JPH11295559A - 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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- JPH11295559A JPH11295559A JP10097270A JP9727098A JPH11295559A JP H11295559 A JPH11295559 A JP H11295559A JP 10097270 A JP10097270 A JP 10097270A JP 9727098 A JP9727098 A JP 9727098A JP H11295559 A JPH11295559 A JP H11295559A
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- Japan
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- semiconductor laser
- hole
- lens
- optical fiber
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 量産性を可能とするとともに低価格化し、更
に戻り光対策を簡略化するとともにアセンブリも容易な
高性能の半導体レーザモジュールを提供することを目的
とする。 【解決手段】 半導体レーザモジュールにおいて、レセ
プタクル33内にフェルール挿入用の第1の穴28とレ
ンズ挿入用の第2の穴29を設け、第1の穴28の中心
軸と第2の穴29の中心軸がオフセットを持つように構
成し、レンズ31及び光ファイバ端面からの戻り光が半
導体レーザに帰還しないようにする。また、半導体レー
ザチップ23からレンズ1第1主点までの距離と、レン
ズ第2主点からファイバ端面までの距離の比を1以下と
する。更に、レンズ31の後方の第3の穴30の直径を
0.2mm以上で0.5mm以下とする。
に戻り光対策を簡略化するとともにアセンブリも容易な
高性能の半導体レーザモジュールを提供することを目的
とする。 【解決手段】 半導体レーザモジュールにおいて、レセ
プタクル33内にフェルール挿入用の第1の穴28とレ
ンズ挿入用の第2の穴29を設け、第1の穴28の中心
軸と第2の穴29の中心軸がオフセットを持つように構
成し、レンズ31及び光ファイバ端面からの戻り光が半
導体レーザに帰還しないようにする。また、半導体レー
ザチップ23からレンズ1第1主点までの距離と、レン
ズ第2主点からファイバ端面までの距離の比を1以下と
する。更に、レンズ31の後方の第3の穴30の直径を
0.2mm以上で0.5mm以下とする。
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信の分野で用
いられる光ファイバと半導体レーザを光学的に結合する
ための半導体レーザモジュールに関する。
いられる光ファイバと半導体レーザを光学的に結合する
ための半導体レーザモジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】一般的に、送信用光モジュールの光源と
して用いられる半導体レーザは、反射光の影響を受けや
すいことが知られている。すなわち、何らかの経路によ
って反射光が半導体レーザの発光状態の活性層へ戻る
と、反射光と発振光との干渉が生じて、レーザ発振が不
安定となり、光出力の変化や発振スペクトルの変化等の
現象を生じる。従って、半導体レーザの発振を安定にす
るためには、反射光の入射を極力抑制する必要があっ
た。
して用いられる半導体レーザは、反射光の影響を受けや
すいことが知られている。すなわち、何らかの経路によ
って反射光が半導体レーザの発光状態の活性層へ戻る
と、反射光と発振光との干渉が生じて、レーザ発振が不
安定となり、光出力の変化や発振スペクトルの変化等の
現象を生じる。従って、半導体レーザの発振を安定にす
るためには、反射光の入射を極力抑制する必要があっ
た。
【0003】反射戻り光の対策を講じた半導体レーザモ
ジュールとしては、特開平8−43692号公報に開示
されているものが知られている。この公報に開示された
半導体レーザモジュールの断面図を図5に示す。
ジュールとしては、特開平8−43692号公報に開示
されているものが知られている。この公報に開示された
半導体レーザモジュールの断面図を図5に示す。
【0004】同図に示すように、半導体レーザモジュー
ルは発光素子1、光学系および光ファイバ4を一体化し
て構成されている。発光素子1はモニタ用のフォトダイ
オード8及び第1レンズ2と共に基板5上に実装されて
いる。ここで、発光素子1はチップキャリア7を介し
て、第1レンズ2はレンズホルダ(図示せず)を介して
それぞれ基板5上に実装されている。さらにこの基板5
は、ペルチェ効果素子等の温度制御素子を介してパッケ
ージ6の底面に固定されている。
ルは発光素子1、光学系および光ファイバ4を一体化し
て構成されている。発光素子1はモニタ用のフォトダイ
オード8及び第1レンズ2と共に基板5上に実装されて
いる。ここで、発光素子1はチップキャリア7を介し
て、第1レンズ2はレンズホルダ(図示せず)を介して
それぞれ基板5上に実装されている。さらにこの基板5
は、ペルチェ効果素子等の温度制御素子を介してパッケ
ージ6の底面に固定されている。
【0005】一方、パッケージ6の一方の側面にはハー
メチックガラス9で封止された窓が形成されており、こ
