JPH0730207A

JPH0730207A - 半導体レーザアレイモジュールとその組立て方法

Info

Publication number: JPH0730207A
Application number: JP5170595A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Kaneko; 進一金子; Akihiro Adachi; 明宏足立
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-07-09
Filing date: 1993-07-09
Publication date: 1995-01-31

Abstract

(57)【要約】【目的】内部反射を少なくし、小形化した半導体レー
ザアレイモジュールを得ることを目的とする。【構成】複数個の半導体レーザを一列に配置した半導
体レーザアレイと、上記の各半導体レーザに対応する光
ファイバを一列に配置した光ファイバアレイとを、光学
的に結合するためのレンズ系と、上記半導体レーザへの
戻り光を抑圧する光アイソレータとを有する半導体レー
ザアレイモジュールにおいて、上記光アイソレータの入
射側の偏光子を、２つのプリズムを貼り合わせた偏光プ
リズムで、直交する２つの偏光を透過させ、且つ半導体
レーザアレイの出射ビーム１６の貼り合わせ面への入射
面１７が半導体レーザアレイを含む面１８に対して直交
する偏光子を用いて構成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光通信用光源に関し、特
に光周波数分割多重（光ＦＤＭ）通信に使用する送信光
源に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ＦＤＭ通信方式は将来の大容量光通信
方式として研究が進められている。上記の光ＦＤＭ通信
方式における送信装置は各チャンネル毎に波長（光周波
数）の異なった複数の光源を必要とする。上記の光源と
して、半導体レーザを集積した半導体レーザアレイを内
蔵し、その出射光を伝送路である光ファイバアレイに精
度よく結合させるレンズ系と、半導体レーザへの戻り光
を抑えて光源の光周波数を安定化する光アイソレータと
を有する半導体レーザアレイモジュールは、小形化、光
源の光周波数安定化、及び上記の半導体レーザアレイと
光ファイバアレイの相対位置を精度よく合わせるための
組立て方法の向上が求められている。

【０００３】従来のこの種の半導体レーザアレイモジュ
ールとして、例えば、電子情報通信学会ＯＣＳ８９−６
７に示されたものがある。図９は上記文献に示された半
導体レーザアレイモジュールを基とした全体構成図であ
る。図９において、１は複数の半導体レーザを一列に配
置した半導体レーザアレイ、２は上記各半導体レーザに
対応する光ファイバを一列に配置した光ファイバアレ
イ、３は半導体レーザアレイ１からの各チャンネルの出
射光を平行光に変換するコリメートレンズ、４は半導体
レーザアレイ１から光ファイバアレイ２への一方向の光
のみを透過して戻り光を抑圧する光アイソレータ、５は
光アイソレータ４の出射光を光ファイバアレイ２の各チ
ャンネルに結合する集光レンズ、６は半導体レーザアレ
イ１の温度検出用のサーミスタ、７は上記半導体レーザ
アレイ１及びサーミスタ６が設けられているチップキャ
リア、８は半導体レーザアレイ１に電流を供給する給電
線である。

【０００４】図９に示す従来の半導体レーザアレイモジ
ュールでは、半導体レーザアレイ１からの出射光はコリ
メートレンズ３によって平行光に変換され、光アイソレ
ータ４を介して集光レンズ５によって光ファイバアレイ
２に結合され、出力される。また、サーミスタ６の検出
温度が一定となるように半導体レーザアレイ１の温度を
制御し、周囲温度が変わっても半導体レーザアレイ１の
波長が安定になるようにしている。

【０００５】次に、図１０は図９の従来の光アイソレー
タの構成を例示する断面図である。図１０（ａ）は光ア
イソレータの光軸に平行な断面図、図１０（ｂ）は光ア
イソレータの光軸に垂直な断面図（図１０（ａ）のＢ−
Ｂ断面図）である。図において、９は入射光を直線偏光
にする偏光子、１０は入射偏光を４５度回転させるファ
ラデー回転子、１１は検光子、１２はファラデー回転子
１０を磁化するための磁石、１３は上記の偏光子９と検
光子１１と磁石１２とを保持するホルダである。

【０００６】半導体レーザアレイモジュールに用いられ
る従来の光アイソレータ４には、偏光子９，検光子１１
として誘電体多層膜により不要偏光成分を反射する偏光
ビームスプリッタ（ＰＢＳ）や、微小金属繊維による特
定偏光の吸収を利用したものが使用されている。しか
し、ＰＢＳのように不要偏光成分を反射するタイプのも
のは反射された光がホルダ内面にあたって散乱したり、
また、微小金属繊維による吸収を利用するタイプのもの
は微小金属繊維によって散乱して、半導体レーザへの戻
り光となり、その結果、半導体レーザの発振光周波数が
不安定になる。光学部品からの反射戻り光は入射光に対
して光学部品を傾けることによって防ぐことができる
が、上記のような散乱に対しては有効ではない。なお、
光アイソレータの検光子１１からの散乱はファラデー回
転子１０を透過し、再び４５度偏光が回転するので、こ
の偏光は偏光子９の遮光偏光方向に一致するため遮光さ
れ、半導体レーザに結合しない。よって検光子１１から
の散乱は半導体レーザに影響はない。

