JP2000277843A - Semiconductor laser module and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor laser module and manufacture thereof

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JP2000277843A
JP2000277843A JP11077091A JP7709199A JP2000277843A JP 2000277843 A JP2000277843 A JP 2000277843A JP 11077091 A JP11077091 A JP 11077091A JP 7709199 A JP7709199 A JP 7709199A JP 2000277843 A JP2000277843 A JP 2000277843A
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JP
Japan
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lens
semiconductor laser
base
welding
optical system
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JP11077091A
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Japanese (ja)
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Takashi Yoshino
隆 吉野
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NEC Corp
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NEC Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor laser module, in which fitting of a lens optical system to a base, on which an LD element is mounted is realized by welding a lens holder, and reliability for temperature cycling is improved, and a method for manufacturing it. SOLUTION: A base 130 on which an LD element 110 is mounted is composed of a material of high thermal conductivity, and further a welding base metal 132 of superior weldability is provided to the part of the base into a body, and a lens optical system 120, that is optically coupled to the LD element 110, is welded to the welding base metal 132 with a lens holder 121 (a lens tube 122 and a lens-fixing fitting 123) composed of a material whose thermal expansion coefficient is substantially equal to that of the welding base metal 132. Heat generated at the LD element 110 is rapidly radiated through the base 130, and deviation of the optical axis of the LD element 110 from that of the lens optical system 120 accompanying the thermal expansion variation of the base 130 and the lens holder 121 caused by heat generation of the LD element 110 is solved, so that reliability with respect to temperature cycling is improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザ素子
(以下、LD素子と称する)とレンズ光学系とを一体化
した半導体レーザモジュールに関し、特に高出力のLD
素子を搭載した半導体レーザモジュールとその製造方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser module in which a semiconductor laser device (hereinafter referred to as an LD device) and a lens optical system are integrated.
The present invention relates to a semiconductor laser module on which an element is mounted and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体レーザモジュールは光ファイバ通
信システムで利用されており、LD素子で発光したレー
ザ光をレンズ光学系により光ファイバに光結合し、光フ
ァイバを伝送する構成となっている。そのため、この種
の半導体レーザモジュールは、LD素子の発光光軸とレ
ンズ光学系の光軸とを一致させた状態で、金属製のベー
ス上にLD素子とレンズ光学系を搭載した構成がとられ
ている。図8は従来の半導体レーザモジュールの断面構
成図であり、LD素子110は窒化アルミニウム(Al
N)で構成されたヒートシンク111に搭載され、かつ
このヒートシンク111を介してコバー(KOVAR)
で構成されたベース130’上に固着されている。ま
た、前記LD素子110に対向する位置の前記ベース1
30’上には、鋼材で構成されたレンズ鏡筒122とレ
ンズ固定金具123からなるレンズホルダ121に組み
立てられたレンズ光学系120が溶接により一体に取り
付けられている。そして、前記構成のモジュール10
0’は、光ファイバ230に光学結合している第2のレ
ンズ光学系220を備えるモジュールケース200内に
内装され、このモジュールケース200内においてペル
チェ素子等のクーラ(冷却装置)210上に搭載されて
組み立てられる。なお、この組み立て状態では、前記レ
ンズ光学系120は第2のレンズ光学系220に光結合
され、前記LD素子110の発光光を前記レンズ光学系
120、第2のレンズ光学系220を介して光ファイバ
230に導入させている。
2. Description of the Related Art A semiconductor laser module is used in an optical fiber communication system, in which laser light emitted from an LD element is optically coupled to an optical fiber by a lens optical system and transmitted through the optical fiber. Therefore, this type of semiconductor laser module has a configuration in which the LD element and the lens optical system are mounted on a metal base with the emission optical axis of the LD element and the optical axis of the lens optical system aligned. ing. FIG. 8 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor laser module, in which an LD element 110 is made of aluminum nitride (Al).
N) is mounted on a heat sink 111 composed of
Is fixed on a base 130 'composed of. The base 1 at a position facing the LD element 110
A lens optical system 120 assembled to a lens holder 121 composed of a lens barrel 122 made of steel and a lens fixture 123 is integrally mounted on 30 ′ by welding. Then, the module 10 having the above configuration
0 ′ is mounted in a module case 200 including a second lens optical system 220 optically coupled to the optical fiber 230, and is mounted on a cooler (cooling device) 210 such as a Peltier element in the module case 200. Assembled. In this assembled state, the lens optical system 120 is optically coupled to the second lens optical system 220, and the light emitted from the LD element 110 is transmitted through the lens optical system 120 and the second lens optical system 220. The fiber 230 is introduced.

【0003】このような半導体レーザモジュールの組み
立てにおいて、LD素子110とレンズ光学系120の
光軸を一致させる技術として、先ずLD素子110をベ
ース130’上に搭載した上で、LD素子110を発光
動作させ、このLD素子110から出射されるレーザ光
を基準にしてレンズ光学系120の光軸が一致するよう
に位置決めを行い、しかる上でレンズ光学系120のレ
ンズホルダ121をベース130’に溶接する手法がと
られている。ここで、前記半導体レーザモジュールで
は、前記ベース130’の材料として前記したようにコ
バーが用いられている。これは、前記したようにLD素
子110に対してレンズ光学系120の光軸位置合わせ
を行いながらレンズホルダ121をベース130’に固
定しているために、作業性の良い溶接YAGレーザを用
いた溶接が行われているためであり、このYAG溶接が
可能な金属材としてコバーが選択されている。因みに、
レンズホルダ121をベース130’に対してろう付け
する技術では、レンズホルダ121を高精度に固定する
ことが困難である。
In assembling such a semiconductor laser module, as a technique for aligning the optical axis of the LD element 110 with the optical axis of the lens optical system 120, first, the LD element 110 is mounted on a base 130 'and then the LD element 110 emits light. It is operated to position the optical axis of the lens optical system 120 so that the optical axis of the lens optical system 120 coincides with the laser beam emitted from the LD element 110, and then the lens holder 121 of the lens optical system 120 is welded to the base 130 '. The method of doing is taken. Here, in the semiconductor laser module, as described above, Kovar is used as the material of the base 130 '. Since the lens holder 121 is fixed to the base 130 'while aligning the optical axis of the lens optical system 120 with the LD element 110 as described above, a welding YAG laser having good workability is used. This is because welding is performed, and Kovar is selected as a metal material that can be subjected to the YAG welding. By the way,
With the technique of brazing the lens holder 121 to the base 130 ', it is difficult to fix the lens holder 121 with high accuracy.

