JPH10513609A - 反転レーザダイオードを備えたレーザパッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 レーザパッケージ（１０）は、ハウジング（１１，１２、１３、１４）と、該レーザパッケージ（１０）の重要な要素が取り付けられているサブアセンブリ（２０）とを備えている。サブアセンブリ（２０）は、発生する可能性のある移動が、総ての要素にアラインメントを維持するような効果を確実に与えるようにすることによって、熱移動が存在する場合でさえも、要素のアラインメントを維持するように構成されている。サブアセンブリ（２０）は、ハウジングから容易に取り外すことができ、故障が起こった場合には、交換することができる。反転ダイオードが設けられており、この反転ダイオードは、そうでなければ活動中のレーザダイオードに損傷を与える可能性のある逆方向電流のための通路を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】 反転レーザダイオードを備えたレーザパッケージ 発明の分野 本発明は、レーザパッケージに関し、より詳細には、取り扱い上の及び操作上 の不正行為から保護するための反転ダイオードを備えていて、重要な要素の相対 的な移動を事実上排除する低コストのレーザパッケージに関する。 発明の背景 レーザパッケージの重要な要素の移動は、例えば、レーザ出射面、及び、該レ ーザ出射面に結合されていてデバイスの出力部にパワーを供給するための光ファ イバのミスアラインメントを生ずる。上記出射面及び光ファイバのミスアライン メントは、出力パワーを減少させて、デバイスの故障を生じさせる可能性がある 。従って、そのようなミスアラインメントを生じさせる熱移動の効果を防止する ために、レーザの取り付け及び梱包には大きな注意が払われている。 １つの努力は、熱を取り除いて上記熱移動の効果を低下させるための頑丈なヒ ートシンクを提供することであった。他の手段は、ファイバを該ファイバの長さ に沿う幾つかの固着点に取り付けて、レーザ出射面に当接しているファイバの整 合された端部に応力が伝達されるのを防止することである。そのような手段にも 拘わらず、熱により生ずる要素の移動、並びに、その結果生ずるミスアラインメ ントは、当業界で引き続き問題になっている。 当業界におけるレーザダイオードに関する一般的な問題は、取り扱いに起因し て、あるいは、電源の不規則性に起因して、ほんの少しの電流が逆方向に流れた 場合でも、ある種の故障が生じ、その結果、レーザダイオードが恒久的な損傷を 受けやすいということである。そのような種類の一般的な問題からの解放は、逆 方向バイアスされたダイオードを用いることによって、確実に行われる。 発明の簡単な説明 本発明の原理によれば、レーザパッケージは、剛性のセラミック表面層を有す る取り外し可能なサブアセンブリの中に、順方向バイアスされたダイオードに加 えて、逆方向バイアスされたダイオードを有している。上記表面層には、上記順 方向バイアスされたレーザの出射面に適正に整合した状態で、円柱レンズ、及び 、光ファイバの端部がハンダ付けされる。熱移動により、総ての要素の間の相対 的な移動を阻止するような運動が生ずる。従って、ミスアラインメントが防止さ れる。 また、上記パッケージ及びサブアセンブリは、比較的容易に組み立てられ、上 記サブアセンブリは容易に取り外される。その結果、故障する可能性が低く、従 って長い使用寿命が予測される、比較的低コストで部分的に再使用可能なパッケ ージが得られる。 図面の簡単な説明 図１及び図２は、本発明の原理によるレーザパッケージの拡大された概略的な 平面図及び側面図であり、 図３及び図４は、図１及び図２のパッケージのためのサブアセンブリ、及び、 上記パッケージのピンアウト部分のそれぞれの概略的な平面図であり、 図５及び図６はそれぞれ、図１及び図２のパッケージのための別のサブアセン ブリの一部の拡大平面図、及び、上記別のサブアセンブリの中のレーザダイオー ド配列を示す回路図である。 本発明の代表的な実施例の詳細な説明 図１及び図２は、本発明の原理によるレーザパッケージ１０の概略的な平面図 及び側面図を示している。