の窓の外側にアイソレータ10及びレンズホルダ11が
順に装着されている。レンズホルダ11は第2レンズ3
を支持しており、更にレンズホルダ11の他端にはフェ
ルールホルダ12が固定されている。光ファイバ4の端
部を把持したフェルール13がフェルールホルダ12に
挿入されている。
メチックガラス9で封止された窓が形成されており、こ
の窓の外側にアイソレータ10及びレンズホルダ11が
順に装着されている。レンズホルダ11は第2レンズ3
を支持しており、更にレンズホルダ11の他端にはフェ
ルールホルダ12が固定されている。光ファイバ4の端
部を把持したフェルール13がフェルールホルダ12に
挿入されている。
【0006】以上のように構成された半導体レーザモジ
ュールにおいては、発光素子1から出射された出射光は
第1レンズ2、アイソレータ10、第2レンズ3等を順
次通過した後、最終的に光ファイバ4の端面に結合され
る。ここで、通常は第1レンズ2は発光素子1の放射光
を平行光にする機能を有しており、また第2レンズ3は
第1レンズ2から出射された平行光を光ファイバ4の入
射端面に収束させる機能を有している。なお、第1レン
ズ2と第2レンズ3との機能を一つの光学部品に集約し
て、第2レンズの装着を省略したものもある。
ュールにおいては、発光素子1から出射された出射光は
第1レンズ2、アイソレータ10、第2レンズ3等を順
次通過した後、最終的に光ファイバ4の端面に結合され
る。ここで、通常は第1レンズ2は発光素子1の放射光
を平行光にする機能を有しており、また第2レンズ3は
第1レンズ2から出射された平行光を光ファイバ4の入
射端面に収束させる機能を有している。なお、第1レン
ズ2と第2レンズ3との機能を一つの光学部品に集約し
て、第2レンズの装着を省略したものもある。
【0007】上述のような構成の半導体レーザモジュー
ルにおいて、第1レンズ2、アイソレータ10、第2レ
ンズ3、光ファイバ4等の光学素子の入射面及び出射面
では反射が生じる。このため、発光素子1の出射光の中
心軸を第1レンズ2の中心軸からオフセットさせてい
る。
ルにおいて、第1レンズ2、アイソレータ10、第2レ
ンズ3、光ファイバ4等の光学素子の入射面及び出射面
では反射が生じる。このため、発光素子1の出射光の中
心軸を第1レンズ2の中心軸からオフセットさせてい
る。
【0008】図6及び図7は従来の技術におけるオフセ
ットを示す模式図であり、発光素子1とレンズ2の間に
は距離Dだけのオフセットがなされる。第2レンズ3の
後の光線は第1レンズ2の中心軸から距離Lだけ離れた
所にあり、発光素子のオフセット量Dが大きくなるにつ
れてLの値も大きくなり、発光素子への戻り光量は小さ
くなる。
ットを示す模式図であり、発光素子1とレンズ2の間に
は距離Dだけのオフセットがなされる。第2レンズ3の
後の光線は第1レンズ2の中心軸から距離Lだけ離れた
所にあり、発光素子のオフセット量Dが大きくなるにつ
れてLの値も大きくなり、発光素子への戻り光量は小さ
くなる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ような従来の技術では、光軸の調整に多大な時間が必要
である。すなわち、前述したように、反射戻り光量はオ
フセット量Dにより変化するため、オフセット量Dのば
らつきが反射戻り光量のばらつきに帰因し、半導体レー
ザモジュールの特性ばらつきの要因となってしまう。従
って、半導体レーザモジュール特性を安定化させるため
には、オフセット量Dのばらつきを小さくすることが必
要となるが、機械的な位置決めだけでは不可能であり、
次に示す観察系による調整工程をとっていた。
ような従来の技術では、光軸の調整に多大な時間が必要
である。すなわち、前述したように、反射戻り光量はオ
フセット量Dにより変化するため、オフセット量Dのば
らつきが反射戻り光量のばらつきに帰因し、半導体レー
ザモジュールの特性ばらつきの要因となってしまう。従
って、半導体レーザモジュール特性を安定化させるため
には、オフセット量Dのばらつきを小さくすることが必
要となるが、機械的な位置決めだけでは不可能であり、
次に示す観察系による調整工程をとっていた。
【0010】図8はオフセット量を測定する観察系の模
式図である。図8において1は発光素子、2は第1レン
ズ、3は第2レンズ、14は観察用のCCDカメラ、1
5はレンズでありCCDカメラ14の前面に配置されて
いる。16は画像を表示するモニタ、17は発光素子1
からの出射光の光線、18は光線17の集光点を表す。
式図である。図8において1は発光素子、2は第1レン
ズ、3は第2レンズ、14は観察用のCCDカメラ、1
5はレンズでありCCDカメラ14の前面に配置されて
いる。16は画像を表示するモニタ、17は発光素子1
からの出射光の光線、18は光線17の集光点を表す。
【0011】ここで、第1レンズ2の中心軸と発光素子
1のオフセット量をD、集光点18と第1レンズ2の中
心軸とのオフセット量をLとし、発光素子1と第1レン
ズ2と第2レンズ3との間の光学定数や相対位置等から
算出される横倍率をMとする。このとき、LはDとMに
より一意的に導くことができ、L=D・Mとなる。すな
わち、Mは定数であるため、オフセット量Lを測定でき
ればオフセット量Dは直ちに計算される。
1のオフセット量をD、集光点18と第1レンズ2の中
心軸とのオフセット量をLとし、発光素子1と第1レン
ズ2と第2レンズ3との間の光学定数や相対位置等から
算出される横倍率をMとする。このとき、LはDとMに
より一意的に導くことができ、L=D・Mとなる。すな