【0004】ところで、近年における光ファイバ通信シ
ステムでは、光伝送路を構成するための光ファイバ内を
伝送する光信号を光ファイバ増幅器によって増幅する技
術が提案されている。この光増幅器は、希土類元素であ
るエルビウムを添加した光ファイバ増幅器(以下、ED
FAと称する)として構成され、このEDFAに信号光
を励起するための高出力の励起光を供給する。この励起
光を供給する励起用半導体レーザモジュールとして前記
した構成の半導体レーザモジュールが利用されている
が、所要の高光出力を得るために、LD素子に大電流を
供給する必要があり、そのためLD素子での発熱量も顕
著なものとなる。従来では、LD素子で発生した熱の放
熱効果を高めるために、図8に示したように、LD素子
110を搭載したベース130’をクーラ210を介し
てモジュールケース200に内装しており、LD素子1
10で発生した熱は、ヒートシンク111を介してベー
ス130’に伝達され、さらにベース130’の下側に
配置されているクーラ210によって冷却することが可
能とされている。
In recent years, in an optical fiber communication system, a technique has been proposed in which an optical signal transmitted through an optical fiber for forming an optical transmission line is amplified by an optical fiber amplifier. This optical amplifier is an optical fiber amplifier (hereinafter referred to as ED) doped with erbium as a rare earth element.
The EDFA is supplied with high-power pumping light for pumping signal light. Although the semiconductor laser module having the above-described configuration is used as the semiconductor laser module for excitation for supplying the excitation light, it is necessary to supply a large current to the LD element in order to obtain a required high optical output. The heat value at the point becomes remarkable. Conventionally, as shown in FIG. 8, a base 130 ′ on which an LD element 110 is mounted is mounted in a module case 200 via a cooler 210 in order to enhance the heat radiation effect of heat generated by the LD element. Element 1
The heat generated in 10 is transmitted to the base 130 ′ via the heat sink 111, and can be further cooled by the cooler 210 arranged below the base 130 ′.

【0005】しかしながら、前記したように、ベース1
30’の材料としてコバーを用いている従来の半導体レ
ーザモジュールでは、コバーの熱伝導率が17W/mK
と極めて低いために、EDFA用の励起用半導体レーザ
モジュールとして、例えば、0.5A×2V=1Wで駆
動したときに、要求される冷却特性(Tc=65℃にて
ΔT=40K)を満足することができない。そこで、半
導体モジュールのベース130’の金属材として、熱伝
導率が(〜200W/mK)とコバーに比較して格段に
高い銅タングステン(CuW)を用いることが行われて
いる。例えば、特開平7−140362号公報にはベー
スとして銅タングステンやシリコンカーバイトを用いる
ことで、LD素子の放熱特性を改善し、高出力動作が得
られることが記載されている。
[0005] However, as described above, the base 1
In the conventional semiconductor laser module using Kovar as the material of 30 ′, the thermal conductivity of Kovar is 17 W / mK.
For example, when the semiconductor laser module for excitation of an EDFA is driven at 0.5 A × 2 V = 1 W, the required cooling characteristics (ΔT = 40 K at Tc = 65 ° C.) are satisfied. Can not do. Therefore, as the metal material of the base 130 'of the semiconductor module, copper tungsten (CuW) having a thermal conductivity (up to 200 W / mK) which is much higher than that of Kovar is used. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-140362 describes that the use of copper tungsten or silicon carbide as a base improves the heat radiation characteristics of the LD element and achieves high output operation.

【0006】また、ベースに銅タングステンを用いる
と、銅タングステンはYAG溶接によるレンズ固定金具
の取り付けが不可能であるため、前記従来の半導体レー
ザモジュールのように、ベースに先にLD素子を固着し
ておき、LD素子の光軸に対してレンズ光学系を光軸合
わせしながらレンズ光学系のレンズホルダをベースに取
り付ける構造の半導体モジュールへの適用は困難であ
る。このような問題に対しては、レンズホルダを取り付
けるベース130’の表面に、図8に鎖線で示すよう
に、予めYAG溶接が可能な金属、例えばコバーを溶接
下地金属132’としてろう付け等によって一体化して
おき、レンズホルダ121をこの溶接下地金属132’
にYAG溶接することが考えられる。このようにYAG
溶接を可能とするために、構成部品の一部にコバーを使
用する技術としては、例えば、特開平9−138329
号公報に記載の技術がある。
Further, when copper tungsten is used for the base, it is impossible to attach a lens fixing bracket to the copper tungsten by YAG welding, so that an LD element is first fixed to the base as in the conventional semiconductor laser module. In addition, it is difficult to apply the present invention to a semiconductor module having a structure in which the lens holder of the lens optical system is mounted on the base while the optical axis of the lens optical system is aligned with the optical axis of the LD element. To solve such a problem, as shown by a chain line in FIG. 8, a metal which can be YAG-welded in advance, for example, a Kovar is used as a welding base metal 132 'by brazing on the surface of the base 130' for attaching the lens holder. The lens holder 121 is integrated with the welding base metal 132 ′.
YAG welding may be considered. In this way, YAG
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-138329 discloses a technique of using a cover for a part of a component to enable welding.
There is a technique described in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. HEI 9-86.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レンズ
ホルダ121をベース130’に溶接するための溶接下
地金属132’としてコバーを用いた場合には、レンズ
ホルダ121を構成しているレンズ鏡筒122の鋼材
(SF20T)の熱膨張係数(11×10-6/℃)や、
レンズ固定金具123のステンレス鋼(SUS304)
の熱膨張係数(18×10-6/℃)に対して溶接下地金
属132’としてのコバーの熱膨張係数(5.3×10
-6/℃)に比較的大きな差があるため、LD素子110
で発生した熱によってレンズ固定金具123及びレンズ
鏡筒122と溶接下地金属132’との間に熱ストレス
が生じ、この熱ストレスによってベース130’に対す
るレンズホルダ121の取り付け位置が変動され、LD
素子110とレンズ光学系120との光軸にずれが生じ
るおそれがある。また、ベース130’の銅タングステ
ンの熱膨張係数(8.5×10-6/℃)と、溶接下地金
属132’のコバーとの熱膨張係数の差によって溶接下
値金属132が変形され、その結果レンズホルダ121
の取り付け位置が変動されることもある。このような、
熱膨張係数の差に伴う光軸ずれは、前記したEDFAの
励起用半導体レーザモジュールとして構成したときに
は、光学結合設計の余裕度を越えて無視できないものと
なり、結果として半導体レーザモジュールにおける温度
サイクルの信頼性の低下が生じることになる。
However, in the case where a cover is used as the welding base metal 132 'for welding the lens holder 121 to the base 130', the lens barrel 122 constituting the lens holder 121 is not used. Thermal expansion coefficient of steel (SF20T) (11 × 10 -6 / ° C),
Stainless steel (SUS304) for lens fixing bracket 123
The thermal expansion coefficient (18 × 10 −6 / ° C.) of Kovar as the base metal 132 ′ for welding (5.3 × 10
−6 / ° C.), the LD element 110
The heat generated in step (1) causes thermal stress between the lens fixture 123 and the lens barrel 122 and the welding base metal 132 ', and the thermal stress changes the mounting position of the lens holder 121 with respect to the base 130', and
The optical axis between the element 110 and the lens optical system 120 may be shifted. In addition, the lower-value metal 132 is deformed by the difference between the coefficient of thermal expansion of copper tungsten of the base 130 '(8.5 × 10 -6 / ° C.) and the coefficient of thermal expansion of the base metal of the weld 132' and the cobar. Lens holder 121
May be changed. like this,
The optical axis deviation due to the difference in the thermal expansion coefficient cannot be ignored when the above-described semiconductor laser module for pumping the EDFA is configured beyond the margin of the optical coupling design. Will result in a decrease in sex.