【０００７】以上のような偏光子９からの散乱による戻
り光を防ぐ方法として、偏光子９を２つのプリズムを貼
り合わせた偏光プリズムで、直交する２つの偏光を透過
するタイプにすることが考えられ、この種の偏光プリズ
ムとしてロションプリズムがある。図１１は図１０の従
来の光アイソレータの偏光子の構成を例示する斜視図で
ある。図において、１４はロションプリズム、１５はロ
ションプリズム１４の２つのプリズムの貼り合わせ面、
１６は半導体レーザアレイの出射ビーム、１７は上記の
面１５へ入射する半導体レーザアレイ出射ビーム１６の
入射面、１８は半導体レーザアレイ１を含む面、１９は
ロションプリズムへの入射光線、２０はＰ偏光の出射光
線、２１はＳ偏光の出射光線、２２はＰ偏光の偏光方向
を示す矢印、２３はＳ偏光の偏光方向を示す矢印であ
る。ロションプリズムの出射光線のうち入射面１７に平
行な偏光は入射光線１９に平行に出射される（Ｐ偏光の
出射光線２０）が、入射面１７に垂直な偏光は入射光線
１９に対して角度をもって出射される（Ｓ偏光の出射光
線２１）。このため、ロションプリズムは入射光線がＰ
偏光になるようにして使用することが望ましい。半導体
レーザアレイ１の出射ビーム１６の偏光方向は半導体レ
ーザアレイ１を含む面１８に対して平行であるから、ロ
ションプリズム１４を光アイソレータに使用する場合、
図１１に示すように、２つのプリズムの貼り合わせ面１
５の傾斜方向がこのアレイ方向にくる。従って、ロショ
ンプリズム１４へ入射する半導体レーザアレイ１の出射
ビーム１６の全体形状がレーザアレイ方向に大きく、ま
た、ロションプリズムでは２つのプリズムの貼り合わせ
面１５の傾斜方向がこのアレイ方向にきている（面１５
への入射面１７は面１８に対して平行）ため、偏光子が
光軸方向に大きくなり、光アイソレータが大きくなって
しまうという問題がある。

【０００８】なお、このタイプの偏光プリズムでは貼り
合わされる２つのプリズムの角度はＰ偏光の出射光線２
０とＳ偏光の出射光線２１の分離角によって決まってお
り、必要分離角が決まっている場合、変えることができ
ない。また、ロションプリズムを光アイソレータの偏光
子として使用する場合、反射戻り光はこの偏光子にＳ偏
光として入射するため入射面１７の面内で角度がついて
出射される。このため半導体アレイモジュールの場合、
他の半導体レーザに入射することがある。

【０００９】次に、図１２は図１０の従来の光アイソレ
ータの磁石を説明する図である。半導体レーザアレイモ
ジュールの場合、光アイソレータ４に入射する半導体レ
ーザアレイ１のビーム１６の全体形状がアレイ方向に大
きくなり、これに光アイソレータの有効径を合わせるた
め磁石の内径は大きくなる。中空円筒磁石の場合、この
大きくなったビーム形状によって中空部の径が決まる。
一方、必要な磁場強度を得ようとしたとき、磁石の内径
を大きくすると、さらに外径も大きくなり、従って光ア
イソレータが大きくなる。

【００１０】一例として、単一の半導体レーザからの出
射ビームをφ１mmとし、４素子で１mm×４mmの有効径を
確保した場合に必要となる磁石の大きさの試算値を示
す。図１２（ａ）は光アイソレータの光軸に垂直な断面
図である。図１２（ｂ）は磁石の中心から光軸方向（Ｚ
方向）の磁場強度を示す図（計算値）である。図におい
て、１０，１２，１３は図１０と同一のものであり、１
６は半導体レーザからの出射ビームを示す。図１２
（ｂ）の計算条件は残留磁束密度１０ｋ（Gauss)の磁石
材料を使用し、磁石の外径６．５mm，内径４mm，光軸方
向長さ６mmとした。磁石の中心から光軸方向（Ｚ方向）
に±１mmの範囲で１５００（Oe）以上の磁場強度が得ら
れている。

【００１１】次に、図１３は図９の半導体レーザアレイ
の要部構造を例示する外観図であり、光ＦＤＭ通信用の
半導体レーザアレイとして、例えば、１９９１年電子情
報通信学会秋季大会Ｃ−１２６に示されたものである。
図において、２４ａ，２４ｂは半導体レーザアレイ１の
電極である。この図のように、光ＦＤＭ通信用の半導体
レーザアレイ１は波長可変幅を広くするため、単一半導
体レーザに複数の電極がある。このため給電線８を多く
必要とし、且つ、半導体レーザアレイ１付近で密集する
ため、サーミスタ６を半導体レーザアレイ１のすぐ近く
にマウントすることができない。このためサーミスタ６
による検出温度は半導体レーザアレイ１の温度を正確に
反映したものにはならず、半導体レーザアレイ１の温度
制御が不完全になる。半導体レーザの発振光周波数は温
度によって変わるため、温度制御が不完全になることに
より半導体レーザの発振光周波数は不安定になる。