わち、Mは定数であるため、オフセット量Lを測定でき
ればオフセット量Dは直ちに計算される。
【0012】オフセット量Lの測定は、図8の観察系を
利用して、まず第1レンズ2の中心軸をCCDカメラ1
4により特定してその点をメモリする。次に集光点18
の位置をCCDカメラ14により特定し、第1レンズ2
の中心軸と集光点18の距離がLとなる。Lが特定され
るとオフセット量Dは直ちに計算される。
利用して、まず第1レンズ2の中心軸をCCDカメラ1
4により特定してその点をメモリする。次に集光点18
の位置をCCDカメラ14により特定し、第1レンズ2
の中心軸と集光点18の距離がLとなる。Lが特定され
るとオフセット量Dは直ちに計算される。
【0013】このように、実験的に導出したり戻り光量
が抑えられるオフセット量になるように発光素子1を第
1レンズ2に対して移動させることで、発光素子1と第
1レンズ2のオフセット調整は終了する。さらに、光フ
ァイバ4との調整は次の方法による。
が抑えられるオフセット量になるように発光素子1を第
1レンズ2に対して移動させることで、発光素子1と第
1レンズ2のオフセット調整は終了する。さらに、光フ
ァイバ4との調整は次の方法による。
【0014】光ファイバ4の片側にはこの光ファイバ4
に入射する光量をモニタする計測器(図示せず)が接続
され、光ファイバ4を光軸方向及びそれに直交する方向
の合計3方向に微調整し、入射する光量が最大となる位
置を探す。
に入射する光量をモニタする計測器(図示せず)が接続
され、光ファイバ4を光軸方向及びそれに直交する方向
の合計3方向に微調整し、入射する光量が最大となる位
置を探す。
【0015】以上示してきたように、前述のような従来
の技術では、半導体レーザモジュールの特性のばらつき
が大きくなるか、または特性ばらつきを抑えるためには
多大な光軸の調整時間が必要となり、量産性に乏しく、
高価格な半導体レーザモジュールとなっていた。
の技術では、半導体レーザモジュールの特性のばらつき
が大きくなるか、または特性ばらつきを抑えるためには
多大な光軸の調整時間が必要となり、量産性に乏しく、
高価格な半導体レーザモジュールとなっていた。
【0016】そこで、本発明は、量産性を可能とすると
ともに低価格化し、更に戻り光対策を簡略化するととも
にアセンブリも容易な高性能の半導体レーザモジュール
を提供することを目的とする。
ともに低価格化し、更に戻り光対策を簡略化するととも
にアセンブリも容易な高性能の半導体レーザモジュール
を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明は、同軸型の容器
内に半導体レーザチップを搭載した半導体レーザ装置を
保持するレーザホルダと、前記半導体レーザチップから
出射される光を集光するレンズと、光ファイバが挿入固
定されたフェルールが挿入される第1の穴と、前記レン
ズが挿入固定される第2の穴と、前記第1の穴と前記第
2の穴を貫通する第3の穴とを有したレセプタクルと、
前記レーザホルダを光軸方向に移動可能とするとともに
前記レセプタクルの一端に対して摺動可能であって且つ
前記レセプタクルを光軸と垂直な方向に移動可能に連接
したリングとから構成される半導体レーザモジュールで
あって、前記第2の穴に挿入されるレンズの中心軸と前
記第1の穴に挿入される光ファイバの中心軸とがオフセ
ットを持ち、前記光ファイバに入射される光量が所望の
値を示すように、前記半導体レーザ装置を保持するレー
ザホルダを位置決めして組み立て可能としたことを特徴
とする。
内に半導体レーザチップを搭載した半導体レーザ装置を
保持するレーザホルダと、前記半導体レーザチップから
出射される光を集光するレンズと、光ファイバが挿入固
定されたフェルールが挿入される第1の穴と、前記レン
ズが挿入固定される第2の穴と、前記第1の穴と前記第
2の穴を貫通する第3の穴とを有したレセプタクルと、
前記レーザホルダを光軸方向に移動可能とするとともに
前記レセプタクルの一端に対して摺動可能であって且つ
前記レセプタクルを光軸と垂直な方向に移動可能に連接
したリングとから構成される半導体レーザモジュールで
あって、前記第2の穴に挿入されるレンズの中心軸と前
記第1の穴に挿入される光ファイバの中心軸とがオフセ
ットを持ち、前記光ファイバに入射される光量が所望の
値を示すように、前記半導体レーザ装置を保持するレー
ザホルダを位置決めして組み立て可能としたことを特徴
とする。
【0018】この構成では、観察系による光軸調整を省
略し、光軸調整を1回のみに短縮することができ、大量
生産性・低価格化を図ることができ、品質の高信頼性化
を図ることができる。
略し、光軸調整を1回のみに短縮することができ、大量
生産性・低価格化を図ることができ、品質の高信頼性化
を図ることができる。
【0019】
【発明の実施の形態】請求項1に記載の発明は、同軸型
の容器内に半導体レーザチップを搭載した半導体レーザ
装置を保持するレーザホルダと、前記半導体レーザチッ
プから出射される光を集光するレンズと、光ファイバが
挿入固定されたフェルールが挿入される第1の穴と、前
記レンズが挿入固定される第2の穴と、前記第1の穴と
前記第2の穴を貫通する第3の穴とを有したレセプタク
ルと、前記レーザホルダを光軸方向に移動可能とすると
ともに前記レセプタクルの一端に対して摺動可能であっ
て且つ前記レセプタクルを光軸と垂直な方向に移動可能
に連接したリングとから構成される半導体レーザモジュ
ールであって、前記第2の穴に挿入されるレンズの中心
軸と前記第1の穴に挿入される光ファイバの中心軸とが