このパッケージは、４つの壁部１１，１２、１３、１ ４を備えており、これら壁部は、フロア１５から上方に伸長してハウジングを形 成しており、該ハウジングの中では、サブアセンブリ２０が図２に示すネジ２１ によって接続されている。パッケージは、壁部１２に設けられる管状の延長部（ 出力ポート）２３を有しており、この延長部は、光ファイバ２４を収容している 。サポート２９も、図示のように、ネジによってハウジングのフロアに接続され ている。 上記サブアセンブリは、凹所２７を有しており、この凹所には、レーザチップ ２８及びサポート部材２９がぴったりと嵌合している。Ｕ字形状の堅固なセラミ ック層２６が、サブアセンブリの頂面で凹所２７の周囲に固定されている。上記 凹所は、上記チップの出射面が図面で見て右側を向いたセラミック素子の頂面に 位置するように、寸法決めされており、これにより、上記レーザの出射面から放 出されたエネルギは、整合された光ファイバに結合される。部材２９は、凹所２ ７においてサブアセンブリ２０にハンダ付けされていて、パッケージに安定性及 び剛性を与えている。 図３は、レーザチップ２８を包囲しているセラミック素子２６の拡大図を示し ている。この図は、円柱レンズ３１に結合されたレーザチップの出射面３０を示 しており、上記円柱レンズには、光ファイバ２４の端部３２が通常の態様で結合 されている。円柱レンズ３１は、ハンダハイブリッドによって適所にハンダ付け されており、該ハンダハイブリッドは、抵抗パッドの対３５、３６及び３７、３ ８を含んでいる。これら抵抗パッドの対には、金属化パッド４１，４２及び４３ 、４４を介して電圧が印加され、円柱レンズが適正に位置決めされた後に、上記 抵抗パッドの対の間に位置するハンダドットをそれぞれ加熱する。そのようなレ ンズの固定方法は周知であって、例えば、本件出願人に譲渡されているLeslie R ogers and Michael Ungの係属中の出願シリアルＮｏ．８／２２０，４４１（出 願日：１９９４年３月３日）に開示されている。光ファイバ２４の端部は、金パ ッド４５、４６を介して抵抗パッドの対３３、３４の間に電圧を印加することに より、同様な方法でセラミック素子２６に固定されている。この技術は、酸化ア ルミニウムの層に形成された抵抗器を有する、白金、パラジウム、及び、銀の接 点を用いる。印加された電流は、抵抗器を介して熱を発生し、この熱はハンダド ットを融かす。 ハウジングの寸法、管２３の位置、サブアセンブリの寸法、サブアセンブリを ハウジングに固定するネジのための穴の位置、凹所２７の寸法、並びに、該凹所 の中でのチップ及びサポートの滑合は総て、十分に厳密な許容値の範囲内に維持 されており、これにより、組み立ての間に、重要な要素のアラインメントが容易 に得られ、従って、この製造方法は、完成されたレーザパッケージの大量生産に 特に適している。より詳細に言えば、上記セラミック素子は、約１３．２ｍｍ（ ０．５２０インチ）×約１３．１ｍｍ（０．５１６インチ）の寸法を有している 。セラミック素子は、約６．８６ｍｍ（０．２７０インチ）×約８．９２ｍｍ（ ０．３５１インチ）の開口を有している。図３は、種々の要素を正しい寸法比で 示している。サブアセンブリを適所に固定した後に、蓋（図示せず）が壁部１１ 、１２、１３、１４の頂部に取り付けられる。 パワー及び制御信号を与えるための電気的なアクセスは、図１において壁部１ １から伸長している状態で示されているピンアウト５０、５１を介して行われる 。図４は、ピンアウトの構造の拡大図を示している。この構造は、平坦なセラミ ック素子５３を備えており、該セラミック素子は、壁１２の凹所（図示せず）に 嵌合する。要素５３は、隔置された穴５５、５６を有しており、これら穴には、 導電性のピンが固定されており、これら導電性のピンは、パワー及び制御信号が 与えられる嵌合するソケットの中に挿入される。上記ピンは、導線５７、５８（ 図３参照）にそれぞれ電気的に接続されている。信号及びパワーは、図３に示す ように、導線の対６１，６２及び６３、６４を介して、レーザチップに与えられ る。