、回転数１５，０００ｒｐｍが採用されてい
る。回転数は、１０，０００〜３０，０００ｒｐｍの範
囲であれば、仕上がった面粗さへの依存は小さくいずれ
の条件でもほぼ上記面粗さを得ることができる。本方法
によれば、研磨による方法と異なり、切断のみで最終仕
上げとなるので、より量産性に優れているといえる。
【００２１】ところで、面粗さが粗くなると散乱による
影響が大きくなり、受光側の光ファイバに結合する光の
損失が増大する。図３は、種々の方法により光ファイバ
の端面を形成した時の面粗さと、上述の反射減衰量の測
定と同様の測定系による両光ファイバ間の挿入損失を測
定結果との関係を示している。ブレードソーにより端面
形成を行うと端面の面粗さはＲｚ＝０．０５μｍとな
り、研磨仕上げにくらべ、面が粗くなっている。しかし
ながら、挿入損失はわずかに０．０２ｄＢ程度の差しか
なく、十分許容できる範囲である。
影響が大きくなり、受光側の光ファイバに結合する光の
損失が増大する。図３は、種々の方法により光ファイバ
の端面を形成した時の面粗さと、上述の反射減衰量の測
定と同様の測定系による両光ファイバ間の挿入損失を測
定結果との関係を示している。ブレードソーにより端面
形成を行うと端面の面粗さはＲｚ＝０．０５μｍとな
り、研磨仕上げにくらべ、面が粗くなっている。しかし
ながら、挿入損失はわずかに０．０２ｄＢ程度の差しか
なく、十分許容できる範囲である。
【００２２】従って、挿入損失と反射減衰量の双方に留
意すると、概ねＲｚ＝０．０４〜０．０６μｍの範囲に
光ファイバの端面を形成するのが最適であることがわか
る。この範囲にあれば、反射減衰量として約２０ｄＢ以
上を得ることができ、一方、結合損も約０．５ｄＢ程度
であり、半導体レーザと光ファイバの結合に適用しても
十分な特性を得ることができる。なお、上記説明では、
ブレードソーを用いた場合について説明したが、研磨に
よる場合であっても最終仕上げの砥粒の指定が＃１００
０〜＃２０００の範囲であれば、同様の面粗さと測定結
果を得ることができる。
意すると、概ねＲｚ＝０．０４〜０．０６μｍの範囲に
光ファイバの端面を形成するのが最適であることがわか
る。この範囲にあれば、反射減衰量として約２０ｄＢ以
上を得ることができ、一方、結合損も約０．５ｄＢ程度
であり、半導体レーザと光ファイバの結合に適用しても
十分な特性を得ることができる。なお、上記説明では、
ブレードソーを用いた場合について説明したが、研磨に
よる場合であっても最終仕上げの砥粒の指定が＃１００
０〜＃２０００の範囲であれば、同様の面粗さと測定結
果を得ることができる。
【００２３】次に、実際の半導体レーザと光ファイバの
結合における特性評価結果について説明する。
結合における特性評価結果について説明する。
【００２４】上述の端面仕上げにより得られた上記面粗
さの端面を有する光ファイバを用いて、半導体レーザと
光ファイバの端面間の間隔と結合損失との関係を調べた
結果が図４に示されている。ここではまた、従来通り、
鏡面状に仕上げられた端面の光ファイバを用いた場合、
逆に研磨砥粒を粗くして面粗さをより大きくした場合の
それぞれの上記関係についても併せて示されている。
さの端面を有する光ファイバを用いて、半導体レーザと
光ファイバの端面間の間隔と結合損失との関係を調べた
結果が図４に示されている。ここではまた、従来通り、
鏡面状に仕上げられた端面の光ファイバを用いた場合、
逆に研磨砥粒を粗くして面粗さをより大きくした場合の
それぞれの上記関係についても併せて示されている。
【００２５】図４からわかるように、従来の結合構造
（図中●印）と本発明の結合構造（図中○印）による結
合損失を比較すると、同じ間隔であれば０．３ｄＢ程度
の差があるに過ぎず、端面間の間隔と結合損失もほぼ同
じ関係にある。光ファイバの端面の面粗さが粗くなる
と、従来の構造の中でレンズ等を用いた構造による場合
は、散乱の影響を受けて結合損失の低下を招きやすい。
しかしながら、直接的に結合する構造においては、この
範囲の面粗さであれば光の波長よりも小さいため、結合
損失を低下させることがない。これは、光ファイバのコ
アに結合する光のスポットサイズの歪が少なく、光ファ
イバへの透過光のパワー分布が乱されないことによるも
のと考えられる。
（図中●印）と本発明の結合構造（図中○印）による結
合損失を比較すると、同じ間隔であれば０．３ｄＢ程度
の差があるに過ぎず、端面間の間隔と結合損失もほぼ同
じ関係にある。光ファイバの端面の面粗さが粗くなる
と、従来の構造の中でレンズ等を用いた構造による場合
は、散乱の影響を受けて結合損失の低下を招きやすい。
しかしながら、直接的に結合する構造においては、この
範囲の面粗さであれば光の波長よりも小さいため、結合
損失を低下させることがない。これは、光ファイバのコ
アに結合する光のスポットサイズの歪が少なく、光ファ
イバへの透過光のパワー分布が乱されないことによるも
のと考えられる。
【００２６】これに対して、研磨砥粒に＃５００程度の
ものを用いて面粗さを本発明の構造よりもさらに大きく
すると（図中△印）、結合損失は約５ｄＢ増大する。こ
れは、面粗さがこの範囲になると散乱による影響が大き
くなり、光ファイバのコアの位置にある半導体レーザか
らの出射光の一部は、入射角が光ファイバのＮＡよりも
大きくなり結合しなくなるからと考えられる。
ものを用いて面粗さを本発明の構造よりもさらに大きく
すると（図中△印）、結合損失は約５ｄＢ増大する。こ
れは、面粗さがこの範囲になると散乱による影響が大き
くなり、光ファイバのコアの位置にある半導体レーザか
らの出射光の一部は、入射角が光ファイバのＮＡよりも
大きくなり結合しなくなるからと考えられる。
【００２７】次に、半導体レーザと光ファイバの端面間
の間隔と、半導体レーザの動作の安定性について説明す
る。図４において、従来の結合構造と本発明の結合構造
では、結合損失に大きな差はない。しかしながら、両者
の間隔を徐々に近接させると、従来の結合構造では、約
５０μｍ程度の間隔で半導体レーザの動作が不安定にな
る。これは、本結合損失の測定において測定中に結合損
失が大きく変動することにより推察できるが、実際の光
変調特性よっても確認される。これに対して、本発明の
結合構造では、約２０μｍ程度まで近接させても安定し
た動作が得られる。ここで、同じ間隔であれば約０．３