【００１２】次に、従来の半導体レーザアレイモジュー
ルを組立てる際の光ファイバアレイの位置調整方法とし
て、例えば、特開平４−２８４４０８に示されたものが
ある。従来の位置調整方法として、単一半導体レーザを
用いたモジュールの場合は、光ファイバの光軸方向の位
置は固定で、光軸に垂直な２軸で結合をとり、結合光出
力が大きくなる方向に動かして最適結合位置を探して決
める方法がとられる。半導体レーザアレイモジュールの
場合は、各半導体レーザの結像点が複数あり、また、こ
れら結像点は光学系の歪曲により、一般には、等間隔で
もなければ同一直線上にもない。このため、各半導体レ
ーザの結像点とそれに対応する光ファイバアレイの各光
ファイバの結合光出力が均一で、且つ全体として最大に
なるような最適結合位置を探し、光ファイバアレイの位
置調整をし、半導体レーザアレイモジュールを組立てる
必要がある。上記文献では、半導体レーザアレイのアレ
イ垂直方向及びアレイ方向に光ファイバアレイを動か
し、該光ファイバアレイの両側の光ファイバのそれぞれ
の受光電力と、該光ファイバアレイの残りの光ファイバ
をまとめた受光電力を測定し、各光ファイバの光出力が
均一で、且つ全体として最大になるよう光ファイバアレ
イの相対位置調整を行うものであるが、最適結合位置を
探す過程で、アレイ垂直方向、及びアレイ方向に光ファ
イバアレイを何度か動かして、最適結合位置に合わせて
みる必要がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体レーザア
レイモジュールは以上のように構成されているので、ま
た、従来の半導体レーザアレイモジュールの組立て方法
は以上のような方法がとられているので、以下のような
課題があった。

【００１４】従来の半導体レーザアレイモジュールの光
アイソレータの、誘電体多層膜により不要偏光成分を反
射するＰＢＳや、微小金属繊維による特定偏光の吸収を
利用した偏光子を有するものは、反射された光がホルダ
内面にあたって散乱したり、また微小金属繊維によって
散乱して、半導体レーザに戻り光として結合し、その結
果、半導体レーザの発振光周波数が不安定になるという
課題があり、上記戻り光を防ぐため、２つのプリズムを
貼り合わせた偏光プリズムで、２つの偏光を透過させる
ものは光軸方向に大きくなり、光アイソレータしたがっ
て半導体レーザアレイモジュールが大きくなるという課
題があった。

【００１５】また、従来半導体レーザアレイモジュール
の光アイソレータの有する磁石は、単一半導体レーザの
場合に比べ、半導体レーザアレイのビーム形状はアレイ
方向に大きいため、入射するビーム形状に光アイソレー
タの有効径を合わせるように光アイソレータの中空円筒
磁石の内径を大きくすると、磁石の外径も大きくしなけ
ればならず、半導体レーザアレイモジュールが大きくな
るという課題があった。

【００１６】また、従来の半導体レーザアレイモジュー
ルに用いる半導体レーザアレイのチップキャリアは、半
導体レーザアレイに多くの給電線が半導体レーザアレイ
付近に密集し、温度検出器を半導体レーザアレイの近傍
にマウントすることが困難となり、近傍にマウントする
ことができないと半導体レーザアレイの温度制御のため
の温度検出を正確にできなくなるという課題があった。

【００１７】また、従来の半導体レーザアレイモジュー
ルを組立て方法の光ファイバアレイの位置調整方法は、
半導体レーザアレイのアレイ垂直方向及びアレイ方向に
光ファイバアレイを動かし、光ファイバアレイの両端の
光ファイバの受光出力が均一で、光ファイバアレイの残
りの光ファイバをまとめた受光出力が最大となるよう光
ファイバアレイの相対位置調整を行う際に、アレイ垂直
方向、及びアレイ方向に光ファイバアレイを何度か動か
して、最適結合位置に合わせてみる必要があるという課
題があった。

【００１８】この発明は上記のような課題を解消するた
めになされたもので、内蔵する光アイソレータを小形化
し、且つ半導体レーザアレイへの戻り光を抑え、小型化
した、光源の光周波数を安定化した半導体レーザアレイ
モジュール得ることを目的とする。

【００１９】また、内蔵する光アイソレータの磁石の光
軸に垂直な有効断面積を小さくし、小型化した半導体レ
ーザアレイモジュール得ることを目的とする。

【００２０】また、半導体レーザアレイの温度検出の正
確さを向上し、周囲温度の変化に対する光源の光周波数
を安定化した半導体レーザアレイモジュール得ることを
目的とする。

【００２１】また、半導体レーザアレイと光ファイバア
レイを光学的に最適に結合させる相対位置調整を容易に
短時間に行える半導体レーザアレイモジュールの組立て
方法を得ることを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、複数個の半導体レーザを一列
に配置した半導体レーザアレイと、上記の各半導体レー
ザに対応する光ファイバを一列に配置した光ファイバア
レイとを、光学的に結合するためのレンズ系と、上記半
導体レーザへの戻り光を抑圧する光アイソレータとを有
する半導体レーザアレイモジュールにおいて、上記光ア
イソレータの入射側の偏光子を、２つのプリズムを貼り
合わせた偏光プリズムで、直交する２つの偏光を透過す
る、且つ入射ビームの貼り合わせ面への入射面が上記半
導体レーザアレイを含む面に対して直交する偏光子とし
たものである。

【００２３】また、請求項２の発明は、複数個の半導体
レーザを一列に配置した半導体レーザアレイと、上記の
各半導体レーザに対応する光ファイバを一列に配置した
光ファイバアレイとを、光学的に結合するためのレンズ
系と、上記半導体レーザへの戻り光を抑圧する光アイソ
レータとを有する半導体レーザアレイモジュールにおい
て、上記光アイソレータの有する磁石形状を、該半導体
レーザアレイからの出射ビーム形状に合わせて、光軸に
垂直の断面のアレイ垂直方向の大きさをアレイ方向の大
きさより小さくしたものである。