オフセットを持ち、前記光ファイバに入射される光量が
所望の値を示すように、前記半導体レーザ装置を保持す
るレーザホルダを位置決めして組み立て可能としたこと
を特徴とする半導体レーザモジュールであり、光ファイ
バからの戻り光が半導体レーザチップに帰還しないとい
う作用を有する。
の容器内に半導体レーザチップを搭載した半導体レーザ
装置を保持するレーザホルダと、前記半導体レーザチッ
プから出射される光を集光するレンズと、光ファイバが
挿入固定されたフェルールが挿入される第1の穴と、前
記レンズが挿入固定される第2の穴と、前記第1の穴と
前記第2の穴を貫通する第3の穴とを有したレセプタク
ルと、前記レーザホルダを光軸方向に移動可能とすると
ともに前記レセプタクルの一端に対して摺動可能であっ
て且つ前記レセプタクルを光軸と垂直な方向に移動可能
に連接したリングとから構成される半導体レーザモジュ
ールであって、前記第2の穴に挿入されるレンズの中心
軸と前記第1の穴に挿入される光ファイバの中心軸とが
オフセットを持ち、前記光ファイバに入射される光量が
所望の値を示すように、前記半導体レーザ装置を保持す
るレーザホルダを位置決めして組み立て可能としたこと
を特徴とする半導体レーザモジュールであり、光ファイ
バからの戻り光が半導体レーザチップに帰還しないとい
う作用を有する。
【0020】請求項2に記載の発明は、同軸型の容器内
に半導体レーザチップを搭載した半導体レーザ装置を保
持するレーザホルダと、前記半導体レーザチップから出
射される光を集光するレンズと、光ファイバが挿入固定
されたフェルールが挿入される第1の穴と、前記レンズ
が挿入固定される第2の穴と、前記第1の穴と前記第2
の穴を貫通する第3の穴とを有したレセプタクルとから
構成され、前記レーザホルダ及び前記レセプタクルが光
軸と垂直な方向に移動可能とした半導体レーザモジュー
ルであって、前記第2の穴に挿入されるレンズの中心軸
と前記第1の穴に挿入される光ファイバの中心軸とがオ
フセットを持ち、前記光ファイバに入射される光量が所
望の値を示すように、前記半導体レーザ装置を保持する
レーザホルダを位置決めして組み立て可能としたことを
特徴とする半導体レーザモジュールであり、部品点数を
削減でき、光ファイバからの戻り光が半導体レーザチッ
プに帰還しないという作用を有する。
に半導体レーザチップを搭載した半導体レーザ装置を保
持するレーザホルダと、前記半導体レーザチップから出
射される光を集光するレンズと、光ファイバが挿入固定
されたフェルールが挿入される第1の穴と、前記レンズ
が挿入固定される第2の穴と、前記第1の穴と前記第2
の穴を貫通する第3の穴とを有したレセプタクルとから
構成され、前記レーザホルダ及び前記レセプタクルが光
軸と垂直な方向に移動可能とした半導体レーザモジュー
ルであって、前記第2の穴に挿入されるレンズの中心軸
と前記第1の穴に挿入される光ファイバの中心軸とがオ
フセットを持ち、前記光ファイバに入射される光量が所
望の値を示すように、前記半導体レーザ装置を保持する
レーザホルダを位置決めして組み立て可能としたことを
特徴とする半導体レーザモジュールであり、部品点数を
削減でき、光ファイバからの戻り光が半導体レーザチッ
プに帰還しないという作用を有する。
【0021】請求項3に記載の発明は、前記第2の穴に
挿入されるレンズの中心軸と前記第1の穴に挿入される
光ファイバの中心軸との前記オフセットの値が、100
μm以上300μm以下であることを特徴とする請求項
1または2に記載の半導体レーザモジュールであり、結
合効率の低下を招かずに光ファイバからの戻り光を低減
するという作用を有する。
挿入されるレンズの中心軸と前記第1の穴に挿入される
光ファイバの中心軸との前記オフセットの値が、100
μm以上300μm以下であることを特徴とする請求項
1または2に記載の半導体レーザモジュールであり、結
合効率の低下を招かずに光ファイバからの戻り光を低減
するという作用を有する。
【0022】請求項4に記載の発明は、前記半導体レー
ザチップから前記レンズの第1主点までの距離と、前記
レンズの第2主点から前記ファイバ端面までの距離との
比で表される像倍率が1以下であることを特徴とする請
求項1から3のいずれかに記載の半導体レーザモジュー
ルであり、像倍率を1以下にしたため、半導体レーザチ
ップの位置ずれに対し結合効率の変化が小さくなるとい
う作用を有する。
ザチップから前記レンズの第1主点までの距離と、前記
レンズの第2主点から前記ファイバ端面までの距離との
比で表される像倍率が1以下であることを特徴とする請
求項1から3のいずれかに記載の半導体レーザモジュー
ルであり、像倍率を1以下にしたため、半導体レーザチ
ップの位置ずれに対し結合効率の変化が小さくなるとい
う作用を有する。
【0023】請求項5に記載の発明は、前記第3の穴の
直径が0.2mm以上0.5mm以下であることを特徴
とする請求項1から4のいずれかに記載の半導体レーザ
モジュールであり、平行光束に近い光のみを透過させる
ため、半導体レーザチップの位置ずれに対し結合効率の
変化が小さくなるという作用を有する。
直径が0.2mm以上0.5mm以下であることを特徴
とする請求項1から4のいずれかに記載の半導体レーザ
モジュールであり、平行光束に近い光のみを透過させる
ため、半導体レーザチップの位置ずれに対し結合効率の
変化が小さくなるという作用を有する。
【0024】以下、本発明の実施の形態について図面を
参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態である