ｄＢほど本発明の結合構造の方が結合損失は大きい。し
かしながら、本発明の結合構造においては半導体レーザ
と光ファイバの端面間隔を３０μｍ程度まで近接させれ
ば、従来の結合構造において間隔を５０μｍとしたとき
よりも逆に約０．５ｄＢ程度改善できることがわかる。
の間隔と、半導体レーザの動作の安定性について説明す
る。図４において、従来の結合構造と本発明の結合構造
では、結合損失に大きな差はない。しかしながら、両者
の間隔を徐々に近接させると、従来の結合構造では、約
５０μｍ程度の間隔で半導体レーザの動作が不安定にな
る。これは、本結合損失の測定において測定中に結合損
失が大きく変動することにより推察できるが、実際の光
変調特性よっても確認される。これに対して、本発明の
結合構造では、約２０μｍ程度まで近接させても安定し
た動作が得られる。ここで、同じ間隔であれば約０．３
ｄＢほど本発明の結合構造の方が結合損失は大きい。し
かしながら、本発明の結合構造においては半導体レーザ
と光ファイバの端面間隔を３０μｍ程度まで近接させれ
ば、従来の結合構造において間隔を５０μｍとしたとき
よりも逆に約０．５ｄＢ程度改善できることがわかる。
【００２８】このように、積極的に光ファイバの端面を
発振光の波長よりも短い範囲で粗く仕上げたものを用い
ることで、端面におけるフレネル反射光を散乱させ、活
性層への再結合を回避させることができ、結合損失の低
下を招くことなく半導体レーザの安定動作を可能にする
ことができる。
発振光の波長よりも短い範囲で粗く仕上げたものを用い
ることで、端面におけるフレネル反射光を散乱させ、活
性層への再結合を回避させることができ、結合損失の低
下を招くことなく半導体レーザの安定動作を可能にする
ことができる。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による半導
体レーザと光ファイバの結合構造は、極めて簡易な構造
によって、低結合損失で戻り光による影響が少ない半導
体レーザと光ファイバの結合構造が実現でき、この種の
構造を用いる半導体レーザモジュールの性能向上と生産
性向上、さらには低価格化に寄与することができる。
体レーザと光ファイバの結合構造は、極めて簡易な構造
によって、低結合損失で戻り光による影響が少ない半導
体レーザと光ファイバの結合構造が実現でき、この種の
構造を用いる半導体レーザモジュールの性能向上と生産
性向上、さらには低価格化に寄与することができる。
【図１】本発明の半導体レーザと光ファイバの結合構造
【図２】光ファイバ端面の面粗さと反射減衰量の関係
【図３】光ファイバ端面の面粗さと挿入損失の関係
【図４】光ファイバ端面の面粗さを変化させたときの半
導体レーザと光ファイバの端面間の距離と結合損失の関
係
導体レーザと光ファイバの端面間の距離と結合損失の関
係
【図５】従来の半導体レーザと光ファイバの結合構造
１、１１ ・・・ 半導体レーザ ２、１２ ・・・ 活性層 ３、１３ ・・・ 端面 ４、１４ ・・・ 光ファイバ ５、１５ ・・・ コア ６、１６ ・・・ 端面 ７、１７ ・・・ 出射光 ８、１８ ・・・ 反射光
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体レーザの出射面の近傍に光ファイ
バの端面を配置して、前記半導体レーザの出射光を前記
光ファイバに光学的に結合させる半導体レーザと光ファ
イバの結合構造において、 前記光ファイバの端面の面粗さＲｚが、０．０４μｍ以
上であり、かつ０．０６μｍ以下であることを特徴とす
る半導体レーザと光ファイバの結合構造。 - 【請求項２】 前記光ファイバの端面は、＃１０００か
ら＃２０００の範囲で指定される砥粒を有するブレード
ソーで切断されて形成されていることを特徴とする「請
求項１」記載の半導体レーザと光ファイバの結合構造。 - 【請求項３】 前記光ファイバの端面は、＃１０００か
ら＃２０００の範囲で指定される砥粒を用いて研磨され
て形成されていることを特徴とする「請求項１」記載の
半導体レーザと光ファイバの結合構造。 - 【請求項４】 前記半導体レーザの発振面と前記光ファ
イバの端面の間隔が５０μｍ以下であることを特徴とす
る「請求項１」記載の半導体レーザと光ファイバの結合
構造。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6024614A JPH07234341A (ja) | 1994-02-23 | 1994-02-23 | 半導体レーザと光ファイバの結合構造 |
| US08/394,161 US5479549A (en) | 1994-02-23 | 1995-02-22 | Coupling structure between a semiconductor laser and an optical fiber and coupling method thereof |
| US08/545,386 US5668902A (en) | 1994-02-23 | 1995-10-19 | Coupling structure between a semiconductor laser and an optical fiber and coupling method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6024614A JPH07234341A (ja) | 1994-02-23 | 1994-02-23 | 半導体レーザと光ファイバの結合構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07234341A true JPH07234341A (ja) | 1995-09-05 |
Family
ID=12143034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6024614A Pending JPH07234341A (ja) | 1994-02-23 | 1994-02-23 | 半導体レーザと光ファイバの結合構造 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5479549A (ja) |