【００２４】また、請求項３の発明は、複数個の半導体
レーザを一列に配置した半導体レーザアレイと、上記の
各半導体レーザに光学的に結合する光ファイバを一列に
配置した光ファイバアレイとを有する半導体レーザアレ
イモジュールにおいて、上記半導体レーザアレイへの給
電線を、上記半導体レーザアレイの左右に配置し、温度
検出器を上記半導体レーザアレイの後面近傍に、且つ上
記半導体レーザアレイの後面出射ビームに対して斜めに
配置したものである。

【００２５】また、請求項４の発明は、複数個の半導体
レーザを一列に配置した半導体レーザアレイと、上記各
半導体レーザと光学的に結合する光ファイバを一列に配
置した光ファイバアレイとを有する半導体レーザアレイ
モジュールの組立て方法において、以下に示すステップ
で上記光ファイバアレイの相対位置調整を行うようにし
たものである。（１）先ず、上記光ファイバアレイを光軸方向に動か
し、上記光ファイバアレイへの結合光出力が最大値もし
くは所定値となる位置に上記光ファイバアレイを配置
し、（２）次いで、上記光ファイバアレイを上記半導体
レーザアレイのアレイ垂直方向に掃引させ、上記光ファ
イバアレイの複数の光ファイバへの結合光出力を複数点
で測定して、上記各光ファイバの結合光出力の分布を推
定し、上記分布より各光ファイバの最適結合位置を求
め、上記光ファイバアレイの両端のもしくは両端に最も
近い光ファイバアレイの最適結合位置の間隔と、上記の
対応する光ファイバの間隔とから、上記半導体レーザア
レイのアレイ面と上記光ファイバアレイのアレイ面とが
つくる角度を求め、上記二面のつくる角度を零に上記光
ファイバアレイの光軸回りの角度調整を行い、（３）次
いで、上記光ファイバアレイを上記半導体レーザアレイ
のアレイ垂直方向に掃引させ、上記光ファイバアレイの
複数の光ファイバへの結合光出力を複数点で測定して、
上記各光ファイバの結合光出力の分布を推定し、上記分
布より各光ファイバの最適結合位置を求め、上記の各光
ファイバの最適結合位置にそれぞれ所定の重み付けをし
て各光ファイバの最適結合位置の重心を求め、上記重心
位置に上記光ファイバアレイのアレイ垂直方向の位置調
整を行い、（４）次いで、上記光ファイバアレイを上記
半導体レーザアレイのアレイ方向に掃引させ、上記光フ
ァイバアレイの複数の光ファイバへの結合光出力を複数
点で測定して、上記各光ファイバの結合光出力の分布を
推定し、上記分布より各光ファイバの最適結合位置を求
め、上記の各光ファイバの最適結合位置にそれぞれ所定
の重み付けをして各光ファイバの最適結合位置の重心位
置を求め、上記重心位置に上記光ファイバアレイのアレ
イ方向の位置調整を行う。

【００２６】

【作用】以上のように構成された、請求項１の発明で
は、光アイソレータの入射側の偏光子として、２つのプ
リズムを貼り合わせた偏光プリズムで、直交する２つの
偏光を透過させ、且つ上記半導体レーザアレイビームの
貼り合わせ面への入射面が上記半導体レーザアレイを含
む面に対して直交する偏光子を使用することにより、光
アイソレータの内部反射をなくし、且つ小形化すること
ができる。

【００２７】また、請求項２の発明では、光アイソレー
タの磁石形状を、半導体レーザアレイからの出射ビーム
形状に合わせ、光軸方向に垂直な断面のアレイ垂直方向
の大きさをアレイ方向の大きさより小さくすることによ
り、磁石の光軸方向に垂直の断面のアレイ垂直方向の有
効径を単一半導体レーザの場合の有効径と同じにするこ
とができ、光源のアレイ化により光アイソレータのアレ
イ垂直方向へ寸法が大きくなるのを抑えることができ
る。

【００２８】また、請求項３の発明では、半導体レーザ
アレイの給電線を該半導体レーザアレイの左右に配置
し、温度検出器を該半導体レーザアレイの後面に配置す
ることにより、上記半導体レーザアレイの温度をより正
確に検出することができ、且つ上記温度検出器を該半導
体レーザアレイの後面出射ビームに対して斜めに配置す
ることにより、温度検出器からの反射戻り光の影響をな
くすことができる。

【００２９】また、請求項４の発明の光ファイバアレイ
の光軸方向に垂直な直交する２軸方向の位置調整のステ
ップでは、光ファイバアレイをそれぞれの軸方向に掃引
して、複数の光ファイバへの結合光出力を数点で測定
し、ガウスビーム理論により上記各光ファイバの結合光
出力の分布を求めることにより、上記各分布から最適結
合位置を推定し、各最適結合位置の重心位置を算出し
て、その位置に光ファイバアレイを容易に設定すること
ができる。

