JPH0990174A - 半導体レーザモジュール - Google Patents
半導体レーザモジュールInfo
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- JPH0990174A JPH0990174A JP7251389A JP25138995A JPH0990174A JP H0990174 A JPH0990174 A JP H0990174A JP 7251389 A JP7251389 A JP 7251389A JP 25138995 A JP25138995 A JP 25138995A JP H0990174 A JPH0990174 A JP H0990174A
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- fiber
- semiconductor laser
- lens
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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
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/262—Optical details of coupling light into, or out of, or between fibre ends, e.g. special fibre end shapes or associated optical elements
-
- 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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体レーザとコア拡大ファイバとの間にお
ける結合効率が高く、かつ、安定した半導体レーザモジ
ュールを提供する。 【解決手段】 第一のレンズ12及び第二のレンズ13を有
する２レンズ系によって、半導体レーザ11からの出射光
をシングルモードファイバ端部のコア径を拡大させたコ
ア拡大ファイバ14に結合させる半導体レーザモジュール
10。コア拡大ファイバ14は、コアの拡大率を1.３以上、
モードフィールド径の変化率の絶対値を6.０×１０-4μ
ｍ-1よりも小さく設定した。
ける結合効率が高く、かつ、安定した半導体レーザモジ
ュールを提供する。 【解決手段】 第一のレンズ12及び第二のレンズ13を有
する２レンズ系によって、半導体レーザ11からの出射光
をシングルモードファイバ端部のコア径を拡大させたコ
ア拡大ファイバ14に結合させる半導体レーザモジュール
10。コア拡大ファイバ14は、コアの拡大率を1.３以上、
モードフィールド径の変化率の絶対値を6.０×１０-4μ
ｍ-1よりも小さく設定した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザモジ
ュールに関する。
ュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】９８０ｎｍや１０２０ｎｍの光を発する
半導体レーザは、希土類ドープファイバを用いた光増幅
用の励起光源としてこれまで盛んに研究開発が行われて
きた。従来、例えば、９８０ｎｍの半導体レーザからの
光をシングルモードファイバに高結合効率で入射させる
には、図４に示す２つのレンズを用いた２レンズ系の結
合光学系１が使用されている。即ち、結合光学系１は、
レーザ素子２、コリメータレンズ３、球レンズ４及びシ
ングルモードファイバ５を有している。
半導体レーザは、希土類ドープファイバを用いた光増幅
用の励起光源としてこれまで盛んに研究開発が行われて
きた。従来、例えば、９８０ｎｍの半導体レーザからの
光をシングルモードファイバに高結合効率で入射させる
には、図４に示す２つのレンズを用いた２レンズ系の結
合光学系１が使用されている。即ち、結合光学系１は、
レーザ素子２、コリメータレンズ３、球レンズ４及びシ
ングルモードファイバ５を有している。
【０００３】結合光学系１は、２つのレンズを使用して
いることから、１つのレンズを用いた結合光学系と比べ
ると、比較的焦点距離が大きなレンズを用いることがで
きる。このため、結合光学系１は、組み立て易く、構成
部材の位置決め精度の許容誤差も緩いという理由から従
来から盛んに使用されてきた。ところで、シングルモー
ドファイバは、９８０ｎｍの波長域ではモードフィール
ド径（直径）が１３００ｎｍや１５５０ｎｍ等の長波長
域の場合に比べて小さい。このため、シングルモードフ
ァイバを用いた結合光学系１を半導体レーザモジュール
に組み立てるとき、シングルモードファイバ５の溶接固
定に伴う位置ずれによる結合効率の低下は、９８０ｎｍ
帯における方が前記長波長域の場合よりも顕著に発現す
る。
いることから、１つのレンズを用いた結合光学系と比べ
ると、比較的焦点距離が大きなレンズを用いることがで
きる。このため、結合光学系１は、組み立て易く、構成
部材の位置決め精度の許容誤差も緩いという理由から従
来から盛んに使用されてきた。ところで、シングルモー
ドファイバは、９８０ｎｍの波長域ではモードフィール
ド径（直径）が１３００ｎｍや１５５０ｎｍ等の長波長
域の場合に比べて小さい。このため、シングルモードフ
ァイバを用いた結合光学系１を半導体レーザモジュール
に組み立てるとき、シングルモードファイバ５の溶接固
定に伴う位置ずれによる結合効率の低下は、９８０ｎｍ