【0008】本発明の目的は、ベースに搭載するレンズ
光学系のレンズホルダの溶接による取り付けを実現する
とともに、温度サイクル等の熱的環境試験に対する信頼
性を高めた半導体レーザモジュールとその製造方法を提
供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor laser module which realizes mounting of a lens holder of a lens optical system mounted on a base by welding and which has improved reliability in a thermal environment test such as a temperature cycle, and a method of manufacturing the same. To provide.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザモ
ジュールは、LD素子を搭載するベースは熱伝導率の高
い材料で構成されるとともに、その一部には溶接性の良
い溶接下地金属が一体に設けられ、前記ベースに搭載さ
れるレンズ光学系は前記溶接下地金属と熱膨張係数がほ
ぼ等しい材料からなるレンズホルダにより前記溶接下地
金属に溶接されていることを特徴とする。ここで、前記
ベースは銅タングステン(CuW)で構成される。ま
た、前記溶接下地金属は、前記ベースの熱膨張係数に近
い熱膨張係数の材料で構成される。さらに、前記レンズ
ホルダは、レンズを保持したレンズ鏡筒と、前記レンズ
鏡筒を保持するレンズ固定金具とで構成され、少なくと
も前記レンズ固定金具は前記溶接下地金属と同一の材料
で構成されることが好ましい。この場合、前記溶接下地
金属及びレンズ固定金具はステンレス鋼(SUS43
0)で構成することが好ましい。また、本発明の半導体
レーザモジュールは、光ファイバに対して光結合される
第2のレンズ光学系を備えたモジュールケース内に内蔵
され、半導体レーザモジュールのレンズ光学系と前記モ
ジュールケースに設けられた第2のレンズ光学系とが光
結合される構成であることが好ましい。
In a semiconductor laser module according to the present invention, a base on which an LD element is mounted is made of a material having high thermal conductivity, and a base metal having good weldability is integrally formed on a part of the base. Wherein the lens optical system mounted on the base is welded to the base metal by a lens holder made of a material having a thermal expansion coefficient substantially equal to that of the base metal. Here, the base is made of copper tungsten (CuW). Further, the welding base metal is made of a material having a thermal expansion coefficient close to that of the base. Further, the lens holder includes a lens barrel holding a lens and a lens fixing bracket holding the lens barrel, and at least the lens fixing bracket is formed of the same material as the base metal for welding. Is preferred. In this case, the welding base metal and the lens fixing bracket are made of stainless steel (SUS43).
0). Further, the semiconductor laser module of the present invention is built in a module case having a second lens optical system optically coupled to an optical fiber, and is provided in the lens optical system of the semiconductor laser module and the module case. It is preferable that the second lens optical system be optically coupled.

【0010】本発明の半導体レーザモジュールの製造方
法は、熱伝導率の高い材料で構成されるベースの一部に
レーザ溶接が可能な溶接下地金属を一体に設ける工程
と、前記ベースの他の部分に半導体レーザ素子を搭載す
る工程と、前記半導体レーザを発光させて前記半導体レ
ーザ素子から出射されるレーザ光に対してレンズ光学系
を光軸合わせしながら前記レンズ光学系のレンズホルダ
を前記溶接下地金属上にレーザ溶接する工程を含み、前
記レンズホルダと前記溶接下地金属にそれぞれの熱膨張
率がほぼ等しい材料を用いることを特徴とする。前記レ
ンズ光学系は、レンズを保持するレンズ鏡筒と、前記レ
ンズ鏡筒を保持するレンズ固定金具とで構成され、前記
レンズ固定金具をレーザ溶接した後に、前記レンズ固定
金具に対して前記レンズ鏡筒をレーザ溶接することが好
ましい。
According to the method of manufacturing a semiconductor laser module of the present invention, there is provided a step of integrally providing a base metal made of a material having a high thermal conductivity with a base metal which can be laser-welded, and the other part of the base. Mounting a semiconductor laser element on the substrate, and aligning a lens optical system with a laser beam emitted from the semiconductor laser element by causing the semiconductor laser to emit light, and holding the lens holder of the lens optical system on the welding base. The method includes a step of performing laser welding on a metal, wherein the lens holder and the base metal to be welded are made of materials having substantially equal thermal expansion coefficients. The lens optical system includes a lens barrel that holds a lens, and a lens fixture that holds the lens barrel. After the lens fixture is laser-welded, the lens mirror is attached to the lens fixture. Preferably, the tube is laser welded.

【0011】本発明の半導体レーザモジュールでは、ベ
ースに溶接下地金属を設けることにより、ベースとして
熱伝導率の高い材料を選択したときに、ベースに対する
レンズホルダの溶接が困難な場合においても、レンズホ
ルダを溶接下地金属に対して溶接することで、ベースへ
のレンズホルダの取り付けが可能となる。また、レンズ
ホルダとして、溶接下地金属と熱膨張係数がほぼ等しい
材料を用いることで、LD素子の発熱によってもLD素
子とレンズ光学系との光軸ずれを抑制することが可能と
なる。さらに、溶接下地金属をベースの熱膨張係数に近
い熱膨張係数の材料を用いることで、光軸ずれをさらに
抑制することが可能となる。
In the semiconductor laser module according to the present invention, the base metal is provided on the base, so that when a material having high thermal conductivity is selected as the base, even when welding of the lens holder to the base is difficult, the lens holder is provided. Can be attached to the base by welding to the base metal. Further, by using a material having a thermal expansion coefficient substantially equal to that of the metal to be welded as the lens holder, it is possible to suppress the optical axis shift between the LD element and the lens optical system even by the heat generated by the LD element. Further, by using a material having a thermal expansion coefficient close to that of the base as the base metal for welding, it is possible to further suppress the optical axis deviation.

