JPS6143494A - 半導体レ−ザモジユ−ル - Google Patents
半導体レ−ザモジユ−ルInfo
- Publication number
- JPS6143494A JPS6143494A JP16594384A JP16594384A JPS6143494A JP S6143494 A JPS6143494 A JP S6143494A JP 16594384 A JP16594384 A JP 16594384A JP 16594384 A JP16594384 A JP 16594384A JP S6143494 A JPS6143494 A JP S6143494A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solder
- semiconductor laser
- substrate
- low
- temperature
- Prior art date
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- Pending
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- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（技術分野）
光フアイバ通信において光ファイバにシングルモードフ
ァイバ（以下ＳＭＦと略する）を使用することは伝送容
量の増大をもたらすので近年実用化が進展しつつある。
ァイバ（以下ＳＭＦと略する）を使用することは伝送容
量の増大をもたらすので近年実用化が進展しつつある。
本発明はレーザ素子と、ＳＭＦがレンズ系を介すること
なく直接に結合された半導体レーザモジエールの結合部
構造に関する。
なく直接に結合された半導体レーザモジエールの結合部
構造に関する。
（従来技術）
従来、レーザ素子とＳＭＦを直接結合した半導体レーザ
モジ具−ルでは銅あるいは黄銅等の熱放散性の良い金属
基体上にレーザ素子を搭載し、ＳＭＦを該基体上に光軸
調整後、有機系接着剤で固定したシあるいはメタライズ
されたＳＭＦｔ−半田で固着する構造が提案、実用化さ
れている。レーザ素子とＳＭＦを直接結合したモジエー
ルにおいて問題となるのはＳＭＦのコア径が約ｌＯμ（
レーザ波長１．３μｍの時）と非常に小さいのでレーザ
素子に対する光軸ズレはわずかでありてもファイバ光出
力の大幅な低下をもたらすということである。通常許容
されるファイバの光軸ズレは１μｍ以下といわれておシ
、温度サイクル等の環境試験に対して光軸ズレが極小と
なるよう押え込まなければならない。
モジ具−ルでは銅あるいは黄銅等の熱放散性の良い金属
基体上にレーザ素子を搭載し、ＳＭＦを該基体上に光軸
調整後、有機系接着剤で固定したシあるいはメタライズ
されたＳＭＦｔ−半田で固着する構造が提案、実用化さ
れている。レーザ素子とＳＭＦを直接結合したモジエー
ルにおいて問題となるのはＳＭＦのコア径が約ｌＯμ（
レーザ波長１．３μｍの時）と非常に小さいのでレーザ
素子に対する光軸ズレはわずかでありてもファイバ光出
力の大幅な低下をもたらすということである。通常許容
されるファイバの光軸ズレは１μｍ以下といわれておシ
、温度サイクル等の環境試験に対して光軸ズレが極小と
なるよう押え込まなければならない。
しかしながら、従来のレーザ素子−８ＭＦ直接結合のモ
ジュール構造では温度サイクルあるいは長時間経過後の
光軸ズレが大きい為ファイバ光出力の低下が大きく、こ
の為、レーザ素子への通電電流を大きくしてファイバ光
出方を一定にする必要があった。このことはレーザ素子
の寿命を縮めたυ、さらに極端なファイバ光出方の低下
があるときにはレーザ素子の短時間での故障につながる
という欠点があった。
ジュール構造では温度サイクルあるいは長時間経過後の
光軸ズレが大きい為ファイバ光出力の低下が大きく、こ
の為、レーザ素子への通電電流を大きくしてファイバ光
出方を一定にする必要があった。このことはレーザ素子
の寿命を縮めたυ、さらに極端なファイバ光出方の低下
があるときにはレーザ素子の短時間での故障につながる
という欠点があった。
（発明の目的）
本発明の目的は温度サイクル等の環境試験を加えてもフ
ァイバの光軸ズレが小さく、安定したファイバ光出力を
得ることができるレーザ素子−８ＭＦ直接結合半導体レ
ーザモジー−ルを提供することにある。
ァイバの光軸ズレが小さく、安定したファイバ光出力を
得ることができるレーザ素子−８ＭＦ直接結合半導体レ
ーザモジー−ルを提供することにある。
（発明の構成）
本発明の半導体レーザモジュールは金属基体上にレーザ
素子とＳＭＦが光軸を一致して結合され、ＳＭＦは融点
が１５０ ’Ｃ以下の低温半田（例えばＩ ｎ −Ｓ
ｎ半田）で金属基体と固着されておシ、金属基体は該低
温半田と線熱膨張係数がほぼ一致する金属（Ｉｎ−８ｎ
半田の場合は例えばアルミニウム）で構成する構造とな
っている。
素子とＳＭＦが光軸を一致して結合され、ＳＭＦは融点
が１５０ ’Ｃ以下の低温半田（例えばＩ ｎ −Ｓ
ｎ半田）で金属基体と固着されておシ、金属基体は該低
温半田と線熱膨張係数がほぼ一致する金属（Ｉｎ−８ｎ
半田の場合は例えばアルミニウム）で構成する構造とな
っている。
このように構成されたレーザモジエールは金属基体と低