帯における方が前記長波長域の場合よりも顕著に発現す
る。
【０００４】 この問題の解決には、コア拡大ファイバの
使用が有効である。即ち、コア拡大ファイバのビームス
ポット半径(＝モードフィールド半径）をωf、ＹＡＧ溶
接時に光軸に垂直な平面内で生ずる位置ずれ量をΔrと
すると、結合効率はexp（−Δr2／ωf2）だけ低下する
ことが見積もられている（Appl. Opt., 1979, 18, pp.1
847-1856 参照）。従って、コア拡大ファイバを使用す
れば、ビームスポット半径が大きくなるので、結合効率
の低下量が小さくなる。
使用が有効である。即ち、コア拡大ファイバのビームス
ポット半径(＝モードフィールド半径）をωf、ＹＡＧ溶
接時に光軸に垂直な平面内で生ずる位置ずれ量をΔrと
すると、結合効率はexp（−Δr2／ωf2）だけ低下する
ことが見積もられている（Appl. Opt., 1979, 18, pp.1
847-1856 参照）。従って、コア拡大ファイバを使用す
れば、ビームスポット半径が大きくなるので、結合効率
の低下量が小さくなる。
【０００５】このような特性を有するコア拡大ファイバ
は、シングルモードファイバの端部を加熱し、コアのド
ーパントをクラッド側に拡散させて作製される。図５に
示すように、コア拡大ファイバ６においては、クラッド
６ａで囲まれたコア６ｂの径（モードフィールド径）
は、コア拡大ファイバ６の加熱した端部で大きく、この
端部から離れるに従って小さくなり、十分離れた位置に
おける非拡大部では加熱前のシングルモードファイバの
コア径Ｄ0 となる。
は、シングルモードファイバの端部を加熱し、コアのド
ーパントをクラッド側に拡散させて作製される。図５に
示すように、コア拡大ファイバ６においては、クラッド
６ａで囲まれたコア６ｂの径（モードフィールド径）
は、コア拡大ファイバ６の加熱した端部で大きく、この
端部から離れるに従って小さくなり、十分離れた位置に
おける非拡大部では加熱前のシングルモードファイバの
コア径Ｄ0 となる。
【０００６】コア拡大ファイバ６においては、通常、拡
大部のコア径が１５μｍ、非拡大部のコア径Ｄ0 が７μ
ｍであるのに対し、拡大部の長さが0.５〜５ｍｍ程度で
あることを考慮すると、コア径が非常に緩やかに変化し
ていることになる。ところで、９８０ｎｍ帯等の短波長
帯のレーザ素子は、一般に楕円形のモードフィールドを
有している。これに対して、シングルモードファイバ
は、通常、円形のモードフィールドを有している。ま
た、シングルモードファイバに入射するレーザ光の界
は、シングルモードファイバ内に基本モードの界を励起
するが、両者の前記モードフィールド形状の相違によっ
て、励起効率が制限されるため結合損失が生じる。
大部のコア径が１５μｍ、非拡大部のコア径Ｄ0 が７μ
ｍであるのに対し、拡大部の長さが0.５〜５ｍｍ程度で
あることを考慮すると、コア径が非常に緩やかに変化し
ていることになる。ところで、９８０ｎｍ帯等の短波長
帯のレーザ素子は、一般に楕円形のモードフィールドを
有している。これに対して、シングルモードファイバ
は、通常、円形のモードフィールドを有している。ま
た、シングルモードファイバに入射するレーザ光の界
は、シングルモードファイバ内に基本モードの界を励起
するが、両者の前記モードフィールド形状の相違によっ
て、励起効率が制限されるため結合損失が生じる。
【０００７】このモードフィールド形状の相違に起因す
る結合損失η（ｄＢ）は、レーザ結晶の端面において、
０次のガウスビームのモードフィールドに関するＸ軸方
向の半径をω1x、Ｙ軸方向の半径をω1yとすると、次式
で与えられる（「光デバイスのための光結合系の基礎と
応用」，現代工学社 1991年１月25日発行，河野健治
著）。
る結合損失η（ｄＢ）は、レーザ結晶の端面において、
０次のガウスビームのモードフィールドに関するＸ軸方
向の半径をω1x、Ｙ軸方向の半径をω1yとすると、次式
で与えられる（「光デバイスのための光結合系の基礎と
応用」，現代工学社 1991年１月25日発行，河野健治
著）。
【０００８】 logη＝log［４／｛（ω1x／ω1y）1/2＋（ω1y／ω1x）1/2｝2］ ……………（１） 従って、モードフィールド形状が異なるレーザ光とシン
グルモードファイバとの結合である限り、上記結合損失
は不可避で、これが９８０ｎｍ帯のレーザモジュールの
出力が制限される要因の１つであった。
グルモードファイバとの結合である限り、上記結合損失
は不可避で、これが９８０ｎｍ帯のレーザモジュールの
出力が制限される要因の１つであった。
【０００９】そこで、本発明者らは、コア拡大ファイバ
を用いれば、位置ずれによる結合効率の低下のみなら
ず、モードフィールド形状に相違に起因する結合効率の
低下を抑制できるものと考え、シングルモードファイバ
及びコア拡大ファイバを用いて作製した半導体レーザモ
ジュールにおける結合効率の評価を行ってみた。ここ
で、図６(a),(b)は、それぞれシングルモードファイバ
（図６(a)）及びコア拡大ファイバ（図６(b)）を用い、
それぞれ最適像倍率の２レンズ系を使用して作製した半
導体レーザモジュールにおける結合効率の評価結果であ
る。従って、図６(a),(b) に示す結果から、コア拡大フ
ァイバを用いた方が、シングルモードファイバを用いた
半導体レーザモジュールに比べて結合効率が高いものの
割合が多いことが分かった。尚、図中、ｎは評価した半
導体レーザモジュールの個数、Ｍは結合効率の個数ｎに
関する平均値、σは結合効率の分散である。
を用いれば、位置ずれによる結合効率の低下のみなら