【0012】なお、本発明に近い技術として、特開平8
−254723号公報には、銅タングステンで構成した
光学ベースの穴に、ステンレス鋼やコバー等の溶接性の
良い材料で形成した円筒状部材を取り付けておき、そこ
にレンズ固定金具を溶接する技術が記載されている。こ
のため、ベース側に取り付ける材料としてステンレス鋼
を用いる点で本発明と共通するが、この公報の技術は、
ステンレス鋼は円筒状部材として構成されて光学ベース
の穴内に挿入する構成である。そのため、円筒状部材が
温度サイクルによって熱膨張した場合でも中心軸に対し
て対称に変形されるため、円筒状部材で保持している光
ファイバの光軸ずれに与える影響はない。しかしなが
ら、本発明のような円筒状部材をしていない溶接下地金
属に単にステンレス鋼を用いる場合には、円筒状部材の
ような中心軸に対する対称性が得られないため、レンズ
光学系の光軸ずれを防止することは不可能である。ま
た、前記公報ではレンズホルダをレンズ固定金具と熱膨
張係数がほぼ等しい材料で構成することについても記載
はない。
As a technique close to the present invention, Japanese Patent Laid-Open No.
Japanese Patent No. 254723 discloses a technique in which a cylindrical member made of a material having good weldability such as stainless steel or Kovar is attached to a hole of an optical base made of copper tungsten, and a lens fixing bracket is welded there. Has been described. For this reason, it is common with the present invention in that stainless steel is used as a material to be attached to the base side.
Stainless steel is configured as a cylindrical member and inserted into a hole in the optical base. Therefore, even when the cylindrical member thermally expands due to the temperature cycle, the cylindrical member is deformed symmetrically with respect to the central axis, so that there is no influence on the optical axis deviation of the optical fiber held by the cylindrical member. However, when stainless steel is simply used as the welding base metal having no cylindrical member as in the present invention, symmetry with respect to the central axis as in the case of the cylindrical member cannot be obtained. It is impossible to prevent displacement. Further, the publication does not disclose that the lens holder is made of a material having a thermal expansion coefficient substantially equal to that of the lens fixing bracket.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図1は本発明の半導体レーザモジュ
ールの一部を分解した斜視図、図2及び図3はその組立
状態の平面図と断面図である。半導体レーザモジュール
1は、LD素子110とレンズ光学系120を一体的に
構成した狭義の半導体レーザモジュール100と、前記
半導体レーザモジュール100を内装するモジュールケ
ース200とで構成される。ここで、狭義の半導体レー
ザモジュール100のことをここではLD・レンズモジ
ュールと称する。前記LD・レンズモジュール100は
銅タングステン(CuW)からなるベース130に前記
LD素子110とレンズ光学系120を取り付けてお
り、前記LD素子110は、窒化アルミニウム(Al
N)からなるヒートシンク111上に金属ろう材112
によってろう付けされ、さらに、前記ヒートシンク11
1は前記ベース130の上面に突出形成された台部13
1の上面に金属ろう材113によってろう付けされてい
る。また、前記ベース130の前記台部131の上面の
他の箇所には回路基板140が搭載されており、前記L
D素子110は前記回路基板140に金属細線141に
よりワイヤボンディングされ、前記回路基板140を介
して給電が行われるようになっている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view of a part of a semiconductor laser module according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 are a plan view and a sectional view of the assembled state. The semiconductor laser module 1 includes a semiconductor laser module 100 in a narrow sense in which an LD element 110 and a lens optical system 120 are integrally formed, and a module case 200 containing the semiconductor laser module 100 therein. Here, the semiconductor laser module 100 in a narrow sense is referred to as an LD / lens module here. The LD / lens module 100 has the LD element 110 and the lens optical system 120 mounted on a base 130 made of copper tungsten (CuW). The LD element 110 is made of aluminum nitride (Al).
N) on a heat sink 111 made of N)
And the heat sink 11
Reference numeral 1 denotes a base 13 protruding from the upper surface of the base 130.
1 is brazed to the upper surface by a metal brazing material 113. A circuit board 140 is mounted on another portion of the upper surface of the base 131 of the base 130,
The D element 110 is wire-bonded to the circuit board 140 with a thin metal wire 141, and power is supplied through the circuit board 140.

【0014】一方、前記LD素子110に対向する位置
の前記ベース130の上面には、ステンレス鋼鉄(SU
S430)からなる平板状の溶接下地金属132がAg
−Cuろう材133等によるろう付けにより一体化され
ている。そして、この溶接下地金属132上に前記レン
ズ光学系120のレンズホルダ121が固定されてい
る。前記レンズホルダ121はレンズ鏡筒122とレン
ズ固定金具123とで構成されており、前記レンズ光学
系120を構成する1枚以上のレンズは外形状が矩形に
近い形をした鋼材(SF20T)からなる前記レンズ鏡
筒122内に構成されており、このレンズ鏡筒122は
上向きコ字状をしたステンレス鋼(SUS430)から
なる前記レンズ固定金具123に、YAG溶接により固
定されている。また、前記レンズ固定金具123は前記
溶接下地金属132の上面にYAG溶接により固定され
ている。図2の黒丸で示す箇所がYAG溶接の箇所であ
る。なお、前記レンズ光学系120は、前記LD素子1
10の光軸と一致する光軸位置で、かつレンズ光学系1
20の焦点位置に前記LD素子110の発光面が位置す
るように位置決めされることは言うまでもない。
On the other hand, stainless steel (SU) is provided on the upper surface of the base 130 at a position facing the LD element 110.
The plate-shaped welding base metal 132 made of S430) is made of Ag.
-Integrated by brazing with a Cu brazing material 133 or the like. The lens holder 121 of the lens optical system 120 is fixed on the welding base metal 132. The lens holder 121 is composed of a lens barrel 122 and a lens fixture 123, and one or more lenses constituting the lens optical system 120 are made of a steel material (SF20T) having an outer shape close to a rectangle. The lens barrel 122 is formed in the lens barrel 122, and is fixed to the lens fixture 123 made of stainless steel (SUS430) having an upward U-shape by YAG welding. The lens fixture 123 is fixed to the upper surface of the welding base metal 132 by YAG welding. The location indicated by the black circle in FIG. 2 is the location of YAG welding. Note that the lens optical system 120 is provided with the LD element 1.
10 at the optical axis position coincident with the optical axis
It goes without saying that the light emitting surface of the LD element 110 is positioned at the focal position of 20.

【0015】このような構成のLD・レンズモジュール
100は、前記モジュールケース200内に内装され
る。前記モジュールケース200は金属材によって箱型
に形成されており、その内底面にはペルチェ素子で構成
されるクーラ210が配設されており、前記LD・レン
ズモジュール100のベース130は前記クーラ210
上に搭載される。また、前記モジュールケース200の
一側面には、円形の開口201が開けられており、この
開口201内には第2のレンズ光学系220が固定され
ている。前記第2のレンズ光学系220は、前記LD・
レンズモジュール100のレンズ固定金具123と同様
なステンレス鋼からなるレンズ鏡筒221により前記開
口201内に挿入され、かつ半田材等により固定されて
いる。また、前記レンズ鏡筒221には光ファイバ23
0の一端部に設けられたピグテール231を固定するた
めの円筒状のホルダ222が一体に設けられており、前
記光ファイバ230のピグテール231は前記第2のレ
ンズ光学系220に対して光軸合わせした状態で前記ホ
ルダ222にYAG溶接により固定されている。なお、
前記光ファイバ230はその一端部の端面が前記第2の
レンズ光学系220の焦点位置に位置決めされているこ
とは言うまでもない。また、この実施形態では前記モジ
ュールケース200には、図外の電源系の回路に接続さ
れるリード端子240が配設されており、このリード端
子240が前記モジュールケース200の内側に延長さ
れる部位には前記LD・レンズモジュール100の回路
基板140に金属細線241でワイヤボンディングされ
ている。
The LD / lens module 100 having such a structure is housed in the module case 200. The module case 200 is formed of a metal material in a box shape, and a cooler 210 formed of a Peltier element is disposed on an inner bottom surface of the module case 200. The base 130 of the LD / lens module 100 is formed of the cooler 210.
Mounted on top. Further, a circular opening 201 is opened on one side surface of the module case 200, and a second lens optical system 220 is fixed in the opening 201. The second lens optical system 220 includes the LD
A lens barrel 221 made of stainless steel similar to the lens fixing bracket 123 of the lens module 100 is inserted into the opening 201 and fixed with a solder material or the like. The lens barrel 221 has an optical fiber 23.
0 is provided integrally with a cylindrical holder 222 for fixing a pigtail 231 provided at one end of the optical fiber 230. The pigtail 231 of the optical fiber 230 aligns the optical axis with the second lens optical system 220. In this state, it is fixed to the holder 222 by YAG welding. In addition,
It goes without saying that the optical fiber 230 has one end face positioned at the focal position of the second lens optical system 220. In this embodiment, a lead terminal 240 connected to a power supply circuit (not shown) is provided in the module case 200, and the lead terminal 240 extends to the inside of the module case 200. Is wire-bonded to the circuit board 140 of the LD / lens module 100 with a thin metal wire 241.