【００３０】

【実施例】図１はこの発明の実施例１〜実施例４までを
示す全体構成図である。図１は基本的な構成において、
従来の図９と同様であり、１は複数の半導体レーザを一
列に配置した半導体レーザアレイ、２は上記各半導体レ
ーザに対応する光ファイバを一列に配置した光ファイバ
アレイ、３は半導体レーザアレイ１からの各チャンネル
の出射光を平行光に変換するコリメートレンズ、４は半
導体レーザアレイ１から光ファイバアレイ２への一方向
の光のみを透過して戻り光を抑圧する光アイソレータ、
５は光アイソレータ４の出射光を光ファイバアレイ２に
各チャンネル毎に結合する集光レンズ、６は半導体レー
ザアレイ１を温度制御するための温度検出器であるサー
ミスタ、７は半導体レーザアレイ１及びサーミスタ６が
設けられているチップキャリア、８は半導体レーザアレ
イ１に電流を供給する給電線である。図２は図１の光ア
イソレータの構成を説明する図である。図２（ａ）は光
アイソレータの光軸に平行な断面図、図２（ｂ）は光ア
イソレータの光軸に垂直な断面図（図２（ａ）のＡ−Ａ
断面図）である。図において、９は入射光を直線偏光に
する偏光子、１０は入射偏光を４５度回転させるファラ
デー回転子、１１は透過偏光方向が偏光子９の透過偏光
方向に対してファラデー回転子１０による偏光回転方向
に４５度回転した検光子、１２はファラデー回転子１０
を磁化するための磁石、１３は上記の偏光子９と検光子
１１と磁石１２とを保持するホルダである。

【００３１】実施例１．図３は請求項１の発明の半導体
レーザアレイモジュールの実施例１を示す光アイソレー
タの偏光子を説明する図である。図において、１５は２
つのプリズムの貼り合わせ面、１６は半導体レーザアレ
イの出射ビーム、１７は上記の面１５へ入射する半導体
レーザアレイ出射ビーム１６の入射面、１８は半導体レ
ーザアレイ１を含む面、１９は入射光線、２０はＰ偏光
の出射光線、２１はＳ偏光の出射光線、２２はＰ偏光の
偏光方向を示す矢印、２３はＳ偏光の偏光方向を示す矢
印である。図３に示す偏光子は、２つのプリズムを貼り
合わせた偏光プリズムであって、直交する２つの偏光を
透過するため、不要偏光方向成分を側面に反射すること
によるホルダなどからの散乱がない。さらに、この偏光
子は微小金属繊維を含まないので微小金属繊維による散
乱もないので内部反射のない光アイソレータを得ること
ができる。偏光子へ入射する半導体レーザアレイの出射
ビームの全体の形状は、アレイ方向には単一半導体レー
ザの場合と比べ大きいが、アレイ垂直方向には単一半導
体レーザの場合と同じで小さい。図３に示す偏光子は、
半導体レーザアレイからの出射ビームの貼り合わせ面へ
の入射面が上記半導体レーザアレイを含む面に対して直
交している。半導体レーザアレイからの出射光の偏光方
向は図３による偏光子にとってＳ偏光となる。図３の偏
光子ではＳ偏光の出射光が入射光線１９に対して平行に
出射する。即ち、図３の偏光子をによれば、偏光子の２
つのプリズムの貼り合わせ面の傾斜方向がビーム形状の
小さいアレイ垂直方向にできるため、偏光子を小さくで
き、光アイソレータを小形にすることができる。

【００３２】実施例２．図４は請求項２の発明の半導体
レーザアレイモジュールの実施例２を示す光アイソレー
タの磁石を説明する図である。図において、１０，１
２，１３，１６は図２と同様のものである。

【００３３】前述のように、半導体レーザアレイモジュ
ールの場合、光アイソレータに入射するビームの形状
は、半導体レーザアレイのアレイ垂直方向よりアレイ方
向に長い。図４の光アイソレータの磁石形状は、光アイ
ソレータに入射するビーム形状に合わせ、半導体レーザ
アレイのアレイ垂直方向よりアレイ方向に長い有効径を
有する。このため、磁石のアレイ垂直方向の有効径は単
一半導体レーザによる光アイソレータの磁石の有効径と
同程度に小さくすることができる。一例として、従来例
と同じ条件で、必要とする磁石の大きさを試算する。図
４に、単一の半導体レーザからの出射ビームをφ１mmと
し、４素子で１mm×４mmの有効径を確保した場合に必要
となる磁石の大きさの計算結果を示す。図４（ａ）は光
アイソレータの光軸に垂直な断面図であり、図４（ｂ）
は磁石の中心から光軸方向（Ｚ方向）の磁場強度分布を
示す図（計算値）である。図４において、ファラデー回
転子１０、磁石１２は図１０と同様のものであり、１６
は図１０と同一の半導体レーザからの出射ビームを示す
ものである。図４（ｂ）の計算条件は、残留磁束密度１
０ｋ（Gauss)の磁石材料を使用し、磁石の外形６mm
（Ｗ）×３．２mm（Ｈ）×６mm（Ｌ），穴の形状４mm
（Ｗ）×１mm（Ｈ）×６mm（Ｌ）とした。磁石の中心か
ら光軸方向にＺをとり±１mmの範囲で１５００（Oe）以
上の磁場強度が得られている。この例からも判るよう
に、半導体レーザアレイに垂直の方向の磁石の大きさ
が、従来の図１２の中空円筒磁石に比べ半分になる。