ず、モードフィールド形状に相違に起因する結合効率の
低下を抑制できるものと考え、シングルモードファイバ
及びコア拡大ファイバを用いて作製した半導体レーザモ
ジュールにおける結合効率の評価を行ってみた。ここ
で、図６(a),(b)は、それぞれシングルモードファイバ
（図６(a)）及びコア拡大ファイバ（図６(b)）を用い、
それぞれ最適像倍率の２レンズ系を使用して作製した半
導体レーザモジュールにおける結合効率の評価結果であ
る。従って、図６(a),(b) に示す結果から、コア拡大フ
ァイバを用いた方が、シングルモードファイバを用いた
半導体レーザモジュールに比べて結合効率が高いものの
割合が多いことが分かった。尚、図中、ｎは評価した半
導体レーザモジュールの個数、Ｍは結合効率の個数ｎに
関する平均値、σは結合効率の分散である。
【００１０】この結果は、結合損失に関する（１）式か
らは、理解できない。即ち、楕円形ビームのレーザと円
形のシングルモードファイバとの間で達成し得る最大結
合効率は、（１）式から明らかなように、楕円形レーザ
ビームのアスペクト比（＝ω1x／ω1y）のみで決まり、
光ファイバのモードフィールド径には無関係であるはず
であるが、実際にはコア拡大ファイバの方が高い結合効
率を達成していた。
らは、理解できない。即ち、楕円形ビームのレーザと円
形のシングルモードファイバとの間で達成し得る最大結
合効率は、（１）式から明らかなように、楕円形レーザ
ビームのアスペクト比（＝ω1x／ω1y）のみで決まり、
光ファイバのモードフィールド径には無関係であるはず
であるが、実際にはコア拡大ファイバの方が高い結合効
率を達成していた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、コア拡
大ファイバを用いて作製した半導体レーザモジュールに
おいては、高い結合効率を達成できた。しかし、図６
(a),(b)に示す結果から明らかなように、コア拡大ファ
イバを用い半導体レーザモジュールでは、シングルモー
ドファイバを用いたものに比べて結合効率がばらつき、
分散（σ）が大きくなるという問題があった。
大ファイバを用いて作製した半導体レーザモジュールに
おいては、高い結合効率を達成できた。しかし、図６
(a),(b)に示す結果から明らかなように、コア拡大ファ
イバを用い半導体レーザモジュールでは、シングルモー
ドファイバを用いたものに比べて結合効率がばらつき、
分散（σ）が大きくなるという問題があった。
【００１２】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、半導体レーザとコア拡大ファイバとの間における結
合効率が高く、かつ、安定した半導体レーザモジュール
を提供することを目的とする。
で、半導体レーザとコア拡大ファイバとの間における結
合効率が高く、かつ、安定した半導体レーザモジュール
を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明者らは、結合効率がばらつく原因に関し、種々の
実験を行って鋭意検討を重ねた。その結果、結合効率
は、コアの拡大率とモードフィールド径の変化率とが原
因となる事実を見い出した。即ち、コア拡大ファイバを
用いた半導体レーザモジュールにおいて、コア拡大ファ
イバのコア拡大部におけるモードフィールド径の変化率
を変化させると、図７に示すように、結合効率は前記変
化率の絶対値（＝｜（ｄＤ／ｄｚ）／Ｄ0｜）の増加に
伴って減少し、6.０×１０-4μｍ-1が境界となる。この
とき、前記変化率の絶対値を5.５×１０-4μｍ-1に保っ
てコアの拡大率（コア拡大ファイバの端面におけるモー
ドフィールド径とシングルモードファイバのモードフィ
ールド径との比）を変化させたところ、図８に示すよう
に、コア拡大率が1.３倍より大きい範囲で結合効率の改
善が見られた。
本発明者らは、結合効率がばらつく原因に関し、種々の
実験を行って鋭意検討を重ねた。その結果、結合効率
は、コアの拡大率とモードフィールド径の変化率とが原
因となる事実を見い出した。即ち、コア拡大ファイバを
用いた半導体レーザモジュールにおいて、コア拡大ファ
イバのコア拡大部におけるモードフィールド径の変化率
を変化させると、図７に示すように、結合効率は前記変
化率の絶対値（＝｜（ｄＤ／ｄｚ）／Ｄ0｜）の増加に
伴って減少し、6.０×１０-4μｍ-1が境界となる。この
とき、前記変化率の絶対値を5.５×１０-4μｍ-1に保っ
てコアの拡大率（コア拡大ファイバの端面におけるモー
ドフィールド径とシングルモードファイバのモードフィ
ールド径との比）を変化させたところ、図８に示すよう
に、コア拡大率が1.３倍より大きい範囲で結合効率の改
善が見られた。
【００１４】本発明は、上記事実に基づいてなされたも
ので、第一のレンズ及び第二のレンズを有する２レンズ
系によって、半導体レーザからの出射光をシングルモー
ドファイバ端部のコア径を拡大させたコア拡大ファイバ
に結合させる半導体レーザモジュールにおいて、前記コ
ア拡大ファイバは、コアの拡大率を1.３以上、モードフ
ィールド径の変化率の絶対値を6.０×１０-4μｍ-1より
も小さく設定したのである。
ので、第一のレンズ及び第二のレンズを有する２レンズ
系によって、半導体レーザからの出射光をシングルモー
ドファイバ端部のコア径を拡大させたコア拡大ファイバ
に結合させる半導体レーザモジュールにおいて、前記コ
ア拡大ファイバは、コアの拡大率を1.３以上、モードフ
ィールド径の変化率の絶対値を6.０×１０-4μｍ-1より
も小さく設定したのである。