【0016】以上のように構成された半導体レーザモジ
ュールのうち、前記LD・レンズモジュール100の組
み立て方法を図4〜図6を参照して説明する。先ず、図
4において、予備工程として、銅タングステンで構成さ
れるベース130の上面の一部に、ステンレス鋼(SU
S430)からなる溶接下地金属132をAg−Cuろ
う材133を用いた貼り合わせにより一体化しておく。
また、搭載するLD素子110をヒートシンク111に
Au−Snソルダ(112)によりソルダ止めしてお
く。しかる上で、前記ベース130を作業用のステージ
(図示せず)に固定し、かつ前記LD素子110を搭載
した前記ヒートシンク111をアクチュエータA1で把
持してベース130の台部131の上面にAu−Snソ
ルダ113によりソルダ止めする。このときには、例え
ば、前記台部131の上面に形成した位置決め線等を利
用して、あるいはヒートシンク111を把持するアクチ
ュエータA1の機械的な位置決めによりLD素子110
及びヒートシンク111の平面XY方向の位置を設定す
ることで、ステージ上に載置されているベース130に
対しての位置決めが行われる。なお、ここでX方向とは
前記LD素子110の光軸方向であり、Y方向とはX方
向に平面上で直交する方向である。
A method of assembling the LD / lens module 100 among the semiconductor laser modules configured as described above will be described with reference to FIGS. First, in FIG. 4, as a preliminary step, stainless steel (SU) is formed on a part of the upper surface of the base 130 made of copper tungsten.
The welding base metal 132 made of S430) is integrated by bonding using the Ag-Cu brazing material 133.
The LD element 110 to be mounted is soldered to the heat sink 111 with an Au-Sn solder (112). Then, the base 130 is fixed to a work stage (not shown), and the heat sink 111 on which the LD element 110 is mounted is gripped by an actuator A1 to attach Au- on the upper surface of the base 131 of the base 130. The solder is stopped by the Sn solder 113. At this time, the LD element 110 is used, for example, by using a positioning line or the like formed on the upper surface of the base 131 or by mechanically positioning the actuator A1 that holds the heat sink 111.
By setting the position of the heat sink 111 in the plane XY direction, positioning with respect to the base 130 placed on the stage is performed. Here, the X direction is the optical axis direction of the LD element 110, and the Y direction is a direction orthogonal to the X direction on a plane.

【0017】次いで、図5のように、前記台部131に
搭載したLD素子110を、前記台部131の上面に予
め搭載されている回路基板140の導電部に対して金属
細線141によりワイヤボンディングし、電気的に接続
する。しかる上で、前記ベース130に一体化されてい
る前記溶接下地金属132上に上向きコ字状のレンズ固
定金具123を載置し、さらにレンズ固定金具123の
両側壁間にレンズ鏡筒122を配置する。そして、前記
レンズ鏡筒122の上面の突部124をアクチュエータ
A2で保持して前記レンズ鏡筒122及びレンズ固定金
具123を一体的に前記溶接下地金属132の上面上で
平面Y方向に移動可能とする状態に設定する。また、前
記ベース130及び回路基板140に対して図外の給電
部に接続されているプローブPを接触し、前記LD素子
110に給電を行ってLD素子110を発光させる。そ
して、前記レンズ光学系120の前記LD素子110と
は反対側の光軸位置においてレンズ光学系120及び第
2のレンズ光学系220を透過して集光された光を測定
用光ファイバFを通して検出し、かつ光検出器PDで測
光を行い、その測光値が最大となるように前記レンズ光
学系120の光軸合わせを行う。ここでは、アクチュエ
ータA2により平面Y方向にレンズ鏡筒122とレンズ
固定金具123を一体的に移動してLD素子110に対
するレンズ光学系120の光軸合わせを行なう。そし
て、その光軸合わせされた位置において、同図に黒丸X
1で示すように、レンズ固定金具と溶接下地金属との境
界の複数箇所にYAGレーザ装置YLからYAGレーザ
を照射し、レンズ固定金具123を溶接下地金属132
にYAG溶接する。このとき、レンズ固定金具123と
溶接下地金属132は同じステンレス鋼であるため、Y
AG溶接は可能である。
Next, as shown in FIG. 5, the LD element 110 mounted on the base 131 is wire-bonded to the conductive portion of the circuit board 140 mounted on the upper surface of the base 131 by a thin metal wire 141. And make an electrical connection. Then, an upward U-shaped lens fixing bracket 123 is placed on the welding base metal 132 integrated with the base 130, and a lens barrel 122 is disposed between both side walls of the lens fixing bracket 123. I do. The projection 124 on the upper surface of the lens barrel 122 is held by the actuator A2 so that the lens barrel 122 and the lens fixture 123 can be integrally moved in the plane Y direction on the upper surface of the base metal 132 for welding. Set the status to A probe P connected to a power supply unit (not shown) is brought into contact with the base 130 and the circuit board 140 to supply power to the LD element 110 so that the LD element 110 emits light. Then, the light transmitted through the lens optical system 120 and the second lens optical system 220 and condensed at the optical axis position of the lens optical system 120 opposite to the LD element 110 is detected through the measuring optical fiber F. In addition, photometry is performed by the photodetector PD, and the optical axis of the lens optical system 120 is adjusted so that the photometric value is maximized. Here, the optical axis of the lens optical system 120 with respect to the LD element 110 is adjusted by integrally moving the lens barrel 122 and the lens fixture 123 in the plane Y direction by the actuator A2. At the position where the optical axes are aligned, a black circle X
As shown by 1, a YAG laser is irradiated from the YAG laser device YL to a plurality of locations at the boundary between the lens fixing bracket and the welding base metal, and the lens fixing bracket 123 is moved to the welding base metal 132.
YAG welding. At this time, since the lens fixing bracket 123 and the welding base metal 132 are the same stainless steel,
AG welding is possible.

【0018】しかる後、図6のように、溶接下地金属1
32上に固定されたレンズ固定金具123内において、
レンズ鏡筒122のみがアクチュエータA2によって平
面X方向とZ方向(上下方向)に移動可能な状態とし
て、レンズ鏡筒122をLD素子110に対して微細な
光軸合わせを行なう。この場合においても、プローブP
からの給電によりLD素子110を発光させ、前記光フ
ァイバF及び光検出器PDを利用してレンズ光学系12
0及び第2のレンズ光学系220を透過して集光させた
測光値が最大となる位置を設定する。そして、この光軸
合わせした位置において、同図に黒丸X2で示すよう
に、レンズ鏡筒122とレンズ固定金具123との境界
の複数箇所にYAGレーザ装置YLからYAGレーザを
照射し、レンズ鏡筒122をレンズ固定金具123にY
AG溶接する。このとき、レンズ鏡筒122は鋼材であ
るため、レンズ固定金具123とのYAG溶接は可能で
ある。これにより、LD素子110に対して光軸合わせ
したレンズ光学系120をベース130に取り付けるこ
とが完了される。
Thereafter, as shown in FIG.
In the lens fixing bracket 123 fixed on 32,
The lens barrel 122 is finely aligned with the LD element 110 so that only the lens barrel 122 can be moved in the plane X direction and the Z direction (vertical direction) by the actuator A2. Also in this case, the probe P
The LD element 110 is caused to emit light by power supply from the lens optical system F and the lens optical system 12 using the optical fiber F and the photodetector PD.
The position where the photometric value transmitted and condensed through the zero and second lens optical systems 220 is maximum is set. Then, at the position where the optical axes are aligned, as shown by a black circle X2 in the figure, the YAG laser is irradiated from the YAG laser device YL to a plurality of locations on the boundary between the lens barrel 122 and the lens fixing bracket 123, and the lens barrel 122 is attached to lens fixing bracket 123 by Y
AG welding. At this time, since the lens barrel 122 is made of a steel material, YAG welding with the lens fixture 123 is possible. Thus, the mounting of the lens optical system 120 having the optical axis aligned with the LD element 110 on the base 130 is completed.