【００３４】実施例３．図５は請求項２の発明の半導体
レーザアレイモジュールの実施例３を示す光アイソレー
タの磁石を説明する図である。図において、９〜１３は
図２と同様である。図５の磁石においても、光軸に垂直
の断面積が円形のものより小さく図４の磁石と同様な効
果が得られることは言うまでもない。

【００３５】実施例４．図６は請求項３の発明の半導体
レーザアレイモジュールの実施例４を示す半導体レーザ
アレイのチップキャリアを説明する図である。

【００３６】図６に示すチップキャリア７は、半導体レ
ーザアレイ１への給電線８を上記半導体レーザアレイ１
の左右に配置するため、温度検出器であるサーミスタ６
を上記半導体レーザアレイ１の後面近傍に配置すること
ができる。このため上記半導体レーザアレイ１の温度を
正確に測定することができて、上記半導体レーザアレイ
１の温度制御精度をあげることができる。この場合、上
記サーミスタ６を上記半導体レーザアレイ１の後面出射
ビームに対して斜めに配置しているので、サーミスタ６
に当たった上記半導体レーザアレイ１の後面出射ビーム
が、再び上記半導体レーザアレイ１へ戻ることはなく、
上記半導体レーザアレイ１の特性を劣化さない。

【００３７】実施例５．図７は請求項４の発明の半導体
レーザアレイモジュールの組立て方法の実施例５を示す
光ファイバアレイの位置調整方法を説明する図である。
図８は光ファイバアレイの位置調整方法を説明する図７
の続きである。図８の（ａ）は光ファイバアレイの光軸
（Ｚ）の回りの回転位置の調整方法を説明する図であ
る。図８の（ｂ）と（ｃ）は光ファイバアレイの光軸に
垂直方向の２軸、即ち、半導体レーザアレイの座標軸
（Ｘ，Ｙ）に対応する光ファイバアレイの軸の位置調整
方法を説明する図である。図７において、２５は半導体
レーザアレイの結像点、１８は半導体レーザアレイのア
レイ面、２６は光ファイバアレイのアレイ面、２７は上
記の面１８と上記の面２２の二面がつくる角である。図
７に示す座標系は半導体レーザアレイの座標軸（Ｘ，
Ｙ，Ｚ）を示すもので、半導体レーザアレイに対応して
光ファイバアレイの相対位置調整は光ファイバアレイ上
記座標軸に合わせることである。

【００３８】図８において、Ｘ₁〜Ｘ₄は光ファイバの
ＣＨ１〜ＣＨ４のＸ軸方向の最適結合位置、Ｙ₁〜Ｙ₄
はＣＨ１〜ＣＨ４のＹ軸方向の最適結合位置、黒丸は光
ファイバへの結合光出力の測定値、実線は各チャンネル
への結合光出力の測定値をガウスビームの結合理論によ
りフィッティングした光ファイバへの結合光出力の分布
の理論曲線である。ガウスビームの結合理論によれば、
最適結合位置に光ファイバを合わせることなく、数点の
測定点の位置と結合光出力より光ファイバへの結合光出
力分布を推定することができ、各光ファイバの最適結合
位置を求めることができる。なお、上記ガウスビームの
結合理論については書かれたものとして河野健治：“光
結合系の基礎と応用”，現代工学社（１９９１．１）が
ある。

【００３９】光ファイバアレイの必要な相対位置調整
は、図７に示す基準の座標軸を参照して、光軸方向の位
置（Ｚ軸）、光軸に垂直な互いに直交する２軸、即ち光
ファイバアレイ方向（Ｙ軸）及び光ファイバアレイ垂直
方向（Ｘ軸）の位置、及び光軸（Ｚ軸）回りの回転位置
である。このうち、光軸方向（Ｚ軸）位置については、
一般に、光ファイバアレイの各光ファイバで最適位置は
異なるが、結合光出力の光軸方向位置依存性が小さいた
め、従来の技術の項で説明した単一の半導体レーザにつ
いての方法と同様の方法を用いることができる。

【００４０】次に、図７，図８（ａ）を参照して光軸
（Ｚ軸）回りの回転位置の調整について説明する。光フ
ァイバアレイを半導体レーザアレイのアレイ垂直方向
（Ｘ軸）に動かし、数点各光ファイバへの結合光出力を
測定し、ガウスビームの結合理論を用いて図８（ａ）に
例示するように各光ファイバへの結合光出力分布を得
る。ここでは、ＣＨ１，ＣＨ４の結合光出力分布より求
めた最適結合位置Ｘ₁，Ｘ₄と、光ファイバアレイの光
ファイバ間隔ｄとに基づき、以下の式により半導体レー
ザアレイのアレイ面と光ファイバアレイのアレイ面のつ
くる角θを求め、θ＝０の位置に光軸回りの回転位置を
設定することにより、上記２面を平行にすることができ
る。 θ＝ｔａｎ^-1（（Ｘ₄−Ｘ₁）／３ｄ）