【００１５】ここにおいて、本明細書においては、コア
拡大ファイバにおけるコアの拡大率及びモードフィール
ド径の変化率とは、それぞれ以下のように定義して使用
するものとする。即ち、コアの拡大率とは、コア拡大フ
ァイバの端面におけるモードフィールド径とシングルモ
ードファイバのモードフィールド径との比をいう。モー
ドフィールド径の変化率とは、コア拡大部におけるモー
ドフィールド径の、シングルモードファイバのモードフ
ィールド径を基準とするファイバ軸方向における変化率
をいう。
拡大ファイバにおけるコアの拡大率及びモードフィール
ド径の変化率とは、それぞれ以下のように定義して使用
するものとする。即ち、コアの拡大率とは、コア拡大フ
ァイバの端面におけるモードフィールド径とシングルモ
ードファイバのモードフィールド径との比をいう。モー
ドフィールド径の変化率とは、コア拡大部におけるモー
ドフィールド径の、シングルモードファイバのモードフ
ィールド径を基準とするファイバ軸方向における変化率
をいう。
【００１６】コア拡大ファイバにおけるコアの拡大率と
モードフィールド径の変化率とを上記のように設定する
と、半導体レーザとコア拡大ファイバとの間における結
合効率が向上する。
モードフィールド径の変化率とを上記のように設定する
と、半導体レーザとコア拡大ファイバとの間における結
合効率が向上する。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１乃
至図３に基づいて詳細に説明する。半導体レーザモジュ
ール（以下、単に「モジュール」という）１０は、図１
に示すように、半導体レーザ１１、第１レンズ１２、第
２レンズ１３、コア拡大ファイバ１４及び気密ケース２
０等を有している。
至図３に基づいて詳細に説明する。半導体レーザモジュ
ール（以下、単に「モジュール」という）１０は、図１
に示すように、半導体レーザ１１、第１レンズ１２、第
２レンズ１３、コア拡大ファイバ１４及び気密ケース２
０等を有している。
【００１８】半導体レーザ１１は、第１レンズ１２との
間に所定の間隔をおいて、ベース２１上にチップキャリ
ア２２を介して設けられている。ベース２１は、気密ケ
ース２０内に設けた温度制御用のペルチェ素子２３の上
方に配置されている。ベース２１は、主要部分が銅製
で、第１レンズ１２を設置する部分がステンレス製の複
合材である。ここで、ベース２１は、チップキャリア２
２を挟んで第１レンズ１２と対向する側にキャリア２４
が固定され、キャリア２２の半導体レーザ１１と対向す
る位置にモニタ用のフォトダイオード２４ａが設けられ
ている。
間に所定の間隔をおいて、ベース２１上にチップキャリ
ア２２を介して設けられている。ベース２１は、気密ケ
ース２０内に設けた温度制御用のペルチェ素子２３の上
方に配置されている。ベース２１は、主要部分が銅製
で、第１レンズ１２を設置する部分がステンレス製の複
合材である。ここで、ベース２１は、チップキャリア２
２を挟んで第１レンズ１２と対向する側にキャリア２４
が固定され、キャリア２２の半導体レーザ１１と対向す
る位置にモニタ用のフォトダイオード２４ａが設けられ
ている。
【００１９】第１レンズ１２は、レンズホルダ１２ａに
コリメータレンズ１２ｂが保持されている。レンズホル
ダ１２ａは、ベース２１に溶接固定されている。コリメ
ータレンズ１２ｂは、高結合効率を得るために非球面レ
ンズが使用されている。第２レンズ１３は、レンズホル
ダ１３ａに上下部分を削り出した球レンズ１３ｂが保持
されている。レンズホルダ１３ａは、光軸に垂直な面内
で位置調整して気密ケース２０の後述する挿着円筒２０
ａに固定されている。
コリメータレンズ１２ｂが保持されている。レンズホル
ダ１２ａは、ベース２１に溶接固定されている。コリメ
ータレンズ１２ｂは、高結合効率を得るために非球面レ
ンズが使用されている。第２レンズ１３は、レンズホル
ダ１３ａに上下部分を削り出した球レンズ１３ｂが保持
されている。レンズホルダ１３ａは、光軸に垂直な面内
で位置調整して気密ケース２０の後述する挿着円筒２０
ａに固定されている。
【００２０】コア拡大ファイバ１４は、コアを拡大させ
た先端側が光軸に対して６゜傾斜させて斜めに研磨（図
２参照）されると共に研磨面に反射防止コーティングが
施され、先端側が金属筒１５内に接着されて保護されて
いる。金属筒１５は、調整部材１６の最適位置に溶接固
定されている。ここにおいて、金属筒１５は、調整部材
１６内でコア拡大ファイバ１４の光軸方向に沿って前後
方向にスライドさせたり、光軸廻りに回転させることで
調整部材１６の最適位置に調整される。
た先端側が光軸に対して６゜傾斜させて斜めに研磨（図
２参照）されると共に研磨面に反射防止コーティングが
施され、先端側が金属筒１５内に接着されて保護されて
いる。金属筒１５は、調整部材１６の最適位置に溶接固
定されている。ここにおいて、金属筒１５は、調整部材
１６内でコア拡大ファイバ１４の光軸方向に沿って前後
方向にスライドさせたり、光軸廻りに回転させることで
調整部材１６の最適位置に調整される。
【００２１】ここで、半導体レーザ１１とコア拡大ファ
イバ１４との間の結合効率を高めるには、半導体レーザ
１１から出射されたレーザ光をコア拡大ファイバ１４の
傾斜端面に対して斜めに入射させる必要がある。このた
め、モジュール１０においては、図２に示すように、第
１レンズ１２と第２レンズ１３の光軸Ｌ1，Ｌ2を僅かに
平行方向にずらして配置している。これにより、半導体
レーザ１１から出射され第１レンズ１２のコリメータレ
ンズ１２ｂを通過したレーザ光は、第２レンズ１３の球