【0019】なお、以上のように組み立てられたLD・
レンズモジュール100は、前記モジュールケース20
0内に予め配設してあるクーラ210上に搭載し、固定
する。その際には、前記LD・レンズモジュール100
のLD素子110及びレンズ光学系120を前記モジュ
ールケース200に設けられている第2のレンズ光学系
220に対して光軸合わせを行う。この際の光軸合わせ
では、第2のレンズ光学系220に接続される光ファイ
バ230を通して測光を行なうことにより、前記と同様
に適正な光軸合わせが可能になる。
It should be noted that the LD assembled as described above
The lens module 100 includes the module case 20.
It is mounted and fixed on a cooler 210 which is provided in advance in the inside of the cooler 210. In that case, the LD / lens module 100
The optical axis of the LD element 110 and the lens optical system 120 is aligned with the second lens optical system 220 provided in the module case 200. In the optical axis alignment at this time, by performing photometry through the optical fiber 230 connected to the second lens optical system 220, an appropriate optical axis alignment can be performed as described above.

【0020】以上の製造工程によれば、熱伝導率が〜2
00W/mKと、コバーよりも大きい一方で、YAG溶
接による固定が困難な銅タングステンでLD・レンズモ
ジュール100のベース130を形成しても、レンズホ
ルダ121、すなわちレンズ固定金具123をベース1
30に固定する箇所はYAG溶接が可能なステンレス鋼
からなる溶接下地金属132が存在しているため、両者
のYAG溶接が可能となる。もちろん、レンズ鏡筒12
2をレンズ固定金具123に固定する際にもYAG溶接
が可能となる。そのため、前記した組み立て時に、LD
素子110を発光させ、その発光光を利用してレンズ光
学系120に対する光軸合わせを行いながらのレンズ鏡
筒122及びレンズ固定金具123の位置決め、さらに
レンズ固定金具123及びレンズ鏡筒122のYAG溶
接による固定が可能となり、高精度に光軸合わせされた
LD・レンズモジュール100の組み立てが可能とな
る。因みに、レンズ固定金具123やレンズ鏡筒122
をろう材や接着剤等によりベース130に固定したとき
には、位置合わせ後のろう材や接着剤の固化時に位置ず
れが生じ易く、高精度の位置決め固定は困難である。
According to the above manufacturing process, the thermal conductivity is up to
Even though the base 130 of the LD / lens module 100 is formed of copper tungsten, which is larger than the cover and is difficult to fix by YAG welding, the lens holder 121, that is, the lens fixing bracket 123 is formed on the base 1.
Since the welding base metal 132 made of stainless steel capable of YAG welding is present at the portion fixed to 30, the YAG welding of both can be performed. Of course, the lens barrel 12
YAG welding is also possible when fixing 2 to the lens fixing bracket 123. Therefore, when assembling as described above, LD
The element 110 is caused to emit light, and the emitted light is used to position the lens barrel 122 and the lens fixture 123 while performing optical axis alignment with the lens optical system 120. Further, YAG welding of the lens fixture 123 and the lens barrel 122 is performed. , And assembling of the LD / lens module 100 with the optical axis aligned with high precision becomes possible. Incidentally, the lens fixing bracket 123 and the lens barrel 122
Is fixed to the base 130 with a brazing material, an adhesive, or the like, misalignment tends to occur when the brazing material or the adhesive after the alignment is solidified, and it is difficult to perform high-precision positioning and fixing.

【0021】したがって、このようにして組み立てられ
た半導体レーザモジュール1では、LD素子110が発
光したときに生じる熱を、熱伝導率の大きい銅タングス
テンからなるベース130によって速やかに伝熱し、下
面に設けたクーラ210により冷却することが可能とな
り、EDFA用の励起用半導体レーザモジュールとして
構成した場合に、LD素子110の光出力が増大された
場合でも所要の冷却特性を満たすことが可能となる。
Therefore, in the semiconductor laser module 1 assembled in this manner, the heat generated when the LD element 110 emits light is quickly transferred by the base 130 made of copper tungsten having a high thermal conductivity, and is provided on the lower surface. The cooling can be performed by the cooler 210, and when configured as an excitation semiconductor laser module for an EDFA, required cooling characteristics can be satisfied even when the optical output of the LD element 110 is increased.

【0022】また、一方で、図7(a)に前記LD・レ
ンズモジュール100を構成する各部の材料とその熱膨
張係数を示すように、ベース130の銅タングステンの
熱膨張係数(8.5×10-6/℃)に対し、溶接下地金
属132及びレンズ固定金具123のステンレス鋼(S
US430)の熱膨張係数は(11×10-6/℃)であ
り、またレンズ鏡筒122の鋼材(SF20T)の熱膨
張係数は(11×10-6/℃)である。このため、ベー
ス130、溶接下地金属132、レンズ固定金具12
3、レンズ鏡筒122の相互間におけるそれぞれの熱膨
張係数の差は(2.5×10-6/℃,0,0)であり、
LD素子110の発熱等による熱サイクルを受けた場合
でも、レンズ固定金具123及びレンズ鏡筒122に加
えられる熱ストレスは低減でき、熱ストレスによるレン
ズ固定金具123及びレンズ鏡筒122の変形は抑制さ
れる。これにより、熱サイクルによるLD素子110と
レンズ光学系120との間の光軸のずれが実害のない程
度に抑制でき、半導体レーザモジュールの信頼性が改善
される。
On the other hand, as shown in FIG. 7A, the material of each part constituting the LD / lens module 100 and the thermal expansion coefficient thereof are shown in FIG. 10 -6 / ° C), the stainless steel (S
US430) has a thermal expansion coefficient of (11 × 10 −6 / ° C.), and the steel (SF20T) of the lens barrel 122 has a thermal expansion coefficient of (11 × 10 −6 / ° C.). Therefore, the base 130, the base metal 132, the lens fixture 12
3. The difference in the coefficient of thermal expansion between the lens barrels 122 is (2.5 × 10 −6 / ° C., 0, 0).
Even when a thermal cycle is caused by the heat generation of the LD element 110, the thermal stress applied to the lens fixture 123 and the lens barrel 122 can be reduced, and the deformation of the lens fixture 123 and the lens barrel 122 due to the thermal stress is suppressed. You. Thereby, the displacement of the optical axis between the LD element 110 and the lens optical system 120 due to the thermal cycle can be suppressed to a level that does not cause harm, and the reliability of the semiconductor laser module is improved.