キャパシタ６５（抵抗器６６の上に位置している）も、セラミック素子に形 成されている。このレーザの作用は、市販されているレーザデバイスの作用に類 似しているので、ここでは詳細に説明しない。本発明は、アラインメントの制約 を緩和し、運転の間に生ずる可能性のある熱移動による重要な要素のミスアライ ンメントを解消する、容易に製造可能なレーザパッケージを指向するものである 。 図５は、図２のレーザサポート２９及びレーザデバイス２８の別の構造を示し ている。すなわち、図５は、サポート（又は、ヒートシンク）の上に設けられる 第１及び第２のレーザ８０、８１を示している。レーザ８０は、Ｐ側を下にして 設けられており、後の作用のために適した良好なレーザダイオードである。ダイ オード８１は、順方向バイアスされたものを組み立てる時と同時に、Ｐ側を上に して（反転して）取り付けられる。この反転ダイオードは、同様な電気的特性を 示すように上記良好なダイオードと同時に製造され、光学的には低下するが電気 的には動作可能なレーザダイオードであるのが好ましい。ダイオード８１を用い て、テスト、パワーアップ等の間に発生する（逆方向）電流のための電流路を提 供する。そうでなければ、そのような逆方向電流は、レーザダイオード８０に損 傷を与える可能性がある。本発明の原理は、上記反転ダイオードが上記良好な作 動レーザダイオードに対して電気的に並列に配列される限り、任意の構造のレー ザダイオードに適用することができる。一例として、単一のパッケージの中で並 列に作動するレーザダイオードの任意のアレイに関して、単一の逆方向バイアス されたダイオードを設けるだけで、組み立て及び運転の間に総てのダイオードを 保護するのに十分である。 図６は、ダイオード８０、８１のための電気回路の配列を示している。これら のダイオードは、電圧源８５の前後で電気的に並列に接続されている。直列に配 列された抵抗器８６及びキャパシタ８７も、並列に配列されていて、図３のキャ パシタ６５及び抵抗器６６に相当している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＵＡ(ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ )，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ， ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，Ｋ Ｇ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，Ｓ Ｉ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ ，ＶＮ (72)発明者 アガーワル，ラジヴ アメリカ合衆国カリフォルニア州91011, ラ・カナダ，リラ・レーン 1718

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 出射面を有する第１のレーザダイオードと、該ダイオードに電圧を与え て前記出射面から光線を発生させる電源とを備えるレーザダイオード構造であっ て、更に、前記第１のダイオードの方向とは逆方向において前記電源に電気的に 接続されているダイオードであって、前記第１のダイオードに損傷を与える可能 性のある望ましくない電流のための通路を形成する第２のダイオードを備えるこ とを特徴とするレーザダイオード構造。 ２． 請求項１のレーザダイオード構造において前記第２のダイオードは、前 記第１のレーザダイオードと同時に組み立てられて、光学的には低下するが、電 気的には動作可能なダイオードであることを特徴とするレーザダイオード構造。 ３． 請求項１のレーザダイオード構造において、更に、前記出射面に整合さ れた端部を有する光ファイバを備えていることを特徴とするレーザダイオード構 造。 ４． 請求項３のレーザダイオード構造において、更に、前記出射面と前記光 ファイバとの間に設けられている円柱レンズを備えていることを特徴とするレー ザダイオード構造。