レンズ１３ｂで集光されてコア拡大ファイバ１４に最適
の角度で入射する。因みに、コア拡大ファイバ１４は、
端面の傾斜角度が６゜の場合、レーザ光と光軸Ｌ1との
なす角θが約３゜となるように傾ける必要がある。
イバ１４との間の結合効率を高めるには、半導体レーザ
１１から出射されたレーザ光をコア拡大ファイバ１４の
傾斜端面に対して斜めに入射させる必要がある。このた
め、モジュール１０においては、図２に示すように、第
１レンズ１２と第２レンズ１３の光軸Ｌ1，Ｌ2を僅かに
平行方向にずらして配置している。これにより、半導体
レーザ１１から出射され第１レンズ１２のコリメータレ
ンズ１２ｂを通過したレーザ光は、第２レンズ１３の球
レンズ１３ｂで集光されてコア拡大ファイバ１４に最適
の角度で入射する。因みに、コア拡大ファイバ１４は、
端面の傾斜角度が６゜の場合、レーザ光と光軸Ｌ1との
なす角θが約３゜となるように傾ける必要がある。
【００２２】気密ケース２０は、内外に突出する挿着円
筒２０ａが一方の端壁に設けられている。挿着円筒２０
ａの内側には、表面に反射防止コーティングを施したガ
ラス板２５が円筒軸に対して１０度傾斜させて取り付け
られ、気密ケース２０を気密状態に封止している。本発
明のモジュール１０は以上のように構成され、以下のよ
うにして組み立てられる。
筒２０ａが一方の端壁に設けられている。挿着円筒２０
ａの内側には、表面に反射防止コーティングを施したガ
ラス板２５が円筒軸に対して１０度傾斜させて取り付け
られ、気密ケース２０を気密状態に封止している。本発
明のモジュール１０は以上のように構成され、以下のよ
うにして組み立てられる。
【００２３】先ず、ベース２１上に半導体レーザ１１を
搭載したチップキャリア２２及びフォトダイオード２４
ａを搭載したキャリア２４を固定する。次に、半導体レ
ーザ１１を励起してレーザ光を出射させ、この状態で第
１レンズ１２を半導体レーザ１１の前方に配置する。そ
して、コリメータレンズ１２ｂから出射するレーザ光
が、平行光となる位置でレンズホルダ１２ａをベース２
１に溶接固定する。
搭載したチップキャリア２２及びフォトダイオード２４
ａを搭載したキャリア２４を固定する。次に、半導体レ
ーザ１１を励起してレーザ光を出射させ、この状態で第
１レンズ１２を半導体レーザ１１の前方に配置する。そ
して、コリメータレンズ１２ｂから出射するレーザ光
が、平行光となる位置でレンズホルダ１２ａをベース２
１に溶接固定する。
【００２４】次いで、ベース２１を気密ケース２０内に
配置したペルチェ素子２３の上に設置する。しかる後、
レンズホルダ１３ａを挿着円筒２０ａに挿着し、軸に垂
直な面内で位置調整し、第２レンズ１３を挿着円筒２０
ａに溶接固定する。このとき、球レンズ１３ｂから出射
したレーザ光が、コア拡大ファイバ１４に最適の角度
（＝約３゜）で入射するように、レンズホルダ１３ａの
挿着円筒２０ａに対する軸方向の位置を調整する。
配置したペルチェ素子２３の上に設置する。しかる後、
レンズホルダ１３ａを挿着円筒２０ａに挿着し、軸に垂
直な面内で位置調整し、第２レンズ１３を挿着円筒２０
ａに溶接固定する。このとき、球レンズ１３ｂから出射
したレーザ光が、コア拡大ファイバ１４に最適の角度
（＝約３゜）で入射するように、レンズホルダ１３ａの
挿着円筒２０ａに対する軸方向の位置を調整する。
【００２５】次に、コア拡大ファイバ１４を保持した金
属筒１５を調整部材１６に挿通し、調整部材１６を第二
レンズホルダ１３に当接させる。この状態で、半導体レ
ーザ１１からのレーザ光をコア拡大ファイバ１４に入射
させ、コア拡大ファイバ１４の端部でレーザ光の強度を
モニタしながら、金属製筒１５を調整部材１６内で光軸
方向に沿って前後方向にスライドさせたり、光軸廻りに
回転させ、金属製筒１５、従ってコア拡大ファイバ１４
の第二レンズ１３に対する最適位置（＝入射光量が最
大、即ち、結合効率が最大）を求める。
属筒１５を調整部材１６に挿通し、調整部材１６を第二
レンズホルダ１３に当接させる。この状態で、半導体レ
ーザ１１からのレーザ光をコア拡大ファイバ１４に入射
させ、コア拡大ファイバ１４の端部でレーザ光の強度を
モニタしながら、金属製筒１５を調整部材１６内で光軸
方向に沿って前後方向にスライドさせたり、光軸廻りに
回転させ、金属製筒１５、従ってコア拡大ファイバ１４
の第二レンズ１３に対する最適位置（＝入射光量が最
大、即ち、結合効率が最大）を求める。
【００２６】この最適位置で、金属製筒１５と調整部材
１６及び調整部材１６とレンズホルダ１３ａとをそれぞ
れ溶接固定し、モジュール１０の組立が完了する。ここ
で、コアの拡大率が1.４４で、モードフィールド径の変
化率の絶対値（＝｜（ｄＤ／ｄｚ）／Ｄ0｜）が5.５×
１０-4μｍ-1のコア拡大ファイバ１４を用いてモジュー
ル１０を組み立て、半導体レーザ１１とコア拡大ファイ
バ１４との間の結合効率を測定したところ、図３に示す
分布が得られた。図中、ｎはモジュール１０の個数、Ｍ
は個数ｎに関する結合効率の平均値、σは結合効率の分
散である。
１６及び調整部材１６とレンズホルダ１３ａとをそれぞ
れ溶接固定し、モジュール１０の組立が完了する。ここ
で、コアの拡大率が1.４４で、モードフィールド径の変
化率の絶対値（＝｜（ｄＤ／ｄｚ）／Ｄ0｜）が5.５×
１０-4μｍ-1のコア拡大ファイバ１４を用いてモジュー
ル１０を組み立て、半導体レーザ１１とコア拡大ファイ
バ１４との間の結合効率を測定したところ、図３に示す
分布が得られた。図中、ｎはモジュール１０の個数、Ｍ
は個数ｎに関する結合効率の平均値、σは結合効率の分