温半田の固着に伴なう内部残留応力が非常に小さいので
温度サイクル試験あるいは長時間の放置を行なっても低
＠半田のクリープ現象が生じない。したがってＳＭＦの
位置変位即ち光軸ズレはほとんどなく、安定したファイ
バ光出力を得ることができる。
温半田の固着に伴なう内部残留応力が非常に小さいので
温度サイクル試験あるいは長時間の放置を行なっても低
＠半田のクリープ現象が生じない。したがってＳＭＦの
位置変位即ち光軸ズレはほとんどなく、安定したファイ
バ光出力を得ることができる。
（実施例の説明）
次に本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第１図は本発明の一実施例の断面図である。第１図にお
いて半導体レーザ素子１は金属基体４にダイヤモンド等
よ構成るヒートシンク５を介してンルダによシ固着され
ている。５ＭＦ２は結合効率を高める為、先端が球面加
工されておシ、低温半田３（例えばＩ ｎ ５０Ｗ％−
８ｎ ５ ｏｗ％）によシ金属基体４に固定されている
。金属基体４は低温半田３と線熱膨張係数が一致するこ
とが望ましく、Ｉｎ ５０−８ｎ ５０半田を使用する
場合、Ｉｎ５Ｏ−８ｎ５０ 半田の２５℃〜１００℃に
おける線熱膨張係数は２３ＬＸｌＯ／’Ｃでするので金
属基体４は線熱膨張係数が２３０ＸＩＯ／℃（２５℃〜
１００℃）の値をもつアルミニウム（純度９９．５チ以
上）で構成する。アルミニウム基体のにはンルダー接着
を可能ならしめる目的でＡｕメッキ処置を施している。
いて半導体レーザ素子１は金属基体４にダイヤモンド等
よ構成るヒートシンク５を介してンルダによシ固着され
ている。５ＭＦ２は結合効率を高める為、先端が球面加
工されておシ、低温半田３（例えばＩ ｎ ５０Ｗ％−
８ｎ ５ ｏｗ％）によシ金属基体４に固定されている
。金属基体４は低温半田３と線熱膨張係数が一致するこ
とが望ましく、Ｉｎ ５０−８ｎ ５０半田を使用する
場合、Ｉｎ５Ｏ−８ｎ５０ 半田の２５℃〜１００℃に
おける線熱膨張係数は２３ＬＸｌＯ／’Ｃでするので金
属基体４は線熱膨張係数が２３０ＸＩＯ／℃（２５℃〜
１００℃）の値をもつアルミニウム（純度９９．５チ以
上）で構成する。アルミニウム基体のにはンルダー接着
を可能ならしめる目的でＡｕメッキ処置を施している。
アルミニウムへの金属メッキは周知のＺｎ［換、あるい
はＰｄ置換後に例えば無電解Ｎｉメッキあるいは無電解
Ｃｕ メッキを施し最終的にＡｕメッキ処理することに
よシ容易に施すことができる。低温半田はＩｎ−８ｎ合
金の他の組成あるいはＰ ｂ −Ｓ ｎ −Ｂ ｉ半田
等でもよいが、その場合金属基体の材質は使用する低温
半田と線膨張係数が±１０％以内の範囲で近似している
ものを使用しなければならない。このように構成された
レーザ素子・ＳＭＦ直接結合レーザモジー−ルでは基体
−低＠牛田の線膨張係数が近似しているため、低温半田
冷却時に残留する内部応力の量が小さく、シたがって内
部応力のｎ乗（ｎは構造によって決定される指数）に比
例する低温半田のクリープによるファイバの位置変位が
小さく、温度サイクル試験、高温保管試験等の環境試験
を加えてもファイバ出力が安定していることが確認でき
た。
はＰｄ置換後に例えば無電解Ｎｉメッキあるいは無電解
Ｃｕ メッキを施し最終的にＡｕメッキ処理することに
よシ容易に施すことができる。低温半田はＩｎ−８ｎ合
金の他の組成あるいはＰ ｂ −Ｓ ｎ −Ｂ ｉ半田
等でもよいが、その場合金属基体の材質は使用する低温
半田と線膨張係数が±１０％以内の範囲で近似している
ものを使用しなければならない。このように構成された
レーザ素子・ＳＭＦ直接結合レーザモジー−ルでは基体
−低＠牛田の線膨張係数が近似しているため、低温半田
冷却時に残留する内部応力の量が小さく、シたがって内
部応力のｎ乗（ｎは構造によって決定される指数）に比
例する低温半田のクリープによるファイバの位置変位が
小さく、温度サイクル試験、高温保管試験等の環境試験
を加えてもファイバ出力が安定していることが確認でき
た。
第２図は本発明の一実施例である半導体レーザモジュー
ルの温度サイクル試験に対するファイバ光出力の変化を
示す。低温半田にはＩｎ−８ｎ５０Ｗ％、金属基体には
アルミニウムを使用している。
ルの温度サイクル試験に対するファイバ光出力の変化を
示す。低温半田にはＩｎ−８ｎ５０Ｗ％、金属基体には
アルミニウムを使用している。
第２図よ）＠度すイクルに対するファイバ光出力の安定
性が優れていることがわかる。
性が優れていることがわかる。
第３図は従来の手導体し−ザモジーールの温度サイクル
試験に対するファイバ光出力の変化を示す。従来の半導
体レーザモジュールでは金属基体と低温半田の線熱膨張
係数が近似しておらず、ファイバ光出力の変化が大きい
ことがわかる。
試験に対するファイバ光出力の変化を示す。従来の半導
体レーザモジュールでは金属基体と低温半田の線熱膨張
係数が近似しておらず、ファイバ光出力の変化が大きい
ことがわかる。
このように本発明による半導体レーザモジュールは線熱
膨張係数の近似した低温半田及び金属基体で構成されて
いるので、ファイバ光出力の位置変位が小さく、７アイ
パ光出力の安定化が達成できる。
膨張係数の近似した低温半田及び金属基体で構成されて
いるので、ファイバ光出力の位置変位が小さく、７アイ