半導体レーザモジュールを示す断面図である。
参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態である
半導体レーザモジュールを示す断面図である。
【0025】図1において、半導体レーザ装置20は、
直径5.6mmのステム21、このステム21の上に接
着等により固定されたヒートシンク22、このヒートシ
ンク22の上に固定されるた半導体レーザチップ23を
備えている。24はキャップであり、このキャップ24
は光透過用の窓25を備え、この窓25はガラス窓26
により封止されている。また、ステム21には溶接ある
いは接着等により筒状のレーザホルダ27を同軸配置と
して連結している。
直径5.6mmのステム21、このステム21の上に接
着等により固定されたヒートシンク22、このヒートシ
ンク22の上に固定されるた半導体レーザチップ23を
備えている。24はキャップであり、このキャップ24
は光透過用の窓25を備え、この窓25はガラス窓26
により封止されている。また、ステム21には溶接ある
いは接着等により筒状のレーザホルダ27を同軸配置と
して連結している。
【0026】33はレセプタクルであり、光ファイバが
挿入固定された直径2.5mmのフェルール(図示せ
ず)が挿入される第1の穴28と、レンズ31が挿入さ
れる第2の穴29、及び第1の穴28と第2の穴29を
貫通する第3の穴30とから構成されている。レーザホ
ルダ27はレセプタクル33に取り付けたリング32に
嵌合され、このリング32の内周に沿って光軸方向に移
動可能であり、またリング32の右端はレセプタクル3
3の左端と光軸と垂直な方向に摺動可能な構成となって
いる。
挿入固定された直径2.5mmのフェルール(図示せ
ず)が挿入される第1の穴28と、レンズ31が挿入さ
れる第2の穴29、及び第1の穴28と第2の穴29を
貫通する第3の穴30とから構成されている。レーザホ
ルダ27はレセプタクル33に取り付けたリング32に
嵌合され、このリング32の内周に沿って光軸方向に移
動可能であり、またリング32の右端はレセプタクル3
3の左端と光軸と垂直な方向に摺動可能な構成となって
いる。
【0027】ここで、レセプタクル33の第1の穴28
はフェルール外径に対して数μmの公差で加工されるた
め、光ファイバの中心軸と第1の穴28の中心軸はほぼ
一致すると考えてよい。一方、第2の穴29はレンズ3
1の外径に対し数μmの公差で加工されるため、レンズ
31の中心軸と第2の穴29の中心軸はほぼ一致すると
考えてよい。
はフェルール外径に対して数μmの公差で加工されるた
め、光ファイバの中心軸と第1の穴28の中心軸はほぼ
一致すると考えてよい。一方、第2の穴29はレンズ3
1の外径に対し数μmの公差で加工されるため、レンズ
31の中心軸と第2の穴29の中心軸はほぼ一致すると
考えてよい。
【0028】本発明では、レンズ31の中心軸と光ファ
イバの中心軸がオフセットを持つことを特徴としている
が、実際には第1の穴28と第2の穴29の中心軸を偏
心させてレセプタクル33を加工することを意味する。
上記したように、第1の穴28の中心軸と光ファイバの
中心軸は一致し、第2の穴29の中心軸とレンズ31の
中心軸は一致しているため、第1の穴28の中心軸と第
2の穴29の中心軸を偏芯させ加工すると、レンズ31
の中心軸と光ファイバの中心軸は精度良く所望のオフセ
ット量を達成することが可能となる。
イバの中心軸がオフセットを持つことを特徴としている
が、実際には第1の穴28と第2の穴29の中心軸を偏
心させてレセプタクル33を加工することを意味する。
上記したように、第1の穴28の中心軸と光ファイバの
中心軸は一致し、第2の穴29の中心軸とレンズ31の
中心軸は一致しているため、第1の穴28の中心軸と第
2の穴29の中心軸を偏芯させ加工すると、レンズ31
の中心軸と光ファイバの中心軸は精度良く所望のオフセ
ット量を達成することが可能となる。
【0029】なお、第1の穴28の中心軸と第2の穴2
9の中心軸間のオフセット量は100μm以上300μ
m以下程度が好ましい。オフセット量が100μm未満
では戻り光対策が不十分であり、半導体レーザの発振が
不安定となる。また、オフセット量が300μmを越え
ると光ファイバへの結合効率が低下し、半導体レーザに
多大な電流を流す必要があり、消費電力の増加や発熱に
よる半導体レーザの寿命低下を引き起こすことがある。
9の中心軸間のオフセット量は100μm以上300μ
m以下程度が好ましい。オフセット量が100μm未満
では戻り光対策が不十分であり、半導体レーザの発振が
不安定となる。また、オフセット量が300μmを越え
ると光ファイバへの結合効率が低下し、半導体レーザに
多大な電流を流す必要があり、消費電力の増加や発熱に
よる半導体レーザの寿命低下を引き起こすことがある。
【0030】半導体レーザモジュールの組立方法は以下
のとおりである。レンズ31が挿入固定されたレセプタ
クル33とレーザホルダ27に保持された半導体レーザ
装置20とリング32とを組立治具上(図示せず)に固
定する。半導体レーザ装置20にはレーザ駆動装置(図
示せず)が接続され、半導体レーザチップ23からレー
ザ光が放射される。一方、レセプタクル33の第1の穴
28には光ファイバが挿入固定されたフェルール(図示
せず)が挿入され、光ファイバの他の一端には光ファイ
バ内に入射される光量をモニタする光パワーメータ(図
示せず)が接続される。
のとおりである。レンズ31が挿入固定されたレセプタ