【0023】因みに、図8に鎖線で示したコバーの溶接
下地金属132’を設けた従来の半導体レーザモジュー
ルの場合を比較例として図7(b)に示すと、溶接下地
金属132’としてのコバーの熱膨張係数は(5.3×
10-6/℃)であり、レンズ固定金具123としてのス
テンレス鋼(SUS304)の熱膨張係数は(18×1
-6/℃)であるため、ベース130’、溶接下地金属
132’、レンズ固定金具123、レンズ鏡筒122の
相互間におけるそれぞれの熱膨張係数の差は(3.2×
10-6/℃,12.7×10-6/℃,7×10-6/℃)
であり、LD素子110の発熱等による熱サイクルを受
けた場合における、レンズ固定金具123及びレンズ鏡
筒122に加えられる熱ストレスは大きく、熱ストレス
によるレンズ固定金具123及びレンズ鏡筒122の光
軸ずれは顕著なものとなる。なお、この場合、レンズ固
定金具123に本発明と同様なステンレス鋼(SUS4
30)を用いた場合でも、コバーとの熱膨張係数の差は
(5.7×10-6/℃)であり、レンズ固定金具123
及びレンズ鏡筒122における熱ストレスによる光軸ず
れを抑制することは困難である。
FIG. 7B shows a comparative example of a conventional semiconductor laser module provided with a welding base metal 132 'of Kovar indicated by a chain line in FIG. Has a coefficient of thermal expansion of (5.3 ×
10 −6 / ° C.), and the coefficient of thermal expansion of stainless steel (SUS304) as the lens fixing bracket 123 is (18 × 1).
0 −6 / ° C.), the difference between the coefficients of thermal expansion among the base 130 ′, the base metal 132 ′, the lens fixture 123, and the lens barrel 122 is (3.2 ×).
10 -6 /℃,12.7×10 -6 / ℃, 7 × 10 -6 / ℃)
When a thermal cycle is caused by the heat generation of the LD element 110, the thermal stress applied to the lens fixture 123 and the lens barrel 122 is large, and the optical axis of the lens fixture 123 and the lens barrel 122 due to the thermal stress. The shift will be significant. Note that, in this case, the same stainless steel (SUS4
Even when 30) is used, the difference in the coefficient of thermal expansion from the cover is (5.7 × 10 −6 / ° C.), and the lens fixing bracket 123 is used.
It is difficult to suppress the optical axis shift due to thermal stress in the lens barrel 122.

【0024】なお、前記実施形態の半導体レーザモジュ
ール1においても、LD素子110の光出力をEDFA
用に高めた場合には、LD素子110による発熱の影響
が大きく、LD・レンズモジュール100のレンズ光学
系120と、モジュールケース200の第2のレンズ光
学系220との間に多少の光軸ずれが生じることが考え
られる。しかしながら、この半導体レーザモジュールで
は、これらレンズ光学系120と第2のレンズ光学系2
20とは、図3に示すように、平行光束によって光結合
しているため、レンズ光学系120と第2のレンズ光学
系220との間に光軸と垂直な方向の光軸ずれが生じた
場合でも、その光軸ずれによるLD素子110と光ファ
イバ230との間の光結合効率の低下は殆ど生じること
はなく、高い光結合効率を維持することが可能である。
Incidentally, also in the semiconductor laser module 1 of the above embodiment, the optical output of the LD
In this case, the influence of heat generated by the LD element 110 is large, and a slight optical axis shift occurs between the lens optical system 120 of the LD / lens module 100 and the second lens optical system 220 of the module case 200. May occur. However, in this semiconductor laser module, the lens optical system 120 and the second lens optical system 2
As shown in FIG. 3, optical coupling with the optical system 20 is caused by a parallel light flux, so that an optical axis shift in a direction perpendicular to the optical axis occurs between the lens optical system 120 and the second lens optical system 220. Even in this case, the optical coupling efficiency between the LD element 110 and the optical fiber 230 hardly decreases due to the optical axis shift, and high optical coupling efficiency can be maintained.

【0025】ここで、前記実施形態では、溶接下地金属
として、ステンレス鋼(SUS430)を用いている
が、溶接、特にYAG溶接のようなレーザ溶接が可能な
材料で、かつベースを構成する銅タングステンと熱膨張
係数が近い材料であれば、同様に適用することが可能で
ある。また、レンズ固定金具及びレンズ鏡筒は、前記溶
接下地金属と熱膨張係数が同一でなくとも、ほぼ同一で
あればよく、したがってこれらの部材は必ずしも同一材
料で構成される必要はない。さらに、前記実施形態で
は、レンズ光学系の光軸合わせを容易に行うために、レ
ンズホルダをレンズ鏡筒とレンズ固定金具とで別体に構
成しているが、光軸合わせに支障がなければ、レンズホ
ルダを1つのブロックとして構成することも可能であ
る。この場合には、レンズホルダ全体が1つの材料で構
成されるため、前記実施形態よりも熱膨張係数による光
軸ずれの影響をさらに小さくすることができる。
Here, in the above embodiment, stainless steel (SUS430) is used as the base metal for welding, but a material capable of welding, particularly laser welding such as YAG welding, and copper tungsten constituting the base If the material has a thermal expansion coefficient close to that of the material, the same can be applied. Further, the lens fixing bracket and the lens barrel need not have the same thermal expansion coefficient as those of the base metal to be welded as long as they are substantially the same. Therefore, these members need not necessarily be formed of the same material. Furthermore, in the above-described embodiment, the lens holder is formed separately from the lens barrel and the lens fixing bracket in order to easily perform the optical axis alignment of the lens optical system. It is also possible to configure the lens holder as one block. In this case, since the entire lens holder is made of one material, the influence of the optical axis shift due to the thermal expansion coefficient can be further reduced as compared with the above embodiment.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、LD素子
を搭載するベースを熱伝導率の高い材料で構成するとと
もに、その一部には溶接性の良い溶接下地金属を一体に
設けておき、LD素子に光結合されるレンズ光学系は前
記溶接下地金属と熱膨張係数がほぼ等しい材料からなる
レンズホルダにより溶接下地金属に溶接した構成とする
ことで、LD素子での発熱をベースを通して速やかに放
熱することが可能であり、またその一方でLD素子の発
熱によるベース及びレンズホルダ等の熱膨張変化に伴う
LD素子とレンズ光学系との光軸ずれを解消し、温度サ
イクルに対する信頼性を改善することが可能となる。こ
れにより、本発明の半導体レーザモジュールを高光出力
が要求されるEDFA用の励起用半導体レーザモジュー
ルとして構成することが可能となる。
As described above, according to the present invention, the base on which the LD element is mounted is made of a material having high thermal conductivity, and a base metal having good weldability is integrally provided on a part of the base. The lens optical system optically coupled to the LD element is configured to be welded to the welding base metal by a lens holder made of a material having substantially the same thermal expansion coefficient as that of the welding base metal, so that the heat generated by the LD element can be quickly transmitted through the base. It is also possible to dissipate the heat, and at the same time, eliminate the optical axis shift between the LD element and the lens optical system due to the thermal expansion change of the base and lens holder due to the heat generated by the LD element, and improve the reliability with respect to the temperature cycle. It can be improved. This makes it possible to configure the semiconductor laser module of the present invention as an excitation semiconductor laser module for an EDFA requiring high light output.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の半導体レーザモジュールの実施形態の
一部を分解した斜視図である。
FIG. 1 is a partially exploded perspective view of an embodiment of a semiconductor laser module of the present invention.