散である。
【００２７】図３から明らかなように、シングルモード
ファイバのコアをマルチモードになる径まで拡大し、モ
ードフィールド径の変化率の絶対値を6.０×１０-4μｍ
-1よりも小さく設定することにより、組み立てられるモ
ジュールにおける結合効率のばらつきが小さくなり、高
結合効率のモジュールを安定して製造することができる
ことが分かった。
ファイバのコアをマルチモードになる径まで拡大し、モ
ードフィールド径の変化率の絶対値を6.０×１０-4μｍ
-1よりも小さく設定することにより、組み立てられるモ
ジュールにおける結合効率のばらつきが小さくなり、高
結合効率のモジュールを安定して製造することができる
ことが分かった。
【００２８】ここで、コア拡大ファイバ１４におけるモ
ードフィールド径の変化率は、シングルモードファイバ
をバーナーで加熱してコアを拡大させる際の燃料ガスの
流量調整、火炎の大きさや温度の調節、あるいはバーナ
ーを動かしてファイバの加熱部分の大きさ変えたり、バ
ーナーファイバとの距離を調節する等、種々の手段によ
って制御可能である。
ードフィールド径の変化率は、シングルモードファイバ
をバーナーで加熱してコアを拡大させる際の燃料ガスの
流量調整、火炎の大きさや温度の調節、あるいはバーナ
ーを動かしてファイバの加熱部分の大きさ変えたり、バ
ーナーファイバとの距離を調節する等、種々の手段によ
って制御可能である。
【００２９】また、上記実施例のモジュールは、９８０
ｎｍ帯のみならず１０００ｎｍ帯のモジュールにも適用
可能なことは言うまでもない。
ｎｍ帯のみならず１０００ｎｍ帯のモジュールにも適用
可能なことは言うまでもない。
【００３０】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、半導体レーザとコア拡大ファイバとの間におけ
る結合効率が高く、かつ、安定した半導体レーザモジュ
ールを歩留まりよく製造することができる。
よれば、半導体レーザとコア拡大ファイバとの間におけ
る結合効率が高く、かつ、安定した半導体レーザモジュ
ールを歩留まりよく製造することができる。
【図１】本発明の半導体レーザモジュールの一実施例を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図２】図１のモジュールにおける光学系の配置上の特
徴を示す配置図である。
徴を示す配置図である。
【図３】図１のモジュールにおける結合効率の評価結果
を示すヒストグラムである。
を示すヒストグラムである。
【図４】半導体レーザとシングルモードファイバとの結
合を示す従来の結合光学系の構成図である。
合を示す従来の結合光学系の構成図である。
【図５】コア拡大ファイバの構造を示す断面図である。
【図６】シングルモードファイバ（図６(ａ)）とコア拡
大ファイバ（図６(ｂ)）を用いて作製した従来の半導体
レーザモジュールにおける結合効率の評価結果を示すヒ
ストグラムである。
大ファイバ（図６(ｂ)）を用いて作製した従来の半導体
レーザモジュールにおける結合効率の評価結果を示すヒ
ストグラムである。
【図７】コア拡大ファイバを用いた半導体レーザモジュ
ールにおいて、コア拡大ファイバのコア拡大部における
モードフィールド径の変化率を変化させた場合における
変化率と結合効率との関係を示す変化特性図である。
ールにおいて、コア拡大ファイバのコア拡大部における
モードフィールド径の変化率を変化させた場合における
変化率と結合効率との関係を示す変化特性図である。
【図８】コア拡大ファイバを用いた半導体レーザモジュ
ールにおいて、モードフィールド径の変化率の絶対値を
5.５×１０-4μｍ-1に保ってコアの拡大率を変化させた
場合の、コア拡大率と結合効率との関係を示す変化特性
図である。
ールにおいて、モードフィールド径の変化率の絶対値を
5.５×１０-4μｍ-1に保ってコアの拡大率を変化させた
場合の、コア拡大率と結合効率との関係を示す変化特性
図である。
１０ 半導体レーザモジュール １１ 半導体レーザ １２ 第１レンズ １２ａ レンズホルダ １２ｂ コリメータレンズ １３ 第２レンズ １３ａ レンズホルダ １３ｂ 球レンズ １４ コア拡大ファイバ １５ 金属筒 １６ 調整部材 ２０ 気密ケース ２０ａ 挿着円筒 ２１ ベース ２２ チップキャリア ２３ ペルチェ素子 ２４ キャリア ２４ａ フォトダイオード ２５ ガラス板
Claims (1)
- 【請求項１】 第一のレンズ及び第二のレンズを有する
２レンズ系によって、半導体レーザからの出射光をシン
グルモードファイバ端部のコア径を拡大させたコア拡大
ファイバに結合させる半導体レーザモジュールにおい
て、 前記コア拡大ファイバは、コアの拡大率を1.３以上、モ
ードフィールド径の変化率の絶対値を6.０×１０-4μｍ
-1よりも小さく設定したことを特徴とする半導体レーザ
モジュール。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7251389A JPH0990174A (ja) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | 半導体レーザモジュール |
| US08/707,957 US5745625A (en) | 1995-09-28 | 1996-09-10 | Semiconductor laser module |
| DE69630748T DE69630748D1 (de) | 1995-09-28 | 1996-09-19 | Halbleiterlasermodul |