クル33とレーザホルダ27に保持された半導体レーザ
装置20とリング32とを組立治具上(図示せず)に固
定する。半導体レーザ装置20にはレーザ駆動装置(図
示せず)が接続され、半導体レーザチップ23からレー
ザ光が放射される。一方、レセプタクル33の第1の穴
28には光ファイバが挿入固定されたフェルール(図示
せず)が挿入され、光ファイバの他の一端には光ファイ
バ内に入射される光量をモニタする光パワーメータ(図
示せず)が接続される。
【0031】上記した接続状態から、半導体レーザ装置
20とレーザホルダ27の組立体をレンズ31に対して
相対的に光軸方向と光軸に垂直な方向に移動させ、光パ
ワーメータの読みが最大値を示す所を探す。光パワーメ
ータの読みが最大値を示す所にて調整は終了し、レーザ
ホルダ27とリング32の境界線上及びリング32とレ
セプタクル33の境界線上を溶接あるいは接着等により
固定する。
20とレーザホルダ27の組立体をレンズ31に対して
相対的に光軸方向と光軸に垂直な方向に移動させ、光パ
ワーメータの読みが最大値を示す所を探す。光パワーメ
ータの読みが最大値を示す所にて調整は終了し、レーザ
ホルダ27とリング32の境界線上及びリング32とレ
セプタクル33の境界線上を溶接あるいは接着等により
固定する。
【0032】図2は、調整後の半導体レーザチップ23
とレンズ31とファイバFとの位置関係を模式的に示す
図である。本発明では、予めレンズ31の中心軸と光フ
ァイバの中心軸がオフセットを持つように配置したた
め、調整後の半導体レーザチップ23の中心軸とレンズ
31の中心軸も一致せず、従ってレンズ31面あるいは
ファイバ面からの戻り光は半導体レーザへ帰還すること
はない。
とレンズ31とファイバFとの位置関係を模式的に示す
図である。本発明では、予めレンズ31の中心軸と光フ
ァイバの中心軸がオフセットを持つように配置したた
め、調整後の半導体レーザチップ23の中心軸とレンズ
31の中心軸も一致せず、従ってレンズ31面あるいは
ファイバ面からの戻り光は半導体レーザへ帰還すること
はない。
【0033】次に、像倍率を1以下にすることによる組
立性の向上について説明する。図3は像倍率が1.6、
1、0.74及び0.58のときの半導体レーザチップ
の軸ずれ量と光ファイバに入射される光の結合効率の関
係を示す図である。図に示すように、像倍率を低くする
ことにより、結合効率の最大値は低下するが、軸ずれに
対し広いトレランスを有することが分かる。例えば、結
合効率の低下2dB以内を確保できる軸ずれ許容量は、
像倍率が1.6では±10μmであるのに対し、像倍率
が0.58では±20μmまで広げることが可能とな
る。
立性の向上について説明する。図3は像倍率が1.6、
1、0.74及び0.58のときの半導体レーザチップ
の軸ずれ量と光ファイバに入射される光の結合効率の関
係を示す図である。図に示すように、像倍率を低くする
ことにより、結合効率の最大値は低下するが、軸ずれに
対し広いトレランスを有することが分かる。例えば、結
合効率の低下2dB以内を確保できる軸ずれ許容量は、
像倍率が1.6では±10μmであるのに対し、像倍率
が0.58では±20μmまで広げることが可能とな
る。
【0034】軸ずれ許容量が広いと、光軸合わせが容易
になるばかりでなく、溶接や接着等による固定時に生じ
る位置ずれに対して、結合効率の変化が小さく、従っ
て、組立性が向上し信頼性を高くすることができる。
になるばかりでなく、溶接や接着等による固定時に生じ
る位置ずれに対して、結合効率の変化が小さく、従っ
て、組立性が向上し信頼性を高くすることができる。
【0035】像倍率と軸ずれ許容量との間には、像倍率
が低いほど軸ずれ許容量は広くなるという関係が成立す
るが、特に部品公差や位置決め誤差等から要求される軸
ずれ許容量を確保するためには、像倍率1以下が必要と
なってくる。
が低いほど軸ずれ許容量は広くなるという関係が成立す
るが、特に部品公差や位置決め誤差等から要求される軸
ずれ許容量を確保するためには、像倍率1以下が必要と
なってくる。
【0036】また、本発明では、フェルールが挿入され
る第1の穴28とレンズ31が挿入固定される第2の穴
29との間に存在する第3の穴30の直径を0.2mm
以上で0.5mm以下としている。これは、前述の軸ず
れ許容量のさらなる拡大を目的としたものである。以
下、第3の穴を「絞り」と呼ぶこととする。
る第1の穴28とレンズ31が挿入固定される第2の穴
29との間に存在する第3の穴30の直径を0.2mm
以上で0.5mm以下としている。これは、前述の軸ず
れ許容量のさらなる拡大を目的としたものである。以
下、第3の穴を「絞り」と呼ぶこととする。
【0037】絞り30の直径を0.2mm以上で0.5
mm以下にすると、絞り30から透過する光は直径0.
2mm以上で0.5mm以下の細い光束となり、光軸に
対して傾斜角の小さな光線の集合体となる。光ファイバ
のうち、光通信に用いられるGIファイバでは、コア中
心では約11度の入射角をもつ光線まで入射伝搬可能で
あるが、半径が大きくなるにつれて、その許容入射角は
低下し、コア最外周では0度の入射角しか入射伝搬でき
ない。つまり、絞り30の直径が十分に大きくて入射角
が大きな光線を含む場合、光ファイバ中心付近で結像し
た理想状態では光ファイバ内を入射伝搬できるが、組立
時の不注意等により軸ずれが発生した場合、結像点が光
ファイバ中心からずれてしまう。その結果、入射角の大
きな光は光ファイバ内を伝搬できず結合効率の低下を招
く。
mm以下にすると、絞り30から透過する光は直径0.