パ光出力の安定化が達成できる。
（発明の効果）
以上詳細に説明したように本発明によればファイバ光出
力が安定していることにより信頼性の高いシングルモー
ドファイバ付半導体レーザモジュールが得られるのでそ
の工業的効果は大きい。
力が安定していることにより信頼性の高いシングルモー
ドファイバ付半導体レーザモジュールが得られるのでそ
の工業的効果は大きい。
第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は本発明の
一実施例の半導体レーザモジエールの温度サイクル試験
に対するファイバ光出力の変化、第３図は従来の半導体
レーザモジエールのｒｌＵｌｔイクル試験に対するファ
イバ光出力の変化を示す。 ｌ・・・・・・半導体レーザ素子、２・・・・・・シン
グルモード７アイバ、３・・・・・・Ｉｎ−８ｎ半田、
４・・・・・・アルミニクム基体、５・山・・ダイヤモ
ンドヒートシンク。 ＼、−
一実施例の半導体レーザモジエールの温度サイクル試験
に対するファイバ光出力の変化、第３図は従来の半導体
レーザモジエールのｒｌＵｌｔイクル試験に対するファ
イバ光出力の変化を示す。 ｌ・・・・・・半導体レーザ素子、２・・・・・・シン
グルモード７アイバ、３・・・・・・Ｉｎ−８ｎ半田、
４・・・・・・アルミニクム基体、５・山・・ダイヤモ
ンドヒートシンク。 ＼、−
Claims (1)
- 金属より成る基体上に、半導体レーザ素子と光ファイバ
ーが光軸を一致して直接に結合された半導体レーザモジ
ュールにおいて、金属基体と光ファイバは融点が１５０
℃以下の低温半田によって固着され、かつ金属基体は該
低温半田と線熱膨張係数が±１０％以内で近似するよう
に選択された金属材料で構成されていることを特徴とす
る半導体レーザモジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16594384A JPS6143494A (ja) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | 半導体レ−ザモジユ−ル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16594384A JPS6143494A (ja) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | 半導体レ−ザモジユ−ル |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6143494A true JPS6143494A (ja) | 1986-03-03 |
Family
ID=15821960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16594384A Pending JPS6143494A (ja) | 1984-08-08 | 1984-08-08 | 半導体レ−ザモジユ−ル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6143494A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03120884A (ja) * | 1989-10-04 | 1991-05-23 | Hitachi Ltd | 半導体レーザモジュール |
| JP2009200093A (ja) * | 2008-02-19 | 2009-09-03 | Murata Mfg Co Ltd | 中空型の電子部品 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57138191A (en) * | 1981-02-19 | 1982-08-26 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | United structure of semiconductor laser and optical fiber |
-
1984
- 1984-08-08 JP JP16594384A patent/JPS6143494A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57138191A (en) * | 1981-02-19 | 1982-08-26 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | United structure of semiconductor laser and optical fiber |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03120884A (ja) * | 1989-10-04 | 1991-05-23 | Hitachi Ltd | 半導体レーザモジュール |
| JP2009200093A (ja) * | 2008-02-19 | 2009-09-03 | Murata Mfg Co Ltd | 中空型の電子部品 |
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