【図2】図1の半導体レーザモジュールの組み立て状態
の平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing an assembled state of the semiconductor laser module of FIG. 1;

【図3】図2のAA線に沿う断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line AA in FIG. 2;

【図4】本発明の半導体レーザモジュールの製造方法を
示す組立工程のその1の斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view of a first step of an assembling step showing the method for manufacturing a semiconductor laser module of the present invention.

【図5】本発明の半導体レーザモジュールの製造方法を
示す組立工程のその2の斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view of a second step of the assembling step showing the method for manufacturing a semiconductor laser module of the present invention.

【図6】本発明の半導体レーザモジュールの製造方法を
示す組立工程のその3の斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view of a third step of the assembling step showing the method for manufacturing a semiconductor laser module of the present invention.

【図7】本発明と従来のLD・レンズモジュールの各部
の熱膨張係数を比較して示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a comparison between thermal expansion coefficients of various parts of the present invention and a conventional LD / lens module.

【図8】従来の半導体レーザモジュールの断面構成図で
ある。
FIG. 8 is a sectional configuration diagram of a conventional semiconductor laser module.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体レーザモジュール 100 LD・レンズモジュール 110 LD素子 111 ヒートシンク 120 レンズ光学系 121 レンズホルダ 122 レンズ鏡筒 123 レンズ固定金具 130 ベース 132 溶接下地金属 140 回路基板 200 モジュールケース 210 クーラ(ペルチェ素子) 220 第2のレンズ光学系 230 光ファイバ 240 コネクタ端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor laser module 100 LD / lens module 110 LD element 111 Heat sink 120 Lens optical system 121 Lens holder 122 Lens barrel 123 Lens fixing bracket 130 Base 132 Welding base metal 140 Circuit board 200 Module case 210 Cooler (Peltier element) 220 Second Lens optical system 230 optical fiber 240 connector terminal

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ベース上に半導体レーザ素子とレンズ光
学系とを搭載した半導体レーザモジュールにおいて、前
記ベースは熱伝導率の高い材料で構成されるとともに、
その一部には溶接性の良い溶接下地金属が一体に設けら
れ、前記レンズ光学系は前記溶接下地金属と熱膨張係数
がほぼ等しい材料からなるレンズホルダにより前記溶接
下地金属に溶接されていることを特徴とする半導体レー
ザモジュール。
1. A semiconductor laser module having a semiconductor laser element and a lens optical system mounted on a base, wherein the base is made of a material having a high thermal conductivity.
A weld base metal having good weldability is integrally provided on a part thereof, and the lens optical system is welded to the weld base metal by a lens holder made of a material having substantially the same thermal expansion coefficient as the weld base metal. A semiconductor laser module characterized by the above-mentioned.
【請求項2】 前記ベースは銅タングステン(CuW)
であることを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ
モジュール。
2. The base is made of copper tungsten (CuW).
The semiconductor laser module according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記溶接下地金属は、前記ベースの熱膨
張係数に近い熱膨張係数の材料で構成されることを特徴
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。
3. The semiconductor laser module according to claim 1, wherein said base metal for welding is made of a material having a thermal expansion coefficient close to a thermal expansion coefficient of said base.
【請求項4】 前記レンズホルダは、レンズを保持した
レンズ鏡筒と、前記レンズ鏡筒を保持するレンズ固定金
具とで構成され、少なくとも前記レンズ固定金具は前記
溶接下地金属と同一の材料で構成される請求項1ないし
3のいずれかに記載の半導体レーザモジュール。
4. The lens holder includes a lens barrel holding a lens and a lens fixing bracket holding the lens barrel, and at least the lens fixing bracket is formed of the same material as the base metal for welding. The semiconductor laser module according to claim 1, wherein:
【請求項5】 前記溶接下地金属及びレンズ固定金具は
ステンレス鋼(SUS430)である請求項4に記載の
半導体レーザモジュール。
5. The semiconductor laser module according to claim 4, wherein the welding base metal and the lens fixing metal are stainless steel (SUS430).
【請求項6】 前記溶接はレーザ溶接であることを特徴
とする請求項1ないし5のいずれかに記載の半導体レー
ザモジュール。
6. The semiconductor laser module according to claim 1, wherein said welding is laser welding.
【請求項7】 請求項1ないし6に記載の半導体レーザ
モジュールが、光ファイバに対して光結合される第2の
レンズ光学系を備えたモジュールケース内に内蔵され、
前記半導体レーザモジュールのレンズ光学系と前記モジ
ュールケースに設けられた第2のレンズ光学系とが光結
合されることを特徴とする半導体レーザモジュール。
7. A semiconductor laser module according to claim 1, which is built in a module case having a second lens optical system optically coupled to an optical fiber,
A semiconductor laser module, wherein a lens optical system of the semiconductor laser module and a second lens optical system provided in the module case are optically coupled.
【請求項8】 熱伝導率の高い材料で構成されるベース
の一部にレーザ溶接が可能な溶接下地金属を一体に設け
る工程と、前記ベースの他の部分に半導体レーザ素子を
搭載する工程と、前記半導体レーザを発光させて前記半
導体レーザ素子から出射されるレーザ光に対してレンズ
光学系を光軸合わせしながら前記レンズ光学系のレンズ
ホルダを前記溶接下地金属上にレーザ溶接する工程を含
み、前記レンズホルダと前記溶接下地金属にそれぞれの
熱膨張率がほぼ等しい材料を用いることを特徴とする半
導体レーザモジュールの製造方法。
8. A step of integrally providing a base metal which can be laser-welded to a part of a base made of a material having high thermal conductivity, and a step of mounting a semiconductor laser element to another part of the base. Causing the semiconductor laser to emit light and laser welding a lens holder of the lens optical system onto the welding base metal while aligning an optical axis of the lens optical system with laser light emitted from the semiconductor laser element. A method of manufacturing a semiconductor laser module, wherein the lens holder and the welding base metal are made of materials having substantially equal thermal expansion coefficients.
【請求項9】 前記レンズ光学系は、レンズを保持する
レンズ鏡筒と、前記レンズ鏡筒を保持するレンズ固定金
具とで構成され、前記レンズ固定金具をレーザ溶接した
後に、前記レンズ固定金具に対して前記レンズ鏡筒をレ
ーザ溶接する工程を含む請求項8に記載の半導体レーザ
モジュールの製造方法。
9. The lens optical system includes a lens barrel for holding a lens, and a lens fixing bracket for holding the lens barrel. After the lens fixing bracket is laser-welded, the lens optical system is mounted on the lens fixing bracket. The method for manufacturing a semiconductor laser module according to claim 8, further comprising a step of laser welding said lens barrel.
【請求項10】 前記レーザ溶接はYAG溶接であるこ
とを特徴とする請求項8または9に記載の半導体レーザ
モジュールの製造方法。
10. The method for manufacturing a semiconductor laser module according to claim 8, wherein said laser welding is YAG welding.
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