| EP96115040A EP0766107B1 (en) | 1995-09-28 | 1996-09-19 | Semiconductor laser module |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7251389A JPH0990174A (ja) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | 半導体レーザモジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0990174A true JPH0990174A (ja) | 1997-04-04 |
Family
ID=17222120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7251389A Pending JPH0990174A (ja) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | 半導体レーザモジュール |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5745625A (ja) |
| EP (1) | EP0766107B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0990174A (ja) |
| DE (1) | DE69630748D1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6044188A (en) * | 1996-10-28 | 2000-03-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Configuration for coupling light into one end of a multimode optical waveguide |
| US6094515A (en) * | 1997-04-15 | 2000-07-25 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical module |
| JP3226854B2 (ja) * | 1997-10-24 | 2001-11-05 | 日本電気株式会社 | 半導体レーザモジュール |
| US6026206A (en) * | 1998-03-06 | 2000-02-15 | Lucent Technologies, Inc. | Optical coupler using anamorphic microlens |
| JP4032648B2 (ja) * | 1998-04-22 | 2008-01-16 | 住友電気工業株式会社 | 光ファイバ増幅器およびこれに用いられる光ファイバ |
| US6243508B1 (en) | 1999-06-01 | 2001-06-05 | Picolight Incorporated | Electro-opto-mechanical assembly for coupling a light source or receiver to an optical waveguide |
| US6373644B1 (en) * | 1999-11-15 | 2002-04-16 | Axsun Technologies, Inc. | Micro optical bench component clip structures |
| JP2001281506A (ja) * | 2000-03-31 | 2001-10-10 | Ngk Insulators Ltd | 光ヘッド |
| KR100396360B1 (ko) * | 2000-11-16 | 2003-09-02 | 주식회사 솔고 바이오메디칼 | 고출력 반도체 레이저 모듈 |
| US6912237B2 (en) * | 2001-02-06 | 2005-06-28 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser module and semiconductor laser device having light feedback function |
| US6519099B1 (en) * | 2001-03-12 | 2003-02-11 | Thomas H. Blair | Lens system and optoelectric alignment apparatus |
| WO2003021317A2 (en) * | 2001-08-29 | 2003-03-13 | 3M Innovative Properties Company | Optical devices using shaped optical fibers and methods for making optical devices with shaped optical fibers |
| US20030044134A1 (en) * | 2001-08-31 | 2003-03-06 | Strachan William J. | Optical sub-assembly package |
| JP2003174227A (ja) * | 2001-12-06 | 2003-06-20 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザモジュール |
| JP2004177905A (ja) * | 2001-12-25 | 2004-06-24 | Mitsubishi Electric Corp | 光モジュール |
| US6661587B2 (en) | 2002-02-26 | 2003-12-09 | Richard G. Smith | Confocal optical design for optical coupling |
| JP3909257B2 (ja) * | 2002-03-12 | 2007-04-25 | 日本オプネクスト株式会社 | 光結合装置 |
| US7120178B2 (en) * | 2002-06-15 | 2006-10-10 | Intel Corporation | Chip carrier apparatus and method |
| US6856717B2 (en) * | 2003-03-24 | 2005-02-15 | Hymite A/S | Package with a light emitting device |
| US7142571B2 (en) * | 2003-05-09 | 2006-11-28 | Chian Chiu Li | Stack-type diode laser device |
| US7322754B2 (en) * | 2004-02-11 | 2008-01-29 | Jds Uniphase Corporation | Compact optical sub-assembly |
| US7226218B2 (en) * | 2004-09-10 | 2007-06-05 | Applied Optoelectronics, Inc. | Method and apparatus for coupling a laser to a fiber in a two-lens laser system |
| JP4466860B2 (ja) * | 2005-05-17 | 2010-05-26 | 横河電機株式会社 | 受光モジュール |
| US7325985B2 (en) * | 2005-07-01 | 2008-02-05 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical module with lens holder projection-welded to butterfly package |
| EP1884809B1 (en) * | 2006-07-31 | 2018-02-14 | TE Connectivity Corporation | Expanded beam connector |
| US8696217B2 (en) * | 2009-03-18 | 2014-04-15 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser module and optical module |
| CN119861455B (zh) * | 2025-02-10 | 2025-11-21 | 广东龙为智能科技有限公司 | 一种半导体光纤耦合设备 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61188509A (ja) * | 1985-02-16 | 1986-08-22 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 光結合装置 |
| US4842360A (en) * | 1987-06-18 | 1989-06-27 | Summit Technology, Inc. | High energy laser-to-waveguide coupling devices and methods |
| US5293444A (en) * | 1990-12-14 | 1994-03-08 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Wavelength converter |
| JPH04333808A (ja) * | 1991-05-10 | 1992-11-20 | Nec Corp | 光半導体モジュール |
-
1995
- 1995-09-28 JP JP7251389A patent/JPH0990174A/ja active Pending
-
1996
- 1996-09-10 US US08/707,957 patent/US5745625A/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-09-19 EP EP96115040A patent/EP0766107B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-09-19 DE DE69630748T patent/DE69630748D1/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0766107A1 (en) | 1997-04-02 |
| DE69630748D1 (de) | 2003-12-24 |
| EP0766107B1 (en) | 2003-11-19 |
| US5745625A (en) | 1998-04-28 |
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