【００４１】次いで、図８（ｂ），図８（ｃ）を参照し
て２つの光軸垂直方向（Ｘ軸，Ｙ軸）の位置調整につい
て説明する。まず、光ファイバアレイを半導体レーザア
レイのアレイ垂直方向（Ｘ軸）に動かし（掃引する）、
数点で各光ファイバへの結合光出力を測定し、ガウスビ
ームの結合理論を用いて図８（ｂ）に例示するような各
光ファイバへの結合光出力分布を得る。この場合、ＣＨ
１〜ＣＨ４の４つの光ファイバへの結合光出力分布を得
ているが、ＣＨ１の位置Ｘ₁とＣＨ４の位置Ｘ₄とは、
光軸回りの回転調整で光ファイバのアレイ面を半導体レ
ーザアレイのアレイ面に平行になるように合わせている
ためほぼ一致する。しかし、ＣＨ２の位置Ｘ₂とＣＨ３
の位置Ｘ₃は結合光学系の歪曲により、一般にはＸ₁，
Ｘ₄と一致しない。そこで、Ｘ₁〜Ｘ₄のそれぞれにＣ
Ｈ１〜ＣＨ４の結合損失の重みを乗じ、Ｘ₁〜Ｘ₄の重
心位置を算出し、その位置に光ファイバアレイを設定す
る。

【００４２】次いで、光ファイバアレイを半導体レーザ
アレイのアレイ方向（Ｙ軸）に動かし（掃引する）、数
点各光ファイバへの結合光出力を測定し、ガウスビーム
の結合理論を用いて図８（ｃ）に例示するような各光フ
ァイバへの結合光出力分布を得る。ここで、ＣＨ１〜Ｃ
Ｈ４の最適結合位置Ｙ₁〜Ｙ₄は結合光学系の歪曲によ
り一般には一致しない。そこで、Ｙ₁〜Ｙのそれぞれに
ＣＨ１〜ＣＨ４の結合損失の重みを乗じ、Ｙ₁〜Ｙ₄の
重心位置を算出し、その位置に光ファイバアレイを設定
する。

【００４３】この実施例５では光ファイバアレイの相対
位置調整を行うステップとして、Ｚ軸方向の位置調整、
Ｚ軸回りの回転角調整、Ｙ軸方向の位置調整、Ｘ軸方向
の位置調整、の順序で進める場合について説明したが、
上記ステップを、Ｚ軸方向の位置調整、Ｚ軸回りの回転
角調整、Ｘ軸方向の位置調整、Ｙ軸方向の位置調整、の
順序で進める場合も同様の効果が得られる。

【００４４】以上によれば、上記光ファイバアレイの各
光ファイバについて個別に、光軸に垂直な互いに直交す
る２軸で何度も動かして結合光出力が大きくなる方向に
動かして最適結合位置を探す必要がなく、上記光ファイ
バアレイの位置調整が容易に短時間に行うことができ
る。

【００４５】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、光アイソレータの入射側の偏光子として、２つのプ
リズムを貼り合わせた偏光プリズムで、且つ直交する２
つの偏光を透過する偏光子を使用するため、内部反射の
ない光アイソレータが得られ、また、入射ビームの貼り
合わせ面への入射面が上記半導体レーザアレイを含む面
に対して直交する偏光子を使用するため、偏光子を小さ
くすることができ、光アイソレータの小形化が図れる。
これにより、半導体レーザの発光周波数が安定で、小形
の半導体レーザアレイモジュールを得ることができる。

【００４６】また、請求項２の発明によれば、光アイソ
レータの磁石形状を、該半導体レーザアレイからの出射
ビーム形状に合わせて、光軸に垂直の断面のアレイ垂直
方向の大きさをアレイ方向の大きさより小さくしたこと
により、単一半導体レーザによる光アイソレータの磁石
の有効径と同じにすることができ、半導体レーザのアレ
イ化による光アイソレータのアレイ垂直方向の大形化を
抑えられる。これにより、小形の半導体レーザアレイモ
ジュールを得ることができる。

【００４７】また、請求項３の発明によれば、半導体レ
ーザアレイの給電線を上記半導体レーザアレイの左右に
配置し、温度検出器を上記半導体レーザアレイの後面近
傍に配置することとし、上記半導体レーザアレイの温度
を正確に測定することができる。なお、上記温度検出器
を上記半導体レーザアレイの後面出射ビームに対して斜
めに配置することにより温度検出器からの反射戻り光の
影響をなくせる。これにより、半導体レーザの発振光周
波数が安定な半導体レーザアレイモジュールを得ること
ができる。

【００４８】また、請求項４の発明によれば、光ファイ
バアレイの光軸回りの回転位置および光軸方向に垂直な
直交する２軸方向の位置調整のステップでは、光ファイ
バアレイをそれぞれ所定の軸方向に掃引して、複数の光
ファイバへの結合光出力を数点測定し、上記各光ファイ
バの結合光出力の分布を推定して求め、最適結合位置を
算出することにより、最適結合位置を求めるために光フ
ァイバアレイを何度も動かすことがなく容易に位置調整
を行える半導体レーザアレイモジュールの組立て方法を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の半導体レーザアレイモジュールの実
施例１，２，３，４を示す全体構成図である。