2mm以上で0.5mm以下の細い光束となり、光軸に
対して傾斜角の小さな光線の集合体となる。光ファイバ
のうち、光通信に用いられるGIファイバでは、コア中
心では約11度の入射角をもつ光線まで入射伝搬可能で
あるが、半径が大きくなるにつれて、その許容入射角は
低下し、コア最外周では0度の入射角しか入射伝搬でき
ない。つまり、絞り30の直径が十分に大きくて入射角
が大きな光線を含む場合、光ファイバ中心付近で結像し
た理想状態では光ファイバ内を入射伝搬できるが、組立
時の不注意等により軸ずれが発生した場合、結像点が光
ファイバ中心からずれてしまう。その結果、入射角の大
きな光は光ファイバ内を伝搬できず結合効率の低下を招
く。
【0038】一方、本発明では、レンズ31の後ろの絞
り30の直径を十分に小さくしたため、その光線の入射
角は低く、従って理想状態からずれ、光ファイバ中心か
らずれた位置に結像しても、結合効率の低下は小さい。
り30の直径を十分に小さくしたため、その光線の入射
角は低く、従って理想状態からずれ、光ファイバ中心か
らずれた位置に結像しても、結合効率の低下は小さい。
【0039】図4は上記説明を示す図であり、絞り30
の直径が0.3mmと1.5mmを比較したものであ
る。図4に示すように、絞り30の直径が0.3mmで
は、±15μm以上の結合効率不変領域が存在し、結像
点が多少ずれても結合効率の低下は生じず、安定性のあ
る信頼性の高い半導体レーザモジュールを達成できるこ
とが分かる。なお、絞り30の直径の範囲は0.2〜
0.5mmとした。絞り30の直径が0.2mm未満で
は、結合効率が低すぎ、半導体レーザに多大な電流を流
す必要があり、消費電力の増加や発熱による半導体レー
ザの寿命低下を引き起こすことがある。また、絞り30
の直径が0.5mm以上では前述した様に、入射角の小
さな光線の実現は難しく、十分な特性を得ることが難し
い。
の直径が0.3mmと1.5mmを比較したものであ
る。図4に示すように、絞り30の直径が0.3mmで
は、±15μm以上の結合効率不変領域が存在し、結像
点が多少ずれても結合効率の低下は生じず、安定性のあ
る信頼性の高い半導体レーザモジュールを達成できるこ
とが分かる。なお、絞り30の直径の範囲は0.2〜
0.5mmとした。絞り30の直径が0.2mm未満で
は、結合効率が低すぎ、半導体レーザに多大な電流を流
す必要があり、消費電力の増加や発熱による半導体レー
ザの寿命低下を引き起こすことがある。また、絞り30
の直径が0.5mm以上では前述した様に、入射角の小
さな光線の実現は難しく、十分な特性を得ることが難し
い。
【0040】以上示してきたように、本発明の実施の形
態では、観察系による光軸調整を省略でき、半導体レー
ザモジュールの光軸調整は1回だけで済み、大量生産に
つながり、低価格化を図ることができる。また、半導体
レーザモジュールの高性能化を図ることができる。
態では、観察系による光軸調整を省略でき、半導体レー
ザモジュールの光軸調整は1回だけで済み、大量生産に
つながり、低価格化を図ることができる。また、半導体
レーザモジュールの高性能化を図ることができる。
【0041】更に、本発明の実施の形態では、位置決め
許容範囲が拡大し大量生産性、低価格化を図ることがで
き、位置決め許容範囲内での特性劣化が抑えられ、品質
の高信頼性化を図ることができる。
許容範囲が拡大し大量生産性、低価格化を図ることがで
き、位置決め許容範囲内での特性劣化が抑えられ、品質
の高信頼性化を図ることができる。
【0042】なお、本発明の実施の形態ではリングを挿
入し半導体レーザチップが光ファイバに対し3軸方向に
調整可能な構造で説明したが、リングを省略し、レーザ
ホルダとレセプタクルが光軸と垂直な方向にのみ摺動で
きるような構造にしても、同様な効果が得られることは
言うまでもない。
入し半導体レーザチップが光ファイバに対し3軸方向に
調整可能な構造で説明したが、リングを省略し、レーザ
ホルダとレセプタクルが光軸と垂直な方向にのみ摺動で
きるような構造にしても、同様な効果が得られることは
言うまでもない。
【0043】
【発明の効果】本発明では、レセプタクル内に光ファイ
バが挿入固定されたフェルールが挿入される第1の穴の
中心軸と、レンズが挿入される第2の穴の中心軸がオフ
セットを持つので、レンズ及び光ファイバからの戻り光
は半導体レーザチップに帰還せず、半導体レーザの発振
を安定化させることができる。
バが挿入固定されたフェルールが挿入される第1の穴の
中心軸と、レンズが挿入される第2の穴の中心軸がオフ
セットを持つので、レンズ及び光ファイバからの戻り光
は半導体レーザチップに帰還せず、半導体レーザの発振
を安定化させることができる。
【0044】また、像倍率を1以下にしたため、軸ずれ
許容量を広くすることができ、半導体レーザモジュール
の組立性が向上し品質の信頼性も高くなる。
許容量を広くすることができ、半導体レーザモジュール
の組立性が向上し品質の信頼性も高くなる。
【0045】更に、レンズ後の第3の穴の直径を0.2
mm以上で0.5mm以下としたため、入射角の小さな
光線を取り出すことができ、軸ずれに対する品質特性を
安定化し得る。
mm以上で0.5mm以下としたため、入射角の小さな
光線を取り出すことができ、軸ずれに対する品質特性を
安定化し得る。
【図1】本発明の一実施の形態である半導体レーザモジ
ュールを示す断面図
ュールを示す断面図
【図2】調整後の半導体レーザチップとレンズとファイ
バとの位置関係を模式的に示す図
バとの位置関係を模式的に示す図
【図3】像倍率が1.6、1、0.74及び0.58の
ときの半導体レーザチップの軸ずれ量と光ファイバに入
射される光の結合効率の関係を示す図
ときの半導体レーザチップの軸ずれ量と光ファイバに入
射される光の結合効率の関係を示す図
【図4】本発明の一実施の形態である半導体レーザモジ
ュールの軸ずれ特性を示す図
ュールの軸ずれ特性を示す図
【図5】従来の半導体レーザモジュールを示す断面図
【図6】従来の技術におけるオフセットを示す模式図
【図7】従来の技術におけるオフセットを示す模式図
【図8】オフセット量を測定する観察系の模式図
【符号の説明】 20 半導体レーザ装置 21 ステム 22 ヒートシンク 23 半導体レーザチップ 24 キャップ 25 窓 26 ガラス窓 27 レーザホルダ 28 第1の穴 29 第2の穴 30 第3の穴 31 レンズ 32 リング 33 レセプタクル
Claims (5)
- 【請求項1】同軸型の容器内に半導体レーザチップを搭
載した半導体レーザ装置を保持するレーザホルダと、 前記半導体レーザチップから出射される光を集光するレ
ンズと、 光ファイバが挿入固定されたフェルールが挿入される第
1の穴と、前記レンズが挿入固定される第2の穴と、前
記第1の穴と前記第2の穴を貫通する第3の穴とを有し
たレセプタクルと、 前記レーザホルダを光軸方向に移動可能とするとともに
前記レセプタクルの一端に対して摺動可能であって且つ
前記レセプタクルを光軸と垂直な方向に移動可能に連接
したリングとから構成される半導体レーザモジュールで
あって、 前記第2の穴に挿入されるレンズの中心軸と前記第1の
穴に挿入される光ファイバの中心軸とがオフセットを持
ち、前記光ファイバに入射される光量が所望の値を示す
ように、前記半導体レーザ装置を保持するレーザホルダ
を位置決めして組み立て可能としたことを特徴とする半
導体レーザモジュール。 - 【請求項2】同軸型の容器内に半導体レーザチップを搭
載した半導体レーザ装置を保持するレーザホルダと、 前記半導体レーザチップから出射される光を集光するレ
ンズと、 光ファイバが挿入固定されたフェルールが挿入される第
1の穴と、前記レンズが挿入固定される第2の穴と、前
記第1の穴と前記第2の穴を貫通する第3の穴とを有し
たレセプタクルとから構成され、前記レーザホルダ及び
前記レセプタクルが光軸と垂直な方向に移動可能とした
半導体レーザモジュールであって、 前記第2の穴に挿入されるレンズの中心軸と前記第1の