| JP (1) | JPH07234341A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003014972A (ja) * | 2001-06-29 | 2003-01-15 | Ibiden Co Ltd | 光導波路の形成方法 |
| JP2005233927A (ja) * | 2003-07-02 | 2005-09-02 | Iwasaki Electric Co Ltd | 光源装置とそれに使用する光量モニタ |
| CN111650701A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-09-11 | 成都新易盛通信技术股份有限公司 | 一种改善回波损耗的结构及应用 |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6795085B1 (en) * | 1997-03-14 | 2004-09-21 | Texas Instruments Incorporated | Contouring reduction in SLM-based display |
| DE19841736C2 (de) * | 1998-09-11 | 2000-08-10 | Max Planck Gesellschaft | Lichtkoppler für Breitbandstrahlung im Mikrowellen- bis Infrarotbereich |
| US6361219B1 (en) * | 1999-07-29 | 2002-03-26 | Lucent Technologies Inc. | End finishing of plastic optical fibers using laser ablation |
| US6898219B2 (en) | 2000-09-29 | 2005-05-24 | Optical Communication Products, Inc. | Apparatus and method for VCSEL monitoring using scattering and reflecting of emitted light |
| US6778585B2 (en) * | 2000-10-02 | 2004-08-17 | Optical Communication Products, Inc. | VCSEL monitoring using refracted ray coupling |
| US6894341B2 (en) * | 2001-12-25 | 2005-05-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device and manufacturing method |
| US7090411B2 (en) * | 2002-02-22 | 2006-08-15 | Brown Joe D | Apparatus and method for diffusing laser energy that fails to couple into small core fibers, and for reducing coupling to the cladding of the fiber |
| US20030174963A1 (en) * | 2002-03-14 | 2003-09-18 | Brown Gordon C. | Strain optimized cantilever pigtail attach method with low moment staking |
| JP2003308714A (ja) * | 2002-04-17 | 2003-10-31 | Fuji Photo Film Co Ltd | 導光フィルム |
| US6778740B2 (en) * | 2002-07-31 | 2004-08-17 | Agilent Technologies, Inc. | Alignment of optical fiber elements |
| US6822190B2 (en) * | 2002-12-12 | 2004-11-23 | 3M Innovative Properties Company | Optical fiber or waveguide lens |
| US7198549B2 (en) | 2004-06-16 | 2007-04-03 | Cabot Microelectronics Corporation | Continuous contour polishing of a multi-material surface |
| US8977085B2 (en) * | 2008-11-04 | 2015-03-10 | The University Of Queensland | Surface structure modification |
| EP2643723A1 (en) * | 2010-11-23 | 2013-10-02 | Corning Cable Systems LLC | Imbedded carrier blades for cleaving optical fibers, and related cleavers and methods |
| US20120125167A1 (en) * | 2010-11-23 | 2012-05-24 | Henke Todd C | Imbedded carrier blades for cleaving optical fibers, and related cleavers and methods |
| US9103994B2 (en) | 2012-01-31 | 2015-08-11 | Corning Cable Systems Llc | Optical fiber guide apparatuses for splice connector installation tools, and related assemblies and methods |