【図２】図１の光アイソレータの構成を説明する図であ
る。

【図３】この発明の半導体レーザアレイモジュールの実
施例１を示す光アイソレータの偏光子を説明する図であ
る。

【図４】この発明の半導体レーザアレイモジュールの実
施例２を示す光アイソレータの磁石を説明する図であ
る。

【図５】この発明の半導体レーザアレイモジュールの実
施例３を示す光アイソレータの磁石を説明する図であ
る。

【図６】この発明の半導体レーザアレイモジュールの実
施例４を示す半導体レーザアレイのチップキャリアを説
明する図である。

【図７】この発明の半導体レーザアレイモジュールの組
立て方法の実施例５を示す光ファイバアレイの位置調整
方法を説明する図である。

【図８】この発明の半導体レーザアレイモジュールの組
立て方法の実施例５を示す光ファイバアレイの位置調整
方法を説明する図である。

【図９】従来の半導体レーザアレイモジュールを示す全
体構成図である。

【図１０】図９の光アイソレータの構成を説明する図で
ある。

【図１１】図１０の光アイソレータの偏光子を説明する
図である。

【図１２】図１０の光アイソレータの磁石を説明する図
である。

【図１３】図９の半導体レーザアレイを説明する図であ
る。

【符号の説明】

１半導体レーザアレイ２光ファイバアレイ３コリメートレンズ４光アイソレータ５集光レンズ６サーミスタ７チップキャリア８給電線９偏光子１０ファラデー回転子１１検光子１２磁石１３ホルダ１４ロションプリズム１５貼り合わせ面１６半導体レーザアレイの出射ビーム１７入射ビームの貼り合わせ面への入射面１８半導体レーザアレイを含む面１９入射光線２０Ｐ偏光の出射光線２１Ｓ偏光の出射光線２２Ｐ偏光の偏光方向２３Ｓ偏光の偏光方向２４電極２５半導体レーザの結像点２６光ファイバアレイのアレイ面２７面１８と面２６のつくる角

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｂ 10/28 10/02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数個の半導体レーザを一列に配置した
半導体レーザアレイと、上記の各半導体レーザに対応す
る光ファイバを一列に配置した光ファイバアレイとを、
光学的に結合するためのレンズ系と、上記半導体レーザ
への戻り光を抑圧する光アイソレータとを有する半導体
レーザアレイモジュールにおいて、上記光アイソレータの入射側の偏光子を、２つのプリズ
ムを貼り合わせた偏光プリズムで、直交する２つの偏光
を透過する、且つ入射ビームの貼り合わせ面への入射面
が上記半導体レーザアレイを含む面に対して直交する偏
光子と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２】複数個の半導体レーザを一列に配置した
半導体レーザアレイと、上記の各半導体レーザに対応す
る光ファイバを一列に配置した光ファイバアレイとを、
光学的に結合するためのレンズ系と、上記半導体レーザ
への戻り光を抑圧する光アイソレータとを有する半導体
レーザアレイモジュールにおいて、上記光アイソレータの有する磁石形状を、該半導体レー
ザアレイからの出射ビーム形状に合わせて、光軸に垂直
の断面のアレイ垂直方向の大きさをアレイ方向の大きさ
より小さく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３】複数個の半導体レーザを一列に配置した
半導体レーザアレイと、上記の各半導体レーザに光学的
に結合する光ファイバを一列に配置した光ファイバアレ
イとを有する半導体レーザアレイモジュールにおいて、上記半導体レーザアレイへの給電線を、上記半導体レー
ザアレイの左右に配置し、温度検出器を上記半導体レー
ザアレイの後面近傍に、且つ上記半導体レーザアレイの
後面出射ビームに対して斜めに配置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４】複数個の半導体レーザを一列に配置した
半導体レーザアレイと、上記各半導体レーザと光学的に
結合する光ファイバを一列に配置した光ファイバアレイ
とを有する半導体レーザアレイモジュールの組立て方法
において、以下に示すステップで上記光ファイバアレイの相対位置
調整を行うことを特徴とする半導体レーザアレイモジュ
ールの組立て方法、（１）先ず、上記光ファイバアレイを光軸方向に動か
し、上記光ファイバアレイへの結合光出力が最大値もし
くは所定値となる位置に上記光ファイバアレイを配置
し、（２）次いで、上記光ファイバアレイを上記半導体レー
ザアレイのアレイ垂直方向に掃引させ、上記光ファイバ
アレイの複数の光ファイバへの結合光出力を複数点で測
定して、上記各光ファイバの結合光出力の分布を推定
し、上記分布より各光ファイバの最適結合位置を求め、上記光ファイバアレイの両端のもしくは両端に最も近い
光ファイバアレイの最適結合位置の間隔と、上記の対応
する光ファイバの間隔とから、上記半導体レーザアレイ
のアレイ面と上記光ファイバアレイのアレイ面とがつく
る角度を求め、上記二面のつくる角度を零に上記光ファイバアレイの光
軸回りの角度調整を行い、（３）次いで、上記光ファイバアレイを上記半導体レー
ザアレイのアレイ垂直方向に掃引させ、上記光ファイバ
アレイの複数の光ファイバへの結合光出力を複数点で測
定して、上記各光ファイバの結合光出力の分布を推定
し、上記分布より各光ファイバの最適結合位置を求め、上記の各光ファイバの最適結合位置にそれぞれ所定の重
み付けをして各光ファイバの最適結合位置の重心を求
め、上記重心位置に上記光ファイバアレイのアレイ垂直
方向の位置調整を行い、（４）次いで、上記光ファイバアレイを上記半導体レー
ザアレイのアレイ方向に掃引させ、上記光ファイバアレ
イの複数の光ファイバへの結合光出力を複数点で測定し
て、上記各光ファイバの結合光出力の分布を推定し、上
記分布より各光ファイバの最適結合位置を求め、上記の各光ファイバの最適結合位置にそれぞれ所定の重
み付けをして各光ファイバの最適結合位置の重心位置を
求め、上記重心位置に上記光ファイバアレイのアレイ方
向の位置調整を行う。