穴に挿入される光ファイバの中心軸とがオフセットを持
ち、前記光ファイバに入射される光量が所望の値を示す
ように、前記半導体レーザ装置を保持するレーザホルダ
を位置決めして組み立て可能としたことを特徴とする半
導体レーザモジュール。 - 【請求項3】前記第2の穴に挿入されるレンズの中心軸
と前記第1の穴に挿入される光ファイバの中心軸との前
記オフセットの値が、100μm以上300μm以下で
あることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体
レーザモジュール。 - 【請求項4】前記半導体レーザチップから前記レンズの
第1主点までの距離と、前記レンズの第2主点から前記
ファイバ端面までの距離との比で表される像倍率が1以
下であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに
記載の半導体レーザモジュール。 - 【請求項5】前記第3の穴の直径が0.2mm以上0.
5mm以下であることを特徴とする請求項1から4のい
ずれかに記載の半導体レーザモジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10097270A JPH11295559A (ja) | 1998-04-09 | 1998-04-09 | 半導体レーザモジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10097270A JPH11295559A (ja) | 1998-04-09 | 1998-04-09 | 半導体レーザモジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11295559A true JPH11295559A (ja) | 1999-10-29 |
Family
ID=14187849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10097270A Pending JPH11295559A (ja) | 1998-04-09 | 1998-04-09 | 半導体レーザモジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11295559A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6749347B1 (en) | 2000-03-30 | 2004-06-15 | Fujitsu Limited | Laser diode module and assembling method therefor |
| JP2004288742A (ja) * | 2003-03-19 | 2004-10-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光モジュール |
| KR100480252B1 (ko) * | 2002-10-10 | 2005-04-07 | 삼성전자주식회사 | 이중 캡 구조의 양방향 광송수신기 모듈 |
| US7263112B2 (en) | 2003-06-03 | 2007-08-28 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical module including a Peltier device therein and having a co-axial type package |
| JP2008292676A (ja) * | 2007-05-23 | 2008-12-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光サブアセンブリ |
| JP2016183863A (ja) * | 2015-03-25 | 2016-10-20 | 京セラ株式会社 | 光学式センサ |
| CN108681018A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-10-19 | 珠海百亚电子科技有限公司 | 激光模组、固定器的模具及其制作方法 |
| JP2023010387A (ja) * | 2021-07-09 | 2023-01-20 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 発光装置、製造方法、及び、導波構造体 |
-
1998
- 1998-04-09 JP JP10097270A patent/JPH11295559A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6749347B1 (en) | 2000-03-30 | 2004-06-15 | Fujitsu Limited | Laser diode module and assembling method therefor |
| KR100480252B1 (ko) * | 2002-10-10 | 2005-04-07 | 삼성전자주식회사 | 이중 캡 구조의 양방향 광송수신기 모듈 |
| JP2004288742A (ja) * | 2003-03-19 | 2004-10-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光モジュール |
| US7037001B2 (en) | 2003-03-19 | 2006-05-02 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical module having an extension member for connecting a device to a lead terminal disposed behind the sub-mount |
| US7263112B2 (en) | 2003-06-03 | 2007-08-28 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical module including a Peltier device therein and having a co-axial type package |
| JP2008292676A (ja) * | 2007-05-23 | 2008-12-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光サブアセンブリ |
| JP2016183863A (ja) * | 2015-03-25 | 2016-10-20 | 京セラ株式会社 | 光学式センサ |
| CN108681018A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-10-19 | 珠海百亚电子科技有限公司 | 激光模组、固定器的模具及其制作方法 |
| JP2023010387A (ja) * | 2021-07-09 | 2023-01-20 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 発光装置、製造方法、及び、導波構造体 |
| US12282199B2 (en) | 2021-07-09 | 2025-04-22 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Light emitting device, manufacturing method therefor, and waveguide structure |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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