| US9766420B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-09-19 | Joe Denton Brown | Apparatus and method for absorbing laser energy that fails to couple into the core of a laser fiber, and for absorbing the energy that has been transmitted to the cladding of the laser |
| US10598866B2 (en) * | 2015-11-18 | 2020-03-24 | Lumasense Technologies Holdings, Inc. | Low reflection fiber-optic connector |
| CN109407222A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-03-01 | 中国工程物理研究院化工材料研究所 | 一种提高高功率脉冲激光光纤耦合能量的方法 |
| US11275211B2 (en) * | 2019-06-18 | 2022-03-15 | Cisco Technology, Inc. | Fiber array unit with unfinished endface |
| CN111175908A (zh) * | 2020-01-21 | 2020-05-19 | 华为技术有限公司 | 一种光纤连接结构和光纤连接组件 |
| CN114825045B (zh) * | 2022-06-24 | 2022-09-23 | 度亘激光技术（苏州）有限公司 | 抗反射激光器及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58207016A (ja) * | 1982-05-28 | 1983-12-02 | Nec Corp | 光結合回路 |
| JPS6134509A (ja) * | 1984-07-26 | 1986-02-18 | Nec Corp | 光フアイバ伝送方式 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6113130A (ja) * | 1984-06-29 | 1986-01-21 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 光フアイバ集合体の検査装置 |
| JPH0741082B2 (ja) * | 1984-09-14 | 1995-05-10 | オリンパス光学工業株式会社 | レ−ザプロ−ブ |
| US4732450A (en) * | 1985-02-27 | 1988-03-22 | Amada Engineering & Service Co., Inc. | Input/output coupling device for optical fiber used in high power laser beam delivery |
| US4786132A (en) * | 1987-03-31 | 1988-11-22 | Lytel Corporation | Hybrid distributed bragg reflector laser |
| GB8820776D0 (en) * | 1988-09-02 | 1988-10-05 | Renishaw Plc | Optical scale reading device |
| JPH0293414A (ja) * | 1988-09-29 | 1990-04-04 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 光ファイバの入射端末構造 |
| US5184433A (en) * | 1990-03-16 | 1993-02-09 | Aster Corporation | Fiber optic polisher |
-
1994
- 1994-02-23 JP JP6024614A patent/JPH07234341A/ja active Pending
-
1995
- 1995-02-22 US US08/394,161 patent/US5479549A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-10-19 US US08/545,386 patent/US5668902A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58207016A (ja) * | 1982-05-28 | 1983-12-02 | Nec Corp | 光結合回路 |
| JPS6134509A (ja) * | 1984-07-26 | 1986-02-18 | Nec Corp | 光フアイバ伝送方式 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003014972A (ja) * | 2001-06-29 | 2003-01-15 | Ibiden Co Ltd | 光導波路の形成方法 |
| JP2005233927A (ja) * | 2003-07-02 | 2005-09-02 | Iwasaki Electric Co Ltd | 光源装置とそれに使用する光量モニタ |
| CN111650701A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-09-11 | 成都新易盛通信技术股份有限公司 | 一种改善回波损耗的结构及应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5668902A (en) | 1997-09-16 |
| US5479549A (en) | 1995-12-26 |
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|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
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